JP6609518B2 - セグメントおよびセグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば非開削工法等によって地中に掘られたシールドトンネルを構成するセグメントおよびセグメントの継手構造に関する。

従来、この種のセグメントの継手構造としては、例えば図１８に示すように、隣接する一方のセグメント１０１の端部と他方のセグメント１０２の端部とにそれぞれ継手金物１０４，１０５が設けられ、一方の継手金物１０４と他方の継手金物１０５とが連結金具１０６と複数のボルト１０８，１０９およびナット１１０，１１１とで連結されている。継手金物１０４，１０５はセグメント１０１，１０２の端部の内周に露出している。連結金具１０６は、セグメント１０１，１０２の内周側から、一方の継手金物１０４と他方の継手金物１０５とにわたって添えられており、ボルト１０８，１０９およびナット１１０，１１１によって継手金物１０４，１０５に連結されている。

各継手金物１０４，１０５の外周にはそれぞれ、継手金物１０４，１０５を固定するためのアンカー筋１１２，１１３が設けられている。セグメント１０１，１０２はコンクリート製であり、ボルト１０８，１０９の頭部とアンカー筋１１２，１１３とはセグメント１０１，１０２のコンクリート内に埋設されている。

尚、上記のようなセグメントの継手構造は例えば下記特許文献１に記載されている。

実公昭６１−２２３８

しかしながら上記の従来形式では、図１９に示すように、他方のセグメント１０２の端部が一方のセグメント１０１の端部よりも厚さ方向Ｃにおける外側へずれて、一方の継手金物１０４と他方の継手金物１０５とに厚さ方向Ｃの段差Ｄが発生した場合、他方のナット１１１を他方のボルト１０９に締め付けると、厚さ方向Ｃにおける内向きの力Ｆが他方の継手金物１０５に作用し、この力Ｆが過大になった場合、他方の継手金物１０５が他方のセグメント１０２のコンクリートから厚さ方向Ｃにおける内側へ剥離するといった問題がある。

本発明は、継手板とセグメント本体との接合強度を向上させることが可能なセグメントおよび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に、本第１発明は、硬化材を硬化させて成形され且つ周方向において隣接する円弧状のセグメント本体同士を突き合わせて接続するセグメントの継手構造であって、
隣接する一方のセグメント本体の端部と他方のセグメント本体の端部とにそれぞれ継手板が設けられ、
一方のセグメント本体の継手板と他方のセグメント本体の継手板とが接合板と連結手段とで連結され、
継手板はセグメント本体の端部の内周に露出し、
接合板は、セグメント本体の内周側から、一方のセグメント本体の継手板と他方のセグメント本体の継手板とにわたって添えられ、
連結手段は互いに螺合する第一および第二連結部材を有し、
第一連結部材の少なくとも一部は継手板の外周側に設けられ、
第一連結部材と第二連結部材とが螺合することにより、接合板と継手板とが連結され、
継手板の外周又は第一連結部材に剥離防止部材が設けられ、
第一連結部材の少なくとも一部と剥離防止部材とがセグメント本体内に埋設されており、
セグメント本体の厚さ方向における継手板と剥離防止部材との間に硬化材が入り込んでいるものである。

これによると、第一連結部材と第二連結部材とを螺合して、接合板と一方および他方のセグメントの継手板とを連結する際、一方のセグメントの継手板と他方のセグメントの継手板とに厚さ方向の段差が発生し、厚さ方向における内向きの力が継手板に作用しても、セグメント本体を構成している硬化材が継手板と剥離防止部材との間に入り込んでいるため、継手板とセグメント本体との接合強度が向上し、継手板がセグメント本体から厚さ方向における内側へ剥離するのを防止することができる。

尚、厚さ方向における内向きの力は第一連結部材に直接作用するため、剥離防止部材を第一連結部材に設けた場合、上記内向きの力に対する継手板とセグメント本体との接合強度がより一層向上し、継手板がセグメント本体から厚さ方向における内側へ剥離するのを防止することができる。

本第２発明におけるセグメントの継手構造は、セグメント本体の周方向に延びる固定部材が継手板に設けられ、
固定部材がセグメント本体内に埋設されているものである。

これによると、継手板がセグメント本体に強固に固定される。
本第３発明は、上記第１発明又は第２発明に記載の継手構造によって接続されるセグメントであって、
継手板がセグメント本体の端部に設けられて内周に露出し、
継手板の外周に第一連結部材の少なくとも一部が設けられ、
継手板の外周又は第一連結部材に剥離防止部材が設けられ、
第一連結部材の少なくとも一部と剥離防止部材とがセグメント本体内に埋設されており、
セグメント本体の厚さ方向における継手板と剥離防止部材との間に硬化材が入り込んでいるものである。

以上のように本発明によると、セグメント本体を構成している硬化材が継手板と剥離防止部材との間に入り込んでいるため、継手板とセグメント本体との接合強度が向上し、継手板がセグメント本体から厚さ方向における内側へ剥離するのを防止することができる。

本発明の第１の実施の形態における複数のセグメントで形成されたトンネルの正面図である。 同、トンネルの一部切欠き正面図である。 同、トンネルを構成するセグメントの内周側の斜視図である。 同、セグメントの一部切欠き正面図である。 図４におけるＸ−Ｘ矢視図である。 同、セグメントの継手部材の図である。 図６におけるＸ−Ｘ矢視図である。 図６におけるＹ−Ｙ矢視図である。 図６におけるＺ−Ｚ矢視図である。 同、セグメント同士の継手構造を示す断面図であり、セグメントが厚さ方向にずれていない正規の状態を示す。 同、セグメント同士を連結するのに用いられる接合板の図である。 同、セグメント同士の継手構造を示す断面図であり、セグメントが厚さ方向にずれた状態を示す。 本発明の第２の実施の形態におけるセグメントの継手部材の図である。 本発明の第３の実施の形態におけるセグメントの継手部材の図である。 本発明の第４の実施の形態におけるセグメントの継手部材の図である。 本発明の第５の実施の形態におけるセグメントの継手部材の図である。 本発明の第６の実施の形態におけるセグメントの継手部材の図である。 従来のセグメント同士の継手構造を示す断面図であり、セグメントが厚さ方向にずれていない正規の状態を示す。 同、セグメント同士の継手構造を示す断面図であり、セグメントが厚さ方向にずれた状態を示す。

以下、本発明における実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態では、図１，図２に示すように、１は例えば非開削工法等によって地中に掘られたシールドトンネルであり、シールドトンネル１の壁２は複数のセグメント１１〜１３によって形成されている。セグメント１１の構成を以下に説明する。

図３〜図５に示すように、セグメント１１は、コンクリート（硬化材の一例）を硬化させて成形された円弧状のセグメント本体１５と、セグメント本体１５に埋設された複数本の丸棒状の補強筋（鉄筋：図示省略）とを有している。

セグメント本体１５の周方向Ａにおける両端部にはそれぞれ、凹所２１がシールドトンネル１の長さ方向Ｂにおける二箇所に形成されている。各凹所２１内には、継手板２２が設けられてセグメント本体１５の内周に露出している。

図４〜図９に示すように、各継手板２２の両側部にはそれぞれ、継手板２２からセグメント本体１５の周方向Ａに延びる一対の固定部材２４が溶接等で設けられている。これら両固定部材２４は、例えば丸棒状の鉄製部材であり、シールドトンネル１の長さ方向Ｂにおいて相対向している。尚、継手板２２と固定部材２４とは、セグメント本体１５に応じて、僅かに円弧状に湾曲している。

各継手板２２の外周面には、複数個（図６では二個）の袋ナット２５（第一連結部材の一例）が溶接等で設けられている。また、継手板２２には、袋ナット２５に連通する複数の貫通孔２６が形成されている。これら袋ナット２５と貫通孔２６とは周方向Ａにおける複数箇所に設けられている。

両袋ナット２５の一側部間には、剥離防止部材２７が溶接等で取り付けられている。剥離防止部材２７は、セグメント本体１５の周方向Ａに長い丸棒状の鉄製部材であり、セグメント本体１５の厚さ方向Ｃにおいて継手板２２から離間している。

袋ナット２５と固定部材２４と剥離防止部材２７とがセグメント本体１５内に埋設されている。また、図９に示すように、セグメント本体１５の厚さ方向Ｃにおける継手板２２と剥離防止部材２７との間２９には、セグメント本体１５を構成しているコンクリートが入り込んでいる。尚、継手板２２と固定部材２４と袋ナット２５と剥離防止部材２７とで継手部材２８が構成されている。

また、図１〜図４に示すように、セグメント本体１５の周方向Ａにおける一端部に凸部３０が設けられ、他端部に凹部３１が設けられている。
尚、その他のセグメント１２，１３も上記セグメント１１と同じ構成を有している。

次に、図１０，図１１に基づいて、一方のセグメント１１とこれに隣接する他方のセグメント１２とを接続する継手構造３４を説明する。
一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２とが接合板３５と連結手段３６とで連結されている。

接合板３５は、長方形の平板であり、セグメント１１，１２の内周側から、一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２とにわたって添えられる（当て付けられる）。また、接合板３５には複数の孔３８が形成されている。尚、孔３８は円形であるが、一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２との周方向Ａにおける位置ずれを吸収するために、孔３８を長孔にしてもよい。

連結手段３６は、上記複数個の袋ナット２５と、複数本のボルト４０（第二連結部材の一例）とを有している。各ボルト４０はそれぞれ、セグメント１１，１２の内周側から、接合板３５の孔３８と継手板２２の貫通孔２６（図６，図７参照）とに挿通され、各袋ナット２５に螺合される。これにより、接合板３５と継手板２２とが連結され、隣接する一方のセグメント１１と他方のセグメント１２とが接続される。この際、一方のセグメント１１の凸部３０が他方のセグメント１２の凹部３１に嵌合する。尚、凸部３０と凹部３１との間には、ゴム等の弾性材からなるシール部材（図示省略）が設けられている。

また、図２に示すように、セグメント１１とセグメント１３とを接続する継手構造４５およびセグメント１２とセグメント１３とを接続する継手構造４６についても、上記継手構造３４と同じである。

次に、セグメントの連結方法を説明する。
地中に掘られたシールドトンネル１内において、図１に示すように、隣接する各セグメント１１〜１３の凸部３０を凹部３１に嵌合して、各セグメント１１〜１３の端部同士を突き合わせ、各セグメント１１〜１３を円環状に配置する。

図１０に示すように、接合板３５を、セグメント１１，１２の内周側から、一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２とにわたって当て付ける。
その後、各ボルト４０をそれぞれ、セグメント１１，１２の内周側から接合板３５の孔３８と継手板２２の貫通孔２６とに挿通し、各袋ナット２５に螺合する。これにより、接合板３５と継手板２２とが締結され、隣接する一方のセグメント１１と他方のセグメント１２とが接続される。

上記と同様な方法で、隣接するセグメント１１，１３同士およびセグメント１２，１３同士を接続する。これにより、シールドトンネル１の壁２が各セグメント１１〜１３によって形成される。

上記セグメントの連結方法において、各ボルト４０を各袋ナット２５に螺合して、接合板３５と継手板２２とを連結する際、図１２に示すように、例えば他方のセグメント１２の端部が一方のセグメント１１の端部よりも厚さ方向Ｃにおける外側へずれて、一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２とに厚さ方向Ｃの段差Ｄが発生した場合、他方のセグメント１２のボルト４０を袋ナット２５に締め付けて、厚さ方向Ｃにおける内向きの力Ｆが他方のセグメント１２の継手板２２に作用しても、セグメント本体１５を構成しているコンクリートが継手板２２と剥離防止部材２７との間２９に入り込んでいるため、継手板２２とセグメント本体１５との接合強度が向上し、他方のセグメント１２の継手板２２がセグメント本体１５から厚さ方向Ｃにおける内側へ剥離するのを防止することができる。

尚、この際、上記内向きの力Ｆは袋ナット２５に直接作用するため、剥離防止部材２７を袋ナット２５に設けることで、上記内向きの力Ｆに対する継手板２２とセグメント本体１５との接合強度がより一層向上し、継手板２２がセグメント本体１５から内側へ剥離するのを確実に防止することができる。

また、上記のように隣接する一方および他方のセグメント１１，１２同士を接続する際、一方のセグメント１１の凸部３０を他方のセグメント１２の凹部３１に嵌合することにより、一方のセグメント１１の端部と他方のセグメント１２の端部との厚さ方向Ｃにおけるずれ量を低減することができ、一方のセグメント１１の継手板２２と他方のセグメント１２の継手板２２との段差Ｄが縮小される。

上記実施の形態では、図１２に示すように、他方のセグメント１２の端部が一方のセグメント１１の端部よりも厚さ方向Ｃにおける外側へずれた場合について説明したが、一方のセグメント１１の端部が他方のセグメント１２の端部よりも厚さ方向Ｃにおける外側へずれた場合についても、同様に、一方のセグメント１１の継手板２２がセグメント本体１５から厚さ方向Ｃにおける内側へ剥離するのを防止することができる。

上記実施の形態では、隣接するセグメント１１，１２に段差Ｄが発生した場合について説明したが、隣接するセグメント１１，１３に段差Ｄが発生した場合又は隣接するセグメント１２，１３に段差Ｄが発生した場合も同様に、継手板２２がセグメント本体１５から厚さ方向Ｃにおける内側へ剥離するのを防止することができる。
（第２〜第４の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、一枚の継手板２２に対して、真直ぐな丸棒状の剥離防止部材２７を一本設けているが、剥離防止部材２７の形状、本数、取付方向については、図８に示すものに限定されるものではなく、例えば、第２の実施の形態として、図１３に示すように、剥離防止部材２７を複数本（例えば二本）設けても良く、第３の実施の形態として、図１４に示すように、剥離防止部材２７の取付方向を変えても良い。或いは、第４の実施の形態として、図１５に示すように、剥離防止部材２７の形状を例えばＵ形状にしても良い。
（第５の実施の形態）
上記各実施の形態では、剥離防止部材２７が袋ナット２５に設けられているが、第５の実施の形態では、図１６に示すように、両端部が屈曲した剥離防止部材２７を継手板２２の外周面に取り付け、セグメント本体１５の厚さ方向Ｃにおける継手板２２と剥離防止部材２７との間２９に、セグメント本体１５を構成しているコンクリートが入り込んでいるものであってもよい。
（第６の実施の形態）
上記各実施の形態では、図１０に示すように、第一連結部材の一例として袋ナット２５を継手板２２に設け、第二連結部材の一例としてボルト４０を袋ナット２５に螺合しているが、第６の実施の形態として、図１７に示すように、ボルト５０（第一連結部材の他の例）を継手板２２に溶接等で設け、ボルト５０にナット５１（第二連結部材の他の例）を螺合して、継手板２２と接合板３５とを締結してもよい。

この場合、ボルト５０の頭部５０ａは、第一連結部材の一部の一例であり、継手板２２の外周面に設けられて、セグメント本体１５内に埋設されている。また、剥離防止部材２７はボルト５０の頭部５０ａに取り付けられている。

上記各実施の形態では、図３に示すように、セグメント本体１５の両端部にそれぞれ、凹所２１と継手板２２等がシールドトンネル１の長さ方向Ｂにおける二箇所ずつ設けられているが、二箇所に限定されるものではなく、一箇所又は三箇所以上の複数箇所に設けてもよい。

上記各実施の形態では、図６に示すように、継手板２２に二個の袋ナット２５を設けたが、一個又は三個以上の袋ナット２５を設けてもよい。また、図１７に示すように、継手板２２に二本のボルト５０を設けたが、一本又は三本以上のボルト５０を設けてもよい。

上記各実施の形態では、図１に示すように、シールドトンネル１の周方向Ａにおいて、壁２を三枚のセグメント１１〜１３で形成しているが、二枚又は四枚以上のセグメントで形成してもよい。

１１〜１３ セグメント
１５ セグメント本体
２２ 継手板
２４ 固定部材
２５ 袋ナット（第一連結部材）
２７ 剥離防止部材
２９ 継手板と剥離防止部材との間
３０ 凸部
３１ 凹部
３４ 継手構造
３５ 接合板
３６ 連結手段
４０ ボルト（第二連結部材）
５０ ボルト（第一連結部材）
５０ａ ボルトの頭部（第一連結部材の一部）
５１ ナット（第二連結部材）
Ａ セグメントの周方向
Ｃ セグメントの厚さ方向

Claims (3)

1. 硬化材を硬化させて成形され且つ周方向において隣接する円弧状のセグメント本体同士を突き合わせて接続するセグメントの継手構造であって、
   隣接する一方のセグメント本体の端部と他方のセグメント本体の端部とにそれぞれ継手板が設けられ、
   一方のセグメント本体の継手板と他方のセグメント本体の継手板とが接合板と連結手段とで連結され、
   継手板はセグメント本体の端部の内周に露出し、
   接合板は、セグメント本体の内周側から、一方のセグメント本体の継手板と他方のセグメント本体の継手板とにわたって添えられ、
   連結手段は互いに螺合する第一および第二連結部材を有し、
   第一連結部材の少なくとも一部は継手板の外周側に設けられ、
   第一連結部材と第二連結部材とが螺合することにより、接合板と継手板とが連結され、
   継手板の外周又は第一連結部材に剥離防止部材が設けられ、
   第一連結部材の少なくとも一部と剥離防止部材とがセグメント本体内に埋設されており、
   セグメント本体の厚さ方向における継手板と剥離防止部材との間に硬化材が入り込んでいることを特徴とするセグメントの継手構造。
2. セグメント本体の周方向に延びる固定部材が継手板に設けられ、
   固定部材がセグメント本体内に埋設されていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。
3. 上記請求項１又は請求項２に記載の継手構造によって接続されるセグメントであって、
   継手板がセグメント本体の端部に設けられて内周に露出し、
   継手板の外周に第一連結部材の少なくとも一部が設けられ、
   継手板の外周又は第一連結部材に剥離防止部材が設けられ、
   第一連結部材の少なくとも一部と剥離防止部材とがセグメント本体内に埋設されており、
   セグメント本体の厚さ方向における継手板と剥離防止部材との間に硬化材が入り込んでいることを特徴とするセグメント。

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