JP4397301B2 - セグメント継手構造 - Google Patents

Description

この発明は、シールド工法等によりトンネルを掘進する際に使用する覆工用セグメントの継手構造、特に、セグメントの組立てを容易かつ安全に行えるセグメント継手構造に関するものである。

従来、一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに連結するセグメント継手構造として、特許文献１（実開平５−９６２００号公報）には、図１０に示すように、一方のセグメント１４に突設された、切り込み１５が形成されたオス継手１６と、他方のセグメント１７に内設された、切り込み１５と係合する爪部材１８を有するメス継手１９とからなり、オス継手１６をメス継手１９内に挿入することにより、オス継手１６の切り込み１５に爪部材１８を係合させて、一方のセグメント１４と他方のセグメント１７とを互いに抜け出し不可に連結するセグメント継手構造が開示されている。以下、このセグメント継手構造を従来技術１という。

また、特許文献２（特開２００４−１９２１８号公報）には、図１１に示すように、一方のセグメント１４に突設された、先端に膨出部２０Ａが形成されたオス継手２０と、他方のセグメント１７に内設された、膨出部２０Ａと係合する爪部材２１を有するメス継手２２からなり、オス継手２０をメス継手２２内に挿入することにより、オス継手２０の膨出部２０Ａに爪部材２１を係合させて、一方のセグメント１４と他方のセグメント１７とを互いに抜け出し不可に連結するセグメント継手構造が開示されている。以下、このセグメント継手構造を従来技術２という。

実開平５−９６２００号公報 特開２００４−１９２１８号公報

上記従来技術１、２によれば、何れも、ワンタッチで一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに抜け出し不可に連結することができるが、次のような問題があった。すなわち、一旦、嵌め込んだら基本的には継手を破壊しないと抜き出すことができない。

従って、この発明の目的は、ワンタッチでセグメント同士を連結できると共に、万一、組み間違えた場合、あるいは将来のリニューアルを考え、連結後も継手を破壊することなく連結を解除することができるセグメント継手構造を提供することにある。

この発明は、上述の目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに連結するセグメント継手構造において、前記一方のセグメントの継手板の外面に突設された、開口を有するストッパー支持用管体と、前記ストッパー支持用管体内に嵌め込まれるストッパーと、前記他方のセグメントの継手板に形成された、前記ストッパー支持用管体が挿入される継手孔とからなり、前記ストッパーは、弾性部材と前記弾性部材に固定されたピンとからなり、前記ピンは、前記ストッパー支持用管体が前記継手孔内に挿入されたときに、前記弾性部材の弾性力によって前記開口から突出して、前記他方のセグメントの継手板に係合し、前記弾性部材は、前記ピンの前記開口からの突出高さを制限するために、前記開口の長さより長く、前記ピンの端部から突出していることに特徴を有するものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、ストッパー支持用管体の開口は、対向して１対以上形成されていることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記弾性部材は、板ばねからなり、前記ピンは、楔状に形成されていることに特徴を有するものであり、請求項４に記載の発明は、一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに連結するセグメント継手構造において、前記一方のセグメントの継手板の外面に突設された、開口を有するストッパー支持用管体と、前記ストッパー支持用管体内に嵌め込まれるストッパーと、前記他方のセグメントの継手板に形成された、前記ストッパー支持用管体が挿入される継手孔と、前記ストッパー支持用管体が挿入される、開口を有する補強用管体とからなり、前記補強用管体は、前記継手孔の位置の前記他方のセグメントの継手板間に固定され、前記ストッパーは、弾性部材と前記弾性部材に固定されたピンとからなり、前記ピンは、前記ストッパー支持用管体を前記継手孔を通して前記補強用管体内に挿入したときに、前記弾性部材の弾性力によって前記一方のセグメントの前記開口から突出して、前記補強用管体の前記開口に係合することに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記補強用管体の開口は、対向して１対以上形成されていることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項４または５に記載の発明において、前記弾性部材は、板ばねからなり、前記ピンは、楔状に形成されていることに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記板ばねは、前記ピンより長いことに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項３、６または７に記載の発明において、前記板ばねは、コ字状に形成されていることに特徴を有するものである。

この発明によれば、ワンタッチでセグメント同士を連結できると共に、連結後も継手を破壊することなく連結を解除することができる。

次に、この発明のセグメント継手構造の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。なお、この例は、スチールセグメントをその軸線方向に連結する場合であるが、コンクリートセグメントにも適用可能であり、セグメントを周方向に連結する場合にも適用可能である。

図１は、この発明のセグメント継手構造におけるセグメントの正面図、図２は、図１のＡ方向矢視図、図３は、この発明のセグメント継手構造による連結前の継手部の断面図、図４は、この発明のセグメント継手構造による連結後の継手部の断面図、図５は、この発明の他のセグメント継手構造による連結前の継手部の断面図、図６は、この発明の他のセグメント継手構造による連結後の継手部の断面図である。

図１から図４において、１は、セグメントであり、１Ａは、一方のセグメント、１Ｂは、一方のセグメント１Ａの軸線方向（掘進方向）に連結される他方のセグメントである。セグメント１の幅方向（軸線方向と直行する方向）には、一方の継手板２と他方の継手板３とが平行に配されている。４は、一方の継手板２の外面に間隔をあけて突設された複数個（この例では４つ）の円筒状ストッパー支持用管体であり、１対の矩形状開口５が対向して形成されている。図３に示すように、開口５は、一方の継手板２の外面から（Ｌ）だけ離れた位置に形成されている。（Ｌ）は、他方の継手板３の板厚とほぼ等しい。これは、セグメント連結後のセグメント接合部のクリアランスをなくすためである。他方の継手板３の、ストッパー支持用管体４と対向する位置には、円形状継手孔６がストッパー支持用管体４と同数、形成されている。継手孔６の内径は、ストッパー支持用管体４の外径とほぼ等しい。

７は、ストッパー支持用管体４内に嵌め込まれるストッパーである。ストッパー７は、弾性部材としてのコ字状板ばね８と板ばね８の外面に固定された楔状ピン９とからなっている。ストッパー７は、板ばね８を圧縮して押し込むことによって、容易にストッパー支持用管体４内に嵌め込むことができる。板ばね８は、ピン９より（Ｔ）だけ長くなっている。これは、ピン９がストッパー支持用管体４の開口５に嵌まり込んだときの開口５からのピン９の突出高さを制限するためである。すなわち、長くなっている（Ｔ）部分がストッパーの役目を有し、ピン９が開口５からはずれ出ることを防止する。ピン９は、差し込み方向に向って先細りになっている。ピン９の後面９Ａを若干傾斜（図３中、θで示す。）させれば、開口５からの突出時にピン９が開口５に当たる恐れがない。

このように構成されている、この発明のセグメント継手構造によりセグメント同士を連結するには、一方のセグメント１Ａのストッパー支持用管体４を他方のセグメント１Ｂの継手孔６内に差し込めば良い。このとき、ストッパー７のピン９は、継手孔６に当たって板ばね８の弾性力に抗して内側に変形し（図３中、一点鎖線で示す。）、継手孔６から抜け出た後に、板ばね８の弾性力により元に復帰し、開口５から突出する（図４参照）。この結果、継手部に引き抜き力が作用しても、ストッパー支持用管体４の開口５内に嵌まり込んだピン９の後面９Ａが他方のセグメント１Ｂの他方の継手板３の裏面に当接するので、セグメント１Ａ、１Ｂ同士の連結が解除されることがない。このように、継手部に作用する引き抜き力は、全てピン９に圧縮力としてかかるので、板ばね８とピン９とはそれほど強固に固定する必要はない。

一旦、連結したセグメントの連結を解除するには、ストッパー７の２つのピン９を同時にストッパー支持用管体４の開口５内に押し込んで係合を解除し、この状態でストッパー支持用管体４を継手孔６から引き抜けば良い。

図５および図６に示すように、円筒状補強用管体１０を一方の継手板２と他方の継手板３との間に固定し、補強用管体１０とストッパー支持用管体４とを連結させたときに、ストッパー７のピン９が嵌まり込む矩形状開口１１を、補強用管体１０に対向して１対形成しても良い。開口１１は、ストッパー支持用管体４を補強用管体１０内に挿入したときに、ストッパー支持用管体４の開口５と合致する位置に形成する。

図５および図６に示す、この発明の他の継手構造において、図１から図４に示す番号と同一番号は同一物を示し、説明は省略する。

この継手構造のように、補強用管体１０を継手板２と継手板３との間に固定することによって、セグメントの圧縮力に対する強度が向上するので、トンネル掘進時に特に有効である。

この他の発明の継手構造により、セグメント同士を連結するには、一方のセグメント１Ａのストッパー支持用管体４を他方のセグメント１Ｂの継手孔６内に差し込めば良い。このとき、ストッパー７のピン９は、継手孔６に当たって板ばね８の弾性力に抗して内側に変形し（図５中、一点鎖線で示す。）、継手孔６から抜け出た後、板ばね８の弾性力により元に復帰し、開口５から突出して、補強用管体１０の開口１１に嵌まり込む。この結果、継手部に引き抜き力が作用しても、ストッパー支持用管体４の開口５内に嵌まり込んだピン９の後面９Ａが補強用管体１０の開口１１に当接するので、セグメント１Ａ、１Ｂ同士の連結が解除されることがない。このように、継手部に作用する引き抜き力は、全てピン９に圧縮力としてかかるので、板ばね８とピン９とはそれほど強固に固定する必要はない。

一旦、連結したセグメントの連結を解除するには、ストッパー７の２つのピン９を同時にストッパー支持用管体４の開口５内に押し込んで係合を解除し、この状態でストッパー支持用管体４を補強用管体１０から引き抜けば良い。

応力の挙動として、セグメントを円周方向に組んだときのリング間のせん断力は、ストッパー支持用管体４の断面性能で対抗し、ストッパー７と継手板３間の引抜き力は、くさび状ピン９の断面圧縮力で対抗する。

以上のように、この発明によれば、一方のセグメント１Ａのストッパー支持用管体４を他方のセグメント１Ｂの継手孔６内に差し込むのみで、ワンタッチでセグメント同士を連結できる。また、ストッパー７のピン９を押し込んで係合を解除した後、ストッパー支持用管体４を引き抜くのみで、容易にセグメントの連結を解除することができる。

なお、ピン９の後面９Ａと連結後の継手板３との隙間をなくすために、図７に示すようなＣ形状スペーサー１２を前記隙間に嵌め込めば良い。

また、この発明をコンクリートセグメントに適用する場合には、図８および図９に示すように、補強用管体１０の開口１１部分のコンクリートセグメントにボックス空間１３を形成して、コンクリートセグメントの連結を解除する際のピン９の開口１１内への押し込み操作を可能とする。

さらに、以上の説明は、ピンを一対設けた場合であるが、二対以上設けても良い。

この発明のセグメント継手構造におけるセグメントの正面図である。 図１のＡ方向矢視図である。 この発明のセグメント継手構造による連結前の継手部の断面図である。 この発明のセグメント継手構造による連結後の継手部の断面図である。 この発明の他のセグメント継手構造による連結前の継手部の断面図である。 この発明の他のセグメント継手構造による連結後の継手部の断面図である。 スペーサーを示す斜視図である。 コンクリートセグメントの継手部分を示す断面図である。 コンクリートセグメントの継手部分を示す斜視図である。 従来技術１のセグメント継手構造を示す断面図である。 従来技術２のセグメント継手構造を示す断面図である。

符号の説明

１：セグメント
１Ａ：一方のセグメント
１Ｂ：他方のセグメント
２：一方の継手板
３：他方の継手板
４：ストッパー支持用管体
５：開口
６：継手孔
７：ストッパー
８：板ばね
９：ピン
９Ａ：後面
１０：補強用管体
１１：開口
１２：スペーサー
１３：ボックス空間
１４：一方のセグメント
１５：切り込み
１６：オス継手
１７：他方のセグメント
１８：爪部材
１９：メス継手
２０：オス継手
２０Ａ：膨出部
２１：爪部材
２２：メス継手

Claims (8)

1. 一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに連結するセグメント継手構造において、
   前記一方のセグメントの継手板の外面に突設された、開口を有するストッパー支持用管体と、前記ストッパー支持用管体内に嵌め込まれるストッパーと、前記他方のセグメントの継手板に形成された、前記ストッパー支持用管体が挿入される継手孔とからなり、前記ストッパーは、弾性部材と前記弾性部材に固定されたピンとからなり、前記ピンは、前記ストッパー支持用管体が前記継手孔内に挿入されたときに、前記弾性部材の弾性力によって前記開口から突出して、前記他方のセグメントの継手板に係合し、前記弾性部材は、前記ピンの前記開口からの突出高さを制限するために、前記開口の長さより長く、前記ピンの端部から突出していることを特徴とするセグメント継手構造。
2. 前記ストッパー支持用管体の開口は、対向して１対以上形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセグメント継手構造。
3. 前記弾性部材は、板ばねからなり、前記ピンは、楔状に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のセグメント継手構造。
4. 一方のセグメントと他方のセグメントとを互いに連結するセグメント継手構造において、
   前記一方のセグメントの継手板の外面に突設された、開口を有するストッパー支持用管体と、前記ストッパー支持用管体内に嵌め込まれるストッパーと、前記他方のセグメントの継手板に形成された、前記ストッパー支持用管体が挿入される継手孔と、前記ストッパー支持用管体が挿入される、開口を有する補強用管体とからなり、前記補強用管体は、前記継手孔の位置の前記他方のセグメントの継手板間に固定され、前記ストッパーは、弾性部材と前記弾性部材に固定されたピンとからなり、前記ピンは、前記ストッパー支持用管体を前記継手孔を通して前記補強用管体内に挿入したときに、前記弾性部材の弾性力によって前記一方のセグメントの前記開口から突出して、前記補強用管体の前記開口に係合することを特徴とするセグメント継手構造。
5. 前記補強用管体の開口は、対向して１対以上形成されていることを特徴とする、請求項４に記載のセグメント継手構造。
6. 前記弾性部材は、板ばねからなり、前記ピンは、楔状に形成されていることを特徴とする、請求項４または５に記載のセグメント継手構造。
7. 前記板ばねは、前記ピンより長いことを特徴とする、請求項６に記載のセグメント継手構造。
8. 前記板ばねは、コ字状に形成されていることを特徴とする、請求項３、６または７に記載のセグメント継手構造。

Images