JP2003307098A - トンネル覆工用セグメントのリング継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】互いに連結される両セグメント相互間に目開き
があってもその大きさに拘わらず両セグメントを連結し
得るリング継手を提供すること。 【解決手段】一方のセグメント（１０）に固定されたピ
ン（１６）と、他方のセグメント（１２）に設けられた
ピン挿入空間（１８）と、ピン挿入空間に配置された可
動部材（２０）と、可動部材の移動を強制する移動強制
部材（２２）とを含み、ピンが少なくとも１つの係合部
（２４）を有し、また、可動部材がその移動により、ピ
ンの係合部（２４）に係合し、ピンに対してその挿入方
向前方へ押圧力を及ぼし得る楔面（２６）を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルを覆工す
るために設置されるセグメントリングを相互に連結する
ためのリング継手、より詳細には互いに隣接する両セグ
メントリングを構成する２つのセグメントを相互に連結
するためのリング継手に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ボルト及びナットに代わるリング
継手が提案されている（特開２００１−９０４８４）。

【０００３】このリング継手は、互いに相対するリング
継手面を有する両セグメントの一方のセグメントに固定
され該セグメントのリング継手面からこれと直角な方向
へ伸びるピンと、他方のセグメントに設けられ該セグメ
ントのリング継手面に開放する前記ピンのための挿入空
間と、前記他方のセグメントの挿入空間に配置されかつ
該セグメントの厚さ方向へ移動可能に保持された可動部
材と、前記挿入空間に配置され前記ピンに向けての前記
可動部材の移動を強制するコイルばねと、前記ピンの挿
入空間に配置され前記可動部材の移動を一時的に阻止す
るピースであって前記挿入空間内に進入する前記ピンに
よりその配置位置から排除されるピースとを備えるもの
がある。

【０００４】前記従来のリング継手にあっては、前記ピ
ンが小径部を有し、また前記可動部材が前記ピンの小径
部の貫通を許す弧状の切欠きを有する。前記コイルばね
によるばね力の付勢下にある前記可動部材は、前記ピン
による前記ピースの排除に伴って前記ピンに向けて移動
し、その切欠きが前記ピンの小径部に係合する。その結
果、両セグメントが互いに接した状態で互いに連結され
る。

【０００５】ところで、両セグメントの相互連結の際、
両セグメント間に砂のような異物が挟まり、両セグメン
ト相互間にわずかな隙間（いわゆる目開き）が生じるこ
とがある。

【０００６】前記従来のリング継手では、このような目
開き状態にある両セグメントの連結を可能とするために
は、前記ピンの小径部と前記可動部材とについて、これ
らが係合するときにこれらの間にわずかな遊びが存する
ように寸法設定を行うことを必要とする。しかし、これ
は両セグメント間に挟まる異物の大きさを予め想定する
ことになるため、過大な目開きを許容し、あるいは両セ
グメントの連結が不能となる場合がある。

【０００７】また、互いに連結される両セグメントの製
作誤差、組み立て誤差等のために前記ピンと前記可動部
材との間の軸線の不一致であるいわゆる芯ずれを生じる
ときは、前記ピンに対する前記可動部材の係合が不可能
となり、両セグメントの連結が不能となる場合がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、互い
に連結される両セグメント相互間に目開きがあってもそ
の大きさに拘わらず両セグメントを連結し得るリング継
手を提供することにある。また、本発明の他の目的は、
最小限の目開きの大きさで両セグメントを連結し得るリ
ング継手を提供することにある。さらに、本発明の他の
目的は、両セグメントに芯ずれがあってもこれらのセグ
メントを連結し得るリング継手を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、互いに相対す
るリング継手面を有する２つのトンネル覆工用セグメン
トを互いに連結するためのリング継手であって、一方の
セグメントに固定され該セグメントのリング継手面から
これと直角な方向へ伸びるピンと、他方のセグメントに
設けられ該セグメントのリング継手面に開放する前記ピ
ンのための挿入空間と、前記他方のセグメントの挿入空
間に配置され、かつ前記挿入空間に挿入される前記ピン
に向けて該ピンの横断方向へ移動可能に保持された可動
部材と、前記他方のセグメントに保持された、前記ピン
に向けての前記可動部材の移動を強制する移動強制部材
とを含み、前記ピンは少なくとも１つの係合部を有し、
また、前記可動部材はその移動により、前記挿入空間に
挿入された前記ピンの係合部に係合し、前記ピンに対し
てその挿入方向前方へ押圧力を及ぼす楔面を有すること
を特徴とする。

【００１０】前記可動部材は、さらに、該可動部材の移
動方向及び前記ピンの挿入方向の双方に直角な方向へ移
動可能であるものとすることができる。

【００１１】前記ピンの係合部は該ピンの表面の一部を
規定する突起、あるいは前記ピンに設けられた穴の側壁
からなるものとすることができる。前記ピンの突起は前
記可動部材の楔面と同方向へ伸びる側面を有するものと
することができる。

【００１２】前記移動強制部材は少なくとも１つのコイ
ルばねからなり、該コイルばねの一部が前記可動部材に
設けられた穴内に収容されているものとし、あるいは少
なくとも１つの押しボルトからなるものとすることがで
きる。

【００１３】前記ピンはその挿入方向に関して前記係合
部の前方に設けられたスロープであって前記ピンが前記
挿入空間に挿入されるとき、前記可動部材に係合し該係
合部材を反対方向へ移動させるスロープを有するものと
することができる。

【００１４】

【発明の作用および効果】本発明によれば、一方のセグ
メントに固定されたピンに少なくとも１つの係合部を設
け、かつ他方のセグメントに配置された前記可動部材に
ついて、移動強制部材による強制移動により前記ピンの
係合部に係合し、前記ピンに対してその挿入方向前方へ
押圧力を及ぼす楔面を設けたことから、一方のセグメン
トを他方のセグメントに引き寄せた状態で連結すること
ができる。このため、両セグメント間に挟まることがあ
る異物のために両セグメント間に目開きがあっても、そ
の大きさに応じた両セグメントの連結が可能であり、ま
た、最小限の大きさの目開き状態で両セグメントを連結
することができる。

【００１５】また、前記可動部材をその移動方向及び前
記ピンの挿入方向の双方に直角な方向へ移動可能とする
ことにより、互いに連結される両セグメントに芯ずれが
あるとき、前記可動部材を芯ずれ解消方向へ移動させる
ことができ、これにより、前記挿入空間内の前記可動部
材に対する前記ピンの係合及びこれに伴う両セグメント
の連結を確保することができる。

【００１６】前記ピンの係合部として、これを、前記ピ
ンの表面の一部を規定する突起、又はこれに設けられた
穴の側壁をもって構成とすることができる。これは、リ
ング継手自体の構造の複雑化の回避に寄与する。前記可
動部材の楔面と係合する前記突起の一部として、例えば
前記楔面と同方向へ伸びる側面とすることができる。

【００１７】前記可動部材の移動を強制する移動強制部
材は、コイルばねまたは押しボルトからなるものとし、
前記コイルばねのばね力又前記押しボルトの軸線方向力
をもって、前記ピンに対する前記可動部材の係合を強制
することができる。前記コイルばねは、その一部を前記
可動部材に設けられた穴内に収容することにより、これ
を長寸法の大きいものの使用を可能とし、圧縮状態から
の伸長動作により前記可動部材に対して大きいばね力を
及ぼすことができる。

【００１８】前記ピンの挿入方向に関する前記係合部の
前方にスロープを設けるときは、前記ピンを前記挿入空
間に挿入するとき、前記可動部材を前記スロープに沿っ
て反対方向へ移動させた後、前記スロープの後方に位置
する係合部に前記可動部材の係合部を係合させることが
できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、互いに連結さ
れる２つのコンクリートセグメント１０，１２に適用さ
れた本発明に係るリング継手が全体に符号１４で示され
ている。本発明に係るリング継手は、前記コンクリート
セグメントのほか、鋼セグメント、ダクタイル鋳鉄製の
ダクタイルセグメント、又は鋼コンクリート合成セグメ
ントに適用することができる。

【００２０】両セグメント１０，１２は、それぞれ、ト
ンネルを覆工するために設置される互いに相対する２つ
のセグメントリング（図示せず）の一部をなす。すなわ
ち、各セグメントリングを構成する複数のセグメントの
１つであり、両セグメント１０，１２は、これらのリン
グ継手面（後に符号２８，４０で示す）において相対す
る。

【００２１】前記セグメントリングは、例えばトンネル
を掘削するために用いられるシールド（図示せず）のテ
ール部内で組み立てられる。組み立てられたセグメント
１０を含むセグメントリング（新設セグメントリング）
は、前記シールドが推進されるときの反力支持体として
の役割を担う。前記新設セグメントリングはこれに反力
を担わせて前記シールドが推進されるとき、先に組み立
てられたセグメント１２を含む既設セグメントリングに
向けて（矢印１５参照）、前記既設セグメントリングと
の間に存する距離を詰めるように移動して前記既設セグ
メントリングに接し、又は両セグメントリング間に砂の
ような異物が存するときはわずかな隙間（図５に示す目
開きＡ）を残して相対する。

【００２２】本発明にあっては、前記新設セグメントリ
ングが前記既設セグメントリングに接するとき又は目開
きの存する状態で相対するとき、自動的に、両セグメン
トリングの２つのセグメント１０，１２が相互に連結さ
れる。

【００２３】本発明のリング継手１４は、一方のセグメ
ント１０に固定されたピン１６と、他方のセグメント１
２に設けられた、前記ピンのための挿入空間１８と、挿
入空間１８に設置された可動部材２０と、該可動部材に
ついての移動強制部材２２とを含み、ピン１６及び可動
部材２０は互いに係合可能である係合部２４及び楔面２
６を有する。

【００２４】本発明のリング継手１４にあっては、一方
のセグメント１０が他方のセグメント１２に向けて矢印
１５の方向へ移動されるとき、一方のセグメントのピン
１６が他方のセグメントの挿入空間１８に進入し（図３
参照）、挿入空間１８内の可動部材２０の楔面２６がピ
ンの係合部２４に係合する（図４又は図５参照）。その
結果、両セグメント１０，１２が相互に連結される。

【００２５】ピン１６はセグメント１０のリング継手面
２８からこれと直角な方向（セグメントの軸線方向）に
伸びている。図示の例では、ピン１６の一部がセグメン
ト１０中に埋設され、残りの一部がセグメント１０のリ
ング継手面２８から外部に露出している。

【００２６】また、図示の例では、セグメントのリング
継手面２８の補強のため、セグメント１０中に矩形の補
強板３０が埋設されリング継手面２８の一部をなしてい
る。ピン１６は補強板３０に設けられた孔（図示せず）
を経て伸びかつ補強板３０に溶接されている。符号３２
は、ピン１６に溶接されかつセグメント１０中に埋設さ
れたアンカー筋を示す。

【００２７】係合部２４は、ピン１６に設けられ互いに
相対する２つの突起３４からなる。図示の例では、ピン
１６の前記露出部が棒鋼をその一部を残して切削するこ
とにより形成され、全体に長方形の横断面形状を有する
（図２参照）。削り残された一部である２つの突起３４
が、前記長方形断面における互いに相対する各側面上に
ある。突起３４は、これを２つとする図示の例に代え
て、単一とすることが可能である。

【００２８】係合部２４は、好ましくは、各突起３４の
後部（挿入空間１８に向けてのピン１６の挿入方向１５
における後部）に設けられた傾斜面からなる（図３参
照）。前記傾斜面は、図３でみて、挿入方向１５の前方
から後方へ向けて右下がりに傾斜している。前記傾斜面
に代えて、例えばピン１６を横断する方向へ伸びる直交
面とすることも可能である。

【００２９】また、各突起３４の前部にはスロープ３６
が設けられている。好ましくは、スロープ３６は係合部
（傾斜面）２４に連なる。図示のスロープ３６は傾斜面
からなり、係合部２４とは逆に、図３で見て挿入方向１
５の前方から後方へ向けて右上がりに傾斜している。ス
ロープ３６は、ピン１６が他方のセグメントの挿入空間
１８に挿入されるとき、挿入空間１８内の可動部材２０
をピン１６から離れる方向（図１で見て上方向）へ移動
させる作用をなす。

【００３０】他方のセグメントの可動部材２０は、挿入
空間１８に挿入されるピン１６に向けてその横断方向
（図１に示す例では上下方向、すなわちセグメント１２
の厚さ方向）へ移動可能であるように保持されている。
図示の例では、ピン挿入空間１８を規定する、全体にＬ
形の横断面形状を有する箱形部材３８内に保持されてい
る。

【００３１】箱形部材３８は、他方のセグメント１２中
に埋設されている。図示の例では、箱形部材３８の一部
をなす比較的大きくかつ厚い矩形の板４２が、セグメン
ト１２のリング継手面４０を補強すべく該リング継手面
に露出している。板４２にはピン１６の通過を許す孔４
３が穿たれ、孔４３はリング継手面４０に開放してい
る。

【００３２】箱形部材３８は、図１でみて、縦方向に伸
びる部分（垂直部）４４と横方向に伸びる部分（水平
部）４６とを有し、垂直部４４内に可動部材２０が収容
されている。図中、符号４７は、板４２に固定され、セ
グメント中に埋設されるアンカー筋を示す。アンカー筋
４７は、これに代えて、水平部４６の各側面に固定する
ことができる。

【００３３】垂直部４４は、可動部材２０が図１で見て
上下方向と、該上下方向及びピンの挿入方向１５の双方
に直角な方向（図２で見て左右方向）とに移動可能であ
るように、可動部材２０を拘束する。この例に代えて、
可動部材２０が前記上下方向にのみ移動可能であるよう
に拘束されるものとすることができる。

【００３４】また、水平部４６は孔４３の延長上にあ
り、孔４３を経て挿入空間１８に進入するピン１６の受
け入れ空間をなす。

【００３５】可動部材２０は、全体に門形を呈する板状
体からなり、２つの脚部４８を有する。可動部材２０で
ある前記板状体は、その両表面がピン１６の挿入方向に
おける前後に向けて配置されている。

【００３６】可動部材２０の楔面２６は各脚部４８に設
けられている。より詳細には、楔面２６は、ピン１６の
挿入方向における前方側の表面に設けられている。図示
の例では、楔面２６は、図１で見て、ピン１６の挿入方
向１５における前方から後方へ向けて右下がりの傾斜面
からなり、ピン１６の係合部２４である前記傾斜面が楔
面２６と同じ勾配で同じ方向へ伸びている。

【００３７】可動部材の両脚部４８の相互間隔は、ピン
１６の横断面形状である前記長方形の両側面間距離より
わずかに大きい。このため、両脚部４８間に、ピン１６
の突起３４を除く他の部分を跨ぐようにこれを受け入れ
ることができる。

【００３８】一方、可動部材２０の移動強制部材２２
は、箱形部材３８の垂直部４４内に配置されている。図
示の例では、移動強制部材２２は２つの被圧縮コイルば
ねからなる。両コイルばねは、図１で見て、可動部材２
０と箱形部材３８の頂部との間に位置し、可動部材２０
を箱形部材３８の底部に押し付けている。

【００３９】図示の例では、各コイルばねは、その下部
が可動部材２０に設けられた穴５０内に収容されてい
る。さらに好ましくは、図示の例のように、各コイルば
ねの上部をも箱形部材３８の頂部に設けられた穴５２に
収容する。これにより、より長いコイルばねの使用を可
能とし、長さ寸法の短いコイルばねと比べて、圧縮状態
からの伸長動作により可動部材２０に対して及ぼし得る
ばね力をより大きいものとすることができる。

【００４０】本発明によれば、前記新設セグメントリン
グが前記既設セグメントリングに向けて移動するとき、
一方のセグメントのピン１６が、その先端から、他方の
セグメントにおける孔４３を経てその挿入空間１８内に
入り、可動部材の両脚部４８間に進入する。ピン１６の
進行に従って、ピンのスロープ３６が可動部材の両脚部
４８下に潜り込み、可動部材２０が両コイルばね２２の
ばね力に抗して図３における矢印５４の方向（図３で見
て上方向）へ移動する。ピンのスロープ３６の両脚部４
８下への潜り込みがより円滑に生じるように、スロープ
３６の先端が当接する両脚部の一部４９を面取り部とす
ることが望ましい。

【００４１】ピン１６がさらに進行すると、図４に示す
ように、可動部材の両脚部４８が両スロープ３６から、
ピンの係合部２４である両傾斜面に移り、両コイルばね
２２の弾性復帰力である移動強制力を受ける間に傾斜面
２４に沿って完全に下降する（矢印５６参照）。すなわ
ち、可動部材の楔面２６がピンの係合部２４に係合す
る。このとき、前記移動強制力を受ける可動部材２０
は、ピン１６に対してこれをその挿入方向前方へ押圧力
を及ぼす。その結果、セグメント１０のリング継手面２
８がセグメント１２のリング継手面４０に密接した状態
で、両セグメント１０，１２が自動的に相互に連結され
る。

【００４２】しかし、両セグメント１０，１２間に砂の
ような異物があるときは、可動部材２０の非完全下降状
態において、両セグメント１０，１２が連結される（図
５）。この場合、前記異物が両セグメント１０，１２か
ら圧縮力を受ける状態におかれ、両セグメント１０，１
２間に生じる隙間である目開きＡを最小限にすることが
できる。

【００４３】図６に示すように、可動部材２０に対する
移動強制部材２２は、前記コイルばねに代えて、押しボ
ルトとすることができる。

【００４４】この例では、ピン挿入空間１８を規定する
箱形部材３８が、図１に示す状態から見て、上下逆様に
配置されている。また、箱形部材３８の底部（図１にお
ける頂部）に、前記押しボルトが螺合可能のねじ孔５８
が設けられている。さらに、ピン１６に設けられた係合
部２４及びスロープ３６の向きが、図１に示すものと逆
の方向へ伸びている。

【００４５】これによれば、ねじ孔５８に螺合された前
記押しボルトを回してこれをその軸線方向に進めること
により、挿入空間１８に挿入されたピン１６に向けて、
可動部材２０を図６で見て上方へ強制移動させることが
できる。これにより、ピンの係合部２４に対する可動部
材の楔面２６の係合位置を図６で見てより上方に進め、
より密接した状態での両セグメント１０，１２の連結が
可能である。

【００４６】ところで、前記セグメントリングの軸線が
一致しない、いわゆる芯ずれが生じることがある。この
場合には、ピン１６の可動部材２０に対する不整合を招
き、両セグメント１０，１２の連結が不可能となる場合
がある。

【００４７】このような事態の発生を防止するため、本
発明においては、可動部材２０が図図２で見て左右方向
へ移動可能とされている。より詳細には、可動部材２０
を拘束する箱形部材の垂直部４４が可動部材２０より大
きい幅寸法（図２で見て左右方向の寸法）を有する。こ
のため、前記幅寸法の差に相当する距離を前記左右方向
に移動することができる。したがって、例えば、可動部
材２０を左方へ距離ａだけ移動させることができる。可
動部材２０のこの移動は、可動部材２０に対するピン１
６の進行に伴う押圧により生じさせることができる。

【００４８】なお、可動部材２０は、これを門形とする
図示の例に代えて、例えば棒形のものとすることができ
る。棒形の可動部材として、例えば図示の門形の可動部
材における両脚部４８の一方とほぼ同形状のものとする
ことができる。前記棒形の可動部材とするときは、その
楔面２６が係合するピン１６の係合部として、図示の例
における１の突起３４、あるいは棒状のピンに設けられ
その直径方向へ伸びる穴（貫通穴または有底穴）の側壁
（図示せず）とすることができる。前記穴の前方域には
１のスロープ３６を形成することができる。楔面２６が
係合する前記穴の側壁は、楔面２６と同じ勾配を有する
傾斜面とすることができる。

【００４９】また、可動部材２０は、図示の例に代え
て、可動部材２０と箱形部材３８の底部との間に、挿入
空間１８に挿入されるピン１６が可動部材２０下に進入
可能の空間を規定しかつ進入するピン１６によって前記
空間の前方に押しやることができるスペーサ（図示せ
ず）を配置しておくことができる。前記スペーサを配置
するときは、可動部材２０にスロープ３６を設けること
を要しない。

【００５０】さらに、セグメント１０，１２が前記鋼セ
グメント、ダクタイル鋳鉄製のダクタイルセグメント、
又は鋼コンクリート合成セグメントからなるときは、補
強板３０，４０の配置は不要である。このときは、ピン
１６及び箱形部材３８を、それぞれ、両セグメントのリ
ング継手面を規定する継手板（図示せず）に直接固定す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】２つのセグメントに適用された、一部を取り除
いて示す本発明に係るリング継手の斜視図である。

【図２】一のセグメントに配置された箱形部材の一部を
取り除いて示す可動部材の正面図である。

【図３】相互係合直前におけるピン及び可動部材の縦断
面図である。

【図４】相互係合時におけるピン及び可動部材の縦断面
図である。

【図５】目開きが生じる場合における相互係合直前のピ
ン及び可動部材の縦断面図である。

【図６】他の例に係るリング継手の図１と同様の斜視図
である。

【符号の説明】

１０，１２ セグメント １４ リング継手 １６，２４ ピン及びその係合部 １８ ピン挿入空間 ２０，２６ 可動部材及びその楔面 ２２ 移動強制部材 ２８，４０ セグメントのリング継手面 ３４ 突起 ３６ スロープ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに相対するリング継手面を有する２つ
   のトンネル覆工用セグメントを互いに連結するためのリ
   ング継手であって、一方のセグメントに固定され該セグ
   メントのリング継手面からこれと直角な方向へ伸びるピ
   ンと、他方のセグメントに設けられ該セグメントのリン
   グ継手面に開放する前記ピンのための挿入空間と、前記
   他方のセグメントの挿入空間に配置され、かつ前記挿入
   空間に挿入される前記ピンに向けてその横断方向へ移動
   可能に保持された可動部材と、前記他方のセグメントに
   保持された、前記ピンに向けての前記可動部材の移動を
   強制する移動強制部材とを含み、前記ピンは少なくとも
   １つの係合部を有し、また、前記可動部材はその移動に
   より、前記挿入空間に挿入された前記ピンの係合部に係
   合し、前記ピンに対してその挿入方向前方へ押圧力を及
   ぼす楔面を有する、リング継手。
2. 【請求項２】前記可動部材は、さらに、該可動部材の移
   動方向及び前記ピンの挿入方向の双方に直角な方向へ移
   動可能である、請求項１に記載のリング継手。
3. 【請求項３】前記ピンの係合部は該ピンの表面の一部を
   規定する突起からなる、請求項１又は２に記載のリング
   継手。
4. 【請求項４】前記ピンの突起は前記可動部材の楔面と同
   方向へ伸びる側面を有する、請求項３に記載のリング継
   手。
5. 【請求項５】前記ピンの係合部は該ピンに設けられた穴
   の側壁からなる、請求項１または２に記載のリング継
   手。
6. 【請求項６】前記移動強制部材は少なくとも１つのコイ
   ルばねからなり、該コイルばねの一部が前記可動部材に
   設けられた穴内に収容されている、請求項１に記載のリ
   ング継手。
7. 【請求項７】前記移動強制部材は少なくとも１つの押し
   ボルトからなる、請求項１に記載のリング継手。
8. 【請求項８】前記ピンはその挿入方向に関して前記係合
   部の前方に設けられたスロープであって前記ピンが前記
   挿入空間に挿入されるとき、前記可動部材に係合し該係
   合部材を反対方向へ移動させるスロープを有する、請求
   項１ないし７のいずれか１項に記載のリング継手。