JP4056027B2

JP4056027B2 - セグメントの継手構造

Info

Publication number: JP4056027B2
Application number: JP31859398A
Authority: JP
Inventors: 川雅由中; 本正嗣山; 野豊藤; 靖佐久間
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2000145383A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法によってトンネルを構築する際にトンネル壁面を被覆するセグメントの継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、シールド工法によってトンネルを構築する際に、掘削したトンネル壁面を、所定長の円弧状のセグメントからなる円筒を順次連結して被覆する。
【０００３】
このセグメントの連結法としては、従来は多くの場合、ボルト・ナット方式によって行っていた。しかし、ボルト・ナット方式による場合は、人力によるボルト・ナットの締め付け作業を要し、高所作業や狭い場所での作業となるため、この締結手間を簡素化・省略化することがもとめられていた。
【０００４】
そこで、例えば、特開平１０ー２０５２８７号公報に見られるように、セグメントの一端面（一方の接続面）にピンを突出し、セグメントの他端面（他方の接続面）に該ピンよりも小径で、且つピンよりも軟質金属からなるリング金物を埋め込み、継ぎ足すセグメントのピンを既設のセグメントのリング金物に圧入して、セグメントを連結するセグメントの継手構造が提案されている。
【０００５】
このセグメントの継手構造によれば、継ぎ足すセグメントを既設のセグメント側に押圧手段、例えば、シールド掘削機に装備した推進ジャッキで押圧して、ピンをリング金具に圧入することによりセグメントは接続される。
【０００６】
従って、ワンタッチでセグメントの接続が可能で、ボルト・ナット方式による場合に比べて、セグメントの接続時間等を改良できるが、ピンをリング金具に圧入することによるリング金具の塑性変形によりセグメントを締結するものであるので、必ずしも十分な接続強度が得られず、特に大型のセグメントの継手構造等には、今一つ問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記の問題点を解決すべくなされたもので、いわゆるワンタッチでセグメントの接続ができ、そして十分な接続強度が得られるセグメントの継手構造の提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、研究、実験の結果、複数個のスプリングワッャーと、表面に鋸歯或いはネジ山を加工したピンとの結合により、極めて強固な接続構造が得られるのを見いだし、本発明に至った。
【０００９】
本発明によれば、シールド工法によってトンネルを構築する際にトンネル壁面を被覆するセグメントの継手構造において、一方のセグメントＡの端面Ａ−１には雄側インサート金物１が埋設固着され、そのインサート金物１に形成されたネジ孔１ａにピン３の基部の雄ネジ３ｂが螺合しており、そのピン３の先端部には表面にネジ３ａが加工されており、他方のセグメントＡの端Ａ−２には雌側インサート受金物２が埋設固着されており、そのインサート受金物２には孔２ａが形成され、その孔２ａの開口側には雌ネジ２ｂが形成され、その孔２ａ内には調整ワッシャー４とスプリングワッシャー５とが挿入されて、雄ネジ６ａを有するキャップリング６が前記雌ネジ２ｂと螺合しており、そのキャップリング６の先端内周面には面取り６ｂが設けられ、前記スプリングワッシャー５には切断部５ａを有する複数枚よりなり、この内周面５ｂは結合に際して入りやすく抜けにくい構造のテーパ状になっており、前記インサート金物１のネジ３ａが前記インサート受金物２の複数枚のスプリングワッシャー５と結合されるようになっている。
【００１０】
そして、本発明によれば、インサート金物１のネジ３ａが鋸歯状となっている。
【００１１】
また、本発明によれば、前記複数枚のスプリングワッシャー５が厚いスプリングワッシャー５１と薄いスプリングワッシャー５Ｓとで構成されている。
【００１２】
かつ、本発明によれば、前記スプリングワッシャー５の外周にスペーサ１１を挿着し、スプリングワッシャー５とキャップリング６との間に支圧リング１２を挿入してある。
【００１３】
さらに、本発明によれば、シールド工法によってトンネルを構築する際にトンネル壁面を被覆するセグメントの継手構造において、一方のセグメントＡの端面Ａ−１には雄側インサート金物１が埋設固着され、そのインサート金物１はアンカー２８と鋸歯３ａを形成したピン３とで構成され、他方のセグメントＡの端Ａ−２には雌側インサート受金物２が埋設固着されており、そのインサート受金物２には孔２ａが形成され、その孔２ａの開口側には雌ネジ２ｂが形成され、その孔２ａ内には調整ワッシャー４とスプリングワッシャー５とが挿入されて、雄ネジ６ａを有するキャップリング６が前記雌ネジ２ｂと螺合しており、そのキャップリング６の先端内周面には面取り６ｂが設けられ、前記スプリングワッシャー５には切断部５ａを有する複数枚よりなり、この内周面５ｂは結合に際して入りやすく抜けにくい構造のテーパ状になっており、前記インサート金物１の鋸歯３ａが前記インサート受金物２の複数枚のスプリングワッシャー５と結合されるようになっている。
【００１５】
さらに、インサート金物またはインサート受金物の外周にせん断補強筋を配置しているのが好ましい。
【００１６】
ここで、前記インサート金物及びインサート受金物は、例えば異形棒鋼で構成することが可能である。そして、異形棒鋼のみならず、丸鋼とアンカープレートとを組み合わせて構成しても良く、柱状の部材（ケース）と細径の異形鉄筋とを組み合わせて構成することも可能である。これに加えて、細径の異形鉄筋に鋸歯或いはネジ山を形成したピンアンカーにより、インサート金物を構成することができる。
【００１７】
上述したような構成を具備する本発明によれば、雌側のインサート受金物の孔に雄側のインサート金物のピンを挿入することにより、雌側金物の孔に挿入されて配置されたスプリングワッシャーがピンの鋸歯或いはネジ山（第２のネジ山）に係合し、当該ピンが引き抜かれることを防止する。その際、スプリングワッシャーが鋸歯に係合する構造であるので、引き抜き力が増大するほど引き抜きに対する抵抗力が増大し、接続したセグメントが分離する等の不都合を確実に防止することができる。
【００１８】
また、接続側セグメントを、被接続側セグメント側にシールド掘削機に装備した推進ジャッキ等で押圧して、雄側金物のピンが雌側金物の孔に挿入されるように構成すれば、ワンタッチでセグメントの連結或いは接続が行われる。
【００１９】
本発明において、雌側のインサート受金物の前記孔に調整ワッシャーを挿入し、次いでスプリングワッシャーを挿入する様に構成すれば、スプリングワッシャーの数を適宜変えるに際して好適である。
【００２０】
また、キャップリングの先端内周面に面取りを施せば、雄側金物のピンを雌側金物の孔に挿入して、該ピンに加工された鋸歯或いはネジ山を該孔に挿入・配置されたスプリングワッシャーと係合せしめることが、より一層容易になる。
【００２１】
また、インサート金物の外周にせん断補強筋を配置すれば、継手部分の強度を補強することができるので、好適である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図２は、セグメントＡの一方の接続端面Ａ−１を示している。異形棒鋼で構成されたインサート金物（雄側）１が埋設固着されており、その金物１に、図４に示すように、ネジ孔１ａが形成されており、そのネジ孔１ａにピン３が螺合して固定されている。
【００２４】
ピン３は、図５に示すように、基部に通常の雄ネジ３ｂ（第１のネジ山）が加工されており、先端部には所定の長さに亘り表面に鋸歯ネジ加工３ａが施されている。
【００２５】
この鋸歯ネジ３ａの枚数（長さ）は、後述のスプリングワッシャー５の枚数によって決められ、通常、高い引張強度が要求される場合は鋸歯ネジ３ａの枚数を多くする。
【００２６】
図３は、セグメントＡの他方の接続端面Ａ−２を示し、インサート受金物（雌側）２が埋設固着されており、その金物２には、図６に示すように、所定の深さの孔２ａが形成されており、その孔２ａの開口側には雌ネジ２ｂが形成されている。すなわち、孔２ａの開口側には雌ネジが形成された領域が存在している。
【００２７】
インサート受金物２の孔２ａ内には、図３に示すように、調整ワッシャー４が、次いで、スプリングワッシャー５が挿入されている。
【００２８】
スプリングワッシャー５は、図８に示す切断部５ａが形成されたスプリングワッシャー５Ａの複数枚よりなるものであり、挿入する枚数は、接続するセグメントの大きさ等を勘案して適宜選定する。図示の例ではワッシャ５Ａの内周面５ｂはテーパ状になっており、結合に際してはいりやすく抜けにくい構造になっている。
【００２９】
なお、図示しない複数箇所に外周から半径方向内方に延びる補助溝を設け、拡径し易くしても良い。そして、図１に示すように、スプリングワッシャー５は拡径した場合の最大径ａが、インサート受金物２の孔２ａの内径ｂに対し余裕代（例えば３ｍｍ程度）を設けて、金物２またはセグメントＡの製造誤差や設置・組付け誤差による芯ずれを吸収できるようにしている。
【００３０】
図７に示す調整ワッシャー４は、使用するスプリングワッシャー５の枚数に応じて適宜の厚みのものを用いる。
【００３１】
図３に示すように、インサート受金物２のネジ孔２ｂにキャップリング６を螺合してスプリングワッシャー５を固定する。
【００３２】
キャップリング６は、図９に示すように、インサート受金物２のネジ孔２ｂに螺合する雄ネジ６ａが形成されており、また先端内周面に面取り６ｂが施されている。このように面取りすることにより、ピン３のスプリングワッシャー５への挿入が容易になる。
【００３３】
このようなセグメントの継手構造により、セグメントの締結を行うには、今、図３に示すセグメントＡが既設のセグメントとし、図２に示すセグメントＡが新たに継ぎ足すセグメント（接続或いは連結されるセグメント）とすると、新たに継ぎ足すセグメントを既設のセグメント側に、シールド掘削機に装備した推進ジャッキ（図示せず）等で押圧すると、新たに継ぎ足すセグメントが既設のセグメント側に移動して、（雄側金物１の）ピン３が、（雌側金物２の孔２ａに挿入・配置された）スプリングワッシャー５内に挿入する。そして図１に示すように、スプリングワッシャー５がピン３の鋸歯３ａに係合する。これにより、新たに継ぎ足すセグメントは、既設のセグメントに強固に、ワンタッチで締結される。
【００３４】
このようにして、一旦セグメントが締結されると、引抜力が作用しても、スプリングワッシャー５がピン３の鋸歯３ａに一層強く係合し、引抜力に対する抵抗力が増して、セグメントの分離を防止する。
【００３５】
前記の場合は、セグメントのピン３側をセグメントのスプリングワッシャー５側に移動して、ピン３をスプリングワッシャー５に挿入してセグメントを接続するものであったが、場合によっては、スプリングワッシャー５側を移動して、ピン３に挿入するようにすることもできる。
【００３６】
このような継手構造は、セグメントの大きさにもよるが、セグメントのリング体（円筒体）を構成する１ピース当たり３箇所設けるようにする。従って、例えば６ピースからなるセグメント円筒体の場合は分割形状にもよるが１８箇所にこの継手構造を設けるものとする。
【００３７】
継手を設けた部分のセグメントの強度低下を防ぐために、図１０及び図１１に示すように、インサート金物１及び受金物２の外周にせん断補強筋７を配置するとよい。
【００３８】
図示の実施形態において、インサート金物１及びインサート受金物２は、いずれも異形棒鋼による異形棒鋼アンカーとして構成されているが、本発明はこれに限定されるものでは無い。
【００３９】
例えば図１２で示す様に、アンカープレート２０と丸鋼２２とを組み合わせてインサート金物１を構成し、そこにピン３を取り付けることもできる。
【００４０】
或いは図１３で示す様に、中空のケース２４と細径の異形鉄筋２６とを組み合わせた異形鉄筋アンカーにより、インサート金物１を構成し、そこにピン３を取り付けても良い。
【００４１】
さらに図１４で示す様に、アンカー２８と、鋸歯３ａを形成したピン３とを、ピンアンカーとして一体的に形成し、以って雄側のインサート金物１を構成することも可能である。
【００４２】
また、図示の実施形態において、雄側のインサート金物のピン３には、鋸歯３ａが形成されているが、鋸歯に代えて、ネジ山（第２のネジ山）を形成し、該（第２の）ネジ山がスプリングワッシャ５と係合されるように構成することができる。
【００４３】
この様に、鋸歯３ａに代えてピン３に第２のネジ山を形成した場合においても、当該第２のネジ山と、雌側のインサート受金物２の孔２ａに挿入・配置されたスプリングワッシャー５とが係合するので、上述したのと同様な作用効果が得られる。
【００４４】
また、図１５〜図１８には、インサート受金具の別の実施形態が示されている。図１５には、インサート受金具の先端部分２Ａに太径の異形鉄筋３１を溶接した実施形態が、図１６には、先端部分２Ａに他端にアンカープレート３４を溶接した丸棒３３とで構成した実施形態が、図１７には、先端部分２Ａに複数の細径の異形鉄筋３１を溶接した実施形態が示されており、また、図１８には丸棒３５の他端にアンカープレート３６を溶接して形成された実施形態がそれぞれ示されている。
【００４５】
そして、図１９〜図２１には、スプリングワッシャーの別の実施形態が示されている。図１９に示す実施形態は、厚いスプリングワッシャー５ｌと薄いスプリングワッシャー５Ｓとを交互に挿着してワッシャーの面外方への変形を積極的に抑制するものである。また、図２０に示す実施形態は、ワッシャー５の外周にスペーサ１１を挿着し、ワッシャー５とキャップリング６との間に支圧リング１２を挿入して調整ワッシャー４、スペーサー１１、及び支圧リング１２の外径と孔２ａの内径との間に隙間δを設けてピン３挿入時に孔２ａと芯ずれを生じても吸収できるようにしたものである。図２１に示すように芯ずれがあっても半径方向に可動であり、スプリングワッシャー５の面外方向への変形を抑制する。
【００４６】
なお、図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記載では無い旨を付記する。
【００４７】
【発明の効果】
本発明は、スプリングワッシャーにピンを挿入すると、スプリングワッシャーがピンの鋸歯或いは（第２の）ネジ山に係合し、引き抜きを阻止するものであるので、一旦セグメントが連結されると極めて強固にその接続（連結）状態を維持する。
【００４８】
また、継ぎ足すセグメントを既設のセグメント側に、シールド掘削機に装備した推進ジャッキ等で押圧することで、雄側金物のピンが雌側金物の孔に挿入され、ピンの鋸歯或いは（第２の）ネジ山とスプリングワッシャーとが係合するので、ワンタッチでセグメントは連結され、短時間で能率良くセグメントの組み立てを行うことができる。
【００４９】
また、インサート受金物に形成した孔に、調整ワッシャーを挿入しておくことで、スプリングワッシャーの数を適宜変えることが可能である。
【００５０】
さらに、スプリングワッシャーを固定するキャップリングの先端内周面を面取りすることで、ピンのスプリングワッシャーへの挿入が容易になる。
【００５１】
これに加えて、インサート金物の外周面にせん断補強筋が配置することにより、継手部分の強度を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るセグメントの継手構造の締結状態の一部を断面で示す側面図。
【図２】インサート金物（雄側）に埋設したセグメントの一部を断面で示す側面図。
【図３】インサート受金物（雌側）に埋設したセグメントの一部を断面で示す側面図。
【図４】インサート金物（雄側）の一部を断面で示す側面図。
【図５】ピンの側面図。
【図６】インサート受金物（雌側）の一部を断面で示す側面図。
【図７】調整ワッシャーの側断面図。
【図８】スプリングワッシャーの側断面図及び平面図。
【図９】キャップリングの側断面図。
【図１０】インサート金物（雄側）を埋設したセグメントにせん断補強筋を配置した一部を断面で示す側面図。
【図１１】インサート受金物（雌側）を埋設したセグメントにせん断補強筋を配置した一部を断面で示す側面図。
【図１２】インサート金物の他の構成を示す断面図。
【図１３】インサート金物の更に他の構成を示す断面図。
【図１４】インサート金物の別の構成を示す断面図。
【図１５】インサート受金物の他の構成を示す断面図。
【図１６】インサート受金物の更に他の構成を示す断面図。
【図１７】インサート受金物の別の構成を示す断面図。
【図１８】インサート受金物のさらに別の構成を示す断面図。
【図１９】スプリングワッシャーの他の構成を示す断面図。
【図２０】スプリングワッシャーの更に他の構成を示す断面図。
【図２１】図２０に対して芯ずれした場合を示す断面図。
【符号の説明】
１・・・インサート金物（雄側）
１ａ・・・ネジ孔（雌ネジ）
２・・・インサート受金物（雌側）
２ａ・・・孔
２ｂ・・・雌ネジ
３・・・ピン
３ａ・・・鋸歯加工
３ｂ・・・（第１の）雄ネジ
４・・・調整ワッシャー
５・・・スプリングワッシャー
５ａ・・・切断部
６・・・キャップリング
６ａ・・・雄ネジ
６ｂ・・・面取り
７・・・せん断補強筋

Claims

シールド工法によってトンネルを構築する際にトンネル壁面を被覆するセグメントの継手構造において、一方のセグメント（Ａ）の端面（Ａ−１）には雄側インサート金物（１）が埋設固着され、そのインサート金物（１）に形成されたネジ孔（１ａ）にピン（３）の基部の雄ネジ（３ｂ）が螺合しており、そのピン（３）の先端部には表面にネジ（３ａ）が加工されており、他方のセグメント（Ａ）の端（Ａ−２）には雌側インサート受金物（２）が埋設固着されており、そのインサート受金物（２）には孔（２ａ）が形成され、その孔（２ａ）の開口側には雌ネジ（２ｂ）が形成され、その孔（２ａ）内には調整ワッシャー（４）とスプリングワッシャー（５）とが挿入されて、雄ネジ（６ａ）を有するキャップリング（６）が前記雌ネジ（２ｂ）と螺合しており、そのキャップリング（６）の先端内周面には面取り（６ｂ）が設けられ、前記スプリングワッシャー（５）には切断部（５ａ）を有する複数枚よりなり、この内周面（５ｂ）は結合に際して入りやすく抜けにくい構造のテーパ状になっており、前記インサート金物（１）のネジ（３ａ）が前記インサート受金物（２）の複数枚のスプリングワッシャー（５）と結合されることを特徴とするセグメントの継手構造。
インサート金物（１）のネジ（３ａ）が鋸歯状である請求項１記載のセグメントの継手構造。
前記複数枚のスプリングワッシャー（５）が厚いスプリングワッシャー（５１）と薄いスプリングワッシャー（５Ｓ）とで構成された請求項１記載のセグメントの継手構造。
前記スプリングワッシャー（５）の外周にスペーサ（１１）を挿着し、スプリングワッシャー（５）とキャップリング（６）との間に支圧リング（１２）を挿入した請求項１記載のセグメントの継手構造。
シールド工法によってトンネルを構築する際にトンネル壁面を被覆するセグメントの継手構造において、一方のセグメント（Ａ）の端面（Ａ−１）には雄側インサート金物（１）が埋設固着され、そのインサート金物（１）はアンカー（２８）と鋸歯（３ａ）を形成したピン（３）とで構成され、他方のセグメント（Ａ）の端（Ａ−２）には雌側インサート受金物（２）が埋設固着されており、そのインサート受金物（２）には孔（２ａ）が形成され、その孔（２ａ）の開口側には雌ネジ（２ｂ）が形成され、その孔（２ａ）内には調整ワッシャー（４）とスプリングワッシャー（５）とが挿入されて、雄ネジ（６ａ）を有するキャップリング（６）が前記雌ネジ（２ｂ）と螺合しており、そのキャップリング（６）の先端内周面には面取り（６ｂ）が設けられ、前記スプリングワッシャー（５）は切断部（５ａ）を有する複数枚よりなり、この内周面（５ｂ）は結合に際して入りやすく抜けにくい構造のテーパ状になっており、前記インサート金物（１）の鋸歯（３ａ）が前記インサート受金物（２）の複数枚のスプリングワッシャー（５）と結合されることを特徴とするセグメントの継手構造。