(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを覆工するセグメントの継手構造であって、互いに隣接するセグメントどうしのうち、一方のセグメントには、雌ねじ部の形成されたインサート部材がその端部を前記セグメントの端面に臨ませて埋設され、他方のセグメントには、その端面から定められた寸法離間した位置に凹部が形成され、該凹部と前記端面との間には筒状部材が埋設されるとともに、前記凹部の前記筒状部材側の内周面には補強プレートが配設された構成とされて、
これら双方のセグメントが、一端を前記一方のセグメントのインサート部材に螺着させ、かつ前記他方のセグメントの筒状部材を挿通させてその他端を前記補強プレートに定着させたネジ部材によって、互いに接合されてなり、
前記トンネルの周方向において互いに隣接する前記セグメントのそれぞれには、その接合端面に前記トンネルの軸線方向に延在する溝が形成されて、これら互いに対向する前記接合端面の前記溝間には前記軸線方向に延在する調芯部材が挟み込まれ、
前記筒状部材が配されているところの前記凹部と前記端面の間で、これら凹部と端面との近傍２ヶ所において、その曲がり部近傍で筒状部材を囲むようにして両端部がセグメントの厚さ方向に凹部底面よりも深い位置まで延在するＵ字状のせん断補強筋が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
請求項１記載のセグメントの継手構造において、前記ネジ部材はその両端にネジ部が形成されてなり、かつ前記補強プレート側にはナットが螺着されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のセグメントの継手構造において、前記トンネルの延長方向において互いに前後するセグメントの一方には、その接合端面に前方または後方に向けて突出する調芯ピンが設けられ、他方のセグメントの接合端面には、前記調芯ピンに嵌合する調芯穴が形成され、
これら双方のセグメントの継手部において、前記一方のセグメントの調芯ピンと前記他方のセグメントの調芯穴とが嵌合する構成とされていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、前記一方のセグメントには複数本の前記インサート部材が一体化されて埋設され、前記他方のセグメントには前記筒状部材が前記各インサート部材に対応した位置に埋設されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、せん断補強筋が前記インサート部材に接してまたは近傍に埋設されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、前記ネジ部材の前記補強プレート側の端部には、該ネジ部材を回すための工具をかける回転保持部が形成されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項７】
請求項６記載のセグメントの継手構造において、前記回転保持部が断面多角形形状の凸部または凹部であることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項８】
請求項６記載のセグメントの継手構造において、前記回転保持部が複数の穴であることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、互いに隣接するセグメントどうしの接続部に配されるインサート部材、筒状部材、補強プレート、ネジ部材等が、耐食性を有した材料で形成されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主にシールドトンネルを構築するため、セグメントどうしを接合するときに用いて好適なセグメントの継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、シールド工法は、シールド掘削機で地山を掘削しつつ、シールド掘削機のスキンプレート内で、複数のセグメントを、構築すべきトンネルの周方向（これを「ピース間」という）と、トンネルの延長方向（これを「リング間」という）とで互いに接合していくことによってトンネルを構築していく工法である。
【０００３】
セグメントを互いに接合するに際しては、ボルト・ナットを用いた継手構造が従来より多用されている。そして、ボルト・ナットを取り付けるために、双方のセグメントの端部には、いわゆるボルトボックスと称される空間が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来のセグメントの継手構造には、以下のような問題が存在する。
まず、ボルトボックスは、セグメントのコンクリート部の断面欠損となるため、その強度に影響を及ぼし、その数が多かったり大きさが大きくなると強度上好ましくないという問題がある。
しかも、ボルトボックスは一般にセグメントの端部に位置するものであるため、この部分には鉄筋を連続して配筋することができず、これによってもこの部分が強度上の欠点となり、セグメントの欠けの発生などを招くことがある。
さらに、セグメントの接合完了後にはモルタル等の充填材でボルトボックスを埋める必要があり、これに手間とコストがかかるという問題がある。
また、ボルトボックスにはセグメント接合端面に鋼製の継手プレート等が設けられているが、このような金具が表面に露出するのは防食面や強度面で不利になる。
【０００５】
近年、上記ボルトボックスを用いた場合に伴う問題を解決するため、一方のセグメントの端部にインサート金物を埋設しておき、このインサート金物にボルトを締結することによってセグメントどうしを接合する継手構造が用いられ始めている。
しかしながら、インサート金物を用いる場合においては、インサート金物がセグメントに埋設固定されているので、他方のセグメント側からボルトをインサート金物に挿入するには、双方のセグメントを従来よりも高い精度で芯合わせする必要がある。このため、セグメントの位置決め等に手間がかかり、セグメント組立に時間がかかってしまうという問題が伴う。
【０００６】
これに対応するため、構築すべきトンネルの延長方向において互いに前後するセグメントどうし、いわゆるリング間の芯合わせを容易にする調芯機構が開発されている。これは、既に組立の完了したセグメントの端面と、新たに組み付けるセグメントのいずれか一方に、先端に向けてその断面寸法が漸次小さくなるテーパ状の調芯ピンを設け、他方にこの調芯ピンに嵌合する調芯穴を設けたものとなっている。そして、セグメントを組み付けるに際してはテーパ状の調芯ピンと調芯穴とをはめ合わせることによって、セグメントどうしをリング間で精度良くかつ容易に芯合わせできる構造となっている。
【０００７】
ところが、このような調芯機構を備えたセグメントの継手構造を採用することによって、リング間でのセグメントどうしの芯合わせは容易に行うことが可能となったものの、リング間とピース間とでそれぞれ互いに隣接するセグメントどうしの芯合わせを同時に行うことはできない。このために、ピース間の接合にはインサート金物を用いることが困難となっており、依然としてボルト・ナットを用いているのが現状で、前記したような問題を完全に解決したとは言えなかった。
【０００８】
本発明は以上のような点を考慮してなされたもので、セグメント継手部において強度上の欠点を無くし、品質や接合強度を高めるとともに、組立作業を容易に行うことのできるセグメントの継手構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、トンネルを覆工するセグメントの継手構造であって、互いに隣接するセグメントどうしのうち、一方のセグメントには、雌ねじ部の形成されたインサート部材がその端部を前記セグメントの端面に臨ませて埋設され、他方のセグメントには、その端面から定められた寸法離間した位置に凹部が形成され、該凹部と前記端面との間には筒状部材が埋設されるとともに、前記凹部の前記筒状部材側の内周面には補強プレートが配設された構成とされて、これら双方のセグメントが、一端を前記一方のセグメントのインサート部材に螺着させ、かつ前記他方のセグメントの筒状部材を挿通させてその他端を前記補強プレートに定着させたネジ部材によって、互いに接合されてなり、前記トンネルの周方向において互いに隣接する前記セグメントのそれぞれには、その接合端面に前記トンネルの軸線方向に延在する溝が形成されて、これら互いに対向する前記接合端面の前記溝間には前記軸線方向に延在する調芯部材が挟み込まれ、前記筒状部材が配されているところの前記凹部と前記端面の間で、これら凹部と端面との近傍２ヶ所において、その曲がり部近傍で筒状部材を囲むようにして両端部がセグメントの厚さ方向に凹部底面よりも深い位置まで延在するＵ字状のせん断補強筋が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のセグメントの継手構造において、前記ネジ部材はその両端にネジ部が形成されてなり、かつ前記補強プレート側にはナットが螺着されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のセグメントの継手構造において、前記トンネルの延長方向において互いに前後するセグメントの一方には、その接合端面に前方または後方に向けて突出する調芯ピンが設けられ、他方のセグメントの接合端面には、前記調芯ピンに嵌合する調芯穴が形成され、これら双方のセグメントの継手部において、前記一方のセグメントの調芯ピンと前記他方のセグメントの調芯穴とが嵌合する構成とされていることを特徴としている。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、前記一方のセグメントには複数本の前記インサート部材が一体化されて埋設され、前記他方のセグメントには前記筒状部材が前記各インサート部材に対応した位置に埋設されていることを特徴としている。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、せん断補強筋が前記インサート部材に接してまたは近傍に埋設されていることを特徴としている。
【００１４】
請求項６に係る発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、前記ネジ部材の前記補強プレート側の端部には、該ネジ部材を回すための工具をかける回転保持部が形成されていることを特徴としている。
【００１５】
請求項７に係る発明は、請求項６記載のセグメントの継手構造において、前記回転保持部が断面多角形形状の凸部または凹部であることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に係る発明は、請求項６記載のセグメントの継手構造において、前記回転保持部が複数の穴であることを特徴としている。
【００１７】
請求項９に係る発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のセグメントの継手構造において、互いに隣接するセグメントどうしの接続部に配されるインサート部材、筒状部材、補強プレート、ネジ部材等が、耐食性を有した材料で形成されていることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメントの継手構造の第一ないし第三の実施の形態を、図１ないし図１２を参照して説明する。
【００１９】
［第一の実施の形態］
図１に示すように、プレキャストコンクリート製の各セグメント１には、その四方に、該セグメント１を他のセグメント１とリング間で接合するための接合端面２Ａ，２Ｂと、ピース間で接合するための接合端面２Ｃ，２Ｄとが形成されている。
【００２０】
リング間の継手部となる接合端面２Ａ，２Ｂのうち、切羽側となる接合端面２Ａには、所定の位置に複数のインサート金具（インサート部材）３が設置されており、坑口側となる接合端面２Ｂには、ボルトブラケット４が形成されている。さらに、これら接合端面２Ａ，２Ｂには、それぞれ後述する調芯ピンを挿入するための略円錐状の調芯穴５が形成されている。
【００２１】
図２に示すように、インサート金具３は、所定長の鋼棒の端部にネジ穴（雌ねじ部）６が形成されたもので、このネジ穴６を接合端面２Ａに臨ませて埋設されている。さらにこのインサート金具３には、せん断補強筋７が一体に溶接されている。図３に示すように、このせん断補強筋７は、その両端部７ａが略Ｕ字状とされており、アンカー筋としての機能を果たすとともに、セグメント１の端部のひび割れ防止等の補強筋としても機能するようになっている。なお、せん断補強筋７は、必ずしもインサート金具３に一体に溶接しなくとも良く、例えばインサート金具３に接するように設けたり、あるいはインサート金具３の近傍に位置させて設けるようにしても良い。
【００２２】
図２に示したように、ボルトブラケット４は、ボルトを挿通させるための所定長を有した鋼製で筒状のシース（筒状部材）８と、このシース８の一端に一体に設けられた鋼製のプレート（補強プレート）９とから形成されている。そして、セグメント１の接合端面２Ｂ側の端部には、接合端面２Ｂから所定寸法離間した位置に凹部１０が形成されている。この凹部１０は、後述するようにナットおよびワッシャーをネジ部材の端部にねじ込めるだけの最小限の大きさがあれば良く、従来のいわゆるボルトボックスのようにボルトを挿入できるだけの大きさを有する必要はない。
【００２３】
このようなボルトブラケット４は、シース８の一端を接合端面２Ｂに臨ませ、かつ凹部１０のシース８側の内周面にプレート９を位置させて埋設されている。さらに図２および図４に示すように、シース８の周囲には、セグメント１の端部のひび割れ防止等のため、せん断補強筋１１が配筋されている。
すなわち、凹部１０と接合端面２Ｂとの間を上記のようにせん断補強筋１１により２ヶ所でせん断補強し、特に図４に示しているように、せん断補強筋１１をシース８に接触しないようにしてその近傍に配している。
なお、図２において、符号１２に示すものは、セグメント１を構成する構造用鉄筋である。
【００２４】
図２および図５に示すように、このようなセグメント１どうしをリング間で接合するには、一方のセグメント１Ａ（この場合切羽側）の接合端面２Ａと、他方のセグメント１Ｂの接合端面２Ｂとを突き合わせる。このとき、図５に示したように、一方の接合端面２Ｂの各調芯穴５には、その中心部から両端部に向けてそれぞれ径が漸次小さくなる円錐台状の調芯ピン１５を接着剤等で装着し、接合端面２Ｂから突出させる。そして、セグメント１Ｂ側の調芯ピン１５に、セグメント１Ａの接合端面２Ａに形成されている各調芯穴５を嵌合させることによって、セグメント１Ａと他方のセグメント１Ｂとを調芯（芯合わせ）する構成となっている。
【００２５】
そして、図２に示したように、両端部に雄ネジ部１６ａ，１６ｂが形成された所定長のネジ部材１６を用い、一端側の雄ネジ部１６ａを一方のセグメント１Ａのインサート金具３のネジ穴６にねじ込み、他端側の雄ネジ部１６ｂをボルトブラケット４のシース８に挿通させて凹部１０内に露出させ、これにワッシャー１７およびナット１８を螺着させて、プレート９に定着させることによって双方のセグメント１Ａ，１Ｂを接合するようになっている。
【００２６】
また、図６に示すように、セグメント１のピース間の継手部となる接合端面２Ｃ，２Ｄには、インサート金具（インサート部材）２０とボルトブラケット２１とがそれぞれ形成されている。
【００２７】
インサート金具２０は、二本のインサート部材２２がジョイント部２３によって一体化されたもので、その後端部側には、各インサート部材２２と直交するアンカープレート２４が一体に設けられている。各インサート部材２２には、その端部に所定長のネジ穴（雌ねじ部）２５が形成されている。そしてこのインサート金具２０は、各ネジ穴２５を接合端面２Ｃ（または２Ｄ）に臨ませ、かつインサート部材２２，２２がセグメント１の厚さ方向に沿って並ぶよう埋設されている。
【００２８】
ボルトブラケット２１は、二本一対で所定長を有した鋼製で筒状のシース（筒状部材）２６，２６と、これらシース２６，２６の一端に一体に設けられた鋼製のプレート（補強プレート）２７とから構成されている。このボルトブラケット２１は、前記リング間の接合端面２Ｂに設けられたボルトブラケット４（図２参照）と同様、シース２６，２６の一端を接合端面２Ｄ（または２Ｃ）に臨ませ、かつ接合端面２Ｄ（または２Ｃ）から所定寸法の位置に形成された凹部２８の内周面にプレート２６を位置させて埋設されている。なお、この図において符号１２で示すものは、ボルトブラケット４を補強する補強鉄筋である。
【００２９】
また、このセグメント１のピース間の接合端面２Ｃ，２Ｄには、それぞれ、トンネルの延長方向に延在する断面視半円形の溝３０が形成されている。
【００３０】
このようなセグメント１をピース間で接合するためには、一方のセグメント１Ｂの接合端面２Ｃの溝３０Ａに、所定長を有した断面視円形の調芯棒（調芯部材）３１を接着剤等で取り付け、他方のセグメント１Ｃの接合端面２Ｄの溝３０Ｂをこの調芯棒３１にはめこむようにする。これによって、セグメント１Ｂ，１Ｃのピース間での芯合わせを行うようになっている。
さらに、接合端面２Ａ，２Ｂ間の接合構造（図２参照）と同様、両端部に雄ネジ部１６ａ，１６ｂが形成された所定長のネジ部材１６を用い、一端側の雄ネジ部１６ａを一方のインサート金具２０の各ネジ穴２５にねじ込み、他端側の雄ネジ部１６ｂをボルトブラケット２１のシース２６を挿通させて凹部２８内に露出させ、これにワッシャー１７およびナット１８を螺着させてプレート９に定着させることによって双方のセグメント１Ｂ，１Ｃを接合するようになっている。
【００３１】
次に、このようなセグメント１を組み付ける方法について説明する。
図５において、セグメント１Ａ，１Ａ，…は、既にリング状に組み付けの完了したものである。
【００３２】
このようなセグメント１Ａ，１Ａ，…に、新たにセグメント１Ｂを組み付けるに際しては、まず、組み立てようとしているセグメント１Ｂの接合端面２Ｂの各調芯穴５に調芯ピン１５を接着剤等で装着する。さらに、図２に示したように、接合端面２Ｂの各ボルトブラケット４のシース８（図２参照）内にネジ部材１６をセットし、ワッシャー１７およびナット１８を取り付けておく。必要に応じ、ネジ部材１６の接合端面２Ｂからの飛び出し防止のための処置として、ネジ部材１６とシース８との間にゴムリング等を取り付けても良い。
【００３３】
次いで、図５に示したように、調芯ピン１５を装着したセグメント１Ｂをセグメント１Ａに向けて押し出し、セグメント１Ｂ側の調芯ピン１５をセグメント１Ａ側の接合端面２Ａの各調芯穴５にはめ込む。すると、調芯ピン１５と調芯穴５とがそれぞれテーパ状となっているので、組み付けるセグメント１Ｂがセグメント１Ａに対して自動的に芯合わせされることとなる。
【００３４】
続いて、図２に示したように、セグメント１Ｂの接合端面２Ｂと、セグメント１Ａの接合端面２Ａとを当接させた状態で、セグメント１Ｂ側のシース８内にセットしておいたネジ部材１６の雄ネジ部１６ａをインサート金具３のネジ穴６にねじ込み、さらにナット１８を締め付ける。これによって、リング状に組み立てられているセグメント１Ａ，１Ａ，…に、セグメント１Ｂがリング間で接合された状態となる。
【００３５】
次に、図７に示すように、セグメント１Ｂに対して周方向に隣接する位置にセグメント１Ｃをピース間で接合するには、まず、セグメント１Ｂの接合端面２Ｃの溝３０に調芯棒３１を接着剤等で装着しておく。また、図６に示したように、セグメント１Ｂ，１Ｃの接合端面２Ｃ，２Ｄの各ボルトブラケット２１のシース２６、およびセグメント１Ｂの接合端面２Ｂに位置する各ボルトブラケット４のシース８（図２参照）には、それぞれネジ部材１６をセットしておく。
【００３６】
そして、図７に示したように、セグメント１Ｃを、セグメント１Ａの接合端面２Ａから所定寸法離間した位置（セグメント１Ａの接合端面２Ａが、セグメント１Ｃの接合端面２Ｂに装着された調芯ピン１５に接触しない位置）まで接近させる。そして、このセグメント１Ｃをトンネルの周方向に移動させて、隣接するセグメント１Ｂに向けて接近させる。すると、セグメント１Ｃの接合端面２Ｄに形成されている溝３０に、このセグメント１Ｂの接合端面２Ｃに取り付けられた調芯棒３１がはまりこみ、これによってセグメント１Ｃを、セグメント１Ｂに対してトンネルの径方向に芯合わせすることができ、すなわちピース間の芯合わせをすることができる。
【００３７】
この後は、調芯棒３１を溝３０にはめ込んだままの状態で、セグメント１Ｃをセグメント１Ａ側に向けて押し出す。すると、セグメント１Ｃは、接合端面２Ｄの溝３０がセグメント１Ｂの調芯棒３１にガイドされて、トンネル径方向の位置がずれることなく押し出されるようになっている。そして、セグメント１Ｃの接合端面２Ｂの調芯ピン１５を、セグメント１Ａの接合端面２Ａに形成されている各調芯穴５にはめ込む。これにより、セグメント１Ｃは、セグメント１Ａに対して調芯ピン１５によってリング間で芯合わせされ、セグメント１Ｂに対して調芯棒３１および溝３０によってピース間で芯合わせされたことになる。
【００３８】
この後は、図２および図６に示したように、各ボルトブラケット４および２１にセットしておいたネジ部材１６を、対向するインサート金具３または２０にねじ込み、さらにナット１８を締め付けることによって、このセグメント１Ｃをセグメント１Ａ，１Ｂに対してリング間・ピース間で接合することができる。
【００３９】
しかる後には、上記作業を繰り返して、セグメント１を順次ピース間で接合していき、リング状に組み立てていく。
【００４０】
上述したセグメント１の継手構造では、リング間、およびピース間で互いに隣接するセグメント１，１どうしのうち、一方のセグメント１にはインサート金具３または２０が埋設され、他方のセグメント１には、その端面から定められた寸法離間した位置に凹部１０または２８が形成され、凹部１０，２８と接合端面との間にはシース８，２６が埋設されるとともに、凹部１０，２８のシース８，２６側の内周面にはプレート９，２７が配設された構成となっている。そして、両端に雄ネジ部１６ａ，１６ｂが形成されたネジ部材１６をシース８，２６に挿通させ、その一端をインサート金具３，２０に螺着させ、他端をナット１８でプレート９，２７に定着させることによってこれら双方のセグメント１，１が互いに接合された構成となっている。これにより、従来のボルトボックスを無くすことができ、セグメント１の端面に鋼製の継手プレート等が露出することもなく、防食面や強度面で有利となる。しかも、凹部１０，２８を接合端面２Ｂ，２Ｃ，２Ｄから所定寸法離間した位置に形成することによって、セグメント１の端部に鉄筋を連続して配筋することができ、強度上の欠点を無くし、セグメント１の欠けの発生等を防止することができる。
【００４１】
さらに、両端部に雄ネジ部１６ａ，１６ｂが形成されたネジ部材１６を用い、施工時にこれを予めシース８に挿通させておくことによって、凹部１０はナット１８をネジ部材１６にねじ込むだけのスペースがあれば良く、その大きさを最小限とすることができる。これによりセグメント１のコンクリート部の断面欠損を最小限として、強度への影響を小さくすることができ、また、セグメント１の接合完了後にモルタル等の充填材で凹部１０を埋める手間とコストについても最低限に抑えることができる。
【００４２】
加えて、セグメント１の組立後においてもネジ部材１６を交換することができるので、ナット１８のみの交換も可能である。したがって、鉄道用のトンネルを構築する場合等には、セグメント１を組み立てた後に、ナット１８を一旦取り外し、ここに吊り金具等を取り付けることも可能であり、吊り金具等の取付を容易に行うことが可能となる。
【００４３】
また、セグメント１，１のピース間の継手部には、接合端面２Ｃ，２Ｄに溝３０がそれぞれ形成され、これら互いに対向する接合端面２Ｃ，２Ｄの溝３０，３０間に調芯棒３１が挟み込まれた構成となっている。そして、セグメント１，１のリング間の継手部となる接合端面２Ａ，２Ｂには、一方に調芯ピン１５が設けられ、他方に調芯穴５が形成され、これら調芯ピン１５と調芯穴５とが嵌合する構成となっている。
これにより、セグメント１の組み付けに際しては、調芯部材３１を溝３０にはめた後、このセグメント１を既にリング状に組立の完了したセグメント１，１，…に向けてスライドさせて、調芯ピン１５と調芯穴５とをはめ合わせることによって、ピース間の芯合わせとリング間の芯合わせとを一度に行うことが可能となり、セグメント組立作業の省力化と効率化を図ることができる。そして、これにより、リング間だけでなくピース間のセグメント１の接合にもインサート金物２０を用いることが可能となる。しかも、このようなセグメント１の製作時には外方に突出するものを形成することなく溝３０のみを形成すれば良く、セグメント型枠の製作コストの上昇を抑えることができる。
【００４４】
さらに、ピース間の継手部においては、インサート金具２０が、二本一対のインサート部材２２をジョイント部２３で一体化した構成となっている。これにより、インサート金具２０を剛性の高いものとすることができる。
【００４５】
また、リング間の継手部においては、インサート金具３にせん断補強筋１１が一体に配筋された構成となっている。これにより、セグメント１の端部におけるひび割れの発生などを防止することができる。
【００４６】
ところで、上記セグメント１の継手構造における曲げ試験を行ったのでその結果を以下に示す。
図８に示すように、試験は、２枚のセグメント１，１をピース間で接合し、その両端部はフリーとしておき、その継手部の両側の２カ所（図中Ｐ）に一分当たり０．４ｔｏｎピッチで載荷していった。そして、そのときの鉛直変位（たわみ）、水平変位、継手の開き、コンクリートおよびアンカー鉄筋の歪み、ひび割れ発生状況、破壊荷重値等を測定した。
【００４７】
その結果、継手の回転角と曲げモーメントとの関係は、図９の示すようになった。この結果、継手の回転バネ定数Ｋｍは、正曲げで、
Ｋｍ１＝３８３５  ｔ・ｍ／ｒａｄ
となる。
これに対して、同様の条件で試験を行った従来の短ボルト（通常の継手板を有したボルトボックス＋ボルト・ナット接合）を用いた継手構造では、正曲げで、
Ｋｍ１＝２６００  ｔ・ｍ／ｒａｄ
となり、上記セグメント１の継手構造では従来に比較して曲げ剛性が約４８％向上した。
【００４８】
［第二の実施の形態］
次に、本発明にかかるセグメントの継手構造の第二の実施の形態を示す。
ここでは、前記第一の実施の形態におけるネジ部材１６に代えて、他のネジ部材を採用する場合の例について説明する。なお、以下に説明する第二の実施の形態と前記第一の実施の形態とでは、ネジ部材の構成が異なるのみで他の構成については同様であるため、相違点についてのみ説明し、共通する構成についてはその説明を省略する。
【００４９】
図１０（ａ）に示すように、ネジ部材３６は、前記ネジ部材１６（図２参照）と同様、両端部に雄ネジ部３６ａ，３６ｂが形成されており、一端側の雄ネジ部３６ａを一方のセグメント１Ａのインサート金具３のネジ穴６にねじ込み、他端側の雄ネジ部３６ｂをボルトブラケット４のシース８に挿通させて凹部１０内に露出させ、これにワッシャー１７およびナット１８を螺着させて、プレート９に定着させることによって双方のセグメント１Ａ，１Ｂを接合するようになっている。
図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、このネジ部材３６には、他端側の雄ねじ部３６ｂの端部に、例えば断面視六角形状の凸部３７が形成されている。
【００５０】
このようなネジ部材３６を用いることによって、前記第一の実施の形態における効果と同様の効果を得ることが可能であり、さらに加え、レンチ等の工具を凸部３７にかけることによってでネジ部材３６を回すことができるので、例えばネジ部材３６をインサート金具３に挿入するときに微妙な調整を容易に行うことができ、また一旦締結したネジ部材３６に損傷等があった場合にも容易にこれをゆるめて交換することができ、結果的にセグメント組立能率の向上を図ることができる。
【００５１】
なお、上記第二の実施の形態においては、ネジ部材３６に凸部３６を形成する構成としたが、これに代えて図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、ネジ部材３６’の他端側の雄ねじ部３６ｂ’に、例えば断面視六角形状の凹部３８を形成する構成としても良い。
このような構成によれば、凹部３８に六角レンチ等の工具を差し込むことによって、上記ネジ部材３６の場合と同様の効果を得ることが可能である。
【００５２】
もちろん、上記ネジ部材３６の凸部３７や、ネジ部材３６’の凹部３８は、断面視六角形に限らず、用いる工具に合わせた形状であれば、例えば四角形等、他のいかなる形状であっても支障はない。
【００５３】
また、図１２（ａ）および（ｂ）に示すように、他端側の端部３６ｂ”に、所定間隔を隔てた例えば計４個の小径穴（穴）３９，３９，…が形成されたネジ部材３６”を用いる構成としても良い。
このようなネジ部材３６”を回すには、図１２（ｃ）に示すように、小径穴３９，３９，…に対応した突起４０，４０，…を備えた工具４１を準備する。そして、突起４０，４０，…を小径穴３９，３９，…にはめることによって、工具４１でネジ部材３６”を回す。このネジ部材３６”を採用した構成によっても、上記ネジ部材３６の場合と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［第三の実施の形態］
次に、本発明にかかるセグメントの継手構造の第三の実施の形態を示す。
ここでは、図１ないし図１２で示した上記第一の実施の形態および第二の実施の形態の構成において、互いに隣接するセグメント１，１どうしの接続部に配される金具類、すなわち、インサート金具３，３０、シース８，２６、プレート９，２７、ネジ部材１６，３６，３６’，３６”、ワッシャー１７、ナット１８等を、地下水に対して耐食性を有し、かつ十分な強度を有した材料、たとえばＦＲＰ（繊維強化プラスチック）やエンジニアリングプラスチック等で形成するようにする。
なお、ここでは、上記各部材の材質を変更する以外、上記第一および第二の実施の形態の構成に変更点はないので、その構成についての説明は省略する。
【００５５】
このような構成を採用することによって、二次覆工を省略したトンネルにおいても、地下水による前記金具類の腐食を防止することができ、特に下水管や放水路等に対しても、二次覆工省略型のトンネルを実現することができ、大幅な工費の低減を図ることができる。
【００５６】
なお、上記第三の実施の形態において、耐食性を有した材料に変更する部材については、上記にあげた部材に限らず、上記以外の他の部材を耐食性を有した材料に変更しても良いし、逆に上記にあげた部材の一部のみを耐食性を有した材料に変更する構成としても良い。また、その材質についても、耐食性を有し、かつ所要の強度を有しているのであれば上記以外の材料であっても良い。
【００５７】
なお、上記第一ないし第三の実施の形態において、セグメント１の形状は、上記のものに限定するものではなく、組み付け順序や位置等によって他の形状となるのは当然のことである。そして、形状が上記のものと異なっていても、同様の構成を適用することが可能であるのは言うまでもない。
【００５８】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係るセグメントの継手構造によれば、互いに隣接するセグメントどうしのうち、一方のセグメントには、雌ねじ部の形成されたインサート部材が埋設され、他方のセグメントには、その端面から定められた寸法離間した位置に凹部が形成され、凹部と端面との間には筒状部材が埋設されるとともに、凹部の筒状部材側の内周面には補強プレートが配設されて、これら双方のセグメントが、一端を一方のセグメントのインサート部材に螺着させかつ他端を他方のセグメントの補強プレートに定着させたネジ部材によって互いに接合され、また、トンネルの周方向において互いに隣接するセグメントのそれぞれには、その接合端面にトンネルの軸線方向に延在する溝が形成されて、これら互いに対向する接合端面の溝間に調芯部材が挟み込まれ、前記筒状部材が配されているところの前記凹部と前記端面の間で、これら凹部と端面との近傍２ヶ所において、その曲がり部近傍で筒状部材を囲むようにして両端部がセグメントの厚さ方向に凹部底面よりも深い位置まで延在するＵ字状のせん断補強筋が設けられている構成となっている。そして、請求項２に係るセグメントの継手構造によれば、ネジ部材には両端にネジ部が形成され、その補強プレート側にはナットが螺着された構成となっている。このようにして一方のセグメントにはインサート部材を設け、他方のセグメントには筒状部材を配設することによって、従来のボルトボックスのようにセグメントの端面に鋼製の継手プレートが露出することなく、防食面や強度面で有利となる。しかも、ボルトボックスを無くし、凹部を接合端面から所定寸法離間した位置に形成することによって、セグメントの接合端面近傍にも鉄筋を連続して配筋することができ、強度上の欠点を無くし、セグメントの欠けの発生等を防止することができる。
【００６０】
そして、ネジ部材にその両端にネジ部が形成されたものを用いることによって、凹部はナットをネジ部材にねじ込むだけのスペースがあれば良く、その大きさを最小限とすることができる。これによりセグメントのコンクリート部の断面欠損を最小限として、強度への影響を小さくすることができ、また、セグメントの接合完了後にモルタル等の充填材で凹部を埋める手間とコストについても最低限に抑えることができる。
【００６１】
また、トンネルの周方向において互いに隣接するセグメントは、それぞれの接合端面に形成された溝と調芯部材とによって調芯できるようになっており、したがって、リング間だけでなくピース間のセグメントの接合にもインサート金物を用いることが可能となる。しかも、このようなセグメントの製作時には外方に突出するものを形成することなく、溝のみを形成すれば良く、セグメント型枠の製作コストの上昇を抑えることができる。
【００６２】
請求項３に係るセグメントの継手構造によれば、トンネルの延長方向において互いに前後するセグメントの一方には、その接合端面に調芯ピンが設けられ、他方のセグメントの接合端面には調芯穴が形成され、これら双方のセグメントの継手部において、一方のセグメントの調芯ピンと他方のセグメントの調芯穴とが嵌合する構成となっている。これにより、セグメントの組み付けに際しては、調芯部材を溝にはめた後、一方のセグメントを既にリング状に組立の完了したセグメントに向けてスライドさせればよく、これによって、ピース間の芯合わせとリング間の芯合わせとを一度に行うことが可能となり、セグメント組立作業の省力化と効率化を図ることができる。
【００６３】
請求項４に係るセグメントの継手構造によれば、一方のセグメントには複数本のインサート部材が一体化されて埋設され、他方のセグメントには筒状部材が各インサート部材に対応した位置に埋設された構成となっている。これにより、インサート部材を剛性の高いものとすることができる。
【００６４】
請求項５に係るセグメントの継手構造によれば、せん断補強筋がインサート部材に接してまたは近傍に埋設された構成となっている。これにより、セグメント端部におけるひび割れの発生などを防止することができる。
【００６５】
請求項６ないし８に係るセグメントの継手構造によれば、ネジ部材の補強プレート側の端部に、工具をかけるたけの凸部や凹部、あるいは複数の穴等からなる回転保持部が形成された構成となっている。これにより、工具でネジ部材を回すことができるので、例えばネジ部材をインサート部材に挿入するときに微妙な調整を容易に行うことができ、また一旦締結したネジ部材に損傷等があった場合にも容易にこれをゆるめて交換することができ、結果的にセグメント組立能率の向上を図ることができる。
【００６６】
請求項９に係るセグメントの継手構造によれば、互いに隣接するセグメントどうしの接続部に配されるインサート部材、筒状部材、補強プレート、ネジ部材等が、耐食性を有した材料で形成された構成となっている。これにより、二次覆工を省略したトンネルにおいても、地下水による部材の腐食を防止することができ、特に下水管や放水路等に対しても、二次覆工省略型のトンネルを実現することができ、大幅な工費の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るセグメントの継手構造を適用するセグメントの一例を示す図である。
【図２】  同継手構造の第一の実施の形態を示す図であって、リング間の継手構造を示す側断面図である。
【図３】  前記セグメントのリング間の継手部に備えたせん断補強筋を示す正断面図である。
【図４】  同セグメントのリング間の継手部に備えた他のせん断補強筋を示す正断面図である。
【図５】  前記セグメントの継手構造におけるセグメントの接合方法を示す図である。
【図６】  同継手構造におけるピース間の継手構造を示す側断面図である。
【図７】  同継手構造におけるセグメントの接合方法を示す図である。
【図８】  同継手構造における曲げ試験方法を示す概略図である。
【図９】  前記曲げ試験結果に基づく継手の回転角と曲げモーメントとの関係を示す図である。
【図１０】  本発明に係るセグメントの継手構造の第二の実施の形態を示す側断面図である。
【図１１】  本発明に係るセグメントの継手構造の第二の実施の形態における他の形態を示す側断面図である。
【図１２】  本発明に係るセグメントの継手構造の第二の実施の形態におけるさらに他の形態を示す側断面図である。
【符号の説明】
１ セグメント
３，２０ インサート金具（インサート部材）
５ 調芯穴
６，２５ ネジ穴（雌ねじ部）
７ せん断補強筋
８，２６ シース（筒状部材）
９，２７ プレート（補強プレート）
１０，２８ 凹部
１１  せん断補強筋
１５ 調芯ピン
１６、３６、３６’、３６” ネジ部材
１８ ナット
３０ 溝
３１ 調芯棒（調芯部材）
３７ 凸部
３８ 凹部
３９ 小径穴（穴）
【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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