(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑道の周壁方向に接合されるセグメントの、坑軸に平行な接合面同士に断面Ｃ型の接合金具がそれぞれ設けられ、該接合金具同士が、断面Ｉ型の連結金具の両端部に係合され、隣接する一方のセグメントに対して坑道後端側から他方のセグメントが坑道先端側へ押し込まれることで、前記接合金具と該連結金具とに形成されたテーパ面同士が摺接されて、接合金具同士が引き寄せられ、隣接するセグメント同士が接合されるセグメントの接合構造において、
隣接する一方のセグメントの前記接合面に、坑道後端側から坑道先端側へ向かうにしたがって徐々に該接合面から突出されるシール材が貼着され、
隣接する他方のセグメントの前記接合面に、坑道前端側から坑道後端側へ向かうにしたがって徐々に該接合面から突出されるシール材が貼着されることを特徴とするセグメントの接合構造。
【請求項２】
前記シール材の収容される前記溝がテーパ溝で形成され、前記シール材が均一な厚みで形成されることで前記シール材が前記接合面から徐々に突出されることを特徴とする請求項１記載のセグメントの接合構造。
【請求項３】
前記シール材の収容される溝が均一な深さの溝で形成され、前記シール材の厚みがテーパ状に形成されることで前記シール材が前記接合面から徐々に突出されることを特徴とする請求項１記載のセグメントの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、坑道の周壁方向と坑道の長さ方向とにつなぎ合わされるセグメントの接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルの工事用部材には、図７に示すモジュール化された多数のセグメント１が使用される。セグメント１は、トンネル施工の際、坑道の周壁回りと坑道の長さ方向との両方に密につなぎ合わされて接合される。各セグメント１は、周方向に沿った接合面と、長さ方向に沿った接合面とに、相互の接合面同士を当接した際に連通する孔２を有し、互いに隣接する接合面同士がこの孔２に挿通された結合ボルトで締着して結合される。
【０００３】
ところが、各セグメント１の接合面毎に設けられた孔２に、手作業によりボルトを挿通させ、このボルトにナットを螺合させる作業は、多大な労力を要する。また、ボルト・ナットの締着による接合構造は、ロボットを用いた自動組付けの障害ともなった。
【０００４】
このような不具合を解消するものに、隣接するセグメントの接合面の対向位置に、断面Ｃ型の接合金具を埋設しておき、接合面同士のこれら接合金具に両端部が係合する断面Ｉ型の連結金具を嵌め込むことにより、Ｃ型の接合金具同士をＩ型の連結金具によって連結させ、セグメントの接合面同士を接合させる構造が開発されている。そして、この種のセグメントの接合構造によれば、接合金具と連結金具とにテーパ面を形成しておき、連結金具を左右の接合金具に押し込むことで、左右の接合金具同士を近接させて、よりセグメント同士の接合力を高めることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のセグメントの接合構造は、接合金具と連結金具とのテーパ面同士を摺接しながら嵌合させるため、セグメントと接合金具との高精度な取付けが要求された。即ち、既に接合の完了したセグセメントに設けられた接合金具は、次に接合されるセグセメントの接合金具と、連結金具を介して連結される。この際、次に接合されるセグセメントとこのセグセメントに取り付けられる接合金具との間に例えば坑道の長さ方向の相対的な位置ずれが生じていると、連結金具によって、左右の接合金具同士が完全に近接される前に、セグセメントが、既に構築されている坑道先端側の環状セグメント群に当接し、接合金具と連結金具とのテーパ面同士の間に、隙間の生じる問題があった。このような隙間が生じれば、接合面同士の十分な引き寄せができなくなる上に、周壁方向で隣接するセグメント同士にガタの生じる虞れもあった。
本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、テーパ面の形成された接合金具と連結金具とを有するセグメントの接合構造において、テーパ面同士の間に生じる隙間が除去されるセグメントの接合構造を提供し、セグメント同士のガタ防止を図ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る請求項１記載のセグメントの接合構造は、坑道の周壁方向に接合されるセグメントの、坑軸に平行な接合面同士に断面Ｃ型の接合金具がそれぞれ設けられ、該接合金具同士が、断面Ｉ型の連結金具の両端部に係合され、隣接する一方のセグメントに対して坑道後端側から他方のセグメントが坑道先端側へ押し込まれることで、前記接合金具と該連結金具とに形成されたテーパ面同士が摺接されて、接合金具同士が引き寄せられ、隣接するセグメント同士が接合されるセグメントの接合構造において、隣接する一方のセグメントの前記接合面に、坑道後端側から坑道先端側へ向かうにしたがって徐々に該接合面から突出されるシール材が貼着され、隣接する他方のセグメントの前記接合面に、坑道前端側から坑道後端側へ向かうにしたがって徐々に該接合面から突出されるシール材が貼着されることを特徴とする。
【０００７】
このセグメントの接合構造では、隣接する一方のセグメントに対して他方のセグメントが坑道先端側へ押し込まれると、シール材の突出部分同士が徐々に摺接し合うようになり、シール材同士に、接合に伴って徐々に大きくなる反発力が生じる。そして、この反発力は、接合金具と連結金具とを離反させる方向の付勢力となる。従って、離反方向に付勢された接合金具と連結金具は、テーパ面同士が密着されることになり、テーパ面同士の間に生じる隙間が除去され、周壁方向に隣接するセグメント同士のガタがなくなる。
【０００８】
請求項２記載のセグメントの接合構造は、前記シール材の収容される前記溝がテーパ溝で形成され、前記シール材が均一な厚みで形成されることで前記シール材が前記接合面から徐々に突出されることを特徴とする。
【０００９】
このセグメントの接合構造では、均一な厚みのシール材を用いて、このシール材を接合面から徐々に突出されることが可能になる。従って、従来のシール材が使用可能になり、シール材の成形型に変更が生じず、シール材のコストが高くなることがない。一方、セグメントの接合面に設けられるテーパ溝は、通常の溝から、比較的安価に変更が可能になる。
【００１０】
請求項３記載のセグメントの接合構造は、前記シール材の収容される溝が均一な深さの溝で形成され、前記シール材の厚みがテーパ状に形成されることで前記シール材が前記接合面から徐々に突出されることを特徴とする。
【００１１】
このセグメントの接合構造では、シール材の収容される溝が均一な深さで形成されるとともに、シール材の厚みがテーパ状に形成される。従って、セグメントに貼着されるシール材の内周側は、従来と同様の矩形枠形状でよく、特に隅部での納まりを低下させずに（セグメントの出隅部に、シール材の入隅部が確実に一致して）、シール材が接合面から徐々に突出可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメントの接合構造の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るセグメントの接合構造の分解斜視図、図２は図１の接合構造の備えられた隣接するセグメントの分解平面図、図３は図１の接合構造に用いられる接合金具及び連結金具を示した分解斜視図、図４は図２のセグメントの接合手順を示す接合前の説明図、図５は図２のセグメントの接合手順を示す接合後の説明図、図６は図５のＡ−Ａ断面図である。
【００１３】
セグメント１１は、平面視長方形に形成されたコンクリート製のものであり、これらセグメント１１の坑道の周壁方向の端面となる接合面１３を互いに接合させることにより、掘削穴内にてトンネル壁体を構成するリングが構築される。そして、このリングを坑道の中心軸（坑軸）方向へ互いに接合させることにより、トンネル壁体が構築されるようになっている。
【００１４】
これらセグメント１１の接合面１３には、坑軸方向の接合溝部１５が、坑軸方向に間隔を有して一対形成されている。これら接合溝部１５には、図３に示す断面Ｃ型の接合金具１７が設けられ、これら接合金具１７同士は断面Ｉ型の連結金具１９によって互いに連結されるようになっている。
【００１５】
接合金具１７は、図６に示すように、係止片部２１を有する鉤形に形成された一対の係止部２３が互いに対向位置に設けられたもので、これら係止部２３同士によって形成された空間が連結金具１９の係合部２５が係合する係合空間２７とされている。また、係止片部２１の内面からなる係止面２９は、連結金具１９の挿入方向（図３の矢印イ）へ向かって係合空間２７を狭めるテーパ面とされている。つまり、セグメント１１の接合面１３同士を突き合わせた状態にて、互いに対向する接合金具１７の係止面２９が、連結金具１９の挿入方向の奥方へ向かって次第に離間するテーパ面とされている。
【００１６】
この接合金具１７には、複数の突起部３１が配列され、これら突起部３１には、それぞれアンカー筋３３がねじ込まれて連結されている。接合金具１７は、一対のものが、互いの連結金具１９の挿入方向を互いに近接する逆向きにするようにして各接合溝部１５に埋設されている。
【００１７】
接合金具１７の係止片部２１の係止面２９と当接して係合する連結金具１９の係合部２５に形成された係合面３７は、接合金具１７の係止面２９と同様、端側に至るほど、係合部２５の幅を狭め対向する係合面３７同士が徐々に離間するテーパ面とされている。この連結金具１９は、係合部２５の幅が狭い側から接合金具１７に挿入されることになり、同一直線上に配置された接合金具１７の各対に対し、逆向きにそれぞれ挿入されることになる。そして、これらの連結金具１９は、互いに近接する方向に移動することで、テーパ面からなる両係合面３７がテーパ面からなる対向する接合金具１７の両係止面２９に乗り上げ、接合金具１７の対向するもの同士をそれぞれ引き寄せ合うことになる。
【００１８】
各接合溝部１５には、接合金具１７に挿入された状態で一方向に押し込まれることで接合金具１７の対向するもの同士を引き寄せ合う連結金具１９の前記押し込み方向における後側に一端側が当接し、他端側が接合溝部１５の接合金具１７に対向する端面３９（図４参照）に当接するように配置されて各連結金具１９へ前記押し込み方向の反力を付与する反力付与部材４１が設けられている。ここで、反力付与部材４１は、該反力付与部材４１が設けられるセグメント１１自体の接合溝部１５の接合金具１７に対向する端面３９に当接することで、該反力付与部材４１が設けられるセグメント１１自体に反力をとるようになっている。
【００１９】
図２に示すように、坑道の周壁方向で隣接する一方のセグメント１１ａの接合面１３ａには、坑道後端側から坑道先端側へ向かうにしたがって徐々に接合面１３ａから突出されるシール材４３ａが貼着されている。また、隣接する他方のセグメント１１ｂの接合面１３ｂには、坑道前端側から坑道後端側へ向かうにしたがって徐々に接合面１３ｂから突出されるシール材４３ｂが貼着されている。これら両方のシール材４３ａ、４３ｂは、一方のセグメント１１ａと、他方のセグメント１１ｂとが接合される際に、相互に摺接される。
【００２０】
本実施の形態では、図１に示すように、接合溝部１５を挟んで、接合面１３の上下に坑軸方向に延びる一対の溝４５が形成され、この溝４５のそれぞれにシール材４３が貼着されている。本実施の形態において、シール材４３は、長さ方向に亘って均一な厚みで形成されている。一方、シール材４３の収容される溝４５は、接合面１３の坑道後端側から坑道前端側へ向かうにしたがって徐々に浅くなる、又はその逆のテーパ溝となっている。
【００２１】
即ち、図２に示すように、一方のセグメント１１ａに形成される溝４５ａは、坑道後端側から坑道先端側へ向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝で形成され、他方のセグメント１１ｂに形成される溝４５ｂは、坑道先端側から坑道後端側へ向かうにしたがって徐々に浅くなるテーパ溝で形成されている。これにより、均一な厚みのシール材４３は、接合面１３から徐々に突出されるようになっている。
【００２２】
均一な厚みのシール材４３を用いて、このシール材４３を接合面１３から徐々に突出されることとすれば、従来のシール材が使用可能になり、シール材４３の成形型に変更が生じず、シール材４３のコストが高くなることがない。一方、セグメントの接合面に設けられるテーパ溝は、通常の溝から、比較的安価に変更が可能になる。
【００２３】
また、これとは逆に、図示は省略するが、シール材４３の収容される溝４５が均一な深さの溝で形成され、シール材４３の厚みがテーパ状に形成されることで、シール材４３が接合面１３から徐々に突出される構造としてもよい。
【００２４】
この場合、セグメント１１に貼着されるシール材４３の内周側は、従来と同様の矩形枠形状でよく、特にセグメント１１の隅部での納まりを低下させずに（セグメント１１の出隅部に、シール材４３の入隅部が確実に一致して）、シール材４３が接合面１３から徐々に突出可能となる。
【００２５】
シール材４３は、水膨張性材料、例えば高吸収性樹脂と、合成ゴムとが混合成形加硫されてなる材料が用いられ、所定の弾性を有している。シール材４３は、接合面１３の全周に貼着されることとなるが、接合面１３ａ、接合面１３ｂ以外の接合面１３ｃ、１３ｄにおいては、通常と同様に、長さ方向の任意の位置で、接合面１３ｃ、１３ｄから均一に突出されている。
【００２６】
次に、このように構成されるセグメントの接合構造の作用を説明する。
図４に示すように、既に設置されたセグメント１１ａの接合面１３ａに形成された坑道先端側（既設リング４７側）の接合溝部１５ａに連結金具１９ａを挿入し坑道後端側に移動させる。その結果、連結金具１９ａは、一方の係合部２５が接合金具１７ａの係合空間２７に挿入されるとともに他方の係合部２５が接合金具１７ａから突出することになる。これにより、既に設置されているセグメント１１ａの既設リング４７側の接合金具１７ａに連結金具１９ａが先付けされる。この状態で、接合溝部１５ａ内に、反力付与部材４１を配置する。
【００２７】
一方、次に接合されるセグメント１１ｂの坑道後端側の接合溝部１５ｂには連結金具１９ｂを挿入し、この連結金具１９ｂを坑道先端側に移動させる。その結果、連結金具１９ｂは、一方の係合部２５が接合金具１７ｂの係合空間２７に挿入されるとともに他方の係合部２５が接合金具１７ｂから突出することになる。これにより、次に接合されるセグメント１１ｂの坑道後端側の接合金具１７ｂに連結金具１９ｂが先付けされる。この状態で、接合溝部１５ｂ内に、反力付与部材４１を配置する。
【００２８】
次いで、既設のセグメント１１ａの坑道先端側の接合金具１７ａに係合して突出した連結金具１９ａを、次に接合するセグメント１１ｂの坑道先端側の接合溝部１５ｃに挿入するとともに、次に接合するセグメント１１ｂの坑道後端側の接合金具１７ｂに係合して突出した連結金具１９ｂを、既設のセグメント１１ａの坑道後端側の接合溝部１５ｄに挿入させつつ、セグメント１１ａとセグメント１１ｂとを接合面１３ａ、１３ｂ同士で突き合わせる。
【００２９】
この突き合わせ状態において、接合面１３ａに設けられたシール材４３ａと、接合面１３ｂに設けられたシール材４３ｂとは当接されることになる。
【００３０】
この状態で、セグメント１１ｂを坑道先端側に移動させる。すると、セグメント１１ｂにセットされていた連結金具１９ｂが、セグメント１１ｂと一体に移動してセグメント１１ａの坑道後端側の接合金具１７ｃに入り込むとともに、セグメント１１ａにセットされていた坑道先端側の連結金具１９ａが、セグメント１１ｂの坑道先端側の接合金具１７ｄに入り込むことになる。
【００３１】
そして、図５に示すように、セグメント１１ｂを既設リング４７に当接するまで移動させると、連結金具１９の係合部２５が接合金具１７の係合空間２７内に嵌合し、接合金具１７のテーパ面からなる係止面２９に、連結金具１９のテーパ面からなる係合面３７が係合することで、接合金具１７ａと１７ｄ、及び接合金具１７ｃと１７ｂ同士が引き寄せられる。
【００３２】
従って、接合面１３ａ、１３ｂに設けられたシール材４３ａ、４３ｂは、隣接する一方のセグメント１１ａに対して他方のセグメント１１ｂが坑道先端側へ押し込まれると、シール材４３ａ、４３ｂの突出部分同士が徐々に摺接し合うようになり、シール材４３ａ、４３ｂ同士に、接合に伴って徐々に大きくなる反発力が生じる。そして、この反発力は、接合金具１７と連結金具１９とを離反させる方向の付勢力となる。これにより、離反方向に付勢された接合金具１７と連結金具１９は、テーパ面同士が密着されることになり、テーパ面同士の間に生じる隙間が除去される。つまり、周壁方向に隣接するセグメント１１ａ、１１ｂ同士のガタがなくなる。
【００３３】
このように、上述のセグメントの接合構造によば、隣接する一方のセグメント１１ａに対して他方のセグメント１１ｂを坑道先端側へ押し込むことで、シール材４３の突出部分同士を徐々に摺接させ、シール材４３同士に、接合に伴って徐々に大きくなる反発力を生じさせることができる。この結果、テーパ面同士を確実に密着させることができ、テーパ面同士の間に生じる隙間を除去して、周壁方向に隣接するセグメント同士のガタを防止することができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るセグメントの接合構造は、隣接する一方のセグメントの接合面に、坑道後端側から坑道先端側へ向かうにしたがって徐々に接合面から突出するシール材を貼着し、隣接する他方のセグメントの接合面に、坑道前端側から坑道後端側へ向かうにしたがって徐々に接合面から突出するシール材を貼着したので、隣接する一方のセグメントに対して他方のセグメントを坑道先端側へ押し込むことで、シール材の突出部分同士を徐々に摺接させ、シール材同士に、接合に伴って徐々に大きくなる反発力を生じさせることができる。そして、この反発力は、接合金具と連結金具とを離反させる方向の付勢力となる。この結果、テーパ面同士を密着させることができ、テーパ面同士の間に生じる隙間を除去して、周壁方向に隣接するセグメント同士のガタを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るセグメントの接合構造の分解斜視図である。
【図２】  図１の接合構造の備えられた隣接するセグメントの分解平面図である。
【図３】  図１の接合構造に用いられる接合金具及び連結金具を示した分解斜視図である。
【図４】  図２のセグメントの接合手順を示す接合前の説明図である。
【図５】  図２のセグメントの接合手順を示す接合後の説明図である。
【図６】  図５のＡ−Ａ断面図である。
【図７】  従来のセグメントの接合構造の斜視図である。
【符号の説明】
１１（１１ａ、１１ｂ）  セグメント
１３（１３ａ、１３ｂ）  坑軸に平行な接合面
１７（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）  接合金具
１９（１９ａ、１９ｂ）  連結金具
４３（４３ａ、４３ｂ）  シール材
【図１】
0004316098.tif 000002
【図２】
0004316098.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0004316098.tif 000006
【図６】
0004316098.tif 000007
【図７】
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