JP4485401B2 - セグメント用継手およびこの継手を備えたセグメント - 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およびこの継手を備えたセグメント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１２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１３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および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、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といった問題があった。

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た場合等において、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用継手およびこの継手を備えたセグメント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記載の発明は、一方の継手板に管体固定用開口が形成され、前記一方の継手板と対向する他方の継手板に、前記管体固定用開口と対向して継手孔が形成されたセグメント同士を互いに連結するセグメント用継手であって、一対の爪出入口が対向して形成されたストッパ支持用管体と、前記ストッパ支持用管体内に嵌め込まれるストッパとからなり、前記ストッパ支持用管体は、前記一方の継手板の前記管体固定用開口部分に突設され、前記ストッパは、一対の爪部材と弾性部材とからなり、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体の突出端に向って先細りテーパー状に形成され、前記弾性部材は、前記爪部材間に、前記爪部材に対して着脱可能に挟み込まれ、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体が他方のセグメントの他方の継手板の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り前記爪出入口から突出して、前記他方のセグメントの他方の継手板に係合す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、一方の継手板に管体固定用開口が形成され、前記一方の継手板と対向する他方の継手板に、前記管体固定用開口と対向して継手孔が形成され、前記管体固定用開口と前記継手孔との間に、一対の係合用開口を有する補強用管体が固定されたセグメント同士を互いに連結するセグメント用継手であって、一対の爪出入口が対向して形成されたストッパ支持用管体と、前記ストッパ支持用管体内に嵌め込まれるストッパとからなり、前記ストッパ支持用管体は、前記一方の継手板の前記管体固定用開口部分に突設され、前記ストッパは、一対の爪部材と弾性部材とからなり、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体の突出端に向って先細りテーパー状に形成され、前記弾性部材は、前記爪部材間に、前記爪部材に対して着脱可能に挟み込まれ、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体が他方のセグメントの他方の継手板の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り前記爪出入口から突出して、前記他方のセグメントの補強用管体の係合用開口に係合することに特徴を有するものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、爪部材は、爪出入口に係合する突片を有することに特徴を有するものである。

請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、ストッパ支持用管体は、円形パイプからなっていることに特徴を有するものである。

請求項５記載の発明は、請求項１から３の何れか１つに記載の発明において、ストッパ支持用管体は、角形パイプからなっていることに特徴を有するものである。

請求項６記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の発明において、ストッパ支持用管体は、セグメントの継手板の管体固定用開口部分に溶接により固定されていることに特徴を有するものである。

請求項７記載の発明は、請求項１、２、３または４記載の発明において、ストッパ支持用管体は、セグメントの継手板の管体固定用開口部分にねじ結合により固定されていることに特徴を有するものである。

請求項８記載の発明は、請求項１から７の何れか１つに記載の発明において、弾性部材は、Ｕ字状に湾曲した板ばねからなっていることに特徴を有するものである。

請求項９記載の発明は、請求項１から８の何れか１つに記載のセグメント用継手を備えた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、しかも、小径のセグメントの連結にも適用できる。

次に、この発明のセグメント用継手の一実施態様を、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用継手を示す正面図、図２は、この発明のセグメント用継手を示す背面図、図３は、この発明のセグメント用継手を示す平面図、図４は、この発明のセグメント用継手を示す側面図、図５は、この発明のセグメント用継手を示す断面図、図６は、この発明のセグメント用継手を備えたスチールセグメントを示す斜視図、図７は、この発明のセグメント用継手によるスチールセグメントの結合部分を示す断面図、図８は、ねじ結合したこの発明のセグメント用継手によるスチールセグメントの結合部分を示す断面図である。

図１から図５に示すように、この発明のセグメント用継手は、一対の四角形状爪出入口５Ａが対向して形成された、円形パイプからなるストッパ支持用管体５と、ストッパ支持用管体５内に嵌め込まれるストッパ６とからなっている。

図６および図７に示すように、この発明のセグメント用継手は、一方の継手板１Ａに管体固定用開口２が形成され、一方の継手板１Ａと対向する他方の継手板１Ｂに、管体固定用開口２と対向して継手孔３が形成されたセグメント１同士を互いに連結するものである。

ストッパ支持用管体５は、一方の継手板１Ａの管体固定用開口２部分に溶接により継手板１Ａの外面から突出して固定されている。なお、図８に示すように、ストッパ支持用管体５は、ねじ結合により継手板１Ａに固定しても良い。

ストッパ６は、一対の爪部材７と弾性部材８とからなり、爪部材７は、ストッパ支持用管体５の突出端に向って先細りテーパー状に形成されている傾斜面４を有している。弾性部材８は、Ｕ字状に湾曲した板ばねからなっていて、爪部材７間に、爪部材７に対して着脱可能に挟み込まれている。すなわち、弾性部材８の開閉端部は、爪部材７の内側に形成された段部７Ａに係合することによって、爪部材７間に、爪部材７に対して着脱可能に挟み込まれている。爪部材７を着脱可能とした理由は後述する。

爪部材７は、ストッパ支持用管体５が他方のセグメントの他方の継手板１Ｂの継手孔３内に挿入されたときに、弾性部材８の弾性力により爪出入口５Ａから突出して、他方のセグメントの継手孔３に係合する。爪部材７は、爪出入口５Ａに係合する突片７Ｂを有し、突片７Ｂが爪出入口５Ａに係合することによって、爪部材７の突出高さが制限される。

以上は、ストッパ支持用管体５が円形パイプからなっている例であるが、角形パイプであっても良い。角形パイプとすれば、ストッパ支持用管体５内への爪部材７のセッティングが円形パイプの場合に比べて容易となる。

このように構成されている、この発明のセグメント用継手によりセグメント同士を連結するには、以下のようにする。

セグメント１の一方の継手板１Ａに管体固定用開口２を形成し、他方の継手板１Ｂに継手孔３を管体固定用開口２と対向して形成する。次いで、管体固定用開口２部分にストッパ支持用管体５を溶接あるいはねじ結合により固定する。このように、セグメント４にストッパ支持用管体５を固定した状態で保管しておく。そして、出荷時にストッパ支持用管体５内にストッパ６をセットする。出荷時にストッパ６をセットするのは、保管時にストッパ６や弾性部材８に錆が生じるのを防止するためである。

ストッパ６のセットは、次のようにして行う。先ず、２個の爪部材７を別々にストッパ支持用管体５の継手板１Ａ側端部内から管体５内に差し込んで、爪出入口５Ａから突出させて仮セットする。そして、図７中、二点鎖線で示すように、弾性部材８を継手板１Ａ側端部内から管体５内に差し込んで、弾性部材８の開閉端部を爪部材７の段部７Ａに係合させる。これによって、ストッパ６は、弾性部材８の弾性力によって外方に押されて、ストッパ支持用管体５内に確実にセットされる。この際、爪部材７の突片７Ｂが爪出入口５Ａに係合するので、爪部材７の突出高さは常に一定となる。

このようにして継手の装着が完了した一方のセグメント１のストッパ支持用管体５を、他方のセグメントの他方の継手板１Ｂの継手孔３内に挿入すれば、爪部材７は、その傾斜面４が継手孔３に当たり、弾性部材８の弾性力に抗して押し下げられる。爪部材７が継手孔３を通過すると、爪部材７は、弾性部材８の弾性力によって元の状態に復帰し、継手１Ｂに係合する。

この結果、継手部に引抜力が作用しても、爪出入口５Ａ内に嵌まり込んだ爪部材７の後面７Ｃが他方のセグメントの他方の継手板１Ｂの裏面に係合するので、セグメント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抜力は、全て爪部材７に圧縮力としてかかるので、弾性部材８と爪部材７とを固定する必要はない。弾性部材８と爪部材７とを固定しない別の理由について説明する。

２個の爪部材７を弾性部材８に固定した場合、爪部材７をストッパ支持用管体５内にセットするには、図９に示すように、爪部材７を弾性部材８の弾性力に抗して接近させ、この状態でストッパ支持用管体５内に挿入するが、この場合のストッパ支持用管体５の最小の内径寸法（Ｌ）は、約２Ｔとなる。Ｔは、爪部材７の厚みである。連結するセグメント径が大きい場合には、必然的に継手のストッパ支持用管体５の径も大きくなるので、特に問題はないが、連結するセグメント径が小さくなり、それに対応させてストッパ支持用管体５を小径にする場合に問題となる。すなわち、ストッパ支持用管体５の内径寸法を（Ｌ）以下にできず、あまり小径のセグメントには、２個の爪部材７を弾性部材８に固定した継手を適用できなくなる。

ところが、爪部材７と弾性部材８とを固定しない場合には、爪部材７を別々にストッパ支持用管体５内にセットできるので、最小のストッパ支持用管体５の内径寸法は、約Ｌ／２となって、より小径のセグメントの連結に適用可能となる。

一旦、連結したセグメントの連結を解除するには、爪部材７を同時に爪出入口５Ａ内に押し込んで係合を解除し、この状態でストッパ支持用管体５を継手孔３から引き抜けば良い。

図１０および図１１に示すように、円筒状補強用管体９を管体固定用開口２と継手孔３との間に固定し、ストッパ支持用管体５を補強用管体９内に挿入したときに、ストッパ６の爪部材７が嵌まり込む一対の係合用開口９Ａを補強用管体９に対向して形成しても良い。係合用開口９Ａは、ストッパ支持用管体５を補強用管体９内に挿入したときに、ストッパ支持用管体５の爪出入５Ａと合致する位置に形成する。

図１０および図１１に示す、この発明の他のセグメント用継手において、図１から図９に示す番号と同一番号は同一物を示し、説明は省略する。

この継手のように、補強用管体９を管体固定用開口２と継手孔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。

この継手により、セグメント同士を連結するには、一方のセグメントのストッパ支持用管体５を他方のセグメントの継手孔３内に差し込めば良い。このとき、ストッパ６の爪部材７は、その傾斜面４が継手孔３に当たり、弾性部材８の弾性力に抗して押し下げられる。爪部材７が継手孔３を通過し、補強用管体９の係合用開口９Ａに至ると、弾性部材８の弾性力により元に復帰し、係合用開口９Ａ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、ストッパ支持用管体５の爪出入口５Ａ内に嵌まり込んだ爪部材７の後面７Ｃが補強用管体９の係合用開口９Ａに当接するので、セグメント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、全て爪部材７に圧縮力としてかかるので、弾性部材８と爪部材７とを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７の２つの爪部材７を同時にストッパ支持用管体５の爪出入口５Ａ内に押し込んで係合を解除し、この状態でストッパ支持用管体５を補強用管体９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、ストッパ支持用管体５の断面性能で対抗し、爪部材７と継手板３との間に作用する引抜き力は、くさび状爪部材７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、一方のセグメントのストッパ支持用管体５を他方のセグメントの継手孔３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することができる。また、ストッパ６の爪部材７を押し込んで係合を解除した後、ストッパ支持用管体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。さらに、爪部材７と弾性部材８とが固定されておらず、２個の爪部材７を別々にストッパ支持用管体５にセットできるので、小径セグメントの継手にも適用可能である。

この発明のセグメント用継手を示す正面図である。 この発明のセグメント用継手を示す背面図である。 この発明のセグメント用継手を示す平面図である。 この発明のセグメント用継手を示す側面図である。 この発明のセグメント用継手を示す断面図である。 この発明のセグメント用継手を備えたスチールセグメントを示す斜視図である。 この発明のセグメント用継手によるスチールセグメントの結合部分を示断面図である。 ねじ結合したこの発明のセグメント用継手によるスチールセグメントの結合部分を示す断面図である。 ストッパ支持用管体を小径化できる説明図である。 この発明の他のセグメント用継手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用継手によるによる連結後の継手部の断面図である。 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

１：一方のセグメント
１Ａ：一方の継手板
１Ｂ：他方の継手板
２：管体固定用開口
３：継手孔
４：傾斜面
５：ストッパ支持用管体
５Ａ：爪出入口
６：ストッパ
７：爪部材
７Ａ：段部
７Ｂ：突片
７Ｃ：後面
８：弾性部材
９：補強用管体
９Ａ：係合用開口
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 (9)

1. 一方の継手板に管体固定用開口が形成され、前記一方の継手板と対向する他方の継手板に、前記管体固定用開口と対向して継手孔が形成されたセグメント同士を互いに連結するセグメント用継手であって、
   一対の爪出入口が対向して形成されたストッパ支持用管体と、前記ストッパ支持用管体内に嵌め込まれるストッパとからなり、前記ストッパ支持用管体は、前記一方の継手板の前記管体固定用開口部分に突設され、前記ストッパは、一対の爪部材と弾性部材とからなり、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体の突出端に向って先細りテーパー状に形成され、前記弾性部材は、前記爪部材間に、前記爪部材に対して着脱可能に挟み込まれ、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体が他方のセグメントの他方の継手板の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り前記爪出入口から突出して、前記他方のセグメントの他方の継手板に係合することを特徴とするセグメント用継手。
2. 一方の継手板に管体固定用開口が形成され、前記一方の継手板と対向する他方の継手板に、前記管体固定用開口と対向して継手孔が形成され、前記管体固定用開口と前記継手孔との間に、一対の係合用開口を有する補強用管体が固定されたセグメント同士を互いに連結するセグメント用継手であって、
   一対の爪出入口が対向して形成されたストッパ支持用管体と、前記ストッパ支持用管体内に嵌め込まれるストッパとからなり、前記ストッパ支持用管体は、前記一方の継手板の前記管体固定用開口部分に突設され、前記ストッパは、一対の爪部材と弾性部材とからなり、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体の突出端に向って先細りテーパー状に形成され、前記弾性部材は、前記爪部材間に、前記爪部材に対して着脱可能に挟み込まれ、前記爪部材は、前記ストッパ支持用管体が他方のセグメントの他方の継手板の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り前記爪出入口から突出して、前記他方のセグメントの補強用管体の係合用開口に係合することを特徴とするセグメント用継手。
3. 前記爪部材は、前記爪出入口に係合する突片を有することを特徴とする、請求項１または２記載のセグメント用継手。
4. 前記ストッパ支持用管体は、円形パイプからなっていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のセグメント用継手。
5. 前記ストッパ支持用管体は、角形パイプからなっていることを特徴とする、請求項１から３の何れか１つに記載のセグメント用継手。
6. 前記ストッパ支持用管体は、前記セグメントの継手板の前記管体固定用開口部分に溶接により固定されていることを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載のセグメント用継手。
7. 前記ストッパ支持用管体は、前記セグメントの継手板の前記管体固定用開口部分にねじ結合により固定されていることを特徴とする、請求項１、２、３または４記載のセグメント用継手。
8. 前記弾性部材は、Ｕ字状に湾曲した板ばねからなっていることを特徴とする、請求項１から７の何れか１つに記載のセグメント用継手。
9. 請求項１から８の何れか１つに記載のセグメント用継手を備えたセグメント。

Images