JP5393033B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントの継手構造に関するものである。

従来でもセグメントとセグメントとの継手部分をＶ型突起とＶ型溝とによって構成し、１枚のセグメントのＶ型突起を、隣接するセグメントのＶ型溝に嵌合させて連結する構成が知られている。
特許第３７７３２１６号公報。 実開昭５１−６９４３７号公報。

前記した従来のセグメントの継手構造にあっては、次のような問題点がある。
＜１＞ 図５に示すように、特許文献１には、典型的なアングル材の組み合わせが記載されている。
＜２＞ このような組み合わせは、特別に注文して製作したアングル材を使用すれば実施が不可能ではない。
＜３＞ しかし実際には市販の安価なアングル材を使用すると、このような組み合わせは不可能である。
＜４＞ なぜなら、市販の安価なアングル材は、図６に示すようにリブａとリブｂとによって形成した２片の断面がＶ字状の部材であるが、Ｖ字状断面の外側の出隅ｃが直角に形成してあるが、その内側の入隅ｄは円弧で形成してある鋼製の長尺材だからである。
＜５＞ したがって２枚のアングル材を重ね合わせると、図６に示すように出隅ｃの直角部分が、他のアングル材の入隅ｄの曲面に当たってしまい、アングル材の２辺のリブａ、ａは並行に位置しないからである。
＜６＞ アングル材の２辺のリブａ、ａが並行に位置しないと、アングル材を取り付けた２枚のセグメントの形状がその接合部分で設計通りの曲面を描かず、変形してしまう。このような接合部分での変形が累積すると、セグメントで組み立てるトンネルなどの形状は真円から程遠い形状を形成することになる。

上記のような課題を解決するために、本発明のセグメントの継手構造は、トンネルや立坑の構築に用いるセグメントの構造であって、１枚のセグメントにおいてその一端面にはＶ型溝と、対応する他端面にはＶ型突起を形成してあり、Ｖ型溝とＶ型突起の表面は、２枚のリブより形成した断面がＶ字状である鋼製のアングル材で構成し、このアングル材は、Ｖ字状断面の外側の出隅が直角に形成してあり、かつ、その内側の入隅は円弧状に形成してある鋼製の長尺材であり、Ｖ型溝のアングル材の各リブの表面には、その長手方向に沿って、鋼製の薄板よりなるスペーサーを備え、スペーサーの厚さは、２枚のアングル材を重ねたときに、アングル材の各リブが並行に重ねあわせることができる厚さとして構成したことを特徴としたものである。
また本発明のセグメントの継手構造は、トンネルや立坑の構築に用いるセグメントの構造であって、１枚のセグメントにおいてその一端面にはＶ型溝と、対応する他端面にはＶ型突起を形成してあり、Ｖ型溝とＶ型突起の表面は、２枚のリブより形成した断面がＶ字状であるアングル材で構成し、このアングル材は、Ｖ字状断面の外側の出隅が直角に形成してあり、かつ、その内側の入隅は円弧状に形成してある鋼製の長尺材であり、Ｖ型突起のアングル材の各リブの表面には、その長手方向に沿って、鋼製の薄板よりなるスペーサーを備え、スペーサーの厚さは、２枚のアングル材を重ねたときに、アングル材の各リブが並行に重ねあわせることができる厚さとして構成したことを特徴としたものである。

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＞ トンネル工事や立坑工事において、使用するセグメント費の占める比率がきわめて大きい。その点で、本発明の構造を備えたセグメントは、市販の安価なアングル材を大量に使用することによって、セグメントの価格を低減させることができ、その結果、シールドトンネルの工事費を減額させることができる。
＜２＞ 安価アングル材を使用していても、Ｖ型突起のアングル材と、Ｖ型溝のアングル材とは、すべての連結部においてほぼ並行の状態に維持されるから、セグメントが連結部において変形することがなく、設計図通りの形状を維持し確保することができる。

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＞全体の構成。
本発明の対象は、トンネルや立坑の構築に用いるセグメント１の継手部分の構造である。
ここでトンネルとは、シールド掘進機で掘進したシールドトンネルだけに限らず、トンネル掘削機で掘削したトンネルなども含めたものである。
セグメント１本体は、コンクリート製のものでも、鋼製のものでも、あるいは両者を組み合わせた合成セグメントでも本発明の構成を採用することができる。

＜２＞Ｖ型突起とＶ型溝。
セグメント１は、トンネルや立坑の壁面を複数に分割した円弧状の板体である。
このようなセグメント１を複数枚、組み合わせて、１本のトンネルや立坑が構築されることになる。
この１枚のセグメント１の一端面にはＶ型溝２を形成する。
すなわち「Ｖ型溝２」とは断面がＶ字状に切り込まれた溝を意味する。
さらにそのＶ型溝２と対応する他端面は、Ｖ型突起３を形成する。
「Ｖ型突起」３とは、断面がＶ字状に突出した突起を意味する。
Ｖ型突起３とＶ型溝２の形状は合同の形状である。

＜３＞アングル材。
このＶ型溝２とＶ型突起３の表面は、アングル材４によって構成する。
コンクリート製のセグメント１の場合は、アングル材４には、その裏側からアンカー棒４１をコンクリート内部に埋め込んだアングル材４を位置させる。
鋼製のセグメント１ならば、その端面（主桁）にアングル材４を溶接して取り付ける。
アングル材４は、２枚のリブで構成した断面がＶ字状である鋼製の長尺材であり、多数の寸法違いの製品が市販されているから、市場で安価に、容易に入手することができる。
ただし、市販のアングル材４は、このようなセグメント１の端面に使用する場合に、前記したような問題がある。
すなわち、Ｖ字状断面の外側の出隅ａが直角に形成してあり、かつ、その内側の入隅ｂは円弧で形成してあることである。
したがって市販品をそのまま、本発明のセグメント１に転用することはできない。

＜４＞スペーサーの取り付け。
そこで、本発明の構造では、特にＶ型溝２のアングル材４の表面には、その長手方向に沿って、薄板よりなるスペーサー４２を取り付ける。
このスペーサー４２は、単なる鋼製の帯板であるから、これもさらに安価に入手することができる。
このスペーサー４２に加わる外力は圧縮力と微小なせん断力だけであるから、アングル材４への取り付けは単純な溶接作業で済み、それも点状の間隔を飛ばした溶接で十分であるから、その取り付け作業も簡単で安価である。
ただしこのスペーサー４２の厚さは薄すぎては目的を達成せず、一定の厚さが必要である。
その厚さとは、２枚のアングル材４を重ねたときに、Ｖ字状のアングル材４の各リブがほぼ並行に位置することができる厚さとして構成する。
すなわち１枚のアングル材４の出隅ａの直角部分が、他のアングル材４の入隅ｂの曲線部分に接触しないか、あるいは点接触して、両アングル材４の各リブが、断面図的に並行移動した状態を維持できるように構成する。

＜５＞Ｖ型突起への取り付け。
上記の実施例では、スペーサー４２をＶ型溝２の表面に取り付けた場合を説明した。
しかし図２に示すように、スペーサー４２をＶ型突起３の表面に取り付けることも可能である。
すなわちスペーサー４２は、Ｖ型溝２か、Ｖ型突起３のいずれか、あるいは双方に取り付ければよい。
Ｖ型溝２にスペーサー４２を取り付けても、あるいはＶ型突起３にスペーサー４２を取り付けても、２枚のアングル材４を重ね合わせたときに、スペーサー４２の存在によって、１枚のアングル材４の出隅ａの直角部分が、他のアングル材４の入隅ｂの曲線部分に接触しないか、あるいは点接触して、両アングル材４の各辺が、断面図的にほぼ並行移動した状態を維持できるように構成することができる。

＜６＞シール材の取り付け。
アングル材４の長手方向に沿って取り付けたスペーサー４２と並行に、止水性の高いシール材４３を取り付けて構成することも可能である。
このシール材４３は、従来からセグメント１の端部に取り付けられていた材料であり、このシール材４３によってセグメント１トンネルの外部からの地下水の流入の阻止、裏込めモルタルの流入の阻止などの役目を果たすものである。
しかし従来のセグメント１において、その端面にシール材４３を取り付けたものは、セグメント１を引きずる際に剥離してしまうような問題があった。
しかし本発明のセグメント１では、シール材４３は鋼製の帯板であるスペーサー４２に隣接して設けてあるから、スペーサー４２によって保護されており、セグメント１を引きづった程度で剥離することがない。
帯状の鋼板であるスペーサー４２を１本取り付けた場合には、そのスペーサー４２に沿わせてシール材４３を取り付ける。
帯状の鋼板であるスペーサー４２を２本、並行に取り付け、その２本のスペーサー４２の間にシール材４３を取り付けておけば、破損の危険を避けることができ、密封の原理（パッキン理論）により高い止水性を確保することができる。

＜７＞セグメントの組み立て状態。
上記のように構成したセグメント１を組み立てる。
その場合に、すべての接合部分において、端面のアングル材４は、ほぼ並行移動した状態で配置することができる。
実際にはセグメント１とセグメント１とを直線状態で接続するのではなく、全体で円形トンネルや立坑を構築するのであるから、正確な並行移動図形ではないが、実質的にほぼ並行移動ということができ、図６に示すような不明確な角度での組み合わせが発生することはない。
したがって、セグメント１の接合部にガタつきが生じることがなく、設計図通りの正確なトンネル形状、立坑の形状を確保することができる。

本発明の継手構造を備えたセグメントの実施例の説明図。 継手部分の構造の実施例の説明図。 本発明のセグメント連結部におけるアングル材とアングル材の組み合わせ状態の説明図。 本発明の他の実施例に説明図。 従来のセグメントのアングル材の配置の実施例の説明図。 アングル材のみ組み合わせた状態の継手部の説明図。

符号の説明

１：セグメント
２：Ｖ型溝
３：Ｖ型突起
４：アングル材
４２：スペーサー
４３：シール材
ａ：出隅
ｂ：入隅

Claims (3)

1. トンネルや立坑の構築に用いるセグメントの構造であって、
   １枚のセグメントにおいてその一端面にはＶ型溝と、対応する他端面にはＶ型突起を形成してあり、
   Ｖ型溝とＶ型突起の表面は、２枚のリブにより形成した断面がＶ字状である鋼製のアングル材で構成し、
   このアングル材は、Ｖ字状断面の外側の出隅が直角に形成してあり、
   かつ、その内側の入隅は円弧状に形成してある鋼製の長尺材であり、
   Ｖ型溝のアングル材の各リブの表面には、その長手方向に沿って、鋼製の薄板よりなるスペーサーを備え、
   スペーサーの厚さは、２枚のアングル材を重ねたときに、
   アングル材の各リブがほぼ並行に位置することができる厚さとして構成した、
   セグメントの継手構造。
2. トンネルや立坑の構築に用いるセグメントの構造であって、
   １枚のセグメントにおいてその一端面にはＶ型溝と、対応する他端面にはＶ型突起を形成してあり、
   Ｖ型溝とＶ型突起の表面は、２枚のリブにより形成した断面がＶ字状であるアングル材で構成し、
   このアングル材は、Ｖ字状断面の外側の出隅が直角に形成してあり、
   かつ、その内側の入隅は円弧状に形成してある鋼製の長尺材であり、
   Ｖ型突起のアングル材の各リブの表面には、その長手方向に沿って、鋼製の薄板よりなるスペーサーを備え、
   スペーサーの厚さは、２枚のアングル材を重ねたときに、
   アングル材の各リブがほぼ並行に位置することができる厚さとして構成した、
   セグメントの継手構造。
3. アングル材の長手方向に沿って取り付けたスペーサーに隣接して、
   止水性の高いシール材を取り付けて構成した、
   請求項１または２のいずれか1項に記載のセグメントの継手構造。

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