JPH10220185A - セグメントの継手構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメント接合作業の効率化，作業性，およ
び品質の向上を図ることのできるセグメントの継手構造
を提供することを課題とする。 【解決手段】 互いに接合されるセグメント１，１の、
一方のセグメント１の端面に断面視平型のピン２が突設
され、他方のセグメント１の端面にピン穴３が形成され
た構成とし、さらに、ピン２には側方に張り出す係止凸
部４，４が形成され、ピン穴３には、回動自在とされた
筒体１１と、筒体１１内部に設けられた係止部材２０
と、筒体１１を所定の回動方向に付勢するゼンマイ１７
とが備えられた構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】トンネルを構築する際に、セ
グメントどうしを接合するときに用いて好適なセグメン
トの継手構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにシールド工法は、外形円筒
状のスキンプレートを有するシールド掘削機の前部に設
けられたカッタ装置で地山を掘削しつつ、スキンプレー
ト内で、環状体を所定厚さおよび所定角度に分割してな
るセグメントを組み立て、さらにこのセグメントの前端
に反力をとってシールド掘削機内部の推進ジャッキを伸
長させることで地中にトンネルを構築していく工法であ
る。

【０００３】従来、このようなシールド工法等におい
て、掘削した坑内でセグメントを組み立てるに際して
は、隣接するセグメントどうしをボルト・ナットで接合
する継手構造が用いられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のセグメントの継手構造には、以下のよう
な問題が存在する。まず、ボルト・ナットの締付け作業
は人力で行っているため、能率が悪く時間がかかり、工
期短縮化の妨げとなっている。しかも人力作業では締め
付け力を均一にすることが困難であり、セグメント継手
部の品質向上の妨げにもなっている。また、その接合作
業は、シールド機のテールシール内の狭い空間で行わな
ければならず、作業性が悪いという問題がある。本発明
は、以上のような点を考慮してなされたもので、セグメ
ント接合作業の効率化，作業性，および品質の向上を図
ることのできるセグメントの継手構造を提供することを
課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
トンネルを覆工するため互いに接合されるセグメント
の、一方の側のセグメントの端面に、ピンが突出するよ
う設けられ、他方の側のセグメントの端面には、前記ピ
ンが挿入されるピン穴が形成された構成とされ、前記ピ
ンには、その先端部に段部が形成されるとともに、前記
ピン穴には、前記ピンの挿入方向に軸線を有した筒体
が、その軸線回りに回動自在に設けられ、該筒体には、
前記ピンの挿入により該筒体を回動させるための傾斜面
と、前記ピンの段部に係合する係合部とを有した係止部
材がその内部に設けられるとともに、前記ピンの挿入に
よる回動方向と逆方向に前記筒体を付勢する付勢部材が
備えられていることを特徴としている。

【０００６】請求項２に係る発明は、請求項１記載のセ
グメントの継手構造において、前記ピンが断面視平型と
されていることを特徴としている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るセグメントの
継手構造の実施の形態の一例を、図１ないし図７を参照
して説明する。

【０００８】図１に示すように、各セグメント１は、構
築すべきトンネルが連続する方向において一方の端面１
ａに、ピン２が複数（例えば２本）設けられ、他方の端
面１ｂに、ピン穴３がピン２と同数設けられた概略構成
となっている。

【０００９】図２（ａ），（ｂ）に示すように、このピ
ン２は、その基部２ａがセグメント１の一方の端面１ａ
に埋設されている。図２（ｂ）に示したように、このピ
ン２の頭部２ｂには、係止凸部４，４がこのピン２から
セグメント１の厚さ方向両側に張り出すよう一体に形成
されている。図２（ｃ）に示すように、これによってピ
ン２の頭部２ｂは、その軸線と直交する面における断面
形状が、セグメント１の径方向（厚さ方向）に長く、前
記径方向と直交する方向に短い断面平型となっている。
そして、ピン２の頭部２ｂの、断面長手方向両側は湾曲
面とされ、断面短手方向両側は平面とされている。さら
に、図２（ａ）に示すように、このピン２の頭部２ｂの
先端部側の角は、ピン穴３への挿入を容易とするために
面取りされている。

【００１０】この係止凸部４により、ピン２の頭部２ｂ
にはセグメント１の端面１ａに対向した部分に、段部５
が形成されている。一方の段部５Ａと他方の段部５Ｂ
は、ピン２の軸線と直交する面に対して、それぞれ所定
角度をなして交互に傾斜して形成されている。

【００１１】一方、図２および図３に示すように、ピン
穴３は、断面略円筒状のケーシング１０内に、同じく円
筒状の筒体１１が、その軸線回りに回動自在に収められ
た構成となっている。

【００１２】図２に示すように、ケーシング１０は、セ
グメント１の他方の端面１ｂ側に継手板１０ａが面一と
なるよう埋設されており、この継手板１０ａには、前記
ピン２を挿入するため、係止凸部４と略同形状の開口部
１３が形成されている。さらに、ケーシング１０の基端
側には、その内部空間を塞ぐ蓋体１４がねじ込まれてい
る。

【００１３】図３（ａ）に示すように、このようなケー
シング１０内で回動自在とされた前記筒体１１には、そ
の基端部の外周面に、周方向に延在するガイド溝１５が
例えば約９０度の範囲にわたって形成され、ケーシング
１０側の所定位置には、このガイド溝１５内に突出する
ストッパピン１６が設けられている。これらガイド溝１
５とストッパピン１６により、筒体１１は、その軸線回
りの回動角度が約９０度に規制されている。

【００１４】さらに、筒体１１の基端部には、この筒体
１１を所定の回動方向（図３（ａ）中矢印（イ）方向）
に付勢するため、一端１７ａが筒体１１の内周面に固定
され、他端１７ｂがケーシング１０側の蓋体１４に固定
されたゼンマイ（付勢部材）１７が設けられている。

【００１５】そして、図２，図３（ｂ），および図４に
示すように、筒体１１の先端部側の内周面には、二個一
対の係止部材２０，２０が一体に設けられている。各係
止部材２０には、筒体１１の先端部側に、筒体１１の軸
線と直交する面に対して所定の角度で傾斜する傾斜面２
１が形成されている。また、図２および図４に示すよう
に、各係止部材２０には、筒体１１の基端部側（奥側）
に、前記軸線と直交する面に対して、前記ピン２の段部
５（図４参照）に対応した角度で傾斜する係合面（係合
部）２２が形成されている。これら二個一対の係止部材
２０，２０は、一方の係止部材２０と他方の係止部材２
０とで、傾斜面２１，係合面２２が、それぞれ交互に傾
斜するようになっている。さらに互いに対向する係止部
材２０，２０は、その向かい合う内側面２３，２３が互
いに平行に、かつピン２の係止凸部４の断面短手方向の
寸法と略同寸離間して形成されている。

【００１６】このような構成の筒体１１は、通常の状態
において、図３（ａ）に示したように、ゼンマイ１７に
付勢されてストッパピン１６がガイド溝１５の一端に当
接した状態で、図４に示したように、係止部材２０，２
０が、ピン２の係止凸部４，４と対向するようになって
いる。

【００１７】このようなピン２とピン穴３とを備えたセ
グメント１どうしを接合するには、一方のセグメント１
側のピン穴３の開口部１３に、他方のセグメント１側の
ピン２を挿入させるようにする。

【００１８】すると、図４に示したように、ピン２の両
側に突出した係止凸部４，４が、筒体１１の係止部材２
０，２０の傾斜面２１，２１に当たってこれを押すの
で、これによって筒体１１がその軸線回りに回転する
（図４中矢印（ロ）方向）。そして、図５に示すよう
に、ピン２の係止凸部４，４が、傾斜面２１，２１の奥
側まで到達すると、筒体１１は初期の状態から９０度回
転した状態となり、その上下に回転移動した係止部材２
０，２０の内側面２３，２３間に入っていくこととな
る。図６に示すように、さらにピン２を挿入していく
と、係止突部４，４が係止部材２０，２０を通過した時
点で、ゼンマイ１７の付勢力により筒体１１が図６中矢
印（イ）方向に９０度回転して元の初期の状態に戻る。
するとこの状態では、係止部材２０，２０の係合面２
２，２２と、ピン２の係止凸部４，４に形成された段部
５，５とが係合することとなり、これによって、ピン２
とピン穴３とが係合された状態となる。

【００１９】このようにしてピン２がピン穴３に挿入さ
れることによって互いに接合されたセグメント１，１
は、引張力に対しては、ピン２の段部５と、ピン穴３側
の係止部材２０との係合により抵抗し、またせん断力に
対しては、ピン２とピン穴３の継手板１０ａとによって
抵抗するようになっている。

【００２０】上記継手構造を有したセグメント１を組み
付けるに際しては、図７に示すように、例えば、シール
ド掘削機３１の推進ジャッキ３２を用いる。すなわち、
図示しない組み付け装置等で所定の位置に保持したセグ
メント１を、推進ジャッキ３２の伸長により、先に組付
けの完了したセグメント１に向けて押し出す。そして先
に組み付けたセグメント１のピン穴３に、推進ジャッキ
３２で押し出したセグメント１のピン２を挿入すること
によって、セグメント１どうしを接合する。

【００２１】上述したセグメント１の継手構造では、互
いに接合されるセグメント１，１の、一方のセグメント
１の端面に断面視平型のピン２が突設され、他方のセグ
メント１の端面にピン穴３が形成された構成とされ、さ
らに、ピン２には側方に張り出す係止凸部４，４が形成
され、ピン穴３には、回動自在とされた筒体１１と、筒
体１１内部に設けられた係止部材２０と、筒体１１を所
定の回動方向に付勢するゼンマイ１７とが備えられた構
成となっている。これにより、セグメント１を組み付け
るに際しては、組み付けるべきセグメント１のピン２
を、先に組み付けの完了したセグメント１のピン穴３に
単に挿入するのみで、ピン２の係止凸部４と、ピン穴３
の係止部材２０，２０とが自動的に係合して、セグメン
ト１，１どうしを密に接合することができる。このよう
にして、従来のようにボルト・ナットを用いることな
く、セグメント１，１どうしをワンタッチで容易かつ確
実に、さらに均一に接合することができるので、工期の
短縮化およびセグメント継手部の品質向上を図ることが
できる。さらには、狭い空間で接合作業を行う必要もな
いので、作業性を向上するとともに安全性を向上させる
ことができる。

【００２２】また、このような継手構造では、シールド
掘削機３１の推進ジャッキ３２でセグメント１を押すこ
とによって、これを先に組み付けの完了したセグメント
１に接合するようにしたので、セグメント１の組み付け
作業の自動化を図り、作業人員を低減させることもでき
る。

【００２３】なお、上記実施の形態において、ピン２、
ピン穴３の材質，寸法等については、本願発明の主旨を
逸脱しない範囲内であれば、適宜最適なものを採用すれ
ばよいのであって、上記のものに何ら拘束されるもので
はない。また、ピン２の係止凸部４の形状、ピン穴３側
の係止部材２０の形状等、他の構成についても、ピン２
とピン穴３とを確実に係合できるのであれば、細部の構
造や形状、材質等については何ら限定するものではな
い。また、セグメント１自体についても、その外形形状
や材質を何ら問うものではない。加えて、上記実施の形
態では、先に組み付けの完了したセグメント１のピン穴
３に、組み付けるべきセグメント１のピン２を挿入する
形態としたが、これに限定するものではなく、組付けの
完了したセグメント１のピン２を、組み付けるセグメン
ト１のピン穴３に挿入する形態としてもよい。さらに、
上記実施の形態においては、本発明に係るセグメントの
継手構造を、シールド工法で構築するトンネルのセグメ
ントに適用する構成としたが、もちろん、セグメントを
用いるのであればシールド工法以外の工法にも適用する
ことが可能であり、それによって上記と同様の効果を得
ることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るセ
グメントの継手構造によれば、互いに接合されるセグメ
ントの、一方のセグメントの端面にピンが突設され、他
方のセグメントの端面にピン穴が形成された構成とさ
れ、ピンには段部が形成され、ピン穴には、回動自在な
筒体が設けられ、この筒体には、ピンの挿入により筒体
を回動させるための傾斜面と、ピンの段部に係合する係
合部とを有した係止部材が設けられるとともに、筒体を
所定の回動方向に付勢する付勢部材とが備えられた構成
となっている。また、請求項２に係るセグメントの継手
構造によれば、ピンが断面視平型とされた構成となって
いる。これにより、セグメントを組み付けるに際して
は、組み付けるべきセグメントまたは先に組み付けの完
了したセグメントのうち、いずれか一方のセグメントの
ピンを、他方のセグメントのピン穴に挿入することによ
り、筒体が回動して、ピンの段部に係止部材が自動的に
係合して、セグメントどうしを密に接合することができ
る。このようにして、従来のようにボルト・ナットを用
いることなく、セグメントどうしを人手を介さずにワン
タッチで接合することができるので、セグメント接合作
業を容易かつ確実に行うことができ、さらにその接合強
度を均一にすることができ、その結果、工期の短縮化お
よびセグメント継手部の品質向上を図ることができる。
さらには、狭い空間で接合作業を行う必要もないので、
作業性を向上するとともに安全性を向上させることがで
きる。加えて、このような継手構造では、組み付けるセ
グメントを、先に組み付けの完了したセグメントに向け
て押すだけでよく、これには例えばシールド掘削機の推
進ジャッキを用いることもでき、これによってもセグメ
ントの組み付け作業の省力化を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るセグメントの継手構造を適用し
たトンネルの施工方法を示す斜視図である。

【図２】 前記セグメントの継手構造を適用したセグメ
ントの一例を示す図であって、（ａ）セグメントを厚さ
方向に切断した状態における断面図（図１のイーイ矢視
図）、（ｂ）ピンの平面図、（ｃ）ピンの側面図であ
る。

【図３】 図２（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、およびＢ
−Ｂ断面図である。

【図４】 一方のセグメント側のピンと、他方のセグメ
ント側の筒体とを示す斜視図である。

【図５】 図２で示したセグメントどうしを接合するた
め、ピンをピン穴に挿入している途中の状態を示す図で
あって、（ａ）セグメントを厚さ方向に切断した状態に
おける断面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。

【図６】 図２で示したセグメントどうしを接合した状
態を示す図であって、（ａ）セグメントの厚さ方向にお
ける断面図、（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。

【図７】 前記セグメントを接合する方法の一例とし
て、シールド掘削機の推進ジャッキを用いる方法を示す
側断面図である。

【符号の説明】

１ セグメント ２ ピン ３ ピン穴 ５ 段部 １１ 筒体 １７ ゼンマイ（付勢部材） ２０ 係止部材 ２１ 傾斜面 ２２ 係合面（係合部）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 啓明 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 宮沢 和夫 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルを覆工するため互いに接合され
   るセグメントの、一方の側のセグメントの端面に、ピン
   が突出するよう設けられ、他方の側のセグメントの端面
   には、前記ピンが挿入されるピン穴が形成された構成と
   され、 前記ピンには、その先端部に段部が形成されるととも
   に、 前記ピン穴には、前記ピンの挿入方向に軸線を有した筒
   体が、その軸線回りに回動自在に設けられ、 該筒体には、前記ピンの挿入により該筒体を回動させる
   ための傾斜面と、前記ピンの段部に係合する係合部とを
   有した係止部材がその内部に設けられるとともに、前記
   ピンの挿入による回動方向と逆方向に前記筒体を付勢す
   る付勢部材が備えられていることを特徴とするセグメン
   トの継手構造。
2. 【請求項２】 請求項１記載のセグメントの継手構造に
   おいて、前記ピンが断面視平型とされていることを特徴
   とするセグメントの継手構造。