JP6489356B2

JP6489356B2 - シールドセグメントの継手構造

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Publication number: JP6489356B2
Application number: JP2015039503A
Authority: JP
Inventors: 吉田　公宏; 公宏吉田; 季伸川上; 下田　敏雄; 敏雄下田
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2015-02-27
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2035-02-27
Also published as: JP2016160633A

Description

本発明は、シールドトンネルを構成するシールドセグメントのうち、周方向に沿って互いに隣り合う２つのシールドセグメントを相互に連結する際に用いられるシールドセグメントの継手具及び継手構造に関する。

シールドトンネルは、シールドマシンの前方で地山を掘削しつつ、掘削されたトンネル空間の内面が被覆されるように、シールドマシンの後方でシールドセグメントを筒状に組み立てることで構築されるが、周辺地山からの土水圧を安全に支持するためには、隣り合うシールドセグメント同士を確実に連結する必要がある。

シールドセグメントを相互連結するにあたり、トンネル軸線方向に沿って隣り合うシールドセグメント同士については、プッシュグリップ（登録商標）と呼ばれる継手方式が、周方向に沿って隣り合うシールドセグメント同士については、水平コッター式と呼ばれる継手方式がそれぞれ採用されており、従来のボルト締結式継手とは違っていずれの方式もボルト締結が不要であるため、シールドトンネルをより迅速に施工することが可能になっている。

ここで、水平コッター式継手は、周方向に沿って隣り合う２つのシールドセグメントのうち、互いに対向する端面にそれぞれ埋設されるＣ字状金物と、該各Ｃ字状金物に係合されるＨ字状金物とで構成してあり、各Ｃ字状金物を、開断面筒状部とその対向縁部からそれぞれ内方に向けて延設されてなる一対の係止部とで構成するとともに、該一対の係止部の間に形成された材軸方向のスリットにＨ字状金物のウェブを通過させる形で、その各フランジをＣ字状金物の端部開口から開断面筒状部の中空空間にそれぞれ挿入できるように構成してある。

かかる構成によれば、Ｈ字状金物のウェブの高さを材軸方向に沿って直線的に変化させることで、Ｈ字状金物が楔として作用してその各フランジがＣ字状金物の一対の係止部でそれぞれ係止されるため、Ｈ字状金物を介して２つのＣ字状金物、ひいてはそれらが取り付けられた２つのシールドセグメントを相互に引き寄せるとともに、それらの対向端面を当接させて該２つのシールドセグメントを連結することが可能となる。

特開平９−１９５６８９号公報

ここで、Ｃ字状金物には、２つのシールドセグメントを相互連結するための引寄せ力がＨ字状金物を介して作用するため、該Ｃ字状金物をアンカー筋を介してシールドセグメントを構成するコンクリートに確実に定着させる必要があるとともに、かかる引寄せ力によってＣ字状金物に大きな曲げモーメントや引張力が生じるので、これを支持できるだけの強度や剛性がＣ字状金物自体に求められる。

そのため、従来においては、Ｃ字状金物の開断面筒状部のうち、アンカー筋が取り付けられる断面位置に補剛リブを設けることで、上述の剛性を確保していたが、補剛リブを設けることで材軸方向に沿った断面変化が複雑になるため、鋳造による製作を余儀なくされる。

しかしながら、鋳造による製作では、強度面で要求を満たすことができたとしても、脆性的な破壊性状となることは避けられないという問題や、サイズのバリエーションに対応しようとすると金型の関係で製作コストが割高になるという問題を生じていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、安価に製作することが可能でサイズのバリエーションにも対応でき、さらには靭性に富んだ破壊性状とすることが可能なシールドセグメントの継手構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るシールドセグメントの継手構造は請求項１に記載したように、シールドトンネルのトンネル軸線回りに沿って隣り合う２つのシールドセグメントの各端面のうち、互いに対向する端面の一方に第１の被連結手段を、他方に第２の被連結手段をそれぞれ設けるとともに、前記第１の被連結手段及び第２の被連結手段を、ウェブ及び該ウェブの各縁部にそれぞれ延設された２つのフランジからなり該ウェブをその高さが材軸方向に直線的に変化するように構成してなる連結部材を介して相互連結したシールドセグメントの継手構造において、
前記第１の被連結手段及び前記第２の被連結手段のうち、少なくともいずれかを、コの字状に形成された本体部及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部からなる複数の被連結部材を同一姿勢で並列に離間配置するとともに前記各本体部のうち、前記一対の係止部が設けられた側と反対の側にアンカー筋をそれぞれ取り付け、前記各本体部の内側を中空横断面として前記各被連結部材の配置列方向に延びる空間を前記各本体部の内側が共通して包含されるようにかつ前記連結部材のフランジが挿通されるようにフランジ挿通空間として形成し、前記各一対の係止部の隙間を中空横断面として前記各被連結部材の配置列方向に延び前記フランジ挿通空間と連通する空間を前記各一対の係止部の隙間が共通して包含されるようにかつ前記ウェブが挿通されるようにウェブ挿通空間として前記対向端面に露出する形で形成して構成してなり、前記一対の係止部は、前記フランジが係止されるようになっているものである。

また、本発明に係るシールドセグメントの継手構造は、前記各被連結部材を、複数枚の鋼板を積層して構成したものである。

また、本発明に係るシールドセグメントの継手構造は、前記各被連結部材の内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材を共通に挿通し、該型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、前記各一対の係止部の隙間相当箇所を前記ウェブ挿通空間、前記各本体部の内側相当箇所を前記フランジ挿通空間としたものである。

[参考発明（第１の発明）]
参考発明（以下、第１の発明とよぶ）に係るシールドセグメントの継手具が埋設されるように鉄筋コンクリート製のシールドセグメントを製作するには、まず、コの字状に形成された本体部及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部からなる複数の被連結部材が同一姿勢で並列に離間配置されるようにかつ各被連結部材の内周側縁部に周面が当接されるように、該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材を共通に挿通する。

次に、型枠兼用離隔部材の内側にフレッシュコンクリートが流入しないよう留意しながら、該型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、各一対の係止部の隙間相当箇所がシールドセグメントの端面に露出するようにコンクリート打設を行う。

製作されたシールドセグメントをシールドトンネルのトンネル軸線回りに沿って隣り合う別のシールドセグメントと連結するには、上述のシールドセグメントが先行配置されている場合であれば、Ｈ字状断面をなしウェブの高さが材軸方向に直線的に変化するように構成されてなる連結部材を、そのウェブが、型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、各一対の係止部の隙間相当箇所に挿通されつつ、一方のフランジが各本体部の内側相当箇所に挿通されるように、第１の発明に係るシールドセグメントの継手具に設置する。

次に、シールドセグメントの継手具が埋設された端面がトンネル軸線回りに沿って互いに対向するように、別のシールドセグメントを第１の発明に係るシールドセグメントの継手具が埋設されたシールドセグメントの近傍に配置するとともに、別のシールドセグメントの継手具に他方のフランジを係止することにより、連結部材を楔として作用させて２つのシールドセグメントを相互に連結する。

別のシールドセグメントが先行配置される場合であれば、上述の連結部材を、そのフランジが係止されるように別のシールドセグメントの継手具に設置し、次いで、シールドセグメントの継手具が埋設された端面がトンネル軸線回りに沿って互いに対向するように、第１の発明に係るシールドセグメントの継手具が埋設されたシールドセグメントを別のシールドセグメントの近傍に配置するとともに、連結部材のウェブを、型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、各一対の係止部の隙間相当箇所に挿通しつつ、他方のフランジを各本体部の内側相当箇所に挿通することで、該フランジを一対の係止部に係止すればよい。

このようにすると、相互連結のための引寄せ力は、連結部材を介して第１の発明に係るシールドセグメントの継手具に作用するが、該引寄せ力は、複数の被連結部材に分散伝達し、該被連結部材に取り付けられたアンカー筋を介してシールドセグメントを構成するコンクリートにそれぞれ伝達される。

すなわち、第１の発明に係るシールドセグメントの継手具においては、一体成形されていて長尺状をなす従来のＣ字状金物のように、引寄せ力が支持される断面位置と支持されない断面位置とが混在するのではなく、各被連結部材が概ね剛体として挙動して分担荷重をそれぞれ支持する、換言すれば、被連結部材の一つ一つが、従来のＣ字状金物に設けられた補剛リブに相当する荷重支持形態となる。

したがって、第１の発明に係るシールドセグメントの継手具によれば、従来のＣ字状金物において補剛リブに挟まれた部位が不要となり、鋼材量の低減を図ることができるとともに、各被連結部材においては、厚み方向に沿って断面の形状や大きさを変化させる必要もないため、鋳造でなくとも、構造用鋼材の加工によって十分に製作が可能となり、かくして各被連結部材における製作コストの低減や、形状やサイズに関する汎用性の向上、さらには脆性破壊から延性破壊への破壊形態の移行を実現することができる。

また、第１の発明に係るシールドセグメントの継手具によれば、各被連結部材の内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材を共通に挿通するようにしたので、コンクリート打設前においては、複数からなる被連結部材の相対位置を容易に位置決めすることができるとともに、コンクリート打設時においては、連結部材のフランジやウェブを挿通するための空間を容易に確保することができる。

第１の発明に係るシールドセグメントの継手具は、隣り合う２つのシールドセグメントの対向端面にそれぞれ埋設するのが望ましいが、場合によってはいずれか一方のみとし、他方については、鋳造製作された従来の継手具を埋設するようにしてもかまわない。

被連結部材は、コスト面あるいは汎用性の観点から上述したように構造用鋼材を用いて構成することが望ましいが、鋳造製作することも可能であって、その場合においても、鋼材量の低減を図ることができるという作用効果に何ら変わりはない。

ここで、各被連結部材を、複数枚の鋼板を積層して構成したならば、さらなるコストダウンが可能となる。

なお、被連結部材は、２〜３の個数で構成することが典型例となるが、複数個である限り、いくつで構成するかは任意である。

第１の発明に係るシールドセグメントの継手具は、上述した複数の被連結部材と型枠兼用離隔部材とで構成するようにしてもよいが、本体部のうち、一対の係止部が設けられた側と反対の側にアンカー筋を取り付けた構成とするならば、シールドセグメントの製作現場での接合に代えて、鋼材加工を行う工場での接合が可能となり、例えば摩擦圧接による接合方式を採用しやすくなる。

[本発明（第２の発明）]
本発明（以下、第２の発明とよぶ）に係るシールドセグメントの継手構造においては、シールドトンネルのトンネル軸線回りに沿って隣り合う２つのシールドセグメントを連結部材を介して相互連結するに際し、従来と同様、シールドセグメントの各端面のうち、互いに対向する端面の一方に第１の被連結手段を、他方に第２の被連結手段をそれぞれ設けるが、第１の被連結手段及び第２の被連結手段の少なくともいずれかを、以下のように構成する。すなわち、
(a) コの字状に形成された本体部及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部からなる複数の被連結部材を同一姿勢で並列に離間配置するとともに、各本体部のうち、一対の係止部が設けられた側と反対の側にアンカー筋をそれぞれ取り付ける
(b) 各本体部の内側を中空横断面として各被連結部材の配置列方向に延びる空間を各本体部の内側が共通して包含されるようにかつ連結部材のフランジが挿通されるようにフランジ挿通空間として形成する
(c) 各一対の係止部の隙間を中空横断面として各被連結部材の配置列方向に延びフランジ挿通空間と連通する空間を各一対の係止部の隙間が共通して包含されるようにかつ連結部材のウェブが挿通されるようにウェブ挿通空間として対向端面に露出する形で形成する

このようにすると、相互連結のための引寄せ力は、連結部材を介して第１の被連結手段及び第２の被連結手段に作用するが、該引寄せ力は、第１の被連結手段及び第２の被連結手段のうち、少なくともいずれかを構成する複数の被連結部材に分散伝達した後、該被連結部材に取り付けられたアンカー筋を介してシールドセグメントを構成するコンクリートに伝達される。

すなわち、第２の発明に係るシールドセグメントの継手構造においては、第１の被連結手段及び第２の被連結手段のうち、少なくともいずれかは、一体成形されていて長尺状をなす従来のＣ字状金物のように、引寄せ力が支持される断面位置と支持されない断面位置とが混在するのではなく、各被連結部材が概ね剛体として挙動して分担荷重をそれぞれ支持する、換言すれば、被連結部材の一つ一つが、従来のＣ字状金物に設けられた補剛リブに相当する荷重支持形態となる。

したがって、第２の発明に係るシールドセグメントの継手構造によれば、従来のＣ字状金物において補剛リブに挟まれた部位が、第１の被連結手段及び第２の被連結手段のうち、少なくともいずれかでは不要となり、鋼材量の低減を図ることができるとともに、各被連結部材については、厚み方向に沿って断面の形状や大きさを変化させる必要もないため、鋳造でなくとも、構造用鋼材の加工によって十分に製作が可能となり、かくして被連結部材における製作コストの低減や、形状やサイズに関する汎用性の向上、さらには脆性破壊から延性破壊への破壊形態の移行を実現することができる。

第１の被連結手段及び第２の被連結手段は、それらのうち、いずれか一方だけを上述したように構成すれば足りるが、両方を上述したように構成するのが典型例となる。なお、いずれか一方だけを上述したように構成した場合、他方については、公知の構成、例えば従来のＣ字状金物で構成することが可能である。

フランジ挿通空間やウェブ挿通空間は、シールドセグメントの製作が完了した時点で該シールドセグメントに形成されていれば足りるものであって、それらを具体的にどのように形成するかは任意であり、例えば、複数の被連結部材の内側に中実材を共通に挿通し、かかる状態でコンクリートを打設した後、中実材を除去するようにしてもかまわない。

ここで、各被連結部材の内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材を共通に挿通し、該型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、各一対の係止部の隙間相当箇所を上述したウェブ挿通空間、各本体部の内側相当箇所を上述したフランジ挿通空間とした構成を採用することが可能である。

かかる構成によれば、コンクリート打設前においては、複数からなる被連結部材の相対位置を容易に位置決めすることができるとともに、コンクリート打設時においては、連結部材のフランジやウェブを挿通するための空間を容易に確保することができる。

本実施形態に係るシールドセグメントの継手構造１を示した分解斜視図。シールドセグメントの継手具を示した図であり、(a)は、被連結手段４ａを構成する際に用いる継手具１１ａの斜視図、(b)は、被連結手段４ｂを構成する際に用いる継手具１１ｂの斜視図。被連結手段を示した図であり、(a)は、被連結手段４ａを連結部材５とともに示した斜視図、(b)は、被連結手段４ｂを連結部材５とともに示した斜視図。シールドセグメント２ａを製作する手順を示した図であり、(a)、(b)は、被連結部材１４の配置列方向に沿った断面図、(c)はＡ−Ａ線に沿う断面図。シールドセグメント２ａ，２ｂを連結部材５を介して相互に連結する手順を示した断面図。シールドセグメント２ａ，２ｂの連結が完了した状態を示した断面図。変形例に係るシールドセグメントの継手具を示した斜視図。別の変形例に係るシールドセグメントの継手具を示した斜視図。

以下、本発明に係るシールドセグメントの継手具及び継手構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るシールドセグメントの継手構造を示した分解斜視図である。同図でわかるように、本実施形態に係るシールドセグメントの継手構造１は、シールドトンネルのトンネル軸線回りに沿って、換言すれば周方向に沿って隣り合う２つのシールドセグメント２ａ，２ｂの各端面のうち、端面３ａに第１の被連結手段としての被連結手段４ａを、該端面に対向する端面３ｂに第２の被連結手段としての被連結手段４ｂをそれぞれ設けてあるとともに、被連結手段４ａ及び被連結手段４ｂを連結部材５を介して相互に連結してある。

図２(a)は、被連結手段４ａを構成する際に用いるシールドセグメントの継手具１１ａを示した斜視図、同図(b)は同じく、被連結手段４ｂを構成する際に用いるシールドセグメントの継手具１１ｂを示した斜視図である。

同図(a)に示すように、シールドセグメントの継手具１１ａは、コの字状に形成された本体部１２及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部１３，１３からなる被連結部材１４を複数個、本実施形態では３個で構成するとともに、各本体部１２のうち、一対の係止部１３，１３が設けられた側と反対の側には、シールドセグメント２ａを構成するコンクリートに定着されるアンカー筋１５ａをそれぞれ取り付けてある。

シールドセグメントの継手具１１ｂも同様であり、同図(b)に示すように、コの字状に形成された本体部１２及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部１３，１３からなる被連結部材１４を３個で構成するとともに、各本体部１２のうち、一対の係止部１３，１３が設けられた側と反対の側には、シールドセグメント２ｂを構成するコンクリートに定着されるアンカー筋１５ｂをそれぞれ取り付けてある。

被連結部材１４は、構造用鋼材を加工して製作することが可能であり、アンカー筋１５ａ，１５ｂは、例えば摩擦圧接によってそれらの基端側を被連結部材１４の本体部１２に接合することができる。

なお、アンカー筋１５ａ，１５は、被連結部材１４に予め取り付けた上でシールドセグメントの製作現場に搬入してもよいし、該製作現場で取り付けるようにしてもよい。

被連結手段４ａは図３(a)に示すように、シールドセグメントの継手具１１ａを構成する３つの被連結部材１４が同一姿勢で並列に離間するように該３つの被連結部材をシールドセグメント２ａに埋設し、被連結部材１４を構成する各本体部１２の内側を中空横断面として該各被連結部材の配置列方向に延びる空間を各本体部１２の内側が共通して包含されるようにフランジ挿通空間２１ａとしてシールドセグメント２ａに形成するとともに、被連結部材１４を構成する各一対の係止部１３，１３の隙間を中空横断面として各被連結部材１４の配置列方向に延びフランジ挿通空間２１ａと連通する空間を各一対の係止部１３，１３の隙間が共通して包含されるようにかつ対向端面３ａに露出するようにウェブ挿通空間２２ａとしてシールドセグメント２ａに形成してある。

被連結手段４ｂも同様、図３(b)に示すように、シールドセグメントの継手具１１ｂを構成する３つの被連結部材１４が同一姿勢で並列に離間するように該３つの被連結部材をシールドセグメント２ｂに埋設し、被連結部材１４を構成する各本体部１２の内側を中空横断面として該各被連結部材の配置列方向に延びる空間を各本体部１２の内側が共通して包含されるようにフランジ挿通空間２１ｂとしてシールドセグメント２ｂに形成するとともに、被連結部材１４を構成する各一対の係止部１３，１３の隙間を中空横断面として各被連結部材１４の配置列方向に延びフランジ挿通空間２１ｂと連通する空間を各一対の係止部１３，１３の隙間が共通して包含されるようにかつ対向端面３ｂに露出するようにウェブ挿通空間２２ｂとしてシールドセグメント２ｂに形成してある。

連結部材５は図３でよくわかるように、ウェブ挿通空間２２ａ，２２ｂに配置されるウェブ２３と該ウェブの各縁部からそれぞれ延設されフランジ挿通空間２１ａとフランジ挿通空間２１ｂにそれぞれ挿通されるフランジ２４ａ，２４ｂとで構成してあるとともに、ウェブ２３をその高さが材軸方向に直線的に変化するように構成してある。

なお、３つの被連結部材１４は、連結部材５がハの字状であるため、これと対応すべく、被連結手段４ａ，４ｂのいずれにおいても、図４以降でわかるように、それらの配置列方向を対向端面３ａ，３ｂに対して傾斜させてあるが、図３では、便宜上、それらの配置列方向が対向端面３ａ，３ｂに対して平行になるように図示してある。

被連結手段４ａが設けられたシールドセグメント２ａを製作するには、まず図４(a)に示すように、アンカー筋１５ａを３つの被連結部材１４に予めそれぞれ接合した上、該被連結部材をそれらが同一姿勢で並列に離間されるように配置し、しかる後、同図(b)，(c)に示すように、フランジ挿通空間２１ａ及びそれに連通するウェブ挿通空間２２ａが形成されるように、かつ該ウェブ挿通空間が端面３ａに露出するように、コンクリートを打設する。

コンクリート打設にあたっては、フランジ挿通空間２１ａ及びそれに連通するウェブ挿通空間２２ａが形成されるよう、型枠材を適宜配置する。

ここで、フランジ挿通空間２１ａ及びウェブ挿通空間２２ａは全体として、同図(a)，(b)に示すように３つの被連結部材１４の配置長さＷを全長とし、かつ同図(c)に示すようにＣ字状をなす被連結部材１４に囲まれた断面を有する長尺状の中空空間となるが、これに連通する溝状作業空間４１，４２が各端部側にそれぞれ形成されるよう、シールドセグメント２ａを製作する。

溝状作業空間４１，４２は、図３(a)でよくわかるように被連結部材１４の外周輪郭線の内側が中空断面となるように形成すればよい。

被連結手段４ｂが設けられたシールドセグメント２ｂも同様に、アンカー筋１５ｂがそれぞれ接合された３つの被連結部材１４を、それらが同一姿勢で並列に離間されるように配置し、かかる状態でフランジ挿通空間２１ｂ及びそれに連通するウェブ挿通空間２２ｂが形成されるように、かつ該ウェブ挿通空間が端面３ｂに露出するように、コンクリートを打設する。

フランジ挿通空間２１ｂ及びウェブ挿通空間２２ｂは全体として、フランジ挿通空間２１ａ及びウェブ挿通空間２２ａと同様の断面を有する長尺状の中空空間となるが、これに連通する溝状作業空間４３が溝状作業空間４２と反対の側に形成されるよう、シールドセグメント２ｂを製作する。

溝状作業空間４３は、図３(b)でよくわかるように被連結部材１４の外周輪郭線の内側が中空断面となるように形成すればよい。

このように製作されたシールドセグメント２ａ，２ｂを連結部材５を介して相互に連結するには図５(a)に示すように、まず、シールドセグメント２ａの溝状作業空間４１にバックアップ材５１を予め配置する。

バックアップ材５１は、材軸方向に載荷される荷重に抵抗しつつ、徐々に塑性変形するように構成してあり、その材軸方向が対向端面３ａ，３ｂと平行になるように設置する。

なお、シールドセグメント２ａは、シールドトンネルの一部として先行取付けされており、該シールドセグメントにシールドセグメント２ｂを取り付けるものとして以下、説明を行う。

次に、シールドセグメント２ａに形成された溝状作業空間４２に連結部材５を挿入し、次いで、そのウェブ２３をウェブ挿通空間２２ａに挿通しつつ、フランジ２４ａをフランジ挿通空間２１ａに挿通するとともに、該連結部材を、そのフランジ２４ａの先端と溝状作業空間４１の端部側溝壁との間にバックアップ材５１が挟み込まれる位置になるまで前進させる。

次に、シールドセグメント２ｂを、シールドセグメント２ａからトンネル軸線方向及びトンネル周方向に離隔した位置に仮保持し、次いで、シールドセグメント２ａに取り付けられた連結部材５がシールドセグメント２ｂに形成された溝状作業空間４３に挿入されるように、シールドセグメント２ｂをトンネル周方向（同図矢印方向）に移動させ、次いで、その端面３ｂをシールドセグメント２ａの端面３ａに当接させる。

次に、同図(b)に示すように、連結部材５のウェブ２３がシールドセグメント２ｂに設けられた被連結手段４ｂのウェブ挿通空間２２ｂに挿通されるようにかつフランジ２４ｂがフランジ挿通空間２１ｂに挿通されるように、シールドセグメント２ｂをトンネル軸線方向（対向端面３ａ，３ｂに沿った方向、同図矢印方向）にスライドさせる。

このとき、バックアップ材５１には、シールドセグメント２ｂをトンネル軸線方向にスライドさせる荷重が作用するが、該バックアップ材は、その荷重を支持しつつ、自ら塑性変形するため、連結部材５のフランジ２４ａ，２４ｂは、それぞれフランジ挿通空間２１ａ，２１ｂにより深く挿通されるとともに、連結部材５は、フランジ２４ａが被連結手段４ａを構成する被連結部材１４の係止部１３，１３に、フランジ２４ｂが被連結手段４ｂを構成する被連結部材１４の係止部１３，１３にそれぞれ係止されることで楔作用を発揮し、シールドセグメント２ａ，２ｂを相互に連結する。

なお、シールドセグメント２ｂは、トンネル軸線方向に沿って隣り合う先行シールドセグメント（図示せず）にも別途連結されるが、ここではその説明を省略する。

図６は、シールドセグメント２ａ，２ｂの連結が完了した様子を示した断面図である。

同図でわかるように、本実施形態に係るシールドセグメントの継手構造１においては、シールドセグメント２ａ，２ｂを相互連結するための引寄せ力は、同図矢印に示すように連結部材５を介して被連結手段４ａと被連結手段４ｂにそれぞれ作用するが、該引寄せ力は、被連結手段４ａを構成する被連結部材１４に分散伝達した後、該被連結部材に接合されたアンカー筋１５ａを介してシールドセグメント２ａを構成するコンクリートに伝達されるとともに、被連結手段４ｂを構成する被連結部材１４に分散伝達した後、該被連結部材に接合されたアンカー筋１５ｂを介してシールドセグメント２ｂを構成するコンクリートに伝達される。

すなわち、シールドセグメントの継手構造１においては、被連結手段４ａや被連結手段４ｂが、一体成形されていて長尺状をなす従来のＣ字状金物のように、引寄せ力が支持される断面位置と支持されない断面位置とが混在するのではなく、各被連結部材１４が概ね剛体として挙動して分担荷重をそれぞれ支持する、換言すれば、被連結部材１４の一つ一つが、従来のＣ字状金物に設けられた補剛リブに相当する荷重支持形態となる。

以上説明したように、本実施形態に係るシールドセグメントの継手構造１によれば、従来のＣ字状金物において補剛リブに挟まれた部位が、被連結手段４ａや被連結手段４ｂでは不要となり、鋼材量の低減を図ることができるとともに、各被連結部材１４については、厚み方向に沿って断面の形状や大きさを変化させる必要もないため、鋳造でなくとも、構造用鋼材の加工によって十分に製作が可能となり、かくして被連結部材１４における製作コストの低減や、形状やサイズに関する汎用性の向上、さらには脆性破壊から延性破壊への破壊形態の移行を実現することができる。

本実施形態では、トンネル軸線回りに沿った方向、すなわち周方向に沿って隣り合う２つのシールドセグメント２ａ，２ｂを相互連結するに際し、該シールドセグメントのそれぞれに複数の被連結部材を用いて構成した被連結手段を設ける構成としたが、該被連結手段を必ずしもシールドセグメント２ａ，２ｂの両方に設ける必要はなく、いずれか一方を、鋳造製作された従来のＣ字状金物で構成された被連結手段で構成するようにしてもかまわない。

また、本実施形態では、被連結部材１４を構造用鋼材を加工して製作するようにしたが、これに代えて、従来のように鋳造製作してもかまわない。かかる構成においても、鋼材量の低減を図ることができる点については、上述の実施形態と同様である。

また、本実施形態では、被連結部材１４を単体の構造用鋼材で構成することを前提としたが、これに代えて、複数枚の鋼板を積層して構成するようにしてもかまわない。かかる構成によれば、さらなるコストダウンが可能となる。

また、本実施形態では特に言及しなかったが、フランジ挿通空間２１ａ，２１ｂやウェブ挿通空間２２ａ，２２ｂは、型枠材を用いて適宜形成することが可能であって、例えば図７に示すように３つの被連結部材１４の内側に発泡スチロール樹脂等で形成された中実材７１を共通に挿通し、かかる状態でコンクリートを打設した後、該中実材を除去することで形成が可能である。

また、図８に示すように、３つの各被連結部材１４とそれらの内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に共通に挿通される型枠兼用離隔部材８１とで構成されたシールドセグメントの継手具８２を用いてシールドセグメントの継手構造を構成することが可能である。

上記変形例においては、３つの各被連結部材１４の内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材８１を共通に挿通した後、該型枠兼用離隔部材の内側にフレッシュコンクリートが流入しないよう留意しながら、型枠兼用離隔部材８１の内側に拡がっている空間のうち、各一対の係止部１３，１３の隙間相当箇所がシールドセグメントの端面に露出するようにコンクリート打設を行うことで、シールドセグメントを製作する。

なお、アンカー筋１５は、上述した実施形態と同様、被連結部材１４に予め取り付けた上でシールドセグメントの製作現場に搬入してもよいし、該製作現場で取り付けるようにしてもよい。

かかる構成によれば、コンクリート打設前においては、３つの被連結部材１４の相対位置を容易に位置決めすることができるとともに、コンクリート打設時においては、連結部材５のフランジ２４ａ，２４ｂを挿通するためのフランジ挿通空間２１ａ，２１ｂや、ウェブ２３を挿通するためのウェブ挿通空間２２ａ，２２ｂを容易に確保することができる。

１シールドセグメントの継手構造
２ａ，２ｂシールドセグメント
３ａ，３ｂシールドセグメントの対向端面
４ａ，４ｂ被連結手段
５連結部材
１１ａ，１１ｂ，８２シールドセグメントの継手具
１２本体部
１３，１３一対の係止部
１４被連結部材
１５ａ，１５ｂアンカー筋
２１ａ，２１ｂフランジ挿通空間
２２ａ，２２ｂウェブ挿通空間
２３ウェブ
２４ａ，２４ｂフランジ
８１型枠兼用離隔部材

Claims

シールドトンネルのトンネル軸線回りに沿って隣り合う２つのシールドセグメントの各端面のうち、互いに対向する端面の一方に第１の被連結手段を、他方に第２の被連結手段をそれぞれ設けるとともに、前記第１の被連結手段及び第２の被連結手段を、ウェブ及び該ウェブの各縁部にそれぞれ延設された２つのフランジからなり該ウェブをその高さが材軸方向に直線的に変化するように構成してなる連結部材を介して相互連結したシールドセグメントの継手構造において、
前記第１の被連結手段及び前記第２の被連結手段のうち、少なくともいずれかを、コの字状に形成された本体部及びその対向端部に内方に向けて延設された一対の係止部からなる複数の被連結部材を同一姿勢で並列に離間配置するとともに前記各本体部のうち、前記一対の係止部が設けられた側と反対の側にアンカー筋をそれぞれ取り付け、前記各本体部の内側を中空横断面として前記各被連結部材の配置列方向に延びる空間を前記各本体部の内側が共通して包含されるようにかつ前記連結部材のフランジが挿通されるようにフランジ挿通空間として形成し、前記各一対の係止部の隙間を中空横断面として前記各被連結部材の配置列方向に延び前記フランジ挿通空間と連通する空間を前記各一対の係止部の隙間が共通して包含されるようにかつ前記ウェブが挿通されるようにウェブ挿通空間として前記対向端面に露出する形で形成して構成してなり、前記一対の係止部は、前記フランジが係止されるようになっていることを特徴とするシールドセグメントの継手構造。
前記各被連結部材を、複数枚の鋼板を積層して構成した請求項１記載のシールドセグメントの継手構造。
前記各被連結部材の内周側縁部に周面が当接されるように該各被連結部材の内側に型枠兼用離隔部材を共通に挿通し、該型枠兼用離隔部材の内側に拡がっている空間のうち、前記各一対の係止部の隙間相当箇所を前記ウェブ挿通空間、前記各本体部の内側相当箇所を前記フランジ挿通空間とした請求項１又は請求項２記載のシールドセグメントの継手構造。