JP4895980B2

JP4895980B2 - セグメントの継手構造

Info

Publication number: JP4895980B2
Application number: JP2007289547A
Authority: JP
Inventors: 高松伸行; 外裏雅一; 小野寺徹; 藤井廣明
Original assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Current assignee: Tokyu Construction Co Ltd
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: JP2009114746A

Description

本発明は、セグメントの継手構造に関するものである。

従来は、シールドトンネルには耐震性能は不要と考えられていた。
しかし阪神淡路大震災以降は、設計に関する基本的な考え方が変わり、シールドトンネルにも耐震性能が求められるようになっている。
耐震性能を向上させる手段として、たとえば特許文献１にしめすように、シールドトンネルを構成するセグメント間の継手部に複数のバネを介在させ、地震力を吸収するような構造が開発されている。

特開２００５−２６４６６１号公報。

特許文献１に示すような継手は他にも開発されているが、すべて機構が複雑で、取り付けに手数を要し、高価なものとなって工事費に反映してしまうという問題があった。

上記のような課題を解決する本発明は、鉄筋コンクリート製のセグメントにおいて、ひとつのセグメントと、他のセグメントをトンネルや立坑の軸方向に接続する構造であって、ひとつのセグメントの端面から突出させた雄部材と、他のセグメントの端面に凹設した雌部材とにより構成し、雄部材と雌部材はそれぞれ鋼板に取り付け、雄部材と雌部材は、コンクリートと絶縁した状態に配置してあり、雄部材と雌部材を取り付けた鋼板の両側にはアンカーが位置し、一端を鋼板に取り付けたアンカーの自由端がコンクリートの内部に埋設してあり、アンカーの間では鋼板と雄部材および雌部材と、その周囲のコンクリートとが離れることが可能に構成してあることを特徴とするセグメントの継手構造である。
また、本発明は、鋼殻の内部にコンクリートを打設したセグメントにおいて、ひとつのセグメントと、他のセグメントをトンネルや立坑の軸方向に接続する構造であって、ひとつのセグメントの端面から突出させた雄部材と、他のセグメントの端面に凹設した雌部材とにより構成し、雄部材と雌部材は、鋼殻に取り付け、雄部材と雌部材は、コンクリートと絶縁した状態に配置してあり、雄部材と雌部材の両側にはアンカーが位置し、一端を鋼殻に取り付けたアンカーの自由端がコンクリートの内部に埋設してあり、アンカーの間では鋼殻、雄部材および雌部材と、その周囲のコンクリートとが離れることが可能に構成してあることを特徴とするセグメントの継手構造である。

本発明のセグメントの継手構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞機構が簡単で安価であり、セグメントリングとセグメントとの取り付け作業も短時間で簡単に行うことができる。
＜２＞地震時のセグメントの変位に十分追従することができ、地震のエネルギーを吸収して継手部材の破壊を防止し、その結果、シールドトンネルの破壊を防止することができる。
＜３＞シールドトンネルに限らず、鉛直方向にセグメントを組み立ててゆく立坑においても同様に利用することができる。
＜４＞リング継手部材の変形性能が向上している。そのため、急曲線施工時にセグメントがジャッキ推力を受けた際、コンクリートセグメントの場合にはセグメントのひび割れ発生とコンクリートの破壊および継手部材の破断を防止することができる。また、鋼殻の内部にコンクリートを打設したセグメントにおいても、内部コンクリートのひび割れ発生とコンクリートの破壊および継手部材の破断を防止することができる。
＜５＞セグメントとセグメントを連結する、いわゆるワンタッチ継手は各種のものが開発されているが、たとえばマルチブレード継手と称されるような公知の継手をひろく採用することができる。

以下図面を参照にしながら本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。

＜１＞前提条件。
本発明は、図１に示すように、シールドトンネルや立坑の構築に使用するセグメントＡＡの継手構造Ｂに関するものである。
セグメントＡは、円弧状の鋼殻の内部にコンクリートを打設したセグメントＡを使用する。
セグメントＡの継手構造Ｂは、ひとつのセグメントＡと、他のセグメントＡをトンネルや立坑の軸方向に接続するための継手として採用する。
そしてこの継手構造Ｂは、ひとつのセグメントＡの端面から突出させた雄部材１と、他のセグメントＡの端面に凹設した雌部材２とによって構成する。

＜２＞雄部材１。
雄部材１と雌部材２の組み合わせは、特許文献１に挙げたような公知の組み合わせを利用することができるが、本発明を構成する雄部材１と雌部材２の組み合わせの一実施例を説明する。
図の実施例の雄部材１は、鋼殻の内側に取り付けたナット筒１１と、ナット筒１１および割り筒１３にネジ込むネジ棒１２と、ネジ棒１２と同軸上に取り付けた割り筒１３と、割り筒１３の内部に挿入した円錐棒１４とより構成する。
セグメントＡリング間に位置する鋼殻Ｃに、開口部１５を設け、この開口部１５の裏側、すなわちコンクリートＤ側にナット筒１１を位置させる。
ナット筒１１と割り筒１３とは、ネジ棒１２を介して接続する。
割り筒１３には、筒の軸方向に切断線１３ａを刻設してあり、切断線１３ａの一端はネジ棒１２とは反対側の端に開放している。
円錐棒１４は、円錐台形の棒状体であり、直径が小径部から徐徐に大径部に拡大している。
割り筒１３の内部に、円錐棒１４を、その小径部端から強く挿入すると、割り筒１３内の切断線１３ａの幅が広がり、その結果、割り筒１３の自由端側の外径は末広状に拡大することになる。

＜３＞雄部材１とコンクリートＤの絶縁。
雄部材１は周囲のコンクリートＤとは絶縁した状態に配置する。
そのために雄部材１のナット筒１１の周囲を絶縁筒１６で包囲する。
絶縁筒１６の外周にはコンクリートＤが位置しているが、絶縁筒１６の内径は、ナット筒１１の外径より大きいので、両者の間には空間があり、その結果、ナット筒１１はコンクリートＤと絶縁状態にある。

＜４＞雌部材２。
雌部材２は、鋼殻Ｃの内側に取り付けた受け筒２１によって構成する。
この受け筒２１は、底板２２を備え、他端を開放した筒体である。
この受け筒２１を、鋼殻Ｃに開口した挿入孔の裏側、すなわちコンクリートＤ側に取り付ける。
この受け筒２１の内径は、拡大した割り筒１３の外径より小さく構成する。
したがって受け筒２１の内部に位置した割り筒１３が、その外径を拡大すると、強力に受け筒２１の内周面に接触して、引き抜き力に抵抗することになる。
なお、抵抗力を大きくするために、受け筒２１の内面に凹凸を形成しておくこともできる。

＜５＞雌部材２とコンクリートＤとの絶縁。
雌部材２は周囲のコンクリートＤとは絶縁した状態に配置する。
そのために雌部材２の受け筒２１の周囲を絶縁筒２３で包囲する。
この絶縁筒２３の外周にはコンクリートＤが位置しているが、絶縁筒２３の内径は、受け筒２１の外径より大きいので、両者の間には空間があり、その結果、受け筒２１はコンクリートＤと絶縁状態にある。

＜６＞受け筒２１と鋼殻Ｃの取り付け。
雌部材２の受け筒２１は鋼殻Ｃの内面に直接溶接などで取り付けてはいない。
受け筒２１は、絶縁筒２３の内部に位置して、鋼殻Ｃの内面に接触した状態のまま、内面に沿って移動が可能であるように構成する。
そのために、たとえば受け筒２１の鋼殻Ｃ接触面には、その周囲に鍔板２４を突設する。
一方、鋼殻Ｃの内面には、鍔板２４の周囲に、断面Ｌ型の棚板２５を配置する。
この棚板２５と鋼殻Ｃ内面との間隔を、鍔板２４の厚さとほぼ等しく構成しておき、かつ鍔板２４の外周と棚板２５の内面との間に空間を介在させておけば、鍔板２４は鋼殻Ｃの内面から離れず、かつ鋼殻Ｃの面に沿った移動が可能となる。

＜７＞アンカー３。
雄部材１も、雌部材２も、円周方向に一定の距離だけ離れた位置にアンカー３を設ける。
このアンカー３は、鋼板と鋼棒とを組み合わせる構成（図３左側）、あるいは鋼棒だけによる構成（図３右側）などが採用できる。
それらの鋼板や鋼棒の一端を鋼殻Ｃの裏面、すなわちコンクリートＤ側に取り付ける。
するとアンカー３の自由端はコンクリートＤの内部に埋設されることになる。
このように構成する結果、継手構造Ｂによって連結したセグメントＡ間に引っ張り力が生じた場合に、ひとつのセグメントＡにおけるアンカー３とアンカー３の間では鋼殻ＣとコンクリートＤが離れることが可能となる。

＜８＞連結動作。
次にセグメントＡとセグメントＡとの連結動作について説明する。

＜９＞雄部材１の取り付け。
一方のセグメントＡの端面から雄部材１を突設させる。
そのためにまず、ナット筒１１の内部にネジ棒１２をねじ込み、このネジ棒１２に割り筒１３をねじ込んで取り付ける。
次に割り筒１３の開放端側から、円錐台状の円錐棒１４を挿入する。
その状態では割り筒１３の切断線１３ａは広がっていない。

＜１０＞セグメントＡの押し付け。
雄部材１の突設位置と、雌部材２の取り付け位置は、トンネル軸上で一致した線上に設けてある。
端面から雄部材１を突設させたセグメントＡを、雌部材２を取り付けてあるセグメントＡに向けて強い力で押し付ける。
すると、雄部材１は雌部材２の内部に侵入する。
そして、雄部材１の円錐棒１４の先端が、雌部材２の受け筒２１の底板２２に当たり、それ以上のセグメントＡの接近によって円錐棒１４の小径側が割り筒１３の内部に侵入してゆく。
その結果、割り筒１３の切断線１３ａが広がり、割り筒１３が末広がりの円錐筒として変形する。
拡大した割り筒１３の外径は、受け筒２１の内径よりも大きく構成してあるから、両者は強固に一体となる。

＜１１＞セグメントＡの間の拡大。
地震時にはセグメントＡとセグメントＡとが離れる方向に外力が作用する場合がある。
あるいは急曲線部のセグメントＡにはシールド掘進機の推進力が作用して同様に変形する場合がある。
その際に、雄部材１も雌部材２もコンクリートＤから絶縁状態にある。
そのために雄部材１と雌部材２とは結合状態を維持したまま、各々のセグメントＡのコンクリートＤから離れることができる。
しかしセグメントＡ間の距離が拡大するために、雄部材１、雌部材２の周囲の鋼殻ＣがコンクリートＤから離れる方向に変形する。
ただし、雄部材１、雌部材２から一定距離はなれた位置では、鋼殻Ｃの内面にアンカー３が固定してあり、そのために鋼殻ＣとコンクリートＤは強固に一体となっている。
したがって、鋼殻Ｃはアンカー３の位置まで変形してセグメントＡとセグメントＡが離れる方向に移動しても継手構造Ｂの破損を吸収することができる。

＜１２＞セグメントＡ間のスライド。
セグメント組立時には、真円に組み立てるよう慎重に行うが、既組立セグメントは土圧、水圧、裏込注入圧などの外荷重を受けて変形する可能性がある。
また、施工誤差によりセグメントが理想どおり組み立てることができない場合もある。
これらの場合、雄部材を雌部材に嵌合する際、既定の位置に雌部材が設置されず、雄部材を嵌合できなくなる可能性がある。
その際には前記したように受け筒２１の鋼殻Ｃ接触面には、その周囲に鍔板２４を突設してあり、一方、鋼殻Ｃの内面には、鍔板２４の周囲に、断面Ｌ型の棚板２５を配置してあり、この棚板２５と鋼殻Ｃ内面との間隔を、鍔板２４の厚さとほぼ等しく構成してある。
そして鍔板２４の外周と棚板２５の内面との間に空間を介在させてあるから、鍔板２４は鋼殻Ｃの内面から離れず、かつ鋼殻Ｃの面に沿った移動が可能となる。
このように雌部材がスライド移動可能になることにより雄部材を雌部材に嵌合できるようになる。

＜１３＞継手部の他の実施例。
以上の説明は、割り筒１３がその外径を拡大して雌部材２の受け筒２１の内面に強固に接合する継手構造Ｂの実施例を説明した。
しかし前記したように特許文献１、その他に開示されるような継手構造Ｂであっても同様に利用することができる。

＜１４＞他のセグメントの実施例。（図８、９）
以上の実施例では周囲を鋼殻で包囲し、その内部にコンクリートを打設した合成セグメントについて説明した。
しかし一般の鉄筋コンクリート製のセグメントにおいても同様に利用することができる。
ただし、一般の鉄筋コンクリート製のセグメントでは、端面に「鋼殻」に相当する鋼材が存在しない。
そこで図８、図９に示すように、コンクリート製のセグメントＥの端面に鋼板Ｆを取り付ける。
その際に鋼板Ｆとコンクリートの端面は同一平面を形成しており、鋼板Ｆだけが突出していることはない。
そしてその鋼板Ｆの裏面に、例えば前記したマルチブレード継手のような雄部材、あるいは雌部材、および一定の距離だけ離した位置にアンカー３を取り付ける。
この鋼板Ｆは、一方のアンカー３から他方のアンカー３の間だけは、コンクリートと離れることが可能に構成してある。
したがって鋼板に溶接してある雄部材および雌部材も、絶縁筒１６および２３に包囲されているため、同様に、その周囲のコンクリートから離れる。
コンクリートとの剥離を容易にするには、鋼板Ｆの裏面とコンクリートの間に剥離紙４を介在させるなどの方法を採用すればよい。
以上のような構成によって、セグメント間に離れる方向の力が作用した場合に、前記の実施例と同様の変形を行い、継手の破損を避けるという機能を期待することができる。

本発明のセグメントの継手構造の位置の説明図。雄部材の実施例の説明図。アンカーの配置状態の説明図。セグメント間を接続する直前の継手構造の説明図。セグメント間を押し付けて接続した状態の継手構造の説明図。セグメント間の距離が拡大した場合の継手構造の説明図。セグメント間がスライドした場合の継手構造の説明図。鉄筋コンクリート製のセグメントに応用した場合の説明図。図８の実施例の平面図。

符号の説明

Ａ：セグメント
Ｂ：継手構造
Ｃ：鋼殻
Ｄ：コンクリート
１：雄部材
２：雌部材
３：アンカー

Claims

鉄筋コンクリート製のセグメントにおいて、
ひとつのセグメントと、他のセグメントをトンネルや立坑の軸方向に接続する構造であって、
ひとつのセグメントの端面から突出させた雄部材と、
他のセグメントの端面に凹設した雌部材とにより構成し、
雄部材と雌部材はそれぞれ鋼板に取り付け、
雄部材と雌部材は、コンクリートと絶縁した状態に配置してあり、
雄部材と雌部材を取り付けた鋼板の両側にはアンカーが位置し、
一端を鋼板に取り付けたアンカーの自由端がコンクリートの内部に埋設してあり、
アンカーの間では鋼板と雄部材および雌部材と、その周囲のコンクリートとが離れることが可能に構成してあることを特徴とする、
セグメントの継手構造。
鋼殻の内部にコンクリートを打設したセグメントにおいて、
ひとつのセグメントと、他のセグメントをトンネルや立坑の軸方向に接続する構造であって、
ひとつのセグメントの端面から突出させた雄部材と、
他のセグメントの端面に凹設した雌部材とにより構成し、
雄部材と雌部材は、鋼殻に取り付け、
雄部材と雌部材は、コンクリートと絶縁した状態に配置してあり、
雄部材と雌部材の両側にはアンカーが位置し、
一端を鋼殻に取り付けたアンカーの自由端がコンクリートの内部に埋設してあり、
アンカーの間では鋼殻、雄部材および雌部材と、その周囲のコンクリートとが離れることが可能に構成してあることを特徴とする、
セグメントの継手構造。
雄部材は、
鋼板、鋼殻の内側に取り付けたナット筒と、
ナット筒にネジ込むネジ棒と、
ネジ棒と同軸上に取り付けた割り筒と、
割り筒の内部に挿入した円錐棒とより構成してあり、
雌部材は、
鋼板、鋼殻の内側に取り付けた筒体である受け筒で構成してあり、
雄部材のナット筒と、
雌部材の受け筒とは、
その周囲を絶縁筒で包囲して、
コンクリートと絶縁してある、
請求項１または２記載のセグメントの継手構造。
雄部材は、
鋼板、鋼殻の内側に取り付けたナット筒と、
ナット筒にネジ込むネジ棒と、
ネジ棒と同軸上に取り付けた割り筒と、
割り筒の内部に挿入した円錐棒とより構成してあり、
雌部材は、
鋼板、鋼殻の内側に取り付けた筒体である受け筒で構成してあり、
雌部材の受け筒は、
絶縁筒の内部に位置して、
鋼板または鋼殻の内面に沿って移動が可能であるように構成した、
請求項１または２記載のセグメントの継手構造。