JP2003155896A - プレキャスト部材の継手および該継手を備えたプレキャスト部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法制約性のないコンパクトな構造としなが
ら、製作誤差や組立誤差に容易に対処でき、かつ雌雄の
継手を確実に係合させて継手面における引抜き力、せん
断力に十分抵抗できる施工性、経済性に優れたプレキャ
スト部材の継手を提供する。 【解決手段】 雌継手２１の筒状頭部２３内に雄継手１
１の突出部１３を挿入する。雌継手２１の頭部２３内面
に環状溝２４ａ，２４ｂを形成し、環状溝２４ａ，２４
ｂに環状スプリング２５ａ，２５ｂを装着する。環状ス
プリング２５ａ，２５ｂの内径側には筒状の拡径保持具
２７ａ，２７ｂを装着しておく。雄継手１１の突出部１
３は、その先端で拡径保持具２７ａ，２７ｂを雌継手２
１の奥側へ押し込みながら進入し、拡径保持具２７ａ，
２７ｂから解放された環状スプリング２５ａ，２５ｂが
雄継手１１の突出部の縮径部１４ａ，１４ｂに嵌まり込
ん密着し、継手部に作用する引抜き力に抵抗する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、トンネル覆工用
セグメント、覆工版、舗装版、あるいは貯槽用壁体等の
プレキャスト部材について、接合作業の効率化、作業性
の向上、プレキャスト部材表面の無欠損化および経済化
を図った継手の構造および該継手を備えたプレキャスト
部材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法に用いるセグメント
の連結方法はボルトによる結合が多い。そのため、ボル
トの芯あわせに手間がかかる、ボルトの締結作業が必要
である、金物が露出しているため防錆処理が必要であ
る、セグメント内面が平滑でない（内面側に継手ボック
スなどが開口している）ため二次覆工が必要である等の
欠点がある。

【０００３】これに対し、継手がセグメント本体に埋設
され、内面を平滑にして２次覆工を省略可能とするとと
もに、ボルト接合を不要とし、組立ての自動化、省力化
を図った継手構造が種々開発されている。

【０００４】例えば、特開２０００−２４８８９８号公
報には、継手面から突出する棒状の雄継手に膨大部と首
下くびれ部を設け、継手面に開口する雌継手に嵌合し、
雌継手に設けた係合爪を雄継手の膨大部に係合させるよ
うにした継手構造が記載されている。

【０００５】この継手構造においては、バネで付勢され
た係合爪を雄継手の挿入方向と直角方向から雌継手の係
合筒内に進退自在に設け、雄継手が係合爪を押し戻しな
がら挿入された後、係合爪が首下くびれ部に嵌まり込
み、雄継手の膨大部に係合するようになっている。

【０００６】なお、セグメント等のプレキャスト部材の
製作誤差や、施工誤差に伴う雌雄継手の芯ずれ、プレキ
ャスト部材間の隙間、ガタに対しては、複数係合爪間で
雄継手挿入方向にわずかなギャップを設け、適正な係合
位置を所定量ずらすことで、対処可能とした構造が記載
されている。

【０００７】また、特開平８−２９６３９６号公報に
は、継手面から突出する棒状の雄継手を継手面に開口す
る雌継手に嵌合する構造において、雄継手に先細の案内
部と案内部から後方に向かって縮径するテーパー面から
なる係止部を形成し、雌継手には雄継手の挿入方向に拡
径するテーパー孔を形成し、そのテーパー孔の内周面に
バネで雄継手の挿入方向と反対方向に付勢された複数の
楔板群を配置し、雄継手を雌継手に挿入することで、雄
継手のテーパー面と雌継手のテーパー孔との間に複数の
楔板が係合することで、継手に作用する引抜き力に抵抗
するようにした構造が記載されている。

【０００８】なお、雌雄継手の芯ずれ等に対しては、雄
継手をナットで固定するようにした固定金具の透孔の遊
隙とナットの締め付けにより弾性変形するバネワッシャ
ーで対処可能とした構造が記載されている。

【０００９】また、特開２００１−９０４８５号公報に
は、同様に、継手面から突出する棒状の雄継手を継手面
に開口する雌継手に嵌合する構造において、雄継手の先
端に案内用のテーパー部を形成し、テーパー部の後方に
縮径部を形成し、筒状の雌継手の内側に形成したハウジ
ング内に一端で摺動凹部と摺動凸部の係合により回動可
能とした一対の係止部材とこれらの係止部材を外側から
挟み込み、内向きに付勢する板バネを組み込み、雄継手
のテーパー部が板バネの付勢力に抵抗して挿入された
後、雄継手の縮径部を板バネの付勢力によって内向きに
付勢された一対の係止部材が挟持して、継手に作用する
引抜き力に抵抗するようにした構造が記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】特開２０００−２４８
８９８号公報記載の継手構造の場合、係合爪どうしの位
置についてギャップを設けることで、製作誤差や組立誤
差に対処させることができ、トンネル覆工等に適用した
場合には組立作業性が向上し、真円度の確保しやすく、
継手位置における止水性が確保できるといった利点があ
る。

【００１１】しかし、係合爪やバネを収納するためのス
ペースが雌継手の径方向に大きく延びているため、雌継
手全体の寸法、特に径が大きくなり、またそれぞれバネ
と係合爪を納める等、雌継手の製作コストが高く付くと
いう問題がある。

【００１２】また、雌継手頭部の径が大きくなること
で、継手面に装着される止水材等との取り合いやコンク
リートのかぶり等、寸法制約性の問題が生ずる。

【００１３】特開平８−２９６３９６号公報記載の継手
構造は、製作誤差や組立誤差を主として雄継手側で吸収
する構造としているが、雄継手の雌継手への挿入の際、
芯ずれがあると楔板群が一様には係合せず、楔板間で位
置ずれが生じるなどガタの原因となる恐れがある。

【００１４】また、雄継手側での誤差吸収は、ナットの
締め付けに関連してナットを通す透孔やバネワッシャー
によって行う構造であるため、ナットの緩みの問題や雄
継手側に大きな断面の固定金具が必要となり、雄継手側
で寸法制約性の問題が生ずるなどの欠点がある。

【００１５】特開２００１−９０４８５号公報記載の継
手構造は、板バネの付勢力を利用して一対の係止部材が
開閉し、雄継手の縮径部を挟持する構造であるが、係止
部材と雄継手は雄継手の軸方向と直角な断面において点
接触となるため十分な挟持力を得ることが困難でありガ
タが生じやすい、軸方向のずれに対処させることができ
ない、といった欠点がある。

【００１６】また、雄継手と雌継手の芯ずれに対して
は、ガタがあることである程度嵌合可能であるものの、
強固な締結が期待できず、トンネル覆工等に適用した場
合の真円性の確保、止水性の確保等が困難である。

【００１７】本願発明は、上述のような従来技術におけ
る欠点の解消を図ったものであり、寸法制約性のないコ
ンパクトな構造としながら、製作誤差や組立誤差に容易
に対処でき、かつ雌雄の継手を確実に係合させて継手面
における引抜き力、せん断力に十分抵抗できる施工性、
経済性に優れたプレキャスト部材の継手および該継手を
備えたプレキャスト部材を提供するとともに、プレキャ
スト部材がシールド工法に用いるセグメントの場合に
は、必要に応じて継手部の引張変形能力を高め地震に有
利な継手構造を提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１に係るプ
レキャスト部材の継手は、接合しようとする一方のプレ
キャスト部材の継手位置に設けた雄継手を、他方のプレ
キャスト部材の継手位置に設けた雌継手に嵌合して接合
するプレキャスト部材の継手において、前記雄継手は前
記一方のプレキャスト部材の継手面から突出する棒状の
突出部を有し、前記突出部の外周面には縮径部が形成さ
れており、前記雌継手は前記他方のプレキャスト部材の
継手面に開口し、前記雄継手の前記突出部が内側の中空
部に嵌合される筒状の頭部を有し、前記頭部の内面には
前記雄継手の突出部が嵌合された状態における前記縮径
部と対応する位置に環状溝が形成されており、前記環状
溝には収縮状態での内径が前記雄継手の突出部の外径よ
り小さく、径方向に弾性的に拡縮可能な環状弾性部材が
装着されていることを特徴とするものである。

【００１９】本願発明の継手は、雌雄の継手がセグメン
ト本体に埋設され、基本的にはプレキャスト部材を押圧
するだけで、プレキャスト部材どうしの継手による接合
を完了することができる自動継手タイプの継手である。

【００２０】本願発明の継手では、雌継手に雄継手を挿
入して行く際、基本的には雄継手が雌継手の環状溝に装
着した環状弾性部材を径方向に押し広げながら進入し、
さらに進入して行くことで雄継手の縮径部に環状弾性部
材が嵌まり込み、環状弾性部材が雌継手の環状溝と雄継
手の縮径部に跨がる形で引抜き力に抵抗する構造となっ
ている。

【００２１】前述のように、従来の自動継手の場合、雌
雄継手を結合するための継手径方向に広がる大きなスペ
ースを要し、寸法制約性の問題等が生じていたが、本願
発明ではスプリング等からなる環状弾性部材自体が継手
にかかる引張り荷重の抵抗体となっているため、構造が
簡易であり、コンパクトで経済的な継手となる。

【００２２】雄継手および雌継手の材料としては、金属
製、強化プラスチック、セラミックス製等のものが利用
でき、その他、必要な強度を有するものであれば、材質
は特に限定されない。

【００２３】請求項２は、請求項１に係るプレキャスト
部材の継手において、前記雄継手の縮径部および前記雌
継手の環状溝がそれぞれ２段以上設けられている場合で
ある。

【００２４】請求項３は、請求項２に係るプレキャスト
部材の継手において、前記縮径部どうしの間隔と前記環
状溝どうしの間隔との間に、所定のギャップ量を設けて
ある場合である。

【００２５】後に、発明の実施の形態の項で詳述するよ
うに、複数の縮径部と環状溝を設ける場合において、セ
グメント製作誤差、組立誤差等を考慮した設定ギャップ
量を設定することで、それぞれの環状溝に装着した環状
弾性部材の少なくとも何れかが雄継手の縮径部に密着し
て確実に係合され、引抜き力等に対し大きな抵抗力を発
揮することができる。

【００２６】請求項４は、請求項１、２または３に係る
プレキャスト部材の継手において、前記環状弾性部材と
して、コイルスプリングの両端部を環状に接続した環状
スプリングを用いた場合である。

【００２７】環状弾性部材は、スプリングに限らず、ゴ
ム製のＯリングのようなものでもよいが、断面形状を保
持しつつ所定の性能を有し、かつ比較的安価に製作でき
るものとして環状スプリングを用いることができる。

【００２８】環状スプリングの材料としては、ばね鋼、
硬鋼線、ピアノ線、ばね用ステンレス鋼線等のばね用鋼
材、あるいはエンジニアリングプラスチックス等が利用
でき、これらをコイルスプリングの形態に加工し、両端
部を接合して全体を環状に成形する。

【００２９】請求項５は、請求項４に係るプレキャスト
部材の継手において、前記環状スプリングのコイル内に
円環を複数に分割した芯材が挿入されている場合であ
る。

【００３０】コイルスプリングを形成する線材の断面が
大きいか、あるいは材質が硬い場合には、環状スプリン
グ自体で継手に作用する引抜き力に抵抗させることがで
きるが、径方向の拡縮性能を高めるため線材の断面が小
さい場合や材質が比較的柔らかい場合には、引抜き力に
対し環状スプリングが変形し、雌継手の環状溝あるいは
雄継手の縮径部から外れるかあるいは、外れなくても引
抜き変形量が過大になる可能性がある。

【００３１】そのような場合には、所定の強度を有する
芯材をコイル内に挿入しておくことにより、芯材が抵抗
し、環状スプリングの抜け出し等を防ぐことができる。
芯材を複数に分割する理由は、環状スプリングの拡縮に
対応させるためである。

【００３２】継手に作用する引抜き力に対する抵抗性を
高めるためにはコイル内径と芯材の径がほぼ等しくなる
ことが望ましいが、耐震性を考慮して地震時などにおけ
るプレキャスト部材間の若干の変位を許容する場合に
は、コイル内径と芯材の外径との間にわずかな遊隙（例
えば１〜２ｍｍ）を設けることも有効である。

【００３３】請求項６は、請求項１、２、３または４に
係るプレキャスト部材の継手において、前記環状弾性部
材の断面外周に、該環状弾性部材に対し継手嵌合方向に
作用するせん断力に抵抗させるためのせん断補強部材が
周方向に沿って複数、断続的に取り付けられている場合
である。

【００３４】このせん断補強部材の機能は、請求項５に
おける芯材とほぼ同様であり、芯材がコイルスプリング
の断面内に納められていたのに対し、環状弾性部材の断
面外側に装着する点が異なる。この場合、環状弾性部材
の断面全周を取り囲むものでもよいし、例えば後に発明
の実施の形態の項で説明する図１２に示すような環状弾
性部材の内径側に係合するような一部のみで装着される
ものでもよい。

【００３５】この場合も、芯材の場合と同様、円周方向
に沿って、複数に分割することで環状弾性部材の拡縮に
対応させることができる。また、断面外側に装着される
ため、装着の対象となる環状弾性部材も環状スプリング
のような断面が中空のものに限られない。

【００３６】請求項７は、請求項１〜６の何れかに記載
のプレキャスト部材の継手において、前記環状弾性部材
の内径側に、該環状弾性部材をあらかじめ所定量拡径し
た状態に保持しておき、前記雄継手の突出部が嵌入され
ることで継手嵌合方向前方へ押し出される環状の拡径保
持具が装着されている場合である。

【００３７】前述したように、本願発明の継手では、基
本的には、雌継手に雄継手を挿入して行く際、雄継手が
雌継手の環状溝に装着した環状弾性部材を径方向に押し
広げながら進入し、さらに進入して行くことで雄継手の
縮径部に環状弾性部材が嵌まり込む構成としているが、
雄継手が環状弾性部材を径方向に押し広げる際、環状弾
性部材の剛性あるいは変形性能によっては、環状弾性部
材が環状溝から外れる可能性が考えられる。

【００３８】そのため、請求項７に係る発明では、拡径
保持具によりあらかじめ環状弾性部材を拡径した状態に
保持し、雄継手がこの拡径保持具を雌継手の奥側へ押し
込むことで、環状弾性部材が拡径保持具から解放され、
雄継手の縮径部に入り込むようにした。この場合、厳密
には雄継手が環状弾性部材を拡径することなく拡径保持
具のみ押し込む場合も含まれる。

【００３９】拡径保持具は環状弾性部材が１段の場合
は、通常１個であるが、環状弾性部材が複数段（通常は
２段まで）の場合は１個または複数個用いられ、１個で
複数の環状弾性部材を拡径保持する場合も含まれる。

【００４０】材料は金属、プラスチック、木材等、特に
限定されず、雌継手の奥側に余裕がある場合には、雌継
手の奥側に押し込まれるようなものでよく、空間的な余
裕がない場合には雄継手の挿入により潰れるようなもの
でもよい。

【００４１】請求項８に係るプレキャスト部材は、その
継手面に請求項１〜７の何れかに記載のプレキャスト部
材の継手の前記雄継手または雌継手を複数設置したもの
である。

【００４２】プレキャスト部材として、本願発明は主と
してシールド工法用のセグメントを対象としているが、
これに限定されず、鉄筋コンクリート構造、鉄骨鉄筋コ
ンクリート構造、鋼コンクリート合成構造、コンクリー
トを充填した鋼製構造および球状黒鉛鋳鉄構造等の各種
構造、各種用途のプレキャスト部材に適用することがで
きる。

【００４３】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施形態を、プ
レキャスト部材を代表して、全体構造を第１図および第
２図に示したシールド工法用の鉄筋コンクリートセグメ
ント（以下「セグメント」という。）を例として説明す
る。 (1) 全体構造 プレキャスト部材としてのセグメント１に、図１に示す
ように、セグメント１どうしをトンネル軸方向に連結す
るリング間継手としての雄継手１１および雌継手２１
と、セグメント１どうしをトンネル周方向に連結するセ
グメント間継手としての雄継手３１および雌継手４１が
埋設されており、セグメント１の内面はボルトボックス
等の欠損部がなく平滑になっている。

【００４４】なお、本願発明の対象となるプレキャスト
部材の継手は、本実施形態におけるリング間継手として
の雄継手１１および雌継手２１からなるものである。

【００４５】セグメント１の組立には、エレクターとシ
ールドジャッキで新設セグメント１ａを既設セグメント
１に押圧することのみで締結できるため、ボルトによる
締結等の作業が不要であり、接合作業の効率化、作業性
の向上、作業安全性の向上を図ることができるととも
に、ボルトボックスの充填が不要なため経済性の向上も
図ることができる（図２参照）。 (2) 雄継手１１ 雄継手１１は、図３に示すように、セグメント１に埋設
されたアンカー部１２とセグメント１側面（継手面）よ
り突き出た突出部１３からなり、突出部１３には１段
（図示せず）または図示のように２段の縮径部１４が形
成されている。また突出部１３の先端は芯合わせがスム
ーズに行われるようテーパー形状に加工してある（図４
参照）。

【００４６】なお、図示の雄継手１１は、異形鉄筋の先
端部を加工した例であるが、鋳造、鍛造などによる金属
製の他、強化プラスチック、セラミックス製のものでも
よい。

【００４７】また、図示の例では引張力に対する抵抗力
を異形鉄筋とコンクリートとの付着力に期待しているた
め、アンカー部１２としてのコンクリート埋込み部は同
一横断面の棒状であるが、鋳造、鍛造などによる金属製
または強化プラスチック、セラミックス製等の場合に
は、図示した雌継手２１の後端部のように、膨大部を形
成して引き抜き抵抗力を確保することもできる。 (3) 雌継手２１ 雌継手２１は、図３に示すように、その頭部２３がセグ
メント１側面に位置するようアンカー部２２とともに埋
設されており、頭部２３は内部に雄継手１１の突出部１
３が結合できるようセグメント１側面に開口する中空の
円筒形状になっている。

【００４８】雌継手２１についても、雄継手１１と同
様、鋳造、鍛造による金属製の他、強化プラスチック、
セラミックス等のものでもよい。

【００４９】この雌継手２１の内部には雄継手１１が進
入結合した際、雄継手１１の縮径部１４と対応する位置
に、対応する数の環状溝２４が形成されていて、その環
状溝２４に環状弾性部材としての環状スプリング２５が
セットされている（図４参照）。

【００５０】雄継手１１の縮径部１４が２段の場合は、
縮径部１４間の間隔と、雌継手２１の環状溝２４の間隔
との関係を、例えば次のように決定することができる。

【００５１】すなわち、図７（ケース１）および図８
（ケース２）において、セグメント側面（リング間継手
面）から雄継手１１の第１縮径部１４ａの前方端部まで
の距離をＬ_m1、セグメント側面から雄継手の第２縮径部
１４ｂの前方端部までの距離をＬ_m2、セグメント側面か
ら雌継手の第１環状溝２４ａの奥部端部までの距離をＬ
_f1、セグメント側面から雌継手の第２環状溝２４ｂの奥
部端部までの距離をＬ_f2としたとき、 Ｌ_m1≒Ｌ_f1と設定した場合には、Ｌ_m2≒Ｌ_f2＋ｇ （ケース１） Ｌ_m1≒Ｌ_f1＋ｇと設定した場合には、Ｌ_m2≒Ｌ_f2−ｇ （ケース２） （ここに、ｇはセグメント製作誤差、組立誤差等を考慮
した設定ギャップ量）にそれぞれ設定することで、セグ
メントの製作誤差、組立誤差がある場合にも過大な目開
きを発生させることなく第１係止部（第１環状溝２４ａ
と第１縮径部１４ａ）または第２係止部（第２環状溝２
４ｂと第２縮径部１４ｂ）の何れかで確実に係合させる
ことができる。

【００５２】すなわち、図７（ケース１）の場合には組
立誤差がないか極めて少なくして既設セグメントに新設
セグメントを当接接合できる時は第１係止部で（図７
(a) 参照）、組立誤差をある程度有して当接接合する時
は第２係止部で（図７(b) 参照）、それぞれ係合させる
ことができる。

【００５３】なお、ここで退避代ｇ₁ は、図７(b) の状
態から図７(a) へと、なお雄継手１１が雌継手２１に進
入する際に、第２係止部に係合している、後述の環状ス
プリング２５が前記進入を阻害することを防止するため
の退避空間であって、ｇ₁ ≒ｇとして設定することが望
ましい。また、雄継手１１の第２係止部において退避代
ｇ₁ 後退した位置からセグメント側面側に向かって緩斜
面を形成してあるのは、雄継手１１が雌継手２１に進入
する初期に、雌継手２１の第１係止部に嵌挿されている
後述の環状スプリング２５が一旦雄継手１１の第２係止
部に収納され、その後引き続いて雄継手１１が雌継手２
１に進入すると、環状スプリング２５は前記緩斜面を乗
り越えて移動し、最終的に雄継手１１の第１係止部に収
納されるため、前記移動を円滑にさせるためのものであ
る。

【００５４】また、図８（ケース２）の場合には組立誤
差がないか極めて少なくして既設セグメントに新設セグ
メントを当接接合できる時は第２係止部で（図８(a) 参
照）、組立誤差をある程度有して当接接合する時は第２
係止部で（図８(b) 参照）、それぞれ係合することがで
きる。なお、ここで雄継手１１の第１係止部に退避代ｇ
₁ を設けてあるのは前記図７（ケース１）の場合と同様
な理由による。

【００５５】このように雌継手２１に対し雄継手１１の
進入深さが変化しても、２段に配置した環状スプリング
２５の何れかが雄継手１１の縮径部１４に係合する構造
になっている。 (4) 環状スプリング２５（環状弾性部材） 雌継手２１の環状溝２４にセットする環状弾性部材の一
例として、環状スプリング２５を用いることができ、図
９の例ではコイルスプリングを環状につなぎ、必要に応
じてコイル断面内に芯材２６を内蔵している。

【００５６】環状スプリング２１は、環状溝の数に応じ
て、少なくとも１段、必要により複数段設ける。環状ス
プリング２１の材料としては、ばね鋼、硬鋼線、ピアノ
線、ばね用ステンレス鋼線等のばね用鋼材、エンジニア
リングプラスチックス等を用いることができる。また、
その横断面形状は円形が一般的であるが、これに限定さ
れず、楕円形、矩形、小判形等でもよい。また、環状ス
プリング２１の材料となる線材の横断面形状も円形、矩
形等、特に限定されない。

【００５７】芯材２６は必要に応じて用いられるもので
あるが、雌継手２１に雄継手１１を挿入する際や、継手
部に引抜き力が作用したときに、環状スプリング２５が
大きく変形して雌継手２１の環状溝２４からずれたり、
場合によっては外れたりするのを防止するための部材で
あり、金属その他、適度な剛性を有する部材からなる。

【００５８】芯材２６の具体的な材料としては、例えば
太径の鉄線、ばね鋼、硬鋼線、ピアノ線、ばね用ステン
レス鋼線等のばね用鋼材、セラミックス等を用途に応じ
て使用することができ、横横断面形状は環状スプリング
の横断面形状に準じ円形、楕円形、矩形、小判形等を選
択することができる。

【００５９】また、芯材２６は、環状スプリング２５の
円周に沿って数分割してあり、環状スプリング２５の拡
径、縮径に伴う伸縮を拘束しないよう構成されている。
なお、環状スプリング２５や芯材２６の横断面は、図１
３(a) 〜(c) に示すように、円形に限らず、楕円、矩形
または小判形等でもよい。

【００６０】環状スプリング２５内寸法と芯材２６外寸
法との関係については、ほぼ密着させる場合と、任意
（１〜２ｍｍ）の遊隙を設ける場合とが考えられ、特に
後者の場合は耐震対策として有効である。

【００６１】すなわち、図１４(a) 〜(c) に示すよう
に、環状スプリング２５の内寸法に対し内蔵する芯材２
６の外寸法を若干小さくして、スプリングと芯材２６の
間に遊隙を設け、地震時にスプリングと芯材の間のクッ
ション効果により継手部の引張変形吸収能力を高め、ト
ンネル軸方向の変位を吸収し、地震に対応させることが
できる。

【００６２】あるいは、環状スプリング２５に内蔵する
芯材２６を省略して、スプリングのクッション効果（ス
プリングの断面の変形）で継手部の引張変形吸収能力を
高め、地震に対応させることもできる。

【００６３】次に、環状スプリング２５の製造、組立方
法について説明する。図１０の例では、環状スプリング
２５を所要長さの線状のコイルスプリングに加工し、そ
のコイルスプリングの片側端部を絞り込み、所要量だけ
ねじ戻した状態で他方の端部に挿入し、ねじ戻し量だけ
解放してねじ込むことで端部どうしを連結し環状スプリ
ング２５を製造する。

【００６４】図１１の例では、線状のコイルスプリング
に加工したものを、このコイルスプリングに螺合する雄
ねじを形成したねじ締結部材２５ａを用いて結合する。

【００６５】なお、ねじ締結部材２５ａは、環状スプリ
ング２５の両端部が、図１１のように円形断面の場合
は、環状スプリング２５の一端にほぼねじ長さ全長分ね
じ込んでおき、該環状スプリング２５の他端をほぼ半分
のねじ長さ分だけねじ戻して、ねじ戻し量だけ解放して
螺合させる方法により結合させることができる。

【００６６】あるいは、別の方法として、ねじ締結部材
２５ａを環状スプリング２５の両端に軸方向から強制的
に押し込み、コイルスプリングの断面を拡径しながら連
結することもできる。後者の方法は、環状スプリング２
５の横断面が円形以外の楕円、矩形または小判形等にも
適用することができる。また、環状スプリングの両端を
蝋付け、ハンダ付けによって簡易に結合させることも可
能である。

【００６７】このようにして線状のコイルスプリングを
容易に環状に成形可能であり、成形された環状スプリン
グ２５の内径寸法は雄継手１１の縮径部１４の外径寸法
に等しいかやや小さめになるようにスプリング長、ねじ
込み長さを設定する。

【００６８】また耐震対応を要しない場合には、別形態
として図１２に示すような構造の環状弾性部材を用いる
ことも可能である。

【００６９】これは図９の実施形態における円周に沿っ
て数分割した芯材２６に相当するせん断抵抗部材２６ａ
が環状スプリング２５の外側、この例では内径側に装着
され、環状スプリング２５の側面において引抜き力等に
対する環状スプリング２４の変形を抑える構造になって
いる。この場合、せん断抵抗部材２６ａが、直接、雄継
手１１の縮径部１４に係合し、その円周外方に環状スプ
リング２５が取り付けられた構造となる。 (5) 拡径保持具２７ 図４〜図６に示される雌継手２１には、第１環状スプリ
ング２５ａ、第２環状スプリング２５ｂに、それぞれ第
１拡径保持具２７ａ、第２拡径保持具２７ｂが装着され
ている。

【００７０】この拡径保持具２７（２７ａ，２７ｂ）
は、その外径寸法が雌継手２１の内径寸法よりわずかに
小さく、先端部がテーパー状に形成されていて、雌継手
２１の環状溝２４（２４ａ，２４ｂ）にセットした環状
スプリング２５（２５ａ，２５ｂ）を拡径保持してい
る。

【００７１】また、第１拡径保持具２７ａの外径寸法は
中空に形成されている第２拡径保持具２７ｂの内径寸法
よりわずかに小さい。なお、図４〜図６では、第１環状
スプリング２５ａ、第２環状スプリング２５ｂにそれぞ
れの拡径保持具２７ａ，２７ｂを装着しているが、第１
環状スプリング２５ａと第２環状スプリング２５ｂを拡
径保持する一つの拡径保持具を用いても良い。 (6) 継手の結合方法 本願発明における継手の結合方法の第一の実施形態とし
て、継手の結合過程を図４〜図６に基づいて説明する。

【００７２】セグメントは、雌継手２１が既設セグメン
トの軸方向切羽側端面に配置されるよう組み立てられて
いるものとする。そして、新たに結合すべきセグメント
を、トンネルの切羽側から坑口側に向けて近接し位置合
わせを行う。

【００７３】その際、新設セグメントの雄継手１１はそ
の突出部１３が突出しており、突出した先端がテーパー
加工してあるため、位置決め、挿入作業を容易に行うこ
とができるとともに、雄継手１１の先端部が雌継手２１
に進入して行く際、調芯機能が働き、セグメントの真円
組立性能が向上する。

【００７４】その後、セグメントがジャッキで押される
ことにより、雄継手１１の突出部１３が雌継手２１に挿
入され、雄継手１１の先端部が雌継手２１の内部に装着
してある第１拡径保持具２７ａを押し込み、第１環状ス
プリング２５ａが第１拡径保持具２７ａから解放され
て、雄継手１１の先端のテーパー面を乗り越えて１段目
の縮径部（第２縮径部）１４ｂに縮合する。

【００７５】本実施形態において、第１拡径保持具２７
ａは第２拡径保持具２７ｂよりわずかに小径に製作され
ており、押し込まれるにつれ、第１拡径保持具２７ａが
第２保持具２７ｂの内部に収納される（図５参照）。

【００７６】さらに、セグメントがジャッキで押される
ことにより、雄継手１１の先端部が第１拡径保持具２７
ａを内側に納めた第２拡径保持具２７ｂを押し込み、第
２環状スプリング２５ｂが第２拡径保持具２７ｂから解
放されて、雄継手１１の先端のテーパー面を乗り越えて
１段目の縮径部（第２縮径部）１４ｂに縮合し、第１環
状スプリング２５ａが第２縮径部１４ｂ後部のテーパー
面を乗り越えて２段目の縮径部（第１縮径部）１４ａに
縮合する（第６図参照）。

【００７７】図１５(a) はセグメント間の隙間がｇまで
押し込まれた時点での第１および第２拡径保持具２７
ａ，２７ｂ、雄継手１１の第１および第２縮径部１４
ａ，１４ｂ、雌継手２１の第１および第２環状溝２４
ａ，２４ｂ、並びに第１および第２環状スプリング２５
ａ，２５ｂの位置関係を示したものであり、さらに隙間
０の状態まで押し込んだ時点で、図１５(b) のように、
奥側の第２環状スプリング２５ａが第２縮径部１４ｂの
外周に密着する。

【００７８】なお、拡径保持具が１つの場合、雌継手２
１の奥側の空室部分２８を拡径保持具を収納できるだけ
の深度とするか、それだけの深度の確保が難しいかまた
は浅深度としてより経済化を図る場合には拡径保持具を
座屈するような薄板の鋼板で製作したり、破壊するよう
なプラスチックあるいは木片で製作するといったことが
可能である。

【００７９】また、継手に作用するせん断力に対して
は、雄継手１１の突出部１３の基部に拡大根部１３ａを
形成し、この拡大根部１３ａが雌継手２１の継手面側の
開口部内面に当接するようにすることで、その接触支圧
抵抗力で対抗することができるため、大きなせん断力に
も対応可能である。

【００８０】以上、本願発明の実施形態を、シールド工
法用の鉄筋コンクリートセグメントについて説明した
が、前述したように本願発明の適用対象となるプレキャ
スト部材はこれに限定されず、鉄骨鉄筋コンクリート構
造、鋼コンクリート合成構造、コンクリートを充填した
鋼製構造および球状黒鉛鋳鉄構造等のセグメントに適用
可能であることは勿論、セグメント以外の版状あるいは
ブロック状の各種プレキャスト部材にも適用可能であ
り、また接合方向も特に限定されず、プレキャスト部材
の用途等に応じ任意である。

【００８１】

【発明の効果】従来の自動継手の場合、雌雄継手を結合
するための継手径方向に広がる大きなスペースを要し、
寸法制約性の問題等が生じていたが、本願発明ではスプ
リング等からなる環状弾性部材自体が継手にかかる引張
り荷重の抵抗体となっているため、構造が簡易であり、
コンパクトで経済的な継手となる。

【００８２】また、雄継手が環状弾性部材を押し広げな
がら進入した後、環状弾性部材が雄継手の縮径部に嵌ま
り込み、密着する構造であるため、雌雄継手の芯ずれ
や、プレキャスト部材の製作誤差、組立誤差等にも容易
に対処させることができる。

【００８３】本願発明の継手は、雌雄の継手がセグメン
ト本体に埋設されているタイプであるため、内面を平滑
に形成することで二次覆工等を省略することができる。

【００８４】さらに、環状スプリングとそれに内蔵する
芯材との間に遊隙を設けるか、芯材を省略することで、
継手部の引張変形能力を高め地震に有利な構造を容易、
経済的に提供することができる。

【００８５】また、基本的にはプレキャスト部材を押圧
するだけで、プレキャスト部材どうしの継手による接合
を完了することができ、ボルト等の付属品も不要であ
り、組立の自動化、省力化が可能であり、作業時間も大
幅に短縮でき、作業安全性も高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本願発明の継手を、シールド工法に用いられ
るセグメントに適用した場合の一実施形態を示す透過斜
視図である。

【図２】 図１の実施形態におけるセグメントの接合の
様子を示す透過斜視図である。

【図３】 図１の実施形態における接合状態の継手部の
透過斜視図である。

【図４】 図１の実施形態における接合前の雌雄継手の
位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。

【図５】 図１の実施形態における接合中の雌雄継手の
位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。

【図６】 図１の実施形態における接合完了時の雌雄継
手の位置関係を示す斜視図（雌継手は断面）である。

【図７】 雄継手の縮径部および雌継手の環状溝を２段
に設けた場合の組立誤差吸収のためのこれらの位置関係
（ケース１）についての説明図である。

【図８】 雄継手の縮径部および雌継手の環状溝を２段
に設けた場合の組立誤差吸収のためのこれらの位置関係
（ケース２）についての説明図である。

【図９】 雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材の
一実施形態を示す斜視図である。

【図１０】 雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材
の成形方法の一例を説明するための斜視図である。

【図１１】 雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材
の成形方法の他の例を説明するための斜視図である。

【図１２】 雌継手の環状溝に装着される環状弾性部材
の他の実施形態を示す斜視図である。

【図１３】 環状弾性部材の断面形状の変形例を示す断
面図である。

【図１４】 環状弾性部材の断面形状の他の変形例を示
す断面図である。

【図１５】 図１の実施形態における雌雄継手の最終嵌
合状態における各部材の位置関係を示す断面図である。

【符号の説明】

１…セグメント、１ａ…新設セグメント、１１…雄継手
（リング間継手）、１２…アンカー部、１３…突出部、
１３ａ…拡大根部、１４…縮径部、１４ａ…第１縮径
部、１４ｂ…第２縮径部、２１…雌継手（リング間継
手）、２２…アンカー部、２３…頭部、２４…環状溝、
２４ａ…第１環状溝、２４ｂ…第２環状溝、２５…環状
スプリング、２５ａ…第１環状スプリング、２５ｂ…第
２環状スプリング、２６…芯材、２６ａ…せん断抵抗部
材、２７…拡径保持具、２７ａ…第１拡径保持具、２７
ｂ…第２拡径保持具、２８…空室部、２９…ねじ締結部
材、３１…雄継手（セグメント間継手）、４１…雌継手
（セグメント間継手）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 稔 静岡県沼津市原315−２ 株式会社トーヨ ーアサノ内 (72)発明者 西堀 英治 静岡県沼津市原315−２ 株式会社トーヨ ーアサノ内 Ｆターム(参考） 2D055 GC04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接合しようとする一方のプレキャスト部
   材の継手位置に設けた雄継手を、他方のプレキャスト部
   材の継手位置に設けた雌継手に嵌合して接合するプレキ
   ャスト部材の継手において、前記雄継手は前記一方のプ
   レキャスト部材の継手面から突出する棒状の突出部を有
   し、前記突出部の外周面には縮径部が形成されており、
   前記雌継手は前記他方のプレキャスト部材の継手面に開
   口し、前記雄継手の前記突出部が内側の中空部に嵌合さ
   れる筒状の頭部を有し、前記頭部の内面には前記雄継手
   の突出部が嵌合された状態における前記縮径部と対応す
   る位置に環状溝が形成されており、前記環状溝には収縮
   状態での内径が前記雄継手の突出部の外径より小さく、
   径方向に弾性的に拡縮可能な環状弾性部材が装着されて
   いることを特徴とするプレキャスト部材の継手。
2. 【請求項２】 前記雄継手の縮径部および前記雌継手の
   環状溝がそれぞれ２段以上設けられている請求項１記載
   のプレキャスト部材の継手。
3. 【請求項３】 前記縮径部どうしの間隔と前記環状溝ど
   うしの間隔との間に、所定のギャップ量を設けてある請
   求項２記載のプレキャスト部材の継手。
4. 【請求項４】 前記環状弾性部材は、コイルスプリング
   の両端部を環状に接続した環状スプリングである請求項
   １、２または３記載のプレキャスト部材の継手。
5. 【請求項５】 前記環状スプリングのコイル内には円環
   を複数に分割した芯材が挿入されている請求項４記載の
   プレキャスト部材の継手。
6. 【請求項６】 前記環状弾性部材の断面外周には、該環
   状弾性部材に対し継手嵌合方向に作用するせん断力に抵
   抗させるためのせん断補強部材が周方向に沿って複数、
   断続的に取り付けられている請求項１、２、３または４
   記載のプレキャスト部材の継手。
7. 【請求項７】 前記環状弾性部材の内径側には、該環状
   弾性部材をあらかじめ所定量拡径した状態に保持してお
   き、前記雄継手の突出部が嵌入されることで継手嵌合方
   向前方へ押し出される環状の拡径保持具が装着されてい
   る請求項１〜６の何れかに記載のプレキャスト部材の継
   手。
8. 【請求項８】 継手面に請求項１〜７の何れかに記載の
   プレキャスト部材の継手の前記雄継手または雌継手を複
   数設置したプレキャスト部材。