(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、
上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、
上記固定治具は、長手方向の一端で回動可能に結合された一対の略直方体であって、その他端に略直方体同士を連結する連結手段を有し、その互いに対峙する面にはそれぞれ上記締結用ナットの半側部に密着する凹部が形成され、さらに、その凹部にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構。
【請求項２】
トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、
上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、
上記固定治具は、略直方体であって、その長手方向に上記締結用ナットと嵌合する複数の貫通孔が穿孔されており、その貫通孔の内周面にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構。
【請求項３】
トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、
上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、
上記固定治具は、略直方体であって、その長手方向に上記締結用ナットと嵌合する複数の貫通孔が穿孔されており、その貫通孔の内周面にはゴムが貼付され、さらに、上記略直方体の上記境界面と反対側の外面に上記締結用ナットから突出した上記ボルトのピッチに引っかかるバネ用線材からなる止め部材が固着されている、ことを特徴とするセグメント締結機構。
【請求項４】
トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、
上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、
上記固定治具は、上記締結用ナットの両側面に密着し、一端に引き返し部を有する略Ｕ字形状または略楕円形状であるバネ用板材からなり、上記締結用ナットの両側面と接触する部分にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構。
【請求項５】
上記箱穴の上記ボルト孔を形成した壁面に対峙する壁面に上記固定治具を収納するための切り欠き穴を形成した、請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメント締結機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法において、セグメント間をボルトで締結するためのセグメント締結機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法とは、前面に切羽を有するシールド掘進機を地中で推進させ、周囲の地盤の崩壊を防ぎながら、その内部で安全に掘削、覆工作業を行いつつトンネルを構築する工法である。トンネルとなる部分は、その周方向にセグメントと呼ばれる複数のピースに分割されており、セグメント自動組立ロボットにより組み立てられる。また、組み立てたセグメントが落ちたり、ずれたりしないように、各セグメント間は、セグメント自動組立ロボットに搭載されたボルト締結機によりボルトで締結される。
【０００３】
従来は、セグメントの両端部に設けられた箱穴から、組み立てられたセグメント間の締結面に両端に雄ねじの切られたボルトを挿入し、その両端にナットを挿入し、一方の箱穴にボルトホルダーを装着するとともに他方の箱穴にナットランナーを装着し、ボルトホルダーでボルトの供回りを防止しつつナットランナーでナットをボルトに螺合させていた。しかし、最近では、ボルト締結後に箱穴をコンクリートで埋め込むなどの後処理を施さなければならないこと、セグメント内には鉄筋が配筋されていること、などの理由から箱穴をできるだけ小さくしたいという要望があり、ボルトホルダーを使用しないセグメント締結方法（例えば、特開平３−４７３９９号など）が提案されている。なお、ナットランナーは、ナットを磁石などにより吸着して収容する複数のソケットを備え、そのソケットをアイドラー，伝達ギア，駆動ギア，モータなどにより周方向に回転駆動させるものであり、ボルトホルダーは、ソケットの回転駆動機構を備えていないボルト把持装置であり、ナットを回転しないように保持するものである。
【０００４】
ここで、図６は、ボルトホルダーを使用しないセグメント締結方法の概要を示す図であり、セグメントのボルト締結面に対して垂直な面でセグメントを切断した断面図である。この図に示すように、トンネルを形成するセグメントには、両端部にボルト締結用の箱穴が形成されるとともに、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通するボルト孔が形成されている。そして、境界面を挟んで対峙する一方の箱穴およびボルト孔に予め一端に締結用ナットを螺合させたボルトを破線で示すように収納しておく。セグメント締結時には、ボルトの収納された箱穴を蓋で塞いだ状態で圧縮空気を送気し、その圧力で収納されていたボルトを他方の箱穴に押し出して貫通させ、他方の箱穴に突出したボルトの他端にボルト締結機（図示せず）の先端に設けられたナットランナーで締付用ナットを螺合させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したセグメント締結方法では、予めセグメントの箱穴に収納されたボルトの一端に螺合された締結用ナットを保持または固定する手段がなく、他端に螺合される締付用ナットをナットランナーで螺合させるときに、ボルトが供回りしてしまい、締付用ナットを締め付けることが困難であった。そこで、実開平４−１８７１６号に記載されているように、締結用ナットの座面に箱穴の壁面に食い込む尖鋭な突起を設けたセグメント締結機構などが提案されている。また、突起を締結用ナットの座面に設ける手段として、締結用ナットの座面にピンを埋設する手段および締結用ナットと突起とを一体に形成する手段、が開示されている。
【０００６】
しかし、トンネルを形成する全てのセグメントを締結するためには大量の締結用ナットを必要とするため、締結用ナットに機械加工を施す手段では、工期が長引き、費用も嵩んでしまう。また、上記提案のように、締結用ナットの座面に突起を設ける機構では、ボルトが供回りしにくくなる方向の回転拘束力を高めるように突起を設けることが困難であり、確実にボルトの供回りを防止することが困難であった。
【０００７】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、簡易な構造で、確実にボルトの供回りを防止することができるセグメント締結機構を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、上記固定治具は、長手方向の一端で回動可能に結合された一対の略直方体であって、その他端に略直方体同士を連結する連結手段を有し、その互いに対峙する面にはそれぞれ上記締結用ナットの半側部に密着する凹部が形成され、さらに、その凹部にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構が提供される。
また、本発明によれば、トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、上記固定治具は、略直方体であって、その長手方向に上記締結用ナットと嵌合する複数の貫通孔が穿孔されており、その貫通孔の内周面にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構が提供される。
また、本発明によれば、トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、上記固定治具は、略直方体であって、その長手方向に上記締結用ナットと嵌合する複数の貫通孔が穿孔されており、その貫通孔の内周面にはゴムが貼付され、さらに、上記略直方体の上記境界面と反対側の外面に上記締結用ナットから突出した上記ボルトのピッチに引っかかるバネ用線材からなる止め部材が固着されている、ことを特徴とするセグメント締結機構が提供される。
さらに、本発明によれば、トンネルを形成するセグメントの両端部に形成されたボルト締結用の箱穴と、隣接するセグメントの境界面を挟んで対峙する箱穴を連通する複数のボルト孔と、その一方の箱穴およびボルト孔に予め収納され、一端に締結用ナットが螺合され、両端に雄ねじ部を有する複数のボルトと、セグメント締結時に他方の箱穴まで貫通させた各ボルトの他端に螺合される締付用ナットと、を備えたセグメント間を締結するセグメント締結機構であって、上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを供回りを防止して連結する固定治具をさらに備え、上記固定治具は、上記締結用ナットの両側面に密着し、一端に引き返し部を有する略Ｕ字形状または略楕円形状であるバネ用板材からなり、上記締結用ナットの両側面と接触する部分にはゴムが貼付されている、ことを特徴とするセグメント締結機構が提供される。
また、上記箱穴の上記ボルト孔を形成した壁面に対峙する壁面に上記固定治具を収納するための切り欠き穴が形成されていることが好ましい。
【０００９】
上述した本発明の構成によれば、上記箱穴に収納された複数の締結用ナットを連結する固定治具を備えたことにより、締結用ナットを機械的に固定することができ、締付用ナットを螺合するときのボルトの供回りを確実に防止することができる。また、箱穴に固定治具を収納するための切り欠き穴を形成することにより、セグメント締結前に予め固定治具を締結用ナットに取り付けて箱穴に収納しておくことができる。
【００１１】
また、上述した本発明の構成によれば、簡易な構造で、しかも容易に締結用ナットを機械的に固定することができ、締付用ナットを螺合するときのボルトの供回りを確実に防止することができる。また、固定治具と締結用ナットとの接触面にゴムを貼付することにより、固定治具の締結力を向上することができ、セグメントの組み立てから締結までの間で固定治具の落下を抑制することができる。さらに、止め部材を設ければ効果的に固定治具の落下を抑制することができ、固定治具全体をバネ用板材で構成すれば軽量化を図ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図１から図５を参照して説明する。
図１は本発明のセグメント締結機構を示す第一の実施の形態を示す正面図であり、図２は本発明のセグメント締結機構をセグメントに収納するときの説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は固定治具を取り付ける手順を示している。
【００１３】
図２に示すように、本発明のセグメント締結機構は、セグメント１の箱穴２に収納された複数（ここでは３つ）の締結用ナット４を供回りを防止して連結する固定治具６を備えており、箱穴２のボルト孔３を形成した壁面に対峙する壁面２ａに固定治具６を収納するための切り欠き穴７を形成したものである。また、図１に示すように、固定治具６は、長手方向の一端で回動可能に結合された一対の略直方体８，８であって、その他端に略直方体同士を連結する連結手段９を有し、その互いに対峙する面８ａ，８ａにはそれぞれ締結用ナット４の半側部に密着する凹部１０が形成され、さらに、その凹部１０にはゴム１１が貼付されているものである。
【００１４】
固定治具６は、一端がピン１２により結合されて蝶番のように構成され、一対の略直方体８，８が、図１において実線および二点鎖線で示すように開閉可能になっている。また、連結手段９は、一対の略直方体８，８の他端に重なり合うように形成されたフランジ部９ｆ，９ｆと、そのフランジ部９ｆ，９ｆを連結するネジ９ｎと、から構成されている。その一方のフランジ部９ｆには貫通孔が穿孔されてネジ９ｎが取り付けられ、他方のフランジ部９ｆにはネジ９ｎが螺合されるねじ穴（またはねじ孔）が形成されている。そして、互いに対峙する面８ａ，８ａに形成された凹部１０は、締結用ナット４よりも若干大きく形成され、その凹部１０の表面にゴム１１を貼付することにより、固定治具６により形成される矩形孔が締結用ナット４よりも若干小さくなるようにしている。このように凹部８を形成することにより、ゴム１１の弾性力を生かして固定治具６の締結力を向上させ、セグメントの組み立てから締結までの間に固定治具６が落下しないようにすることができる。
【００１５】
この固定治具６のセグメントへの取り付け作業は、図２に示すようにして行われる。
（１）まず、図２（Ａ）に示すように、組み立て前のセグメント１において、ボルト５および締結用ナット４を収納しておく箱穴２のボルト孔３にボルト５を挿入する。
（２）次に、図２（Ｂ）に示すように、ボルト孔３に挿入された各ボルト５の一端に締結用ナット４を螺合させる。
（３）その後、図２（Ｃ）に示すように、ナット４に固定治具６を接続する。例えば、図１に示した第一の実施の形態では、略直方体９，９を開いた状態で箱穴２に持って行き、締結用ナット４の両側から挟むようにして略直方体８，８を閉じ、その凹部１０（ゴム１１）と締結用ナット４とを密着させ、ネジ９ｎで締め付ける。これで、３つの締結用ナット４が機械的に固定され、セグメント締結時において締付用ナットを螺合するときに（図６参照）、ボルト５が供回りしてしまうのを確実に防止することができる。なお、セグメントの組み立てから締結までの間は、破線で示すように、ボルト５を箱穴２内に収納（退避）させておくため、上述したように固定治具６を収納するための切り欠き穴７を形成し、その切り欠き穴７内に固定治具６を収納しておく。
【００１６】
図３は、本発明の第二の実施の形態を示す固定治具の正面図である。この図に示す固定治具６は、略直方体であって、その長手方向に締結用ナット４と嵌合する３つの貫通孔１３が穿孔されており、その貫通孔１３の内周面にはゴム１４が貼付されているものである。この実施の形態は、ゴム１４の弾性力を利用し、箱穴２に収納されたボルト５に螺合された締結用ナット４の外側から押し付けて嵌合させるようにしたものである。したがって、より簡易な構造で、簡便に固定治具６を接続することができる。
【００１７】
図４は、本発明の第三および第四の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は第三の実施の形態における固定治具の正面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の側面図、（Ｃ）は第四の実施の形態における固定治具の正面図である。これらの図に示す固定治具６は、略直方体であって、その長手方向に締結用ナット４と嵌合する３つの貫通孔１３が穿孔されており、その貫通孔１３の内周面にはゴム１４が貼付され、さらに、略直方体のセグメント境界面と反対側の外面に締結用ナット４から突出したボルト５に切られた雄ねじのピッチに引っかかるバネ用線材からなる止め部材１５が固着されているものである。この第三および第四の実施の形態における固定治具６は、図３に示した第二の実施の形態に止め部材１５を設け、セグメントの組み立てから締結までの間で固定治具６が落下しにくくなるようにしたものである。この止め部材１５は、例えば、図４（Ａ）に示すように、バネ用線材を、数字の８形状の下端部を切り欠いて、その脚を真っ直ぐに伸ばしたような形状に変形し、その脚が互いに引き寄せ合うように付勢力を付したものを使用する。このバネ用線材としては、ボルト５に切られた雄ねじのピッチに嵌まる太さのものを使用している。そして、図４（Ｂ）に示すように、止め部材１５の輪の部分にピン１６（またはネジ）を差し込み、略直方体の本体に固定している。なお、図４（Ａ）ではピン１６を図示していない。このように固定治具６に止め部材１５を設けることにより、締結用ナット４に固定治具６を嵌め込んだときに、止め部材１５がボルト３の端部により押し広げられて、図４（Ｂ）に示すようにボルト５のピッチに嵌まり、セグメントの組み立てから締結までの間に固定治具６が外れないようにすることができる。また、図４（Ｃ）に示すように、図４（Ａ）に示した止め部材１５の脚同士を連結した形状となるように止め部材１７を形成し、その中間部においてボルト５のピッチに嵌めるようにしてもよい。この場合、図示していないが、両端の輪の部分にピンやネジを差し込んで本体に固定する。
【００１８】
図５は、本発明の第五の実施の形態を示す固定治具の正面図である。この図に示す固定治具６は、締結用ナット４の両側面に密着し、一端に引き返し部６ａを有する略Ｕ字形状であるバネ用板材からなり、締結用ナット４の両側面と接触する部分にはゴム１８が貼付されているものである。この実施の形態は、固定治具６自身をバネ材として形成し、固定治具６の軽量化を図ったものである。図５に示すように、引き返し部６ａの先端は、締結用ナット４の側面に隣り合う外側の面４ａに接触して、固定治具６がずり落ちないようにしている。また、各締結用ナット４間に相当する位置には、内側に突出した凸部１９を形成しておけば、より確実に固定治具６がずり落ちようとするのを防止することができる。引き返し部６ａのない他端は図示するように真っ直ぐでもよいし、同様に引き返し部を設けてもよい。さらに、図示していないが、バネ用板材で全ての締結用ナット４を囲むように略楕円形状に固定治具６を形成してもよい。
【００１９】
上述した第二から第五の実施の形態において、固定治具６のセグメント１への取り付け作業は、第一の実施の形態で説明したのと同様に、図２に示す手順で行われる。また、第一から第五のいずれの実施の形態においても、セグメント締結時には、箱穴２に送気される圧縮空気により（図６参照）、ボルト５とともに固定治具６も切り欠き穴７から押し出され、ボルト５の他端に締付用ナットを螺合するときに締結用ナット４を固定する役割を果たし、ボルト５の供回りを防止することができる。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
上述した本発明のセグメント締結機構によれば、箱穴に収納された複数の締結用ナットを連結する固定治具を備えたことにより、締結用ナットを簡易な構造で容易に機械的に固定することができ、締付用ナットを螺合するときのボルトの供回りを確実に防止することができる。また、箱穴に固定治具を収納するための切り欠き穴を形成することにより、セグメント締結前に予め固定治具を締結用ナットに取り付けて箱穴に収納しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセグメント締結機構を示す第一の実施の形態を示す正面図である。
【図２】本発明のセグメント締結機構をセグメントに収納するときの説明図であり、（Ａ）〜（Ｃ）は固定治具を取り付ける手順を示している。
【図３】本発明の第二の実施の形態を示す固定治具の正面図である。
【図４】本発明の第三および第四の実施の形態を示す図であり、（Ａ）は第三の実施の形態における固定治具の正面図、（Ｂ）は図４（Ａ）の側面図、（Ｃ）は第四の実施の形態における固定治具の正面図である。
【図５】本発明の第五の実施の形態を示す固定治具の正面図である。
【図６】従来のボルトホルダーを使用しないセグメント締結方法の概要を示す図であり、セグメントのボルト締結面に対して垂直な面でセグメントを切断した断面図である。
【符号の説明】
１  セグメント
２  箱穴
２ａ  ボルト孔を形成した壁面に対峙する壁面
３  ボルト孔
４  締結用ナット
４ａ  固定治具の接触する側面に隣り合う外側の面
５  ボルト
６  固定治具
６ａ  引き返し部
７  切り欠き穴
８  略直方体
８ａ  互いに対峙する面
９  連結手段
９ｆ  フランジ部
９ｎ  ネジ
１０  凹部
１１，１４，１８  ゴム
１２  ピン
１３  貫通孔
１５，１７  止め部材
１６  ピン
１９  凸部
【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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