セグメント継手構造
【課題】 継手の圧入装置による押し込みが簡単に行え、又、成形が簡単に行えるセグメント継手及びセグメント継手構造を提供する。
【解決手段】 複数のセグメントピース１２を当接させた状態で、セグメントピース１２に周方向に沿う各接続端面１２ａに形成される嵌合穴１５にセグメント継手１１を嵌合させて、セグメントピース１２同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造１０において、セグメント継手１１は、平板１３を備え、該平板１３の第１の面１３ａ上に締結棒１４ａが設けられ、平板１３の第２の面１３ｂ上に締結棒１４ｂ，１４ｃが設けられたことを特徴とする。
【解決手段】 複数のセグメントピース１２を当接させた状態で、セグメントピース１２に周方向に沿う各接続端面１２ａに形成される嵌合穴１５にセグメント継手１１を嵌合させて、セグメントピース１２同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造１０において、セグメント継手１１は、平板１３を備え、該平板１３の第１の面１３ａ上に締結棒１４ａが設けられ、平板１３の第２の面１３ｂ上に締結棒１４ｂ，１４ｃが設けられたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シールド機により掘削された横穴や縦穴（立杭や構造物基礎の掘削坑等）の構築に使用されるセグメント継手構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下鉄、道路用トンネル、又は上下水道等を構築すべく、シールド機で地山に横坑や縦坑を掘削し、このシールド機で掘進する毎に、このシールド機の後部側で複数のセグメントピースを継手により筒状に継ぎ合わせることが行われている。
【０００３】
一般に、このセグメント継手構造としては、複数のセグメントピースを湾曲した長方形状で形成し、覆工体軸方向に隣接するセグメントピース同士を接続すると共に、覆工体周方向に隣接するセグメントピース同士を接続するようにしたものがある。
【０００４】
このようなセグメント継手構造に関する発明には、特許文献１及び特許文献２に記載されたようなものがある。この特許文献１には、「複数のセグメントピ−スの各接続端面同士を当接させた状態でセグメント継手により継ぎ合わせることにより、筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、上記セグメント継手は、上記セグメントピ−スの覆工体周方向に沿う接続端面に覆工体軸方向に平行に設けられた嵌合穴と、該覆工体周方向に隣接するセグメントピ−ス同士の嵌合穴にそれぞれ嵌合され、当該セグメントピ−ス同士を接続する締結具とを有し、上記締結具は、両端に締結脚を有するコ字状の締結具本体と、締結具本体から上記締結脚に対して反対方向に延出する１本の締結棒とを有し、上記各締結脚は、覆工体周方向において隣接するセグメントピ−ス同士の嵌合孔にそれぞれ嵌合され、又、前記締結棒は、覆工体軸方向において隣接するセグメントピースの嵌合孔に嵌合されるように設定されていることを特徴とするセグメント継手構造。」が記載されている。
【０００５】
これによれば、「セグメントピースの覆工体周方向に沿う接続端面に、覆工体軸方向に平行に嵌合穴を形成し、これらの嵌合穴に締結具を嵌合させることで隣接するセグメントピース同士を接続するようにしたので、セグメントピースの接続はセグメントピースに対する締結具の嵌合作業とセグメントピースの覆工体軸方向への押し付け作業だけで済み、手間をかけずに簡単に行うことができる。しかも、各セグメントピースには、嵌合穴を形成するだけで良く、従来のように継手板の配設等が必要ないため、セグメントピースの製作も従来と比較して容易にできる。」旨記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、「セグメントを相互に接合するための継手構造において、雄金物の外径より内径が僅かに小さい雌金物をセグメントに埋め込んで形成された凹部、他のセグメントに突出して固着された雄金物を前記凹部に押し込む際に凹部内のエアを外部に排出するエア排出部、を備えたことを特徴とするセグメントの継手構造」が記載されている。
【０００７】
これによれば、「エア排出部を設けたから、嵌合部材内部のエアが圧縮されることがなく継手部のジョイントを円滑に行え、しかも、セグメントを構成するコンクリートの損傷をなくすことができる。」旨記載されている。
【０００８】
さらに、特許文献２には、請求項２において、「前記エア排出部を、前記凹部の終端近傍の嵌合部材部分にエア穴を設けると共に、雌金物の外周に該エア穴を塞ぐようにエア透過が可能な緩衝材を装着してセグメントに埋め込んで形成することを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。」が記載されている。
【０００９】
これによれば、「エア穴と緩衝材とを用いた簡単な構成でエア抜け部を形成することができる。また、本発明によれば、雄金物の挿入によって押された凹部内のエアはエア穴から緩衝材の内部を通って、或いは緩衝材のエア抜け溝を通って、セグメントの外側に抜けるため、凹部の奥でエアが圧縮されることがなくなり、継手金物の押し込み動作を円滑に行え、押し戻されたり、セグメントコンクリートにひびが入ったりすることがない。従って、隣接するセグメントを確実且つ堅固に接合一体化することができる。」旨記載されている。
【特許文献１】特許第２９４５８９１号公報。
【特許文献２】特開平２００１−９０４８２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、連結部材が棒状であったから、セグメント継手をセグメントピースへと押し込むときに連結部材と圧入装置との接触部分が線接触となるので、押し込み力が正確に伝達できない可能性もあった。また、連結部材が棒状でコ字状をしており加工が難しく工費が掛かる虞があり、又、棒を曲げて加工すると隅部に残留応力が発生して強度が弱くなる虞があり、更に金型を使って製作した場合に高価なものになる虞もあるから、締結棒及び締結脚の成形も更に容易なものにすれば、強度を強くするとともに工費も低減することができるので望ましい。さらに、連結部材が棒状であったから、セグメントリング間を当接させるために棒状の溝を設ける必要があり、コンクリートのかぶりは、溝の最も深い所で決まるため、無筋コンクリート部が多くなり、隅部が欠ける場合があったので、コンクリートの溝を更に小さく形成することができる方が望ましい。
【００１１】
また、特許文献２に記載された発明では、雌金物の底部は貫通されて形成されているから、雌金物を埋設したセグメントピースを成形する場合にセグメントピースのコンクリートが雌金物の底部から筒部内へと流れ込んで形成される場合もあるので、雄金物が雌金物の筒部の途中から嵌合することができなくなる可能性もあった。
【００１２】
そこで、この発明は、継手の圧入装置による押し込みが正確に簡単に行え、成形を容易に行えるセグメント継手構造を提供することを課題とする。
【００１３】
また、この発明の他の課題は、連結部材の厚みを小さくできるので、セグメントピースの成形を容易に行うことができると共に、セグメントピースに埋設される雌金物の筒部内にコンクリートが流れ込んで形成されることがなく、雄金物を雌金物に正確に嵌合することができるセグメント継手構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のセグメントピースを当接させた状態で、該セグメントピースに周方向に沿う各接続端面に形成される嵌合穴にセグメント継手を嵌合させて、前記セグメントピース同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、前記セグメント継手は、平板を備え、該平板の第１の面上における略中央部には、第１のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第１の締結棒が設けられ、前記平板の第２の面上における両端部には、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第２の締結棒と、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接して前記第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第３の締結棒とが設けられ、前記各セグメントピースは、筒部を形成された嵌合部材が固定されて該筒部内で前記嵌合穴が形成され、前記筒部の外周に緩衝材が設けられたセグメント継手構造としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記嵌合部材には、前記筒部より周囲に突出する突片部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第１の締結棒、前記第２の締結棒、前記第３の締結棒の表面及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、セグメント継手が平板を備えるから、継手圧入装置によってセグメント継手をセグメントピースに正確に簡単に押し込むことができ、セグメント継手自体の成形を容易に行うことができる。また、各セグメントピースは、筒状に形成された嵌合部材が埋め込まれて該筒部内で嵌合穴が形成されるから、嵌合部材内に形成される嵌合穴には底部側からコンクリートが流れ込んで形成されることがないので、締結棒は根元まで確実に嵌合部材に嵌合され、締結棒が嵌合部材の途中までしか嵌合されないということがなくなる。さらに、各セグメントピースは、筒部の外周に緩衝材が設けられたから、締結棒の嵌合によってセグメントピースのコンクリートに荷重がかかるのが緩和されるので、嵌合によってコンクリートに割れ目が入りにくくなる。
【００１８】
また、例えば、セグメント継手に関しては、平板と棒状の材料を用いて製作することにより、安価にコストを抑えることができる。鋼を用いた場合は、形鋼を用いることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、嵌合部材は、筒部より周囲に突出する突片部が形成されているから、セグメント継手の平板に設けられる締結棒がセグメントピースの嵌合穴に嵌合された後に、嵌合部材がセグメントピースから容易に外れることがないようにすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、第１の締結棒、第２の締結棒、第３の締結棒及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたから、極端な摩擦力を抑えて、締結棒及び嵌合部材の表面を傷めることなく円滑に嵌合させることができる。
【００２１】
また、粗く仕上げた表面から嵌合部内の空気が容易に抜けるので、嵌合部材に空気口を必要としない。
【００２２】
さらに、摩擦力を幾らか低減しているが、所定の引抜き抵抗力は確保されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図６には、この発明の実施の形態を示す。
【００２５】
まず構成を説明すると、図５で示すように、セグメント覆工体を形成するセグメント継手構造１０は、セグメント継手１１とセグメントピース１２を備えている。
【００２６】
前記セグメント継手１１は、図１で示す平板１３を備え、平板１３の第１の面１３ａ上における略中央部には、第１のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第１の締結棒１４ａが設けられ、平板１３の第２の面１３ｂ上における両端部には、第１のセグメントピース１２とトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第２の締結棒１４ｂと、第１のセグメントピース１２とトンネル軸方向に隣接して第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第３の締結棒１４ｃが設けられている。
【００２７】
また、各セグメントピース１２は、図２、図３（ａ）で示すように、筒部１６ａと底部１６ｂから有底筒状に形成された嵌合部材１６が固定されて筒部１６ａ内で嵌合穴１５が形成され、筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられている。
【００２８】
そして、図２，図３（ａ），（ｂ）に示す複数のセグメントピース１２の各接続端面１２ａ同士を当接させた状態で、各接続端面１２ａに形成される嵌合穴１５にセグメント継手１１を嵌合させて、セグメントピース１２同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体が形成されるようになっている。
【００２９】
前記セグメント継手１１は、平板１３に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、溶接や切ネジによって繋ぐこと等によって繋ぐ。締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、平板１３、嵌合部材１６の材質は、鋼、鋳鉄、ステンレス鋼、プラスチック、炭素繊維を固結成形したもの等で形成される。
【００３０】
セグメント継手１１は、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入されて嵌合されたときに、嵌合部材１６が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを締め付けようとし、逆に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を拡径させようとし、これらの力によってセグメント継手１１と嵌合部材１６との締結が強固になる。また、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との接触面に摩擦抵抗力が発生して、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの引き抜きに対する抵抗力が発生し、セグメント継手１１によるセグメントピース１２同士の接合が強固なものになる。
【００３１】
各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び嵌合部材１６の内面１６ｄは、サンドブラスト処理等で表面が粗く形成され、メッキ処理等が行われて腐蝕が防止されている。表面を粗くする方法は他に、溝加工（螺旋状、格子状）にすることで同等の性能が期待できる。
【００３２】
なお、表面を粗くする程度は、凹凸の高さの差が０．１ｍｍ程度のものが好適であるが、これに限定されない。
【００３３】
締結棒１４の表面を粗く形成してない場合、締結棒１４と嵌合部材１６を嵌合させると、締結棒１４が嵌合部材１６の孔より大きいことから、強力な摩擦力が働き、摩擦力によって締結棒１４および嵌合部材１６の接触面が削り取られ、擦過傷ができ、嵌合を円滑に行うことができないことと、素材を傷めることで腐蝕の原因にもなる。
【００３４】
表面を粗く形成することで、極度な摩擦を抑えて擦過傷を発生させず、嵌合を円滑に行うことができる。
【００３５】
また、締結時に嵌合部材１６内の空気を締結棒１４で密封する形となるが、表面を粗く形成したことで、空気の逃げ道ができ、圧縮空気による締結棒１４の押し戻しが発生しなくなる。嵌合部材１６に空気の逃げを確保する空気口の加工を必要としないのでコストの低減が図れ、空気を逃すことを配慮しなくてもよい安価な緩衝材が使用できる。
【００３６】
表面を粗く形成することで、摩擦力を幾らか低減させているが、所定の引き抜き抵抗力は、確保されている。
【００３７】
また、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、容易に嵌合部材１６に挿入することができるように、先端が面取りされている。
【００３８】
平板１３は、第２の面上１３ｂにおける両端部に設けられた第２の締結棒１４ｂ及び第３の締結棒１４ｃより外側に突出する端部１３ｃが形成されている。また、平板１３は、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を介してセグメントピース１２に固定されることで、セグメントピース１２間と図示しないセグメントリング間が連結される。これにより、セグメント継手１１が曲がる力を平板１３の伸び抵抗力で支え、セグメントリング間を開こうとする力を平板１３の曲げ抵抗力で支え、セグメント覆工体の形状が維持されることになる。
【００３９】
締結棒１４ａ〜１４ｃと平板１３は、溶接や、それぞれにネジを切りネジにより繋ぐこと等によって繋ぐ。締結棒１４ａ〜１４ｃ、平板１３、嵌合部材１６の材質は、鋼、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素繊維を固結成形したもの等で形成されている。
【００４０】
前記セグメントピース１２は、鉄筋コンクリートで形成され、図２及び図３（ａ），（ｂ）で示すように、周方向の表面に、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合される嵌合部材１６が形成されている。即ち、セグメントピース本体９に、筒部１６ａと底部１６ｂから有底筒状に形成された嵌合部材１６が埋め込まれ、嵌合部材１６により嵌合穴１５が形成され、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられている。嵌合部材１６の入口は面取りされており、セグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃも面取りされているので、セグメント継手１１が嵌合部材１６に入れ易くなっている。
【００４１】
嵌合部材１６は、底部１６ｂの径が、筒部１６ａの径よりも大きく形成されて突片部１６ｃを形成しており、底部１６ｂは、円盤状に形成され、セグメントピース１２に埋設したときにアンカー機能を発揮することができるようになっている。また、このような形状であることから、締結棒１４を嵌合部材１６へ嵌合した後に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを介して嵌合部材１６に引き抜き方向の外力が作用しても嵌合部材１６がセグメントピース１２から容易に外れることがないようにされている。
【００４２】
緩衝材１７は、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に巻かれてセグメントピース１２内に埋設されており、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入されて嵌合部材１６が拡径したときに、その膨張力によってセグメントピース１２に割れ目が入らないようにするために、嵌合部材１６の変形を吸収するポリエチレンフォームやゴム等で形成されている。
【００４３】
また、セグメントピース本体９には、他のセグメントピース１２との接続端面に平板１３と略同形状の溝部１８が形成されており、セグメント継手１１は、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に嵌合されると共に、溝部１８に平板１３が入り込めるようになっている。
【００４４】
セグメントピース１２の表面は、漏水防止のためにシール材１９が接触端面の全てに貼付されている。図４で示すように、このシール部材１９があることによって、嵌合部材１６同士の間隔は、平板１３の締結棒１４ｂと締結棒１４ｃとの間隔よりも、シール材１９の厚み分だけ大きくなっていて、締結棒１４ｂ、１４ｃと嵌合部材１６との心がずれているが、セグメント継手１１が押し込まれることでセグメントピース１２同士が引き寄せられてセグメント継手１１がシール材１９を潰しながら締結されて心がそろうことになる。また、セグメント継手１１にはセグメントピース１２同士を接合しようとする力が生じるので、セグメントピース１２同士の接合力が強くなるのである。
【００４５】
セグメントピース１２の周方向に沿う軸方向側の接続端面には、軸方向に隣接するセグメントピース１２の接続端面のほぞ２１と嵌合されるほぞ穴２０が設けられており、セグメントピース１２を真円に組み立てられる構造となっている（図６参照）。
【００４６】
締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との関係は、嵌合部材１６の内径がセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径よりも小さいものとなっており、その差異は、０ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下が好適である。従って、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入して嵌合されると締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を拡径させ、又、嵌合部材１６が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを締め付け、セグメント継手１１によるセグメントピース１２の接合が強固になされることになる。なお、嵌合部材１６の内径と締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径との差異が、０．５ｍｍよりも大きくなる場合には、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを嵌合部材１６に嵌合すると、嵌合部材１６が降伏点を超えて変形することがあるから、かえって締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが抜け易くなる場合もある。したがって、嵌合部材１６の応力と歪みとの関係から嵌合部材１６の降伏点又は耐力等を考慮して嵌合部材１６の内径と締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径との差異を定めて設計する必要がある。
【００４７】
次に、上記実施の形態におけるセグメント覆工体の成形方法を述べる。
【００４８】
図７に示すように、シールド機３０は、後部側にシールドジャッキ３２〜３６その他の図示しないシールドジャッキが軸方向に複数設けられ、前部側にカッタ３７が設けられている。シールドジャッキ３２〜３６は、シリンダ３２ａ〜３６ａとピストン３２ｂ〜３６ｂとを備えており、ピストン３２ｂ〜３６ｂの各々の先端部には溝付きスプレッダ３９〜４３が取り付けられている。
【００４９】
シールド機３０は、シールド機３０の後部側で既に組み立てられたリングセグメント３１をシールドジャッキ３２〜３６を伸ばして溝付きスプレッダ３９〜４３で押しながら、この反力により、シールド機３０の前部側でカッタ３３によって地山を掘削し、この掘削土砂をスクリューコンベア３４で排土しながら掘進する。溝付きスプレッダ３９〜４３は、リングセグメント３１側の面に図示しない溝が形成されており、この溝にリングセグメント３１から突出する締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが入り込むことから、溝付きスプレッダ３９〜４３が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃに当たって締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが破損するようなことはなく、リングセグメント３１から推進反力を得ることができるようになっている。
【００５０】
地山を所定位置まで掘進した後、シールド機３０の掘進を停止させて、セグメントリング３１を一周分組み立てる。シールドジャッキ３４〜３６を縮めて溝付きスプレッダ４１〜４３を引き込み、リングセグメント３１とシールド機３０との間に、次に組み立てるセグメントピース１２を入り込ませる空間を作る。そして、セグメント継手１１をセグメントリング３１に既に組み込まれているセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合する。
【００５１】
図７のようにセグメントリング３１からセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを突出した状態にした後に、シールド機３０に配設されるエレクタ４４によって、リングセグメント３１とシールド機３０との間に、セグメントピース１２を搬送する。
【００５２】
このとき、新たに組み込むセグメントピース１２に形成される嵌合部材１６が、既にセグメントリング３１に組み込まれているセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと対向するようにする。
【００５３】
そして、この新たに組み込むセグメントピース１２は、シールドジャッキ３４〜３６に取り付けられている溝付きスプレッダ４１〜４３によってピストン３４ｂ〜３６ｂが伸ばされることによってセグメントリング３１へと押し付けられ、セグメント継手１１によってセグメントピース１２がセグメントリング３１に接合されることになる。
【００５４】
次に、シールドジャッキ３２，３３のピストン３２ｂ，３３ｂがシリンダ３２ａ，３３ａ内へ縮められて、溝付きスプレッダ３９，４０が引き込まれ、次に組み立てるセグメントピース１２を入り込ませる空間を作る。そして、セグメント継手１１をセグメントリング３１に組み込まれたセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合する。そして、セグメントピース１２をエレクタ４４で運搬し、この後、前述した場合と同様にセグメントピース１２を組み込む。
【００５５】
なお、シールドジャッキ３２ｂ〜３６ｂを伸ばして溝付きスプレッダ３９〜４３によって平板１３を押し、セグメントピース１２の嵌合部材１６を、セグメントリング３１に組み込まれたセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃに嵌合させて締結する。この締結は、別途、押し込み装置を用いても良い。
【００５６】
このようにして、セグメントピース１２を順次組んでリング状に新たなセグメントリング３１を組み立てた後、シールド機３０で地山の掘進を再度開始して所定範囲を進むと、前述したように再度セグメントピース１２によってセグメントリング３１を形成させ、この一連の手順を繰り返してトンネルを築造する。
【００５７】
このようなセグメント継手構造１０によれば、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを支持する鋼が平板で形成されるので、継手圧入装置によるセグメント継手１１の押し込みが簡単に行え、又、セグメント継手１１の形成を容易に行うことができる。
【００５８】
嵌合穴１５を形成する嵌合部材１６は筒部１６ａ内にコンクリートが流れ込んで形成されることがないので、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃは所定の深さまで確実に嵌合部材１６に嵌合され、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６の途中までしか嵌合されないということがなくなる。また、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられ、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの嵌合によって嵌合部材１６が僅かに膨張することとなり、これを緩和することができるので、この嵌合によってセグメントピース１２に割れ目が入りにくくすることができる。
【００５９】
さらに、セグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃがセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合されて、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との圧着力によってセグメントピース１２から容易に外れないようにすることができる。
【００６０】
また、この発明の実施の形態におけるセグメント継手とセグメントピースの組み合わせで、より効果的なセグメント継手構造１０を得ることができる。
【００６１】
さらに、セグメントピース本体９には、平板１３が入り込む溝部１８が形成されたことから、平板１３が入り込む空間を浅く形成することができる。セグメントピース本体９の溝部１８を浅く成形することができるため、必要以上のかぶりを少なくすることができる。また、セグメント継手１１が填り込む空間を、セグメント継手１１を挟み込む一方のセグメントピース１２にのみ設けることによって、隣接するセグメントピース１２の各々に対して平板１３が填り込む空間を設けずに済み、又、隙間なくセグメントピース１２を接合し易くすることができる。
【００６２】
また、平板１３の両端の締結棒１４ａ〜１４ｃより外側に端部１３ｃが突出するから、セグメントリング間を開く力が作用した場合に、平板１３が湾曲する抵抗力で、その力を抑えるが、その時、締結棒１４ａ〜１４ｃより外側の平板１３の端部１３ｃがセグメントピース１２に当たり湾曲し難くなり、セグメントリング間が開き難くなる効果がある。
【００６３】
なお、この発明の実施の形態のセグメント継手であるセグメント継手１１は、第１の面１３ａに１本の締結棒１４ａが配設され、第２の面１３ｂに２本の締結棒１４ｂが配設され、これに対応してセグメントピース１２に所定数の嵌合部材１６が埋設されているが、セグメント継手１１とセグメントピース１２との締結をより強固なものとすることができるのであれば上記実施の形態に限られず、第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂのどちらか又は両方の面の締結棒１４の数を増やして平板１３上に設けても良い。
【００６４】
また、この発明の実施の形態では、突片部１６ｃは、底部１６ｂに設けられていたが、嵌合部材１６がアンカー機能を発揮できるのであれば、上記実施の形態に限らず、筒部１６ａに設けても良い。この場合には、緩衝材１７に切れ目を入れる等して突片部１６ｃがセグメントピース本体９に固定されるようにする。また、筒部１６ａ上の緩衝材１７が設けられてない箇所に突片部１６ｃを設ける場合には、緩衝材１７の切れ目は、不要となる。
【００６５】
さらに、この発明の実施の形態では、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよび嵌合部材１６の内面１６ｄが、何れもサンドブラスト処理等で表面を粗く形成されていたが、極度な摩擦を抑えて擦過傷を発生させないようにできるのであれば上記実施の形態に限定されない。すなわち、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、又は、嵌合部材１６の内面１６ｄの何れかの方のみ、サンドブラスト処理等で表面を粗くすることも可能である。
【００６６】
なお、実験値では、締結棒１４の径φ２５．１ｍｍ、嵌合部材１６の径φ２５ｍｍ、嵌合部材１６の厚さ４ｍｍ〜７．５ｍｍで好適な引き抜き力を得た。締結棒１４は、０〜０．５ｍｍのテーパーを付けて頂部の径を僅かに細くすることも良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係るセグメント継手を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図である。
【図２】同実施の形態に係るセグメントピースの平面図である。
【図３】同実施の形態に係るセグメントピースを示す図で、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と２つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合直前の状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図５】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と２つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図６】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と３つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図７】同実施の形態に係るシールドの掘進状況、セグメント継手とセグメントピースとの接続状況を示すシールドの断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
10 セグメント継手構造
11 セグメント継手
12 セグメントピース
13 平板
14a,14b,14c 締結棒
15 嵌合穴
16a 嵌合部材の筒部
16b 嵌合部材の底部
16c 突片部
16d 内面
17 緩衝材
18 溝部
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シールド機により掘削された横穴や縦穴（立杭や構造物基礎の掘削坑等）の構築に使用されるセグメント継手構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下鉄、道路用トンネル、又は上下水道等を構築すべく、シールド機で地山に横坑や縦坑を掘削し、このシールド機で掘進する毎に、このシールド機の後部側で複数のセグメントピースを継手により筒状に継ぎ合わせることが行われている。
【０００３】
一般に、このセグメント継手構造としては、複数のセグメントピースを湾曲した長方形状で形成し、覆工体軸方向に隣接するセグメントピース同士を接続すると共に、覆工体周方向に隣接するセグメントピース同士を接続するようにしたものがある。
【０００４】
このようなセグメント継手構造に関する発明には、特許文献１及び特許文献２に記載されたようなものがある。この特許文献１には、「複数のセグメントピ−スの各接続端面同士を当接させた状態でセグメント継手により継ぎ合わせることにより、筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、上記セグメント継手は、上記セグメントピ−スの覆工体周方向に沿う接続端面に覆工体軸方向に平行に設けられた嵌合穴と、該覆工体周方向に隣接するセグメントピ−ス同士の嵌合穴にそれぞれ嵌合され、当該セグメントピ−ス同士を接続する締結具とを有し、上記締結具は、両端に締結脚を有するコ字状の締結具本体と、締結具本体から上記締結脚に対して反対方向に延出する１本の締結棒とを有し、上記各締結脚は、覆工体周方向において隣接するセグメントピ−ス同士の嵌合孔にそれぞれ嵌合され、又、前記締結棒は、覆工体軸方向において隣接するセグメントピースの嵌合孔に嵌合されるように設定されていることを特徴とするセグメント継手構造。」が記載されている。
【０００５】
これによれば、「セグメントピースの覆工体周方向に沿う接続端面に、覆工体軸方向に平行に嵌合穴を形成し、これらの嵌合穴に締結具を嵌合させることで隣接するセグメントピース同士を接続するようにしたので、セグメントピースの接続はセグメントピースに対する締結具の嵌合作業とセグメントピースの覆工体軸方向への押し付け作業だけで済み、手間をかけずに簡単に行うことができる。しかも、各セグメントピースには、嵌合穴を形成するだけで良く、従来のように継手板の配設等が必要ないため、セグメントピースの製作も従来と比較して容易にできる。」旨記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、「セグメントを相互に接合するための継手構造において、雄金物の外径より内径が僅かに小さい雌金物をセグメントに埋め込んで形成された凹部、他のセグメントに突出して固着された雄金物を前記凹部に押し込む際に凹部内のエアを外部に排出するエア排出部、を備えたことを特徴とするセグメントの継手構造」が記載されている。
【０００７】
これによれば、「エア排出部を設けたから、嵌合部材内部のエアが圧縮されることがなく継手部のジョイントを円滑に行え、しかも、セグメントを構成するコンクリートの損傷をなくすことができる。」旨記載されている。
【０００８】
さらに、特許文献２には、請求項２において、「前記エア排出部を、前記凹部の終端近傍の嵌合部材部分にエア穴を設けると共に、雌金物の外周に該エア穴を塞ぐようにエア透過が可能な緩衝材を装着してセグメントに埋め込んで形成することを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。」が記載されている。
【０００９】
これによれば、「エア穴と緩衝材とを用いた簡単な構成でエア抜け部を形成することができる。また、本発明によれば、雄金物の挿入によって押された凹部内のエアはエア穴から緩衝材の内部を通って、或いは緩衝材のエア抜け溝を通って、セグメントの外側に抜けるため、凹部の奥でエアが圧縮されることがなくなり、継手金物の押し込み動作を円滑に行え、押し戻されたり、セグメントコンクリートにひびが入ったりすることがない。従って、隣接するセグメントを確実且つ堅固に接合一体化することができる。」旨記載されている。
【特許文献１】特許第２９４５８９１号公報。
【特許文献２】特開平２００１−９０４８２号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に記載された発明では、連結部材が棒状であったから、セグメント継手をセグメントピースへと押し込むときに連結部材と圧入装置との接触部分が線接触となるので、押し込み力が正確に伝達できない可能性もあった。また、連結部材が棒状でコ字状をしており加工が難しく工費が掛かる虞があり、又、棒を曲げて加工すると隅部に残留応力が発生して強度が弱くなる虞があり、更に金型を使って製作した場合に高価なものになる虞もあるから、締結棒及び締結脚の成形も更に容易なものにすれば、強度を強くするとともに工費も低減することができるので望ましい。さらに、連結部材が棒状であったから、セグメントリング間を当接させるために棒状の溝を設ける必要があり、コンクリートのかぶりは、溝の最も深い所で決まるため、無筋コンクリート部が多くなり、隅部が欠ける場合があったので、コンクリートの溝を更に小さく形成することができる方が望ましい。
【００１１】
また、特許文献２に記載された発明では、雌金物の底部は貫通されて形成されているから、雌金物を埋設したセグメントピースを成形する場合にセグメントピースのコンクリートが雌金物の底部から筒部内へと流れ込んで形成される場合もあるので、雄金物が雌金物の筒部の途中から嵌合することができなくなる可能性もあった。
【００１２】
そこで、この発明は、継手の圧入装置による押し込みが正確に簡単に行え、成形を容易に行えるセグメント継手構造を提供することを課題とする。
【００１３】
また、この発明の他の課題は、連結部材の厚みを小さくできるので、セグメントピースの成形を容易に行うことができると共に、セグメントピースに埋設される雌金物の筒部内にコンクリートが流れ込んで形成されることがなく、雄金物を雌金物に正確に嵌合することができるセグメント継手構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
かかる課題を達成するために、請求項１に記載の発明は、複数のセグメントピースを当接させた状態で、該セグメントピースに周方向に沿う各接続端面に形成される嵌合穴にセグメント継手を嵌合させて、前記セグメントピース同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、前記セグメント継手は、平板を備え、該平板の第１の面上における略中央部には、第１のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第１の締結棒が設けられ、前記平板の第２の面上における両端部には、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第２の締結棒と、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接して前記第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第３の締結棒とが設けられ、前記各セグメントピースは、筒部を形成された嵌合部材が固定されて該筒部内で前記嵌合穴が形成され、前記筒部の外周に緩衝材が設けられたセグメント継手構造としたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記嵌合部材には、前記筒部より周囲に突出する突片部が形成されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第１の締結棒、前記第２の締結棒、前記第３の締結棒の表面及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の発明によれば、セグメント継手が平板を備えるから、継手圧入装置によってセグメント継手をセグメントピースに正確に簡単に押し込むことができ、セグメント継手自体の成形を容易に行うことができる。また、各セグメントピースは、筒状に形成された嵌合部材が埋め込まれて該筒部内で嵌合穴が形成されるから、嵌合部材内に形成される嵌合穴には底部側からコンクリートが流れ込んで形成されることがないので、締結棒は根元まで確実に嵌合部材に嵌合され、締結棒が嵌合部材の途中までしか嵌合されないということがなくなる。さらに、各セグメントピースは、筒部の外周に緩衝材が設けられたから、締結棒の嵌合によってセグメントピースのコンクリートに荷重がかかるのが緩和されるので、嵌合によってコンクリートに割れ目が入りにくくなる。
【００１８】
また、例えば、セグメント継手に関しては、平板と棒状の材料を用いて製作することにより、安価にコストを抑えることができる。鋼を用いた場合は、形鋼を用いることができる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、嵌合部材は、筒部より周囲に突出する突片部が形成されているから、セグメント継手の平板に設けられる締結棒がセグメントピースの嵌合穴に嵌合された後に、嵌合部材がセグメントピースから容易に外れることがないようにすることができる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、第１の締結棒、第２の締結棒、第３の締結棒及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたから、極端な摩擦力を抑えて、締結棒及び嵌合部材の表面を傷めることなく円滑に嵌合させることができる。
【００２１】
また、粗く仕上げた表面から嵌合部内の空気が容易に抜けるので、嵌合部材に空気口を必要としない。
【００２２】
さらに、摩擦力を幾らか低減しているが、所定の引抜き抵抗力は確保されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、この発明の実施の形態について説明する。
【００２４】
図１乃至図６には、この発明の実施の形態を示す。
【００２５】
まず構成を説明すると、図５で示すように、セグメント覆工体を形成するセグメント継手構造１０は、セグメント継手１１とセグメントピース１２を備えている。
【００２６】
前記セグメント継手１１は、図１で示す平板１３を備え、平板１３の第１の面１３ａ上における略中央部には、第１のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第１の締結棒１４ａが設けられ、平板１３の第２の面１３ｂ上における両端部には、第１のセグメントピース１２とトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第２の締結棒１４ｂと、第１のセグメントピース１２とトンネル軸方向に隣接して第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピース１２の嵌合穴１５に嵌合される第３の締結棒１４ｃが設けられている。
【００２７】
また、各セグメントピース１２は、図２、図３（ａ）で示すように、筒部１６ａと底部１６ｂから有底筒状に形成された嵌合部材１６が固定されて筒部１６ａ内で嵌合穴１５が形成され、筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられている。
【００２８】
そして、図２，図３（ａ），（ｂ）に示す複数のセグメントピース１２の各接続端面１２ａ同士を当接させた状態で、各接続端面１２ａに形成される嵌合穴１５にセグメント継手１１を嵌合させて、セグメントピース１２同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体が形成されるようになっている。
【００２９】
前記セグメント継手１１は、平板１３に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを、溶接や切ネジによって繋ぐこと等によって繋ぐ。締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、平板１３、嵌合部材１６の材質は、鋼、鋳鉄、ステンレス鋼、プラスチック、炭素繊維を固結成形したもの等で形成される。
【００３０】
セグメント継手１１は、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入されて嵌合されたときに、嵌合部材１６が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを締め付けようとし、逆に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を拡径させようとし、これらの力によってセグメント継手１１と嵌合部材１６との締結が強固になる。また、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との接触面に摩擦抵抗力が発生して、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの引き抜きに対する抵抗力が発生し、セグメント継手１１によるセグメントピース１２同士の接合が強固なものになる。
【００３１】
各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び嵌合部材１６の内面１６ｄは、サンドブラスト処理等で表面が粗く形成され、メッキ処理等が行われて腐蝕が防止されている。表面を粗くする方法は他に、溝加工（螺旋状、格子状）にすることで同等の性能が期待できる。
【００３２】
なお、表面を粗くする程度は、凹凸の高さの差が０．１ｍｍ程度のものが好適であるが、これに限定されない。
【００３３】
締結棒１４の表面を粗く形成してない場合、締結棒１４と嵌合部材１６を嵌合させると、締結棒１４が嵌合部材１６の孔より大きいことから、強力な摩擦力が働き、摩擦力によって締結棒１４および嵌合部材１６の接触面が削り取られ、擦過傷ができ、嵌合を円滑に行うことができないことと、素材を傷めることで腐蝕の原因にもなる。
【００３４】
表面を粗く形成することで、極度な摩擦を抑えて擦過傷を発生させず、嵌合を円滑に行うことができる。
【００３５】
また、締結時に嵌合部材１６内の空気を締結棒１４で密封する形となるが、表面を粗く形成したことで、空気の逃げ道ができ、圧縮空気による締結棒１４の押し戻しが発生しなくなる。嵌合部材１６に空気の逃げを確保する空気口の加工を必要としないのでコストの低減が図れ、空気を逃すことを配慮しなくてもよい安価な緩衝材が使用できる。
【００３６】
表面を粗く形成することで、摩擦力を幾らか低減させているが、所定の引き抜き抵抗力は、確保されている。
【００３７】
また、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃは、容易に嵌合部材１６に挿入することができるように、先端が面取りされている。
【００３８】
平板１３は、第２の面上１３ｂにおける両端部に設けられた第２の締結棒１４ｂ及び第３の締結棒１４ｃより外側に突出する端部１３ｃが形成されている。また、平板１３は、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を介してセグメントピース１２に固定されることで、セグメントピース１２間と図示しないセグメントリング間が連結される。これにより、セグメント継手１１が曲がる力を平板１３の伸び抵抗力で支え、セグメントリング間を開こうとする力を平板１３の曲げ抵抗力で支え、セグメント覆工体の形状が維持されることになる。
【００３９】
締結棒１４ａ〜１４ｃと平板１３は、溶接や、それぞれにネジを切りネジにより繋ぐこと等によって繋ぐ。締結棒１４ａ〜１４ｃ、平板１３、嵌合部材１６の材質は、鋼、鋳鉄、ステンレス鋼、炭素繊維を固結成形したもの等で形成されている。
【００４０】
前記セグメントピース１２は、鉄筋コンクリートで形成され、図２及び図３（ａ），（ｂ）で示すように、周方向の表面に、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合される嵌合部材１６が形成されている。即ち、セグメントピース本体９に、筒部１６ａと底部１６ｂから有底筒状に形成された嵌合部材１６が埋め込まれ、嵌合部材１６により嵌合穴１５が形成され、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられている。嵌合部材１６の入口は面取りされており、セグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃも面取りされているので、セグメント継手１１が嵌合部材１６に入れ易くなっている。
【００４１】
嵌合部材１６は、底部１６ｂの径が、筒部１６ａの径よりも大きく形成されて突片部１６ｃを形成しており、底部１６ｂは、円盤状に形成され、セグメントピース１２に埋設したときにアンカー機能を発揮することができるようになっている。また、このような形状であることから、締結棒１４を嵌合部材１６へ嵌合した後に締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを介して嵌合部材１６に引き抜き方向の外力が作用しても嵌合部材１６がセグメントピース１２から容易に外れることがないようにされている。
【００４２】
緩衝材１７は、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に巻かれてセグメントピース１２内に埋設されており、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入されて嵌合部材１６が拡径したときに、その膨張力によってセグメントピース１２に割れ目が入らないようにするために、嵌合部材１６の変形を吸収するポリエチレンフォームやゴム等で形成されている。
【００４３】
また、セグメントピース本体９には、他のセグメントピース１２との接続端面に平板１３と略同形状の溝部１８が形成されており、セグメント継手１１は、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に嵌合されると共に、溝部１８に平板１３が入り込めるようになっている。
【００４４】
セグメントピース１２の表面は、漏水防止のためにシール材１９が接触端面の全てに貼付されている。図４で示すように、このシール部材１９があることによって、嵌合部材１６同士の間隔は、平板１３の締結棒１４ｂと締結棒１４ｃとの間隔よりも、シール材１９の厚み分だけ大きくなっていて、締結棒１４ｂ、１４ｃと嵌合部材１６との心がずれているが、セグメント継手１１が押し込まれることでセグメントピース１２同士が引き寄せられてセグメント継手１１がシール材１９を潰しながら締結されて心がそろうことになる。また、セグメント継手１１にはセグメントピース１２同士を接合しようとする力が生じるので、セグメントピース１２同士の接合力が強くなるのである。
【００４５】
セグメントピース１２の周方向に沿う軸方向側の接続端面には、軸方向に隣接するセグメントピース１２の接続端面のほぞ２１と嵌合されるほぞ穴２０が設けられており、セグメントピース１２を真円に組み立てられる構造となっている（図６参照）。
【００４６】
締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との関係は、嵌合部材１６の内径がセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径よりも小さいものとなっており、その差異は、０ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下が好適である。従って、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６に挿入して嵌合されると締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６を拡径させ、又、嵌合部材１６が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを締め付け、セグメント継手１１によるセグメントピース１２の接合が強固になされることになる。なお、嵌合部材１６の内径と締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径との差異が、０．５ｍｍよりも大きくなる場合には、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを嵌合部材１６に嵌合すると、嵌合部材１６が降伏点を超えて変形することがあるから、かえって締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが抜け易くなる場合もある。したがって、嵌合部材１６の応力と歪みとの関係から嵌合部材１６の降伏点又は耐力等を考慮して嵌合部材１６の内径と締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの外径との差異を定めて設計する必要がある。
【００４７】
次に、上記実施の形態におけるセグメント覆工体の成形方法を述べる。
【００４８】
図７に示すように、シールド機３０は、後部側にシールドジャッキ３２〜３６その他の図示しないシールドジャッキが軸方向に複数設けられ、前部側にカッタ３７が設けられている。シールドジャッキ３２〜３６は、シリンダ３２ａ〜３６ａとピストン３２ｂ〜３６ｂとを備えており、ピストン３２ｂ〜３６ｂの各々の先端部には溝付きスプレッダ３９〜４３が取り付けられている。
【００４９】
シールド機３０は、シールド機３０の後部側で既に組み立てられたリングセグメント３１をシールドジャッキ３２〜３６を伸ばして溝付きスプレッダ３９〜４３で押しながら、この反力により、シールド機３０の前部側でカッタ３３によって地山を掘削し、この掘削土砂をスクリューコンベア３４で排土しながら掘進する。溝付きスプレッダ３９〜４３は、リングセグメント３１側の面に図示しない溝が形成されており、この溝にリングセグメント３１から突出する締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが入り込むことから、溝付きスプレッダ３９〜４３が締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃに当たって締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが破損するようなことはなく、リングセグメント３１から推進反力を得ることができるようになっている。
【００５０】
地山を所定位置まで掘進した後、シールド機３０の掘進を停止させて、セグメントリング３１を一周分組み立てる。シールドジャッキ３４〜３６を縮めて溝付きスプレッダ４１〜４３を引き込み、リングセグメント３１とシールド機３０との間に、次に組み立てるセグメントピース１２を入り込ませる空間を作る。そして、セグメント継手１１をセグメントリング３１に既に組み込まれているセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合する。
【００５１】
図７のようにセグメントリング３１からセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを突出した状態にした後に、シールド機３０に配設されるエレクタ４４によって、リングセグメント３１とシールド機３０との間に、セグメントピース１２を搬送する。
【００５２】
このとき、新たに組み込むセグメントピース１２に形成される嵌合部材１６が、既にセグメントリング３１に組み込まれているセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと対向するようにする。
【００５３】
そして、この新たに組み込むセグメントピース１２は、シールドジャッキ３４〜３６に取り付けられている溝付きスプレッダ４１〜４３によってピストン３４ｂ〜３６ｂが伸ばされることによってセグメントリング３１へと押し付けられ、セグメント継手１１によってセグメントピース１２がセグメントリング３１に接合されることになる。
【００５４】
次に、シールドジャッキ３２，３３のピストン３２ｂ，３３ｂがシリンダ３２ａ，３３ａ内へ縮められて、溝付きスプレッダ３９，４０が引き込まれ、次に組み立てるセグメントピース１２を入り込ませる空間を作る。そして、セグメント継手１１をセグメントリング３１に組み込まれたセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合する。そして、セグメントピース１２をエレクタ４４で運搬し、この後、前述した場合と同様にセグメントピース１２を組み込む。
【００５５】
なお、シールドジャッキ３２ｂ〜３６ｂを伸ばして溝付きスプレッダ３９〜４３によって平板１３を押し、セグメントピース１２の嵌合部材１６を、セグメントリング３１に組み込まれたセグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃに嵌合させて締結する。この締結は、別途、押し込み装置を用いても良い。
【００５６】
このようにして、セグメントピース１２を順次組んでリング状に新たなセグメントリング３１を組み立てた後、シールド機３０で地山の掘進を再度開始して所定範囲を進むと、前述したように再度セグメントピース１２によってセグメントリング３１を形成させ、この一連の手順を繰り返してトンネルを築造する。
【００５７】
このようなセグメント継手構造１０によれば、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃを支持する鋼が平板で形成されるので、継手圧入装置によるセグメント継手１１の押し込みが簡単に行え、又、セグメント継手１１の形成を容易に行うことができる。
【００５８】
嵌合穴１５を形成する嵌合部材１６は筒部１６ａ内にコンクリートが流れ込んで形成されることがないので、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃは所定の深さまで確実に嵌合部材１６に嵌合され、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃが嵌合部材１６の途中までしか嵌合されないということがなくなる。また、嵌合部材１６の筒部１６ａの外周に緩衝材１７が設けられ、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃの嵌合によって嵌合部材１６が僅かに膨張することとなり、これを緩和することができるので、この嵌合によってセグメントピース１２に割れ目が入りにくくすることができる。
【００５９】
さらに、セグメント継手１１の締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃがセグメントピース１２の嵌合部材１６に嵌合されて、締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃと嵌合部材１６との圧着力によってセグメントピース１２から容易に外れないようにすることができる。
【００６０】
また、この発明の実施の形態におけるセグメント継手とセグメントピースの組み合わせで、より効果的なセグメント継手構造１０を得ることができる。
【００６１】
さらに、セグメントピース本体９には、平板１３が入り込む溝部１８が形成されたことから、平板１３が入り込む空間を浅く形成することができる。セグメントピース本体９の溝部１８を浅く成形することができるため、必要以上のかぶりを少なくすることができる。また、セグメント継手１１が填り込む空間を、セグメント継手１１を挟み込む一方のセグメントピース１２にのみ設けることによって、隣接するセグメントピース１２の各々に対して平板１３が填り込む空間を設けずに済み、又、隙間なくセグメントピース１２を接合し易くすることができる。
【００６２】
また、平板１３の両端の締結棒１４ａ〜１４ｃより外側に端部１３ｃが突出するから、セグメントリング間を開く力が作用した場合に、平板１３が湾曲する抵抗力で、その力を抑えるが、その時、締結棒１４ａ〜１４ｃより外側の平板１３の端部１３ｃがセグメントピース１２に当たり湾曲し難くなり、セグメントリング間が開き難くなる効果がある。
【００６３】
なお、この発明の実施の形態のセグメント継手であるセグメント継手１１は、第１の面１３ａに１本の締結棒１４ａが配設され、第２の面１３ｂに２本の締結棒１４ｂが配設され、これに対応してセグメントピース１２に所定数の嵌合部材１６が埋設されているが、セグメント継手１１とセグメントピース１２との締結をより強固なものとすることができるのであれば上記実施の形態に限られず、第１の面１３ａ及び第２の面１３ｂのどちらか又は両方の面の締結棒１４の数を増やして平板１３上に設けても良い。
【００６４】
また、この発明の実施の形態では、突片部１６ｃは、底部１６ｂに設けられていたが、嵌合部材１６がアンカー機能を発揮できるのであれば、上記実施の形態に限らず、筒部１６ａに設けても良い。この場合には、緩衝材１７に切れ目を入れる等して突片部１６ｃがセグメントピース本体９に固定されるようにする。また、筒部１６ａ上の緩衝材１７が設けられてない箇所に突片部１６ｃを設ける場合には、緩衝材１７の切れ目は、不要となる。
【００６５】
さらに、この発明の実施の形態では、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃおよび嵌合部材１６の内面１６ｄが、何れもサンドブラスト処理等で表面を粗く形成されていたが、極度な摩擦を抑えて擦過傷を発生させないようにできるのであれば上記実施の形態に限定されない。すなわち、各締結棒１４ａ，１４ｂ，１４ｃ、又は、嵌合部材１６の内面１６ｄの何れかの方のみ、サンドブラスト処理等で表面を粗くすることも可能である。
【００６６】
なお、実験値では、締結棒１４の径φ２５．１ｍｍ、嵌合部材１６の径φ２５ｍｍ、嵌合部材１６の厚さ４ｍｍ〜７．５ｍｍで好適な引き抜き力を得た。締結棒１４は、０〜０．５ｍｍのテーパーを付けて頂部の径を僅かに細くすることも良い。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の実施の形態に係るセグメント継手を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は左側面図、（ｃ）は右側面図、（ｄ）は正面図である。
【図２】同実施の形態に係るセグメントピースの平面図である。
【図３】同実施の形態に係るセグメントピースを示す図で、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と２つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合直前の状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図５】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と２つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図６】同実施の形態に係るセグメント継手の締結棒と３つのセグメントピースの嵌合部材との嵌合状況を示すセグメント継手構造の断面図である。
【図７】同実施の形態に係るシールドの掘進状況、セグメント継手とセグメントピースとの接続状況を示すシールドの断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
10 セグメント継手構造
11 セグメント継手
12 セグメントピース
13 平板
14a,14b,14c 締結棒
15 嵌合穴
16a 嵌合部材の筒部
16b 嵌合部材の底部
16c 突片部
16d 内面
17 緩衝材
18 溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントピースを当接させた状態で、該セグメントピースに周方向に沿う各接続端面に形成される嵌合穴にセグメント継手を嵌合させて、前記セグメントピース同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、
前記セグメント継手は、平板を備え、
該平板の第１の面上における略中央部には、第１のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第１の締結棒が設けられ、
前記平板の第２の面上における両端部には、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第２の締結棒と、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接して前記第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第３の締結棒とが設けられ、
前記各セグメントピースは、筒部を形成された嵌合部材が固定されて該筒部内で前記嵌合穴が形成され、前記筒部の外周に緩衝材が設けられたことを特徴とするセグメント継手構造。
【請求項２】
前記嵌合部材には、前記筒部より周囲に突出する嵌合部材の突片部が形成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継手構造。
【請求項３】
前記第１の締結棒、前記第２の締結棒、前記第３の締結棒の表面及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセグメント継手構造。
【請求項１】
複数のセグメントピースを当接させた状態で、該セグメントピースに周方向に沿う各接続端面に形成される嵌合穴にセグメント継手を嵌合させて、前記セグメントピース同士を継ぎ合わせて筒状のセグメント覆工体を形成するセグメント継手構造において、
前記セグメント継手は、平板を備え、
該平板の第１の面上における略中央部には、第１のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第１の締結棒が設けられ、
前記平板の第２の面上における両端部には、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接する第２のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第２の締結棒と、前記第１のセグメントピースとトンネル軸方向に隣接して前記第２のセグメントピースと周方向に隣接する第３のセグメントピースの前記嵌合穴に嵌合される第３の締結棒とが設けられ、
前記各セグメントピースは、筒部を形成された嵌合部材が固定されて該筒部内で前記嵌合穴が形成され、前記筒部の外周に緩衝材が設けられたことを特徴とするセグメント継手構造。
【請求項２】
前記嵌合部材には、前記筒部より周囲に突出する嵌合部材の突片部が形成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継手構造。
【請求項３】
前記第１の締結棒、前記第２の締結棒、前記第３の締結棒の表面及び／又は嵌合部材の内面を粗くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のセグメント継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２６５８６８（Ｐ２００６−２６５８６８Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８２５０１（Ｐ２００５−８２５０１）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００２０７７８０）大豊建設株式会社 (77)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（０００２０７７８０）大豊建設株式会社 (77)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（０００１２９７５８）株式会社ケー・エフ・シー (120)
【Ｆターム（参考）】
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