JPH11101093A - セグメントの連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 セグメント間の偏位にかかわらず、セグメン
ト同士を迅速かつ強固に連結できるようにする。 【解決手段】 対をなすセグメント１，２をトンネル軸
方向に連結するため、一方のセグメント２のトンネル軸
方向側面１１に雄側係合部材６を、他方のセグメント１
のトンネル軸方向側面１０に雌側係合部材５を設けたセ
グメントの連結構造において、前記雄側係合部材６を、
先端に係止突起４を有する係止部材３を前記一方のセグ
メント２の側面に固定して構成し、前記雌側係合部材５
を、前記他方のセグメント１の側面に固定したスライド
ストッパー保持フレーム２０と、この保持フレーム２０
によりトンネル半径方向に可動的に支持され、かつ前記
係止部材３の進入部を閉じる方向にばね付勢されてお
り、前記係止突起４を係止できるスライドストッパー１
２とから構成したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
を掘進する際に使用する覆工用セグメントの連結構造に
関し、主としてセグメントリング間の連結構造、特にト
ンネル軸方向の位置決め連結が容易に行なわれ、かつ、
大きな引張力に対してセグメントリングの連続性を確保
できるセグメントの連結構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、セグメントの連結構造としては、
特開平５−２５６０９６号、特開平９−４９５８８
号等が知られており、これらは相対するセグメントをト
ンネル軸方向に容易にかつ強固に連結できる構造であ
る。

【０００３】図１１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）によって従
来構造を簡単に説明すると、対をなすセグメント１，２
をトンネル軸方向に連結するため、両セグメントをトン
ネル軸方向に相互にするとき、一方のセグメント２のト
ンネル軸方向一側面１１に雄側係合部材２６として係止
部材２３が固定され、この係止部材２３の先端の係止突
起２４が、他方のセグメント１のトンネル軸方向一側面
１０に取付けられた雌側係止部材２５に係合する。つま
り、係止部材２３が雌側係止部材２５におけるフレーム
３０に取付けた一対の支軸２２に枢着した一対の締付カ
ム２７を、ばね力に抗して押開き回動させながら通過す
る。その後、締付カム２７がばね力で回動復帰すること
で係止部材２３の係止突起２４の首下部２４ａに係止
し、この係止部がロック機構となって、締付カム２７の
回動が確実に阻止されて、セグメント連結部に数トンと
いう大きな引離し力が作用しても、当該セグメント連結
部が分離しない。

【０００４】前記のセグメント連結構造において、対を
なすセグメント１，２間の軸線が特に半径方向に揃って
いるときは、図１１（Ｂ）に示すように係止部材２３の
首下部２４ａに一対の締付カム２７の両方が均等に係止
して両セグメント１，２をトンネル軸方向に連結し、両
セグメント１，２を引離す力が作用したとき、一対の締
付カム２７が共働して強固かつ円滑に、両セグメント
１，２の分離を阻止することができる。

【０００５】しかし、対をなすセグメント１，２間の軸
線が半径方向（外周方向）にずれているときは、図１１
（Ｃ）に示すように一方の締付カム２７側（図示上側）
に位置ずれし、この一方の締付カム２７だけが係止突起
２４の首下部２４ａに係合し、他方の締付カム（図示下
側）２７は首下部２４ａに係合しない、いわゆる片当り
状態となる。相対するセグメント１，２が図１１（Ｃ）
と逆の方向に位置ずれした場合にも一対の締付カム２７
と係止突起２４との係合関係が逆の片当り状態なる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記係止突起２４と一
対の締付カム２７との係合は、ワンタッチ係合ではある
が摩擦係合であり、前述のように係止突起２４と一対の
締付カム２７との係合が片当りとなると、相対するセグ
メント１，２間のトンネル軸方向の引離し応力に対する
連結強度が低下するおそれが生じ、また、両セグメント
リング間の接合部に目開きが生じるなどのおそれがあ
る。

【０００７】図１１に示される例において、係止突起２
４と締付カム２７の係合部は直線状に構成されている。
この係合部を特開平９−４９５８８号に開示のように曲
線状に構成すると前述の問題は若干解消されるが、必要
な精度を出すためにはその製作が著しく困難であり、こ
れに対して、図１１に示すよう係合部を直線状に構成す
ることにより製作が容易である。いずれにしても、前記
セグメントリングの連結部構成をセグメントの偏心を前
提に構成すると連結部の係合関係があまくなり、偏心が
ない場合におけるセグメント間の目開きが大きくなりす
ぎる。逆に偏心を考慮に入れないで構成すると、偏心が
生じた場合に前述の不具合が生じるという二律背反の問
題があった。

【０００８】本発明は前記の課題を解決したもので、セ
グメントのトンネル軸方向の連結を従来の締付カムによ
る摩擦係合方式に代えて、トンネル半径方向及び、これ
と直角の方向に係合変位の自由度を有し、かつ機械的係
合方式によりセグメントのトンネル軸方向連結を行なう
ようにしたセグメントの連結構造を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るセグメント
の連結構造は、相対するセグメント１，２をトンネル軸
方向に連結するため、一方のセグメント２のトンネル軸
方向側面１１に雄側係合部材６を、他方のセグメント１
のトンネル軸方向側面１０に雌側係合部材５を設けたセ
グメントの連結構造において、前記雄側係合部材６を、
先端に係止突起４を有する係止部材３を前記一方のセグ
メント２の側面に固定して構成し、前記雌側係合部材５
を、前記他方のセグメント１の側面に固定したスライド
ストッパー保持フレーム２０と、この保持フレーム２０
によりトンネル半径方向に可動的に支持され、かつ前記
係止部材３の進入部を閉じる方向にばね付勢されてお
り、前記係止突起４を係止できるスライドストッパー１
２とから構成したことを特徴とする。また、本発明にお
いて、前記係止突起４は先細状でトンネル半径方向に突
出しており、また、前記スライドストッパー１２は棒状
をなし、そのストッパー両端部が前記スライドストッパ
ー保持フレーム２０のガイド孔１８にスライド自在に支
持され、かつ前記係止部材３は両側の保持フレーム２０
間において、トンネル半径方向と直角方向に変位可能に
所定の間隙を有して保持させるとよい。

【００１０】本発明によると、トンネル軸方向に相対す
るセグメント１，２の一方を他方に近接移動させて連結
するに際し、一方のセグメント２における係止部材３の
係止突起４が、他方のセグメント１におけるスライドス
トッパー１２をばね付勢に抗して半径方向に押し逃がし
ながら通過し、これに係合して両セグメント間がトンネ
ル軸方向に連結される。したがって、相対するセグメン
トがトンネル半径方向に位置ずれして、それに伴なって
係止部材３がトンネル半径方向に位置ずれした状態でス
ライドストッパー１２の係合部に進入するとき、当該ス
ライドストッパー１２はそれに追従してトンネル半径方
向に変位できる。しかも、係合部材３が正常位置におい
てスライドストッパー側に進入するときまたは、位置ず
れして進入するときのいずれのときも、スライドストッ
パー１２と係止部材３との係止態様は常に正常な係止態
様を保持できる。さらに、各部材は直線部材で構成さ
れ、かつ直線移動で係合されるので、その製作が容易で
ある。

【００１１】さらに、セグメントリングを組むとき、各
セグメントはトンネル円周方向にも位置ずれが生じ、そ
の調整の必要が生じるが、本発明では、係止部材３は、
スライドストッパー１２に係合した状態で、当該スライ
ドストッパー１２に沿って両側のスライドストッパー保
持フレーム２０に当るまで変位可能であり、かつこの変
位した位置においても、係止部材３とスライドストッパ
ー１２とは正常な係止態様を保持できるので、前記セグ
メントのトンネル円周方向の位置ずれにも円滑に対応で
きる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１，図２は本発明に係るセグメ
ントの連結構造の主要素を示すものである。図１
（Ａ），（Ｂ）において、矢印Ｄがトンネル軸方向、矢
印Ｅがトンネル半径方向、矢印Ｆがトンネル円周方向で
ある。各図において、雄側係合部材６として先端にトン
ネル円周方向に突出した係止突起４を有する。係止部材
３が一方のセグメント２のトンネル軸方向の一側面１１
に溶接で固定されている。他方のセグメント１のトンネ
ル軸方向の一側面１０には、雌側係合部材５としてスラ
イドストッパー保持フレーム２０によって一対のスライ
ドストッパー１２がトンネル半径方向に可動的に設けら
れている。一対のスライドストッパー保持フレーム２０
は、所定の幅と、長さと、厚みを有する金属の板状体で
構成され、板状体にはトンネル半径方向に長い２つのガ
イド孔１８が開設されている。このスライドストッパー
保持フレーム２０の一側面は、他方のセグメント１のト
ンネル軸方向の一側面１０に溶接で固定されている。

【００１３】一対のスライドストッパー１２は角軸状
で、かつ、両ストッパーの対向面には、係止部材３の進
入側が拡開したテーパ面１２Ａが付形してある。また、
スライドストッパー１２は、ガイド孔１８内において、
ガタつかないでトンネル半径方向に可動自由に設けられ
ている。左右のスライドストッパー保持フレーム２０の
上下端部に架設され、かつ固定ボルト２１によって固定
した連結フレーム２８とスライドストッパー１２との間
には、この一対のスライドストッパー１２の間が近づく
方向に付勢するばね７が配設されている。

【００１４】したがって、図２を参照して説明すると、
トンネル軸方向に相対するセグメント１，２間の偏心が
０のときは、両セグメント１，２を近接させることによ
り、係止部材３はテーパ面１２ａをガイドとして一対の
スライドストッパー１２の間を押し拡げながら進入し、
係止突起４がスライドストッパー１２に係合して抜け出
さない。

【００１５】他方、実際の施工においては、相対するセ
グメント１，２間は偏心していることが多く、その偏心
を０に修正する作業は著るしく困難を伴なうために、こ
の場合は、最大２ｍｍ程度を許容範囲として偏心したま
まで連結する場合が多い。この場合、本発明の連結構造
にあっては、セグメント１，２の偏心に伴って係止部材
３のスライドストッパー１２に対する正常な進入位置か
らトンネル半径方向に２ｍｍずれた位置を進入し、スラ
イドストッパー１２と係止する。この場合は、一対のス
ライドストッパー１２が、一対のばね７付勢を僅かに変
えて係止部材３の偏心に容易に追従でき、ガイド孔１８
内を２ｍｍだけトンネル半径方向に変位した位置で係止
部材３の係止突起４と機械的に係合する。そのときの両
部材（つまり、スライドストッパー１２と係止部材３）
の係合姿勢は、セグメント１，２の偏心が０のときの正
常な係合姿勢と全く同じである。

【００１６】また、相対するセグメント１，２間は、複
数のセグメントを円周方向に連結してセグメントリング
を構築する際、隣接するセグメントリングのセグメント
１，２との間で位置ずれしていることが多く、この位置
ずれを０にすることは殆ど不可能に近い。この場合は、
最大５ｍｍ程度のトンネル円周方向の位置ずれを許容範
囲として、トンネル円周方向の位置ずれのままで連結す
る場合が多い。この場合、本発明の連結構造にあって
は、係止部材３の両側面と、一対のスライドストッパー
保持フレーム２０との間に所定の間隙１９を形成してお
くことにより、セグメント１，２のトンネル円周方向の
ずれに対応して、係止部材３が左右のスライドストッパ
ー保持フレーム２０の中間位置より左右いずれかの側に
片寄った位置で、一対のスライドストッパー１２の間に
進入し、かつスライドストッパー１２に機械的に係止す
る。このとき、両部材（つまり、スライドストッパー１
２と係止部材３）の係合姿勢は、セグメント１，２のト
ンネル円周方向の変位が０のときの正常な係合姿勢と全
く同じである。

【００１７】前述のように、本発明のセグメント１，２
における連結構造によると、トンネル軸方向に相対する
セグメント１，２がトンネル半径方向又は、トンネル円
周方向いずれの方向に位置ずれしている場合において
も、係止部材３とスライドストッパー１２との係合姿勢
はその変位したいずれの位置においても、位置ずれのな
い正常な位置における係合状態と同じ状態での係合状態
を保持できる。よって、セグメントの位置ずれによるセ
グメント連結部における係合不良という不具合が生じ
ず、セグメント連結部構造における精度の許容範囲が広
がり、かつ、各部も直線的部材で構成でき製作が容易で
ある。

【００１８】本発明の具体的実施形態を図３〜図１１を
参照して説明する。各図において、連結すべきセグメン
ト１，２が鋼殻８と、その中に充填されたコンクリート
９とにより構成され、一方のセグメント２の鋼殻８にお
けるトンネル軸方向の一側面（ウエブ）１１に、雄側係
合部材６が設けられており、他方のセグメント１の鋼殻
８におけるトンネル軸方向の一側面（ウエブ）１０に、
雌側係合部材５におけるスライドストッパー保持フレー
ム２０の一側面が溶接により固着されている。

【００１９】雌側係合部材５は、スライドストッパー保
持フレーム２０の上下端に連結フレーム２８を配置して
枠状に組み、連結フレーム２８のボルト挿入孔２９に固
定ボルト２１を挿入し、かつ保持フレーム２０の上下端
面に形成した雄ねじ３１に螺合することで、両フレーム
２０，２８を強固に結合して構成できる。また、スライ
ドストッパー１２の両端のピン孔３２に割りピン３３が
挿入されていて、この割りピン３３がスライドストッパ
ー保持フレーム２０の外側面に係合することにより、ス
ライドストッパー１２かガイド孔１８から脱出しないよ
うに設けられている。この雌側係合部材５は、セグメン
ト１の一側面１０面に固着する前の段階では、単体（ユ
ニット）として構成されており、この単体の状態でセグ
メント１の一側面１０に溶接する。

【００２０】また、雌側係合部材と雄側係合部材６は、
図３，図４ではセグメント１，２の一側面のトンネル円
周方向中央部にそれぞれ１個設けられているが、これに
限らず、所定の間隔をあけて複数個の雌側係合部材５と
雄側係合部材６を設けてもよい。

【００２１】前記各セグメント１，２を連結する場合
は、図７に示す状態から、一方のセグメント１または他
方のセグメント２を相対するセグメントに向ってトンネ
ル軸方向に移動していく。このとき係止部材３が、ばね
７の力に抗して一対のスライドストッパー１２を押拡げ
ながらその間に進入し、図８に示すように係止突起３が
スライドストッパー１２に係合されると共に、セグメン
ト本体の各嵌込突条１６が各嵌込凹部１４に嵌合され
る。

【００２２】前述のようにして、各セグメント１，２を
連結したのち、図９に示すように、各セグメント１，２
の鋼殻８の間に、モルタルなどの常温硬化性材料１７が
充填される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、相対するセグメント
１，２をトンネル軸方向に連結するため、一方のセグメ
ント２のトンネル軸方向側面１１に雄側係合部材６を、
他方のセグメント１のトンネル軸方向側面１０に雌側係
合部材５を設けたセグメントの連結構造において、前記
雄側係合部材６を、先端に係止突起４を有する係止部材
３を前記一方のセグメント２の側面に固定して構成し、
前記雌側係合部材５を、前記他方のセグメント２の側面
に固定したスライドストッパー保持フレーム２０と、こ
の保持フレーム２０によりトンネル半径方向に可動的に
支持されて、前記係止部材３の進入部を閉じる方向にば
ね付勢されており、前記係止突起４を係止できるスライ
ドストッパー１２とから構成したので、セグメント１，
２を容易、迅速にかつ強固に連結することができる。

【００２４】特に本発明では、スライドストッパー１２
がトンネル半径方向に可動的に支持されており、また係
止部材３はトンネル半径方向と直角方向に伸長するスラ
イドストッパー１２によって変位自在に係止されるの
で、相対するセグメント１，２がトンネル半径方向又
は、トンネル円周方向に位置ずれしている場合と、位置
ずれしていない場合のいずれの場合でも、係止部材３と
スライドストッパー１２とは常に正常な姿勢で係合状態
を保持できるので、セグメントの位置ずれの場合の係合
不良による結合強度の低下という不具合を解消でき、か
つ係止部材３とスライドストッパー１２とは、直線部材
で構成できるので製作が著るしく容易で、コストダウン
に寄与すると共に、寸法精度が要求されないのでこの点
でも製作が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセグメント連結構造の主要素を示し図
（Ａ）は図（Ｂ）におけるＣ−Ｃ断面図、図（Ｂ）は前
記主要素の側断面図である。

【図２】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は図１の主要素におけ
る雄側係合部材と雌側係合部材の第１，第２，第３の連
結工程図である。

【図３】連結すべき一方のセグメントを示す正面図であ
る。

【図４】図３の中央部を拡大して示す正面図である。

【図５】連結すべき他方のセグメントを示す正面図であ
る。

【図６】図５の中央部を拡大して示す正面図である。

【図７】本発明の実施形態に係るセグメントの連結構造
を分離して示すトンネル軸方向断面図である。

【図８】本発明の実施形態に係るセグメントの連結時の
構造を示すトンネル軸方向断面図である。

【図９】隣り合うセグメントの間に常温硬化性材料を充
填した状態を示すトンネル軸方向断面図である。

【図１０】図８におけるセグメント連結構造の拡大部分
図である。

【図１１】従来のセグメント連結構造における雄側係合
部材と雌側係合部材の第１，第２，第３の連結工程図で
ある。

【符号の説明】

１ セグメント ２ セグメント ３ 係止部材 ４ 係止突起 ４ａ 首下部 ５ 雌側係合部材 ６ 雄側係合部材 ７ ばね ８ 鋼殻 ９ コンクリート １０ トンネル軸方向側面 １１ トンネル軸方向側面 １２ スライドストッパー １３ フランジ １４ 嵌込凹部 １５ フランジ １６ 嵌込突条 １７ 常温硬化性材料 １８ ガイド孔 １９ 間隙 ２０ スライドストッパー保持フレーム ２１ 固定ボルト ２２ 支軸 ２３ 係止部材 ２４ 係止突起 ２４ａ 首下部 ２５ 雌側係合部材 ２６ 雄側係合部材 ２７ 締付カム ２８ 連結フレーム ２９ ボルト挿入孔 ３０ フレーム ３１ 雌ねじ ３２ ピン孔 ３３ 割りピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 努 東京都千代田区大手町二丁目６番３号 新 日本製鐵株式会社内 (72)発明者 岡崎 栄三 千葉県千葉市稲毛区長沼町136番地 東京 エコン建鉄株式会社内 (72)発明者 日高 徹也 千葉県千葉市稲毛区長沼町136番地 東京 エコン建鉄株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 相対するセグメント１，２をトンネル軸
   方向に連結するため、一方のセグメント２のトンネル軸
   方向側面１１に雄側係合部材６を、他方のセグメント１
   のトンネル軸方向側面１０に雌側係合部材５を設けたセ
   グメントの連結構造において、前記雄側係合部材６を、
   先端に係止突起４を有する係止部材３を前記一方のセグ
   メント２の側面に固定して構成し、前記雌側係合部材５
   を、前記他方のセグメント１の側面に固定したスライド
   ストッパー保持フレーム２０と、この保持フレーム２０
   によりトンネル半径方向に可動的に支持され、かつ前記
   係止部材３の進入部を閉じる方向にばね付勢されてお
   り、前記係止突起４を係止できるスライドストッパー１
   ２とから構成したことを特徴とするセグメントの連結構
   造。
2. 【請求項２】 前記係止突起４は先細状でトンネル半径
   方向に突出しており、また、前記スライドストッパー１
   ２は棒状をなし、そのストッパー両端部が前記スライド
   ストッパー保持フレーム２０のガイド孔１８にスライド
   自在に支持され、かつ前記係止部材３は両側の保持フレ
   ーム２０間において、トンネル半径方向と直角方向に変
   位可能に所定の間隙を有して保持されている請求項１に
   記載されたセグメントの連結構造。