JPH10153095A - セグメント接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単にセグメント間の接合ができ、しかも、
セグメント組立の自動化に対応出来るようにする。 【解決手段】 セグメント５２に螺旋状の凸部６１を有
するボルト６２と該ボルトを一方向のみに回転可能に保
持するラチェット機構６３を設け、セグメント５１に形
成した円筒穴７１の内面にボルトの螺旋状凸部６１を受
け入れる受入れ溝を設けてセグメント接合構造とする。
セグメント間接合時、セグメント５２に設けたボルト６
２をセグメント５１の円筒穴７１に位置合わせし、セグ
メント５２をセグメント５１に押しつけるとラチェット
機構６３によりボルト６２が一方向に回転し、これによ
りボルトの螺旋状凸部６１が円筒穴７１の内面に形成し
た受入れ溝にねじ込まれて行き、両者間の接合が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はセグメント接合構造
に係わり、特に、シールドトンネルの内壁を形成するセ
グメントを相互に接合するためのセグメント接合構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルは、円筒状鋼製の筒内
に掘削機を取り付けてなるシールドを地山に押しつけな
がら掘ってゆくトンネルである。シールド工法では、シ
ールドでトンネル前面の土砂を防護しながら掘削すると
同時にシールドを前方に押出し、これと並行してシール
ド内の後方でセグメントをリング状に組み立て、該リン
グ状セグメントをトンネル長手方向に順次連続的に建て
込むことによりトンネル内壁（ライニング）を形成す
る。シールドを押し出すには、数百トンから数千トンと
いう大きな力がいるが、セグメントがその反力受けとな
り、ジャッキでシールドを前方に送り出す。

【０００３】図９はシールド工法におけるセグメント組
立て説明図であり、１はシールド機、１ａは円筒状鋼製
の筒、１ｂは掘削機の掘削刃、２は地盤、３はリング状
セグメントである。尚、図９ではリング状セグメント３
の半断面斜視図を示しているが、図１０にリング状セグ
メント３の横断面図を示す。３ａはセグメントであり、
各セグメント３ａをリング状に接合することにより、リ
ング状セグメント３が形成され、各リング状セグメント
３をトンネル長手方向に連続的に接合することによりト
ンネル内壁が形成される。リング状セグメント３はシー
ルド機１内の後方で組み立てられ、シールド機１がＡ矢
印方向に掘進するのと並行して、既に建て込んであるリ
ング状セグメントに順次接合する（一点鎖線参照）。

【０００４】セグメント３ａは材質から、コンクリート
セグメント、鋼セグメント、鋼コンクリート合成セグメ
ントなどがあり、このうちコンクリートセグメントには
箱形と平板形がある。図１１は箱形セグメントの構成図
であり、（ａ）は底面図、（ｂ）は底面図におけるＡＡ
矢視断面、（ｃ）は側面図である。箱形セグメントはコ
ンクリートの円弧状厚板３１を箱抜きした形状を有して
いる。３２ａ〜３２ｄはそれぞれ箱抜き部であり、両端
の２つの箱抜き部３２ａ，３２ｄの側壁にはセグメント
継手Ｓ１〜Ｓ３とリング継手Ｒ１１〜Ｒ２２が設けら
れ、内側の２つの箱抜き部３２ｂ，３２ｃにはリング継
手Ｒ３１〜Ｒ４２が設けられている。セグメント継手は
リング状セグメント３（図１０）の隣接セグメント間を
接合するもの、リング継手は隣接するリング状セグメン
トのセグメント間接合するためのものであり、接合用の
ボルトを挿通するためのボルト穴を有している。

【０００５】リング状セグメント３を構成する隣接セグ
メント３ａ，３ａ間を接合するには、両セグメントを位
置合わせした後、一方のセグメントのセグメント継手Ｓ
１〜Ｓ３よりボルトを挿通し、他方のセグメントのセグ
メント継手Ｓ１〜Ｓ３に露出したボルトの先端にナット
を嵌合することにより行う。また、隣接するリング状セ
グメント３，３間を接合するには、両リング状セグメン
トを位置合わせした後、一方のセグメントのセグメント
継手Ｒ１１〜Ｒ１２、Ｒ３１〜Ｒ３２よりボルトを挿通
し、他方のセグメントのセグメント継手Ｒ２１〜Ｒ２
２、Ｒ４１〜Ｒ４２に露出したボルトの先端にナットを
嵌合することにより行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
セグメント接合構造においては、予め各セグメントにボ
ルト挿通用の穴を開けておき、接合すべきセグメントと
セグメントを結合するようにボルト穴にボルトを通し、
該ボルトにナットを締め付けてセグメント間を接合する
ものであった。かかる従来のセグメントの組立て作業
は、狭くて高い場所で、大きなセグメントをエレクタで
つかんで微妙に操作しながら行う必要があるため能率が
悪かった。しかも、ボルトの挿通、ナット締めを手作業
で行わなければならず、また、ボルト締め付け箇所が多
数あるため、かなりの人手が必要で、ボルトが太くなる
と作業員にとって重作業であった。以上より、本発明の
目的は、簡単にセグメント間の接合ができ、しかも、セ
グメント組立の自動化に対応出来るセグメント接合構造
を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は本発明によれ
ば、トンネルの内壁を形成するセグメントを相互に接合
するためのセグメント接合構造において、一方のセグメ
ントに螺旋状の凸部を有するボルトと、該ボルトを一方
向のみに回転可能に保持するラチェット機構を設け、他
方のセグメントの円筒穴内面に前記螺旋状凸部を受け入
れる受入れ溝を設けてなるセグメントの接合構造により
達成される。かかるセグメント接合構造によれば、セグ
メント間接合時に、一方のセグメントに設けたボルトを
他方のセグメントの円筒穴に位置合わせし、しかる後、
該一方のセグメントを他方のセグメントに押しつけると
ラチェット機構によりボルトが一方向に回転し、これに
よりボルトの螺旋状凸部が他方のセグメントの円筒穴内
面に形成した受入れ溝にねじ込まれて行き、両者間の接
合ができる。この場合、ボルトは逆方向に回転しないか
ら、一旦ねじ込まれたボルトは再び抜けることがない。

【０００８】また、上記課題は本発明によれば、トンネ
ルの内壁を形成するセグメントを相互に接合するための
セグメント接合構造において、一方のセグメントに螺旋
状の凸部を有するボルトを固定し、他方のセグメント
に、円筒穴内面に前記螺旋状凸部を受け入れる受入れ溝
が形成されたボルト受容部と、該ボルト受容部を一方向
のみに回転可能に保持するラチェット機構を設けてなる
セグメント接合構造により達成される。かかるセグメン
ト接合構造によれば、セグメント間接合時に、一方のセ
グメントに設けたボルトを他方のセグメントの円筒穴に
位置合わせし、しかる後、該一方のセグメントを他方の
セグメントに押しつけるとラチェット機構によりボルト
受容部が一方向に回転し、これによりボルトの螺旋状凸
部がボルト受容部の円筒穴内面に形成した受入れ溝にね
じ込まれて行き、両者間の接合ができる。この場合、ボ
ルト受容部は逆方向に回転しないから、一旦ねじ込まれ
たボルトは再び抜けることがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（Ａ）第１実施例 図１は第１実施例の接合構造を有するセグメントの斜視
図である。５０は既に建て込みされたリング状セグメン
ト、５１はリング状セグメントを構成するセグメント
（セグメントピース）、５２はリング状セグメント５０
を構成する１つのセグメント５１に対して新たに接合さ
れるセグメントである。各セグメント５１、５２はコン
クリート製で同一構造を有し、一方の側面には２つの雄
側接合部材６０が、他方の側面には２つの雌側接合部材
７０が設けられている。

【００１０】雄側接合部材６０は、螺旋状のリブ６１を
有するボルト６２と、該ボルト６２を一方向のみに回転
可能に保持するラチェット機構６３で構成されている。
ラチェット機構６３はケース６４に収納されている。雌
側接合部材７０は、円筒穴７１を備え、円筒穴内面に螺
旋状のリブ６１を受け入れる螺旋状の受入れ溝が形成さ
れている。

【００１１】図２は第１実施例の接合構造の詳細図であ
り、図１と同一部分には同一符号を付している。図２
（ａ）は雌側接合部材７０（図１）のＢＢ矢視破断図で
ある。雌側接合部材７０には円筒穴７１が設けられ、該
円筒穴内面に螺旋状のリブ６１を受け入れる螺旋状の受
入れ溝７２が形成されている。雌側接合部材７０は円筒
穴がセグメントの側面から露出するようにコンクリート
内に埋設固定されており、その材質は相応の強度を備
え、かつ、コンクリートに対して堅固に固定されたもの
がよい。図２（ｂ）は雄側接合部材６０の説明図であ
り、ボルト６２は螺旋状のリブ６１を備え、端部はケー
ス６４に納められたラチェット機構６３のつめ車（後
述）に一方向のみに回転可能に固定されている。ケース
６４は１面をのぞき全ての面がコンクリート内に埋め込
まれており、ボルト６２は円筒穴６５に露出する面側よ
りケース内に挿入されてラチェット機構６３に結合され
ている。

【００１２】図３はラチェット機構の説明図であり、６
３ａは円周面に多数の爪が形成されたつめ車であり、ボ
ルト６２（図２参照）の端部が嵌め込まれて固定されて
いる。６３ｂはボディ部に矢印方向に揺動可能に枢支さ
れたもどり止め部材、６３ｃはボディ部に固着された板
バネであり、もどり止め部材をつめ車６３ａに押し付け
る方向に付勢する。つめ車６３ａにＣ矢印方向の回転力
が作用すると板ばね６３ｃに付勢されているもどり止め
部材６３を押しのけてつめ車は１ピッチ回転し、以後、
Ｃ矢印方向の回転力が止まるまで順次１ピッチづつ回転
する。Ｃ矢印方向の回転力がなくなると、つめ車６３ａ
の爪に戻り止め部材６３ｂが係合してつめ車６３ａの逆
方向回転を阻止する。

【００１３】図４は第１実施例の接合構造を有するセグ
メント５１、５２間の接合途中の状態を示す説明図であ
る。セグメント間接合に際して、セグメント５２のボル
ト６２をリング状セグメント５０（図１）を構成するセ
グメント５１の円筒穴７１に突合せる。しかる後、セグ
メント５２をセグメント５１に押しつけてボルト６２を
円筒穴７１に押し込むと、ラチェット機構６３によりボ
ルト６２が矢印方向に回転し、これによりボルト６２の
螺旋状リブ６１が円筒穴７１の内面に形成した螺旋状受
入れ溝７２にねじ込まれて行く。ボルト６２は逆方向に
回転しないので、一旦ねじ込まれたボルトは再び抜ける
ことがなく、両セグメント５１，５２を引き離すことは
できない。従って、ボルトを円筒穴に一杯にねじ込むこ
とにより、セグメント５１，５２間の接合が完了する。

【００１４】（Ｂ）第２実施例 図５は第２実施例の接合構造の詳細図であり、図２の第
１実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実
施例において、第１実施例と異なる点は、ボルトの構造
である。６２′は雄側接合部材６０のボルトであり、断
面が多角形の棒状素材をひねり加工して形成されてお
り、螺旋状の凹凸６１ａ，６１ｂを有している。７１′
は雌側接合部材７０に形成した円筒穴、７２′は円筒穴
の内面にボルト６２′の螺旋状凹凸６１ａ、６１ｂを受
容するように形成された螺旋状の受入れ溝である。図６
（ａ）は断面四角形の棒状部材をひねり加工して形成し
たボルト６２′の例、図６（ｂ）断面六角形の棒状部材
をひねり加工して形成したボルトの６２′の例である。

【００１５】図７は第２実施例の接合構造を有するセグ
メント５１、５２間の接合途中の状態を示す説明図であ
る。セグメント間の接合に際して、セグメント５２のボ
ルト６２′をセグメント５１の円筒穴７１′に突合せ
る。しかる後、セグメント５２をセグメント５１に押し
つけてボルト６２′を円筒穴７１′に押し込むと、ラチ
ェット機構６３によりボルト６２′が矢印方向に回転
し、これによりボルト６２′の螺旋状凹凸部が円筒穴７
１′の内面に形成した螺旋状受入れ溝７２′にねじ込ま
れて行く。ボルト６２′は逆方向に回転しないので、一
旦ねじ込まれたボルトは再び抜けることがなく、両セグ
メント５１，５２を引き離すことはできない。従って、
ボルトを円筒穴に一杯にねじ込むことにより、セグメン
ト５１，５２間の接合が完了する。

【００１６】（Ｃ）第３実施例 以上ではボルト６２，６２′をラチェット機構６３に結
合して一方向のみに回転可能にし、雌側接合部材７０を
固定した場合であるが、逆に、ボルトを固定し、雌側接
合部材７０をラチェット機構に結合して一方向のみに回
転可能に構成することもできる。図８はかかる第３実施
例の接合構造の詳細図であり、図８（ａ）は雌側接合部
材の説明図、図８（ｂ）は雄側接合部材の説明図であ
る。図中、５１，５２はセグメント、８０は雄側接合部
材、９０は雌側接合部材である。雄側接合部材８０は、
螺旋状のリブ８１を有するボルト８２と、該ボルトが嵌
め込まれたブロック８３を備え、ブロック８３はコンク
リートに埋設されている。雌側接合部材９０は、ボルト
受容ブロック９１と該ブロックを一方向のみに回転可能
に保持するラチェット機構９２で構成されている。ボル
ト受容ブロック９１には円筒穴９３が設けられ、円筒穴
内面に螺旋状のリブ８１を受け入れる螺旋状の受入れ溝
９４が形成されている。ラチェット機構９２は図３に示
す構成を有し、ケース９５に収納されている。ケース９
５の一部分はコンクリートで固定されている。

【００１７】セグメント間の接合に際して、セグメント
５２のボルト８１をセグメント５１の円筒穴９３に突合
せる。しかる後、セグメント５２をセグメント５１に押
しつけてボルト８１を円筒穴９３に押し込むと、ラチェ
ット機構９２によりブロック９１が矢印方向に回転し、
これによりボルト８２の螺旋状リブ８１が円筒穴９３の
内面に形成した螺旋状受入れ溝９４にねじ込まれて行
く。ボルト受容ブロック９１は逆方向に回転しないの
で、一旦ねじ込まれたボルトは再び抜けることがなく、
両セグメント５１，５２を引き離すことはできない。従
って、ボルトを円筒穴に一杯にねじ込むことにより、セ
グメント５１，５２間の接合が完了する。以上、本発明
を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載
した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発
明はこれらを排除するものではない。

【００１８】

【発明の効果】以上本発明によれば、一方のセグメント
に螺旋状の凸部を有するボルトと、該ボルトを一方向の
みに回転可能に保持するラチェット機構を設け、他方の
セグメントの円筒穴内面に前記螺旋状凸部を受け入れる
受入れ溝を設けてセグメントの接合構造としたから、あ
るいは、一方のセグメントに螺旋状の凸部を有するボル
トを固定し、他方のセグメントに、円筒穴内面に前記螺
旋状凸部を受け入れる受入れ溝が形成されたボルト受容
部と該ボルト受容部を一方向のみに回転可能に保持する
ラチェット機構を設けてセグメントの接合構造としたか
ら、セグメントの押し付け動作によりセグメント間接合
を簡単、且つ完璧にでき、しかも、従来のようにネジ締
めが不要であるためセグメント組立の自動化に容易に対
応することができる。

【００１９】また、本発明によれば、雄側の凹凸状部材
が雌側の溝と噛み合う形で接合される構造であり、しか
も、ラチェット機構によりかみ合いが外れる方向に回転
しないようになっているため、セグメントが互いに離れ
るような力（引っ張り力）がかかっても、抜け出すこと
がなく、締結力を強力にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の接合構造を有するセグメントの斜
視図である。

【図２】第１実施例の接合構造詳細図である。

【図３】ラチェット機構の説明図である。

【図４】第１実施例の接合構造を有するセグメント間接
合途中の状態説明図である。

【図５】第２実施例の接合構造の詳細図である。

【図６】第２実施例のボルトの例を示す斜視図である。

【図７】第２実施例の接合構造を有するセグメント間接
合途中の状態説明図である。

【図８】第３実施例の接合構造詳細図である。

【図９】シールド工法におけるセグメント組立説明図で
ある。

【図１０】リング状に組立てられたセグメント横断面図
である。

【図１１】箱形セグメントの構造図である。

【符号の説明】

５０・・リング状セグメント ５１，５２・・セグメント ６０・・雄側接合部材 ６１・・螺旋状のリブ ６２・・ボルト ６３・・ラチェット機構 ６４・・ケース ７０・・雌側接合部材 ７１・・円筒穴 ７２・・螺旋状の受入れ溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今井 清史 東京都港区芝２丁目５番10号 株式会社ケ ー・エフ・シー内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの内壁を形成するセグメントを
   相互に接合するためのセグメント接合構造において、 一方のセグメントに螺旋状の凸部を有するボルトと、該
   ボルトを一方向のみに回転可能に保持するラチェット機
   構を設け、 他方のセグメントの円筒穴内面に前記螺旋状凸部を受け
   入れる受入れ溝を設けてなることを特徴とするセグメン
   トの接合構造。
2. 【請求項２】 前記ボルトは螺旋状のリブを有すること
   を特徴とする請求項１記載のセグメント接合構造。
3. 【請求項３】 前記ボルトは、多角形の棒状素材をひね
   り加工して得られる螺旋状凸部を有することを特徴とす
   る請求項１記載のセグメント接合構造。
4. 【請求項４】 トンネルの内壁を形成するセグメントを
   相互に接合するためのセグメント接合構造において、 一方のセグメントに螺旋状の凸部を有するボルトを固定
   し、 他方のセグメントに、円筒穴内面に前記螺旋状凸部を受
   け入れる受入れ溝が形成されたボルト受容部と、該ボル
   ト受容部を一方向のみに回転可能に保持するラチェット
   機構を設けてなることを特徴とするセグメント接合構
   造。