JPH10306693A - セグメント等の継手 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】、セグメントの組立施工に際しセグメント、セ
グメントリング間の締結方法をより簡単でセグメント間
は強固に、リング間には必要に応じ応力緩和機能を備え
た連結構造に係わり、位置合わせが容易でボルト、ナッ
ト締め付け作業の代わりに楔を使用しブロックアウトを
減少させ、強度低下の防止と作業の合理化等を図った連
結構造を提供する。 【構成】結合するセグメントの片側に継手本体部を取り
付け、結合するセグメントの他側には継手本体を受け入
れる空間部が製品内面に通じ、その製品内面の空間から
継手本体の中空楔孔に楔を打ち込むだけで結合させる継
手構造。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［産業上の利用分野］本発明は土木分野の
シールドトンネルにおけるセグメント同志の接続継手に
関する。

【０００２】［従来の技術］従来のシールドトンネル用
セグメントの標準的な接続方法は継手具を埋設し、ボル
ト、ナットを後から通し締め付工具にて締め付け作業が
できるよう比較的大きな切欠（ブロックアウト）を設け
手作業で締結していたが、近年工法が発達し自動化もさ
れているが、大口径の製品だけとか制約も多いし、ボル
ト、ナットを用いての締結には変わりはない。そこで合
理化のためボルト、ナットを使わない簡単な締結方法が
多数試みられ特許出願も多くなされているが実用化され
ているものは少なく一長一短があり汎用的なものは少な
い。例えば本発明と類似の考案平１−９８３００で図１
５〜１８のようにボルト締めの変わりに楔を打ち込む出
願もすでになされている。しかこの方法は鋼製セグメン
トが主体で、しかも従来のボルト締めと同様継手を一本
づつ差し込み楔を打ち込み、又丸棒の中央を繰り抜いて
いるので強度も弱い。更にコンクリートセグメントに応
用しようとした場合ブロックアウトを設けても楔の打ち
込む方向が内内側からなので作業性に課題が残る。

【０００３】［発明が解決しようとする課題｝近年構築
されるシールドトンネルのセグメントの組立施工に対し
ては、セグメント、セグメントリング間の締結方法をよ
り簡単で経済的にさらに短期間になるよう施工方法の改
善が求められ、更にコンクリートセグメントに於ては二
次覆工やブロックアウトを必要としない製品が理想とさ
れている。併せて近年の大地震の多発から、より耐震性
機能のある継手への要求が高まっている。

【０００４】本発明は上記課題の中の施工性の改良を主
眼として、更にコンクリートセグメントの内面にある、
ボルト、ナットを挿入し、締結作業をするスペース切欠
（ブロックアウト）が多く有効断面を減少させての強度
低下を防ぎ、締結作業を簡素化させ二次覆工のないとき
のブロックアウトを埋める作業をも減少させ、更にトン
ネル方向の応力緩和機能も具備した継手構造を提供する
ことを目的としている。

【０００５】［課題を解決するための手段］上記目的を
達成するために、本発明の請求項１において、主にリン
グ間の接続時の方法として構築物（セグメント）接続面
の片側の締結する継手の位置に雌ねじとなるアンカーね
じ部に、アンカー筋を付けた金具を製品面に平になるよ
う埋設する次に、中空梯形型継手本体の底部にはボルト
が植え込んであり、中空梯形型継手本体はアンカーねじ
部にねじ込みセットされている。そして中空梯形型継手
は連結の際、位置確認し進入し易いように先端に向かっ
て傾斜をもたせている。接続する他側の構造物（セグメ
ント）端面の締結する継手の位置には、定着プレートが
埋設してあって中央には中空梯形型継手（継手本体）を
ゆとりを以て受け入れる角型空洞が作られ、更にその空
洞から製品内面に通じる結合時継手本体の中空部に打ち
込まれる際の楔（コッタ）を通す楔断面の大きさの角型
空間がある。結合させるときは、片側の中空梯形型継手
の継手本体が、他側の定着プレートの空洞内に進入を終
えた時点で製品内面の楔用角型空間にテーパーの付いた
楔を打ち込み結合させる継手機能を備えている。

【０００６】請求項２の発明は、主にセグメント間の接
続時請求項１の中空梯形型継手のように、継手本体が製
品面から突出していると、セグメントをリング状に結合
する際セグメント本体に当たって、組立結合が困難とな
る場合に、中空梯形型継手の形状を一部変え分離させ片
側結合面の継手位置に定着プレートにアンカー筋を付け
中央には継手本体部が通る角型の孔を空け定位置に埋設
する。定着プレートの内側には分離した中空角型継手本
体（分離継手本体）が、製品の内側から挿入出来る、最
小限の切欠（ブロックアウト）を設け、接続時にはセグ
メント同志を合わせた後に、片側のブロックアウトの中
に分離継手本体を入れ更に、接続するセグメントに分離
継手本体を隣接する他側の請求項１と同一形状の定着プ
レートの角型空洞等に挿入し製品内面の楔用角型空間か
らテーパー付き楔を打ち込み結合させる継手構造。

【０００７】請求項３の発明はシールドトンネル長手方
向に応力緩和機能が必要としたとき、請求項１の継手構
造の内、片側の中空梯形型継手本体と定着プレートを組
み合わせるボルト部を延長し、定着プレートのボルト孔
は通し孔とし、プレートの隣に輪状の弾性ワッシャー
（高分子材又はコイルばね）を通し締め付けナットにて
組み込みトンネル長手方向の応力緩和機能を付加した継
手構造。

【０００８】請求項４の発明は本発明の継手において、
楔を打ち込むことで強固な接続結合をもたらしている
が、地震等の震動で万一緩みがでることに備えて、緩み
止めとして継手本体の金属の硬さより、楔の硬さを硬く
し楔の厚みの面に歯型を付け楔を打ち込んだのち、歯型
が継手内面に食い込み抜け防止機能を持った継手構造。

【０００９】［作用］請求項１の発明では、リング間の
接続の際、すでに接合箇所の数だけ継手部が事前に取り
付けられていて施工現場では一本一本締結ボルトをセッ
トする必要がなく、製品面から継手本体が出ているので
位置決めが簡単で、継手先端が少し細くなっているの
で、他側の角型空洞に入りやすくしかも、セグメントを
押しつけることで、継手全部が一度に組み込まれる。そ
の後で製品内面のそれぞれの継手部の楔用角型空間に楔
を打ち込むだけで接続結合が終わる。

【００１０】請求項２の発明によれば、リング形成時の
セグメント間の接続に於て、継手が製品面から突出して
いると不具合な時、セグメントの接続する片側の端面に
中空角型継手本体が入る中空定着部を埋設してあって、
分離継手本体を挿入してから、他側 Ｓ２に設けた角型
孔と空洞部へ押し込むことで請求項１の状態となり、製
品内面の楔用角型空間に楔を打ち込むことで簡単に接続
結合が終わる。

【００１１】請求項３の発明によれば、シールドトンネ
ルの応力緩和の為に別途に緩和装置を付ることなく、ト
ンネル長手方向に地震等で応力が発生したとき、片側の
中空梯形型継手本体に外力が伝わり張力が発生するが後
方にセットされた弾性ワッシャーか歪んで応力緩和機能
を継手機能と共に果たす。

【００１２】請求項４の発明によれば、セグメントの標
準的な接続結合はボルト、ナットによる接続なので確実
に締め付けができる反面手数がかかる。楔（コッタ）の
場合は打ち込むだけで簡単に連結が可能だが緩む心配が
ある。その対策として楔に加工（歯型やコム板をつけ
る）を加え緩み止めの対策が施されている。

【００１３】［実施例］実施例について図面を参照して
説明すると、図１においては現在上市されてるコンクリ
ートセグメントの標準型で製品の内側には切欠１０（ブ
ロックアウト又は継手ボックス）が、図２の形状のよう
に、図３の１０のごとく多数あり有効断面の強度を低下
させ、また締結作業時にはそれぞれ、ボルト、ナットを
通し工具を用いて締め付けるので作業性が悪い。結合後
も必要に応じブロックアウト部を平滑にするために埋め
ている。これらの課題を改善すべく、以下説明する。

【００１４】図４は、請求項１のシールドトンネルの長
さ方向のリング間の接続結合した継手の状態を示す。セ
グメントの片側 Ｓ１の接続端面に長ナット１−１にア
ンカーボルト筋１−２を１／２までねじ込んだ締結具１
を埋設してある。次に中空梯形型継手本体２は、底部の
ボルト部２−１を、締結具１の長ナット１−１のねじ部
に位置決めして組み込んである。継手本体２は、セグメ
ント、リング同志の継手位置を確認しやすいため製品面
より出ていてしかも、接続しやすいよう先端を細めにし
てある。次に接続するセグメントの他側 Ｓ２の接続端
面には定着プレート３の中央に継手本体２を受け入れる
角型中空孔３−１とさらに奥には継手本体を収容する空
間部４があり、製品内面に繋がっていて、結合時製品内
面から締結用楔５（コッタ）を継手本体２の中空楔孔２
−２に打ち込むだけで、強固な接続結合が出来る継手構
造となっている。１締結具と２継手本体は一体としても
よい。楔５を打ち込み結合後、空間部４には多少の隙間
が生じているので内面平滑と防錆処置として樹脂、モル
タル、注入式発泡ウレタン等で充填４−１する。

【００１５】図５は、請求項１の前図結合状態の図を、
接続結合させる前の状況を示す図であり、接続結合の手
順は矢印の番号順に行なう。

【００１６】図６は、請求項１の前図４〜５の継手部品
の個々の形状の概要図である。

【００１７】図７は、請求項２の継手装置の図で、セグ
メント間の接続結合強度はトンネルの地山の土圧や地下
水圧が直接作用し継手にも大きな曲げモーメントが加わ
るので本発明のような楔型継手の強度の高いものが好ま
しい、しかし請求項１のままの中空梯形型継手本体が製
品面より出ていると接続結合出来ない箇所、例えばリン
グ形成最後のキーセグメント等の場合に継手がセグメン
トにあたり組立結合困難となる。そのような箇所に対応
できる継手構造として発明したものである。先ず、接続
するセグメントの片側 Ｓ１の接続端面には図９で示す
箱型の中空定着部６が埋設してあり、端面中央には中空
角型継手本体７の継手部７−１を通す角型孔６−２があ
けてある。又後部にはアンカー筋６−１を設けてある。
接続結合作業時には、接続させるセグメント同志の片側
Ｓ１と他側同志を継手位置を合わせ突き合わせた後、
継手本体７を中空定着部６の中空部６−３に製品内側か
ら挿入し継手部７−１を接続するセグメント他側の端部
定着プレート３の角型中空孔３−１に押し込み楔を打ち
込むことで、請求項１と同じ状態となり、最後に内面平
滑にするため、内面平滑用蓋１４をし切欠を埋める作業
が省略される。

【００１８】図８は、図７で示した請求項２の継手構造
の結合状態のＡ−Ａ視の断面図。図９は、図７で示した
箱型の中空定着部６の形状を示す斜視図の概略図。図１
０は、同じく図７で示した中空角型継手本体７の形状を
示す斜視図の概略図図１１は、図９の中空定着部６のと
図１０の中空角型継手本体７の組み込み方を図７の中で
説明した状況を抜粋し中空定着部６に継手本体７挿入し
た後、接続す他側のセグメントの空間部に前面え押し込
んだ状況を示す斜視図の概略図。図１２上記状態後、結
合用の楔５を打ち込み接続結合した状況斜視図の概略
図。

【００１９】図１３は、請求項３の実施例を示すもので
ある。基本的な継手構造は変わらないが接続するセグメ
ントの片側 Ｓ１のみ、シールドトンネルの長手方向の
応力緩和機能が必要なとき採用する。継手の構造はセグ
メント片側端面に応力緩和継手用定着プレート８の中央
にボルトを通す丸孔８−１を設け、プレートにはアンカ
ー筋８−２を付け、更にボルトの長さ調節と弾性ワッシ
ャー１１の応力緩和のための圧縮変位を拘束しないため
のキャプ８−３が、ボルト９、ワッシャー１１−１と継
手本体を組合せた後に被せてある。この組み合わせた状
態で接続するセグメントの他側に挿入し請求項１と同様
楔を打ち込み結合させ、最後に空間部を樹脂、モルタ
ル、発泡ウレタン等で充填する。

【００２０】図１４は、請求項４の実施例を示す。請求
項１の継手構造は接続させる構築物、セグメント同志を
押し合わせ、楔を打ち込むだけで結合できるが、テーパ
ー面の貫入圧と摩擦力が緩み止めとなっているのを、楔
のテーパー面に歯型をつけ、楔の硬さを継手本体より硬
くし打ち込み後、噛み合わせさせ抜け防止機能を強化し
たり、楔の平な面にゴム板などを貼り弾性で緩み防止す
る継手構造用楔。

【００２１】［発明の効果］本発明は、以上説明したよ
うに構成されているので、以下に記載されるような効果
を奏する。

【００２２】請求項１の発明では、セグメントの一面の
複数の継手が同時に接続出来て、楔を打ち込むだけで結
合ができるので、従来のボルト、ナットを通して締結す
るより作業性も良く、ブロックアウトも少ないので強度
も上がり、ブロックアウトを埋める作業も少なくなる。
更に継手の強度も向上させることもできる。

【００２３】請求項２の発明では、セグメントの組立は
複雑で接続箇所の形状や接続条件が種々異なるが、本発
明の継手構造と請求項１の継手構造を適材適所に選択す
ることで使用可能となり施工全体の合理化に大きく寄与
できる。

【００２４】請求項３の発明では、リング間の個々の継
手部に弾性ワッシャーを効率よく最初から取り付けて置
くことで、地震、不等沈下に対し、近年のシールドトン
ネルへの応力緩和機能の要求が増し、わざわざ別途に弾
性ワッシャーを組み込んだり可とう継手を取り付け対応
している。リング間に本発明の継手構造に加え、弾性ワ
ッシャーを最初から組み込んでおけばスペース、手間が
省け少量の緩和機能が連続又は等間隔で発揮することが
できて、シールドトンネル全体に伸び、柔軟性がでて応
力緩和も具備した効率の良い継手構造となる。

【００２５】請求項４の発明では、シールドトンネルの
ような、永久構造物では、より確実で安全な施工が要求
される。楔型の結合方法に緩みへの一抹の不安が潜在し
ているので楔が抜けないようにロック機能を施してい
る。

【００２６】本発明は、コンクリート製セグメントを主
体になされたが、鋼製セグメントに同様の目的で使用し
ても充分な効果がある。使用例は図１５に示す。

【図面の簡単な説明】

【図１】標準的なコンクリートセグメント形状で切欠
（ブロックアウト）の状態を示す

【図２】図１のブロックアウトと継手のボルト結合の状
態を示す。

【図３】セグメントがリング状に組まれ更に、リング間
が結合された状態で、結合箇所の多さ、ブロックアウト
の多さの状況を示す。

【図４】請求項１の発明の継手を接続結合させた断面の
状態図である。

【図５】請求項１の発明の継手の接続結合の手順の概要
図である。

【図６】請求項１の発明の継手部品の個々の概要図であ
る。

【図７】請求項２の発明の継手を接続結合させた断面図
で切欠に蓋をした状態図である。

【図８】上記図のＡ−Ａの断面の概要図である。

【図９】

【図１０】図７の継手の個々の概要斜視図である。

【図１１】

【図１２】図１１は図９，１０とを組み合わせた状態図
で、図１２は組み合せを進め、楔を打ち込んだ状態の概
要を示す斜視図である。

【図１３】請求項３の発明の継手構造の片側の断面概要
図である。他側の継手構造は請求項１と同じなので省略
した。

【図１４】請求項４の楔の形状例を示す。

【図１５】本発明を鋼製セグメントに使用した例を示
す。継手はセグメント片側に溶接した形式や、セグメン
トの継手板に角孔を開け継手本体をセグメント同志を合
わせた後、角孔から差し込み楔を打ち込んで接続結合さ
せる。

【図１６〜１８】既存の発明、考案の中から例として、
公開実用新案平１−９８３００の楔金具を使用した継手
図を参考に示し説明は省略する。

【符号の説明】

Ｓ セグメント単体 Ｓ１ セグメントを接続する端面の片側（セグメントの
片側） Ｓ２ 同 上 の他側（セグメントの
他側） １ 締結具。 １−１ 長ナット １−２ アンカ
ーボルト筋 ２ 中空梯形型継手本体（継手本体） ２−１底部ボルト部 ２−２ 中空楔孔 ３ 定着プレート ３−１角型中空孔 ３−２アンカ
ー筋 ３−３カバー ４ 空間部（継手本体を収容する空間部）４−１充填
材 ５ 楔＝くさび （コッタ） ６ 中空定着部 ６−１ アンカー筋 ６−２ 角型
孔 ６−３ 中空部 ７ 中空角型継手本体（分離継手本体）７−１ 継手
部 ７−２ ストッパープレート ８ 応力緩和用定着プレート ８−１ ボルト孔 ８−２ アンカー筋 ８−３ キャ
プ ９ ボルト（応力緩和用部品） １０ 切欠（ブロックアウト又は継手ボックス）、 １１ 弾性ワッシャー １１−１ ワッシャー １２ セグメントの標準継手板 １３ ； ；のボルトナット。 １４ 内面平滑用蓋（ゴム又は樹脂製の耐触材） １５ 鋼製セグメント １５−１，２ 継手形状例
（はめ込み型）１５−３固定

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セグメント等のリング間の互いに接続すべ
   き構造物の接合端面の互いに対向する位置において、セ
   グメンに中空梯形型で先端へ傾斜をつけ挿入し易くした
   継手本体の底部にはボルト部を備え、セグメントにはナ
   ットにアンカー筋を延長し埋設してあってその埋設して
   あるナットに継手本体のボルト部を組み込んだものを挿
   入側とし、他側の接続するセグメントには挿入側と同じ
   位置に定着プレートを埋設し中央には中空梯形型継手本
   体が進入できる空洞部を形成し更に接続時に楔（コッ
   タ）を打ち込むスペースの空間をセグメント内面に向け
   貫通させてある側を他側（受け入れ側）とし、接続させ
   るときは継手本体の挿入側をセグメント他側の空洞部に
   押し込み中空梯形型継手本体の中空部と他側セグメント
   内面の楔を打ち込むスペースの空間の位置が合った時、
   内側からテーパーの付いた楔（コッタ）を打ち込み連結
   結合する継手装置。
2. 【請求項２】請求項１の継手装置で、セグメント間を接
   続する際に、請求項１の継手装置のようにセグメントの
   接続面から中空梯形型継手本体が最初から突き出ている
   と邪魔なったりして接続出来ない箇所が有る。そんな箇
   所にはセグメントの継手挿入側のセグメント間の接続端
   面に金属プレートを埋設しその内側に一部形状を変えた
   中空梯形型継手本体がセグメントの内面から挿入できる
   最小限の大きさの切欠（ブロックアウト）を設け、接続
   時には継手本体を切欠（ブロックアウト）から入れて横
   に移動するかたちで、後は請求項１と同じで継手本体が
   空洞部に進入して楔の位置と合った時、請求項１と同様
   に内側からテーパーの付いた楔（コッタ）を打ち込み連
   結結合する継手装置。
3. 【請求項３】シールドトンネルのトンネル長手方向に応
   力緩和機能が必要の場合に、挿入側のセグメント端面に
   定着プレートを埋設し中央にはボルト孔を設け、四隅に
   はアンカー筋を取付けている。、次に中空梯形型継手本
   体の底部ボルトを長くして定着プレートの裏側の輪状の
   弾性ワッシャー又は、コイルばね等の緩衝材を挟み座金
   をいれナットにて組み込み、この部分にキャプを被せた
   挿入側継手本体とし、他側は請求項１と同様な構造で楔
   （コッタ）を打ち込み連結結合する継手装置。
4. 【請求項４】前項継手装置で楔（コッタ）を打ち込む事
   で、連結結合作業は簡単であるが、歪み、震動等で楔が
   緩む恐れがあるので楔の表面に歯型や裏面に弾性材を付
   けた楔を使用して緩み抜け防止を施した請求項１の継手
   装置。