JP6309396B2 - 連結具 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルの覆工に用いられトンネル構造体となるセグメントの連結具に関する。

上下水道、共同溝、道路、鉄道等の管路として用いられるシールドトンネルは、シールド工法により形成される。

シールド工法では、例えば、地山に発進立坑と到達立坑とを構築し、発進立坑から到達立坑へ向けてシールド掘進機で地山を掘削しながら、シールド掘進機の後方で次々にセグメントを組み立てて、推進方向に連結することで筒状の覆工体を構築する。

この覆工体は、複数のセグメントをトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結させることにより構築される。坑内で行われるこのセグメント同士の連結作業に要する作業量は大きいため、セグメント同士の連結が容易であることが要求されている。

この種の連結作業を簡易化することを目的とした連結具としては、例えば、特許文献１に記載された連結具が知られている。この特許文献１に記載された連結具は、コンクリート部材同士を連結するものであって、一方のコンクリート部材に設けられる雄継手と、他方のコンクリート部材に設けられる雌継手とを備えている。この雄継手は一方のコンクリート部材の連結面から突出する板状の連結片を有し、この連結片の先端部の両側は先端に向かうにつれて拡幅するように形成されている。また、雌継手は連結面に開口する開口部とこの開口部を介して雄継手の連結片が挿入される挿入室とを有し、この挿入室の両内側面は奥側に向うにつれて拡開するように形成されている。そして、雌継手は、この両内側面に沿ってそれぞれ設けられ前後方向に移動する係止部材と、各係止部材を奥側から前方に向かって付勢するスプリングとを備えて構成されている。
このように構成された特許文献１に記載の連結具では、雄継手の連結片が開口部を介して挿入され始めると、係止部材をスプリングの付勢力に抗して奥側へ移動させ、さらに連結片が挿入されて、両係止部材間の離間距離が連結片の先端拡幅部の幅より広くなると、スプリングが両係止部材を押して開口部側へ移動させ、両係止部材が連結片の先端拡幅部を係止する。特許文献１に記載の連結具は、このようにして、雄継手が雌継手に係止されることで、コンクリート部材同士を容易に連結している。

特許第４６２８５１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の連結具は、雌継手内に雄継手の挿入に追従して移動するスプリング及び係止部材を有する複雑な移動機構を備えて構成されているため、連結具のコストが高くなる。このため、特許文献１に記載の連結具を、複数のセグメントをトンネル周方向やトンネル軸方向に連結させる各連結具として適用すると、連結のためのコストが高くなり好ましくない。また、特許文献１に記載の連結具は、上記のように複雑な移動機構を備えているため、例えば、異物の混入や環境条件等によりその移動機構に不具合が生じて、連結具として機能しなくなる可能性がある。

本発明は、このような実状に鑑み、トンネル構造体となる先行セグメントと後行セグメントとを容易に且つ確実に連結できると共に、簡易な構造の連結具を提供することを目的とする。

上記課題に対し、本発明に係る連結具は、その一態様として、トンネル構造体となる先行セグメントと後行セグメントとを連結する雄継手及び雌継手からなる連結具において、前記雄継手は、前記後行セグメントの連結面から連結面鉛直方向に延伸する板状の延伸板部と、前記延伸板部の先端部の板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出する鉤部と、を含み、前記雌継手は、前記先行セグメントの連結面側に設けられ前記雄継手を挿入可能に開口される開口部を有する方形筒状体と、前記方形筒状体内の開口幅方向両隅に沿って、互いに前記延伸板部の板幅より大きく離間して設けられ、前記鉤部と当接して前記雄継手を案内しつつ該雄継手をその板厚方向に弾性変形可能に傾斜形成される当接面を有する一対の案内部と、前記一対の案内部の雄継手挿入終端側の端面からなる係止部と、を含み、前記鉤部が前記一対の案内部を通過して前記係止部に係止されると共に、前記延伸板部が前記一対の案内部間に位置されることにより、前記各セグメントを連結する構成である。

本発明に係る連結具によると、先行セグメントの連結面に後行セグメントの連結面を近接させると、後行セグメントの連結面から連結面鉛直方向に延伸する板状の延伸板部、及び、延伸板部の先端部の板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出する鉤部を含む雄継手が、雌継手の開口部を介して雌継手の方形筒状体内に挿入され始める。そして、雄継手の鉤部は、方形筒状体内の開口幅方向両隅に沿って互いに前記延伸板部の板幅より大きく離間して設けられた一対の案内部に傾斜形成された当接面に当接する。さらに、雄継手が挿入されると、雄継手は、一対の案内部の当接面に鉤部を当接させた状態で、一対の案内部に案内されつつ、板厚方向に弾性変形する。そして、鉤部が一対の案内部を通過して雄継手の弾性変形が解消されると、雄継手の鉤部が係止部に係止されると共に延伸板部が一対の案内部間に収容され、雄継手が雌継手に係止される。これにより、先行セグメントと後行セグメントを連結する。
このように、鉤部が一対の案内部を通過したところで、雄継手の弾性変形が解消され、雄継手を雌継手に係止させることができる。これにより、雌継手に複雑な移動機構を設けることなく、雄継手を雌継手に確実に係止させることができる。
したがって、トンネル構造体となる先行セグメントと後行セグメントとを容易に且つ確実に連結できると共に、簡易な構造の連結具を提供することができる。

また、本発明に係る連結具によると、雄継手の鉤部は延伸板部の先端部の板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出して形成され、各鉤部が一対の案内部を通過したところで、各鉤部を対応する係止部にそれぞれ係止させることができる。これにより、例えば、後行セグメントに対して、先行セグメントから引き離す方向への外力が加わって、雄継手を引き抜く力が作用したとしても、この雄継手の幅方向の両側に突設された各鉤部によってその引張方向の力を受けて、雄継手を雌継手に安定して係止させることができる。そして、この雄継手が雌継手に係止されているとき、雄継手には、単に引張方向（雄継手の延伸方向）の力が作用するだけであり、例えば、雄継手を板厚方向に曲げる力は発生しない。したがって、板状の雄継手を用いても、容易に十分な連結強度を発揮することができる連結構造を、簡易な構造で実現することができる。

本発明の第１実施形態における連結具の斜視図である。 上記実施形態における雄継手の概略構成を示す図である。 上記実施形態における雌継手の概略構成を示す図である。 図３に示す雌継手の断面図である。 上記実施形態における連結具の連結動作を説明するための図である。 図５に続く連結動作を説明するための図である。 セグメントリングを説明するための図である。 上記実施形態におけるセグメントの組立方法を示す図である。 本発明の第２実施形態における連結具の斜視図である。 第２実施形態における雌継手の概略構成を示す図である。 図１０に示す雌継手の断面図である。 第２実施形態における連結具の連結動作を説明するための図である。 図１２に続く連結動作を説明するための図である。 図１３に示す連結完了時の連結具の断面図を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係る連結具の実施形態について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態における連結具１００の概略構成を示す斜視図である。
図２（ａ）は後述する雄継手１の上面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示すＡ−Ａ矢視断面図である。図３（ａ）は後述する雌継手１０の上面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ矢視図である。図４（ａ）は図３（ａ）のＣ−Ｃ矢視断面図であり、図４（ｂ）は図３（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。

前記連結具１００は、図１に示すように、トンネル構造体となる先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳとを連結する雄継手１及び雌継手１０からなるものである。

前記各セグメント（ＰＳ、ＦＳ）は、後述する図７のＰ１〜Ｐ８に示すように、それぞれ、湾曲した矩形状（略四角形状）に形成され、例えばコンクリートからなり、トンネル構造体の一部となるものである。後行セグメントＦＳに雄継手１が設けられ、先行セグメントＰＳに雌継手１０が設けられる。
先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１に、後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１を近接させて、雌継手１０に雄継手１を係止させることで、後行セグメントＦＳが先行セグメントＰＳに連結される。なお、この連結動作については、後に詳述する。

本実施形態において、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１は、トンネル軸方向（図１参照）の露出側一側面、言い換えると、先行セグメントＰＳの長辺側一側面であり、後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１は、この連結面ＦＳ１に対向するトンネル軸方向の一側面、言い換えると、後行セグメントＦＳの長辺側一側面である。つまり、本実施形態においては、先行セグメントＰＳとは、既設のセグメントリング（後述する図７（ｂ）参照）ＳＬ’を構成する複数のセグメントのうちの一部のことを示し、後行セグメントＦＳとは、この先行セグメントＰＳにトンネル軸方向から連結されるセグメントのことを示す。したがって、本実施形態において、連結具１００はセグメントリング間の連結に用いるものである。
また、一つのセグメント（後述する図７（ａ）のＰ１〜Ｐ８）についてみると、各セグメントは、トンネル軸方向の一方の連結面側に雄継手１を有し、トンネル軸方向の他方の連結面側に雌継手１０を有している。

前記雄継手１は、図１及び図２に示すように、後行セグメントＦＳに設けられ、板状の延伸板部２と鉤部３とを含んで構成され、全体として概略板状に形成されてなるものであり、後行セグメントＦＳのコンクリートと一体形成される。雄継手１は、例えば、ステンレス製等の鋼板を適宜加工して予め形成され、後行セグメントＦＳの厚み方向の略中央で、後行セグメントＦＳの周方向の適宜位置に位置するように配置される。また、雄継手１は図２（ｂ）に示すように、その板面が後行セグメントＦＳの外周及び内周面と略平行となるように配置されている。

前記延伸板部２は、図２（ａ）に示すように、後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１から連結面鉛直方向に延伸してなるものである。この延伸板部２の先端部２ａに、鉤部３が設けられている。一方、延伸板部２の基端部２ｂは、後行セグメントＦＳに固定されている。この基端部２ｂのうち後行セグメントＦＳ内の最基端部２ｂ１は、例えば、板幅方向両側に拡幅して形成されている。この拡幅形成された最基端部２ｂ１が雄継手１に作用する引張力に抗するアンカーとなる。なお、アンカーは、最基端部２ｂ１を拡幅して形成する構成に限らず、図示を省略するが、例えば、基端部２ｂの板面にＵ字状に屈曲させた鉄筋を最基端部２ｂ１から突出するように溶接して構成してもよいし、基端部２ｂに板厚方向に貫通する貫通孔を設けこの貫通孔に鉄筋材を挿通させる構成としてもよい。

本実施形態において、延伸板部２の基端部２ｂは、後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１から内方に隔てた位置で後行セグメントＦＳに固定される。つまり、延伸板部２の基端部２ｂは、連結面ＦＳ１から内方に隔てたその固定位置までは容易に、板厚方向に弾性変形できるように構成されている。
具体的には、図２（ｂ）に示すように、基端部２ｂの連結面ＦＳ１側の上下面（板面）にそれぞれゴムやスポンジ等の弾性部材４を配置させる。つまり、連結面ＦＳ側では、基端部２ｂと後行セグメントＦＳのコンクリートとの間に弾性部材４が配置されている。なお、弾性部材４を設ける構成に限らず、単に、連結面ＦＳ側で、基端部２ｂの上下面とコンクリートとの間に単に隙間を設ける構成でもよい。

前記鉤部３は、延伸板部２の先端部２ａの板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出して形成されてなるものであり、例えば、基端部２ｂに向うにつれて拡幅するように形成されている。鉤部３の連結面ＦＳ１と対向する端面３ａは、連結面ＦＳ１と平行になるように形成されている。この端面３ａが後述する係止部１３に当接する。

前記雌継手１０は、図３及び図４に示すように、先行セグメントＰＳに設けられ、方形筒状体１１と一対の案内部１２，１２と係止部１３を含んで構成され、先行セグメントＰＳのコンクリートと一体形成される。
具体的には、雌継手１０は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、雄継手１の配置位置に合わせて、先行セグメントＰＳの厚み方向の略中央で、先行セグメントＰＳの周方向の適宜位置に配置され、先行セグメントＰＳ内に固定されている。

前記方形筒状体１１は、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１側に設けられ雄継手１を挿入可能に開口される開口部１１ａを有して、例えば、鋼材を適宜溶接して形成されてなるものである。
具体的には、方形筒状体１１は、開口部１１ａ側の端面が連結面ＰＳと面一になるように先行セグメントＰＳ内に固定されている。方形筒状体１１は、有底筒状に形成され、開口部１１ａ側から視てその開口長辺が先行セグメントＰＳの長辺方向に延在し、開口短辺が先行セグメントＰＳの厚み方向に延在し、雄継手１が挿入される方向である奥行き方向はトンネル軸方向と一致する。また、図示を省略するが、方形筒状体１１の底部１１ｂを、方形筒状体１１の周壁１１ｃより外方に突出するように形成し、アンカーとして機能させるように構成するとよい。雌継手１０のアンカーの形式は、これに限らず、雄継手１と同様に、適宜位置に貫通孔形成したり鉄筋を溶接したりする等して適宜構成することができる。

前記一対の案内部１２，１２は、雄継手１を案内しつつ弾性変形させるものであり、方形筒状体１１内の開口幅方向両隅に沿って、互いに延伸板部２の板幅（図１及び図２（ａ）参照）より大きく離間して設けられる。各案内部１２は、言い換えると、方形筒状体１１内の開口長辺方向両隅に沿って、トンネル軸方向に延在して設けられる。
また、各案内部１２は、鉤部３と当接して雄継手１を案内しつつこの雄継手１をその板厚方向に弾性変形可能に傾斜形成される当接面１２ａをそれぞれ有する。
具体的には、各案内部１２の当接面１２ａは、方形筒状体１１の底部１１ｂに向かうにつれ周壁１１ｃから離れるように傾斜形成される。

また、本実施形態において、一対の案内部１２，１２は、図３（ｂ）に示すように、方形筒状体１１内の四隅のうち一の対角位置に設けられる第１案内部１２１と、他の対角位置に設けられる第２案内部１２２とからなる。
より具体的には、各案内部１２１，１２２は、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、長手方向断面（図３に示すＣ−Ｃ矢視断面及びＤ−Ｄ矢視断面）で視ると、直角三角形状に形成され、全体として楔状に形成されている。この各案内部１２１，１２２は、その雄継手挿入終端側の端面（周壁１１ｃと直角の面）と底部１１ｂとが離間するように連結面ＰＳ１側に寄せて配置され、例えば、周壁１１ｃに溶接等により固定されている。各案内部１２１，１２２の後述する収容室１１ｅ側の端面と底部１１ｂとの離間距離は、雄継手１の鉤部３のトンネル軸方向の長さより大きくなるように設定されている。

このように、一対の案内部１２１，１２２を方形筒状体１１内に配置することにより、方形筒状体１１内に、一対の案内部１２１，１２２の互いに対向する両端面間の領域である中間室１１ｄと、方形筒状体１１内の底部１１ｂ側にて中間室１１ｄと連通すると共に、雄継手１の鉤部３を含む鉤部側端部を収容する収容室１１ｅとが形成される。

前記係止部１３は、一対の案内部１２１，１２２の雄継手挿入終端側の端面からなり、一対の案内部１２１，１２２を通過した鉤部３の端面３ａと当接して、鉤部３を係止するものである。

このようにして、鉤部３が一対の案内部１２，１２（１２１，１２２）を通過して係止部１３に係止されると共に、延伸板部２が一対の案内部１２，１２（１２１，１２２）間（つまり、中間室１１ｄ）に収容されることにより、各セグメント（ＰＳ、ＦＳ）を連結する連結具１００が構成される。

次に、本実施形態における連結具１００の連結動作について、坑口側にて後述するセグメントリングＳＬ（図７（ａ）参照）と同じ構成のセグメントリングＳＬ’（図７（ｂ）参照）が既に組立てられており、その一部のセグメント（先行セグメントＰＳ）に、図１に示すように、切羽側から後行セグメントＦＳを連結するものとして、図１、図５及び図６を参照して、以下に説明する。
図５（ａ）は雄継手１の挿入中の状態図、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すＥ１矢視方向から視たイメージ図である。図６（ａ）は連結完了の状態図、図６（ｂ）は図６（ａ）に示すＥ２矢視方向から視たイメージ図である。なお、図１、図５及び図６において、先行セグメントＰＳのトンネル周方向に隣接する他のセグメントについては、図の明瞭化のため、図示を省略した。また、セグメントリングＳＬの組立方法については、後述する。

先行セグメントＰＳの雌継手１０と、後行セグメントＦＳの雄継手１との位置を合わせた状態（図１参照）で、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１に後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１を近接させると、雄継手１が雌継手１０の開口部１１ａを介して方形筒状体１１内に挿入され始める。そして、鉤部３は、第１案内部１２１及び第２案内部１２２にそれぞれ傾斜形成された当接面１２ａに当接する。
そして、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、連結面（ＰＳ１，ＦＳ１）がさらに近づくと、雄継手１は、一対の案内部１２１，１２２の当接面１２ａに鉤部３を当接させた状態で、一対の案内部１２１，１２２に案内されつつ、板厚方向に弾性変形する。このとき、図５（ｂ）に示すように、雄継手１は、第１案内部１２１側では板厚方向上側に弾性変形し、第２案内部１２２側では板厚方向下側に弾性変形する。つまり、雄継手１は、挿入方向の中心軸線Ｏを中心としてねじれるように弾性変形し、方形筒状体１１の底部１１ｂに近づくにつれ、その変形量が増加する。

さらに、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１に後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１が面接触したところで、鉤部３が一対の案内部１２１，１２２を通過することになる。このとき、図６（ｂ）に示すように、雄継手１は、その弾性変形が解消されて、元の状態に戻る。これと同時に、雄継手１の鉤部３の端面３ａが係止部１３に当接し、鉤部３が係止部１３に係止されると共に雄継手１の鉤部３を含む鉤部側端部が収容室１１ｅに収容され、延伸板部２が中間室１１ｄに収容される。これにより、雄継手１が雌継手１０に係止される。このようにして、先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳを連結する。

次に、複数のセグメント（Ｐ１〜Ｐ８）を含んで構成されるセグメントリングＳＬの組立方法及び各セグメントについて、図７及び図８を参照して説明する。
図７（ａ）は、セグメントリングＳＬの正面図である。図７（ｂ）は、セグメントリングＳＬの部分展開図であり、トンネル内側を紙面手前側としている。図８は、セグメントリングＳＬの組立方法を示す図であり、図８（ａ）〜図８（ｄ）は、先行セグメントＰＳに、後行セグメントＦＳが連結具１００等によって順次連結されていく状態をそれぞれ示す。
ここで、セグメントリング間、つまり、トンネル軸方向の連結は連結具１００によって行われる。一方、トンネル周方向に隣接するセグメント間の連結は、例えば、断面Ｔ字状の係合部を有した雄継手２００ａと、図示を省略するが、この係合部が嵌合する係合溝を有する雌継手とを含んで構成される一般的な連結金具２００によって行われる。雄継手２００ａは、セグメントのトンネル周方向の連結面から外方に突出して設けられ、雌継手は、セグメントのトンネル周方向の連結面側に開口し雄継手２００ａを挿入可能な挿入孔をさらに有する。雄継手２００ａの係合部が挿入孔に挿入された状態で、雄継手２００ａが雌継手に対してトンネル軸方向に沿って坑口側に移動すると、雄継手２００ａの係合部の頭部が雌継手の係合溝内をスライド移動して係合溝に嵌合される。このようにして、トンネル周方向に隣接するセグメント間の連結が行われる。

セグメントリングＳＬは、適宜個数（図７では、８ピース）に分割された各セグメント（Ｐ１〜Ｐ８）をリング状に連結して構成される。このセグメントリングＳＬは、既設のセグメントリングＳＬ’の露出側一側面（各ＰＳ１）に沿って、複数の後行セグメントＦＳがトンネル周方向に順次組み立てられることにより構築される。

具体的には、Ｐ１〜Ｐ８は、それぞれ上述の後行セグメントＦＳに相当し、坑口側に雄継手１が設けられ、切羽側に雌継手１０が設けられている。また、Ｐ１〜Ｐ７については、雄継手１は周方向に適宜間隔をあけて適宜個数（図７（ｂ）では３個）設けられ、切羽側に雌継手１０が雄継手１と合せた適宜位置に適宜個数（図７（ｂ）では３個）設けられ、Ｐ８については、図示を省略したが、雄継手１及び雌継手１０はそれぞれ１個ずつ設けられている。

また、Ｐ１のトンネル周方向側（短辺側の面）の両側面には、図示を省略したが上述の雄継手２００ａと係合する雌継手がトンネル軸方向に適宜間隔をあけて適宜個数（例えば２個）ずつ設けられている。
Ｐ２〜Ｐ７のトンネル周方向側（短辺側の面）の側面のうちのＰ１側の側面には、それぞれ、図７（ｂ）に示すように、雄継手２００ａがトンネル軸方向に適宜間隔をあけて適宜個数（例えば、２個）設けられている。一方、Ｐ２〜Ｐ５のＰ８側の側面には、それぞれ、図示を省略したが、雄継手２００ａと係合する雌継手がトンネル軸方向に適宜間隔をあけて適宜個数（例えば２個）設けられている。また、Ｐ６とＰ８との間、及び、Ｐ７とＰ８との間の連結は、例えば、コッター等の一般的な連結金具を用いて行われる。

Ｐ１〜Ｐ５は、上面視（図７（ｂ））で略矩形状に形成されている。
Ｐ６及びＰ７は、図示を省略したが、上面視で台形状、詳しくは、Ｐ８側の側面のみ傾斜させ、切羽側の側面を短辺の上底とし、坑口側を長辺の下底とする台形状になっている。また、この台形の斜辺が、Ｐ８に接触する連結面となる。
Ｐ８は、図示を省略したが、上面視で台形状、詳しくは、坑口側を短辺の上底とし、切羽側を長辺の下底とする等脚台形状になっている。

セグメントリングＳＬは、セグメントＰ１〜Ｐ８を、図示を省略したエレクターにより移動操作して、以下のように組立てることで構築される。

まず、図８（ａ）に示すように、後行セグメントＦＳとしてのＰ１をエレクターにより移動操作して、Ｐ１を先行セグメントＰＳ（既設のセグメントリングＳＬ’）のトンネル軸方向の一側に連結具１００により連結する。
次に、図８（ｂ）に示すように、Ｐ１のトンネル周方向の一側面に、Ｐ２のトンネル周方向の一側面を面接触させ、この状態で、図８（ｃ）に示すように、Ｐ２を切羽側から坑口側にトンネル軸方向にエレクターにより移動させて、Ｐ２をＰ１のトンネル周方向の一側面に連結金具２００により連結する。つまり、Ｐ２を、そのトンネル周方向の一側面を隣接するＰ１のトンネル周方向の一側面と面接触させつつ、トンネル軸方向に移動させるという一連の移動操作により、Ｐ２の位置決めと、Ｐ２のトンネル軸方向及びトンネル周方向に隣接するセグメント（既設のセグメントリングＳＬ’及びＰ１）との連結が同時に完了する。
そして、図８（ｄ）に示すように、Ｐ１のトンネル周方向の他側に、Ｐ２と同様にして、Ｐ３を連結させる。
その後、図示を省略したが、Ｐ２のＰ１と反対の側に、Ｐ４を連結させ、Ｐ３のＰ１と反対の側に、Ｐ５を連結させ、Ｐ４のＰ２と反対の側に、Ｐ６を連結させ、Ｐ５のＰ３と反対の側に、Ｐ７を連結させる。
最後に、Ｐ６とＰ７の間にＰ８を挿入して、Ｐ８を連結具１００により既設のセグメントリングＳＬ’に連結させる。そして、Ｐ６とＰ８との間、及びＰ７とＰ８との間を、コッター等により連結させる。
このようにして、セグメントリングＳＬが構築される。その後、このセグメントリングＳＬを先行セグメントＰＳとして、次のセグメントリングＳＬが組立てられる。このように、セグメントリングＳＬが坑口側から切羽側に向って順次構築されることにより、円筒状の覆工体（図示せず）が構築される。

かかる本実施形態による連結具１００によれば、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１に後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１を近接させると、後行セグメントＦＳの雄継手１が、雌継手１０の開口部１１ａを介して雌継手１０の方形筒状体１１内に挿入され始める。そして、雄継手１の鉤部３は、方形筒状体１１内の開口幅方向両隅に沿って互いに延伸板部２の板幅より大きく離間して設けられた一対の案内部１２，１２に傾斜形成された当接面１２ａに当接する。さらに、雄継手１が挿入されると、雄継手１は、当接面１２ａに鉤部３を当接させた状態で、一対の案内部１２，１２に案内されつつ、板厚方向に弾性変形する。そして、鉤部３が一対の案内部１２，１２を通過して雄継手１の弾性変形が解消されると、鉤部３が係止部１３に係止されると共に延伸板部２が一対の案内部１２，１２間に収容され、雄継手１が雌継手１０に係止される。これにより、先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳを連結する。
このように、鉤部３が一対の案内部１２，１２を通過したところで、雄継手１の弾性変形が解消され、雄継手１を雌継手１０に係止させることができる。これにより、雌継手１０に複雑な移動機構を設けることなく雄継手１を雌継手１０に確実に係止させることができる。
したがって、トンネル構造体となる先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳとを容易に且つ確実に連結できると共に、簡易な構造の連結具１００を提供することができる。

また、本発明に係る連結具１００によると、雄継手１の鉤部３は延伸板部２の先端部の板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出して形成され、各鉤部３が一対の案内部１２，１２を通過したところで、各鉤部３を対応する係止部１３にそれぞれ係止させることができる。これにより、例えば、後行セグメントＦＳに対して、先行セグメントＰＳから引き離す方向への外力が加わって、雄継手１を引き抜く力が作用したとしても、この雄継手１の幅方向の両側に突設された各鉤部３によってその引張方向の力を受けて、雄継手１を雌継手１０に安定して係止させることができる。そして、この雄継手１が雌継手１０に係止されているとき、雄継手１には、単に引張方向（雄継手の延伸方向）の力が作用するだけであり、例えば、雄継手１を板厚方向に曲げる力は発生しない。したがって、板状の雄継手１を用いても、容易に十分な連結強度を発揮することができる連結構造を、簡易な構造で実現することができる。

また、本発明に係る連結具１００によると、雄継手１は、その先端部の板幅方向両側から突出している鉤部３が、一対の案内部１２，１２に当接して案内されると、板厚方向へ弾性変形する構成である。すなわち、雄継手１の鉤部３は、雄継手１の弾性変形の方向（板厚方向）とは異なる方向（板幅方向）に突出して形成される構成である。
ここで、例えば、鉤部３を雄継手１の先端部の上面又は下面のいずれか一方面から板厚方向に突出して形成すると共に、方形筒状体１１内の鉤部３に対応する一方の内面側に鉤部３と当接して雄継手１を板厚方向に弾性変形させる案内部を傾斜形成し、この一つの案内部を通過したところで、雄継手１の弾性変形を解消させて、鉤部３をこの案内部の雄継手挿入終端側の端面に係止させることも考えられる。つまり、鉤部３を雄継手１の板厚方向と同じ方向に突出させることも考えられる。しかし、この場合、雄継手１は振動等により板厚方向に弾性変形し易いため、この板厚方向に突出している鉤部３が案内部の端面からずれ易すく、雄継手１と雌継手１０との間の係合が安定しない可能性がある。
一方、本発明に係る連結具１００によると、上述したように、鉤部３は雄継手１の弾性変形の方向とは異なる方向に突出している上、案内部１２，１２は、方形筒状体１１内の四隅のうち一の対角位置に設けられる第１案内部１２１と、他の対角位置に設けられる第２案内部１２２とからなる。つまり、雄継手１の上面側及び下面側に対応してそれぞれ設けられているため、雄継手１が雌継手１０に係合した後、振動等により雄継手１が板厚方向に弾性変形したとしても、鉤部３を係止部１３（一対の案内部の雄継手挿入終端側の端面）に常に当接させた状態を維持することができるため、雄継手１と雌継手１０との間の係合を安定化させることができる。
さらに、この場合、雄継手１は、第１案内部１２１側では板厚方向上側に弾性変形し、第２案内部１２２側では板厚方向下側に弾性変形する構成、言い換えると、挿入方向の中心軸線Ｏを中心としてねじれるように弾性変形する構成である。このため、雄継手１を雌継手１０に挿入させる際に、雌継手１０の挿入方向の中心軸線に対する雄継手１の中心軸線Ｏの軸ずれを防止することができる。したがって、雄継手１と雌継手１０との間の係合をより安定して行うことができる。

また、本実施形態において、延伸板部２の基端部２ｂは、後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１から内方に隔てた位置で後行セグメントＦＳに固定される構成とした。これにより、延伸板部２の基端部２ｂは連結面ＦＳ１から内方に隔てた位置までは容易に弾性変形できるようになる。つまり、雄継手１の板厚方向の変位を拘束する範囲が短くなるため、雄継手１の鉤部３が一対の案内部１２，１２を通過するとき、雄継手１を容易に弾性変形させることができる。

図９は、本発明の第２実施形態による連結具１００の概略構成を示す図である。
図１０（ａ）は雌継手１０の上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＢ’矢視図である。図１１（ａ）は図１０（ａ）のＣ’−Ｃ’矢視断面図であり、図１１（ｂ）は図１０（ａ）のＤ’−Ｄ’矢視断面図である。第１実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、セグメントリングＳＬの組立方法については、第１実施形態と同じであるため説明を省略する。

本実施形態において、雌継手１０は、図１０（ａ）に示すように、雄継手１の配置位置に合わせて、先行セグメントＰＳの周方向の適宜位置に配置され、先行セグメントＰＳ内に固定されている。また、雌継手１０は、図１０（ｂ）に示すように、先行セグメントＰＳの厚み方向の略中央に、一対の案内部１２，１２が位置するように配置されている。

本実施形態において、一対の案内部１２，１２は、図１０（ｂ）に示すように、方形筒状体１１内の四隅のうち一の隅位置に形成される第３案内部１２３と、方形筒状体１１内の四隅のうち第３案内部１２３と同一側の他の隅位置に設けられる第４案内部１２４とからなる。
具体的には、第３案内部１２３は、第１実施形態の第１案内部１２１と同じものからなるものであり、第４案内部１２４は、図１０（ｂ）及び図１１（ａ）に示すように、第２案内部１２２を上下反転させて、第３案内部１２３が設けられている先行セグメントＰＳの厚み方向一方側（図では下側）の周壁１１ｃの内面に配置されてなるものである。
つまり、各案内部１２３，１２４は、周壁１１ｃの内面に、先行セグメントＰＳの厚み方向一方側（図では下側）に寄せ、且つ、雄継手挿入終端側の端面と底部１１ｂとが離間するように連結面ＰＳ１側に寄せて、溶接等により固定され、それぞれ、楔状に形成されている。

また、本実施形態においては、図１１に示すように、各案内部１２３，１２４の当接面１２ａと平行に対向する傾斜面１４ａを有するガイド部材１４が、方形筒状体１１の周壁１１ｃの内面に設けられている。このガイド部材１４は、断面直角三角形状に形成される。雄継手１は、弾性変形しつつ一対の案内部１２３，１２４に案内されているとき、このガイド部材１４と一対の案内部１２３，１２４との間の領域を通過する。

次に、本実施形態における連結具１００の連結動作について、図９、図１２〜図１４を参照して、以下に簡単に説明する。
図１２（ａ）は雄継手１の挿入中の状態図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）に示すＦ１−Ｆ１矢視断面図である。図１３（ａ）は連結完了の状態図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）に示すＦ２−Ｆ２矢視断面図である。図１４（ａ）は図１３（ａ）に示すＧ１−Ｇ１矢視断面図、図１４（ｂ）はＧ２−Ｇ２矢視断面図、図１４（ｃ）はＧ３−Ｇ３矢視断面図である。

先行セグメントＰＳの雌継手１０と、後行セグメントＦＳの雄継手１との位置を合わせた状態（図９参照）で、先行セグメントＰＳに後行セグメントＦＳを近接させ、雄継手１を方形筒状体１１内に挿入する。鉤部３は、各案内部１２３，１２４の当接面１２ａに当接する。そして、図１２（ａ）に示すように、連結面（ＰＳ１，ＦＳ１）がさらに近づくと、雄継手１は、図１２（ｂ）に示すように、当接面１２ａに鉤部３を当接させた状態で、一対の案内部１２３，１２４に案内されつつ、板厚方向に弾性変形する。このとき、雄継手１は、板厚方向上側に弾性変形し、当接面１２ａと傾斜面１４ａとの間に位置する。つまり、雄継手１は、板厚方向一方向に弾性変形し、方形筒状体１１の底部１１ｂに近づくにつれ、その変形量を増加させつつ、当接面１２ａと傾斜面１４ａの間の領域内を移動する。

さらに、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、先行セグメントＰＳの連結面ＰＳ１に後行セグメントＦＳの連結面ＦＳ１が面接触したところで、鉤部３が一対の案内部１２３，１２４を通過して、雄継手１は、その弾性変形が解消されて元の状態に戻る（図１３及び図１４（ａ）〜図１４（ｃ）参照）。これと同時に、雄継手１の鉤部３の端面３ａが係止部１３に当接し、鉤部３が係止部１３に係止されると共に、図１４（ｂ）に示すように、雄継手１の延伸板部２が一対の案内部１２３，１２４の間の領域（中間室１１ｄ）に収容され、図１４（ｃ）に示すように、雄継手１の鉤部３を含む鉤部側端部が収容室１１ｅに収容される。これにより、雄継手１が雌継手１０に係止され、先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳを連結する。

かかる本実施形態による連結具１００によれば、第１実施形態と同様に、鉤部３が一対の案内部１２，１２を通過したところで、雄継手１の弾性変形が解消され、雄継手１を雌継手１０に係止させることができる。これにより、雌継手１０に複雑な移動機構を設けることなく雄継手１を雌継手１０に確実に係止させることができる。したがって、トンネル構造体となる先行セグメントＰＳと後行セグメントＦＳとを容易に且つ確実に連結できると共に、簡易な構造の連結具１００を提供することができる。そして、板状の雄継手１を用いても、容易に十分な連結強度を発揮することができる連結構造を、簡易な構造で実現することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態についてそれぞれ説明したが、本発明は上記各実施形態に制限されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて種々の変形及び変更が可能である。

例えば、上記各実施形態において、連結具１００は、セグメントリング間、つまり、セグメントのトンネル軸方向の連結面間の連結に適用する場合で説明したが、これに限らず、セグメントのトンネル周方向の連結面間の連結に適用してもよい。

また、セグメント（ＰＳ，ＦＳ）は、コンクリート製であるものとして説明したが、これに限らず、鋼製セグメントや合成セグメントでもよい。

また、各案内部１２，１２は、図１及び図９に示すように、その連結面ＰＳ１側端部が連結面ＰＳ１と面一になる位置まで寄せて配置した場合で示したが、雄継手挿入終端側の端面（係止部１３）と底部１１ｂとの離間距離を鉤部３のトンネル軸方向の長さより大きく確保可能であれば、これに限らず、連結面ＰＳ１側端部が連結面ＰＳ１より内方の位置するように配置してもよい。これにより、雄継手１の挿入導入部を確保することができ、雄継手１をよりスムーズに雌継手１０内に挿入することができる。

１・・・・・・・雄継手
２・・・・・・・延伸板部
２ｂ・・・・・・基端部
３・・・・・・・鉤部
１０・・・・・・雌継手
１１・・・・・・方形筒状体
１１ａ・・・・・開口部
１２，１２・・・一対の案内部
１２ａ・・・・・当接面
１３・・・・・・係止部
１００・・・・・連結具
１２１・・・・・第１案内部
１２２・・・・・第２案内部
１２３・・・・・第３案内部
１２４・・・・・第４案内部
ＰＳ・・・・・・先行セグメント
ＰＳ１・・・・・連結面
ＦＳ・・・・・・後行セグメント
ＦＳ１・・・・・連結面

Claims (5)

1. トンネル構造体となる先行セグメントと後行セグメントとを連結する雄継手及び雌継手からなる連結具において、
   前記雄継手は、
   前記後行セグメントの連結面から連結面鉛直方向に延伸する板状の延伸板部と、
   前記延伸板部の先端部の板幅方向両側から板幅方向にそれぞれ突出する鉤部と、
   を含み、
   前記雌継手は、
   前記先行セグメントの連結面側に設けられ前記雄継手を挿入可能に開口される開口部を有する方形筒状体と、
   前記方形筒状体内の開口幅方向両隅に沿って、互いに前記延伸板部の板幅より大きく離間して設けられ、前記鉤部と当接して前記雄継手を案内しつつ該雄継手をその板厚方向に弾性変形可能に傾斜形成される当接面を有する一対の案内部と、
   前記一対の案内部の雄継手挿入終端側の端面からなる係止部と、
   を含み、
   前記鉤部が前記一対の案内部を通過して前記係止部に係止されると共に、前記延伸板部が前記一対の案内部間に収容されることにより、前記各セグメントを連結する連結具。
2. 前記一対の案内部は、前記方形筒状体内の四隅のうち一の対角位置に設けられる第１案内部と、他の対角位置に設けられる第２案内部とからなる、請求項１に記載の連結具。
3. 前記一対の案内部は、前記方形筒状体内の四隅のうち一の隅位置に形成される第３案内部と、前記方形筒状体内の四隅のうち前記第３案内部と同一側の他の隅位置に設けられる第４案内部とからなる、請求項１に記載の連結具。
4. 前記延伸板部の基端部は、前記後行セグメントの前記連結面から内方に隔てた位置で該後行セグメントに固定される、請求項１〜３のいずれか１つに記載の連結具。
5. 前記先行セグメントの前記連結面は、トンネル軸方向の露出側一側面であり、
   前記後行セグメントの前記連結面は、トンネル軸方向の一側面である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の連結具。