JP6340732B2 - 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、各セグメントのセグメント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、近年では、接合する両セグメント間の位置決めと継手による両セグメントの締結とを同時に行える所謂ワンパス方式のセグメント継手が広く使用されており、その一つとしてフック型継手が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このようなフック型継手は、一方のセグメントのセグメント周方向接合端面より突出させた雄継手部材と、他方の接合端面に開口した凹部内に配置された雌継手部材とを備え、雄継手部材を凹部内に挿入し、両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより、雌雄両継手部材が互いに係合し、両セグメント間を接合させるようになっている。

雄継手部材には、一方のセグメントの接合端面より突出した棒板状の雄継手本体部と、雄継手本体部表面より張り出した形状の雄係合部とを備え、雌継手部材には、雄継手本体部が挿し込まれる挿通路を有する雌側係合部を備え、両セグメントの相対移動に伴い雄継手本体部が挿通路に挿し込まれ、それにより雄係合部が雌側係合部の挿通路の内縁に係合するようになっている。

また、その他のワンパス方式の他のセグメント継手としては、楔構造を利用したコッター型継手（例えば、特許文献２を参照）やコーン型継手も知られている。

特開平１１−２５６９９５号公報 特開２００４−３２４１０４号公報

しかしながら、上述の如き従来のフック型継手では、雄係合部が雌側係合部の挿通路内縁に係合することにより両セグメント間を接合する構造であるため、両接合端面同士が突き合わされた状態で雄係合部と雌側係合部との間に余裕（遊び）がないと抵抗が大きく両セグメントが相対スライド移動できず、作業効率が悪くなるという問題がある反面、両係合部間に余裕（遊び）を設けると、雌雄両継手部材間の締結力が確保できないという問題があった。

一方、上述の如きコッター型継手やコーン型継手は、構造が複雑で且つ継手部材の鋳造に高い精度が要求される為、コストが嵩む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、組立時の作業性が高く、高い締結力及び引張耐力を有する安価なセグメント継手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、互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、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、前記雄継手部材には、前記一方の接合端面より突出した雄継手本体部と、該雄継手本体部の表面からセグメント厚み方向に突出し、且つ、前記セグメント幅方向に連続した雄係合部とを備え、 前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定され、且つ、前記雄継手本体部が挿通される挿通路を有する係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄係合部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体と並んで前記係合基部に固定された補強係合部とを備え、前記雄係合部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体の内側に差し込まれることにより、前記雄係合部と前記弾性係合体とが係合して前記両セグメントが接合されるとともに、前記雄係合部と前記補強係合部との間に隙間が形成され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記弾性係合体のバネ圧に抗して移動して前記雄係合部が前記補強係合部に当接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、前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント幅方向に並んで配置されたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記係合基部のセグメント幅方向の両側に一対の補強係合部が一体に突設されたコ字状部材を備え、前記両補強係合部間に前記弾性係合体が収容されたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント厚み方向に並んで配置されたことにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項４の構成に加え、前記補強係合部は、矩形板状に形成され、その片面が前記挿通路の内側縁に固定され、一方の端面が前記一方の接合端面に突き合わされるようにしていることにある。

本発明に係るセグメントの継手構造は、上述したように、互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、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、前記雄継手部材には、前記一方の接合端面より突出した雄継手本体部と、該雄継手本体部の表面からセグメント厚み方向に突出し、且つ、前記セグメント幅方向に連続した雄係合部とを備え、前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定され、且つ、前記雄継手本体部が挿通される挿通路を有する係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄係合部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体と並んで前記係合基部に固定された補強係合部とを備え、前記雄係合部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体の内側に差し込まれることにより、前記雄係合部と前記弾性係合体とが係合して前記両セグメントが接合されるとともに、前記雄係合部と前記補強係合部との間に隙間が形成され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記弾性係合体のバネ圧に抗して移動して前記雄係合部が前記補強係合部に当接するようにしたことにより、雌雄両継手部材の係合作業を効率良く行うことができ、且つ、接合後は高い締結力を確保することができる。

また、本発明において、前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント幅方向に並んで配置されたことにより、雌継手部材の小型化を図ることができる。

更に、本発明において、前記係合基部のセグメント幅方向の両側に一対の補強係合部が一体に突設されたコ字状部材を備え、前記両補強係合部間に前記弾性係合体が収容されたことにより、雌継手部材を構成する部品点数を少なくでき、コストの低減を図ることができる。

請求項４に記載の発明の特徴は、前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント厚み方向に並んで配置されたことにより、雄係合部に対する補強係合部の接触面積を広く確保することができ、その分高い引張耐力を得ることができる。

請求項５に記載の発明の特徴は、前記補強係合部は、矩形板状に形成され、その片面が前記挿通路の内側縁に固定され、一方の端面が前記一方の接合端面に突き合わされるようにしていることにより、補強係合部が係合基部及び相手側セグメントの接合端面に支持されて高い引張耐力を得ることができる。

本発明に係るセグメントの継手構造を使用したセグメントの一例を示す平面図である。 図１中の本発明に係るセグメントの継手構造部分を示す縦断面図である 同上のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は雄継手部材部分を示す正面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線矢視図である。 （ａ）は雌継手部材部分を示す縦断面図、（ｂ）は同Ｃ−Ｃ線断面図、（ｃ）は同Ｄ−Ｄ線矢視図である。 雄継手部材の他の実施例を示す図であって、（ａ）は雄継手部材部分を示す正面図、（ｂ）は同Ｅ−Ｅ線矢視図である。 本発明に係るセグメントの継手構造の他の実施例を示す図であって、雌雄両継手部材の係合部分を示す部分拡大図である。 本発明に係るセグメントの継手構造の他の実施例を示す縦断面図である 同上のＦ−Ｆ線断面図である。 （ａ）は本発明に係るセグメントの継手構造の更に他の実施例で使用する雌継手部材の一例を示す正面図、（ｂ）は同図中の雌側鋳造部材の底面図である。

次に、本発明に係るセグメントの継手構造の第１の実施の態様を図１〜図５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をセグメント周方向で互いに対向する接合端面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。

尚、本実施例では、組み立てられるセグメントリングを基準として、その周方向をセグメント周方向、セグメントリングの軸方向をセグメント幅方向、セグメントリングの径方向をセグメント厚み方向とし、また、後述する両セグメントのスライド移動における雄継手部材の移動を適宜基準にして説明する。

この各セグメント１，１間を接合する継手構造は、一方のセグメント１の接合端面２ａよりセグメント周方向に向けて突出した雄継手部材３と、他方のセグメント１の接合端面２ｂに開口した凹部４内に配置された雌継手部材５とを備え、雄継手部材３を凹部４内に挿入して両接合端面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をセグメント幅方向に相対的にスライド移動させて雄継手部材３と雌継手部材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。

雄継手部材３は、図４に示すように、セグメント１の一方の接合端面２ａより突出した雄継手本体部６と、雄継手本体部６表面よりセグメント厚み方向に立ち上げた形状の雄係合部７，７とを備えている。

雄継手本体部６は、平面側をセグメント厚み方向に向け、且つ、矩形の短手方向をセグメント幅方向に向けた矩形平板状に形成され、その一端側がセグメント１の接合端部に埋設され、他端側が一方の接合端面２ａより突出している。

尚、図中符号８はセグメント１内に埋設された鉄筋であって、この鉄筋８は、接合強度等を考慮した上で必要に応じて雄継手本体部６に溶接等によって連結するようになっている。

各雄係合部７，７は、雄継手本体部６先端側の両面に雄継手本体部６を挟んで対称に固定され、雄継手本体部６のセグメント厚み方向両面から突出し、且つ、セグメント幅方向（両セグメント１，１の相互スライド移動方向）に連続した突条状を成している。

また、この雄係合部７，７は、セグメント１の一方の接合端面２ａより所定の距離Ｌ１の位置となるように雄継手本体部６に突設されている。

尚、雄係合部７，７には、図６に示すように、そのセグメント幅方向端部に雄継手本体部６先端側に傾斜又は湾曲した導入案内部７ａを設け、両セグメント１，１を相対スライド移動させる際、雄係合部７，７に作用する挿入抵抗を軽減するようにしてもよい。

雌継手部材５は、図５に示すように、凹部４内に固定される外殻部１０と、外殻部１０の接合端面２ｂ側に配置された係合基部１１と、係合基部１１のセグメント周方向内側に配置された弾性係合体１２と、弾性係合体１２と並んで係合基部１１に固定された補強係合部１３とを備え、係合基部１１に形成された挿通路１４を挟んで一対の弾性係合体１２及び補強係合部１３が外殻部１０内に収容されている。

凹部４は、セグメント１の一方の接合端面２ｂに開口し、且つ、セグメント幅方向に長い矩形長穴状に形成され、この凹部４のセグメント幅方向の一方、即ち、スライド方向奥側に片寄せて外殻部１０が埋め込まれている。

外殻部１０は、セグメント厚み方向に距離を置いて対向した一対の側壁部１５ａ，１５ａが円弧部１５ｂにより連結され、セグメント幅方向の両端及びセグメント周方向の接合端面２ｂ側が開口した断面Ｕ字函状を成す外殻部本体１５と、外殻部本体１５のセグメント幅方向スライド奥側の開口を閉鎖する端板１６とを備えている。

係合基部１１は、外殻部本体１５のセグメント周方向の接合端面２ｂ側開口内縁に固定された互いに平行な一対の基部材１１ａ，１１ａを備え、両基部材１１ａ，１１ａ間にスライド軸方向に向けた挿通路１４が形成され、この挿通路１４に雄継手本体部６が挿通されるようになっている。

尚、係合基部１１は、１枚の鋼板によって構成し、その鋼板の中央にスライド移動方向手前側に開口した溝状の挿通路１４を設けたものであってもよい。

弾性係合体１２は、弾性を有する鋼材をもって円弧バネ状に形成され、両端を各基部材１１ａ，１１ａの周方向内面に支持させた状態で膨出側をセグメント周方向内側に向けて配置され、セグメント周方向に弾性的に撓むことができるようになっている。

この弾性係合体１２は、バネスパン、板厚、板幅又は材質を適宜変更することにより、任意のバネ圧を設定できるようになっている。

補強係合部１３，１３は、剛性を有する鋼板等により矩形板状に形成され、セグメント厚み方向で対向する各基部材１１ａ，１１ａの対向面、即ち、挿通路１４の内側縁に溶接等によって固定されている。

この補強係合部１３，１３は、短手方向長さＬ２が雄継手部材３の雄係合部７，７のセグメントの接合端面２ａからの距離Ｌ１よりも若干短くなるよう形成され、その短手方向の一方の端面がセグメント１，１の接合端面２ｂと同一面上に露出するように基部材１１ａ，１１ａに固定されている。

また、雌継手部材５には、セグメント幅方向スライド手前側にストッパー板部１７が固定されており、このストッパー板部１７は、弾性係合体１２のスライド方向の抜け出しを防止し、且つ、弾性係合体１２が撓んだ際に端板１６とともに弾性係合体１２の端部を支持するようになっている。

このように構成されたセグメントの継手構造によりセグメント周方向で隣り合うセグメント１，１間を接合するには、凹部４内に雄継手部材３を挿入し、セグメント周方向で互いに隣り合うセグメント１，１の接合端面２ａ，２ｂ同士を突合せ配置とし、更に、セグメント１，１をセグメント幅方向に向けて相対的にスライド移動させる。

そして、このように両セグメント１，１が相対スライド移動すると、それに伴い雄継手本体部６が挿通路１４に挿入されるとともに、雄係合部７，７が雌側係合基部１１、弾性係合体１２及び補強係合部１３，１３のセグメント周方向内側に差し込まれる。

その相対スライド移動の初期段階においては、弾性係合体１２が円弧状を成しているので、雄係合部７，７が弾性係合体１２から押圧力を受けず、また、雄係合部７，７と補強係合部１３，１３との間に若干の隙間ｄが形成されるので円滑にスライド移動できる。

そして、さらに両セグメント１，１が相対スライド移動すると、図２、図３に示すように、雄係合部７，７が弾性係合体１２のセグメント周方向内側に差し込まれて接触し、雄係合部７，７が係合基部１１に支持された弾性係合体１２により周方向内側に付勢された状態で雄係合部７，７と弾性係合体１２とが係合し、両セグメント１，１の接合端面２ａ，２ｂが互いに突き合わされて接合される。

その際、雄係合部７，７が係合基部１１に支持された弾性係合体１２に付勢されつつ差し込まれるので、両セグメント１，１の接合端面２ａ，２ｂが互いに突き合わされつつ、雄係合部７，７と補強係合部１３，１３とが非接触で互いに反力を受けない状態にあり、弾性係合体１２の押圧力により両セグメント１，１間に十分な締結力が作用する一方で弾性係合体１２に抗する若干の余裕ｄがあり、所望の位置まで効率良くスライド移動させることができる。

このように構成されたセグメントの継手構造は、雄係合部７，７が弾性変形可能な弾性係合体１２と係合させることで、両セグメント１，１を相対スライド移動させて雌雄両継手部材３，５を係合させる際の挿入抵抗を軽減し、効率良く両セグメント１，１の締結作業を行うことができる。

一方、このセグメントの継手構造では、セグメント周方向に一定以上の引張力、即ち、弾性係合体１２の押圧力を上回る大きな力が作用した場合、それに伴い雄係合部７，７が弾性係合体１２のバネ圧に抗して移動して補強係合部１３，１３に当接し、雄係合部７，７には、係合基部１１に支持された弾性係合体１２の押圧力に加え、補強係合部１３，１３からの反力が作用する。

よって、このセグメントの継手構造では、通常時において係合基部１１に支持された弾性係合体１２の押圧力（バネ圧）によって両セグメント１，１間の締結力が得られ、セグメント周方向に両セグメント１，１を離反させる一定以上の引張力が作用した際には、雄係合部７，７が補強係合部１３，１３に当接し当該引張力に対抗し、両セグメント１，１間の締結状態が維持される。

尚、雄係合部７，７及び弾性係合体１２には、互いに係合する係合面に反スライド方向の相対移動を規制する抵抗部を設けるようにしてもよく、例えば、図７に示すように、雄係合部７及び弾性係合体１２の互いに係合する係合面に鋸刃状の抵抗部２０，２１を備え、スライド方向の相対移動を許容しつつ、反スライド方向の相対移動を規制するようにしたラチェット構造を成すようにしてもよい。

また、雌継手部材３０の態様は、上述の実施例に限定されず、図８、図９に示すように、補強係合部３１，３１が弾性係合体３２とセグメント幅方向に並んで配置されたものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この雌継手部材３０は、係合基部３３のセグメント幅方向の両側に一対の補強係合部３１，３１が一体に突設されたコ字状部材３４を備え、両補強係合部３１，３１間に弾性係合体３２が収容されるようにしている。

尚、この雌継手部材３０では、係合基部３３の周方向内側面に固定されたゴム等からなる弾性体３５と、弾性体３５の周方向内側に重ね合わせ配置に固定された鋼製の係合部本体３６とを備えた弾性係合体３２を用いているが、上述の実施例と同様に円弧バネ状であってもよい。

また、上述の実施例では、雄継手部材３及び雌継手部材５が鋼材を組み合わせて構成された例について説明したが、雌雄両継手部材の両方又は一方を鋳造により形成したものであってもよく、例えば、図１０に示すような雌継手部材４０を用いることができる。尚、上述の実施例と同様の構成には同一符号を付して説明を省略する。

この雌継手部材４０は、セグメント１，１内に埋設されるアンカー部４１を一体に有する形状に形成され、二分割した形状の一対の雌側鋳造部材４２，４２により構成され、両雌側鋳造部材４２，４２をボルト４３，４３で締結し組み付けることにより、雄継手本体部６が挿通される挿通路４４を有する外殻部４５と、外殻部４５の接合端面２ｂ側に配置される係合基部４６と、厚み方向に間隔を置いて係合基部４５に固定された補強係合部４７，４７とが一体に形成され、両補強係合部４７，４７間に弾性係合体４８が収容され、弾性係合体４８と補強係合部４７，４７とがセグメント幅方向で並んで配置されるようになっている。

１ セグメント
２ａ，２ｂ 接合端面
３ 雄継手部材
４ 凹部
５ 雌継手部材
６ 雄継手本体部
７ 雄係合部
８ 鉄筋
１０ 外殻部
１１ 係合基部
１２ 弾性係合体
１３ 補強係合部
１４ 挿通路
１５ 外殻部本体
１６ 端板
１７ ストッパー板部
２０，２１ 抵抗部
３０ 雌継手部材
３１ 補強係合部
３２ 弾性係合体
３３ 係合基部
３４ コ字状部材
３５ 弾性体
３６ 係合部本体
４０ 雌継手部材
４１ アンカー部
４２ 雌側鋳造部材
４３ ボルト
４４ 挿通路
４５ 外殻部
４６ 係合基部
４７ 補強係合部
４８ 弾性係合体

Claims (5)

1. 互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、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、
   前記雄継手部材には、前記一方の接合端面より突出した雄継手本体部と、該雄継手本体部の表面からセグメント厚み方向に突出し、且つ、前記セグメント幅方向に連続した雄係合部とを備え、
   前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定され、且つ、前記雄継手本体部が挿通される挿通路を有する係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄係合部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体と並んで前記係合基部に固定された補強係合部とを備え、
   前記雄係合部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体の内側に差し込まれることにより、前記雄係合部と前記弾性係合体とが係合して前記両セグメントが接合されるとともに、前記雄係合部と前記補強係合部との間に隙間が形成され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記弾性係合体のバネ圧に抗して移動して前記雄係合部が前記補強係合部に当接するようにしたことを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント幅方向に並んで配置された請求項１に記載のセグメントの継手構造。
3. 前記係合基部のセグメント幅方向の両側に一対の補強係合部が一体に突設されたコ字状部材を備え、前記両補強係合部間に前記弾性係合体が収容された請求項２に記載のセグメントの継手構造。
4. 前記補強係合部は、前記弾性係合体とセグメント厚み方向に並んで配置された請求項１に記載のセグメントの継手構造。
5. 前記補強係合部は、矩形板状に形成され、その片面が前記挿通路の内側縁に固定され、一方の端面が前記一方の接合端面に突き合わされるようにしている請求項４に記載のセグメントの継手構造。

Images