JP4020173B2 - シールドセグメント - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールドセグメント、特に、製造コストを低減でき、しかも、組立てが簡単に行える、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドセグメント（以下、単にセグメントという）は、トンネルのシールド工法における覆工材として一般的に使用されている。セグメントには、鋼製及びコンクリート製のものがあるが、何れのものも、ボルト、ナットによる結合により組み立てられていた。しかしながら、ボルト、ナットによる組立て作業は、多大の労力と時間を要していた。
【０００３】
そこで、この問題を解決するセグメントが、例えば、特開平８−２９６３９７号公開公報に開示されている。以下、このセグメントを従来セグメントといい、図面を参照しながら説明する。
【０００４】
図５は、従来セグメントの組立て方法を示す斜視図、図６は、従来セグメントの組立て方法を示す平面図、図７は、従来セグメントの凸形継手部を示す斜視図、図８は、従来セグメントの凹形継手部を示す斜視図である。
【０００５】
図５から図８において、１は、平面形状が四角形のコンクリート又鋼製セグメント本体、２は、セグメント本体１のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた凸形継手部である。凸形継手部２は、図７に示すように、凸側係合面２Ａを有する断面Ｔ字形に形成された雄継手金物からなり、この雄継手金物が前記一方の継手面に固定されている。３は、セグメント本体１のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた凹形継手部である。凹形継手部３は、図８に示すように、凸側係合面２Ａに係合可能な凹側係合面３Ａを有する断面Ｃ字形に形成された雌継手金物からなり、この雌継手金物が前記他方の継手面に固定されている。
【０００６】
凸側係合面２Ａ及び凹側係合面３Ａは、それぞれセグメント本体１の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配でＶ字状に傾斜している。そして、図６に示すように、凸形継手部２のウェブ２Ｂ高さ、即ち、セグメント本体１の継手面１Ａと凸側係合面２Ａとの間の距離（Ｔ₁ ）は、凹形継手部３の溝深さ、即ち、凹形継手部３の端面３Ｂと凹側係合面３Ａとの間の距離（Ｔ₂ ）より短く形成されている。
【０００７】
従って、セグメント組立てに際して、凸形継手部２を凹形継手部３内に押し込むと、凸形係合面２Ａと凹側係合面３Ａとは面接触により互いに係合して、楔効果により凸形継手部２のウェブ２Ｂに引張力が生じ、かくして、一方のセグメント本体１と他方のセグメント本体１とがセグメント幅の半分だけ嵌合可能となる。この作業を繰り返し行ってセグメントの組立てが終了したら、既設のセグメントからの反力を得てシールドマシンを発進させて次の掘削を行う。
【０００８】
上述した従来セグメントによれば、ボルト、ナットによる結合に比べて高剛性且つ高強度の継手による結合が可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来セグメントは、凸形係合面２Ａと凹側係合面３Ａとが、凸形継手部２と凹形継手部３の係合面とのトンネル軸方向全長に亘る面接触によって互いに係合することから、以下のような問題点を有していた。
▲１▼ 凸形係合面２Ａと凹側係合面３Ａとを完全に面接触させるためには、これら係合面の平坦度及び勾配に高い精度が必要となり、結果としてセグメントの製造コストが上昇する。
▲２▼ 凸形継手部２を凹形継手部３内に押し込む際に、大きな押込み力が必要となる。
【００１０】
従って、この発明の目的は、凸形係合面と凹側係合面とを面接触により係合させずに、部分的接触により係合させることによって、継手部の寸法精度をある程度粗くすることができ、結果としてしてセグメントの製造コストを低減でき、しかも、小さな力で凸形継手部を凹形継手部内に押し込むことができることから、組立てが簡単に行えるセグメントを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、セグメント本体と、前記セグメント本体のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた、凸側係合面を有する凸形継手部と、前記セグメント本体のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた、凹側係合面を有する凹形継手部とからなり、一方のセグメント本体の凸側係合面と他方のセグメント本体の凹側係合面とを互いに係合させて、セグメント本体同士の結合が可能な、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントにおいて、前記セグメント本体は、平面形状が四角形をなし、前記凸側係合面及び前記凹側係合面は、それぞれ前記セグメント本体の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配で略Ｖ字状に傾斜し、且つ、前記中央部を中心としてその両側の前記凸側係合面又は前記凹側係合面は、Ｖ字状に傾斜し、前記凸側係合面と前記凹側係合面とを部分接触により互いに係合させ、かくして、前記一方のセグメント本体と前記他方のセグメント本体とがセグメント幅の半分だけ結合可能なことに特徴を有するものである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記セグメント本体は、平面形状が六角形をなしていることに特徴とするものである。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記凸形継手部は、断面Ｔ字形状に形成され、前記凹形継手部は、前記凸形継手部が嵌合可能なように断面Ｃ字形状に形成されていることに特徴を有するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のセグメントの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
図１は、 この発明の一実施態様によるセグメントの結合状態を示す部分平面図である。
【００１６】
図１において、４は、平面形状が四角形のコンクリート又は鋼製セグメント本体、５は、セグメント本体４のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた凸形継手部である。凸形継手部５は、凸側係合面５Ａを有する断面Ｔ字形状に形成された雄継手金物からなり、この雄継手金物が前記一方の継手面に固定されている。６は、セグメント本体４のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた凹形継手部である。凹形継手部６は、凸側係合面５Ａに係合可能な凹側係合面６Ａを有する断面Ｃ字形状に形成された雌継手金物からなり、この雌継手金物が前記他方の継手面に固定されている。
【００１７】
凸側係合面５Ａは、セグメント本体４の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配でＶ字状に傾斜している。一方、凹側係合面６Ａもセグメント本体４の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配で略Ｖ字状に傾斜しているが、セグメント本体４の幅方向中央部を中心としてその両側の凹側係合面６Ａの各々が更にＶ字状に傾斜している。そして、凸形継手部５を凹形継手部６内に押し込んだときに、凹側係合面６Ａの突部６Ｃと接触する部分の凸形継手部５のウェブ５Ｂ高さ、即ち、セグメント本体４の継手面４Ａと凸側係合面５Ａとの間の距離（Ｔ₃ ）は、突部６Ｃ部分の溝深さ、即ち、突部６Ｃと凹形継手部６の端面６Ｂとの間の距離（Ｔ₄ ）より短く形成されている。
【００１８】
従って、セグメント組立てに際して、凸形継手部５を凹形継手部６内に押しむと、凸形係合面５Ａと凹側係合面６Ａとは、突部６Ｃを中心とする部分的接触により互いに係合して、楔効果により凸形継手部５のウェブ５Ｂに引張力が生じ、かくして、一方のセグメント本体１と他方のセグメント本体１とがセグメント幅の半分だけ嵌合可能となる。この作業を繰り返し行ってセグメントの組立てが終了したら、既設のセグメントからの反力を得てシールドマシンを発進させて次の掘削を行う。
【００１９】
このように、この発明のセグメントによれば、凸形係合面５Ａと凹側係合面６Ａとが従来セグメントのように、継手金物全長に亘る面接触により係合するのではなく、部分的接触により互いに係合するので、継手部の寸法精度をある程度粗くすることができ、結果としてしてセグメントの製造コストを低減でき、しかも、小さな力で凸形継手部を凹形継手部内に押し込むことができることから、組立てが簡単に行える。
【００２０】
凸側係合面５Ａと凹側係合面６Ａとを部分的接触により係合させるには、上述したように、両側の凹側係合面６ＡをそれぞれＶ字状に形成して凹側係合面６Ａの中央部に突部６Ｃを形成する以外に、図２に示すように、両側の凹側係合面６Ａをそれぞれ逆Ｖ字状に形成して、凸側係合面５Ａと凹側係合面６Ａとがこれらの両端において接触するようにしても良い。
【００２１】
更に、図３に示すように、凹側係合面６Ａは、セグメント本体４の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配でＶ字状に傾斜させ、両側の凸側係合面５Ａの各々を更にＶ字状に傾斜させて、凹側係合面６Ａと接触する突部５Ｃを凸側係合面５Ａの中央部に形成しても良い。
【００２２】
また、図４に示すように、凹側係合面６Ａは、セグメント本体４の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配でＶ字状に傾斜させ、両側の凸側係合面５Ａの各々を更に逆Ｖ字状に傾斜させて、凸側係合面５Ａと凹側係合面６Ａとがこれらの両端において接触するようにしても良い。Ｖ字状傾斜は、必ずしも直線から構成されるものでなくとも良い。
【００２３】
これ以外に、凸側係合面５Ａ及び凹側係合面６Ａの少なくとも一方に溶接肉盛り等により局所的突起を形成しても、あるいは、凸側係合面５Ａ又は凹側係合面６Ａの少なくとも一方を波状に形成して、凸側係合面５Ａと凹側係合面６Ａとが部分的に接触するようにしても良い。
【００２４】
この発明は、上述したように、平面形状が四角形のセグメント本体以外に、図９及び図１０に示すように、平面形状が六角形のセグメント本体７、又は、図１１に示すように、平面形状が台形状のセグメント本体８にも適用することが可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、凸形係合面と凹側係合面とを継手金物全長に亘る面接触により係合させずに、部分的接触により係合させることによって、継手部の寸法精度をある程度粗くすることができ、結果としてしてセグメントの製造コストを低減でき、しかも、小さな力で凸形継手部を凹形継手部内に押し込むことができることから、組立てが簡単に行えるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施態様によるセグメントの結合状態を示す部分平面図である。
【図２】この発明の別の実施態様によるセグメントの結合状態を示す部分平面図である。
【図３】この発明の更に別の一実施態様によるセグメントの結合状態を示す部分平面図である。
【図４】この発明の更に別の一実施態様によるセグメントの結合状態を示す部分平面図である。
【図５】従来セグメントの組立て方法を示す斜視図である。
【図６】従来セグメントの組立て方法を示す平面図である。
【図７】従来セグメントの凸形継手部を示す斜視図である。
【図８】従来セグメントの凹形継手部を示す斜視図である。
【図９】平面形状が六角形のセグメントの組立て方法を示す斜視図である。
【図１０】平面形状が六角形のセグメントの継手部を示す部分斜視図である。
【図１１】平面形状が台形のセグメントの組立て方法を示す斜視図である。
【符号の説明】
１：セグメント本体
１Ａ：継手面
２：凸形継手部
２Ａ：凸側係合面
２Ｂ：ウェブ
３：凹形継手部
３Ａ：凹側係合面
３Ｂ：凹形継手部の端面
４：セグメント本体
４Ａ：継手面
５：凸形継手部
５Ａ：凸側係合面
５Ｂ：ウェブ
５Ｃ：突部
６：凹形継手部
６Ａ：凹側係合面
６Ｂ：凹形継手部の端面
６Ｃ：突部
７：六角形状のセグメント本体
８：台形状のセグメント本体

Claims (3)

1. セグメント本体と、前記セグメント本体のトンネル周方向の一方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた、凸側係合面を有する凸形継手部と、前記セグメント本体のトンネル周方向の他方の継手面にトンネル軸線方向に設けられた、凹側係合面を有する凹形継手部とからなり、一方のセグメント本体の凸側係合面と他方のセグメント本体の凹側係合面とを互いに係合させて、セグメント本体同士の結合が可能な、トンネルのシールド工法に使用されるシールドセグメントにおいて、
   前記セグメント本体は、平面形状が四角形をなし、前記凸側係合面及び前記凹側係合面は、それぞれ前記セグメント本体の幅方向端部から中央部に向けて下り勾配で略Ｖ字状に傾斜し、且つ、前記中央部を中心としてその両側の前記凸側係合面又は前記凹側係合面は、Ｖ字状に傾斜し、前記凸側係合面と前記凹側係合面とを部分接触により互いに係合させ、かくして、前記一方のセグメント本体と前記他方のセグメント本体とがセグメント幅の半分だけ結合可能なことを特徴とするシールドセグメント。
2. 前記セグメント本体は、平面形状が六角形をなしていることを特徴とする、請求項１記載のシールドセグメント。
3. 前記凸形継手部は、断面Ｔ字形状に形成され、前記凹形継手部は、前記凸形継手部が嵌合可能なように断面Ｃ字形状に形成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載のシールドセグメント。

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