(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリートセグメント本体と、前記セグメント本体のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雄継手と、前記セグメント本体のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雌継手とからなり、一方のセグメント本体の前記雄継手を他方のセグメント本体の前記雌継手に嵌合させて、トンネル周方向にセグメントを結合する継手部間の結合が可能な、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントにおいて、
前記雄継手は、断面がＨ型をなし、ウェブ幅が長手方向に亘って均一なＨ型鋼の一側のフランジおよびウェブの一部を、前記一方の継手面内に継手面に対して傾斜させて埋設することによって構成されていることを特徴とするシールドセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールドセグメント、特に、製造コストを低減できる、雄雌継手嵌合により組み立てられる、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドセグメント（以下、単にセグメントという）は、トンネルのシールド工法における覆工材として一般的に使用されている。セグメントには、鋼製およびコンクリート製のものがあり、何れのものも、ボルト、ナットによる結合により組み立てられていた。しかしながら、ボルト、ナットによる組立て作業は、多大の労力と時間を要していた。
【０００３】
そこで、この問題を解決するセグメントが、例えば、特開平８−２９６３９７号公開公報に開示されている。以下、このセグメントを従来セグメントといい、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図６は、従来セグメントの組立て方法を示す斜視図、図７は、従来セグメントの組立て方法を示す平面図、図８は、従来セグメントの雄継手を示す斜視図、図９は、従来セグメントの雌継手を示す斜視図である。
【０００５】
図６から図９において、１は、平面形状が四角形のコンクリート製シールドセグメント本体、２は、セグメント本体１のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雄継手である。雄継手２は、図８に示すように、雄側係合面４Ａを有する断面Ｔ字形の雄継手金物４を基板３上に固定したものからなり、この雄継手２が前記一方の継手面に鉄筋６を介して固定されている。
【０００６】
５は、セグメント本体１のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雌継手である。雌継手５は、図７に示すように、断面Ｃ字形に形成され、雄側係合面４Ａに係合可能な雌側係合面５Ａを有しており、この雌継手５が前記他方の継手面に鉄筋７を介して固定されている。
【０００７】
雄側係合面４Ａおよび雌側係合面５Ａは、それぞれセグメント本体１の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配でＶ字状に傾斜している。そして、図７に示すように、雄継手金物４のウェブ４Ｂの高さ、即ち、セグメント本体１の継手面１Ａと雄側係合面４Ａとの間の距離（Ｔ1）と、雌継手５の溝深さ、即ち、雌継手５の端面５Ｂと雌側係合面５Ａとの間の距離（Ｔ2）との関係が、雄継手金物４と雌継手５が係合したとき、雄金具ウェブ部に張力の導入されるような寸法関係となっている。
【０００８】
従って、セグメント組立てに際して、雄継手２を雌継手５内に押し込むと、雄側係合面４Ａと雌側係合面５Ａとは面接触により互いに係合して、楔効果により雄継手金物４のウェブ４Ｂに引張力が生じ、かくして、一方のセグメント本体１と他方のセグメント本体１とがセグメント幅の半分だけ嵌合可能となる。この作業を繰り返し行ってセグメントの組立てが終了したら、既設のセグメントからの反力を得てシールドマシンを発進させて次の掘削を行う。
【０００９】
上述した従来セグメントによれば、ボルト、ナットによる結合に比べて高剛性且つ高強度の継手による結合が可能となる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来セグメントは、次のような問題点を有していた。即ち、上述したように、雄継手２と雌継手５とは、嵌合時、楔効果により互いに強固に密着するが、楔効果を確実に生じさせるためには、雄継手金物４のウェブ４Ｂの高さの寸法精度を高める必要がある。このために、雄継手２の製造、特に台形状の雄金具ウェブ部材４Ｂの高精度の製造に特殊な加工機械や時間と手間を要し、結果としてセグメントの製造コストの上昇を招いていた。
【００１１】
従って、この発明の目的は、雄継手を容易に製造できるようにすることによってセグメントの製造コストを低減できる、トンネルのシールド工法に使用される、雄雌継手嵌合により組み立てられるシールドセグメントを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、鉄筋コンクリートセグメント本体と、前記セグメント本体のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雄継手と、前記セグメント本体のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雌継手とからなり、一方のセグメント本体の前記雄継手を他方のセグメント本体の前記雌継手に嵌合させて、トンネル周方向にセグメントを結合する継手部間の結合が可能な、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントにおいて、前記雄継手は、断面がＨ型をなし、ウェブ幅が長手方向に亘って均一なＨ型鋼の一側のフランジおよびウェブの一部を、前記一方の継手面内に継手面に対して傾斜させて埋設することによって構成されていることに特徴を有するものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のシールドセグメントの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１は、この発明のシールドセグメントにおける雄継手および雌継手の一実施態様を示す斜視図、図２は、この発明のシールドセグメントの結合状態を示す断面図、図３は、この発明のシールドセグメントの結合状態を示す平面図、図４は、この発明のシールドセグメントの結合方法を示す平面図、図５は、別の雌継手による、この発明のシールドセグメントの結合状態を示す断面図である。
【００１５】
図１から図５において、８は、平面形状が台形状の鉄筋コンクリート製シールドセグメント本体、９は、セグメント本体８のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に沿って設けられた雄継手である。雄継手９は、Ｈ型鋼の一側のフランジ９Ａを一方の継手面８Ａ内に、継手面に対し傾斜させて埋設することによって構成されている。この例では、他側のフランジ９Ｂの幅は、一側のフランジ９Ａの幅より切断加工等により狭く形成されている。雌側部との寸法上の制約がなければ他側のフランジ幅を狭くする必要はない。雄継手９は、一方の継手面８Ａ全長に亘って設けても良いが、図１に示すように、設計上および施工性の点から部分的に設けても良い。
【００１６】
雄継手９をセグメント本体８に固定するには、セグメント本体８の製造時に、雄継手９のウェブ９Ｃが継手長さ方向にくさび状に所定長さだけ露出するように、雄継手９をセグメント用型枠に仮止めした後、コンクリートを型枠内に流し込めば良い。係合時および係合後作用する引張力に対しては、埋設された方のフランジ部が抵触する。設計上これに不十分の場合、適宜鉄筋等を取付け定着部材とすれば良い。
【００１７】
１０は、セグメント本体８のトンネル周方向の他方の継手面８Ｂに、トンネル軸線方向に沿って設けられた雌継手である。雌継手１０は、断面Ｔ字形状に空洞が形成され、雄継手９の雄側係合面９Ｄに係合可能な雌側係合面１０Ａを有しており、かつ、係合面１０Ａは、他方の継手面８Bに対し傾斜して設けられている。
【００１８】
雌継手１０は、図１に示すように、セグメント製造時に型枠によってセグメント本体８の他方の継手面内に形成しても、図５に示すように、鉄筋１１を介して雌継手用雌金物１２を他方の継手面内に埋設することによって形成しても良い。
【００１９】
雄金具突出部の傾斜勾配と雌側継手部の係合面の勾配とをほぼ同じにとり、上記雄金物９のウェブ９Ｃの高さ、即ち、セグメント本体８の一方の継手面８Ａと雄側係合面９Ｄとの間の距離（Ｔ1）は、雌継手１０の溝深さ、即ち、他方の継手面８Ｂと雌側係合面１０Ａとの間の距離（Ｔ2）より、雄、雌継手係合時、金具長さ方向にそれぞれ対応する位置で短く形成されている。
【００２０】
以上のように構成されている、この発明のセグメントによれば、従来セグメントと同様に、雄継手９を雌継手１０内に差し込めば、雄側係合面９Ｄと雌側係合面１０Ａとは面接触により互いに係合して、楔効果により雄継手９のウェブ９Ｃに引張力が生じ、かくして、一方のセグメント本体１と他方のセグメント本体１とが強固に嵌合可能となる。
【００２１】
この発明は、上述した台形状のセグメント本体以外に、四角形状、六角形状セグメント本体にも適用可能である。
【００２２】
なお、雄側係合面９Ｄと雌側係合面１０Ａとが部分的接触により互いに係合するように構成しても上記楔効果による嵌合は可能であり、これによって、雄継手９雌継手１０との寸法精度をその分粗くできる。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、一方のセグメント本体の雄継手を他方のセグメント本体の雌継手に嵌合させて、セグメント本体同士の結合が可能な、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントにおいて、雄継手を、Ｈ型鋼の一側のフランジを一方の継手面内に埋設することにより構成することによって、雄継手の製造に時間と手間を要しない。この結果として、セグメントの製造コストを低減できるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のシールドセグメントにおける雄継手および雌継手の一実施態様を示す斜視図である。
【図２】この発明のシールドセグメントの結合状態を示す断面図である。
【図３】この発明のシールドセグメントの結合状態を示す平面図である。
【図４】この発明のシールドセグメントの結合方法を示す平面図である。
【図５】別の雌継手による、この発明のシールドセグメントの結合状態を示す断面図である。
【図６】従来セグメントの組立て方法を示す斜視図である。
【図７】従来セグメントの組立て方法を示す平面図である。
【図８】従来セグメントの雄継手を示す斜視図である。
【図９】従来セグメントの雌継手を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：セグメント本体
１Ａ：継手面
２：雌継手
３：基板
４：雄継手金物
４Ａ：雄側係合面
４Ｂ：ウェブ
５：雌継手
５Ａ：雌側係合面
５Ｂ：端面
６：鉄筋
７：鉄筋
８：セグメント本体
８Ａ：一方の継手面
８Ｂ：他方の継手面
９：雄継手
９Ａ：一側フランジ
９Ｂ：他側フランジ
９Ｃ：ウェブ
９Ｄ：雄側係合面
１０：雌継手
１０Ａ：雌側係合面
１１：鉄筋
１２：雌金物
【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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