JPH1061392A - セグメントのジョイント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 各隣接するセグメントの当接面において、ボ
ルト孔の位置合わせするための作業に手間がかからず効
率の良い応力伝達が可能なジョイント構造の提供。 【解決手段】 当接する一方のセグメント１１の端面に
形成された蟻溝１２と、他方のセグメント１１の端面に
形成された、蟻溝１２と嵌合する断面鳩尾状の突条１３
とからなり、先行して設置されているセグメントの端面
に形成されている蟻溝１２又は突条１３に対し、新たに
設置すべきセグメント１１の端面に形成されている突条
１３又は蟻溝１２をスライド嵌合することにより、隣接
するセグメント１１を接合一体化した状態でトンネルの
掘削内周面に沿って設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、セグメントのジ
ョイント構造に関し、特に、トンネルの掘削内周面に沿
って複数設置されることによりトンネル覆工体を構成す
るセグメントを、隣接するセグメントの当接面において
互いに接合するためのセグメントのジョイント構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】特に、都市土木の分野において、地中に
トンネルを掘削形成して行くための工法として、シール
ド工法が知られている。このシールド工法は、先端に切
削カッターを備えた筒状のシールド掘進機を使用し、こ
れを前進させてトンネルを掘削してゆくとともに、トン
ネルの掘削内周面には、これに沿って多数のセグメント
を設置することにより、トンネル覆工体を形成しながら
トンネルを構築して行くものである。

【０００３】そして、このセグメントによるトンネル覆
工体は、一般に、シールド掘進機の外殻体を構成するス
キンプレートの内部の作業空間において組み立てられ、
この組み立てたトンネル覆工体から掘進反力を得て、シ
ールドジャッキを伸張することにより、シールド掘進機
が前進してゆくとともに、組み立てたトンネル覆工体
は、かかるシールド掘進機の前進に伴ってこれの後方に
残置されてゆくことにより、トンネルが順次構築されて
ゆくことになる。

【０００４】また、近年、シールド掘進機による掘削断
面を有効に活用することを目的として、矩形断面のシー
ルド掘進機によるシールド工法が開発されており、かか
る矩形断面のシールド工法においても、セグメントを断
面矩形状に組み立てて、トンネルの掘削内周面を覆う覆
工体が形成されることになる。

【０００５】さらに、シールド工法に限らず、例えばト
ンネル掘進機等によるトンネル工法においても、不安定
な地山に対しては、セグメントを組み立ててトンネルの
掘削内周面を覆う覆工体が形成される場合がある。

【０００６】そして、このような覆工体を構成するセグ
メントは、例えば、型鋼や鋼板等の鋼材を組み付けて製
造されたり、プレキャストコンクリート製品などとして
製造されることになるが、これらのセグメントを互いに
接合し覆工体として一体化するには、通常は、各隣接す
るセグメントの当接面に形成されたボルト孔を合致さ
せ、ボルトを用いて締結することにより行われている。

【０００７】また、特に、型鋼や鋼板等の鋼材を組み付
けて製造された鋼製のセグメントについては、接合部分
をまたがるようにして取り付けられるスプライスプレー
トと、高力ボルトや溶接とを用いて、隣接するセグメン
ト同士を接合する方法も考えられている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ボ
ルトを締結することによるセグメントの接合方法によれ
ば、各隣接するセグメントの当接面において、ボルト孔
の位置合わせするための作業に手間がかかるとともに、
当該当接面においてボルト孔による断面欠損が生じるこ
とになるため、効率の良い応力伝達が必ずしも図られて
いないという課題があった。

【０００９】また、スプライスプレートと、高力ボルト
や溶接とを用いて接合する方法によれば、セグメントを
組み立てて形成される覆工体は閉鎖断面となるというト
ンネルの構築作業下においては、スプライスプレートを
取り付けることが困難なため十分な接合作業を行うこと
ができず、したがって強度不足の原因となりやすいとい
う課題があった。

【００１０】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、手間のかかる作業を必要
とすることなく、隣接するセグメントの接合一体化作業
を容易に行うことができるとともに、効率の良い応力伝
達を図ることのできるセグメントのジョイント構造を提
供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、トンネル
の掘削内周面に沿って複数設置されることによりトンネ
ル覆工体を構成するセグメントを、隣接するセグメント
の当接面において互いに接合するためのセグメントのジ
ョイント構造であって、前記当接面において当接する一
方のセグメントの端面に形成された蟻溝と、他方のセグ
メントの端面に形成された、前記蟻溝と嵌合する断面鳩
尾状の突条とからなり、先行して設置されているセグメ
ントの端面に形成されている前記蟻溝又は突条に対し、
新たに設置すべきセグメントの端面に形成されている前
記突条又は蟻溝をスライド嵌合することにより、隣接す
るセグメントを接合一体化した状態でトンネルの掘削内
周面に沿って設置することを特徴とするセグメントのジ
ョイント構造にある。

【００１２】ここで、上記記載において、蟻溝とは、溝
の表面に開口する蟻根から溝の深部に位置する蟻先に向
かってその巾を増大させた、いわゆる断面鳩尾状の溝を
意味するものである。

【００１３】また、この発明のセグメントのジョイント
構造は、前記当接面において当接する一方のセグメント
の端面に形成された蟻溝を、これの延長方向に先細りと
なるテーパ状に形成するとともに、前記他方のセグメン
トの端面に形成される断面鳩尾状の突条を、前記蟻溝と
嵌合するテーパ状に形成するようにすることが好まし
い。

【００１４】さらに、この発明のセグメントのジョイン
ト構造は、前記隣接するセグメントが、前記蟻溝と突条
とを密着嵌合した際に互いに合致する位置に形成された
ボルト孔を、前記当接面において当接する各端面に各々
備えるようにすることもできる。

【００１５】そして、この発明のセグメントのジョイン
ト構造によれば、先行して設置されているセグメントの
端面に形成されている前記蟻溝又は突条に対し、新たに
設置すべきセグメントの端面に形成されている前記突条
又は蟻溝をスライド嵌合することにより、隣接するセグ
メントを接合一体化した状態でトンネルの掘削内周面に
沿って容易に設置してゆくことができる。

【００１６】すなわち、例えば、先行して設置されてい
るセグメントの端面においてセグメントの厚さ方向に横
断して延長形成されている蟻溝に対して、新たに設置す
べきセグメントの端面においてセグメントの厚さ方向に
横断して延長形成されている断面鳩尾状の突条を挿入し
つつ、当該新たなセグメントを既設のセグメントの端面
に沿ってトンネルの外方に向かって押し込んでゆけば、
このセグメントは蟻溝と突条との係合により正確に案内
されて、設置位置までスライド嵌合してゆき、既設のセ
グメントと一体化した状態で正確に設置されることにな
る。

【００１７】また、蟻溝と、これと嵌合する断面鳩尾状
の突条とからなる本願発明のジョイント構造によれば、
メタルタッチにより効率良く応力伝達を行うことのでき
るジョイント構造が、容易に構成されることになる。

【００１８】そして、前記蟻溝を、これの延長方向に先
細りとなるテーパ状に形成するとともに、前記断面鳩尾
状の突条を、前記蟻溝と嵌合するテーパ状に形成するよ
うにすれば、接合すべきセグメント間の方向性を修正し
ながら容易にセグメントを設置位置に案内してゆくこと
ができる。

【００１９】さらに、前記隣接するセグメントに、前記
蟻溝と突条とを密着嵌合した際に互いに合致する位置に
形成されたボルト孔を、前記当接面において当接する各
端面に各々設けておけば、かかる合致したボルト孔にボ
ルトを締着することにより、前記蟻溝と突条とが密着嵌
合した状態を保持しつつ、前記隣接するセグメントを容
易に固定しておくことができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、この発明の好ましい実施の
形態すなわち一実施例について、添付図面を参照しつつ
詳細に説明する。この実施例のセグメントのジョイント
構造２０は、一例として、図１に示すようなシールド掘
進機５０により形成される、図２に示すような断面矩形
状のトンネルの内周面を覆う覆工体１０を構成するセグ
メント１１を、周方向に接続一体化するために採用され
たもので、図３及び図４に示すように、各隣接するセグ
メントの当接面において当接する一方のセグメント１１
の端面に３箇所形成された蟻溝１２と、他方のセグメン
ト１１の端面において前記蟻溝１２に対応する位置に３
箇所形成された、この蟻溝１２と嵌合する断面鳩尾状の
突条１３とによって構成されている。

【００２１】ここで、セグメント１１は、図４に示すよ
うに、Ｈ形鋼等の形鋼や鋼板等の鋼材を、溶接等を介し
て組み付けてなる鋼製のもので、主として、覆工体１０
の直線部に位置することになる平板状のＡタイプ
（（ａ）参照）のものと、覆工体１０の角部に位置する
ことになる、コーナー部を備えた断面Ｌ形のＢタイプ
（（ｂ）参照）のものとに分類される。また、かかるセ
グメント１１は、補強リブなどにより補強されて、周囲
の地盤からの荷重に耐え得る強固な構造を備えている。

【００２２】そして、これらのセグメント１１の端面に
設けられた３箇所の蟻溝１２は、各々、工場製作された
鋼製の第１スライドジョイントプレート１４に、延長方
向に先細りとなったテーパー状に予め切り欠き形成され
ているもので、セグメント１１を組み付け形成する際
に、第１スライドジョイントプレート１４をセグメント
１１の端面と面一になるように、溶接等を介して取り付
けることにより、セグメント１１の厚さ方向を横断延長
した状態で、所定の位置に強固に固定されることにな
る。

【００２３】一方、これらのセグメント１１の端面に設
けられた３箇所の断面鳩尾状の突条１３は、各々、各蟻
溝１２と同様に、工場製作された第２スライドジョイン
トプレート１５に、上記テーパー状の蟻溝１２と合致す
る形状となるよう延長方向に先細りとなったテーパー状
に、予め突出形成されているもので、セグメント１１を
組み付け形成する際に、第２スライドジョイントプレー
ト１４をセグメント１１の端面と面一になるように、溶
接等を介して取り付けることにより、セグメント１１の
厚さ方向を横断延長した状態で、所定の位置に強固に固
定されることになる。

【００２４】そして、このようにして形成された、各周
方向の当接面に蟻溝１２あるいは突条１３を備えたセグ
メント１１を接合一体化して覆工体１０を形成するに
は、例えば図５に略示するようなＮｏ．１〜Ｎｏ．１０
の順番に従って、隣接するセグメント１１を接合一体化
しながら各セグメント１１を順次設置して行くことにな
る。なお、図５において、覆工体１０の内部に描かれた
図は、各ジョイント構造２０をトンネルの内方から見た
略示図である。

【００２５】すなわち、このような接合一体化作業は、
先行して設置されているセグメント１１の端面に設けら
れている、トンネルの外方に向かって先細りとなってい
る蟻溝１２に対して、これと隣接するセグメント１１の
端面に形成されている断面鳩尾状の突条１３を挿入しな
がら、このセグメント１１をトンネルの外方すなわちト
ンネルの内周面に向かって押し出すようにすれば、この
蟻溝１２と突条１３との係合によってセグメント１１が
当接面に沿って案内され、やがて蟻溝１２と突条１３と
が密着嵌合して、セグメント１１が正確に位置決めされ
るとともに、当該当接面において、これらのセグメント
１１が強固に接合一体化してゆくことになる。

【００２６】なお、これらのセグメント１１のうち、第
１番目に設置されるＮｏ．１のセグメントには、その両
端面に蟻溝１２が形成され、最後に設置されるＮｏ．１
０のセグメントには、その両端面に断面鳩尾状の突条１
３が形成され、残りのセグメント１１には、一方の端面
に蟻溝１２が、他方の端面には断面鳩尾状の突条１３が
各々形成されていることにより、先行して設置されてい
るセグメント１１の端面の蟻溝１２に対して、新たに設
置する断面鳩尾状の突条１３を挿入嵌合して位置決めす
る作業を順次スムースに行ってゆくことが可能になる。

【００２７】また、最後に設置されるＮｏ．１０のセグ
メントの当接面は、図２にも示すように、トンネルの内
方に向かって拡幅するように弱冠傾斜して形成されてい
ることにより、セグメント１１を接続一体化して閉鎖断
面としての覆工体を形成する際の、当該最後のセグメン
ト１１の設置作業をスムースに行うことができるように
なっている。

【００２８】そして、このようにして、周方向に一体と
なって設置されたセグメントは、例えば溶接やボルト・
ナット等を用いて、蟻溝１２と突条１３との密着嵌合状
態を保持した状態で固定されることになるが、これらの
蟻溝１２と突条１３は、テーパ状に形成されていること
により、接合すべきセグメント１１間の方向性を修正し
ながらセグメントを当該設置位置に正確に案内すること
になるので、隣接するセグメントを精度良く密着嵌合さ
せた状態で固定することができるとともに、互いに当接
するセグメント１１の各端面にこのような固定のための
ボルト孔が設けられている場合でも、これを精度良く容
易に合致させて、かかるボルト孔に固定用のボルトを締
着する作業を容易に行うことができる。

【００２９】そして、蟻溝１２と突条１３とを密着嵌合
してなるこの実施例のセグメントのジョイント構造２０
によれば、メタルタッチにより、また蟻溝１２と突条１
３による強度のキャンディ状態により、強度不足を生じ
ることなく、セグメント同士のジョイント部分におい
て、効率良く応力伝達を行うことが可能になる。

【００３０】なお、この発明は上記実施例の実施の態様
のもの限定されるものではなく、各請求項に記載された
構成の範囲内において、種々変更して採用することがで
きる。例えば、蟻溝１２と断面鳩尾状の突条１３とは、
テーパ状とする必要は必ずしもなく、これらの間のスラ
イドを所定の位置で係止することができれば、直線上に
形成したものであってもよい。

【００３１】また、上記実施例では、この発明のジョイ
ント構造を、矩形断面のシールドトンネル内に覆工体を
設けるべく、セグメントをトンネルの周方向に接続一体
化するために採用する場合について記載したが、セグメ
ントをトンネルの軸方向に接続一体化するために使用す
ることもでき、また、矩形断面のみならず円形やその他
の断面形状の覆工体を設けるべく採用することもでき
る。

【００３２】さらに、この発明のジョイント構造は、鋼
製のセグメントのみならず、コンクリート製等の、その
他の部材からなるセグメントについても採用することが
できるとともに、シールド工法のみならず、トンネル掘
進機によるトンネル工法等の、その他のトンネル工法に
おいて使用されるセグメントを接続一体化するために用
いることもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
セグメントのジョイント構造によれば、当接面において
当接する一方のセグメントの端面に形成された蟻溝と、
他方のセグメントの端面に形成された、前記蟻溝と嵌合
する断面鳩尾状の突条とからなり、先行して設置されて
いるセグメントの端面に形成されている前記蟻溝又は突
条に対し、新たに設置すべきセグメントの端面に形成さ
れている前記突条又は蟻溝をスライド嵌合することによ
り、隣接するセグメントを接合一体化するので、手間の
かかる作業を必要とすることなく、隣接するセグメント
の接合一体化作業を容易に行うことができるとともに、
メタルタッチにより、強度不足を生じることなく効率の
良い応力伝達を図ることができる。

【００３４】また、蟻溝を、これの延長方向に先細りと
なるテーパ状に形成するとともに、断面鳩尾状の突条
を、前記蟻溝と嵌合するテーパ状に形成するようにすれ
ば、接合すべきセグメント間の方向性を修正しながら容
易かつ正確にセグメントを設置位置に案内することが可
能になる。

【００３５】さらに、隣接するセグメントに、前記蟻溝
と突条とを密着嵌合した際に互いに合致する位置に形成
されたボルト孔を、前記当接面において当接する各端面
に各々設けておけば、かかる合致したボルト孔にボルト
を締着することにより、前記蟻溝と突条とが密着嵌合し
た状態を容易に保持しつつ、前記隣接するセグメントを
容易に固定しておくことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるセグメントのジョ
イント構造を採用した覆工体が設置される、断面矩形状
のトンネルを掘削するためのシールド掘進機の一例を示
す斜視図である。

【図２】この発明の一実施例にかかるセグメントのジョ
イント構造を採用した、断面矩形状の覆工体の構成を示
す端面図である。

【図３】この発明の一実施例にかかるセグメントのジョ
イント構造の構成を拡大して説明する一部破断斜視図で
ある。

【図４】（ａ），（ｂ）は、この発明の一実施例にかか
るジョイント構造により接続されるセグメントを例示す
る斜視図である。

【図５】各セグメントを順次接合一体化して覆工体を形
成する状況を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 覆工体 １１ セグメント １２ 蟻溝 １３ 断面鳩尾状の突条 １４ 第１スライドジョイントプレート １５ 第２スライドジョイントプレート ２０ セグメントのジョイント構造 ５０ シールド掘進機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの掘削内周面に沿って複数設置
   されることによりトンネル覆工体を構成するセグメント
   を、隣接するセグメントの当接面において互いに接合す
   るためのセグメントのジョイント構造であって、前記当
   接面において当接する一方のセグメントの端面に形成さ
   れた蟻溝と、他方のセグメントの端面に形成された、前
   記蟻溝と嵌合する断面鳩尾状の突条とからなり、先行し
   て設置されているセグメントの端面に形成されている前
   記蟻溝又は突条に対し、新たに設置すべきセグメントの
   端面に形成されている前記突条又は蟻溝をスライド嵌合
   することにより、隣接するセグメントを接合一体化した
   状態でトンネルの掘削内周面に沿って設置することを特
   徴とするセグメントのジョイント構造。
2. 【請求項２】 前記当接面において当接する一方のセグ
   メントの端面に形成された蟻溝が、これの延長方向に先
   細りとなるテーパ状に形成されるとともに、前記他方の
   セグメントの端面に形成される断面鳩尾状の突条が、前
   記蟻溝と嵌合するテーパ状に形成されることを特徴とす
   る請求項１に記載のセグメントのジョイント構造。
3. 【請求項３】 前記隣接するセグメントが、前記蟻溝と
   突条とを密着嵌合した際に互いに合致する位置に形成さ
   れたボルト孔を、前記当接面において当接する各端面に
   各々備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
   載のセグメントのジョイント構造。