JPH10131686A - コンクリートセグメントの締結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隣接するコンクリートセグメント同士を簡易
な操作で効率的に締結することができ、コンクリートセ
グメントの表面への開口部が少なく、且つ止水性にも優
れたコンクリートセグメントの締結構造を提供するこ
と。 【解決手段】 隣接するコンクリートセグメントの端面
寄りの箇所にそれぞれ形成されたボルトボックスの一方
はコンクリートセグメントに埋設され、埋設された該ボ
ルトボックスが、少なくとも補強部材と、該補強部材に
締結されるフランジ部を有し上記ボルトの一端部に形成
された係止頭部の収容部を形成する係止頭部収容部材
と、該補強部材と該係止頭部収容部材とを締結するため
の補強部材締結部材と、該補強部材と該係止頭部収容部
材のフランジ部との間に設けられた水膨張性止水材とか
らなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートセグ
メントの締結構造に関し、詳しくは、隣接するコンクリ
ートセグメント同士を簡易な操作により効率的に締結す
ることができ、セグメント表面への開口部が少なく、且
つ止水性にも優れたコンクリートセグメントの締結構造
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】シール
ド工法において、個々のコンクリートセグメントは、シ
ールド機の後方で締結され、トンネルなどの１次覆工等
として組み立てられる。従来、個々のコンクリートセグ
メントには、締結面となる端面の近傍に凹陥部であるボ
ルトボックスが設けられ、該ボルトボックス間にボルト
を挿通させると共に該ボルトに両側からナットを螺合さ
せることにより個々のコンクリートセグメントの締結が
行われていた。

【０００３】近年、コンクリートセグメントの締結は自
動化が進み、シールド機の後方でコンクリートセグメン
トを組み立てる自動組立機が開発されてきているが、締
結される両セグメントのボルトボックスから同時に締結
作業を進めなければならないことが自動組立機による組
み立て精度の向上を困難にしており、組み立て精度を向
上させるためには、締結作業の簡略化が必要であった。
また、コンクリートセグメントを組み立てる際には、ボ
ルトボックスがトンネルの内側である作業側に開口して
いるため、特にコンクリートセグメントをトンネルの上
部に設置する場合などには、ボルトやナットが落下する
という危険があった。更に、従来の締結構造において
は、一次覆工等として組み立てられた際に一次覆工等の
内側への漏水の問題があり、止水措置が必要となってい
た。

【０００４】従って、本発明の目的は、隣接するコンク
リートセグメント同士を簡易な操作で効率的に締結する
ことができ、コンクリートセグメントの表面への開口部
が少なく、且つ止水性にも優れたコンクリートセグメン
トの締結構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、隣接するコン
クリートセグメントの端面寄りの箇所にそれぞれボルト
ボックスが形成され、該ボルトボックス間にボルトが挿
通され、該ボルトに一方のボルトボックス内でナットを
螺合させることにより該コンクリートセグメント同士を
締結した締結構造であって、他方のボルトボックスは、
コンクリートセグメントに埋設され、埋設された該ボル
トボックスは、少なくとも補強部材と、該補強部材に締
結されるフランジ部を有し上記ボルトの一端部に形成さ
れた係止頭部の収容部を形成する係止頭部収容部材と、
該補強部材と該係止頭部収容部材とを締結するための補
強部材締結部材と、該補強部材と該係止頭部収容部材の
フランジ部との間に設けられた水膨張性止水材とからな
ることを特徴とするコンクリートセグメントの締結構造
を提供することにより上記目的を達成したものである。
また、本発明は、上記補強部材又は係止頭部収容部材と
コンクリートとの境界面はコンクリートセグメントの上
記端面に通じており、該境界面にも水膨張性止水材が設
けられているコンクリートセグメントの締結構造を提供
するものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明のコンクリートセグ
メントの締結構造の一実施形態について図面を参照しな
がら説明する。尚、図１は、本発明のコンクリートセグ
メントの締結構造の一実施形態を示す断面図である。

【０００７】図１中、１及び２は、互いに隣接するコン
クリートセグメントであり、それぞれの端面１ａ，２ａ
を接した状態で本発明に係る締結構造により締結されて
いる。即ち、この実施形態における締結構造は、隣接す
るコンクリートセグメント１、２の端面１ａ，２ａ寄り
の箇所にそれぞれボルトボックス３、４が形成され、該
ボルトボックス３、４間にボルト５が挿通され、該ボル
ト５に一方のボルトボックス４内でナット６を螺合させ
ることにより該コンクリートセグメント１、２同士を締
結した締結構造であって、他方のボルトボックス３は、
コンクリートセグメント１に埋設され、埋設された該ボ
ルトボックス３は、補強部材７と、該補強部材７に締結
されるフランジ部８ａを有し上記ボルト５の一端部に形
成された係止頭部５ａの収容部を形成する係止頭部収容
部材８と、該補強部材７と該係止頭部収容部材８とを締
結するための補強部材締結部材９と、該補強部材７と該
係止頭部収容部材のフランジ部８ａとの間に設けられた
第１水膨張性止水材１０とからなるコンクリートセグメ
ントの締結構造である。。補強部材７とコンクリートと
の境界面は、上記端面１ａに通じており、この境界面に
は第２水膨張性止水材１１が設けられている。

【０００８】更に、本形態のコンクリートセグメントの
締結構造について詳細に説明する。上記ボルトボックス
３を構成する補強部材７は、その中心部にボルト挿通孔
２０が形成された板状体であり、その一端面７ａがコン
クリートセグメント１の端面１ａと同一平面上に位置す
るようにコンクリートセグメントに設置されている。補
強部材７の他端面７ｂの周縁近傍には、補強部材締結部
材９の末端に形成された雄ねじ部に螺合可能な雌ねじ部
２１が穿設されている。係止頭部収容部材８は、その周
囲に補強部材締結部材９の末端を挿通可能な締結孔２２
を有するフランジ部８ａを有する。補強部材７と係止頭
部収容部材８とは、補強部材締結部材９の上記雄ねじ部
を有する末端を上記締結孔２２に挿通させ、該雄ねじ部
を補強部材７の雌ねじ部２１に螺入することにより締結
されている。尚、９ａは、補強部材締結部材９に一体的
に形成された螺子締め部であり、これを回転させること
により上記雄ねじ部が上記雌ねじ部２１に螺入される。

【０００９】係止頭部収容部材８の中央部には凹陥部８
ｂが形成されており、係止頭部収容部材８と補強部材７
とが締結されることにより、補強部材７と凹陥部８ｂと
で囲まれた係止頭部５ａの収容部が形成される。この収
容部が、コンクリートセグメント１におけるボルトボッ
クス３であり、締結された状態においてコンクリートセ
グメントの表面に開口しないため、ボルトボックス３は
コンクリートセグメントに埋設されていると表現する。

【００１０】係止頭部収容部材８のフランジ部８ａに
は、凹状溝が形成されており、該凹状溝の内壁面と補強
部材７との間に環状の第１水膨張性止水材１０が設けら
れている。更に、補強部材７の外周面であって、コンク
リートセグメントの端面１ａに通じるコンクリートとの
境界面には、環状の第２水膨張性止水材１１が配設され
ている。

【００１１】コンクリートセグメント２のボルトボック
スは、隅にアンカー２３が装着された補強部材２４と、
コンクリートセグメントの表面に開口部を有する凹陥部
２５とからなる。コンクリートセグメント２には、ボル
トボックス４内と端面２ａとの間を連通し、ボルト５を
挿通可能なボルト挿通孔２６が形成されている。ボルト
挿通孔２６の内壁面は、弾性部材３０により構成され、
該弾性部材３０の外周部には水膨張性材料からなる環状
部材３１が設けられている。該弾性部材３０は、ボルト
５を周囲から押圧することによりボルト５の自由移動を
規制する機能も有する。尚、上記弾性部材は化学工業技
術分野で利用されている樹脂の弾性材料、例えば天然ゴ
ム、合成ゴム（例えばＥＰＤＭ）等ゴム系樹脂、好まし
くはこれらの加硫ゴム、及び、ポリウレタンエラストマ
ー等、特に好ましくは上記ゴム系樹脂の加硫ゴムからな
る。

【００１２】コンクリートセグメント１、２の締結は、
ボルトボックス３、４間に挿通されたボルト５の雄ねじ
部にボルトボックス４内でナット６を螺合させることに
より行う。尚、ボルトボックス３、４間に挿通されるボ
ルト５は、図１に示すように一端部に一体的に形成され
た係止頭部５ａを有するボルトであっても良いし、棒状
のボルトの一端部にナットを脱着不可能に固定し、これ
を係止頭部としたものであっても良い。係止頭部の形状
としては、通常のナットのように六角柱状であっても良
いし、補強部材７又は係止頭部収容部材８の一部に当接
するような突出部を備え、ボルトボックス内における回
転が規制されるような形状のものであっても良い。上記
締結のための操作は、自動締結装置等によっても簡単に
行うことができる。即ち、ボルトボックス４はコンクリ
ートセグメント２の表面に開口するため、例えば、ナッ
ト６の外周面に櫛歯形状の歯車部を形成し、前記歯車部
に噛み合う歯車を自動締結装置に設け、自動締結装置に
おける該歯車を回転駆動することにより容易に締結可能
である。この場合、ボルトボックス４側からのみナット
の螺合を行うため、締結操作が極めて簡易であり、ま
た、棒状ボルトに両側からナットを螺合させる場合のよ
うに螺合の両側における不均衡が生じないため、コンク
リートセグメントの組み立て精度が極めて良い。

【００１３】更に、補強部材７と係止頭部収容部材８の
フランジ部８ａとの境界面に水が浸入した場合であって
も、第１水膨張性止水材１０が水を吸収して膨張するこ
とにより水の流路が遮断されるためボルトボックス３内
への水の浸入が阻止され、補強部材７の挿通孔２０を介
しての水の漏水が防止される。また、補強部材７の近傍
に水が浸入した場合であっても、第２水膨張性止水材１
１が水を吸収して膨張することにより水の流路が遮断さ
れるため、コンクリートセグメントの端面１ａへの水の
浸出やコンクリートセグメントの内側表面、即ち一次覆
工として組み立てた場合におけるトンネル内部への漏水
を防止することができる。このように、本発明のコンク
リートセグメントの締結構造によれば、水の浸入を効果
的に阻止することができ、例えば、コンクリートセグメ
ントを一次覆工として組み立てた場合における漏水を長
期間に亘り効果的に防止することができる。

【００１４】上記第１及び第２水膨張性止水材の形成材
料としては、種々のものを使用することができ、水膨脹
性物質、又は該水膨張性物質に非水膨脹性樹脂を混練し
た水膨脹性材料等を使用することができる。尚、第１水
膨張性止水材の形成材料と、第２水膨張性止水材の形成
材料とは、同一でも異なるものであっても良い。上記該
水膨脹性物質としては、水膨脹性ポリウレタン樹脂、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、
メチルセルロース、デンプン−アクリル酸共重合体、ス
チレン−無水マレイン酸共重合体及びこれらの共重合体
の塩、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール−
無水マレイン酸共重合体及びこれらの架橋物、ビニルエ
ステル−エチレン系不飽和カルボン酸及びそのケン化物
等が挙げられるが、好ましいのは、水膨脹性ポリウレタ
ン樹脂である。かかる水膨脹性ウレタン樹脂の代表的な
例としては、一般式

【００１５】

【化１】

【００１６】で示されるポリエーテルポリオールの一種
または二種以上の混合物と、ポリイソシアネートとを反
応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量１〜１２％、好まし
くは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリ
マーが挙げられる。

【００１７】上記多価アルコールとしては、例えば二価
アルコール（例えばエチレングリコール、プロピレング
リコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコ
ール等）、三価アルコール（例えばグリセリン、トリオ
キシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，
２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３
−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタ
ントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオ
ール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−
ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプ
タントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペン
タントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４
−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオー
ル、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例
えばエリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，
４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテ
トロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，
３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール
（例えばアドニット、アラビット、キシリット等）、六
価アルコール（例えばソルビット、マンニット、イジッ
ト等）等を例示することができる。

【００１８】また、上記一般式（化１）で示されるポリ
エーテルポリオールは、かかる多価アルコールに常法に
よりエチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレ
ンオキサイドを所望の分子量となるように且つエチレン
オキサイド基含量が所望の含量となるように付加せしめ
ることによって製造することができる。また、エチレン
オキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイド
とはランダム状でもブロック状に付加しても良い。ま
た、上記ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン基
の重量割合は２０〜１００重量％が良く、２０重量％未
満では水膨張性が不十分となることがあるので好ましく
ない。

【００１９】ポリイソシアネートとしては任意のもの、
例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘ
キサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイ
ソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，
５−ビス−イソシアナト−１，３，５−トリメチルシク
ロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−
ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等
を使用することができる。脂肪酸トリイソシアネートは
部分的に併用しうる。芳香族ポリイソシアネートも使用
することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例え
ば２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートま
たはそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−
４，４’−ジイソシアネート、ｍ−またはｐ−フェニレ
ンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネ
ート及びそれらの異性体を例示することができる。カル
ボジイミド基、ウレトジオン基、ウレタン基、ウレトイ
ミン基、ビウレット基またはイソシアヌレート環を含有
する芳香族ポリイシシアネートも使用できる。

【００２０】かくして得られたイソシアネート基含有プ
レポリマーは、単独で使用することも可能であり、また
活性水素化合物と混合、硬化させて使用することも可能
である。かかる活性水素化合物とは、１分子当たり２〜
６個の活性水素基を有し、且つ活性水素基当たりの平均
分子量が３０〜１５，０００なるポリオール、ポリアミ
ン、又はそれらの混合物であって例えば、エチレングリ
コール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメ
チロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオール、ポリ
プロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレ
ンオキサイド共重合体等のポリアルキレングリコール、
エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドの如きアル
キレンオキサイドとグリセリン、トリメチロールプロパ
ン、１，２，６−ヘキサントリオールの如き低分子量ト
リオール又はペンタエリスリトールの如き低分子量テト
ラオール又はソルビトールの如き低分子量ヘキサオール
との重合物、エチレンジアミン、４，４−メチレンビス
−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそれらと上記
アルキレンオキサイドとの重合物が挙げられる。

【００２１】イソシアネート基含有ポレポリマーと活性
水素化合物との反応に際しては、一般にイソシアネート
基と活性水素化合物との反応を促進させる従来公知の触
媒、例えば、トリエチルアミン、トリエチレンジアミ
ン、Ｎ−モルホリン、スタナスオクトエート、ジブチル
ジラウレート等を添加することができる。上記イソシア
ネート基含有プレポリマーにおける上記ポリイソシアネ
ートと上記活性水素化合物の使用割合は〔ＮＣＯ〕／
〔Ｈ⁺ 〕比が好ましくは０．８〜１．４、より好ましく
は１．０〜１．２の範囲である。

【００２２】上記水膨脹性物質と混練することができる
非水膨脹性樹脂としては天然ゴム、合成ゴム( 例えばＥ
ＰＤＭ）等のゴム系樹脂、ポリ塩化ビニル及びその共重
合体等の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂に可塑剤
を併用した軟質塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリ
プロピレン及びそれらの共重合体、シリコン樹脂等が挙
げられ、これらのなかでもゴム系樹脂、軟質塩化ビニル
系樹脂が好ましい。

【００２３】本発明のコンクリートセグメントの締結構
造は、上記の実施形態により何等制限されることなく、
様々な形態で実施可能である。図２は、本発明のコンク
リートセグメントの締結構造の他の実施形態を示す断面
図である。図２は、締結される両コンクリートセグメン
トの内の、埋設されたボルトボックスを有する一方のコ
ンクリートセグメント１側のみを示した図である。

【００２４】この実施態様におけるボルトボックス３
は、コンクリートセグメント１に埋設され、埋設された
該ボルトボックス３は、補強部材７と、該補強部材７に
締結されるフランジ部８ａを有しボルト５の一端部に形
成された係止頭部５ａの収容部を形成する係止頭部収容
部材８と、補強部材７と係止頭部収容部材８とを締結す
るための補強部材締結部材である螺子９と、補強部材７
と係止頭部収容部材のフランジ部８ａとの間に設けられ
た第１水膨張性止水材１０とからなる。係止頭部収容部
材８とコンクリートとの境界面４０は、端面１ａに通じ
ており、この境界面４０に第２水膨張性止水材１１が設
けられている。

【００２５】尚、本実施形態においては、係止頭部収容
部材８のフランジ部８ａに螺子９に螺合する雌ねじ部が
形成され、該螺子９を該雌ねじ部に螺入することにより
補強部材７と係止頭部収容部材８とが締結されている。
本発明における補強部材締結部材としては、このように
補強部材と係止頭部収容部材とを締結することができる
ものであれば、様々な態様のものを採用することができ
る。図３及び図４に、それぞれ補強部材締結部材の他の
例を示した。図３及び図４に示す補強部材締結部材は、
先端部に雄ねじ部を有し、補強部材及び係止頭部収容部
材を貫通させた状態で該雄ねじ部にナット９ｂを螺合さ
せることにより両部材を締結するものである。図５及び
図６に、補強部材締結部材の更に他の態様を示す。

【００２６】また、本発明における水膨張性止水材は、
図１、図２に示すように２カ所にそれぞれ一つ設けても
良いし、それぞれの箇所に複数設けても良い。また、上
記実施形態において第１及び第２水膨張性止水材を設け
た位置に加えて、更に他の位置にも同様な水膨張性止水
材を設けても良い。

【００２７】また、補強部材と係止頭部収容部材のフラ
ンジ部との間に水膨張性止水材を設ける態様としては、
上記実施形態のようにフランジ部に凹状溝を形成し、該
凹状構内に水膨張性止水材を設けても良いし、補強部材
に凹状溝を形成し、その凹状構内に設けても良い。ま
た、上記実施形態においては、第２水膨張性止水材は、
補強部材又は係止頭部収容部材の外周面に溝等を設ける
ことなく設けられているが、これらの外周面に溝を形成
し、溝内に水膨張性止水材を配置させても良い。

【００２８】また、本発明におけるコンクリートセグメ
ントに埋設される側のボルトボックスの形状は、円柱形
であっても四角柱形であっても良く更に他の形状であっ
ても良い。補強部材等も該ボルトボックスの形状に応じ
て適宜の形状のものを採用することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のコンクリートセグメントの締結
構造によれば、隣接するコンクリートセグメント同士を
簡易な操作で効率的に締結することができ、コンクリー
トセグメントの表面への開口部が少ないためボルトやナ
ットの落下の危険性が少なく、止水性に優れ、例えばコ
ンクリートセグメントを締結して１次覆工などとして組
み立てた場合においては、水膨張性止水材が水を吸収す
ると共にその流路を遮断することにより水の漏水が長期
に亘り効果的に阻止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の一実施形態を示す断面図である。

【図２】図２は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の他の実施形態を示す断面図である。

【図３】図３は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。

【図５】図５は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。

【図６】図６は、本発明のコンクリートセグメントの締
結構造の更に他の実施形態を示す断面図である。

【符号の説明】

１，２ コンクリートセグメント ３ 埋設されるボルトボックス ４ 開口部を有するボルトボックス ５ ボルト ６ ナット ７ 補強部材 ８ 係止頭部収容部材 ８ａ フランジ部 ９ 補強部材締結部材 １０ 第１水膨張性止水材 １１ 第２水膨張性止水材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 和美 東京都荒川区東尾久７丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 原 康二 東京都荒川区東尾久７丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 井上 弘 東京都荒川区東尾久７丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 江川 昌男 東京都荒川区東尾久７丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内 (72)発明者 森田 博 東京都荒川区東尾久７丁目２番35号 旭電 化工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 隣接するコンクリートセグメントの端面
   寄りの箇所にそれぞれボルトボックスが形成され、該ボ
   ルトボックス間にボルトが挿通され、該ボルトに一方の
   ボルトボックス内でナットを螺合させることにより該コ
   ンクリートセグメント同士を締結した締結構造であっ
   て、 他方のボルトボックスは、コンクリートセグメントに埋
   設され、埋設された該ボルトボックスは、少なくとも補
   強部材と、該補強部材に締結されるフランジ部を有し上
   記ボルトの一端部に形成された係止頭部の収容部を形成
   する係止頭部収容部材と、該補強部材と該係止頭部収容
   部材とを締結するための補強部材締結部材と、該補強部
   材と該係止頭部収容部材のフランジ部との間に設けられ
   た水膨張性止水材とからなることを特徴とするコンクリ
   ートセグメントの締結構造。
2. 【請求項２】 上記補強部材又は係止頭部収容部材とコ
   ンクリートとの境界面はコンクリートセグメントの上記
   端面に通じており、該境界面にも水膨張性止水材が設け
   られていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリ
   ートセグメントの締結構造。