(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立て、かつ隣接する前記コンクリートセグメントどうしを前記トンネルの周方向または周方向および軸方向に挿通されたＰＣ緊張材によりプレストレスを導入し、接合してなるシールドトンネルの覆工体において、前記トンネルの軸方向に隣接するコンクリートセグメントどうしは、隣接するコンクリートセグメントの接合面に取り付けられた凸型部材と凹型部材とからなるトンネル軸方向にロックされる継手によって前記トンネルの径方向にスライド可能に接合されてなることを特徴とするシールドトンネルの覆工体。
【請求項２】
凸型部材は先端部に拡径部を有し、かつ凹型部材内でその径方向にスライド可能な連結ピンを備え、前記凹型部材は前記拡径部と嵌合するクサビリングを備えてなることを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの覆工体。
【請求項３】
凸型部材は凹型部材内でその径方向にスライドする連結ピンを備え、前記凹型部材は内周に前記連結ピンと嵌合する嵌合爪を有するインサートを備えてなることを特徴とする請求項１記載のシールドトンネルの覆工体。
【請求項４】
トンネルの周方向および／または軸方向に隣接するコンクリートセグメントの接合面に、回転体と凹部とかなる調芯機構が取り付けられてなることを特徴とする請求項１、２または３記載のシールドトンネルの覆工体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に組み立てて構築されるシールドトンネル覆工体に関し、特にトンネルの周方向に隣接するコンクリートセグメントどうしをプレストレスを導入して一体的に接合する場合に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルの覆工材としては、例えば図５（ｃ），（ｄ）に図示するようなコンクリートセグメントが広く用いられ、またシールド覆工体の組み立てに際しては、例えば図５（ａ），（ｂ）に図示するように、最初に当分割に形成された同一形状のコンクリートセグメント２０を建て込み、最後にトンネルの軸方向の両縁端において寸法が異なるくさび形状のキーセグメント２１を組み込むことにより１リングが組み立てられている。
【０００３】
また、覆工材としてトンネルの周方向に組み込まれたセグメント２０およびキーセグメント２１どうしは、例えば図５（ａ）に図示するように各セグメント２０、２１にその周方向に連続して挿通されたＰＣ緊張材２２でトンネルの周方向にプレストレスを導入して接合され、またトンネルの軸方向に隣接するセグメント２０、２１どうしは、例えば図５（ｅ）に図示するように各セグメントの側部に埋設された継手金物２２，２２を締結ボルト２３で結合することにより接合されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、トンネルの周方向に隣接するセグメント２０、２１どうしを上述するような方法で接合しようとすると、セグメント２０，２１が内側に移動してセグメントリング全体が縮径するため、各セグメント２０，２１のトンネル軸方向側の縁端部が既設のセグメントに上述するような締結ボルト２３によって接合されていると、セグメントリングの縮径が拘束され、トンネルの周方向に設計通りのプレストレスを導入できない等の課題があった。
【０００５】
かといって、各セグメント２０，２１のトンネル軸方向側の縁端部を既設のセグメントに結合しないままでトンネルの周方向にプレストレスを導入しようとすると、各セグメント２０，２１が均等に移動せず、各セグメント２０，２０間の継手部に目開きや目違いが生じ、施工精度が落ちるだけでなく、キーセグメント２１が切り羽側にずれ、プレストレスを導入できない等の課題があった。
【０００６】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特にトンネルの円周方向にプレストレスを導入する際、各セグメント間の接合面の目違いやずれの発生を防止し、セグメントを確実に組み立てることができるシールドトンネルの覆工体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のシールドトンネルの覆工体は、複数のコンクリートセグメントをトンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立て、かつ隣接する前記コンクリートセグメントどうしを前記トンネルの周方向または周方向および軸方向に挿通されたＰＣ緊張材によりプレストレスを導入し、接合してなるシールドトンネルの覆工体において、前記トンネルの軸方向に隣接するコンクリートセグメントどうしは、隣接するコンクリートセグメントの接合面に取り付けられた凸型部材と凹型部材とからなるトンネル軸方向にロックされる継手によって前記トンネルの径方向にスライド可能に接合されてなることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで用いられるコンクリートセグメントとしては、ＲＣセグメントの他にプレストレスの導入が可能であれば、鋼殻コンクリートセグメント等も用いることができる。
【０００９】
請求項２記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項１記載のシールドトンネルの覆工体において、凸型部材は先端部に拡径部を有し、かつ凹型部材内でその径方向にスライド可能な連結ピンを備え、前記凹型部材は前記拡径部と嵌合するクサビリングを備えてなることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項３記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項１記載のシールドトンネルの覆工体において、凸型部材は凹型部材内でその径方向にスライドする連結ピンを備え、前記凹型部材は内周に前記連結ピンと嵌合する嵌合爪を有するインサートを備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
この場合の嵌合爪としては、例えばインサートの周方向にリブ状に連続し、所定間隔おきに複数段に突設したもの等が考えられる。
【００１２】
請求項４記載のシールドトンネルの覆工体は、請求項１、２または３記載のシールドトンネルの覆工体において、トンネルの周方向および／または軸方向に隣接するコンクリートセグメントの接合面に回転体と凹部とかなる調芯機構が取り付けられてなることを特徴とするものである。
【００１３】
この場合の回転体としては、例えば鋼製、補強繊維強化セメント製、または木製などの球体または柱状体を用いることができ、また凹部としては回転体が係合可能な溝状の凹部を有する金物をコンクリートセグメントの接合面に埋め込んでもよく、あるいはコンクリートセグメントの接合面に直接、トンネルの軸方向に連続する溝状に形成してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本願発明のシールドトンネルの覆工体の一例を示し、図においてトンネルの内周にＲＣ構造のセグメント１が複数、トンネルの周方向と軸方向に互いに隣接させて組み立てられている。
【００１６】
また、トンネルの周方向に隣接するセグメント１どうしはＰＣ緊張材２によってプレストレスを導入して接合され、トンネルの軸方向に隣接するセグメント１どうしは継手３（以下、「ロックピン３」という）によって接合されている。
【００１７】
さらに、トンネルの周方向に隣接するセグメント１，１間の接合面には接合面の目違いやずれを防止するための調芯機構４（図４（ａ）〜（ｃ）参照）が組み込まれている。
【００１８】
各セグメント１にはトンネルの周方向に連通する貫通孔１ａがセグメント１の円弧形状に沿って形成され、この貫通孔１ａにＰＣ緊張材２が複数のセグメント１，１間を連続して挿通されている。そして、このＰＣ緊張材２を緊張することにより、トンネルの周方向に隣接する複数のセグメント１，１間にプレストレスが導入され、かつ互いに接合されている。
【００１９】
また、トンネルの軸方向に隣接するセグメント１，１の一方の接合面に、ロックピン３の一方の継手金物として凸型部材５（以下「凸型金物５」という）が突設され、他方の接合面にロックピン３の他方の継手金物として凹型部材６（以下「凹型金物６」という）が埋め込まれている。
【００２０】
凸型金物５はアンカー５ａと連結ピン５ｂとから形成されている。アンカー５ａの先端側に筒状部５ｃが所定の深さに形成され、筒状部５ｃの側部にスリット５ｄが先端部から所定長さに渡って形成されている。
【００２１】
また、アンカー５ａの後端部にアンカープレート５ｅが突設されている。そして、アンカー５ａは先端側の筒状部５ｃの一部を接合面に突出させた状態でアンカープレート５ｅとともにセグメント１のコンクリート内に埋設されている。また、連結ピン５ｂの先端部に拡径部５ｆが形成され、連結ピン５ｂの後端側が筒状部５ｃに挿入されている。
【００２２】
凹型金物６はクサビリング６ａとリングケース６ｂとアンカー６ｃとから形成され、くさびリング６ａはリングケース６ｂに収納され、リングケース６ｂはアンカー６ｃに固着されている。
【００２３】
クサビリング６ａは、連結ピン５ｂの拡径部５ｆとアンカー５ａの筒状部５ｃの先端部分を同時に挿入可能な内径に形成され、またクサビリング６ａの内周面は奥に向かって（アンカー６ｃ側に向かって）徐々に拡径するテーパ状に形成されている。
【００２４】
また、リングケース６ｂの先端側（連結ピン５ｂ側）の開口端にはクサビリング６ａが抜け出ないようにリブ６ｄが突設されている。
【００２５】
そして、連結ピン５ｂの拡径部５ｆがリングケース６ｂ内のクサビリング６ａ内に挿入されていることで、トンネルの軸方向に隣接するセグメント１どうしが互いに接合されている。この場合、連結ピン５ｂの拡径部５ｆとアンカー５ａの筒状部５ｃの先端部分をリングケース６ｃ内のクサビリング６ａに挿入すると、拡径部５ｆがアンカー６ｃに当たって連結ピン５ｂがアンカー５ａの筒状部５ｃ内に押し込まれる。その際、筒状部５ｃが拡径部５ｆによって押し拡げられることで、拡径部５ｆがクサビリング６ａと嵌合することで、凸型金物５と凹型金物６が嵌合し、これによりトンネルの軸方向に隣接するセグメント１どうしが接合されている。
【００２６】
また、クサビリング６ａの外径がリングケース６ｂの内径より、およびアンカー５ａ（アンカー５ａの先端部（筒状部５ｃ））の外径がリブ６ｄの内径より多少小径に形成されていることで、連結ピン５ｂはリングケース６ｂの径方向にスライド可能となるため、コンクリートセグメント１，１間の接合面がトンネルの径方向にスライドし、したがってＰＣ緊張材２を緊張することでトンネルの周方向にプレストレスをスムーズに導入することができる。
【００２７】
図３（ａ）〜（ｃ）はロックピン３の他の例を示し、図においてトンネルの軸方向に隣接するセグメント１，１の一方の接合面に、ロックピン３の一方の継手金物として凸型部材７（以下「凸型金物７」という）が突設され、他方の接合面にロックピン３の他方の継手金物として凹型部材８（以下「凹型金物８」という）が埋め込まれている。
【００２８】
凸型金物７はアンカー７ａと連結ピン７ｂとから形成されている。アンカー７ａの先端側にはねじ孔７ｃが所定の深さに形成されている。また、連結ピン７ｂの先端側と後端側は雄ねじになっていて、その後端側の雄ねじ部をアンカー７ａのねじ孔７ｃに螺合することにより、連結ピン７ｂはアンカー７ａの先端部に突設されている。
【００２９】
凹型金物８はインサート８ａとその後端部に溶接などにより固着されたアンカー８ｂとから形成され、インサート８ａの内周に奥に向かって突出する嵌合爪８ｃが数段に渡って突設されている。そして、凸型金物７の連結ピン７ｂの先端側がインサート８ａ内に挿入されていることで、トンネルの軸方向に隣接するセグメント１どうしが互いに接合されている。
【００３０】
この場合、連結ピン７ｂの先端側の雄ねじ部がインサート８ａ内の嵌合爪８ｃと嵌合することで、凸型金物７と凹型金物８が嵌合し、これによりトンネルの軸方向に隣接するセグメント１どうしが接合されている。
【００３１】
また、連結ピン７ｂの外径がインサート８ａの内径より多少小径に形成されていることで、連結ピン７ｂはインサート８ａの径方向にスライド可能となるため、コンクリートセグメント１，１間の接合面がトンネルの径方向にスライドし、したがってＰＣ緊張材２を緊張することでトンネルの周方向にプレストレスをスムーズに導入することができる。
【００３２】
調芯機構４は、トンネルの周方向に隣接する各セグメント１，１間の接合面の一方に埋め込まれた回転体９ａと、他方の接合面に形成された凹部９ｂとから形成されている。そして、セグメント１，１の組み込みと同時に回転体９ａと凹部９ｂが係合することで、継手部の目違いやずれが生じないようになっている。
【００３３】
回転体９ａはセグメント１の接合面に略半分を突出させ、回転自在に埋め込まれている。一方、凹部９ｂは回転体９ａの突出部分が回転可能な状態で係合可能な内径を有し、トンネルの軸方向に所定長さ連続する断面略溝状に形成されている。
【００３４】
【発明の効果】
本願発明は以上説明したとおりであり、特にトンネルの軸方向に隣接するセグメントどうしが、双方の接合面に取り付けられた凹型部材と凸型部材とからなるロックピンによってトンネルの径方向にスライド可能に接合されてなるので、トンネルの周方向にプレストレスを導入する際に、各セグメントがトンネルの中心方向に移動することにより、セグメントリング全体が縮径可能となるため、トンネルの周方向にプレストレスを確実に導入することができる。
【００３５】
また、各セグメントの接合面に接合面の目違いを阻止するための調芯機構が取り付けられているため、各セグメントがトンネルの中心方向に均等に移動することにより、セグメントリング全体が均等に縮径することが可能となるため、トンネルの周方向にプレストレスを導入することで、各セグメントの接合面に目違いや隙間が生ずる恐れもなく、施工精度の高いシールドトンネルの覆工体を構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンクリートセグメントからなるトンネル覆工体の一例を示し、（ａ）はシールド覆工体の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれコンクリートセグメントの平面図、端面図である。
【図２】ロックピンの凸型金物と凹型金物の一例を示し、（ａ）は結合前の断面図、（ｂ）は結合後の断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図３】ロックピンの凸型金物と凹型金物の一例を示し、（ａ）は結合前の断面図、（ｂ）は結合後の断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図４】調芯機構の一例を示し、（ａ）は結合前の断面図、（ｂ）は結合後の断面図、（ｃ）は斜視図である。
【図５】従来のコンクリートセグメントからなるトンネル覆工体の一例を示し、（ａ）はシールド覆工体の断面図、（ｂ）は（ａ）におけるイ−イ線断面図、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれコンクリートセグメントの平面図、端面図，（ｅ）はコンクリートセグメントの継手部の断面図である。
【符号の説明】
１  セグメント
２  ＰＣ緊張材
３  ロックピン（継手）
４  調芯機構
５  凸型金物（凸型部材）
６  凹型金物（凹型部材）
７  凸型金物（凸型部材）
８  凹型金物（凹型部材）
９ａ  回転体
９ｂ  凹部
【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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