(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円周方向の一側の接合面にそれぞれ端部が内方に屈曲した係止片部とされた一対の鉤形の係止部を有する第１の接合金具が設けられ、逆側の接合面に該接合面から延出する延出部と該延出部の先端側から相反方向に突出する一対の突出部とを有する係合部を備えた第２の接合金具が設けられてなるセグメントを複数、前記一側の接合面と前記逆側の接合面とを互いに突き合わせるとともに、前記係止部間の内側に前記係合部を挿入することにより、前記第１の接合金具の前記係止片部に前記第２接合金具の前記係合部を係合させて連結させるセグメントの連結構造であって、
前記第１の接合金具の両係止部および前記第２の接合金具の係合部は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、
前記第１の接合金具では、前記係止片部に対向する底部の内面が前記セグメントの軸線に平行に延在されるとともに、前記係止片部の係止面が前記長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって前記底部からの距離が長くなるように傾斜され、
前記第２の接合金具では、前記第１の接合金具の底部の内面に沿って挿入される前記突出部の外周面が前記セグメントの軸線に平行に延在されるとともに、前記第１の接合金具の係止片部の係止面に係合される前記突出部の係合面が前記長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって前記逆側の接合面からの距離が短くなるように傾斜されることによって、
前記挿入を案内するとともに前記一側の接合面と前記逆側の接合面とを位置決めする挿入ガイドを兼用するとともに、
前記第１の接合金具の係止片部に対向する底部および前記第２の接合金具の係合部に対向する底部が、前記セグメントの軸線に平行に延在され前記セグメントの軸線に直交する断面形状がそれぞれ半円形状の外周面を有し、前記各底部の外周面が、前記セグメントの接合面にそれぞれ設けられた、前記セグメントの軸線に直交する断面形状が半円形状の接合溝部に嵌合して、それぞれ着脱可能とされたことを特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
前記第１の接合金具および前記第２の接合金具は、合成樹脂製であることを特徴とする請求項１記載のセグメントの連結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、相互に複数連結することにより掘削穴の軸方向に筒状壁体を構成するセグメントの連結構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築する方法としては、掘削穴の内面側にコンクリート製のセグメントを組み立てて筒状壁体を構築する、いわゆるシールド工法が一般的である。
このシールド工法に用いられるセグメントとしては平面長方形状で円弧版状のものが主流であり、これらセグメント同士をボルトによって接合していた。
このボルトでセグメント同士を接合する構造としては、セグメントの接合面の近傍に、セグメントの接合面同士を当接させた際に、互いに連通する孔部を有する継手板を埋め込んでおき、これら継手板の孔部へボルトを挿通させ、このボルトへナットを締結させて接合させる構造が一般的である。また、相互のセグメントにナット部材であるインサート金具を埋め込んでおき、隣接するセグメントに貫通させたボルトを締結させて互いに接合させる構造もある。
【０００３】
しかしながら、このような構造では、構築現場にて継手の接合面に形成された孔部へボルトを挿通させ、このボルトへナットを締結させたり、相互のセグメントに埋め込んだインサート金具へボルトを締結させるという極めて煩雑な作業を要するため組立時間の短縮には限界があり、またロボットによる自動組み付けへの適応が困難であった。さらには、二次覆工を省略する場合にもボルト・ナットを取り付けるためにセグメントに形成したボルトボックスの閉塞作業を行わなければならず、施工の高速化、省力化を目指す上で新たな継手構造の開発が急務となっているのが現状であった。
【０００４】
ここで、極めて容易にセグメント同士を接合させることができる接合構造として、セグメントの接合面の対向位置に、Ｃ型の接合金具を埋め込んでおき、これらＣ型の接合金具の対に両端部が係合する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、セグメント同士を接合面同士を接合させて連結させる構造が開発されている。そして、このようなセグメントの連結構造において、接合金具と連結金具とにテーパ面を形成しておき、連結金具を対をなす接合金具に押し込むことで、対をなす接合金具同士を引き寄せ合って、よりセグメント同士の接合力を高めるようにすることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記を含む従来のセグメントの連結構造においては、セグメント同士を接合させる際に、セグメントが重量物であることから、接合面同士を適正な状態で接合させるために多くの労力と時間がかかるという問題があった。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、セグメント同士を接合させる際に接合面同士を適正な状態で接合させることが容易にできるセグメントの連結構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のセグメントの連結構造は、円周方向の一側の接合面にそれぞれ端部が内方に屈曲した係止片部とされた一対の鉤形の係止部を有する第１の接合金具が設けられ、逆側の接合面に該接合面から延出する延出部と該延出部の先端側から相反方向に突出する一対の突出部とを有する係合部を備えた第２の接合金具が設けられてなるセグメントを複数、前記一側の接合面と前記逆側の接合面とを互いに突き合わせるとともに、前記係止部間の内側に前記係合部を挿入することにより、前記第１の接合金具の前記係止片部に前記第２接合金具の前記係合部を係合させて連結させるセグメントの連結構造であって、前記第１の接合金具の両係止部および前記第２の接合金具の係合部は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、前記第１の接合金具では、前記係止片部に対向する底部の内面が前記セグメントの軸線に平行に延在されるとともに、前記係止片部の係止面が前記長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって前記底部からの距離が長くなるように傾斜され、前記第２の接合金具では、前記第１の接合金具の底部の内面に沿って挿入される前記突出部の外周面が前記セグメントの軸線に平行に延在されるとともに、前記第１の接合金具の係止片部の係止面に係合される前記突出部の係合面が前記長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって前記逆側の接合面からの距離が短くなるように傾斜されることによって、前記挿入を案内するとともに前記一側の接合面と前記逆側の接合面とを位置決めする挿入ガイドを兼用するとともに、前記第１の接合金具の係止片部に対向する底部および前記第２の接合金具の係合部に対向する底部が、前記セグメントの軸線に平行に延在され前記セグメントの軸線に直交する断面形状がそれぞれ半円形状の外周面を有し、前記各底部の外周面が、前記セグメントの接合面にそれぞれ設けられた、前記セグメントの軸線に直交する断面形状が半円形状の接合溝部に嵌合して、それぞれ着脱可能とされたことを特徴としている。
【０００８】
このように、第１の接合金具の両係止部および第２の接合金具の係合部は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、第１の接合金具では、係止片部に対向する底部の内面がセグメントの軸線に平行に延在されるとともに、係止片部の係止面が長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって底部からの距離が長くなるように傾斜され、第２の接合金具では、第１の接合金具の底部の内面に沿って挿入される突出部の外周面がセグメントの軸線に平行に延在されるとともに、第１の接合金具の係止片部の係止面に係合される突出部の係合面が長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって逆側の接合面からの距離が短くなるように傾斜されることによって、前記挿入を案内するとともに一側の接合面と逆側の接合面とを位置決めする挿入ガイドを兼用するため、第１の接合金具の両係止部間に第２の接合金具の係合部を係合のため挿入させると、これらで案内されて、セグメントの接合面同士が適正な状態になる。したがって、セグメント同士を接合させる際に接合面同士を適正な状態で接合させることが容易にできる。
また、第１の接合金具の係止片部に対向する底部および第２の接合金具の係合部に対向する底部が、セグメントの軸線に平行に延在されセグメントの軸線に直交する断面形状がそれぞれ半円形状の外周面を有し、前記各底部の外周面が、セグメントの接合面にそれぞれ設けられた、セグメントの軸線に直交する断面形状が半円形状の接合溝部に嵌合して、それぞれ着脱可能とされたため、これら第１の接合金具および第２の接合金具を、セグメントのプレキャスト時に埋設する必要がなくなり、セグメントのプレキャストを容易に行うことができる。
【０００９】
本発明の請求項２記載のセグメントの連結構造は、請求項１記載のものに関し、前記第１の接合金具および前記第２の接合金具は、合成樹脂製であることを特徴としている。
【００１０】
このように、第１の接合金具および第２の接合金具が合成樹脂製であるため、これら第１の接合金具および第２の接合金具を軽量にでき、セグメントの軽量化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のセグメントの連結構造の一実施形態を図１〜図８によって説明する。
【００１４】
図１において、符号１１は、セグメントである。このセグメント１１は、平面視長方形状かつ側面視円弧版状に形成されたものであり、同一形状のセグメント１１が複数用意され、これらセグメント１１が隣り合うもの同士で接合面１２，１３同士を互いに接合させることにより、掘削穴内にて筒状壁体を構成するリングが構築されるようになっている。そして、このリングを掘削穴の軸方向へ互いに接合させることにより、筒状壁体が構築されるようになっている。
【００１５】
セグメント１１は、図２および図３に示すように、プレキャストコンクリートで平面視長方形状かつ側面視円弧版状に形成されたセグメント本体１５と、該セグメント本体１５の円周方向における一側の接合面１２に取り付けられる接合金具（第１の接合金具）１７と、逆側の接合面１３に取り付けられる接合金具（第２の接合金具）１８とで構成されるものである（図１〜図３においては、一のセグメント１１の一側の接合面１２と他のセグメント１１の逆側の接合面１３とを示している）。
【００１６】
セグメント本体１５の一側の接合面１２および逆側の接合面１３には、セグメント１１の軸線に平行に延在するとともに、円周方向に直交する断面が半円形状をなす接合溝部２０が形成されている。ここで、一側の接合面１２の接合溝部２０は、セグメント１１の軸線方向における一側が端部に貫通する形状をなしており、逆側は端部に貫通しない形状をなしている。また、逆側の接合面１３の接合溝部２０は、セグメント１１の軸線方向における前記逆側と同じ側が端部に貫通する形状をなしており、これに対し逆側は端部に貫通しない形状をなしている。そして、これら接合溝部２０の底部２２には、該底部２２に直交して複数のインサートナット２１がプレキャスト時に埋設されている。
【００１７】
ここで、一側の接合面１２および逆側の接合面１３が上記のように逆方向に貫通する形状をなしていることから、セグメント本体１５は一側と逆側とを反転しても同じとなる形状をなしている。
【００１８】
そして、セグメント本体１５の一側の接合面１２に、メス型の接合金具１７が設けられ、逆側の接合面１３に、接合金具１７と長さが同じオス型の接合金具１８が設けられている。
【００１９】
メス型の接合金具１７は、図４にも示すように、長さ方向に直交する断面形状が、全体としてＣ型をなすとともに外側部分が半円形状をなしており、端部に内側に突出する係止片部２３を有する円弧状の鉤形に形成された一対の係止部２４が互いに係止片部２３を対向させるとともに、係止片部２３に対し反対側の基部２５同士を連結させて底部２６を形成する形状をなしている。この接合金具１７は、金属製とすることも可能であるが、ここでは、より軽量化するために合成樹脂製とされている。
【００２０】
接合金具１７の底部２６側の厚さは一定とされており、接合金具１７の両係止片部２３の底部２６に対向する側の係止面２８は、長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって底部２６からの距離が長くなるように傾斜しており、両係止片部２３の互いに対向する対向面２９は、長さ方向における同一側から同逆側に向かうにしたがって相互間距離が離れるように傾斜している。ここで、前記逆側を挿入入口側と称す。
【００２１】
そして、底部２６には、複数の座ぐり付きの貫通孔３０が形成されている。なお、この貫通孔３０を除けば、接合金具１７はその長さ方向に直交する断面が長さ方向の全範囲にわたってＣ型形状をなしている。
【００２２】
このような接合金具１７は、セグメント本体１５の一側の接合面１２の半円形状の接合溝部２０に嵌合された状態で、貫通孔３０に挿通されインサートナット２１にそれぞれ螺合される複数のボルト部材３２でセグメント本体１５に固定されることになる。すなわち、接合金具１７は、セグメント本体１５に対し着脱自在となっている。ここで、接合金具１７は、取り付け状態で、セグメント本体１５の軸線方向における中央位置に配置され、かつ、その係止片部２３の底部２６に対し反対側の端面３３が接合面１２と同一平面をなすようになっている。
【００２３】
オス型の接合金具１８は、図４にも示すように、長さ方向に直交する断面形状が半円形状をなす取付嵌合部３５と、該取付嵌合部３５の平坦面３６から、長さ方向に直交する断面形状が略Ｔ字状をなして突出する係合部３７とを有している。
【００２４】
すなわち係合部３７は、取付嵌合部３５の平坦面３６の中央部から該平坦面３６に垂直をなして突出する板状の延出部３９と、該延出部３９の先端側から該延出部３９にそれぞれ直交するように相反方向に突出する一対の突出部４０とを有している。ここで、両突出部４０および延出部３９の取付嵌合部３５に対し反対側の外周面は連続する略円筒面とされている。この接合金具１８は、金属製とすることも可能であるが、ここでは、より軽量化するために合成樹脂製とされている。
【００２５】
接合金具１８の取付嵌合部３５の厚さは一定とされており、両突出部４０の取付嵌合部３５に対向する側の係合面４２は、長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって取付嵌合部３５からの距離が短くなるように傾斜しており、延出部３９の相反する相反面４３は、長さ方向における同一側から同逆側に向かうにしたがって相互間距離が離れるように傾斜している。ここで、前記一側を挿入先端側と称す。
【００２６】
そして、接合金具１８には、延出部３９および取付嵌合部３５を貫通する、複数の座ぐり付きの貫通孔４４が形成されている。
【００２７】
このような接合金具１８は、セグメント本体１５の逆側の接合面１３の半円形状の接合溝部２０に嵌合された状態で、貫通孔４４に挿通されインサートナット２１にそれぞれ螺合される複数のボルト部材３２でセグメント本体１５に固定されることになる。すなわち、接合金具１８は、セグメント本体１５に対し着脱自在となっている。ここで、接合金具１８は、取り付け状態で、セグメント本体１５の軸線方向における中央位置に配置され、かつ、その取付嵌合部３５の平坦面３６が接合面１３と同一平面をなし、またこの状態で、接合面１３から延出する延出部３９と該延出部３９の先端側から相反方向に突出する一対の突出部４０とを有する係合部３７を備えた形状となる。
【００２８】
そして、接合金具１７の両係止部２４間の係合空間４６にその挿入入口側から、接合金具１８の係合部３７を、その挿入先端側を先頭に挿入すると、両係止部２４で挿入がガイドされながら係合部３７が係合空間４６に入り込む。そして、接合金具１７と接合金具１８とが長さ方向における位置を合わせた状態で、各相反面４３が各対向面２９にともに全面的に接触し、各係合面４２が各係止面２８にともに全面的に接触する状態となり、接合金具１７と接合金具１８とががたつきなく連結される状態となる。この状態で、接合面１２と接合面１３とが位置決めされる。
【００２９】
次に、セグメント１１同士を連結させる手順について説明する。なお、以下の説明においては、掘削穴の軸線方向において、地盤を掘削するシールドマシンが設けられている側を切り羽側と称し、逆側すなわち掘削穴の坑口が配置されている側を坑口側と称す。
【００３０】
ここでは、掘削穴内にてすでにセグメント１１で環状に構築された既設リング４８の切り羽側に一方のセグメント１１（１１Ａ）を設置し、このセグメント１１（１１Ａ）の一側の接合面１２に他方のセグメント１１（１１Ｂ）の逆側の接合面１３を周方向に接合させる場合について説明する。なお、セグメント１１（１１Ａ）の一側の接合面１２には、メス型の接合金具１７がその挿入入口側を切り羽側に向けた状態で取り付けられており、セグメント１１（１１Ｂ）の逆側の接合面１３には、オス型の接合金具１８がその挿入先端側を坑口側に向けた状態で取り付けられている。
【００３１】
図５に示すように、一方のセグメント１１（１１Ａ）に対し他方のセグメント１１（１１Ｂ）の軸線方向における位置を、一方のセグメントの１１（１１Ａ）の接合溝部２０の接合金具１７よりも切り羽側の部分に、他方のセグメント１１（１１Ｂ）の接合金具１８の係合部３７が位置するように合わせる。
【００３２】
この状態で、図６に示すように、他方のセグメント１１（１１Ｂ）の接合金具１８の係合部３７を一方のセグメント１１（１１Ａ）の接合溝部２０に挿入しつつ、一方のセグメント１１（１１Ａ）の接合面１２と他方のセグメント１１（１１Ｂ）の接合面１３とを当接させる。
【００３３】
次に、この状態で、図７に示すように、セグメント１１（１１Ｂ）を既設リング４８に当接するまで坑口側に移動させる。
【００３４】
すると、セグメント１１（１１Ｂ）の接合金具１８が、セグメント１１（１１Ｂ）と一体に移動し、該接合金具１８の係合部３７が、その挿入先端側からセグメント１１（１１Ａ）の接合金具１７の係合空間４６の挿入入口側に入り、両係止部２４で挿入がガイドされながら係合空間４６に入り込む。そして、セグメント１１（１１Ｂ）が既設リング４８に当接すると、接合金具１７と接合金具１８とが長さ方向における位置を合わせた状態となり、図８に示すように、各相反面４３が各対向面２９にともに全面的に接触し、各係合面４２が各係止面２８にともに全面的に接触する状態となって、接合金具１７と接合金具１８とが隙間なく連結される状態となる。また、この状態において、図１に示すように接合面１２と接合面１２とは全面的に重なり合い互いに位置決めされた状態で接合されることになる。
【００３５】
すなわち、接合金具１７の両係止部２４および接合金具１８の係合部３７は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、両係止部２４の案内に沿って係合部３７を挿入させることで、接合面１２と接合面１３とを全面的に重ね合わせるように位置決め状態で接合させるため、セグメント１１同士を接合させるのみでなく、両係止部２４間への係合部３７の挿入を案内するとともに接合面１２と接合面１３とを全面的に重ね合わせるように位置決め接合させるための挿入ガイドをも兼用している。
【００３６】
上記実施形態によれば、接合金具１７の両係止部２４および接合金具１８の係合部３７は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、接合面１２と接合面１３とを位置決めする挿入ガイドを兼用するため、接合金具１７の両係止部２４間に接合金具１８の係合部３７を係合のため挿入させると、これらで案内されて、セグメント１１の接合面１２，１３同士が適正な状態すなわち全面的に重なり合う位置決め状態になる。したがって、セグメント１１同士を接合させる際に接合面１２，１３同士を適正な状態すなわち全面的に重なり合う位置決め状態で接合させることが容易にできる。
【００３７】
また、接合金具１７および接合金具１８が合成樹脂製であるため、これら接合金具１７および接合金具１８を軽量にでき、セグメント１１の軽量化を図ることができる。
【００３８】
さらに、接合金具１７および接合金具１８が、セグメント１１に対し着脱可能であるため、これら接合金具１７および接合金具１８を、セグメント本体１５のプレキャスト時に埋設する必要がなくなり、セグメント本体１５のプレキャストを容易に行うことができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１記載のセグメントの連結構造によれば、第１の接合金具の両係止部および第２の接合金具の係合部は、係合時の挿入方向に長い形状をなしており、第１の接合金具では、係止片部に対向する底部の内面がセグメントの軸線に平行に延在されるとともに、係止片部の係止面が長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって底部からの距離が長くなるように傾斜され、第２の接合金具では、第１の接合金具の底部の内面に沿って挿入される突出部の外周面がセグメントの軸線に平行に延在されるとともに、第１の接合金具の係止片部の係止面に係合される突出部の係合面が長さ方向における一側から逆側に向かうにしたがって逆側の接合面からの距離が短くなるように傾斜されることによって、前記挿入を案内するとともに一側の接合面と逆側の接合面とを位置決めする挿入ガイドを兼用するとともに、第１の接合金具の係止片部に対向する底部および第２の接合金具の係合部に対向する底部が、セグメントの軸線に平行に延在されセグメントの軸線に直交する断面形状がそれぞれ同一径の半円形状の外周面を有し、前記各底部の外周面が、セグメントの接合面にそれぞれ設けられた、セグメントの軸線に直交する断面形状が半円形状の接合溝部に嵌合して、それぞれ着脱可能とされたため、第１の接合金具の両係止部間に第２の接合金具の係合部を係合のため挿入させると、これらで案内されて、セグメントの接合面同士が適正な状態になる。したがって、セグメント同士を接合させる際に接合面同士を適正な状態で接合させることができる。
【００４０】
本発明の請求項２記載のセグメントの連結構造によれば、第１の接合金具および第２の接合金具が合成樹脂製であるため、これら第１の接合金具および第２の接合金具を軽量にでき、セグメントの軽量化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造で連結されるセグメント同士の一の連結カ所の斜視図である。
【図２】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結前の状態を示す分解斜視図である。
【図３】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結前の状態を示す斜視図である。
【図４】  本発明の実施形態のセグメントの連結構造の一側を示す連結前の正断面図である。
【図５】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結直前の状態を示す平断面図である。
【図６】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結中の状態を示す平断面図である。
【図７】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結後の状態を示す平断面図である。
【図８】  本発明の一実施形態のセグメントの連結構造の連結後の状態を示す正断面図である。
【符号の説明】
１１  セグメント
１２  接合面（一側の接合面）
１３  接合面（逆側の接合面）
１７  接合金具（第１の接合金具）
１８  接合金具（第２の接合金具）
２３  係止片部
２４  係止部
３９  延出部
４０  係合部
【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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