セグメントの継手構造
【課題】セグメントのコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止でき、かつセグメント同士の接合を簡便に行なって工期の短縮を図ることが可能なセグメントの継手構造を提供する。
【解決手段】隣接するセグメント２同士を一体に接合するためのセグメント２の継手構造１であって、雄型継手５は、一方のセグメント２に埋設されたアンカー部７と、アンカー部７と繋がり一方のセグメント２の接合端面２ｂから外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピン８を備え、雌型継手６は、他方のセグメント２の接合端面２ａに開口するように他方のセグメント２に埋設され雄型嵌合ピン８が挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプ９と、雌型パイプ９の外面を覆うように設けられ他方のセグメント２と雌型パイプ９の間に介装される弾性体１０を備えている。
【解決手段】隣接するセグメント２同士を一体に接合するためのセグメント２の継手構造１であって、雄型継手５は、一方のセグメント２に埋設されたアンカー部７と、アンカー部７と繋がり一方のセグメント２の接合端面２ｂから外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピン８を備え、雌型継手６は、他方のセグメント２の接合端面２ａに開口するように他方のセグメント２に埋設され雄型嵌合ピン８が挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプ９と、雌型パイプ９の外面を覆うように設けられ他方のセグメント２と雌型パイプ９の間に介装される弾性体１０を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面に設置される覆工用のセグメント同士を一体に接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面には、この掘削内面の曲率半径と略等しい曲率半径を備えた複数の円弧状のセグメントが周方向に連続して設けられ、周方向の掘削内面を被覆して支持する環状のセグメントリング体が形成される。そして、このような周方向の掘削内面を支持するセグメントリング体がトンネル軸方向に連続するように接続されて、掘削内面を被覆支持するトンネルの覆工が形成される。また、この種のセグメントには、一般に、鋼製セグメントやコンクリート製セグメント、これら鋼とコンクリートを複合した合成セグメントが用いられ、隣接するセグメント同士を一体に接合するための継手構造が設けられている。
【０００３】
この種の継手構造、特にコンクリート製セグメント同士を一体に接合するための継手構造には、例えば特許文献１に開示されるような、ボルト挿通孔を備えて一方のセグメントの連結端面（接合端面）側に埋設される第１連結金具と、ボルト挿通孔に挿通されるボルトと、ボルト操作のためのボルトボックスとを備えた雄型継手、及びこのボルトと螺合する雌ねじ部を備え他方のセグメントの連結端面（接合端面）側に埋設される第２連結金具からなる雌型継手を備えて構成されたものある（例えば、特許文献１参照）。また、この継手構造では、第２連結金具が、雌ねじ部を備え他方のセグメントの連結端面に沿って露出する袋ナット部と、袋ナット部に連設されて他方のセグメントの内方に配置されるアンカー部とを備えて構成されている。そして、ボルトを第１連結金具のボルト挿通孔に挿通して第２連結金具の雌ねじ部に締結することにより、互いの連結端面を面接触させるようにセグメント同士を接合することができる。
【０００４】
さらに、この継手構造においては、第２連結金具に、その外面から軸線直交方向外側に突出しつつ軸線方向に沿って延設する一対の補強リブが形成されており、両セグメントを連結した状態において、この補強リブで両セグメント間に作用するせん断力を受け止め、セグメントのコンクリートにせん断力を分散させつつ伝達して支持できるように構成されている。これにより、この継手構造では、継手構造が埋設されたコンクリートに局部的にせん断力が作用してコンクリートに破壊が生じることを防止している。
【特許文献１】特開２００１−９８８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のセグメントの継手構造においては、金属製の第２連結金具が直接セグメントのコンクリートと接触して埋設されているため、第２連結金具を介してコンクリートに伝達するせん断力が大きく、補強リブを形成してせん断力を分散させつつ支持するように構成した場合においても、やはりせん断耐力が第２連結金具よりも小さいコンクリートにひび割れが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、上記のセグメントの継手構造では、現場にて、ボルトボックスから複数の第１連結金具のボルト挿入孔にそれぞれボルトを挿通させて第２連結金具に螺合させながらセグメント同士を接合するという煩雑な作業を要するため、作業効率が悪く、セグメント同士の連結に係る労力を軽減し工期の短縮を図ることが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、セグメントのコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止でき、かつセグメント同士の接合を簡便に行なって工期の短縮を図ることが可能なセグメントの継手構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のセグメントの継手構造は、一方のセグメントの接合端面側に設けられた雄型継手と、他方のセグメントの接合端面側に設けられ前記雄型継手が嵌合されて相互の嵌合状態を保持する雌型継手とを備え、隣接するセグメント同士を一体に接合するためのセグメントの継手構造であって、前記雄型継手は、前記一方のセグメントに埋設され前記接合端面から外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピンを備え、前記雌型継手は、前記他方のセグメントの接合端面に開口するように前記他方のセグメントに埋設され前記雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプと、該雌型パイプの外面を覆うように設けられ前記他方のセグメントと前記雌型パイプの間に介装される弾性体を備えており、前記雄型嵌合ピンは、外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部が軸線方向に複数並設されて形成された鋸目状の係合部を備え、前記雌型パイプは、前記他方のセグメントの接合端面側の先端側が、該先端から軸線に沿って後端側に延びるスリットが形成されて弾性変形可能に分割され、前記スリットにより分割された前記先端側の内面に、前記係合部と係合する鋸目状の係合受部が具備されており、前記スリットにより分割された部分の外面を覆うように前記弾性体が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、前記雄型継手に、前記雌型継手との嵌合状態で前記弾性体を前記他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明のセグメントの継手構造においては、前記雄型継手に、先端に開口し軸線に沿って後端側に凹む雌ネジ孔を備えて前記一方のセグメントに埋設されたアンカー部が具備され、前記雄型嵌合ピンが、後端側の外面に形成された雄ネジ部を前記雌ネジ孔に螺合させて保持されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセグメントの継手構造によれば、雄型継手の雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する雌型パイプの外面を覆い、他方のセグメントと雌型パイプの間に弾性体が介装されていることによって、セグメント同士を接合（連結）した状態で、両セグメント間にせん断力が作用した場合においてもこのせん断力を弾性体で吸収することができ、本発明の継手構造が埋設状態で設置されたセグメントに大きなせん断力が伝達されることを防止できる。これにより、セグメントがコンクリート製である場合においてもコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止できる。
【００１３】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、一方のセグメントに設けられた雄型継手の雄型嵌合ピンを、他方のセグメントに設けられた雌型継手の雌型パイプに挿入して嵌合させるという簡易な操作で相互の嵌合状態を保持しつつセグメント同士を一体に接合することができる。特に、雄型嵌合ピンの外面に鋸目状の係合部が形成され、雌型パイプの内面に係合部と係合する鋸目状の係合受部が形成され、かつこの係合受部が形成された雌型パイプの先端側がスリットによって弾性変形可能とされているため、係合部と係合受部の互いの凸部が当接するとともに雌型パイプが拡径されて係合部と係合受部を傷めることなく雄型嵌合ピンを容易に雌型パイプに挿入することができ、係合部と係合受部が係合された際には、雌型パイプが元の状態に縮径されて確実に相互の嵌合状態を保持することが可能になる。また、弾性体が雌型パイプのスリットにより分割された部分の外面を覆うように設けられていることによって、雌型パイプが拡径してセグメントを押圧する力を吸収することができ、セグメント同士の接合時においてもこの押圧力に伴うひび割れなどの損傷がセグメントに生じることを防止できる。
【００１４】
さらに、このように雌型パイプが弾性変形しつつセグメント同士を接合することができ、かつ弾性体で接合時の押圧力や接合後のせん断力を吸収できることにより、雄型嵌合ピンの軸線と雌型パイプの軸線が同軸上に配されず若干ずれた状態とされていても、弾性体でそのずれを許容することができ、確実にセグメント同士を一体に接合することができる。これにより、セグメント同士の接合作業をより簡便に行なうことができ、工期短縮を図ることが可能になる。
【００１５】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、雌型継手との嵌合状態で弾性体を他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることによって、セグメントと雌型パイプの間に介装された弾性体が、接合端面から外側に押し出されてしまうことを防止できる。すなわち、弾性体が雌型パイプの外面を覆うように設けられ、その端部がセグメントの接合端面に露出されている場合には、セグメント同士の接合時に雌型パイプの拡径に伴って作用する押圧力によって弾性体が接合端面から外側に押し出されるように変形してしまうおそれがある。また、接合後にせん断力が作用した場合においても、同様に接合端面から外側に弾性体が押し出されてしまうおそれがある。このような場合には、弾性体の前記せん断力吸収能力と継手の嵌合強度が低下しセグメントに損傷を生じさせてしまう。これに対し、雄型嵌合ピンに弾性体押圧部材が設けられることによって、セグメントの接合とともに接合端面から外側に押し出された弾性体を弾性体押圧部材で押圧し接合端面内の元の位置に押し込むことができ、また、接合後にせん断力が作用した場合にも弾性体の端部を弾性体押圧部材で押さえることができるため、セグメントと雌型パイプの間に介装された弾性体のせん断力吸収能力と継手の嵌合強度を好適な状態で確実に維持することができる。
【００１６】
さらに、本発明のセグメントの継手構造においては、雌ネジ孔を備えるアンカー部が具備され、雄型嵌合ピンがこの雌ネジ孔に螺合されて保持されることにより、すなわち、アンカー部と雄型嵌合ピンが着脱可能に形成されていることにより、現場にて、セグメント同士を接合する際に雄型嵌合ピンを簡便に取り付けて雄型継手を形成できるため、セグメントを運搬などする際に、外側に突設する雄型嵌合ピンが形成されていない状態でセグメントを取り扱うことでき、その取扱性を向上させて作業効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１から図８を参照し、本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造について説明する。本実施形態は、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面に設置される覆工用のセグメント同士を接合するための継手構造に関し、特にコンクリート製のセグメント同士を接合するための継手構造に関するものである。
【００１８】
本実施形態の継手構造１が設けられるセグメント２は、図１に示すように、シールドマシンによって掘削したトンネル３の掘削内面の曲率半径と略等しい曲率半径を備える円弧盤状に形成されている。また、セグメント２は、周方向の周長が軸Ｏ１方向の幅よりも大きく形成されるとともに、径方向の厚さが周方向に沿って一定に形成されている。そして、このように形成された複数のセグメント２は、トンネル３の掘削内面に沿ってトンネル３の周方向に連続して設けられ、周方向の掘削内面を被覆しつつ支持する環状のセグメントリング体４を形成している。また、トンネル３の軸Ｏ２方向に、セグメントリング体４が連続するように隣接されて、シールドマシンで掘削した掘削内面が複数のセグメント２で被覆されつつ支持されトンネル３の覆工が形成される。
【００１９】
ここで、各セグメント２は、リング間継手とセグメント間継手によって相互に接合されている。そして、トンネル３の軸Ｏ２方向に隣接するセグメント２同士は、軸Ｏ２方向を向き対向する端面（接合端面２ａ、２ｂ）同士が、それぞれの端面２ａ、２ｂのセグメント２の厚さ方向（径方向）略中央に設けられ、かつ周方向に所定の間隔をもって複数設けられた本実施形態のリング間継手による継手構造１によって接合される。
【００２０】
このトンネル３の軸Ｏ１方向に隣接するセグメント２同士を接合する継手構造１は、図１から図４に示すように、先に設置された一方のセグメント２の軸線Ｏ２方向先端側を向く一方の端面２ｂ側に設けられた雄型継手５と、この一方のセグメント２に接合される他方のセグメント２の他方の端面２ａ側に設けられた雌型継手６とから構成されている。
【００２１】
雄型継手５は、その軸線Ｏ３方向をトンネル３の軸Ｏ２方向に一致させつつ一方のセグメント２のコンクリート内に埋設状態で設置された略円柱棒状のアンカー部７と、後端８ａ側がアンカー部７に保持されつつ先端８ｂ側を一方の端面２ｂからセグメント２の軸線Ｏ１方向外側に突出させて取り付けられた棒状の雄型嵌合ピン８とから構成されている。
【００２２】
アンカー部７は、図４に示すように、その先端７ａ側に、先端７ａに開口しつつ軸線Ｏ３に沿って後端７ｂ側に向けて凹み、その内面に雌ネジの螺刻が施された雌ネジ孔７ｃが設けられている。そして、このアンカー部７は、雌ネジ孔７ｃが外部と連通するように、先端７ａを一方の端面２ｂ上に配した状態で一方のセグメント２内に埋設されている。また、アンカー部７の後端７ｂ側は、軸線Ｏ３に沿って径方向に割裂されており、分割した双方の半割部分が互いに逆方向に折曲げられて定着部７ｄを形成している。すなわち、先端７ａ側の軸線Ｏ３に直交する幅寸法よりも定着部７ｄの幅寸法が大きなものとされ、これにより、アンカー部７に軸線Ｏ３方向外側に引き抜かれるような力が作用した場合においても、定着部７がセグメント２のコンクリート内に定着されて、アンカー部７は抜け出ることがないように保持されている。
【００２３】
雄型嵌合ピン８は、先端８ｂ側に、軸線Ｏ４に直交する幅が後端８ａ側から先端８ｂに向かうに従い漸次小となるテーパー部８ｃが形成されている。また、後端８ａ側には、外面に前記アンカー部７の雌ネジ孔７ｃの雌ネジと螺合する雄ネジ部８ｄが設けられている。さらに、雄型嵌合ピン８は、図４及び図５に示すように、テーパー部８ｃの後端から雌ネジ部８ｄの先端よりも僅かに軸線Ｏ４方向先端８ｂ側に位置する部分の外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部８ｅが軸線Ｏ４方向に一定のピッチで複数並設されて形成された鋸目状の係合部８ｆを備えている。この係合部８ｆを形成する凸部８ｅは、それぞれ断面視で、外面に対し、鋭角に交差するように傾斜する斜辺とこの斜辺よりも鈍角に交差するように傾斜する斜辺を備えた断面略三角形状に形成されており、鋭角に傾斜する斜辺側を先端８ｂ側に向けて形成されている。
【００２４】
そして、上記のように形成された雄型嵌合ピン８は、図３及び図４に示すように、雄ネジ部８ｄをアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに螺合させるとともに、アンカー部７の軸線Ｏ３と軸線Ｏ４が同軸上に配されて保持される。また、このようにアンカー部７に取り付けられた雄型嵌合ピン８は、雄ネジ部８ｄの先端よりも先端８ｂ側のテーパー部８ｃや係合部８ｆが形成された部分が、一方のセグメント２の一方の端面２ｂよりも外側に突出した状態で保持される。
【００２５】
一方、他方のセグメント２の軸線Ｏ１方向後端側の他方の端面２ａ側に設けられる雌型継手６は、図２、図３及び図６から図８に示すように、概略円筒状の雌型パイプ９と、雌型パイプ９の先端９ａ側の外面に密着しつつこの外面を覆う例えば筒状の弾性体１０とが主な構成要素とされている。
【００２６】
雌型パイプ９は、先端９ａ側の内面に、前記雄型継手８の係合部８ｆが係合する係合受部９ｂが形成されている。すなわち、この係合受部９ｂは、それぞれ先端９ａ側の内面に、内側に向けて突出し周方向に延設する凸部９ｃが軸線Ｏ５方向に一定のピッチで複数並設されて鋸目状を呈するように形成されている。また、係合受部９ｂを形成する複数の凸部９ｃは、係合部８ｆの凸部８ｅとほぼ同様に鋭角に交差するように傾斜する斜辺と鈍角に交差するように傾斜する斜辺を備えた断面略三角形状に形成され、鋭角に傾斜する斜辺側を先端９ａ側に向けて形成されている。
【００２７】
また、雌型パイプ９の先端９ａ側には、外面から内面に貫通しつつ先端９ａから後端９ｄ側に向けて軸線Ｏ５に沿うように切欠かれた複数のスリット９ｅが形成されている。このスリット９ｅは、それぞれ、先端９ａから内面に形成された係合受部９ｂの後端よりも軸線Ｏ５方向後端９ｄ側に位置する範囲で形成されており、本実施形態では、軸線Ｏ５に直交する断面視で軸線Ｏ５を中心とした周方向に９０度毎に４つ設けられている。このようにスリット９ｅが形成されて周方向に分割された雌型パイプ９の先端９ａ側の部分は、それぞれ弾性変形可能とされている。
【００２８】
さらに、雌型パイプ９の後端９ｄ側には、先端９ａ側から後端９ｄに向けて拡径する拡径部９ｆが設けられて、雌型パイプ９が外側に抜き出ることを防止している。また、この拡径部９ｆの基端側の内面には、平板状の閉塞部材９ｇが例えば溶接によって固着されて、雌型パイプ９の後端９ｄ側の開口部分が閉塞されている。
【００２９】
一方、弾性体１０は、例えば硬質ウレタンゴムとされ、雌型パイプ９のスリット９ｅが形成されて弾性変形可能に分割された部分の外面を被覆するように設けられている。
【００３０】
ちなみに、上記のように構成される雄型継手５と雌型継手６は、例えば適宜配筋した鉄筋に、雄型継手５のアンカー部７を先端７ａがセグメント２の一方の端面２ｂに配されるように支持させ、かつ、雌型継手６の弾性体１０を取り付けた雌型パイプ９を先端９ａがセグメント２の他方の端面２ａに配されるように支持させて、セグメント２の形状に合うように形成された型枠内に設置される。そして、この型枠内にフレッシュコンクリートを打設し、打設したコンクリートが硬化して所定の強度を発現した段階で型枠を取り除き、雄型継手５のアンカー部７と雌型継手６の弾性体１０及び雌型パイプ９が、それぞれの先端７ａ、９ａを一方の端面２ｂと他方の端面２ａに露出させつつ埋設されたセグメント２が形成される。なお、雌型パイプ９が、その後端９ｄ側に閉塞部材９ｇが設けられて閉塞され、有底筒状に形成されていることによって、型枠内に打設したフレッシュコンクリートが雌型パイプ９内に流入することが防止される。
【００３１】
ついで、上記の構成からなる継手構造１を備えたセグメント２同士を一体に接合する方法について説明し、本実施形態のセグメント２の継手構造１の作用及び効果について説明する。
【００３２】
本実施形態においては、上記のように形成したセグメント２を現場に搬入し、トンネル３の掘削内面に設置する前段で、雄型継手５の雄型嵌合ピン８をアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに取り付け、本実施形態のセグメント２の継手構造１を形成する。そして、リング間継手の接合に際しては、先に設置された一方のセグメント２に他方のセグメント２を近づけてゆくとともに、一方のセグメント２の接合端面２ｂから外側に突出した複数の雄型嵌合ピン８を、他方のセグメント２の接合端面２ａに開口する雌型継手６の複数の雌型パイプ９にそれぞれ挿入する。このとき、雄型嵌合ピン８は、その先端８ｂ側にテーパー部８ｃが設けられていることによって、比較的容易に雌型パイプ９に挿入することができる。
【００３３】
このように雌型パイプ９に雄型嵌合ピン８を挿入すると、互いに凹凸状をなし鋸目状に形成された係合部８ｆと係合受部９ｂのそれぞれの凸部８ｅ、９ｃ同士が接触し、雌型パイプ９のスリット９ｅが形成された先端９ａ側が外側に弾性変形して雌型パイプ９が拡径される。このように雌型パイプ９が拡径した際には、セグメント２のコンクリートを押圧するような力が作用するが、本実施形態においては、セグメント２と雌型パイプ９の間に弾性体１０が介装されているため、この押圧力が弾性体で吸収されてセグメント２のコンクリートが損傷されることがない。また、このように雌型パイプ９の先端９ａ側が弾性変形するとともに、雄型嵌合ピン８の軸線Ｏ４が雌型パイプ９の軸線Ｏ５と一致するように案内され、かつ互いの軸線Ｏ４、Ｏ５が若干ずれた状態であっても弾性体１０によってそのずれが許容される。そして、さらに雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９の内部に挿入することにより、雄型嵌合ピン８の係合部８ｆと雌型パイプ９の係合受部９ｂとが係合され、これとともに拡径した雌型パイプ９が元の形状に縮径されて雄型継手５と雌型継手６が嵌合され、相互の嵌合状態が保持される。すなわち、係合部８ｆと係合受部９ｂが、互いの鋭角の斜辺を有する壁面同士と、鈍角の斜辺を有する壁面同士が面接触しつつ係合し、両セグメント２が離れることなく一体に接合されることになる。また、このとき、一方のセグメント２の接合端面２ｂと他方のセグメント２の接合端面２ａが、面接触するように、または図示せぬシール材を介して接合される。
【００３４】
このように両セグメント２を一体に接合した本実施形態の継手構造１においては、例えば両セグメント２がトンネル３の軸線Ｏ２に直交する方向にずれるような力が作用して、継手構造１にせん断力が作用した場合においても、このせん断力が弾性体１０で吸収されて、せん断耐力が小さいコンクリートに大きなせん断力が伝達されることがなく、両セグメント２のコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることがないものとされる。
【００３５】
したがって、本実施形態のセグメント２の継手構造１によれば、セグメント２のコンクリートと雌型パイプ９との間に、雌型パイプ９を覆うように弾性体１０が介装されているため、継手構造１にせん断力が作用した場合においても、このせん断力を弾性体１０で吸収することができ、コンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止できる。
【００３６】
また、雌型パイプ９にスリット９ｅが設けられて、雌型パイプ９の先端９ａ側が弾性変形可能に分割されていることによって、一方のセグメント２に設けられた雄型嵌合ピン８を、他方のセグメント２に設けられた雌型パイプ９に挿入して、係合部８ｆと係合受部９ｂとを係合させつつワンタッチで嵌合させるという簡易な操作で相互の嵌合状態を保持しつつセグメント２同士を一体に接合することができる。さらに、このとき、雌型パイプ９が拡径しながら係合部８ｆと係合受部９ｂが係合されることにより、係合部８ｆと係合受部９ｂのそれぞれの凸部８ｅ、９ｃを傷めることなく雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９に嵌合させることが可能になる。また、雄型嵌合ピン８と雌型パイプ９の互いの軸線Ｏ４、Ｏ５が若干ずれた場合においても、弾性体１０によってこの若干のずれを許容してセグメント２同士を接合することができる。これにより、従来のセグメントの継手構造のように、セグメント２にボルトボックスを設ける必要がなく、また、現場で複数のボルトを螺合させるという煩雑な作業を要することがなく、容易にセグメント２同士を一体に接合することができるため、作業効率を向上させて大幅に工期短縮を図ることが可能になる。
【００３７】
さらに、雄型嵌合ピン８が雌ネジ孔７ｃに螺合されて保持されるように構成され、すなわち、アンカー部７と雄型嵌合ピン８が着脱可能に形成されていることにより、現場にて、セグメント２同士を接合する前段で雄型嵌合ピン８を簡便に取り付けて雄型継手５を形成できるため、セグメント２を運搬などする際の取扱性を向上させることも可能とされ、施工性の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、弾性体１０が硬質ウレタンゴムであるものとして説明を行なったが、せん断力を吸収してコンクリートのひび割れを防止することが可能であれば、他の材質の弾性体であってもよいものである。
【００３９】
また、本実施形態では、セグメント２の形成時にフレッシュコンクリートが略筒状の雌型パイプ９の内部に流入することを防止するために、雌型パイプ９には、その後端９ｄ側に閉塞部材９ｇが取り付けられているものとして説明を行なったが、予め雌型パイプ９を後端９ｄ側が閉塞された略有底筒状に形成してもよいものである。さらに、雄型継手５が、アンカー部７と、このアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに着脱可能に保持される雄型嵌合ピン８とから構成されるとともに、アンカー部７が、その後端７ｂ側に半割状態に形成された定着部７ｄを備えて形成されているものとしたが、アンカー部７は、一方のセグメント２に埋設状態に設置されつつ定着可能な構成とされていれば、その定着部７ｄの構成が限定される必要はない。また、雄型嵌合ピン８がその後端８ａ側に形成された雄ネジ部８ｄをアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに螺合させることにより雄型嵌合ピン８がアンカー部７に一体に保持されるものとしたが、例えば、雄型嵌合ピン８の後端８ａ側の外面に、先端８ｂ側に設けられた係合部８ｆと同様の係合部を設け、アンカー部７の雌ネジ孔７ｃの内面に雌ネジにかえて雌型パイプ９の先端９ｂ側の内面に設けられた係合受部９ｂと同様の係合受部を設け、この係合部と係合受部を係合させることで雄型嵌合ピン８をアンカー部７に保持させるようにしてもよい。この場合には、雄型嵌合ピン８をより簡便な操作でアンカー部に取り付けることが可能になる。この一方で、アンカー部７と雄型嵌合ピン８が一体形成されていてもよいものである。
【００４０】
さらに、雌型継手６が、雌型パイプ９と弾性体１０とから構成されているものとしたが、図９に示すように、雌型パイプ９と、この雌型パイプ９の外面を覆うように設けられた弾性体１０とをともに内包するように設置され、弾性体１０の外面側に介装される略筒状の弾性体保持部材１１が設けられてもよいものである。このような弾性体保持部材１１が設けられた場合には、弾性体１０を確実に雌型パイプ９の外面を覆うように保持できるとともに、セグメント２のコンクリートにせん断力が伝達されることを防止でき、セグメント２にひび割れなどの損傷が生じることをより確実に防止できる。
【００４１】
ついで、図１０から図１２を参照し、本発明の第２実施形態に係るセグメントの継手構造について説明する。本実施形態においては、第１実施形態と同様、コンクリート製のセグメント同士を接合するための継手構造に関するものであり、雄型継手の構成のみが異なり、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。よって、ここでは、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の雄型継手５は、図１０及び図１１に示すように、一方のセグメント２のコンクリート内に埋設状態で設置された略棒状のアンカー部７と、アンカー部７に保持される略棒状の雄型嵌合ピン８とを備え、本実施形態の雄型嵌合ピン８には、一方のセグメント２の接合端面２ｂから突出する基端８ｇ側に、雄型嵌合ピン８の外面に接続されつつ軸線Ｏ４直交方向外側に突出し周方向に円環状に繋がる弾性体押圧部材１２が設けられている。
【００４３】
また、雌型継手６が設けられる他方のセグメント２には、その接合端面２ａに、内側に凹み、両セグメント２を一体に接合した状態で弾性体押圧部材１２が係合する凹部１３が形成されている。また、弾性体１０の接合端面２ａ側の端部１０ａがこの凹部１３に露出されている。
【００４４】
本実施形態のセグメント２の継手構造１においては、第１実施形態と同様に、雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９に挿入し係合部８ｆと係合受部９ｂを係合させて嵌合させる。ここで、図４から図８に示した係合部８ｆの凸部８ｅが係合受部９ｂの凸部９ｃと接触して、雌型パイプ９の先端９ａ側が拡径するように弾性変形した際には、弾性体１０が圧縮するように押圧されることになり、この押圧力が作用した弾性体１０が、図１２に示すように、接合端面２ａから外側に押し出されるように変形してしまうおそれがある。また、接合後にせん断力が作用した場合においても、同様に弾性体１０が押し出されてしまうおそれがある。このように接合端面２ａから外側に押し出されるように変形した状態で両セグメント２が一体に接合された場合には、セグメント２と雌型パイプ９との間に介装されている弾性体１０のせん断力を吸収する弾性能力が低下してしまい、弾性体１０の性能を充分に活かすことができなくなってしまう。
【００４５】
これに対して、本実施形態の継手構造１においては、雄型嵌合ピン８に弾性体押圧部材１２が形成されていることによって、この弾性体押圧部材１２が他方のセグメント２の凹部１３に係合されるとともに、接合端面２ａから外側に押し出された弾性体１０を押圧し、接合端面２ａ内の元の位置に戻すことができる。また、両セグメント２を一体に接合した状態で、弾性体押圧部材１２が凹部１３に係合されているため、すなわち、弾性体１０の接合端面２ａ側の端部１０ａを押圧した状態で弾性体押圧部材１２が設置されることになるため、接合した両セグメント２にせん断力が作用して接合端面２ａから外側に弾性体１０が押し出るように変形することを防止できる。これにより、本実施形態においては、弾性体１０のせん断力を吸収する能力を充分に活用することができる。よって、セグメント２のコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを確実に防止できる。
【００４６】
なお、本発明は、上記の第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、弾性体押圧部材１２が円環状を呈するように形成されて雄型嵌合ピン８に設けられ、凹部１３がこの弾性体押圧部材１２が係合するように形成されているものとしたが、両セグメント２を接合した状態で、弾性体１０の端部１０ａを押圧可能であれば、弾性体押圧部材１２の形状やこれが係合する凹部１３の形状は特に限定を必要とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る継手構造を備えるセグメント同士を接合して構築されるトンネルを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の雄型継手を示す断面図である。
【図５】図４に示した雄型継手の雄型嵌合ピンに形成される係合部を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の雌型継手の雌型パイプを示す断面図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図８】図６に示した雌型継手の雌型パイプに形成される係合受部を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図１１】図１０の継手構造を嵌合してセグメント同士を接合した状態を示す断面図である。
【図１２】弾性体が外側に押し出された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 継手構造
２ セグメント
２ａ 端面（接合端面）
２ｂ 端面（接合端面）
３ トンネル
４ セグメントリング体
５ 雄型継手
６ 雌型継手
７ アンカー部
７ｃ 雌ネジ孔
８ 雄型嵌合ピン
８ｄ 雄ネジ部
８ｆ 係合部
９ 雌型パイプ
９ｂ 係合受部
９ｅ スリット
１０ 弾性体
１１ 弾性体保持部材
１２ 弾性体押圧部材
１３ 凹部
Ｏ１ セグメントの軸線
Ｏ２ トンネルの軸線（軸）
Ｏ３ アンカー部の軸線
Ｏ４ 雄型嵌合ピンの軸線
Ｏ５ 雌型パイプの軸線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面に設置される覆工用のセグメント同士を一体に接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面には、この掘削内面の曲率半径と略等しい曲率半径を備えた複数の円弧状のセグメントが周方向に連続して設けられ、周方向の掘削内面を被覆して支持する環状のセグメントリング体が形成される。そして、このような周方向の掘削内面を支持するセグメントリング体がトンネル軸方向に連続するように接続されて、掘削内面を被覆支持するトンネルの覆工が形成される。また、この種のセグメントには、一般に、鋼製セグメントやコンクリート製セグメント、これら鋼とコンクリートを複合した合成セグメントが用いられ、隣接するセグメント同士を一体に接合するための継手構造が設けられている。
【０００３】
この種の継手構造、特にコンクリート製セグメント同士を一体に接合するための継手構造には、例えば特許文献１に開示されるような、ボルト挿通孔を備えて一方のセグメントの連結端面（接合端面）側に埋設される第１連結金具と、ボルト挿通孔に挿通されるボルトと、ボルト操作のためのボルトボックスとを備えた雄型継手、及びこのボルトと螺合する雌ねじ部を備え他方のセグメントの連結端面（接合端面）側に埋設される第２連結金具からなる雌型継手を備えて構成されたものある（例えば、特許文献１参照）。また、この継手構造では、第２連結金具が、雌ねじ部を備え他方のセグメントの連結端面に沿って露出する袋ナット部と、袋ナット部に連設されて他方のセグメントの内方に配置されるアンカー部とを備えて構成されている。そして、ボルトを第１連結金具のボルト挿通孔に挿通して第２連結金具の雌ねじ部に締結することにより、互いの連結端面を面接触させるようにセグメント同士を接合することができる。
【０００４】
さらに、この継手構造においては、第２連結金具に、その外面から軸線直交方向外側に突出しつつ軸線方向に沿って延設する一対の補強リブが形成されており、両セグメントを連結した状態において、この補強リブで両セグメント間に作用するせん断力を受け止め、セグメントのコンクリートにせん断力を分散させつつ伝達して支持できるように構成されている。これにより、この継手構造では、継手構造が埋設されたコンクリートに局部的にせん断力が作用してコンクリートに破壊が生じることを防止している。
【特許文献１】特開２００１−９８８９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のセグメントの継手構造においては、金属製の第２連結金具が直接セグメントのコンクリートと接触して埋設されているため、第２連結金具を介してコンクリートに伝達するせん断力が大きく、補強リブを形成してせん断力を分散させつつ支持するように構成した場合においても、やはりせん断耐力が第２連結金具よりも小さいコンクリートにひび割れが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
また、上記のセグメントの継手構造では、現場にて、ボルトボックスから複数の第１連結金具のボルト挿入孔にそれぞれボルトを挿通させて第２連結金具に螺合させながらセグメント同士を接合するという煩雑な作業を要するため、作業効率が悪く、セグメント同士の連結に係る労力を軽減し工期の短縮を図ることが強く望まれていた。
【０００７】
本発明は、上記事情を鑑み、セグメントのコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止でき、かつセグメント同士の接合を簡便に行なって工期の短縮を図ることが可能なセグメントの継手構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００９】
本発明のセグメントの継手構造は、一方のセグメントの接合端面側に設けられた雄型継手と、他方のセグメントの接合端面側に設けられ前記雄型継手が嵌合されて相互の嵌合状態を保持する雌型継手とを備え、隣接するセグメント同士を一体に接合するためのセグメントの継手構造であって、前記雄型継手は、前記一方のセグメントに埋設され前記接合端面から外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピンを備え、前記雌型継手は、前記他方のセグメントの接合端面に開口するように前記他方のセグメントに埋設され前記雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプと、該雌型パイプの外面を覆うように設けられ前記他方のセグメントと前記雌型パイプの間に介装される弾性体を備えており、前記雄型嵌合ピンは、外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部が軸線方向に複数並設されて形成された鋸目状の係合部を備え、前記雌型パイプは、前記他方のセグメントの接合端面側の先端側が、該先端から軸線に沿って後端側に延びるスリットが形成されて弾性変形可能に分割され、前記スリットにより分割された前記先端側の内面に、前記係合部と係合する鋸目状の係合受部が具備されており、前記スリットにより分割された部分の外面を覆うように前記弾性体が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、前記雄型継手に、前記雌型継手との嵌合状態で前記弾性体を前記他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることが望ましい。
【００１１】
さらに、本発明のセグメントの継手構造においては、前記雄型継手に、先端に開口し軸線に沿って後端側に凹む雌ネジ孔を備えて前記一方のセグメントに埋設されたアンカー部が具備され、前記雄型嵌合ピンが、後端側の外面に形成された雄ネジ部を前記雌ネジ孔に螺合させて保持されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のセグメントの継手構造によれば、雄型継手の雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する雌型パイプの外面を覆い、他方のセグメントと雌型パイプの間に弾性体が介装されていることによって、セグメント同士を接合（連結）した状態で、両セグメント間にせん断力が作用した場合においてもこのせん断力を弾性体で吸収することができ、本発明の継手構造が埋設状態で設置されたセグメントに大きなせん断力が伝達されることを防止できる。これにより、セグメントがコンクリート製である場合においてもコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止できる。
【００１３】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、一方のセグメントに設けられた雄型継手の雄型嵌合ピンを、他方のセグメントに設けられた雌型継手の雌型パイプに挿入して嵌合させるという簡易な操作で相互の嵌合状態を保持しつつセグメント同士を一体に接合することができる。特に、雄型嵌合ピンの外面に鋸目状の係合部が形成され、雌型パイプの内面に係合部と係合する鋸目状の係合受部が形成され、かつこの係合受部が形成された雌型パイプの先端側がスリットによって弾性変形可能とされているため、係合部と係合受部の互いの凸部が当接するとともに雌型パイプが拡径されて係合部と係合受部を傷めることなく雄型嵌合ピンを容易に雌型パイプに挿入することができ、係合部と係合受部が係合された際には、雌型パイプが元の状態に縮径されて確実に相互の嵌合状態を保持することが可能になる。また、弾性体が雌型パイプのスリットにより分割された部分の外面を覆うように設けられていることによって、雌型パイプが拡径してセグメントを押圧する力を吸収することができ、セグメント同士の接合時においてもこの押圧力に伴うひび割れなどの損傷がセグメントに生じることを防止できる。
【００１４】
さらに、このように雌型パイプが弾性変形しつつセグメント同士を接合することができ、かつ弾性体で接合時の押圧力や接合後のせん断力を吸収できることにより、雄型嵌合ピンの軸線と雌型パイプの軸線が同軸上に配されず若干ずれた状態とされていても、弾性体でそのずれを許容することができ、確実にセグメント同士を一体に接合することができる。これにより、セグメント同士の接合作業をより簡便に行なうことができ、工期短縮を図ることが可能になる。
【００１５】
また、本発明のセグメントの継手構造においては、雌型継手との嵌合状態で弾性体を他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることによって、セグメントと雌型パイプの間に介装された弾性体が、接合端面から外側に押し出されてしまうことを防止できる。すなわち、弾性体が雌型パイプの外面を覆うように設けられ、その端部がセグメントの接合端面に露出されている場合には、セグメント同士の接合時に雌型パイプの拡径に伴って作用する押圧力によって弾性体が接合端面から外側に押し出されるように変形してしまうおそれがある。また、接合後にせん断力が作用した場合においても、同様に接合端面から外側に弾性体が押し出されてしまうおそれがある。このような場合には、弾性体の前記せん断力吸収能力と継手の嵌合強度が低下しセグメントに損傷を生じさせてしまう。これに対し、雄型嵌合ピンに弾性体押圧部材が設けられることによって、セグメントの接合とともに接合端面から外側に押し出された弾性体を弾性体押圧部材で押圧し接合端面内の元の位置に押し込むことができ、また、接合後にせん断力が作用した場合にも弾性体の端部を弾性体押圧部材で押さえることができるため、セグメントと雌型パイプの間に介装された弾性体のせん断力吸収能力と継手の嵌合強度を好適な状態で確実に維持することができる。
【００１６】
さらに、本発明のセグメントの継手構造においては、雌ネジ孔を備えるアンカー部が具備され、雄型嵌合ピンがこの雌ネジ孔に螺合されて保持されることにより、すなわち、アンカー部と雄型嵌合ピンが着脱可能に形成されていることにより、現場にて、セグメント同士を接合する際に雄型嵌合ピンを簡便に取り付けて雄型継手を形成できるため、セグメントを運搬などする際に、外側に突設する雄型嵌合ピンが形成されていない状態でセグメントを取り扱うことでき、その取扱性を向上させて作業効率の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１から図８を参照し、本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造について説明する。本実施形態は、例えばシールド工法等により掘削したトンネル内面に設置される覆工用のセグメント同士を接合するための継手構造に関し、特にコンクリート製のセグメント同士を接合するための継手構造に関するものである。
【００１８】
本実施形態の継手構造１が設けられるセグメント２は、図１に示すように、シールドマシンによって掘削したトンネル３の掘削内面の曲率半径と略等しい曲率半径を備える円弧盤状に形成されている。また、セグメント２は、周方向の周長が軸Ｏ１方向の幅よりも大きく形成されるとともに、径方向の厚さが周方向に沿って一定に形成されている。そして、このように形成された複数のセグメント２は、トンネル３の掘削内面に沿ってトンネル３の周方向に連続して設けられ、周方向の掘削内面を被覆しつつ支持する環状のセグメントリング体４を形成している。また、トンネル３の軸Ｏ２方向に、セグメントリング体４が連続するように隣接されて、シールドマシンで掘削した掘削内面が複数のセグメント２で被覆されつつ支持されトンネル３の覆工が形成される。
【００１９】
ここで、各セグメント２は、リング間継手とセグメント間継手によって相互に接合されている。そして、トンネル３の軸Ｏ２方向に隣接するセグメント２同士は、軸Ｏ２方向を向き対向する端面（接合端面２ａ、２ｂ）同士が、それぞれの端面２ａ、２ｂのセグメント２の厚さ方向（径方向）略中央に設けられ、かつ周方向に所定の間隔をもって複数設けられた本実施形態のリング間継手による継手構造１によって接合される。
【００２０】
このトンネル３の軸Ｏ１方向に隣接するセグメント２同士を接合する継手構造１は、図１から図４に示すように、先に設置された一方のセグメント２の軸線Ｏ２方向先端側を向く一方の端面２ｂ側に設けられた雄型継手５と、この一方のセグメント２に接合される他方のセグメント２の他方の端面２ａ側に設けられた雌型継手６とから構成されている。
【００２１】
雄型継手５は、その軸線Ｏ３方向をトンネル３の軸Ｏ２方向に一致させつつ一方のセグメント２のコンクリート内に埋設状態で設置された略円柱棒状のアンカー部７と、後端８ａ側がアンカー部７に保持されつつ先端８ｂ側を一方の端面２ｂからセグメント２の軸線Ｏ１方向外側に突出させて取り付けられた棒状の雄型嵌合ピン８とから構成されている。
【００２２】
アンカー部７は、図４に示すように、その先端７ａ側に、先端７ａに開口しつつ軸線Ｏ３に沿って後端７ｂ側に向けて凹み、その内面に雌ネジの螺刻が施された雌ネジ孔７ｃが設けられている。そして、このアンカー部７は、雌ネジ孔７ｃが外部と連通するように、先端７ａを一方の端面２ｂ上に配した状態で一方のセグメント２内に埋設されている。また、アンカー部７の後端７ｂ側は、軸線Ｏ３に沿って径方向に割裂されており、分割した双方の半割部分が互いに逆方向に折曲げられて定着部７ｄを形成している。すなわち、先端７ａ側の軸線Ｏ３に直交する幅寸法よりも定着部７ｄの幅寸法が大きなものとされ、これにより、アンカー部７に軸線Ｏ３方向外側に引き抜かれるような力が作用した場合においても、定着部７がセグメント２のコンクリート内に定着されて、アンカー部７は抜け出ることがないように保持されている。
【００２３】
雄型嵌合ピン８は、先端８ｂ側に、軸線Ｏ４に直交する幅が後端８ａ側から先端８ｂに向かうに従い漸次小となるテーパー部８ｃが形成されている。また、後端８ａ側には、外面に前記アンカー部７の雌ネジ孔７ｃの雌ネジと螺合する雄ネジ部８ｄが設けられている。さらに、雄型嵌合ピン８は、図４及び図５に示すように、テーパー部８ｃの後端から雌ネジ部８ｄの先端よりも僅かに軸線Ｏ４方向先端８ｂ側に位置する部分の外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部８ｅが軸線Ｏ４方向に一定のピッチで複数並設されて形成された鋸目状の係合部８ｆを備えている。この係合部８ｆを形成する凸部８ｅは、それぞれ断面視で、外面に対し、鋭角に交差するように傾斜する斜辺とこの斜辺よりも鈍角に交差するように傾斜する斜辺を備えた断面略三角形状に形成されており、鋭角に傾斜する斜辺側を先端８ｂ側に向けて形成されている。
【００２４】
そして、上記のように形成された雄型嵌合ピン８は、図３及び図４に示すように、雄ネジ部８ｄをアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに螺合させるとともに、アンカー部７の軸線Ｏ３と軸線Ｏ４が同軸上に配されて保持される。また、このようにアンカー部７に取り付けられた雄型嵌合ピン８は、雄ネジ部８ｄの先端よりも先端８ｂ側のテーパー部８ｃや係合部８ｆが形成された部分が、一方のセグメント２の一方の端面２ｂよりも外側に突出した状態で保持される。
【００２５】
一方、他方のセグメント２の軸線Ｏ１方向後端側の他方の端面２ａ側に設けられる雌型継手６は、図２、図３及び図６から図８に示すように、概略円筒状の雌型パイプ９と、雌型パイプ９の先端９ａ側の外面に密着しつつこの外面を覆う例えば筒状の弾性体１０とが主な構成要素とされている。
【００２６】
雌型パイプ９は、先端９ａ側の内面に、前記雄型継手８の係合部８ｆが係合する係合受部９ｂが形成されている。すなわち、この係合受部９ｂは、それぞれ先端９ａ側の内面に、内側に向けて突出し周方向に延設する凸部９ｃが軸線Ｏ５方向に一定のピッチで複数並設されて鋸目状を呈するように形成されている。また、係合受部９ｂを形成する複数の凸部９ｃは、係合部８ｆの凸部８ｅとほぼ同様に鋭角に交差するように傾斜する斜辺と鈍角に交差するように傾斜する斜辺を備えた断面略三角形状に形成され、鋭角に傾斜する斜辺側を先端９ａ側に向けて形成されている。
【００２７】
また、雌型パイプ９の先端９ａ側には、外面から内面に貫通しつつ先端９ａから後端９ｄ側に向けて軸線Ｏ５に沿うように切欠かれた複数のスリット９ｅが形成されている。このスリット９ｅは、それぞれ、先端９ａから内面に形成された係合受部９ｂの後端よりも軸線Ｏ５方向後端９ｄ側に位置する範囲で形成されており、本実施形態では、軸線Ｏ５に直交する断面視で軸線Ｏ５を中心とした周方向に９０度毎に４つ設けられている。このようにスリット９ｅが形成されて周方向に分割された雌型パイプ９の先端９ａ側の部分は、それぞれ弾性変形可能とされている。
【００２８】
さらに、雌型パイプ９の後端９ｄ側には、先端９ａ側から後端９ｄに向けて拡径する拡径部９ｆが設けられて、雌型パイプ９が外側に抜き出ることを防止している。また、この拡径部９ｆの基端側の内面には、平板状の閉塞部材９ｇが例えば溶接によって固着されて、雌型パイプ９の後端９ｄ側の開口部分が閉塞されている。
【００２９】
一方、弾性体１０は、例えば硬質ウレタンゴムとされ、雌型パイプ９のスリット９ｅが形成されて弾性変形可能に分割された部分の外面を被覆するように設けられている。
【００３０】
ちなみに、上記のように構成される雄型継手５と雌型継手６は、例えば適宜配筋した鉄筋に、雄型継手５のアンカー部７を先端７ａがセグメント２の一方の端面２ｂに配されるように支持させ、かつ、雌型継手６の弾性体１０を取り付けた雌型パイプ９を先端９ａがセグメント２の他方の端面２ａに配されるように支持させて、セグメント２の形状に合うように形成された型枠内に設置される。そして、この型枠内にフレッシュコンクリートを打設し、打設したコンクリートが硬化して所定の強度を発現した段階で型枠を取り除き、雄型継手５のアンカー部７と雌型継手６の弾性体１０及び雌型パイプ９が、それぞれの先端７ａ、９ａを一方の端面２ｂと他方の端面２ａに露出させつつ埋設されたセグメント２が形成される。なお、雌型パイプ９が、その後端９ｄ側に閉塞部材９ｇが設けられて閉塞され、有底筒状に形成されていることによって、型枠内に打設したフレッシュコンクリートが雌型パイプ９内に流入することが防止される。
【００３１】
ついで、上記の構成からなる継手構造１を備えたセグメント２同士を一体に接合する方法について説明し、本実施形態のセグメント２の継手構造１の作用及び効果について説明する。
【００３２】
本実施形態においては、上記のように形成したセグメント２を現場に搬入し、トンネル３の掘削内面に設置する前段で、雄型継手５の雄型嵌合ピン８をアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに取り付け、本実施形態のセグメント２の継手構造１を形成する。そして、リング間継手の接合に際しては、先に設置された一方のセグメント２に他方のセグメント２を近づけてゆくとともに、一方のセグメント２の接合端面２ｂから外側に突出した複数の雄型嵌合ピン８を、他方のセグメント２の接合端面２ａに開口する雌型継手６の複数の雌型パイプ９にそれぞれ挿入する。このとき、雄型嵌合ピン８は、その先端８ｂ側にテーパー部８ｃが設けられていることによって、比較的容易に雌型パイプ９に挿入することができる。
【００３３】
このように雌型パイプ９に雄型嵌合ピン８を挿入すると、互いに凹凸状をなし鋸目状に形成された係合部８ｆと係合受部９ｂのそれぞれの凸部８ｅ、９ｃ同士が接触し、雌型パイプ９のスリット９ｅが形成された先端９ａ側が外側に弾性変形して雌型パイプ９が拡径される。このように雌型パイプ９が拡径した際には、セグメント２のコンクリートを押圧するような力が作用するが、本実施形態においては、セグメント２と雌型パイプ９の間に弾性体１０が介装されているため、この押圧力が弾性体で吸収されてセグメント２のコンクリートが損傷されることがない。また、このように雌型パイプ９の先端９ａ側が弾性変形するとともに、雄型嵌合ピン８の軸線Ｏ４が雌型パイプ９の軸線Ｏ５と一致するように案内され、かつ互いの軸線Ｏ４、Ｏ５が若干ずれた状態であっても弾性体１０によってそのずれが許容される。そして、さらに雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９の内部に挿入することにより、雄型嵌合ピン８の係合部８ｆと雌型パイプ９の係合受部９ｂとが係合され、これとともに拡径した雌型パイプ９が元の形状に縮径されて雄型継手５と雌型継手６が嵌合され、相互の嵌合状態が保持される。すなわち、係合部８ｆと係合受部９ｂが、互いの鋭角の斜辺を有する壁面同士と、鈍角の斜辺を有する壁面同士が面接触しつつ係合し、両セグメント２が離れることなく一体に接合されることになる。また、このとき、一方のセグメント２の接合端面２ｂと他方のセグメント２の接合端面２ａが、面接触するように、または図示せぬシール材を介して接合される。
【００３４】
このように両セグメント２を一体に接合した本実施形態の継手構造１においては、例えば両セグメント２がトンネル３の軸線Ｏ２に直交する方向にずれるような力が作用して、継手構造１にせん断力が作用した場合においても、このせん断力が弾性体１０で吸収されて、せん断耐力が小さいコンクリートに大きなせん断力が伝達されることがなく、両セグメント２のコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることがないものとされる。
【００３５】
したがって、本実施形態のセグメント２の継手構造１によれば、セグメント２のコンクリートと雌型パイプ９との間に、雌型パイプ９を覆うように弾性体１０が介装されているため、継手構造１にせん断力が作用した場合においても、このせん断力を弾性体１０で吸収することができ、コンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを防止できる。
【００３６】
また、雌型パイプ９にスリット９ｅが設けられて、雌型パイプ９の先端９ａ側が弾性変形可能に分割されていることによって、一方のセグメント２に設けられた雄型嵌合ピン８を、他方のセグメント２に設けられた雌型パイプ９に挿入して、係合部８ｆと係合受部９ｂとを係合させつつワンタッチで嵌合させるという簡易な操作で相互の嵌合状態を保持しつつセグメント２同士を一体に接合することができる。さらに、このとき、雌型パイプ９が拡径しながら係合部８ｆと係合受部９ｂが係合されることにより、係合部８ｆと係合受部９ｂのそれぞれの凸部８ｅ、９ｃを傷めることなく雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９に嵌合させることが可能になる。また、雄型嵌合ピン８と雌型パイプ９の互いの軸線Ｏ４、Ｏ５が若干ずれた場合においても、弾性体１０によってこの若干のずれを許容してセグメント２同士を接合することができる。これにより、従来のセグメントの継手構造のように、セグメント２にボルトボックスを設ける必要がなく、また、現場で複数のボルトを螺合させるという煩雑な作業を要することがなく、容易にセグメント２同士を一体に接合することができるため、作業効率を向上させて大幅に工期短縮を図ることが可能になる。
【００３７】
さらに、雄型嵌合ピン８が雌ネジ孔７ｃに螺合されて保持されるように構成され、すなわち、アンカー部７と雄型嵌合ピン８が着脱可能に形成されていることにより、現場にて、セグメント２同士を接合する前段で雄型嵌合ピン８を簡便に取り付けて雄型継手５を形成できるため、セグメント２を運搬などする際の取扱性を向上させることも可能とされ、施工性の向上を図ることができる。
【００３８】
なお、本発明は、上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、弾性体１０が硬質ウレタンゴムであるものとして説明を行なったが、せん断力を吸収してコンクリートのひび割れを防止することが可能であれば、他の材質の弾性体であってもよいものである。
【００３９】
また、本実施形態では、セグメント２の形成時にフレッシュコンクリートが略筒状の雌型パイプ９の内部に流入することを防止するために、雌型パイプ９には、その後端９ｄ側に閉塞部材９ｇが取り付けられているものとして説明を行なったが、予め雌型パイプ９を後端９ｄ側が閉塞された略有底筒状に形成してもよいものである。さらに、雄型継手５が、アンカー部７と、このアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに着脱可能に保持される雄型嵌合ピン８とから構成されるとともに、アンカー部７が、その後端７ｂ側に半割状態に形成された定着部７ｄを備えて形成されているものとしたが、アンカー部７は、一方のセグメント２に埋設状態に設置されつつ定着可能な構成とされていれば、その定着部７ｄの構成が限定される必要はない。また、雄型嵌合ピン８がその後端８ａ側に形成された雄ネジ部８ｄをアンカー部７の雌ネジ孔７ｃに螺合させることにより雄型嵌合ピン８がアンカー部７に一体に保持されるものとしたが、例えば、雄型嵌合ピン８の後端８ａ側の外面に、先端８ｂ側に設けられた係合部８ｆと同様の係合部を設け、アンカー部７の雌ネジ孔７ｃの内面に雌ネジにかえて雌型パイプ９の先端９ｂ側の内面に設けられた係合受部９ｂと同様の係合受部を設け、この係合部と係合受部を係合させることで雄型嵌合ピン８をアンカー部７に保持させるようにしてもよい。この場合には、雄型嵌合ピン８をより簡便な操作でアンカー部に取り付けることが可能になる。この一方で、アンカー部７と雄型嵌合ピン８が一体形成されていてもよいものである。
【００４０】
さらに、雌型継手６が、雌型パイプ９と弾性体１０とから構成されているものとしたが、図９に示すように、雌型パイプ９と、この雌型パイプ９の外面を覆うように設けられた弾性体１０とをともに内包するように設置され、弾性体１０の外面側に介装される略筒状の弾性体保持部材１１が設けられてもよいものである。このような弾性体保持部材１１が設けられた場合には、弾性体１０を確実に雌型パイプ９の外面を覆うように保持できるとともに、セグメント２のコンクリートにせん断力が伝達されることを防止でき、セグメント２にひび割れなどの損傷が生じることをより確実に防止できる。
【００４１】
ついで、図１０から図１２を参照し、本発明の第２実施形態に係るセグメントの継手構造について説明する。本実施形態においては、第１実施形態と同様、コンクリート製のセグメント同士を接合するための継手構造に関するものであり、雄型継手の構成のみが異なり、その他の構成は第１実施形態と同様とされる。よって、ここでは、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。
【００４２】
本実施形態の雄型継手５は、図１０及び図１１に示すように、一方のセグメント２のコンクリート内に埋設状態で設置された略棒状のアンカー部７と、アンカー部７に保持される略棒状の雄型嵌合ピン８とを備え、本実施形態の雄型嵌合ピン８には、一方のセグメント２の接合端面２ｂから突出する基端８ｇ側に、雄型嵌合ピン８の外面に接続されつつ軸線Ｏ４直交方向外側に突出し周方向に円環状に繋がる弾性体押圧部材１２が設けられている。
【００４３】
また、雌型継手６が設けられる他方のセグメント２には、その接合端面２ａに、内側に凹み、両セグメント２を一体に接合した状態で弾性体押圧部材１２が係合する凹部１３が形成されている。また、弾性体１０の接合端面２ａ側の端部１０ａがこの凹部１３に露出されている。
【００４４】
本実施形態のセグメント２の継手構造１においては、第１実施形態と同様に、雄型嵌合ピン８を雌型パイプ９に挿入し係合部８ｆと係合受部９ｂを係合させて嵌合させる。ここで、図４から図８に示した係合部８ｆの凸部８ｅが係合受部９ｂの凸部９ｃと接触して、雌型パイプ９の先端９ａ側が拡径するように弾性変形した際には、弾性体１０が圧縮するように押圧されることになり、この押圧力が作用した弾性体１０が、図１２に示すように、接合端面２ａから外側に押し出されるように変形してしまうおそれがある。また、接合後にせん断力が作用した場合においても、同様に弾性体１０が押し出されてしまうおそれがある。このように接合端面２ａから外側に押し出されるように変形した状態で両セグメント２が一体に接合された場合には、セグメント２と雌型パイプ９との間に介装されている弾性体１０のせん断力を吸収する弾性能力が低下してしまい、弾性体１０の性能を充分に活かすことができなくなってしまう。
【００４５】
これに対して、本実施形態の継手構造１においては、雄型嵌合ピン８に弾性体押圧部材１２が形成されていることによって、この弾性体押圧部材１２が他方のセグメント２の凹部１３に係合されるとともに、接合端面２ａから外側に押し出された弾性体１０を押圧し、接合端面２ａ内の元の位置に戻すことができる。また、両セグメント２を一体に接合した状態で、弾性体押圧部材１２が凹部１３に係合されているため、すなわち、弾性体１０の接合端面２ａ側の端部１０ａを押圧した状態で弾性体押圧部材１２が設置されることになるため、接合した両セグメント２にせん断力が作用して接合端面２ａから外側に弾性体１０が押し出るように変形することを防止できる。これにより、本実施形態においては、弾性体１０のせん断力を吸収する能力を充分に活用することができる。よって、セグメント２のコンクリートにひび割れなどの損傷が生じることを確実に防止できる。
【００４６】
なお、本発明は、上記の第２実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、弾性体押圧部材１２が円環状を呈するように形成されて雄型嵌合ピン８に設けられ、凹部１３がこの弾性体押圧部材１２が係合するように形成されているものとしたが、両セグメント２を接合した状態で、弾性体１０の端部１０ａを押圧可能であれば、弾性体押圧部材１２の形状やこれが係合する凹部１３の形状は特に限定を必要とするものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る継手構造を備えるセグメント同士を接合して構築されるトンネルを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の雄型継手を示す断面図である。
【図５】図４に示した雄型継手の雄型嵌合ピンに形成される係合部を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の雌型継手の雌型パイプを示す断面図である。
【図７】図６のＸ−Ｘ線矢視図である。
【図８】図６に示した雌型継手の雌型パイプに形成される係合受部を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係るセグメントの継手構造の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るセグメントの継手構造を示す断面図である。
【図１１】図１０の継手構造を嵌合してセグメント同士を接合した状態を示す断面図である。
【図１２】弾性体が外側に押し出された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 継手構造
２ セグメント
２ａ 端面（接合端面）
２ｂ 端面（接合端面）
３ トンネル
４ セグメントリング体
５ 雄型継手
６ 雌型継手
７ アンカー部
７ｃ 雌ネジ孔
８ 雄型嵌合ピン
８ｄ 雄ネジ部
８ｆ 係合部
９ 雌型パイプ
９ｂ 係合受部
９ｅ スリット
１０ 弾性体
１１ 弾性体保持部材
１２ 弾性体押圧部材
１３ 凹部
Ｏ１ セグメントの軸線
Ｏ２ トンネルの軸線（軸）
Ｏ３ アンカー部の軸線
Ｏ４ 雄型嵌合ピンの軸線
Ｏ５ 雌型パイプの軸線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のセグメントの接合端面側に設けられた雄型継手と、他方のセグメントの接合端面側に設けられ前記雄型継手が嵌合されて相互の嵌合状態を保持する雌型継手とを備え、隣接するセグメント同士を一体に接合するためのセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、前記一方のセグメントに埋設され前記接合端面から外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピンを備え、前記雌型継手は、前記他方のセグメントの接合端面に開口するように前記他方のセグメントに埋設され前記雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプと、該雌型パイプの外面を覆うように設けられ前記他方のセグメントと前記雌型パイプの間に介装される弾性体を備えており、
前記雄型嵌合ピンは、外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部が軸線方向に複数並設されて形成された鋸目状の係合部を備え、前記雌型パイプは、前記他方のセグメントの接合端面側の先端側が、該先端から軸線に沿って後端側に延びるスリットが形成されて弾性変形可能に分割され、前記スリットにより分割された前記先端側の内面に、前記係合部と係合する鋸目状の係合受部が具備されており、前記スリットにより分割された部分の外面を覆うように前記弾性体が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【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、
前記雄型継手には、前記雌型継手との嵌合状態で前記弾性体を前記他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセグメントの継手構造において、
前記雄型継手には、先端に開口し軸線に沿って後端側に凹む雌ネジ孔を備えて前記一方のセグメントに埋設されたアンカー部が具備され、前記雄型嵌合ピンが、後端側の外面に形成された雄ネジ部を前記雌ネジ孔に螺合させて保持されることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項１】
一方のセグメントの接合端面側に設けられた雄型継手と、他方のセグメントの接合端面側に設けられ前記雄型継手が嵌合されて相互の嵌合状態を保持する雌型継手とを備え、隣接するセグメント同士を一体に接合するためのセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、前記一方のセグメントに埋設され前記接合端面から外側に突設される略棒状の雄型嵌合ピンを備え、前記雌型継手は、前記他方のセグメントの接合端面に開口するように前記他方のセグメントに埋設され前記雄型嵌合ピンが挿入されて嵌合する略筒状の雌型パイプと、該雌型パイプの外面を覆うように設けられ前記他方のセグメントと前記雌型パイプの間に介装される弾性体を備えており、
前記雄型嵌合ピンは、外面に、外側に突出し周方向に環状に繋がる凸部が軸線方向に複数並設されて形成された鋸目状の係合部を備え、前記雌型パイプは、前記他方のセグメントの接合端面側の先端側が、該先端から軸線に沿って後端側に延びるスリットが形成されて弾性変形可能に分割され、前記スリットにより分割された前記先端側の内面に、前記係合部と係合する鋸目状の係合受部が具備されており、前記スリットにより分割された部分の外面を覆うように前記弾性体が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【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、
前記雄型継手には、前記雌型継手との嵌合状態で前記弾性体を前記他方のセグメントの接合端面内に押圧する弾性体押圧部材が設けられていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセグメントの継手構造において、
前記雄型継手には、先端に開口し軸線に沿って後端側に凹む雌ネジ孔を備えて前記一方のセグメントに埋設されたアンカー部が具備され、前記雄型嵌合ピンが、後端側の外面に形成された雄ネジ部を前記雌ネジ孔に螺合させて保持されることを特徴とするセグメントの継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００７−１９８０９９（Ｐ２００７−１９８０９９Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１１６６（Ｐ２００６−２１１６６）
【出願日】平成１８年１月３０日（２００６．１．３０）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（５０１１２２８５０）株式会社アイ・エル・シー (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月３０日（２００６．１．３０）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（５０１１２２８５０）株式会社アイ・エル・シー (8)
【Ｆターム（参考）】
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