(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削穴の周方向に沿って連結され、更に軸方向に沿って連結されることにより、前記掘削穴の内周面を覆う壁体を形成するセグメントであって、このセグメントは、前記壁体の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす枠体と、この枠体内に打設されたコンクリートとから構成され、前記枠体は、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレートと、このスキンプレートの周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板と、前記スキンプレートの周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板とを備え、前記継手板は、前記壁体の周方向に沿って隣接する前記セグメントの前記継手板同士が前記壁体の軸方向に対し傾斜して当接するよう前記セグメントの軸方向に対して傾斜し、かつ前記主桁板は、前記壁体の周方向に沿って隣接するセグメントの一方におけるスキンプレートの台形の下底側に位置する主桁板に、前記継手板から両側に延長する延設部が形成され、前記隣接するセグメントの他方におけるスキンプレートの台形の上底側に位置する主桁板に、その両端部が両側から切り欠かれて前記延設部が重ねられる凹部が形成されるとともに、前記延設部と凹部を含む箇所に、前記壁体の周方向及び軸方向に沿って隣接する前記セグメント同士を係止する係止手段が設けられていることを特徴とするセグメント。
【請求項２】
前記係止手段が、前記主桁板に前記セグメントの軸方向に沿ってそれぞれ形成された突部と開口とを備え、前記突部を隣接する前記セグメントの前記開口に挿入することにより、隣接する前記セグメント同士が係止されることを特徴とする請求項１記載のセグメント。
【請求項３】
前記突部が円柱状をなし、かつ前記突部の先端部には、前記突部と同軸状をなす凹凸が前記突部の長手方向に沿って形成されるとともに、前記開口に、前記突部の挿入に伴い前記凹凸と係合するワッシャが支持され、かつ前記ワッシャの内周側には、前記ワッシャの径方向に沿って複数の切込みが形成されていることを特徴とする請求項２記載のセグメント。
【請求項４】
前記凹凸が雄ネジとされ、かつ前記開口に挿入された前記突部に、先端側からナットが螺合されていることを特徴とする請求項３記載のセグメント。
【請求項５】
前記突部と前記ワッシャとの係合部が、先端側からキャップにより覆われていることを特徴とする請求項３または４記載のセグメント。
【請求項６】
前記突部の先端面から基端側に向け、前記突部と同軸をなすネジ穴が形成されるとともに、前記開口に挿入された前記突部が、前記ネジ穴と螺合する雄ネジ部を有するキャップにより、先端側から覆われていることを特徴とする請求項２記載のセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに連結することにより、掘削穴の内周面を覆う壁体を掘削穴の軸方向に沿って形成するセグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築する方法としては、掘削穴の径方向内方に複数のセグメントを連結し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。また、このシールド工法に用いられるセグメントとしては、例えばコンクリートやスチール製のものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このセグメントには、製造コストの低減等を目的として、十分な強度を確保しつつ構造が簡略化されたセグメントが要求されている。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、十分な強度を有し、かつ構造が簡略化されたセグメントの提供をその目的としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削穴の周方向に沿って連結され、更に軸方向に沿って連結されることにより、前記掘削穴の内周面を覆う壁体を形成するセグメントであって、このセグメントが、前記壁体の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす枠体と、この枠体内に打設されたコンクリートとから構成され、前記枠体は、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレートと、このスキンプレートの周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板と、前記スキンプレートの周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板とを備え、更に、前記継手板が、前記壁体の周方向に沿って隣接する前記セグメントの前記継手板同士が前記壁体の軸方向に対し傾斜して当接するよう前記セグメントの軸方向に対して傾斜し、かつ前記主桁板が、前記壁体の周方向に沿って隣接するセグメントの一方におけるスキンプレートの台形の下底側に位置する主桁板に、前記継手板から両側に延長する延設部が形成され、前記隣接するセグメントの他方におけるスキンプレートの台形の上底側に位置する主桁板に、その両端部が両側から切り欠かれて前記延設部が重ねられる凹部が形成されるとともに、前記延設部と凹部を含む箇所に、前記壁体の周方向及び軸方向に沿って隣接する前記セグメント同士を係止する係止手段が設けたことをその特徴としている。
【０００５】
ここで、前記係止手段が、前記主桁板に前記セグメントの軸方向に沿って形成された突部と開口とを備えることが望ましい。この場合、前記突部を隣接する前記セグメントの前記開口に挿入することにより、隣接する前記セグメント同士が係止される。
【０００６】
また、前記突部が円柱状をなし、かつ前記突部の先端部には、前記突部と同軸状をなす凹凸が前記突部の長手方向に沿って形成されるとともに、前記開口に、前記突部の挿入に伴い前記凹凸と係合するワッシャが支持され、かつ前記ワッシャの内周側には、前記ワッシャの径方向に沿って複数の切込みが形成されていてもよい。
【０００７】
更に、前記凹凸が雄ネジとされ、かつ前記開口に挿入された前記突部に、先端側からナットが螺合されていてもよく、更にまた、前記突部と前記ワッシャとの係合部が、先端側からキャップにより覆われていてもよい。
【０００８】
一方、前記突部の先端面から基端側に向け、前記突部と同軸をなすネジ穴が形成されるとともに、前記開口に挿入された前記突部が、前記ネジ穴と螺合する雄ネジ部を有するキャップにより、先端側から覆われていてもよい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図１ないし図３は、いずれも本発明に係るセグメント１，１ａの構造の例を示すもので、図１及び図２はそれぞれセグメント１，１ａの平面図、図３はセグメント１，１ａの断面図である。これらセグメント１，１ａは、いずれも図３に示すように、構成すべき壁体（後述）の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす鋼板製の枠体２，２ａと、この枠体２，２ａ内に打設されたコンクリート３とから構成されている。
【００１０】
枠体２，２ａは、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレート４と、このスキンプレート４の周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄと、スキンプレート４の周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板６とを有している。ここで、これら一対の継手板６は、セグメント１，１ａの軸方向に対し同一の角度で傾斜している。
【００１１】
また、主桁板（５ａと５ｂ、５ｃと５ｄ）間には複数のリブ７が設けられ、継手板６とリブ７との間には、補助板８が設けられている。ここで、これらリブ７及び補助板８は、いずれも枠体２，２ａの内周側に配設されているため、これらリブ７及び補助板８とスキンプレート４との間には隙間Ｓが形成され、その結果、図３に示すように、コンクリート３は、枠体２，２ａ内の、この隙間Ｓを含む部分に打設される。なお、枠体２，２ａとコンクリート３との一体化を図る目的で、枠体２，２ａの内面には接着剤が塗布されている。
【００１２】
更に、符合１で示すセグメントでは、台形の下底側（長い側）に位置する主桁板５ｂが継手板６から両側にそれぞれ延設されて延設部１１が形成され、これら延設部１１と台形の上底側（短い側）に位置する主桁板５ａの中央部には、セグメント１の軸方向に沿って上底側に突出するピン（突部、係止手段）１２が植設されている。このピン１２は円柱状をなし、かつその先端部には、図４中符合１３で示すように、ピン１２と同軸状をなす凹凸がピン１２の長手方向に沿って形成されている。
【００１３】
また、主桁板５ｂの中央部及び両端部近傍には、開口（係止手段）１４がセグメント１の軸方向に沿って等間隔でそれぞれ形成されている。これら開口１４はいずれもピン１２より大径とされ、かつこれら開口１４には、上底側からワッシャ１５がそれぞれ同軸をなすよう固定されている。このワッシャ１５は図５に示すような円環状をなす部材で、その内径はピン１２の直径より若干小径とされ、かつその内周側には、径方向に沿って複数の切込み１６が形成されている。
【００１４】
一方、符合１ａで示すセグメントでは、台形の下底側（長い側）に位置する主桁板５ｃの中央部及び両端部近傍に、セグメント１の主桁板５ｂに形成された開口１４の位置に対応して、セグメント１の軸方向に沿って下底側に突出するピン１２がそれぞれ植設されている。また、台形の上底側（短い側）に位置する主桁板５ｄの両端部は両側から切り欠かれて凹部１７を形成し、かつこれら凹部１７と主桁板５ｄの中央部には、セグメント１に形成されたものと同様の開口１４が、セグメント１ａの軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。更に、これら開口１４には、下底側からワッシャ１５がそれぞれ同軸をなすよう固定されている。
【００１５】
上記構成を有するセグメント１，１ａを用いて、掘削穴の内周面を覆う壁体を形成する場合には、まず、セグメント１ａの凹部１７にセグメント１の延設部１１を重ね、延設部１１に設けられたピン１２を、凹部１７に設けられた開口１４内に挿入する。ここで、開口１４にはピン１２より小径のワッシャ１５が固定されているが、ワッシャ１５には、その径方向に沿って複数の切込み１６が形成されているので、開口１４内に挿入されたピン１２は、切込み１６の作用によりワッシャ１５の内径を拡径しつつワッシャ１５内に挿入される。
【００１６】
その結果、図４に示すように、ピン１２の先端側に形成された凹凸１３とワッシャ１５の内周とが係合し、ピン１２が開口１４内に抜け止めされた状態で係止され、セグメント１，１ａがその周方向に沿って交互に連結される。また、連結の結果、周方向に沿って隣接するセグメント１，１ａの向きは、図６に示すように互いに逆向きとなり、かつこれら隣接するセグメント１，１ａの継手板６同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接する。
【００１７】
次いで、上記連結されたセグメント１，１ａの主桁板５ｂ，５ｄに形成された開口１４に、新たなセグメント１ａの主桁板５ｃに植設されたピン１２をそれぞれ挿入、係止させることにより、新たなセグメント１ａを、上記連結されたセグメント１，１ａにまたがって連結する。更に、新たに連結されたセグメント１ａの周方向に沿ってセグメント１，１ａを交互に連結することにより、図６に示すように、掘削穴の内周面を２段にわたって覆う壁体が形成される。そして、上記操作を繰り返すことにより、掘削穴の内周面を覆う壁体を掘削穴の軸方向に沿って形成することができる。
【００１８】
更に、このセグメント１，１ａを用いて形成された壁体の場合、周方向に沿って隣接するセグメント１，１ａの継手板６同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接している。従って、壁体にその軸方向に沿って作用した力を、主桁板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ同士の当接面に加え、継手板６同士の当接面で受けることができ、その結果、壁体の軸方向及び周方向の双方に作用する力に対し、十分な強度が確保される。
【００１９】
また、セグメント１，１ａの連結に際しては、主桁板５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ同士の当接に伴う開口１４内へのピン１２の挿入によるピン１２とワッシャ１５との係合により、ピン１２が開口１４内に係止される。すなわち、これらセグメント１，１ａにより壁体を形成する場合、ピン１２を開口１４内に挿入するだけで、セグメント１，１ａ同士を確実に連結することができる。しかも、このセグメント１，１ａは、簡略化された構造の枠体２，２ａ内にコンクリート３を打設するだけで製造されるため、セグメント１，１ａの製造コストも低くて済む。
【００２０】
なお、図４中符号２１で示すように、ピン１２とワッシャ１５との係合部を、ピン１２の先端側から例えば樹脂製のキャップで覆うことにより、この結合部を保護してもよい。この場合、図７中符号２１ａで示すように、キャップ２１の開口側を拡径しておき、かつピン１２が挿入されたワッシャ１５を開口１４から脱離可能とすることにより、ピン１２と結合後のワッシャ１５を、開口１４とピン１２との隙間分及びキャップ２１の拡径分だけ移動可能とすることもできる。ピン１２と結合後のワッシャ１５を移動可能とすることにより、施工上の余裕が生じ、その結果、多少位置のずれが生じたセグメント１，１ａをも連結できるようになる。
【００２１】
また、セグメント１，１ａ同士の係止手段としては、上記のようなピン１２とワッシャ１５のみを用いたものの他、例えば以下の図８ないし図１１に示すような応用例が適用可能である。
【００２２】
図８は、ピン１２に形成された凹凸１３を雄ネジとし、かつ開口１４に挿入されたピン１２に、この凹凸１３を介して、先端側からナット２２を螺合させた場合の例である。この場合、凹凸１３とワッシャ１５の係止によるピン１２の抜け止め作用にナット２２の作用が加わるため、ピン１２が開口１４内に更に確実に係止される。
【００２３】
また、図９及び図１０に示すように、ピン１２の先端から基端側に向け、ピン１２と同軸をなすネジ穴２３を形成し、開口１４へのピン１２の挿入後、ピン１２の先端部を、ネジ穴２３と螺合する雄ネジ部２４を有するキャップ２５にて先端側から覆うことにより、ピン１２を係止してもよい。更に、図１１に示すように、ピン１２に代えてネジ節ボルト２６を用い、開口１４に挿入されたネジ節ボルト２６に先端側からナット２２を螺合させることにより、開口１４内にネジ節ボルト２６を係止することも可能である。
【００２４】
一方、セグメント１，１ａの形状としては、上記のような台形のものの組み合わせの他、例えば図６にて周方向に沿って隣接するセグメント１，１ａを一体化したような、平行四辺形状をなすものも適用可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、周方向に沿って隣接するセグメントの継手板同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接しているとともに、セグメントの台形の下底側に位置する主桁板の両端側の延設部と上底側に位置する主桁板の両端部の凹部とが重ねられて係止手段によって係止されている。従って、壁体にその軸方向に沿って作用した力を継手板同士の当接面でも受けることができ、その結果、壁体の軸及び周方向に沿って作用する力に対し、十分な強度が確保される。しかも、このセグメントは、簡略化された構造の枠体内にコンクリートを打設するだけで製造されるため、セグメント製造コストも低くて済む。また、セグメント同士の連結も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るセグメントの構造の例を示す矢印Ａに沿った正面図である。
【図２】  本発明に係るセグメントの構造の例を示す矢印Ａに沿った正面図である。
【図３】  本発明に係るセグメントの構造の例を示すＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図５】  本発明に係るセグメントに用いられるワッシャの構造を示す正面図である。
【図６】  本発明に係るセグメントを用いて構成した壁体の一部を示す図である。
【図７】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図８】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図９】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図１０】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図１１】  本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１，１ａ  セグメント
２，２ａ  枠体
３  コンクリート
４  スキンプレート
５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ  主桁板
６  継手板
１２  ピン（突部、係止手段）
１３  凹凸
１４  開口（係止手段）
１５  ワッシャ
１６  切込み
２１  キャップ
２２  ナット
２３  ネジ穴
【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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【図１０】
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【図１１】
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