JPH10231693A - 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の端面に断面視矩形のピン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には逆テーパ部６が形成さ
れ、ピン穴３には、逆テーパ面１０ａを有した係合部材
１０と、この係合部材１０を固定するクサビ部材１１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、その基端部から先端部に向けて断面寸法が漸次
増大する逆テーパ部が形成され、前記ピン穴には、前記
逆テーパ部に対応する形状を有して、前記ピンの挿入に
よりこれに係合する係合部材と、該係合部材に向けて突
出することによって前記係合部材を固定するクサビ部材
と、前記クサビ部材の突出方向前方に位置してこれが突
出するのを押さえるとともに、前記ピンの挿入により移
動して前記クサビ部材の突出を解放するクサビ押さえ部
材と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、前記ピンが断面視矩形と
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６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】ピン２は、セグメント１の径方向（厚さ方
向）に長い断面視長方形（矩形）となっている。図２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にアンカー筋４と一体に埋設されて
いる。そして、ピン２は、先端部２ｂから基部２ａに向
けて、その断面寸法が漸次増大するテーパ部５と、断面
寸法が漸次減少する逆テーパ部６と、所定の大きさを有
した矩形台状の台部７とが連続して形成された構成とな
っている。

【００１０】一方、図２および図３に示すように、ピン
穴３は、ケーシング８内に、係合部材１０と、クサビ部
材１１（図３参照）と、クサビ押さえ部材１２とが配設
された構成となっている。

【００１１】図２に示すように、ケーシング８は、箱状
をなしており、セグメント１の他方の端面１ｂ側に継手
板８ａが面一となるよう埋設されている。継手板８ａに
は、前記ピン２を挿入するため台部７と略同寸法を有し
た矩形の開口部１４が形成されている。さらに、図３に
示したように、ケーシング８は、前記クサビ部材１１を
収納するため、一方の側に突出するよう形成されてい
る。

【００１２】図２に示したように、係合部材１０は、二
個一対で、ピン２の長手方向（セグメント１の厚さ方
向）両側にそれぞれ配置されている。各係合部材１０
は、その内側面にピン２の逆テーパ部６に対応した逆テ
ーパ面１０ａが形成されて、開口部１４側からケーシン
グ８の奥側に向けて漸次その厚さが薄くなっている。

【００１３】また、図３に示したように、各係合部材１
０は、ピン２の軸線と直交する断面を見ると、その外側
面に、セグメント１の周方向において一方の側から他方
の側に向けて、傾斜面１０ｂが形成されている。

【００１４】図２に示したように、このような形状を有
した二個一対の係合部材１０，１０と、ケーシング８の
内周面との間には、例えばゴム製のブロック１６，１
６，…が介装されている。各ブロック１６は、ケーシン
グ８と係合部材１０にそれぞれ接着されている。これに
より、係合部材１０，１０は、ゴム製のブロック１６の
弾性変形により、ケーシング８内で互いに拡がる方向に
移動可能に保持されている。

【００１５】図３に示したように、前記クサビ部材１１
は、ピン２の軸線とは直交する方向に延在する軸１８を
有しており、ケーシング８に形成されたガイド穴８ｂに
よって軸１８の軸線方向に移動自在に設けられている。
さらに、この軸１８はガイド穴８ｂから外方に突出する
ようになっており、セグメント１の外側面に形成された
図示しない凹部等からその進退を外部操作できるように
なっている。

【００１６】クサビ部材１１は、前記係合部材１０に形
成された傾斜面１０ｂと対応するよう、軸１８側から先
端部に向けてその断面が漸次縮小するよう形成されてい
る。そして、このクサビ部材１１は、ケーシング８との
間に圧縮状態で介装されたスプリング１９によって、係
合部材１０側に向けて付勢されている。

【００１７】図２および図３に示したように、前記クサ
ビ押さえ部材１２は、断面視略コ字状で、セグメント１
の周方向において係合部材１０，１０の両側に位置する
側板１２ａ，１２ａと、ピン２の挿入進路上に位置する
よう設けられて側板１２ａ，１２ａをつなぐピン受け板
１２ｂとから形成されている。そして、ピン受け板１２
ｂとケーシング８の後面８ｃ（図２参照）との間には、
スプリング２０が介装されている。

【００１８】これによって クサビ押さえ部材１２は、
通常時においてクサビ部材１１の突出方向前方に位置し
て、側板１２ａによってクサビ部材１１が係合部材１０
側に突出するのを阻止するようになっている。この状態
では、係合部材１０，１０は、互いに離間する方向に移
動自在となっている。そしてクサビ押さえ部材１２がケ
ーシング８の奥側に移動してクサビ部材１１の突出方向
前方から退去すると、クサビ部材１１が解放されてスプ
リング１９の付勢力によって係合部材１０，１０側に突
出するようになっている。

【００１９】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、図４に示すように、
一方のセグメント１側のピン穴３の開口部１４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。

【００２０】すると、ピン２は、その断面寸法が漸次増
大するテーパ部５によって、係合部材１０，１０を押し
広げながらピン穴３内に入っていき、その後クサビ押さ
え部材１２のピン受け板１２ｂに当たってこのクサビ押
さえ部材１２を押し込んでいく。ピン２のテーパ部５が
係合部材１０，１０の先端部を通り過ぎると、逆テーパ
部６となっているので、係合部材１０，１０はゴム製の
ブロック１６，１６の弾力によって狭まっていく。さら
にピン２が挿入されていくと、クサビ押さえ部材１２が
奥に押し込まれてクサビ部材１１，１１を解放し、これ
によって、図５に示すように、クサビ部材１１，１１は
スプリング１９に付勢されて係合部材１０，１０側に向
けて突出する。すると、これらクサビ部材１１，１１
は、係合部材１０，１０の傾斜面１０ｂ，１０ｂに係合
し、これによって係合部材１０，１０が拡がるのを阻止
するようになっている。

【００２１】これによってピン２とピン穴３とが係合さ
れたこととなり、セグメント１，１どうしが接合される
ようになっている。

【００２２】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の逆テーパ部６と、ピン
穴３側でクサビ部材１１によって固定された係合部材１
０，１０の逆テーパ面１０ａとの係合により抵抗し、ま
たせん断力に対しては、ピン２の台部７とピン穴３の継
手板８ａとによって抵抗するようになっている。

【００２３】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６に示すように、例えば、シール
ド掘削機２１の推進ジャッキ２２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２２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
２２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。

【００２４】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の端面に断面視矩形のピン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には逆テーパ部６が形成され、ピン穴３に
は、逆テーパ面１０ａを有した係合部材１０と、この係
合部材１０を固定するクサビ部材１１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と、ピン穴３の係合部材１
０，１０とが係合し、さらにクサビ部材１１，１１によ
って係合部材１０，１０が固定されるので、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。

【００２５】また、クサビ部材１１はセグメント１の外
部から操作可能な構成となっており、軸１８をセグメン
ト１の外部から引っ張ることによってクサビ部材１１を
退去させることができる。これによって、クサビ押さえ
部材１２がスプリング２０に付勢されてクサビ部材１１
が突出するのを阻止する位置に移動するので、ピン２を
挿入させる前の段階での状態を容易に作り出すことがで
きるだけでなく、何らかの理由により一旦接合したセグ
メント１，１を取り外す必要が生じた場合に、クサビ部
材１１を抜いて、係合部材１０の固定を解除することも
可能である。

【００２６】加えて、このような継手構造では、シール
ド掘削機２１の推進ジャッキ２２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。

【００２７】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。例えばピン２およびピン穴３を、上記に示した
ものに対して、その軸線回りに９０゜転回させて設ける
構成とする等してもよい。また、係合部材１０，クサビ
部材１１，クサビ押さえ部材１２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。

【００２８】

【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、ピンには逆テーパ部が形成され、ピン穴には、ピン
の逆テーパ部に係合する係合部材と、この係合部材を固
定するクサビ部材と、通常時はクサビ部材が係合部材を
固定するのを阻止し、ピンの挿入に伴ってクサビ部材を
解放して係合部材側に突出させるためのクサビ押さえ部
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、ピンが断面視矩形
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、ピンの逆テーパ部とピン穴の係
合部とが係合して、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、前記トンネルの軸線に沿
った方向における断面図、およびピンの側面図である。

【図３】 同、図２のイーイ断面図である。

【図４】 図２で示したセグメントどうしを接合した状
態を示す断面図である。

【図５】 同、図４のローロ断面図である。

【図６】 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 ６ 逆テーパ部 １０ 係合部材 １１ クサビ部材 １２ クサビ押さえ部材

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、その基端部から先端部に向けて断面寸法
   が漸次増大する逆テーパ部が形成され、 前記ピン穴には、前記逆テーパ部に対応する形状を有し
   て、前記ピンの挿入によりこれに係合する係合部材と、
   該係合部材に向けて突出することによって前記係合部材
   を固定するクサビ部材と、前記クサビ部材の突出方向前
   方に位置してこれが突出するのを押さえるとともに、前
   記ピンの挿入により移動して前記クサビ部材の突出を解
   放するクサビ押さえ部材と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、前記ピンが断面視矩形とされていることを特徴
   とするセグメントの継手構造。