JP2005281959A

JP2005281959A - セグメント

Info

Publication number: JP2005281959A
Application number: JP2002288614A
Authority: JP
Inventors: Koji Anami; 宏司阿波; Atsushi Imoto; 厚井本
Original assignee: KFC Ltd
Current assignee: KFC Ltd
Priority date: 2002-10-01
Filing date: 2002-10-01
Publication date: 2005-10-13
Anticipated expiration: 2022-10-01
Also published as: JP3927109B2

Abstract

【課題】運搬、保管時においてセグメントの雄金物やセグメント自身が損傷するのを防止する。
【解決手段】セグメント本体35に対して雄金物32bを装着可能に設け、セグメント本体に、雄金物を連結する連結手段が設けられたインサート部材32aを埋設し、雄金物に連結手段に連結する連結部(ネジ)を設けてセグメントを構成する。
【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間をワンタッチで相互に接合するための継手を備えたセグメントに係わり、特に、シールド工法によりトンネルを構築する際に使用するセグメント（セグメントピース）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法では、外殻（シールド）でトンネル前面の土砂を防ぎながら掘削すると同時に外殻を前方に押出し、これと並行して外殻内の後方でセグメントをリング状に組み立て、該リング状セグメントをトンネル軸方向に順次連続的に建て込むことによりトンネル内壁（ライニング）を形成する。外殻を押し出すには、数百トンから数千トンという大きな力がいるが、セグメントがその反力受けとなり、ジャッキで外殻を前方に送り出す。
【０００３】
図14は構築中のシールドトンネルの一部破断斜視図であり、１はシールド機、１ａは円筒状鋼製の外殻、１ｂは掘削機のカッタヘッド、２はセグメントリング、２ａはセグメント、3はシールドジャッキである。構築中のトンネルの先頭位置にはシールド機１が配置しており、シールド機は筒状に形成された外殼１ａを有している。外殼１ａの前部には地盤を堀進するためのカッタヘッド１ｂがあり、外殼１ａの後部内周には複数のシールドジャッキ３が装着されている。それぞれのジャッキは選択的にセグメントの最前端に反力を求めることができる形で装着されている。外殼１ａ内の後部空間４にはセグメント組立て用のエレクタ（図示せず）が、セグメント２ａを搬送装置（図示せず）から受け取ってこれを把持し、回転位置決め自在な形で設けられている。シールド外殼１ａの後ろ側にはセグメントリング２からなるトンネルが、筒状に構築形成されている。シールドトンネルは、それぞれが弧状に形成されたセグメント２ａを周方向に接続してセグメントリング２を形成し、該セグメントリング２をシールド機１の堀進に伴ってトンネル軸方向に既に建て込んであるセグメントリングに継ぎ足すことにより構成される。
【０００４】
すなわち、所定幅をなす弧状のセグメント（セグメントピース）2ａをリング状に組み立てゝ１つのセグメントリング２を形成するもので、シールド堀進が１リング分進む毎に、既に建て込んだセグメントリングのトンネル進行方向に新たなセグメントリングを継ぎ足していく形で、セグメントの建て込み行う。従って、シールド機の外殻１ａは、最新のセグメントリングの前端に反力を求める形で前進し、シールド機１が前進したぶんだけ、その後ろにセグメントリングからなるトンネルが構築されていく。
【０００５】
セグメント2ａは材質から、コンクリートセグメント、鋼セグメント、鋼コンクリート合成セグメントなどがある。セグメントとしてコンクリートセグメントを使用する場合、隣接するセグメント同士を締結するには、従来、ボルトボックスといわれる箱状の窪み及び接合用のボルト穴をセグメントに設けておき、これらを利用してボルト締結を行うセグメント継手が一般的であった（特開平10-153095号）。
しかし、ボルト締結は作業が面倒となる問題があり、そこで、最近ではセグメント組立ての機械化を図るために、既に建て込まれたセグメントに新たなセグメントを押し当てて、シールド機１のジャッキ３を利用して推進反力により締結出来るワンタッチ式のセグメント間継手による接合方法が知られている（特許3213814号参照）
【０００６】
図１５、図１６は従来のワンタッチ式セグメント継手部の断面拡大図であり、図1５は接合前、図16は接合後の状態を示している。２ａ１，２ａ２は隣接するセグメントリングを構成するセグメントである。この従来のワンタッチ式の継手金物は、接合すべきセグメントの一方のセグメント２ａ１側に雄金物５を突出固着し、他方のセグメント２ａ２側に雌金物６を、凹部７を形成するようにセグメント２ａ２のコンクリート８に埋め込む形で取り付け、機械による押し込み力で雄雌の金物５，６を締結させるものである。すなわち、トンネル軸方向に隣接するセグメント２ａ１，２ａ２相互の接合すべき面に、雄金物５と雌金物６をそれぞれ埋設し、雌金物６の内径を雄金物５の外径より僅かに小さく形成しておき、シールド機１のジャッキ３の力を利用して雄金物５を雌金物６に押し込んで、既に建て込んだセグメント２ａ２に新たに建て込むセグメント２ａ１を接合する。
【０００７】
このリング間継手の雄金物５と雌金物６の係合に際して、双方の位置及び軸心の向きに若干のずれが発生するが、ポリエチレンフォーム９が該ずれを吸収する。このため、セグメントのコンクリートを破壊することなく両者が正しく締結する。また、雄金物５の外面には粉体塗装が施されているので、雌金物６の接合面に対し円滑に嵌合し、両者が緊密に密着する。そして、雄、雌金物の圧着締結による摩擦が生じても金属表面の耐食性は確保される。尚、10はコンクリート、10は接触面に帯状に設けられた止水の為のガスケットである。
【特許文献１】特開平10-153095号
【特許文献２】特許第3213814号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１７は従来のセグメントの拡大斜視図である。従来のセグメント2aでは、接合端面から雄金物5が突出した状態となっており、この突出状態でセグメントの搬送、保管を行っている。しかし、雄金物5が突出した状態で搬送、保管を行うと、衝突、引っ掛かり等により雄金物５或いはこれが埋設された部分のセグメントコンクリートが損傷する危険があり、また、突出した分とその安全確保を図る分だけスペースが必要となる問題があった。
以上から、本発明の目的は、シールド機の機械力を利用してワンタッチで接合できる、というこの種セグメントの接合のメリットを損なうことなく、金物及びセグメントの損傷の危険性を回避できるようにし、かつ、省スペースを図れるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1は、セグメントの接合すべき端面に突出、固定される雄金物を、他のセグメントの接合すべき端面に埋設された雌金物の開口中空部に押し込んで、セグメント同士を接合するセグメントであり、セグメント本体に対して雄金物を装着可能に設け、前記セグメント本体に、前記雄金物を連結する連結手段が設けられたインサート部材を埋設し、雄金物に前記連結手段を連結する連結部を設けてセグメントを構成する。このセグメントによれば、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から雄金物が突出せず、雄金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れをなくすことができ、しかも、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。
【００１０】
本発明の第２は、セグメントの接合すべき端面に突出、固定される雄金物を、他のセグメントの接合すべき端面に埋設された雌金物の開口中空部に押し込んで、セグメント同士を接合するセグメントであり、セグメント本体に対して両端が雄金物として機能する雄雄金物を装着可能に設け、前記セグメント本体に雄雄金物が押し込まれる雌金物を埋設してセグメントを構成する。このセグメントによれば、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から雄金物が突出せず、雄金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れをなくすことができ、しかも、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第1実施例
図１はワンタッチ式の継手構造を備えた本発明のセグメントの接合方法説明図、図２は本発明の第1実施例のセグメントの断面図である。
図１に示すように、各セグメント2a１，2a２のトンネル軸方向及びトンネル周方向における４つの側面（継ぎ手面）31１〜31４には継手部が形成される。このうち、周方向に隣接するセグメントの継手部には公知のクイックジョイントが設けられるが、本発明と関係がないため図示及び説明を省略する。トンネル軸方向に隣接するセグメント2a１，2a２の継手部にはワンタッチ式の継手が用いられる。すなわち、セグメント2a１，2a２の継ぎ手面31１，31２に複数（図では３組）のワンタッチ式の継手部が設けられており、一方のセグメント2a１の継手部における雄部32１〜32３を他方のセグメント2a２の継手部における雌部33１〜33３に圧着締結させることにより両者は接合する。
【００１２】
セグメント（セグメントピース）2a１，2a２は図２における紙面と交差方向に湾曲する弧状に形成されたコンクリート製のセグメント本体35を有しており、このセグメント本体35のトンネル軸方向における一方の継手面31２に雄部32１〜32３が、他方の継ぎ手面31１には雌部33１〜33３が形成されている。つまり、１ケのセグメントのトンネル軸方向両端面には図示例においては３箇所の雄部32１〜32３と３箇所の雌部33１〜33３が設けられている。
雄部32１〜32３は、図２に示すようセグメントの本体部分35をなすコンクリート中に埋め込まれたインサート32aと該インサートに装着可能な雄金物32bとで構成されている。インサート32aは、インサート本体部32a-1と楔型のアンカー部32a-2を備え、本体部32a-1には雄金物32bを連結するための雌ネジ32a-3が形成され、該雌ネジに雄金物32bに形成した雄ネジが螺合するようになっている。
【００１３】
雄金物32bは、図3の拡大斜視図、図4の拡大断面図に示すような形状を備えている。すなわち、キャップ部32b-1の先端側外表面には粉体塗装が施され、キャップ部の基部側の所定位置には面取り部32b-2が形成され、面取り部の更に基端側は支持部32b-3が設けられている。また、支持部32b-3には、インサート32aのネジ32a-3と螺合する雄ネジ32b-4が設けられている。キャップ部32b-1の内部には上部孔から充填材32b-5が充填されている。
雄金物32bをインサート32aに連結するには、図5のＡＡ矢視図に示すように雄金物の面取り部32b-2を六角レンチ、パイプレンチ等のネジ締め用工具41で把持して回転させることにより、雄金物32bをインサート32aに簡単に連結することが出来る。
すなわち、インサート32aを孔の所定深さ位置に埋設し、支持部32b-3を該インサート孔中に埋設する形で、雄金物32bをインサート32aにネジで連結することによりセグメント本体35に固定する。ネジはインサート32aと雄金物32bのいずれが雄ネジでいずれが雌ネジであっても良い。
【００１４】
又、雌部33１〜33３を構成する雌金物33は、図2に示すように、セグメントの継手面31₁からアンカー側を所定長分突出させた形でセグメントの本体部分35をなすコンクリート中に埋設した形で設けられている。
雌金物33は、金属製のパイプ部材により形成された本体部33aと軸芯部分にネジ部が形成された楔型のアンカー部33bとを、摩擦圧接により一体化すると共に、一方が開口した中空部33cを有する構成となっている。本体部33aの外周にはポリエチレンフォーム33dが、トンネル軸方向に隣接するセグメントの雄金物との係合に際して、双方の位置及び軸心の向きに若干のずれが発生したときにそのずれを吸収することが出来るように、また、雄金物32bが押し込まれた雌金物33が若干径方向に膨らむ形で変形する際に緩衝機能を発揮するように、所定の厚さで周設されている。
【００１５】
アンカー支持部33bのネジ33eは治具取り付け用ネジとして用いられもので中空部33ｃに到っている。セグメント製造に際して、後述するように治具のボルトを雌金物の開口側よりネジ33eにネジ込むことにより雌金物をセグメント製造用型枠に位置決め、固定する。
【００１６】
上記継手構造を有するセグメントを製造するには、図６に示すように型枠41のトンネル軸方向一方の端面に所定数の雄部のインサート32aを、他方に同数の雌金物33を、該インサートと雌金物の位置及び軸心の向きを一致させた形でセットする。このとき、図７に示すように、インサート32aの雌ネジ32a-1に、位置決め／固定用治具50の位置決めボルト51を、押えプレート52を介してネジ込んで型枠41にセットする。また、雌金物33のネジ33eに、位置決め／固定用治具60の位置決めボルト61を、押えプレート6２を介してネジ込んで型枠41にセットする。以上により、型枠41にインサート32a、雌金物33を正確且つ容易に位置決めセットすることが出来る。
【００１７】
型枠41に全インサート32a及び全雌金物33を取り付けた状態で図６に矢印で示すようにコンクリートを型枠41のコンクリート打設空間42に打設すれば、図8に示すように所要数のインサート32a、雌金物33が埋設されたセグメント本体35が出来上がる。
以上のようにして製造された本発明のセグメントにおいて、インサート32a、雌金物33はアンカー部32a-2,33bの摩擦力をもってコンクリートに定着された形となる。このため、雄金物32bをインサート32aに連結後のセグメント接合時、または、セグメント接合後にセグメントを構成するコンクリートに局所的な応力を生じさせることがなく、ワンタッチ式継手によるセグメント接合を行うことが出来る。即ち、雌金物33のパイプ状の本体周囲に設けられたポリエチレンフォーム33dで、雄金物32との軸心のずれを適切に吸収しながら、アンカー部32a-2,33bによりセグメント端面から深い位置において堅固に定着された状態を呈するので、シールドジャッキで機械的に押し込むだけでセグメント同士を適格に継手接合することができる。
【００１８】
以上のようにして形成したセグメントをシールドトンネルに建て込む際は、図2に示すように新たに建て込むセグメント2a１のインサート32aに雄金物32bをネジで連結する。しかる後、建て込み済みのセグメント2a２の雌部（雌金物）33に、新たなセグメント2a１の雄金物32bを、シールドジャッキの押し込み力を利用して押し込む形で両者を締結していく。この際、雌金物33の内径は雄金物32bの外形より僅かに小さく形成しているため、雄金物32bの挿入によって、隣接するセグメント間を確実且つ堅固に接合一体化することができる。
【００１９】
第1実施例のセグメントによれば、セグメント本体と雄金物を別々に出来、接合時に雄金物をセグメント本体に装着するようにしたから、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から雄金物が突出せず、雄金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れがなくなった。また、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。また、第1実施例のセグメントによれば、インサート部材に設けた雄金物連結手段(たとえば、ネジ)により、簡単に雄金物を現場で取り付することが出来、しかも、セグメント接合作業はシールド機の機械力を利用してワンタッチで行うことが出来るので、作業性を向上できる。
【００２０】
・変形例
第1実施例の変形例としては、図９に示すように、インサート32aの端面がセグメントの接合端面に配置しているものを用いても良い。さらに別の変形例として、図10に示すように、アンカー部32a-2,33bを楔で構成せず異形鉄筋で構成し、その端部にネジ部を穿設するようにしても良い。さらに別の変形例として、図11,図12に示すように、アンカー部32a-2,33bは加工しやすい適宜な形状を呈していて差し支えなく、また、図12に示すように、インサート32aの先端側が雄金物32bの基部32b-5に入り込む形になっていても良い。
また、図示例においては、インサートを用いてセグメントに取り付けるのを雄金物のみとしたが、雄雌両方の金物の取り付けにインサートを用いても良い。
【００２１】
（Ｂ）第2実施例
図13は本発明の第2実施例の説明図である。
第2実施例では、セグメント2a₁，2a₂の接合すべき（トンネル軸方向）両端面31₁及び31₂に同一の雌金物33を埋設してセグメントを構成している。第2実施例の雌金物33は第1実施例の雌金物と同一の構成を備えてもよいが第2実施例では、アンカー部33bをボルト支持部33b-1とアンカー用ボルト33b-2で構成している。又、第2実施例のセグメントは第1実施例と同一方法により製造することができる。
【００２２】
セグメント2a₁，2a₂間の接合は、棒状の金属塊である雄雄金物80を用意し、この雄雄金物80をセグメント2a₁，2a₂の接合すべき雌金物33、33に差し込むことにより行われる。雄雄金物80の外形は第1実施例の雄金物32bの端面を両端に持った形状になっており、その長さ方向中央近傍に環状の止水材(ガスケットまたは水膨張ゴム)81が設けられている。
セグメント2a₁，2a₂の接合に際して、一方のセグメント2a₁の雌金物33の開口中空部33cに雄雄金物80の一端を押しんで雄部を形成すると共に、その雄雄金物80を接合すべき他方のセグメント2a₂の雌金物33の開口中空部33cに押し込んで、セグメント同士を接合する。第2実施例の雄雄金物80は、その長さ方向中央近傍に、ガスケット或いは水膨張ゴム等からなる環状の止水材81を巻着してあり、この止水材によってセグメント接合後に、雌金物の中空部内に水が浸入するのを防止することができる。
【００２３】
第２実施例のセグメントによれば、セグメント本体と雄雄金物を別々に出来、接合時に雄雄金物をセグメント本体に装着するようにしたから、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から金物が突出せず、金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れがなくなった。また、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。また、第２実施例のセグメントによれば、簡単に雄雄金物を現場で取り付することが出来、しかも、セグメント接合作業はシールド機の機械力を利用してワンタッチで行うことが出来るので、作業性を向上できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上本発明によれば、セグメント本体に対して雄金物を装着可能に設け、セグメント本体に、雄金物を連結する連結手段が設けられたインサート部材を埋設し、雄金物に前記連結手段と連結する連結部を設けて、セグメントを構成したから、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から雄金物が突出せず、雄金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れがなくなった。また、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。
また、本発明によれば、インサート部材に設けた雄金物連結手段(たとえば、ネジ)により、簡単に雄金物を現場で取り付することが出来、しかも、セグメント接合作業はシールド機の機械力を利用してワンタッチで行うことが出来るので、作業性を向上できる。
【００２５】
また、本発明によれば、セグメント本体に対して両端が雄金物として機能する雄雄金物を装着可能に設け、前記セグメント本体に雄雄金物が押し込まれる雌金物を埋設してセグメントを構成したから、搬送あるいは保管時にセグメント接合端面から金物が突出せず、該金物が搬送或いは保管中に破損したり、あるいはコンクリートセグメントが破損する恐れがなくなった。また、突出部がなくなったため搬送あるいは保管に要するスペースを省くことができる。
【００２６】
また、本発明によれば、一方のセグメントの雌金物の開口中空部に雄雄金物を押し込むと共に、その雄雄金物を接合すべき他方のセグメントの雌金物の開口中空部に押し込んで、セグメント同士を接合するだけで、簡単に雄雄金物を現場で取り付することが出来、しかも、セグメント接合作業はシールド機の機械力を利用してワンタッチで行うことが出来るので、作業性を向上できる。
また、本発明によれば、雄雄金物の長さ方向中央近傍に環状の止水材を設けたから、止水材によってセグメント接合後に、雌金物の中空部内に水が浸入するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワンタッチ式の継手構造を備えた本発明のセグメントの接合方法説明図である。
【図２】本発明の第1実施例のセグメントの断面図である。
【図３】雄金物の拡大斜視図である。
【図４】雄金物の拡大断面図である。
【図５】ＡＡ矢視図である。
【図６】セグメントの製造方法の第1の説明図である。
【図７】セグメントの製造方法の第２の説明図である。
【図８】セグメント本体の斜視図である。
【図９】第1実施例の第1変形例である。
【図１０】第1実施例の第２変形例である。
【図１１】第1実施例の第３変形例である。
【図１２】第1実施例の第４変形例である。
【図１３】本発明の第2実施例の説明図である。
【図１４】構築中のシールドトンネルの一部破断斜視図である。
【図１５】従来のワンタッチ式セグメント継手部の断面拡大図(接合前)である。
【図１６】従来のワンタッチ式セグメント継手部の断面拡大図(接合後)である。
【図１７】従来のセグメントの拡大斜視図である。
【符号の説明】
2a１，2a２セグメント
３５セグメント本体
３２ａインサート
32a-2 アンカー部
３２ｂ雄金物
32b-1 キャップ部
32b-2 面取り部
３３雌金物
33b アンカー部

Claims

セグメントの接合すべき端面に突出、固定される雄金物を、他のセグメントの接合すべき端面に埋設された雌金物の開口中空部に押し込んで、セグメント同士を接合するセグメントにおいて、
セグメント本体に対して雄金物を装着可能に設け、
前記セグメント本体に、前記雄金物を連結する連結手段が設けられたインサート部材を埋設し、
雄金物に前記連結手段と連結する連結部を設けた、
ことを特徴とするセグメント。
前記連結手段及び連結部はネジであり、雄金物にネジ締結用工具の係合部を設けた、
ことを特徴とする請求項1記載のセグメント。
セグメントの接合すべき端面に突出、固定される雄金物を、他のセグメントの接合すべき端面に埋設された雌金物の開口中空部に押し込んで、セグメント同士を接合するセグメントにおいて、
セグメント本体に対して両端が雄金物として機能する雄雄金物を装着可能に設け、
前記セグメント本体に雄雄金物が押し込まれる雌金物を埋設した、
ことを特徴とするセグメント。
前記雄雄金物は、その長さ方向中央近傍に環状の止水材を備えた、
ことを特徴とする請求項３記載のセグメント。