セグメントの継手構造
【課題】セグメントどうしの接合強度を向上させると共に、セグメントのハンドリング中に継手が損傷するおそれをなくし、構造を簡単、安価にする。
【解決手段】セグメントの継手構造Ａは、円筒支持体４とその内側に環状空間４ｅをあけて同軸に設けた雄型連結部材５とを有する雄型継手２が一方のセグメント１の接合端部１ａに埋設され、また、複数のスリット７ｆを有する嵌着部７ｂに、複数分割のテーパ筒状の楔部材８を弾性リング９で装着した円筒状の雌型連結部材７が、他方のセグメント１の接合端部１ｂに接合面１ｂ１から突き出して固定され、セグメント１，１どうしの接合時に、環状空間４ｅに雌型連結部材７と楔部材８が嵌入すると、雌型連結部材７が雄型連結部材５に嵌合して拡径し、これに伴い楔部材８が拡径して円筒支持体４内に押圧され、楔部材８の楔効果により、雄型継手２と雌型継手３が強固に連結される構成とされている。
【解決手段】セグメントの継手構造Ａは、円筒支持体４とその内側に環状空間４ｅをあけて同軸に設けた雄型連結部材５とを有する雄型継手２が一方のセグメント１の接合端部１ａに埋設され、また、複数のスリット７ｆを有する嵌着部７ｂに、複数分割のテーパ筒状の楔部材８を弾性リング９で装着した円筒状の雌型連結部材７が、他方のセグメント１の接合端部１ｂに接合面１ｂ１から突き出して固定され、セグメント１，１どうしの接合時に、環状空間４ｅに雌型連結部材７と楔部材８が嵌入すると、雌型連結部材７が雄型連結部材５に嵌合して拡径し、これに伴い楔部材８が拡径して円筒支持体４内に押圧され、楔部材８の楔効果により、雄型継手２と雌型継手３が強固に連結される構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工用として使用されるコンクリートセグメント等のセグメントの隣接するものどうしを接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセグメントの継手構造として、隣接して接合される一対のセグメントのうちの一方のセグメントの接合面に、該接合面から外側へ突き出して先窄まりのテーパ筒部を有し、該テーパ筒部に周方向に間隔をあけて軸方向に沿うスリットを設けた円筒状の雄型継手を埋設し、他方のセグメントの接合面に設けた凹所内の底部に、前記雄型継手のテーパ筒部が嵌合し得るテーパ穴部を有する円筒状の雌型継手を、その先端部が前記接合面より凹所内に没入された状態で埋設され、セグメントどうしの接合時に、雄型継手のテーパ筒部を雌型継手のテーパ穴部に押し込むと、前記テーパ筒部が縮径変形してテーパ穴部に嵌合することにより、雄型継手と雌型継手とが連結するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、一方のセグメントの接合面に形成した凹所内に、先端部を接合面から没入させた軸状の雄型継手を設け、他方のセグメントの接合面に形成した凹所内に、円筒の周囲に複数の係合爪を配してなる雌型継手を、その係合爪を接合面から外側へ突き出して設け、セグメントどうしの接合時に、前記雌型継手を一方のセグメントの凹所に挿入して各セグメントの接合面どうしが当接したとき、前記雄型継手の先端の係合頭部が前記雌型継手の係合爪の内側に挿入されて該係合爪に係合することにより、雄型継手と雌型継手とが連結するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２２１９９４号公報
【特許文献２】特開２００１−６５２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のセグメントの継手構造は、いずれも、雄型継手と雌型継手の一方が接合面から、該接合面に対して垂直にされて外側へ突き出されているので、セグメントを製造工場からトンネルの構築現場まで輸送して組み立て施工する際に、前記接合面から突き出しているして雄型継手または雌型継手が作業の邪魔になったり、運搬手段や他のセグメント、その他の機材に衝突して損傷するおそれがある。また、いずれも、雄型継手と雌型継手の連結状態において、それらの連結部の外側にセグメントの凹所内の周壁との間に環状空間が存在するために、接合されたセグメントに対してそれらの接合面方向に大きな負荷が作用した場合には、同方向に雌型継手が変形するおそれがあり、セグメントどうしの接合面方向における接合強度が十分に得られない問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セグメントどうしの接合強度を向上させることができと共に、セグメントの運搬時に継手が損傷するおそれがなく、構造が簡単、安価である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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によるセグメントの接合構造は、隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせ、一方のセグメンの接合端部に設けた雄型継手と他方のセグメントの接合端部に設けた雌型継手とを嵌合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手が、円筒支持体と、該円筒支持体の内側に環状空間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材とを備え、それらが各外端を接合面から外側に突き出さないようにして一方のセグメントの接合端部に固定されており、また、前記雌型継手が、前記雄型連結部材の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材が嵌入可能な挿入穴を有し、先端側に軸方向に沿うスリットが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材と、外周部が先窄まりのテーパ筒状に形成されて前記雌型連結部材の先端側の外周部に装着され、前記雌型連結部材の挿入穴に雄型連結部材が嵌入される前は最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材がその挿入穴に雄型連結部材を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より大きく変位する楔部材と、該楔部材の外周に巻き掛けられて楔部材の直径方向への拡縮を可能とする弾性リングとを備え、前記雌型連結部材が他方のセグメントの接合端部に接合面から外側へ突き出して固定されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて接合する際には、一方のセグメントに対して他方のセグメントを移動させると、他方のセグメントの雌型連結部材の挿入穴が一方のセグメントの雄型連結部材に嵌合されると共に、一方のセグメントの円筒支持体と雄型連結部材との間の環状空間内に、前記雌型連結部材と楔部材とが押し込まれて嵌入していく。その際、前記雌型連結部材の先端側がスリットの効果により雄型連結部材によって拡径変形され、これに伴って前記楔部材が拡径変位するので、該楔部材の外周面が前記円筒支持体の内周面に強く押圧される。そのため、前記円筒支持体の内周部と雌型連結部材との間で前記楔部材が大きな楔効果を発揮することによって、前記雄型継手と雌型継手とが雄型連結部材と雌型連結部材との嵌合を介してしっかりと連結されることとなる。
【０００７】
前記セグメントの接合構造において、前記雌型継手が、他方のセグメントの接合端部に設けた凹所の底部に固定され、先端を接合面より内側に位置させて凹所内に突き出されたアンカーボルトを備え、前記雌型連結部材が、その基端部側をアンカーボルトの先端部に螺合させることにより、アンカーボルトに着脱可能に連結された構成とすることが好ましい。
このようにすると、前記雌型継手の雌型連結部材と楔部材の組付けセットを、予めアンカーボルトから外しておき、現場でセグメントどうしの接合を行う直前にアンカーボルトに螺着すればよいので、セグメントの運搬時に、前記組付けセットがセグメントの接合面から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、前記組付けセットの衝突に伴ってセグメント１に割れが生じたりするのを確実に防止することができる。
【０００８】
また、前記セグメントの接合構造において、前記雄型連結部材を、その外端が前記円筒支持体の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部に外端の直径が前記雌型連結部材の挿入穴の直径より小径となる先細の面取り部を設けた構成とすることが好ましい。
このようにすると、一方のセグメントに対して他方のセグメントを移動させて接合する時に、一方の雄型継手の円筒支持体の内周部によって、他方のセグメントの雌型連結部材の先端部に装着された楔部材の外周部が案内されて調芯された後に、雌型連結部材の挿入穴が前記雄型連結部材に嵌合されるので、接合開始時に雄型継手と雌型継手の軸心どうしが多少偏心していても、その偏心を修正しながら雄型継手に対する雌型継手の連結を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセグメントの接合構造によれば、一方のセグメントの雄型継手に他方のセグメントの雌型継手が押し込まれて連結された状態では、前記雄型継手の雄型連結部材の直径が前記雌型継手の雌型連結部材の挿入穴の内径より大きく設定されているために、雄型連結部材が雌型連結部材の挿入穴に嵌入した際、雌型連結部材の先端部が拡径変形して該先端部に装着された楔部材を拡径変位させ、これにより、該楔部材の外周面が雄型継手の円筒支持体の内周面に強く押圧されるので、前記円筒支持体の内周部と雌型連結部材との間で前記楔部材が大きな楔効果を発揮し、そのため、前記雄型継手と雌型継手とを雄型連結部材と雌型連結部材との緊密な嵌合を介してしっかりと連結させることができる。そして、前記雄型連結部材と雌型連結部材との嵌合状態を前記円筒支持体によって強固に保持させることができるので、雄型継手と雌型継手の軸方向およびこれに直交する方向における連結を強固に行わせることができ、これにより、セグメントどうしの結合強度を向上させることができる。
また、前記雄型継手と雌型継手は円筒状部材と棒状部材とを組合せてなるものであるので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造ついて添付図面を参照して説明する。
図１、図３、図４は、本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａを示す。このセグメントの継ぎ手構造Ａは、シールドトンネルの覆工体用に使用される円弧版状のコンクリートセグメント（以下、単に「セグメント」という）１の一端側（トンネルの軸方向における羽口側、図４で右端側）の接合端部１ａに固定された雄型継手２と、前記セグメント１の他端側（トンネルの軸方向における坑口側、図４で左端側）の接合端部１ｂに固定されて前記雄型継手２に連結される雌型継手３とを備えている。
前記雄型継手２と雌型継手３は、それぞれ、前記セグメント１の円弧方向（トンネルの周方向）に沿って間隔をあけて複数個（図示の例では各２個）設けられている。
【００１１】
前記雄型継手２は、円筒部材４ａの内端（図１で左端）に底板４ｂを固着してなる有底の円筒支持体４と、軸線を該円筒支持体４の軸線に一致させて前記底板４ｂの内側に内端を固着した平行軸状の雄型連結部材５と、前記円筒支持体４の外周にその周方向に間隔をあけて配置され、その軸方向に向けて固着した複数本のアンカー棒Ｆとを備えている。前記円筒支持体４は、その軸方向が前記接合端部１ａの接合面１ａ１に対して垂直に向けられ、かつその接合面１ａ１への開口部４ｃ側の外端（図１で右端）４ｄが前記接合面１ａ１より所定寸法だけ没入された（接合面１ａ１より外側へ突き出さないようにした）状態で、セグメント１の接合端部１ａに埋設されている。前記雄型連結部材５の底部４ｂと反対側の外端（図１で右端）５ａは、前記円筒支持体４の外端４ｄよりも所定寸法だけ底部４ｂ側（内側）に寄った位置に設定されている。前記円筒支持体４と雄型連結部材５とで囲まれた環状空間４ｅは、セグメント１，１どうしが接合されるまでは、前記接合面１ａの外側に開放されている。
【００１２】
前記雄型連結部材５の外端側（前記開口部４ｃ側）の外周部には、先細となるテーパ状の面取り部５ｂが設けられている。該取り部５ｂは外側に凸の円弧状部として形成してもよい。また、前記セグメント１の接合端部１ａにおける前記円筒支持体４の埋設部には、該円筒支持体４の一端外周から外広がりのテーパ状の凹所１ａ２が接合面１ａ１に開口して設けられている。なお、前記凹所１ａ２の内方は、図１に鎖線ｈで示すように、円筒支持体４の外端内周に一致されるようにしてもよい。また、前記接合面１ａ１における前記円筒支持体４よりセグメント１の外周側（図１で上側）に寄った位置には、従来周知のように、シール材を装着するためのシール用溝１ａ３がセグメント１の円弧に沿って形成されている。
【００１３】
前記雌型継手３は、前記セグメント１の他端側の接合端部１ｂに前記接合面１ｂ１に開口させて設けた凹所１ｂ２の底部に埋設、固定されたアンカーボルト６と、該アンカーボルト６の前記凹所１ｂ２内に突き出された先端側の雄ねじ部６ａに着脱可能に螺合された雌型連結部材７と、該雌型連結部材７の先端側の外周部に装着されたテーパ筒状の楔部材８とを備えている。
前記アンカーボルト６は、頭部６ｂ側を凹所１ｂ２の底部に埋設され、前記雄ねじ部６ａの先端面を接合面１ｂ１より内側に位置され（やや凹所１ｂ２内に没入され）、軸方向を前記接合面１ｂ１に垂直に向けて設けられている。
【００１４】
前記雌型連結部材７は、軸方向の略中央より基端側（図１で右端側）が大径の固定部７ａとされ、先端側（図１で左端側）が前記固定部７ａより小径の嵌着部７ｂとされ、中心に軸方向に沿って貫通する挿入穴７ｃが設けられた円筒状部材として形成されている。そして、前記固定部７ａの直径は前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より僅かに小径とされ、また、前記挿入穴７ｃの直径は、前記雄型継手２の雄型連結部材５の直径にもよるが、例えば、直径差で２ｍｍとなるように雄型連結部材５の直径より僅かに小径とされている。また、前記雄型連結部材５の面取り部５ｄの外端の直径は、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より所定寸法だけ小さく設定されている。
前記挿入穴７ｃの基端側には雌ねじ７ｄが設けられており、雌型連結部材７は、該雌ねじ７ｄを前記雌型連結部材７の基端部が凹所１ｂ２の底面に当接するまで前記アンカーボルト７の雄ねじ部６ａに螺合させて、先端側をセグメント１の接合面１ｂ１より外側に突き出し、軸方向を接合面１ｂ１に対して垂直にして前記アンカーボルト６に着脱自在に連結し得るようになっている。
【００１５】
前記雌型連結部材７の接合面１ｂ１からの外側への突き出し長さは、セグメント１，１の接合面１ａ１，１ｂ１どうしを突き合わせたときに、雌型連結部材７の先端が雄型継手２の円筒支持体４の底板４ｂから十分に離れた位置に停止されるように設定されている。
さらに、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂには、その先端部から嵌着部７ｂと固定部７ａとの境界である段部７ｅに至るまで軸方向に延長して形成した所定幅のスリット７ｆが、周方向に所定間隔をあけて複数個（図示の例では４本）設けられている。
前記楔部材８は、剛性の高い材料で形成され、外周部８ａが先端側（図１で左端側）を先窄まりのテーパ筒を、その周方向に複数（図示の例では４個）に分割してなり、その分割面８ｂを互いに突き合わせ、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂの外周部に内周部８ｃを接触させ、基端部（図１で右端部）を前記雌型連結部材７の段部７ｅに当接させて、該雌型連結部材７に装着されている。また、前記楔部材８の大径側の直径（最大直径）は、常態（前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに雄型連結部材６が嵌入される前）では、前記円筒支持体４の内径より直径差で、例えば１ｍｍだけ小さく、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに雄型連結部材６が十分に嵌入されて直径方向に拡径された時には、前記円筒支持体４の内径より直径差で、例えば１ｍｍだけ大きくなるように設定されている。
【００１６】
そして、前記楔部材８には、その基端部側の外周に横断面円弧状の環状溝８ｄが周方向に沿って設けられており、該環状溝８ｄには直径方向に拡縮可能な一本の環状の弾性リング９が装着され、該弾性リング９が前記楔部材８を前記嵌着部７ｂの外周部にしっかりと押し付けて保持するようになっている。前記楔部材８は、前記嵌着部７ｂの長さより短く形成されて、その先端部が嵌着部７ｂの先端部より基端部側に寄った位置にある。
前記スリット７ｆの個数、前記楔部材８の分割数は、それぞれ４個に限らず、３個または５個以上の複数であってもよく、また、前記環状溝８ｄ、弾性リング９の本数は一本に限らず、楔部材８の軸方向に間隔をあけて複数本設けてもよい。また、前記弾性リング９はゴム製のＯリングや、直径の小さなコイルバネをリング状に結んだもので構成することができる。
なお、前記環状溝８は前記弾性リング９の外周が楔部材８の外周側にあまり突き出さないように、なるべく深くするのがよく、楔部材８が厚肉である場合には、弾性リング９の外周が環状溝８ｄ内に没入する深さにするとよい。また、前記セグメント１の他端側の接合面１ｂには、前記凹所１ｂ２より外周側において前記接合面１ａのシール溝１ａ３に対向する位置に、セグメント１の外周面の円弧に沿うシール溝１ａ３と同形状のシール溝１ｂ３が設けられている。
【００１７】
次に、前記構成のセグメントの継手構造Ａによってトンネルの周方向に隣接するセグメント１，１どうしを接合する方法について説明する。
先ず、図１で左側に組み立てられれた坑口側のセグメントリングのセグメント１に対し、右側に位置させた羽口側のセグメント１を操作して接近させて、坑口側のセグメント１における雄型継手２の雄型連結部材５の軸線に、羽口側のセグメント１のアンカーボルト６の軸線を一致させた状態とする。そして、予めセグメント１の運搬時に前記アンカーボルト６から取り外しておいた前記楔部材８が装着済みの雌型連結部材７を、その雌ねじ７ｄを雌型連結部材７の基端部が凹所１ｂ２の底部に当接するまで雄ねじ部６ａに螺合させることによりアンカーボルト６に連結する。
なお、前記セグメント１，１のシール溝１ａ３，１ｂ３の一方には、従来と同様に予めシール材Ｓを接着しておくものとする。
【００１８】
次に、前記羽口側のセグメント１を坑口側のセグメント１側に向けて矢印ロ方向に移動させて、坑口側のセグメント１の接合面１ａ１に，羽口側のセグメント１の接合面１ｂ１を当接させる。その過程では、前記雌型連結部材７の先端部とこれに続いて楔部材８の先端部が前記雄型継手２の開口部４ｃに入った後、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに前記雄型連結部材５の先端部が面取り部５ｂを介して嵌入され、この嵌入により、雌型連結部材７の嵌着部７ｂが雄型連結部材５によって拡径変形されながら、雄型連結部材５との嵌合量を増して行く。これと同時に、前記嵌着部７ｂに装着された楔部材８が、前記雄型継手２の円筒支持体４内に嵌入されて、前記嵌着部７ｂの拡径に伴って徐々に拡径変位しながら円筒支持体４内に押し込まれて行く。そして、最後には、図３に示すように、前記雄型継手２の環状空間４ｅ内に前記雌型継手３の雌型連詰部材７と楔部材８とが強制挿入され、前記嵌着部７ｂの挿入穴７ｃに雄型連結部材５が、また、円筒支持体４の内部に楔部材８を介在させて雌型連結部材７がそれぞれ圧入嵌合された状態となり、これにより、雄型継手２と雌型継手３が連結され、セグメント１，１どうしが、それらの接合面１ａ１，１ｂ１を突き合わせて接合された状態となる。
【００１９】
このように、前記雄型継手２と雌型継手３が連結された状態では、前記雄型連結部材５の直径が雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より大きく設定されているために、雄型連結部材５が雌型連結部材７の挿入穴７ｃに嵌入した際、嵌着部７が拡径変形され、該嵌着部７がその外周側に装着された楔部材８を、その最大外径が円筒支持体４の内より大きく拡径変位させて、楔部材８の外周面を雄型継手２の円筒支持体４の内周部に加圧して接触（押圧）させるので、前記雌型連結部材７の嵌着部７と円筒支持体４の内周部との間、特に楔部材８の大径部側にテーパによる大きな楔効果が生じて、前記雄型継手２の雄型連結部材５と雌型継手３の雌型連結部材７とが締まりはめの状態となって緊密に嵌合されると共に、この嵌合状態が前記円筒支持体４によって保持される。これにより、雄型継手２と雌型継手３の軸方向およびこれに直交する方向における連結が強固に行われる。
【００２０】
前記において、前記雄型継手２の雄型連結部材５の先端部に面取り部５ｂが設けられ、前記雌型継手３の楔部材８の外周部が先細のテーパ面に形成されているので、前記雄型継手２に対して雌型継手３が多少偏心された状態で嵌入されても、前記円筒支持体４の内周面によって楔部材８が調芯されることによって、前記雌型連結部材７が雄型連結部材５に円滑に嵌入され、前記雄型継手２と雌型継手３が同軸となってしっかりと連結される。また、同様な理由により、前記円筒支持体４の内径や雄型連結部材５の外径と雌型連結部材７の挿入穴７ｃや楔部材８の外径との間の嵌合公差は厳格さを要求されないので、前記雄型継手２と雌型継手３の構成部材の製作、セグメント１への組付けが容易である。
【００２１】
また、雄型継手２の円筒支持体４の内周部と雄型連結部材５の間の環状空間４ｅに、雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８を押し込むことにより、ワンタッチで雄型継手２と雌型継手３とを簡単に連結することができる。雄型継手２と雌型継手３とをボルトとナットで連結するものではないので、セグメント１の接合端部１ａ，１ｂの内面側にボルト、ナットを操作するためのボルトボックスを設ける必要がなく、セグメント１の内面が平滑に形成できる。さらに、前記雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８の組付けセットは、現場でセグメント１，１どうしの接合を行う直前にアンカーボルト６に螺着して取り付ければよいので、セグメント１の運搬時に、前記組付けセットがセグメント１の接合面１ａ１，１ｂ１から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、組付けセットの衝突によりセグメント１に割れが生じたりするおそれもない。
【００２２】
以上説明したように、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａは、前記雄型継手２が、円筒支持体４と、該円筒支持体４の内側に環状空４ｅ間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材５とを備え、それらが各外端を接合面１ａから外側に突き出さないようにして、一方のセグメント１の接合端部１ａに固定されており、また、前記雌型継手３が、前記雄型連結部材５の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材５が嵌入可能な挿入穴７ｃを有し、先端側の嵌着部７ｂに軸方向に沿うスリット７ｄが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材７と、外周部８ａが先窄まりのテーパ筒をその周方向に複数に分割してなり、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂの外周部に装着され、常時は最大外径が前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材７がその挿入穴７ｃに前記雄型連結部材５を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より大きく変位する楔部材８と、該楔部材８の外周に巻き掛けられて楔部材８の直径方向への拡縮を可能とする弾性リング９とを備え、前記雌型連結部材７が他方のセグメント１の接合端部１ｂに接合面１ｂ１から外側へ突き出して固定された構成とされている。
【００２３】
したがって、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、一方のセグメント１の雄型継手２に他方のセグメント１の雌型継手３が押し込まれて連結された状態では、前記雄型継手２の雄型連結部材５の直径が前記雌型継手３の雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より大きく設定されているために、雄型連結部材５が雌型連結部材７の挿入穴７ｃに嵌入した際、雌型連結部材７の先端部の嵌着部７ｂが拡径変形して該嵌着部７ｂに装着された楔部材８を拡径変位させ、これにより、該楔部材８の外周部８ａのテーパ面が雄型継手２の円筒支持体４の内周面に強く押圧されるので、前記円筒支持体４の内周部と雌型連結部材７との間で前記楔部材８が大きな楔効果を発揮し、そのため、前記雄型継手２と雌型継手３とを雄型連結部材５と雌型連結部材７との緊密な嵌合を介してしっかりと連結させることができる。そして、前記雄型連結部材５と雌型連結部材７との嵌合状態を前記円筒支持体４によって強固に保持させることができるので、雄型継手２と雌型継手３の軸方向およびこれに直交する方向における連結を強固に行わせることができ、これにより、セグメントどうしの結合強度を向上させることができる。
また、前記雄型継手２と雌型継手３は円筒状部材と棒状部材とを組合せてなるものであるから、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【００２４】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、前記雌型継手３が、他方のセグメント１の接合端部１ｂに設けた凹所１ｂ２の底部に固定され、先端を接合面１ｂ１より内側に位置させて凹所１ｂ２内に突き出されたアンカーボルト６を備え、前記雌型連結部材７が、その基端部側の雌ねじ７ｄをアンカーボルト６の先端部の雄ねじ６ａに螺合させることにより、アンカーボルト６に着脱可能に連結された構成とされているので、前記雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８の組付けセットを、予めアンカーボルト６から外しておき、現場でセグメント１，１どうしの接合を行う直前にアンカーボルト６に螺着すればよいので、セグメント１のハンドリング時に、前記組付けセットがセグメント１の接合面１ｂ１から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、前記組付けセットの衝突に伴ってセグメント１に割れが生じたりするのを確実に防止することができる。
【００２５】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、前記雄型連結部材５は、その外端が前記円筒支持体４の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部には外端の直径が前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃの直径より小径となる先細の面取り部５ｂが設けられた構成とされているので、一方のセグメント１に対して他方のセグメント１を移動させて接合する時に、一方のセグメント１の雄型継手２の円筒支持体４の内周部によって、他方のセグメント１の雌型連結部材７の先端部に装着された楔部材８の外周部が案内されて調芯された後に、雌型連結部材７の挿入穴７ｃが前記雄型連結部材５に嵌合されるので、接合開始時に雄型継手２と雌型継手３の軸心どうしが多少偏心していても、その偏心を修正しながら雄型継手２に対する雌型継手３の連結を円滑に行うことができる。
しかし、前記円筒支持体４の外端と雄型連結部材５の外端の位置は、必ずしも上記のように異ならせる必要はなく、ほぼ同一の位置に設定してもよい。
【００２６】
なお、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、セグメント１の羽口側（一端側）の接合端部１ａに雄型継手２を、坑口側（他端側）の接合端部１ｂに雌型継手３をそれぞれ２個設けたが、これに限らず、雄型継手２と雌型継手３の接合端部１ａ（１ｂ）に設ける位置は上記と逆にしてもよく、設置個数も３個以上であってもよい。また、前記雄型継手２と雌型継手３をセグメント１のトンネル軸方向（セグメントリングの継手面側）における接合端部１ａ，１ｂに設けたが、これに限らず、セグメント１のトンネル周方向（セグメント１の継手面側）における接合端部１ｃ，１ｄに設けて、前記雄型継手２と雌型継手３をセグメント１，１どうしをトンネル周方向に接合させるセグメントの接合構造とすることもできる。
【００２７】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、前記雌型継手３の楔部材８を、剛性の高い材料のテーパ筒を周方向に複数に分割し、それらの外周に弾性リングを装着してテーパ筒状に構成したので、雌型継手部材７の挿入穴７ｃに雄型継手２の雄型継手部材５が嵌入して前記装着部の拡径変形した時に、その拡径変形に追従して前記楔部材８が円滑に拡径変位して楔効果を的確に強固に発揮することができて好ましいが、これに限らず、前記楔部材８は弾性変形し易い材料で形成された単なるテーパ筒であってもよい。この場合も、該テーパ筒が前記雌型継手部材７の嵌着部７ｂの拡径変形に伴って強制的に拡径変形されて楔効果を発揮することができる。なお、この場合には、前記弾性リング９を省略することができて、構造が簡単となる。
【００２８】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、前記雄型連結部材５を前記円筒支持体４の底板４ｂに固着してセグメント１の接合端部１ａに固定したが、これに限らず、底板４ｂを省略し、雄型連結部材５をアンカー等を介して直接にセグメント１の接合端部１ａに埋設、固定するようにしてもよい。また、前記雄型連結部材５を中実の軸状としたが、剛性が高い材料であれば中空軸状ないしは円筒軸状としてもよい。また、前記雌型連結部材７は、それに形成した雌ねじ７ｄをアンカーボルト６の雄ねじ部６ａに螺合してアンカーボルト６に連結するようにしたが、これに代えて、アンカーボルト６に雌ねじを設け、これに雌型連結部材７に設けた雄ねじ部を螺合させて、アンカーボルト６に雌型連結部材７を連結するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、コンクリートセグメント１，１どうしを接合する場合に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、鋼製セグメントどうし、鋼製セグメントの内側にコンクリートを充填させてなる合成セグメントどうしを接合する場合にも適用して同様な作用、効果を得ることができる。鋼製セグメントどうしや合成セグメントどうしを接合する継手構造に適用する場合には、雄型継手２の円筒支持体４および凹所１ｂ２を構成する部材を主桁板に溶接すると共に、該凹所構成部材にアンカーボルト６を溶接し、必要に応じて前記円筒支持体と主桁板との間または凹所構成部材と主桁板との間に補強部材を設ける。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合前の状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のイ矢視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造を適用したコンクリートセグメントを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ コンクリートセグメント（セグメント）
１ａ，１ｂ 接合端部
１ａ１，１ｂ１ 接合面
１ｂ２ 凹所
２ 雄型継手
３ 雌型継手
４ 円筒支持体
４ｅ 環状空間
５ 雄型連結部材
６ アンカーボルト
６ａ 雄ねじ部
７ 雌型連結部材
７ｂ 嵌着部
７ｃ 挿入穴
７ｄ 雌ねじ
７ｆ スリット
８ 楔部材
８ａ 外周部
８ｄ 環状溝
９ 弾性リング
Ａ セグメントの継手構造
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工用として使用されるコンクリートセグメント等のセグメントの隣接するものどうしを接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセグメントの継手構造として、隣接して接合される一対のセグメントのうちの一方のセグメントの接合面に、該接合面から外側へ突き出して先窄まりのテーパ筒部を有し、該テーパ筒部に周方向に間隔をあけて軸方向に沿うスリットを設けた円筒状の雄型継手を埋設し、他方のセグメントの接合面に設けた凹所内の底部に、前記雄型継手のテーパ筒部が嵌合し得るテーパ穴部を有する円筒状の雌型継手を、その先端部が前記接合面より凹所内に没入された状態で埋設され、セグメントどうしの接合時に、雄型継手のテーパ筒部を雌型継手のテーパ穴部に押し込むと、前記テーパ筒部が縮径変形してテーパ穴部に嵌合することにより、雄型継手と雌型継手とが連結するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、一方のセグメントの接合面に形成した凹所内に、先端部を接合面から没入させた軸状の雄型継手を設け、他方のセグメントの接合面に形成した凹所内に、円筒の周囲に複数の係合爪を配してなる雌型継手を、その係合爪を接合面から外側へ突き出して設け、セグメントどうしの接合時に、前記雌型継手を一方のセグメントの凹所に挿入して各セグメントの接合面どうしが当接したとき、前記雄型継手の先端の係合頭部が前記雌型継手の係合爪の内側に挿入されて該係合爪に係合することにより、雄型継手と雌型継手とが連結するようにしたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２２１９９４号公報
【特許文献２】特開２００１−６５２９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来のセグメントの継手構造は、いずれも、雄型継手と雌型継手の一方が接合面から、該接合面に対して垂直にされて外側へ突き出されているので、セグメントを製造工場からトンネルの構築現場まで輸送して組み立て施工する際に、前記接合面から突き出しているして雄型継手または雌型継手が作業の邪魔になったり、運搬手段や他のセグメント、その他の機材に衝突して損傷するおそれがある。また、いずれも、雄型継手と雌型継手の連結状態において、それらの連結部の外側にセグメントの凹所内の周壁との間に環状空間が存在するために、接合されたセグメントに対してそれらの接合面方向に大きな負荷が作用した場合には、同方向に雌型継手が変形するおそれがあり、セグメントどうしの接合面方向における接合強度が十分に得られない問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セグメントどうしの接合強度を向上させることができと共に、セグメントの運搬時に継手が損傷するおそれがなく、構造が簡単、安価である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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によるセグメントの接合構造は、隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせ、一方のセグメンの接合端部に設けた雄型継手と他方のセグメントの接合端部に設けた雌型継手とを嵌合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手が、円筒支持体と、該円筒支持体の内側に環状空間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材とを備え、それらが各外端を接合面から外側に突き出さないようにして一方のセグメントの接合端部に固定されており、また、前記雌型継手が、前記雄型連結部材の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材が嵌入可能な挿入穴を有し、先端側に軸方向に沿うスリットが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材と、外周部が先窄まりのテーパ筒状に形成されて前記雌型連結部材の先端側の外周部に装着され、前記雌型連結部材の挿入穴に雄型連結部材が嵌入される前は最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材がその挿入穴に雄型連結部材を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より大きく変位する楔部材と、該楔部材の外周に巻き掛けられて楔部材の直径方向への拡縮を可能とする弾性リングとを備え、前記雌型連結部材が他方のセグメントの接合端部に接合面から外側へ突き出して固定されていることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて接合する際には、一方のセグメントに対して他方のセグメントを移動させると、他方のセグメントの雌型連結部材の挿入穴が一方のセグメントの雄型連結部材に嵌合されると共に、一方のセグメントの円筒支持体と雄型連結部材との間の環状空間内に、前記雌型連結部材と楔部材とが押し込まれて嵌入していく。その際、前記雌型連結部材の先端側がスリットの効果により雄型連結部材によって拡径変形され、これに伴って前記楔部材が拡径変位するので、該楔部材の外周面が前記円筒支持体の内周面に強く押圧される。そのため、前記円筒支持体の内周部と雌型連結部材との間で前記楔部材が大きな楔効果を発揮することによって、前記雄型継手と雌型継手とが雄型連結部材と雌型連結部材との嵌合を介してしっかりと連結されることとなる。
【０００７】
前記セグメントの接合構造において、前記雌型継手が、他方のセグメントの接合端部に設けた凹所の底部に固定され、先端を接合面より内側に位置させて凹所内に突き出されたアンカーボルトを備え、前記雌型連結部材が、その基端部側をアンカーボルトの先端部に螺合させることにより、アンカーボルトに着脱可能に連結された構成とすることが好ましい。
このようにすると、前記雌型継手の雌型連結部材と楔部材の組付けセットを、予めアンカーボルトから外しておき、現場でセグメントどうしの接合を行う直前にアンカーボルトに螺着すればよいので、セグメントの運搬時に、前記組付けセットがセグメントの接合面から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、前記組付けセットの衝突に伴ってセグメント１に割れが生じたりするのを確実に防止することができる。
【０００８】
また、前記セグメントの接合構造において、前記雄型連結部材を、その外端が前記円筒支持体の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部に外端の直径が前記雌型連結部材の挿入穴の直径より小径となる先細の面取り部を設けた構成とすることが好ましい。
このようにすると、一方のセグメントに対して他方のセグメントを移動させて接合する時に、一方の雄型継手の円筒支持体の内周部によって、他方のセグメントの雌型連結部材の先端部に装着された楔部材の外周部が案内されて調芯された後に、雌型連結部材の挿入穴が前記雄型連結部材に嵌合されるので、接合開始時に雄型継手と雌型継手の軸心どうしが多少偏心していても、その偏心を修正しながら雄型継手に対する雌型継手の連結を円滑に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセグメントの接合構造によれば、一方のセグメントの雄型継手に他方のセグメントの雌型継手が押し込まれて連結された状態では、前記雄型継手の雄型連結部材の直径が前記雌型継手の雌型連結部材の挿入穴の内径より大きく設定されているために、雄型連結部材が雌型連結部材の挿入穴に嵌入した際、雌型連結部材の先端部が拡径変形して該先端部に装着された楔部材を拡径変位させ、これにより、該楔部材の外周面が雄型継手の円筒支持体の内周面に強く押圧されるので、前記円筒支持体の内周部と雌型連結部材との間で前記楔部材が大きな楔効果を発揮し、そのため、前記雄型継手と雌型継手とを雄型連結部材と雌型連結部材との緊密な嵌合を介してしっかりと連結させることができる。そして、前記雄型連結部材と雌型連結部材との嵌合状態を前記円筒支持体によって強固に保持させることができるので、雄型継手と雌型継手の軸方向およびこれに直交する方向における連結を強固に行わせることができ、これにより、セグメントどうしの結合強度を向上させることができる。
また、前記雄型継手と雌型継手は円筒状部材と棒状部材とを組合せてなるものであるので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造ついて添付図面を参照して説明する。
図１、図３、図４は、本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａを示す。このセグメントの継ぎ手構造Ａは、シールドトンネルの覆工体用に使用される円弧版状のコンクリートセグメント（以下、単に「セグメント」という）１の一端側（トンネルの軸方向における羽口側、図４で右端側）の接合端部１ａに固定された雄型継手２と、前記セグメント１の他端側（トンネルの軸方向における坑口側、図４で左端側）の接合端部１ｂに固定されて前記雄型継手２に連結される雌型継手３とを備えている。
前記雄型継手２と雌型継手３は、それぞれ、前記セグメント１の円弧方向（トンネルの周方向）に沿って間隔をあけて複数個（図示の例では各２個）設けられている。
【００１１】
前記雄型継手２は、円筒部材４ａの内端（図１で左端）に底板４ｂを固着してなる有底の円筒支持体４と、軸線を該円筒支持体４の軸線に一致させて前記底板４ｂの内側に内端を固着した平行軸状の雄型連結部材５と、前記円筒支持体４の外周にその周方向に間隔をあけて配置され、その軸方向に向けて固着した複数本のアンカー棒Ｆとを備えている。前記円筒支持体４は、その軸方向が前記接合端部１ａの接合面１ａ１に対して垂直に向けられ、かつその接合面１ａ１への開口部４ｃ側の外端（図１で右端）４ｄが前記接合面１ａ１より所定寸法だけ没入された（接合面１ａ１より外側へ突き出さないようにした）状態で、セグメント１の接合端部１ａに埋設されている。前記雄型連結部材５の底部４ｂと反対側の外端（図１で右端）５ａは、前記円筒支持体４の外端４ｄよりも所定寸法だけ底部４ｂ側（内側）に寄った位置に設定されている。前記円筒支持体４と雄型連結部材５とで囲まれた環状空間４ｅは、セグメント１，１どうしが接合されるまでは、前記接合面１ａの外側に開放されている。
【００１２】
前記雄型連結部材５の外端側（前記開口部４ｃ側）の外周部には、先細となるテーパ状の面取り部５ｂが設けられている。該取り部５ｂは外側に凸の円弧状部として形成してもよい。また、前記セグメント１の接合端部１ａにおける前記円筒支持体４の埋設部には、該円筒支持体４の一端外周から外広がりのテーパ状の凹所１ａ２が接合面１ａ１に開口して設けられている。なお、前記凹所１ａ２の内方は、図１に鎖線ｈで示すように、円筒支持体４の外端内周に一致されるようにしてもよい。また、前記接合面１ａ１における前記円筒支持体４よりセグメント１の外周側（図１で上側）に寄った位置には、従来周知のように、シール材を装着するためのシール用溝１ａ３がセグメント１の円弧に沿って形成されている。
【００１３】
前記雌型継手３は、前記セグメント１の他端側の接合端部１ｂに前記接合面１ｂ１に開口させて設けた凹所１ｂ２の底部に埋設、固定されたアンカーボルト６と、該アンカーボルト６の前記凹所１ｂ２内に突き出された先端側の雄ねじ部６ａに着脱可能に螺合された雌型連結部材７と、該雌型連結部材７の先端側の外周部に装着されたテーパ筒状の楔部材８とを備えている。
前記アンカーボルト６は、頭部６ｂ側を凹所１ｂ２の底部に埋設され、前記雄ねじ部６ａの先端面を接合面１ｂ１より内側に位置され（やや凹所１ｂ２内に没入され）、軸方向を前記接合面１ｂ１に垂直に向けて設けられている。
【００１４】
前記雌型連結部材７は、軸方向の略中央より基端側（図１で右端側）が大径の固定部７ａとされ、先端側（図１で左端側）が前記固定部７ａより小径の嵌着部７ｂとされ、中心に軸方向に沿って貫通する挿入穴７ｃが設けられた円筒状部材として形成されている。そして、前記固定部７ａの直径は前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より僅かに小径とされ、また、前記挿入穴７ｃの直径は、前記雄型継手２の雄型連結部材５の直径にもよるが、例えば、直径差で２ｍｍとなるように雄型連結部材５の直径より僅かに小径とされている。また、前記雄型連結部材５の面取り部５ｄの外端の直径は、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より所定寸法だけ小さく設定されている。
前記挿入穴７ｃの基端側には雌ねじ７ｄが設けられており、雌型連結部材７は、該雌ねじ７ｄを前記雌型連結部材７の基端部が凹所１ｂ２の底面に当接するまで前記アンカーボルト７の雄ねじ部６ａに螺合させて、先端側をセグメント１の接合面１ｂ１より外側に突き出し、軸方向を接合面１ｂ１に対して垂直にして前記アンカーボルト６に着脱自在に連結し得るようになっている。
【００１５】
前記雌型連結部材７の接合面１ｂ１からの外側への突き出し長さは、セグメント１，１の接合面１ａ１，１ｂ１どうしを突き合わせたときに、雌型連結部材７の先端が雄型継手２の円筒支持体４の底板４ｂから十分に離れた位置に停止されるように設定されている。
さらに、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂには、その先端部から嵌着部７ｂと固定部７ａとの境界である段部７ｅに至るまで軸方向に延長して形成した所定幅のスリット７ｆが、周方向に所定間隔をあけて複数個（図示の例では４本）設けられている。
前記楔部材８は、剛性の高い材料で形成され、外周部８ａが先端側（図１で左端側）を先窄まりのテーパ筒を、その周方向に複数（図示の例では４個）に分割してなり、その分割面８ｂを互いに突き合わせ、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂの外周部に内周部８ｃを接触させ、基端部（図１で右端部）を前記雌型連結部材７の段部７ｅに当接させて、該雌型連結部材７に装着されている。また、前記楔部材８の大径側の直径（最大直径）は、常態（前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに雄型連結部材６が嵌入される前）では、前記円筒支持体４の内径より直径差で、例えば１ｍｍだけ小さく、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに雄型連結部材６が十分に嵌入されて直径方向に拡径された時には、前記円筒支持体４の内径より直径差で、例えば１ｍｍだけ大きくなるように設定されている。
【００１６】
そして、前記楔部材８には、その基端部側の外周に横断面円弧状の環状溝８ｄが周方向に沿って設けられており、該環状溝８ｄには直径方向に拡縮可能な一本の環状の弾性リング９が装着され、該弾性リング９が前記楔部材８を前記嵌着部７ｂの外周部にしっかりと押し付けて保持するようになっている。前記楔部材８は、前記嵌着部７ｂの長さより短く形成されて、その先端部が嵌着部７ｂの先端部より基端部側に寄った位置にある。
前記スリット７ｆの個数、前記楔部材８の分割数は、それぞれ４個に限らず、３個または５個以上の複数であってもよく、また、前記環状溝８ｄ、弾性リング９の本数は一本に限らず、楔部材８の軸方向に間隔をあけて複数本設けてもよい。また、前記弾性リング９はゴム製のＯリングや、直径の小さなコイルバネをリング状に結んだもので構成することができる。
なお、前記環状溝８は前記弾性リング９の外周が楔部材８の外周側にあまり突き出さないように、なるべく深くするのがよく、楔部材８が厚肉である場合には、弾性リング９の外周が環状溝８ｄ内に没入する深さにするとよい。また、前記セグメント１の他端側の接合面１ｂには、前記凹所１ｂ２より外周側において前記接合面１ａのシール溝１ａ３に対向する位置に、セグメント１の外周面の円弧に沿うシール溝１ａ３と同形状のシール溝１ｂ３が設けられている。
【００１７】
次に、前記構成のセグメントの継手構造Ａによってトンネルの周方向に隣接するセグメント１，１どうしを接合する方法について説明する。
先ず、図１で左側に組み立てられれた坑口側のセグメントリングのセグメント１に対し、右側に位置させた羽口側のセグメント１を操作して接近させて、坑口側のセグメント１における雄型継手２の雄型連結部材５の軸線に、羽口側のセグメント１のアンカーボルト６の軸線を一致させた状態とする。そして、予めセグメント１の運搬時に前記アンカーボルト６から取り外しておいた前記楔部材８が装着済みの雌型連結部材７を、その雌ねじ７ｄを雌型連結部材７の基端部が凹所１ｂ２の底部に当接するまで雄ねじ部６ａに螺合させることによりアンカーボルト６に連結する。
なお、前記セグメント１，１のシール溝１ａ３，１ｂ３の一方には、従来と同様に予めシール材Ｓを接着しておくものとする。
【００１８】
次に、前記羽口側のセグメント１を坑口側のセグメント１側に向けて矢印ロ方向に移動させて、坑口側のセグメント１の接合面１ａ１に，羽口側のセグメント１の接合面１ｂ１を当接させる。その過程では、前記雌型連結部材７の先端部とこれに続いて楔部材８の先端部が前記雄型継手２の開口部４ｃに入った後、前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃに前記雄型連結部材５の先端部が面取り部５ｂを介して嵌入され、この嵌入により、雌型連結部材７の嵌着部７ｂが雄型連結部材５によって拡径変形されながら、雄型連結部材５との嵌合量を増して行く。これと同時に、前記嵌着部７ｂに装着された楔部材８が、前記雄型継手２の円筒支持体４内に嵌入されて、前記嵌着部７ｂの拡径に伴って徐々に拡径変位しながら円筒支持体４内に押し込まれて行く。そして、最後には、図３に示すように、前記雄型継手２の環状空間４ｅ内に前記雌型継手３の雌型連詰部材７と楔部材８とが強制挿入され、前記嵌着部７ｂの挿入穴７ｃに雄型連結部材５が、また、円筒支持体４の内部に楔部材８を介在させて雌型連結部材７がそれぞれ圧入嵌合された状態となり、これにより、雄型継手２と雌型継手３が連結され、セグメント１，１どうしが、それらの接合面１ａ１，１ｂ１を突き合わせて接合された状態となる。
【００１９】
このように、前記雄型継手２と雌型継手３が連結された状態では、前記雄型連結部材５の直径が雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より大きく設定されているために、雄型連結部材５が雌型連結部材７の挿入穴７ｃに嵌入した際、嵌着部７が拡径変形され、該嵌着部７がその外周側に装着された楔部材８を、その最大外径が円筒支持体４の内より大きく拡径変位させて、楔部材８の外周面を雄型継手２の円筒支持体４の内周部に加圧して接触（押圧）させるので、前記雌型連結部材７の嵌着部７と円筒支持体４の内周部との間、特に楔部材８の大径部側にテーパによる大きな楔効果が生じて、前記雄型継手２の雄型連結部材５と雌型継手３の雌型連結部材７とが締まりはめの状態となって緊密に嵌合されると共に、この嵌合状態が前記円筒支持体４によって保持される。これにより、雄型継手２と雌型継手３の軸方向およびこれに直交する方向における連結が強固に行われる。
【００２０】
前記において、前記雄型継手２の雄型連結部材５の先端部に面取り部５ｂが設けられ、前記雌型継手３の楔部材８の外周部が先細のテーパ面に形成されているので、前記雄型継手２に対して雌型継手３が多少偏心された状態で嵌入されても、前記円筒支持体４の内周面によって楔部材８が調芯されることによって、前記雌型連結部材７が雄型連結部材５に円滑に嵌入され、前記雄型継手２と雌型継手３が同軸となってしっかりと連結される。また、同様な理由により、前記円筒支持体４の内径や雄型連結部材５の外径と雌型連結部材７の挿入穴７ｃや楔部材８の外径との間の嵌合公差は厳格さを要求されないので、前記雄型継手２と雌型継手３の構成部材の製作、セグメント１への組付けが容易である。
【００２１】
また、雄型継手２の円筒支持体４の内周部と雄型連結部材５の間の環状空間４ｅに、雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８を押し込むことにより、ワンタッチで雄型継手２と雌型継手３とを簡単に連結することができる。雄型継手２と雌型継手３とをボルトとナットで連結するものではないので、セグメント１の接合端部１ａ，１ｂの内面側にボルト、ナットを操作するためのボルトボックスを設ける必要がなく、セグメント１の内面が平滑に形成できる。さらに、前記雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８の組付けセットは、現場でセグメント１，１どうしの接合を行う直前にアンカーボルト６に螺着して取り付ければよいので、セグメント１の運搬時に、前記組付けセットがセグメント１の接合面１ａ１，１ｂ１から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、組付けセットの衝突によりセグメント１に割れが生じたりするおそれもない。
【００２２】
以上説明したように、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａは、前記雄型継手２が、円筒支持体４と、該円筒支持体４の内側に環状空４ｅ間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材５とを備え、それらが各外端を接合面１ａから外側に突き出さないようにして、一方のセグメント１の接合端部１ａに固定されており、また、前記雌型継手３が、前記雄型連結部材５の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材５が嵌入可能な挿入穴７ｃを有し、先端側の嵌着部７ｂに軸方向に沿うスリット７ｄが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材７と、外周部８ａが先窄まりのテーパ筒をその周方向に複数に分割してなり、前記雌型連結部材７の嵌着部７ｂの外周部に装着され、常時は最大外径が前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材７がその挿入穴７ｃに前記雄型連結部材５を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手２の円筒支持体４の内径より大きく変位する楔部材８と、該楔部材８の外周に巻き掛けられて楔部材８の直径方向への拡縮を可能とする弾性リング９とを備え、前記雌型連結部材７が他方のセグメント１の接合端部１ｂに接合面１ｂ１から外側へ突き出して固定された構成とされている。
【００２３】
したがって、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、一方のセグメント１の雄型継手２に他方のセグメント１の雌型継手３が押し込まれて連結された状態では、前記雄型継手２の雄型連結部材５の直径が前記雌型継手３の雌型連結部材７の挿入穴７ｃの内径より大きく設定されているために、雄型連結部材５が雌型連結部材７の挿入穴７ｃに嵌入した際、雌型連結部材７の先端部の嵌着部７ｂが拡径変形して該嵌着部７ｂに装着された楔部材８を拡径変位させ、これにより、該楔部材８の外周部８ａのテーパ面が雄型継手２の円筒支持体４の内周面に強く押圧されるので、前記円筒支持体４の内周部と雌型連結部材７との間で前記楔部材８が大きな楔効果を発揮し、そのため、前記雄型継手２と雌型継手３とを雄型連結部材５と雌型連結部材７との緊密な嵌合を介してしっかりと連結させることができる。そして、前記雄型連結部材５と雌型連結部材７との嵌合状態を前記円筒支持体４によって強固に保持させることができるので、雄型継手２と雌型継手３の軸方向およびこれに直交する方向における連結を強固に行わせることができ、これにより、セグメントどうしの結合強度を向上させることができる。
また、前記雄型継手２と雌型継手３は円筒状部材と棒状部材とを組合せてなるものであるから、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【００２４】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、前記雌型継手３が、他方のセグメント１の接合端部１ｂに設けた凹所１ｂ２の底部に固定され、先端を接合面１ｂ１より内側に位置させて凹所１ｂ２内に突き出されたアンカーボルト６を備え、前記雌型連結部材７が、その基端部側の雌ねじ７ｄをアンカーボルト６の先端部の雄ねじ６ａに螺合させることにより、アンカーボルト６に着脱可能に連結された構成とされているので、前記雌型継手３の雌型連結部材７と楔部材８の組付けセットを、予めアンカーボルト６から外しておき、現場でセグメント１，１どうしの接合を行う直前にアンカーボルト６に螺着すればよいので、セグメント１のハンドリング時に、前記組付けセットがセグメント１の接合面１ｂ１から突き出していて邪魔になることがないと共に、前記組付けセットが他の部材に衝突することにより破損したり、前記組付けセットの衝突に伴ってセグメント１に割れが生じたりするのを確実に防止することができる。
【００２５】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａによれば、前記雄型連結部材５は、その外端が前記円筒支持体４の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部には外端の直径が前記雌型連結部材７の挿入穴７ｃの直径より小径となる先細の面取り部５ｂが設けられた構成とされているので、一方のセグメント１に対して他方のセグメント１を移動させて接合する時に、一方のセグメント１の雄型継手２の円筒支持体４の内周部によって、他方のセグメント１の雌型連結部材７の先端部に装着された楔部材８の外周部が案内されて調芯された後に、雌型連結部材７の挿入穴７ｃが前記雄型連結部材５に嵌合されるので、接合開始時に雄型継手２と雌型継手３の軸心どうしが多少偏心していても、その偏心を修正しながら雄型継手２に対する雌型継手３の連結を円滑に行うことができる。
しかし、前記円筒支持体４の外端と雄型連結部材５の外端の位置は、必ずしも上記のように異ならせる必要はなく、ほぼ同一の位置に設定してもよい。
【００２６】
なお、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、セグメント１の羽口側（一端側）の接合端部１ａに雄型継手２を、坑口側（他端側）の接合端部１ｂに雌型継手３をそれぞれ２個設けたが、これに限らず、雄型継手２と雌型継手３の接合端部１ａ（１ｂ）に設ける位置は上記と逆にしてもよく、設置個数も３個以上であってもよい。また、前記雄型継手２と雌型継手３をセグメント１のトンネル軸方向（セグメントリングの継手面側）における接合端部１ａ，１ｂに設けたが、これに限らず、セグメント１のトンネル周方向（セグメント１の継手面側）における接合端部１ｃ，１ｄに設けて、前記雄型継手２と雌型継手３をセグメント１，１どうしをトンネル周方向に接合させるセグメントの接合構造とすることもできる。
【００２７】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、前記雌型継手３の楔部材８を、剛性の高い材料のテーパ筒を周方向に複数に分割し、それらの外周に弾性リングを装着してテーパ筒状に構成したので、雌型継手部材７の挿入穴７ｃに雄型継手２の雄型継手部材５が嵌入して前記装着部の拡径変形した時に、その拡径変形に追従して前記楔部材８が円滑に拡径変位して楔効果を的確に強固に発揮することができて好ましいが、これに限らず、前記楔部材８は弾性変形し易い材料で形成された単なるテーパ筒であってもよい。この場合も、該テーパ筒が前記雌型継手部材７の嵌着部７ｂの拡径変形に伴って強制的に拡径変形されて楔効果を発揮することができる。なお、この場合には、前記弾性リング９を省略することができて、構造が簡単となる。
【００２８】
また、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、前記雄型連結部材５を前記円筒支持体４の底板４ｂに固着してセグメント１の接合端部１ａに固定したが、これに限らず、底板４ｂを省略し、雄型連結部材５をアンカー等を介して直接にセグメント１の接合端部１ａに埋設、固定するようにしてもよい。また、前記雄型連結部材５を中実の軸状としたが、剛性が高い材料であれば中空軸状ないしは円筒軸状としてもよい。また、前記雌型連結部材７は、それに形成した雌ねじ７ｄをアンカーボルト６の雄ねじ部６ａに螺合してアンカーボルト６に連結するようにしたが、これに代えて、アンカーボルト６に雌ねじを設け、これに雌型連結部材７に設けた雄ねじ部を螺合させて、アンカーボルト６に雌型連結部材７を連結するようにしてもよい。
【００２９】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造Ａにおいては、コンクリートセグメント１，１どうしを接合する場合に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、鋼製セグメントどうし、鋼製セグメントの内側にコンクリートを充填させてなる合成セグメントどうしを接合する場合にも適用して同様な作用、効果を得ることができる。鋼製セグメントどうしや合成セグメントどうしを接合する継手構造に適用する場合には、雄型継手２の円筒支持体４および凹所１ｂ２を構成する部材を主桁板に溶接すると共に、該凹所構成部材にアンカーボルト６を溶接し、必要に応じて前記円筒支持体と主桁板との間または凹所構成部材と主桁板との間に補強部材を設ける。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合前の状態を示す縦断面図である。
【図２】図１のイ矢視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合状態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造を適用したコンクリートセグメントを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１ コンクリートセグメント（セグメント）
１ａ，１ｂ 接合端部
１ａ１，１ｂ１ 接合面
１ｂ２ 凹所
２ 雄型継手
３ 雌型継手
４ 円筒支持体
４ｅ 環状空間
５ 雄型連結部材
６ アンカーボルト
６ａ 雄ねじ部
７ 雌型連結部材
７ｂ 嵌着部
７ｃ 挿入穴
７ｄ 雌ねじ
７ｆ スリット
８ 楔部材
８ａ 外周部
８ｄ 環状溝
９ 弾性リング
Ａ セグメントの継手構造
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせ、一方のセグメンの接合端部に設けた雄型継手と他方のセグメントの接合端部に設けた雌型継手とを嵌合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、円筒支持体と、該円筒支持体の内側に環状空間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材とを備え、それらが各外端を接合面から外側に突き出さないようにして一方のセグメントの接合端部に固定されており、また、前記雌型継手は、前記雄型連結部材の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材が嵌入可能な挿入穴を有し、先端側に軸方向に沿うスリットが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材と、外周部が先窄まりのテーパ筒状に形成されて前記雌型連結部材の先端側の外周部に装着され、前記雌型連結部材の挿入穴に雄型連結部材が嵌入される前は最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材がその挿入穴に雄型連結部材を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より大きく変位する楔部材と、該楔部材の外周に巻き掛けられて楔部材の直径方向への拡縮を可能とする弾性リングとを備え、前記雌型連結部材が他方のセグメントの接合端部に接合面から外側へ突き出して固定さ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】
前記雌型継手は、他方のセグメントの接合端部に設けた凹所の底部に固定され、先端を接合面より内側に位置させて凹所内に突き出されたアンカーボルトを備え、前記雌型連結部材が、その基端部側を前記アンカーボルトの先端部に螺合させることにより、アンカーボルトに着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの継手構造。
【請求項３】
前記雄型連結部材は、その外端が前記円筒支持体の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部には外端の直径が前記雌型連結部材の挿入穴の直径より小径となる先細の面取り部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメントの継手構造。
【請求項１】
隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせ、一方のセグメンの接合端部に設けた雄型継手と他方のセグメントの接合端部に設けた雌型継手とを嵌合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、円筒支持体と、該円筒支持体の内側に環状空間をあけて同軸線上に配した軸状の雄型連結部材とを備え、それらが各外端を接合面から外側に突き出さないようにして一方のセグメントの接合端部に固定されており、また、前記雌型継手は、前記雄型連結部材の外径より所定寸法だけ小径であって該雄型連結部材が嵌入可能な挿入穴を有し、先端側に軸方向に沿うスリットが周方向に間隔をあけて複数個設けられた円筒状の雌型連結部材と、外周部が先窄まりのテーパ筒状に形成されて前記雌型連結部材の先端側の外周部に装着され、前記雌型連結部材の挿入穴に雄型連結部材が嵌入される前は最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より所定寸法だけ小径であって、前記雌型連結部材がその挿入穴に雄型連結部材を嵌入されて直径方向に拡径された時に、最大外径が前記雄型継手の円筒支持体の内径より大きく変位する楔部材と、該楔部材の外周に巻き掛けられて楔部材の直径方向への拡縮を可能とする弾性リングとを備え、前記雌型連結部材が他方のセグメントの接合端部に接合面から外側へ突き出して固定さ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】
前記雌型継手は、他方のセグメントの接合端部に設けた凹所の底部に固定され、先端を接合面より内側に位置させて凹所内に突き出されたアンカーボルトを備え、前記雌型連結部材が、その基端部側を前記アンカーボルトの先端部に螺合させることにより、アンカーボルトに着脱可能に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの継手構造。
【請求項３】
前記雄型連結部材は、その外端が前記円筒支持体の外端より所定寸法だけ内側に寄った位置にあり、その外端側の外周部には外端の直径が前記雌型連結部材の挿入穴の直径より小径となる先細の面取り部が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメントの継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−６９５４０（Ｐ２００８−６９５４０Ａ）
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８２４６（Ｐ２００６−２４８２４６）
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２７日（２００８．３．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月１３日（２００６．９．１３）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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