(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル覆工作業用のセグメントを結合するセグメント継手において、
セグメントの継手面のトンネル軸方向両端にそれぞれ形成した凹部と、
これらの凹部のトンネル軸方向の底面にそれぞれ固設された楔状突起と、
連結すべきセグメントの対向する一対の楔状突起を両側から挟み込む一対の楔部を備えた継手部材と、
前記セグメント両側の凹部にそれぞれ配設された一対の継手部材を互いに引き寄せることによりこれらの継手部材を前記楔状突起側に押し込んで前記楔状突起と前記楔部とをかみ合わせる引き寄せ手段と、
連結すべき２つのセグメントを互いにトンネル軸方向に案内するガイド手段と、を備え、
前記継手部材は一対の楔部の上下両端を結合する上下一対の引っ張り部材を備えるとともに、これら上下の引っ張り部材のトンネル径方向の位置がそれぞれセグメントの外周面側主鉄筋の位置と内周面側主鉄筋の位置と略一致するようにしたことを特徴とするセグメント継手。
【請求項２】
トンネル覆工作業用のセグメントを結合するセグメント継手において、
セグメントの継手面のトンネル軸方向両端にそれぞれ形成した凹部と、
これらの凹部のトンネル軸方向の底面にそれぞれ固設された楔状突起と、
連結すべきセグメントの対向する一対の楔状突起を両側から挟み込む一対の円柱部材とこれらの円柱部材の両端を結合する一対の引っ張り部材を備えた継手部材と、
前記セグメント両側の凹部にそれぞれ配設された一対の継手部材を互いに引き寄せることによりこれらの継手部材を前記楔状突起側に押し込んで前記円柱部材間に前記楔状突起をかみ合わせる引き寄せ手段と、
連結すべき２つのセグメントを互いにトンネル軸方向に案内するガイド手段と、を備えたことを特徴とするセグメント継手。
【請求項３】
前記引っ張り部材の図心を前記一対の円柱部材の引っ張り部材への固定位置よりも前記継手部材が押し込まれる方向に偏心させたことを特徴とする請求項２に記載のセグメント継手。
【請求項４】
前記ガイド手段は、
連結すべきセグメントの一方の継手面の略中央にトンネル軸方向に延びて断面の略半分が埋設された状態で取り付けられたガイド部材と、
他方の継手面にこのガイド部材の非埋設の部分が嵌合するように形成された凹溝と、
からなることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のセグメント継手。
【請求項５】
前記ガイド手段は、
連結すべきセグメントの一方の継手面の略中央にトンネル軸方向に延びて断面の略半分が埋設された状態で取り付けられたガイド管と、
他方の継手面にこのガイド部材の非埋設の部分が嵌合するように形成された凹溝と、からなるとともに、前記引き寄せ手段の少なくとも一部を前記ガイド管内に備えたことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載のセグメント継手。
【請求項６】
引き寄せ手段は、前記ガイド部材に挿通されたボルトを備え、このボルトの一端にセグメントのトンネル軸方向両側の継手部材の一方を固定するとともに、このボルトの他端を前記継手部材の他方に形成したボルト挿通孔に挿通し、このボルトの他端に取り付けたナットのねじ込みにより前記セグメント両側の継手部材を互いに引き寄せるようにしたことを特徴とする請求項５に記載のセグメント継手。
【請求項７】
前記凹部をセグメント外周面に開口させたことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一つに記載のセグメント継手。
【請求項８】
前記凹部をセグメント内周面に開口させないようにしたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一つに記載のセグメント継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル覆工用のセグメントを結合するセグメント継手の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル覆工においては、円弧状断面の複数のセグメントを、セグメント継手を介してトンネル内周方向に沿って結合し、セグメントリングを形成する。そして、このセグメントリングをシールド機の掘進とともにトンネル軸方向に連結していくことにより、トンネル全体の覆工が行われる。
【０００３】
このようなセグメント継手によるセグメントの連結は、トンネルに作用する強大な土水圧荷重による曲げモーメントに対抗できるように強固になされる必要がある。そこで、従来、例えば図１５、図１６に示すようなセグメント継手が使用されていた。
【０００４】
図示されるように、この従来のセグメント継手は、継手板１０３Ａ、１０３Ｂおよびこれらを連結するボルト１０６、ナット１０７からなる。
【０００５】
連結すべきセグメント１０１Ａ、１０１Ｂの継手面１０２Ａ、１０２Ｂには、それぞれ継手板１０３Ａ、１０３Ｂが、アンカー筋１０４とともに埋設固定される。そして、継手板１０３Ａ、１０３Ｂに形成されたボルト挿通孔１０５Ａ、１０５Ｂに挿通されたボルト１０６を、ナット１０７で締め付けることにより、継手板１０３Ａ、１０３Ｂを介してのセグメント１０１Ａ、１０１Ｂの連結がなされる。この場合、セグメント継手の位置（ボルト１０６による連結位置）は、セグメント内周面（セグメントリングの内側面）から１／３ｈ〜１／２ｈの位置（ただしｈはセグメント厚さ）とされる。また、ボルト１０６の締め付け作業のために、セグメント内周面には、開口部１０８Ａ、１０８Ｂが開口する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のセグメント継手では、ボルトを装着するために細かく繁雑な位置決め作業が必要となり、締結のために長い作業時間を要してしまう。
【０００７】
また、セグメントの内周面に形成された開口部１０８Ａ、１０８Ｂの存在によりセグメント１０１Ａ、１０１Ｂの強度が弱められてしまう問題がある。さらに、トンネルの二次覆工を省略する場合には、開口部１０８Ａ、１０８Ｂにおいて大気にさらされたセグメント継手の構成部品（ボルト１０６、ナット１０７）に腐食が生じてしまう恐れがある。
【０００８】
また、セグメント継手はセグメント１０１Ａ、１０１Ｂの内周面側に配置されるので、セグメントリングは正方向の曲げモーメントには十分な強度を有するが、負方向の曲げモーメントには十分な強度を有するとは言えない。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、容易な作業により短時間に締結できるとともに、正負両方向の曲げモーメントに対して十分な強度を備えるセグメント継手を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
第１の発明では、トンネル覆工作業用のセグメントを結合するセグメント継手において、セグメントの継手面のトンネル軸方向両端にそれぞれ形成した凹部と、これらの凹部のトンネル軸方向の底面にそれぞれ固設された楔状突起と、連結すべきセグメントの対向する一対の楔状突起を両側から挟み込む一対の楔部を備えた継手部材と、前記セグメント両側の凹部にそれぞれ配設された一対の継手部材を互いに引き寄せることによりこれらの継手部材を前記楔状突起側に押し込んで前記楔状突起と前記楔部とをかみ合わせる引き寄せ手段と、連結すべき２つのセグメントを互いにトンネル軸方向に案内するガイド手段とを備えた。
【００１１】
また、前記継手部材は一対の楔部の上下両端を結合する上下一対の引っ張り部材を備えるとともに、これら上下の引っ張り部材のトンネル径方向の位置がそれぞれセグメントの外周面側主鉄筋の位置と内周面側主鉄筋の位置と略一致するようにした。
【００１２】
第２の発明では、トンネル覆工作業用のセグメントを結合するセグメント継手において、セグメントの継手面のトンネル軸方向両端にそれぞれ形成した凹部と、これらの凹部のトンネル軸方向の底面にそれぞれ固設された楔状突起と、連結すべきセグメントの対向する一対の楔状突起を両側から挟み込む一対の円柱部材とこれらの円柱部材の両端を結合する一対の引っ張り部材を備えた継手部材と、前記セグメント両側の凹部にそれぞれ配設された一対の継手部材を互いに引き寄せることによりこれらの継手部材を前記楔状突起側に押し込んで前記円柱部材間に前記楔状突起をかみ合わせる引き寄せ手段と、連結すべき２つのセグメントを互いにトンネル軸方向に案内するガイド手段とを備えた。
【００１３】
第３の発明では、前記引っ張り部材の図心を前記一対の円柱部材の引っ張り部材への固定位置よりも前記継手部材が押し込まれる方向に偏心させた。
【００１６】
第４の発明では、前記ガイド手段は、連結すべきセグメントの一方の継手面の略中央にトンネル軸方向に延びて断面の略半分が埋設された状態で取り付けられたガイド部材と、他方の継手面にこのガイド部材の非埋設の部分が嵌合するように形成された凹溝とからなる。
【００１７】
第５の発明では、前記ガイド手段は、連結すべきセグメントの一方の継手面の略中央にトンネル軸方向に延びて断面の略半分が埋設された状態で取り付けられたガイド管と、他方の継手面にこのガイド部材の非埋設の部分が嵌合するように形成された凹溝とからなるとともに、前記引き寄せ手段の少なくとも一部を前記ガイド管内に備えた。
【００１８】
第６の発明では、引き寄せ手段は、前記ガイド部材に挿通されたボルトを備え、このボルトの一端にセグメントのトンネル軸方向両側の継手部材の一方を固定するとともに、このボルトの他端を前記継手部材の他方に形成したボルト挿通孔に挿通し、このボルトの他端に取り付けたナットのねじ込みにより前記セグメント両側の継手部材を互いに引き寄せるようにした。
【００１９】
第７の発明では、前記凹部をセグメント外周面に開口させた。
【００２０】
第８の発明では、前記凹部をセグメント内周面に開口させないようにした。
【００２１】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、継手部材を楔部でセグメント凹部内の楔状突起を挟み込むように設置し、引き寄せ手段によりセグメント両側（前後）の一対の継手部材を互いに引き寄せれば、継手部材の楔部と楔状突起がかみ合い、楔の作用により、継手部材および楔状突起を介してセグメントが強固に連結される。したがって、セグメント継手によるセグメントの連結作業は、簡単な作業で容易かつ短時間に行い得る。
【００２２】
また、継手部材を構成する上下一対の引っ張り部材によりセグメント間には引っ張り力が作用するが、上下の引っ張り部材は、それぞれセグメントの内周面側主鉄筋および外周面側主鉄筋とトンネル径方向に等しい位置に配置されているので、セグメントリングに対する正負両方向の曲げモーメントに対して同じように十分な強度を持つものとなる。
【００２３】
第２の発明では、継手部材を円柱部材間にセグメント凹部内の楔状突起を挟み込むように設置し、引き寄せ手段によりセグメント両側（前後）の一対の継手部材を互いに引き寄せれば、継手部材の円柱部材の間に楔状突起がかみ合い、楔の作用により、継手部材および楔状突起を介してセグメントが強固に連結される。したがって、セグメント継手によるセグメントの連結作業は、簡単な作業で容易かつ短時間に行い得る。また、一対の円柱部材は、円柱部材の間隔を適切にとりさえすれば、楔状突起との間で楔作用を得ることができ、例えば円柱部材の代わりに傾斜面を持つ楔部を採用した場合のように、高い加工精度が要求されることはない。よって、継手部材の製造は容易に行え、コスト削減を図り得る。
【００２４】
第３の発明では、引き寄せ手段により継手部材を楔状突起側に押し込むとき、引っ張り部材には、楔状突起が円柱部材を押し戻そうとする反力による曲げモーメントが作用する一方で、引っ張り部材の図心が円柱部材の固定位置（すなわち引っ張り部材への力の作用点）よりも継手部材が押し込まれる方向に偏心していることにより、楔状突起が円柱部材を押し開こうとする水平力による偏心曲げモーメントも作用する。これらの曲げモーメントは互いに逆向きのものとなり、相殺し合う。したがって、引っ張り部材に発生する曲げモーメントは小さなものとでき、引っ張り部材の強度確保のための厚みは小さいものとできる。したがって、継手部材を小型軽量化できるとともに、材料費低減によるコスト削減を図り得る。
【００２７】
第４の発明では、既設セグメントに対して連結すべきセグメントを組み付けるとき、組み付けられるセグメントはガイド部材および凹溝に沿った方向にスライドさせられるので、ガイド部材および凹溝は、セグメント組み付け時のスライドのガイドとして作用する。したがって、セグメントの組み付けは、極めて容易かつ正確に短時間で行い得る。また、ガイド部材は、セグメントに作用するせん断力に対しては、抵抗部材として機能する。
【００２８】
第５の発明では、ガイド管内に引き寄せ手段の少なくとも一部を収容するようにしたので、引き寄せ手段は合理的に配置でき、セグメント継手はコンパクトに構成できる。
【００２９】
第６の発明では、引っ張り手段はボルトおよびナットからなるので、低コストで構成でき  るとともに、ナットの締め付けトルクを調節することにより、セグメント継手の締結力を容易に管理することができる。
【００３０】
第７の発明では、セグメント継手による締結後にセグメントリング外周にコンクリートを充填すると、セグメント外周面に開口した凹部には自動的にコンクリートが充填され、凹部内のセグメント継手の構成部品はコンクリートで覆われる。したがって、これらの構成部品の腐食は、特別な処置を行わなくても防止できる。
【００３１】
第８の発明では、セグメントの凹部はセグメント内周面に開口することはないので、二次覆工を省略したときでも、凹部内のセグメント継手の構成部品には腐食が生じにくい。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の第１の実施の形態のセグメント継手を示す斜視図である。
【００３４】
セグメント１Ａ、１Ｂはセグメントリングの一部を構成するものであり、それぞれの端部の継手面（連結時に接合される面）２Ａ、２Ｂを対向させるようにして、トンネル内周方向に沿って配設される。なお、図示しないが、セグメント１Ａ、１Ｂの反対側端部にも継手面があり、それぞれ隣接するセグメントと接合する。
【００３５】
継手面２Ａおよび２Ｂのトンネル軸方向の両端部には、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂ（４Ｂは図示せず）が切り欠かれている（ただし凹部４Ｂについては図４〜図６参照）。これらの凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂのトンネル軸方向の底面の略中央には、トンネル軸方向に延びる楔状突起５Ａ、６Ａおよび５Ｂ、６Ｂが配設される（ただし楔状突起６Ａ、６Ｂについては図４〜図６参照）。
【００３６】
なお、この凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂは、セグメント１Ａ、１Ｂの内周面側には開口しないようにしておくとよい。これにより、二次覆工を省略したときでも、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂ内部のセグメント継手の構成部品（例えば後述するボルト３３等）が腐食しにくくできる。
【００３７】
また、図示しないが、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂは、セグメント１Ａ、１Ｂの外周面側に開口するように形成してもよい。これにより、後述するように、セグメントリング外周にコンクリートを充填したときに、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂにコンクリートが充填され、自動的にセグメント継手の防食がなされる。
【００３８】
セグメント１Ａの継手面２Ａには、トンネル半径方向の略中央に、トンネル軸方向に延びるガイド管７が、円形断面の略半分が埋設された状態で取り付けられる。そして、セグメント１Ｂの継手面２Ｂには、継手面２Ａ、２Ｂが接合されたときに、ちょうどガイド管７の非埋設部分が嵌合するような凹溝８が形成されている。なお、本実施の形態では、ガイド管７と凹溝８がガイド手段を構成する。
【００３９】
また、セグメント１Ａおよび１Ｂの側面（接合面２Ａ、２Ｂおよび反対側の接合面および前後のセグメントリングとの接合面）には、全周にわたって止水シールのためのシール溝９Ａ、１０Ａおよび９Ｂ、１０Ｂが形成されている。これらのシール溝９Ａ、１０Ａおよび９Ｂ、１０Ｂにはシール材がはめ込まれる。なお、シール溝９Ａ、９Ｂはセグメント１Ａ、１Ｂの外周面（トンネル内周面側の面）に近接した位置に、またシール溝１０Ａ、１０Ｂはセグメント１Ａ、１Ｂの内周面に近接した位置に、それぞれ形成されるものである。
【００４０】
継手部材１１は、セグメント１Ａ、１Ｂの連結時に、凹部３Ａ、３Ｂにおいて楔状突起５Ａ、５Ｂに嵌合する部材であり、断面Ｕ字型の継手部材本体１２を備える。また、継手部材２１は、セグメント１Ａ、１Ｂの連結時に、凹部４Ａ、４Ｂにおいて楔状突起６Ａ、６Ｂに嵌合する部材であり、継手部材１１と同様に、断面Ｕ字型の継手部材本体２２を備える。これらの継手部材本体１２および２２の左右の折れ曲がった部分が、それぞれ楔部１３Ａ、１３Ｂおよび２３Ａ、２３Ｂとなっている。
【００４１】
継手部材１１および２１の上下両端部には、それぞれ上下一対の引っ張り部材１４、１５および上下一対の引っ張り部材２４、２５が備えられる。そして、引っ張り部材１４、１５および２４、２５の左右両端は、それぞれ、左右一対の楔部１３Ａ、１３Ｂおよび２３Ａ、２３Ｂの上下両端に固定される。
【００４２】
また、継手部材本体１２、２２の略中央には、ボルト挿通穴１６、２６が開口する。
【００４３】
図２、図３は、継手部材１１による締結状態を示す断面図である。なお、この図２、図３には、便宜上、継手部材１１側の締結状態を図示しているが、以下の説明では、継手部材１１側と継手部材２１側について並列に説明する。
【００４４】
図示されるように、楔部１３Ａ、１３Ｂおよび楔部２３Ａ、２３Ｂの向かい合った内側面と、楔状突起５Ａ、５Ｂおよび楔状突起６Ａ、６Ｂの外側を向いた面は、それぞれ楔状の斜面（楔面）となっている。そして、継手部材１１および継手部材２１によるセグメント１Ａ、１Ｂの締結時には、楔部１３Ａ、１３Ｂおよび楔部２３Ａ、２３Ｂが、楔状突起５Ａ、５Ｂおよび楔状突起６Ａ、６Ｂを両側から挟み込み、楔部１３Ａ、１３Ｂおよび楔部２３Ａ、２３Ｂの楔面に、楔状突起５Ａ、５Ｂおよび楔状突起６Ａ、６Ｂの楔面が当接し、継手部材１１および継手部材２１がセグメント１Ａ、１Ｂ側に押し込まれると、これらの楔面が、より深くかみ合うようになっている。
【００４５】
このように楔面がかみ合うと、相対する楔部１３Ａ、１３Ｂおよび楔部２３Ａ、２３Ｂの間には、引っ張り部材１４、１５および引っ張り部材２４、２５により、互いに引き寄せる方向への引っ張り力が作用する。このような楔の作用により、セグメント１Ａと１Ｂは強く連結される。
【００４６】
また、セグメント１Ａおよび１Ｂのトンネル半径方向の所定の位置には、それぞれ、複数の外周面側主鉄筋３１Ａ、内周面側主鉄筋３２Ａおよび外周面側主鉄筋３１Ｂ、内周面側主鉄筋３２Ｂが、トンネル内周方向に沿って並んで備えられている。ここで、外周面側主鉄筋３１Ａおよび外周面側主鉄筋３１はセグメント１Ａ、１Ｂの外周面側で曲げモーメントを受けるものであり、また、内周面側主鉄筋３２Ａおよび内周面側主鉄筋３２Ｂは、セグメント１Ａ、１Ｂの内周面側で曲げモーメントを受けるものである。
【００４７】
そして、引っ張り部材１４および２４は、それぞれ外周面側主鉄筋３１Ａおよび外周面側主鉄筋３１Ｂと、トンネル半径方向に略同じ高さに配設されている（言い換えれば、図３の上下方向に略同じ高さに配設されている）。また、引っ張り部材１５および２５は、それぞれ内周面側主鉄筋３２Ａおよび内周面側主鉄筋３２Ｂと、トンネル半径方向に略同じ高さに配設されている。したがって、セグメント継手においてセグメント１Ａ、１Ｂに作用する曲げモーメントを受ける部材である引っ張り部材１４、１５および２４、２５は、セグメント１Ａ、１Ｂの内周側と外周側の両側に配置され、セグメント継手は正負両方向のの曲げモーメントに対して同じように十分に高い強度を有することになる。
【００４８】
ガイド管７内部にはボルト３３が挿通され、このボルト３３の両端はガイド管７から突出する。ボルト３３の凹部４Ａ、４Ｂ側の端部は、継手部材２１のボルト挿通孔２６に、例えば溶接により固定される。一方、ボルト３３の凹部３Ａ、３Ｂ側の端部は、継手部材１１のボルト挿通孔１６に挿通され、ナット３４により締め付けられる。このナット３４の締め付けにより、継手部材１１、２１は、互いに近づく方向に引き寄せられ、結果としてセグメント１Ａ、１Ｂ側に押し込まれる。これにより、上述した楔の作用によるセグメント１Ａ、１Ｂの強固な連結がなされる。
【００４９】
以上のように、本実施の形態のセグメント継手は、楔状突起５Ａ、６Ａおよび５Ｂ、６Ｂ、継手部材１１および２１、継手部材１１および２１の引き寄せ手段であるボルト３３およびナット３４から構成される。
【００５０】
つぎに図４〜図６にしたがって、本発明のセグメント継手の締結手順を説明する。
【００５１】
まず、図４に示すように、既設セグメントリング４０の前方、すなわちトンネル覆工の進行方向側（図４の下側）に、セグメントリング１Ａを組み付ける。この場合、ガイド管７には、端部に継手部材２１を固定したボルト３３をあらかじめ挿通しておき、継手部材２１は凹部４Ａ、４Ｂ側に配置しておく。
【００５２】
続いて、セグメント１Ｂを、トンネル軸方向前方にずれた位置から既設セグメントリング４０に向かって、継手面２Ｂがセグメント１Ａの継手面２Ａに沿うようにしてスライドさせることにより、セグメント１Ａの隣りに組み付ける。このスライドにおいて、継手面２Ａに埋め込まれたガイド管７は、継手面２Ｂの凹溝８に端部からスライド分だけ嵌合して行く。したがって、ガイド管７および凹溝８は、セグメント１Ｂ組み付け時のスライドのガイドとして作用し、セグメント１Ｂは自動的に正しい位置に組み付けられ、セグメントの組み付け作業は極めて容易に行うことができる。
【００５３】
セグメント１Ａ、１Ｂの組み付けが終了したら、図５に示すように、継手部材１１のボルト挿通孔１６に、ボルト３３の凹部３Ａ、３Ｂ側の端部を挿通させる。そして、図６に示すように、このボルト３３端部に設けたナット３４を締め付ける。この締め付けにより、継手部材１１と２１はボルト３３を介して互いに引き付けられ、継手部材１１は楔状突起５Ａ、５Ｂと、また継手部材２１２は楔状突起６Ａ、６Ｂと強くかみ合う。このかみ合いによる楔の作用によって、セグメント１Ａと１Ｂは強固に連結される。
【００５４】
なお、このとき、継手面２Ａ、２Ｂ間に装着された止水シール部材が、シール溝９Ａ、１０Ａおよび９Ｂ、１０Ｂ内に収まるように変形し、目開きが解消される。
【００５５】
このように、セグメント１Ａと１Ｂの連結は、継手部材１１および２１を互いに引き寄せて、楔状突起５Ａ、５Ｂおよび６Ａ、６Ｂ側にかみ合わせることにより、極めて容易に行い得る。
【００５６】
そして、このセグメント継手による締結は、セグメント１Ａ、１Ｂの内周面側と外周面側の両方に配置された引っ張り部材１４、１５および２４、２５により、セグメントリングに対する正負両方向の曲げモーメントに対して十分な強度を持つものとなる。
【００５７】
また、この場合、ナット３４の締め付けトルクを調節することにより、継手部材１１および２１の押し込みの程度を調節でき、セグメント継手の締結力を容易に管理することができる。
【００５８】
また、セグメント１Ａ、１Ｂに作用するせん断力に対しては、ガイド管７が抵抗部材として機能する。
【００５９】
また、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂをセグメント１Ａおよび１Ｂの外周面側に開口するようにしておけば、その後のトンネル覆工作業においてセグメント１Ａおよび１Ｂの外周面側にコンクリートを打設すると（例えば、特許第１８２８１００号、特許第１８２９５９１号参照）、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂ内に自動的にコンクリートが充填される。これにより、セグメント継手は自動的にコンクリートに覆われ、セグメント継手を構成するボルト３３、ナット３４等の腐食は、特別の処置をせずとも防止できる。
【００６０】
また、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂは、セグメント１Ａ、１Ｂの内周面側には開口していないので、二次覆工を省略したときでも、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂ内のボルト３３、ナット３４等に腐食は生じにくい。
【００６１】
また、凹部３Ａ、４Ａおよび３Ｂ、４Ｂはセグメント継手面２Ａ、２Ｂのトンネル軸方向両端に形成されるものであるので、セグメント内周面に開口を形成した場合のようにセグメントの強度を弱めてしまうことはない。
【００６２】
なお、上記の実施の形態では、継手部材１１、２１と係合する楔状突起を、トンネル軸方向に延びる楔状突起５Ａ、６Ａおよび５Ｂ、６Ｂとしたが、本発明の楔状突起はこのような形態に限られるものではなく、継手部材１１、２１と楔結合するものであれば、楔状突起の形状、個数、配置などは自由に選択しうる。
【００６３】
例えば、図７、図８に示すように、凹部３Ａおよび３Ｂのそれぞれにトンネル周方向（引っ張り部材１４、１５と平行な方向）に延びる一対の楔状突起６５Ａ、６６Ａおよび６５Ｂ、６６Ｂを、それぞれ相対する端部が面接触するように設けるとともに、これらの楔状突起６５Ａと６６Ａ、楔状突起６５Ｂと６６Ｂのもう一方の端部に形成した楔状の傾斜（楔面）を、それぞれ継手部材１１の楔部１３Ａ、１３Ｂと楔結合するようにしてもよい。このように、楔状突起６５Ａ、６６Ａおよび６５Ｂ、６６Ｂを引っ張り部材１４、１５と平行に設けておけば、楔状突起６５Ａ、６６Ａおよび６５Ｂ、６６Ｂは曲げ引っ張りによる捩れ等を受けることはなく、確実に曲げモーメントに対抗できる。また、楔状突起６５Ａと６５Ｂ、楔状突起６６Ａと６６Ｂは相対する端部が面接触するので、相互に支持し合うことにより、強度が高められる。
【００６４】
図９〜図１１には、本発明の第２の実施の形態のセグメント継手を示す。
【００６５】
この実施の形態のセグメント継手は、上記第１の実施の形態（楔状突起６５Ａ、６６Ａおよび６５Ｂ、６６Ｂを採用した形態）のセグメント継手と比較して、継手部材の形態が変更となる点でのみ異なり、他の構成は共通するものである。なお、以下の説明では、第１の実施の形態の継手部材１１に対応する本実施の形態の継手部材７１について説明するが、第１の実施の形態の継手部材２１に対応しても継手部材７１と同様な（対称な）形態の継手部材が備えられる。
【００６６】
図示されるように、継手部材７１は、上下一対の引っ張り部材７４、７５を備え、これらの引っ張り部材７４、７５を左右一対の円柱部材７３Ａ、７３Ｂと底面板７２で連結して構成されるものである。
【００６７】
詳しく説明すると、引っ張り部材７４、７５は、互いの内側側面を正対させて略平行に配置された一対の５角形の板状部材であり、左端付近に円柱部材７３Ａの上端、下端がそれぞれ貫通固定され、また右端付近に円柱部材７３Ｂの上端、下端がそれぞれ貫通固定される。また、これらの引っ張り部材７４、７５は、五角形の一つの頂点Ｐが幅方向の一方に突出した形状であり、図心Ｇが、円柱部材７３Ａ、７３Ｂの位置（円柱部材７３Ａ、７３Ｂの中心を結ぶ線上）よりも、この突出頂点Ｐ側に偏心量ｅだけ偏心した形となっている（図１２参照）。
【００６８】
円柱部材７３Ａ、７３Ｂは、楔状突起６５Ａ、６５Ｂおよび楔状突起６６Ａ、６６Ｂを両外側の楔面に接して挟み込む幅で、略平行に配設されるもので、楔状突起６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂと楔係合する楔部となる。また、底面板７２は、上記突出頂点Ｐと反対側から、引っ張り部材７４、７５の略左右中央付近に固定されるものである。この底面板７２に、ボルト挿通穴７６が開口する。
【００６９】
この継手部材７１は、円柱部材７３Ａ、７３Ｂの間に楔状突起６５Ａ、６５Ｂおよび楔状突起６６Ａ、６６Ｂが挟み込む形となるように、底面板７２と反対側（突出頂点Ｐ側）から、楔状突起６５Ａ、６５Ｂおよび楔状突起６６Ａ、６６Ｂにはめ込まれる。そして、ボルト挿通穴７６に挿通したボルト３３端部に設けたナット３４を締め付けることにより、円柱部材７３Ａ、７３Ｂが楔面にかみ合っていき、このかみ合いによる楔の作用により、セグメント１Ａと１Ｂの連結が強固になされる。
【００７０】
本実施の形態は、このような構成の継手部材７１を採用することにより、上記第１の実施の形態と同様な作用および効果に加えて、以下のような新たな作用および効果を得ることができる。
【００７１】
まず第１に、継手部材７１の製造を容易化することができる。すなわち、第１の実施の形態の継手部材１１においては、楔状突起６５Ａ、６５Ｂ６６Ａ、６６Ｂの楔面に適合する傾斜面を楔部１３Ａ、１３Ｂに形成する必要があり、この傾斜面には高い加工精度が要求される。これに対して、継手部材７１では、円柱部材７３Ａ、７３Ｂが楔部となっているので、これらの円柱部材７３Ａ、７３Ｂの間隔を適切にとるだけで、円柱部材７３Ａ、７３Ｂの間に楔状突起６５Ａ、６５Ｂおよび楔状突起６６Ａ、６６Ｂが挟み込むことができ、十分な楔作用を得ることができる。したがって、継手部材７１の製造においては、特に高い加工精度を要求されることがなく、製造は容易に行え、製造コストを低減することができる。
【００７２】
また第２に、引っ張り部材７４、７５の図心Ｇは、円柱部材７３Ａ、７３Ｂの中心を結ぶ線よりも底面板７２と反対側に偏心量ｅだけずれているので、引っ張り部材７４、７５にかかる曲げモーメントを低減することができ、これにより継手部材７１の小型軽量化および低コスト化を図ることができる。
【００７３】
これを図１２を用いて説明する。なお、この図１２には引っ張り部材７４側を示すが、引っ張り部材７５側も同様である。
【００７４】
図示されるように、ナット３４を締め付けると、継手部材７１は、楔状突起６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂ側に押し込み力Ｆ0で押し込まれる。これにより、継手部材７１の円柱部材７３Ａ、７３Ｂには、楔状突起６５Ａ、６５Ｂ、６６Ａ、６６Ｂから、押し込み力Ｆ0の反力Ｆと、左右に押し広げようとする水平力Ｈが作用する。
【００７５】
このため、引っ張り部材７４、７５には、円柱部材７３Ａ、７３Ｂから水平力Ｈ、反力Ｆが作用し、反力Ｆによる曲げモーメントＭFが発生する。また、この場合、引っ張り部材７４、７５の図心Ｇは、円柱部材７３Ａ、７３Ｂの中心を結ぶ線上（すなわち水平力Ｈと反力Ｆの引っ張り部材７４、７５への作用点）よりも、底面板７２と反対側（すなわち継手部材７１が押し込まれる側）に、偏心量ｅだけ偏心しているので、引っ張り部材７４、７５には水平力Ｈによる偏心曲げモーメントＭHが発生し、この偏心曲げモーメントＭHと曲げモーメントＭFは互いに相殺する方向に作用するモーメントとなる。
【００７６】
このように、引っ張り部材７４、７５に発生する曲げモーメントは相殺により低減されるので、引っ張り部材７４、７５として比較的薄い板を採用することができる。したがって、この分、継手部材７１は小型軽量化でき、また材料費削減による低コスト化を図ることができる。
【００７７】
図１３には、本発明の第３の実施の形態のセグメント継手を示す。
【００７８】
本実施の形態では、図示されるように、セグメント１Ａの継手面９Ａには、一方の端部に凹部３Ａが形成される一方、他方の端部付近の所定位置に継手部材５１Ａが立設される。また、セグメント１Ｂの継手面９Ｂには、凹部３Ａと対向する端部付近の所定位置に継手部材５１Ｂが立設される一方、継手部材５１Ａと対向する端部に凹部４Ｂ（図示せず）が形成される。凹部３Ａ、４Ｂ内には、上記第１の実施の形態と同様に、トンネル軸方向に延びる楔状突起５Ａ、６Ｂが備えられている。また、継手面２Ａには、トンネル半径方向の略中央に、トンネル軸方向に延びるガイド部材６０が、円形断面の略半分が埋設された状態で取り付けられ、セグメント１Ｂの継手面２Ｂにちょうどガイド部材６０の非埋設部分が嵌合するように形成された凹溝８とともにガイド手段を構成している。なお、継手面２Ａのシール溝９Ａ、１０Ａ、継手面２Ｂのシール溝９Ｂ、１０Ｂの構成は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００７９】
継手部材５１Ａ、５１Ｂは、それぞれ継手面９Ａ、９Ｂから略垂直に延び出す継手部材本体５２Ａ、５２Ｂを備え、これらの継手部材本体５２Ａ、５２Ｂの先端部は、それぞれ楔状突起５Ａ、６Ｂ側に折れ曲がった楔部５３Ａ、５３Ｂとなっている。さらに、継手部材本体５２Ａの上下には一対の引っ張り部材５４Ａ、５５Ａが備えられ、この引っ張り部材５４Ａ、５５Ａの一端は楔部５３Ａに固定され、他端は継手面９Ａに固定される。また、継手部材本体５２Ｂの上下には一対の引っ張り部材５４Ｂ、５５Ｂが備えられ、この引っ張り部材５４Ｂ、５５Ｂの一端は楔部５３Ｂに固定され、他端は継手面９Ｂに固定される。
【００８０】
なお、継手部材５１Ａ、５１Ｂは、例えば、第１の実施の形態における継手部材１１、２１を、継手面９Ａ、９Ｂの所定位置に、略半分埋設することにより構成することができる。
【００８１】
本実施の形態においてセグメント１Ａと１Ｂを連結する際には、まず、セグメント１Ｂを図の手前側にずらした位置でガイド部材６０と凹溝８を嵌合させる。つぎに、この状態からセグメント１Ｂをセグメント１Ａ側（図の奥側）にスライドさせて行くと、継手部材５１Ａ、５１Ｂの楔部５３Ａ、５３Ｂは、それぞれ楔状突起５Ａ、６Ｂと楔結合して行く。この楔結合の作用により、ガイド部材６０には圧縮力が、また継手部材５１Ａ、５１Ｂには引っ張り力がそれぞれ導入され、セグメント１Ａ、１Ｂは強固に連結される。
【００８２】
なお、セグメント１Ａ、１Ｂのスライドは、ガイド部材６０と凹溝８で案内されるので、シール溝９Ａ、１０Ａと９Ｂ、１０Ｂは正しく相対する位置でスライドして行くので、シール溝９Ａ、１０Ａと９Ｂ、１０Ｂに配されたシール材は剥がれたり、損傷したりすることはない。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、セグメント１Ａ、１Ｂをスライドさせるだけで継手部材５１Ａ、５１Ｂに引っ張り軸力が導入できるので、セグメント継手の締結作業が極めて容易となり、またボルトなどの部材を削減することができる。
【００８４】
図１４〜図１６には、本発明の第４の実施の形態を示す。
【００８５】
図１４に示すように、本実施の形態は、上記第３の実施の形態と比較して、セグメント１Ａ、１Ｂの継手面２Ａ、２Ｂをトンネル軸方向Ｘに対して所定角θの傾斜面とした点で異なるものである。これにより、セグメント１Ａと１Ｂを連結する場合、セグメント１Ａ、１Ｂの継手面２Ａ、２Ｂ自体が楔状に接合することになり、この楔接合の作用により、引っ張り部材５４Ａ、５４Ｂおよび５４Ｂ、５５Ｂには、より大きな引っ張り軸力が導入され、セグメント継手の締結は容易に強固なものとできる。
【００８６】
なお、本実施の形態においては、継手面２Ａ、２Ｂ自体が楔結合するため、上記第３の実施の形態のように楔状突起５Ａ、６Ａと楔部５３Ａ、５３Ｂは必ずしも楔結合しなくても、十分な締結力が得られる。そこで本実施の形態では、継手部材５１Ａ、５１Ｂの折れ曲がった係合部５６Ａ、５６Ｂには楔状の斜面は設けず、またこの係合部５６Ａ、５６Ｂを、第３の実施の形態の楔状突起５Ａ、６Ｂの代わりに凹部３Ａ、４Ｂ内にそれぞれ突設された係合部材６１Ａ、６１Ｂに係合させるようにしている（ただし突起部材６１Ｂは図示せず）。このように本実施の形態によれば、継手部材５１Ａ、５１Ｂや係合部材６１Ａ、６１Ｂに楔面を形成する加工が必要なくなる。
【００８７】
また、図１５、図１６に示すように、セグメントは、継手面の傾斜方向の組み合わせにより、４つのタイプ、すなわち、セグメントリングを上方から見たときに既設セグメントリング４０側が長辺となる台形タイプａ、既設セグメントリング４０側が短辺となる台形タイプｋ、左傾斜の平行四辺形タイプｂ、右傾斜の平行四辺形タイプｃが考えられる。実際にセグメントリングを形成する場合には、例えば図１５、図１６に示すように、これら４つのタイプのセグメントを適宜組み合わせて形成するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】同じく継手部材の締結を示す断面図である。
【図３】同じく断面図である。
【図４】同じく継手の締結手順を示す説明図である。
【図５】同じく説明図である。
【図６】同じく説明図である。
【図７】同じく継手部材の締結を示す断面図である。
【図８】同じく断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における継手部材の締結を示す断面図である。
【図１０】同じく図９のＸ−Ｘ断面図である。
【図１１】同じく図１０のＹ−Ｙ断面図である。
【図１２】同じく引っ張り部材に作用する曲げモーメントを説明するための図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態を示す斜視図である。
【図１５】同じくセグメントの連結の例を示す説明図である。
【図１６】同じくセグメントの連結の例を示す説明図である。
【図１７】従来のセグメント継手における継手板を示す斜視図である。
【図１８】従来のセグメント継手によるセグメントの締結を示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ、１Ｂ  セグメント
２Ａ、２Ｂ  接合面
３Ａ、３Ｂ  凹部
４Ａ、４Ｂ  凹部
５Ａ、５Ｂ  楔状突起
６Ａ、６Ｂ  楔状突起
７  ガイド管
８  凹溝
１１  継手部材
１３Ａ、１３Ｂ  楔部
１４  引っ張り部材
１５  引っ張り部材
２１  継手部材
２３Ａ、２３Ｂ  楔部
２４  引っ張り部材
２５  引っ張り部材
３１Ａ、３１Ｂ  外周面側主鉄筋
３２Ａ、３２Ｂ  内周面側主鉄筋
３３  ボルト
３４  ナット
５１Ａ、５１Ｂ  継手部材
５３Ａ、５３Ｂ  楔部
５４Ａ、５４Ｂ  引っ張り部材
５５Ａ、５５Ｂ  引っ張り部材
５６Ａ、５６Ｂ  係合部
６０  ガイド部材
６１Ａ、６１Ｂ  係合部材
６５Ａ、６５Ｂ  楔状突起
６６Ａ、６６Ｂ  楔状突起
７１  継手部材
７２  底面板
７３Ａ、７３Ｂ  円柱部材
７４、７５  引っ張り部材
【図１】
0004311812.tif 000002
【図２】
0004311812.tif 000003
【図３】
0004311812.tif 000004
【図４】
0004311812.tif 000005
【図５】
0004311812.tif 000006
【図６】
0004311812.tif 000007
【図７】
0004311812.tif 000008
【図８】
0004311812.tif 000009
【図９】
0004311812.tif 000010
【図１０】
0004311812.tif 000011
【図１１】
0004311812.tif 000012
【図１２】
0004311812.tif 000013
【図１３】
0004311812.tif 000014
【図１４】
0004311812.tif 000015
【図１５】
0004311812.tif 000016
【図１６】
0004311812.tif 000017
【図１７】
0004311812.tif 000018
【図１８】
0004311812.tif 000019