(57)【要約】【課題】手作業による締結作業が少なく、効率良く接合することが出来るとともに、耐久性の優れたセグメントを提供する。【解決手段】複数を接合することにより構造体を形成するセグメントにおいて、それぞれ互いに接合する接合面を有し、一方の接合面には雄継手１を備えるとともに、他方の接合面には前記雄継手１に嵌合する雌継手２を備えており、前記雄継手１は接合面に突起状に設けられ、前記雌継手２は雄継手を嵌入する穴状であり、この雌継手２内には、雄継手と係合する係合部材が設けられており、前記雄継手１と雌継手２の少なくともいずれか一方には、雄継手１と雌継手２が嵌合した時に圧縮される弾性部材が介装されており、この弾性部材が、雄継手１と雌継手２とが嵌合すると互いの接合面Ａ同士を密着させる方向に付勢する。【選択図】  図１
2004162416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数を接合することにより構造体を形成するセグメントにおいて、
それぞれ互いに接合する接合面を有し、
一方の接合面には雄継手を備えるとともに、
他方の接合面には前記雄継手に嵌合する雌継手を備えており、
前記雄継手は接合面に突起状に設けられ、
前記雌継手は雄継手を嵌入する穴状であり、
この雌継手内には、雄継手と係合する係合部材が設けられており、
前記雄継手と雌継手の少なくともいずれか一方には、雄継手と雌継手が嵌合した時に圧縮される弾性部材が介装されており、
この弾性部材が、雄継手と雌継手とが嵌合すると互いの接合面同士を密着させる方向に付勢することを特徴とするセグメント。
【請求項２】
前記係合部材は、雄継手の挿入方向に対して斜めに面する傾斜面を有するくさび部材であり、
前記雄継手は、このくさび部材の傾斜面と係合する傾斜面を有しており、
雌継手と雄継手との嵌合時に、雄継手の傾斜面とくさび部材の傾斜面を係合させることを特徴とする請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記弾性部材は、皿ばねであり、ばね定数を異ならせる複数の皿ばねが併設されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のセグメント。
【請求項４】
前記接合面は、第１の方向に接合する第１の接合面と、この第１の方向と垂直な第２の方向に接合する第２の接合面に分類され、
前記雄継手は、第１の接合面の係合穴から突出する軸部と、この軸部の先端にフランジ状の頭部を有し、
前記雌継手は、第１の接合面と第２の接合面の交わる角部に設けられ、第１の接合面同士を当設させて摺動させることにより雄継手を第２の接合面側から嵌入させる穴状であり、
接続する側のセグメントの雄継手と接続される側のセグメントの雌継手とが嵌合することにより第１の接合面が接合することを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載のセグメント。
【請求項５】
互いに対向して接合する前記第１の接合面は、接続する側のセグメントの雄継手と接続される側のセグメントの雌継手を１対としたときに、２対以上を用いて接合しており、
対向した他のセグメントの雄継手と雌継手の位置関係が、対応関係にあることを特徴とする請求項４に記載のセグメント。
【請求項６】
互いに対向して接合する前記第２の接合面は、一方の第２の接合面に突設したボルトと、他方の第２の接合面にこのボルトを挿入させるナットとを有しており、
前記ボルトは、棒状に突設され、その表面には雄ねじを有しており、
前記ナットは、筒状であり
このナット本体内に、前記ボルトと係合する雌ねじを有したくさび状の揺動自在なねじピースを有するとともに、
ナットに挿入されたボルト側に向かってねじピースを退出させる向きに付勢するバネ部材を有し、
ナット本体内は、前記ねじピースと係合する傾斜面が設けられており、
前記ボルトをナットに挿入するとき、ボルトで押し出されたねじピースが、ばね部材の付勢力に抗して、ナット内の傾斜面をボルトから待避する方向に移動し、
ボルトにナットから離脱させる方向に力が加わったとき、バネの付勢力により、付勢されたねじピースがナット本体の傾斜面とボルトの雄ねじの間に歯合されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載のセグメント。
【請求項７】
複数を接合することにより円筒状の構造体を形成することを特徴とする請求項１から請求項６いずれかに記載のセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数を接合することにより構造体を形成するセグメントであって、特にシールド工法により構築されるトンネル等の大型の構造体を形成するのに好適に利用できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は構造体を形成する従来のセグメントの一例である。このセグメントの接合面には、予め、他のセグメントと接合する穴を設けておき、セグメント間の接合は、この穴にボルトを貫通させ、ナットを締結することにより接合している。このセグメントの接合方法は、まず、両セグメントの接合面をつき合わせて設置する。次いで、両セグメントの接合面の穴の位置を合わせて、一方のセグメントの内側からボルトを接合面に設けられている穴に貫入して、このボルトを他方のセグメントの内側まで貫通させる。そして、他方のセグメントの内側からボルトとナットを締結して、両セグメントを接合する。
【０００３】
一般的に、トンネル等の大規模な構造体を形成するセグメントは、１枚あたりの重量が数百ｋｇから数千ｋｇと重い。そのため、ほとんどの場合は人力でセグメントを設置することは難しく、所定の組立装置を用いてセグメントを設置する。一方、従来のセグメント間を接合しているボルトとナットの締結作業は、通常、組立装置では行わず、手作業により行う。
【０００４】
従って、構造体の側方や上方のセグメントを締結するときは、組立装置でセグメントを支えながら、この組立装置とセグメントの間において手作業で締結作業をしなければならない。この組立装置とセグメントの間は、狭い空間であることが多いため、例えば、作業中にセグメントと組立装置との間に挟まれる等の危険を伴うことが考えられる。
【０００５】
また、組立装置を用いて１枚のセグメントを設置する毎に、機械での作業を止めて、手作業で締結作業を行わなければならず、作業の効率はあまり良くない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、手作業による締結作業が少なく、効率良く接合することが出来るとともに、耐久性の優れたセグメントを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、複数を接合して構造体を形成するセグメントであり、各セグメントの接合面に他のセグメントと接合する継手部材を設け、その継手部材が互いに接合する部分に、継手部材を互いに係合させる係合部材と、接合時に圧縮される弾性部材を設けたセグメントである。
【０００８】
ここで、構造体とは、建築物、土木建造物等であり、本発明に係るセグメントは多岐に渡って利用できるが、特に、シールド工法により建設するトンネル等の大型の構造体に好適に利用することが出来る。
【０００９】
また、トンネルを形成するセグメントの一対の接合面の形状は、通常円弧状であり、複数を接合することで円筒状となる。これに対して、壁面等の平らな面を形成するセグメントの接合面の形状は長方形である。
【００１０】
本発明は、複数を接合することにより構造体を形成するセグメントであり、それぞれ互いに接合する接合面を有している。一方の接合面に突起状の雄継手を有し、他方の接合面に雄継手を嵌入する穴状の雌継手を有している。この雌継手内に、雄継手と係合する係合部材を設けており、雄継手と雌継手の少なくともいずれか一方は、雄継手と雌継手が嵌合した時に圧縮される弾性部材を介装している。また、この弾性部材は、雄継手と雌継手が嵌合すると互いの接合面同士を密着させる方向に付勢する。
【００１１】
セグメントは一方の接続面に雄継手を設け、他方の接続面に雌継手を設け、異なるセグメント同士で接合する。この雌継手内に、雄継手と係合する抜け止め装置が設けられており、雄継手と雌継手のいずれか一方に、雄継手を雌継手に嵌合すると圧縮力を受ける弾性部材が設けられている。従って、雄継手と雌継手が嵌合すると、弾性部材の付勢力により、互いの接合面同士が密着する方向に力が加わり、セグメント間が確実に締結される。
【００１２】
ここで弾性部材とは、力が加えられたときにその力の働きで形等が変わり、力が除去されたとき、もとの形等に回復するという弾性の性質を持っている物質である。例えば、ゴム、バネ等が挙げられるが、弾性の性質を持っている物質であれば良く、本発明はこれに限られない。
【００１３】
また、係合部材とは、雄継手を雌継手に挿入したときに雄継手と係合し、圧縮される弾性部材の付勢力により、雄継手が雌継手から抜け出るのを防止する部材である。
【００１４】
この係合部材は、雄継手の挿入方向に対して斜めに面する傾斜面を有するくさび部材としても良い。この場合には、くさび部材と係合する雄継手にも、くさび部材と係合する傾斜面を設けることが望ましい。そして、雄継手の傾斜面とくさび部材の傾斜面とを係合させることで、雌継手内にくさび部材を設けていない場合に比べて、雄継手はより広い面で雌継手と係合して、接触面の摩擦力を大きくすることができる。この接触面に前記弾性部材の付勢力が加わることにより、セグメント間の締結力は向上する。
【００１５】
従って、このくさび部材は、例えば、摩擦係数の大きい部材を用いたり、傾斜面の表面を粗く加工することにより、抵抗性のある部材とすると、雄継手と嵌合したときに摩擦力がより大きくなり、くさび部材の効果が発揮される。
【００１６】
また、この係合部材は、ラチェット機構を用いた歯合部材としても良い。歯合部材とは、雄継手につめを設け、このつめと噛み合う歯である。この歯合部材は、一方の方向には、つめと噛み合わず、つめを動かすことが出来るが、その逆の方向には、つめと噛み合い、つめを動かすことが出来ないように設けてある。従って、雄継手を雌継手に挿入するときは、歯合部材と雄継手のつめとが噛み合わず、雄継手は雌継手に挿入されるが、雌継手から雄継手を離脱させる方向に力が加わると、雄継手のつめと歯合部材の歯が噛み合い、雄継手が雌継手から抜け出すのを防ぐ機構である。
【００１７】
さらに、前記弾性部材を、雄継手のつめと歯合部材が噛み合う方向に付勢するように設けると、雄継手のつめと歯合部材が密接に噛み合い、雄継手と雌継手との締結力が向上する。
【００１８】
加えて、前記弾性部材は、皿ばねであり、ばね定数が異なる複数の皿ばねを併設していることが望ましい。
【００１９】
ここで、皿ばねとは、反りをもった円盤状の金属板を重ねて作ったばねであり、小さい撓みで比較的大きな荷重が受けられるとともに、長期間安定した締付力を発揮するという性質がある。また、ばね定数が異なる二種類のばねを併せて設けることで、例えば、一方のばねが弾性限に至っても、他方のばねが荷重を受けることが可能である。さらに、皿ばねを直列に組み合わせて用いることにより、変位量の調整を容易に行うことができる。
【００２０】
また、本発明は、接合面が、第１の方向に接合する第１の接合面と、この第１の方向と垂直な第２の方向に接合する第２の接合面に分類されるときに、雄継手は、第１の接合面から突出する軸部と、この軸部の先端にフランジ状の頭部とを有し、雌継手は、第１の接合面と第２の接合面の交わる角部に設けられ、第１の接合面同士を当設させて摺動させることにより雄継手を第２の接合面側から嵌入させる穴状であり、接続する側のセグメントの雄継手と接続される側のセグメントの雌継手とが嵌合することにより第１の接合面が接合するセグメントであっても良い。
【００２１】
ここで、フランジ状とは、雄継手の上端部に位置する頭部が、この頭部の下端に設けられた軸部の周囲に張り出したつば状であることをいう。例えば、接合面から軸部としてのプレートを突出させて、その軸部の先端部に頭部としてのプレートを垂直に取り付ける。この軸部の取り付け場所を頭部のプレートの中央部にすることで、頭部は軸部から張り出したつば状となる。
【００２２】
また、雄継手がフランジ状であるため、雄継手はつき合わせて接合する接合面から雌継手に嵌入することが出来ず、接合しようとする両接合面をつき合わせて、摺動させて、雄継手を雌継手に嵌合しなければならない。そのため、雌継手は、雄継手を接合しようとする接合面と垂直に交わる面から嵌入できる穴にしなければならない。
【００２３】
さらに、雄継手がフランジ状であることにより、雄継手と雌継手とを嵌合すると、雄継手のフランジ状の頭部が両接合面を接合する。そのため、両セグメントは、接合面の垂直方向には独立して移動することがなく、セグメント間に隙間が生じにくくなる。
【００２４】
また、本発明は、接続する側のセグメントの雄継手と接続される側のセグメントの雌継手を１対としたときに、接合面１面につき２対以上を設け、各継手が、対向した他のセグメントに設けた継手との関係で接合しうる関係とすることが望ましい。
【００２５】
接合面１面につき、２対以上の継手を用いることで、１対だけで接合するより、セグメント間の締結力が向上する。例えば、２対の継手を用いたときに、雄継手を雌継手に嵌入する向きが相反するように継手を設置すると、雄継手と雌継手の嵌合が外れにくくなり好適である。
【００２６】
加えて、第１の接合面を雄継手と雌継手を用いて接合するときに、この第１の接合面に垂直に交わる第２の接合面は、ボルトと、このボルトを挿入することだけで係合すること出来るナットを用いて接合して、第１の接合面と第２の接合面を同時に接合しても良い。
【００２７】
ここで、このボルトとナットについて説明する。ボルトは、棒状であり、表面には雄ねじが設けられている。また、ナットは、筒状であり、ナット本体内に、ボルトと係合する雌ねじを有したくさび状の揺動自在なねじピースと、ナットに挿入されたボルト側に向かってねじピースを送出させる向きに付勢するバネとを有している。更に、ナット本体内は、ねじピースと係合する傾斜面が設けられている。
【００２８】
また、ねじピースは、ボルトの挿入方向に２以上に分割されており、ねじピースとナット本体が傾斜面で係合していることで、ボルトがナットに挿入されると、ねじピースは、ナット内の傾斜面をボルトが挿入する方向に移動し、ボルトから待避する。従って、ボルトがナットに挿入するときは、ボルトとねじピースは歯合しない。
【００２９】
しかし、ナット内に、ナットに挿入されたボルト側に向かってねじピースを送出させる向きに付勢するバネが設けられていることで、ボルトがナットに挿入したときに、ねじピースがボルトから待避すると、このねじピースにバネの付勢力がかかる。従って、ボルトをナットから退行させるときは、バネの付勢力により、ねじピースがボルト側に送出され、ねじピースとボルトが歯合する。よって、ボルトをこのナットに挿入するだけでボルトとナットが歯合する。
【００３０】
このようにして、第１の接続面を雄継手と雌継手を用いて接合して、第２の接続面をボルトとナットを用いて接合すると、第１の接合面の両接合面をつき合わせ、摺動させて、雄継手を雌継手に嵌入するときに、第２の接合面において、ボルトをナットに挿入して接合面を歯合することとなり、第１の接合面と第２の接合面とが同時に接合することが出来る。
【００３１】
【発明の実施の形態】
まず、本実施の形態に係るセグメントについて説明する。本実施の形態のセグメントは、トンネルの覆工として用いられるものであり、複数接合したとき円筒を形成するよう円弧状をなす。このセグメントは、鉄鋼性であり、１枚当たりの重量は約５００ｋｇである。そのため、人力ではセグメントを設置することが出来ず、本実施の形態では、エレクターというセグメント組立の専用の機械を用いてセグメントの設置を行う。
【００３２】
ここで、本実施の形態に係るトンネルの構築方法を説明する。本実施の形態では、シールド工法を用いてトンネルを構築する。シールド工法とは、シールドという機械を地中で推進させながら、掘削作業、覆工作業を行い、トンネルを構築する工法である。この掘削作業は、シールドの先端に設けたカッターヘッドで行う。しかし、掘削しただけでは土砂が崩れてしまうので、この壁面を覆う必要がある。この掘削したトンネルの壁面を被覆するのが覆工である。この覆工に用いる機械がエレクターであり、通常シールドに取り付けて掘削後の壁面にセグメントを組み立てる。
【００３３】
また、エレクターは、主として、セグメントを持ち上げて上下左右に移動させるジャッキ部と、このジャッキで移動させたセグメントをトンネルの内壁内で摺動させて設置するアーム部から成る。本実施の形態では、このエレクターによりセグメントを設置する。
【００３４】
（実施の形態１）
図１には、実施の形態１のセグメントの一部斜視図が示されている。このセグメントは、トンネルの軸方向を接合する接合面を接合面Ａとしたときに、接合面Ａに雄継手１と雌継手２を有し、接合面Ａと垂直に交わる一方の接合面Ｂにボルト３を有し、接合面Ａと垂直に交わる他方の接合面Ｃにナット４を有し、それぞれの接合面は他のセグメントと接合する。
【００３５】
図２には、図１に示すセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２の断面図が示されており、図３には、図２に示す雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２の断面図が示されている。また、図４には、図１に示す雄継手のＰ１−Ｐ２の断面図、図５には、Ｑ１−Ｑ２の断面図が示されている。
【００３６】
接合面Ａ上の任意の位置には、雄継手１を突出させる長方形状の穴１ａと、その長手方向の両端部に丸穴１ｂが設けられている。雄継手１は、前記長方形の穴１ａから突出するＩ字部材１１と、このＩ字部材１１と接合された係合板１２と、この係合板１２を覆うカバー部材１３と、このカバー部材１３を接合面Ａの裏面Ａ２に取り付ける段付ボルト１４と、前記係合板１２と接合面Ａの裏面Ａ２との間に介装された皿ばね１５とから成る。
【００３７】
前記Ｉ字部材１１は、長手方向における断面形状が略Ｉ字形であり、上部に雌継手と係合する傾斜面を有する頭部１１ａと、この頭部１１ａを支持する軸部１１ｂと、この軸部１１ｂの下方に形成され前記長方形状の穴１ａと係合する底部１１ｃとから構成されている。前記頭部１１ａは、軸部１１ｂに対してフランジ状である。また、Ｉ字部材１１の底部１１ｃは、係合板１２と接合している。そのため、係合板１２とＩ字部材１１は一体となっており、係合板１２と接合面Ａ２との距離をＹとし、頭部１１ａの傾斜面と接合面Ａの表面Ａ１との距離をＸとすると、ＸとＹとの関係は相対的に変動する。
【００３８】
前記カバー部材１３は、前記係合板１２全体を覆っており、接合面Ａの裏面Ａ２と接合されている。このカバー部材１３は、セグメントの内側にコンクリートを打設した際に雄継手１内にコンクリートを入り込まないようにして、雄継手１を保護するためのものである。
【００３９】
また、前記係合板１２と接合面Ａの裏面Ａ２の間には皿ばね１５が介装されている。この皿ばね１５は、係合板１２と接合板Ａの裏面Ａ２との間の距離Ｙを大きくする方向に付勢するように設けられている。すなわち、頭部１１ａの傾斜面と接合面Ａの表面Ａ１との距離Ｘについては、小さくする方向に付勢している。
【００４０】
この皿ばね１５は、ばね定数が異なる二種類のばねを直列に併設している。そのため、一方の皿ばねが弾性限に至っても、他方の皿ばねにより弾性力は維持される。また、二つの皿ばねを直列に併設していることにより、皿ばねの変位量の幅を大きくすることができる。
【００４１】
加えて、段付ボルト１４は、カバー部材１３に設けた穴と、係合板１２の丸穴と、皿ばね１５の中央部を貫通している。また、先端部は、径が小さくなっており、段差１４ａが形成されている。段付ボルト１４の先端を接合面Ａの丸穴１ｂに貫入し、先端部の段差１４ａと接合面Ａの裏面Ａ２とを突き合わせて係止している。従って、カバー部材１３は段付ボルト１４により接合面Ａに固定されており、接合面ＡとＩ字部材１１の頭部１１ａ、及び、接合面Ａと係合板１２との位置関係が変動しても、カバー部材１３と接合面Ａとの位置関係は変動しない。
【００４２】
一方、前記雌継手２は、接合面Ａと接合面Ｂとが交わる部分に設けられている。この雌継手２は、接合面Ａを他のセグメントと接合するときに、セグメント同士を当設して摺動して、接合面Ａをつき合わせた状態で、接合面Ｂから雄継手１を嵌入する穴状である。
【００４３】
この雌継手２の接合面Ｂ上の形状は、Ｔ字型の開口部であり、接合面Ａ上は、雄継手１のＩ字部材１１の軸部１１ｂを嵌入する直線の開口部である。雌継手２は、接合面Ｂから雄継手１を嵌入するため、接合面Ｂ側から一定の長さの開口部が設けられている。そして、この雌継手２内には、前記開口部を囲むようにＵ字型のくさび部材２１が設けられている。
【００４４】
前記くさび部材２１は、接合面Ｂと距離が長くなるほどその厚さは厚くなっており、傾斜面を有している。このくさび部材２１の傾斜面と、前記Ｉ字部材１１の頭部１１ａの傾斜面が係合する。
【００４５】
くさび部材２１とＩ字部材の頭部１１ａの傾斜面との嵌合が進むと、くさび部材２１との係合により、頭部１１ａと接合面Ａとの距離Ｘは大きくなる。距離Ｘが大きくなると、係合板１２と接合面Ａとの距離Ｙは小さくなり、皿ばね１５は圧縮される。そうすると、皿ばね１５は距離Ｘを小さくする方向に付勢し、頭部１１ａと接合面Ａの表面Ａ２により、雌継手２を有する接合面Ａは、雄継手１を有する接合面Ａに密着させる方向に力が加えられる。従って、雄継手１を有するセグメントと雌継手２を有するセグメントが締結される。
【００４６】
次いで、接合面Ｂには、接合しようとするセグメントに向けてボルト３が予め溶接されている。このボルト３は、棒状であり、表面には雄ねじが設けられている。
【００４７】
また、接合面Ｃには、ボルト３を挿入するナット４が予め埋設してある。図６には、このボルト３とナット４の概略図が示されている。ナット４は、筒状のナット本体４１と、そのナット本体内に、ボルト３と係合する雌ねじを設けたねじピース４２と、ナット４に挿入されたボルト側に向かってねじピース４２を退出させる向きに付勢するバネ４３を有している。
【００４８】
前記ねじピース４２は、リング状のねじ部をボルト３の挿入方向に３つに分割したものであり、ナット本体４１とは傾斜面で係合している。これにより、ボルト３をナット内に挿入すると、ねじピース４２はナット本体内の傾斜面をボルト３の挿入方向に移動してボルト３から待避する。そのため、ボルト３がナット４に挿入するときは、ボルト３とねじピース４２は歯合しない。
【００４９】
しかし、ナット内に挿入されたボルト３に向かってねじピース４２を送出させる向きに付勢するバネ４３が設けられていることで、ねじピース４２がボルト３から待避すると、このねじピース４２にバネ４３の付勢力がかかる。よって、ボルト３にナット４から離脱させる方向に力が加わったときは、バネ４３の付勢力により付勢されたねじピース４２がボルト３の雄ねじとナット本体４１の間に歯合する。
【００５０】
次いで、このセグメントの接合方法を説明する。図７は、図１に示すセグメントを用いたセグメントの接合工程の概略図である。
【００５１】
図５には、セグメント５１、５２、５３、５４が示されている。セグメント５３とセグメント５４は、予め接合されており、セグメント５１は、セグメント５３と接合している。そして、セグメント５２の一方の接合面をセグメント５１と、セグメント５２の他方の接合面をセグメント５４と接合する接合方法である。
【００５２】
まず、セグメント５１とセグメント５２の接合方法について説明する。セグメント５１、セグメント５２において、セグメント５１と５２をつき合わせて接合しようとする面を接合面Ａとする。セグメント５１において、接合面Ａと垂直に交わる接合面のうち、セグメント５３と接合する一方の面を接合面Ｂとして、他方の面を接合面Ｃとする。また、セグメント５２において、接合面Ａと垂直に交わる接合面のうち、セグメント５４と接合する一方の面を接合面Ｂとして、他方の接合面を接合面Ｃとする。
【００５３】
セグメント５１は、接合面Ａ上の接合面Ｂ側に雄継手１が設けられている。また、セグメント５１は、接合面Ａと接合面Ｃと交わる部分に雌継手２が設けられている。雌継手２は、接合面Ｃから雄継手１を嵌入する穴である。
【００５４】
一方、セグメント５２は、接合面Ａ上の接合面Ｃ側に雄継手１が突設されており、接合面Ａと接合面Ｂが交わる部分に雌継手２が設けられている。（行程Ａ）このセグメント５１とセグメント５２は、それぞれ雄継手１と雌継手２を有しており、二対の継手を用いて接合する。
【００５５】
また、それぞれの継手は、雄継手１を雌継手２に挿入する方向が相反しており、雄継手内に設けられた弾性部材が互いのセグメントの接合面Ａを密着させる方向に付勢するように設けられている。これにより、二対の継手内の弾性部材が付勢して、雄継手が雌継手から抜け出しにくくなり、セグメント間の締結力がより向上する。
【００５６】
まず、エレクターを用いて、セグメント５２を設置する。セグメント５１の接合面Ａとセグメント５２の接合面Ａをつき合わせる。そして、セグメント５１とセグメント５２を当設した状態で、セグメント５２をセグメント５４の方向へ摺動させる。（行程Ｂ）そして、セグメント５１の雄継手１をセグメント５２の雌継手２に嵌入して、セグメント５２の雄継手１をセグメント５１の雌継手２に嵌入する。（行程Ｃ）そして、セグメント５２を更に、セグメント５４の方へ摺動させて雄継手１と雌継手２とを嵌合する。（行程Ｄ）これにより、セグメント５１とセグメント５２は接合される。
【００５７】
ここで、雄継手１と雌継手２の嵌合部を詳細に説明する。雄継手１を雌継手２に嵌入すると、雄継手１の頭部１１ａの傾斜面と雌継手２のくさび部材２１の傾斜面とが係合する。それぞれの傾斜面で係合することで摩擦が大きくなり、雄継手１が雌継手２から抜け出すのを防ぐ。
【００５８】
また、雄継手１を雌継手２に嵌入すると、雄継手１内に設けられた皿ばね１５は圧縮され、セグメント５１とセグメント５２とを密着させる方向に付勢する。このようにして、セグメント５１とセグメント５２は接合される。
【００５９】
以上のように、セグメント５１とセグメント５２の接合は、エレクターのみで行うことが出来て、人手による締結作業を行うことなく接合することが可能である。
【００６０】
次いで、セグメント５２とセグメント５４の接合について説明する。セグメント５２の接合面Ｂにはボルト３が突設してあり、セグメント５２と接合するセグメント５４の接合面には、ナット４が埋設してある。
【００６１】
前記セグメント５１とセグメント５２との接合は、セグメント５２の接合面Ａを、セグメント５１に当設し、セグメント５２をセグメント５４の方向に摺動させる。その際に、セグメント５２の接合面Ｂに設けたボルト３が、セグメント５４に設けたナット４に挿入される。
【００６２】
前述のようにボルト３をナット４に挿入することで、ボルト３とナット４は歯合するため、セグメント５２において、セグメント５１と接合すると同時に、セグメント５４も係合することが出来る。
【００６３】
しかし、前記ボルト３はナット４に挿入し、ボルト３とナット４は歯合しているのみなので、エレクターによるセグメントの設置後に、手作業によりナット４とボルト３を締結しなければならない。
【００６４】
以上のように、実施の形態１のセグメント５２は、セグメント５１とセグメント５４を同時に一工程で接合することが可能である。
【００６５】
（実施の形態２）
図８には、実施の形態２のセグメントの一部斜視図が示されている。このセグメントは、実施の形態１のセグメントの雄継手の形状を変えたものであり、雌継手の形状、及び、他の接合面のボルトとナットは同様であり、このセグメントの接合方法も同様である。
【００６６】
このセグメントも、実施の形態１のセグメントと同様に、トンネルの軸方向を接合する接合面を接合面Ａとしたときに、接合面Ａに雄継手１と雌継手２を有し、接合面Ａと垂直に交わる一方の接合面Ｂにボルト３を有し、接合面Ａと垂直に交わる他方の接合面Ｃにナット４を有し、それぞれの接合面は他のセグメントと接合する。
【００６７】
図９には、図８に示すセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２の断面図が示されており、図１０には、図９に示す雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２の断面図が示されており、図１１には、図８に示す雄継手のＰ１−Ｐ２の断面図が示されている。
【００６８】
前記雄継手１は、接合面Ａ上の一方の接合面Ｃ側の任意の位置に設けられた穴から突出しており、予め接合面Ａに溶接されている。雄継手１は、接合面Ａの穴から突出したボルト１６と、このボルト１６の軸部の先端部に螺合したナット１７と、雌継手２と係合する傾斜面を有する座金１８と、ナット１７と座金１８との間に介装された皿ばね１５とから形成されている。
【００６９】
ナット１７は、ボルト１６の軸部に固定されているが、座金１８と皿ばね１５は、ボルトの軸方向に移動可能な状態で取り付けられている。また、座金１８は、円錐状であり、この傾斜面と雌継手２の傾斜面とが係合する。加えて、皿ばね１５は、実施の形態１と同様に、ばね定数の異なる二種類のばねを直列に併設している。
【００７０】
前記雌継手２は、実施の形態１と同様に、接合面Ａと接合面Ｂとが交わる部分に設けられており、その構造も同様である。雌継手内に設けられたくさび部材２１の傾斜面と前記雄継手１の座金１８が係合する。
【００７１】
以上のように、実施の形態２のセグメントは、実施の形態１のセグメントと雄継手１の形状が異なるが、その接合方法は同様である。すなわち、雄継手１を有する接合面と雌継手２を有する接合面を当設して、摺動させて、雄継手１を雌継手２に嵌入することで接合される。
【００７２】
さらに、前述のように、雄継手１と雌継手２とを有する接合面と垂直に交わる２つの接合面は実施の形態１のセグメントと同様であるため、実施の形態２のセグメントは、実施の形態１のセグメントと同様に、つき合わせて接合する接合面と、その面と垂直に交わる接合面を同時に一工程で接合することが可能である。
【００７３】
（実施の形態３）
図１２には、実施の形態３のセグメントの一部斜視図が示されている。このセグメントは、実施の形態１、２のセグメントの雄継手と雌継手の形状を変えたものであり、他の接合面のボルトとナット、及び、接合方法は同様である。
【００７４】
このセグメントも、実施の形態１、２のセグメントと同様に、トンネルの軸方向を接合する接合面を接合面Ａとしたときに、接合面Ａに雄継手１と雌継手２を有し、接合面Ａと垂直に交わる一方の接合面Ｂにボルト３を有し、接合面Ａと垂直に交わる他方の接合面Ｃにナット４を有し、それぞれの接合面は他のセグメントと接合する。
【００７５】
図１３には、図１２に示すセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２の断面図が示されており、図１４には、図１３に示す雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２の断面図が示されている。また、図１５には、実施の形態３にかかるセグメントの雌継手の斜視図が示されている。
【００７６】
前記雄継手１は、接合面Ａ上の一方の接合面Ｃ側の任意の位置に予め溶接されている。雄継手１は、軸部としての立設されたプレート１９と、その上部に取り付けられたプレート２０から形成されており、この上部のプレート２０の中央部に軸部のプレート１９は垂直に取り付けられている。この雄継手１の雌継手２の挿入方向に対して対面した形状はＴ字型である。また、上部に取り付けられたプレート２０は、雌継手２に挿入する方向に向かって厚さが薄くなっている。
【００７７】
一方、前記雌継手２は、実施の形態１、２と同様に、接合面Ａと接合面Ｂとが交わる部分に設けられている。この雌継手２は、接合面Ａを他のセグメントと接合するときに、セグメント同士を当設して摺動して、接合面Ａをつき合わせた状態で、接合面Ｂから雄継手１を嵌入する穴状である。
【００７８】
この雌継手２の接合面Ｂ上の形状は、Ｔ字型の開口部であり、接合面Ａ上は、雄継手のＩ字部材の軸部を嵌入する直線の開口部である。雌継手２は、接合面Ｂから雄継手１を嵌入するため、接合面Ｂ側から一定の長さの開口部が設けられている。そして、この雌継手内には、実施の形態１、２と異なり、前記開口部を囲むように板ばね２２が設けられている。
【００７９】
ここで、板ばねとは、板状のばね材料を諸々な形に加工して、ばね荷重を利用するばねである。曲げ変形によるばね作用及び非線形のばね特性がえられ、板厚に比して小さなタワミで大きな力を得ることが出来るという性質がある。この板ばねは、形状として直線状のもの、曲線状のものに大別されるが、本実施の形態に係る板ばねは、傾斜面を有する山型を形成した直線上の形状であり、この板ばねを２枚重ねている。また下に位置する板ばねは、セグメントに固定されており、上に位置する板ばねは、セグメントに両端部を固定されている。
【００８０】
この板ばね２２と雄継手の頭部のプレート２０とが嵌合すると、板ばね２２が圧縮され、互いのセグメントの接合面Ａ同士を密着させる方向に付勢するため、セグメント同士が締結される。
【００８１】
以上のように、実施の形態３のセグメントは、実施の形態１、２のセグメントと雄継手、雌継手の形状は異なるが、その接合方法は同様である。すなわち、すなわち、雄継手１を有する接合面と雌継手２を有する接合面を当設して、摺動させて、雄継手１を雌継手２に嵌入することで接合される。
【００８２】
さらに、前述のように、雄継手１と雌継手２とを有する接合面と垂直に交わる２つの接合面は実施の形態１のセグメントと同様であるため、実施の形態３のセグメントは、実施の形態１のセグメントと同様に、つき合わせて接合する接合面と、その面と垂直に交わる接合面を同時に一工程で接合することが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上のように本発明のセグメントは、主として組立装置を用いて行うことにより他のセグメントとの接合が出来て、手作業による締結作業が少なく効率よく接合することが出来る。
【００８４】
また、弾性部材は、接合しようとする面を密着させる方向に付勢するため、セグメント間の締結力が向上する。さらに、確実にセグメント間を締結することによりセグメントの耐久性も向上させることができる。
【００８５】
加えて、弾性部材に皿ばねを用いることで、長期間安定した締結力が発揮され、機械の安定性、及び、耐久性を向上させることができる。さらに、雄継手の全体を覆うようにカバー部材を設けることで、セグメント内にコンクリートを打設することが可能となる。
【００８６】
本発明にかかるセグメントは、比較的シンプルな構成を用いることにより、継手の取り付けを容易に行うことができ、製作時間の短縮を図ることができる。また、製作時間の短縮により、経済性も向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係るセグメントの一部斜視図。
【図２】実施の形態１に係るセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２断面図。
【図３】実施の形態１に係るセグメントの雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２断面図。
【図４】実施の形態１に係るセグメントの雄継手のＰ１−Ｐ２断面図。
【図５】実施の形態１に係るセグメントの雄継手のＱ１−Ｑ２断面図。
【図６】実施の形態１に係るセグメントのボルトとナットの概略図。
【図７】実施の形態１に係るセグメントの接合工程の概略図。
【図８】実施の形態２に係るセグメントの一部斜視図。
【図９】実施の形態２に係るセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２断面図。
【図１０】実施の形態２に係るセグメントの雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２断面図。
【図１１】実施の形態２に係るセグメントの雄継手のＰ１−Ｐ２断面図。
【図１２】実施の形態３に係るセグメントの一部斜視図。
【図１３】実施の形態３に係るセグメントの雄継手と雌継手のＸ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２断面図。
【図１４】実施の形態３に係るセグメントの雄継手と雌継手のＺ１−Ｚ２断面図。
【図１５】実施の形態３に係るセグメントの雌継手の斜視図。
【図１６】従来のセグメントの一例の概略図。
【符号の説明】
１  雄継手
２  雌継手
３  ボルト
４  ナット
１１  Ｉ字部材
１１ａ  Ｉ字部材の頭部
１１ｂ  Ｉ字部材の軸部
１１ｃ  Ｉ字部材の底部
１２  係合板
１３  カバー部材
１４  段付ボルト
１４ａ  段付ボルトの段差
１５  皿ばね
１６  ボルト
１７  ナット
１８  座金
１９  軸部のプレート
２０  頭部のプレート
２１  くさび部材
２２  板ばね
４１  ナット本体
４２  ねじピース
４３  バネ
５１  セグメント
５２  セグメント
５３  セグメント
５４  セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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