JP4339107B2 - セグメントリングの継手構造および継手金具 - Google Patents

Description

本願発明は、シールド工法において特にシールドトンネルの掘進方向（軸方向）に隣接するセグメントリング同士を複数リング（２リング以上）同時に結合するセグメントリングの継手構造および継手金具に関するものである。

シールド工法において、地山の覆工材としてセグメントを設置する場合、例えば図５に図示するように、シールドトンネルの周方向に隣接するセグメント２０，２０間の継手（以下、「セグメント継手イ」という）がシールドトンネルＡの軸方向に同一直線状に連続する「芋継ぎ」となるように組む設置方法が知られているが、この設置方法は強度的に劣る等の問題があるためあまり実施されていない。

これに対し、例えば図６（ａ），（ｂ）に図示するように、各セグメント２０をシールドトンネルＡの周方向にほぼ１／２長ずつ互いにずらして、セグメント継手イがシールドトンネルＡの軸方向に２リング以上連続しない「千鳥継ぎ」となるように組む設置方法は、セグメント２０を強固に組むことができる（特許文献１参照）。

また、シールドトンネルＡの軸方向に隣接するセグメントリング２１，２１同士を結合する方法として、隣接する複数のセグメントリング２１，２１間にＰＣ鋼材などの緊張材２２を連続して挿通するとともに、シールドトンネルＡの軸方向に所定量のプレストレスを導入することにより、２リングずつまたは２リング以上を同時に結合する方法が知られている。

なお、ここでセグメントリング２１は、シールドトンネルＡの周方向に隣接して設置された複数のセグメント２０からなるリング体をいう。

この接合方法は構造がシンプルであり、しかも数リングを同時に結合できるため施工性もよいが、緊張材２２で複数のセグメントリングを結合するまで、各リング同士を仮設的に結合する必要がある。

従来、セグメントリング同士を仮接合する方法として、例えば図６（ｃ）に図示するように、雄金具２３と雌金具２４とを係合させる継手金具２５が用いられている。
特開２００１−１４０５９２号公報

シールドトンネルＡの軸方向に隣接する複数のセグメントリング２１，２１間に緊張材２１を連続して挿通する場合、例えば図５に図示するようにセグメント継手イが「芋継ぎ」となるようにセグメント２０を組むことにより、継手金具２５，２５間に緊張材２２を挿通することができるため、緊張材２２に充分な被りを確保でき強度面で特に不利になることはない。

しかし、セグメント継手イが「千鳥配置」となるようにセグメント２０を組む場合、緊張材２１と継手金具２５（雄金具２３および雌金具２４）はシールドトンネルＡの周方向にずらして設ける必要から、緊張材２１または継手金具２５の一方が各セグメント２０のかなり縁端部寄りに設けざるを得ず、このためセグメント継手イがシールドトンネルＡの軸方向に連続する「芋継ぎ」に組まざるを得ず、強度的にも構造的にも非常に不利になる等の問題があった。

また、セグメント２０の組み立てに際し、セグメントの組み立て精度が悪いとリング継手位置で緊張材２２を挿通するためのシースにずれが生じて、シースに緊張材２２を挿入しにくくなる等の問題があった。

請求項１記載のセグメントリングの継手構造は、シールドトンネルの軸方向に隣接する各セグメントリングの接合端面に互いに係合した状態でそれぞれ取り付けられた雄金具と雌金具とからなる継手金具と、当該継手金具および前記セグメントリングを前記シールドトンネルの軸方向の同一軸線上で貫通する緊張材とから構成され、前記雄金具は前記セグメントリングの接合端面に埋設されたアンカー金具と当該アンカー金具に突設された連結子とから構成され、当該アンカー金具と連結子および前記雌金具に前記シールドトンネルの軸方向に連通する貫通孔がそれぞれ形成され、当該貫通孔を前記緊張材が貫通していることを特徴とするものである。

本願発明は、シールドトンネルの軸方向に隣接するセグメントリング同士を、緊張材によって複数リング同時に結合する場合、隣接する各セグメントリング間を仮接合する継手金具と緊張材とをシールドトンネルの軸方向の同一軸線上に取り付けることで、継手金具と緊張材を共に構造上および強度上不利な各セグメントの端部を避け、可能な限り各セグメントの中央よりに設置することができ、したがって地山の覆工材としてセグメントを設置する場合、セグメント継手がシールドトンネルの軸方向に２リング以上連続しないようにセグメントを組むことも可能なため、きわめて強固なシールドトンネルを構築することができる。

また、緊張材が継手金具を貫通する構造とすることで、継手金具の雄金具と雌金具を係合できれば、組立精度に関係なく、緊張材をセグメントの貫通孔に確実に挿通することができる。

この場合の雄金具と雌金具は、原則として複数のセグメントリング同士を緊張材によって本接合するまでの間、各セグメントリング同士を単に仮接合するための継手金具であるため、簡単に接合できるものであれば形状や構造は特に限定されるものではない。

なお、各セグメントリング間のせん断力は、リング接合面の摩擦力、ほぞまたは継手金具によって処理することができる。特に、各セグメントリング間のせん断力をリング間の接合面の摩擦力に負担させることで、継手金具を強度的にもきわめて簡単な構造とすることができる。

請求項２記載のセグメントリングの継手金具は、シールドトンネルの軸方向に隣接する各セグメントリングの接合端面に互いに係合するようにそれぞれ取り付けられた雄金具と雌金具とからなり、前記雄金具は前記セグメントリングの接合端面に埋設されたアンカー金具と該アンカー金具に突設された連結子とから形成され、かつ該アンカー金具と連結子および雌金具に前記シールドトンネルの軸方向に連通する貫通孔がそれぞれ形成されてなることを特徴とするものである。

本願発明は、雄金具をセグメントリングの接合端面に埋設されたアンカー金具と該アンカー金具に突設された連結子とら形成し、特に連結子をセグメントリングの組立て時にアンカー金具に突設することにより、セグメントの運搬時などに雄金具の破損を未然に防止することができる。

この場合の連結子をアンカー金具に突設する方法としては、例えば雄ねじとねじ穴とからなるねじ込み式または嵌合突起と嵌合穴とからなる嵌合式などがある。

本願発明は、隣接する各セグメントリング間を接合する継手金具と複数のセグメントリングを同時結合する緊張材とをシールドトンネルの軸方向の同一軸線上に取り付けることで、継手金具と緊張材を共に構造上および強度上不利な各セグメントの端部を避け、可能な限り各セグメントの中央よりに設置することができる。

また、地山の覆工材としてセグメントを設置する場合、セグメント継手がシールドトンネルの軸方向に２リング以上連続しないようにセグメントを組むことも可能なため、きわめて強固なシールドトンネルを構築することができる。

図１，２は本願発明の一例を示し、図において地山の覆工材として複数のセグメント１がシールドトンネルＡの軸方向および周方向に互いに隣接して設置され、またセグメント継手イがシールドトンネルＡの軸方向に２リング以上連続しないように各セグメント１はシールドトンネルＡの円周方向にほぼ１／２長ずつ互いにずらして配置されている。

また特に、シールドトンネルＡの軸方向に隣接するセグメントリング２，２は、隣接する各リング毎に雄金具３と雌金具４とからなる複数の継手金具５によって接合され、かつ複数リング毎に複数の緊張材６によって接合されている。

雄金具３は隣接するセグメント１，１の一方の接合端面に突設され、雌金具４は他方の接合端面に埋設されている。また、各セグメント１にシールドトンネルＡの軸方向に貫通する貫通孔１ａが雄金具３および雌金具４と同一軸線上で一致するように形成され、かつ各貫通孔１ａの内周は樹脂製または金属製のシース１ｂによって被覆されている。

雄金具３はアンカー金具７と連結子８とから形成され、アンカー金具７の先端側と後端側にはそれぞれ所定深さのねじ孔７ａと定着リブ７ｂが形成され、かつ中心部にねじ孔７ａおよび貫通孔１ａと連通する貫通孔７ｃが軸方向に連続して形成されている。

連結子８は円筒形に形成され、その先端側はやや拡径している。また、連結子８の先端側は軸方向に所定深さの切り込みを入れることにより、周方向に複数の板状部分８ａに分割して形成され、各板状部分８ａは径方向に変形可能な板ばねになっている。一方、連結子８の後端側の外周には雄ねじ８ｂが形成されている。

このように形成された連結子８は、後端側の雄ねじ８ｂをアンカー金具７のねじ孔７ａに螺入することによりセグメント１の接合端面に突設されている。

雌金具４は先端側に連結子８の先端側を嵌合可能な嵌合穴４ａを、後端側に定着リブ４ｂをそれぞれ有し、特に嵌合穴４ａの奥は連結子８の先端側の外形に対応して拡径され、これにより嵌合穴４ａに嵌合された連結子８の先端側が抜けにくくなっている。

また、雌金具４の中心部には軸方向に貫通する貫通孔４ｃが嵌合穴４ａおよび貫通孔１ａと連通して形成されている。このように形成された雌金具４は各セグメント１の他方の接合端面に埋設されている。

そして、雌金具４の嵌合穴４ａに雄金具３の連結子８の先端側が嵌合されている。また、各セグメント１の貫通孔１ａ、アンカー金具７の貫通孔７ｃ、連結子８および雌金具４の貫通孔４ｃによってシールドトンネルＡの軸方向に一直線状に連続する貫通孔が形成され、この貫通孔に緊張材６が挿通されている。

図３（ａ）〜（ｃ）は本願発明の変形例を示し、特に隣接する各セグメント１の一方の接合端面に雄金具９が突設され、他方の接合端面に雌金具１０が埋設されている。

雄金具９はアンカー金具１１と連結子１２とから形成され、アンカー金具１１の先端側に所定深さの嵌合穴１１ａが形成され、その底部に貫通孔１ａと連通する貫通孔１１ｂが形成されている。

連結子１２はアンカー金具１１の嵌合穴１１ａに嵌合可能な外径の柱状に形成され、その先端部に嵌合穴１１ａの内径より大きい外径の拡径部１２ａが形成されている。また、中心部に貫通孔１２ｂが貫通孔１ａに連通して形成されている。

そして、アンカー金具１１の嵌合穴１１ａに連結子１２の後端側が嵌合され、かつアンカー金具１１の後端側がセグメント１の接合端面に埋設されている。この場合、連結子１２およびアンカー金具１１の先端側はセグメント１の接合端面より突出している。

雌金具１０は、連結子１２およびアンカー金具１１の先端側を嵌合可能な内径に形成されている。また、雌金具１０の奥は拡径され、底部に貫通孔１ａに連通する貫通孔１０ａが形成されている。そして、雌金具１０に連結子１２およびアンカー金具１１の先端側が嵌合されている。

この場合、連結子１２およびアンカー金具１１の先端側を雌金具１１に強く押し込むと、連結子１２の先端側が雌金具１１の底部によって押されることで、後端側がアンカー金具１１の嵌合穴１１ａに押し込まれ、同時に連結子１２の拡径部１２ａによって嵌合穴１１ａの先端部分が雌金具１０内で拡径することにより雄金具９と雌金具１０が接合される。

また、各セグメント１の貫通孔１ａ、アンカー金具１１の貫通孔１１ｂ、連結子１２の貫通孔１２ｂによってシールドトンネルＡの軸方向に一直線状に連続する貫通孔が形成され、この貫通孔に緊張材６が挿通されている。

図４（ａ），（ｂ）は同じく本願発明の変形例を示し、特に隣接するセグメント１，１の一方の接合端面に雄金具１３が突設され、他方の接合端面に雌金具１４が埋設されている。

雄金具１３は先端側が先端方向に徐々に小径となるように形成され、後端側には定着リブ１３ａが形成されている。また、中心部に貫通孔１ａと連通する貫通孔１３ｂが軸方向に連続して形成されている。

一方、雌金具１４は先端側が先端方向に徐々に大径となるように形成され、後端側には定着リブ１４ａが形成されている。また、中心部に貫通孔１ａと連通する貫通孔１４ｂが軸方向に連続して形成され、貫通孔１４ｂの先端側は雄金具１３の先端側を嵌合可能なように拡径されている。

このように形成された雌金具１４の先端側に雄金具１３の先端側が嵌合されている。また、各セグメント１の貫通孔１ａ、雄金具１３の貫通孔１３ｂ、雌金具１４の貫通孔１４ｂによってシールドトンネルＡの軸方向に一直線状に連続する貫通孔が形成され、この貫通孔に緊張材６が挿通されている。

本願発明は、シールドトンネルの軸方向に隣接する複数のセグメントリングを緊張材によって複数リング同時に結合することができる。

シールドトンネルの一例を示し、（ａ）はその一部斜視図、（ｂ）はその展開図である。 セグメントリングの継手部を示し、（ａ）はセグメントリングの接合状態を示す断面図、（ｂ），（ｃ）はセグメントリングの接合前の状態を示す断面図である。 セグメントリングの継手部を示し、（ａ）はセグメントリングの接合状態を示す断面図、（ｂ）はセグメントリングの接合前の状態を示す断面図、（ｃ）は継手金具の側面図である。 セグメントリングの継手部を示し、（ａ）はセグメントリングの接合状態を示す断面図、（ｂ）はセグメントリングの接合前の状態を示す断面図である。 従来のシールドトンネルの一例を示す一部展開図である。 従来のシールドトンネルの一例を示し、（ａ）はその一部斜視図、（ｂ）は展開図、（ｃ）はセグメントリングの継手部を示す断面図である。

符号の説明

１ セグメント
２ セグメントリング
３ 雄金具
４ 雌金具
５ 継手金具
６ 緊張材
７ アンカー金具
８ 連結子
９ 雄金具
１０ 雌金具
１１ アンカー金具
１２ 連結子
１３ 雄金具
１４ 雌金具

Claims (2)

1. シールドトンネルの軸方向に隣接する各セグメントリングの接合端面に互いに係合した状態でそれぞれ取り付けられた雄金具と雌金具とからなる継手金具と、当該継手金具および前記セグメントリングを前記シールドトンネルの軸方向の同一軸線上で貫通する緊張材とから構成され、前記雄金具は前記セグメントリングの接合端面に埋設されたアンカー金具と当該アンカー金具に突設された連結子とから構成され、当該アンカー金具と連結子および前記雌金具に前記シールドトンネルの軸方向に連通する貫通孔がそれぞれ形成され、当該貫通孔を前記緊張材が貫通していることを特徴とするセグメントリングの継手構造。
2. シールドトンネルの軸方向に隣接する各セグメントリングの接合端面に互いに係合するようにそれぞれ取り付けられた雄金具と雌金具とからなり、前記雄金具は前記セグメントリングの接合端面に埋設されたアンカー金具と該アンカー金具に突設された連結子とから形成され、かつ該アンカー金具と連結子および雌金具に前記シールドトンネルの軸方向に連通する貫通孔がそれぞれ形成されてなることを特徴とするセグメントリングの継手金具。

Images