(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合しようとする一方のプレキャスト部材の継手位置に設けた雄継手を、他方のプレキャスト部材の継手位置に設けた雌継手に嵌合して接合するプレキャスト部材の継手において、前記雄継手は前記一方のプレキャスト部材の継手面から突出する棒状の突出部を有し、前記突出部の外周面には縮径部が形成されており、前記雌継手は前記他方のプレキャスト部材の継手面に開口し、前記雄継手の前記突出部が内側の中空部に嵌合される筒状の頭部を有し、前記頭部の内面には前記雄継手の突出部が嵌合された状態における前記縮径部と対応する位置に環状溝が形成されており、前記環状溝には収縮状態での内径が前記雄継手の突出部の外径より小さく、径方向に弾性的に拡縮可能な環状弾性部材が装着されており、前記環状弾性部材は、コイルスプリングの両端部を環状に接続した環状スプリングであることを特徴とするプレキャスト部材の継手。
【請求項２】
前記雄継手の縮径部および前記雌継手の環状溝がそれぞれ２段以上設けられている請求項１記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項３】
前記縮径部どうしの間隔と前記環状溝どうしの間隔との間に、所定のギャップ量を設けてある請求項２記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項４】
前記環状スプリングのコイル内には円環を複数に分割した芯材が挿入されている請求項１、２または３記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項５】
前記環状弾性部材の断面外周には、該環状弾性部材に対し継手嵌合方向に作用するせん断力に抵抗させるためのせん断抵抗部材が周方向に沿って複数、断続的に取り付けられている請求項１、２または３記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項６】
前記環状弾性部材の内径側には、該環状弾性部材をあらかじめ所定量拡径した状態に保持しておき、前記雄継手の突出部が嵌入されることで継手嵌合方向前方へ押し出される環状の拡径保持具が装着されている請求項１〜５の何れかに記載のプレキャスト部材の継手。
【請求項７】
継手面に請求項１〜６の何れかに記載のプレキャスト部材の継手の前記雄継手または雌継手を複数設置したプレキャスト部材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、トンネル覆工用セグメント、覆工版、舗装版、あるいは貯槽用壁体等のプレキャスト部材について、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および経済化を図った継手の構造および該継手を備えたプレキャスト部材に関するものである。
【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。
【０００４】
例えば、特開２０００−２４８８９８号公報には、継手面から突出する棒状の雄継手に膨大部と首下くびれ部を設け、継手面に開口する雌継手に嵌合し、雌継手に設けた係合爪を雄継手の膨大部に係合させるようにした継手構造が記載されている。
【０００５】
この継手構造においては、バネで付勢された係合爪を雄継手の挿入方向と直角方向から雌継手の係合筒内に進退自在に設け、雄継手が係合爪を押し戻しながら挿入された後、係合爪が首下くびれ部に嵌まり込み、雄継手の膨大部に係合するようになっている。
【０００６】
なお、セグメント等のプレキャスト部材の製作誤差や、施工誤差に伴う雌雄継手の芯ずれ、プレキャスト部材間の隙間、ガタに対しては、複数係合爪間で雄継手挿入方向にわずかなギャップを設け、適正な係合位置を所定量ずらすことで、対処可能とした構造が記載されている。
【０００７】
また、特開平８−２９６３９６号公報には、継手面から突出する棒状の雄継手を継手面に開口する雌継手に嵌合する構造において、雄継手に先細の案内部と案内部から後方に向かって縮径するテーパー面からなる係止部を形成し、雌継手には雄継手の挿入方向に拡径するテーパー孔を形成し、そのテーパー孔の内周面にバネで雄継手の挿入方向と反対方向に付勢された複数の楔板群を配置し、雄継手を雌継手に挿入することで、雄継手のテーパー面と雌継手のテーパー孔との間に複数の楔板が係合することで、継手に作用する引抜き力に抵抗するようにした構造が記載されている。
【０００８】
なお、雌雄継手の芯ずれ等に対しては、雄継手をナットで固定するようにした固定金具の透孔の遊隙とナットの締め付けにより弾性変形するバネワッシャーで対処可能とした構造が記載されている。
【０００９】
また、特開２００１−９０４８５号公報には、同様に、継手面から突出する棒状の雄継手を継手面に開口する雌継手に嵌合する構造において、雄継手の先端に案内用のテーパー部を形成し、テーパー部の後方に縮径部を形成し、筒状の雌継手の内側に形成したハウジング内に一端で摺動凹部と摺動凸部の係合により回動可能とした一対の係止部材とこれらの係止部材を外側から挟み込み、内向きに付勢する板バネを組み込み、雄継手のテーパー部が板バネの付勢力に抵抗して挿入された後、雄継手の縮径部を板バネの付勢力によって内向きに付勢された一対の係止部材が挟持して、継手に作用する引抜き力に抵抗するようにした構造が記載されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
特開２０００−２４８８９８号公報記載の継手構造の場合、係合爪どうしの位置についてギャップを設けることで、製作誤差や組立誤差に対処させることができ、トンネル覆工等に適用した場合には組立作業性が向上し、真円度の確保しやすく、継手位置における止水性が確保できるといった利点がある。
【００１１】
しかし、係合爪やバネを収納するためのスペースが雌継手の径方向に大きく延びているため、雌継手全体の寸法、特に径が大きくなり、またそれぞれバネと係合爪を納める等、雌継手の製作コストが高く付くという問題がある。
【００１２】
また、雌継手頭部の径が大きくなることで、継手面に装着される止水材等との取り合いやコンクリートのかぶり等、寸法制約性の問題が生ずる。
【００１３】
特開平８−２９６３９６号公報記載の継手構造は、製作誤差や組立誤差を主として雄継手側で吸収する構造としているが、雄継手の雌継手への挿入の際、芯ずれがあると楔板群が一様には係合せず、楔板間で位置ずれが生じるなどガタの原因となる恐れがある。
【００１４】
また、雄継手側での誤差吸収は、ナットの締め付けに関連してナットを通す透孔やバネワッシャーによって行う構造であるため、ナットの緩みの問題や雄継手側に大きな断面の固定金具が必要となり、雄継手側で寸法制約性の問題が生ずるなどの欠点がある。
【００１５】
特開２００１−９０４８５号公報記載の継手構造は、板バネの付勢力を利用して一対の係止部材が開閉し、雄継手の縮径部を挟持する構造であるが、係止部材と雄継手は雄継手の軸方向と直角な断面において点接触となるため十分な挟持力を得ることが困難でありガタが生じやすい、軸方向のずれに対処させることができない、といった欠点がある。
【００１６】
また、雄継手と雌継手の芯ずれに対しては、ガタがあることである程度嵌合可能であるものの、強固な締結が期待できず、トンネル覆工等に適用した場合の真円性の確保、止水性の確保等が困難である。
【００１７】
本願発明は、上述のような従来技術における欠点の解消を図ったものであり、寸法制約性のないコンパクトな構造としながら、製作誤差や組立誤差に容易に対処でき、かつ雌雄の継手を確実に係合させて継手面における引抜き力、せん断力に十分抵抗できる施工性、経済性に優れたプレキャスト部材の継手および該継手を備えたプレキャスト部材を提供するとともに、プレキャスト部材がシールド工法に用いるセグメントの場合には、必要に応じて継手部の引張変形能力を高め地震に有利な継手構造を提供することを目的としている。
【００１８】
【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の継手は、接合しようとする一方のプレキャスト部材の継手位置に設けた雄継手を、他方のプレキャスト部材の継手位置に設けた雌継手に嵌合して接合するプレキャスト部材の継手において、前記雄継手は前記一方のプレキャスト部材の継手面から突出する棒状の突出部を有し、前記突出部の外周面には縮径部が形成されており、前記雌継手は前記他方のプレキャスト部材の継手面に開口し、前記雄継手の前記突出部が内側の中空部に嵌合される筒状の頭部を有し、前記頭部の内面には前記雄継手の突出部が嵌合された状態における前記縮径部と対応する位置に環状溝が形成されており、前記環状溝には収縮状態での内径が前記雄継手の突出部の外径より小さく、径方向に弾性的に拡縮可能な環状弾性部材が装着されており、前記環状弾性部材は、コイルスプリングの両端部を環状に接続した環状スプリングであることを特徴とするものである。
【００１９】
本願発明の継手は、雌雄の継手がセグメント本体に埋設され、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。
【００２０】
本願発明の継手では、雌継手に雄継手を挿入して行く際、基本的には雄継手が雌継手の環状溝に装着した環状弾性部材を径方向に押し広げながら進入し、さらに進入して行くことで雄継手の縮径部に環状弾性部材が嵌まり込み、環状弾性部材が雌継手の環状溝と雄継手の縮径部に跨がる形で引抜き力に抵抗する構造となっている。
【００２１】
前述のように、従来の自動継手の場合、雌雄継手を結合するための継手径方向に広がる大きなスペースを要し、寸法制約性の問題等が生じていたが、本願発明では環状弾性部材として断面形状を保持しつつ所定の性能を有し、かつ比較的安価に製作できる環状スプリングを用い、それ自体が継手にかかる引張り荷重の抵抗体となっているため、構造が簡易であり、コンパクトで経済的な継手となる。
環状スプリングの材料としては、ばね鋼、硬鋼線、ピアノ線、ばね用ステンレス鋼線等のばね用鋼材、あるいはエンジニアリングプラスチックス等が利用でき、これらをコイルスプリングの形態に加工し、両端部を接合して全体を環状に成形する。
【００２２】
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。
【００２３】
請求項２は、請求項１に係るプレキャスト部材の継手において、前記雄継手の縮径部および前記雌継手の環状溝がそれぞれ２段以上設けられている場合である。
【００２４】
請求項３は、請求項２に係るプレキャスト部材の継手において、前記縮径部どうしの間隔と前記環状溝どうしの間隔との間に、所定のギャップ量を設けてある場合である。
【００２５】
後に、発明の実施の形態の項で詳述するように、複数の縮径部と環状溝を設ける場合において、セグメント製作誤差、組立誤差等を考慮した設定ギャップ量を設定することで、それぞれの環状溝に装着した環状弾性部材の少なくとも何れかが雄継手の縮径部に密着して確実に係合され、引抜き力等に対し大きな抵抗力を発揮することができる。
【００２９】
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の継手において、前記環状スプリングのコイル内に円環を複数に分割した芯材が挿入されている場合である。
【００３０】
コイルスプリングを形成する線材の断面が大きいか、あるいは材質が硬い場合には、環状スプリング自体で継手に作用する引抜き力に抵抗させることができるが、径方向の拡縮性能を高めるため線材の断面が小さい場合や材質が比較的柔らかい場合には、引抜き力に対し環状スプリングが変形し、雌継手の環状溝あるいは雄継手の縮径部から外れるかあるいは、外れなくても引抜き変形量が過大になる可能性がある。
【００３１】
そのような場合には、所定の強度を有する芯材をコイル内に挿入しておくことにより、芯材が抵抗し、環状スプリングの抜け出し等を防ぐことができる。芯材を複数に分割する理由は、環状スプリングの拡縮に対応させるためである。
【００３２】
継手に作用する引抜き力に対する抵抗性を高めるためにはコイル内径と芯材の径がほぼ等しくなることが望ましいが、耐震性を考慮して地震時などにおけるプレキャスト部材間の若干の変位を許容する場合には、コイル内径と芯材の外径との間にわずかな遊隙（例えば１〜２ｍｍ）を設けることも有効である。
【００３３】
請求項５は、請求項１、２または３に係るプレキャスト部材の継手において、前記環状弾性部材の断面外周に、該環状弾性部材に対し継手嵌合方向に作用するせん断力に抵抗させるためのせん断抵抗部材が周方向に沿って複数、断続的に取り付けられている場合である。
【００３４】
このせん断抵抗部材の機能は、請求項４における芯材とほぼ同様であり、芯材がコイルスプリングの断面内に納められていたのに対し、環状弾性部材の断面外側に装着する点が異なる。この場合、環状弾性部材の断面全周を取り囲むものでもよいし、例えば後に発明の実施の形態の項で説明する図１２に示すような環状弾性部材の内径側に係合するような一部のみで装着されるものでもよい。
【００３５】
この場合も、芯材の場合と同様、円周方向に沿って、複数に分割することで環状弾性部材の拡縮に対応させることができる。また、断面外側に装着されるため、装着の対象となる環状弾性部材も環状スプリングのような断面が中空のものに限られない。
【００３６】
請求項６は、請求項１〜５の何れかに記載のプレキャスト部材の継手において、前記環状弾性部材の内径側に、該環状弾性部材をあらかじめ所定量拡径した状態に保持しておき、前記雄継手の突出部が嵌入されることで継手嵌合方向前方へ押し出される環状の拡径保持具が装着されている場合である。
【００３７】
前述したように、本願発明の継手では、基本的には、雌継手に雄継手を挿入して行く際、雄継手が雌継手の環状溝に装着した環状弾性部材を径方向に押し広げながら進入し、さらに進入して行くことで雄継手の縮径部に環状弾性部材が嵌まり込む構成としているが、雄継手が環状弾性部材を径方向に押し広げる際、環状弾性部材の剛性あるいは変形性能によっては、環状弾性部材が環状溝から外れる可能性が考えられる。
【００３８】
そのため、請求項６に係る発明では、拡径保持具によりあらかじめ環状弾性部材を拡径した状態に保持し、雄継手がこの拡径保持具を雌継手の奥側へ押し込むことで、環状弾性部材が拡径保持具から解放され、雄継手の縮径部に入り込むようにした。この場合、厳密には雄継手が環状弾性部材を拡径することなく拡径保持具のみ押し込む場合も含まれる。
【００３９】
拡径保持具は環状弾性部材が１段の場合は、通常１個であるが、環状弾性部材が複数段（通常は２段まで）の場合は１個または複数個用いられ、１個で複数の環状弾性部材を拡径保持する場合も含まれる。
【００４０】
材料は金属、プラスチック、木材等、特に限定されず、雌継手の奥側に余裕がある場合には、雌継手の奥側に押し込まれるようなものでよく、空間的な余裕がない場合には雄継手の挿入により潰れるようなものでもよい。
【００４１】
請求項７に係るプレキャスト部材は、その継手面に請求項１〜６の何れかに記載のプレキャスト部材の継手の前記雄継手または雌継手を複数設置したものである。
【００４２】
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。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施形態を、プレキャスト部材を代表して、全体構造を第１図および第２図に示した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。
(1) 全体構造
プレキャスト部材としてのセグメント１に、図１に示すように、セグメント１どうしをトンネル軸方向に連結するリング間継手としての雄継手１１および雌継手２１と、セグメント１どうしをトンネル周方向に連結するセグメント間継手としての雄継手３１および雌継手４１が埋設されており、セグメント１の内面はボルトボックス等の欠損部がなく平滑になっている。
【００４４】
なお、本願発明の対象となるプレキャスト部材の継手は、本実施形態におけるリング間継手としての雄継手１１および雌継手２１からなるものである。
【００４５】
セグメント１の組立には、エレクターとシールドジャッキで新設セグメント１ａを既設セグメント１に押圧することのみで締結できるため、ボルトによる締結等の作業が不要であり、接合作業の効率化、作業性の向上、作業安全性の向上を図ることができるとともに、ボルトボックスの充填が不要なため経済性の向上も図ることができる（図２参照）。
(2) 雄継手１１
雄継手１１は、図３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４参照）。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
(3) 雌継手２１
雌継手２１は、図３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。
【００４８】
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。
【００４９】
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４参照）。
【００５０】
雄継手１１の縮径部１４が２段の場合は、縮径部１４間の間隔と、雌継手２１の環状溝２４の間隔との関係を、例えば次のように決定することができる。
【００５１】
すなわち、図７（ケース１）および図８（ケース２）において、セグメント側面（リング間継手面）から雄継手１１の第１縮径部１４ａの前方端部までの距離をＬm1、セグメント側面から雄継手の第２縮径部１４ｂの前方端部までの距離をＬm2、セグメント側面から雌継手の第１環状溝２４ａの奥部端部までの距離をＬf1、セグメント側面から雌継手の第２環状溝２４ｂの奥部端部までの距離をＬf2としたとき、
Ｌm1≒Ｌf1と設定した場合には、Ｌm2≒Ｌf2＋ｇ  （ケース１）
Ｌm1≒Ｌf1＋ｇと設定した場合には、Ｌm2≒Ｌf2−ｇ  （ケース２）
（ここに、ｇはセグメント製作誤差、組立誤差等を考慮した設定ギャップ量）
にそれぞれ設定することで、セグメントの製作誤差、組立誤差がある場合にも過大な目開きを発生させることなく第１係止部（第１環状溝２４ａと第１縮径部１４ａ）または第２係止部（第２環状溝２４ｂと第２縮径部１４ｂ）の何れかで確実に係合させることができる。
【００５２】
すなわち、図７（ケース１）の場合には組立誤差がないか極めて少なくして既設セグメントに新設セグメントを当接接合できる時は第１係止部で（図７(a) 参照）、組立誤差をある程度有して当接接合する時は第２係止部で（図７(b) 参照）、それぞれ係合させることができる。
【００５３】
なお、ここで退避代ｇ1 は、図７(b) の状態から図７(a) へと、なお雄継手１１が雌継手２１に進入する際に、第２係止部に係合している、後述の環状スプリング２５が前記進入を阻害することを防止するための退避空間であって、ｇ1 ≒ｇとして設定することが望ましい。また、雄継手１１の第２係止部において退避代ｇ1 後退した位置からセグメント側面側に向かって緩斜面を形成してあるのは、雄継手１１が雌継手２１に進入する初期に、雌継手２１の第１係止部に嵌挿されている後述の環状スプリング２５が一旦雄継手１１の第２係止部に収納され、その後引き続いて雄継手１１が雌継手２１に進入すると、環状スプリング２５は前記緩斜面を乗り越えて移動し、最終的に雄継手１１の第１係止部に収納されるため、前記移動を円滑にさせるためのものである。
【００５４】
また、図８（ケース２）の場合には組立誤差がないか極めて少なくして既設セグメントに新設セグメントを当接接合できる時は第２係止部で（図８(a) 参照）、組立誤差をある程度有して当接接合する時は第２係止部で（図８(b) 参照）、それぞれ係合することができる。なお、ここで雄継手１１の第１係止部に退避代ｇ1 を設けてあるのは前記図７（ケース１）の場合と同様な理由による。
【００５５】
このように雌継手２１に対し雄継手１１の進入深さが変化しても、２段に配置した環状スプリング２５の何れかが雄継手１１の縮径部１４に係合する構造になっている。
(4) 環状スプリング２５（環状弾性部材）
雌継手２１の環状溝２４にセットする環状弾性部材の一例として、環状スプリング２５を用いることができ、図９の例ではコイルスプリングを環状につなぎ、必要に応じてコイル断面内に芯材２６を内蔵している。
【００５６】
環状スプリング２１は、環状溝の数に応じて、少なくとも１段、必要により複数段設ける。環状スプリング２１の材料としては、ばね鋼、硬鋼線、ピアノ線、ばね用ステンレス鋼線等のばね用鋼材、エンジニアリングプラスチックス等を用いることができる。また、その横断面形状は円形が一般的であるが、これに限定されず、楕円形、矩形、小判形等でもよい。また、環状スプリング２１の材料となる線材の横断面形状も円形、矩形等、特に限定されない。
【００５７】
芯材２６は必要に応じて用いられるものであるが、雌継手２１に雄継手１１を挿入する際や、継手部に引抜き力が作用したときに、環状スプリング２５が大きく変形して雌継手２１の環状溝２４からずれたり、場合によっては外れたりするのを防止するための部材であり、金属その他、適度な剛性を有する部材からなる。
【００５８】
芯材２６の具体的な材料としては、例えば太径の鉄線、ばね鋼、硬鋼線、ピアノ線、ばね用ステンレス鋼線等のばね用鋼材、セラミックス等を用途に応じて使用することができ、横横断面形状は環状スプリングの横断面形状に準じ円形、楕円形、矩形、小判形等を選択することができる。
【００５９】
また、芯材２６は、環状スプリング２５の円周に沿って数分割してあり、環状スプリング２５の拡径、縮径に伴う伸縮を拘束しないよう構成されている。なお、環状スプリング２５や芯材２６の横断面は、図１３(a) 〜(c) に示すように、円形に限らず、楕円、矩形または小判形等でもよい。
【００６０】
環状スプリング２５内寸法と芯材２６外寸法との関係については、ほぼ密着させる場合と、任意（１〜２ｍｍ）の遊隙を設ける場合とが考えられ、特に後者の場合は耐震対策として有効である。
【００６１】
すなわち、図１４(a) 〜(c) に示すように、環状スプリング２５の内寸法に対し内蔵する芯材２６の外寸法を若干小さくして、スプリングと芯材２６の間に遊隙を設け、地震時にスプリングと芯材の間のクッション効果により継手部の引張変形吸収能力を高め、トンネル軸方向の変位を吸収し、地震に対応させることができる。
【００６２】
あるいは、環状スプリング２５に内蔵する芯材２６を省略して、スプリングのクッション効果（スプリングの断面の変形）で継手部の引張変形吸収能力を高め、地震に対応させることもできる。
【００６３】
次に、環状スプリング２５の製造、組立方法について説明する。
図１０の例では、環状スプリング２５を所要長さの線状のコイルスプリングに加工し、そのコイルスプリングの片側端部を絞り込み、所要量だけねじ戻した状態で他方の端部に挿入し、ねじ戻し量だけ解放してねじ込むことで端部どうしを連結し環状スプリング２５を製造する。
【００６４】
図１１の例では、線状のコイルスプリングに加工したものを、このコイルスプリングに螺合する雄ねじを形成したねじ締結部材２５ａを用いて結合する。
【００６５】
なお、ねじ締結部材２５ａは、環状スプリング２５の両端部が、図１１のように円形断面の場合は、環状スプリング２５の一端にほぼねじ長さ全長分ねじ込んでおき、該環状スプリング２５の他端をほぼ半分のねじ長さ分だけねじ戻して、ねじ戻し量だけ解放して螺合させる方法により結合させることができる。
【００６６】
あるいは、別の方法として、ねじ締結部材２５ａを環状スプリング２５の両端に軸方向から強制的に押し込み、コイルスプリングの断面を拡径しながら連結することもできる。後者の方法は、環状スプリング２５の横断面が円形以外の楕円、矩形または小判形等にも適用することができる。また、環状スプリングの両端を蝋付け、ハンダ付けによって簡易に結合させることも可能である。
【００６７】
このようにして線状のコイルスプリングを容易に環状に成形可能であり、成形された環状スプリング２５の内径寸法は雄継手１１の縮径部１４の外径寸法に等しいかやや小さめになるようにスプリング長、ねじ込み長さを設定する。
【００６８】
また耐震対応を要しない場合には、別形態として図１２に示すような構造の環状弾性部材を用いることも可能である。
【００６９】
これは図９の実施形態における円周に沿って数分割した芯材２６に相当するせん断抵抗部材２６ａが環状スプリング２５の外側、この例では内径側に装着され、環状スプリング２５の側面において引抜き力等に対する環状スプリング２４の変形を抑える構造になっている。この場合、せん断抵抗部材２６ａが、直接、雄継手１１の縮径部１４に係合し、その円周外方に環状スプリング２５が取り付けられた構造となる。
(5) 拡径保持具２７
図４〜図６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。
【００７０】
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。
【００７１】
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４〜図６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。
(6) 継手の結合方法
本願発明における継手の結合方法の第一の実施形態として、継手の結合過程を図４〜図６に基づいて説明する。
【００７２】
セグメントは、雌継手２１が既設セグメントの軸方向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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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５参照）。
【００７６】
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（第６図参照）。
【００７７】
図１５(a) はセグメント間の隙間がｇまで押し込まれた時点での第１および第２拡径保持具２７ａ，２７ｂ、雄継手１１の第１および第２縮径部１４ａ，１４ｂ、雌継手２１の第１および第２環状溝２４ａ，２４ｂ、並びに第１および第２環状スプリング２５ａ，２５ｂの位置関係を示したものであり、さらに隙間０の状態まで押し込んだ時点で、図１５(b) のように、奥側の第２環状スプリング２５ａが第２縮径部１４ｂの外周に密着する。
【００７８】
なお、拡径保持具が１つの場合、雌継手２１の奥側の空室部分２８を拡径保持具を収納できるだけの深度とするか、それだけの深度の確保が難しいかまたは浅深度としてより経済化を図る場合には拡径保持具を座屈するような薄板の鋼板で製作したり、破壊するようなプラスチックあるいは木片で製作するといったことが可能である。
【００７９】
また、継手に作用するせん断力に対しては、雄継手１１の突出部１３の基部に拡大根部１３ａを形成し、この拡大根部１３ａが雌継手２１の継手面側の開口部内面に当接するようにすることで、その接触支圧抵抗力で対抗することができるため、大きなせん断力にも対応可能である。
【００８０】
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、前述したように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。
【００８１】
【発明の効果】
従来の自動継手の場合、雌雄継手を結合するための継手径方向に広がる大きなスペースを要し、寸法制約性の問題等が生じていたが、本願発明ではスプリング等からなる環状弾性部材自体が継手にかかる引張り荷重の抵抗体となっているため、構造が簡易であり、コンパクトで経済的な継手となる。
【００８２】
また、雄継手が環状弾性部材を押し広げながら進入した後、環状弾性部材が雄継手の縮径部に嵌まり込み、密着する構造であるため、雌雄継手の芯ずれや、プレキャスト部材の製作誤差、組立誤差等にも容易に対処させることができる。
【００８３】
本願発明の継手は、雌雄の継手がセグメント本体に埋設されているタイプであるため、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。
【００８４】
さらに、環状スプリングとそれに内蔵する芯材との間に遊隙を設けるか、芯材を省略することで、継手部の引張変形能力を高め地震に有利な構造を容易、経済的に提供することができる。
【００８５】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本願発明の継手を、シールド工法に用いられるセグメントに適用した場合の一実施形態を示す透過斜視図である。
【図２】  図１の実施形態におけるセグメントの接合の様子を示す透過斜視図である。
【図３】  図１の実施形態における接合状態の継手部の透過斜視図である。
【図４】  図１の実施形態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５】  図１の実施形態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６】  図１の実施形態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７】  雄継手の縮径部および雌継手の環状溝を２段に設けた場合の組立誤差吸収のためのこれらの位置関係（ケース１）についての説明図である。
【図８】  雄継手の縮径部および雌継手の環状溝を２段に設けた場合の組立誤差吸収のためのこれらの位置関係（ケース２）についての説明図である。
【図９】  雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材の一実施形態を示す斜視図である。
【図１０】  雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材の成形方法の一例を説明するための斜視図である。
【図１１】  雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材の成形方法の他の例を説明するための斜視図である。
【図１２】  雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材の他の実施形態を示す斜視図である。
【図１３】  環状弾性部材の断面形状の変形例を示す断面図である。
【図１４】  環状弾性部材の断面形状の他の変形例を示す断面図である。
【図１５】  図１の実施形態における雌雄継手の最終嵌合状態における各部材の位置関係を示す断面図である。
【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）、１２…アンカー部、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、２１…雌継手（リング間継手）、２２…アンカー部、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…ねじ締結部材、３１…雄継手（セグメント間継手）、４１…雌継手（セグメント間継手）
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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