(57)【要約】【課題】セグメントの軸方向継手として、棒状体をソケット内に単に挿入して接着する方式とし、水分等があっても接着力を発揮させる引抜き力を十分確保できるようにする。【解決手段】セグメントの軸方向継手は、基部側に雄ねじを備え先端側を棒状にしヒータを内蔵した継手ピン１０と、一方のセグメント１００ａ内に埋設され前記雄ねじに螺合する雌ねじを備えた長ナット２０と、他方のセグメント内に埋設され前記棒状の部分が接着部材を介して内挿固定される鋼管ソケット３０とから構成される。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基部側に雄ねじを備え先端側にヒータを内蔵した棒状体を備えた継手ピンと、一方のセグメント内に埋設され前記雄ねじに螺合する雌ねじを備えた長ナットと、他方のセグメント内に埋設され前記棒状体を接着部材を介して内部に固定する鋼管ソケットとからなることを特徴とするセグメントの軸方向継手。
【請求項２】
前記鋼管ソケットは、尾端をアンカーボルトによりセグメント内に固定され、外周を弾性材で被覆され、開放端をセグメントの端面に開口したものであることを特徴とする請求項１記載のセグメントの軸方向継手。
【請求項３】
前記鋼管ソケット内に加熱により接着性を発現する円筒接着部材を挿入し、ヒータを内蔵した継手ピンを前記接着部材内に挿入した後、ヒータを加熱して前記接着部材を加熱して接着性を発現させ、鋼管ソケット内に継手ピンを接着固定することを特徴とするセグメントの軸方向継手の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントの軸方向継手及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セグメント間の締結には、ボルト式、ワンタッチタイプ、くさび式等、さまざまな方式のものが実用されている。この中で、雄継手を雌継手内に挿入し両者を接着剤で締結しようとする発想がある。このような発想による締結方式の狙いは、継手の構造が簡単であり、従来の継手と比較して、製作上の精度が厳格でないこと、及び実用上問題ないレベルの引抜き強度が得られることなどである。しかし、未だ実用されているものはない。
【０００３】
このような雄継手を雌継手内に挿入し両者を接着剤で硬化締結する構造では、例えば締結時に雌継手内に水滴等があると、接着剤が機能を発揮することができない。すなわち、多くの施工環境には水があり、継手内に入り込んだ水滴が、接着剤の硬化を阻害する。
【０００４】
また、継手は軸方向水平に位置するため、予め雌継手内に供給した接着剤が、その形状を維持することができないという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は分割されたトンネルライナであるプレキャストコンクリートブロックから成るセグメントの軸方向の継手の開発に係るものである。本発明は従来実用化されていない雄継手（棒状体）を雌継手（ソケット）内に単に挿入し、両者を接着剤で接着した軸方向継手を基本とする。
【０００６】
このようなセグメントの軸方向継手は、水分その他の影響により、接着剤の接着力を発揮させることが困難で、引抜き力を充分に確保することが困難であり、従来実用化されていない。また、軸方向継手が水平であると、流動性のある接着剤を接着面に一様に分布させることが困難であった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解決したセグメントの軸方向継手を開発し、これを提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、次の技術手段を講じたことを特徴とするセグメントの軸方向継手である。すなわち、本発明は基部側に雄ねじを備え先端側にヒータを内蔵した棒状体を備えた継手ピンと、一方のセグメント内に埋設され前記雄ねじに螺合する雌ねじを備えた長ナットと、他方のセグメント内に埋設され前記棒状体を接着部材を介して内部に固定する鋼管ソケットとからなることを特徴とするセグメントの軸方向継手である。
【０００９】
前記鋼管ソケットは、尾端をアンカーボルトによりセグメント内に固定され、外周を弾性材で被覆され、開放端をセグメントの端面に開口したものとすると、熱膨張による変形を吸収するので好ましい。
【００１０】
上記軸方向継手を好適に実現するための本発明方法は、前記鋼管ソケット内に加熱により接着性を発現する円筒を挿入し、ヒータを内蔵した棒状の継手ピンを前記円筒内に挿入した後、ヒータを加熱して前記円筒を加熱して接着性を発現させ、鋼管ソケットと継手ピンとを接着固定することを特徴とするセグメントの軸方向継手の施工方法である。ヒータは如何なる加熱手段であってもよいが、電熱ヒータとし通電により加熱すると簡単であり、好ましい。
【００１１】
本発明は以上のような構成により問題点を解決することができたもので、次の特徴を有するものである。
【００１２】
薄肉円筒状に成形した円筒状の熱硬化性樹脂（接着剤）を雌継手内に収納し、雄継手にヒーターを内蔵させ、加熱して熱硬化性樹脂を溶融し、最終硬化に至らせることにより、接着剤の形状変化をなくし、加熱により水分量を減らし、硬化阻害をなくす。このことにより継手ピンと鋼管ソケットとを一様な接着剤を接着面に分布させて強固に供給することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施例のセグメントの軸方向継手の分解図である。本発明のセグメントの軸方向継手は、次の（Ａ）〜（Ｄ）から構成されている。
【００１５】
（Ａ）継手ピン１０
図１（ａ）に示すように、一端側に雄ねじ１１を備え、他端側に棒状部１２を備え、この棒状部１２の内部にヒータ１３を内蔵し、ヒータ１３は導線１４を備えている。
【００１６】
（Ｂ）長ナット２０
図１（ｂ）に示すように、雌ねじ２１を備えた長ナット２０はコンクリート内に埋設されており、アンカーボルト２２を備えている。雌ねじ２１は、一端側から継手ピン１０の雄ねじ１１を螺合し、他端側からアンカーボルト２２の雄ねじ２３をねじ込むようになっている。
【００１７】
（Ｃ）ソケット３０
ソケット３０は、図１（ｃ）に縦断面図、図１（ｄ）に正面図を示すように、尾端に雌ねじ３２を備えた円筒３１である。このソケット３０はコンクリート中に埋設されるもので、円筒３１の前端３３はコンクリート表面に露出する。尾端の雌ねじ３２には図１（ｅ）に示すアンカーボルト３４の雄ねじ３５がねじ込まれる。ソケット３０はアンカーボルト３４と共にコンクリート中に固定される。
【００１８】
（Ｄ）接着部材４０
接着部材４０は図１（ｆ）に縦断面図を示し、その横断面図を図１（ｇ）に示すように、薄肉円筒状をなしている。接着部材４０は接着剤を円筒形に成形した円筒部材であって、加熱されると接着剤が溶融して隣接する部材同士を接着固定する。接着部材４０はネット等の補強材を内蔵したものでもよい。接着部材４０の外径は図１（ｃ）に示すソケット３０の内径に遊嵌する寸法となっており、接着部材４０の内径は図１（ａ）に示す継手ピン１０の棒状部１２が圧入される寸法となっている。そして、接着部材４０は溶融した後固化すると、ソケット３０の内面と棒状部１２の外面とを接着する。
【００１９】
次に、セグメントの軸方向継手の施工方法について説明する。図２（ａ）〜（ｂ）、図３（ｃ）〜（ｄ）、図４（ｅ）〜（ｆ）はその工程図である。
【００２０】
図２（ａ）は一方のセグメント１００ｂのコンクリート中に埋設されたソケット３０の縦断面図である。アンカーボルト３４を尾部に螺合したソケット３０は、アスファルト布５０を外周に巻きつけた状態でコンクリート中に埋設されており、ソケット３０の開放端面をセグメント１００ｂの端面１０１ｂに開口した状態で埋設されている。弾性材５０は鋼管３０の熱膨張を吸収するものである。ここに弾性材５０の材質としては、厚み方向の適度なクッション性と耐熱性があるものならば特に限定するものでなく、例えばＳＢＲゴム、クロロプレンゴムあるいは段ボールなどが好適な材質である。
【００２１】
なお、ソケット３０の外周に弾性材を巻付けるとソケット３０とコンクリートとの付着が遮断されるので、ソケット３０の引抜きを防止するためアンカーボルト３４にワッシャ３６を介在させ、アンカー効果を確保する。このワッシャ３６は十分なアンカー効果を出すためにアンカーボルトの頭の厚さの半分程度の厚さで外径の大きいワッシャとするのがよい。なお、ソケット３０とコンクリートとの付着がなくなるとソケット３０にピン１０を挿入するとき、ソケット３０とピン１０との位置ずれが吸収されるので好ましい。
【００２２】
図２（ｂ）は、ソケット３０内に接着部材４０を挿入した状態を示している。
【００２３】
図３（ｃ）は、継手ピン１０をソケット３０内に挿入する直前の状態を示したものである。継手ピン１０は基部の雄ねじを、セグメント１００ａ中に埋設された長ナット２０にねじ込んでセグメント１００ａに取り付けられている。長ナット２０は一端がセグメント１００ａの端面１０１ａと面一にコンクリート中に埋設されている。長ナット２０の尾端にはアンカーボルト２２が取付けられている。継手ピン１０内にはヒータ１３が内蔵され、その導線１４はセグメント１００ａの内側の凹部１０２ａを通ってコンクリート外に露出している。
【００２４】
図３（ｄ）はセグメント１００ａ、１００ｂを締結した状態を示す断面図である。継手ピン１０はソケット３０内の接着部材４０内に圧入されている。
【００２５】
図４（ｅ）はヒータ１３の導線１４を電源６０に接続し、ヒータを加熱して接着部材４０を溶融させた状態を示している。接着部材４０は溶融してソケット３０の内面と継手ピン１０の棒状部１２の外面との間に充満し、次いで電源をオフにして冷却すると、ソケット３０と継手ピン１０とを強固に接着する。
【００２６】
図４（ｆ）は作業完了後セグメント１００ａの凹部１０２にモルタル１０３ａを充填した状態を示している。
【００２７】
以上の工程により本発明のセグメントの軸方向継手は引抜き荷重の大きい継手となる。
【００２８】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２９】
圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ４２）の呼び径２５Ａ、スケジュール４０およびスケジュール８０（外径３４．０ｍｍ、厚さ３．４ｍｍ、内径２７．２ｍｍ（▲１▼）および２５．０ｍｍ（▲２▼））を長さ１３０ｍｍにした。この鋼管の一端側にＭ２４のタップによって雌ねじを形成し、長さ１００ｍｍのＭ２４ボルトを固定し、その後鋼管と溶接した。
【００３０】
さらに鋼管の熱膨張による変形を吸収する目的で、鋼管及びボルトの周囲に厚さ６ｍｍのクロロプレンゴムチューブを巻いた。
【００３１】
径２４ｍｍφのみがき丸棒鋼（ＳＧＤ４１−Ｄ）を長さ１４０ｍｍにし、基部側の長さ４０ｍｍの部分をＭ２４で並ネジ切りして、継手ピンを製作した。継手ピンの先端はＲ５で丸めた。さらに基部側の端面から先端より内部に５ｍｍ入った位置まで、継手ピンの中心軸に沿って５ｍｍφの孔を削孔し、この孔内にニクロムヒーターを内蔵させた。
【００３２】
Ｍ２４ボルト長さ１００ｍｍを、その中心軸に３ｍｍφで削孔した。これにＭ２４長さ８０ｍｍの長ナットを連結した。
【００３３】
また継手ピンの基部側のコンクリートには、Ｍ２４ボルトに接続する内径３ｍｍφの導線通路および通電口を打設時に確保した。
【００３４】
接着部材は、主剤としてノボラック型エポキシ、硬化剤として第１級脂肪族アミンを用い、質量比で９５：５となるように調整し、これを外径２７．５ｍｍ、内径２３ｍｍの同心筒状の型内で、６０℃、１０分注型して円筒形に成形した。脱型後、接着部材の形状は肉厚２ｍｍ、外径２７ｍｍ、高さ１２５ｍの円筒形であり、この状態で円筒状の接着部材は、通常のハンドリングでは全く変形せずにその形状を保持していた。これを継手の締結前に雌継手（ソケット）内部に嵌め込んだ。
【００３５】
継手ピンは１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で互いのコンクリートが突合するまで（挿入量１００ｍｍ）挿入した。
【００３６】
この後、ヒーターを２００Ｗで１０分通電した。このとき雰囲気温度２０℃において、ピン外壁温度は約１０５℃であった。
【００３７】
なおコンクリート供試体は、リング外径５０００ｍｍ、桁高２５０ｍｍのＡセグメントであり、実施工と同様に軸方向水平に静置させた。
【００３８】
比較例としては、継手部材は実施例と同一であるが、接着剤は通常便用されるピスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂と３級アミン系硬化剤を、質量比で９５：５配合したものを締結前に１３０ｃｃ鋼管内に滴下した。
【００３９】
さらに、ピン挿入前の鋼管内の湿度が６０％、８０％になるように２水準の湿度を与え、それぞれ１時問放置後ピンを挿入した。
【００４０】
引抜き試験は、実施例、比較例とも締結完了後、２４時間経過後に行った。また、接着剤の鋼管内での流動も目視した。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
実施例では湿度の如何に拘らず継手ピンとソケットとの隙間に接着剤が一様に保持されて、引抜き強度は２００ｋＮを越えた。比較例では接着剤は液だれを生じ、引抜き強度は２８ｋＮ、４５ｋＮに留まった。
【００４３】
なお実施例における引抜き強度は、接着剤と鋼管内壁との接触面積および厚さならびに接着剤のせん断強度とから予想される強度とほぼ等しい値である。
【００４４】
接着剤の接触面積を増やし、せん断強度をより向上させる目的で、ピンにはネジ切りボルトそのものや適当な間隔で円周溝加工したものを用い、鋼管にはその内部をブラスト加工したものやプライマー処理したものなどを用いると、より効果的である。
【００４５】
接着剤の種類は特に限定されるものでなく、硬化後のせん断強度があり、円筒形に成形することが容易な樹脂および配合であれば、特にその種類を限定されるものではない。実施例で使用したエポキシ系樹脂の他、例えばレゾール型フェノールなどでもかまわない。
【００４６】
またコンクリートに設けたヒータ導線の入口は５ｃｍ角程度と小さく、軸方向継手の締結作業終了後のモルタル埋め作業工数は僅かであり問題とならない。
【００４７】
【発明の効果】
本発明のセグメントの軸方向継手は以上のように構成されているので、構造が簡単で接着剤の形状変化がなく水分の影響を排除して強固な結合部を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のセグメントの軸方向継手の分解図である。
【図２】セグメントの軸方向継手の施工工程図である。
【図３】セグメントの軸方向継手の施工工程図である。
【図４】セグメントの軸方向継手の施工工程図である。
【符号の説明】
１０    継手ピン
１１    雄ねじ
１２    棒状部
１３    ヒータ
１４    導線
２０    長ナット
２１    雌ねじ
２２    アンカーボルト
２３    雄ねじ
３０    ソケット
３１    円筒
３２    雌ねじ
３３    前端
３４    アンカーボルト
３５    雄ねじ
３６    ワッシャ
４０    接着部材
５０    弾性材
６０    電源
１００ａ、１００ｂ    セグメント
１０１ｂ    端面
１０２    凹部
１０２ａ    凹部
１０３ａ    モルタル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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