JPH02217598A - セグメントの連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、相互に連結されて所定のトンネル空間を形
成、保持するセグメントの連結構造に関するものである
。

（従来の技術） 上、下水道、共同溝、地下道、そしてトンネル等の施工
に際しては、シールド工法が用いられることが多く、こ
の工法は、いわゆるシールドと呼ばれる鋼鉄製の強固な
円筒状外殻を、シールド内に配設したシールドジヤツキ
にて押出し、押出されたシールドの保護下で掘削、覆工
、裏込注入等の各作業を行うことができるので、安全確
実であり、また周囲への影響が少ない等の多くの利点を
有している。

通常、その覆工作業の一部には、円筒の一部をなす、第
９図（ａ）に示した１個又は複数個のセグメン１−１０
を、トンネルの軸線方向に順次に連結してトンネル空間
を形成することが含まれている。

従来、そのようなセグメント間の連結は、第９図（ｂ）
に示したように、各セグメント１０の端面に所定間隔に
配設したリング締結用ボルトの挿通孔】２に、ボルト１
４を挿通してナツト１６を締め込むことにより、行われ
ていた。なお符号１８は、互いに対向するセグメントＩ
Ｏの各端面に形成したそれぞれの凹部に装着されたシー
ル部材を示しており、また、第９図（ａ）における符号
２０は、複数個のセグメントを連結してセグメントリン
グを構成する場合に、それらセグメント１ｏを互いに連
結する締結ボルトが挿通される他の挿通孔を示している
。

（発明が解決すべき課８） ところが、従来技術にあっては、隣接するセグメントを
連結するためのボルトを挿通ずる挿通孔１２の数は、セ
グメントの仕様に合わせて異なるものの、セグメント当
たり少なくとも四箇所程度設けるのが通例であるので、
連結されるセグメントの数に対応して締結ボルトの数も
増加することとなる。

このため、従来の連結構造にあっては、トンネル施工に
要する時間に対し、隣接するセグメント同士の連結に要
する時間の割合が大きくなり、作業性を低下させる一因
となっていた。

また、締結されたボルト及びナツトは、引き続いてのト
ンネル施工に際して緩むことがあるので、増締め作業が
必要とされ、個別に保守点検作業を行なわなければなら
ず、煩わしいものであった。

しかも、隣接するセグメントをボルトにより互いに剛固
に連結する従来構造にあっては、地震、又は地盤の変動
に伴うトンネルの軸線方向および／又はこれに交差する
方向への運動に追従し又それを許容することができない
ので、それら運動に起因する力が直接的に締結ボルトお
よびその回りのセグメントに作用し、当該ボルトを伸長
させ、若しくはセグメントを破損させることとなる。そ
の結果、互いに隣接するセグメントの端面間に隙間が生
起され、その端面に設けられたシール部材が充分に機能
を発揮することができず、このため、トンネル内に水又
は土砂等が侵入し、又はトンネル内の搬送流体が外方に
漏洩すると言う問題を生ずることとなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり
、ボルト及びナツトの締結作業を必要とせず、簡単にセ
グメントを連結することができ、地震および／又は地盤
の変動にも充分に追従することのできる新規な接続構造
を提供することをその目的とする。

（課題を達成するための手段） この課題を達成するため、本発明装置にあっては、と（
に、セグメントの端面にそれぞれ配設され、トンネル軸
線方向に突出する突出部の外周に突条が形成された係合
部材と、セグメントの連結時に隣接する他のセグメント
の突出部を係止する係止部とを具え、その係止部が、セ
グメントに埋設されたケーシングと、ケーシング内に配
設され、突出部の突条に係合可能な係合凹部が内面に形
成され、その突出部の挿入方向に延在するスリットが周
壁に形成されたスリーブと、これらケーシング及びスリ
ーブ間に配設された弾性部材とを具備してなる。

（作用） それゆえ、このような連結構造を有する各セグメントに
あっては、一方のセグメントの端面に設けた係合部材が
、隣接する他のセグメントリングに設けた係止部に対向
するよう配置し、適当な抑圧装置、例えば、シールドを
掘削方向前方に押圧するシールドジヤツキを介して、そ
の反力を当該セグメントに適用すると、隣接するセグメ
ントの突出部が、当該セグメントの係止部に挿入される
こととなる。この際に、突出部の突条が、当該セグメン
トの係止部のスリーブを、その外周に配設された弾性部
材に対抗して押し拡げながら挿入され、スリーブの内面
に設けた係合凹部に係止される。それゆえ、互いに隣接
するセグメントを、体的に確実に連結することができる
。

しかも、係止部のスリーブは、その外周に配設した弾性
部材により弾性的に支持されているので、互いに対向し
て位置する係合部材と係止部とが相対的に偏位した状態
にあっても、隣接するセグメント同士を弾性部材の弾性
変形により簡単に連結することができ、それら対向して
配置されたリングを微調整する必要がないので作業性が
一段と向上し、また、互いに連結された状態にあっても
、地盤等の不等沈下に充分に対応することができる。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明連結構造について詳述する
。

第１図は、本発明の好適な実施例を示す模式図であり、
互いに隣接して配置された連結前のセグメント１０．１
０をそれぞれ示しおり、各セグメントＩＯのトンネル長
手方向に離間する一方の端面には係合部材２２が設けら
れており、それに離間する端面には係止部２４がそれぞ
れ設けられている。

係合部材２２は、第２図（ａ）に示したように、棒状の
部材から構成されており、セグメン）・１０の一方の端
面に突出して設けられる。

その突出部２５の外周には突条２６が形成されるが、本
実施例にあっては、その突条を、棒状部材の軸線を含む
断面形状を、いわゆる鋸歯状に形成するとともに、それ
ぞれの歯の山が突出方向と逆方向に向くようにし、他の
セグメントに設けた係止部２４に確実に係合するように
する。

セグメン）１０に埋設される係合部材２２の埋設部２８
の外周部にも、突出部２５と同様に突条が形成され、更
にその端部には半径方向に伸張させたフランジ部３０が
形成されている。したがって、係合部材２２にそれを引
き抜くような力が作用する場合にあっても、係合部材２
２の埋設部２８に形成された突条及びフランジ部３０が
、強硬にセグメン目Ｏに係止されることになるので、係
合部材２ｚがセグメン目Ｏから脱落することがない。

第２図（ｂ）に示す他の係合部材２２は、その突出部２
５の外形が鋸歯断面形状の突条２６をしている点は、同
図（ａ）に示した実施例と同様であるが、その埋設部２
８の外周に雄ねじ部が形成されており、その雄ねじ部を
、セグメント１０に予め埋設され雌ねじ部３２を有する
固着スリーブ３４に螺着することにより、セグメント１
０に係合部材２２を固着した点が異なっている。

このように、係合部材２２を、必要に応じてセグメント
に予め埋設した固着スリーブ３４に螺着する構成とする
ことにより、セグメンの製造に際し、係合部材２２、特
にはその突条２６がセグメントの端面から突出すること
がないので、セグメント製造時におけるその取り扱い及
びその搬送が容易になると言う利点がある。

なお、係合部材２２の固着スリーブへの脱着は、係合突
起２２の軸線に交差させて突出部２５とその埋設部２８
との中間部に設けた挿入孔３６に、適当な棒状部材又は
ドライバー等の先端を挿入して回転させることにより、
容易に行うことができる。勿論、必要であれば、係合部
材２２の外形の一部を六角形状とし、レンチ等で回転さ
せる構成とすることもできる。

ところで、これら係合部材２２が設けられたセグメント
の端面から離間する他の端面に設けられる係止部２４（
第１図参照）は、例えば第３図に示すように、セグメン
ト１０に埋設されたケーシング３６と、このケーシング
内に配設されたスリーブ３８と、このスリーブ３８及び
ケーシング３６間に配設された弾性部材４０とを具備し
ている。

ケーシング３６は、一端に半径方向外方に突出させたフ
ランジ部４２を有し他端が開口する、はぼ円筒形状をし
た金属又はエンジニアプラスチックよりなり、その７ラ
ンジ部４２をセグメント１０内に突出させて埋設するも
のとする。それゆえ、ケーシング３６をセグメントｌＯ
から脱落させる方向に外力が作用しても、それに抗して
ケーシング３６をセグメントｌＯに確実に保持すること
ができる。更に必要であれば、ケーシング外周面に突条
を設けることにより、セグメント１０に一層確実に保持
することができる。

このケーシング３６内に配設されるスリーブ３８も、金
属又はエンジニアリングプラスチックよりなる円筒形状
をしているが、その内面には、実質的に係合部材の突条
２６と相補形状をした係合凹部４４が形成されている。

したがって、係合部材の突出部２５がスリーブ３８内に
挿入されると、その突条２６がスリーブ内面に設けた係
合凹部４４に係合することとなる。

また、スリーブ３８の係合部材２２に対向する端面には
、座ぐり部４５を形成することにより、係合部材の突出
部の挿入に際し、突出部２５の先端部を、係合凹部４４
の軸線位置に誘導することができる。

一方、このスリーブ３８の周壁には、第３図（ｂ）から
明らかなように、その軸線方向に延在させてスリット４
６が形成されており、係合部材の突出部２５のスリーブ
係合凹部４４への挿入に際し、スリーブ３８が半径方向
外方に拡開することを許容する構造とすることにより、
突出部２５の挿入を容易ななものとする。

それらスリット４６の数及びその延在長さは、セグメン
トの仕様に合わせて適宜に選択するものとするが、例え
ば、第３図（ｃ）に示したように、２〜３個のスリット
４６を、スリーブ３８の円周方向に互いに離間させて、
その全長に亘って形成したものにあっては、突出部２５
をスリーブ３８に比較的小さな押圧力で押し込むことが
できるので、相対的に小型のトンネルを施工するのに有
利である。

これに対し、同図（ｄ）に示したように、スリット４６
をスリーブ３８のその一部に延在させたものにあっては
、突出部２５をスリーブ３８に挿入するのに比較的大き
な押圧力が必要とされるものの、スリーブ３８の弾性復
元力も大きいので、突出部の突条２６とスリーブ係合凹
部４４の係合力も大きくなるから、相対的に大型のトン
ネルを施工するのに有利である。

なお、大型のセグメントにあっては、その寸法の増大に
伴い絶対的な寸法精度も低下することになるので、それ
らセグメントの連結に際しては、調整代、特には、セグ
メントに平行な平面内の調整代を大きく取ることが有意
なことを考慮して、それらスリット４６を、スリーブ３
８の円周方向に互いに離間させて３〜１０個程度形成す
るものとする。

一方、ケーシング３６とその内部に配設されたスリーブ
３８との間に配設される弾性部材４０は、本実施例であ
っては、円筒形状をしたゴム又はゴム状弾性材料よりな
り、好ましくは、加硫及び／又は接着剤にてケーシング
３６及びスリーブ３８に一体的に固着され、その弾性変
形下でスリーブ３８の拡開運動を許容する一方、スリー
ブを外方から弾性的に押圧し、スリーブ３８の復元力に
重畳して、係合部材の突出部２５とスリーブ３８との係
合をより確実なものとする。

なお、符号４８は、ケーシング３６の開口端に固着され
た保持リングであり、弾性部材４０及びスリーブ３８と
をケーシング３６の所定位置に保持し、それらが脱落す
るのを阻ＩＪ二する。

次に上述の構造を有するセグメントを連結する様子につ
いて説明する。

シールドマシンのカッタヘッドを用いて掘削した掘削部
に、セグメントを搬入して組立ててセグメン目０を形成
し、そのセグメントを、第１図に示したように、既に連
結されてトンネルの一部を構成する他のセグメントの−
・端面に隣接して位置させる。

引き続いて、掘削を行うべくシールドを、そこに設けた
シールドジヤツキを用いて前進させると、シールドを掘
削方向に押圧するジヤツキの端部は、当該組み立てられ
たセグメンＮＯの端面を、掘削方向と逆方向に押圧する
ことになるので、当該セグメント１０の係止部２４に、
他のセグメントの対向面に設けた係合部材の突出部２５
が押し込まれることとなる。

その場合に、他のセグメントの係合部材の鋸歯断面形状
の突条２６は、対向するセグメン１−１０のスリーブ３
８及び弾性部材４０に抗して当該スリーブ３８を拡開し
ながら押し込まれ、スリーブ３８の内面に形成された相
補形状の係合凹部４４に係合する。

それゆえ、隣接するセグメント同士を、第４図に示した
ように、その各端面を密着させて連結することができる
。

この時に、一方のセグメントに設けた係合部材の突出部
２６は、隣接する他方のセグメントに設けた係止部のス
リーブ３８に係止され、またその外周に配設した弾性部
材４０及びスリーブそれ自身の弾性復元力力により緊密
に保持される。なお、符号１８は、隣接するセグメント
ｌＯの端面間に配設されたシールリングを示している。

したがって、単にセグメント同士を隣接させて配置した
状態下で、シールドを掘削方向前方に押圧することによ
り、それらセグメントを簡単に連結することができるの
で、セグメントの連結に要する時間を大幅に短縮するこ
とができる。

また、本実施例にあっては、ケーシング３６及びスリー
ブ３８の間に配設した弾性部材４０の弾性変形により、
スリーブ３８と係合部材２２との軸線が互いに偏心した
状態にあっても、それに拘らず連結することができる。

第５図は、本発明連結構造に好適な他の係止部２４を断
面にして示す図であり、弾性手段４０を除いては、第３
図に示した実施例と同様な構造をしている。

本実施例における弾性手段４０も、筒状のゴム又はゴム
状弾性体で構成されている点は、第３図に示したそれと
同様であるが、ケーシング３６の開口端側に位置する弾
性手段の一部に、空隙５０を形成した点が異なっている
。

このような空隙５０を、スリーブ３８に設けることによ
り、空隙近傍における弾性手段の剛性を低下させ、スリ
ーブ３８の拡開に際しての当該部分における弾性部材の
変形抵抗を小さなものとし、係合部材２２の突出部２５
のスリーブ３８への挿入をより容易なものとすることが
できる。勿論、このような空隙を設けることなく、開口
端側に位置する筒状体の一部分を残部と異ならせ、低モ
ジュラスのゴム又はゴム状弾性体で構成することもでき
る。

なお、弾性部材４０としては、ゴム又はゴム状弾性体よ
りなる円筒状のものを用いたが、これに限定されるもの
ではなく、スリーブ８８を少なくともその外周から弾性
的に支持できるものであれば良く、例えば、板ばね等を
用いることもできる。

第６図は、本発明の他の実施例を示す図であり、スリー
ブ３８の軸線方向に交差する方向への偏移ばかりでなく
、その軸線方向への偏移をも許容できる係止部構造をし
ている。

このような係止部２４を構成するスリーブ３８の長さは
、ケーシング３６の深さより短く、ケーシング３６の開
［１端側に位置するスリーブ端部には、フランジ部５２
が設けられており、当該７ランジ部５２の端面と、ケー
シング３６の開口端に固着される保持リング４８との間
に、他の弾性部材５４が配設されている。

このような構成とすることにより、当該他の弾性部材の
変形下で、スリーブ３８のその軸線方向への運動が許容
されることとなる。したがって、セグメントの軸線に交
差する方向への運動ばかりでなく、その軸線方向への運
動をも吸収することができるので、地盤の沈下、地震等
による影響の少ないセグメント、ひいてはトンネルを施
工することができる。弾性部材５４としては、ゴム又は
ゴム状弾性材料よりなるシートは勿論のこと、コイルば
ね、板ばね等を用いることができる。

第７図は、係合部材の突出部外周に形成される突条２６
の他の変形例の断面形状をそれぞれ模式的に示す図であ
る。なお、スリーブ３８の内面に形成される係合凹部４
４の形状も、それら突条の形状に対応させるものとする
。

例えば、同図（ａ）に示す断面形状のものは、その突条
が実質的に連続する湾曲部によりなるので、挿入に必要
とされる力が小さくて良いが、その係合力も小さくなる
ので、トンネル長さが比較的短く、地盤の安定している
地域に適しており、また解体頻度の多いトンネルに適し
ている。

同図（ｂ）に示す断面形状のものは、同図（ａ）に示し
たものに比べて挿入時の抵抗は大きくなるが、掛合力も
大きくなる利点がある。また、トンネル軸線方向への相
対運動が若干許されるので、多少の偏移を必要される場
合に適している。

更に、同図（ｃ）に示すものは、上記二側に比して大き
な係合力が必要とされる地域の適用に有利である。

第８図に本発明の他の実施例を示す。本実施例は、セグ
メント１０の幅方向に棒状部材、好ましくは、鋼鉄製ロ
ッド５２を延在させ、その端部に係合部材２２と、係止
部２４を設けたものである。

この実施例にあって、係合部材２２は、第２図（ｂ）に
示したもの若しくはこれと同等なものであり、セグメン
ト！０に埋設されたロッド５２の一端に固着された、こ
れも第２図（ｂ）に示す固着スリーブ３４または、それ
と同等なものに固着したものである。

しかしながら、ロッド５２の当該一端を、セグメント１
０の端面から外方に突出させて、その突出部に突条を型
底する構成とすることもでき、この実施例に限定される
ものではない。なお、その際には、セグメント１０内に
位置する口・グドの一部をその半径方向外方に突出させ
、当該ロッドがセグメントから抜は落ちるの有効に阻止
することが好ましい。

一方、ロッド５２の他端に固着される係止部２４は、例
えば、第３図（ａ）、第５図若しくは第６図に示したも
のと実施的に同等な構造をしており、連結時に挿入され
る隣接する他のセグメントの係合部材を係止することが
できる。

ところで、それらセグメントは、通常、コンクリート製
であるので、圧縮力に比して引張力に弱いものとされて
いるが、この実施例によれば、セグメント内に埋設され
たロッド５２が、セグメントに作用する引張力に対抗す
べく機能することになるので、圧縮力ばかりでなく、引
張力にも強いセグメントを得ることができる。勿論、ロ
ッドの材質およびその外径寸法を適宜変更することによ
り、所望の引張力に対処することができる。

なお、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく
、係合部材及び係止部を同時にセグメントの各端面に配
置する構成としても良く、特許請求の範囲内で種々の変
更が可能である。

（発明の効果） 以−り詳述したように、本発明連結構造によれば、各セ
グメントを隣接させて配置し、その軸線方向に押圧する
ことにより連結することができるので、従来のように締
結ボルトを用いて連結する必要がなく、セグメントの連
結に要する時間を大幅に減少させることができる。

また、ボルトを締結する従来の構造のものにあっては、
その締結に必要な空間を確保するため、その設置位置が
セグメントの中立面から外れた位置に限定され、それぞ
れのセグメントの対向端面を密着させることができない
と言う問題があったが、本発明構造によれば、セグメン
トリングの中立位置に係合部材及び係止部を配設するこ
とができるので、確実に密着させることができる。また
、セグメント１０内に対する設計の自由度が大きくなる
ことともなる。

更に、隣接する各セグメントリングの係合部材及び係止
部は、トンネルの軸線方向に交差する方向の相対偏移を
許容すると共に、その方向に交差する方向、つまりトン
ネル軸線方向への相対運動をも許容する構成とすること
ができるので、地盤沈下及び地震等に起因する運動に対
応する連結構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明連結構造を有するセグメントを断面に
して示す図、 第２図（ａ）、　（ｂ）は、第１図に示す係合部材をそ
れぞれ示す、 第３図（ａ）は、第１図に示す係止部を断面にして示す
図、 第３図（ｂ）は、同図（ａ）の線＾−Ａに沿う断面図、
第３図（ｃ）〜（ｄ）は、第３図（ａ）に示す係止部に
適用されるスリーブを一部断面にし°Ｃそれぞれ示す図
、 第４図は、第１図に示すセグメントリングを連結した様
子を示す断面図、 第５図及び第６図は、本発明連結構造の他の係止部を断
面にして示す図、 第７図は、係合部材及び係合凹部の一部を断面にして示
す図、 第８図は、本発明構造の他の実施例を断面にして示す図
、そして 第９図（ａ）及び（ｂ）は、従来の連結構造を有するセ
グメントリングを示す斜視図及びそれらの連結状態を一
部断面にしてそれぞれ示す図である。 １０・・・セグメント １４・・・ボルト ２０・・・セグメント ２４・・・係止部 ２８・・・埋設部 ３２・・・雌ねじ ３６・・・ケーシング １２・・・挿入孔 １８・・・シール リング　２２・・・係合部材 ２６・・・突条 ３０、４２．５２・・・フランジ部 ３４・・・固着スリーブ ３８・・・スリーブ ４０．５４・・・弾性部材 ４４・・・係合凹部 ４６・・・スリブ ト ４８・・・保持リング ５０・・・空隙 ５２・・・ロッ ド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、相互に隣接してトンネル空間を形成するセグメント
   の連結構造において、 セグメントの端面にそれぞれ配設され、ト ンネル軸線方向に突出する突出部の外周に突条が形成さ
   れた係合部材と、セグメントの連結時に隣接するセグメ
   ントの突出部を係止する係止部とを具え、 その係止部は、セグメントに埋設されたケ ーシングと、ケーシング内に配設され、突出部の突条に
   係合可能な係合凹部が内面に形成され、その突出部の挿
   入方向に延在するスリットが周壁に形成されたスリーブ
   と、これらケーシング及びスリーブ間に配設された弾性
   部材とを具備してなることを特徴とするセグメントの連
   結構造。