(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接するコンクリートセグメントの端面寄りの箇所にそれぞれボルトボックスが形成され、該ボルトボックス間にボルトが挿通され、該ボルトに一方のボルトボックス内でナットを螺合させることにより該コンクリートセグメント同士を締結した締結構造であって、
他方のボルトボックスは、コンクリートセグメントに埋設され、埋設された該ボルトボックスは、少なくとも補強部材と、該補強部材に締結されるフランジ部を有し上記ボルトの一端部に形成された係止頭部の収容部を形成する係止頭部収容部材と、該補強部材と該係止頭部収容部材とを締結するための補強部材締結部材と、該補強部材と該係止頭部収容部材のフランジ部との間に設けられた水膨張性止水材とからなることを特徴とするコンクリートセグメントの締結構造。
【請求項２】
上記補強部材又は係止頭部収容部材とコンクリートとの境界面はコンクリートセグメントの上記端面に通じており、該境界面にも水膨張性止水材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートセグメントの締結構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリートセグメントの締結構造に関し、詳しくは、隣接するコンクリートセグメント同士を簡易な操作により効率的に締結することができ、セグメント表面への開口部が少なく、且つ止水性にも優れたコンクリートセグメントの締結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
シールド工法において、個々のコンクリートセグメントは、シールド機の後方で締結され、トンネルなどの１次覆工等として組み立てられる。従来、個々のコンクリートセグメントには、締結面となる端面の近傍に凹陥部であるボルトボックスが設けられ、該ボルトボックス間にボルトを挿通させると共に該ボルトに両側からナットを螺合させることにより個々のコンクリートセグメントの締結が行われていた。
【０００３】
近年、コンクリートセグメントの締結は自動化が進み、シールド機の後方でコンクリートセグメントを組み立てる自動組立機が開発されてきているが、締結される両セグメントのボルトボックスから同時に締結作業を進めなければならないことが自動組立機による組み立て精度の向上を困難にしており、組み立て精度を向上させるためには、締結作業の簡略化が必要であった。
また、コンクリートセグメントを組み立てる際には、ボルトボックスがトンネルの内側である作業側に開口しているため、特にコンクリートセグメントをトンネルの上部に設置する場合などには、ボルトやナットが落下するという危険があった。更に、従来の締結構造においては、一次覆工等として組み立てられた際に一次覆工等の内側への漏水の問題があり、止水措置が必要となっていた。
【０００４】
従って、本発明の目的は、隣接するコンクリートセグメント同士を簡易な操作で効率的に締結することができ、コンクリートセグメントの表面への開口部が少なく、且つ止水性にも優れたコンクリートセグメントの締結構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、隣接するコンクリートセグメントの端面寄りの箇所にそれぞれボルトボックスが形成され、該ボルトボックス間にボルトが挿通され、該ボルトに一方のボルトボックス内でナットを螺合させることにより該コンクリートセグメント同士を締結した締結構造であって、
他方のボルトボックスは、コンクリートセグメントに埋設され、埋設された該ボルトボックスは、少なくとも補強部材と、該補強部材に締結されるフランジ部を有し上記ボルトの一端部に形成された係止頭部の収容部を形成する係止頭部収容部材と、該補強部材と該係止頭部収容部材とを締結するための補強部材締結部材と、該補強部材と該係止頭部収容部材のフランジ部との間に設けられた水膨張性止水材とからなることを特徴とするコンクリートセグメントの締結構造を提供することにより上記目的を達成したものである。
また、本発明は、上記補強部材又は係止頭部収容部材とコンクリートとの境界面はコンクリートセグメントの上記端面に通じており、該境界面にも水膨張性止水材が設けられているコンクリートセグメントの締結構造を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の一実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、図１は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の一実施形態を示す断面図である。
【０００７】
図１中、１及び２は、互いに隣接するコンクリートセグメントであり、それぞれの端面１ａ，２ａを接した状態で本発明に係る締結構造により締結されている。即ち、この実施形態における締結構造は、隣接するコンクリートセグメント１、２の端面１ａ，２ａ寄りの箇所にそれぞれボルトボックス３、４が形成され、該ボルトボックス３、４間にボルト５が挿通され、該ボルト５に一方のボルトボックス４内でナット６を螺合させることにより該コンクリートセグメント１、２同士を締結した締結構造であって、
他方のボルトボックス３は、コンクリートセグメント１に埋設され、埋設された該ボルトボックス３は、補強部材７と、該補強部材７に締結されるフランジ部８ａを有し上記ボルト５の一端部に形成された係止頭部５ａの収容部を形成する係止頭部収容部材８と、該補強部材７と該係止頭部収容部材８とを締結するための補強部材締結部材９と、該補強部材７と該係止頭部収容部材のフランジ部８ａとの間に設けられた第１水膨張性止水材１０とからなるコンクリートセグメントの締結構造である。。
補強部材７とコンクリートとの境界面は、上記端面１ａに通じており、この境界面には第２水膨張性止水材１１が設けられている。
【０００８】
更に、本形態のコンクリートセグメントの締結構造について詳細に説明する。上記ボルトボックス３を構成する補強部材７は、その中心部にボルト挿通孔２０が形成された板状体であり、その一端面７ａがコンクリートセグメント１の端面１ａと同一平面上に位置するようにコンクリートセグメントに設置されている。補強部材７の他端面７ｂの周縁近傍には、補強部材締結部材９の末端に形成された雄ねじ部に螺合可能な雌ねじ部２１が穿設されている。
係止頭部収容部材８は、その周囲に補強部材締結部材９の末端を挿通可能な締結孔２２を有するフランジ部８ａを有する。
補強部材７と係止頭部収容部材８とは、補強部材締結部材９の上記雄ねじ部を有する末端を上記締結孔２２に挿通させ、該雄ねじ部を補強部材７の雌ねじ部２１に螺入することにより締結されている。尚、９ａは、補強部材締結部材９に一体的に形成された螺子締め部であり、これを回転させることにより上記雄ねじ部が上記雌ねじ部２１に螺入される。
【０００９】
係止頭部収容部材８の中央部には凹陥部８ｂが形成されており、係止頭部収容部材８と補強部材７とが締結されることにより、補強部材７と凹陥部８ｂとで囲まれた係止頭部５ａの収容部が形成される。この収容部が、コンクリートセグメント１におけるボルトボックス３であり、締結された状態においてコンクリートセグメントの表面に開口しないため、ボルトボックス３はコンクリートセグメントに埋設されていると表現する。
【００１０】
係止頭部収容部材８のフランジ部８ａには、凹状溝が形成されており、該凹状溝の内壁面と補強部材７との間に環状の第１水膨張性止水材１０が設けられている。更に、補強部材７の外周面であって、コンクリートセグメントの端面１ａに通じるコンクリートとの境界面には、環状の第２水膨張性止水材１１が配設されている。
【００１１】
コンクリートセグメント２のボルトボックスは、隅にアンカー２３が装着された補強部材２４と、コンクリートセグメントの表面に開口部を有する凹陥部２５とからなる。コンクリートセグメント２には、ボルトボックス４内と端面２ａとの間を連通し、ボルト５を挿通可能なボルト挿通孔２６が形成されている。ボルト挿通孔２６の内壁面は、弾性部材３０により構成され、該弾性部材３０の外周部には水膨張性材料からなる環状部材３１が設けられている。該弾性部材３０は、ボルト５を周囲から押圧することによりボルト５の自由移動を規制する機能も有する。尚、上記弾性部材は化学工業技術分野で利用されている樹脂の弾性材料、例えば天然ゴム、合成ゴム（例えばＥＰＤＭ）等ゴム系樹脂、好ましくはこれらの加硫ゴム、及び、ポリウレタンエラストマー等、特に好ましくは上記ゴム系樹脂の加硫ゴムからなる。
【００１２】
コンクリートセグメント１、２の締結は、ボルトボックス３、４間に挿通されたボルト５の雄ねじ部にボルトボックス４内でナット６を螺合させることにより行う。尚、ボルトボックス３、４間に挿通されるボルト５は、図１に示すように一端部に一体的に形成された係止頭部５ａを有するボルトであっても良いし、棒状のボルトの一端部にナットを脱着不可能に固定し、これを係止頭部としたものであっても良い。係止頭部の形状としては、通常のナットのように六角柱状であっても良いし、補強部材７又は係止頭部収容部材８の一部に当接するような突出部を備え、ボルトボックス内における回転が規制されるような形状のものであっても良い。
上記締結のための操作は、自動締結装置等によっても簡単に行うことができる。即ち、ボルトボックス４はコンクリートセグメント２の表面に開口するため、例えば、ナット６の外周面に櫛歯形状の歯車部を形成し、前記歯車部に噛み合う歯車を自動締結装置に設け、自動締結装置における該歯車を回転駆動することにより容易に締結可能である。この場合、ボルトボックス４側からのみナットの螺合を行うため、締結操作が極めて簡易であり、また、棒状ボルトに両側からナットを螺合させる場合のように螺合の両側における不均衡が生じないため、コンクリートセグメントの組み立て精度が極めて良い。
【００１３】
更に、補強部材７と係止頭部収容部材８のフランジ部８ａとの境界面に水が浸入した場合であっても、第１水膨張性止水材１０が水を吸収して膨張することにより水の流路が遮断されるためボルトボックス３内への水の浸入が阻止され、補強部材７の挿通孔２０を介しての水の漏水が防止される。
また、補強部材７の近傍に水が浸入した場合であっても、第２水膨張性止水材１１が水を吸収して膨張することにより水の流路が遮断されるため、コンクリートセグメントの端面１ａへの水の浸出やコンクリートセグメントの内側表面、即ち一次覆工として組み立てた場合におけるトンネル内部への漏水を防止することができる。
このように、本発明のコンクリートセグメントの締結構造によれば、水の浸入を効果的に阻止することができ、例えば、コンクリートセグメントを一次覆工として組み立てた場合における漏水を長期間に亘り効果的に防止することができる。
【００１４】
上記第１及び第２水膨張性止水材の形成材料としては、種々のものを使用することができ、水膨脹性物質、又は該水膨張性物質に非水膨脹性樹脂を混練した水膨脹性材料等を使用することができる。尚、第１水膨張性止水材の形成材料と、第２水膨張性止水材の形成材料とは、同一でも異なるものであっても良い。
上記該水膨脹性物質としては、水膨脹性ポリウレタン樹脂、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、デンプン−アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体及びこれらの共重合体の塩、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸共重合体及びこれらの架橋物、ビニルエステル−エチレン系不飽和カルボン酸及びそのケン化物等が挙げられるが、好ましいのは、水膨脹性ポリウレタン樹脂である。
かかる水膨脹性ウレタン樹脂の代表的な例としては、一般式
【００１５】
【化１】
0003794770.tif 000002
【００１６】
で示されるポリエーテルポリオールの一種または二種以上の混合物と、ポリイソシアネートとを反応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量１〜１２％、好ましくは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００１７】
上記多価アルコールとしては、例えば二価アルコール（例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等）、三価アルコール（例えばグリセリン、トリオキシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプタントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例えばエリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテトロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール（例えばアドニット、アラビット、キシリット等）、六価アルコール（例えばソルビット、マンニット、イジット等）等を例示することができる。
【００１８】
また、上記一般式（化１）で示されるポリエーテルポリオールは、かかる多価アルコールに常法によりエチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドを所望の分子量となるように且つエチレンオキサイド基含量が所望の含量となるように付加せしめることによって製造することができる。また、エチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとはランダム状でもブロック状に付加しても良い。また、上記ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン基の重量割合は２０〜１００重量％が良く、２０重量％未満では水膨張性が不十分となることがあるので好ましくない。
【００１９】
ポリイソシアネートとしては任意のもの、例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，５−ビス−イソシアナト−１，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等を使用することができる。脂肪酸トリイソシアネートは部分的に併用しうる。芳香族ポリイソシアネートも使用することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例えば２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートまたはそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ｍ−またはｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート及びそれらの異性体を例示することができる。
カルボジイミド基、ウレトジオン基、ウレタン基、ウレトイミン基、ビウレット基またはイソシアヌレート環を含有する芳香族ポリイシシアネートも使用できる。
【００２０】
かくして得られたイソシアネート基含有プレポリマーは、単独で使用することも可能であり、また活性水素化合物と混合、硬化させて使用することも可能である。
かかる活性水素化合物とは、１分子当たり２〜６個の活性水素基を有し、且つ活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５，０００なるポリオール、ポリアミン、又はそれらの混合物であって例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドの如きアルキレンオキサイドとグリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールの如き低分子量トリオール又はペンタエリスリトールの如き低分子量テトラオール又はソルビトールの如き低分子量ヘキサオールとの重合物、エチレンジアミン、４，４−メチレンビス−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそれらと上記アルキレンオキサイドとの重合物が挙げられる。
【００２１】
イソシアネート基含有ポレポリマーと活性水素化合物との反応に際しては、一般にイソシアネート基と活性水素化合物との反応を促進させる従来公知の触媒、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−モルホリン、スタナスオクトエート、ジブチルジラウレート等を添加することができる。
上記イソシアネート基含有プレポリマーにおける上記ポリイソシアネートと上記活性水素化合物の使用割合は〔ＮＣＯ〕／〔Ｈ+ 〕比が好ましくは０．８〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２の範囲である。
【００２２】
上記水膨脹性物質と混練することができる非水膨脹性樹脂としては天然ゴム、合成ゴム( 例えばＥＰＤＭ）等のゴム系樹脂、ポリ塩化ビニル及びその共重合体等の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂に可塑剤を併用した軟質塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの共重合体、シリコン樹脂等が挙げられ、これらのなかでもゴム系樹脂、軟質塩化ビニル系樹脂が好ましい。
【００２３】
本発明のコンクリートセグメントの締結構造は、上記の実施形態により何等制限されることなく、様々な形態で実施可能である。図２は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の他の実施形態を示す断面図である。図２は、締結される両コンクリートセグメントの内の、埋設されたボルトボックスを有する一方のコンクリートセグメント１側のみを示した図である。
【００２４】
この実施態様におけるボルトボックス３は、コンクリートセグメント１に埋設され、埋設された該ボルトボックス３は、補強部材７と、該補強部材７に締結されるフランジ部８ａを有しボルト５の一端部に形成された係止頭部５ａの収容部を形成する係止頭部収容部材８と、補強部材７と係止頭部収容部材８とを締結するための補強部材締結部材である螺子９と、補強部材７と係止頭部収容部材のフランジ部８ａとの間に設けられた第１水膨張性止水材１０とからなる。係止頭部収容部材８とコンクリートとの境界面４０は、端面１ａに通じており、この境界面４０に第２水膨張性止水材１１が設けられている。
【００２５】
尚、本実施形態においては、係止頭部収容部材８のフランジ部８ａに螺子９に螺合する雌ねじ部が形成され、該螺子９を該雌ねじ部に螺入することにより補強部材７と係止頭部収容部材８とが締結されている。本発明における補強部材締結部材としては、このように補強部材と係止頭部収容部材とを締結することができるものであれば、様々な態様のものを採用することができる。図３及び図４に、それぞれ補強部材締結部材の他の例を示した。図３及び図４に示す補強部材締結部材は、先端部に雄ねじ部を有し、補強部材及び係止頭部収容部材を貫通させた状態で該雄ねじ部にナット９ｂを螺合させることにより両部材を締結するものである。図５及び図６に、補強部材締結部材の更に他の態様を示す。
【００２６】
また、本発明における水膨張性止水材は、図１、図２に示すように２カ所にそれぞれ一つ設けても良いし、それぞれの箇所に複数設けても良い。また、上記実施形態において第１及び第２水膨張性止水材を設けた位置に加えて、更に他の位置にも同様な水膨張性止水材を設けても良い。
【００２７】
また、補強部材と係止頭部収容部材のフランジ部との間に水膨張性止水材を設ける態様としては、上記実施形態のようにフランジ部に凹状溝を形成し、該凹状構内に水膨張性止水材を設けても良いし、補強部材に凹状溝を形成し、その凹状構内に設けても良い。また、上記実施形態においては、第２水膨張性止水材は、補強部材又は係止頭部収容部材の外周面に溝等を設けることなく設けられているが、これらの外周面に溝を形成し、溝内に水膨張性止水材を配置させても良い。
【００２８】
また、本発明におけるコンクリートセグメントに埋設される側のボルトボックスの形状は、円柱形であっても四角柱形であっても良く更に他の形状であっても良い。補強部材等も該ボルトボックスの形状に応じて適宜の形状のものを採用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明のコンクリートセグメントの締結構造によれば、隣接するコンクリートセグメント同士を簡易な操作で効率的に締結することができ、コンクリートセグメントの表面への開口部が少ないためボルトやナットの落下の危険性が少なく、止水性に優れ、例えばコンクリートセグメントを締結して１次覆工などとして組み立てた場合においては、水膨張性止水材が水を吸収すると共にその流路を遮断することにより水の漏水が長期に亘り効果的に阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の他の実施形態を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図４】図４は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図５】図５は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。
【図６】図６は、本発明のコンクリートセグメントの締結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２    コンクリートセグメント
３        埋設されるボルトボックス
４        開口部を有するボルトボックス
５        ボルト
６        ナット
７        補強部材
８        係止頭部収容部材
８ａ      フランジ部
９        補強部材締結部材
１０      第１水膨張性止水材
１１      第２水膨張性止水材
【図１】
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【図２】
0003794770.tif 000004
【図３】
0003794770.tif 000005
【図４】
0003794770.tif 000006
【図５】
0003794770.tif 000007
【図６】
0003794770.tif 000008