(57)【要約】【課題】壁体構造物の構築におけるプレキャスト部材接合作業の効率化、作業性の向上、プレキャスト部材表面の無欠損化、経済性の向上等を図る。【解決手段】既設セグメント１の軸方向切羽側端面に雌継手２１，２１ｅが位置するようにセグメント１を千鳥組みする。新設セグメント１ａを、トンネルの切羽側から坑口側に向けて押込む。連結材１１ａで連結された１対の雄継手１１および端部雄継手１１ｅの先端部が、それぞれ端部雌継手２１ｅおよび連結材２１ａで連結された１対の雌継手２１に進入して行く際に調芯機能が働く。円周方向継手面については、雄、雌テーパーナックル継手面３１，４１が法線方向のガイドとなってセグメント１，１ａどうしが引き寄せられながら円滑な進入が可能となる。【選択図】　　図３
2004108137.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のプレキャスト部材を周方向に配してリングを形成し、リング軸方向には各プレキャスト部材が隣接するリングの２つのプレキャスト部材間に跨がるように千鳥組みしてなる壁体構造物において、前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に所定間隔をおいて設けられた少なくとも１対の継手部材が周方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれを隣接するリングの２つのプレキャスト部材のリング継手面のそれぞれ端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合してなることを特徴とするプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項２】
前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に設けられた連結された少なくとも１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、該１対の継手部材が嵌合する隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されている請求項１記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項３】
前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に設けられた連結された少なくとも１対の継手部材どうしは、一端面が前記継手面に位置する連結材の嵌合孔に対し、該継手面の周方向に遊隙をおいて嵌入されていることにより、該遊隙の範囲で相対変位を許容するように連結されており、前記連結材と前記端部継手部材のいずれか一方に設けられたせん断受圧部としての嵌合凸部と、他方に設けられたせん断受圧部としての嵌合凹部が互いに嵌合することで、該継手面における周方向のせん断力を伝達するようになっており、かつ嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材せん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さく設定されている請求項１記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項４】
リング継手面で嵌合された継手部材の一方が一方のプレキャスト部材のリング継手面の内側に埋設されリング継手面に開口する雌継手であり、他方が他方のプレキャスト部材のリング継手面から突出する雄継手である請求項１、２または３記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項５】
周方向に隣接するプレキャスト部材の周方向端部どうしが、リング軸方向の断面寸法形状がそれぞれほぼ同一であって少なくとも１条の雄ナックル継手面としての凸状曲面と雌ナックル継手面としての凹状曲面で係合している請求項１、２、３または４記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項６】
前記プレキャスト部材の周方向継手面のナックル継手は、該周方向継手面の一方の端部からリング軸方向中央部までがリング軸方向中央部に向けて突出部の高さおよびまたは幅が漸減する少なくとも１条の凸状曲面を有する雄ナックル継手面を形成し、他方の端部からリング軸方向中央部までがリング中央部に向けて溝部の深さおよびまたは幅が漸減する少なくとも１条の凹状曲面を有する雌ナックル継手面を形成している請求項５記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項７】
周方向に隣接するプレキャスト部材の周方向継手面間にはシール材が介在し、前記リング継手面に設けられた継手部材どうしの嵌合により周方向に引き寄せられたプレキャスト部材の周方向継手面間で前記シール材が押圧され、該プレキャスト部材の周方向継手面に密着している請求項１〜６の何れかに記載のプレキャスト部材による壁体構造物。
【請求項８】
千鳥組みにより壁体構造物を形成するプレキャスト部材の継手であって、隣接する２つのプレキャスト部材に跨がって配置されるプレキャスト部材の継手面の長手方向中間部に設けられた少なくとも１対の継手部材が継手面の長手方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれが前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手面のそれぞれ長手方向端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合するようになっており、連結された該１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることを特徴とするプレキャスト部材の継手。
【請求項９】
前記１対の継手部材が連結材としての板状の鋼材によって連結されている請求項８記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１０】
前記１対の継手部材が連結材とともに一体成形されている請求項８記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１１】
前記１対の継手部材と前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手部材は、一方が継手面の内側に埋設され継手面に開口する雌継手であり、他方が継手面から突出する雄継手である請求項８、９または１０記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１２】
前記連結材の少なくとも一端面が継手面と面一になっている請求項８、９、１０または１１記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１３】
前記連結材がプレキャスト部材の継手面より内側に埋没している請求項８、９、１０または１１記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１４】
前記雄継手と雌継手の嵌合状態において前記雄継手のせん断力を受ける部分の断面形状が略矩形または略小判形である請求項８、９、１０または１１記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１５】
千鳥組みにより壁体構造物を形成するプレキャスト部材の継手であって、隣接する２つのプレキャスト部材に跨がって配置されるプレキャスト部材の継手面の長手方向中間部に設けられた少なくとも１対の継手部材が継手面の長手方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれが前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手面のそれぞれ長手方向端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合するようになっており、連結された該１対の継手部材どうしは、一端面が前記継手面に位置する連結材の嵌合孔に対し、該継手面の長手方向に遊隙をおいて嵌入されていることにより、該遊隙の範囲で相対変位を許容する状態で連結されており、前記連結材と前記端部継手部材のいずれか一方に形成されたせん断受圧部としての嵌合凸部と、他方に形成されたせん断受圧部としての嵌合凹部とが互いに嵌合することで、該継手面の長手方向のせん断力を伝達するようになっており、かつ嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材のせん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることを特徴とするプレキャスト部材の継手。
【請求項１６】
前記１対の継手部材と前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手部材は、一方が継手面の内側に埋設され継手面に開口する雌継手であり、他方が継手面から突出する雄継手であり、嵌合前の該１対の継手部材どうしの間隔と、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔がほぼ一致するように設定されている請求項１５記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１７】
前記端部継手部材には前記１対の継手部材から受ける周方向のせん断力に抵抗させるための周方向または周面に対し斜め方向のアンカー部が設けられている請求項８〜１６の何れかに記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１８】
前記プレキャスト部材がコンクリート製、鉄筋コンクリート製、またはコンクリートを充填した鋼製あるいはダクタイル鋳鉄製であり、連結された前記１対の継手部材およびまたは前記連結材のコンクリート中に埋設される部分の表面が歪み吸収機能を有する被覆材料で被覆されている請求項８〜１７の何れかに記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項１９】
前記プレキャスト部材がコンクリート製、鉄筋コンクリート製、またはコンクリートを充填した鋼製あるいはダクタイル鋳鉄製であり、該コンクリートと、連結された前記１対の継手部材およびまたは該連結材とが、継手面の長手方向に接することで、該コンクリートに押圧力が作用する位置に変位吸収材を介在させている請求項８〜１８の何れかに記載のプレキャスト部材の継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明はプレキャスト部材を継手を介して組み立ててなる壁体構造物およびその継手の構造に関するもので、例えばシールドトンネル、立坑、タンク側壁等の壁体構造物およびその構築に利用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法に用いるセグメントの連結方法はボルトによる結合が多い。そのため、ボルトの芯あわせに手間がかかる、ボルトの締結作業が必要である、金物が露出しているため防錆処理が必要である、セグメント内面が平滑でない（内面側に継手ボックスなどが開口している）ため二次覆工が必要である等の欠点がある。
【０００３】
これに対し、継手がセグメント本体に埋設され、内面を平滑にして２次覆工を省略可能とするとともに、ボルト接合を不要とし、組立ての自動化、省力化を図った継手構造が種々開発されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３等参照）。
【０００４】
また、特許文献４には、リング接合端面の周方向両端部に嵌合凸部が、それらの間に嵌合凹部がそれぞれ周方向に沿って連続的に形成されたセグメントを千鳥組みすることによってリング接合端面どうしを接合し、この接合端面間の隙間をなくすために、モルタル等の密閉材を充填する充填孔を貫通形成させた構造が記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献５には、前記特許文献４記載の構造に加え、リング接合端面に断面台形状で円弧状の補強金具を固着させた構造が記載されている。
【０００６】
なお、前記特許文献４および特許文献５に記載されたものは、何れもセグメントどうしを連結するためには、周方向、長手方向ともボルトを使用しており、これらのボルトによって引張力やせん断力に抵抗している。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２４８８９８号公報
【特許文献２】
特開平８−２９６３９６号公報
【特許文献３】
特開２００１−９０４８５号
【特許文献４】
特開平７−１３９２９６号公報
【特許文献５】
特開平７−１９７７８７号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１、特許文献２および特許文献３記載の継手構造は、製作誤差や組立誤差に対処できるように考慮されているもののその機能は必ずしも十分でなく、また継手面における引抜き力、せん断力に対する抵抗も十分とは言い難い。
【０００９】
一方、特許文献４および特許文献５記載の構造は、セグメントを千鳥組みすることを前提としたものであり、リング接合端面における嵌合凸部と嵌合凹部の組み合わせに加え、密閉材の充填により隙間をなくすことができるため、接合面どうしが密着し、せん断力の伝達に優れる。
【００１０】
しかし、リング接合端面を断面台形状に形成するために型枠が高価となるとともに、密閉材の充填がセグメント組立時の現場作業となるために、作業が煩雑となること、充填作業の施工管理が伴うこと、したがって作業効率の低下を招くこと等の問題がある。
【００１１】
また、特許文献５記載のものは、補強金具を固着させた構造であるため、さらに経済性の低下を招いていることは明らかである。
【００１２】
本願発明は、筒状の壁体構造物をプレキャスト部材の千鳥組みで構成し、壁体軸方向の継手部材に周方向の継手機能を兼備させ、周方向の継手面に継手金具等を必要としない構造としたものであり、構築におけるプレキャスト部材接合作業の効率化、作業性の向上、プレキャスト部材表面の無欠損化、経済性の向上等を目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係るプレキャスト部材による壁体構造物は、複数のプレキャスト部材を周方向に配してリングを形成し、リング軸方向には各プレキャスト部材が隣接するリングの２つのプレキャスト部材間に跨がるように千鳥組みしてなる壁体構造物において、前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に所定間隔をおいて設けられた少なくとも１対の継手部材が周方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれを隣接するリングの２つのプレキャスト部材のリング継手面のそれぞれ端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合してなることを特徴とするものである。
【００１４】
本願発明の壁体構造物に用いる継手は、雌雄の継手がプレキャスト部材本体に埋設され、基本的にはプレキャスト部材を押圧するだけで、プレキャスト部材どうしの継手による接合を完了することができる自動継手タイプの継手である。
【００１５】
また、千鳥組みによる組立てを前提とし、リング軸方向の継手、すなわちリング継手面に設けられた雌雄の継手の嵌合のみで組立てを完了することができる。ただし、別途、周方向について仮止め的な金具を用いたり、あるいは何らかの継手部材を取り付けることは差し支えない。
【００１６】
なお、ここで言うプレキャスト部材は、主としてシールドトンネル用のセグメントを対象とするが、その他、立坑、タンク側壁等に用いられる各種プレキャスト部材を含む。また、ここで言うリングは、狭い意味での円形リングに限定されず、断面形状が矩形や複円形、楕円形、小判型、アーチ型なども含むものとし、必ずしも周方向に閉合されていなくともよい。
【００１７】
リング継手面の継手部材としての雄継手および雌継手の材料としては、金属製、強化プラスチック、セラミックス製等のものが利用でき、その他、必要な強度を有するものであれば、材質は特に限定されない。
【００１８】
請求項２は、請求項１に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に設けられた連結された少なくとも１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、該１対の継手部材が嵌合する隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されている場合である。
【００１９】
上記１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、これと嵌合する隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることは、これらの嵌合に際し、周方向に確実に引寄せ力が作用することを意味する。なお、リング継手面、周方向継手面とも、通常、シール材を取り付けるためのシール溝が形成されており、プレキャスト部材どうしの引き寄せに際し、シール材を押し潰す形で継手面における止水性が確保されている。
【００２０】
したがって、プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に設けられた連結された少なくとも１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔は、シール材の取り付け代なども考慮して決める必要がある。少なくとも１対というのは２対以上でもよいことを意味する。
【００２１】
周方向継手面に締結機能を有する継手がない場合、そのままではプレキャスト部材どうしを周方向引き寄せる力が生じないが、請求項２に係る発明では、千鳥組みされる新設のプレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部で互いに連結されている１対の継手部材を、隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材と嵌合することで、該隣接するリングの２つのプレキャスト部材どうしを周方向に引き寄せることができる。
【００２２】
したがって、別途、周方向継手面に引き寄せ機能を有する継手を設ける必要がなく、新設のプレキャスト部材のリング軸方向への嵌合だけで効率よく、迅速に壁体構造物を構築して行くことができる。
【００２３】
請求項３は、請求項１に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、前記プレキャスト部材のリング継手面の周方向中間部に設けられた連結された少なくとも１対の継手部材どうしは、一端面が前記継手面に位置する連結材の嵌合孔に対し、該継手面の周方向に遊隙をおいて嵌入されていることにより、該遊隙の範囲で相対変位を許容するように連結されており、前記連結材と前記端部継手部材のいずれか一方に設けられたせん断受圧部としての嵌合凸部と、他方に設けられたせん断受圧部としての嵌合凹部が互いに嵌合することで、該継手面における周方向のせん断力を伝達するようになっており、かつ嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材のせん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さく設定されている場合である。
【００２４】
上述した請求項２に係る発明では、基本的には連結された１対の継手部材どうしの間隔が変化しない場合を想定しており、これと隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしが嵌合する際、継手面にシール材がある場合にはシール材を押し潰しながら、該隣接するリングの２つのプレキャスト部材が周方向に引き寄せられる。
【００２５】
これに対し、請求項３に係る発明では、少なくともリング継手面の周方向については、請求項２の場合のように、連結された１対の継手部材が隣接する２つのプレキャクスト部材の端部継手部材どうしを引き寄せるのではなく、連結材が端部継手部材どうしを引き寄せるようになっている。
【００２６】
すなわち、連結材によって連結されている１対の継手部材は、遊隙の範囲で連結材に対してリング継手面周方向の相対変位が可能であるため、端部継手部材との嵌合においては引き寄せの機能がなく、連結材と端部継手部材のせん断受圧部どうし（嵌合凹部と嵌合凸部）の嵌合により端部継手部材どうしが引き寄せられるようになっている。
【００２７】
この場合、連結材と端部継手部材のせん断受圧部の当接位置（テーパー面とすることが望ましい）においてリング継手面周方向のせん断力が伝達される。なお、リング継手面においてこれと直交する方向のせん断力については、請求項２の場合と同様、連結された１対の継手部材と隣接する２つのプレキャクスト部材の端部継手部材どうしの間で伝達される。
【００２８】
嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材のせん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さくなるように設定してあることで、嵌合（１対の継手部材と隣接する２つのプレキャクスト部材の端部継手部材どうしの嵌合、および連結材と端部継手部材との嵌合）に際し、プレキャスト部材どうしが引き寄せられる基本的な原理は、請求項２の継手部材どうしの嵌合による場合と同様であるが、請求項３の場合、その引き寄せに際し、引寄せのための反力は連結材部分に生じ、連結された１対の継手部材とコンクリートとの間に引寄せのため反力が生じさせないという利点がある。
【００２９】
嵌合前の連結材のせん断受圧部どうしの間隔をシール材の取り付け代なども考慮して決める必要があること、少なくとも１対というのは２対以上でもよいこと、別途、周方向継手面に引寄せ機能を有する継手を設ける必要がなく、新設のプレキャスト部材のリング軸方向への嵌合だけで効率よく、迅速に壁体構造物を構築して行くことができること等は、請求項２の場合と同様である。
【００３０】
請求項４は、請求項１、２または３に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、リング継手面で嵌合された継手部材の一方が一方のプレキャスト部材のリング継手面の内側に埋設されリング継手面に開口する雌継手であり、他方が他方のプレキャスト部材のリング継手面から突出する雄継手である場合である。
【００３１】
リング継手面に設けられた雌雄の継手の嵌合による継手は、従来の技術の項でも述べたように種々開発さており、雌雄の継手個々の形態については種々の形状、構造のものが適用可能である。
【００３２】
請求項５は、請求項１〜４に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、周方向に隣接するプレキャスト部材の周方向端部どうしが、リング軸方向の断面寸法形状がそれぞれほぼ同一であって少なくとも１条の雄ナックル継手面としての凸状曲面と雌ナックル継手面としての凹状曲面で係合している場合である。
【００３３】
本願発明において、周方向継手面については、締結機能を有する継手を必要としないが、後に詳述するように、ナックル継手面を有する雌雄のナックル継手は継手面における回転に抵抗せずに、周方向の軸力をナックル継手面で伝達することができる。
【００３４】
雌雄のナックル継手面は、通常、継手面の長手方向に１条設けられるが、２条以上でもよい。
【００３５】
請求項６は、請求項５に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、前記プレキャスト部材の周方向継手面のナックル継手は、該周方向継手面の一方の端部からリング軸方向中央部までがリング軸方向中央部に向けて突出部の高さおよびまたは幅が漸減する少なくとも１条の凸状曲面を有する雄ナックル継手面を形成し、他方の端部からリング軸方向中央部までがリング中央部に向けて溝部の深さおよびまたは幅が漸減する少なくとも１条の凹状曲面を有する雌ナックル継手面を形成している場合である。
【００３６】
ナックル継手面にテーパーを設けることで、雌雄のナックル継手面が互いにガイドの役割を果たし、新設のプレキャスト部材のリング軸方向への押込みと同時に既設リングのプレキャスト部材どうし、あるいは新設のプレキャスト部材と周方向に隣り合うプレキャスト部材との間での周方向継手面での引寄せ接合を、断面形状の変わらない平行ナックル継手面の場合に比べ、よりスムーズに行うことができる。
【００３７】
また、１つの継手面のリング軸方向中央部を境に、雄ナックル継手面と雌ナックル継手面を設けたのは、プレキャスト部材をリング状に組み立てて行く際の接合手順との関係で、施工の容易化を図ったものである。
【００３８】
請求項７は、請求項１〜６に係るプレキャスト部材による壁体構造物において、周方向に隣接するプレキャスト部材の周方向継手面間にはシール材が介在し、前記リング継手面に設けられた継手部材どうしの嵌合により周方向に引き寄せられたプレキャスト部材の周方向継手面間で前記シール材が押圧され、該プレキャスト部材の周方向継手面に密着している場合である。
【００３９】
前述したように、シール材を介在させることで継手面における止水性を確保することができる。
【００４０】
本願の請求項８に係るプレキャスト部材の継手は、上記請求項２に係る壁体構造物の構築に適した継手を与えるものであり、千鳥組みにより壁体構造物を形成するプレキャスト部材の継手であって、隣接する２つのプレキャスト部材に跨がって配置されるプレキャスト部材の継手面の長手方向中間部に設けられた少なくとも１対の継手部材が継手面の長手方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれが前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手面のそれぞれ長手方向端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合するようになっており、連結された該１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００４１】
連結された該１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定した効果や継手部材の材質等は、請求項１、２に係る発明について述べた通りである。
【００４２】
請求項９は、請求項８に係るプレキャスト部材の継手において、前記１対の継手部材が連結材としての板状の鋼材によって連結されている場合であり、請求項１０は、前記１対の継手部材が連結材とともに一体成形されている場合である。
【００４３】
本願の請求項８に係るプレキャスト部材の継手では、連結された該１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されているため、継手部材どうしの嵌合により接合が行われた状態では連結材に、プレキャスト部材どうしの引寄せ力の反力として周方向の引張力が作用する。
【００４４】
したがって、その引張力に抵抗できるものであれば、連結材の材質や形態は問わないが、特に鋼製の継手部材を用いる場合には、連結材として鋼板を用いたり、あるい継手部材と一体成形するのが性能、信頼性、コストの面などで有利である。
【００４５】
請求項１１は、請求項８〜１０に係るプレキャスト部材の継手において、前記１対の継手部材と前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手部材は、一方が継手面の内側に埋設され継手面に開口する雌継手であり、他方が継手面から突出する雄継手である場合であり、請求項４の構造に対応するものである。
【００４６】
請求項１２は、請求項８〜１１に係るプレキャスト部材の継手において、前記連結材の少なくとも一端面が継手面と面一になっている場合、請求項１３は、前記連結材がプレキャスト部材の継手面より内側に埋没している場合である。
【００４７】
請求項１３の場合、特に鋼製の連結材がコンクリート中に埋設される場合において、連結材の防錆等の処理が不要となるメリットがある。
【００４８】
請求項１４は、請求項８〜１１に係るプレキャスト部材の継手において、前記雄継手と雌継手の嵌合状態において前記雄継手のせん断力を受ける部分の断面形状が略矩形または略小判形である場合である。
【００４９】
リング継手面におけるせん断力は雄継手と雌継手あるいはこれらと連結材との嵌合部分の側面において伝達されるため、この部分の断面形状を略矩形や略小判形でできるだけ大きな断面とすることで継手面におけるせん断力の伝達がスムーズとなる。
【００５０】
本願の請求項１５に係るプレキャスト部材の継手は、前記請求項３に係る壁体構造物の構築に適した継手を与えるものであり、千鳥組みにより壁体構造物を形成するプレキャスト部材の継手であって、隣接する２つのプレキャスト部材に跨がって配置されるプレキャスト部材の継手面の長手方向中間部に設けられた少なくとも１対の継手部材が継手面の長手方向に連結されており、該１対の継手部材のそれぞれが前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手面のそれぞれ長手方向端部から所定間隔をおいて設けられた端部継手部材と嵌合するようになっており、連結された該１対の継手部材どうしは、一端面が前記継手面に位置する連結材の嵌合孔に対し、該継手面の長手方向に遊隙をおいて嵌入されていることにより、該遊隙の範囲で相対変位を許容する状態で連結されており、前記連結材と前記端部継手部材のいずれか一方に形成されたせん断受圧部としての嵌合凸部と、他方に形成されたせん断受圧部としての嵌合凹部が互いに嵌合することで、該継手面の長手方向のせん断力を伝達するようになっており、かつ嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材せん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることを特徴とするものである。
【００５１】
嵌合前の連結材のせん断受圧部どうしの間隔を、隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材せん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さく設定した効果や継手部材の材質等は、請求項３に係る発明について述べた通りである。
【００５２】
請求項１５の場合も、接合が行われた状態では連結材に、プレキャスト部材どうしの引寄せ力の反力として周方向の引張力が作用する。連結材の材質や形態は問わないが、特に鋼製の継手部材を用いる場合には、連結材として鋼板、球状黒鉛鋳鉄、鋳鋼等を用いるのが性能、信頼性、コストの面などで有利である。
【００５３】
請求項１６は、請求項１５に係るプレキャスト部材の継手において、前記１対の継手部材と前記隣接する２つのプレキャスト部材の継手部材は、一方が継手面の内側に埋設され継手面に開口する雌継手であり、他方が継手面から突出する雄継手であり、嵌合前の該１対の継手部材どうしの間隔と、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔がほぼ一致するように設定されている場合である。
【００５４】
請求項１５の継手の場合、リング継手面周方向のせん断力の伝達は連結材が受け持ち、連結材によって連結される１対の継手部材については連結材の嵌合孔部分の遊隙で変位が許容されるため、これらと対向する隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材との間で偏心させる必要なく、むしろこれらがほぼ一致するように設定することで、リング継手として安定した構造となり、またリング周方向についてはコンクリートとの付着に影響を及ぼすような無理な力が作用しないという利点がある。
【００５５】
請求項１７は、請求項８〜１６に係るプレキャスト部材の継手において、前記端部継手部材には前記１対の継手部材から受ける周方向のせん断力に抵抗させるための周方向または周面に対し斜め方向のアンカー部が設けられている場合である。
【００５６】
端部継手部材については、前記１対の継手部材との嵌合により周方向継手面への引寄せ力が作用し、設計によっては端部継手部材に大きなせん断力が作用することが考えられる。その場合に、斜め方向のアンカー部を設けることで変形や抜け出しを抑制することができる。
【００５７】
請求項１８は、請求項８〜１７に係るプレキャスト部材の継手において、前記プレキャスト部材がコンクリート製、鉄筋コンクリート製、またはコンクリートを充填した鋼製あるいはダクタイル鋳鉄製であり、連結された前記１対の継手部材およびまたは前記連結材のコンクリート中に埋設される部分の表面が歪み吸収機能を有する被覆材料で被覆されている場合である。
【００５８】
後に詳述するように、前記１対の継手部材を連結した状態で嵌合を行うことで、あるいは請求項１５の場合は、連結材と端部継手部材が直接嵌合する部分を有することで、連結材に引張力が作用し、それによりプレキャスト部材のコンクリートにひび割れを生ずる恐れがある。請求項１８に係る発明では、連結材や継手部材の表面を歪み吸収機能を有する被覆材料で被覆することで、その部分でのコンクリートとの付着を切り、コンクリートのひび割れを防止することができる。
【００５９】
なお、被覆材料で被覆する必要があるのは、コンクリートと接する部分であり、継手面に露出した部分等は被覆する必要はない。また、継手部材のアンカー部については被覆することでアンカー機能が損なわれるので被覆しないかまたはアンカー機能に支障がない範囲で被覆する。さらに、請求項１５の場合は継手部材には被覆せず、連結材のみの被覆で足りる。
【００６０】
請求項１９は、請求項８〜１８に係るプレキャスト部材の継手において、前記プレキャスト部材がコンクリート製、鉄筋コンクリート製、またはコンクリートを充填した鋼製あるいはダクタイル鋳鉄製であり、該コンクリートと、連結された前記１対の継手部材およびまたは該連結材とが、継手面の長手方向に接することで、該コンクリートに押圧力が作用する位置に変位吸収材を介在させている場合である。
【００６１】
請求項１８では、被覆材料による被覆で縁切れさせることで、連結材に引張力が作用し、それによりプレキャスト部材のコンクリートにひび割れを生ずるのを防止することとしたが、連結材の両端その他、連結材や１対の継手部材とコンクリートが継手面の長手方向、すなわちプレキャスト部材をリング状に組んだ場合のリング周方向に当接する部分で、これらの部材とコンクリートの間に押圧力が作用し、その部分からコンクリートにひび割れが生ずることが考えられるため、請求項１９ではそのような押圧力が作用する部分に変位吸収材を介在させることでひび割れの発生を防止することした。
【００６２】
なお、請求項１８の被覆材料による被覆を行わずに、請求項１９の変位吸収材を介在させる場合もある。
【００６３】
変位吸収材としては、取り扱いやすさやその機能から、発泡ウレタン、発泡ポリエチレン、発泡スチロール等、独立気泡を有する発泡樹脂が適するが、連結材または継手部材とコンクリートの間に介在させた状態で変形することによって変位を吸収できるものであれば特に限定されない。
【００６４】
以上述べた本願発明において、プレキャスト部材として、本願発明は主としてシールド工法用のセグメントを対象としているが、これに限定されず、鉄筋コンクリート構造、鉄骨鉄筋コンクリート構造、鋼コンクリート合成構造、コンクリートを充填した鋼製構造および球状黒鉛鋳鉄構造等の各種構造、各種用途のプレキャスト部材に適用することができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態をシールド工法用の鉄筋コンクリートセグメント（以下「セグメント」という。）を例として説明する。
【００６６】
図１は、Ａセグメント３ピース（Ａ１、Ａ２、Ａ３の３種各１ピースのセグメント）、Ｂセグメント２ピース（Ｂ１、Ｂ２の２種各１ピースのセグメント）およびＫセグメント１ピースを用いて１リングを構成する場合のセグメント組立図である。
【００６７】
図１（ａ）　は１リングの組立状況を示す立面図、図１（ｂ）　は図１（ａ）　のリングを３リング千鳥組みした場合の展開図、図１（ｃ）　は図１（ｂ）　の１リングを取り出し、円周方向の継手部を若干離間させて図示した展開図である。なお、図中、各セグメントに付した丸付数字は１リングごとのセグメントの組立順序を表す（図６、図７についても同じ）。
【００６８】
図２は図１に示すＡ２セグメントの透視斜視図であり、図において上側がシールドトンネルの坑口側、下側が切羽側となる。図の右側の円周方向継手面は坑口側二分の一の長さ分がナックル継手を構成する雌テーパーナックル継手面４１、切羽側二分の一の長さ分が雄テーパーナックル継手面３１、また左側の円周方向継手面は坑口側二分の一の長さ分が雄テーパーナックル継手面３１、切羽側二分の一の長さ分が雌テーパーナックル継手面４１を形成している。
【００６９】
ここで、ナックル継手とは継手面において実質的に回転に対する抵抗を有しない凹凸面突き合わせ継手をいう。
【００７０】
本願において、雄テーパーナックル継手面３１とは、円周方向継手面において、リング継手面に最も近い該継手面における突出幅が最大でセグメント幅中央（トンネル長手方向の中央）におけるセグメントの厚さ中央付近で突出幅が最小となるように突出幅が漸減し、かつ該継手面からの突出高さが、前記突出幅が最大となる位置で最大となり前記突出幅が最小となる位置で最小となるような、横断面形状がかまぼこ形凸状断面で、該かまぼこ形凸状断面の大きさがトンネル長手方向に漸減または漸増する凸状曲面と、それを除く平面部を含む継手面をいう。
【００７１】
また、雌テーパーナックル継手面４１とは、円周方向継手面において、リング継手面に最も近い該継手面における溝部の幅が最大でセグメント幅中央（トンネル長手方向の中央）におけるセグメントの厚さ中央付近で溝部の幅が最小となるように溝部の幅が漸減し、かつ該継手面からの溝部の深さが、前記溝部の幅が最大となる位置で最大となり前記溝部の幅が最小となる位置で最小となるような、横断面形状がかまぼこ形凹状断面で、該かまぼこ形凹状断面の大きさがトンネル長手方向に漸減または漸増する凹状曲面と、それを除く平面部を含む継手面をいう。
【００７２】
トンネル長手方向の継手面には、坑口側に雄継手１１，１１ｅ、切羽側に雌継手２１，２１ｅがそれぞれコンクリートに埋設されている。それらのうち、中央部の雄継手１１および雌継手２１は、それぞれ円周方向に所要量の離間を設けてそれぞれ連結材１ｌａおよび連結材２１ａにより連結して１対として配置されている。
【００７３】
また、両端部の雄継手１１ｅおよび雌継手２１ｅは、それぞれ１対の中央部の雄継手１１，１１および雌継手２１，２１より円周方向に所要量離間して、円周方向継手面に近い位置に配置されている。
【００７４】
ここに、所要量の離間とは、図１（ｂ）　に示すようにセグメントを千鳥組みしてトンネル長手方向の継手が連結可能なように、すなわち連結された１対の雄継手および雌継手が、円周方向に略等間隔に配置されるような離間を意味する。
【００７５】
また、図２において右側継手面の切羽側には、該継手面に対して斜めに配置され該継手面に開口するインサート５１が埋設され、またこれに対応するように左側継手面の切羽側とトンネル長手方向の継手面に開口するボルト孔５２が穿設され、後に説明する図４あるいは図８等に示されるボルト５３の挿通が可能となっている。
【００７６】
図３は、図１（ａ）　のリングが２リング千鳥組みされ、かつ第３番目のリングのうちＡ１セグメントが組立完了し、Ａ２セグメントを組立中の下部の状況を示す透視斜視図、図４はその詳細を示す透視斜視図である。
【００７７】
図５は、Ａ１セグメントとＡ２セグメントとの円周方向継手面を展開した透視斜視図である。
【００７８】
図５において、組立完了のＡ１セグメントのＡ２セグメントとの円周方向継手面のうち坑口側二分の一は、凸状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸増する雄テーパーナックル継手面３１を、切羽側二分の一は、凹状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸減する雌テーパーナックル継手面４１をそれぞれ形成している。
【００７９】
該Ａ１セグメントに接合されるＡ２セグメントの継手面のうち、坑口側二分の一は、凹状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸増する雌テーパーナックル継手面４１を、切羽側二分の一は、凸状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸減する雄テーパーナックル継手面３１をそれぞれ形成している。
【００８０】
かく構成された円周方向継手面どうしが接合される状況を示す図４において、粗位置決めされたＡ２セグメントがエレクターまたはジャッキによって坑口側に押し込まれると、既設のＡ１セグメント継手面に形成された雄テーパーナックル継手面３１の凸状円弧状部および雌テーパーナックル面４１の凹状円弧状部がガイドとなって進入し、該セグメントの長手方向の雄継手１１ｅが既設リングの雌継手２１に円滑に挿入されることとなる。
【００８１】
図１ではＡセグメントの円周方向継手面に形成する雄テーパーナックル面３１の凸状円弧状部および雌テーパーナックル面４１の凹状円弧状部の配置の相違によってＡ１、Ａ２、Ａ３の３種類のＡセグメントが必要となる。これに対し、Ａセグメントを１種類で構成可能にしたのが図６である。
【００８２】
すなわち、詳細を図６（ｄ）　に示すように、雄継手１１ｅのリング継手面からの突出代ｈｐと組立余裕代α分だけ円周方向継手面の長手方向中央部に平面部５４を設けることでこれを可能にし、もって製作性、経済性、施工性をより向上させた。
【００８３】
また、図１、図６では各セグメントの円周方向中央に連結された雄継手１１，１１、雌継手２１，２１をそれぞれ１組ずつ配置したのに対し、図７ではＡセグメントおよびＢセグメントには２組ずつを、Ｋセグメントでは図１、図６と同様に１組ずつをそれぞれ配置した例を示しており、トンネル断面寸法やセグメントの使用条件によってセグメントの千鳥組みが可能であれば継手の配置は自由である。
【００８４】
図８は図１〜図７において、Ａセグメントどうし又はＡセグメントとＢセグメントを接合した状態の横断面拡大図である。雄、雌テーパーナックル面３１，４１の凸状円弧状部３１ａと凹状円弧状部４１ａは当接しているが、平面部３１ｂ，４１ｂは幾分かの間隙を有して接合されるよう、凸状円弧状部３１ａの高さおよび凹状円弧状部４１ａの深さが設定されている。
【００８５】
これにより、セグメントリングに作用する円周方向軸圧縮力はセグメント厚さのほぼ中央部を通してのみ伝達される。すなわち、土、水圧荷重等によるセグメントリングの横断面内変形の多くは、円周方向の継手面のトンネル軸周りの回転によって生じるが、該回転によって生じる内面側または外面側の線接触によるセグメント稜線部や隅各部の欠け、クラックの発生等の欠陥が前記間隙の設定で回避可能としたものである。
【００８６】
図９は図２に示す円周方向継手面を２条の凸状円弧状部３２ａを有する雄テーパーナックル継手面３２と、２条の凹状円弧状部４２ａを有する雌テーパーナックル継手面４２とで構成した例である。この場合、右側の継手面はトンネル長手方向のセグメント幅全幅にわたって雄テーパーナックル継手面３２を形成し、左側の継手面はトンネル長手方向のセグメント幅全幅にわたって雌テーパーナックル継手面４２を形成しているが、前記図１又は図６に示すように、一つの継手面に雄テーパーナックル継手面３２と雌テーパーナックル継手面４２とを併用してもよいことは言うまでもない。
【００８７】
図１０は図９に示すセグメントの組立中の下部状況を、図３と同様に示した透視斜視図である。
【００８８】
なお、他の図示した実施形態と同様に、各セグメント１，１ａの切羽側には、インサート５１とボルト孔５２がセグメントを組み立てたときに隣り合うセグメント間で斜めに連通するように設けられており、ボルト５３をボルト孔５２を通じてインサート５１に螺合することでセグメントの切羽側を仮止めできるようになっている。
【００８９】
このボルト５３による仮止めは、通常は次のリングの組み立てにより周方向継手面に引き寄せ力が作用することで不要となるが、組み立て後も周方向締結部材として残しておくこともできる。
【００９０】
図１１は、図８と同様に、図９に示すＡセグメントどうしまたはＡセグメントとＢセグメントを接合した状態の横断面拡大図である。雄、雌テーパーナックル面３２，４２の凸状円弧状部３２ａと凹状円弧状部４２ａは当接しているが、平面部３２ｂ，４２ｂは幾分かの間隙を有して接合されるよう、凸状円弧状部３２ａの高さおよび凹状円弧状部４２ａの深さが設定されている。
【００９１】
これにより、セグメントリングに作用する円周方向軸圧縮力は、凸状円弧状部３２ａおよび凹状円弧状部４２ａを通してのみ伝達される。すなわち、土、水圧荷重等によるセグメントリングの横断面内変形の多くは、円周方向の継手面のトンネル軸周りの回転によって生じるが、該回転によって生じる内面側または外面側の線接触によるセグメント稜線部や隅各部の欠け、クラックの発生等の欠陥が前記間隙の設定で回避可能としたものである。
【００９２】
以上の図１〜図１１におけるリング間継手として、各セグメントのリング継手面の周方向中央部に配される１対の雄継手１１や雌継手２１および周方向端部に配される雄継手１１ｅや雌継手２１ｅは、新設セグメント１ａをトンネル軸方向に押込んだときに隣接するセグメント１，１ａ間において、雄継手が雌継手に嵌合するものであれば、具体的な形状や構造は特に限定さないが、そのような構造の一例として、図２９〜図３２に示すような構造のものを用いることができる。
【００９３】
すなわち、図２９は本願発明に応用可能な雌雄継手の一例についての接合状態を示す継手部の透視斜視図であり、図３０は図２９の例における接合前の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）、図３１は接合中の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）、図３２は接合完了時の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）であり、本願発明において一方の継手に用いられる連結材を省略した状態に相当する。なお、ここでは説明の都合で、周方向端部に配される雄継手１１ｅや雌継手２１ｅを含むものとして、雄継手について符号１１、雌継手について符号１２を用いる。
【００９４】
この雄継手１１は、図２９に示すように、セグメント１に埋設されたアンカー部１２とセグメント１側面（継手面）より突き出た突出部１３からなり、突出部１３には１段（図示せず）または図示のように２段の縮径部１４が形成されている。また突出部１３の先端は芯合わせがスムーズに行われるようテーパー形状に加工してある（図３０参照）。
【００９５】
なお、図示の雄継手１１は、異形鉄筋の先端部を加工した例であるが、鋳造、鍛造などによる金属製の他、強化プラスチック、セラミックス製のものでもよい。
【００９６】
また、図示の例では引張力に対する抵抗力を異形鉄筋とコンクリートとの付着力に期待しているため、アンカー部１２としてのコンクリート埋込み部は同一横断面の棒状であるが、鋳造、鍛造などによる金属製または強化プラスチック、セラミックス製等の場合には、図示した雌継手２１の後端部のように、膨大部を形成して引き抜き抵抗力を確保することもできる。
【００９７】
雌継手２１は、図２９に示すように、その頭部２３がセグメント１側面に位置するようアンカー部２２とともに埋設されており、頭部２３は内部に雄継手１１の突出部１３が結合できるようセグメント１側面に開口する中空の円筒形状になっている。
【００９８】
雌継手２１についても、雄継手１１と同様、鋳造、鍛造による金属製の他、強化プラスチック、セラミックス等のものでもよい。
【００９９】
この雌継手２１の内部には雄継手１１が進入結合した際、雄継手１１の縮径部１４と対応する位置に、対応する数の環状溝２４が形成されていて、その環状溝２４に環状弾性部材としての環状スプリング２５がセットされている（図３０参照）。
【０１００】
図３０〜図３２に示される雌継手２１には、第１環状スプリング２５ａ、第２環状スプリング２５ｂに、それぞれ第１拡径保持具２７ａ、第２拡径保持具２７ｂが装着されている。
【０１０１】
この拡径保持具２７（２７ａ，２７ｂ）は、その外径寸法が雌継手２１の内径寸法よりわずかに小さく、先端部がテーパー状に形成されていて、雌継手２１の環状溝２４（２４ａ，２４ｂ）にセットした環状スプリング２５（２５ａ，２５ｂ）を拡径保持している。
【０１０２】
また、第１拡径保持具２７ａの外径寸法は中空に形成されている第２拡径保持具２７ｂの内径寸法よりわずかに小さい。なお、図３０〜図３２では、第１環状スプリング２５ａ、第２環状スプリング２５ｂにそれぞれの拡径保持具２７ａ，２７ｂを装着しているが、第１環状スプリング２５ａと第２環状スプリング２５ｂを拡径保持する一つの拡径保持具を用いても良い。
【０１０３】
この継手の結合過程を図３０〜図３２に基づいて説明する。セグメントは、雌継手２１が既設セグメントの切羽側端面に配置されるよう組み立てられているものとする。そして、新たに結合すべきセグメントを、トンネルの切羽側から坑口側に向けて近接し位置合わせを行う。
【０１０４】
その際、新設セグメントの雄継手１１はその突出部１３が突出しており、突出した先端がテーパー加工してあるため、位置決め、挿入作業を容易に行うことができるとともに、雄継手１１の先端部が雌継手２１に進入して行く際、調芯機能が働き、セグメントの真円組立性能が向上する。
【０１０５】
その後、セグメントがジャッキで押されることにより、雄継手１１の突出部１３が雌継手２１に挿入され、雄継手１１の先端部が雌継手２１の内部に装着してある第１拡径保持具２７ａを押し込み、第１環状スプリング２５ａが第１拡径保持具２７ａから解放されて、雄継手１１の先端のテーパー面を乗り越えて１段目の縮径部（第２縮径部）１４ｂに縮合する。
【０１０６】
本実施形態において、第１拡径保持具２７ａは第２拡径保持具２７ｂよりわずかに小径に製作されており、押し込まれるにつれ、第１拡径保持具２７ａが第２保持具２７ｂの内部に収納される（図３１参照）。
【０１０７】
さらに、セグメントがジャッキで押されることにより、雄継手１１の先端部が第１拡径保持具２７ａを内側に納めた第２拡径保持具２７ｂを押し込み、第２環状スプリング２５ｂが第２拡径保持具２７ｂから解放されて、雄継手１１の先端のテーパー面を乗り越えて１段目の縮径部（第２縮径部）１４ｂに縮合し、第１環状スプリング２５ａが第２縮径部１４ｂ後部のテーパー面を乗り越えて２段目の縮径部（第１縮径部）１４ａに縮合する（図３２参照）。
【０１０８】
なお、以上はあくまで本願発明の継手構造に応用可能な雄継手および雌継手の一例であり、これに限定されるものではない。
【０１０９】
図１２は、図３のａ部の詳細を示す斜視図、すなわち図３におけるセグメント円周方向中央部の切羽側継手面に埋め込まれている連結された１組の雌継手２１（片側のみ示している）の部分切断斜視図であり、上述した図２９〜図３２に示される雌継手２１と同様の構造を有している。
【０１１０】
１組の雌継手２１は、連結材２１ａにより該雌継手２１の口元端部および連結材２１ａの切羽側側面がそれぞれ継手面と面一になるように配設されて連結されている。この図１２の例では、雌継手２１の外周に、所要間隔を置いて該雌継手２１の外周に嵌合されるよう穿設された２孔を有する連結材２１ａが装着されている。
【０１１１】
図１３は、図１２の例に対し、連結材２１ａがコンクリート内部に埋没するよう切羽側継手面より幾分坑口側に装着された例であり、連結材２１ａが継手面に露出しないため、該連結材２１ａが金属製の場合に耐食性に優れる特徴がある。図１４は、図１３の部分切断斜視図で（環状スプリングは図示省略）、連結材２１を雌継手２１に嵌装した状況を示す。
【０１１２】
図１５は、図１２〜図１４に代わる他の実施例であり、図２２に示す雄継手１１と同形状の端部雄継手が嵌装される場合の雌継手２１で、せん断力を受ける面の形状が隅切り矩形で奥行き方向にテーパーとなっている２孔が所要間隔を置いて穿設された連結材２１ａを、前記雌継手２１の口元付近に嵌着した例である。この場合、連結材２１ａの切羽側側面が継手面に面一になるように配設され、雌継手２１の口元は幾分継手面より奥部に位置している。図１６は、図１５の部分切断斜視図で（環状スプリングは図示省略）、連結材２１ａを雌継手２１に嵌装した状況を示す。
【０１１３】
図１７は図１５に対し２孔の形状が小判形であること以外は図１５と同じである。図１８は、図１７の部分切断斜視図で（環状スプリングは図示省略）、連結材２１ａを雌継手２１に嵌装した状況を示す。
【０１１４】
以上、図１２〜図１８に示す連結材２１ａは、いずれも雌継手２１と別個に製作されたもので、１組２個の雌継手２１に嵌挿して１組の雌継手となすものであるが、該連結材と雌継手を鋳造等によって一体的に成形して１組の雌継手としてもよい。
【０１１５】
なお、図１２〜図１８に示す連結材２１ａおよび雌継手２１は、それらの外周面全体または、代表的に図１２中にハッチングで示した範囲（アンカー部２２を除いている）の表面を軟質で延性または塑性に富む材料で被覆してある。
【０１１６】
被覆材料としては、ウレタン系や合成ゴム系等の各種塗料系材料を使用することができ、はけ塗り、吹き付け、どぶ漬け等の方法で容易に被覆することができる。また、油粘土のような可塑性に富む各種材料を連結材２１ａや雌継手２１に圧着成形してもよい。さらに熱収縮チューブを使用することも可能である。
【０１１７】
すなわち、後述のように連結材２１ａに発生する円周方向引張力によって該連結材２１ａが伸張する際、該伸張によって発生する歪がコンクリートにほとんど伝達されないような材料であればその材質は問わない。
【０１１８】
図１９は、図３のｂ部の詳細を示す斜視図、すなわち図３におけるセグメント円周方向端部の切羽側継手面に埋め込まれている端部雌継手２１ｅを示す斜視図である。
【０１１９】
トンネル長手方向に作用する引張力に抵抗するためのトンネル軸方向に延びるアンカー部２２と、円周方向に作用するせん断力に抵抗するための斜め方向に延びるアンカー部２２ｓを一体的に具備した端部雌継手２１ｅを示す斜視図であり、該端部雌継手２１ｅは図２１に示す雄継手１１と接合され、せん断力を受ける面は頭部２３の円筒面である。
【０１２０】
これに対し、図２０は図１５、図１６と同様に、せん断力を受ける面を隅切り矩形のテーパー面として、図１９と同様なアンカー部２２ｓを具備した雌継手である。
【０１２１】
なお、斜め方向に延びるアンカー部２２ｓは、トンネルの規模、セグメントに作用する荷重に応じて、図３に示すように省略してもよい。
【０１２２】
図２１は、図３のｃ部の詳細を示す斜視図、すなわち図３におけるセグメント円周方向中央部の坑口側継手面に埋め込まれている連結された１組の雄継手１１（片側のみ示している）の部分切断斜視図であり、上述した図２９〜図３２に示される雄継手１１と同様の構造を有している。
【０１２３】
該雄継手１１は図１９に示す端部雌継手２１ｅと結合される継手で、１組の雄継手１１は、坑口側側面が継手面に面一になるように配設した連結材１１ａにより連結されており、図２１の例では、雄継手１１の外周に、所要間隔を置いて該雄継手１１の外周に嵌合されるよう穿設された円柱形の２孔を有する連結材１１ａが装着された実施例である。
【０１２４】
図２２は、図２０に示す端部雌継手２１ｅと結合される継手で、１組の雄継手１１は坑口側側面が継手面に面一になるように配設した連結材１１ａにより連結されており、図２２の例では、雄継手１１の外周に、所要間隔を置いて該雄継手１１の外周に嵌合されるよう穿設された隅切り矩形柱形の２孔を有する連結材１１ａが装着された実施例である。
【０１２５】
図２１、図２２に示す連結材１１ａは、図１３、図１４に示す雌継手２１と同様に、コンクリート内部に埋没するよう継手面より幾分切羽側に装着して、連結材１１ａの継手面からの露出を回避し、該連結材１１ａが金属製の場合に耐食性の向上を図ることもできる。
【０１２６】
また、図２１、図２２に示す連結材１１ａは、いずれも雄継手１１と別個に製作されたものであるが、該連結材と雄継手を鋳造等によって一体的に成形して１組の雄継手としてもよい。
【０１２７】
図２３は、図３のｄ部の詳細を示す斜視図、すなわち図３におけるセグメント円周方向端部の坑口側継手面に埋め込まれている端部雄継手１１ｅを示す斜視図である。
【０１２８】
トンネル長手方向に作用する引張力に抵抗するためのトンネル軸方向に延びる軸部アンカー部１２と、円周方向に作用するせん断力に抵抗するための斜め方向に延びるアンカー筋１２ｃとを溶接等によって接合した端部雄継手１１ｅを示す斜視図であり、図１２または図１３に示す雌継手２１と接合され、せん断力を受ける面は円筒面である。
【０１２９】
図２４は、せん断力を受ける面の断面形状が隅切り矩形で軸方向にテーパーとなっており、円周方向に作用するせん断力に抵抗するための斜め方向に延びるアンカー部１２ｓが軸部アンカー部１２と一体的に成形された端部雄継手１１ｅの斜視図であり、図１５、図１６の雌継手２１と結合される。
【０１３０】
なお、図示しないが、図２２、図２４に示す雄継手１１のせん断力を受ける横断面形状を、図１７、図１８に示す雌継手２１のせん断力を受ける面の形状、すなわち、軸方向にテーパーを有する小判形形状にしてもよいことはいうまでもない。
【０１３１】
図２１、図２２に示す連結材１１ａおよび雄継手１１は、図１２〜図１８に示す連結材２１ａおよび雌継手２１と同様に、それらのコンクリートに埋設されている外周面全体または、代表的に図２１中にハッチングで示した範囲の表面を、軟質で延性に富む各種塗料系材料で被覆するか、油粘土のような可塑性に富む各種材料で被覆するか、熱収縮チューブを使用するなどする。雌継手２１と同様、後述のように連結材１１ａに発生する円周方向引張力によって該連結材１１ａが伸張する際、該伸張によって発生する歪がコンクリートにほとんど伝達されないような材料であればその材質は問わない。
【０１３２】
以上の雄継手１１，１１ｅ、雌継手２１，２１ｅについては、図３に示すように、中央部に配置される雄継手１１のせん断力を受ける部分の軸中心間隔Ｌｍｃと、該継手と結合される端部に配置される左右の雌継手２１ｅの組立完了後の雌継手２１ｅのせん断力を受ける部分の軸中心間隔Ｌｆｅとは前者が後者に対して相対的に狭く設定されている。
【０１３３】
同様に、中央部に配置される雌継手２１のせん断力を受ける部分の軸中心間隔Ｌｆｃと、該継手と結合される端部に配置される左右の雄継手１１ｅの組立完了後の雄継手１１ｅのせん断力を受ける部分の軸中心間隔Ｌｍｅとは前者が後者に対して相対的に狭く設定されている。
【０１３４】
次に、継手の結合方法について説明すると、第一の実施形態における継手の結合過程・結合状態が図１、図３、図４に示されている。図３、図４において、既設セグメント１の軸方向切羽側端面には雌継手２１，２１ｅが配置されるようにセグメント１が組み立てられている。
【０１３５】
そして新たに接合すべきセグメント１ａを、トンネルの切羽側から坑口側に向けて近接させて位置合わせを行う。その際、新設セグメント１ａの雄継手１１，１１ｅは一部突出しており、また突出した先端がテーパー加工してあるため、位置決め、挿入作業を容易に行うことができるとともに、雄継手１１，１１ｅの先端部が雌継手２１ｅ，２１に進入して行く際に調芯機能が働き、セグメントの真円組立性能が向上する。
【０１３６】
その後、セグメントがジャッキで押される際に、円周方向継手面の雄、雌テーパーナックル継手面３１，４１が法線方向のガイドとなって円滑な進入が可能となる。また、さらに進入が進むと、新設セグメント１ａが既設セグメント１に引き付けられるような円周方向の移動とトンネル軸方向への移動とが同時に生起する。
【０１３７】
そして、該新設セグメント１ａが既設セグメントリングに押圧された状態では、図３に示したような雄、雌継手の構造によって、新設セグメント１ａは既設セグメント１に押圧されているために、双方のセグメント間のシール材（図４のシール溝６１に取り付けられる）が圧縮されて、円周方向に左右のセグメントを締結せずともセグメントどうしの緊結が可能となると同時に止水性も確保できる。
【０１３８】
同時に、該新設セグメント１ａの後方に位置する既設セグメントリングの切羽側円周方向継手面は、新設セグメント１ａの中央部に埋設された１組の雄継手１１によって緊結されるために、既設セグメントリングの切羽側円周方向継手面の緊結、止水性の確保が可能となる。
【０１３９】
このような雄、雌継手の締結状態を図２５〜図２８に示す。図２５は、図３のｅ部詳細を示す部分断面詳細図であり、端部雌継手２１ｅには図１９、雄継手１１には図２１を採用した例である。
【０１４０】
図２５に採用した雄継手１１の引張抵抗部、せん断力受圧部、アンカー軸部の各軸線はすべて同一である。同様に、図２５に採用した雌継手２１の引張抵抗部、せん断力受圧部、アンカー軸部の各軸線はすべて同一である。
【０１４１】
本実施例ではセグメントリングが円形の例であるため、本来は角度表示すべきであるが、説明を簡潔にするために平面的に展開、すなわち平版形セグメントの組立の場合としての説明をする。平面展開した各部寸法を下記とする。
【０１４２】
Ｌｆｅ　：端部雌継手の、組立完了後の設定軸線間隔
Ｌｆｅ１　：円周方向継手面から端部雌継手軸線までの設定距離
Ｌｍｃ　：中央部雄継手の設定軸線間隔
Ｃｓ　　：円周方向継手面のシール材圧縮後の設定残存クリアランス
Ｄｆ　　：雌継手のせん断受圧部の内径
Ｄｍ　　：雄継手のせん断受圧部の外径
【０１４３】
ここで、雄継手１１が雌継手２１ｅに装着され、円周方向継手面のシール材が圧縮されてその残存クリアランスがＣｓ　になったとき（図２５（ｂ）　参照）、雄継手１１のせん断力受圧面と雌継手２１ｅのせん断力受圧面との位置関係は、図２５のｐ部にて接触し、ｑ部で離間している関係にある。そこで下記の関係式が成立する。
【０１４４】
Ｌｆｅ＝Ｌｍｃ＋（Ｄｆ　−Ｄｍ　）
Ｌｆｅ１　＝（Ｌｆｅ−Ｃｓ　）／２
すなわち、Ｄｆ、Ｄｍ　、ＬｍｃおよびＣｓ　を設定すれば、Ｌｆｅ１　を上式から決定することができる。
【０１４５】
逆に言えば、このように設定した上記寸法の継手を用いれば、図３のように既設セグメントリングに新設セグメント１ａを挿入結合したとき、新設セグメント１ａとそれに隣り合って円周方向に接合された既設セグメント１との継手面および該新設セグメント１ａがトンネル方向に接合される２つの既設セグメント１，１（図３の２番目のセグメントリングのＡ２セグメントとＢ１セグメント間の継手面は、残存クリアランスＣｓ　を残してシール材が圧縮されて該継手面には所要の初期締結力が導入される（図３の白抜きの押込みと締付力の矢印参照）。
【０１４６】
図２６は、図３のｆ部詳細を示す部分断面詳細図であり、雌継手２１には図１２、雄継手１１ｅには図２３のものを採用した例である。図２６に採用した雄継手１１ｅの引張抵抗部、せん断力受圧部、アンカー軸部の各軸線はすべて同一である。同様に、図２６に採用した雌継手２１の引張抵抗部、せん断力受圧部、アンカー軸部の各軸線はすべて同一である。
【０１４７】
図２５の場合と同様に、平面展開した各部寸法を下記とする。
【０１４８】
Ｌｍｅ　：端部雄継手の、組立完了後の設定軸線間隔
Ｌｍｅ１　：円周方向継手面から端部雄継手軸線までの設定距離
Ｌｆｃ　：中央部雌継手の設定軸線間隔
Ｃｓ　　：円周方向継手面のシール材圧縮後の設定残存クリアランス
Ｄｆ　　：雌継手のせん断受圧部の内径
Ｄｍ　　：雄継手のせん断受圧部の外径
【０１４９】
ここで、新設セグメント１ａの雄継手１１ｅが既設セグメントリングの雌継手２１に装着され、該既設セグメントリングの円周方向継手面のシール材が圧縮されてその残存クリアランスがＣｓ　になったとき、雄継手１１ｅのせん断力受圧面と雌継手２１のせん断力受圧面との位置関係は、図２６のｐ部にて接触し、ｑ部にて離間している関係にある。そこで下記の関係式が成立する。
【０１５０】
Ｌｍｅ＝Ｌｆｃ＋（Ｄｆ　−Ｄｍ　）
Ｌｍｅ１　＝（Ｌｍｅ−Ｃｓ）／２
すなわち、Ｄｆ、Ｄｍ　、ＬｆｃおよびＣｓ　を設定すれば、Ｌｍｅ１　を上式から決定することができる。
【０１５１】
逆に言えば、このように設定した上記寸法の継手を用いれば、既設セグメントリングに新設セグメント１ａを挿入結合したとき、該既設セグメントリングの切羽側継手面は、残存クリアランスＣｓ　を残してシール材が圧縮されて該継手面には所要の初期締結力が導入される。
【０１５２】
図２７は図２５と同様に、図３のｅ部詳細を示す他の例の部分断面詳細図であり、継手には図２０に示す雌継手２１ｅと図２２に示す雄継手１１を採用した場合である。今、各軸線を下記のように表記すると、本実施例では雌継手２１ｅにおいてＹ１−Ｙ１軸、Ｙ２−Ｙ２軸及びＹ３−Ｙ３軸が一致し、雄継手１１においてＸ１−Ｘ１軸はＹ１−Ｙ１軸、Ｙ２−Ｙ２軸、Ｙ３−Ｙ３軸と一致している。
【０１５３】
Ｘ２−Ｘ２軸とＸ３−Ｘ３軸とは一致し、かつ、これらは図２７においてＹ１−Ｙ１軸、Ｙ２−Ｙ２軸、Ｙ３−Ｙ３軸より右側に位置している。このとき、ｐ１部は接触しｑ１部で
離間している。また、ｕ１部及びｕ２部は同程度の間隙を有している。
【０１５４】
Ｙ１−Ｙ１軸：雌継手のせん断力受圧部の軸線
Ｙ２−Ｙ２軸：雌継手のせん断力受圧部より奥部円筒部の軸線
Ｙ３−Ｙ３軸：雌継手のアンカー部の軸線
Ｘ１−Ｘ１軸：雄継手の先端係止部の軸線
Ｘ２−Ｘ２軸：雄継手のせん断力受圧部の軸線
Ｘ３−Ｘ３軸：雄継手のアンカー部の軸線
【０１５５】
図２５が、せん断力の受圧断面が中実円形断面である雄継手１１を示しているのに対し、本実施例では雄継手１１のせん断力の受圧断面を大きな隅切り矩形断面として、より大きな円周方向の初期締結力を導入したり、外荷重に耐える継手を提供することができるものである。
【０１５６】
また、詳細説明を省略するが、図２５と同様な方法によって継手間隔を設定することで確実な締結が得られることは他言を要しない。
【０１５７】
図２８は図２６と同様に、図３のｆ部詳細を示す他の例の部分断面詳細図であり、継手には図１５に示す雌継手２１と図２４に示す雄継手１１ｅを採用した場合である。今、各軸線を図２６の場合と同様に定めると、各軸線も同様なことが言え、ｐ１部で接触しｑ１部で離間、またｕ１部及びｕ２部は同程度の間隙を有している構成が成立していることが分かる。
【０１５８】
図３において、Ａ２セグメントが既設セグメントリングに接合されると、前記のように図２５〜図２８に示すような雄、雌継手の接合および円周方向の締め付けが完了するため、雄、雌継手に図３３に示すような円周方向のせん断力が作用する。
【０１５９】
該せん断力は、円周方向中央部に埋設された１組の雄継手１１，１１を結合する連結材１１ａおよび１組の雌継手２１，２１を結合する連結材２１ａをそれぞれ円周方向に伸長させる引張力Ｔとして作用するため、図３３に示すように連結材（図３３では雄継手１１に対する連結材１１ａ）の中央部のコンクリートにひび割れが発生しやすくなると同時に、隣接するセグメントから迂回する外力を負担しなければならず、そのため鉄筋量の増加をきたし経済性の低下を招きかねない。
【０１６０】
そこで、これらの悪影響を避けるため、前記した被覆材をセグメント円周方向中央部に埋設する雄、雌継手に被覆すれば、円周方向に引張力を受ける連結材１１ａ，２１ａおよびこれに連結されている雄継手および雌継手１１，２１の間隔が増加しても、その変位が被覆材により吸収されるため、前記コンクリートのひび割れの発生を防止でき、止水性および耐久性の向上を図ることが可能となるばかりでなく、外力の伝達も回避できるために鉄筋量の増加を必要としないため、経済的なセグメントを提供できる効果がある。
【０１６１】
図３４にはＡ２セグメント組立中における円周方向隣接セグメントとの接合面に作用するせん断力Ｑを矢印で示す。このせん断力Ｑは接合完了後においても同様に作用し、ナックル継手がこのせん断力Ｑに抵抗するため、せん断ずれを防止し、次工程で組み立てられるセグメントリングの円滑、効率的な施工に有効となる。
【０１６２】
図３５は、本願発明のさらに他の実施形態（請求項３、１５に対応）におけるセグメントの透視斜視図、図３６は、図３５に示すセグメントの組立中の下部状況を、図３、図１０と同様に示した透視斜視図である。
【０１６３】
図３７は、図５と同様に、セグメントどうしの円周方向継手面を展開した透視斜視図である。図３７の場合も図中左側のセグメント１の円周方向継手面のうち坑口側二分の一は、凸状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸増する雄テーパーナックル継手面３１を、切羽側二分の一は、凹状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸減する雌テーパーナックル継手面４１をそれぞれ形成している。
【０１６４】
また、これと接合される図中右側のセグメント１ａの継手面のうち、坑口側二分の一は、凹状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸増する雌テーパーナックル継手面４１を、切羽側二分の一は、凸状円弧状部と継手平面部との交線が坑口側に向かって漸減する雄テーパーナックル継手面３１をそれぞれ形成している。
【０１６５】
このような構成において、粗位置決めされた新設のセグメント１ａがエレクターまたはジャッキによって坑口側に押し込まれると、既設のセグメント１の継手面に形成された雄テーパーナックル継手面３１の凸状円弧状部および雌テーパーナックル面４１の凹状円弧状部がガイドとなって進入し、該セグメントの長手方向の雄継手１１ｅが既設リングの雌継手２１に円滑に挿入されることとなる。
【０１６６】
ところで、リング継手面の継手部材どうしが嵌合する際、前述した図３３に示すような連結材１１ａに作用する引張力Ｔによるひび割れの発生の回避のため、前述した図２１に示される例では、連結された１組の雄継手１１，１１および連結材１１ａのコンクリート中に埋設される部分の表面に歪み吸収機能を有する被覆材料による被覆を施すこととした（連結された１組の雌継手２１，２１とその連結材２１ａの場合も同様）。
【０１６７】
しかしながら、継手部材の表面に均一な被覆を施すのは必ずしも容易ではなく、連結された１対の継手部材の表面を被覆せずに、このひび割れの発生を確実に回避できるのであれば、継手の製作性、経済性の向上が期待できる。
【０１６８】
図３５〜図５１に示される実施形態は、それを実現したものであり、以下にその詳細を説明する。
【０１６９】
図３８〜図４４は、連結材１１ａによって連結されたリング継手面の周方向に所定の間隔をおいた１対の雄継手１１，１１と、これらの雄継手１１，１１が嵌合される端部雌継手２１ｅ，２１ｅとの取り合いおよび各部材の詳細を示したものである。
【０１７０】
図３８に示した雄継手１１は、図３９に示す連結材１１ａの両端部に形成された嵌合孔７１に貫通させることで、連結材１１ａに対しリング周方向に相対変位が可能な状態で連結される。
【０１７１】
すなわち、連結材１１ａの嵌合孔７１は、図に示すようにリング周方向（連結材１１ａの軸線方向）に延びた横長の孔となっており、貫通させた連結材１１ａとの間にリング周方向について十分な遊隙が生ずるようになっている。
【０１７２】
一方、リング周方向と直交する方向（セグメントの厚さ方向）については、雄継手１１の突出部１３に設けた図３８（ｂ）中、上下に位置する座部１５の外面どうしの間隔ｄｍ１が、連結材１１ａの嵌合孔７１の図３９（ａ）中、上下に位置する平坦部どうしの間隔ｄｍ０とほぼ等しく、嵌入を可能とする僅かな余裕が設けられる程度となっている。
【０１７３】
また、図３９（ｂ），（ｃ）に示すように、連結材１１ａのリング継手面に位置する側については、両端の嵌合孔７１の外側に嵌合孔７１の軸に対して偏心させた嵌合凸部７２としての突出部が形成されている。
【０１７４】
図４０は、本実施形態における上記雄継手１１の突出部１３が結合される端部雌継手２１ｅを示したもので、頭部２３のリング継手面側に、上記連結材１１ａの嵌合凸部７２が嵌合する嵌合凹部７３が形成されている。
【０１７５】
これらの嵌合凸部７２および嵌合凹部７３には、嵌合を容易にするためテーパーがついており、テーパー面で引き寄せつつ嵌合され、嵌合状態においてこのテーパー面が連結材１１ａと端部雌継手２１ｅとの間でリング周方向のせん断力を伝達するせん断受圧部となる。
【０１７６】
図４４は、これらの取り合いと寸法関係の一例を示したもの（図３９も参照）である。
【０１７７】
この例では、１対の雄継手１１（図４４では片側のみ図示）の引張抵抗部となる突出部１３、アンカー部１２の各部の軸線（まとめてＸで示す）と、端部雌継手２１ｅの引張抵抗部である頭部２３、せん断受圧部としての嵌合凹部７３、アンカー部２２の軸部の各軸線（まとめてＹで示す）は一致させ、連結材１１ｅの嵌合凸部７２の軸線Ｚのみ、前記軸線Ｘ，Ｙと偏心させている。なお、図では作図上、軸線の偏心を誇張しているため、必ずしも軸心が中央となっていない。
【０１７８】
各部の寸法を下記とする。
【０１７９】
Ｌｆｅ　：端部雌継手の、組立完了後の設定軸線間隔
Ｌｆｅ１　：円周方向継手面から端部雌継手軸線までの設定距離
Ｌｍｃ　：中央部雄継手の設定軸線間隔（＝Ｌｆｅ）
Ｃｓ　　：円周方向継手面のシール材圧縮後の設定残存クリアランス
Ｄｆ　　：雌継手のせん断受圧部（嵌合凹部）の内径
Ｄｍ　　：雄継手連結板のせん断受圧部（嵌合凸部）の外径
（ただし、せん断受圧部はテーパー面であるため、ＤｆおよびＤｍは厳密には一定でないが、説明上、テーパーを無視して説明する。）
【０１８０】
ここで、雄継手１１が端部雌継手２１ｅに装着され、円周方向継手面のシール材が圧縮されてその残存クリアランスがＣｓ　になったとき、雄継手１１のせん断力受圧面と雌継手２１ｅのせん断力受圧面との位置関係は、図４４のｐ１部にて接触し、ｑ１部で離間している関係にある。
【０１８１】
このとき、
Ｌｆｅ１　＝（Ｌｆｅ−Ｃｓ　）／２
の関係にある。また、ｑ１部で離間距離（隙間）は、Ｄｆ−Ｄｍ　であり、軸線Ｘ，Ｙと軸線Ｚの偏心距離は、
（Ｄｆ−Ｄｍ）／２
となっている。
【０１８２】
このように設定した上記寸法の継手を用いれば、図３６のように既設セグメントリングに新設セグメント１ａを挿入結合したとき、新設セグメント１ａとそれに隣り合って円周方向に接合された既設セグメント１との継手面および該新設セグメント１ａがトンネル方向に接合される２つの既設セグメント１，１（図３６の２番目のセグメントリングのセグメント１，１）間の継手面は、残存クリアランスＣｓ　を残してシール材が圧縮されて該継手面には所要の初期締結力が導入される。
【０１８３】
また、この時、連結材１１ａには引張力が作用し該連結材１１ａは伸張しようとするが、該伸張によって連結材１１ａとコンクリートとが押圧される部分に、図４４に示されるように変位吸収材７４を取り付けることによって、前記伸張変位は吸収できるとともに、該連結材１１ａのコンクリートとの接触表面を図２１に基づいて説明したのと同様に、被覆材料によって被覆することで連結材とコンクリートとは容易に縁切れが可能となる。変位吸収材７４としては、発泡ウレタン、発泡ポリエチレン、発泡スチロール、その他弾性を有する材料を用いることができる。
【０１８４】
この場合、連結材１１ａの伸張によってもリング周方向には嵌合孔７１が雄継手１１と接触しないよう大きく遊隙を設けてあるため、雄継手１１は連結材１１ａの伸張の影響を受けることがない。そのため図２１にハッチングして示したような雄継手１１の被覆は不要となり、製作性、経済性の向上が期待できる。
【０１８５】
図４１および図４２は、それぞれ上記の雄継手１１を連結材１１ａの端部の嵌合孔７１に通した状態の継手面側からと背面側からの斜視図である。また、図４３は端部雌継手２１ｅの継手面側からの斜視図である。
【０１８６】
図４５〜図５１は、連結材２１ａによって連結されたリング継手面の周方向に所定の間隔をおいた１対の雌継手２１，２１と、これらの雌継手２１，２１が嵌合される端部雄継手１１ｅ，１１ｅとの取り合いおよび各部材の詳細を示したものである。
【０１８７】
図４５に示した雌継手２１は、図４６に示す連結材２１ａの両端部の背面側（継手面と反対側）に形成された所定の深さの嵌合孔８１に嵌入させることで、連結材２１ａに対しリング周方向に相対変位が可能な状態で連結される。
【０１８８】
すなわち、連結材２１ａの嵌合孔８１は、図に示すようにリング周方向（連結材２１ａの軸線方向）に延びた横長の孔となっており、嵌入させた連結材２１ａとの間にリング周方向について十分な遊隙が生ずるようになっている。
【０１８９】
一方、リング周方向と直交する方向（セグメントの厚さ方向）については、雌継手２１の頭部２３に設けた図４５（ａ）中、上下に位置する座部２９の外面どうしの間隔ｄｆ１が、連結材２１ａの嵌合孔８１の図４６（ａ）中、上下に位置する平坦部どうしの間隔ｄｆ０とほぼ等しく、嵌入を可能とする僅かな余裕が設けられる程度となっている。
【０１９０】
また、図４６（ｂ），（ｃ）に示すように、連結材２１ａのリング継手面に位置する側については、両端の嵌合孔８１の軸に対して偏心させた嵌合凹部８３が形成されている。
【０１９１】
図４７は、本実施形態における上記雌継手２１に結合される端部雄継手１１ｅを示したもので、雌継手２１と結合される突出部１３の基部にテーパーを有する嵌合凸部８２が形成され、上記雌継手２１の嵌合凹部８３に嵌合するようになっている。
【０１９２】
これらの嵌合凸部８２および嵌合凹部８３にはテーパーがついていることで、テーパー面で引き寄せつつ嵌合され、嵌合状態においてこのテーパー面が連結材２１ａと端部雄継手１１ｅとの間でリング周方向のせん断力を伝達するせん断受圧部となる。
【０１９３】
図５１は、これらの取り合いと寸法関係の一例を示したもの（図４６も参照）である。
【０１９４】
この例では、１対の雌継手２１（図５１では片側のみ図示）の引張抵抗部となる頭部２３、アンカー部２２の各部の軸線（まとめてＹで示す）と、端部雄継手１１ｅの引張抵抗部である突出部１３、せん断受圧部としての嵌合凸部８２、アンカー部１２の軸部の各軸線（まとめてＸで示す）は一致させ、連結材２１ｅの嵌合凹部８３の軸線Ｚのみ、前記軸線Ｘ，Ｙと偏心させている。なお、図では作図上、軸線の偏心を誇張しているため、必ずしも軸心が中央となっていない。
【０１９５】
各部の寸法を下記とする。
【０１９６】
Ｌｍｅ　：端部雄継手の、組立完了後の設定軸線間隔
Ｌｍｅ１　：円周方向継手面から端部雄継手軸線までの設定距離
Ｌｆｃ　：中央部雌継手の設定軸線間隔（＝Ｌｍｅ）
Ｃｓ　　：円周方向継手面のシール材圧縮後の設定残存クリアランス
Ｄｆ　　：連結板のせん断受圧部（嵌合凹部）の内径
Ｄｍ　　：雄継手のせん断受圧部（嵌合凸部）の外径
（ただし、せん断受圧部はテーパー面であるため、ＤｆおよびＤｍは厳密には一定でないが、説明上、テーパーを無視して説明する。）
【０１９７】
ここで、新設セグメント１ａの端部雄継手１１ｅが既設セグメントリングの雌継手２１に装着され、該既設セグメントリングの円周方向継手面のシール材が圧縮されてその残存クリアランスがＣｓ　になったとき、端部雄継手１１ｅのせん断力受圧面と雌継手２１のせん断力受圧面との位置関係は、図５１のｐ２部にて接触し、ｑ２部にて離間している関係にある。
【０１９８】
このとき、
Ｌｍｅ１＝（Ｌｍｅ−Ｃｓ　）／２
の関係にある。また、ｑ２部で離間距離（隙間）は、Ｄｆ−Ｄｍ　であり、軸線Ｘ，Ｙと軸線Ｚの偏心距離は、
（Ｄｆ−Ｄｍ）／２
となっている。
【０１９９】
このように設定した上記寸法の継手を用いれば、図３６のように既設セグメントリングに新設セグメント１ａを挿入結合したとき（図３６のｈの位置）、新設セグメント１ａとそれに隣り合って円周方向に接合された既設セグメント１との継手面および該新設セグメント１ａがトンネル方向に接合される２つの既設セグメント１，１の切羽側継手面は、残存クリアランスＣｓ　を残してシール材が圧縮されて該継手面には所要の初期締結力が導入される。
【０２００】
また、この時、連結材２１ａには引張力が作用し該連結材２１ａは伸張しようとするが、該伸張によって連結材２１ａとコンクリートとが押圧される部分に、変位吸収材８４を取り付けることによって、前記伸張変位は吸収できるとともに、該連結材２１ａのコンクリートとの接触表面を既述したような被覆材料によって被覆することで連結材２１ａとコンクリートとは容易に縁切れが可能となる。
【０２０１】
さらに、前記連結材２１ａの伸張によってもリング周方向には嵌合孔８１が雌継手２１と接触しないよう大きく遊隙を設けてあるため、雌継手２１は連結材２１ａの伸張の影響を受けることがない。そのため図２１にハッチングして示したのと同様な雌継手２１の被覆は不要となって製作性、経済性の向上が期待できる。
【０２０２】
図４８および図４９は、それぞれ上記の雌継手２１を連結材２１ａの端部の嵌合孔８１に通した状態の背面側からと継手面側からの斜視図である。また、図５０は端部雄継手１１ｅの背面側からの斜視図である。
【０２０３】
以上、本願発明の実施形態を、シールド工法用の鉄筋コンクリートセグメントについて説明したが、本願発明の適用対象となるプレキャスト部材はこれに限定されず、鉄骨鉄筋コンクリート構造、鋼コンクリート合成構造、コンクリートを充填した鋼製構造および球状黒鉛鋳鉄構造等のセグメントに適用可能であることは勿論、セグメント以外の版状あるいはブロック状の各種プレキャスト部材にも適用可能であり、また接合方向も特に限定されず、プレキャスト部材の用途等に応じ任意である。
【０２０４】
【発明の効果】
本願発明の壁体構造物および継手は、シールドトンネルや立坑、外壁等の周方向閉合壁体の軸方向の継手部材に周方向の継手機能を兼備させ、周方向の継手面に継手金具等を必要としない構造としたものであり、構築におけるプレキャスト部材接合作業の効率化、作業性の向上、プレキャスト部材表面の無欠損化、経済性の向上が可能である。
【０２０５】
また、雌雄の継手がプレキャスト部材本体に埋設されているタイプとしてシールドトンネルや立坑に用いる場合、内面を平滑に形成することで二次覆工等を省略することができる。
【０２０６】
また、基本的にはプレキャスト部材を押圧するだけで、プレキャスト部材どうしの継手による接合を完了することができ、ボルト等の付属品も不要であり、組立の自動化、省力化が可能であり、作業時間も大幅に短縮でき、作業安全性も高い。
【０２０７】
請求項２、請求項８に係る発明では、連結材によって連結される１対の継手部材どうしの嵌合前の間隔が、これと嵌合する隣接するリングの２つのプレキャスト部材の端部継手部材どうしの間隔より相対的に小さく設定されていることで、これらの嵌合に際し、周方向に確実に引寄せ力を作用させることができ、請求項７のシール材等との併用により継手面における止水性も確保される。
【０２０８】
また、請求項３、請求項１５に係る発明では、請求項２、請求項８の場合のように、連結された１対の継手部材が隣接する２つのプレキャクスト部材の端部継手部材どうしを引き寄せるのではなく、連結材が端部継手部材どうしを引き寄せるようになっており、連結材によって連結されている１対の継手部材は、遊隙の範囲で連結材に対してリング継手面周方向の相対変位が許容され、連結材と端部継手部材のせん断受圧部どうしの嵌合により端部継手部材どうしが引き寄せられるようになっている。
【０２０９】
すなわち、嵌合前の前記連結材のせん断受圧部どうしの間隔が、前記隣接する２つのプレキャスト部材の端部継手部材のせん断受圧部どうしの間隔より相対的に小さくなるように設定してあり、引寄せのための反力は連結材部分に生じ、連結された１対の継手部材とコンクリートとの間に引寄せのため反力が生じさせないという利点がある。この場合も、請求項７のシール材等との併用により継手面における止水性が確保される。
【０２１０】
請求項５に係る発明では、周方向継手面にナックル継手を併用することで、継手面における回転を許容しつつ周方向の軸力を確実に伝達し、合理的な壁体構造を実現することができる。
【０２１１】
請求項６に係る発明では、ナックル継手面にテーパーを設けることで、雌雄のナックル継手面が互いにガイドの役割を果たし、プレキャスト部材の周方向継手面での引寄せ接合をスムーズに行うことができる。
【０２１２】
請求項１３に係る発明では、連結材がプレキャスト部材の継手面より内側に埋没するため、鋼製の連結材の場合に防錆等の処理が不要である。
【０２１３】
請求項１４に係る発明では、雄継手のせん断力を受ける部分の断面形状が略矩形または略小判形とし、できるだけ大きな断面とすることで継手面におけるせん断力の伝達がスムーズとなる。
【０２１４】
請求項１７に係る発明では、端部継手部材について斜め方向のアンカー部を設けたことで、連結材で連結された１対の継手部材と嵌合した際の変形や抜け出しを効果的に抑制することができる。
【０２１５】
請求項１８に係る発明では、連結材で連結される１対の継手部材について、被覆材料により連結材や継手部材とコンクリートとの付着が切られることで、連結材に生ずる引張力を原因とするコンクリートのひび割れを、簡便な方法で抑制することができる。
【０２１６】
請求項１９に係る発明では、連結された１対の継手部材と隣接するセグメントリングの端部継手部材どうしの締結により連結材が伸びようとする際に、コンクリートが押圧力を受ける位置に変位吸収材が介在していることで、コンクリートのひび割れを抑制することができる。また、請求項１８の被覆と併用すればその効果がさらに確実となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明をシールドトンネルに適用した場合の一実施形態を示したもので、（ａ）　は１リングの組立状況を示す立面図、（ｂ）　は（ａ）　のリングを３リング千鳥組みした場合の展開図、（ｃ）　は（ｂ）　の１リングを取り出し、円周方向の継手部を若干離間させて図示した展開図である。
【図２】図１の実施形態におけるＡ２セグメントの透視斜視図である。
【図３】図１（ａ）　のリングが２リング千鳥組みされ、かつ第３番目のリングのうちＡ１セグメントが組立完了し、Ａ２セグメントを組立中の下部の状況を示す透視斜視図である。
【図４】図３の組立中の部分の詳細を示す透視斜視図である。
【図５】図１〜図４に示した実施形態におけるＡ１セグメントとＡ２セグメントとの円周方向継手面を展開した透視斜視図である。
【図６】本願発明をシールドトンネルに適用した場合の他の実施形態（Ａセグメントが１種類の場合）を示したもので、（ａ）　は１リングの組立状況を示す立面図、（ｂ）　は（ａ）　のリングを３リング千鳥組みした場合の展開図、（ｃ）　は（ｂ）　の１リングを取り出し、円周方向の継手部を若干離間させて図示した展開図、（ｄ）　は雄継手の組立余裕代と平坦部の関係を説明するための要部拡大図である。
【図７】本願発明をシールドトンネルに適用した場合の他の実施形態（連結された雄継手、雌継手が各セグメントの円周方向中間に２組ずつある場合）を示したもので、（ａ）　は１リングの組立状況を示す立面図、（ｂ）　は（ａ）　のリングを３リング千鳥組みした場合の展開図、（ｃ）　は（ｂ）　の１リングを取り出し、円周方向の継手部を若干離間させて図示した展開図である。
【図８】図１〜図５、図６または図７の実施形態におけるＡセグメントどうし、またはＡセグメントとＢセグメントを接合した状態の横断面拡大図である。
【図９】円周方向継手面に２条の雌雄テーパーナックル継手面を有するセグメントの例を示す透視斜視図である。
【図１０】図９に示すセグメントの組立中の下部状況を示した透視斜視図である。
【図１１】図９に示すＡセグメントどうしまたはＡセグメントとＢセグメントを接合した状態の横断面拡大図である。
【図１２】図３のａ部の詳細を示す斜視図である。
【図１３】図１２の雌継手に対する変形例を示す斜視図である。
【図１４】図１３の部分切断斜視図である。
【図１５】図１２の雌継手に対する他の変形例を示す斜視図である。
【図１６】図１５の部分切断斜視図である。
【図１７】図１２の雌継手に対するさらに他の変形例を示す斜視図である。
【図１８】図１７の部分切断斜視図である。
【図１９】図３のｂ部の詳細を示す斜視図である。
【図２０】図１９の端部雌継手に対する変形例を示す斜視図である。
【図２１】図３のｃ部の詳細を示す斜視図である。
【図２２】図２１の雄継手に対する変形例を示す斜視図である。
【図２３】図３のｄ部の詳細を示す斜視図である。
【図２４】図２３の端部雄継手に対する変形例を示す斜視図である。
【図２５】（ａ）　は図３のｅ部詳細を示す部分断面詳細図、（ｂ）　はその機能を説明するための寸法関係説明図である。
【図２６】図３のｆ部詳細を示す部分断面詳細図である。
【図２７】図３のｅ部詳細を示す他の例の部分断面詳細図である。
【図２８】図３のｆ部詳細を示す他の例の部分断面詳細図である。
【図２９】本願発明に応用可能な雌雄継手の一例（本願発明において一方の継手に用いられる連結材を省略した状態）についての接合状態の継手部の透視斜視図である。
【図３０】図２９の例における接合前の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。
【図３１】図２９の例における接合中の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。
【図３２】図２９の例における接合完了時の雌雄継手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。
【図３３】連結材に生じる接線力とコンクリートのひび割れとの関係を説明するための透視斜視図である。
【図３４】リング間継手に作用するせん断力を説明するための透視斜視図である。
【図３５】本願発明のさらに他の実施形態におけるＡセグメントの例を示す透視斜視図である。
【図３６】図３５に示すセグメントの組立中の下部の状況を示した透視斜視図である。
【図３７】図３５、図３６に示した実施形態におけるＡセグメントどうしの円周方向継手面を展開した透視斜視図である。
【図３８】図３５、図３６の実施形態における連結材に遊嵌される中央部雄継手を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図３９】図３８の中央部雄継手が遊嵌される連結材を示したもので、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図（セグメント底面側に位置し、右半分は断面図）、（ｃ）はセグメントの継手面における正面図である。
【図４０】図３５、図３６の実施形態における端部雌継手を示したもので、（ａ）は側面図（上半分は断面図）、（ｂ）は継手面における正面図である。
【図４１】図３５、図３６の実施形態における中央部雄継手を連結材の端部に嵌合した状態を示す継手面側からの斜視図である。
【図４２】図４１に対応する背面側からの斜視図である。
【図４３】図３５、図３６の実施形態における端部雌継手の継手面側からの斜視図である。
【図４４】図３６におけるｇ部詳細を示す部分断面詳細図である。
【図４５】図３５、図３６の実施形態における連結材に遊嵌される中央部雌継手を示したもので、（ａ）は継手面側らの正面図、（ｂ）は側面図（一部断面図）である。
【図４６】図４５の中央部雌継手が遊嵌される連結材を示したもので、（ａ）は背面図、（ｂ）は底面図（セグメント底面側に位置し、右半分は断面図）、（ｃ）はセグメントの継手面における正面図である。
【図４７】図３５、図３６の実施形態における端部雄継手の平面図（セグメント内面側から見た図）である。
【図４８】図３５、図３６の実施形態における中央部雌継手を連結材の端部に嵌合した状態を示す背面側からの斜視図である。
【図４９】図４９に対応する継手面側からの斜視図である。
【図５０】図３５、図３６の実施形態における端部雄継手の背面側からの斜視図である。
【図５１】図３６におけるｈ部詳細を示す部分断面詳細図である。
【符号の説明】
１…セグメント、１ａ…新設セグメント、
１１…雄継手（リング間継手）、１１ａ…連結材、１１ｅ…端部雄継手、１２…アンカー部、１２ｃ…アンカー筋、１２ｓ…アンカー部（斜め方向）、１３…突出部、１３ａ…拡大根部、１４…縮径部、１４ａ…第１縮径部、１４ｂ…第２縮径部、１５…座部、
２１…雌継手（リング間継手）、２１ａ…連結材、２１ｅ…端部雌継手、２２…アンカー部、２２ｓ…アンカー部（斜め方向）、２３…頭部、２４…環状溝、２４ａ…第１環状溝、２４ｂ…第２環状溝、２５…環状スプリング、２５ａ…第１環状スプリング、２５ｂ…第２環状スプリング、２６…芯材、２６ａ…せん断抵抗部材、２７…拡径保持具、２７ａ…第１拡径保持具、２７ｂ…第２拡径保持具、２８…空室部、２９…座部、
３１…雄テーパーナックル面、３２…雄テーパーナックル面（２条）、
４１…雌テーパーナックル面、４２…雌テーパーナックル面（２条）、
５１…インサート、５２…ボルト孔、５３…ボルト、５４…平坦部、
６１…シール溝、
７１…嵌合孔、７２…嵌合凸部（せん断受圧部）、７３…嵌合凹部（せん断受圧部）、７４…変位吸収材、
８１…嵌合孔、８２…嵌合凸部（せん断受圧部）、８３…嵌合凹部（せん断受圧部）、８４…変位吸収材
【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】
2004108137.tif 000012
【図１１】
2004108137.tif 000013
【図１２】
2004108137.tif 000014
【図１３】
2004108137.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2004108137.tif 000017
【図１６】
2004108137.tif 000018
【図１７】
2004108137.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2004108137.tif 000034
【図３３】
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【図３４】
2004108137.tif 000036
【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
2004108137.tif 000039
【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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