JP2001207790A - 連結装置及びトンネル用セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オス部材を弾性変形させてメス部に挿入する
ことにより、比較的簡単な構造で確実に連結できる連結
装置を採用しながら、強い抜き力にも耐えることができ
て、より信頼性に優れたものとする。 【解決手段】 オス部材３のメス部４への挿入により、
オス部材３先端の係止部５がメス部４の係止面１３に係
止した抜け止め状態で第１セグメント１と第２セグメン
ト２とを連結させる装置Ａにおいて、オス部材３がメス
部４に挿入された後において、係止部５が係止面１３に
係止した弾性復元拡径変形後の状態に強制維持させる楔
部材１８の嵌入穴１９をオス部材３の先端に形成し、係
止部５の係止面１３への係止後に、嵌入穴１９に楔部材
１８を打込み操作可能な打込み操作空間Ｓ２をメス部４
に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル用セグメ
ントどうしの連結に好適な連結装置、すなわち、第２被
連結部材に取付けるオス部材を設け、第１被連結部材に
おいてオス部材が入り込み可能なメス部を設け、オス部
材の先端部に、弾性縮径変形を伴なってオス部材をメス
部に挿入してからの拡径方向への弾性復元変形により、
メス部の被係止部に係止して抜止め作用する係止部を形
成するとともに、オス部材に、これの弾性縮径変形及び
弾性復元変形を容易化させるためのスリットを形成し、
オス部材をメス部へ挿入することにより、係止部が被係
止部に係止しての抜け止め状態で第１被連結部材と第２
被連結部材とを互いに連結するように構成してある連結
装置に係り、詳しくは、少しの改造によって連結強度及
び信頼性を向上させる技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の連結装置としては、特開平９−４
６１３号公報に示されたもののように、トンネルを形成
するシールドセグメントどうしを連結するものが知られ
ている。これは、一方のセグメントに取付けた略きのこ
状のオス部材を、他方のセグメント（及び、一方のセグ
メントの反対側）に設けたメス部に挿入すれば、オス部
材先端の大径係止部がメス部の係止面に係止作用するこ
とにより、オス部材とメス部の抜止め信頼性を高めなが
らセグメントどうしを連結できるものであるが、構造が
複雑で部品点数が多いと共に、コスト的にも不利であっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、図６に示すよ
うに、大幅に構造を簡素化した連結装置Ａが企図され
た。この連結装置Ａは、径方向へ弾性変位可能な大径の
係止部３５が先端に形成されたオス部材３２を、一方の
セグメント３１に予めボルトで取付け、そのオス部材３
２が入り込み可能なメス部３４を他方のセグメント３３
に設け、既に設置されている他方のセグメント３３のメ
ス部３５に、オス部材３２を挿入させての係止部３５の
抜止め作用により、両セグメント３１、３３を連結する
ものである。

【０００４】すなわち、オス部材３２をメス部３４に挿
入操作すると、外周のテーパ面３５ｔの作用で係止部３
５が弾性縮径変形してメス部３４の挿入口３４ａに挿入
し、挿入後の拡径方向への弾性復元変形により、先端の
係止部３５がメス部３４の被係止部３６に係止されての
抜止め状態で相対連結されるのである。この場合、オス
部材３２には、係止部３５の弾性拡縮変形を容易化させ
るために、挿入方向に沿った長いスリット３７を周方向
に複数形成してある。

【０００５】しかしながら、図６に示す比較例の連結装
置では、連結作業を完了した後の連結状態を維持する信
頼性の点で少し懸念があった。すなわち、オス部材３２
の係止部３５とメス部３４の被係止部３６とは、オス部
材３２の挿抜方向に直交する面で対向していて、有効に
抜け止め作用を発揮できるものではあるが、複数のスリ
ット３７の存在により、オス部材３２に強い抜き方向の
力が作用すると、先端の係止部３５が弾性縮径する分力
が生じるようになる。故に、大径の係止部３５が縮径し
て挿入口３４ａに入込んで抜け出る、というおそれを皆
無にはできないものであり、その点で改善の余地が残さ
れていた。

【０００６】本発明の目的は、オス部材を弾性変形させ
てメス部に挿入することにより、比較的簡単な構造で確
実に連結できる連結装置を採用しながら、強い抜き力に
も耐えることができて、より信頼性に優れたものとする
点にある。

【課題を解決するための手段】〔構成〕請求項１の構成
は、図１〜３に例示する如く、第２被連結部材２にオス
部材３を設け、第１被連結部材１にオス部材３が入り込
み可能なメス部４を設け、オス部材３の先端部に、弾性
縮径変形を伴なってオス部材３をメス部４に挿入してか
らの拡径方向への弾性復元変形により、メス部４の被係
止部１３に係止して抜止め作用する係止部５を形成する
とともに、オス部材３に、これの弾性縮径変形及び弾性
復元変形を容易化させるためのスリット１０を形成し、
オス部材３をメス部４へ挿入することにより、係止部５
が被係止部１３に係止しての抜け止め状態で第１被連結
部材１と第２被連結部材２とを互いに連結するように構
成してある連結装置において、オス部材３の先端部に、
オス部材３がメス部４に挿入された後において、係止部
５を弾性復元変形後の状態に強制維持させる楔部材１８
の嵌入穴１９を形成すると共に、楔部材１８を設け、係
止部５の被係止部１３への係止後に、嵌入穴１９に楔部
材１８を打込み操作可能な打込み操作空間Ｓ２を、メス
部４に形成してあることを特徴とする。

【０００７】請求項２の構成は、図１〜３に例示する如
く、セグメント本体１ａ，２ａにおけるトンネル軸方向
での一側にオス部材３を、かつ、他側にオス部材３が入
り込み可能なメス部４を夫々設け、オス部材３の先端部
に、弾性縮径変形を伴なってオス部材３をメス部４に挿
入してからの拡径方向への弾性復元変形により、メス部
４の被係止部１３に係止して抜止め作用する係止部５を
形成するとともに、オス部材３に、これの弾性縮径変形
及び弾性復元変形を容易化させるためのスリット１０を
形成し、オス部材３のメス部４への挿入に伴なう係止部
５の抜止め作用により、これらオス部材３とメス部４と
が互いに連結可能となるように構成されたトンネル用セ
グメントにおいて、オス部材３の先端部に、オス部材３
がメス部４に挿入された後において、係止部５を弾性復
元変形後の状態に強制維持させる楔部材１８の嵌入穴１
９を形成すると共に、楔部材１８を設け、係止部５の被
係止部１３への係止後に、嵌入穴１９に楔部材１８を打
込み操作可能な打込み操作空間Ｓ２を、メス部４に形成
してあることを特徴とするものである。

【０００８】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【０００９】〔作用〕請求項１の構成によれば、オス部
材をメス部に挿入して連結状態とした後に、メス部に形
成された打込み操作空間から、楔部材をオス部材先端の
嵌入穴に打込むことによって係止部が弾性縮径変形でき
ないようにできるので、相対的にオス部材をメス部から
抜く強い力が作用しても係止部は弾性縮径変形せず、従
って、オス部材がメス部から抜け出ることを確実に防止
し得るようになる。楔部材は嵌入穴に打込みによって装
備されているので、簡単に抜け出ることがない。

【００１０】つまり、オス部材の抜止め機能を強化する
には、係止部と被係止部との径方向の掛り代を多く取る
ことが有効であり、その実現のために係止部の弾性変形
を容易化するスリットを設けたのであるが、そのスリッ
トの存在故に係止部の弾性変形が生じ易くなり、掛り代
を多く取ったにも拘らずに強い抜き力が作用するとオス
部材が抜け出るおそれがあったのである。そこで、楔部
材を打込むことで係止部の縮径変形を物理的に阻止させ
ることにより、楔部材が嵌入穴から抜け出ない限りはオ
ス部材の抜け出しが生じないようにできたのである。

【００１１】請求項２の構成によれば、オス部材をメス
部に挿入して連結状態とした後に、メス部に形成された
打込み操作空間から、楔部材をオス部材先端の嵌入穴に
打込むことによって係止部が弾性縮径変形できないよう
にできるので、相対的にオス部材をメス部から抜く強い
力がセグメントに作用しても係止部は弾性縮径変形せ
ず、従って、オス部材がメス部から抜け出ることを確実
に防止し得、セグメントどうしが外れるおそれをより少
なくすることができる。又、楔部材は嵌入穴に打込まれ
ているので、簡単に抜け出ることがない。

【００１２】つまり、オス部材の抜止め機能を強化する
には、係止部と被係止部との径方向の掛り代を多く取る
ことが有効であり、その実現のために係止部の弾性変形
を容易化するスリットを設けたのであるが、そのスリッ
トの存在故に係止部の弾性変形が生じ易くなり、掛り代
を多く取ったにも拘らずに強い抜き力が作用するとオス
部材が抜け出るおそれがあったのである。そこで、楔部
材を打込むことで係止部の縮径変形を物理的に阻止させ
ることにより、楔部材が嵌入穴から抜け出ない限りはオ
ス部材の抜け出しが、すなわち、セグメントどうしの連
結外れが生じないようにできたのである。

【００１３】〔効果〕請求項１に記載の連結装置では、
連結操作後に楔部材をオス部材に打込めるよにする比較
的簡単な改造により、スリットを設けたオス部材を弾性
変形させることによって、単にオス部材をメス部に押し
込むだけの簡単な操作で強固に連結できる構造を採りな
がら、その構造故の不都合のおそれを解消できて、より
一層連結機能の信頼性に優れるようにできた。

【００１４】請求項２に記載のトンネル用セグメントで
は、セグメントの連結操作後に楔部材をオス部材に打込
めるようにする比較的簡単な改造により、スリットを設
けたオス部材を弾性変形させることによって、単にオス
部材をメス部に押し込むだけの簡単な操作で強固に連結
できる構造を採りながら、その構造故の不都合を解消で
きて、より一層セグメントどうしの連結機能の信頼性に
優れるようにできた。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の連結装置は、例えば、ト
ンネル等を構築する際に用いられるダクタイルセグメン
ト、スチールセグメント、又はコンクリートセグメント
等のセグメントを、トンネル軸方向、及びトンネル周方
向に多数連結する場合等に用いるものである。以下、本
発明の実施の形態は、ダクタイル鋳鉄によるものとして
図面に基づいて説明する。尚、トンネル軸方向とは、ト
ンネルの入口と出口とを結ぶ方向のことである。

【００１６】図１に示すように、既に設置されている第
１セグメント１のセグメント本体（第１被連結部材の一
例）１ａにおけるトンネル軸方向の一側壁に一体形成さ
れたメス部４と、新たに接続する第２セグメント２のセ
グメント本体（第２被連結部材の一例）２ａの他側壁に
設けたオス部材３とによって連結装置Ａが構成されてい
る。尚、図１は坑入口側から坑奥側を見たものである。

【００１７】第１セグメント１と第２セグメント２とを
連結するには、第２セグメント２のメス部４側の側壁を
油圧ジャッキで押すことにより、両セグメント１，２を
相対的に押付けて第２セグメント２のオス部材３を第１
セグメント１のメス部４の挿入口４ａから内部に挿入さ
せ、オス部材３の先端部に形成された係止部５が、挿入
口４ａを通り越して復元拡径することにより、オス部材
３をメス部４に係合させる。それから、楔部材１８をオ
ス部材３の抜き穴（嵌入穴の一例）９に打込むのである
（図１，２参照）。

【００１８】因みに、図示しないが、トンネル周方向で
隣合うセグメント１，２どうしは、それらの相対配置後
におけるボルト・ナット操作、或いは、油圧ジャッキ等
によってトンネル軸方向に強制スライドされることで両
セグメントに嵌まり込む連結部材によって連結一体化さ
せてある。

【００１９】図２、図４に示すように、オス部材３は、
基端に雄ねじ６ａが形成された軸部６と、軸部６より大
径な胴部７と、胴部７よりも大径な先端部である係止部
５とが一体形成された棒状体である。係止部５から胴部
７に亘って、鋳造又は鋳抜きによる一体成形（又はドリ
ル加工）で抜き穴９を形成して中空状としてあるととも
に、ほぼその抜き穴９の全長に亘るスリット１０を周方
向で均等角度毎に４箇所形成してあり、係止部５の径方
向への弾性変位が比較的容易に行えるようにしてある。
抜き穴９の開口側部分は、オス部材３の先端側ほど大径
となるテーパ穴部１９に形成されている。

【００２０】第２セグメント本体２ａには、オス部材３
を装着するための段付き孔１１を備えた支持部８が一体
形成されている。つまり、その段付き孔１１に軸部６及
び胴部７の根元部分を挿入してダブルナット１２で螺着
することにより、オス部材３を第２セグメント２に取付
けてある。第１セグメント本体１ａに形成された挿入口
４ａの径は、オス部材３の胴部７を嵌入するに適した値
に設定され、係止部５の鍔部５ａを受止める係止面（被
係止部の一例）１３をメス部４に形成してある。鍔部５
ａ及び係止面１３は、オス部材３の挿入方向に直交する
角度が施されて面接当しており、係止部５が縮径変形し
ない限り、第１及び第２セグメント１，２どうしは相対
離間しないものとなっている。

【００２１】図１に示すように、支持部８及びメス部４
は各セグメント本体１ａ，２ａに鋳造一体形成されてお
り、支持部８にはダブルナット１２装着用の螺着操作空
間Ｓ１を、かつ、メス部４には楔部材１８打込み操作用
の打込み操作空間Ｓ２を夫々設けてある。つまり、螺着
操作空間Ｓ１はインパクトレンチ等のナット回し用工具
を使える広さに設定されるとともに、打込み操作空間Ｓ
２は、オス部材３のメス部４へ挿入して係止部５が係止
面１３に係止された後に、油圧ジャッキ（図示せず）等
の打込み工具を用いてオス部材３のテーパ穴部１９に楔
部材１８を打込み操作できる広さに設定されている。
尚、楔部材１８の外周面は、テーパ穴部１９と同じ傾斜
角度が施されたテーパ面に形成されている。

【００２２】図１に示すように、第１セグメント本体１
ａにおけるメス部４装備側の側壁１７と反対の側壁１６
には、前述した第２セグメント２のオス部材３と同じも
のが装着されているとともに、第２セグメント本体２ａ
におけるオス部材３存在側の側壁１６と反対の側壁１７
には、前述した第１セグメント１のメス部４と同じもの
が備わっている。つまり、セグメント１又は２単体にお
いても連結装置Ａが備わっているものであり、トンネル
軸方向で相隣るセグメントどうしを次々に連結させて行
くことができる。

【００２３】尚、支持部８の段付き孔１１の長さ、及び
挿入口４ａの長さを共に長くするために、支持部８には
オスボス部１４を、かつ、メス部４にはメスボス部１５
を夫々形成してある。オスボス部１４は連結軸部６との
嵌合長を、メスボス部１５はオス部材３の胴部７との嵌
合長を夫々長く伸ばしてある。つまり、セグメント本体
１ａ，２ａ及びメス部４におけるオス部材３を内嵌する
部分１１，４ａを、オス部材挿入方向で厚肉となるよ
う、ボス状に突出させてある。

【００２４】これにより、抜き穴９及びスリット１０の
長さを長くすることができ、胴部７の弾性拡縮変形が容
易化されて係止部５の挿入口４ａへの入れ込み易さが改
善されるとともに、オス部材３と支持部８との連結強
度、及びオス部材３とメス部４との連結強度を共に向上
させることができ、セグメント１，２どうしの連結強度
を高めてある。

【００２５】次に、セグメントどうしの連結作用につい
て説明する。図２に示すように、先ず、既設の第１セグ
メント１と未設の第２セグメント２とを、オス部材３と
メス部４とが対向する状態で対峙させ、それから、第２
セグメント２を第１セグメント１に押し付ける。する
と、大径で先細り形状の係止部５が、その外周テーパ部
５ｔが挿入口４ａの孔壁に接当することで弾性的に縮径
変形して挿入口４ａに入り込む。

【００２６】尚も押し続けると、係止部５が挿入口４ａ
を通り越して弾性的に復元拡径して抜止め状態になり、
胴部７が挿入口４ａに隙間少なく嵌合した状態で鍔部５
ａが係止面１３に当接して止まる。それから、図３に示
すように、打込み操作空間Ｓ２において、係止部５の縮
径変形ができないように、図示しない油圧ジャッキを用
いて楔部材１８をテーパ穴部１９に打込むことにより、
連結動作及び連結操作が終了する。

【００２７】図３に示す連結状態では、オス部材３に形
成されている抜き穴９の最奥端が、第１セグメント１と
第２セグメント２との合わせ面ｈよりも僅かに第２セグ
メント２側に寄った位置に設定されているが、スリット
１０における基端（第２被連結部材側端に相当）の位置
は、前記合わせ面ｈよりも先端側（第１被連結部材側に
相当）に寄せてある。従って、隣合う両セグメント１，
２間に作用するせん断力は、スリット１０の存在しない
中空断面部分の胴部７で受け止める状態となるように設
定されている。

【００２８】ところで、セグメント本体１ａ，２ａにお
けるオス部材３が設けられた側壁１６の反対側の側壁１
７にはメス部４が設けられており、１個のセグメント
１，２単体においても連結装置Ａが備わっているもので
ある。オス部材３に形成されたスリット１０におけるセ
グメント本体側端の位置は、セグメント本体１ａ，２ａ
におけるオス部材３が設けられた側壁１６の外表面より
も抜止め部５側に寄せてある、と定義できるものでもあ
り、既設の第１セグメント１と未設の第２セグメント２
とは同一部品である。従って、側壁１６，１７における
外表面は、セグメントどうしを連結した場合には合わせ
面ｈとなるのである。

【００２９】〔別実施形態〕図５に示すように、オス部
材３に形成されている抜き穴９の最奥端が、第１セグメ
ント１と第２セグメント２との合わせ面ｈよりも第１セ
グメント１側（メス部４側）に寄った位置に設定すれば
より好都合である。これによれば、隣合う両セグメント
１，２間に作用するせん断力は、スリット１０及び抜き
穴９の双方共に存在しない中実断面部分の胴部７で受け
止める状態となり、対せん断力を更に向上させることが
できるのである。

【００３０】セグメント本体１ａ及び２ａがコンクリー
ト製の場合には、オス部材３の支持部８は、セグメント
本体にアンカー止めされた鋳鉄材等による別部材の支持
金具８に構成され、メス部４もセグメント本体にアンカ
ー止めされた鋳鉄材等による別部材のメス部材４に構成
されることになる。又、鋼板を溶接して成るスチールセ
グメントでは、オス部材３の支持部８は別部材を溶接接
合して形成され、メス部４も別部材を溶接接合して形成
された状態となる。

【００３１】つまり、請求項１，２で言う「メス部」と
は、メス部４とメス部材４の双方を含んだ表現のことで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネルでのセグメント敷設状態を示す要部の
斜視図

【図２】オス部材とメス部との連結直前の状態を示す作
用図

【図３】オス部材とメス部との連結構造を示す一部切欠
きの側面図

【図４】オス部材の構造を示し、（イ）は斜視図、
（ロ）は正面図

【図５】別構造の連結装置を示す一部切欠きの側面図

【図６】比較例の連結装置を示す一部切欠きの側面図

【符号の説明】

１ 第１被連結部材 １ａ セグメント本体 ２ 第２被連結部材 ２ａ セグメント本体 ３ オス部材 ４ メス部 ５ 係止部 １０ スリット １３ 被係止部 １８ 楔部材 １９ 嵌入穴 Ｓ２ 操作空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻本 和則 大阪府大阪市大正区南恩加島７丁目１番22 号 株式会社クボタ恩加島工場内 Ｆターム(参考） 2D055 GC02 KB03 KB04 3J036 AA05 FA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第２被連結部材に取付けるオス部材を設
   け、第１被連結部材において前記オス部材が入り込み可
   能なメス部を設け、 前記オス部材の先端部に、弾性縮径変形を伴なって前記
   オス部材を前記メス部に挿入してからの拡径方向への弾
   性復元変形により、前記メス部の被係止部に係止して抜
   止め作用する係止部を形成するとともに、前記オス部材
   に、これの弾性縮径変形及び弾性復元変形を容易化させ
   るためのスリットを形成し、 前記オス部材を前記メス部へ挿入することにより、前記
   係止部が前記被係止部に係止しての抜け止め状態で前記
   第１被連結部材と前記第２被連結部材とを互いに連結す
   るように構成してある連結装置であって、 前記オス部材の先端部に、該オス部材が前記メス部に挿
   入された後において、前記係止部を弾性復元変形後の状
   態に強制維持させる楔部材の嵌入穴を形成すると共に、
   前記楔部材を設け、前記係止部の前記被係止部への係止
   後に、前記嵌入穴に前記楔部材を打込み操作可能な打込
   み操作空間を、前記メス部に形成してある連結装置。
2. 【請求項２】 セグメント本体におけるトンネル軸方向
   での一側にオス部材を、かつ、他側に前記オス部材が入
   り込み可能なメス部を夫々設け、 前記オス部材の先端部に、弾性縮径変形を伴なって前記
   オス部材を前記メス部に挿入してからの拡径方向への弾
   性復元変形により、前記メス部の被係止部に係止して抜
   止め作用する係止部を形成するとともに、前記オス部材
   に、これの弾性縮径変形及び弾性復元変形を容易化させ
   るためのスリットを形成し、 前記オス部材の前記メス部への挿入に伴なう前記係止部
   の抜止め作用により、これらオス部材とメス部とが互い
   に連結可能となるように構成されたトンネル用セグメン
   トであって、 前記オス部材の先端部に、該オス部材が前記メス部に挿
   入された後において、前記係止部を弾性復元変形後の状
   態に強制維持させる楔部材の嵌入穴を形成すると共に、
   前記楔部材を設け、前記係止部の前記被係止部への係止
   後に、前記嵌入穴に前記楔部材を打込み操作可能な打込
   み操作空間を、前記メス部に形成してあるトンネル用セ
   グメント。