JP4230403B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネル等に使用されるセグメント同士を接合するための継手構造に関するものである。

従来、シールド工法においては、建設コストの縮減、環境負荷の低減などの観点から、急速施工、二次覆工省略や一次覆工一体化などの技術が求められている。これらの課題に対しては、セグメント本体内面を平滑な状態に保ったままで組立てるセグメントの継手構造が注目されており、種々の提案がなされている。
図４（ａ）は、セグメントリング間、すなわち、セグメント同士をトンネル軸方向に接続するための継手構造の一例を示す図で、セグメント５０のトンネル軸方向の坑口側の側面５１に複数のピン継手６０を突設するとともに、切羽側の側面５２に凹状の係止部材７０を埋設して、一方のセグメント５０のピン継手６０を他方のセグメント５０の係止部材７０に挿入・係合させてセグメント５０，５０同士を接合する。
詳細には、図４（ｂ）に示すように、一方のセグメント５０Ａの上記側面５１ａに雌ネジが形成されたインサート金具５３を埋設し、このインサート金具５３にピン継手６０のネジ部６１を螺入して、ピン継手６０の他端側６２を上記側面５１ａから突出させる。一方、他方のセグメント５０Ｂに凹部５４を形成し、この凹部５４にテーパー状の周壁７１ａと平らな底部７１ｂとをから成るケーシング７１と、このケーシング７１内に中空状の挿入孔７２ａを有する楔材７２と、弾発材７３とを備えた係止部材７０を収納する。これにより、上記凹部５４にピン継手６０を挿入すると、上記ピン継手６０は、上記弾発材７３により上記セグメント５０Ａ，５０Ｂの接合面である側面５２ｂ側にスライドされたされた楔材７２により挟み付けられて係止されるので、セグメント５０，５０同士を確実に接合することができる（例えば、特許文献１参照）。
また、上記のようなピン形式の継手は、ジャッキの押し込みだけでセグメントの組立ができるので、従来のボルト等による連結に比較して、工期を短縮することができる。
特開平８−１８９５１１号公報

しかしながら、上記従来のピン形式の継手では、ピン継手６０と係止部材７０との連結状態が極めて固定的であるため、応力がピン継手６０からインサート金具５３を経てセグメント５０に直接加わってしまい、ピン継手６０やピン受け口周辺ののコンクリートにクラック等が発生し易いだけでなく、ピン継手６０と係止部材７０の位置にずれがあった場合には、位置合わせ作業に手間がかかるといった問題点があった。
また、上記係止部材７０には、製造上の理由や組立誤差の関係からガタがあるため、上記ガタ以上の変位が発生した後でないと剪断力が伝達しないことから、セグメント毎に目違いが発生したり、真円度の精度を低下させる原因となってた。
更に、上記構成の継手は構造が複雑であるため、コスト高であった。

本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、ピン継手と係止部との間に多少のずれがあった場合でも、容易にピン継手を挿入・係止できるとともに、継手周辺のコンクリート等への損傷がないセグメントの継手構造を提供することを目的とする。

本願の請求項１に記載の発明は、一方のセグメントの突き合わせ面に、他方のセグメント方向に突出するようにピン部材を配置し、このピン部材を、他方のセグメントの上記ピン部材に対向する位置に設けられた凹部に挿入して、上記２つのセグメントをトンネル軸方向またはトンネル円周方向に接合するセグメントの継手構造において、上記凹部の内面側には、少なくとも内周側の剛性が上記ピン部材の剛性よりも低い環状の保持部材が埋設されており、上記保持部材の内面側には凹凸が設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のセグメントの継手構造において、上記保持部材と上記凹部内壁との間に、金属製の保護部材を配置したものである。

本発明によれば、一方のセグメントの突き合わせ面に、他方のセグメント方向に突出するようにピン部材を配置し、このピン部材を、他方のセグメントの上記ピン部材に対向する位置に設けられた凹部に挿入して、上記２つのセグメントを接合するセグメントの継手構造において、内面側に凹凸が設けられた少なくとも内周側の剛性が上記ピン部材の剛性よりも低い環状の保持部材を上記凹部の内面側に埋設することにより、容易にピン継手を挿入・係止できるようにしたので、ピン継手と係止部との間に多少のずれがあった場合でも、２つのセグメントを容易に接合することができるとともに、接合時におけるピン継手に作用する応力を低減できるので、継手周辺のコンクリート等への損傷をなくすことができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本実施の形態に係るセグメントの接合方法の概要を示す図で、図２はその継手構造の一例を示す要部断面図である。各図において、１０はトンネル軸方向の坑口側の側面１１に複数のピン継手２０が突設され、切羽側の側面１２に凹状の係止部３０が形成されたセグメントで、本例では、一方のセグメント１０のピン継手２０を他方のセグメント１０の係止部３０に挿入・係合させて、セグメント１０，１０同士をトンネル軸方向に接続する。なお、セグメント１０，１０をトンネル円周方向に接合する際の継手構造としては、上記従来の継手構造を用いてもよいし、本例と同様のものを用いてもよい。
ピン継手２０は、詳細には、図２（ａ）に示すように、係止部３０側の径が突出方向に小さくなるようにテーパーが付けられた挿入部２１と、セグメント１０Ａの坑口側の側面１１に埋設されたインサート金具１３の雌ネジに螺入されるネジ部２２とを備えたもので、上記インサート金具１３に上記ネジ部２２を螺入・固着することにより、セグメント１０Ａに固着される。このとき、アンカー筋１４を設置して、上記インサート金具１３の後端部を支持するようにすれば、ピン継手２０のセグメント１０Ａに対する固定力を更に大きくすることができる。

係止部３０は、セグメント１０Ｂの上記ピン継手２０に対向する位置に形成された穴部３１と、この穴部３１の内面側に埋設された環状の保持部材３２と、上記環状の保持部材３２とセグメント１０Ｂとの間に介挿される金属製の保護管３３とから構成される。
本例の保持部材３２は、図２（ｂ）にも示すように、その内面側に凹凸が設けられており、凸部３２ａの径は上記ピン継手２０の挿入部２１の径よりも大きく、かつ、ピン継手２０の本体２３の径よりも小さく設定してある。なお、凹部３２ｂの径はピン継手２０の本体２３の径よりも小さくてもよいし、同程度あるいはそれ以上であってもよい。
上記環状の保持部材３２は、上記ピン継手２０を構成する材料であるボルト用鋼材よりと同じ程度の剛性を有する材料から構成した場合で、その内面側には凹凸が設けられているので、上記ピン継手２０が挿入される部分は、構造上、上記ピン継手２０よりも剛性が低くなっているので、上記ピン継手２０を容易に上記保持部材３２に挿入して固定することができる。

このような継手構造を採ることにより、セグメント１０Ａのピン継手２０の位置とセグメント１０Ｂの係止部３０との間に多少のずれがあった場合でも、２つのセグメント１０Ａ，１０Ｂを容易に接合することができる。すなわち、保持部材３２の凸部３２ａの径は上記ピン継手２０の挿入部２１の径よりも大きいので、挿入部２１は容易に保持部材３２内部へ挿入できる。更に、上記保持部材３２の内面側は、上記凹凸のため、上記ピン継手２０よりも剛性が低くなっているので、ピン継手２０の本体２３が挿入されると、上記凸部３２ａは上記ピン継手２０の本体２３に押しつぶされて変形する。このとき、凸部３２ａの一方側が大きく押しつぶされるが、他方側も多少は押しつぶされるので、ピン継手２０の本体２３を所定の深さまで十分に挿入することができるとともに、上記本体２３を確実に係止することができる。
また、ピン継手２０と係止部３０とは密着されており、かつ、上記保持部材３２は剛性を有するので、接合時において剪断力を伝達することができる。したがって、接合後に、上記セグメント１０Ａ，１０Ｂ間に隙間が生じることがない。
また、上記ピン継手２０に応力が作用し、上記ピン継手２０が変位した場合でも、上記保持部材３２の内面側は上記ピン継手２０よりも剛性が低いので、上記凸部３２ａの変形により上記応力を吸収することができる。したがって、セグメントの接合時に発生する継手周辺のコンクリート等への損傷をなくすことができる。
なお、本例では、上記環状の保持部材３２とセグメント１０Ｂとの間に金属製の保護管３３を配置しているので、穴部３１周囲のコンクリートの損傷を防止することができる。

このように、本実施の形態では、一方のセグメント１０Ａの突き合わせ面１１ａに、他方のセグメント１０Ｂ方向に突出するピン継手２０を配置するとともに、上記ピン継手２０を挿入・固定する他方のセグメント１０Ｂの穴部３１の内面側に、内面側に凹凸が設けられた、内面側が上記ピン継手２０よりも剛性の低い環状の保持部材３２を埋設するようにしたので、ピン継手２０と係止部３０との間に多少のずれがあった場合でも、２つのセグメント１０Ａ，１０Ｂを容易に接合することができるとともに、接合時におけるピン継手２０に作用する応力を上記保持部材３２により低減することできるので、継手周辺のコンクリート等への損傷をなくすことができる。

なお、上記実施の形態では、上記保持部材３２を、上記ピン継手２０を構成する材料と同じ程度の剛性を有する材料し、凹凸により、上記ピン継手２０の挿入部の剛性を上記ピン継手２０の剛性よりも低くしたが、保持部材３２を、例えば、ウレタン樹脂、塩化ビニル樹脂などの各種プラスチックや硬質ゴムなどのように、上記ピン継手２０を構成する材料よりも剛性の低い材料から構成してもよい。但し、上記保持部材３２は、上記ピン継手２０を係止するものであり、緩衝部材とは異なるので、軟質ゴムなどの弾性の大きな材料を使用するのは適当ではない。
また、上記例では、内面側に凹凸が設けられた環状の保持部材３２を用いたが、図３（ａ）に示すように、上記凹部の内周側に上記ピン継手２０を構成する材料よりも剛性の低い材料から成る保持部材３２ｐを配置し、外周側に上記保持部材３２ｐよりも剛性の高い材料から成る保持部材３２ｑが配置された多層構造の保持部材３２Ｚを用いても同様の効果を得ることができる。
また、図３（ｂ）に示すように、塩ビ管などのように、ピン継手２０よりも剛性の低い材料から成る中空状の部材３２Ｒを用いても、ピン継手２０を容易に挿入・係止できるとともに、ピン継手２０と係止部３０との間に多少のずれがあった場合でも、２つのセグメントを容易に接合することができる。
また、上記例では、セグメント１０，１０をトンネル軸方向に接合する場合について説明したが、セグメント１０，１０をトンネル円周方向に接合する際にも適用可能であることはいうまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、簡単な構成で、ピン継手と係止部との間に多少のずれがあった場合でも、２つのセグメントを容易に接合することができるとともに、継手周辺のコンクリート等への損傷をなくすことができるので、セグメントの接合作業を効率的に行うことができる。

本発明の最良の形態に係るセグメントの接合方法の概要を示す図である。 本最良の形態に係る継手構造を示す要部断面図である。 本発明による係止部の構成を示す断面図である。 従来のセグメントの接合方法の概要を示す図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ セグメント、１１ 坑口側の側面、１２ 切羽側の側面、
１３ インサート金具、１４ アンカー筋、２０ ピン継手、２１ 挿入部、
２２ ネジ部、２３ ピン継手の本体、３０ 係止部、３１ 穴部、
３２ 環状の保持部材、３３ 保護管。

Claims (2)

1. 一方のセグメントの突き合わせ面に、他方のセグメント方向に突出するようにピン部材を配置し、このピン部材を、他方のセグメントの上記ピン部材に対向する位置に設けられた凹部に挿入して、上記２つのセグメントをトンネル軸方向またはトンネル円周方向に接合するセグメントの継手構造において、上記凹部の内面側には、少なくとも内周側の剛性が上記ピン部材の剛性よりも低い環状の保持部材が埋設されており、上記保持部材の内面側には凹凸が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 上記保持部材と上記凹部の内壁との間に、金属製の保護部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載のセグメントの継手構造。

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