セグメント継手
【課題】簡易でしかも強固な接合構造とすることで、雄型継手が雌型継手より抜けないようにした。
【解決手段】リング間継手は、雌型接合面１０ａに設けられていて略円筒形状をなす円筒嵌合体１２を有する雌型継手１０と、雄型接合面２０ａに設けられていて円筒嵌合体１２に挿通するピン２２を有する雄型継手２０と、円筒嵌合体１２の外周面１２ａに嵌合するように配置される係止リング部材３０と、ピン２２の挿入と共に係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる押し込みリング部材４０とを備えている。円筒嵌合体１２にピン２２を挿入させて係止リング部材３０を挿入方向Ｅへ移動させるにしたがって、円筒嵌合体１２が径方向内側に移動してピン２２の周部を締め付けて固定する。
【解決手段】リング間継手は、雌型接合面１０ａに設けられていて略円筒形状をなす円筒嵌合体１２を有する雌型継手１０と、雄型接合面２０ａに設けられていて円筒嵌合体１２に挿通するピン２２を有する雄型継手２０と、円筒嵌合体１２の外周面１２ａに嵌合するように配置される係止リング部材３０と、ピン２２の挿入と共に係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる押し込みリング部材４０とを備えている。円筒嵌合体１２にピン２２を挿入させて係止リング部材３０を挿入方向Ｅへ移動させるにしたがって、円筒嵌合体１２が径方向内側に移動してピン２２の周部を締め付けて固定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雄型継手と雌型継手によって接合するピン構造をなすセグメント継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルにおいて用いられるセグメント継手は、互いのセグメント接合面に予め連通孔を設けておき、セグメント同士を当接させた際、当該連通孔にボルトを挿通してナットにより締め付ける構造が多かった。しかし、このような継手構造は、連通孔の位置決めやボルトとナットの締め付け作業等に手間がかかるため、作業効率が悪いという現状があった。そこで、効率的に組み立て可能なピン構造によるセグメントの継手構造が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１は、くびれ部を有するピンを備えた雄型継手と、雄型継手を挿入可能とする雌型継手とからなり、雄型継手を雌型継手に挿入したときに雄型継手のピンのくびれ部をバネの付勢力で押さえ付けるようにして係止してピンの軸方向の移動を規制するようにしたバネ部材を雌型継手に備えた継手構造である。
【特許文献１】特開２００３−３２８６９３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、特許文献１に記載のセグメントの継手構造では、雄型継手のピン外周部の一部を押え付けて係止すると共に、容易に雄型継手が抜けないようにしたバネ部材をセグメントに組み込んだ複雑な継手構造になるという問題があった。
また、バネ部材の付勢力のみでピンを押さえる構成であることから、例えばその付勢力で押さえる支持力より大きな力（引抜き力）が雄型継手が抜ける方向（挿入方向の反対方向）に作用したときに、ピン（雄型継手）が雌型継手から抜けてしまうというおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡易でしかも強固な継手構造とすることで、雄型継手が雌型継手より抜けないようにしたセグメント継手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、本発明に係るセグメント継手では、一方のセグメントと他方のセグメントとの接合面同士を当接させることにより、セグメント同士を接合させるセグメント継手であって、一方のセグメントの接合面に設けられ、略円筒形状をなす円筒嵌合体を有する雌型継手と、他方のセグメントの接合面に設けられ、円筒嵌合体に挿通するピンを有する雄型継手と、内径寸法がピンの挿入方向に向かって大きくなるリング形状をなし、円筒嵌合体の外周面に嵌合させるようにして配置される係止リング部材と、係止リング部材と他方のセグメントとの間に配置され、ピンの挿入と共に係止リング部材を挿入方向に移動させる押し込み部材とを備え、円筒嵌合体にピンを挿入させて係止リング部材を挿入方向へ移動させるにしたがって、円筒嵌合体が径方向内側に移動することを特徴としている。
本発明では、雄型継手のピンを雌型継手の円筒嵌合体に挿入すると共に、押し込み部材は挿入方向に押し出され、押し込み部材の先端部によって係止リング部材が挿入方向に移動する。そして、係止リング部材が押し込まれるにしたがって、円筒嵌合体の外周面が押圧され、円筒嵌合体は径方向内側に移動して縮径される。このとき、円筒嵌合体の内周面にテーパ面が形成され、円筒嵌合体の内周面がピンの周面に密接した状態となる。そして、係止リング部材は、押し込み部材によって押し付けられた状態で円筒嵌合体の外周面の所定位置に係止される。このとき、ピンを締め付けている雌型継手の円筒嵌合体は係止リング部材によってロックされた状態となる。そのため、ピンは、円筒嵌合体から抜け出る方向への移動が規制されることになる。
【０００６】
また、本発明に係るセグメント継手では、ピンは、挿入方向に至るにしたがって外径寸法が大きくなるようにテーパ面が形成されていることが好ましい。
本発明では、円筒嵌合体は、ピンのテーパ面に倣うように接合面側（先端側）に向かって内径寸法が小さくなって縮径し、円筒嵌合体の内周面に適宜な角度のテーパ面が形成されることになる。これにより、円筒嵌合体の内周面がピンのテーパ面に接するようになる。
【０００７】
また、本発明に係るセグメント継手では、係止リング部材が挿入方向に移動したとき、円筒嵌合体が径方向内側に移動することが好ましい。
本発明では、挿入される係止リング部材によって円筒嵌合体が径方向内側に押されることで、円筒嵌合体の内周面は挿入方向と反対方向に向かって縮径されたテーパ面が形成される。そのため、円筒嵌合体内に挿入されるピンの外周面に密接した状態となり、ピンが抜けにくくすることができる。
【０００８】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、雄型継手を有する他方のセグメントと切り離されていることが好ましい。
本発明では、押し込み部材によって、挿入方向に作用する力は係止リング部材に伝達されるが、例えば雄型継手を有するセグメントに引抜き方向の力が作用しても、その引抜き力は押し込み部材から係止リング部材に伝わることはない。そのため、係止リング部材は所定位置における係止状態を維持することができる。
【０００９】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、塑性変形可能な材料であることが好ましい。
本発明では、ピンを雌型継手の円筒嵌合体挿入させるにしたがって、ピンの外周面と円筒嵌合体の内周面とが密接した状態となり、係止リング部材は挿入方向へ移動しにくくなる。そして、さらに係止リング部材を押し込むことで、押し込み部材の先端部が係止リング部材を押圧してかしめられた状態で変形し、係止リング部材を所定位置で押さえ付けた状態で係止させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、リング状に形成されていることが好ましい。
本発明では、均等な押し込み力で係止リング部材を挿入方向に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセグメント継手によれば、雄型継手のピンを雌型継手の円筒嵌合体に挿入するにしたがって係止リング部材を挿入方向に移動させる簡易な継手構造であり、その移動に伴って円筒嵌合体の内周面でピンを締め付けて固定することができる。
そして、ピンを締め付けている雌型継手の円筒嵌合体は係止リング部材によってロックされた状態となり、挿入されたピンが挿入方向と反対方向に抜け出ることが防止されて雄型継手と雌型継手とが確実に固定される構成となることから、セグメント同士を強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るセグメント継手の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるセグメントのリング間継手の構造を示す図であって、雄型継手を雌型継手に接合途中の状態の水平断面図、図２はリング間継手を説明する分解図、図３はリング間継手における雄型継手と雌型継手の接合状態を示す水平断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態によるセグメントのリング間継手１（セグメント継手）は、リング方向（トンネル軸方向）に隣接配置されているセグメント１０Ａ、２０Ａ同士を接続するものである。セグメント１０Ａ、２０Ａは、シールドトンネルにおける円弧板状をなすコンクリート製セグメントなどであり、本実施の形態では符号１０Ａのセグメントが先行して組み立てられている。
そして、先行組み立てされる一方のセグメント１０Ａのリング間端部には雌型接合面１０ａを備え、他方のセグメント２０Ａはリング間端部には雄型接合面２０ａを備えている。
ここで、他方のセグメント２０Ａを一方のセグメント１０Ａに接合する方向、或いは後述する雄型継手２０を挿入する方向を挿入方向Ｅとし、挿入方向Ｅの反対方向を引抜き方向Ｆとして以下説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、リング間継手１は、雌型接合面１０ａに設けられていて略円筒形状をなす円筒嵌合体１２を有する雌型継手１０と、雄型接合面２０ａに設けられていて円筒嵌合体１２に挿通するピン２２を有する雄型継手２０と、円筒嵌合体１２の外周面１２ａに嵌合するように配置される係止リング部材３０と、ピン２２の挿入と共に係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる押し込みリング部材４０（押し込み部材）とを備えている。
そして、トンネルのリング方向に隣接配置されたこれらセグメント１０Ａ、２０Ａの雌型接合面１０ａと雄型接合面２０ａとを接合させることにより、リング間が一体に接続されて構築される。なお、セグメントの周方向の接続は、適宜な継手構造によって連結されるものとする。
【００１５】
雌型継手１０は、雌型接合面１０ａの一部に形成された箱形状の凹陥部１１と、先端部を凹陥部１１内に露出した状態でセグメントコンクリートに埋設されている円筒嵌合体１２とからなる。この雌型継手１０は、所定の内径寸法を略有する円筒形状をなし、開口部をなす接合面１０ａ側の円筒嵌合体１２が凹陥部１１内に突出している。このとき、凹陥部１１の大きさは、円筒嵌合体１２の外径寸法より大きくなるように形成されている。つまり、円筒嵌合体１２の外周面１２ａと凹陥部１１の内壁部１１ａとの間には所定の大きさを有する空間Ｒが形成されている。
【００１６】
円筒嵌合体１２は、その内周面１２ｂ側で後述する雄型継手２０のピン２２が挿入され、円筒嵌合体１２の外周面１２ａの接合面側においてセグメント１０Ａの中心部から接合面１０ａに向けて外径が小さくなる外周テーパ面１２ｃが形成されている。
そして、円筒嵌合体１２には、その軸方向（リング方向）に図示しないスリットが形成されている。
このような構造の雌型継手１０は、詳しくは後述するが係止リング部材３０が挿入方向Ｅに移動すると、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃが径方向内側に押され、円筒嵌合体１２の接合面１０ａ側が径方向内側に所定の内径まで動いて（曲がって）縮径されることになる。
【００１７】
一方、図１及び図２に示すように、雄型継手２０は、雄型接合面２０ａの一部が雌側接合面１０ａ側に張り出した円形断面形状をなす凸状部２１と、雌型継手１０の円筒嵌合体１２に同軸に挿通するように設けられたピン２２とからなる。つまり、雄型接合面２０ａは、その凸状部２１の端面２１ａからピン２２が突出している。そして、ピン２２は、一端に雄ネジ部２３を有し、その雄ネジ部２３が予めセグメントコンクリートに埋設されている図示しないメネジなどに螺合して接続されている。
ピン２２は、先端部２２ａと胴部２２ｂとからなる。胴部２２ｂは、凸状部２１側から先端部２２ａに至るにしたがって外径寸法が大きくなるように雄側テーパ面２２ｃが形成されている。
【００１８】
図２に示すように、係止リング部材３０は、リング形状をなし、その内周面３０ａが軸方向に内径が変わるようにテーパが形成されている。そして、雄型継手２０側の端面外周部には、面取り状の斜面をなす押圧部３０ｂが形成されている。この押圧部３０ｂは、後述する押し込みリング部材４０の先端部４０ｂが当接する位置をなしている。
このように構成される係止リング部材３０は、内径の大きい側を挿入方向Ｅに向けた状態でその内周面３０ａを円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃに嵌め込むようにして配置される。
【００１９】
図２に示すように、押し込みリング部材４０は、リング形状をなし、塑性変形可能な材料からなる。その内径寸法は、雄型接合面２０ａに形成されている凸状部２１の外径より少し大きな寸法をなしている。つまり、押し込みリング部材４０は、雌型継手１０に雄型継手２０を接続する際において、ピン２２を円筒嵌合体１２に挿通させた状態で押し込みリング部材４０の一端４０ａが凸状部２１に係合するように配置されることで位置決めできるようになっている。なお、押し込みリング部材４０の他端は、先端部４０ｂとされ、上述したように係止リング部材３０の押圧部３０ｂに当接する位置に相当する。
【００２０】
次に、このような構成によるリング間継手１の作用及びセグメントの接合方法について図面に基づいて説明する。
先ず、図３に示すように、リング間継手１によってセグメント１０Ａ、２０Ａを接合するとき、雄型継手２０のピン２２が雌型継手１０の円筒嵌合体１２の内側に入るように、雄型接合面２０ａを雌型接合面１０ａに対向させて、先行して配置されているセグメント１０Ａにセグメント２０Ａを位置合わせする。
そして、雌型継手１０の凹陥部１１の空間Ｒにおいて円筒嵌合体１２に係止リング部材３０を嵌合させるようにして配置させると共に、雄型接合面２０ａの凸状部２１に押し込みリング部材４０を嵌め込むようにして配置する。このとき、雌型継手１０、雄型継手２０、係止リング部材３０及び押し込みリング部材４０は、略同軸に配置されることになる。
【００２１】
さらに、ピン２２の先端部２２ａを円筒嵌合体１２に挿入するようにして雄型接合面１０ａに雌型接合面２０ａを近付けると、押し込みリング部材４０は雄型接合面２０ａによって雌型継手１０側（挿入方向Ｅ）に押し出される。このとき、押し込みリング部材４０は、その先端部４０ｂで係止リング部材３０の押圧部３０ｂを当接して挿入方向Ｅに押し込む。そうすると、係止リング部材３０は、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃに沿って挿入方向Ｅに移動する。
【００２２】
そして、係止リング部材３０が挿入方向Ｅに押し込まれるにしたがって、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃがその径方向内側に向けて押圧される。つまり、円筒嵌合体１２は、係止リング部材３０の内周面３０ａのテーパに沿うように、或いはピン２２の雄側テーパ面２２ｃに倣うように接合面側（先端側）に向かって内径寸法が小さくなって縮径し、円筒嵌合体１２の内周面１２ｂに適宜な角度のテーパ面が形成されることになる。これにより、円筒嵌合体１２の内周面１２ｂがピン２２の胴部２２ｂの周面（雄側テーパ面２２ｃ）に接するようになる。なお、円筒嵌合体１２は、上述したように図示しないスリット部が形成されていることから、縮径が容易になされる構造となっている。
【００２３】
さらにセグメント２０Ａを挿入方向Ｅに移動させて、ピン２２を円筒嵌合体１２に押し込むことにより、円筒嵌合体１２がさらに縮径され、それと共にピン２２の雄側テーパ面２２ｃと円筒嵌合体１２の内周面１２ｂとのテーパ面同士が密接した状態となるため、係止リング部材３０は挿入方向Ｅへ移動しにくくなる。このような状態となったときに、押し込みリング部材４０の先端部４０ｂが係止リング部材３０を押圧してかしめられた状態、すなわち押圧部３０ｂをなす斜面に倣った形状で潰れた状態で変形し、係止リング部材３０を所定位置で押さえ付けた状態で係止させることができる。
このとき、ピン２２を締め付けている円筒嵌合体１２は、係止リング部材３０によってロックされた状態となる。そのため、ピン２２は、円筒嵌合体１２から抜け出る方向（矢印Ｆ方向）への移動が規制される。
【００２４】
また、押し込みリング部材４０では、雄型継手２０を有するセグメント２０Ａに作用する挿入方向Ｅの力は係止リング部材３０に伝達される。しかし、例えばセグメント２０Ａに引抜き方向の力が作用しても、押し込みリング部材４０は雄型接合面２０ａと切り離されているため、その引抜き力は直接押し込みリング部材４０を介して係止リング部材３０に伝わらない構成となっている。したがって、係止リング部材３０は、所定位置における係止状態を維持することができる。なお、押し込みリング部材４０は、リング状をなしているため、均等な押し込み力で係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させることができる。
このような手順によりセグメント２０Ａは所定の位置で固定され、セグメント１０Ａ、２０Ａの接合が完了となる。
【００２５】
本実施の形態によるセグメント継手では、雄型継手２０のピン２２を雌型継手１０の円筒嵌合体１２に挿入するにしたがって係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる簡易な継手構造であり、その移動に伴って円筒嵌合体１２の内周面１２ｂでピン２２を締め付けて固定することができる。
そして、ピン２２を締め付けている雌型継手１０の円筒嵌合体１２は係止リング部材３０によってロックされた状態となり、挿入されたピン２２が挿入方向Ｅと反対方向（引抜き方向Ｆ）に抜け出ることが防止されて雄型継手２０と雌型継手１０とが確実に固定される構成となることから、セグメント同士を強固に接合することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の第一及び第二変形例について、図４、図５などを基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
図４は本実施の形態の第一変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
図４に示すように、第一変形例による係止リング部材３１では、実施の形態における面取り状の斜面をなす押圧部３０ｂ（図１参照）に代えて段差部３２を形成させたものである。この段差部３２は、挿入方向Ｅに直交する段差面３２ａを有し、さらに段差周面３２ｂの外径寸法が押し込みリング部材４０の内周径寸法とほぼ一致する寸法をなしている。つまり、リング間継手の組み立て時には、段差周面３２ｂが押し込みング部材４０に嵌合された状態となり、押し込みング部材４０の先端部４２ｂが段差面３２ａを押圧することで係止リング部材３１が挿入方向Ｅに移動する構成となっている。
【００２７】
図５は本実施の形態の第二変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
図５に示すように、第二変形例によるリング間継手１では、第一変形例の段差部３２に加えて、雄型継手２０のピン２２の周面にのこぎり刃形状をなす雄側歯部２３を形成させたものである。さらに、雌型継手１０の円筒嵌合体１２の内周面１２ｂにも、雄側歯部２３に噛合してなる雌側歯部１３が形成されている。雄側歯部２３はその山部が引抜き方向Ｆ外方に向けて傾斜した形状をなし、雌側歯部１３はその山部が挿入方向Ｅ外方に向けて傾斜した形状をなしている。つまり、雄側歯部２３は、雌側歯部１３と山谷部が一致して係合し、しかも挿入されたピン２２は引抜き方向Ｆへの移動が規制される構成となっている。したがって、ピン２２が円筒嵌合体１２に挿入されると、雄側歯部２３が雌側歯部１３に噛合しながら挿入される。それと同時に、係止リング部材３１が押し込みング部材４０によって押し込まれ、係止リング部材３１の内周面で外周テーパ面１２ｃを押して円筒嵌合体１２が径方向内側に移動する。このとき、ピン２２は雌側歯部１３によってロックされた状態となり、矢印Ｆ方向への引抜きが防止される構成となっている。
【００２８】
以上、本発明によるセグメント継手の実施の形態、第一及び第二変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態、第一及び第二変形例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、本実施の形態、第一及び第二変形例ではリング間継手１の接続状態において、雌型接合面１０ａと雄型接合面２０ａとの間に隙間が形成されている状態（図３参照）とされているが、この隙間寸法はセグメントの設計によって任意に設定されればよく、例えば接合状態において隙間を形成させず密着した状態としてもよい。
また、円筒嵌合体１２、ピン２２、係止リング部材３０、３１、押し込みリング部材４０などの形状、挿入方向の長さ寸法その他の構成は、本実施の形態、第一及び第二変形例に限定されることはなく、任意に設定することができる。とくに、本実施の形態では押し込みリング部材４０はリング形状をなす部材としているが、この形状に限定されることはなく、例えば、非リング状をなすブロック形状の部材であってもかまわない。
そして、本実施の形態では押し込みリング部材４０の先端部４０ｂは係止リング部材３０の押圧部３０ｂを押圧してかしめられる構成をなしているが、このような構成に限定されることはない。つまり、第一及び第二変形例のような段差部３２を形成した係止リング部材３１を用いた構造であってもよい。要は、任意の形状をなす押し込み部材によって、任意の形状をなす係止リング部材を挿入方向Ｅに移動できればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態によるセグメントのリング間継手の構造を示す図であって、雄型継手を雌型継手に接合途中の状態の水平断面図である。
【図２】リング間継手を説明する分解図である。
【図３】リング間継手における雄型継手と雌型継手の接合状態を示す水平断面図である。
【図４】本実施の形態の第一変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
【図５】本実施の形態の第二変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ リング間継手
１０Ａ、２０Ａ セグメント
１０ａ 雌側接合面
２０ａ 雄側接合面
１０ 雌型継手
１２ 円筒嵌合体
２０ 雄型継手
２２ ピン
３０、３１ 係止リング部材
３０ｂ 押圧部
４０ 押し込みリング部材（押し込み部材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雄型継手と雌型継手によって接合するピン構造をなすセグメント継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルにおいて用いられるセグメント継手は、互いのセグメント接合面に予め連通孔を設けておき、セグメント同士を当接させた際、当該連通孔にボルトを挿通してナットにより締め付ける構造が多かった。しかし、このような継手構造は、連通孔の位置決めやボルトとナットの締め付け作業等に手間がかかるため、作業効率が悪いという現状があった。そこで、効率的に組み立て可能なピン構造によるセグメントの継手構造が提案されており、例えば特許文献１に開示されている。
特許文献１は、くびれ部を有するピンを備えた雄型継手と、雄型継手を挿入可能とする雌型継手とからなり、雄型継手を雌型継手に挿入したときに雄型継手のピンのくびれ部をバネの付勢力で押さえ付けるようにして係止してピンの軸方向の移動を規制するようにしたバネ部材を雌型継手に備えた継手構造である。
【特許文献１】特開２００３−３２８６９３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、特許文献１に記載のセグメントの継手構造では、雄型継手のピン外周部の一部を押え付けて係止すると共に、容易に雄型継手が抜けないようにしたバネ部材をセグメントに組み込んだ複雑な継手構造になるという問題があった。
また、バネ部材の付勢力のみでピンを押さえる構成であることから、例えばその付勢力で押さえる支持力より大きな力（引抜き力）が雄型継手が抜ける方向（挿入方向の反対方向）に作用したときに、ピン（雄型継手）が雌型継手から抜けてしまうというおそれがあった。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、簡易でしかも強固な継手構造とすることで、雄型継手が雌型継手より抜けないようにしたセグメント継手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、本発明に係るセグメント継手では、一方のセグメントと他方のセグメントとの接合面同士を当接させることにより、セグメント同士を接合させるセグメント継手であって、一方のセグメントの接合面に設けられ、略円筒形状をなす円筒嵌合体を有する雌型継手と、他方のセグメントの接合面に設けられ、円筒嵌合体に挿通するピンを有する雄型継手と、内径寸法がピンの挿入方向に向かって大きくなるリング形状をなし、円筒嵌合体の外周面に嵌合させるようにして配置される係止リング部材と、係止リング部材と他方のセグメントとの間に配置され、ピンの挿入と共に係止リング部材を挿入方向に移動させる押し込み部材とを備え、円筒嵌合体にピンを挿入させて係止リング部材を挿入方向へ移動させるにしたがって、円筒嵌合体が径方向内側に移動することを特徴としている。
本発明では、雄型継手のピンを雌型継手の円筒嵌合体に挿入すると共に、押し込み部材は挿入方向に押し出され、押し込み部材の先端部によって係止リング部材が挿入方向に移動する。そして、係止リング部材が押し込まれるにしたがって、円筒嵌合体の外周面が押圧され、円筒嵌合体は径方向内側に移動して縮径される。このとき、円筒嵌合体の内周面にテーパ面が形成され、円筒嵌合体の内周面がピンの周面に密接した状態となる。そして、係止リング部材は、押し込み部材によって押し付けられた状態で円筒嵌合体の外周面の所定位置に係止される。このとき、ピンを締め付けている雌型継手の円筒嵌合体は係止リング部材によってロックされた状態となる。そのため、ピンは、円筒嵌合体から抜け出る方向への移動が規制されることになる。
【０００６】
また、本発明に係るセグメント継手では、ピンは、挿入方向に至るにしたがって外径寸法が大きくなるようにテーパ面が形成されていることが好ましい。
本発明では、円筒嵌合体は、ピンのテーパ面に倣うように接合面側（先端側）に向かって内径寸法が小さくなって縮径し、円筒嵌合体の内周面に適宜な角度のテーパ面が形成されることになる。これにより、円筒嵌合体の内周面がピンのテーパ面に接するようになる。
【０００７】
また、本発明に係るセグメント継手では、係止リング部材が挿入方向に移動したとき、円筒嵌合体が径方向内側に移動することが好ましい。
本発明では、挿入される係止リング部材によって円筒嵌合体が径方向内側に押されることで、円筒嵌合体の内周面は挿入方向と反対方向に向かって縮径されたテーパ面が形成される。そのため、円筒嵌合体内に挿入されるピンの外周面に密接した状態となり、ピンが抜けにくくすることができる。
【０００８】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、雄型継手を有する他方のセグメントと切り離されていることが好ましい。
本発明では、押し込み部材によって、挿入方向に作用する力は係止リング部材に伝達されるが、例えば雄型継手を有するセグメントに引抜き方向の力が作用しても、その引抜き力は押し込み部材から係止リング部材に伝わることはない。そのため、係止リング部材は所定位置における係止状態を維持することができる。
【０００９】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、塑性変形可能な材料であることが好ましい。
本発明では、ピンを雌型継手の円筒嵌合体挿入させるにしたがって、ピンの外周面と円筒嵌合体の内周面とが密接した状態となり、係止リング部材は挿入方向へ移動しにくくなる。そして、さらに係止リング部材を押し込むことで、押し込み部材の先端部が係止リング部材を押圧してかしめられた状態で変形し、係止リング部材を所定位置で押さえ付けた状態で係止させることができる。
【００１０】
また、本発明に係るセグメント継手では、押し込み部材は、リング状に形成されていることが好ましい。
本発明では、均等な押し込み力で係止リング部材を挿入方向に移動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセグメント継手によれば、雄型継手のピンを雌型継手の円筒嵌合体に挿入するにしたがって係止リング部材を挿入方向に移動させる簡易な継手構造であり、その移動に伴って円筒嵌合体の内周面でピンを締め付けて固定することができる。
そして、ピンを締め付けている雌型継手の円筒嵌合体は係止リング部材によってロックされた状態となり、挿入されたピンが挿入方向と反対方向に抜け出ることが防止されて雄型継手と雌型継手とが確実に固定される構成となることから、セグメント同士を強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るセグメント継手の実施の形態について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１は本発明の実施の形態によるセグメントのリング間継手の構造を示す図であって、雄型継手を雌型継手に接合途中の状態の水平断面図、図２はリング間継手を説明する分解図、図３はリング間継手における雄型継手と雌型継手の接合状態を示す水平断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施の形態によるセグメントのリング間継手１（セグメント継手）は、リング方向（トンネル軸方向）に隣接配置されているセグメント１０Ａ、２０Ａ同士を接続するものである。セグメント１０Ａ、２０Ａは、シールドトンネルにおける円弧板状をなすコンクリート製セグメントなどであり、本実施の形態では符号１０Ａのセグメントが先行して組み立てられている。
そして、先行組み立てされる一方のセグメント１０Ａのリング間端部には雌型接合面１０ａを備え、他方のセグメント２０Ａはリング間端部には雄型接合面２０ａを備えている。
ここで、他方のセグメント２０Ａを一方のセグメント１０Ａに接合する方向、或いは後述する雄型継手２０を挿入する方向を挿入方向Ｅとし、挿入方向Ｅの反対方向を引抜き方向Ｆとして以下説明する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、リング間継手１は、雌型接合面１０ａに設けられていて略円筒形状をなす円筒嵌合体１２を有する雌型継手１０と、雄型接合面２０ａに設けられていて円筒嵌合体１２に挿通するピン２２を有する雄型継手２０と、円筒嵌合体１２の外周面１２ａに嵌合するように配置される係止リング部材３０と、ピン２２の挿入と共に係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる押し込みリング部材４０（押し込み部材）とを備えている。
そして、トンネルのリング方向に隣接配置されたこれらセグメント１０Ａ、２０Ａの雌型接合面１０ａと雄型接合面２０ａとを接合させることにより、リング間が一体に接続されて構築される。なお、セグメントの周方向の接続は、適宜な継手構造によって連結されるものとする。
【００１５】
雌型継手１０は、雌型接合面１０ａの一部に形成された箱形状の凹陥部１１と、先端部を凹陥部１１内に露出した状態でセグメントコンクリートに埋設されている円筒嵌合体１２とからなる。この雌型継手１０は、所定の内径寸法を略有する円筒形状をなし、開口部をなす接合面１０ａ側の円筒嵌合体１２が凹陥部１１内に突出している。このとき、凹陥部１１の大きさは、円筒嵌合体１２の外径寸法より大きくなるように形成されている。つまり、円筒嵌合体１２の外周面１２ａと凹陥部１１の内壁部１１ａとの間には所定の大きさを有する空間Ｒが形成されている。
【００１６】
円筒嵌合体１２は、その内周面１２ｂ側で後述する雄型継手２０のピン２２が挿入され、円筒嵌合体１２の外周面１２ａの接合面側においてセグメント１０Ａの中心部から接合面１０ａに向けて外径が小さくなる外周テーパ面１２ｃが形成されている。
そして、円筒嵌合体１２には、その軸方向（リング方向）に図示しないスリットが形成されている。
このような構造の雌型継手１０は、詳しくは後述するが係止リング部材３０が挿入方向Ｅに移動すると、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃが径方向内側に押され、円筒嵌合体１２の接合面１０ａ側が径方向内側に所定の内径まで動いて（曲がって）縮径されることになる。
【００１７】
一方、図１及び図２に示すように、雄型継手２０は、雄型接合面２０ａの一部が雌側接合面１０ａ側に張り出した円形断面形状をなす凸状部２１と、雌型継手１０の円筒嵌合体１２に同軸に挿通するように設けられたピン２２とからなる。つまり、雄型接合面２０ａは、その凸状部２１の端面２１ａからピン２２が突出している。そして、ピン２２は、一端に雄ネジ部２３を有し、その雄ネジ部２３が予めセグメントコンクリートに埋設されている図示しないメネジなどに螺合して接続されている。
ピン２２は、先端部２２ａと胴部２２ｂとからなる。胴部２２ｂは、凸状部２１側から先端部２２ａに至るにしたがって外径寸法が大きくなるように雄側テーパ面２２ｃが形成されている。
【００１８】
図２に示すように、係止リング部材３０は、リング形状をなし、その内周面３０ａが軸方向に内径が変わるようにテーパが形成されている。そして、雄型継手２０側の端面外周部には、面取り状の斜面をなす押圧部３０ｂが形成されている。この押圧部３０ｂは、後述する押し込みリング部材４０の先端部４０ｂが当接する位置をなしている。
このように構成される係止リング部材３０は、内径の大きい側を挿入方向Ｅに向けた状態でその内周面３０ａを円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃに嵌め込むようにして配置される。
【００１９】
図２に示すように、押し込みリング部材４０は、リング形状をなし、塑性変形可能な材料からなる。その内径寸法は、雄型接合面２０ａに形成されている凸状部２１の外径より少し大きな寸法をなしている。つまり、押し込みリング部材４０は、雌型継手１０に雄型継手２０を接続する際において、ピン２２を円筒嵌合体１２に挿通させた状態で押し込みリング部材４０の一端４０ａが凸状部２１に係合するように配置されることで位置決めできるようになっている。なお、押し込みリング部材４０の他端は、先端部４０ｂとされ、上述したように係止リング部材３０の押圧部３０ｂに当接する位置に相当する。
【００２０】
次に、このような構成によるリング間継手１の作用及びセグメントの接合方法について図面に基づいて説明する。
先ず、図３に示すように、リング間継手１によってセグメント１０Ａ、２０Ａを接合するとき、雄型継手２０のピン２２が雌型継手１０の円筒嵌合体１２の内側に入るように、雄型接合面２０ａを雌型接合面１０ａに対向させて、先行して配置されているセグメント１０Ａにセグメント２０Ａを位置合わせする。
そして、雌型継手１０の凹陥部１１の空間Ｒにおいて円筒嵌合体１２に係止リング部材３０を嵌合させるようにして配置させると共に、雄型接合面２０ａの凸状部２１に押し込みリング部材４０を嵌め込むようにして配置する。このとき、雌型継手１０、雄型継手２０、係止リング部材３０及び押し込みリング部材４０は、略同軸に配置されることになる。
【００２１】
さらに、ピン２２の先端部２２ａを円筒嵌合体１２に挿入するようにして雄型接合面１０ａに雌型接合面２０ａを近付けると、押し込みリング部材４０は雄型接合面２０ａによって雌型継手１０側（挿入方向Ｅ）に押し出される。このとき、押し込みリング部材４０は、その先端部４０ｂで係止リング部材３０の押圧部３０ｂを当接して挿入方向Ｅに押し込む。そうすると、係止リング部材３０は、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃに沿って挿入方向Ｅに移動する。
【００２２】
そして、係止リング部材３０が挿入方向Ｅに押し込まれるにしたがって、円筒嵌合体１２の外周テーパ面１２ｃがその径方向内側に向けて押圧される。つまり、円筒嵌合体１２は、係止リング部材３０の内周面３０ａのテーパに沿うように、或いはピン２２の雄側テーパ面２２ｃに倣うように接合面側（先端側）に向かって内径寸法が小さくなって縮径し、円筒嵌合体１２の内周面１２ｂに適宜な角度のテーパ面が形成されることになる。これにより、円筒嵌合体１２の内周面１２ｂがピン２２の胴部２２ｂの周面（雄側テーパ面２２ｃ）に接するようになる。なお、円筒嵌合体１２は、上述したように図示しないスリット部が形成されていることから、縮径が容易になされる構造となっている。
【００２３】
さらにセグメント２０Ａを挿入方向Ｅに移動させて、ピン２２を円筒嵌合体１２に押し込むことにより、円筒嵌合体１２がさらに縮径され、それと共にピン２２の雄側テーパ面２２ｃと円筒嵌合体１２の内周面１２ｂとのテーパ面同士が密接した状態となるため、係止リング部材３０は挿入方向Ｅへ移動しにくくなる。このような状態となったときに、押し込みリング部材４０の先端部４０ｂが係止リング部材３０を押圧してかしめられた状態、すなわち押圧部３０ｂをなす斜面に倣った形状で潰れた状態で変形し、係止リング部材３０を所定位置で押さえ付けた状態で係止させることができる。
このとき、ピン２２を締め付けている円筒嵌合体１２は、係止リング部材３０によってロックされた状態となる。そのため、ピン２２は、円筒嵌合体１２から抜け出る方向（矢印Ｆ方向）への移動が規制される。
【００２４】
また、押し込みリング部材４０では、雄型継手２０を有するセグメント２０Ａに作用する挿入方向Ｅの力は係止リング部材３０に伝達される。しかし、例えばセグメント２０Ａに引抜き方向の力が作用しても、押し込みリング部材４０は雄型接合面２０ａと切り離されているため、その引抜き力は直接押し込みリング部材４０を介して係止リング部材３０に伝わらない構成となっている。したがって、係止リング部材３０は、所定位置における係止状態を維持することができる。なお、押し込みリング部材４０は、リング状をなしているため、均等な押し込み力で係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させることができる。
このような手順によりセグメント２０Ａは所定の位置で固定され、セグメント１０Ａ、２０Ａの接合が完了となる。
【００２５】
本実施の形態によるセグメント継手では、雄型継手２０のピン２２を雌型継手１０の円筒嵌合体１２に挿入するにしたがって係止リング部材３０を挿入方向Ｅに移動させる簡易な継手構造であり、その移動に伴って円筒嵌合体１２の内周面１２ｂでピン２２を締め付けて固定することができる。
そして、ピン２２を締め付けている雌型継手１０の円筒嵌合体１２は係止リング部材３０によってロックされた状態となり、挿入されたピン２２が挿入方向Ｅと反対方向（引抜き方向Ｆ）に抜け出ることが防止されて雄型継手２０と雌型継手１０とが確実に固定される構成となることから、セグメント同士を強固に接合することができる。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態の第一及び第二変形例について、図４、図５などを基づいて説明するが、上述の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、実施の形態と異なる構成について説明する。
図４は本実施の形態の第一変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
図４に示すように、第一変形例による係止リング部材３１では、実施の形態における面取り状の斜面をなす押圧部３０ｂ（図１参照）に代えて段差部３２を形成させたものである。この段差部３２は、挿入方向Ｅに直交する段差面３２ａを有し、さらに段差周面３２ｂの外径寸法が押し込みリング部材４０の内周径寸法とほぼ一致する寸法をなしている。つまり、リング間継手の組み立て時には、段差周面３２ｂが押し込みング部材４０に嵌合された状態となり、押し込みング部材４０の先端部４２ｂが段差面３２ａを押圧することで係止リング部材３１が挿入方向Ｅに移動する構成となっている。
【００２７】
図５は本実施の形態の第二変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
図５に示すように、第二変形例によるリング間継手１では、第一変形例の段差部３２に加えて、雄型継手２０のピン２２の周面にのこぎり刃形状をなす雄側歯部２３を形成させたものである。さらに、雌型継手１０の円筒嵌合体１２の内周面１２ｂにも、雄側歯部２３に噛合してなる雌側歯部１３が形成されている。雄側歯部２３はその山部が引抜き方向Ｆ外方に向けて傾斜した形状をなし、雌側歯部１３はその山部が挿入方向Ｅ外方に向けて傾斜した形状をなしている。つまり、雄側歯部２３は、雌側歯部１３と山谷部が一致して係合し、しかも挿入されたピン２２は引抜き方向Ｆへの移動が規制される構成となっている。したがって、ピン２２が円筒嵌合体１２に挿入されると、雄側歯部２３が雌側歯部１３に噛合しながら挿入される。それと同時に、係止リング部材３１が押し込みング部材４０によって押し込まれ、係止リング部材３１の内周面で外周テーパ面１２ｃを押して円筒嵌合体１２が径方向内側に移動する。このとき、ピン２２は雌側歯部１３によってロックされた状態となり、矢印Ｆ方向への引抜きが防止される構成となっている。
【００２８】
以上、本発明によるセグメント継手の実施の形態、第一及び第二変形例について説明したが、本発明は上記の実施の形態、第一及び第二変形例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、本実施の形態、第一及び第二変形例ではリング間継手１の接続状態において、雌型接合面１０ａと雄型接合面２０ａとの間に隙間が形成されている状態（図３参照）とされているが、この隙間寸法はセグメントの設計によって任意に設定されればよく、例えば接合状態において隙間を形成させず密着した状態としてもよい。
また、円筒嵌合体１２、ピン２２、係止リング部材３０、３１、押し込みリング部材４０などの形状、挿入方向の長さ寸法その他の構成は、本実施の形態、第一及び第二変形例に限定されることはなく、任意に設定することができる。とくに、本実施の形態では押し込みリング部材４０はリング形状をなす部材としているが、この形状に限定されることはなく、例えば、非リング状をなすブロック形状の部材であってもかまわない。
そして、本実施の形態では押し込みリング部材４０の先端部４０ｂは係止リング部材３０の押圧部３０ｂを押圧してかしめられる構成をなしているが、このような構成に限定されることはない。つまり、第一及び第二変形例のような段差部３２を形成した係止リング部材３１を用いた構造であってもよい。要は、任意の形状をなす押し込み部材によって、任意の形状をなす係止リング部材を挿入方向Ｅに移動できればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態によるセグメントのリング間継手の構造を示す図であって、雄型継手を雌型継手に接合途中の状態の水平断面図である。
【図２】リング間継手を説明する分解図である。
【図３】リング間継手における雄型継手と雌型継手の接合状態を示す水平断面図である。
【図４】本実施の形態の第一変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
【図５】本実施の形態の第二変形例によるリング間継手の構造を示す図であって、図１に対応する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１ リング間継手
１０Ａ、２０Ａ セグメント
１０ａ 雌側接合面
２０ａ 雄側接合面
１０ 雌型継手
１２ 円筒嵌合体
２０ 雄型継手
２２ ピン
３０、３１ 係止リング部材
３０ｂ 押圧部
４０ 押し込みリング部材（押し込み部材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のセグメントと他方のセグメントとの接合面同士を当接させることにより、セグメント同士を接合させるセグメント継手であって、
前記一方のセグメントの接合面に設けられ、略円筒形状をなす円筒嵌合体を有する雌型継手と、
前記他方のセグメントの接合面に設けられ、前記円筒嵌合体に挿通するピンを有する雄型継手と、
内径寸法が前記ピンの挿入方向に向かって大きくなるリング形状をなし、前記円筒嵌合体の外周面に嵌合させるようにして配置される係止リング部材と、
前記係止リング部材と前記他方のセグメントとの間に配置され、前記ピンの挿入と共に前記係止リング部材を挿入方向に移動させる押し込み部材と、
を備え、
前記円筒嵌合体に前記ピンを挿入させて前記係止リング部材を前記挿入方向へ移動させるにしたがって、前記円筒嵌合体が径方向内側に移動することを特徴とするセグメント継手。
【請求項２】
前記ピンは、前記挿入方向に至るにしたがって外径寸法が大きくなるようにテーパ面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。
【請求項３】
前記係止リング部材が前記挿入方向に移動したとき、前記円筒嵌合体が径方向内側に移動する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。
【請求項４】
前記押し込み部材は、前記雄型継手を有する前記他方のセグメントと切り離されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメント継手。
【請求項５】
前記押し込み部材は、塑性変形可能な材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメント継手。
【請求項６】
前記押し込み部材は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のセグメント継手。
【請求項１】
一方のセグメントと他方のセグメントとの接合面同士を当接させることにより、セグメント同士を接合させるセグメント継手であって、
前記一方のセグメントの接合面に設けられ、略円筒形状をなす円筒嵌合体を有する雌型継手と、
前記他方のセグメントの接合面に設けられ、前記円筒嵌合体に挿通するピンを有する雄型継手と、
内径寸法が前記ピンの挿入方向に向かって大きくなるリング形状をなし、前記円筒嵌合体の外周面に嵌合させるようにして配置される係止リング部材と、
前記係止リング部材と前記他方のセグメントとの間に配置され、前記ピンの挿入と共に前記係止リング部材を挿入方向に移動させる押し込み部材と、
を備え、
前記円筒嵌合体に前記ピンを挿入させて前記係止リング部材を前記挿入方向へ移動させるにしたがって、前記円筒嵌合体が径方向内側に移動することを特徴とするセグメント継手。
【請求項２】
前記ピンは、前記挿入方向に至るにしたがって外径寸法が大きくなるようにテーパ面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。
【請求項３】
前記係止リング部材が前記挿入方向に移動したとき、前記円筒嵌合体が径方向内側に移動する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。
【請求項４】
前記押し込み部材は、前記雄型継手を有する前記他方のセグメントと切り離されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のセグメント継手。
【請求項５】
前記押し込み部材は、塑性変形可能な材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のセグメント継手。
【請求項６】
前記押し込み部材は、リング状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のセグメント継手。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−１０６４９９（Ｐ２００８−１０６４９９Ａ）
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２８９７５７（Ｐ２００６−２８９７５７）
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（５９１１６０２７９）小林工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月８日（２００８．５．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月２５日（２００６．１０．２５）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【出願人】（５９１１６０２７９）小林工業株式会社 (6)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]