JP3195900B2 - シールドセグメントの継手構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シールドトンネ
ルの一次覆工として使用されるシールドセグメントの継
手構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルの施工に使用されるセ
グメントを、トンネルの軸方向に結合するための継手構
造として、図１８に部分概略斜視図で、図１９に図１８
のＡ−Ａ線断面図で示すように、セグメント２１の端部
周縁に設けられたボルトボックス２２に継手板２３を取
り付け、継手板２３同士をボルト、ナット２４により締
め付けることからなるボルト継手構造が知られている。

【０００３】このようなボルト継手構造は、鋼製セグメ
ント、鉄筋コンクリートセグメント、合成セグメントの
如き各種セグメントの結合に従来から使用されている
が、多数の結合用ボルトを要し、且つ、結合作業のため
に多く労力および時間を必要とし、セグメントの組立て
作業効率が悪い問題がある。

【０００４】セグメントを組み立てる際には、シールド
ジャッキを利用し、トンネルの既設のセグメントに新た
なセグメントを結合させているので、このシールドジャ
ッキによるセグメントの圧入動作を利用し、隣接するセ
グメント同士を結合することができれば、セグメントの
組立て作業効率を向上させることができる。

【０００５】このような観点から、実公昭５５ー３２９
５９号公報には、隣り合うセグメント同士を、両端にば
ね座金が係止されたピンによって結合するセグメント連
結構造（以下、先行技術１という）が開示されており、
また、特開平７−２４７７９６号公報には、隣り合うセ
グメント同士を、拡張スリーブを使用した継手金具によ
り結合するセグメント連結構造（以下、先行技術２とい
う）が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１は、シール
ドジャッキによる圧入動作を利用して、セグメントの組
立て作業を効率化するものであり、セグメントの接合面
に多少のずれが生じている場合でも結合することができ
るが、両端にばね座金が係止されたピンによる結合のた
めに、結合強度が弱い問題を有している。

【０００７】先行技術２も、シールドジャッキによる圧
入動作を利用して、セグメントの組立て作業を効率化す
るものであるが、その継手は、雄型金具と雌型金具とが
同一軸線上に設けられているので、セグメントの接合面
にずれが生じている場合には組立て作業が困難になる問
題を有している。

【０００８】従って、この発明の目的は、上述した問題
を解決し、シールドセグメントを組立てる際に、結合用
ボルト等を必要とせず、セグメントの接合面にずれが生
じていても、トンネルの軸方向にシールドジャッキでセ
グメントを押し込むだけで、セグメント同士を簡単迅速
に且つ強固に結合することができるシールドセグメント
の継手構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、結合すべき
セグメントの一方側端面に取り付けられた雄側継手部材
と、その他方側端面に取り付けられた雌側継手部材とに
よって、セグメント同士を結合するシールドセグメント
の継手構造において、前記雄側継手部材は、先端からそ
の長さ方向に複数のスリットが所定間隔をあけて周方向
に形成された薄肉円筒体からなっており、前記雌側継手
部材は、これに嵌挿される前記雄側継手部材の薄肉円筒
体を案内しそして前記スリットにより拡開させる凸部
と、前記凸部に嵌挿され拡開した前記雄側継手部材の薄
肉円筒体先端部が当接する、前記凸部の基部に連続する
突き当て部と、前記突き当て部に固定された、前記凸部
を囲み前記凸部との間に前記雄側継手部材の薄肉円筒体
が通過し得る環状間隙を形成する開口を有する蓋板とか
らなっており、前記雌側継手部材の凸部に嵌挿され、前
記スリットにより拡開した前記雄側継手部材の薄肉円筒
体先端を前記蓋板に当接させ、そして、前記薄肉円筒体
の中間部を、前記蓋板の開口と前記凸部外面との間で押
し当てることにより、前記雄側継手部材と前記雌側継手
部材とを結合することからなり、 前記雌側継手部材の前
記突き当て部は、前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端部
を反転し塑性変形させるための、前記凸部の基部に連続
する環状の湾曲凹部からなっており、前記湾曲凹部の端
部に前記蓋板が固定されていることに特徴を有するもの
である。

【００１０】請求項２に記載の発明は、結合すべきセグ
メントの一方側端面に取り付けられた雄側継手部材と、
その他方側端面に取り付けられた雌側継手部材とによっ
て、セグメント同士を結合するシールドセグメントの継
手構造において、前記雄側継手部材は、先端からその長
さ方向に複数のスリットが所定間隔をあけて周方向に形
成された薄肉円筒体からなっており、前記雌側継手部材
は、これに嵌挿される前記雄側継手部材の薄肉円筒体を
案内しそして前記スリットにより拡開させる凸部と、前
記凸部に嵌挿され拡開した前記雄側継手部材の薄肉円筒
体先端部が当接する、前記凸部の基部に連続する突き当
て部と、前記突き当て部に固定された、前記凸部を囲み
前記凸部との間に前記雄側継手部材の薄肉円筒体が通過
し得る環状間隙を形成する開口を有する蓋板とからなっ
ており、前記雌側継手部材の凸部に嵌挿され、前記スリ
ットにより拡開した前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端
を前記蓋板に当接させ、そして、前記薄肉円筒体の中間
部を、前記蓋板の開口と前記凸部外面との間で押し当て
ることにより、前記雄側継手部材と前記雌側継手部材と
を結合することからなり、前記雄側継手部材または前記
雌側継手部材が、セグメントの当接方向の垂直な面内に
おいて移動自在に設けられていることに特徴を有してい
る。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項２記載の
発明において、前記雌側継手部材の前記突き当て部は、
前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端部を反転し塑性変形
させるための、前記凸部の基部に連続する環状の湾曲凹
部からなっており、前記湾曲凹部の端部に前記蓋板が固
定されていることに特徴を有している。

【００１２】また、請求項４に記載の発明は、雌側継手
部材の凸部が、蓋板の表面より前記雄側継手部材に向け
て突出していることに特徴を有している。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の継手構造は、一方のセ
グメントに固定された、複数のスリットが形成された薄
肉円筒体からなる雄側継手部材、および、他方のセグメ
ントに固定された、薄肉円筒体を案内し拡開させる凸部
と、拡開した雄側継手部材の薄肉円筒体先端部が当接す
る突き当て部と、突き当て部に固定された蓋板とからな
る雌側継手部材によって構成されている。従って、雌側
継手部材の凸部に嵌挿され拡開した雄側継手部材の薄肉
円筒体先端を蓋板に当接させ、そして、薄肉円筒体の中
間部を、蓋板の開口と凸部外面との間で押し当てること
により、雄側継手部材と雌側継手部材とを強固に結合す
ることができる。

【００１４】図１は、この発明のシールドセグメント継
手構造の第１実施態様を示す、合成セグメント同士を結
合する場合の、結合前のトンネル軸方向断面図、図２は
その結合後のトンネル軸方向断面図、図３は雄側継手部
材の断面図、図４は雄側継手部材先端のスリット部分を
示す断面図、図５は雌側継手部材の断面図である。

【００１５】図面に示すように、合成セグメント１は、
外側の鋼板２と内側のコンクリート３とによって構成さ
れ、その端部には鋼枠４が取り付けられている。一方の
鋼枠４のウエブ4bの端面には、雄側継手部材５が取り付
けられており、他方の鋼枠４のウエブ4bの端面には、雌
側継手部材６が取り付けられている。

【００１６】雄側継手部材５は、図３および図４に示す
ように、鋼枠４のウエブ4bの端面に取り付けられる中実
円筒状のベース金具７と、先端からその長さ方向に複数
のスリット９が所定間隔をあけて周方向に形成された薄
肉円筒体８とからなっており、薄肉円筒体８の基端部8b
は、大径のざぐり部が設けられたベース金具７に、ねじ
込みまたは溶接により一体的に取り付けられている。

【００１７】図示の例では、薄肉円筒体８の板厚は約５
mmであり、図４に示すように、その周方向に形成された
１２のスリット９によって１２分割されている。なお、
スリット９の長さは、薄肉円筒体８の基端部8bが塑性変
形しない範囲内の長さに設定されている。

【００１８】雌側継手部材６は、図５に示すように、こ
れに嵌挿される雄側継手部材５の薄肉円筒体８を案内し
そしてスリット９により拡開させるためのガイド兼拡開
作用を備えたほぼ円錐状の凸部１０と、凸部１０により
拡開されながら嵌挿された雄側継手部材５の薄肉円筒体
８を、逆方向に反転変形させ突き当てる突き当て部とし
ての、凸部１０の基部に連続する環状の湾曲凹部１１
と、湾曲凹部１１の先端に固定された、ほぼ円錐状の凸
部１０を囲み、凸部１０との間に雄側継手部材５の薄肉
円筒体８が通過し得る環状間隙を形成する円形開口１３
が設けられた蓋板１２とからなっている。凸部１０は、
蓋板１２の表面より雄側継手部材に向けて突出してい
る。

【００１９】ほぼ円錐状の凸部１０とこれに連続する湾
曲凹部１１とは、機械加工または鋳造によって一体に形
成されており、円形開口１３を有する蓋板１２は、湾曲
凹部１１の先端に溶接またはボルトによって、一体的に
固着されている。図示の例では、ほぼ円錐状の凸部１０
のテーパー角度αは３０°であり、湾曲凹部１１の曲率
半径Ｒは、薄肉円筒体８の板厚ｔの３倍である。また、
蓋板１２の下面と凸部１０との間の隙間ｆは、薄肉円筒
体８の板厚ｔに１mmを加えた値である。

【００２０】雄側継手部材５の材質は、鉄鋼のほか、所
定の塑性変形を有しておれば非鉄金属でも可塑性樹脂で
もよい。また、雌側継手部材６の材質は、鉄鋼のほかコ
ンクリートなどであってもよい。

【００２１】図６は、雄側継手部材５と雌側継手部材６
とが同一軸線上に位置する場合における嵌合前の状態を
示す断面図であり、図７は、その嵌合後の状態を示す断
面図である。図６に矢印で示すように、雄側継手部材５
を雌側継手部材６に向けて押し付けると、雄側継手部材
５の薄肉円筒体８が雌側継手部材６のほぼ円錐状の凸部
１０に嵌挿され、更に、押し付けを進めると、図７に示
すように、雌側継手部材６の湾曲凹部１１によって、雄
側継手部材５の薄肉円筒体８は拡開してタコ足状に塑性
変形し、その先端部分8aが雌側継手部材６の蓋板１２の
下面に当接する。

【００２２】この結果、図７に示すように、塑性変形し
た雄側継手部材５の径が、雌側継手部材６の蓋板１２の
円形開口１３においてその径よりも大になり、且つ、雄
側継手部材５の塑性変形した薄肉円筒体先端部分8aが、
雌側継手部材６の蓋板１２の下面に当接した後、シール
ドジャッキの押し込み力によって、雄側継手部材５の先
端部分8aと雌側継手部材６の蓋板１２下面との間におい
て押し付け力が生ずるので、十分な引抜き抵抗力が発揮
される。更に、雄側継手部材５の薄肉円筒体８の中間部
が、蓋板１２の円形開口１３の内面と雌側継手部材６の
凸部１０の外面との間に押し当てられ、局部的に膨らむ
ことによって、雄側継手部材５と雌側継手部材６とは結
合される。

【００２３】上述したように、この発明においては、雄
側継手部材５の薄肉円筒体８の中間部が、蓋板１２の円
形開口１３の内面と雌側継手部材６の凸部１０の外面と
の間に押し当てられそして食いつかれることにより、両
部材の結合を極めて強固にすることができる。

【００２４】雌側継手部材６に設けられた、雄側継手部
材５の薄肉円筒体８を案内しそしてスリット９により拡
開させるためのガイド兼拡開作用を備えた凸部１０は、
正確な円錐形状に限られるものではなく、図８に示すよ
うに、凸部１０部分が凸面形状であってもよい。

【００２５】また、図９に示すように、凸部１０の基部
に連続して形成される、雄側継手部材５の薄肉円筒体８
を逆方向に反転変形させる突き当て部となる、湾曲凹部
１１と蓋板１２との間は、垂直面状であってもよい。

【００２６】なお、薄肉円筒体８を、逆方向に反転変形
させる曲げ方は、テーパー形状の拡大、円弧形状の曲
げ、すり鉢形状の拡大等を組合せることができ、その工
程の何れに前述した突き当て部を配置してもよい。ま
た、蓋板と突き当て部は一体に形成してもよい。

【００２７】図１０は、雄側継手部材５と雌側継手部材
６とが同一軸線上に位置していない場合における嵌合前
の状態を示す断面図であり、図１１は、その嵌合後の状
態を示す断面図である。図１０および図１１に示すよう
に、雄側継手部材５と雌側継手部材６とが同一軸線上に
位置していない場合でも、雄側継手部材５が雌側継手部
材６の凸部１０に嵌挿されるとき、蓋板１２の表面より
雄側継手部材５側に突出した凸部１０に案内されて、図
１１に示すように、両者を円滑に嵌挿させることができ
る。

【００２８】図１２は、この発明の第２実施態様を示
す、雄側継手部材５と雌側継手部材６とが同一軸線上に
位置していない場合における嵌合前の状態を示す断面図
であり、図１３は、その嵌合後の状態を示す断面図であ
る。この実施態様においては、ほぼ円錐状の凸部１０、
湾曲凹部１１、および、湾曲凹部１１の先端に取り付け
られた環状の蓋板１２からなる雌側継手部材６の全体
が、ケーシング１４内に収容されており、そして、雌側
継手部材６の外周には、ケーシング１４との間に弾性ゴ
ム材１５が設けられている点が第１実施態様の継手構造
と異なる。

【００２９】上述したこの発明の第２実施態様の継手構
造によれば、雄側継手部材５と雌側継手部材６とが同一
軸線上にない場合においても、雄側継手部材５が雌側継
手部材６の凸部１０に嵌挿されるとき、凸部１０に案内
されて、図１３に示すように、ケーシング１４内におい
て、弾性ゴム材１５の変形により雌側継手部材６が、セ
グメントの当接方向の垂直な面内において水平移動し、
両部材が同一軸線上になるように位置修正される。従っ
て、両部材を円滑に嵌挿させることができる。なお、雄
側継手部材５側に同様の弾性ゴム材を配置してもよい。

【００３０】図１４は、この発明の継手構造をＲＣセグ
メントに適用した場合の例を示す概略斜視図である。図
面に示すように、ＲＣセグメント１６、１６’の接合す
べき一方の端面に雄側継手部材５が取り付けられ、その
他方の端面に雌側継手部材６が取り付けられている。接
合すべきＲＣセグメント１６を矢印で示すように既設の
ＲＣセグメント１６’に向けて押し込むことにより、雄
側継手部材５は雌側継手部材６に嵌挿され、ＲＣセグメ
ント１６、１６’は接合される。

【００３１】図１５は、この発明の継手構造を鉄筋コン
クリートセグメントに適用した場合の例を示す概略断面
図である。図面に示すように、鉄筋コンクリートセグメ
ント１７、１７’の接合すべき一方の端面に雄側継手部
材５が、セグメント１７の端部内に埋設された鋼板１８
に溶接によって固定されている。鋼板１８は、その反対
側の面に溶接された異形鉄筋１９をセグメント１７のコ
ンクリート17a 中に埋設することにより固定されてい
る。鉄筋コンクリートセグメント１７、１７’の他方の
端面には、雌側継手部材６が同じく異形鉄筋１９をセグ
メント１７のコンクリート17a 中に埋設することにより
固定されている。

【００３２】図１６は、この発明の継手構造を鋼製セグ
メントに適用した場合の例を示す概略断面図であり、図
１７は接合部の概略断面図である。図面に示すように、
鋼製セグメント２０の一方の主桁20a には、雄側継手部
材５が溶接によって固定されており、他方の主桁20b に
は雌側継手部材６が同じく溶接によって固定されてい
る。このような構造の鋼製セグメント２０に、接合すべ
き他方の鋼製セグメント２０’を押し付けることによ
り、両者は雄側継手部材５と雌側継手部材６とによって
結合される。

【００３３】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の継手構造
は、一方のセグメントに固定された、複数のスリットが
形成された薄肉円筒体からなる雄側継手部材、および、
他方のセグメントに固定された、薄肉円筒体を案内し拡
開させる凸部と、拡開した雄側継手部材の薄肉円筒体先
端部が当接する突き当て部と、突き当て部に固定された
蓋板とからなる雌側継手部材によって構成されているの
で、雌側継手部材の凸部に嵌挿され拡開した雄側継手部
材の薄肉円筒体先端を蓋板に当接させ、そして、薄肉円
筒体の中間部を、蓋板の開口と凸部外面との間に押し当
てることにより、雄側継手部材と雌側継手部材とを強固
に結合することができる。

【００３４】従って、従来のボルト接合継手に比べて、
結合用ボルトを必要とせず、セグメントの組立て時間お
よび組立て工程が大幅に短縮され、その施工速度が向上
すると共に、セグメントの組立て時に、セグメント接合
面にずれが生じていても、トンネルの軸方向にシールド
ジャッキでセグメントを押し込むだけで、セグメント同
士を強固に結合することができる等、多くの工業上有用
な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のシールドセグメント継手構造の第１
実施態様を示す、結合前のトンネル軸方向断面図であ
る。

【図２】セグメント結合後のトンネル軸方向断面図であ
る。

【図３】雄側継手部材の断面図である。

【図４】雄側継手部材先端のスリット部分を示す断面図
である。

【図５】雌側継手部材の断面図である。

【図６】雄側継手部材と雌側継手部材とが同一軸線上に
位置する場合における結合前の状態を示す断面図であ
る。

【図７】結合後の状態を示す断面図である。

【図８】雌側継手部材の他の例を示す断面図である。

【図９】雌側継手部材の更に他の例を示す断面図であ
る。

【図１０】雄側継手部材と雌側継手部材とが同一軸線上
に位置していない場合における結合前の状態を示す断面
図である。

【図１１】結合後の状態を示す断面図である。

【図１２】この発明の第２実施態様を示す、雄側継手部
材と雌側継手部材とが同一軸線上に位置していない場合
における結合前の状態を示す断面図である。

【図１３】結合後の状態を示す断面図である。

【図１４】この発明の継手構造をＲＣセグメントに適用
した場合の例を示す概略斜視図である。

【図１５】この発明の継手構造を鉄筋コンクリートセグ
メントに適用した場合の例を示す概略断面図である。

【図１６】この発明の継手構造を鋼製セグメントに適用
した場合の例を示す概略断面図である。

【図１７】結合部の概略断面図である。

【図１８】従来のセグメント継手構造を示す部分概略斜
視図である。

【図１９】図１８のＡ−Ａ線断面図である。

【符号の説明】

１ 合成セグメント ２ 鋼板 ３ コンクリート ４ 鋼枠 4a フランジ 4b ウエブ ５ 雄側継手部材 ６ 雌側継手部材 ７ ベース金具 ８ 薄肉円筒部 8a 先端部分 8b 基端部 ９ スリット 10 凸部 11 湾曲凹部 12 蓋板 13 開口 14 ケーシング 15 弾性ゴム材 16 ＲＣセグメント 17 鉄筋コンクリートセグメント 18 鋼板 19 異形鉄筋 20 鋼製セグメント 21 セグメント 22 ボルトボックス 23 継手板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸井田 浩 千葉県我孫子市つくし野６−14−11 (72)発明者 大口 克人 東京都品川区南品川 ５−16−14 (56)参考文献 特開 平５−248183（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−247796（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/04 E21D 11/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結合すべきセグメントの一方側端面に取
   り付けられた雄側継手部材と、その他方側端面に取り付
   けられた雌側継手部材とによって、セグメント同士を結
   合するシールドセグメントの継手構造において、 前記雄側継手部材は、先端からその長さ方向に複数のス
   リットが所定間隔をあけて周方向に形成された薄肉円筒
   体からなっており、 前記雌側継手部材は、これに嵌挿される前記雄側継手部
   材の薄肉円筒体を案内しそして前記スリットにより拡開
   させる凸部と、前記凸部に嵌挿され拡開した前記雄側継
   手部材の薄肉円筒体先端部が当接する、前記凸部の基部
   に連続する突き当て部と、前記突き当て部に固定され
   た、前記凸部を囲み前記凸部との間に前記雄側継手部材
   の薄肉円筒体が通過し得る環状間隙を形成する開口を有
   する蓋板とからなっており、 前記雌側継手部材の凸部に嵌挿され、前記スリットによ
   り拡開した前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端を前記蓋
   板に当接させ、そして、前記薄肉円筒体の中間部を、前
   記蓋板の開口と前記凸部外面との間で押し当てることに
   より、前記雄側継手部材と前記雌側継手部材とを結合す
   ることからなり、 前記雌側継手部材の前記突き当て部は、前記雄側継手部
   材の薄肉円筒体先端部を反転し塑性変形させるための、
   前記凸部の基部に連続する環状の湾曲凹部からなってお
   り、前記湾曲凹部の端部に前記蓋板が固定されているこ
   とを特徴とする、シールドセグメントの継手構造。
2. 【請求項２】 結合すべきセグメントの一方側端面に取
   り付けられた雄側継手部材と、その他方側端面に取り付
   けられた雌側継手部材とによって、セグメント同士を結
   合するシールドセグメントの継手構造において、 前記雄側継手部材は、先端からその長さ方向に複数のス
   リットが所定間隔をあけて周方向に形成された薄肉円筒
   体からなっており、 前記雌側継手部材は、これに嵌挿される前記雄側継手部
   材の薄肉円筒体を案内しそして前記スリットにより拡開
   させる凸部と、前記凸部に嵌挿され拡開した前記雄側継
   手部材の薄肉円筒体先端部が当接する、前記凸部の基部
   に連続する突き当て部と、前記突き当て部に固定され
   た、前記凸部を囲み前記凸部との間に前記雄側継手部材
   の薄肉円筒体が通過し得る環状間隙を形成する開口を有
   する蓋板とからなっており、 前記雌側継手部材の凸部に嵌挿され、前記スリットによ
   り拡開した前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端を前記蓋
   板に当接させ、そして、前記薄肉円筒体の中間部を、前
   記蓋板の開口と前記凸部外面との間で押し当てることに
   より、前記雄側継手部材と前記雌側継手部材とを結合す
   ることからなり、 前記雄側継手部材または前記雌側継手部材が、セグメン
   トの当接方向の垂直な面内において移動自在に設けられ
   ていることを特徴とする、シールドセグメントの継手構
   造。
3. 【請求項３】 前記雌側継手部材の前記突き当て部は、
   前記雄側継手部材の薄肉円筒体先端部を反転し塑性変形
   させるための、前記凸部の基部に連続する環状の湾曲凹
   部からなっており、前記湾曲凹部の端部に前記蓋板が固
   定されている、請求項２記載の継手構造。
4. 【請求項４】 前記雌側継手部材の前記凸部が、前記蓋
   板の表面より前記雄側継手部材に向けて突出している、
   請求項１から３の何れか１に記載の継手構造。