JP6355391B2

JP6355391B2 - セグメントの継手構造

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Publication number: JP6355391B2
Application number: JP2014075900A
Authority: JP
Inventors: 雄齋賀; 森田　泰司; 泰司森田; 克彦高倉
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2014-04-02
Filing date: 2014-04-02
Publication date: 2018-07-11
Anticipated expiration: 2034-04-02
Also published as: JP2015196999A

Description

本発明は、シールド工法によって、トンネルを掘削する場合に、１つのセグメントリングに、最後に連結されるＫセグメントのための継手構造に関するものであり、さらに詳細には、１つのセグメントリングを構成する継手のうち、Ｋセグメントの継手のみが補強された継手構造に関するものである。

シールド工法によって、トンネルを掘削する場合には、シールド機によって地山を掘削しつつ、掘削孔の内壁をセグメントリングで覆工して、掘削孔が掘進される。シールド工法において用いられるセグメントリングは、複数のセグメントに分割されて、トンネルの切羽近くに運ばれ、掘削孔の内径に沿って、組み立てられる。

セグメントを連結して、１つのセグメントリングを組み立てる際には、ＡセグメントおよびＢセグメントが連結され、最後にＫセグメントがＢセグメントに連結される。

このように、Ｋセグメントは、１つのセグメントリングの中で、最後に組み立てるセグメントであるため、構造上、他のセグメント、すなわち、ＡセグメントおよびＢセグメントに比べて、小さなセグメントであり、したがって、Ｋセグメントを連結させるセグメントとの間に設置できる継手の数が少なくなる。

また、Ｋセグメントは最後に組み立てるので、トンネルの軸方向に挿入角度を有し、半径方向に継手角度を有しており、そのため、Ａセグメント、Ｂセグメントに比して、トンネルの軸方向および半径方向のいずれにおいても、これらの角度によって、軸力によるせん断力が作用して、滑動しやすくなるという問題があった。

それにもかかわらず、従来は、セグメント継手はＡセグメント、Ｂセグメント、Ｋセグメントのリング間継手も、ピース間継手も、同じ規格、仕様のものが用いられていた。

そこで、特許文献１は、オス継手にメス継手の嵌合溝への嵌合により継手面どうしを引き寄せる勾配部を設けるとともに、メス継手の嵌合溝内に、オス継手の勾配部に当接する勾配部材を設け、勾配部材をメス継手と当接して第１摺動面を形成する第１勾配部材と、第１勾配部材と当接して第２摺動面を形成する第２勾配部材の２段に設け、第１勾配部材を所定以上の力を受けることで固定機能を失う第１仮留め部材によって、メス継手の嵌合溝内の所定位置に仮固定し、第２勾配部材を第１勾配部材に、第２仮留め部材によって仮固定するように構成された部材間継手を開示している。

特開２００７−５６５５５号公報

しかしながら、特許文献１に開示された部材間継手においては、Ｋセグメントの半径方向の両側面とトンネルの軸方向との間の角度が大きくなると、ＫセグメントとＢセグメントとの結合が十分でない場合があるという問題があった。

したがって、本発明は、シールド工法によって、トンネルを掘削する場合に、Ｋセグメントに、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメントが滑動することを確実に防止することができるＫセグメントのための継手構造を提供することを目的とするものである。

本発明は、ＫセグメントおよびＢセグメントのトンネル周方向の側面に２つのピース間ワンパス継手部がそれぞれ形成されているセグメントの継手構造である。
前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの一方に形成された前記２つのピース間ワンパス継手部の間にロック部材が設けられており、前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの他方に形成された前記２つのピース間ワンパス継手部の間には前記ロック部材と連結する溝が形成されていて、前記ロック部材は、前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの一方に形成された溝内に収納されたばね部材と、前記ばね部材によって、前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの他方に向けて付勢された楔形部材とによって構成されている。

本発明によれば、ＫセグメントとＢセグメントとがロック継手によって結合されるから、ＫセグメントとＢセグメントとを強固に連結することができ、Ｋセグメントに、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメントが滑動することを確実に防止することが可能になる。

本発明の好ましい実施態様によれば、ＫセグメントまたはＢセグメントに形成された溝内のばね部材によって付勢された楔形部材が、ＢセグメントまたはＫセグメントに形成された溝内に係合することによって、ＫセグメントがＢセグメントに連結されるから、ＫセグメントとＢセグメントとを強固に連結することができ、Ｋセグメントに、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメントが滑動することを確実に防止することが可能になる。

本発明によれば、Ｋセグメントに、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメントが滑動することを確実に防止することができるＫセグメントのための継手構造を提供することが可能になる。

本発明の好ましい実施態様にかかるＫセグメントのための継手構造の略横断面図で、ＫセグメントとＢセグメントとを連結する前の状態を示している。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って、ＢセグメントのＫセグメントに当接すべき面を見た略正面図である。図３は、図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿って、ＫセグメントのＢセグメントに当接すべき面を見た略正面図である。図４は、Ｋセグメントの溝と、Ｋセグメントの溝に連結されるＢセグメントのロック部材の略拡大平面図である。図５は、ＫセグメントがＢセグメントに連結される直前の状態を示す略平面図である。図６は、図５に示されたＢセグメントの溝部分とＫセグメントの溝部分の略拡大横断面図である。図７は、ＫセグメントがＢセグメントに連結された状態を示す略横断面図である。図８は、図７に示されたＢセグメントの溝部分とＫセグメントの溝部分の略拡大横断面図である。図９は、ＫセグメントとＢセグメントとの連結状態を示す従来の略横断面図である。図１０は、ＫセグメントとＢセグメントとの連結状態を示す従来の略横断面図である。図１１は、本発明の好ましい実施態様にかかるＫセグメントのための継手構造の略横断面図である。

図１は、本発明の好ましい実施態様にかかるＫセグメントのための継手構造の略横断面図で、ＫセグメントとＢセグメントとを連結する前の状態を示している。

図１に示されるように、Ｋセグメント１とＢセグメント１０、１０は、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の側面１ａのトンネルの軸方向に対する角度が、Ｋセグメント１が連結されるべきＢセグメント１０、１０の側面１０ａのトンネルの軸方向に対する角度に等しくなるように形成されている。

図１に示されるように、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の側面１ａには、それぞれ、２つのピース間ワンパス継手部２、２が設けられ、２つのピース間ワンパス継手部２、２の間には、溝３が形成されている。図１において、参照番号５はＫセグメント１のリング間継手である。

図１に示されるように、Ｋセグメント１が連結されるべきＢセグメント１０、１０のＫセグメント１に対向する側面１０ａ、１０ａにはいずれも、Ｋセグメント１の２つのピース間ワンパス継手部２、２と連結されるべき２つのピース間ワンパス継手部１１、１１が設けられ、２つのピース間ワンパス継手部１１、１１の間には、Ｋセグメント１の溝３に連結するロック部材１２が設けられている。図１において、参照番号１４はＢセグメント１０のリング間継手である。

図２は、図１のＡ−Ａ線に沿って、Ｂセグメント１０のＫセグメント１に当接すべき面を見た略正面図である。

図２に示されるように、Ｂセグメント１０のＫセグメント１に対向する面１０ａには、ピース間ワンパス継手部１１、１１が設けられ、ピース間ワンパス継手部１１、１１の間には、Ｋセグメント１の溝３に連結するロック部材１２が設けられている。

図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿って、Ｋセグメント１のＢセグメント１０に当接すべき面を見た略正面図である。

図３に示されるように、Ｋセグメント１のＢセグメント１０に当接すべき面１ａには、２つのピース間ワンパス継手部２、２が設けられ、２つのピース間ワンパス継手部２、２の間には、溝３が形成されている。

図４は、Ｋセグメント１の溝３と、Ｋセグメント１の溝３に連結されるＢセグメント１０のロック部材１２の略拡大平面図である。

図４に示されるように、Ｂセグメント１０のロック部材１２は溝１５を備え、ロック材部１２の溝１５内には、ばね部材１７と、ばね部材１７によって、Ｋセグメント１に向けて付勢される楔形部材１８とが配置されている。

図４に示されるように、楔形部材１８のＫセグメント１の側面１ａに対向する面１８ａは、Ｋセグメント１の側面１ａの傾斜と同じ傾斜を有している。

図５は、Ｋセグメント１がＢセグメント１０、１０に連結される直前の状態を示す略横断面図であり、図６は、図５に示されたＢセグメント１０、１０の溝１５とＫセグメント１の溝３の略拡大横断面図である。

図５に示されるように、Ｋセグメント１をＢセグメント１０、１０に連結するにあたっては、トンネルの軸方向に沿って、Ｋセグメント１がＢセグメント１０、１０の間に挿入される。

上述のように、Ｋセグメント１とＢセグメント１０、１０は、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の側面１ａのトンネルの軸方向に対する角度が、Ｋセグメント１が連結されるべきＢセグメント１０、１０の側面１０ａ、１０ａのトンネルの軸方向に対する角度に等しくなるように形成されており、Ｂセグメント１０、１０のロック部材１２に形成された溝１５内に収容されたばね部材１７によって、Ｋセグメント１の側面１ａに向けて付勢された楔形部材１８のＫセグメント１の側面に対向する面１８ａは、Ｋセグメント１の側面１ａの傾斜と同じ傾斜を有しているから、図６に示されるように、Ｋセグメント１の側面１ａと、Ｂセグメント１０、１０の側面１０ａ、１０ａとの距離が小さくなると、Ｂセグメント１０、１０のロック部材１２に形成された溝１５内に収容されたばね部材１７によって、Ｋセグメント１の側面1ａに向けて付勢された楔形部材１８の表面１８ａが、Ｋセグメント１の側面１ａに沿うようになる。

図７は、Ｋセグメント１がＢセグメント１０、１０に連結された状態を示す略横断面図であり、図８は、図７に示されたＢセグメント１０、１０の溝１５とＫセグメント１の溝３の略拡大横断面図である。

図７に示されるように、Ｋセグメント１がＢセグメント１０、１０に連結されると、Ｋセグメント１のピース間ワンパス継手部２、２と、Ｂセグメント１０、１０の各々のピース間ワンパス継手部１１、１１とが結合するとともに、Ｂセグメント１０、１０の溝１５内に設けられたばね部材１７によって、Ｋセグメント１に向けて付勢された楔形部材１８がＫセグメント１の溝３内に嵌合して、Ｋセグメント１がＢセグメント１０、１０に強固に連結される。

本実施態様によれば、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の側面１ａ、１ａに溝３、３が形成され、Ｂセグメント１０、１０のセグメントリングの周方向の側面１０ａ、１０ａには、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の側面１ａに形成された溝３に対応する位置に、溝１５、１５と、溝１５、１５内に配置されたばね部材１７、１７と、ばね部材１７、１７によって、Ｋセグメント１の側面１ａに向けて付勢された楔形部材１８、１８を備えたロック部材１２、１２が設けられ、Ｂセグメント１０、１０に設けられたロック部材１２、１２の楔形部材１８、１８がＫセグメント１の溝３、３に係合し、ロック部材１２、１２の溝１５、１５内に設けられたばね部材１７、１７によって、楔形部材１８、１８がＫセグメント１の溝３、３に向けて付勢されているから、Ｋセグメント１をＢセグメント１０、１０に強固に連結することが可能になるから、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメント１が滑動することを確実に防止することが可能になる。

図９および図１０は、従来のＫセグメント１とＢセグメント１０、１０との連結状態を示す略横断面図である。

図９においては、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面とトンネル軸方向との間の角度が大きい場合が示されている。このように、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面とトンネル軸方向との間の角度が大きい場合には、軸力によるせん断力がＫセグメント１に作用して、Ｋセグメント１が滑動しやすくなる。

図１０は、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面とトンネル軸方向との間の角度を小さくすることによって、Ｋセグメント１に作用する軸力によるせん断力の低減を図った場合を示しているが、この方法はあくまでも、Ｋセグメント１に作用する軸力によるせん断力を低減しようとするものであり、Ｋセグメント１が滑動するという問題点を根本的に解決しようとするものではない。

図１１は、本発明の別の好ましい実施態様にかかるＫセグメントのための継手構造の略横断面図で、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面とトンネル軸方向との間の角度を小さくすることなく、Ｋセグメント１の滑動を根本的に防止しようとするものである。

図１１に示されるように、本実施態様においては、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面に段差２０、２０が形成され、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面に対向するＢセグメント１０、１０の側面に、Ｋセグメント１の半径方向の側面の段差２０、２０と相補的な形状の段差２５、２５が設けられている。

図１１に示されるように、本実施態様においては、Ｋセグメント１の段差２０、２０が形成された部分に、それぞれ、リング間継手２２、２２が設けられ、リング間継手２２、２２によって、Ｋセグメント１がＢセグメント１０，１０に連結される。

本実施態様によれば、Ｋセグメント１に段差２０、２０が設けられるとともに、Ｂセグメント１０、１０に段差２、２０と相補的な形状の段差２５、２５が設けられ、Ｋセグメント１に設けられた段差２０、２０に、リング間継手５、１４と同仕様のセグメント間継手２２、２２が設けられ、リング間継手５、１４と同仕様のセグメント間継手２２、２２によって、Ｋセグメント１がＢセグメント１０，１０に連結されるから、ＫセグメントをＢセグメント１０，１０に強固に連結することができ、したがって、軸力によるせん断力が作用しても、Ｋセグメント１が滑動することを確実に防止することが可能になる。

本発明は、以上の実施態様に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

たとえば、図１ないし図８に示された実施態様においては、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の両側面１ａ、１ａに溝３、３が形成され、Ｂセグメント１０、１０のＫセグメント１に対向する側面１０ａ、１０ａにそれぞれ、溝１５、１５と、溝５、１５内に配置されたばね部材１７、１７と、ばね部材１７、１７によってＫセグメント１の側面１ａ、１ａに向けて付勢された楔形部材１８、１８を備えたロック部材１２、１２が設けられ、ロック部材１２、１２の楔形部材１８、１８が、Ｋセグメント１の両側面１ａ、１ａに形成された溝３，３に係合することによって、Ｋセグメント１とＢセグメント１０、１０とを連結しているが、Ｋセグメント１のセグメントリングの周方向の両側面１ａ、１ａに、溝と、当該溝内に配置されたばね部材と、当該ばね部材によって、Ｂセグメント１０、１０のＫセグメント１に対向する側面１０ａ、１０ａに向けて付勢された楔形部材を備えたロック部材を形成し、Ｂセグメント１０、１０のＫセグメント１に対向する側面１０ａ、１０ａにそれぞれ、溝を形成して、Ｋセグメント１に設けられたロック部材の楔形部材が、Ｂセグメント１０、１０のＫセグメント１に対向する側面１０ａ、１０ａに形成された溝に係合することによって、Ｋセグメント１とＢセグメント１０、１０とを連結するようにしてもよい。

また、図１１に示された実施態様においては、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面に段差２０、２０が形成され、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面に対向するＢセグメント１０、１０の側面に、Ｋセグメント１の半径方向の側面の段差２０、２０と相補的な形状の段差２５、２５が設けられ、Ｋセグメント１のセグメントリングの半径方向の側面に段差２０、２０の部分にリング間継手が設けられているが、Ｂセグメント１０、１０の側面に形成された段差２５、２５の部分にリング間継手を設けてもよい。

１Ｋセグメント
２Ｋセグメントのピース間ワンパス継手部
３Ｋセグメントの溝
５Ｋセグメントのリング間継手
１０Ｂセグメント
１１Ｂセグメントのピース間ワンパス継手部
１２ロック材部
１４Ｂセグメントのリング間継手
１５Ｂセグメントのロック材部の溝
１７Ｂセグメントのロック材部のばね部材
１８Ｂセグメントのロック材部の楔形部材
２０Ｋセグメントに設けられた段差
２２Ｋセグメントに設けられたセグメント間継手
２５Ｂセグメントに設けられた段差

Claims

ＫセグメントおよびＢセグメントのトンネル周方向の側面に２つのピース間ワンパス継手部がそれぞれ形成されているセグメントの継手構造であって、
前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの一方に形成された前記２つのピース間ワンパス継手部の間にロック部材が設けられており、
前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの他方に形成された前記２つのピース間ワンパス継手部の間には前記ロック部材と連結する溝が形成されていて、
前記ロック部材は、前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの一方に形成された溝内に収納されたばね部材と、前記ばね部材によって、前記Ｋセグメントおよび前記Ｂセグメントの他方に向けて付勢された楔形部材とによって構成されていることを特徴とするセグメントの継手構造。