(57)【要約】【課題】シールドトンネル内面に跡埋めする部分をなくして平滑にし、組み立て作業が容易でしかもトンネルの真円精度を向上させたセグメントの円周継手を提供する。【解決手段】隣接する円周セグメント１０ａ、１０ｂの一方の妻面に凹孔２０を設け、セグメントに内蔵した連結金物３０の継手ピンをピン軸がセグメント軸と平行になるように凹孔２０内に位置させておき、他方のセグメント１０ｂの妻面１２にＵ字の曲がり部が突出したＵ字部材４０を備え、Ｕ字部材４０を凹孔２０内に進入させ、ずらしてＵ字部材４０が継手ピンに外嵌係合するようにした。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣接する円周セグメントの一方の妻面に凹孔を設け、セグメントに内蔵した連結金物の端部の継手ピンをピン軸がセグメント軸と平行になるように該凹孔内に位置させておき、他方の妻面にＵ字の曲がり部が突出した突出Ｕ字部材を備え、妻面相互をトンネル軸方向にずらして接触させたとき前記突出Ｕ字部材が前記凹孔内に進入し、次いでセグメントの軸方向ずれをゼロにするように摺動させたとき、前記Ｕ字部材が前記継手ピンに外嵌係合する相互形状及び相互関係位置を備えたことを特徴とするセグメントの円周継手。
【請求項２】
セグメントの妻面のトンネル軸方向両端部にセグメントの側面に開口した切欠を設け、該切欠内に妻面と同一面をなす半割面を有する半割ピンを内蔵し、妻面で隣接するセグメントの半割ピン同士が当接して形成する円形状断面のピンに外嵌するリング金物を備えた継手を併用したことを特徴とする請求項１記載のセグメントの円周継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート製のトンネルランニングセグメントの円周継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート製のトンネルライニングセグメントの継手には、トンネル軸方向継手とセグメントの円周継手とがある。セグメントの円周継手には、従来、
（ａ）ボルト接続
隣接セグメントの円周継手端面の内面寄りに、対向する凹部を設け、その中に鋼板を互いに対向するように埋め込んでおき、この鋼板同士をボルトで締め付けて隣接セグメント同士を結合する技術
（ｂ）くさび結合
隣接セグメントの円周継手端面の内面寄りに、対向するＣ型金物を埋め込んでおき、このＣ型金物の先端部が互いに接する部分をくさび形に形成し、このくさび形に係合するテーパを内側に有する金物を押し込んで隣接セグメント同士を結合する技術
（ｃ）傾斜スライド
妻面厚さ中央に互いに係合する傾斜金物をそれぞれ配置し、隣接セグメント同士を互いにスライドさせることにより金物が傾斜に沿ってスライドし、隣接セグメント同士を結合する技術
等がある。
【０００３】
近年、シールドトンネルの二次覆工の省略化が進み、セグメント内面をそのままの状態でトンネル内面仕上面として供用することが多くなった。上記（ａ）のセグメント内面からボルトで締める形式の技術や、（ｂ）のセグメント内面にくさび構造を設ける技術では、シールドトンネル内面に設ける大きな窪み処理に多大の時間、労力を必要とする問題がある。またこれらの接続技術では、トンネルに生ずる正曲げと負曲げとで継手の剛性が大きく違い、円周継手として問題があった。
【０００４】
妻面に傾斜金物を配設する上記（ｃ）の技術は、シールドトンネル内面に大きな窪みを生ずる問題を解決した点で好適であるが、金具が高価である割に継手性能が向上しないという問題がある。また、セグメントを妻面の厚さ中央だけで拘束したので、むしろ組み立てられたトンネルライニングの変形を増長させる場合もあった。
【０００５】
このような実状に鑑み、シールドトンネル内面に跡埋めする部分をなくして内面をできるだけ平滑にし、組み立て作業が容易でしかもトンネルの真円精度を向上させ、また、トンネルに生ずる正負曲げに対する剛性を同等にし、セグメントの本来の優れた性能を発揮させる円周継手がある。
【０００６】
例えば、セグメントの妻面のトンネル軸方向両端部にセグメントの側面に開口した切欠を設け、この切欠内に妻面と面一の半割面を有する半割ピンを内蔵し、妻面で隣接するセグメントの半割ピン同士が当接して形成する円形状断面のピンに緊密に外嵌するリング金物を備えたセグメントの円周継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この技術では、セグメントの円周継手をトンネル軸方向継手面（セグメントの側面）の内部で嵌合させる。よってセグメント内面に円周継手やその窪みが露出することがなく、跡埋め等の問題がなく、さらに、二次覆工を省略することが可能である。また、トンネルに生ずる正曲げと負曲げに対して継手の剛性が同等であり、円周継手として好適である。さらに、セグメントの妻面のトンネル軸方向両端部に半割ピンの基部を埋め込み、妻面と面一に形成されている隣接セグメントの相対する半割ピンとを合わせて円形ピン状に形成し、この円形ピン状の外径にリング金物を外嵌するので半割ピン同士を目違いも目開きもなく結合することができる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−２４８３９５号公報（第２−５頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は、上述のように、円周継手がセグメントの内面に露出することなく、跡埋め等の手間を必要とせず、また、トンネルに生ずる正曲げと負曲げに対する剛性が同等であるという優れた特性を有するものである。しかしながら、この円周継手は、セグメントの隅角部のみに偏在していること、及び、ワンタッチで自動的に結合することができないという問題がある。
【００１０】
本発明はこれらの点についてさらに改善を施したセグメントの円周継手を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その技術手段は、互いに隣接する円周セグメントの一方の妻面に凹孔を設け、セグメントに内蔵した連結金物の端部の継手ピンをピン軸がセグメント軸と平行になるように該凹孔内に位置させておき、他方の妻面にＵ字の曲がり部が突出した突出Ｕ字部材を備え、妻面相互をトンネル軸方向にずらして接触させたとき前記突出Ｕ字部材が前記凹孔内に進入し、次いでセグメントの軸方向ずれをゼロにするように摺動させたとき、前記Ｕ字部材が前記継手ピンに外嵌係合する相互形状及び相互関係位置を備えたことを特徴とするセグメントの円周継手である。
【００１２】
一方のセグメントの妻面の凹孔内に露出させた継手ピンは、他方の妻面に設けた突出Ｕ字部材のＵ字の曲がり部の形状と緊密に係合するピンとし、例えば僅かなテーパを付したピンとしてもよい。なお、半割円柱形のピンとし、半割円柱の割面がセグメントの妻面と平行する形状としてもよい。
【００１３】
この円周継手は、セグメントの内面に凹部が露出することはなく、また、隣接セグメントを組み立てるとき、ワンタッチで結合させることができる。この円周継手は、妻面の任意の位置に任意の個数を配置することができる。
【００１４】
上記本発明の円周継手は、従来の円周継手と併用することができる。すなわち、セグメントの妻面のトンネル軸方向両端部にセグメントの側面に開口した切欠を設け、該切欠内に妻面と同一の半割面を有する半割ピンを内蔵し、妻面で隣接するセグメントの半割ピン同士が当接して形成する円形状断面のピンに緊密に外嵌するリング金物を備えた継手を併用することができる。このことによって円周継手の位置が偏在することを防止することができ、好ましい。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は本発明の実施例のセグメント１０ａ、１０ｂを示す斜視図である。セグメント１０ａ、１０ｂは円弧状に湾曲した矩形状の本体１１を備え、円周継手端面（セグメント妻面）１２とトンネル軸方向継手端面（セグメント側面）１３、内面１４、外面１５とからなっている。一方のセグメント１０ａの円周継手端面１２には、本発明に係る凹孔２０が設けられ、凹孔２０内に継手ピン３０が収納されている。他方のセグメント１０ｂの円周継手端面にはＵ字金物４０が突出している。
【００１７】
図２（ａ）、（ｂ）、図３（ｃ）、（ｄ）は円周方向に隣接するセグメント１０ａ、１０ｂの円周継手の結合工程を示す説明図である。図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図２、図３の工程における円周継手の結合工程を示す断面である。
【００１８】
図２（ａ）に示すように、凹孔２０及びこの凹孔２０に内蔵した継手ピン３０を有するセグメント１０ａの妻面１２に、Ｕ字金物４０を突出したセグメント１０ｂの妻面１２を、上下方向をずらして矢印５１で示すように近接させ、図２（ｂ）に示すように、Ｕ字金物４０を凹孔２０内に進入させる。図４（ａ）はこの状態を断面図で示したものである。次いで図３（ｃ）に示すように、セグメント１０ｂを上から下に矢印５２で示すように押し下げる。図４（ｂ）はこの状態を断面図で示したものである。
【００１９】
図３（ｄ）に示すように、セグメント１０ｂをセグメント１０ａと同一レベルにする。このとき、図４（ｃ）に示すように、継手ピン３０にＵ字金物４０が外嵌し、セグメント１０ａ、１０ｂは緊密に結合される。
【００２０】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は継手ピン３０の全体の三面図である。また、図６（ａ）、（ｂ）はセグメント１０ｂ中に半埋設されているＵ字金物４０の平面及び側面を示すコンクリート断面図である。継手ピン３０はコンクリート中に埋設されるアンカー３３、連結部材３２を備えている。継手ピン３０の端部係止ピン部は、図５の例では断面が半円形となっており、その先端部に案内部３４を備えている。
【００２１】
Ｕ字金物の挿入を案内する案内部３４はＵ字金物４０の呼び込み易さ、押込力、矯正力の関係で１０度から２４度の範囲の傾斜を設けるのが好ましい。また係止ピン３１の係止面すなわちＵ字金物４０が外嵌する挿入面３５には僅かなテーパを施こしてもよく、そのテーパ角度（片側の角度）は、締め付け作用、抜け防止の観点から、５度までがよい。テーパ角度が５度以下は締付が戻らず抜けが防止される。３度以下であれば確実である。
【００２２】
図６はＵ字金物４０を示すもので図６（ａ）は平面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。Ｕ字金物４０はＵ字曲がり部４１がセグメント１０ｂの端面から突出している。このＵ字曲がり部４１の内周面は、図５に示すように、連結金物３０の係止ピン３１の挿入面３５に外嵌する。Ｕ字金物の埋込部にはアンカー４２が形成されている。
【００２３】
図７は本発明に係る連結金物３０とＵ字金物４０のみをセグメント１０ｂ，１０ａの妻面１２に設けた例を示している。図８は、この他に図９に示す従来の連結金物６０を妻面の両端部に併用した例を示すものである。従来の連結金物６０は、図９に示すように、両方のセグメント１０ａ、１０ｂ中にそれぞれ埋込まれた金物の半割ピン６１を背中合わせに円断面となるように突き合わせ、リング６２を嵌めて結合するものである。
【００２４】
【実施例】
本発明の実施例の継手を用いた外径４４００ｍｍ、厚さ２００ｍｍ、幅１３００ｍｍ、５分割セグメント軸挿入型の組み立て時間と組み上がり精度を確かめるため、３リング水平組み立て試験を実施した。トンネル軸方向継手は継手ピン挿入型ワンタッチ型継手を用いた。セグメントの組み立ては千鳥組み立てとした。次の好成績を得た。
【００２５】
組み立て時間        １リング１９分
目違い              ０．６ｍｍ
目開き              ０．７ｍｍ
左右上下の直径差    ４．０ｍｍ
また、長さ１５００ｍｍ、幅９００ｍｍ、厚さ２２５ｍｍの平板状セグメントに本発明の継手を使用し、曲げ試験を行った。軸方向継手の配置は図１に示すものと同様にした。なおこの場合、継手は供試体厚さ中央に配置した。
【００２６】
【表１】
2004176335.tif 000003
【００２７】
破壊モーメント及び回転ばね定数は正曲げ及び負曲げに対してほぼ同等であった。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、セグメントの内面に切欠を設ける必要がなく、セグメントの内面がそのままトンネル仕上内面となるように形成することができ、接続構造はワンタッチで強力に接合することができ、作業能率の向上に寄与する。また、セグメント内面が平滑であり、凹部処理等が不要であり、さらに、正曲げと負曲げの剛性が同等で、構造的に合理的であるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の円周継手を示すセグメントの側面図である。
【図２】実施例の円周継手の施工工程図である。
【図３】実施例の円周継手の施工工程図である。
【図４】実施例の円周継手の施工を示す断面図である。
【図５】連結金物の三面図である。
【図６】Ｕ字金物の平面図及びＡ−Ａ矢視図である。
【図７】実施例の円周継手部を示すセグメントの側面図である。
【図８】実施例の円周継手部のセグメントの側面図である。
【図９】従来の実施例の円周継手部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０（１０ａ、１０ｂ）    セグメント
１１    本体
１２    円周継手端面（妻面）
１３    トンネル軸方向継手端面（側面）
１４    内面
１５    外面
２０    凹孔
３０    連結金物
３１    係止ピン
３２    連結部材
３３    アンカー
３４    案内部
４０    Ｕ字金物
４１    Ｕ字曲がり部
４２    アンカー
５１、５２    矢印
６０    連結金物
６１    半割ピン
６２    リング
【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】
2004176335.tif 000008
【図６】
2004176335.tif 000009
【図７】
2004176335.tif 000010
【図８】
2004176335.tif 000011
【図９】
2004176335.tif 000012