JP3808971B2 - 掘削壁覆工用セグメント - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法によって掘削されるトンネル等の坑内壁の一次覆工や、あるいは立坑の土留め壁として使用されるセグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド工法によるトンネルの施工は、図8に示すように、シールド掘進機によって行われる。シールド掘進機は、基本的には略円筒形のシールドフレーム1の掘進方向前端で円盤状のカッタヘッド2を回転させることによって地盤Gを掘削し、これによって発生した掘削土(ズリ)G’を、カッタヘッド2に形成されたスリットからその背面のチャンバ3内に導入して、カッタヘッド2の回転に伴って撹拌し、このチャンバ3から後方へ延在されたスクリュコンベア4を介して排土ゲート5に連続的に搬送し、更にそこから適宜搬送手段を介して地上へ排出するようになっている。また、シールドフレーム1の掘進方向後端では、掘削された坑内壁に、図示されていないエレクタによって複数のセグメント8Sで円筒状の覆工体8を組み立て、これによって、土圧に耐えるための一次覆工を施している。
【0003】
そして、このセグメント8Sで覆工体8を例えば1リング分だけ組み立てたら、この覆工体8の前端に推進用油圧ジャッキ6を当てて押圧することによって、その反力でシールド掘進機を前記1リング分の軸方向幅に相当する一定距離だけ掘進してから、次の1リング分だけ覆工体8の組み立てを行うといった行程のサイクルが繰り返される。
【0004】
各セグメント8Sは、例えば図9に示すように、円筒状の覆工体8の周壁の一部をなす円弧状に湾曲した鋳鉄又はコンクリート板からなり、前記覆工体8の軸方向に対して隣接するセグメント8S,8S,・・・ 同士は軸方向に反復的に起伏した凹凸形状の衝合面81において互いに嵌合状態に衝合し、前記覆工体8の円周方向に対して隣接するセグメント8S,8S,・・・ 同士は前記覆工体8の軸心を通る平面に対して一定角度で傾斜した衝合面82において互いに衝合している。また、前記軸方向に対して隣接するセグメント8S,8S,・・・ 同士は、それぞれ複数のボルト83を介して互いに連結される(例えば特開昭51−78037号公報等参照)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術によれば、覆工体8の軸方向に対して隣接するセグメント8S,8S,・・・ 同士が軸方向に反復的に起伏した凹凸形状の衝合面81において互いに嵌合される形状としたことによって、円周方向に対する結合力が得られるので、ボルト83による連結作業が少なくて済むようになっているものである。しかしながら、セグメント8Sを新設して組み立てる度に、互いの連結部に複数のボルト83を挿通して締結するといった作業は依然として必要であり、このため、覆工体8の組立工程は依然として煩雑で時間のかかるものであった。
【0006】
本発明は、上記のような事情のもとになされたもので、その技術的課題とするところは、ボルトの挿入・締結によるセグメントの連結作業をなくすことによってトンネルの一次覆工工程を迅速に行い、トンネル施工の工期を短縮することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題は、本発明によって有効に解決することができる。
すなわち本発明は、円筒状の覆工体の一部をなすセグメントにおいて、覆工体の円周方向両側を向いた一対の第一衝合面及び前記覆工体の軸方向両側を向いた一対の第二衝合面を有し、前記各第二衝合面はそれぞれ円周方向中間にあって軸方向に互いに対称な凹面部及びその両側の凸面部が段差部を介して形成された起伏形状を呈し、前記凹面部は円周方向に隣接した一対のセグメントの互いに衝合した凸面部と嵌合可能となっている。そして、前記凸面部と凹面部との嵌合状態において互いに衝合される前記段差部のうちの一方に、支持凹部と、この支持凹部に突没自在に支持された係合突起と、この係合突起を前記支持凹部から常時突出する方向に付勢する弾性体が設けられ、前記段差部のうちの他方に前記支持凹部と対応する係合凹部が設けられたものである。
【0008】
上記構成によれば、第一衝合面同士が衝合した状態で円周方向に隣接した一対のセグメントの互いに衝合した凸面部に、軸方向一側から他のセグメントの第二衝合面における凹面部を嵌合させると、一方のセグメントの第二衝合面における段差部に設けられた係合突起が、他方のセグメントの第二衝合面における段差部との干渉によって支持凹部内にいったん没入され、前記凸面部と凹面部が完全に嵌合状態になった時点で、支持凹部内の係合突起が弾性体の付勢力によって前記係合凹部内に突出して係合状態になり、これによって双方のセグメントが互いに結合される。また、この結合状態では、前記凸面部と凹面部の嵌合によって、双方のセグメントは円周方向に対しても互いに固定される。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1及び図2は本発明に係る掘削壁覆工用セグメントの典型的な実施形態を示すものであり、図3はこのセグメントによって円筒状の覆工体10を組み立てる過程を示すものである。図1に示すセグメント10SA と、図2に示すセグメント10SB とは、後述するように、支持凹部16に支持された係合ピン17と係合凹部15の位置関係が相違するものである。
【0010】
セグメント10SA ,10SB は、円筒状を呈する覆工体10の周壁の一部をなす一定の曲率で湾曲したコンクリート成形体からなり、前記覆工体10の円周方向両側を向いた一対の第一衝合面11,12及び前記覆工体10の軸方向両側を向いた一対の第二衝合面13,14を有する。第一衝合面11,12は、覆工体10の軸心(円筒中心線)を通る平面を対称面として互いに対称に傾斜しており、第二衝合面13,14はそれぞれ、円周方向中間にあって前記軸心と直交する平面を対称面として互いに対称な凹面部131,141と、その円周方向両側の凸面部132,133,142,143を有する起伏形状を呈する。
【0011】
一方の第二衝合面13における凹面部131とその両側の凸面部132,133との間には、それぞれ前記軸心を通る平面を対称面として互いに対称かつ軸方向外側へ向けて開く方向に傾斜した段差部134,135が形成され、同様に、他方の第二衝合面13における凹面部141とその両側の凸面部142,143との間には、それぞれ段差部134,135と対称に傾斜した段差部144,145が形成されている。
【0012】
第二衝合面13,14における凹面部131,141の円周方向の幅W1 は、前記第二衝合面13,14の円周方向の幅の和の1/4に相当し、言い換えれば凸面部132(133)の円周方向の幅W2 と凸面部142(143)の円周方向の幅W3 との和に等しい。また、先に述べたように段差部134,135,144,145は互いに対称な傾斜面をなし、その段差の高さHも互いに等しい。このため図3に示すように、一方の第二衝合面13における凹面部131には、円周方向に互いに隣接している他の一対のセグメント10SA ,10SB の凸面部132,142が嵌合可能であり、他方の第二衝合面14における凹面部141には、円周方向に互いに隣接している他の一対のセグメント10SA ,10SB の凸面部133,143が嵌合可能となっている。
【0013】
図1に示すセグメント10SA は、第二衝合面14における段差部144,145の互いに対応する位置に、それぞれ覆工体10の円周に対するほぼ接線方向に延びる支持凹部15が形成され、またその反対側の第二衝合面13における段差部134,135の互いに対応する位置であって前記支持凹部15と対応する位置に、それぞれ覆工体10の円周に対するほぼ接線方向に延びる係合凹部16が形成され、これら支持凹部15及び係合凹部16は、セグメント10SA の成形の際に埋設された有底円筒状のインサート金具からなる。各支持凹部15には前記係合凹部16に挿入可能な係合ピン17が突没自在に支持されると共に、この係合ピン17を常時突出する方向に付勢するバネ(コイルスプリング)18が内蔵されている。
【0014】
これに対し、図2に示すセグメント10SB は、上記セグメント10SA とは逆に、係合ピン17が突没自在に支持されると共にこの係合ピン17を常時突出する方向に付勢するバネ18が内蔵された支持凹部15が、第二衝合面13における段差部134,135に形成され、係合凹部16が第二衝合面14における段差部144,145に形成されている。
【0015】
図3に示すように、覆工体10はその軸方向各段10n ,10n+1 ,10n+2 ,・・・ 毎にセグメント10SA ,10SB が円周方向交互に配置されている。またセグメント10SA ,10SB は、円周方向両側の第一衝合面11,12が覆工体10の軸心(円筒中心線)を通る平面を対称面として互いに対称な傾斜面をなすため、軸方向に対して互いに逆向きに配置され、これによって、円周方向に互いに隣接するセグメント10SA ,10SB は、第一衝合面11,11同士及び第一衝合面12,12同士で衝合している。またこのため、セグメント10SA は第二衝合面13側が先端を向いた状態にあり、セグメント10SB は逆に第二衝合面14側が先端を向いた状態にあり、言い換えればセグメント10SA ,10SB は、いずれも係合凹部16を有する側が先端を向くように組み付けられる。
【0016】
また、例えば10n+1 段目において互いに隣接するセグメント10SA の凸面部142とセグメント10SB の凸面部132は、10n 段目におけるセグメント10SA の凹面部131と嵌合されている。同様に、10n+1 段目において互いに隣接するセグメント10SA の凸面部132とセグメント10SB の凸面部142は、10n+2 段目におけるセグメント10SB の凹面部131と嵌合され、10n+1 段目において互いに隣接するセグメント10SA の凸面部143とセグメント10SB の凸面部133は、10n 段目のリングにおけるセグメント10SB の凹面部141と嵌合され、10n+1 段目において互いに隣接するセグメント10SA の凸面部133とセグメント10SB の凸面部143は、10n+2 段目におけるセグメント10SA の凹面部141と嵌合されている。
【0017】
この実施形態においては、シールド掘進機(図8参照)の後端部に位置する覆工体10の最先端にある既設セグメント10SA ,10SB は、上述した理由から、係合凹部16を有する側が先端を向くように取り付けられている。したがって、覆工体10の先端に、前記シールド掘進機のエレクタによってセグメント10SA ,10SB を新設して組み立てるには、これらの新設セグメント10SA ,10SB は、その第二衝合面13,14のうち係合ピン17を有する側を覆工体10の先端の第二衝合面13,14と嵌合するように軸方向に押し付ければ良い。
【0018】
図4は、覆工体10の先端に新設セグメント10SB を結合する過程を部分的に示すものである。まず(A)においては、新設セグメント10SB の第二衝合面13における段差部135に設けられた係合ピン17が覆工体10の先端と未干渉であって、バネ18の付勢力によって支持凹部15から最も突出した状態にある。新設セグメント10SB の第二衝合面13における凹面部131は、覆工体10の先端において互いに円周方向に隣接した既設セグメント10SA の凸面部133及び既設セグメント10SB の凸面部143と軸方向に対向されている。
【0019】
この状態から新設セグメント10SB を覆工体10側へ軸方向に移動させて行くと、図4(B)に示すように、係合ピン17が覆工体10の先端における既設セグメント10SA の傾斜面状の段差部135と干渉し摺動することによって、バネ18の付勢力に抗して支持凹部15に没入されて行く。そして、図4(C)に示すように、新設セグメント10SB の凹面部131が、既設セグメント10SA の凸面部133及び既設セグメント10SB の凸面部143と完全に嵌合され、段差部135,135同士が互いに衝合する位置まで新設セグメント10SB が軸方向移動されると、この時点で前記係合ピン17が、既設セグメント10SA 側の係合凹部16と対応する位置に達するため、圧縮状態にあるバネ18の付勢力によって前記係合凹部16に挿入されて係合状態となる。そしてこれによって新設セグメント10SB は、その第二衝合面13における凹面部131が円周方向に互いに隣接した既設セグメント10SA ,10SB の凸面部133,143と嵌合した状態で互いに連結される。
【0020】
図4は新設セグメント10SB を結合する過程を例示したが、覆工体10の先端に新設セグメント10SA を結合する過程も全く同様である。
【0021】
図5及び図6は、本発明に係る他の実施形態を示すものである。このうち図5に示すセグメント10SC は、係合ピン17が突没自在に支持されると共にこの係合ピン17を常時突出する方向に付勢するバネ18が内蔵された支持凹部15が、第二衝合面13,14の全ての段差部134,135,144,145に設けられたものであり、図6に示すセグメント10SD は、前記係合ピン17の係合相手である係合凹部16が、第二衝合面13,14の全ての段差部134,135,144,145に設けられたものである。
【0022】
この実施形態においては、覆工体10の軸方向に対してはセグメント10SC とセグメント10SD が交互に配置されると共に、円周方向に対しては同一種類のセグメント、すなわちセグメント10SC のみ、又はセグメント10SD のみが配置されることになる。
【0023】
また、各セグメントの係合手段としては、上述のような係合ピン17と係合凹部16とによるもののほか、例えば図7に示すように、支持凹部19に、軸20を中心に揺動可能に設けられてバネ18により前記支持凹部19から常時突出する方向に付勢された片持ち状の係合片21が、相手段差部の係合凹部22と係合される構成とすることができる。
【0024】
この構成によるセグメントの結合過程は、先に説明した図4とほぼ同様であって、すなわちまず図7(A)の未結合状態においては、新設セグメント側の係合片21がバネ18の付勢力によって支持凹部19から最も突出した状態にある。そしてこの状態から新設セグメントを覆工体10側へ軸方向に移動させて行くと、図7(B)に示すように、係合片21は、覆工体10の先端の既設セグメントの段差部と干渉し摺動することによって、バネ18の付勢力に抗して支持凹部19への没入方向に角変位される過程を経て、図7(C)に示すように、新設セグメントの第二衝合面が、覆工体10側の相手衝合面に嵌合状態となった時点で、係合片21が、相手側の係合凹部22と係合状態となる。
【0025】
その他、係合手段の形状等は種々のものが考えられ、例えばバネ18は、板バネやゴム等の他の弾性体に代えても良い。また、上述の各実施形態は、シールドトンネルの一次覆工用として説明したが、例えば立坑の内周壁面の土留め壁として使用されるものについても同様に構成することができる。
【0026】
【発明の効果】
本発明によると、覆工体の先端にセグメントを新設して組み立てる際に、この新設セグメントを複数のボルトの挿通・締結により覆工体の既設セグメントに連結する必要がなく、前記既設セグメントに嵌合するだけで自動的に連結されるため、トンネル等の内周掘削面の覆工工程が迅速に行われ、工期を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の典型的な実施形態におけるセグメント10SA を単体で示す説明図である。
【図2】上記実施形態におけるセグメント10SB を単体で示す説明図である。
【図3】上記実施形態のセグメント10SA ,10SB による覆工体10の組立過程を部分的に示す説明図である。
【図4】上記実施形態による組立過程において、覆工体10側の係合凹部16と新設セグメント10SB 側の係合ピン17の係合動作を示す説明図である。
【図5】本発明の典型的な他の実施形態におけるセグメント10SC を単体で示す説明図である。
【図6】上記他の実施形態におけるセグメント10SD を単体で示す説明図である。
【図7】本発明の第三の実施形態として、覆工体10側の係合凹部22と新設セグメント側の係合片21の係合動作を示す説明図である。
【図8】シールド工法によるトンネルの施工状況を概略的に示す説明図である。
【図9】従来のセグメントによる覆工体の組立形態を示す説明図である。
【符号の説明】
10 覆工体
10SA ,10SB ,10SC ,10SD セグメント
11,12 第一衝合面
13,14 第二衝合面
131,141 凹面部
132,133,142,143 凸面部
134,135,144,145 段差部
15,19 支持凹部
16,22 係合凹部
17 係合ピン(係合突起)
18 バネ
21 係合片(係合突起)
Claims (1)
- 円筒状の覆工体の一部をなすセグメントであって、
前記覆工体の円周方向両側を向いた一対の第一衝合面及び前記覆工体の軸方向両側を向いた一対の第二衝合面を有し、
前記各第二衝合面はそれぞれ円周方向中間にあって軸方向に互いに対称な凹面部及びその両側の凸面部が段差部を介して形成された起伏形状を呈し、
前記凹面部は円周方向に隣接した一対のセグメントの互いに衝合した凸面部と嵌合可能であり、
前記嵌合時に互いに衝合される前記段差部のうちの一方に、支持凹部と、この支持凹部に突没自在に支持された係合突起と、この係合突起を前記支持凹部から常時突出する方向に付勢する弾性体が設けられ、
前記嵌合時に互いに衝合される前記段差部のうちの他方に前記支持凹部と対応する係合凹部が設けられたことを特徴とする掘削壁覆工用セグメント。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12153997A JP3808971B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削壁覆工用セグメント |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12153997A JP3808971B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削壁覆工用セグメント |
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JPH10299394A JPH10299394A (ja) | 1998-11-10 |
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Family
ID=14813757
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP12153997A Expired - Lifetime JP3808971B2 (ja) | 1997-04-25 | 1997-04-25 | 掘削壁覆工用セグメント |
Country Status (1)
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1997
- 1997-04-25 JP JP12153997A patent/JP3808971B2/ja not_active Expired - Lifetime
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