JP4505133B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルに組み立てられるセグメントの差込み方式の継手構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘削機により穿孔した掘削孔に組み立てられるセグメントどうしを接合する継手構造としては、一般に、隣り合うセグメントの接合端部どうしを突き合わせるとともに、その接合端部に埋設されている両連結板に連結ボルトを通し、この連結ボルトにナットを螺合して両連結板を締め付けることにより、隣り合うセグメントの接合端部どうしが接合される、というボルト締結方式が知られている。
【０００３】
しかし、このボルト締結方式によるセグメントの継手構造ではセグメントの連結板に連結ボルトを通す工程以外に、ナット又は連結ボルトを回転させる工程が必要であり、この作業に多くの時間と手数がかかるという欠点がある。
【０００４】
そこで、最近では、この点を改善するために、既に組み立てられたセグメントの切羽側に雌型継手部材を埋設する一方、後に組み立てるセグメントの坑口側に前記雌型継手部材に抜止め状に差し込み可能な雄型継手部材を埋設しておくという、差込み方式のセグメントの継手構造が各種提案されている（例えば、特開平６−１４６７９４号公報、特開平９−４６１３号公報等）。この差込み方式の継手構造によれば、既に組み立てられたセグメントの雌型継手部材に、後に組み立てるセグメントの雄型継手部材を挿入するだけで足りるため、作業の能率化、工期の短縮、施工コストの低減などを図れて有利である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、上記差込み方式のセグメントの継手構造では、雌雄型継手部材どうしの軸心が一致するよう位置合わせをしながら挿入する必要があり、この挿入作業は厄介である。かと言って、雌雄型継手部材どうしの軸心が少しずれていても挿入できるように雌型継手部材の内径と雄型継手部材の外径との間にクリアランスをつけると、その挿入後にがたつきが生じる、という問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、このような問題を解消するためになされたもので、上記のような差込み方式のセグメントの継手構造に改善を加えることにより雌雄型継手部材どうしの軸心が少々ずれていても挿入可能とし、また挿入後のがたつきも無くすることのできるセグメントの継手構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のセグメントの継手構造は、組み立てるセグメント（１Ｂ）の坑口側に雄型継手部材（２）を埋設し、この雄型継手部材は雄継手本体（３）に、坑口側先端部の外周に複数本の溝（５）を軸方向に所定ピッチでつけた連結軸体（４）を一体に突設するとともに、該連結軸体の坑口側先端部をセグメントの坑口側外方へ突出させており、既に組み立てられたセグメント（１Ａ）の切羽側に雌型継手部材（１４）が埋設され、この雌型継手部材は雌継手本体（１５）に前記連結軸体を受け入れる受け穴（１８）を設け、該受け穴の内面に切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部（２０）を形成しており、前記テ−パ部の内面には該テ−パ部の勾配と同一勾配をもつ円錐筒形状に形成されたインナーレース（１３）を移動可能に収容するとともに、前記受け穴内の前記テ−パ部より内奥には前記連結軸体の溝に嵌まり込む拡縮径変形自在なロックリング（１６）と、このロックリングを前記インナーレース（１３）の内面に押し付ける弾性変形自在なバックアップリング（１７）を収容していることに特徴を有するものである。
【０００８】
上記構成の継手構造によれば、既に組み立てられたセグメントに埋設された雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）内においてロックリング（１６）は挿入前からバックアップリング（１７）によりインナーレース（１３）に押し付けられているので、組み立てるセグメント（１Ｂ）に埋設された雄型継手部材（２）の連結軸体（４）を前記受け穴（１８）内に挿入すると、バックアップリング（１７）がロックリング（１６）を介して少し圧縮されるため連結軸体（４）が挿入可能となる。その挿入後はバックアップリング（１７）の反発力でロックリング（１６）がインナーレース（１３）を介してテ−パ部（２０）に押し付けられ、また同時にロックリング（１６）が連結軸体（４）の溝（５）に嵌まり込み、雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）内に連結軸体（４）が抜止め状に、又がたつくことも無く固定され、セグメント（１Ａ）（１Ｂ）どうしの強固な連結状態が得られる。接合後、地震等により雌雄型継手部材（１４）（２）間に引き抜き力が加わると、インナーレース（１３）を介してテ−パ部（２０）によりロックリング（１６）が連結軸体（４）の溝（５）に食い込むため、引き抜きが阻止される。
【０００９】
雌型継手部材（１４）は雌継手本体（１５）のテ−パ部（２０）の内面に、インナーレース（１３）をテ−パ部（２０）に沿って移動可能に収容するとともに、そのインナーレース（１３）にロックリング（１６）をバックアップリング（１７）で押し付けているので、雄型継手部材（２）の連結軸体（４）が雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）に対して軸心が少々ずれた状態で挿入されても、インナーレース（１３）はロックリング（１６）を介してテ−パ部（２０）に沿って連結軸体（４）の軸心と合うまでバックアップリング（１７）を圧縮しながら後退する。この後退によりロックリング（１６）が拡径されて連結軸体（４）に嵌まった段階でバックアップリング（１７）の反発力でインナーレース（１３）ごとテ−パ部（２０）に押し返される。
【００１０】
また本発明のセグメントの継手構造は、上記雌型継手部材において、上記のように雄継手本体（３）内にインナーレース（１３）を組み込むに変えて、雌型継手部材は筒状のハウジング（３３）の内部に雌継手本体（１５）をクリアランスをもって軸径方向に遊動可能にかつ抜止め状に収容し、雌継手本体（１５）に前記連結軸体を受け入れる受け穴（１８）を設け、該受け穴の内面に切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部（２０）を形成し、該受け穴内の前記テ−パ部より内奥には前記受け穴と同軸上に配置され前記連結軸体の溝に嵌まり込む拡縮径変形自在なロックリング（１６）と、このロックリングを前記テ−パ部に押し付ける弾性変形自在なバックアップリング（１７）を収容し、前記受け穴内の前記テ−パ部の切羽側端部から雌継手本体の切羽側開口端面にかけて外方拡開状のテ−パ部（２１）を設けており、前記バックアップリングは、前記受け穴および前記ロックリングと同軸上に配置され、かつ、前記連結軸体が内嵌可能な、穴（３９）を有することもできる。
【００１１】
このように構成した継手構造においても、雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）内においてロックリング（１６）は挿入前からバックアップリング（１７）によりテ−パ部（２０）に押し付けられているので、受け穴（１８）内に雄型継手部材（２）の連結軸体（４）を挿入すると、バックアップリング（１７）がロックリング（１６）を介して少し圧縮されるためバックアップリング（１７）及び連結軸体（４）が挿入可能となる。その挿入後はバックアップリング（１７）の反発力でロックリング（１６）がテ−パ部（２０）に押し付けられ、また同時にロックリング（１６）が連結軸体（４）の溝（５）に嵌まり込むため、雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）内に連結軸体（４）が抜止め状に、又がたつき無く固定され、セグメント（１Ａ）（１Ｂ）どうしが強固に連結される。接合後、地震等により雌雄型継手部材（１４）（２）間に引き抜き力が加わると、雌型継手部材（１４）のテ−パ部（２０）によりロックリング（１６）が連結軸体（４）の溝（５）に食い込み、引き抜きが阻止される。
【００１２】
雌型継手部材（１４）は筒状のハウジング（３３）の内部に雌継手本体（１５）をクリアランスをもって軸径方向に遊動可能にかつ抜止め状に収容してあるので、連結軸体（４）が雌型継手部材（１４）の受け穴（１８）に対して軸心が少々ずれた状態で挿入されても、連結軸体（４）は雌型継手部材（１４）のほぼ軸心に沿って挿入できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
（第１実施例）
本発明に係るセグメントの継手構造の第１実施例を図１ないし図３に基づき説明する。図１はセグメントの継手構造を接合前の状態で示す断面図、図２はセグメントの継手構造を接合後の状態で示す断面図、図３はセグメントの継手構造を分解状態で示す断面図である。
【００１４】
図１及び図２において、１Ａは既に組み立てられたコンクリート製のセグメント、１Ｂは組み立てるコンクリート製のセグメントである。
【００１５】
図１及び図３において、組み立てるセグメント１Ｂの坑口側には雄型継手部材２が埋設される。雄型継手部材２は金属製の雄継手本体３に中空状の連結軸体４を一体に突設し、この連結軸体４の坑口側先端部の外周に複数本の溝５を軸方向に所定ピッチでつけている。また雄継手本体３の切羽側後端にはセグメント１Ｂに埋設されるアンカー筋９に螺合する雌ねじ１０を有するフランジ１１が張出し形成されている。
【００１６】
この雄型継手部材２をセグメント１Ｂに埋め込み成形するには、雄継手本体３のフランジ１１の雌ねじ１０に、セグメント型枠（図示せず）内にセットされるアンカー筋９の端部の雄ねじ部を螺合させることにより雄型継手部材２がセグメント型枠に取り付けられる。次いで、セグメント型枠内にコンクリートが流し込まれてセグメント１Ｂが成形され、これと同時に雄型継手部材２が連結軸体４の坑口側先端部をセグメント１Ｂの坑口側外方へ突出するように埋設される（図１参照）。
【００１７】
一方、図１及び図３に示すように、既に組み立てられたセグメント１Ａの切羽側には雌型継手部材１４が埋設されている。雌型継手部材１４は、金属製の雌継手本体１５、この雌継手本体１５内に収容される円錐筒形状の金属製のインナーレース１３、拡縮径変形自在な金属製のＣ形のロックリング１６、弾性変形自在なゴム製のバックアップリング１７から構成される。
【００１８】
図３に示すように、雌継手本体１５は前記連結軸体４を受け入れる受け穴１８を有し、この受け穴１８はこれの内奥にバックアップリング収容空間１９を形成するとともに、このバックアップリング収容空間１９から切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部２０を形成し、さらに該テ−パ部２０の切羽側端部から雌継手本体１５の切羽側開口端面１５ａにかけて外方拡開状のテ−パ部２１を設けてある。また雌継手本体１５の受け穴１８のバックアップリング収容空間１９より坑口側後端開口には、雌ねじ部３０を形成している。さらに雌継手本体１５の坑口側後端には、セグメント１Ａに埋設されるアンカー筋２２の端部の雄ねじ部に螺合する雌ねじ２３を有するフランジ３１が張出し形成されている。
【００１９】
インナーレース１３はテ−パ部２０の勾配と同一勾配をもつ円錐筒形状に形成されてロックリング１６を定姿勢に保持する機能を有する。
【００２０】
ロックリング１６は連結軸体４の外径よりも小さい内径をもって連結軸体４の溝５に嵌まり込む係合歯１６ａを形成している。バックアップリング１７は連結軸体４の外径とほぼ同径の内径をもち、切羽側先端部の外周に前記テ−パ部２０の勾配とほぼ同一勾配のテ−パ部２４を形成している。
【００２１】
かくして、図１に示すように、雌継手本体１５には、これの坑口側後方からインナーレース１３、ロックリング１６、バックアップリング１７の順に挿入される。インナーレース１３はテ−パ部２０の内面に軸方向に摺動自在に嵌め込まれる。バックアップリング１７は雌継手本体１５のバックアップリング収容空間１９内に収容されるとともに、このバックアップリング１７の切羽側先端部でロックリング１６がインナーレース１３に押し付けられるように収容される。最後に、雌継手本体１５の雌ねじ部３０に蓋３２をねじ込んで受け穴１８の坑口側後端開口を塞ぐ。バックアップリング１７は蓋３２の内面で受け止め支持される。
【００２２】
このようにインナーレース１３、ロックリング１６及びバックアップリング１７を雌継手本体１５に収容した雌型継手部材１４は、雌継手本体１５の雌ねじ２３に、セグメント型枠（図示せず）内にセットされるアンカー筋２２の端部の雄ねじ部を螺合させることによりセグメント型枠に取り付けられる。そして、セグメント型枠内にコンクリートが流し込まれてセグメント１Ａが成形されると同時に、雌型継手部材１４が雌継手本体１５の切羽側開口端面１５ａをセグメント１Ａの切羽側端面にほぼ面一に露出させるように埋設される（図１参照）。
【００２３】
上記構成のセグメントの継手構造において、図２に示すように、組み立てるセグメント１Ｂの坑口側を既に組み立てられたセグメント１Ａの切羽側に押し付け、セグメント１Ｂの雄型継手部材２の連結軸体４の坑口側先端部をセグメント１Ａの雌型継手部材１４の受け穴１８内に挿入する。すると、バックアップリング１７がロックリング１６を介して少し圧縮され、連結軸体４の坑口側先端部がバックアップリング１７に貫通して蓋３２の内面に達するまで挿入される。その挿入後はバックアップリング１７の反発力でロックリング１６がインナーレース１３を介してテ−パ部２０に押し付けられ、また同時にロックリング１６の係合歯１６ａが連結軸体４の溝５に嵌まり込む。したがって、雌型継手部材１４の受け穴１８内に連結軸体４がインナーレース１３を介して抜止め状に、又がたつくことも無く固定され、セグメント１Ａ，１Ｂどうしが強固に連結される。
【００２４】
上記挿入時に、雄型継手部材２が雌型継手部材１４の受け穴１８に対して軸心Ｘが破線Ｘ´のように少々ずれた状態で挿入されても、インナーレース１３がテ−パ部２０の内面に軸方向に摺動自在に嵌め込まれているので、インナーレース１３はロックリング１６を介してテ−パ部２０に沿って連結軸体４の軸心Ｘ´と合うまでバックアップリング１７を圧縮しながら破線Ｐで示すごとく後退する。この後退によりロックリング１６が拡径されて連結軸体４に嵌まった段階でバックアップリング１７の反発力でインナーレース１３ごとテ−パ部２０に押し返され、雌型継手部材１４の受け穴１８内に連結軸体４がインナーレース１３を介して抜止め状に、又がたつくことも無く固定される。その際、受け穴１８に外方拡開状のテ−パ部２１を設けてあると、連結軸体４がそのテ−パ部２１で軸心に調節されながら一層円滑に挿入することができる。
【００２５】
接合後、地震等により雌雄型継手部材１４，２間に引き抜き力が加わる場合は、インナーレース１３を介して雌型継手部材１４のテ−パ部２０によりロックリング１６が連結軸体４の溝５に食い込み、引き抜きが阻止される。
【００２６】
（第２実施例）
図４ないし図６は本発明の第２実施例を示している。図４はセグメントの継手構造を接合前の状態で示す断面図、図５はセグメントの継手構造を接合後の状態で示す断面図、図６はセグメントの継手構造を分解状態で示す断面図である。
【００２７】
この実施例のセグメントの継手構造は、組み立てるセグメント１Ｂの雄型継手部材２の構造は第１実施例の雄型継手部材２と同様であるが、既に組み立てられたセグメント１Ａの雌型継手部材１４の構造が第１実施例の雌型継手部材１４と相違している。すなわち、第２実施例の雌型継手部材１４は、図４及び図６に示すように、第１実施例のインナーレース１３を用いるに変えて金属製のハウジング３３を用いる。ハウジング３３は継手本体１５の最大外径寸法よりも大きい内径をもつ切羽側前方開放状の筒状に形成し、その坑口側後端壁３３ａの中央に雌ねじ孔３４を有するボス部３５を坑口側後方へ突設し、このボス部３５の坑口側後端開口部に、セグメント１Ａに埋設されるアンカー筋２２の端部の雄ねじ部に螺合する雌ねじ２３を設けている。
【００２８】
そして、ハウジング３３の内部に雌継手本体１５がクリアランスｃをもって軸径方向に遊動可能に、かつ六角穴付きボルト３６及びポリ四フッ化エチレン等樹脂製のブッシュ３７をもって抜止め状に収容される。雌継手本体１５は、坑口側後端壁１５ｂに前記ボルト３６の軸径よりも大きい内径の孔３８を有し、この孔３８をハウジング３３の雌ねじ孔３４に軸心を一致するようハウジング３３内に入れられる一方、六角穴付きボルト３６が雌継手本体１５の切羽側前方から挿入され前記孔３８に通されて前記雌ねじ孔３４に螺合される。その際、雌継手本体１５の坑口側後端壁１５ｂと六角穴付きボルト３６の頭部３６ａとの間にはブッシュ３７が介在され、このブッシュ３７を介してボルト３６の頭部３６ａにより雌継手本体１５がハウジング３３内に抜止め状に収容される。雌継手本体１５の坑口側後端壁１５ｂの孔３８とボルト３６の軸部との間にもクリアランスｃが設けられる。雌継手本体１５の切羽側開口端面１５ａはハウジング３３の切羽側開口端面３３ｂと面一に揃えられる。
【００２９】
雌継手本体１５内のボルト３６より切羽側前方に、前記連結軸体４を受け入れる受け穴１８を設け、該受け穴１８にバックアップリング収容空間１９を形成するとともに、このバックアップリング収容空間１９から切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部２０を形成し、さらに該テ−パ部２０の切羽側端部から雌継手本体１５の切羽側開口端面１５ａにかけて外方拡開状のテ−パ部２１を設けてあること、バックアップリング収容空間１９にバックアップリング１７を、このバックアップリング１７によりテ−パ部２０に押し付けられるロックリング１６を収容することは、第１実施例の雌継手本体１５の場合と同様である。
【００３０】
この雌型継手部材１４は、雌継手本体１５の雌ねじ２３に、セグメント型枠内にセットされるアンカー筋２２の端部の雄ねじ部を螺合させることによりセグメント型枠に取り付けられる。そして、セグメント型枠内にコンクリートが流し込まれてセグメント１Ａが成形されると同時に、雌型継手部材１４が雌型継手本体１５の切羽側端面１５ａ及びハウジング３３の切羽側開口端面３３ｂをセグメント１Ａの切羽側開口端面にほぼ面一に露出させるように埋設される（図４参照）。
【００３１】
上記構成のセグメントの継手構造において、図５に示すように、組み立てるセグメント１Ｂの坑口側を既に組み立てられたセグメント１Ａの切羽側に押し付け、セグメント１Ｂの雄型継手部材２の連結軸体４をセグメント１Ａの雌型継手部材１４の受け穴１８内に挿入する。すると、バックアップリング１７がロックリング１６を介して少し圧縮されるため連結軸体４が挿入可能となる。その挿入後はバックアップリング１７の反発力でロックリング１６がテ−パ部２０に押し付けられ、また同時にロックリング１６の係合歯１６ａが連結軸体４の溝５に嵌まり込み、雌型継手部材１４の受け穴１８内に連結軸体４が抜止め状に、又がたつき無く固定され、セグメント１Ａ，１Ｂどうしが強固に連結される。接合後、地震等により雌雄型継手部材１４，２間に引き抜き力が加わると、雌型継手部材１４のテ−パ部２０によりロックリング１６の係合歯１６ａが連結軸体４の溝５に食い込むため、引き抜きが阻止される。
【００３２】
連結軸体４が雌型継手部材１４の受け穴１８に対して軸心が少々ずれた状態で挿入されても、雌型継手部材１４はハウジング３３の内部に雌継手本体１５をクリアランスｃをもって軸径方向に遊動可能にかつ抜止め状に収容してあるので、雄型継手部材２の連結軸体４は雌型継手部材１４のほぼ軸心に沿って挿入できる。その際、受け穴１８に外方拡開状のテ−パ部２１を設けてあると、連結軸体４がテ−パ部２１で軸心に調節されながらほぼ軸心に沿って一層円滑に挿入することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のセグメントの継手構造によれば、互いに接合されるセグメントにそれぞれ埋設された雌雄型継手部材どうしは軸心が少々ずれていても挿入することができて挿入作業性に優れ、また挿入後のがたつきもなくてセグメントどうしを強固に連結することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１実施例のセグメントの継手構造を接合前の状態で示す断面図である。
【図２】 第１実施例のセグメントの継手構造を接合後の状態で示す断面図である。
【図３】 第１実施例のセグメントの継手構造を分解状態で示す断面図である。
【図４】 第２実施例のセグメントの継手構造を接合前の状態で示す断面図である。
【図５】 第２実施例のセグメントの継手構造を接合後の状態で示す断面図である。
【図６】 第２実施例のセグメントの継手構造を分解状態で示す断面図である。
【符号の説明】
１Ａ 既に組み立てられたセグメント
１Ｂ 組み立てるセグメント
２ 雄型継手部材
３ 雄継手本体
４ 連結軸体
５ 連結軸体の溝
１３ インナーレース
１４ 雌型継手部材
１５ 雌継手本体
１６ ロックリング
１７ バックアップリング
１８ 受け穴
２０ 外方窄まり状のテ−パ部
２１ 外方拡開状のテ−パ部
３３ ハウジング
３９ 穴

Claims (3)

1. 組み立てるセグメントの坑口側に雄型継手部材を埋設し、この雄型継手部材は雄継手本体に、坑口側先端部の外周に複数本の溝を軸方向に所定ピッチでつけた連結軸体を一体に突設するとともに、該連結軸体の坑口側先端部をセグメントの坑口側外方へ突出させており、
   既に組み立てられたセグメントの切羽側に雌型継手部材が埋設され、この雌型継手部材は雌継手本体に前記連結軸体を受け入れる受け穴を設け、該受け穴の内面に切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部を形成しており、前記テ−パ部の内面には該テ−パ部の勾配と同一勾配をもつ円錐筒形状に形成されたインナーレースを移動可能に収容するとともに、前記受け穴内の前記テ−パ部より内奥には前記連結軸体の溝に嵌まり込む拡縮径変形自在なロックリングと、このロックリングを前記インナーレースの内面に押し付ける弾性変形自在なバックアップリングを収容していることを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 前記雌継手本体の前記テ−パ部の切羽側端部から雌継手本体の切羽側開口端面にかけて外方拡開状のテ−パ部を設けてある請求項１記載のセグメントの継手構造。
3. 組み立てるセグメントの坑口側に雄型継手部材を埋設し、この雄型継手部材は雄継手本体に、坑口側先端部の外周に複数本の溝を軸方向に所定ピッチでつけた連結軸体を一体に突設するとともに、該連結軸体の坑口側先端部をセグメントの坑口側外方へ突出させており、
   既に組み立てられたセグメントの切羽側に雌型継手部材が埋設され、この雌型継手部材は筒状のハウジングの内部に雌継手本体をクリアランスをもって軸径方向に遊動可能にかつ抜止め状に収容し、前記雌継手本体に前記連結軸体を受け入れる受け穴を設け、該受け穴の内面に切羽側外方へ向かって窄まり状のテ−パ部を形成し、該受け穴内の前記テ−パ部より内奥には前記受け穴と同軸上に配置され前記連結軸体の溝に嵌まり込む拡縮径変形自在なロックリングと、このロックリングを前記テ−パ部に押し付ける弾性変形自在なバックアップリングを収容しており、
   前記受け穴内の前記テ−パ部の切羽側端部から雌継手本体の切羽側開口端面にかけて外方拡開状のテ−パ部を設けており、
   前記バックアップリングは、前記受け穴および前記ロックリングと同軸上に配置され、かつ、前記連結軸体が内嵌可能な、穴を有していることを特徴とするセグメントの継手構造。

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