JP3819105B2 - 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、互いに連結することにより、掘削穴の内周面を覆う壁体を掘削穴の軸方向に沿って形成するセグメントに関する。
【0002】
【従来の技術】
トンネルを構築する方法としては、掘削穴の径方向内方に複数のセグメントを連結して筒状壁体を構築する、いわゆるシールド工法が一般的である。また、このシールド工法に用いられるセグメントとしては、例えばコンクリートやスチール製のものが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このセグメントには、製造コストの低減等を目的として、十分な強度を確保しつつ構造が簡略化されたセグメントが要求されている。本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、十分な強度を有し、かつ構造が簡略化されたセグメントの提供をその目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削穴の周方向に沿って連結され、更に軸方向に沿って連結されることにより、前記掘削穴の内周面を覆う壁体を形成するセグメントであって、このセグメントが、前記壁体の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす枠体と、この枠体内に打設されたコンクリートとから構成され、前記枠体は、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレートと、このスキンプレートの周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板と、前記スキンプレートの周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板とを備え、更に、前記継手板が、前記壁体の周方向に沿って隣接する前記セグメントの前記継手板同士が前記壁体の軸方向に対し傾斜して当接するよう前記セグメントの軸方向に対して傾斜し、かつ前記主桁板が、前記壁体の周方向に沿って隣接するセグメントの一方におけるスキンプレートの台形の下底側に位置する主桁板に、前記継手板から両側に延長する延設部が形成され、前記隣接するセグメントの他方におけるスキンプレートの台形の上底側に位置する主桁板に、その両端部が両側から切り欠かれて前記延設部が重ねられる凹部が形成されるとともに、前記延設部と凹部を含む箇所に、前記壁体の周方向及び軸方向に沿って隣接する前記セグメント同士を係止する係止手段が設けたことをその特徴としている。
【0005】
ここで、前記係止手段が、前記主桁板に前記セグメントの軸方向に沿って形成された突部と開口とを備えることが望ましい。この場合、前記突部を隣接する前記セグメントの前記開口に挿入することにより、隣接する前記セグメント同士が係止される。
【0006】
また、前記突部が円柱状をなし、かつ前記突部の先端部には、前記突部と同軸状をなす凹凸が前記突部の長手方向に沿って形成されるとともに、前記開口に、前記突部の挿入に伴い前記凹凸と係合するワッシャが支持され、かつ前記ワッシャの内周側には、前記ワッシャの径方向に沿って複数の切込みが形成されていてもよい。
【0007】
更に、前記凹凸が雄ネジとされ、かつ前記開口に挿入された前記突部に、先端側からナットが螺合されていてもよく、更にまた、前記突部と前記ワッシャとの係合部が、先端側からキャップにより覆われていてもよい。
【0008】
一方、前記突部の先端面から基端側に向け、前記突部と同軸をなすネジ穴が形成されるとともに、前記開口に挿入された前記突部が、前記ネジ穴と螺合する雄ネジ部を有するキャップにより、先端側から覆われていてもよい。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の具体的な実施形態について説明する。
図1ないし図3は、いずれも本発明に係るセグメント1,1aの構造の例を示すもので、図1及び図2はそれぞれセグメント1,1aの平面図、図3はセグメント1,1aの断面図である。これらセグメント1,1aは、いずれも図3に示すように、構成すべき壁体(後述)の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす鋼板製の枠体2,2aと、この枠体2,2a内に打設されたコンクリート3とから構成されている。
【0010】
枠体2,2aは、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレート4と、このスキンプレート4の周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板5a,5b,5c,5dと、スキンプレート4の周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板6とを有している。ここで、これら一対の継手板6は、セグメント1,1aの軸方向に対し同一の角度で傾斜している。
【0011】
また、主桁板(5aと5b、5cと5d)間には複数のリブ7が設けられ、継手板6とリブ7との間には、補助板8が設けられている。ここで、これらリブ7及び補助板8は、いずれも枠体2,2aの内周側に配設されているため、これらリブ7及び補助板8とスキンプレート4との間には隙間Sが形成され、その結果、図3に示すように、コンクリート3は、枠体2,2a内の、この隙間Sを含む部分に打設される。なお、枠体2,2aとコンクリート3との一体化を図る目的で、枠体2,2aの内面には接着剤が塗布されている。
【0012】
更に、符合1で示すセグメントでは、台形の下底側(長い側)に位置する主桁板5bが継手板6から両側にそれぞれ延設されて延設部11が形成され、これら延設部11と台形の上底側(短い側)に位置する主桁板5aの中央部には、セグメント1の軸方向に沿って上底側に突出するピン(突部、係止手段)12が植設されている。このピン12は円柱状をなし、かつその先端部には、図4中符合13で示すように、ピン12と同軸状をなす凹凸がピン12の長手方向に沿って形成されている。
【0013】
また、主桁板5bの中央部及び両端部近傍には、開口(係止手段)14がセグメント1の軸方向に沿って等間隔でそれぞれ形成されている。これら開口14はいずれもピン12より大径とされ、かつこれら開口14には、上底側からワッシャ15がそれぞれ同軸をなすよう固定されている。このワッシャ15は図5に示すような円環状をなす部材で、その内径はピン12の直径より若干小径とされ、かつその内周側には、径方向に沿って複数の切込み16が形成されている。
【0014】
一方、符合1aで示すセグメントでは、台形の下底側(長い側)に位置する主桁板5cの中央部及び両端部近傍に、セグメント1の主桁板5bに形成された開口14の位置に対応して、セグメント1の軸方向に沿って下底側に突出するピン12がそれぞれ植設されている。また、台形の上底側(短い側)に位置する主桁板5dの両端部は両側から切り欠かれて凹部17を形成し、かつこれら凹部17と主桁板5dの中央部には、セグメント1に形成されたものと同様の開口14が、セグメント1aの軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。更に、これら開口14には、下底側からワッシャ15がそれぞれ同軸をなすよう固定されている。
【0015】
上記構成を有するセグメント1,1aを用いて、掘削穴の内周面を覆う壁体を形成する場合には、まず、セグメント1aの凹部17にセグメント1の延設部11を重ね、延設部11に設けられたピン12を、凹部17に設けられた開口14内に挿入する。ここで、開口14にはピン12より小径のワッシャ15が固定されているが、ワッシャ15には、その径方向に沿って複数の切込み16が形成されているので、開口14内に挿入されたピン12は、切込み16の作用によりワッシャ15の内径を拡径しつつワッシャ15内に挿入される。
【0016】
その結果、図4に示すように、ピン12の先端側に形成された凹凸13とワッシャ15の内周とが係合し、ピン12が開口14内に抜け止めされた状態で係止され、セグメント1,1aがその周方向に沿って交互に連結される。また、連結の結果、周方向に沿って隣接するセグメント1,1aの向きは、図6に示すように互いに逆向きとなり、かつこれら隣接するセグメント1,1aの継手板6同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接する。
【0017】
次いで、上記連結されたセグメント1,1aの主桁板5b,5dに形成された開口14に、新たなセグメント1aの主桁板5cに植設されたピン12をそれぞれ挿入、係止させることにより、新たなセグメント1aを、上記連結されたセグメント1,1aにまたがって連結する。更に、新たに連結されたセグメント1aの周方向に沿ってセグメント1,1aを交互に連結することにより、図6に示すように、掘削穴の内周面を2段にわたって覆う壁体が形成される。そして、上記操作を繰り返すことにより、掘削穴の内周面を覆う壁体を掘削穴の軸方向に沿って形成することができる。
【0018】
更に、このセグメント1,1aを用いて形成された壁体の場合、周方向に沿って隣接するセグメント1,1aの継手板6同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接している。従って、壁体にその軸方向に沿って作用した力を、主桁板5a,5b,5c,5d同士の当接面に加え、継手板6同士の当接面で受けることができ、その結果、壁体の軸方向及び周方向の双方に作用する力に対し、十分な強度が確保される。
【0019】
また、セグメント1,1aの連結に際しては、主桁板5a,5b,5c,5d同士の当接に伴う開口14内へのピン12の挿入によるピン12とワッシャ15との係合により、ピン12が開口14内に係止される。すなわち、これらセグメント1,1aにより壁体を形成する場合、ピン12を開口14内に挿入するだけで、セグメント1,1a同士を確実に連結することができる。しかも、このセグメント1,1aは、簡略化された構造の枠体2,2a内にコンクリート3を打設するだけで製造されるため、セグメント1,1aの製造コストも低くて済む。
【0020】
なお、図4中符号21で示すように、ピン12とワッシャ15との係合部を、ピン12の先端側から例えば樹脂製のキャップで覆うことにより、この結合部を保護してもよい。この場合、図7中符号21aで示すように、キャップ21の開口側を拡径しておき、かつピン12が挿入されたワッシャ15を開口14から脱離可能とすることにより、ピン12と結合後のワッシャ15を、開口14とピン12との隙間分及びキャップ21の拡径分だけ移動可能とすることもできる。ピン12と結合後のワッシャ15を移動可能とすることにより、施工上の余裕が生じ、その結果、多少位置のずれが生じたセグメント1,1aをも連結できるようになる。
【0021】
また、セグメント1,1a同士の係止手段としては、上記のようなピン12とワッシャ15のみを用いたものの他、例えば以下の図8ないし図11に示すような応用例が適用可能である。
【0022】
図8は、ピン12に形成された凹凸13を雄ネジとし、かつ開口14に挿入されたピン12に、この凹凸13を介して、先端側からナット22を螺合させた場合の例である。この場合、凹凸13とワッシャ15の係止によるピン12の抜け止め作用にナット22の作用が加わるため、ピン12が開口14内に更に確実に係止される。
【0023】
また、図9及び図10に示すように、ピン12の先端から基端側に向け、ピン12と同軸をなすネジ穴23を形成し、開口14へのピン12の挿入後、ピン12の先端部を、ネジ穴23と螺合する雄ネジ部24を有するキャップ25にて先端側から覆うことにより、ピン12を係止してもよい。更に、図11に示すように、ピン12に代えてネジ節ボルト26を用い、開口14に挿入されたネジ節ボルト26に先端側からナット22を螺合させることにより、開口14内にネジ節ボルト26を係止することも可能である。
【0024】
一方、セグメント1,1aの形状としては、上記のような台形のものの組み合わせの他、例えば図6にて周方向に沿って隣接するセグメント1,1aを一体化したような、平行四辺形状をなすものも適用可能である。
【0025】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、周方向に沿って隣接するセグメントの継手板同士が、壁体の軸方向に対し傾斜した状態で当接しているとともに、セグメントの台形の下底側に位置する主桁板の両端側の延設部と上底側に位置する主桁板の両端部の凹部とが重ねられて係止手段によって係止されている。従って、壁体にその軸方向に沿って作用した力を継手板同士の当接面でも受けることができ、その結果、壁体の軸及び周方向に沿って作用する力に対し、十分な強度が確保される。しかも、このセグメントは、簡略化された構造の枠体内にコンクリートを打設するだけで製造されるため、セグメント製造コストも低くて済む。また、セグメント同士の連結も容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係るセグメントの構造の例を示す矢印Aに沿った正面図である。
【図2】 本発明に係るセグメントの構造の例を示す矢印Aに沿った正面図である。
【図3】 本発明に係るセグメントの構造の例を示すB−B線に沿った断面図である。
【図4】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図5】 本発明に係るセグメントに用いられるワッシャの構造を示す正面図である。
【図6】 本発明に係るセグメントを用いて構成した壁体の一部を示す図である。
【図7】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図8】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図9】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図10】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【図11】 本発明に係るセグメント同士の結合状況の例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
1,1a セグメント
2,2a 枠体
3 コンクリート
4 スキンプレート
5a,5b,5c,5d 主桁板
6 継手板
12 ピン(突部、係止手段)
13 凹凸
14 開口(係止手段)
15 ワッシャ
16 切込み
21 キャップ
22 ナット
23 ネジ穴
Claims (6)
- 掘削穴の周方向に沿って連結され、更に軸方向に沿って連結されることにより、前記掘削穴の内周面を覆う壁体を形成するセグメントであって、このセグメントは、前記壁体の周と同一の曲率で屈曲し、かつ内周側が開口する箱状をなす枠体と、この枠体内に打設されたコンクリートとから構成され、前記枠体は、外周側に設けられた台形状をなすスキンプレートと、このスキンプレートの周方向に沿った両側部に設けられた一対の主桁板と、前記スキンプレートの周方向と交差する両側部に設けられた一対の継手板とを備え、前記継手板は、前記壁体の周方向に沿って隣接する前記セグメントの前記継手板同士が前記壁体の軸方向に対し傾斜して当接するよう前記セグメントの軸方向に対して傾斜し、かつ前記主桁板は、前記壁体の周方向に沿って隣接するセグメントの一方におけるスキンプレートの台形の下底側に位置する主桁板に、前記継手板から両側に延長する延設部が形成され、前記隣接するセグメントの他方におけるスキンプレートの台形の上底側に位置する主桁板に、その両端部が両側から切り欠かれて前記延設部が重ねられる凹部が形成されるとともに、前記延設部と凹部を含む箇所に、前記壁体の周方向及び軸方向に沿って隣接する前記セグメント同士を係止する係止手段が設けられていることを特徴とするセグメント。
- 前記係止手段が、前記主桁板に前記セグメントの軸方向に沿ってそれぞれ形成された突部と開口とを備え、前記突部を隣接する前記セグメントの前記開口に挿入することにより、隣接する前記セグメント同士が係止されることを特徴とする請求項1記載のセグメント。
- 前記突部が円柱状をなし、かつ前記突部の先端部には、前記突部と同軸状をなす凹凸が前記突部の長手方向に沿って形成されるとともに、前記開口に、前記突部の挿入に伴い前記凹凸と係合するワッシャが支持され、かつ前記ワッシャの内周側には、前記ワッシャの径方向に沿って複数の切込みが形成されていることを特徴とする請求項2記載のセグメント。
- 前記凹凸が雄ネジとされ、かつ前記開口に挿入された前記突部に、先端側からナットが螺合されていることを特徴とする請求項3記載のセグメント。
- 前記突部と前記ワッシャとの係合部が、先端側からキャップにより覆われていることを特徴とする請求項3または4記載のセグメント。
- 前記突部の先端面から基端側に向け、前記突部と同軸をなすネジ穴が形成されるとともに、前記開口に挿入された前記突部が、前記ネジ穴と螺合する雄ネジ部を有するキャップにより、先端側から覆われていることを特徴とする請求項2記載のセグメント。
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