JP5850361B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの内部覆工に用いられるセグメント間を連結するセグメントの継手構造に関する。

シールド工法よるトンネル構築においては、シールド掘削機の後方側で掘削孔の内周面に沿って円弧版状のセグメントを周方向に連結してセグメントリングを組み立て、このセグメントリングをシールド掘削機の進行に合わせて順次トンネル軸方向に連設することによりトンネル内に覆工がなされている。

従来、各セグメントのリング周方向接合部間を接合するセグメント継手は、ボルトにより接合する構造が一般的であったが、その他の接合構造として例えばフック継手を用いた継手構造が知られている（例えば、特許文献１）。

このフック継手を用いたセグメント継手１００は、図７に示すように、一方側セグメントのリング周方向接合部端面１０１ａより突出させた雄側継手部材１０２と、他方の接合部端面１０１ｂに開口した凹部１０３内に露出させた雌側継手部材１０４とを備え、雄側継手部材１０２を凹部１０３内に挿入し、セグメント１，１をリング軸方向に相対的にスライド移動させることにより、雄側継手部材１０２と雌側継手部材１０４と互いに係合させることにより両セグメント１，１間を接合させるようになっている。

この雄雌側両継手部材１０２，１０４は、それぞれリング軸方向に向けて互いに対向した配置の支持板１０２ａ，１０４ａと、各支持板１０２ａ，１０４ａの対向面より立ち上げたフック部１０２ｂ，１０４ｂとを備え、雄側のフック部１０２ｂを雌側のフック部１０４ｂに係合させることにより、雄側継手部材１０２の抜け出し方向の移動を規制し、それによりセグメント１，１間を連結するようになっている。

特開平１１−２５６９９５号公報

しかしながら、上述の如きフック継手を用いたセグメント継手では、フック部が継手の挿抜方向と直交する方向に向けて形成されているため、雄側継手部材の挿抜方向に作用する力に対しての曲げ耐力が小さく、各セグメント間にリング周方向の力が作用すると、フック部が変形して係合状態が解除され、各セグメント間の接合が解除されるおそれがあるという問題があった。

また、上述の如きフック継手においては、図７（ｂ）に示すように、雄側継手部材１０２のセグメント厚方向の幅が凹部１０３のセグメント厚方向の幅より短く形成されていた場合、凹部１０３内側面と雄側継手部材１０２側縁部との間に隙間１０５，１０５が生じる。

一方、両フック部１０２ｂ，１０４ｂの係合自体によっては、リング周方向の移動が規制されるのみでセグメントの厚み方向の移動は規制されないため、両セグメントは、隙間１０５があることでセグメントの厚み方向で移動可能な状態にあり、セグメント間を接合する際に、両フック部１０２ｂ，１０４ｂを係合させるとともにセグメント１，１間のセグメントの厚み方向における位置決めをしなければならず、作業が煩雑であるという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、継手の挿抜方向に作用する力に対して高い曲げ耐力を有し、セグメント間を強固に連結することができるセグメントの継手構造の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、リング周方向に接合されて円環状のセグメントリングを構成する各セグメント間にあって、表面をリング軸方向に向けて一方のセグメントの接合部端面よりリング周方向側に突出させた雄側支持板を有する雄側継手部材と、他方のセグメントの接合部端面に開口した凹部内に前記雄側支持板と互いに対向する配置に露出させた雌側支持板を有する雌側継手部材とを備え、前記雄側継手部材及び雌側継手部材には、前記各支持板の対向面に固定され、互いに係合することにより前記雄側継手部材の抜出し方向の移動を規制する係合金具を有し、前記雄側継手部材を前記凹部に挿入して両前記接合部端面を互いに突き合わせ、且つ前記両セグメントをリング軸方向に相対的に移動させて前記雄側係合金具と前記雌側係合金具とを係合させることにより前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、前記雄側係合金具及び前記雌側係合金具は、互いに係合して前記雄側継手部材のリング周方向抜出し側への移動を規制する係合部と、該係合部の端縁より前記雄形継手部材の挿抜方向に向けて延長され、その支持板側縁部が前記支持板に固定されている曲げ補強部とをもってＵ字状、Ｖ字状又はコ字状に一体形成され、前記雄側曲げ補強部と前記雌側曲げ補強部とが互いに係合し、セグメントの厚み方向の移動を規制するようにしたセグメントの継手構造にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記雄側係合部は、前記雄側支持板より前記接合端面側に向けて傾斜して形成され、前記雌側係合部は、前記雌側支持板より雄側継手部材の挿入方向奥側に向けて傾斜して形成されたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記雄雌側両継手部材は、前記支持板の対向面とは反対側に弾性を有する押戻し手段を備えたことにある。

本発明に係るセグメントの継手構造は、上述したように、リング周方向に接合されて円環状のセグメントリングを構成する各セグメント間にあって、表面をリング軸方向に向けて一方のセグメントの接合部端面よりリング周方向側に突出させた雄側支持板を有する雄側継手部材と、他方のセグメントの接合部端面に開口した凹部内に前記雄側支持板と互いに対向する配置に露出させた雌側支持板を有する雌側継手部材とを備え、前記雄側継手部材及び雌側継手部材には、前記各支持板の対向面に固定され、互いに係合することにより前記雄側継手部材の抜出し方向の移動を規制する係合金具を有し、前記雄側継手部材を前記凹部に挿入して両前記接合部端面を互いに突き合わせ、且つ前記両セグメントをリング軸方向に相対的に移動させて前記雄側係合金具と前記雌側係合金具とを係合させることにより前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、前記雄側係合金具及び前記雌側係合金具は、互いに係合して前記雄側継手部材のリング周方向抜出し側への移動を規制する係合部と、該係合部の端縁より前記雄側継手部材の挿抜方向に向けて延長され、その支持板側縁部が前記支持板に固定されている曲げ補強部とをもってＵ字状、Ｖ字状又はコ字状に一体形成されてなることを特徴としてなることにより、雄側継ぎ手部材の抜け出し方向に作用する力に対し高い曲げ耐力が得られ、セグメント間を強固に接合することができる。

また、本発明において、前記雄側曲げ補強部と前記雌側曲げ補強部とが互いに係合し、セグメントの厚み方向の移動を規制するようにしたことにより、雄側係合金具と雌側係合金具とが互いに係合させることで、セグメントの厚み方向の位置決めも容易に行うことができる。

また、本発明において、前記雄側係合部は、前記雄側支持板より前記接合端面側に向けて傾斜して形成され、前記雌側係合部は、前記雌側支持板より雄側継手部材の挿入方向奥側に向けて傾斜して形成されたことにより、雄雌側両係合金具が互いに強固に係合され、両継ぎ手部材間を強固に連結する。

さらに本発明において、前記雄雌側両継手部材は、前記支持板の対向面とは反対側に弾性を有する押戻し手段を備えたことにより、支持板の撓みを許容する一方、該撓んだ支持板を弾性により押し戻し両係合用金具を好適に係合させることができる。

本発明に係る継手構造を有するセグメントの一例を示す部分破断正面図である。 図１中の雄側継手部の一例を示す横断面図である。 同上のＡ−Ａ線断面図である。 図１中の雌側継手部の一例を示す横断面図である。 同上のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明に係る継手構造の連結状態を示す横断面図である。 （ａ）は従来のセグメント継手の一例を示す横断面図、（ｂ）は同Ｃ−Ｃ線断面図である。

次に、本発明に係るセグメントの継手構造の実施の態様を図１〜図６に示す実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はコンクリートにより円弧版状に形成されたセグメントであって、複数のセグメント１，１...をリング周方向で互いに対向する接合部端面２ａ，２ｂを互いに突き合わせて連結することにより円環状のセグメントリングが組み立てられるようになっている。

この各セグメント１，１間を接合する継手構造は、一方側セグメント１の接合部端面２ａよりリング周方向に向けて突出した雄側継手部材３と、他方側のセグメント１の接合部端面２ｂに開口した凹部４内に露出した雌側継手部材５とを備え、雄側継手部材３を凹部４内に挿入して両接合部端面２ａ，２ｂを互いに突き合わせた状態とし、その状態で両セグメント１，１をリング軸方向に相対的にスライド移動させて雄側継手部材３と雌側継手部材５とを互いに係合させ、それによりセグメント１，１を接合するようになっている。

雄側継手部材３は、図２、図３に示すように、表面をリング軸方向に向け、且つ先端側部を接合部端面２ａよりリング周方向に向けて突出させた雄側支持板６と、雄側支持板６の雌側継手部材側面に固定された雄側係合金具７とを有し、セグメント１内に埋設された鉄筋８に固定されている。

雄側支持板６は、鋼材をもって長方形平板状に形成され、その基端側部がセグメント１内に埋設され、セグメント１内に埋設された鉄筋８，８に溶接で固定され、先端側部が接合部端面２ａよりリング周方向に突出した状態に固定されている。

また、雄側支持板６の裏面側には、ゴム板材等の弾性部材からなる平板状の押戻し手段９が重ね合わせ配置に固定され、支持板６とセグメント１を構成するコンクリートとの間に介在されている。尚、雄側支持板６の表裏は、後述する雌側支持体２０と互いに対向する側を表とする。

この押戻し手段９は、雄側支持板６の板厚方向裏側への移動に対し、セグメント１に反力をとってその弾性により雄側支持板６を雌側継手部材５側に押圧して、原位置に復帰させるようになっている。

一方、雄側支持板６の先端側部には、表面、即ち後述する雌側支持板２０と対向する面に雄側係合金具７が溶接により固定されている。

雄側係合金具７は、円弧状の係合部１０と、係合部１０の円弧周端縁より継手部材の挿抜方向奥側に向けて延長された曲げ補強部１１，１１とを備え、雄側継手部材３の挿入方向側に向けて開口したＵ字状に鋼材をもって一体に形成されている。

雄側係合部１０は、図２に示すように、雄側支持板６より接合端面２ａ側に向けて傾斜して形成され、後述する雌側係合部と互いに係合することにより雄側継手部材３の抜け出し方向の移動が規制されるようになっている。

曲げ補強部１１，１１は、支持板側縁部に雄側継手部材の挿抜方向に長い固定部１２を有し、この固定部１２をその全長に渡って溶接により支持板６に固定することにより、係合金具７全体で雄側継手部材３の抜け出し方向に作用する力に対し高い曲げ耐力を発揮するようになっている。

尚、固定部１２の外縁部には、テーパ状の凹部が形成され、曲げ補強部１１の内外両側を溶接できるようにしている。

また、この曲げ補強部１１は、その挿抜方向奥側部に傾斜部１１ａが形成されている。

雌側継手部材５は、図４，図５に示すように、先端側が凹部４内に露出した雌側支持板２０と、雌側支持板２０に固定された雌側係合金具２１とを有し、セグメント１内に埋設された鉄筋２２，２２に固定されている。

雌側支持板２０は、鋼材をもって長方形平板状に形成され、その基端側部がセグメント１内に埋設され、セグメント１内に埋設された鉄筋２２，２２に溶接で固定されるとともに、先端側部が凹部４内に雄側支持板６と互いに対向する配置に露出するように固定されている。

また、雌側支持板２０の基端側部裏側には、ゴム板材等の弾性部材からなる平板状の押戻し手段２３が重ね合わせ配置に固定され、支持板２０と凹部４内側面との間に介在されている。尚、雌側支持板２０の表裏は、雄側支持板６と対向する面を表とする。

この押戻し手段２３は、雌側支持板２０の板厚方向裏側に向けての移動に対し、凹部４の内側面に反力をとってその弾性により雌側支持板２０を雄側継手部材３側に押圧して、原位置に復帰させるようになっている。

一方、雌側支持板２０の先端側部の対向面には、雌側係合金具２１が溶接により固定されている。

雌側係合金具２１は、円弧状の係合部２４と、係合部２４の円弧周端縁より継手部材３の挿抜方向奥側に向けて延長された曲げ補強部２５，２５とを備え、雄側継手部材３の挿入方向側に向けて開口したＵ字状に鋼材をもって一体に形成されている。

雌側係合部２４は、雌側支持板２０より雄側継部材３の挿入方向側に向けて傾斜して形成され、雄側係合部１０が挿抜方向奥側に嵌まり込み互いに係合することによって雄側継手部材３の抜け出し方向の移動を規制するようになっている。

雌側曲げ補強部２５は、雌側支持板側縁部に雄側継手部材３の挿抜方向に向けて長い固定部２６を有し、この固定部２６をその全長に渡って溶接により支持板２０に固定することにより、係合金具２１全体で雄側継手部材３の抜け出し方向に作用する力に対し高い曲げ耐力を発揮するようになっている。

また、両係合金具７，２１を係合させた際には、図５中の二点鎖線で示すように、両雌側曲げ補強部２５，２５の内側に雄側曲げ補強部１１，１１が嵌り込み、雌側曲げ補強部２５の内側面に雄側曲げ補強部１１の外側面が当接することにより両曲げ補強部１１，２５が互いに係合し、セグメント１，１の厚み方向の移動を規制するようになっている。

尚、固定部２６の内縁部には、テーパ状の凹部が形成され、曲げ補強部２５の内外両側を溶接できるようにしている。

また、この曲げ補強部２５は、その挿抜方向奥側部に傾斜部２５ａが形成されている。

このように構成されたセグメントの継手構造によりリング周方向で隣り合うセグメント１，１間を接合するには、まず、図６（ａ）に示すように、凹部４内に雄側継ぎ手部材３を挿入し、リング周方向で互いに隣り合うセグメントの接合部端面２ａ，２ｂ同士を突合せる。

次に、セグメント１、１をリング軸方向に向けて相対的にスライド移動させる。このとき、雄雌側両係合金具７，２１は、互いのテーパ部７ａ，２１ａに誘導されて雌側係合金具２１の内側に雄側係合金具７が嵌まり込み、セグメント厚み方向の位置決めがなされるとともに、両係合部１０，２４が傾斜した配置に形成されているため、図６（ｂ）に示すように、支持板６，２０が押戻し手段９，２３の弾性に抗して撓むことにより、雄雌側両係合金具７，２１が互いにガイドされつつリング軸方向にスライドできるようになっている。

最後に、図６（ｃ）に示すように、所定位置までスライドしたら、支持板６，２０が押戻し手段９，２３の弾性力により元の位置に復帰し、両係合金具７，２１が互いに係合されて雄側継手部材３の抜け出し方向の移動が規制された状態となり、両セグメント１，１が接合される。

この連結した状態では、曲げ補強部１１，２５が支持板６，２０に継ぎ手部材の挿抜方向に長い固定部１２，２６を介して固定されていることにより、雄雌側両係合金具７，２１は、雄側継手部材３の抜け出し方向に作用する力に対して高い曲げ耐力を発揮し、安定した状態で両セグメント１，１間の接合状態が維持されるようになっている。

また、両雌側曲げ補強部２５，２５の内側に雄側曲げ補強部１１が嵌り込み、雌側曲げ補強部２５の内側面に雄側曲げ補強部１１の外側面が当接することにより両曲げ補強部１１，２５が互いに係合し、両セグメント１，１の厚み方向の移動が規制される。

また、雄雌側両係合部１０，２４が互いに傾斜した配置で係合しているとともに、支持板６，２０が押戻し手段９，２３により相手側に向けて付勢されていることによりリング軸方向において互いに抜け出し難くなっている。

尚、上述の実施例では、雄雌側両係合金具をＵ字状に形成した例について説明したが、コ字状、Ｖ字状等のように互いに係合して雄側継手部材の抜け出し方向の移動を規制する係合部と、係合部の両縁より挿抜方向に向けて延長された曲げ補強部とを有する形状であればよい。

また、上述の実施例では、曲げ補強部１１，２５をそれぞれ傾斜部１１ａ，２５ａを有する形状に形成した例について説明したが、傾斜部を設けず支持板より立ち上げた直立壁状に形成してもよい。

１ セグメント
２ 接合端面
３ 雄側継手部材
４ 凹部
５ 雌側継手部材
６ 雄側支持板
７ 雄側係合金具
８ 鉄筋
９ 弾性部材
１０ 係合部
１１ 曲げ補強部
１２ 固定部
２０ 雌側支持板
２１ 雌側係合金具
２２ 鉄筋
２３ 弾性部材
２４ 係合部
２５ 曲げ補強部
２６ 固定部

Claims (3)

1. リング周方向に接合されて円環状のセグメントリングを構成する各セグメント間にあって、
   表面をリング軸方向に向けて一方のセグメントの接合部端面よりリング周方向側に突出させた雄側支持板を有する雄側継手部材と、
   他方のセグメントの接合部端面に開口した凹部内に前記雄側支持板と互いに対向する配置に露出させた雌側支持板を有する雌側継手部材とを備え、
   前記雄側継手部材及び雌側継手部材には、前記各支持板の対向面に固定され、互いに係合することにより前記雄側継手部材の抜出し方向の移動を規制する係合金具を有し、
   前記雄側継手部材を前記凹部に挿入して両前記接合部端面を互いに突き合わせ、且つ前記両セグメントをリング軸方向に相対的に移動させて前記雄側係合金具と前記雌側係合金具とを係合させることにより前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、
   前記雄側係合金具及び前記雌側係合金具は、互いに係合して前記雄側継手部材のリング周方向抜出し側への移動を規制する係合部と、該係合部の端縁より前記雄形継手部材の挿抜方向に向けて延長され、その支持板側縁部が前記支持板に固定されている曲げ補強部とをもってＵ字状、Ｖ字状又はコ字状に一体形成され、前記雄側曲げ補強部と前記雌側曲げ補強部とが互いに係合し、セグメントの厚み方向の移動を規制するようにしたことを特徴としてなるセグメントの継手構造。
2. 前記雄側係合部は、前記雄側支持板より前記接合端面側に向けて傾斜して形成され、前記雌側係合部は、前記雌側支持板より雄側継手部材の挿入方向奥側に向けて傾斜して形成された請求項１に記載のセグメントの継手構造。
3. 前記雄雌側両継手部材は、前記支持板の対向面とは反対側に弾性を有する押戻し手段を備えた請求項１又は２に記載の継手構造。

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