JP2004169391A

JP2004169391A - セグメントの軸方向継手及びその施工方法

Info

Publication number: JP2004169391A
Application number: JP2002335900A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ishikawa; 隆司石川; Hiroshi Tokuda; 浩徳田
Original assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Current assignee: Nippon High Strength Concrete Co Ltd
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】断面が三角形状の多数の円周凸条を有する継手ピンと、継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、継手ピンの引抜き荷重を増加させる。
【解決手段】継手ピン１０の円周凸条１６を有する部分の内部に、ヒータ５０を備え、継手ピン１０とソケットとを結合した後、ヒータ５０に通電して円周凸条の頂部からソケットの内面に伝熱させ、内面を溶融させ、その後冷却して継手ピン１０とソケットとを一体化させる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントの軸方向継手及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルライニング用プレキャストコンクリートセグメントの隣接セグメント同士の軸方向継手には、ボルトによる締結、くさびを利用した締結、雄雌の精密嵌合による締結、ほぞによる締結等がある。
【０００３】
これらの従来のコンクリートセグメントの軸方向継手は、これを取り付けたり、締め上げるために、セグメントに切欠きを設けたり、各種の複雑な部品を埋め込んだり、これらの複雑な部品を組み立てたりする必要があり、手間が掛かるものであった。また軸方向継手の配置を正確に位置決めする必要があり、芯合わせに手間が掛かるという問題があった。このような手間を避けるために、継手部品同士を可動にし、移動代を設けると、締結力が低下する他に、シール性が不完全となるなどの問題があった。またこれら従来の軸方向継手構造を形成するためには型枠が複雑となり、手間が掛かると共に高価となるという問題があった。
【０００４】
セグメントのワンタッチ組立てを実現するために、従来のボルト方式にかわる種々の方式の継手が開発されている。このような継手の中には、雌継手がプラスチックでできているものがあり、「断面三角形の抜け止め螺旋溝を有する雄継手を、プラスチック円筒である雌継手に押し込んで締結する」ものなどは、その端的な例である。このようなコンクリートセグメントの軸方向継手として、
（ａ）一端側に溝断面が矩形の螺旋溝を有し他端側に溝断面が三角形の抜け止め螺旋溝を有する継手ピン
（ｂ）一方のセグメント内に埋設され前記螺旋溝に螺合する螺旋部材
（ｃ）他方のセグメント内に埋設され前記抜け止め溝部が嵌入する樹脂製ソケット
から構成されたコンクリートセグメントの軸方向継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この軸方向継手は、軸方向に隣接する一方のセグメントに予め螺旋部材を埋設しておき、この螺旋部材に継手ピンの基部の雄ねじを螺合して固定し、他方のセグメントの端面にこの継手ピンと対向させて樹脂製ソケットを埋設し、継手ピンを樹脂製ソケットに挿入して隣接するセグメントを連結するものである。この継手ピンの樹脂製ソケットに挿入される部分には、螺旋状又は円周リング状の抜け止め溝が形成されている。溝と溝との間は、螺旋凸条又は円周凸条となっており、凸条の外径を基準として考えると溝であり、溝の底の径を基準として考えると凸条である。
【０００６】
上記の軸方向継手は、セグメントを容易に連結することができ、またセグメントを互いに押圧すると、継手ピンがガイドとなってセグメントの芯出しを高精度で行うことができ、優れた継手であるが、従来、螺旋凸条又は円周凸条（以下円周凸条で代表させる）と樹脂製ソケットとの引抜力特性については円周凸条とソケット内面の食い込みによる剪断力のみであり、確実性に疑問があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５２７９３号公報（第２−４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
セグメント間を強固に締結するためには、引抜き荷重が大きいことが必要である。上記従来技術は、種々の利点があるが、従来のボルト方式に比較して引抜き荷重が小さい。このため施工後の土圧、水圧などの外力、あるいは軸力の減衰などによって、セグメント同士の目地に目開きが生ずる虞れがあり、信頼性がやや乏しいという問題があった。
【０００９】
本発明は、上記セグメントの軸方向継手に改善を加え、上記問題点を解決したセグメントの軸方向継手及びその施工方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、その技術手段は、一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の多数の円周凸条を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記継手ピンの円周凸条を有する部分の内部に、ヒータを備えたことを特徴とするセグメントの軸方向継手である。
【００１１】
本発明は、コンクリートセグメントの軸方向継手であって、継手ピンが樹脂製ソケット内に挿入されて結合される形式の継手の継手ピンの改善に係るものである。この継手ピンは、断面が三角形状の円周凸条を多数備えており、この円周凸条を備えた部分を隣接するセグメント内に埋設された樹脂製のソケット内に挿入し、円周凸条がソケットの内面に食い込んで、抜け止めの作用をする。本発明は、この抜け止めの作用をさらに確実にするための手段を備えたものである。
【００１２】
次に、本発明のセグメントの軸方向継手の施工方法は、断面が三角形状の多数の円周凸条を有する継手ピンと、継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手をセグメントに装着するに当たり、予め、前記継手ピンの円周凸条を有する部分の内部にヒータを装着しておき、前記継手ピンと前記ソケットとを結合した後、前記ヒータを加熱してソケットの内面を溶融固化させ、継手ピンの引抜き荷重を増加させることを特徴とするセグメントの軸方向継手の施工方法である。
【００１３】
継手ピンと樹脂製ソケットとを締結した後、継手ピン（雄継手）内部に設けたヒータによって、樹脂製ソケット（雌継手）の内面を溶融再固化させることにより、継手ピンとソケットとが一体化され、継手ピンの引抜き荷重を増加させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１０はコンクリートセグメント１００の例を示す斜視図である。コンクリートセグメント１００は、円弧板状をなし、円周継手１０６でリング状にトンネル内で組み立て、トンネル内面をライニングする。孔１０７はこの円周継手を緊結するための孔である。次いで次のリングを組み立て、軸方向継手１０５でリング同士を連結する。
【００１６】
図９はこのようにして連結された実施例の隣接セグメント１００ａ、１００ｂの軸方向継手の断面図を示すものである。継手ピン１０は一方のセグメント１００ａ中に埋設された螺旋部材２０に基部をねじ込んで固定し、他方のセグメント１００ｂ中に埋設された樹脂製ソケット３０内に先端側を挿入してセグメント１００ａ、１００ｂを連結している。図９において，１０２ａ、１０２ｂは鉄筋，１０３ａ、１０３ｂはシールパッキングである。
【００１７】
図５はこの軸方向継手部分の組立状態を拡大して示したものである。軸方向継手は、継手ピン１０と螺旋部材２０と樹脂製ソケット３０とから構成されている。図６、図７、図８は図５の組立前の状態の部材を示すものである。
【００１８】
図６に示すように、一方のセグメント１００ａ内に埋設されている螺旋部材２０は、継手ピン１０の螺旋溝１２に螺合するものであり、コンクリート内に埋め込まれ、その内側は中空孔２１となっている。その口元２３は、ラッパ状をなしている。
【００１９】
図７に示すように、他方のセグメント１００ｂ内に埋設された樹脂製ソケット３０は、前記継手ピン１０の抜け止め溝を有する挿入部１４が嵌入する孔３１を備えている。樹脂製ソケット３０は、外面がコンクリート中にしっかりと固定されるように、円周溝３３を形成しており、孔３１の口元は拡大したラッパ状部３２となっている。
【００２０】
図８は継手ピン１０を示している。継手ピン１０は、基部側は螺旋溝１２を有する丸棒１１と他端側に螺旋状の抜け止め溝１５を有する挿入部１４であり、丸棒１１と挿入部１４とを連結したものである。
【００２１】
図１（ａ）は本発明の実施例のセグメントの軸方向継手の継手ピン１０の側面図、図１（ｂ）はその縦断面図である。継手ピン１０は、螺旋溝１２を有する基部１１と連結部１３と螺旋状の溝１５を有する挿入部１４とから構成されている。この継手ピンの軸心に孔を設け、この孔にヒータ５０を挿入してある。ヒータ５０は加熱部が挿入部１４の部分に位置する。ヒータ５０を加熱する導線５１は、基部１１内を通って基部端から外部に、結線部５２を露出している。
【００２２】
本発明の継手ピンの施工方法を、図２を参照しながら説明する。
【００２３】
ここでは、高ナットとボルトを固定用アンカーとして溶接したものをセグメント内に埋設させておくとともに、継手ピンの基部側は螺旋溝に代わりねじ山を形成し、高ナットにねじ込んで固定した。また、ソケットの大きな変形を防止するため、螺旋溝にはコイルを巻いたものを用いた。
【００２４】
（ａ）図１に示すヒータを内蔵した継手ピン１０を、図２（ａ）に示すように、一方のセグメント１００ａの軸方向接続端面から、内部の固定用アンカー９０にねじ込んで固定し、この継手ピン１０の先端を他方のセグメント１００ｂの内部に固定したソケット３０内に挿入するように対向させる。ヒータ５０の結線部５２は、一方のセグメント１００ａの内部に設けられた開口から露出させてある。セグメントの端面にはシールパッキング１０３を装着しておく。
【００２５】
（ｂ）次に、図２（ｂ）に示すように、継手ピン１０の先端側の部分をソケット３０に挿入し、セグメント１００ａ、１００ｂを締結する。セグメント１００ｂ内に挿入された継手ピン１は、図４に示すように、円周凸条１６の頂部が樹脂製ソケット３０の内面に食い込んでいる。
【００２６】
（ｃ）次いで、図２（ｃ）に示すように、ヒータ５０の導線５１に電源６０を結線しヒータ５０に給電する。ヒータ５０は、継手ピンの内部から、円周凸条１６の頂部を介して熱伝導によりソケットの内面を加熱する。この加熱によりソケットの内面は部分的に溶融し、図３に示すように、円周凸条１６はソケット３０の内面に深く食い込み、またソケット３０の内面は円周溝１５の中に入り込み、継手ピン１０とソケット３０との結合が強固な形状になる。ヒータを遮断し継手ピンを冷却させるとソケットの内面は固化し、継手ピン１０の引抜き荷重は著しく増加する。導線を除去し孔を埋めると作業は完了する。
【００２７】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２８】
リング外径５０００ｍｍ、桁高２５０ｍｍであるセグメントピースを用いて本発明の実施例の試験を実施した。図１に示す継手ピン１０を用いた。継手ピンは、外径２４ｍｍφ、継手ピンの断面三角形状の円周凸条は、ピッチ１２ｍｍ、凸条の高さ２ｍｍである。継手ピン及びその固定用アンカーの中心軸に、継手ピンの先端から１０ｍｍの位置まで、基部側から直径５ｍｍφの深孔を削孔し、継手ピンの円周凸条を備えた部分の内部にニクロムヒータ５０を挿入し、基部の内部に導線を内蔵させた。また継手ピンの基部側コンクリートには、コンクリート打設時に、導線用通路および通電口を確保した。このコンクリートに設けた通電口は５ｃｍ角程度と小さく、通電終了後のモルタル埋め作業工数は僅かであり問題とならない。
【００２９】
ソケットは入口内径２４．５ｍｍφで奥行きが縮小した内径を有する、テーパ１゜のナイロン切削品を用いた。継手ピンの挿入速度及び引抜き速度は１００ｍｍ／ｍｉｎと一定にした。継手ピンはセグメントのコンクリート端面相互が突合わされるまで挿入した。継手ピンの平均挿入長さは約８５ｍｍであった。
【００３０】
作業手順は次のとおりである。
（１）継手ピンをソケット中に挿入して、セグメント同士を締結する。
（２）ヒータに電源をセットし、ヒータに通電し、ソケット内面を部分的に溶融させる。ヒータに通電することによって、継手ピンの円周凸条が加熱され、円周凸条の頂部が食い込んだソケット内壁部分のプラスチックが溶融する。実施例の場合は、ヒータの消費電力４００Ｗで２分間通電した。このときコンクリート温度２０℃の雰囲気で、継手ピンの円周凸条の頂部は平均温度が約１７０℃となった。
【００３１】
（３）ヒータの通電を停止し、内面の再固化を図る。円周溝には、従来より多くの体積のプラスチックが入りこみ、ピンの引抜きに対し、強固に抵抗するようになる。
【００３２】
（４）電源を取り外し、セグメントの通電口にモルタル埋めを行う。
【００３３】
本発明の実施例と従来例で、溶融の有無によって、引抜き強度と目開き量を比較し、表１に示した。目開き量は、セグメントを締結した後、軸力無しで３日放置し、引抜き荷重をかけ、シックネスゲージで隙間を計測し、１０個の試験体の平均値を採用した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
ソケット内面の溶融操作を行わない従来例では、引抜き強度１５０ｋＮにおいて目開き量が０．３ｍｍであったが、本発明の実施例では、引抜き強度３２０ｋＮで目開き量は０．０５ｍｍであった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のセグメントの軸方向継手は以上のように構成されているので、ソケット内面が一旦溶融し、溶融部分が継手ピンの円周溝内に深く食い込むことにより、継手ピンの引抜きに対する抵抗力が増加する。このため、セグメントの目開きも抑制され、信頼性が大幅に向上し、寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のセグメントの軸方向継手の継手の側面図である。
【図２】実施例のセグメントの軸方向継手の継手ピンの縦断面図である。
【図３】継手ピンとソケットとの関係を説明する部分断面図である。
【図４】継手ピンとソケットとの関係を説明する部分断面図である。
【図５】従来例のコンクリートセグメントの軸方向継手を示す断面図である。
【図６】螺旋部材を示す断面図である。
【図７】樹脂製ソケットの断面図である。
【図８】継手ピンの側面図である。
【図９】セグメントの接合部の断面図である。
【図１０】セグメントの斜視図である。
【符号の説明】
１０継手ピン
１１丸棒
１２螺旋溝
１３連結部
１４挿入部
１５抜け止め溝
２０螺旋部材
２１中空孔
２３口元
３０樹脂製ソケット
３１孔
３２ラッパ状部
３３螺旋溝
５０ヒータ
５１導線
５２結線部
９０固定用アンカー
１００（１００ａ，１００ｂ）セグメント
１０１（１０１ａ，１０１ｂ）端面
１０２（１０２ａ，１０２ｂ）鉄筋
１０３（１０３ａ，１０３ｂ）パッキング
１０５軸方向継手
１０６周方向継手
１０７孔
１０８モルタル注入孔
１０９パッキング

Claims

一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の多数の螺旋凸条又は円周凸条を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記継手ピンの螺旋凸条又は円周凸条を有する部分の内部に、ヒータを備えたことを特徴とするセグメントの軸方向継手。
断面が三角形状の多数の螺旋凸条又は円周凸条を有する継手ピンと、継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手をセグメントに装着するに当たり、予め、前記継手ピンの螺旋凸条又は円周凸条を有する部分の内部にヒータを装着しておき、前記継手ピンと前記ソケットとを結合した後、前記ヒータを加熱してソケットの内面を溶融固化させ、継手ピンの引抜き荷重を増加させることを特徴とするセグメントの軸方向継手の施工方法。