JP2002030891A

JP2002030891A - セグメントの接合構造

Info

Publication number: JP2002030891A
Application number: JP2000215127A
Authority: JP
Inventors: Makoto Ukekawa; 誠請川; Seiichi Matsushita; 清一松下; Takeshi Nagira; 毅柳楽; Minoru Motoki; 実元木; Yasuhiko Asai; 康彦浅井; Tomoaki Satou; 智晶佐藤; Munetaka Ozeki; 宗孝大関; Hiroki Someya; 洋樹染谷; Masaru Kojima; 賢小嶋
Original assignee: Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd; Ishikawajima Construction Materials Co Ltd; Toda Corp
Current assignee: Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd; Ishikawajima Construction Materials Co Ltd; Toda Corp
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ボルト・ナットの締結によらず接合面同士の
十分な引き寄せが行え、隣接するセグメント同士にガタ
の生じないセグメントの接合構造を提供する。【解決手段】セグメント１１の坑軸に平行な接合面１
３同士の一方に雌金具１５が設けられ、他方に雄金具１
７が設けられ、一方のセグメント１１ａに対して坑道後
端側から他方のセグメント１１ｂが坑道先端側へ押し込
まれることで、雌金具１５と雄金具１７とが挿入される
セグメントの接合構造であって、Ｃ字状の雌金具１５の
両端が一方の接合面１３に埋入されて、挿入方向が坑軸
方向となる環状部１６が形成される。Ｌ字状の雄金具１
７の基端１７ｂが他方の接合面１３に埋入されて、坑軸
方向へ突出する環状部挿入杆１７ｂが設けられる。環状
部１６の内壁に摺接し、環状部挿入杆１７ｂを、環状部
１６の内壁から環状部中心側へ付勢する弾性反発手段２
１が環状部挿入杆１７ｂに設けられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、坑道の周壁方向と
坑道の長さ方向とにつなぎ合わされるセグメントの接合
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルの工事用部材には、図
１２に示すモジュール化された多数のセグメント１が使
用される。セグメント１は、トンネル施工の際、坑道の
周壁回りと坑道の長さ方向との両方に密につなぎ合わさ
れて接合される。各セグメント１は、周方向に沿った接
合面と、長さ方向に沿った接合面とに、相互の接合面同
士を当接した際に連通する孔２を有し、互いに隣接する
接合面同士がこの孔２に挿通された結合ボルトで締着し
て結合される。

【０００３】ところが、各セグメント１の接合面毎に
設けられた孔２に、手作業によりボルトを挿通させ、こ
のボルトにナットを螺合させる作業は、多大な労力を要
する。また、ボルト・ナットの締着による接合構造は、
ロボットを用いた自動組付けの障害ともなった。

【０００４】このような不具合を解消するものに、隣
接するセグメントの接合面の対向位置に、断面Ｃ型の接
合金具を埋設しておき、接合面同士のこれら接合金具に
両端部が係合する断面Ｉ型の連結金具を嵌め込むことに
より、Ｃ型の接合金具同士をＩ型の連結金具によって連
結させ、セグメントの接合面同士を接合させる構造が開
発されている。そして、この種のセグメントの接合構造
によれば、接合金具と連結金具とにテーパ面を形成して
おき、連結金具を左右の接合金具に押し込むことで、左
右の接合金具同士を近接させて、よりセグメント同士の
接合力を高めることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のセグメ
ントの接合構造は、接合金具と連結金具とのテーパ面同
士を摺接しながら嵌合させるため、セグメントと接合金
具との高精度な取付けが要求された。即ち、既に接合の
完了したセグメントに設けられた接合金具は、次に接合
されるセグメントの接合金具と、連結金具を介して連結
される。この際、次に接合されるセグメントとこのセグ
メントに取り付けられる接合金具との間に例えば坑道の
長さ方向の相対的な位置ずれが生じていると、連結金具
によって、左右の接合金具同士が完全に近接される前
に、セグメントが、既に構築されている坑道先端側の環
状セグメント群に当接し、接合金具と連結金具とのテー
パ面同士の間に、隙間の生じる問題があった。このよう
な隙間が生じれば、接合面同士の十分な引き寄せができ
なくなる上に、周壁方向で隣接するセグメント同士にガ
タの生じる虞れもあった。

【０００６】本発明は上記状況に鑑みてなされたもの
で、ボルト・ナットの締結によらず、接合面同士の十分
な引き寄せが行え、周壁方向で隣接するセグメント同士
にガタの生じることのないセグメントの接合構造を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る請求項１記載のセグメントの接合構造
は、坑道の周壁方向に接合されるセグメントの、坑軸に
平行な接合面同士の一方に雌金具が設けられるとともに
他方に雄金具が設けられ、隣接する一方のセグメントに
対して坑道後端側から他方のセグメントが坑道先端側へ
押し込まれることで、前記雌金具と前記雄金具とが挿入
されて、隣接するセグメント同士が接合されるセグメン
トの接合構造であって、Ｃ字状の前記雌金具の両端が一
方の前記接合面に埋入されて、該接合面に挿入方向が坑
軸方向となる環状部が形成され、Ｌ字状の前記雄金具の
基端が他方の前記接合面に埋入されて、該接合面に坑軸
方向へ突出する環状部挿入杆が設けられ、前記環状部の
内壁に摺接し、前記環状部挿入杆を該環状部の内壁から
環状部中心側へ付勢する弾性反発手段が該環状部挿入杆
に設けられたことを特徴とする。

【０００８】このセグメントの接合構造によると、隣
接する一方のセグメントの接合面に、環状部を形成する
雌金具が設けられ、隣接する他方のセグメントの接合面
に、環状部挿入杆を有する雄金具が設けられる。そし
て、この環状部挿入杆には、環状部挿入杆を環状部の内
壁から環状部中心側へ付勢する弾性反発手段が設けられ
ているので、隣接する一方のセグメントに対して他方の
セグメントが坑道先端側へ押し込まれると、弾性反発手
段が環状部に圧接して、環状部挿入杆を環状部中心側へ
付勢する反発力が生じる。この反発力は、雌金具と雄金
具とを引き寄せる方向の付勢力となる。これにより、接
合面同士が密着して締め付けられることになり、接合面
同士の間に生じようとする隙間が除去され、周壁方向に
隣接するセグメント同士にガタが生じなくなる。

【０００９】請求項２記載のセグメントの接合構造
は、弾性反発手段が、板バネであることを特徴とする。

【００１０】このセグメントの接合構造によると、弾
性反発手段が板バネであることで、安価且つ簡素な構造
の部材を用いて、環状部挿入杆を環状部中心側へ付勢す
る弾性反発手段が構成可能になる。

【００１１】請求項３記載のセグメントの接合構造
は、弾性反発手段が、弾性材と、該弾性材を覆い前記環
状部の内壁に接触するカバーとからなることを特徴とす
る。

【００１２】このセグメントの接合構造によると、弾
性材がカバーに覆われることで、直接的に弾性材が雌金
具と接触しなくなる。これにより、摺接摩擦の大きい例
えばゴム等の弾性材料の使用が可能となり、板バネを用
いた場合に比べて、錆に対する耐蝕性を向上させること
ができるようになる。

【００１３】請求項４記載のセグメントの接合構造
は、雄金具の前記環状部挿入杆が摺接される前記雌金具
の環状部が断面円形のピンから形成されていることを特
徴とする。

【００１４】このセグメントの接合構造によると、雌
金具の環状部が断面円形のピンから形成されて低摩擦と
されているので、雌金具と雄金具との係合時に、雄金具
の環状部挿入杆が雌金具の環状部を形成するピンに摺接
した際に、これら雌金具と雄金具との係合が円滑に行わ
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセグメントの
接合構造の好適な実施の形態を図面を参照して詳細に説
明する。図１は本発明に係るセグメントの接合構造の分
解斜視図、図２は図１の接合構造に備えられた雌金具の
変形例を示す斜視図、図３は図１の接合構造に用いられ
る雄金具の拡大斜視図、図４は図３の雄金具の変形例を
示す拡大側面図、図５は図４の雄金具に用いられる弾性
材の他の例を示す説明図である。

【００１６】セグメント１１は、平面視長方形に形成
されたコンクリート製のものであり、これらセグメント
１１の坑道の周壁方向の端面となる接合面１３を互いに
接合させることにより、掘削穴内にてトンネル壁体を構
成するリングが構築される。そして、このリングを坑道
の中心軸（坑軸）方向へ互いに接合させることにより、
トンネル壁体が構築されるようになっている。

【００１７】これらセグメント１１の接合面１３の一
方には雌金具１５が設けられるとともに、他方には雄金
具１７が設けられている。この実施の形態では、雌金具
１５と雄金具１７とのそれぞれが、坑軸方向に、二つ設
けられている。これら雌金具１５と雄金具１７とは、隣
接する一方のセグメント１１ａに対して、坑道後端側か
ら他方のセグメント１１ｂが坑道先端側へ押し込まれる
ことで、相互に挿入されて、隣接するセグメント１１同
士を接合するようになっている。

【００１８】雌金具１５は、鋼板又は鋳物によりＣ字
状に形成され、両端１５ａが一方の接合面１３に埋入さ
れることで、接合面１３に挿入方向が坑軸方向となる環
状部１６を形成するようになっている。この実施の形態
による雌金具１５は、図１に示すように、板材をＣ字状
に折り曲げて形成した場合を例に説明するが、雌金具１
５は、図２（ａ）に示す鋼板又は鋳物をコ字状に形成し
たもの、図２（ｂ）に示す鉄筋をＣ字状に折り曲げたも
のとしてもよい。

【００１９】この場合、図１に示した雌金具１５によ
れば、環状部１６が先端側へ向かって徐々に狭くなるの
で、隣接するセグメント１１同士の接合時に、セグメン
ト１１の厚み方向の位置ズレを少なくすることができ
る。また、図２（ａ）に示した雌金具１５によれば、垂
直片部分１５ｂが直線状となるので、隣接するセグメン
ト１１同士の接合時に、セグメント１１の厚み方向の位
置ズレを吸収して、金具挿入作業を良好にすることがで
きる。また、図２（ｂ）に示した雌金具１５によれば、
棒状の鋼材を用いて形成できるので、雌金具１５を安価
に製作することができる。

【００２０】更に、図１又は図２（ａ）に示す雌金具
１５の場合には、図２（ｃ）に示すように、雌金具１５
の坑道先端側の環状部１６に補強板１９が貼着されるも
のとしてもよい。このような構造とすれば、補強板１９
によって雌金具１５の開き方向の変形が防止でき、雌金
具１５の接合強度を高めることができる。

【００２１】一方、雄金具１７は、Ｌ字状に形成さ
れ、基端１７ａが他方の接合面１３に埋入されている。
これにより、先端となる環状部挿入杆１７ｂが、坑軸方
向で坑道先端側へ突出するように配置されている。この
環状部挿入杆１７ｂの接合面１３に対向する側部には、
弾性反発手段である板バネ２１が設けられている。

【００２２】環状部挿入杆１７ｂの接合面１３に対向
する側部には、図３に示す凹部２３が形成される。この
凹部２３の環状部挿入杆１７ｂ先端側の内壁は、断面Ｖ
字状に切り込まれた係合部２３ａとなっている。板バネ
２１は、一端が環状部挿入杆１７ｂの接合面１３に対向
する側部１７ｃに当接され、他端がこの係合部２３ａに
嵌入して装着されている。このようにして装着された板
バネ２１は、湾曲した中央先端部が、凹部２３から突出
している。凹部２３から突出した板バネ２１は、凹部２
３方向に押圧されることで、偏平に弾性変形するように
なっている。

【００２３】本実施の形態では、弾性反発手段に、板
バネ２１が用いられることで、安価且つ簡素な構造で、
環状部挿入杆１７ｂを環状部中心側へ付勢する弾性反発
手段が構成されるようになっている。

【００２４】なお、本実施の形態では、弾性反発手段
が板バネ２１である場合を例に説明するが、弾性反発手
段は、図４に示す、弾性材２５と、この弾性材２５を覆
い、環状部１６の内壁に接触するカバー２７とからなる
ものであってもよい。この場合、カバー２７にはボルト
２９が植設されている。ボルト２９は、弾性材２５を貫
通して、環状部挿入杆１７ｂに穿設された透孔３１を貫
通し、環状部挿入杆１７ｂの反対側に突出されている。
この突出されたボルト２９の先端にはナット３３が螺着
される。つまり、カバー２７が環状部挿入杆１７ｂ側へ
押圧されると、弾性材２５が圧縮変形され、ボルト２９
が透孔３１内を摺動するようになっている。そして、圧
縮変形された弾性材２５は、弾性復元力によって、カバ
ー２７を環状部挿入杆１７ｂから離反する方向へ付勢す
るようになっている。

【００２５】この弾性反発手段では、弾性材２５がカ
バー２７に覆われることで、直接的に弾性材２５が雌金
具１５と接触しなくなる。これにより、摺接摩擦の大き
い例えばゴム等の弾性材２５の使用が可能となり、板バ
ネ２１を用いた場合に比べて、錆に対する耐蝕性を向上
させることができるようになる。

【００２６】更に、図４に示した弾性反発手段の場合
には、弾性材２５として、ゴム材に変えて、図５（ａ）
に示す皿バネ３５、図５（ｂ）に示すバネ座がね３７が
用いられてもよい。このような皿バネ３５又はバネ座が
ね３７を用いることにより、市販製品からの調達が可能
となり、弾性反発手段を安価にすることができる。

【００２７】次に、このように構成されるセグメント
の接合構造の作用を説明する。図６は図１の接合構造の
接合手順を表す接合前の平面視を（ａ）、正面視を
（ｂ）で示した説明図、図７は図１の接合構造の接合手
順を示す接合後の説明図、図８は図７の要部拡大図であ
る。図６に示すように、既に設置されたセグメント１１
ａの接合面１３ａには、雌金具１５が設けられ、次に接
合されるセグメント１１ｂの接合面１３ｂには雄金具１
７が設けられている。この雄金具１７の環状部挿入杆１
７ｂには上記した板バネ２１が装着されている。

【００２８】既設のセグメント１１ａに、次のセグメ
ント１１ｂを接合するには、先ず、次のセグメント１１
ｂを、坑道後端側にずらした状態で、接合面１３ａ、１
３ｂ同士で突き合わせる。この突き合わせ状態におい
て、接合面１３ａに設けられた雌金具１５と、接合面１
３ｂに設けられた雄金具１７とは坑軸の前後方向にずれ
て配置されることになる。

【００２９】この状態で、セグメント１１ｂを坑道先
端側に移動させる。すると、セグメント１１ｂに設けら
れた雄金具１７の環状部挿入杆１７ｂが、セグメント１
１ａに設けられた雌金具１５の環状部１６に入り込むと
ともに、環状部挿入杆１７ｂに設けられた板バネ２１
が、環状部１６の内壁に押圧されて弾性変形される。

【００３０】そして、図７に示すように、セグメント
１１ｂを既設リング３９に当接するまで移動させると、
雄金具１７の環状部挿入杆１７ｂが、雌金具１５の環状
部１６に挿入完了となる。この状態で、雄金具１７の環
状部挿入杆１７ｂと、雌金具１５の環状部１６との間に
は、両者を離反させようとする図８に示す反発力Ｆが生
じる。この反発力は、雌金具１５と雄金具１７とを引き
寄せる方向の付勢力となる。これにより、接合面１３
ａ、１３ｂ同士が密着して引き寄せられる（締め付けら
れる）ことになり、接合面１３ａ、１３ｂ同士の間に生
じようとする隙間が除去される。この結果、周壁方向に
隣接するセグメント１１ａ、１１ｂ同士に生じようとす
るガタが除去されることになる。

【００３１】このように、上述のセグメントの接合構
造によば、隣接する一方のセグメント１１ａに対して他
方のセグメント１１ｂを坑道先端側へ押し込むことで、
雄金具１７の板バネ２１を、雌金具１５の環状部１６に
圧接させ、雌金具１５と雄金具１７とを引き寄せ合う反
発力を生じさせることができる。この結果、接合面同士
を確実に密着させることができ、接合面同士の間に生じ
ようとする隙間を除去して、周壁方向に隣接するセグメ
ント同士のガタを防止することができる。

【００３２】また、図９及び図１０に示すものは、断
面円形に形成されたピン４１を有する雌金具１５を用い
た例であり、この例では、雄金具１７の環状部挿入杆１
７ａが係合する雌金具１５の環状部１６に断面円形のピ
ン４１が設けられて低摩擦にされているので、環状部挿
入杆１７ｂを雌金具１５の環状部１６に入り込ませて、
雌金具１５と雄金具１７とを係合させる際に、雄金具１
７の環状部挿入杆１７ａの板バネ２１が弾性変形しなが
ら円滑に案内され、これにより、これら雌金具１５と雄
金具１７とによる係合を極めて容易にかつ円滑に行うこ
とができる。また、上記のピン４１を回動可能に支持さ
せることにより、雌金具１５と雄金具１７との係合時に
ピン４１が回動されて、これら雌金具１５と雄金具１７
とをさらに円滑に係合させることができる。

【００３３】なお、上記の例の雌金具１５及び雄金具
１７は、機械加工によって形成してもあるいは鋳造によ
って形成しても良い。なお、機械加工によって形成する
場合は、図１０に示したように、コンクリートへ定着さ
せるアンカー筋４２を溶接により連結すれば良く、ま
た、鋳造によって形成する場合、雌金具１５及び雄金具
１７のそれぞれにねじ孔を形成し、図１１に示すよう
に、アンカー筋４２をねじ孔へねじ込んで連結すれば良
い。

【００３４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るセグメントの接合構造は、隣接する一方のセグメント
の接合面に、環状部を形成する雌金具を設け、隣接する
他方のセグメントの接合面に、環状部挿入杆を有する雄
金具を設け、且つこの環状部挿入杆に、環状部挿入杆を
環状部の内壁から環状部中心側へ付勢する弾性反発手段
を設けたので、隣接する一方のセグメントに対して他方
のセグメントを坑道先端側へ押し込むことで、弾性反発
手段が環状部に圧接して、環状部挿入杆を環状部中心側
へ付勢する反発力を生じさせることができる。そして、
この反発力は、雌金具と雄金具とを引き寄せる方向の付
勢力となる。この結果、ボルト・ナットの締結具を用い
ずに、接合面同士を密着させて締め付けることができ、
接合面同士の間に生じる隙間を除去して、周壁方向に隣
接するセグメント同士のガタを確実に防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセグメントの接合構造の分解斜
視図である。

【図２】図１の接合構造に備えられた雌金具の変形例
を示す斜視図である。

【図３】図１の接合構造に用いられる雄金具の拡大斜
視図である。

【図４】図３の雄金具の変形例を示す拡大側面図であ
る。

【図５】図４の雄金具に用いられる弾性材の他の例を
示す説明図である。

【図６】図１の接合構造の接合手順を表す接合前の平
面視を（ａ）、正面視を（ｂ）で示した説明図である。

【図７】図１の接合構造の接合手順を示す接合後の説
明図である。

【図８】図７の要部拡大図である。

【図９】本発明に係るセグメントの接合構造の他の例
を説明する斜視図である。

【図１０】本発明に係るセグメントの接合構造の他の
例を説明する平断面図である。

【図１１】本発明に係るセグメントの接合構造の他の
例を説明する平断面図である。

【図１２】従来のセグメントの接合構造の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１１（１１ａ、１１ｂ）セグメント１３（１３ａ、１３ｂ）接合面１５雌金具１６環状部１７雄金具１７ａ基端１７ｂ環状部挿入杆２１板バネ（弾性反発手段）２５弾性材（弾性反発手段）２７カバー（弾性反発手段）４１ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松下清一東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者柳楽毅東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者元木実東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者浅井康彦東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者佐藤智晶東京都中央区京橋１丁目７番１号戸田建設株式会社内 (72)発明者大関宗孝東京都千代田区有楽町一丁目12番１号石川島建材工業株式会社内 (72)発明者染谷洋樹東京都千代田区有楽町一丁目12番１号石川島建材工業株式会社内 (72)発明者小嶋賢東京都千代田区有楽町一丁目12番１号石川島建材工業株式会社内Ｆターム(参考） 2D055 GC04 3J001 FA06 GA01 GB01 JD28 KA19 KA26 KB04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】坑道の周壁方向に接合されるセグメント
の、坑軸に平行な接合面同士の一方に雌金具が設けられ
るとともに他方に雄金具が設けられ、隣接する一方のセ
グメントに対して坑道後端側から他方のセグメントが坑
道先端側へ押し込まれることで、前記雌金具と前記雄金
具とが挿入されて、隣接するセグメント同士が接合され
るセグメントの接合構造であって、Ｃ字状の前記雌金具の両端が一方の前記接合面に埋入さ
れて、該接合面に挿入方向が坑軸方向となる環状部が形
成され、Ｌ字状の前記雄金具の基端が他方の前記接合面に埋入さ
れて、該接合面に坑軸方向へ突出する環状部挿入杆が設
けられ、前記環状部に摺接し、前記環状部挿入杆を該環状部から
環状部中心側へ付勢する弾性反発手段が該環状部挿入杆
に設けられたことを特徴とするセグメントの接合構造。
【請求項２】弾性反発手段が、板バネであることを特
徴とする請求項１記載のセグメントの接合構造。
【請求項３】弾性反発手段が、弾性材と、該弾性材を
覆い前記環状部の内壁に接触するカバーとからなること
を特徴とする請求項１記載のセグメントの接合構造。
【請求項４】前記雄金具の前記環状部挿入杆が摺接さ
れる前記雌金具の環状部が断面円形のピンから形成され
ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記
載のセグメントの接合構造。