JPH07238790A - シールドセグメントの継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールドセグメント接合の際の作業性向上
と、組立られたセグメントリングの真円度を確保する。 【構成】 セグメント１０の円周方向端面２０，２１に
は凸部１２と凹部１３が形成され、これに接合されるセ
グメント１１にも、その端面２０に凸部１２と係合可能
な凹部１３’と、凹部１３に係合可能な凸部１２’がそ
れぞれ形成される。凹凸部は互いに相補する形状である
ため、一旦接合されてしまえば、端面間にすべりはな
く、真円度が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばトンネルのシー
ルド工法などにおいて適用可能なシールドセグメントの
継手構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法によるトンネルに
は、円周方向に分割されその各々が円弧状のコンクリー
ト製（またはレジンコンクリート製）のシールドセグメ
ントが用いられている。そしてこれらシールドセグメン
トの組立てにあたっては、複数のシールドセグメントを
千鳥状に配置し、各シールドセグメントの円周方向端面
同士および軸方向端面同士をボルトによって連結するこ
とにより筒状のセグメントリングを形成している。

【０００３】図１４は、ボルトによる組立ての対象とな
る、従来のシールドセグメントの継手部外観を示してい
る。図１４において、８０はシールドセグメント本体
（以下、セグメント）を示し、８０ａはセグメント８０
の円周方向端面、８０ｂはセグメント８０の軸方向端面
をそれぞれ示している。

【０００４】従来のセグメント８０は、図示するように
円周方向端面８０ａおよび軸方向端面８０ｂに、一般に
「箱抜き」と呼ばれる凹部８１，８２が形成され、更に
それぞれの凹部８１，８２に対して、ボルト締結のため
の補助金具８３，８４が挿入固定されている。そして、
セグメントリングの組立てにあたっては、図１５
（ａ），（ｂ）に示すように、このセグメント８０の円
周方向または軸方向から別のセグメント８０’をアクセ
スさせて、その端面同士を突き当て、補助金具８３，８
３’（８４，８４’）のボルト孔８５，８６に直ボルト
８７または曲がりボルト８８を通し、一方の凹部でナッ
ト８９を締め、以下これを繰り返すことにより筒状のセ
グメントリングを形成している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たセグメントリングの継手構造は、図示したようにセグ
メント８０それ自体にボルト収納部としての大きな凹部
８１，８２を形成しなければならず、この欠損部分のた
めにセグメント自体の強度が低いという問題がある。ま
た、この構造は、エレクタ（図示せず）などを用いてシ
ールドセグメントを他方のセグメントに向けて推進する
時などに、補助金具８３，８４に荷重が集中してしま
い、金具周囲のセグメント部分が欠けてしまい組立体自
体の強度を低下させるという問題もある。更に、このよ
うなセグメント８０を多数使用してセグメントリングを
組立てるには、多くのボルト８７，８８を挿入してナッ
ト８９を締結しなければならず、その締付け作業は制限
された狭い作業環境下で行われるため、その作業自体に
多大な労力を要する。

【０００６】なお、このセグメント継手構造に関しては
この他、端面を凹凸形状にしてセグメント同士を係合さ
せる継手もあるが、知られている継手はセグメント間の
接触面での自由度（回転の自由度）が大きいために、組
上がったセグメントリング自体の真円度を確保されにく
いというような問題もある。

【０００７】本発明はかかる問題に鑑み、組立てられた
セグメントリング全体の高剛性および真円度を確保でき
るとともに、少ない労力でセグメント同士を接合可能な
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、本発明によれば、円弧状に分割されたシールドセグ
メントの円周方向端面または軸方向の端面同士を接合す
る継手構造において、一方のシールドセグメントの前記
端面には凸部が形成され、前記端部に接合されるべき他
方のシールドセグメントの円周方向または軸方向の端面
には、前記凸部に相補してこれに係合可能な凹部が形成
されることを特徴とするシールドセグメントの継手構造
が提供される。

【０００９】

【作用】一方のシールドセグメントの端部に凸部を形成
し、このセグメント端部に接合されるべき他方のシール
ドセグメントの端部に、凸部に相補する形状であってこ
の凸部に係合可能な凹部を形成することで、凹凸部が係
合した状態ではセグメントが互いに拘束され、接触面で
の自由度を小さくして真円度を高めることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明によるシールド
セグメント継手構造の各実施例を説明する。図１は、シ
ールドセグメント円周方向Ａに沿って円弧状のシールド
セグメントを組立て、セグメントリングを形成する場合
の継手構造を示したものである。

【００１１】図１において、１０および１１はセグメン
トリングを構成する円弧状のシールドセグメント（以
下、セグメントと略す）であり、例えばスチール、コン
クリート、またはレジンコンクリートなどの材料から形
成される。セグメント１０に関し、その円周方向端面２
０，２１には、それぞれ図１で向こう側（切羽側）に三
角形の第１の凸部１２が形成され、手前側（坑口側）に
三角形の第１の凹部１３が形成される。これらの第１凸
部１２は、図示するように、セグメント１０の切羽側の
軸方向端面２２より坑口側端面２３に向かって徐々に収
斂するような三角形断面を有して形成され、逆に第１凹
部１３は坑口側から切羽側に向かって徐々に収斂し、凸
部１２とほぼ同一なる三角形断面を有する。そして、こ
れらの凸部１２、凹部１３は端面２０，２１上の軸方向
中心位置においてその頂点同士が一致するように形成さ
れている。

【００１２】これに対し、セグメント１０に接合される
ことになるセグメント１１は、その円周方向端面２０
に、坑口側（手前側）に第１凸部１２と同一形状なる第
２の凸部１２’が形成され、切羽側に第１凹部１３と同
一形状なる第２の凹部１３’が形成される。この第２凸
部１２’は、セグメント１１の坑口側の軸方向端面２
３’より切羽側の軸方向端面２２’に向かって徐々に収
斂し、逆に第２凹部１３’は切羽側から坑口側に向かっ
て徐々に収斂するような三角形断面を有する。この端面
形態は、図１に示されないセグメント１１のもう一方の
円周方向端面においては、逆に奥側に第２凸部１２’
が、手前側に第２凹部１３’が形成される。

【００１３】図２は以上のように構成された継手構造に
よるセグメント１０とセグメント１１の円周方向接合過
程を示したものであって、（ａ）は接合前、（ｂ）は接
合後の状態を示している。なお、例示する接合は、坑口
側に位置するセグメントリング１０’に一体なるセグメ
ント１０’に対し、上述したセグメント１０を接合する
過程を説明したものである。

【００１４】接合は、まず図２（ａ）に示すように、セ
グメント１０を図示しないエレクタ（ハンドリング装
置）などによって円周方向に回転させ、その端面２１が
セグメント１１の端面２０とアライメントした状態にお
いて、セグメント１０を坑口側、すなわちセグメントリ
ング１０’へと軸方向移動させる。上述したように、セ
グメント１１の第２凸部１２’とセグメント１０の第１
凹部１３とは互いに相補し、第２凹部１３’と第１凸部
１２も同様に相補関係にあるため、セグメント１０がセ
グメントリング１１に当接した段階で、これらの凸部１
２，１２’と凹部１３，１３’は互いに係合し、これに
よりセグメント１０，１１が円周方向に接合されること
になる。

【００１５】図３は以上のようにして接合されるセグメ
ントリング（トンネル）全体の組立て状態を示してい
る。ここでは、円周方向において最後に組立てられるセ
グメントは上述したセグメント１０に相当し、アセンブ
リに対し軸方向からのアクセスが容易なように、その円
周方向両端面２０，２１共、凹部１３は奥側（坑口側）
に形成され、かつ凸部１２は手前側（切羽側）に形成さ
れている。なお、この組立てにおいて、セグメント１０
の端面２０に接合されるセグメント１４の端面２１は、
奥側に凸部１２’が、手前側に凹部１３’が形成され、
他端面はこれと逆の配置をとる。

【００１６】このように第１実施例によれば、セグメン
トの端面において角型の凹凸部を噛み合わせることで、
ガタの生じない接合形態を供することができ、ボルトを
使用せずともセグメント自体の継手により外力に対抗す
ることができる。また、組立てのセグメントを円周方向
位置決めして軸方向にスライドすることで、簡単に接合
することができ、面合わせが容易でかつ取り付けのため
の労力を低減することができる。なお、本実施例におい
てトンネル軸方向の接合は従来同様ボルトを用いて接合
している。

【００１７】次に、上述した継手構造とは異なる本発明
の第２実施例としての継手構造を説明する。図４は、こ
の継手構造を構成するセグメントの外観を示している。
なお、以下説明する各実施例において、第１実施例の継
手構造と同様な構成部分は同一番号を付すこととする。

【００１８】この実施例によれば、接合される２つのセ
グメントの内、一方のセグメント１０には、その円周方
向一端に、セグメント外周面２５に連続する半円状の凸
部１２と、セグメント内周面２５に連続する凹部１３が
形成される。これらの凸部１２、凹部１３はその輪郭線
がスムーズに連続するように隣接され、セグメント軸方
向に沿って形成される。一方、セグメント１０の円周方
向他端部においては、これとは逆に、セグメント外周面
２５に連続する半円状の凹部１３と、セグメント内周面
２５に連続する凸部１２がそれぞれ形成される。

【００１９】上述した凹凸部の配置形態は、セグメント
１０に接合されることになるセグメント１１においても
全く同様であり、それぞれの円周方向端部に第２の凸部
１２’および第２の凹部１３’が同じように形成され
る。なお、このセグメントの変形としては円周方向両端
部の外周面側に半円状の凸部を有するもの、あるいは内
周面側に凸部を有するものが考えられる。

【００２０】図５は図４に示したセグメント１０，１１
の接合方法を示したものである。しかして、その接合
は、セグメント１１に対しセグメント１０をその内側か
らアクセスさせ、まずセグメント１０の内周面２５に連
続して形成される第１凸部１２を、セグメント１１の内
周面２５’に形成された第２凹部１３’に係合させる。
この時、セグメント１０は、図中点線で示したようにセ
グメント１１の外方輪郭に連続する仮想円よりも内方に
ずれた位置にあり、ここからセグメント組立て用エレク
タを用いて、セグメント１０の円周方向自由端を矢印Ｃ
の方向に付勢する。この結果、セグメント１０はセグメ
ント１１との係合面と支点として回転し、その係合関係
を保ちつつ、最終的には第１凸部１２に隣接する第１凹
部１３がセグメント１１の第２凸部１２’と係合し、こ
の時点では両セグメント１０，１１の外方輪郭がスムー
ズに連続するようになる（図５の実線位置）。なお、こ
のセグメント１０，１１の継手構造は、強度上、凹部周
りのセグメント肉厚が充分確保されるような巴型となっ
ているために、図５のように組立てられた状態では、内
周面２５，２５’側に位置する凸部１２，１２’の一部
が、内周面２５，２５’よりも若干内方に張り出すこと
になるが、この程度の張り出しはシールドトンネル施工
上特に問題はなく、通常は、この内周面２５，２５’に
対して更にコンクリートが打ち込まれるため、支障は全
くない。

【００２１】図６は、以上のようにして接合されるセグ
メント全体の組立て状態を示している。ここでは、上述
したセグメント１０の他、円周方向両端部の内周面側に
凸部を形成した２つのセグメント１５、および円周方向
両端部の外周面側に凸部を形成したセグメント１６が使
用され、更に最上段のセグメント１７は、組立て易いよ
うに他のセグメント１０，１５，１６よりも小さく、か
つその円周方向両端部の外周面側には凸部が形成されて
いる。なお、ここではトンネル軸方向の接合は従来同様
ボルトが使用されている。

【００２２】次に、第３実施例によるセグメント継手構
造を図７に示す。この実施例によれば、セグメント１０
の円周方向一端には円弧状の凸部１２が形成され、これ
とは逆の円周方向他端には凸部１２に相補する円弧状の
凹部１３が形成される。これらの凸部１２、凹部１３は
その輪郭線がスムーズにセグメント外周面２４および内
周面２５に連続するように形成され、セグメント軸方向
に沿って延びる。なおこのセグメント継手形状は、セグ
メント１０に接合されることになるセグメント１１にお
いても全く同様であり、それぞれの円周方向端部に第２
の凸部１２’および第２の凹部１３’（図８）が同じよ
うに形成される。

【００２３】図８（ａ），（ｂ）は上記セグメント１
０，１１の組立て方法を示したものである。その接合
は、（ａ）に示すように、まずセグメント１０の凸部１
２を、セグメントリング１０’と一体なるセグメント１
１の凹部１３’に係合させ、次に推進ジャッキ等により
（ｂ）に示すようにセグメント１０をセグメントリング
１１側に向けてスライドさせ、セグメント１０をセグメ
ント１１に対して完全に適合させる。図９は、以上のよ
うにして組立てられたセグメントリングの端部外観を示
している。ここでは、上述したセグメント１０，１１の
他、最上段に円周調整のための小さなセグメント１８が
用いられており、ここでもトンネル軸方向の接合は従来
同様ボルトが使用されている。

【００２４】最後に、本発明の第４実施例によるセグメ
ント継手構造を図１０に示す。この実施例では、セグメ
ント１０自体は先の実施例と同様に円弧状に湾曲させる
が、その円周方向端面２０，２１に端面接合のための凹
凸部は形成されず、軸方向端面２２に２つの凸部２３
が、もう一方の軸方向端面２３に２つの凹部１３がそれ
ぞれ形成される。図１１はこれら凸部１２の拡大図であ
り、図１２は凹部１３の拡大図である。凸部１２は、通
常坑口側の接合端面に形成され、その断面は、セグメン
トリングを形成した際、リング下方向に向けて細幅にな
るように台形状に形成され、端面２２と一体なる基部か
ら上方にかけて徐々にその台形断面積を増すように設定
される。これに対し端面２３に形成される凹部１３は、
通常切羽側の接合端面に形成され、その開口断面は、セ
グメントリングを形成した際、リング下方向に向けて細
幅になるように台形状に形成され、端面２３から凹部１
３の底部にかけて徐々にその開口断面積を増すように設
定される。なお、本実施例では上記凸部１２は、その円
周方向長さが、凹部１３のそれよりも若干小さく設定さ
れる。これは、セグメント接合において、凸部１２を凹
部１３の広幅側に挿入し、その後凹部１３の細幅側に移
動させることで、凸部１２と凹部１３とを楔状に噛み合
わせて、双方の離脱を防止するためである。

【００２５】図１３（ａ），（ｂ）は上記セグメント１
０の組立て方法を示したものである。その接合は、
（ａ）に示すように、まずセグメント１０の２つの凸部
１２を、エレクタ等を用いて、２つのセグメント１１の
凹部１３’の広幅側にそれぞれ係入し、その後セグメン
ト１０を円周方向に回転させ、凹部１３’の細幅側へと
凸部１２を変位させる。これにより、最終的には（ｂ）
に示すように、２つの凸部材１２と凹部１３’とが密に
適合されることとなり、２つのセグメント１１に対しそ
の軸方向からセグメント１０を千鳥状に連結することが
できる。

【００２６】なお、この第４の実施例による継手構造
は、前述した各実施例での円周方向側の継手構造に加
え、既設のセグメントとの接合においてセグメント間で
ローリングを起こさず設計位置での組立てが可能な継手
構造である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、接
合端面に形成される凹凸部同士の係合により隣接するセ
グメント同士を円周方向や軸方向に嵌合可能としたた
め、ボルトで連結する従来の継手構造に比較して、セグ
メントの噛み合わせによって外力に対抗でき、またセグ
メントに対する欠損部を少なくすることができ、セグメ
ント製造時の労力と材料費が低減できる。また、ボルト
による接合箇所を少なくすることができ、セグメント組
立時間が大幅に低減でき、作業能率も向上する。

【００２８】また、凹凸部によるセグメント接合形態
は、接合面の自由度を拘束できる構造であるために、接
合面での自由度を小さくできてセグメントリングの真円
度を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例としての継手構造を示すシ
ールドセグメントの外観斜視図である。

【図２】図１のセグメントの円周方向接合前後を示す外
観図である。

【図３】図１のセグメントによって組立てられたセグメ
ントトンネルの端部外観図である。

【図４】本発明の第２実施例としての継手構造を示すシ
ールドセグメントの外観斜視図である。

【図５】図４のセグメント同士の組立方法を示す外観図
である。

【図６】図４のセグメントによって組立てられたセグメ
ントトンネル部分の端部外観図である。

【図７】本発明の第３実施例としての継手構造を示すシ
ールドセグメントの外観斜視図である。

【図８】図７のセグメントの接合過程を示し、（ａ）は
接合前、（ｂ）は接合後をそれぞれ示した図である。

【図９】図７のセグメントによって組立てられたセグメ
ントリングの端面外観図である。

【図１０】本発明の第４実施例としての継手構造を示す
シールドセグメントの外観斜視図である。

【図１１】図１０のセグメントの凸部を拡大した外観斜
視図である。

【図１２】図１０のセグメントの凹部を拡大した外観斜
視図である。

【図１３】図１０のセグメントの接合過程を示し、
（ａ）は接合前、（ｂ）は接合後をそれぞれ示した図で
ある。

【図１４】従来のセグメント部分の外観斜視図である。

【図１５】図１４の継手部分の断面図である。

【符号の説明】

１，１１，１４，１５，１６，１７，１８ シールドセ
グメント １２ 凸部（第１の凸部） １２’ 凸部（第２の凸部） １３ 凹部（第１の凹部） １３’ 凹部（第２の凹部） ２０，２１ 円周方向端面 ２２，２３ 軸方向端面 ２４，２４’ 外周面 ２５，２５’ 内周面 Ａ セグメント円周方向 Ｂ シールドトンネル軸方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 直道 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円弧状に分割されたシールドセグメント
   の円周方向端面または軸方向の端面同士を接合する継手
   構造において、 一方のシールドセグメントの前記端面には凸部が形成さ
   れ、前記端部に接合されるべき他方のシールドセグメン
   トの円周方向または軸方向の端面には、前記凸部に相補
   してこれに係合可能な凹部が形成されることを特徴とす
   るシールドセグメントの継手構造。
2. 【請求項２】 前記凸部が形成される一方のシールドセ
   グメントの前記端面には、更に凹部が形成され、前記凹
   部が形成される他方のシールドセグメントの端面には、
   前記凹部と係合可能な凸部が形成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のシールドセグメントの継手構造。
3. 【請求項３】 凸部が形成される一方のシールドセグメ
   ントの他端面には、前記凸部と係合可能な凹部が形成さ
   れ、凹部が形成される他方のシールドセグメントの他端
   面には、前記凹部を係合可能な凸部が形成されることを
   特徴とする請求項１に記載のシールドセグメントの継手
   構造。
4. 【請求項４】 前記凸部および凹部はシールドセグメン
   トの軸方向端面に形成され、凹部は凸部よりも大きく形
   成され凸部は凹部内においてセグメント円周方向に変位
   可能であることを特徴とする請求項３に記載のシールド
   セグメント継手構造。