JP2005226359A - セグメントの接合方法および継手構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 弾性部材を正規の位置に取り付けることができ、２体のセグメントを離間させようとする引張力が雌部および雄部材に作用した際に、弾性部材が所定の弾性変形を生じることにより、雌部と雄部材とが予め設定された変形性能を確実に発揮することができるセグメントの接合方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 セグメントの接合方法であって、雌部１０の挿通孔１３に雄部材２０を挿入する工程と、一方のセグメント２の表面部２ｂから連通部１６を通じて、雌部１０の内部で雄部材２０に皿バネ（弾性部材）３０を周設するとともに、雌部１０の内部で雄部材２０にネジ部材３１を螺着して、皿バネ３０を係止段部１５とネジ部材３１との間に固定させることにより、雌部１０と雄部材２０とを固定させて、２体のセグメント２，３を接合する工程とを含むことを特徴としている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、２体のセグメントを接合するためのセグメントの接合方法および継手構造体に関する。

トンネル等の構造物では、舟形形状等の部材であるセグメントを壁面に設けることにより、構造物の強度を確保している。そして、２体のセグメントにおける接合部には、一方のセグメントの接合面に連通するようにして、一方のセグメントの内部に形成された挿通孔を有する雌部と、他方のセグメントの接合面から先端部が突出した状態で、他方のセグメントに埋設された雄部材とから構成されている継手が設けられており、雌部に雄部材を挿入して固定することにより、雌部と雄部材の摩擦力によって２体のセグメントの離間を防止している。すなわち、前記した継手では、雌部と雄部材との摩擦力によって継手の引抜耐力が決定されている。
ここで、地盤が不安定な場所にセグメントを設けた場合には、セグメントの周辺地盤に生じたひずみによって、２体のセグメントを離間させようとする引張力が接合部に作用する。このとき、前記した継手の構成では、雌部と雄部材の摩擦力による引抜耐力よりも大きな引張力が作用した場合には、その引張力によって雄部材が雌部から抜けてしまい、２体のセグメントが分離してしまうことになる。

そこで、図５に示すように、一方のセグメント２に形成されている雌部（孔）５０と、他方のセグメント３に埋設されている雄部材（ピン）６０とから構成されている継手７０において、雌部５０の内部に固定されている複数のスプリングワッシャー５１を、雄部材６０の先端部６１に形成されている鋸歯６２に係合させている構成がある。この継手７０では、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力が作用した際に、鋸歯６２に係合しているスプリングワッシャー５１が弾性変形することによって、引張力に対する抵抗力が大きくなるため、継手７０の引抜耐力を雌部５０と雄部材６０との摩擦力よりも大きくすることができる。
そして、前記継手７０を用いたセグメント２，３の接合方法としては、予め雌部５０の内部に複数のスプリングワッシャー５１を固定し、続いて、雄部材６０の先端部６１を雌部５０に挿入して、先端部６１の鋸歯６２にスプリングワッシャー５１を係合させることにより、雌部５０と雄部材６０とを固定して、２体のセグメント２，３を接合させている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１４５３８３号公報（段落０００９、図１）

しかしながら、前記したセグメントの接合方法では、雌部５０に雄部材６０を挿入した際に、雄部材６０の先端部６１とスプリングワッシャー５１との係合も同時に行われており、また、雌部５０に雄部材６０を挿入した状態では、雌部５０が閉鎖された状態となるため、雄部材６０の先端部６１とスプリングワッシャー５１との係合状態を確認することができなくなっている。これにより、雄部材６０の先端部６１とスプリングワッシャー５１とが正規に係合していない場合には、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力が作用した際に、スプリングワッシャー５１が引張力に対して所定の抵抗力を発揮することができなくなってしまうため、継手７０が予め設定された引抜耐力を発揮することができなくなってしまうという問題がある。
また、雌部５０に雄部材６０を挿入した際に、雌部５０の内部には既にスプリングワッシャー５１が固定されているため、スプリングワッシャー５１に雄部材６０の先端部６１が当接し、スプリングワッシャー５１を損傷させてしまう可能性があり、損傷したスプリングワッシャー５１が引張力に対して所定の抵抗力を発揮することができなくなってしまうという問題がある。
さらに、前記した継手７０では、雄部材６０の先端部６１に形成されている鋸歯６２にスプリングワッシャー５１が係合された構成となっているため、スプリングワッシャー５１の変形量が少なく、２体のセグメント２，３の接合部の剛性が大きくなってしまう。これにより、２体のセグメント２，３の周辺地盤が変形した際に、セグメント２，３が周辺地盤の変形に追従しないため、セグメント２，３に発生する応力が大きくなってしまうという問題がある。

そこで、本発明では、前記した問題を解決し、弾性部材を正規の位置に取り付けることができ、２体のセグメントの周辺地盤にひずみが発生し、２体のセグメントを離間させようとする引張力が雌部および雄部材に作用した際に、弾性部材に所定の弾性変形が生じることにより、２体のセグメントに発生する応力を小さくすことができるセグメントの接合方法および継手構造体を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、一方のセグメントの接合面に連通するようにして、一方のセグメントの内部に形成されている挿通孔を備え、挿通孔の内側に係止段部が形成されているとともに、一方のセグメントにおける接合面以外の表面部から係止段部に連通している連通部を有する雌部と、他方のセグメントの接合面から先端部が突出した状態で、他方のセグメントに埋設されており、先端部にネジ孔が形成されている雄部材とから構成され、雌部に雄部材を挿入して固定することにより、２体のセグメントを接合するためのセグメントの接合方法であって、（１）雄部材の先端部が、雌部の係止段部から突出するようにして、雌部の挿通孔に雄部材を挿入する雄部材挿入工程と、（２）一方のセグメントの表面部から連通部を通じて、雌部の内部で雄部材の先端部に弾性部材を周設するとともに、雌部の内部で雄部材のネジ孔にネジ部材を螺着して、弾性部材を係止段部とネジ部材との間に固定させることにより、雌部と雄部材とを固定させて、２体のセグメントを接合する弾性部材固定工程とを含むことを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、２体のセグメントを接合させるための継手構造体であって、一方のセグメントの接合面に連通するようにして、一方のセグメントの内部に形成されている挿通孔を備え、挿通孔の内側に係止段部が形成されているとともに、一方のセグメントにおける接合面以外の表面部から係止段部に連通している連通部を有する雌部と、他方のセグメントの接合面から先端部が突出した状態で、他方のセグメントに埋設されており、先端部にネジ孔が形成されている雄部材とから構成され、雌部の係止段部から突出するようにして、雄部材の先端部が雌部の挿通孔に挿入されており、雄部材の先端部に周設された弾性部材が、雄部材のネジ孔に螺着されたネジ部材によって、係止段部とネジ部材との間に固定されていることを特徴としている。

ここで、雌部および雄部材は、雌部に雄部材を挿入して固定することにより、２体のセグメントを接合させることができる構成であれば、その形状や材質は限定されるものではない。
また、弾性部材とは、雌部および雄部材に作用した引張力の一部を、弾性変形することによって吸収する部材であり、その形状や材質は限定されるものではなく、例えば、既存の皿バネを用いることができる。
さらに、雌部の係止段部は、雌部に挿入された雄部材の先端部に周設された弾性部材が、雄部材に螺着されたネジ部材と係止段部との間で固定されるようにして、雌部の内側に形成された部位であり、その形状は限定されるものではない。

このように、一方のセグメントにおける接合面以外の表面部から係止段部に連通している連通部を設け、雌部に雄部材を挿入した後に、一方のセグメントの表面部から連通部を通じて、雌部の内部で弾性部材を雄部材に取り付けることにより、２体のセグメントが接合された状態における弾性部材の取り付け状態を把握することができ、弾性部材を正規の位置に取り付けることができるため、２体のセグメントを離間させようとする引張力が雌部および雄部材に作用した際に、弾性部材が所定の弾性変形を確実に生じることができる。
また、雌部に雄部材を挿入した後に、一方のセグメントの表面部から連通部を通じて、雌部の内部で弾性部材を雄部材の先端部に周設させることにより、雌部に雄部材を挿入した際に、雄部材によって弾性部材を損傷させてしまうことが防止されている。
さらに、２体のセグメントを接合させた後に、一方のセグメントの表面部から連通部を通じて、雌部の内部で弾性部材を交換することができるため、セグメントの接合部の保守・点検作業を簡易化することができる。また、雌部および雄部材に作用する引張力の変化に対応させて、弾性変形性能の異なる弾性部材に交換することにより、雌部と雄部材との引張方向における変形性能を調整することができる。

このようなセグメントの接合方法および継手構造体によれば、雌部に雄部材を挿入した後に、雌部の内部で弾性部材を雄部材に取り付けることにより、弾性部材を正規の位置に取り付けることができるとともに、弾性部材の損傷を防ぐことができる。これにより、２体のセグメントを離間させようとする引張力が雌部および雄部材に作用した際に、弾性部材が所定の弾性変形を生じることができる。さらに、弾性部材を雄部材に形成された溝に係合させて固定しないため、弾性部材の変形量を大きくすることができ、２体のセグメントの接合部の柔軟性を確保することができる。これにより、２体のセグメントの周辺地盤が変形した際に、接合部が周辺地盤の変形に追従するため、セグメントに発生する応力を小さくすることができる。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る雄部材挿入工程において、雄部材をセグメントに取り付けた状態を示した側断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る雄部材挿入工程において、雌部に雄部材を挿入した状態を示した側断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る弾性部材固定工程において、雄部材に皿バネを取り付けた状態を示した側断面図である。図４は、本発明の実施形態に係る弾性部材固定工程において、雄部材にネジ部材を螺着させた状態を示した側断面図である。

まず、本発明の実施形態に係る２体のセグメントの接合部について説明する。
セグメント２，３は、図４に示すように、トンネルの壁面に設けられる舟形形状等の部材であり、トンネルの延長方向に連続して設けられている。
そして、２体のセグメント２，３の接合部１には、一方のセグメント２に形成されている雌部１０と、他方のセグメント３に設けられている雄部材２０とから構成される継手４（請求項における「継手構造体」）が設けられており、雌部１０に雄部材２０が挿入された状態で固定されることにより、２体のセグメント２，３が接合されている。
なお、符号５は、２体のセグメント２，３の隙間に設けられている止水用のガスケットであり、従来のシール材と比較して同等以上の止水性を有していながら、反発力が小さいため、通常時に２体のセグメントを離間させようとする引張力を小さくすることができる。

雌部１０は、図１に示すように、一方のセグメント２の接合面２ａに連通するようにして、一方のセグメント２の内部に形成されている挿通孔１１を備えている。
この挿通孔１１は、接合面２ａに露出している開口部１２から、一方のセグメント２の内部に向けて、所定の深さで穿設されている断面円形の受入部１３と、受入部１３よりも一方のセグメント２の内部側で、挿通孔１１の内側が矩形状に拡幅されている拡幅部１４とから構成されている。そして、拡幅部１４の内面において、受入部１３が露出している面１４ａは、拡幅部１４の長手方向に対して垂直に形成されており、この面１４ａと拡幅部１４の長手方向における内面１４ｂとによって係止段部１５が形成されている。
さらに、挿通孔１１は、一方のセグメント２における接合面２ａ以外の表面部２ｂから係止段部１５に連通している連通部１６を有している。この連通部１６は、トンネルの内部に面している表面部２ｂに連通されており、トンネル内の作業員が連通部１６を通じて雌部１０の内部で、後記する皿バネ３０（図３参照）の取り付け作業を行うことができる程度の大きさに形成されている。

雄部材２０は、図１に示すように、他方のセグメント３の接合面３ａから先端部２１が突出した状態で、他方のセグメント３の接合面３ａに基端部２２が埋設されている円柱部材であり、先端部２１には軸方向のネジ孔２３が穿設されている。この雄部材２０の基端部２２の表面部にはネジ溝が形成されており、セグメント３の接合面３ａに形成されたネジ孔３ｂに螺着されることにより、雄部材２０はセグメント３に固定されている。
また、雄部材２０の先端部２１の突出量は、雌部１０の受入部１３の深さよりも長く形成されており、雄部材２０の先端部２１を雌部１０に挿入した際に、雌部１０の係止段部１５から雄部材２０の先端部２１が、拡幅部１４内に突出するように構成されている（図２参照）。
さらに、雄部材２０の先端部２１の外径は、雌部１０の受入部１３の内径とほぼ同一に形成されており、雄部材２０の先端部２１は雌部１０の受入部１３の内部に圧着されるようにして構成され、２体のセグメント２，３の接合部１にせん断力が作用した場合であっても、雄部材２０の先端部２１と雌部１０の受入部１３とが緩まないように構成されている。

また、本発明の実施形態に係る継手４では、図４に示すように、雌部１０の係止段部１５から突出した雄部材２０の先端部２１に複数の皿バネ（請求項における「弾性部材」）３０が周設されている。この各皿バネ３０は、雄部材２０のネジ孔２３に螺着されたネジ部材３１によって、係止段部１５とネジ部材３１との間に固定されている。なお、符号３２は、皿バネ３０をネジ部材３１によって安定して固定するために、皿バネ３０とネジ部材３１との間に介在させたワッシャーである。ここで、本実施形態では、６枚の皿バネ３０が雄部材２０の先端部２１に周設されており、隣接する皿バネ３０の各凸部側面または各凹部側面が接するようにして、交互に逆方向に向けて配置されている。
なお、各皿バネ３０の配置および枚数は、本実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、皿バネ３０は、隣接する皿バネ３０を重ね合わせる向きによって、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力に対する弾性変形性能や引張抵抗性能が変化するため、隣接する皿バネ３０の凸部側面と凹部側面とが接するようにして、同一方向に向けて配置したり、或いは、逆方向に向けて配置した皿バネ３０と同一方向に向けて配置した皿バネ３０とを組み合せることにより、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力に対する皿バネ３０全体の弾性変形性能や引張抵抗性能を設定することができる。

次に、本発明の実施形態に係るセグメント２，３の接合方法について説明する。
（１）雄部材挿入工程
まず、図１に示すように、雄部材２０の基端部２２を他方のセグメント３の接合面３ａに形成されたネジ孔３ｂに螺着させることにより、先端部２１が接合面３ａから突出した状態で雄部材２０を他方のセグメント３に固定する。なお、本実施形態では、施工現場で雄部材２０を他方のセグメント３に固定しているが、他方のセグメント３を搬送する際に、接合面３ａに当接する部材が存在しないのであれば、他方のセグメント３を施工現場に搬入する前に、工場等で雄部材２０を他方のセグメント３に固定してもよい。

その後、図２に示すように、雄部材２０の先端部２１が、雌部１０の係止段部１５から拡幅部１４内に突出するようにして、雌部１０の受入部１３に雄部材２０の先端部２１を挿入することにより、雄部材２０の先端部２１を雌部１０の受入部１３の内部に設置する。

（２）弾性部材固定工程
次に、図３に示すように、トンネル内の作業員は、一方のセグメント２の表面部２ｂから連通部１６を通じて、雌部１０の拡幅部１４内で雄部材２０の先端部２１に複数の皿バネ３０を周設する。さらに、雄部材２０の先端部２１に取り付けるためのネジ部材３１およびワッシャー３２を、一方のセグメント２の表面部２ｂから連通部１６を通じて、雌部１０の拡幅部１４内に配置する。

続いて、図４に示すように、雌部１０の拡幅部１４内で雄部材２０の先端部２１にワッシャー３２を周設するとともに、雄部材２０のネジ孔２３にネジ部材３１を螺着することにより、皿バネ３０を係止段部１５とネジ部材３１との間に固定する。このようにして、雌部１０と雄部材２０とを固定することにより、２体のセグメント２，３は、雌部１０および雄部材２０からなる継手４によって接合された状態となる。

そして、セグメント２，３の周辺地盤に大きなひずみが発生し、雄部材２０の先端部２１が雌部１０の受入部１３内で他方のセグメント３側に移動した場合には、雄部材２０の先端部２１に周設されている各皿バネ３０が、係止段部１５とネジ部材３１とによって圧縮されて弾性変形を生じることになる。これにより、周辺地盤のひずみが各皿バネ３０に吸収される。このようにして、各皿バネ３０の弾性変形によって２体のセグメント２，３の接合部１の柔軟性が確保され、接合部１が周辺地盤の変形に追従するため、セグメント２，３に発生する応力を小さくすることができる。

また、２体のセグメント２，３が接合された状態で、一方のセグメント２の表面部２ｂから連通部１６を通じて、雌部１０の拡幅部１４内で皿バネ３０の配置および枚数を変えることにより、皿バネ３０全体の弾性変形性能を変化させることができるため、２体のセグメント２，３の周辺地盤のひずみによって継手４に発生する目開き量に対応させて、継手４の引張方向における変形性能を調整することができる。
さらに、２体のセグメント２，３が接合された状態で、一方のセグメント２の表面部２ｂから連通部１６を通じて、雌部１０の拡幅部１４内で皿バネ３０の取り付け状態を把握することができるため、セグメント２，３の接合部１の保守・点検作業を簡易に行うことができる。

このように、本発明の実施形態に係るセグメントの接合方法では、雌部１０に雄部材２０を挿入した後に、雌部１０の拡幅部１４内で皿バネ３０を雄部材２０に取り付けることにより、２体のセグメント２，３が接合された状態における皿バネ３０の取り付け状態を把握することができるため、皿バネ３０を正規の位置に取り付けることができる。これにより、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力が継手４に作用した際に、皿バネ３０が所定の弾性変形を生じることができる。
また、雌部１０に雄部材２０を挿入した後に、雌部１０の拡幅部１４内で皿バネ３０を雄部材２０の先端部２１に周設することにより、雌部１０に雄部材２０を挿入した際に、皿バネ３０が損傷してしまうことが防止されている。
したがって、２体のセグメント２，３を離間させようとする引張力が継手４に作用した際に、各皿バネ３０が所定の弾性変形を生じることができる。これにより、地震時に発生する２体のセグメント２，３の周辺地盤のひずみによって継手４に発生する目開き量を予め設定し、この目開き量に対して設定された変形性能を継手４が確実に発揮して、セグメント２，３の接合を維持することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態には限定されない。例えば、雄部材２０は、雌部１０の受入部１３の内部に設置された際に、２体のセグメント２，３に作用する応力を伝達することができる構造であれば、その形状や材質は限定されるものではない。
また、継手４に作用した引張力の一部を吸収させるための弾性部材として皿バネ３０を用いているが、継手４に作用した引張力によって弾性変形を生じる部材であれば、その形状や材質は限定されるものではない。

本発明の実施形態に係る雄部材挿入工程において、雄部材をセグメントに取り付けた状態を示した側断面図である。 本発明の実施形態に係る雄部材挿入工程において、雌部に雄部材を挿入した状態を示した側断面図である。 本発明の実施形態に係る弾性部材固定工程において、雄部材に皿バネを取り付けた状態を示した側断面図である。 本発明の実施形態に係る弾性部材固定工程において、雄部材にネジ部材を螺着させて状態を示した側断面図である。 従来のセグメントの接合部を示した側断面図である。

符号の説明

１ 接合部
２ 一方のセグメント
２ｂ 表面部
３ 他方のセグメント
４ 継手
１０ 雌部
１１ 挿通孔
１５ 係止段部
１６ 連通部
２０ 雄部材
２１ 先端部
２３ ネジ孔
３０ 皿バネ
３１ ネジ部材

Claims (2)

1. 一方のセグメントの接合面に連通するようにして、前記一方のセグメントの内部に形成されている挿通孔を備え、前記挿通孔の内側に係止段部が形成されているとともに、前記一方のセグメントにおける前記接合面以外の表面部から前記係止段部に連通している連通部を有する雌部と、
   他方のセグメントの接合面から先端部が突出した状態で、前記他方のセグメントに埋設されており、前記先端部にネジ孔が形成されている雄部材と、から構成され、
   前記雌部に前記雄部材を挿入して固定することにより、前記２体のセグメントを接合するためのセグメントの接合方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする。
   （１）前記雄部材の前記先端部が、前記雌部の前記係止段部から突出するようにして、前記雌部の前記挿通孔に前記雄部材を挿入する雄部材挿入工程。
   （２）前記一方のセグメントの表面部から前記連通部を通じて、前記雌部の内部で前記雄部材の前記先端部に弾性部材を周設するとともに、前記雌部の内部で前記雄部材の前記ネジ孔にネジ部材を螺着して、前記弾性部材を前記係止段部と前記ネジ部材との間に固定させることにより、前記雌部と前記雄部材とを固定させて、前記２体のセグメントを接合する弾性部材固定工程。
2. ２体のセグメントを接合させるための継手構造体であって、
   一方のセグメントの接合面に連通するようにして、前記一方のセグメントの内部に形成されている挿通孔を備え、前記挿通孔の内側に係止段部が形成されているとともに、前記一方のセグメントにおける前記接合面以外の表面部から前記係止段部に連通している連通部を有する雌部と、
   他方のセグメントの接合面から先端部が突出した状態で、前記他方のセグメントに埋設されており、前記先端部にネジ孔が形成されている雄部材と、から構成され、
   前記雌部の前記係止段部から突出するようにして、前記雄部材の前記先端部が前記雌部の前記挿通孔に挿入されており、
   前記雄部材の前記先端部に周設された弾性部材が、前記雄部材の前記ネジ孔に螺着されたネジ部材によって、前記係止段部と前記ネジ部材との間に固定されていることを特徴とする継手構造体。

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