JP3930833B2 - コンクリートセグメントの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、地中に管渠を構築するする推進工法に用いられるコンクリート製管体を構成するコンクリートセグメントの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に管渠を構築する方法として、地中に立設した縦坑から、推進菅を横方向に地中に押し込みながら掘削していく推進工法が知られている。これは、工場で所定長さに製造されたコンクリート製の管体を、先に押し込まれた管の後方端に接合しながら押し込んでいくことにより、必要な長さの管渠を構築していくものである。このような推進管を構成する管体やその接合部には、地中に押し込まれる際の反力に耐える強度と、地下水等の浸入を防止するための水密性が要求される。
【０００３】
近年、都市部における共同溝の普及等にともない、より大口径の管渠が構築されるようになった。推進工法で例えば３ｍを超えるような大口径の管渠を構築するには、そのような大口径の管体を工場から現場へ輸送し、さらに縦坑内に搬入しなければならず、輸送やハンドリングの作業に困難が伴う。そこで、シールド工法で用いられるトンネル構築用のコンクリートセグメントと同様に、管体を周方向に複数に分割したセグメント構造とすることが考えられる。
【０００４】
この場合、多くのセグメントに分割すると、現場での接合作業が大変になるので、例えば、２分割の半割体とすることが考えられ、これで輸送やハンドリングの作業の負荷を充分軽減することができる。その際、これらのセグメントには、互いの接合面に、推進工法作業の際、菅体に軸線方向に掛かる剪断力を負荷するための凹凸を形成することが考えられる。このような凹凸は、コンクリートセグメントを接合して管体を構成する際の位置決めのためにも用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなセグメント構造の場合、以下のような問題点が予想される。
（１）コンクリートセグメントを製造する際に、個々のコンクリートセグメントにおけるコンクリートの固化の状況が相違すると、互いの凹凸の位置がずれて、現場での位置合わせ作業が困難になるとともに、管体としての一体化が不充分となって、推進管としての高い性能を発揮できない。
（２）上記の凹凸は、大きな剪断負荷に耐えるために多く設けることが考えられるが、コンクリートセグメントを吊持した不安定な状態でそれらを同時に位置合わせする作業は容易でない。
【０００６】
この発明は、上記のような課題に鑑み為されたもので、管体を構成するコンクリートセグメントの接合面における剪断力負荷用の凹凸の位置が厳密に一致し、一体化した強固な管体を構成できるとともに、現場での位置合わせ作業が容易になるようなコンクリートセグメントの製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、周方向端面に剪断キーを収容する凹所が設けられた複数の円弧板状のコンクリートセグメントを隣接して配置し、隣接するコンクリートセグメントどうしの前記凹所に共通の剪断キーを装着することによってコンクリート製管体を構成するために用いられる前記コンクリートセグメントを製造する方法であって、
前記複数のコンクリートセグメントを成形すべき型枠を周方向に隣接して配置し、
前記型枠の周方向端面部分に、隣接するコンクリートセグメント間に掛け渡される共通の連結部材を配置した状態で前記型枠にコンクリートを注入し、
コンクリートが固化した後に前記連結部材を除去することによって前記凹所を形成することを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明においては、管体を構成するために接合されるコンクリートセグメントを、同じ材料で同じ条件下で製造するので、接合した時に寸法が一致し、緊密に接合した管体とすることができる。また、共通の連結部材を配置した状態で型枠にコンクリートを注入して固化させるので、凹所の位置も厳密に一致する。これにより、凹所と剪断キーの寸法差を小さく設定することが可能となり、強度の高い剪断キーによる結合が得られる。また、接合の際の位置合わせが容易に行える。
【０００９】
請求項２に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、請求項１に記載の発明において、前記連結部材の端部に、前記凹所が形成されたキー受け部材が取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明においては、剪断キーと適合する寸法・形状の凹所が形成されたキー受け部材がコンクリートコメントに埋設され、これにより、コンクリートセグメントの周方向端面に凹所が形成される。
【００１１】
請求項３に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、請求項２に記載の発明において、前記連結部材は、前記キー受け部材の凹所に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明においては、コンクリートが固化した後に、連結部材を取り外すことにより、剪断キー用の凹所が形成されるので、剪断キー用のスペースを連結部材用に用いることができ、キー受け部材をコンパクトに形成することができる。
【００１３】
請求項４に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明において、前記コンクリートセグメントを型抜きする時に前記連結部材を破断することを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明においては、コンクリートセグメントを型抜きする時に前記連結部材を破断することで、切断等の手間を省くことができ、また、型抜きを任意の方向に行える。
【００１５】
請求項５に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、請求項４に記載の発明において、前記連結部材には、前記コンクリートセグメントを型抜きする時に破断を容易とする脆弱部が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
請求項５に記載の発明においては、連結部材が脆弱部において破断するので、破断後に連結部材を除去しやすいような形状を残すようにすることができる。
【００１７】
請求項６に記載のコンクリートセグメントの製造方法は、請求項４または５に記載の発明において、前記連結部材に、破断後の連結部材をコンクリートセグメントから除去するための治具と係合する係合部が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の発明においては、治具を破断後の連結部材の係合部と係合させて、容易に取り外すことができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１ないし図３は、この発明の実施の形態に係る推進管用のコンクリート製管体を示す図であって、図１は側面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【００３０】
このコンクリート製管体（以下、単に管体ともいう。）１０は、一対の半割状のコンクリートセグメント１２，１２を接合することによって構成されているが、推進工法において使用する方法は、コンクリートによって一体に成形された管体と同様である。すなわち、管体１０は、地中に立設した縦坑の底部から横方向に押し込まれた推進管の後端に順次継ぎ足される。そして、継ぎ足された管体１０の後端をさらにジャッキ等によって押して、推進管を押し込み、これを順次延長して管渠を構築する。
【００３１】
この管体１０には、その先端側（推進管に継ぎ足される側、図１において左側）に、端部を取り囲むカラー（鋼帯）１４が、コンクリート製の本体１０ａより所定長さだけ突きだして設けられている。一方、後端側（ジャッキ等によって押される側、図１において右側）は、外径が他より小さい小径部１６が、カラー１４の突き出し長さとほぼ同じ長さだけ形成されている。推進管の後端に管体１０を継ぎ足す際には、前側の管体１０の小径部１６と後側の管体１０のカラー１４とを嵌め合わせ、その間の隙間に充填材を充填する。
【００３２】
この管体１０は、一対の半割状のコンクリートセグメント１２，１２を接合することによって構成されている。コンクリートセグメント１２，１２の接合を、現場に近い場所で行なうことにより、一体になった管体１０を搬送したりハンドリングする際の作業負荷が減少する。例えば、半割状のコンクリートセグメント１２，１２は、重ね合わせて搬送することができるので、荷台上の必要スペースを減少させることができる。コンクリートセグメント１２，１２には、以下に説明するように、一対を接合して管体１０を構成するための構造が設けられている。
【００３３】
図２の断面図に示すように、コンクリートセグメント１２，１２には、周方向に延び、周方向端面（接合面）１８に開口する環状孔２０がシース２２によって形成されている。これにより、一対のコンクリートセグメント１２，１２を接合したときに、対応する環状孔２０が連通して、管体１０中を挿通する周回孔２４が、この例では４つ形成される。周回孔２４の一部はコンクリートセグメント１２，１２の外周面の凹部２６に開口しており、この凹部２６には、アンカー２８が設けられている。そして、コンクリートセグメント１２，１２を接合した後に、凹部２６からＰＣ鋼材等のＰＣ緊張材３０を挿通し、ジャッキ等によって締め付けた後、アンカー２８に固定することによって、２つのコンクリートセグメント１２，１２の接合面１８間、および周方向への緊張を与える。
【００３４】
カラー１４は、カラー１４に溶接した鉄筋をコンクリート中に埋設することによって各コンクリートセグメント１２，１２の半周を覆うように固着されている。その周方向端部はコンクリートセグメント１２，１２に凹部が設けられており、この凹部に裏当て材を配置して、カラー１４の端部を溶接することによって、カラー１４どうしが連結される。
【００３５】
コンクリートセグメント１２，１２の対向する周方向端面１８には、図３に示すように、剪断キー３２を収容する凹所３４がそれぞれ設けられ、これらの凹所３４に共通の剪断キー３２と接着剤とが装着されている。これらの剪断キー３２の主な目的は、管体１０を地中に推進する際に、コンクリートセグメント１２，１２の接合面１８間に作用する剪断力を負荷することであり、強度の高い素材、例えば、鋼等の金属、樹脂、セラミックス等によって、図４に示すように両端が先細の円錐台状のピン状に構成されている。剪断キー３２は、同時に、コンクリートセグメント１２，１２を接合する際の位置合わせにも用いられるので、先細のテーパ３６によって剪断キー３２が凹所３４に入りやすくなっている。剪断キー３２は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、長さの異なるものが用意されており、状況に応じて選択することができる。例えば、位置合わせの際に最初に位置決めする箇所の凹所３４に長いものを、他の凹所３４に短いものを配置し、順次位置決めすることで、作業を円滑に進めることができる。
【００３６】
剪断キー３２を収容する凹所３４は、図に示すように、コンクリートセグメント１２，１２の周方向端面１８においてコンクリート中に埋設されたキー受け部材３８に形成されている。すなわち、このキー受け部材３８には、剪断キー３２の端部と同じテーパを持つ円錐面４０と、剪断キー３２の中間の筒状部を収容する円筒面４２が形成された凹所３４が形成されている。剪断キー３２とキー受け部材３８の凹所３４の寸法差は、この実施の形態においては０．１ｍｍ以下に設定されており、接合面１８間に剪断力が作用した時に、剪断キー３２に剪断力のみが作用するようになっている。このキー受け部材３８の凹所３４の底部にはねじ穴４４が形成されているが、これについては後述する。キー受け部材３８は、そのコンクリートに埋設される側の端部に拡径部４６が形成され、剪断方向あるいは引き抜き方向に作用する力に抵抗できるようになっており、また、受圧面積の増加も図られている。キー受け部材３８も、金属、樹脂、セラミックス等の適宜の素材によって作製可能である。
【００３７】
以下、上記のようなコンクリートセグメント１２，１２を製造する工程を説明する。
この発明の製造方法では、互いに接合されて管体１０を構成する一対のコンクリートセグメント１２，１２を同時に製造する。図５は、コンクリートセグメント製造用に組み立てられた型枠４８の平面図、図６は側面図である。すなわち、一対のコンクリートセグメント１２，１２を製造するための型枠４８は、底板５０と、その上に立設された筒状の外枠５１と内枠５２、およびこれらの外枠５１と内枠５２で区画された筒状の空間を軸線に沿った鉛直面で２つに分割する仕切板５４、および天板５６から概略構成されている。その他に、外枠５１と内枠５２を連結する梁部材５８、外枠５１を支える補強部材６０等が設けられている。
【００３８】
型枠４８の中には、コンクリートセグメント１２，１２を補強する鉄筋が溶接等によって組み付けられている。また、型枠４８にはコンクリートと一体化されるべき部品が取り付けられる。すなわち、底板５０側外周には、鋼帯状のカラー１４が、中間部内部には環状孔２０を形成するシース２２が、それぞれ周方向に配置され、環状孔２０が開口する凹部２６に相当する箇所にはアンカー２８が取り付けられる。
【００３９】
さらに、コンクリートセグメント１２，１２の周方向端面１８を覆う仕切板５４には、剪断キー３２用の凹所３４が形成されたキー受け部材３８が、図７に示すように、対応するキー受け部材３８どうしを棒状の連結部材６２で連結した状態で取り付けられる。すなわち、連結部材６２には、図８に示すように両端に雄ねじ６４が形成され、この雄ねじ６４を各キー受け部材３８の凹所３４の底部に形成されたねじ穴４４に螺合させることによって、キー受け部材３８を連結する。連結部材６２は、ある程度の剛性を持ち、かつ破断可能な素材で形成される。この実施の形態では樹脂製であるが、金属、セラミックス等を適宜採用することができる。
【００４０】
連結部材６２には、中央に２つのスリット（脆弱部）６６が形成され、コンクリートセグメント１２，１２分離時の破断を容易にしている。また、スリット６６の近傍の部分には互いに平行な平坦面（係合部）６８が形成され、この部材を治具に係合させて回動することにより、キー受け部材３８から取り外すことができるようになっている。なお、凹所３４には、図７（ｂ）に示すように、連結部材６２の周囲の隙間を埋める中空の振れ止め部材７０が装着されている。キー受け部材３８は、まず、仕切板５４に形成された貫通孔に連結部材６２を挿通し、その両側にキー受け部材３８をねじ止めすることによって、型枠４８に取り付けられる。
【００４１】
このように構成した型枠４８にコンクリートを注入し、所定期間固化させてから型抜きすることにより、一対のコンクリートセグメント１２，１２が得られる。連結部材６２で結合した状態のコンクリートセグメント１２，１２を分離するには、例えば、一方のコンクリートセグメント１２，１２をクレーン等で吊り上げるか、台車等で左右に開くかすれば、連結部材６２がスリット６６部分で破断する。型枠４８の形状によっては、型抜きの際の移動方向が限定される場合があるが、この発明の方法では、いずれの方向にも移動可能であり、状況に応じて適宜に選択できる。その後、凹所３４に残留する分断された連結部材６２を、治具を用いて回動し、振れ止め部材７０とともに凹所３４から除去する。この状態で、凹所には、剪断キー３２を装着することが可能になる。
【００４２】
以上のようなコンクリートセグメントの製造方法においては、接合されるべき一対のコンクリートセグメント１２，１２が、同じ材料を同じ条件下で固化させることによって製造される。したがって、一対のコンクリートセグメント１２，１２が同一の寸法、形状で得られるので、密着した接合が可能であり、一体化した強度が高い管体１０が構成される。また、キー受け部材３８を連結した状態で固化させているので、最終的に固化した状態で接合面１８間で対応するキー受け部材３８の位置が厳密に一致している。したがって、剪断キー３２とキー受け部材３８の間の寸法差を微小に設定しても、剪断キー３２を介在させた接合が容易に行われる。その結果、凹所３４と剪断キー３２が緊密に嵌合するので、高い剪断力負荷能力が得られる。
【００４３】
このように製造したコンクリートセグメント１２，１２は、現場まで分割した状態で搬送し、そこで、接合して一体化することができる。これにより、大きな管体１０を搬送したりハンドリングする手間を省くことができる。接合の際は、一方を接合面１８を上にして置き、その凹所３４に接着剤と剪断キー３２を配置し、接合面１８には接着剤や止水用の充填材を配置しておく。そして、その上に他方のコンクリートセグメント１２，１２をクレーン等で吊り上げて、位置合わせをしてから、降下させて接合させる。この場合、剪断キー３２として例えば、長短２種を用意しておき、四隅に長いものを採用することにより、他の短いものが接合面１８に接触することがなくなり、位置合わせが容易になる。このように剪断キー３２を別部材とすることにより、どの凹所３４にどの剪断キー３２を採用するかを、その状況に応じて適宜に選択することができる。
【００４４】
なお、上記の実施の形態においては、キー受け部材３８を用いて凹所３４を形成したが、連結部材６２を直接コンクリートに埋設し、これを除去して凹所３４を形成するようにしてもよい。また、この実施の形態では、管体１０を２分割したセグメント構造を説明したが、３以上の任意の数に分割したコンクリートセグメント１２，１２についてこの発明を適用することができる。また、この実施の形態では、コンクリート製管体１０を推進工法用の推進管として用いる場合を好適な例として説明したが、発明の趣旨に添う限り、任意の用途に用いることができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、剪断力を負荷する剪断キーが、各セグメントと別部材となっているので、例えば寸法が異なる複数種を用意しておき、現場で組み立てる際に適宜に用いることにより、接合の際の位置合わせが容易に行える。また、管体を構成するために接合されるコンクリートセグメントを、同じ材料で同じ条件下で製造するので、接合した時に寸法が一致し、緊密に接合した管体とすることができる。また、共通の連結部材を配置した状態で型枠にコンクリートを注入して固化させるので、凹所の位置も厳密に一致し、したがって、凹所と剪断キーの寸法差を小さく設定して、強度の高い剪断キーによる結合が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るコンクリート製管体の側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】剪断キーおよびキー受け部材を示す断面図であり、（ａ）は長尺の剪断キー、（ｂ）は短尺の剪断キーを示す。
【図５】コンクリートセグメント製造用の型枠の平面図である。
【図６】コンクリートセグメント製造用の型枠の正面図である。
【図７】連結部材で連結されたキー受け部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。
【図８】連結部材を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図、（ｄ）は断面図である。
【符号の説明】
１０ コンクリート製管体
１２ コンクリートセグメント
１８ 周方向端面（接合面）
３２ 剪断キー
３４ 凹所
３８ キー受け部材
４４ ねじ穴
４８ 型枠
５４ 仕切板
６２ 連結部材
６６ スリット（脆弱部）
６８ 平坦面（係合部）

Claims (6)

1. 周方向端面に剪断キーを収容する凹所が設けられた複数の円弧板状のコンクリートセグメントを隣接して配置し、隣接するコンクリートセグメントどうしの前記凹所に共通の剪断キーを装着することによってコンクリート製管体を構成するために用いられる前記コンクリートセグメントを製造する方法であって、
   前記複数のコンクリートセグメントを成形すべき型枠を周方向に隣接して配置し、
   前記型枠の周方向端面部分に、隣接するコンクリートセグメント間に掛け渡される共通の連結部材を配置した状態で前記型枠にコンクリートを注入し、
   コンクリートが固化した後に前記連結部材を除去することによって前記凹所を形成することを特徴とするコンクリートセグメントの製造方法。
2. 前記連結部材の端部には、前記凹所が形成されたキー受け部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリートセグメントの製造方法。
3. 前記連結部材は、前記キー受け部材の凹所に着脱可能に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載のコンクリートセグメントの製造方法。
4. 前記コンクリートセグメントを型抜きする時に前記連結部材を破断することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のコンクリートセグメントの製造方法。
5. 前記連結部材には、前記コンクリートセグメントを型抜きする時に破断を容易とする脆弱部が設けられていることを特徴とする請求項４に記載のコンクリートセグメントの製造方法。
6. 前記連結部材には、破断後の連結部材をコンクリートセグメントから除去するための治具と係合する係合部が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載のコンクリートセグメントの製造方法。

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