(57)【要約】【課題】三角形状断面の円周溝１５を有する継手ピン１０の円周溝１５を有する部分をソケット３０内に挿入して結合するセグメントの軸方向継手において、継手ピン１０の引抜き荷重を大きくする。【解決手段】継手ピン１０に、基部から円周溝１５に至る接着剤注入通路１７を設け、円周溝１５とソケット３０との隙間に、接着剤５１を注入してソケット３０と継手ピン１０を一体化させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の螺旋溝又は円周溝を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記螺旋溝又は円周溝と前記ソケットとの隙間に、接着剤を介装したことを特徴とするセグメントの軸方向継手。
【請求項２】
前記継手ピンに、基部から前記螺旋溝又は円周溝に至る貫通孔を設けた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】
断面が三角形状の螺旋溝又は円周溝を有する継手ピンと、該継手ピンの螺旋溝又は円周溝を有する部分が挿入されるソケットとからなり、セグメントを軸方向に結合する軸方向継手の施工に当たり、予め、前記継手ピンにセグメントの内側から前記螺旋溝又は円周溝に連通する注入孔を設けておき、前記継手ピンをソケットに挿入した後、前記注入孔から螺旋溝又は円周溝内に接着剤を圧入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】
トンネルライニング用プレキャストコンクリートセグメントの隣接セグメント同士の軸方向継手には、ボルトによる締結、くさびを利用した締結、雄雌の精密嵌合による締結、ほぞによる締結等がある。
【０００３】
これら従来のコンクリートセグメントの軸方向継手は、これを取り付けたり、締め上げるために、セグメントに切欠きを設けたり、各種の複雑な部品を埋め込んだり、これらの部品を組み立てたりする必要があり、非常に手間が掛かるものであった。また軸方向継手は、配置を正確に位置決めする必要があり、芯合わせに手間が掛かるという問題があった。このような手間を避けるために、継手部品同士が移動することができるように移動代を設けると、締結力が低下する他に、セグメントのシール性が不完全となるなどの問題があった。またこれら従来の軸方向継手構造を形成するためには型枠が複雑となり、手間が掛かると共に高価となるという問題があった。
【０００４】
セグメントのワンタッチ組立てを実現するために、従来のボルト方式にかわる種々の方式の継手が開発されている。例えば、棒状の雄継手を、これより内径の小さい雌継手に挿入して締結するものとか、断面三角形の抜け止め螺旋溝を有する雄継手を、プラスチック円筒である雌継手に押し込んで締結するものなどがある。
【０００５】
例えば、コンクリートセグメントの軸方向継手として、
（ａ）一端側に溝断面が矩形の螺旋溝を有し他端側に溝断面が三角形の抜け止め螺旋溝を有する継手ピン
（ｂ）一方のセグメント内に埋設され前記螺旋溝に螺合する螺旋部材
（ｃ）他方のセグメント内に埋設され前記抜け止め溝部が嵌入する樹脂製ソケット
から構成されたコンクリートセグメントの軸方向継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００６】
この軸方向継手は、軸方向に隣接する一方のセグメントに予め螺旋部材を埋設しておき、この螺旋部材に継手ピンの基部の雄ねじを螺合して固定し、他方のセグメントの端面にこの継手ピンと対向させて樹脂製ソケットを埋設し、継手ピンを樹脂製ソケットに挿入して隣接するセグメントを連結するものである。この継手ピンの樹脂製ソケットに挿入される部分には、螺旋状又は円周リング状の抜け止め溝が形成されている。溝と溝との間は、螺旋凸条又は円周溝となっており、凸条の外径を基準として考えると溝であり、溝の底の径を基準として考えると凸条である。
【０００７】
上記の軸方向継手は、セグメントを容易に連結することができ、またセグメントを互いに押圧すると、継手ピンがガイドとなってセグメントの芯出しを高精度で行うことができ、優れた継手であるが、継手ピントソケットとの結合は、従来、継手ピンを樹脂製ソケット内に挿入し、ソケット内面を変形させ、継手ピンの螺旋溝又は円周溝（以下螺旋溝又は円周溝を円周溝と総称する）内にソケット内面を膨出させて樹脂製ソケット内に押し込んだ継手ピンの抜け出しに抵抗させるものであったので、継手の引抜き荷重が十分に確保されていなかった。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５２７９３号公報（第２−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
セグメント間を強固に締結するためには、引抜き荷重が大きいことが必要である。従来は継手ピンの円周凹凸部が雌継手内部に食い込んだ部分の剪断力のみで外力に対抗するので、ボルト方式に比較して引抜き荷重が小さい。このため施工後の土圧、水圧などの外力、あるいは軸力の減衰などによって、セグメントの継ぎ目に目開きが生じやすく、信頼性にやや劣るという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来技術の利点を活かし、かつ、上記セグメントの軸方向継手の改善を図って、引抜き荷重が大きく、信頼性の高い、セグメントの軸方向継手及びその施工方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【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、一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の円周溝を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記円周溝と前記ソケットとの隙間に、接着剤を介装したことを特徴とするセグメントの軸方向継手である。
【００１２】
本発明の継手ピンは、ソケットに挿入する部分に、断面が三角形状の円周溝を多数備えている。この円周溝は継手ピンをセグメント内に埋設された樹脂製のソケット内に挿入したとき、ソケットの内面が変形してこの円周溝内に膨出し、継手ピンの抜け止めの作用をするものである。しかし、抜け止めの確実性を確保するために、本発明では、この円周溝内に接着剤を圧入して、継手ピントソケットとを一体に結合する。
【００１３】
このセグメントの軸方向継手では、前記継手ピンに、基部から前記円周溝に至る貫通孔を設けておくと、接着剤を目的位置に容易に注入することができ、好適である。なおこの貫通孔は溝が円周溝の場合は各円周溝ごとに設けられるのが好ましいが、溝が１本につながっているので継手ピンの先端部に３、４ヶ所設けてあれば充分である。
【００１４】
上記軸方向継手を好適に施工するための本発明方法は、断面が三角形状の円周溝を有する継手ピンと、該継手ピンの円周溝を有する部分が挿入されるソケットとからなり、セグメントを軸方向に結合する軸方向継手を施工するに当たり、予め、前記継手ピンにセグメントの内側から前記円周溝に連通する注入孔を設けておき、前記継手ピンをソケットに挿入した後、前記注入孔から円周溝内に接着剤を圧入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。接着剤は圧入可能な液状接着剤とし、圧入後圧入空間を充満して硬化し、接着性能を発揮するような接着剤を用いる。
【００１５】
この施工方法では、継手ピン（雄継手）とソケット（雌継手）を締結後、両者の隙間に接着剤を注入するので、継手ピンの円周凸条が樹脂ソケットの内面に食い込んだ部分の剪断力に加え、円周溝とソケット内面との隙間に充填された接着剤の剪断強度が加算されることにより、引抜き強度が著しく向上し、セグメントの目開きなどが大幅に改善される。
【００１６】
【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。
【００１７】
図１２はコンクリートセグメント１００の例を示す斜視図である。コンクリートセグメント１００は、円弧板状をなし、円周継手１０６でリング状にトンネル内で組み立て、トンネル内面をライニングする。孔１０７はこの円周継手を緊結するための孔である。次いで次のリングを組み立て、軸方向継手１０５でリング同士を連結する。
【００１８】
図１１はこのようにして連結された実施例の隣接セグメント１００ａ、１００ｂの軸方向継手の断面図を示すものである。継手ピン１０は一方のセグメント１００ａ中に埋設された螺旋部材２０に基部をねじ込んで固定し、他方のセグメント１００ｂ中に埋設された樹脂製ソケット３０内に先端側を挿入してセグメント１００ａ、１００ｂを連結している。図１１において，１０２ａ、１０２ｂは鉄筋，１０３ａ、１０３ｂはシールパッキングである。
【００１９】
図７はこの軸方向継手部分の組立状態を拡大して示したものである。軸方向継手は、継手ピン１０と螺旋部材２０と樹脂製ソケット３０とから構成されている。図８、図９、図１０は図７の組立前の状態の部材を示すものである。
【００２０】
図８に示すように、一方のセグメント１００ａ内に埋設されている螺旋部材２０は、継手ピン１０の螺旋溝１２に螺合するものであり、コンクリート内に埋め込まれ、その内側は中空孔２１となっている。その口元２３は、ラッパ状をなしている。
【００２１】
図９に示すように、他方のセグメント１００ｂ内に埋設された樹脂製ソケット３０は、前記継手ピン１０の抜け止め溝を有する挿入部１４が嵌入する孔３１を備えている。樹脂製ソケット３０は、外面がコンクリート中にしっかりと固定されるように、円周溝３３を形成しており、孔３１の口元は拡大したラッパ状部３２となっている。
【００２２】
図１０は継手ピン１０を示している。継手ピン１０は、基部側は螺旋溝１２を有する丸棒１１であり、他端側（先端側）は螺旋状の抜け止め溝１５を有する挿入部１４であり、丸棒１１と挿入部１４とを連結部１３で連結したものである。
【００２３】
図１は本発明の実施例のセグメントの軸方向継手を示すもので、ソケット３０と継手ピン１０の結合を示す断面図である。図２はその部分拡大図である。図１、図２に示すように、継手ピン１０の挿入部１４がソケット３０内に挿入されており、継手ピン１０の円周突起１６はソケット３０の内面に食い込んでいる。円周溝１５とソケット３０の内面との間の隙間に、接着剤５１が充填され、ソケット３０の内面と継手ピン１０の円周溝とが接着剤を介して接着されている。この接着剤５１は、継手ピン１０の軸心に設けられた接着剤注入通路１７を通って供給されたものである。接着剤注入通路１７は、継手ピン１０の基部から円周溝１５に至る貫通孔とするとよい。
【００２４】
図３は本発明のセグメントの軸方向継手の施工方法を示す工程図である。ここでは、高ナットとボルトを固定用アンカーとして溶接したものをセグメント内に埋設させておくとともに、継手ピンの基部側は螺旋溝に代わりねじ山を形成し、高ナットにねじ込んで固定した。また、ソケットの大きな変形を防止するため、螺旋溝にはコイルを巻いたものを用いた。図３（ａ）は、継手ピン１０の基部を一方のセグメント１００ａ内に内蔵された固定用アンカー９０に螺合して軸方向継ぎ目端面から突出するように固定し、他方のセグメントに取り付けられているソケット３０に継手ピン１０の先端側を挿入する直前の状態を示している。継手ピンの先端側には多数の円周凸条及び円周溝が設けられている。また継手ピン１０にはセグメントの接合部の口元のラッパ状部２３、３２に嵌り込むそろばん玉状のドエル４２が外嵌されている。
【００２５】
継手ピン１０の軸心には接着剤を注入する注入孔が貫通させてあり、この注入孔に、接着剤注入通路４０が接続されており、この接着剤注入通路１７の尾端は、セグメント１００ａの内面に設けられた接着剤注入口４１に開口している。接着剤注入通路１７は先端部が継手ピン１０の円周溝に連通している。また、セグメントの端面にはシール部材としてパッキング１０３が取り付けられている。
【００２６】
図３（ｂ）に示すように、セグメント１００ａ，１００ｂの端面を合わせ、継手ピン１０をソケット３０内に挿入する。次いで、接着剤注入口４１から圧入ガン５０で接着剤を接着剤注入通路１７を経て、注入する。圧入ガン５０は、２液混合タイプの接着剤を用いる場合、図５に示すように、主剤保持部５３、硬化剤保持部５４、混合ノズル部５５を備え、定量押出部５６を備えた圧入ガン５０を用いるとよい。しかし、本発明では、接着剤注入通路が狭く、注入界面が狭い部分を通過するので、主剤と硬化剤とを混合しないで注入しても、混合が十分に行われる。従って図６に示すような、主剤保持部５３、硬化剤保持部５４、定量押出部５６を備え、混合ノズル部５５を備えていない吐出部５６を持つ圧入ガン５０を用いることもできる。
【００２７】
注入された接着剤は、接着剤注入通路１７を経て図１、図２に示したように、ソケット３０と円周溝１６との隙間に充填される。なお、ドエル４２の外周の隙間にも充填される。接着剤としては、注入時に流動性があり、硬化後接着力の大きいものが好ましい。例えば、エポキシ樹脂系、アクリレート系、ポリエステル系の接着剤を用いることができる。
【００２８】
図３（ｃ）は、充填完了後注入口開口を跡埋めモルタルで塞いだ状態を示している。
【００２９】
図４は、図３と同様の施工工程を示す工程図であるが、図３との違いは、ドエルを用いることなく、ドエルの部分にも接着剤を充満させた点である。
【００３０】
本発明によれば、継手ピン１０とソケット３０との結合力が大きくなり、継手ピンの引抜き荷重が増大する。
【００３１】
次に、本発明のセグメントの軸方向継手について、図７に示す従来の軸方向継手を用いて、引抜き荷重の試験を行った。セグメントとしては、リング外径５０００ｍｍ、桁高２５０ｍｍのセグメントピースを用いた。継手ピンは外径２４ｍｍφ、継手ピンの円周溝は継手ピン軸を含む面内の溝の断面が三角形状をなし、溝のピッチが１２ｍｍ、溝の深さが２ｍｍである。ソケットは入口の内径が２４．５ｍｍφで奥行きの内径が小さくなるようにテーパを付し、そのテーパが１゜であるナイロン切削品を用いた。継手ピンの挿入速度及び引抜き速度は、１００ｍｍ／ｍｉｎ一定とした。継手ピンはコンクリートが突き合されるまで挿入したが、その平均挿入長さは約８５ｍｍであった。
【００３２】
接着剤を継手ピンとソケット内面との隙間の隅々まで注入させるために、シール材として硬質発泡ウレタンチューブを用い、空気抜けを確保した。継手ピン及びその基部の固定用アンカーには、その中心軸に２ｍｍφの接着剤通路を設け、継手ピンの円周溝部に連通させた。また継手ピンの基部側コンクリートには、上記接着剤通路に接続する注入通路および注入口を、コンクリート打設時に確保した。
【００３３】
接着剤としては、主剤としてビスフェノールＡタイプのエポキシ、硬化剤として３級アミン系硬化剤を用い、これらを質量比で９５：５となるように調整し、図５に示す２液混合型の圧入ガン５０を用いて上記注入口から注入した。
【００３４】
なお接着剤は、継手ピンの円周溝とソケット内面とが形成する狭い界面を流動するため、主剤と硬化剤を単独で同時注入しても、流動中に両者は均一に混合される。従って、本発明における圧入ガンは、混合機能を有しない、いわゆる２液定量注入機を用いても充分である。
【００３５】
接着剤の種類は特に限定されるものでなく、注入管を通って継手内部まで浸透する流動性があるもので、互いに嵌合された継手ピンとソケットが強固に接着するものであればよく、実施例で使用したエポキシ系樹脂の他、例えばアクリレート系、ポリエステル系などの接着剤を用いることができる。
【００３６】
また、セグメント内部に設ける接着剤注入口は、５ｃｍ角程度と小さいものでよく、接着剤注入後のモルタル埋め作業工数は僅かであり問題ない。
【００３７】
実施例としては、通常のドエル部にドエルを備えたものと備えないものとの２通りについて行い、接着剤の充填体積に余裕をみて、前者では８ｃｍ３、後者では５０ｃｍ３を注入した。試験後の検査によって、継手ピンの溝、ドエル部、ドエルーコンクリート間には樹脂が隅々まで充填されていることを確認することができた。
【００３８】
これらの試験結果を表１に示した。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１において、目開き量はセグメントを締結した後、軸力なしで３日間放置した後、シックネスゲージで目地の開きを測定し、１０個の試験体について平均値をとったものである。
【００４１】
表１に示すように、注入剤を注入しない従来例では引抜き強度１５０ｋＮで剪断バネ剛性は２０．５ＭＮ／ｍ、目開き量は０．３０ｍｍであったが実施例では引抜き強度１７５〜１８７ｋＮにおいて剪断バネ剛性は２７．３〜２７．８ＭＮ／ｍ、目開き量は０．０９〜０．０５ｍｍとすぐれた成績を示している。
【００４２】
なお、実施例における引抜き強度の、比較例に対する増加量は、接着剤とソケット内面との接触面積と接着剤の剪断強度とから予想される強度分にほぼ等しかった。
【００４３】
【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、継手ピンの引抜き荷重は、通常の継手ピンとソケットの剪断力に加え、接着剤の剪断力が加算され、引抜きに対し、継手ピンのほぼ全長が抵抗するので、引抜き荷重が大幅に向上し、従来の不確実性を有する問題が完全に解消された。
【００４４】
また、ドエル部にも接着剤を充填することにより、コンクリートとの隙間が完全に埋まり、引抜き荷重だけでなく、剪断バネ剛性にも大きな向上効果がある。
【００４５】
これらの結果、セグメントの接合部の目開き量も大幅に減少するという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の継手ピンとソケットの結合部を示すソケットの断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】実施例のセグメントの軸方向継手の施工工程図である。
【図４】実施例のセグメントの軸方向継手の施工工程図である。
【図５】実施例の圧入ガンの説明図である。
【図６】実施例の圧入ガンの説明図である。
【図７】従来のセグメントの軸方向継手の断面図である。
【図８】螺旋部材を説明するセグメントの一部断面図である。
【図９】樹脂製ソケットの断面図である。
【図１０】継手ピンの側面図である。
【図１１】セグメントの接合部の断面図である。
【図１２】セグメントの斜視図である。
【符号の説明】
１０    継手ピン
１１    丸棒
１２    螺旋溝
１３    連結部
１４    挿入部
１５    円周溝
１６    円周凸条
１７    注入通路
２０    螺旋部材
２１    中空孔
２３    口元
３０    樹脂製ソケット
３１    孔
３２    ラッパ状部
３３    螺旋溝
４０    接着剤注入通路
４１    注入口
４２    ドエル
５０    圧入ガン
５１    接着剤
５２    跡埋めモルタル
５３    主剤保持部
５４    硬化剤保持部
５５    混合ノズル部
５６    定量押出機
５７    ノズル部
９０    固定用アンカー
１００（１００ａ，１００ｂ）    セグメント
１０１（１０１ａ，１０１ｂ）    端面
１０２（１０２ａ，１０２ｂ）    鉄筋
１０３（１０３ａ，１０３ｂ）    パッキング
１０５    軸方向継手
１０６    周方向継手
１０７    孔
１０８    モルタル注入孔
１０９    パッキング
【図１】
2004169390.tif 000004
【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】
2004169390.tif 000012
【図１０】
2004169390.tif 000013
【図１１】
2004169390.tif 000014
【図１２】
2004169390.tif 000015