(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同士をボルトによって締結するために該コンクリートセグメントに設けられた、該ボルトの挿通されるボルト孔の構造において、
上記ボルト孔は、その内壁が弾性部材により構成され、該弾性部材の外周部には水膨脹性材料からなる環状部材が設けられていることを特徴とするコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造。
【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締結用ボルト孔の構造に関し、詳しくは、隣接するコンクリートセグメント同士をボルトによって締結するために該コンクリートセグメントに設けられた、該ボルトの挿通されるボルト孔の構造に関する。
【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。コンクリートセグメント同士は、コンクリートセグメントの位置決めの後、コンクリートセグメントのボルト孔に挿入されたボルトをナットで締め付け固定することにより締結される。
【０００３】
しかしながら、従来のコンクリートセグメント締結用のボルト孔の構造は、互いに締結されるコンクリートセグメントのボルト孔の位置を極めて正確に合わせる必要があり、煩雑な作業を強いられていた。即ち、コンクリートセグメントの締結に使用されるボルトは、予め一方のコンクリートセグメントのボルト孔に設置されている場合や、コンクリートセグメントの組み立てに際しボルト孔に挿入される場合などがあるが、いずれにしても締結される双方のコンクリートセグメントのボルト孔の位置を正確に合わせることは難しく、煩雑な位置合わせが必要であるという問題があった。
また、ボルトを予めボルト孔に設置しておく場合、コンクリートセグメントを現場のストックヤードから組立現場へ移動したり、組立時に転回させたりする際に、振動や重力などによってボルトが外れてしまうことがあった。
また、コンクリートセグメントを締結して一次覆工として使用する場合に、１次覆工外部からボルト孔を介して水が内部に浸入することがあり、トンネル等の漏水の一因になっていた。
【０００４】
従って、本発明の目的は、ボルト孔の煩雑な位置合わせが不要で、予めボルト孔にボルトを設置した状態でコンクリートセグメントを移動させたり、組み立てたりする場合においても、振動等によるボルトの外れが生じ難く、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後もボルト孔からの水の浸入を阻止することができる、コンクリートセグメント締結用ボルト孔の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同士をボルトによって締結するために該コンクリートセグメントに設けられた、該ボルトの挿通されるボルト孔の構造において、上記ボルト孔は、その内壁が弾性部材により構成され、該弾性部材の外周部には水膨脹性材料からなる環状部材が設けられていることを特徴とするコンクリートセグメント締結用ボルト孔の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。
【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締結用ボルト孔の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、コンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造の一実施形態を示す断面図である。
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が接した状態でボルト３により締結されている。
【０００７】
コンクリートセグメント１には、ボルト３が挿通されるボルト孔４、該ボルト孔４の奥に設けられ、ボルト３に螺合するナット５を収容可能な収容凹陥部６、及び該収容凹陥部６に連設され、ボルト３の基端部３ａを収容するボルト基端部収容凹陥部７が形成されている。８はボルト挿通孔を備え、ナット５の下端を規制する補強板であり、９はコンクリートセグメント内に埋設され、補強板８を支持するアンカーである。
上記ボルト孔４は、その内壁が弾性部材１０により構成され、該弾性部材１０の外周部には水膨脹性材料からなる環状部材１１が設けられている。
コンクリートセグメント２には、端面２ａに開口し、上記ボルト３の先端部３ｂと螺合可能なねじ部を内周面に有するボルト固定孔１２が形成されている。コンクリートセグメント２におけるボルト固定孔１２は、ボルト固定孔１２を備えた略円筒状のボルト固定部材１３をコンクリートセグメント２に埋設することにより形成されている。
【０００８】
コンクリートセグメント１とコンクリートセグメント２は、ボルト３全体がセグメント１内に収容された状態で位置合わせを行った後に、ボルト３を回転させボルトの先端部３ｂをボルト固定孔１２に螺入し、次いでナット５を回転させ締め付けることにより締結される。
このとき、両コンクリートセグメント１，２の位置が多少ずれていても、ボルト孔４の内壁が弾性部材１０により構成されているのでボルト軸にフレキシビリティがあり、このため、ボルトの先端部３ｂは容易にセグメント２のボルト固定孔１２へ誘導される。
このように、本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造を採用すると、ボルト孔の内壁が弾性部材により構成されているため、位置合わせが非常に容易であり、煩雑な位置あわせの作業が不要である。
【０００９】
本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造において採用する上記弾性部材は、ＪＩＳ−Ａ硬度計による硬度が、通常５〜８０であり、好ましくは１０〜８０であり、より好ましくは１５〜７５である。硬度が上記範囲未満であると、セグメントの移動や転回時にボルトの保持が不十分となってボルトが外れる場合があり、上記範囲を越えるとボルト軸のフレキシビリティが低下しボルト孔への誘導が難しくなることから好ましくない。また、同様な観点から、該弾性部材の厚さは、通常１〜４０ミリメートルであり、好ましくは３〜２５ミリメートルである。
弾性部材の長さは、少なくとも３ミリメートル以上が好ましく、より好ましくは上記の実施形態のようにボルト孔の全長と同じ長さである。
【００１０】
ボルト孔の内壁を構成する弾性部材の形成材料には特に制限はなく、化学工業技術分野で利用されている樹脂の弾性材料を使用することができ、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を好ましく使用することができ、特に上記ゴム系樹脂の加硫ゴムを好ましく使用することができる。
【００１１】
弾性部材から構成されたボルト孔内壁の内径は、弾性部材の硬度に応じて適宜に設定することができるが、通常ボルトの外径の７０〜１００％であり、好ましくは８０〜９８％である。弾性部材の内径が前記範囲内であると、挿入されたボルトが重力や振動で抜け落ちることがなく且つ締結時のボルト送出作業も良好である。
また、上記弾性部材として、内周面に凹凸を有する弾性部材も採用することができる。該凹凸の形状としては特に制限はなく、例えば図６〜９に示すような形状のものを好ましく採用することができる。尚、図６〜９は、内周面に凹凸を有する弾性部材の、ボルト軸を含む平面による切断端面を示している。尚、この場合には、弾性部材により構成されるボルト孔内壁の平均内径が、ボルト外径の７０〜１２０％、好ましくは８０〜１１５％となるようにするのが上記と同様の理由で好ましい。上記平均内径とは、図１０（便宜上端面図である）を参照して説明すると、ａ部分の合計体積とｂ部分の合計体積とが等しくなるようなボルト軸Ｂに平行な円筒面である平均内壁面Ａを想定した場合の、該平均内壁面Ａの径である。
本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造においては、図１に示すように、ボルト孔の内壁を構成する弾性部材の外周部に、水膨脹性材料からなる環状部材が設けられる。
このような環状部材を設けることによりボルト孔を介しての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。
【００１２】
環状部材を構成する水膨脹性材料は、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。
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
【００１３】
【化１】
0003794769.tif 000002
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
弾性部材の外周部に設ける環状部材の数には特に制限はなく、最低１カ所設ければ止水効果は十分であるが、ボルト孔の長さや、ボルト孔の内壁を構成する弾性部材の長さ等に応じて適宜の数設けることができ、好ましくは、上記の例のように、前後２カ所に２つ設けるのが良い。このような構成を採用するとボルト孔からの水の浸入をより効果的に阻止することができる。
【００２２】
尚、図１に示したコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造は、図２に示すように、外周部に水膨張性材料からなる環状部材１１が環装された弾性部材１０及び四隅にナットによりアンカー９が装着された補強板８を、所定の配置になるように保持した状態でコンクリートに埋設固定することより形成することができる。尚、ボルト３やナット５は上記弾性部材１０や補強板８等と共に予めコンクリートセグメント１内に組み込んでおいても良いし、後に現場において装着するようにしても良い。１３は、コンクリートセグメント２側に埋設されるボルト固定部材である。
【００２３】
本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造は、図３に示すように実施することもできる。図３は、締結される相手方のコンクリートセグメントにもナットを回転可能に収容する収容凹陥部が形成されている場合の締結状態を示す断面図である。この場合には、ボルト３の両側からナット５、２１で締め付けることにより締結が行われている。コンクリートセグメント１側の構造は、図１に示すものと同様である。コンクリートセグメント２０には、ナット２１を回転可能に収容する収容凹陥部２２が形成され、該収容凹陥部２２のコンクリートセグメント１に向かう側の側面は、アンカー９で支持される固定板２４により構成されている。この固定板２４には、ボルト３が挿通可能なボルト孔２５が形成されている。コンクリートセグメント１の内部から送出され、該ボルト孔に挿通されたボルトの先端部３ｂには、収容凹陥部２２側からナットが螺合される。このようにして、コンクリートセグメント同士の締結が達成される。
【００２４】
このように締結する場合にも、コンクリートセグメント１のボルト孔４の内壁に設けられた弾性部材１０によりボルトの先端部３ｂは容易にコンクリートセグメント２０のボルト孔２５へと誘導され、両セグメントのボルト孔４、２５の位置が多少ずれていても両セグメント同士を良好に締結することができる。
尚、この態様におけるコンクリートセグメント１からのボルトの送出は、例えば、図４に示すように、ナット規制手段３０によりボルトの軸方向への動きが規制されたナット５を回転させることにより行うことができる。
【００２５】
本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造は、上記の実施形態により何等制限されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。例えば、上記ボルトは、棒状のボルトである必要はなく、図５において４０で示すような、基端部にボルトの軸部分より大径の頭部を備えたボルトであっても良い。このようなボルトを使用した場合であっても、ボルト孔の位置合わせが容易であり、また、ボルト孔を介しての水の浸入が阻止される。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造によれば、締結される両コンクリートセグメントのボルト孔の位置が多少ずれていてもボルトを挿通させることができ、ボルト孔の煩雑な位置合わせが不要となる。また、予めボルト孔にボルトを設置した状態でコンクリートセグメントを移動させたり、組み立てたりする場合においても、ボルト孔の内壁を構成する弾性部材によりボルトが保持されるので振動等によりボルトが外れるようなことが防止される。更に、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後においては、水膨張性材料からなる環状部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ボルト孔からの水の浸入が阻止される。
【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締結用ボルト孔の構造の一実施形態を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示したコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造の一形成態様を示す概略説明図である。
【図３】図３は、本発明のコンクリートセグメント締結用ボルト孔の構造の他の実施形態を示す断面図である。
【図４】図４は、ボルトの送出機構の一例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締結用ボルト孔の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、内周面に凹凸を有する弾性部材のボルト軸を含む平面による切断端面を示す端面図である。
【図７】図７は、内周面に凹凸を有する弾性部材の他の例を示す端面図である。
【図８】図８は、内周面に凹凸を有する弾性部材の更に他の例を示す端面図である。
【図９】図９は、内周面に凹凸を有する弾性部材の更に他の例を示す端面図である。
【図１０】図１０は、弾性部材が内壁面に凹凸を有する場合における平均内径を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１，２    コンクリートセグメント
３        ボルト
４        ボルト孔
５        ナット
１０      弾性部材
１１      環状部材
１２      ボルト固定孔
【図１】
0003794769.tif 000003
【図２】
0003794769.tif 000004
【図３】
0003794769.tif 000005
【図４】
0003794769.tif 000006
【図５】
0003794769.tif 000007
【図６】
0003794769.tif 000008
【図７】
0003794769.tif 000009
【図８】
0003794769.tif 000010
【図９】
0003794769.tif 000011
【図１０】
0003794769.tif 000012