JP7482818B2 - セグメントの組立構造 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントの組立構造に関する。

筒状壁体を構築するセグメントとしては、六角形状のセグメントが用いられることがある（例えば、特許文献１を参照）。セグメントは、例えば、長いボルトを用いて互いに連結される。ボルトは、例えば、斜辺に平行にセグメントを貫通する挿通孔に挿通される。筒状壁体は、締結装置を備えたシールドマシンによって構築することができる。シールドマシンの締結装置はボルトを軸周りに回転させ、連結先のセグメントに締結させる。

特開平５－９８８９７号公報

前述のセグメントの組立構造では、ボルトの締結によりセグメントを互いに連結する作業に手間がかかるため、施工者の負担は大きかった。

本発明の一態様は、六角形状のセグメントを組み付ける作業における施工者の負担を軽減できるセグメントの組立構造を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、複数のセグメントが組み合わされて筒状壁体を構成するセグメントの組立構造であって、対向する一対の側端面と、前記側端面の両端に形成された一対のＶ字形状の傾斜端面対とを備えた複数の六角形状の前記セグメントと、複数の前記セグメントどうしを連結する継手と、を備え、前記傾斜端面対は、互いに傾斜する２つの傾斜端面を有し、前記継手は、前記筒状壁体の周方向に隣り合う前記セグメントを、前記傾斜端面どうしを突き合わせて連結する第１継手と、前記筒状壁体の軸線方向に隣り合う前記セグメントを、前記側端面どうしを突き合わせて連結する第２継手と、を含む、セグメントの組立構造を提供する。

前記第１継手は、スライドロック式継手であることが好ましい。前記第２継手は、プッシュグリップ式継手であることが好ましい。

本発明の一態様によれば、六角形状のセグメントを組み付ける作業における施工者の負担を軽減できるセグメントの組立構造を提供することができる。

実施形態のセグメントの組立構造のセグメントの内部構造を示す平面図。 筒状壁体の斜視図。 セグメントの組み立てにおける第１継手の動作を示す平面図。 セグメントの組み立てにおける第１継手の動作を示す平面図。 セグメントの組み立てにおける第１継手の接続構造を示す斜視図。 第１継手の斜視図。 セグメントの組み立てにおける第２継手の動作を示す平面図。 セグメントの組み立てにおける第２継手の動作を示す平面図。 比較形態のセグメントの組立構造のセグメントの内部構造を示す平面図。

［セグメントの組立構造］
図１は、実施形態のセグメントの組立構造のセグメントの内部構造を示す平面図である。図２は、筒状壁体の斜視図である。図３および図４は、セグメントの組み立てにおける第１継手の動作を示す平面図である。図５は、セグメントの組み立てにおける第１継手の接続構造を示す斜視図である。図６は、継手の斜視図である。図７および図８は、セグメントの組み立てにおける第２継手の動作を示す平面図である。

図２に示すように、実施形態のセグメントの組立構造１０は、複数の六角形セグメント（セグメント）１が組み合わされてトンネル覆工部分（筒状壁体）Ｔを構成する。図２において、「Ｌ」は、トンネル覆工部分Ｔの軸線である。「Ｆ」は、トンネル覆工部分Ｔの軸線Ｌに沿う前方である。「Ｒ」は、トンネル覆工部分Ｔの軸線Ｌに沿う後方である。

六角形セグメント１は、厚さ方向から見て六角形状とされている。六角形セグメント１は、一対の側端面１ａと、一対の傾斜端面対１ｃとを備える。２つの側端面１ａは、対向して形成されている。２つの側端面１ａは、互いに平行で同一長さとされている。傾斜端面対１ｃは、側端面１ａの両端にそれぞれ形成されている。傾斜端面対１ｃは、側端面１ａに対する傾斜角度が異なる２つの傾斜端面１ｂで構成されるため、Ｖ字形状となっている。２つの傾斜端面対１ｃは、互いに離れる方向に凸となるＶ字形状とされている。傾斜端面１ｂは、側端面１ａに対して傾斜する。

２つの側端面１ａのうち前方の側端面１ａを「第１側端面１ａ１」という。２つの側端面１ａのうち後方の側端面１ａを「第２側端面１ａ２」という。傾斜端面対１ｃを構成する２つの傾斜端面１ｂのうち前方の傾斜端面１ｂを「第１傾斜端面１ｂ１」という。傾斜端面対１ｃを構成する２つの傾斜端面１ｂのうち後方の傾斜端面１ｂを「第２傾斜端面１ｂ２」という。第１傾斜端面１ｂ１と第２傾斜端面１ｂ２とは互いに傾斜する。六角形セグメント１は、ハニカムセグメントともいう。

２つの傾斜端面対１ｃを結ぶ方向は、六角形セグメント１の長さ方向である。２つの側端面１ａを結ぶ方向は、六角形セグメント１の幅方向である。六角形セグメント１は、幅方向から見て円弧形状に湾曲している。六角形セグメント１は、軸線Ｌを中心軸とする円筒面に沿うように湾曲する。六角形セグメント１は、例えば、鉄筋コンクリート製であってよい。

六角形セグメント１は、幅方向が軸線Ｌに平行（または略平行）となった姿勢とされる。複数の六角形セグメント１は、ハニカム状に組み合わされる。組み立て途上のトンネル覆工部分Ｔの前端面には、六角形セグメント１の突出端面２（第１側端面１ａ１）と、等脚台形状の凹部３とがトンネル覆工部分Ｔの周方向に交互に並ぶ。凹部３は、六角形セグメント１の第１側端面１ａ１と、この六角形セグメント１に隣り合う２つの六角形セグメント１の第１傾斜端面１ｂ１とで形成される。

六角形セグメント１は、凹部３に嵌合するようにトンネル覆工部分Ｔに組み込まれる。新たに組みこまれる六角形セグメント１の第２側端面１ａ２は、凹部３の第１側端面１ａ１と突き合わされる。側端面１ａどうしが突き合わされる六角形セグメント１は、軸線Ｌに沿って並ぶ。新たに組みこまれる六角形セグメント１の第２傾斜端面１ｂ２は、凹部３の第１傾斜端面１ｂ１と突き合わされる。そのため、トンネル覆工部分Ｔの周方向に並ぶ六角形セグメント１は、千鳥状に配列される。

トンネル覆工部分Ｔは、例えば、地中に埋設される。トンネル覆工部分Ｔには、土砂、地下水などにより外力が加えられる。

図１に示すように、六角形セグメント１の傾斜端面１ｂには、第１継手５が設けられている。側端面１ａには、第２継手６が設けられている。第１継手５および第２継手６は、隣り合う六角形セグメント１を相互に連結する。第１継手５および第２継手６は、「継手」の例である。

図１および図５に示すように、第１継手５としては、例えば、スライドロック式継手を採用できる。スライドロック式継手としては、例えば、コーンコネクタを使用できる。第１継手５は、雄継手部材１１と、雌継手部材１２とを備える。雄継手部材１１は、六角形セグメント１の第１傾斜端面１ｂ１に設けられる。雄継手部材１１としては、Ｍ型金物を例示できる。第１傾斜端面１ｂ１に設けられる雄継手部材１１の数は１でもよいし、複数でもよい。雌継手部材１２は、六角形セグメント１の第２傾斜端面１ｂ２に設けられる。雌継手部材１２としては、Ｆ型金物を例示できる。第２傾斜端面１ｂ２に設けられる雌継手部材１２の数は１でもよいし、複数でもよい。

図６に示すように、雄継手部材１１は、基部１４と、延出部１５と、雄側係合部１６と、１または複数のアンカー１７と、端板１８（図３参照）とを備える。基部１４は、ブロック状に形成されている。延出部１５は、六角形セグメント１の長さ方向および幅方向に沿う板状とされ、基部１４から外方に延出する。基部１４の一部および延出部１５は、傾斜端面１ｂから外方に突出する。ここでいう「外方」は、２つの傾斜端面対１ｃが互いに離れる方向である（図２参照）。

雄側係合部１６は、延出部１５の先端に、延出部１５と一体に形成されている。雄側係合部１６の厚さ寸法（延出部１５の厚さ方向の寸法）は、延出部１５の厚さより大きい。そのため、雄側係合部１６は、延出部１５に対して厚さ方向に突出する。雄側係合部１６の厚さ寸法は、前方または後方に向けて徐々に小さくなる。

アンカー１７は、基部１４から内方に延出する。「内方」は、２つの傾斜端面対１ｃが互いに近づく方向である。端板１８は、アンカー１７の延出方向の端部に設けられる。アンカー１７および端板１８は、六角形セグメント１に埋設される。

雌継手部材１２は、基部２４と、雌側係合部２６と、１または複数のアンカー２７と、端板３０（図３参照）とを備える。雌側係合部２６は、筒状に形成されている。雌側係合部２６の中心軸は、六角形セグメント１の幅方向に沿う。雌側係合部２６の内部は、嵌合孔２８である。雌側係合部２６は、一方の端部開口が閉止され、他方の端部開口が開放されている。嵌合孔２８は、一方に向けて徐々に内径が小さくなる。雌側係合部２６には、延出部１５が挿通するスリット状の挿通切欠き２９が形成されている。

アンカー２７は、基部２４から内方に延出する。端板３０は、アンカー２７の延出方向の端部に設けられる。アンカー２７および端板３０は、六角形セグメント１に埋設される。

第２傾斜端面１ｂ２には、雌側係合部２６の少なくとも一部を収容する凹部が形成されている。

図３および図４に示すように、２つの六角形セグメント１を幅方向に相互に近づけると、雄継手部材１１の延出部１５が雌継手部材１２の挿通切欠き２９に挿通するとともに、雄側係合部１６が嵌合孔２８に挿入される。雄側係合部１６は、嵌合孔２８に嵌合する。２つの六角形セグメント１の傾斜端面１ｂどうしが突き合わされた状態では、雄継手部材１１と雌継手部材１２とは、互いに嵌合して２つの六角形セグメント１が長さ方向に離間する移動を規制する。

第１継手５としては、スライドコッターを採用してもよい。その場合、雄継手部材としてＨ型金物を使用し、雌継手部材としてＣ型金物を使用できる。Ｈ型金物は、バックアップ材を備える。スライドコッターでは、雄継手部材（Ｈ型金物）を雌継手部材（Ｃ型金物）に嵌合すると、バックアップ材の反力により締結力が得られる。第１継手５としては、フック継手を使用してもよい。

図１および図７に示すように、第２継手６としては、プッシュグリップ式継手を使用できる。第２継手６は、雄継手部材３１と、雌継手部材３２とを備える。雄継手部材３１は、六角形セグメント１の第１側端面１ａ１に設けられる。雌継手部材３２は、六角形セグメント１の第２側端面１ａ２に設けられる。雄継手部材３１と雌継手部材３２とは互いに嵌合可能である。

雄継手部材３１は、基板３３と、ピンボルト３４と、連結部３５と、１または複数のアンカー３６とを備える。基板３３は、側端面１ａに沿う板状に形成されている。基板３３には、ピンボルト３４が挿通する挿通孔が形成されている。ピンボルト３４は、頭部３４ａと、頭部３４ａから延出する軸部３４ｂとを備える。軸部３４ｂは基板３３の挿通孔に挿通し、基板３３から外方に突出する。軸部３４ｂは側端面１ａから外方に突出する。ここでいう「外方」は、２つの側端面１ａが互いに離れる方向である。軸部３４ｂの外周面には、凹凸が形成されている。

連結部３５は、基板３３から内方に延出する。「内方」は、２つの側端面１ａが互いに近づく方向である。連結部３５は、基板３３とアンカー３６とを連結する。アンカー３６は、連結部３５から内方に延出する。アンカー３６は、六角形セグメント１に埋設される。

雌継手部材３２は、ホルダ４３と、クサビ４４と、カップ４５と、ウレタンバネ（弾性体）４６と、アンカー４７とを備える。ホルダ４３は、筒状に形成されている。ホルダ４３の内径は、内方に向かって徐々に大きくなる。ホルダ４３の中心軸は、例えば、側端面１ａに対して垂直である。クサビ４４の中央には、挿入孔が形成されている。クサビ４４は、内方に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ状に形成されている。クサビ４４は、ホルダ４３内に設けられている。

カップ４５は、ホルダ４３の内方の端部に設けられている。ウレタンバネ４６は、カップ４５内に設けられる。ウレタンバネ４６は、クサビ４４の奥端に当接可能である。

図７および図８に示すように、２つの六角形セグメント１を幅方向に移動させ、相互に近づけると、ピンボルト３４の軸部３４ｂは、クサビ４４の挿入孔に挿入される。ピンボルト３４の挿入過程においては、ウレタンバネ４６によってクサビ４４に弾性的な押圧力が作用する。２つの六角形セグメント１の側端面１ａどうしが突き合わされた状態では、クサビ４４に作用する押圧力によってクサビ４４がピンボルト３４を把持した状態となる。ピンボルト３４に引抜き力が作用すると、ピンボルト３４の凹凸がクサビ４４に食い込み、引抜き耐力を保持する。これにより、雄継手部材３１と雌継手部材３２とは、互いに嵌合して２つの六角形セグメント１が幅方向に離間する移動を規制する。

第２継手６としては、ＴＳジョイント、ピボット継手などを使用してもよい。

［セグメントの組立方法］
図２に示すように、組み立て途上のトンネル覆工部分Ｔの前端面には、六角形セグメント１の突出端面２（第１側端面１ａ１）と、等脚台形状の凹部３とがトンネル覆工部分Ｔの周方向に交互に並ぶ。シールドマシンを用いて、凹部３に、軸線Ｌと平行な方向に新たな六角形セグメント１を組み付ける。

図３および図４に示すように、新たな六角形セグメント１を既設の六角形セグメント１に近づけると、雄継手部材１１の雄側係合部１６は、雌継手部材１２の嵌合孔２８に挿入される。新たな六角形セグメント１の第２傾斜端面１ｂ２と、既設の六角形セグメント１の第１傾斜端面１ｂ１とが突き合わされた状態では、雄継手部材１１と雌継手部材１２とは互いに嵌合して、新たな六角形セグメント１と既設の六角形セグメント１とが長さ方向に離間する移動を規制する。これにより、第１継手５は、トンネル覆工部分Ｔの周方向に隣り合う六角形セグメント１を連結する。

図７および図８に示すように、新たな六角形セグメント１の第２側端面１ａ２と、既設の六角形セグメント１の第１側端面１ａ１とが突き合わされた状態では、雄継手部材３１と雌継手部材３２とは互いに嵌合して、新たな六角形セグメント１と既設の六角形セグメント１とが幅方向に離間する移動を規制する。これにより、第２継手６は、トンネル覆工部分Ｔの軸線方向に隣り合う六角形セグメント１を連結する。

セグメントの組立構造１０は、例えば、道路用トンネル、鉄道用トンネル、共同溝、下水道、上水道、地下河川、貯留管等に適用できる。

［実施形態のセグメントの組立構造が奏する効果］
セグメントの組立構造１０は、トンネル覆工部分Ｔを構成する六角形セグメント１を、第１継手５および第２継手６によって連結する。そのため、図３および図４に示すように、新たな六角形セグメント１を軸線Ｌと平行な方向に既設の六角形セグメント１に近づけることによって、第１継手５によって、トンネル覆工部分Ｔの周方向に隣り合う六角形セグメント１を連結することができる。図７および図８に示すように、第２継手６によって、軸線方向に隣り合う六角形セグメント１を連結することができる。したがって、容易な操作で六角形セグメント１を互いに連結させ、トンネル覆工部分Ｔを構築できる。よって、六角形セグメント１を組み付ける作業における施工者の負担を軽減できる。

セグメントの組立構造１０では、第１継手５としてスライドロック式継手を用いるため、新たな六角形セグメント１を軸線Ｌと平行な方向に既設の六角形セグメント１に近づけることによって、雄継手部材１１の雄側係合部１６は、雌継手部材１２の嵌合孔２８に挿入され、嵌合する。第２継手６としては、プッシュグリップ式継手を用いるため、新たな六角形セグメント１を既設の六角形セグメント１に近づけることによって、雄継手部材３１のピンボルト３４は、雌継手部材３２の挿入孔に挿入され、クサビ４４に係止する。したがって、容易な操作で、確実に、隣り合う六角形セグメント１を連結させることができる。

比較のため、ボルトによってセグメントを連結するセグメントの組立構造について説明する。
図９は、比較形態のセグメントの組立構造１１０の六角形セグメント１０１の内部構造を示す平面図である。六角形セグメント１０１は、傾斜端面１ｂに平行に、挿通孔１０２が形成されている。挿通孔１０２は、例えば、側端面１ａから傾斜端面１ｂにかけて形成されている。挿通孔１０２には、ボルト１０３が挿通されている。ボルト１０３は、シールドマシンの締結装置によって軸周りに回転させ、連結先の六角形セグメント１０１セグメントに締結させる。これにより、六角形セグメント１０１どうしを連結することができる。

六角形セグメント１０１を用いた組立構造１１０では、長いボルト１０３を使用するため、六角形セグメント１０１を互いに連結する作業に手間がかかる。そのため、施工者の負担が大きくなる可能性がある。

本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。
例えば、図１に示す六角形セグメント１は、２つの側端面１ａが互いに平行であるが、２つの側端面１ａは互いに平行でなくてもよい。図２に示す六角形セグメント１は、円弧形状に湾曲して形成されているが、セグメントの形状は、平板状、その他の形状であってもよい。

１ 六角形セグメント（セグメント）
１ａ 側端面
１ｂ 傾斜端面
１ｂ１ 第１傾斜端面
１ｂ２ 第２傾斜端面
１ｃ 傾斜端面対
５ 第１継手（継手）
６ 第２継手（継手）
Ｔ トンネル覆工部分（筒状壁体）

Claims (1)

1. 複数のセグメントが組み合わされて筒状壁体を構成するセグメントの組立構造であって、
   対向する一対の側端面と、前記側端面の両端に形成された一対のＶ字形状の傾斜端面対とを備えた複数の六角形状の前記セグメントと、
   複数の前記セグメントどうしを連結する継手と、
   を備え、
   前記傾斜端面対は、互いに傾斜する２つの傾斜端面を有し、
   前記継手は、
   前記筒状壁体の周方向に隣り合う前記セグメントを、前記傾斜端面どうしを突き合わせて連結するスライドロック式継手と、
   前記筒状壁体の軸線方向に隣り合う前記セグメントを、前記側端面どうしを突き合わせて連結するプッシュグリップ式継手と、を含み、
   前記スライドロック式継手は、一対の前記傾斜端面対が有する２つの傾斜端面のうちの一方に１つずつ設けられた雄継手部材と、他方に１つずつ設けられた雌継手部材と、を備える、
   セグメントの組立構造。

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