JP4083466B2 - 継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手に関し、詳しくは、隣接する二つの部材同士、例えば地下鉄のトンネル等の掘削した部分の内面に設けられる複数のセグメントの隣接するもの同士を一体に接合するのに有効な継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールド工法等により地下鉄のトンネル等を構築する場合には、掘削した部分の内面にスチール型セグメント、中詰コンクリート型セグメント、コンクリート型セグメント等のセグメントを設け、掘削した部分を被覆し、支持している。
【０００３】
この種のセグメントの一例が図１０に示されている。このセグメント４１は、中詰コンクリート型セグメントであって、円弧板状のコンクリート製のセグメント本体４２と、セグメント本体４２の長手方向の両端面に一体に設けられる長方形板状の金属製の長手方向接合板４３、４３と、セグメント本体４２の幅方向の両端面に一体に設けられる円弧板状の金属製の幅方向接合板４４、４４とからなるものであって、各長手向接合板４３及び各幅方向接合板４４にはそれぞれネジ挿通用の孔４３ａ、４４ａが貫通した状態で設けられ、各ネジ挿通用の孔４３ａ、４４ａに対応するセグメント本体４３の部分にはそれぞれ所定の大きさ、深さのネジ締付け用の穴４５が設けられている。
【０００４】
そして、上記のような構成のセグメント４１を、トンネル等の掘削した部分の内面に周方向に連続して設け、周方向に隣接するセグメント４１の各ネジ締付け用の穴４５を利用し、長手方向接合板４３のネジ挿通用の孔４３ａ、４３ａ間に継手のボルト（図示せず）を挿通させ、ボルトのネジ部に継手のナット（図示せず）を螺合させて締め付け、周方向に隣接するセグメント４１、４１同士を一体に接合し、同一周上にリング状のセグメントリング体を構成する。
【０００５】
そして、このようなセグメントリング体を掘削方向に連続して設け、掘削方向に隣接するセグメントリング体のセグメント４１、４１同士を同様の方法によって一体に接合し、掘削した部分の内面の全体を複数のセグメント４１、４１……で被覆する。このようにして、掘削した部分の内面を複数のセグメント４１、４１……で支持することができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成のセグメント４１にあっては、コンクリート製のセグメント本体４２の複数箇所にネジ締付け用の穴４５が設けられているので、セグメント本体４２の強度が低下してしまう。このため、掘削した部分の内面に複数のセグメント４１、４１……を設けた後に、各セグメント４１のネジ締付け用の穴４５を充填材によって閉塞し、各セグメント本体４２の強度を確保しなければならず、その作業に手間がかかり、工期の長期化の原因となる。
【０００７】
また、周方向に隣接するセグメント４１、４１の長手方向接合板４１、４１のネジ挿通用の孔４３ａ、４３ａを相互に一致させる場合のセグメント４１、４１の位置決めに非常に手間がかかる。
【０００８】
さらに、ネジ挿通用の孔４３ａ、４３間に挿通させたボルトにナットを締め付ける場合に、その作業を狭い空間であるネジ締付け用の孔４５を利用して行わなければならないため、作業効率が悪く、工期の長期化の原因となる。
【０００９】
本発明は、上記のような問題に鑑みなされたものであって、隣接する二つの部材、例えばトンネル等の掘削した部分の内面に設けられる複数のセグメントの隣接するもの同士の接合に用いた場合に、隣接するセグメント同士を一体に接合した後の強度確保のための作業が一切不要であり、また、隣接するセグメントの位置決めが容易であり、さらに、隣接するセグメント同士の接合が容易であって、作業効率が良く、工期を大幅に短縮することができる継手を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、隣接する二つの部材を一体に接合する継手であって、 前記一方の部材に設けられる雄型継手と、前記他方の部材に設けられるとともに、前記雄型継手と相互に嵌合する雌型継手とを備え、前記雄型継手は、外周面に凹凸が設けられる嵌合部材を有し、該嵌合部材を嵌合方向と反対側に引き込み可能とし、前記嵌合部材の基端側を挿入させるハウジングと、前記嵌合部材に螺合される雌ねじを有していて前記ハウジング内にて回動可能に設けられた締結歯車とを備え、前記ハウジングには、前記締結歯車にかみ合わせるギア部を有する締付工具を挿入させるための挿入孔が形成され、前記雌型継手は、内周面に前記凹凸と相互に嵌合する凹凸が設けられるとともに、周方向に複数に分割されていて拡径可能な被嵌合部材と、該被嵌合部材を縮径する方向に押圧する押圧部材と、前記被嵌合部材及び前記押圧部材を収容するとともに長手方向に長孔が設けられた略長方体状をなすケースとを有し、前記雄型継手との嵌合方向と直交する前記ケースの長手方向に移動可能であるとともに、前記被嵌合部材が前記嵌合部材との嵌合の際に前記押圧部材に抗して拡径して前記嵌合部材との嵌合を許容し、嵌合完了後に前記押圧部材により押圧されて縮径して前記嵌合部材との嵌合状態を保持し、前記締付工具を前記挿入孔に挿入して前記ギア部を前記締結歯車にかみ合わせて回転させ、前記嵌合部材を前記ハウジング内に引き込むことを特徴とする。
この発明による継手によれば、一方の部材の雄型継手と他方の部材の雌型継手とが相互に嵌合する際に、雌型継手の被嵌合部材が押圧部材に抗して拡径することにより雄型継手の嵌合部材との嵌合が許容され、嵌合完了後に雌型継手の被嵌合部材が押圧部材により押圧されて縮径することにより雄型継手との嵌合状態に保持され、隣接する二つの部材が一体に接合されることになる。また、雌型継手が嵌合方向と直交するケースの長手方向に移動可能となっているので、雄型継手と雌型継手とを相互に嵌合させる際に両者の嵌合位置の位置決めが容易となる。さらに、雌型継手を雄型継手との嵌合後に、嵌合部材を嵌合方向と反対側へ引き込むことにより二つの部材同士を強固に締結することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す本発明の実施の形態について説明する。
図１及び図２には、本発明による継手の一実施の形態が示されていて、この継手１は、隣接する二つの部材を一体に接合するものであって、雄型継手２と、この雄型継手２と嵌合可能な雌型継手１０とを備えている。
【００１３】
雄型継手２は、先端部周面に断面鋸刃状の凹凸４が軸方向に沿って連続して設けられる金属製の棒状の嵌合部材３と、嵌合部材３を支持する金属製の板状の支持部材５とから構成され、嵌合部材３と支持部材５とはネジ止め、溶接等によって一体に連結されている。
【００１４】
雌型継手１０は、内周面に雄型継手２の嵌合部材３の凹凸４と相互に嵌合する断面鋸刃状の凹凸１３が軸方向に沿って連続して設けられるとともに、周方向に複数（この実施の形態においては５つ）に分割されて拡径可能な金属製の環状の被嵌合部材１２と、被嵌合部材１２の外周側に被嵌されるとともに、被嵌合部材１２を縮径する方向に押圧して被嵌合部材１２を環状に保持するウレタンゴム等の弾性体からなる環状の押圧部材１４と、押圧部材１４の外周側に被嵌されるとともに、被嵌合部材１２及び押圧部材１４を保持する金属製の環状のカバー１５とからなる継手本体１１と、継手本体１１を収容するケース１６とを備えている。
【００１５】
ケース１６は、上板１７、下板１８、前板１９、後板２０、左側板２１、及び右側板２２を組み合わせて略直方体状に形成したものであって、前板１９の中央部にはケース１６内外を貫通する長孔２３が設けられ、この長孔２３を介して雄型継手２がケース１６内の継手本体１１に嵌合されるようになっている。
【００１６】
ケース１６の後板２０の中央部（前板１９の長孔２３に対応する部分）には、外方に突出する突部２４が設けられ、この突部２４の内側の空間が雄型継手２を継手本体１１に嵌合させるときの逃げ空間となっている。
【００１７】
ケース１６の後板２０の突部２４の上縁部及び下縁部にはそれぞれ板状の案内部材２５、２５が一体に設けられ、この案内部材２５、２５と前板１９の裏面側の長孔２３の上縁部及び下縁部との間で継手本体１１がケース１６の長手方向に移動自在に支持されるようになっている。
【００１８】
継手本体１１は、被嵌合部材１２の軸方向の一端面をケース１６の前板１９の裏面側に当接させ、他端面を後板２０側の案内部材２５、２５に当接させることで、ケース１６内の前後方向の所定の位置に位置決めされ、カバー１５の一部を案内部材２５、２５の一部に係止させることで、ケース１６内の上下方向の所定の位置に位置決めされ、この状態でケース１６の長手方向に移動可能となっている。この場合、被嵌合部材１２の内周側はケース１６の長孔２３内に開口しているので、雄型継手２の嵌合部材３をケース１６の長孔２３を介して継手本体１１の被嵌合部材１２の内周側に嵌合させることができるものである。なお、被嵌合部材１２の分割数は５つに限らず、複数であれば良いものである。
【００１９】
そして、上記のような構成の雄型継手２と雌型継手１０とからなる継手１は、トンネル等の掘削した部分の内面に設けられる複数のセグメントの隣接するもの同士を一体に接合するのに適用することができ、特に、図３に示すように、周方向に隣接するセグメント３０、３０同士の接合に有効に適用することができる。
【００２０】
すなわち、セグメント３０の長手方向の一方の接合部３６に雄型継手２を設け、他方の接合部３６に雌型継手１０を設ける。具体的には、図４に示すように、セグメント３０の長手方向の一方の端面に設けられている接合板３２を支持部材５とし、支持部材５に溶接、ネジ止め等により嵌合部材３を一体に設け、その部分に雄型継手２を構成する。さらに、セグメント３０の長手方向の他方の端面に設けられている接合板３２の裏面側に雌型継手１０のケース１６を溶接等により一体に連結する。この場合、ケース１６の長孔２３に対応する接合板３２の部分に予め長孔２３と合致する長孔３３を設けておく。そして、コンクリートを打設して長手方向の一方の接合部３６に雄型継手２を固着し、他方の接合部３６に雌型継手１０を固着する。
【００２１】
そして、上記のように構成したセグメント３０をトンネル等の掘削した部分の内面に位置させ、図４に示すように、周方向に隣接する二つのセグメント３０、３０の長手方向の端面同士を相対的に接近させる。
【００２２】
そして、図５に示すように、一方のセグメント３０の雄型継手２の嵌合部材３を他方のセグメント３０の雌型継手１０の継手本体１１の被嵌合部材１２の内側に挿入し、両セグメント３０、３０の対向する端面同士が互いに接触するまで挿入する。
【００２３】
この場合、嵌合部材３により押圧されることにより被嵌合部材１２が押圧部材１４に抗して拡径し、嵌合部材３の挿入が許容され、嵌合部材３の凹凸４と被嵌合部材１２の凹凸１３とが相互に嵌合される。そして、嵌合が完了したときに、押圧部材１４により被嵌合部材１２が縮径する方向に押圧されることにより被嵌合部材１２が環状に保持され、嵌合部材３との嵌合状態に保持され、周方向に隣接する二つのセグメント３０、３０が一体に接合される。
【００２４】
また、雌型継手１０の継手本体１１はケース１６内を移動可能となっているので、雄型継手２の嵌合部材３を雌型継手１０の継手本体１１の被嵌合部材１２に嵌合させる際、一方のセグメント３０の雄型継手２の嵌合部材３と他方のセグメント３０の雌型継手１０の継手本体１１の被嵌合部材１２との位置合わせが容易となり、隣接する二つのセグメント３０、３０の接合が容易となる。
【００２５】
そして、トンネル等の掘削した部分の内面の同一周上に複数のセグメント３０、３０…を順次に接合することで、その部分にリング状のセグメントリング体（図示せず）が構成される。そして、このようなセグメントリング体を掘削方向に連続して構成し、掘削方向に隣接するセグメントリング体同士を一体に接合することで、掘削した部分の内面の全体を複数のセグメントで被覆し、支持することができるものである。
【００２６】
図６、図７は、この発明の別の実施の形態を示す図である。これらの図に示す実施の形態が上記の実施の形態と異なる点は、継手１の雄型継手の構成である。図６において、継手１の雄型継手１００は、螺子部１０１ａを有するボルト１０１と、ボルト１０１が挿入される固定穴１０２を有するハウジング１０３と、ハウジング１０３内にて回動可能に設けられた締結歯車１０４とを備えた構成とされている。締結歯車１０４は、固定穴１０２より挿入されたボルト１０１に螺合される雌ねじ１０５と、この雌ねじ１０５に固定され、外周部に歯１０６ａを有する歯車板１０６とからなっている。
【００２７】
ボルト１０１の先端部には、図１に示す雄型継手と同一構成の凹凸４が形成されている。また、締結歯車１０４は、図７に示すギア部１０７ａを有する締付工具１０７によって回動操作されるようになっている。
この雄型継手１００は、前述した雌型継手１０に対し、ボルト１０１の先端部に形成された凹凸４を、上記の実施の形態と同様にして雌型継手１０における被嵌合部材１２の凹凸１３に嵌合させる。この状態において、ボルト１０１は、被嵌合部材１２内において回転可能であるが、その軸線方向へ抜け出ることはできない。このようにして、ボルト１０１と被嵌合部材１２とを嵌合させることによりセグメント３０、３０を接合させるものである。
【００２８】
この場合、図７に示すように、締付工具１０７をセグメント３０及びハウジング１０３に形成した挿入孔１０８内に挿入し、ギア部１０７ａを締結歯車１０４の歯１０６ａにかみ合わせ、締結工具１０７を操作することによりボルト１０１を回転させ、このボルト１０１をハウジング１０３側へ引き込むことによりセグメント３０、３０を強固に締結することができる。
【００２９】
上記の各実施の形態で示した継手１は、図３に示すようにトンネルの周方向に隣接するセグメント間の接合用継手、即ちセグメント間継手として使用する場合に好適であるが、セグメントの施工方法を適宜選択することによってトンネルの軸線方向に隣接するセグメント間の接合用継手、即ちリング間継手として用いることができるものである。
なお、この発明による継手を設けるセグメントは、スチール型セグメント、中詰コンクリート型セグメント、コンクリート型セグメント等各種のセグメントであってよい。
【００３０】
図８、図９は、本発明による上記継手１をセグメント間継手として用いた場合に、リング間継手として用いる継手の例を示すものである。
図８に示す継手１Ａは、雄型継手１００と雌型継手２００とからなるものである。雄型継手１００は、図６に示すものと同一構成である。雌型継手２００は、その基本的構成が図１に示す雌型継手１０と同様であり、図１に示す雌型継手１０の継手本体１１がケース１６内で移動できる構成であるのに対して、当該継手本体相当部分が定位置に固定されているものである。
【００３１】
即ち、雌型継手２００は、内周面に雄型継手１００のボルト１０１に形成された凹凸４と相互に嵌合する凹凸２０１が軸方向に向けて連続して設けられるとともに、周方向に複数に分割されて拡径可能な金属製の環状の被嵌合部材２０２と、被嵌合部材２０２を縮径方向に押圧して被嵌合部材２０２を環状に保持するウレタンゴム等の弾性体からなる環状の押圧部材２０３と、被嵌合部材２０２及び押圧部材２０３を保持する金属製のケース２０４とから構成されている。
ケース２０４の内面には案内部材２０５が設けられ、この案内部材２０５によって被嵌合部材２０２が拡径可能に案内されるようになっている。
この継手１Ａは、セグメントのトンネルの軸方向の端面に設けられ、リング間継手として機能する。この場合、継手１Ａの雄型継手１００と雌型継手２００との接合操作は、図６に示すもの同様にして行う。
【００３２】
また、図９に示す継手１Ｂは、雌型継手２００と雄型継手３００とからなるものである。雌型継手２００は、図８に示すものと同一構成であり、ケース２０４に補強筋２１０を固定した状態でセグメント３０のコンクリートの内部に埋設されている。雄型継手３００は、セグメント３０内に固定された雌ネジ部材３０１と、雌ネジ部材３０１に螺着された雄ネジ部材３０２とからなっている。これらの雌ネジ部材３０１、雄ネジ部材３０２は、これらの軸線方向がセグメントの厚み方向に対して傾斜する方向となるように設けられている。
【００３３】
各セグメント３０の端面には接合板３０３が設けられており、接合板３０３には開口部３０４が形成されている。一方のセグメント３０内には、前述したように雌型継手２００が埋設されており、この雌型継手２００の被嵌合部材２０２は、その軸線がセグメント３０の厚み方向に対して一定の傾斜角を有するように、かつ開口部３０４方向を向くように配置されている。他方のセグメント３０には、一方の面から接合板３０３の開口部３０４方向に向けて締結孔３０５が形成されている。
【００３４】
締結孔３０５内において、接合板３０３には固定部材３０６が溶接等により固定されており、固定部材３０６には前記雌ネジ部材３０１が溶接等により固定されている。雄ネジ部材３０２の後端部には回動操作部３０７が形成されており、回動操作部３０７には増し締め用の治具を挿入させるための角穴３０８が形成されている。
【００３５】
上記の構成からなる継手１Ｂは、予め定位置に設置された雌型継手２００を有するセグメント３０に対して、雄型継手３００を有するセグメント３０を接合させ、雄ネジ部材３０２を被嵌合部材２０２内に嵌合させることによって両セグメント３０、３０を接合することができる。この場合、雄ネジ部材３０２の回動操作部３０７を治具により回動操作することにより、当該雄ネジ部材３０２による増し締めが可能となる。即ち、雄ネジ部材３０２を回転させて雄ネジ部材３０２を矢印方向へ移動させることにより、両セグメント３０，３０をより強固に緊締することができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明による継手によれば、隣接する二つの部材、例えば、トンネル等の掘削した部分の内面に設けられる複数のセグメントの隣接するもの同士の接合に適用した場合には、隣接する一方のセグメントの雄型継手と他方のセグメントの雌型継手とを相互に嵌合させることで、両セグメントが一体に接合されることになる。この場合、雌型継手の被嵌合部材が押圧部材に抗して拡径することにより雄型継手の嵌合部材との嵌合が許容され、その後雌型継手の被嵌合部材が押圧部材により押圧されて縮径して雄型継手との嵌合状態を保持することになるので、隣接する二つのセグメント同士の接合が容易となり、工期を大幅に短縮させることができることになる。また、隣接する二つのセグメントを一体に接合した後に、セグメントの強度を確保するために充填材を充填するような煩雑な作業が一切不要となるので、これによっても工期を大幅に短縮させることができることになる。さらに、雌型継手を雄型継手との嵌合方向と直交するケースの長手方向に移動可能としたことにより、隣接する一方のセグメントに設けられる雄型部材と、他方のセグメントに設けられる雌型継手とを嵌合させる際の両者の位置決めが容易となり、隣接する二つのセグメントの接合が容易となり、これによっても工期を短縮させることができることになる。さらに、雌型継手を雄型継手との嵌合後に、締付工具を挿入孔に挿入してギア部を締結歯車にかみ合わせて回転させ、嵌合部材をハウジング内に引き込むことによりセグメント同士を強固に締結することができる。
【００３７】
さらに、雄型継手の嵌合部材の外周面に設けた凹凸と雌型継手の被嵌合部材の内周面に設けた凹凸とが相互に嵌合し、嵌合部材は押圧部材によって縮径方向に押圧されることになるので、嵌合部材と被嵌合部材とを嵌合状態に確実に保持することができることになり、隣接する二つのセグメントを長期に渡って安定した接合状態に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による継手の一実施の形態の全体を示した断面図である。
【図２】 本発明による継手の雌型継手の正面図である。
【図３】 本発明による継手の一実施の形態の適用例を示した説明図である。
【図４】 図３の部分拡大断面図であって、接合前の状態を示した説明図である。
【図５】 図３の部分拡大断面図であって、接合後の状態を示した説明図である。
【図６】 本発明による継手の別の実施形態を示す断面図である。
【図７】 本発明による継手の別の実施形態を示す説明図である。
【図８】 本発明による継手と組み合わせて使用する継手の例を示す断面図である。
【図９】 本発明による継手と組み合わせて使用する継手の別の例を示す断面図である。
【図１０】 従来の継手の一例の適用例を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 継手
２ 雄型継手
３ 嵌合部材
４、１３ 凹凸
１０ 雌型継手
１２ 被嵌合部材
１４ 押圧部材
３０ セグメント

Claims (1)

1. 隣接する二つの部材を一体に接合する継手であって、
   前記一方の部材に設けられる雄型継手と、前記他方の部材に設けられるとともに、前記雄型継手と相互に嵌合する雌型継手とを備え、
   前記雄型継手は、
   外周面に凹凸が設けられる嵌合部材を有し、該嵌合部材を嵌合方向と反対側に引き込み可能とし、
   前記嵌合部材の基端側を挿入させるハウジングと、前記嵌合部材に螺合される雌ねじを有していて前記ハウジング内にて回動可能に設けられた締結歯車とを備え、
   前記ハウジングには、前記締結歯車にかみ合わせるギア部を有する締付工具を挿入させるための挿入孔が形成され、
   前記雌型継手は、
   内周面に前記凹凸と相互に嵌合する凹凸が設けられるとともに、周方向に複数に分割されていて拡径可能な被嵌合部材と、該被嵌合部材を縮径する方向に押圧する押圧部材と、前記被嵌合部材及び前記押圧部材を収容するとともに長手方向に長孔が設けられた略長方体状をなすケースとを有し、
   前記雄型継手との嵌合方向と直交する前記ケースの長手方向に移動可能であるとともに、前記被嵌合部材が前記嵌合部材との嵌合の際に前記押圧部材に抗して拡径して前記嵌合部材との嵌合を許容し、嵌合完了後に前記押圧部材により押圧されて縮径して前記嵌合部材との嵌合状態を保持し、前記締付工具を前記挿入孔に挿入して前記ギア部を前記締結歯車にかみ合わせて回転させ、前記嵌合部材を前記ハウジング内に引き込むことを特徴とする継手。

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