(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントを相互に接合するための継手構造において、
雄金物の外径より内径が僅かに小さい雌金物をセグメントに埋め込んで形成された凹部、他のセグメントに突出して固着された雄金物を前記凹部に押し込む際に凹部内のエアを外部に排出するエア排出部を備え、
前記エア排出部を、前記凹部の終端近傍の雌金物部分にエア穴を設けると共に、雌金物の外周に該エア穴を塞ぐようにエア透過が可能な緩衝材を装着してセグメントに埋め込んで形成する、
ことを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
セグメントを相互に接合するための継手構造において、
雄金物の外径より内径が僅かに小さい雌金物をセグメントに埋め込んで形成された凹部、他のセグメントに突出して固着された雄金物を前記凹部に押し込む際に凹部内のエアを外部に排出するエア排出部を備え、
前記エア排出部を、前記凹部の終端近傍の雌金物部分にエア穴を設けると共に、長手方向に複数のエア抜き用の縦溝と円周方向に該縦溝を接続する横溝を有する緩衝材を、雌金物の外周に横溝とエア穴が連通するように装着してセグメントに埋め込んで形成する、
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】
本発明はセグメントを相互に接合するための継手構造に係わり、特に、シールド工法によりトンネルを構築する際に使用するコンクリート製のセグメント（セグメントピース）の継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法では、外殻（シールド）でトンネル前面の土砂を防護しながら掘削すると同時に外殻を前方に押出し、これと並行して外殻内の後方でセグメントをリング状に組み立て、該リング状セグメントをトンネル軸方向に順次連続的に建て込むことによりトンネル内壁（ライニング）を形成する。外殻を押し出すには、数百トンから数千トンという大きな力がいるが、セグメントがその反力受けとなり、ジャッキで外殻を前方に送り出す。
【０００３】
図５は構築中のシールドトンネルの一部破断斜視図であり、１はシールド機、１ａは円筒状鋼製の外殻、１ｂは掘削機のカッタヘッド、２は地盤、３はセグメントリング、３ａはセグメント、４はシールドジャッキである。構築中のトンネルの先頭位置にはシールド機１が配置しており、シールド機は筒状に形成された外殼１ａを有している。外殼１ａの前部には地盤２を堀進するためのカッタヘッド１ｂがあり、外殼１ａの後部内周には複数のシールドジャッキ４が装着されている。それぞれのジャッキは選択的にセグメントの最前端に反力を求めることができる形で装着されている。外殼１ａ内の後部空間８にはセグメント組立て用のエレクタ（図示せず）が、セグメントを搬送装置（図示せず）から受け取ってこれを把持し、回転位置決め自在な形で設けられている。シールド外殼１ａの後ろ側にはセグメント３ａからなるトンネルが、筒状に構築形成されている。シールドトンネルは、それぞれが弧状に形成されたセグメント３ａを周方向に接続してセグメントリング３を形成し、該セグメントリング３をシールド機１の堀進に伴ってトンネル軸方向に既に建て込んであるセグメントリングに継ぎ足すことにより構成される。
【０００４】
すなわち、所定幅をなす弧状のセグメント（セグメントピース）３ａをリング状に組み立てゝ１つのセグメントリング３を形成するもので、シールド堀進が１リング分進む毎に、既に建て込んだセグメントリングのトンネル進行方向に新たなセグメントリングを継ぎ足していく形で、セグメントの建て込み行う。従って、シールド機の外殻１ａは、最新のセグメントリングの前端に反力を求める形で前進し、シールド機１が前進したぶんだけ、その後ろにセグメントリングからなるトンネルが構築されていく。
【０００５】
セグメント３ａは材質から、コンクリートセグメント、鋼セグメント、鋼コンクリート合成セグメントなどがある。セグメントとしてコンクリートセグメントを使用する場合、隣接するセグメント同士を締結するには、従来、ボルトボックスといわれる箱状の窪み及び接合用のボルト穴をセグメントに設けておき、これらを利用してボルト締結を行うセグメント継手が一般的であった（特開平10-153095号）。しかし、ボルト締結は作業が面倒となる問題があり、そこで、最近ではセグメント組立ての機械化を図るために、既に建て込まれたセグメントに新たなセグメントを押し当てるだけで締結出来るワンタッチ式の継手金物が各種開発されている。
【０００６】
図６は従来のワンタッチ式セグメント継手部の断面拡大図であり、３ａ1，３ａ2は隣接するセグメントリングを構成するセグメントである。この従来のワンタッチ式の継手金物は、接合すべきセグメントの一方のセグメント３ａ1側に雄金物５を突出固着し、他方のセグメント３ａ2側に雌金物６を凹部７を形成するようにセグメント３ａ2のコンクリートに埋め込む形で取り付け、機械による押し込み力で雄雌の金物５，６を締結させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のワンタッチ式セグメント継手構造では、雄金物５を雌金物６に単純に機械力で押し込むと凹部７に存在していたエアが雌金物内部で圧縮されてしまい、このため押し込み動作が阻害され、雄金物５が押し戻されてしまう問題があった。又、戻し力に抗して押し込み動作を強行すると、雌金物内部の圧縮エアによってセグメント３ａ2を構成するコンクリートにひび割れが生じる危険性があった。
以上から本発明の目的は、ワンタッチ式の継手金物において、雌金物内部のエアが圧縮されないようにして、継手部のジョイントを円滑に行えるようにすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明によれば、(1) 雄金物の外径より内径が僅かに小さい雌金物をセグメントに埋め込んで形成された凹部、(2) 他のセグメントに突出して固着された雄金物を前記凹部に押し込む際に凹部内のエアを外部に排出するエア排出部を備えたセグメントの継手構造により達成される。
なお、エア排出部は、凹部の終端近傍の雌金物部分にエア穴を設け、雌金物の外周に該エア穴を塞ぐようにエア透過が可能な緩衝材を装着してセグメントに埋め込んで形成する。あるいは、エア排出部は、凹部の終端近傍の雌金物部分にエア穴を設けると共に、長手方向に複数のエア抜き用の縦溝と円周方向に該縦溝を接続する横溝を有する緩衝材を、雌金物の外周に横溝とエア穴が連通するように装着してセグメントに埋め込んで形成する。
以上のように、本発明はエア排出部を設けたから、雌金物内部のエアが圧縮されることがなく継手部のジョイントを円滑に行え、しかも、セグメントを構成するコンクリートの損傷をなくすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（ａ）第１実施例
図１はワンタッチ式の継手部を備えた本発明のセグメントの接合方法の説明図、図２は本発明の継手を用いたセグメントの断面図である。
図１に示すように、各セグメント３ａ1，３ａ2のトンネル軸方向及びトンネル周方向の４つの側面（継ぎ手面）１１1〜１１4には継手部が形成される。このうち、周方向に隣接するセグメントの継手部には公知のクイックジョイントが設けられるが、本発明と関係がないため図示及び説明を省略する。トンネル軸方向に隣接するセグメント３ａ1，３ａ2の継手部にはワンタッチ式の継手が用いられる。すなわち、セグメント３ａ1，３ａ2の継ぎ手面１１1，１１2に複数（図では３組）のワンタッチ式の継手部が設けられており、一方のセグメント３ａ1の継手部における雄部１２1〜１２3を他方のセグメント３ａ2の継手部における雌部１３1〜１３3に圧着締結させることにより両者は接合する。
【００１０】
セグメント（セグメントピース）３ａ1，３ａ2は図２における紙面と交差方向に湾曲する弧状に形成されたコンクリート製のセグメント本体１５を有しており、このセグメント本体１５のトンネル軸方向の一方の継手面の１１2に雄部１２1〜１２3が、他方の継ぎ手面１１1には雌部１３1〜１３3が形成されている。つまり、１ケのセグメントのトンネル軸方向両端面には図示例においては３箇所の雄部１２1〜１２3と３箇所の雌部１３1〜１３3が設けられている。雄部には、図２に示すよう雄金物１６が、その半分をセグメントの本体部分をなすコンクリート中に埋め込まれて残り半分を突出させた形で設けられており、雄金物１６の内部にはセメントモルタルがセグメント本体のコンクリートと一体をなす形で充填されている。雌部には雌金物１７が、セグメント端面から突出しないようコンクリート中に埋め込まれた形で設けられており、雌金物の内部にはコンクリートが非充填であることによる凹部１８が形成されている。雌金物１７の内径Ｄ１は雄金物１６の外形Ｄ２より僅かに小さく形成されており、従って、セグメントの建て込みに際し、既に建て込まれたセグメント３ａ2の雌金物に新たなセグメント３ａ1の雄金物を押し込むと、雄金物が雌金物を拡径する形となって、セグメントのコンクリートに対して摩擦定着する。
【００１１】
図３は継手構造の拡大図であり、１５はセグメント本体、１７は雌金物、１８は雄金物が押し込まれる空間（凹部）、１９は緩衝材であり、凹部１８の終端近傍の雌金物部分には円周方向にエア抜け用の穴１７ａが１乃至複数貫通形成されている。実施例においてはエア穴１７ａの直径は４mmである。また、雌金物１７の外周には、セメントが浸透しない密なものでエアの透過が可能なポリエチレンフォーム等からなる緩衝材１９が、エア穴１７ａを塞ぐ形で筒状に巻着されており、これにより凹部１８の終端近傍においてエア穴１７ａと緩衝材１９を介して外部とエアが行き出来るようになっている。なお、緩衝材１９は、本来セグメント接合の際における雄金物１６を雌金物１７に押し込む時、双方の位置及び軸心の向きの若干のずれを吸収し、セグメント本体のコンクリートが破壊することなく両者が正しく締結するように機能する。
【００１２】
上記継手構造を有するセグメントを製造するに際しては、まず、トンネル周方向両端面の継手金物と共に、内部にセメントモルタルを充填した雄金物１６と雌金物１７をセグメント形成用型枠（図示せず）の所定位置に仮固定して、該型枠内に所定配合のコンクリートを打設充填する。この際、雌金物１７はコンクリート中に埋設されるが、その周囲にはエア穴１７ａを塞ぐ形で前記の条件を備えた緩衝材１９が巻着されているので、打設したコンクリートが緩衝材１９に滲み込んだりエア穴１７ａから凹部１８に入り込んだりすることはない。
【００１３】
以上のようにして形成したセグメントをシールドトンネルに建て込む際は、図２に示すように建て込み済みのセグメント３ａ2の雌金物１７に新たなセグメント３ａ1の雄金物１６を、シールドジャッキの押し込み力を利用して押し込む形で両者を締結していく。この際、雌金物１７の内径Ｄ１は雄金物１６の外形Ｄ２より僅かに小さく形成しているため、雄金物１６の挿入によって押された凹部  １８内のエアはエア穴１７ａ（図３）から緩衝材１９の内部を通って、セグメント３ａ2の外側に抜け、凹部１８の奥でエアが圧縮されることがなくなる。
従って、継手金物の押し込み動作は円滑に行われ、押し戻されたり、セグメントコンクリートにひびが入ったりすることがなく、しかも、隣接するセグメントと確実且つ堅固に接合一体化される。
【００１４】
（ｂ）第２実施例
図４は本発明の別の継手構造の拡大図であり、図４（ａ）は一部拡大縦断面図、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるｂ−ｂ矢視断面図であり、図３の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。１５はセグメント本体、１７は雌金物、１８は雄金物が押し込まれる空間（凹部）、１９はセメントが浸透しない材料で形成され、かつ、エア抜き溝19a1,19a2が形成された緩衝材である。
凹部１８の終端近傍の雌金物部分には円周方向にエア抜け用の穴１７ａが１乃至複数貫通形成されている。また、雌金物１７の外周には、緩衝材１９が、エア抜き溝19a2とエア穴１７ａを連通するように筒状に巻着されている。エア抜き溝は、雌金物の軸方向に略連続する形で複数設けられた縦溝19a1と、該複数の縦溝を連絡すると共に雌金物のエア穴１７ａと連通する形で周方向に設けられた横溝（円周溝）19a2により構成されている。以上の構成により、凹部１８の穴底近傍のエア穴１７ａと緩衝材１９のエア抜け溝１19a1,19a2を介して外部とエアが行き出来るようになっている。尚、溝の形状は任意である。
【００１５】
第１実施例と同様の製造方法により上記継手構造を有するセグメントを形成する。かかるセグメントをシールドトンネルに建て込む際は、図２に示すように建て込み済みのセグメント３ａ2の雌金物１７に新たなセグメント３ａ1の雄金物１６を、シールドジャッキの押し込み力を利用して押し込む形で両者を締結していく。この際、雌金物１７の内径Ｄ１は雄金物１６の外形Ｄ２より僅かに小さく形成しているため、雄金物１６の挿入によって押された凹部１８内のエアはエア穴１７ａ（図４）→緩衝材１９の横溝19a2→縦溝19a2を通って、セグメントコンクリートの外側に抜け、凹部１８の奥でエアが圧縮されることがなくなる。従って、継手金物の押し込み動作は円滑に行われ、押し戻されたり、セグメントコンクリートにひびが入ったりすることはなく、しかも、隣接するセグメントは確実且つ堅固に接合一体化される。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００１６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、エア排出部を設けたから、雌金物内部のエアが圧縮されることがなく継手部のジョイントを円滑に行え、しかも、セグメントを構成するコンクリートの損傷をなくすことができる。
また、本発明によれば、エア穴と緩衝材とを用いた簡単な構成でエア抜け部を形成することができる。
また、本発明によれば、雄金物の挿入によって押された凹部内のエアはエア穴から緩衝材の内部を通って、或いは緩衝材のエア抜け溝を通って、セグメントの外側に抜けるため、凹部の奥でエアが圧縮されることがなくなり、継手金物の押し込み動作円滑に行え、押し戻されたり、セグメントコンクリートにひびが入ったりすることがない。従って、隣接するセグメントを確実且つ堅固に接合一体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセグメントの接合方法の説明図である。
【図２】本発明の継手を用いたセグメントの断面図である。
【図３】本発明の継手の一部拡大断面図である。
【図４】本発明の別の継手の実施例である。
【図５】構築中のシールドトンネルの一部破断斜視図である。
【図６】従来のセグメント継手部の拡大断面図である。
【符号の説明】
３ａ1，３ａ2・・セグメント
１１1〜１１4・・継ぎ手面
１５・・セグメント本体
１６・・雄金物
１７・・雌金物
１７ａ・・エア抜け用の穴
１８・・雄金物が押し込まれる空間（凹部）
１９・・緩衝材
【図１】
0004090643.tif 000002
【図２】
0004090643.tif 000003
【図３】
0004090643.tif 000004
【図４】
0004090643.tif 000005
【図５】
0004090643.tif 000006
【図６】
0004090643.tif 000007