JP2005273422A - セグメントのピース間継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 開口部に開く方向の作用力が作用しないようにすること。
【解決手段】 継手構造には、一対の連結金具１４，１４ａと、１個の接合金具１６とが用いられ、セグメントピースを周方向に連結する際には、周方向に隣接する一対の連結金具１４，１４ａ間に、トンネル軸方向に沿って接合金具１６が打ち込まれる。接合金具１６を連結金具１４，１４ａ間に打ち込んだ際に、接合金具１６と連結金具１４，１４ａとが相互に接触する対向接合面Ｓを、ピース間継手面に向けて、相互間隔が漸次拡開するハ字状の傾斜面とする。
【選択図】 図３

Description

この発明は、トンネル掘削面に覆工材として設置されるセグメントの継手構造に関し、特に、周方向に隣接設置されて環状に組立てられるセグメントのピース間継手構造に関するものである。

シールドトンネルなどの掘削面の覆工材として、円弧状に湾曲したセグメントピースを周方向に隣接設置して、環状に組立てられるセグメントが知られている。この種のセグメントは、環状に組立てた際に、セグメントピース同士の接合面に介装される継手構造として、特許文献１〜３に開示されているような連結方式がある。

この方式の継手構造は、図４から図６に示すように、周方向に隣接するセグメントピースのピース間継手部に、トンネル軸方向に沿って接合金具１を打ち込むものであって、セグメントピース２の継手部には、接合金具１が打ち込まれる連結金具３が予め埋設設置される。

これらの図に示した継手構造では、連結金具３は、概略Ｃ字形断面に形成されていて、長手軸方向に沿って、略Ｔ字型の溝４が貫通形成されている。このような連結金具３は、溝４の一端に設けられた開口部５が、セグメントピース２のピース間継手面６に臨むように配置される。

略Ｔ字型の溝４は、接合金具１の打ち込み方向に沿って、継手面６側の面が、継手面６から漸次離間するような傾斜面７となっている。このような構造の連結金具３を備えた一対のセグメントピース２は、ピース間で連結する際には、一対のセグメントピース２のピース間継手面６同士が、当接するように隣接設置する。

このような設置状態においては、図５に示すように、各セグメントピース２に設けられているＴ字形の溝４同士が相互に連通して、概略繭型の溝が形成され、この繭型溝内に、概略Ｉ字形状の断面を有する接合金具１が側方から打ち込まれて、溝４にそれぞれ形成されている傾斜面７との間で楔効果を得るようにして、セグメントピース２間の連結が行われる。

しかしながら、このような従来のセグメントのピース間継手構造には、以下に説明する課題があった。
特開平１１−２２９７８８号公報 特開平１１−２３６７９７号公報 特開２００３−３７９３号公報

すなわち、図４，５に示した継手構造では、接合金具１と連結金具３は、通常、鋳物により製造されており、この際に、特に、連結金具３は、鋳物成形の際に、中子を取出す必要性から、Ｔ字形溝４の開口部５との連接部分は、開口部５の中心側に向けて傾斜する抜き勾配の逆ハ字形形状となり、この面に接触する接合金具１の当接面１ａも同様な逆ハ字形の傾斜面に形成されていた。

ところが、このような抜き勾配となっていると、接合金具１を連結金具２間に打ち込んだ際に、接合金具１と連結金具２とが相互に接触する接合面８は、連結金具２に引張力Ｆが作用したときに、接合金具１が連結金具２から抜け出す方向に対して傾斜しているので、図６に拡大図を示すように、外向きの垂直分力Ｆｖ（同図に実線矢印で示したもの）が発生し、このような力を受けると、連結金具２の開口部５が開くことになる。

そこで、従来は、図５に示すように、連結金具２の外周に、このような開きを抑えるためのリブ９を設けていた。ところが、リブ９を設けると、連結金具２の桁高が高くなるという問題があった。この場合、特に、内圧が作用する小口径シールドトンネルでは、継手金物の桁高に合わせてセグメントも厚くしなければならない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、連結金具に開口部の補強用リブを設ける必要がないセグメントピースの連結構造を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、ピース間継手面を相互に当接するようにして、周方向に隣接配置され、環状に組立てられる複数のセグメントピースのピース間継手構造において、前記ピース間継手面に臨むようにして、前記セグメントピースにそれぞれ埋設設置されるＣ形断面の連結金具と、前記ピース間継手面に介装される一対の前記連結金具間に打ち込まれ、前記連結金具との間に楔効果を奏して、前記セグメントピース間を連結するＩ形断面の接合金具とを備え、前記接合金具を前記連結金具間に打ち込んだ際に、前記接合金具と前記連結金具とが相互に接触する一対の対向接合面を、前記ピース間継手面に向けて、相互間隔が漸次拡開するハ字状の傾斜面とするようにした。

このように構成したセグメントのピース間継手構造によれば、接合金具を連結金具間に打ち込んだ際に、接合金具と連結金具とが相互に接触する一対の対向接合面を、前記ピース間継手面に向けて、相互間隔が漸次拡開するハ字状の傾斜面とするので、接合金具に引張力が作用した際に、対向接合面には、内向きの垂直分力が発生し、外向きの垂直分力は、作用しない。

このようにして外向きの垂直分力の作用を排除すると、連結金具に開口部補強用のリブを設ける必要がなくなる。

前記連結金具は、一端に開口部が設けられた略Ｔ字形溝を内部に有するＣ型金具であって、一対の前記連結金具の各開口部が相互に連通するように前記ピース間継手面に配置して、前記セグメントピースの側面に前記Ｔ字形溝を相互に連通させた概略繭形断面の挿入空間を開口形成することができる。

前記Ｔ字形溝は、一端が前記ピース間継手面に開口する開口部と、前記開口部の他端側に連通形成される馬蹄形溝とから構成することができる。

前記接合金具は、前記挿入空間内に打ち込み可能な概略Ｉ型金物とすることができる。

前記連結金具の前記対向接合面は、前記馬蹄形溝と前記開口とを連結する前記馬蹄形溝の底面部に形成することができる。

前記接合金具は、前記Ｔ字形溝内に挿入される一対のフランジを有し、前記フランジの各下面に、前記対向接合面を形成することができる。

本発明にかかるセグメントのピース間継手構造によれば、引張力が作用しても、対向接合面には、外向きの垂直分力が作用しないので、連結金具に開口部補強用のリブを設ける必要がなくなり、連結金具の桁高が高くなることを回避することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。

図１から図３は、本発明にかかるセグメントピースのピース間継手構造の一実施例を示している。これらの図に示したピース間継手構造は、ピース間継手面１０，１０ａを相互に当接するようにして、周方向に隣接設置され、環状に組立てられるられる複数のセグメントピース１２，１２ａに適用される。

セグメントピース１２，１２ａは、例えば、所定長さを備えた中空円筒体を軸方向に複数個に分割した曲板形状のものであって、内部に配筋を施した鉄筋コンクリートなどにより形成される。

本実施例の継手構造には、一対の連結金具１４，１４ａと、１個の接合金具１６とが用いられ、セグメントピース１２，１２ａを周方向に連結する際には、周方向に隣接する一対の連結金具１４，１４ａ間に、トンネル軸方向に沿って接合金具１６が打ち込まれる。この打ち込み方向は、図１に矢印Ａで示している。

連結金具１４，１４ａは、一端側がピース間継手面１０，１０ａに臨むようにして、各セグメントピース１２，１２ａにそれぞれ埋設されている。各連結金具１４，１４ａは、概略Ｃ字形断面に形成された本体１４０，１４０ａを備え、本体１４０，１４０ａの内部には、馬蹄形溝１４１，１４１ａとこれに連通する開口部１４２，１４２ａとからなる略Ｔ字形溝が、本体１４０，１４０ａの長手軸方向に沿って貫通形成されている。

開口部１４２，１４２ａは、一端がピース間継手面１０，１０ａに開口していて、セグメントピース１２，１２ａの各継手面１０，１０ａを当接させると、図２に示すように、各セグメントピース１２，１２ａに形成された略Ｔ字形溝が開口部１４２，１４２ａを介して、相互に連通して、略繭形形状の溝が形成される。

また、馬蹄形溝１４１，１４１ａは、開口部１４２，１４２ａに繋がる底面部１４３，１４３ａが、図１に点線で示すように、ピース間継手面１０ａ，１０ａから漸次離間するように、本体１４０，１４０ａの長手軸方向に沿って傾斜している。

接合金具１６は、概略Ｉ字形断面を有し、平板状の本体１６ａと、この本体１６ａの両端に固設され、本体１６ａよりも幅が厚い一対のフランジ１６ｂとを備えている。

接合金具１６の本体１６ａは、連結金具１４，１４ａの開口部１４２，１４２ａに挿通可能な厚みになっているとともに、フランジ１６ｂは、図１に示すように、その下面１６ｃが長手方向に沿って、テーパ面となっていて、テーパ状の馬蹄形溝１４１，１４１ａに挿入可能な形状になっている。

このような構造の連結金具１４，１４ａを備えた一対のセグメントピース１２，１２ａは、ピース間で連結する際には、ピース間継手面１０，１０ａ同士が、当接するように隣接設置して、上述したような概略繭形形状の溝が形成され、この繭型溝内に、接合金具１６が側方から打ち込まれて、馬蹄形溝１４１，１４１ａの底面部１４３，１４３ａにそれぞれ形成されている傾斜面との間で楔効果を得るようにして連結が行われ、このようなピース間継手構造は、前述した従来例と実質的に異なる点はないが、本実施例の場合には、以下に説明する点に顕著な特徴がある。

すなわち、本実施例の場合、接合金具１６を連結金具１４，１４ａ間に打ち込んだ際に、接合金具１６と連結金具１４，１４ａとが相互に接触する一対の対向接合面Ｓを、ピース間継手面１０，１０ａに向けて、相互に間隔が漸次拡開するようにハ字状の傾斜面としている。

図３は、接合金具１６を打ち込んだ場合の、一方のフランジ１６ｂと連結金具１４との接合状態の拡大図である。接合金具１６に対する連結金具１４，１４ａの一対の対向接合面Ｓは、図３に示すように、馬蹄形溝１４１，１４１ａの一対の底面部１４３，１４３ａであり、各底面部１４３，１４３ａは、開口部１４２，１４２ａ側との境界側に向けて、上方に傾斜した隆起状の逆テーパ面になっていて、一対の対向する逆テーパ面は、その接線がハ字形になるように形成されている。

一方、連結金具１４，１４ａに対する接合金具１６の対向接合面Ｓは、フランジ１６ｂを本体１６ａに接続する一対の下面１６ｃであって、各フランジ１６ｂの下面１６ｃは、内側に向けて上方に傾斜するオーバーハング状のテーパ面となっていて、一対のオーバーハング状のテーパ面は、その接線がハ字状になるように形成されている。

このような形状の底面部１４３，１４３ａの隆起状逆テーパ面と、各フランジ１６ｂの下面１６ｃのオーバーハング状のテーパ面とは、相互に接合するように形成されている。

以上のように構成された接合金具１６を連結金具１４，１４ａ間に打ち込んだ場合には、接合金具１６と連結金具１４，１４ａとが相互に接触する対向接合面Ｓが、ピース間継手面10，１０ａに向けて、相互間隔が漸次拡開するハ字状の傾斜面となっている。

このため、図３に示すように、接合金具１６に引張力Ｆが作用すると、対向接合面Ｓの接線方向（図３に一点鎖線で示している）と直交する垂直分力Ｆｖは、同図に示すように、開口部１４２，１４２ａ側に傾斜した、内向きになり、開口部１４２，１４２ａが、相互に近接する方向に作用して、図６に示した従来例と、全く逆方向に作用することになって、連結金具１４，１４ａの各開口部１４２，１４２ａの開きが防止される。

このような垂直分力Ｆｖの作用は、例えば、底面部１４３，１４３ａの逆テーパ面が、引き抜き力を受けて変形した場合には、図３に示した作用力Ｆｖが、開口部１４２，１４２ａと平行になるまで確保される。

以上のことから、従来のように、連結金具１４，１４ａの外周に、開口部１４２，１４２ａの開きを抑えるためのリブを設ける必要がなくなり、リブを設けないと、連結金具１４，１４ａの桁高を小さくすることが可能になり、特に、内圧が作用する小口径シールドトンネルでは、セグメントの厚みを抑制することができる。

本発明にかかるセグメントのピース間継手構造は、シールドトンネルの構築工事に有効に活用することができる。

本発明にかかるセグメントのピース間継手構造の一実施例を示す連結金具と接合金具の説明図である。 図１に示したピース間継手構造で、連結金具内に接合金具を打ち込んだ状態の断面図である。 図２の要部拡大図である。 従来のセグメントのピース間継手構造の一例を示す連結金具と接合金具の説明図である。 図４に示したピース間継手構造で、連結金具内に接合金具を打ち込んだ状態の断面図である。 図５の要部拡大図である。

符号の説明

１０，１０ａ ピース間継手面セ
１２，１２ａ グメントピース
１４，１４ａ 連結金具
１４０，１４０ａ 本体
１４１，１４１ａ 馬蹄形溝
１４２，１４２ａ 開口部
１４３，１４３ａ 底面部
１６ 接合金具
１６ａ 本体
１６ｂ フランジ
１６ｃ 下面

Claims (6)

1. ピース間継手面を相互に当接するようにして、周方向に隣接配置され、環状に組立てられる複数のセグメントピースのピース間継手構造において、
   前記ピース間継手面に臨むようにして、前記セグメントピースにそれぞれ埋設設置されるＣ形断面の連結金具と、
   前記ピース間継手面に介装される一対の前記連結金具間に打ち込まれ、前記連結金具との間に楔効果を奏して、前記セグメントピース間を連結するＩ形断面の接合金具とを備え、
   前記接合金具を前記連結金具間に打ち込んだ際に、前記接合金具と前記連結金具とが相互に接触する一対の対向接合面を、前記ピース間継手面に向けて、相互間隔が漸次拡開するハ字状の傾斜面とすることを特徴とするセグメントのピース間継手構造。
2. 前記連結金具は、一端に開口部が設けられた略Ｔ字形溝を内部に有するＣ型金具であって、
   一対の前記連結金具の各開口部が相互に連通するように前記ピース間継手面に配置して、前記セグメントピースの側面に前記Ｔ字形溝を相互に連通させた概略繭形断面の挿入空間を開口形成することを特徴とする請求項１記載のセグメントのピース間継手構造。
3. 前記Ｔ字形溝は、一端が前記ピース間継手面に開口する開口部と、前記開口部の他端側に連通形成される馬蹄形溝とからなることを特徴とする請求項２記載のセグメントのピース間継手構造。
4. 前記接合金具は、前記挿入空間内に打ち込み可能な概略Ｉ型金物とすることを特徴とする請求項２または３記載のセグメントのピース間継手構造。
5. 前記連結金具の前記対向接合面は、前記馬蹄形溝と前記開口とを連結する前記馬蹄形溝の底面部に形成することを特徴とする請求項３記載のセグメントのピース間継手構造。
6. 前記接合金具は、前記Ｔ字形溝内に挿入される一対のフランジを有し、前記フランジの各下面に、前記対向接合面を形成することを特徴とする請求項４記載のセグメントのピース間継手構造。

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