JP2001241298A - トンネル構築用セグメントの継手装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強度と耐久性ならびに止水性を有しトンネル
構築の高速化および自動化に対応できる継手装置を提供
すること。 【解決手段】 雄型継手が、セグメントを緩く貫通し先
端部をセグメントから突出させて突出部にコーンナット
４２を設けた連結ボルト４０と、連結ボルト４０に挿嵌
し先端部をコーンナット４２と係合すると共に複数本の
スリット４３を設けた拡開スリーブ４１とを有する。雌
型継手が、継手面に開口させて埋設した接続環５０であ
って、接続環５０は中間部の内径を小にした中間くびれ
部５３を形成したものである。２つのセグメントの継手
面を当接したとき、新たに締結するセグメントの連結ボ
ルト４０が既設のセグメントの接続環５０内に挿入しコ
ーンナット４２が接続環５０の中間くびれ部５３よりも
奥部に達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル構築用セ
グメントの継手装置に関し、さらに詳しくはセグメント
をトンネルの軸方向に連結するための継手装置に関して
いる。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネル構築用セグメントは、
継手面にボルト挿通孔を有する継手板を埋設固定し、継
手板どうしをボルトによって締結している。

【０００３】上記の従来技術において、継手板どうしを
ボルトにより接合する場合、ボルトの挿入はセグメント
内面に開口した継手ボックスから行われるため、ボルト
挿通孔の位置合わせに手間を要するほか、ボルト、ナッ
トの供給が組み立て作業の自動化を阻む大きな要因とな
っている。又、これと同時に二次覆工を省く場合、トン
ネルの防食、内面の平滑性の観点から穴埋め作業が不可
欠であり、手間がかかるとともに不経済であった。

【０００４】又、特開平７−３４７８５号公報で提案さ
れた継手装置が知られている。図９は当該装置を示して
おり、継ぎ足すべきセグメント１２に設けられた継手雄
部１６と、既設セグメント１０に設けられた継手雌部２
４を有し、継手雄部１６はアンカー筋１４の先端部に取
り付けられ且つ先端コーン２２を挿入した中空部材１８
を含み、該中空部材１８の先端部分は半径方向外方に拡
径するように変形可能な固定羽根２０を構成しており、
また継手雌部２４は継手雄部１６の外径よりも大径の開
口部２６と、先端コーン２２の挿入距離を制限するため
の挿入停止板３０と、拡径する固定羽根２０を固定せし
める目違い調整板２８を含んでおり、継手雄部１６の先
端コーン２２はその先端部近傍が最大径であるような形
状とされている。

【０００５】この従来技術では、材料供給がなく組み立
ての自動化への対応が容易であり、また内面に開口を要
しないために二次覆工を省く場合でも穴埋めが不要であ
るから効率的ではある。しかしながら、継手雌部２４と
継手雄部１６との寸法公差は必然的に大きくなるため、
トンネルに作用する剪断力によって軸方向の目違いを生
じやすくなる。また継手間の締結は行われないため、す
なわち継手部材に予め軸引張り力が導入されていないか
ら、継手間に引張り力が作用すれば容易に継手間の目開
きが生じ、継手が具備すべき強度、耐久性および止水性
を確保することが困難であるといった問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題の
点に鑑みてなされたものであって、十分な強度と耐久性
ならびに止水性を有し、トンネル構築の高速化および自
動化に対応できる継手装置を提供することを目的として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の解決手段は、セグ
メントを締結する雄型継手が、セグメントに緩く貫通し
先端部を該セグメントから突出させて突出部にコーンナ
ットを設けた連結ボルトと、該連結ボルトに挿嵌し先端
部を上記コーンナットと係合すると共に該係合部分に軸
方向に沿う複数本のスリットを設けた拡開スリーブとを
有するものであり、雌型継手が、継手面に開口させて埋
設した接続環であって、該接続環は開口部及び奥部の内
径が大で中間部の内径を小にした中間くびれ部を形成し
たものであり、２つのセグメントの継手面を当接したと
き、新たに締結するセグメントの連結ボルトが既設のセ
グメントの接続環内に挿入し、コーンナットが当該接続
環の中間くびれ部よりも奥部に達することを特徴とする
ものである。

【０００８】第２の解決手段は、第１の解決手段におい
て、連結ボルトを突出させた継手面に、継手面から突出
させた連結ボルトに挿嵌し該連結ボルトと同じ方向に向
って突出する環状突部を設け、２つのセグメントの継手
面を当接したとき、新たに締結するセグメントの環状突
部が連結ボルトと共に既設のセグメントの接続環内に挿
嵌するものであることを特徴とする。

【０００９】第３の解決手段は、第１の解決手段におい
て、連結ボルトに挿嵌した拡開スリーブが、スリーブの
途中で軸方向に沿って分断すると共に直交する方向に分
断できる構造であり、２つのセグメントの締結の際に新
たに締結するセグメントを既設のセグメントに向って引
き寄せる機能を発揮させるものであり、具体的には、ス
リーブの途中にボルト先端部に向って薄肉となる薄肉部
をスリーブ全周に形成し、コーンナットを係合する先端
部から軸方向に沿って形成した複数のスリットのうち、
少なくとも１つのスリットが上記薄肉部に達する長さを
有するものであることを特徴とする。

【００１０】又、第１から第３の解決手段において、連
結ボルトは、セグメントに埋設した管体との間に僅かな
隙間を設けて緩く挿通したことを特徴としている。さら
に又、第１から第３の解決手段において、セグメントの
継手面は、一方の継手面に接合凸部を形成し、他方の継
手面に接合凹部を設けたことを特徴としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】第１実施例 図１から図４は第１実施例を示しており、図１はセグメ
ント締結前におけるボルト締結部の断面図、図２はボル
ト締結部と異なる他の位置決め部の断面図、図３はボル
ト締結後の断面図、図４はセグメントの継手面に角度ズ
レがある場合の連結ボルトの差し込み状態を示す断面図
である。

【００１２】図１において、１０は新たに締結する新設
セグメントであり、継手面１１，１２を有している。２
０は既に締結された既設セグメントであり、継手面２１
を有している。セグメントを接合する時は、新設セグメ
ント１０の継手面１２を既設セグメント２０の継手面２
１に当接する。なお説明の便宜上、セグメントを新設セ
グメント１０と既設セグメント２０に区別したが両者の
構造は同じである。また以下の説明において、新設セグ
メント１０において雄型継手を説明し、既設セグメント
２０において雌型継手を説明する。

【００１３】新設セグメント１０の継手面１１，１２に
は、開口部が大径となるテーパ穴１３，１４が形成され
ており、該テーパ穴１３，１４を貫通して管体３０が埋
設されている。４０は管体３０内に僅かな隙間を設けて
緩く挿通した連結ボルトで、テーパ穴１４から既設セグ
メント２０に向って突出させた部分に拡開スリーブ４１
を嵌合すると共に、該拡開スリーブ４１の先端と係合す
るコーンナット４２をねじ結合している。なお上記の拡
開スリーブ４１は、コーンナット４２と係合する部分を
薄肉とし、又、該薄肉部分から軸方向に沿って複数個の
スリット４３を形成し、当該部分を拡開部４４に形成し
ている。因みに実施例では４本のスリット４３が等間隔
で形成されている。４５はテーパ穴１３から突出させた
連結ボルト４０にねじ結合した六角ナットである。

【００１４】既設セグメント２０の継手面２１には、当
該継手面２１に開口する接続環５０が埋設されており、
該接続環５０は継手面２１に開口する開口部５１及び奥
部５２の口径が大で中間くびれ部５３が小径となってお
り、空間部の断面形状が鼓型を呈している。５４は接続
環５０の奥部５２に設けた底部である。なお、図示しな
いが、接続環５０にはアンカー筋が設けられていて軸方
向の引張り力に対して抜け止め作用を奏するようになっ
ている。

【００１５】セグメントの接合後に連結ボルト４０に加
わるセグメントの円周方向の剪断力に対して抵抗力を発
揮させるため、図２に示すように新設セグメント１０の
継手面１２に接合凸部６０を形成し、また既設セグメン
ト２０の継手面２１に接合凹部６１を形成している。た
だし、新設セグメント１０も既設セグメント２０に接合
固定された後は既設セグメントとなるものであるから、
当該新設セグメント１０に形成した接合凸部６０の対向
面には図示しない接合凹部が形成されることになる。

【００１６】図３において、既設セグメント２０の接続
環５０と新設セグメント１０の連結ボルト４０の位置決
めを行って当該新設セグメント１０をトンネルの軸方向
に移動すると、新設セグメント１０の継手面１２から突
出した連結ボルト４０の先端部に設けたコーンナット４
２が接続環５０の開口部５１から該接続環５０内に進入
する。実施例では、連結ボルト４０は管体３０の内径よ
り若干小径であって両者の間に僅かな隙間が形成されて
いるから、連結ボルト４０の先端部が接続環５０内に進
入して中間くびれ部５３を通過するときに、連結ボルト
４０は自動調芯されて当該中間くびれ部５３を通過す
る。

【００１７】次いで、連結ボルト４０の六角ナット４５
を回転すると当該連結ボルト４０が引き上げられ（図面
で左側に移動）、コーンナット４２が拡開スリーブ４１
内に進入する。この場合、図示を省略したが、コーンナ
ット４２に拡開スリーブ４１のスリット４３と係合する
突起を設け、又、拡開スリーブ４１の基端部（管体３０
と対応する側）にも突起を設けておけば、ナット回転時
の共回りを防止することができる。

【００１８】さらに六角ナット４５を回転してトルクを
付与すると、コーンナット４２は拡開スリーブ４１の拡
開部４４を押し拡げる。拡開スリーブ４１の拡開部４４
は接続環５０の中間くびれ部５３よりも奥部で拡開され
るので、図３に示すように、新設セグメント１０と既設
セグメント２０は強固に締結される。

【００１９】連結ボルト４０の締結作業において、ボル
ト締結のために材料供給は不要であり、自動化への対応
を容易にしている。又、トンネルに発生する引張り外力
に対しては連結ボルト４０の締結力が作用し、一方、剪
断力に対しては継手面１２，２１に形成した接合凸部６
０ならびに接合凹部６１の嵌合力が作用し、トンネルと
して必要な強度と耐久性並びに止水性を確保することが
できる。

【００２０】セグメントは、コンクリート成型品である
から各面の平行度は正確に形成されているが、例えば、
トンネルをカーブして構築する場合は連結ボルトの軸芯
は角度ズレを生じることになる。ただし連結ボルト４０
と管体３０との間には僅かな隙間が形成されていること
と、連結ボルト４０を挿入する接合環５０は中間くびれ
５３の前後が大径となるテーパ形状となっているので、
図４に示すように、新設セグメント１０と既設セグメン
ト２０の継手面１２，２１にθ度の角度ズレがあって
も、連結ボルト４０を接続環５０に差し込むことが可能
である。

【００２１】第２実施例 図５は第２実施例を示しており、新設セグメントを既設
セグメントに当接した状態を示している。符号は当該実
施例における固有の構成部材を除き、第１実施例の説明
で使用した符号に「１００」を加えて表示している。

【００２２】第２実施例は、セグメント締結後にトンネ
ルに作用する剪断力に効果的に対応できる構成を備えて
いる。具体的には、新設セグメント１１０の継手面１１
２から突出する連結ボルト１４０に挿嵌され、該連結ボ
ルト１４０と同じ方向に向って環状突部１７０を突出さ
せたものである。環状突部１７０は、新設セグメント１
１０の継手面１１２の内側に埋設した環状基盤１７１の
通孔部に形成されている。なお、環状基盤１７１は図示
しないアンカー筋によってセグメント内に強固に埋設固
定される。

【００２３】新設セグメント１１０を既設セグメント１
２０に当接し、連結ボルト１４０が接続環１５０内に挿
入されると、図５に示すように環状突部１７０が該接続
環１５０内に進入する。ここで連結ボルト１４０を引き
上げてコーンナット１４２を図面で左側に移動して拡開
スリーブ１４１の拡開部１４４を拡げて両セグメント１
１０，１２０を締結する。なお締結されたセグメント１
１０，１２０は、環状突部１７０が接続環１５０内に嵌
合しているので、トンネルに作用する剪断力に対して高
い剪断抵抗力を発揮する。

【００２４】第３実施例 図６、図７は第３実施例を示しており、セグメント締結
前と締結時を示している。符号は当該実施例における固
有の構成部材を除き、第１実施例の説明で使用した符号
に「２００」を加えて表示している。

【００２５】第３実施例は、連結ボルトに設けた拡開ス
リーブに特徴があり、拡開スリーブ２８０の途中で軸方
向に沿って分断すると共に直交する方向に分断できる構
造であり、２つのセグメントの締結の際にコーンナット
２４２の移動により新たに締結するセグメント２１０を
既設のセグメント２２０に向って引き寄せる機能を発揮
させるものである。そして具体的には、スリーブの途中
にボルト先端部に向って薄肉となる薄肉部２８１をスリ
ーブ全周に形成したものである。又、拡開スリーブ２８
０はコーンナット２４２が係合する先端部から軸方向に
沿って形成した複数のスリット２８２のうち、少なくと
も１つのスリット２８２ａが前記薄肉部２８１に達する
長さを有している。

【００２６】新設セグメント２１０を既設セグメント２
２０に当接して連結ボルト２４０の先端を接続環２５０
内に挿入し、六角ナット２４５を回転して連結ボルト２
４０を引き上げると、コーンナット２４２が拡開スリー
ブ２８０を押し拡げながら当該拡開スリーブ２８０内に
進入する。この時、なおも連結ボルト２４０にトルクを
与えてコーンナット２４２を拡開スリーブ２８０内に押
し進めると、拡開スリーブ２８０は薄肉部２８１の部分
で破断し後続のスリーブが薄肉部２８１に乗り上げ両者
は重合する。これにより、連結ボルト２４０の内部に残
留した拡開に要したボルト軸力が消散されるが、引き続
き該ボルトにトルクを付与することで当該連結ボルトに
新たな引張り軸力が導入されると、新設セグメント２１
０を既設セグメント２２０に向って引き寄せる機能が発
揮される。

【００２７】図８は実施例のセグメントを使用してトン
ネルを構築している場合の締結状態を示している。セグ
メント１０（２０）は、構築するトンネルの大きさに合
わせて複数枚で円形になるように断面円弧状に形成され
ていて、軸方向及び周方向に連続して締結されるもので
ある。１つのセグメント１０（２０）に連結ボルト４０
を何本設けるかはトンネルの大きさ及び構成部材として
のセグメントの大きさによって任意に選択される。

【００２８】

【発明の効果】第１実施例においては、既設セグメント
と新設セグメントを結合するための連結ボルトに引張り
軸力を導入しているので、両継手が強固に締結される。
従ってトンネルに軸方向の引張り外力が作用しても目開
きが防止でき、継手が必要とする強度、耐久性、止水性
を確保することができる効果がある。

【００２９】又、第１実施例においては、セグメントを
締結するための継手構造が全てセグメント内に装着され
ているから、組立て作業に際して材料供給の必要がな
く、組立て作業の高速化を計ることができる。又、セグ
メントを連結する連結ボルトと結合する接続環は、開口
部を大径とし、中間部を小径とした中間くびれ部を形成
したものであるから、連結ボルトの挿入に伴って自動調
芯ができ従って位置合わせが容易となる。

【００３０】第２実施例においては、第１実施例が奏す
る効果を有する他に、連結ボルトの突出部分に環状突部
を設け該環状突部を既設セグメントの接続環内に挿入し
たものであるから、トンネルに作用する円周方向の剪断
力に対して高い剪断抵抗力が発揮される。

【００３１】第３実施例においては、第１実施例が奏す
る効果を有する他に、連結ボルトに設けた拡開スリーブ
に薄肉部を形成して拡開スリーブの拡開時に薄肉部から
破断してスリーブどうしを重合させるようにしているの
で、連結ボルトの内部に残留した拡開に要したボルト軸
力が消散されるが、引き続き該ボルトにトルクを付与す
ることで当該連結ボルトに新たな引張り軸力が導入され
ると、新設セグメントを既設セグメントに向って引き寄
せる機能が発揮される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例におけるセグメント締結前の継手構
造を示す断面図。

【図２】第１実施例におけるボルト締結部と異なる位置
決め構造を示す断面図。

【図３】第１実施例におけるセグメントの締結状態を示
す断面図。

【図４】第１実施例においてセグメントの継手面に角度
ズレがある場合を示す断面図。

【図５】第２実施例におけるセグメント接合状態を示す
断面図。

【図６】第３実施例におけるセグメント締結前を示す断
面図。

【図７】第３実施例におけるセグメントの締結状態を示
す断面図。

【図８】実施例のセグメントを使用してトンネルを構築
している状態を示す斜視図。

【図９】従来技術を示す断面図。

【符号の説明】

１０ 新設セグメント １１ 継手面 １２ 継手面 １３ テーパ穴 １４ テーパ穴 ２０ 既設セグメント ２１ 継手面 ３０ 管体 ４０ 連結ボルト ４１ 拡開スリーブ ４２ コーンナット ４３ スリット ４４ 拡開部 ４５ 六角ナット ５０ 接続環 ５１ 開口部 ５２ 奥部 ５３ 中間くびれ部 ５４ 底部 ６０ 接合凸部 ６１ 接合凹部 １７０ 環状突部 １７１ 環状基盤 ２８０ 拡開スリーブ ２８１ 薄肉部 ２８２ スリット

フロントページの続き (72)発明者 佐藤 文雄 岐阜県岐阜市宇佐南１丁目６番８号 大日 本土木株式会社内 (72)発明者 中西 昭義 岐阜県岐阜市宇佐南１丁目６番８号 大日 本土木株式会社内 (72)発明者 佐藤 勝幸 東京都荒川区東日暮里１丁目24番10号 サ ンコーテクノ株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 EB01 GC05 GC06 LA02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セグメントを締結する雄型継手が、セグ
   メントに緩く挿通し先端部を該セグメントから突出させ
   て突出部にコーンナット（４２）を設けた連結ボルト
   （４０）と、該連結ボルト（４０）に挿嵌し先端部を上
   記コーンナット（４２）と係合すると共に該係合部分に
   軸方向に沿う複数本のスリットを設けた拡開スリーブ
   （４１）とを有するものであり、雌型継手が、雄型継手
   の突出部の反対側の継手面に開口させて埋設した接続環
   （５０）であって、該接続環（５０）は開口部及び奥部
   の内径が大で中間部の内径を小にした中間くびれ部（５
   ３）を形成したものであり、２つのセグメントの継手面
   を当接したとき、新たに締結するセグメントの連結ボル
   ト（４０）が既設のセグメントの接続環（５０）内に挿
   入し、コーンナット（４２）が当該接続環（５０）の中
   間くびれ部（５３）よりも奥部に達することを特徴とす
   るトンネル構築用セグメントの継手装置。
2. 【請求項２】 連結ボルトを突出させた継手面に、継手
   面から突出させた連結ボルト（１４０）に挿嵌し該連結
   ボルト（１４０）と同じ方向に向って突出する環状突部
   （１７０）を設け、２つのセグメントの継手面を当接し
   たとき、新たに締結するセグメントの環状突部（１７
   ０）が連結ボルト（１４０）と共に既設のセグメントの
   接続環（１５０）内に挿嵌するものであることを特徴と
   する請求項１に記載のトンネル構築用セグメントの継手
   装置。
3. 【請求項３】 連結ボルトに挿嵌した拡開スリーブ（２
   ８０）が、スリーブの途中で軸方向に沿って分断すると
   共に直交する方向に分断できる構造であり、２つのセグ
   メントの締結の際に新たに締結するセグメントを既設の
   セグメントに向って引き寄せる機能を発揮させるもので
   あることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル
   構築用セグメントの継手装置。
4. 【請求項４】 連結ボルトに挿嵌した拡開スリーブ（２
   ８０）が、スリーブの途中にボルト先端部に向って薄肉
   となる薄肉部（２８１）をスリーブ全周に形成し、コー
   ンナット（２４２）を係合する先端部から軸方向に沿っ
   て形成した複数のスリット（２８２）のうち、少なくと
   も１つのスリットが上記薄肉部（２８１）に達する長さ
   を有するものであることを特徴とする請求項３に記載の
   トンネル構築用セグメントの継手装置。
5. 【請求項５】 連結ボルト（４０）は、セグメントに埋
   設した管体（３０）に僅かな隙間を設けて緩く挿通した
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のト
   ンネル構築用セグメントの継手装置。
6. 【請求項６】 セグメントの継手面は、一方の継手面に
   接合凹部（６０）を形成し、他方の継手面に接合凸部
   （６１）を設けたことを特徴とする請求項１から５のい
   ずれかに記載のトンネル構築用セグメントの継手装置。