JPH0454799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、主としてシールド掘進方法におい
て用いられる、セグメントの締結用金具に関す
る。

（従来技術） 現在、都市部の地下鉄あるいは下水道の工事等
の多くは、地上の構造物を撤去することなくこれ
らの工事が行えるシールド掘進方法によりなされ
る。

このシールド掘進方法においては、先端に回転
自在の切刃が装置されたシールド掘進機を配置
し、このシールド掘進機で掘進して形成されるチ
ユーブ状の空間に、掘進の進行に応じて順次チユ
ーブ状の外殻構造物（トンネルの外壁）を形成し
ていつて、上記地下鉄等のトンネルを形成してい
く。

ところで、上記チユーブ状の外殻構造物は、掘
進状態に応じて順次延設されるため、また規制さ
れた所定空間の中を新たに掘られた部分まで運搬
して供給しなければならないため、寸法的に小さ
い複数のセグメントを接続（連絡）してゆくこと
によつて形成できるよう構成されている。即ち、
このセグメントは、複数のものをリング状に締結
することにより所定長さの環状体（リング）を形
成し、またこの環状体にセグメントを軸方向に順
次接続することによりチユーブ状の構造物を形成
するようになつている。

上記各セグメント間の締結手段に関して、従来
より種々のものが用いられ、例えば、第１２図に
示すように、セグメント５０の締結部分に凹部５
１をあるいは図示しないが凸部を形成し、この凹
部あるいは凸部をボルトで締結していた。また、
他の手法として、第１３図に示すように、各セグ
メント６０の周囲に接続面となるウエブ６１を設
け、各セグメントのウエブ間をボルトで螺着する
ことにより締結していた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上述のようにセグメントに凸部
あるいはウエブを設けて、ボルト等で螺着する場
合には、チユーブ状の外殻構造物の内壁に突起が
形成されるため、凸部等を寸法的に大きく内側に
突出させることができない。また、凹部を形成す
る場合においても、強度的な面より、寸法的に深
いあるいは平面的に大きな凹部を形成することが
できない。

このため、各セグメント間の締結に際しては、
非常に制約された空間において螺着作業をしなけ
ればならず、また一方において土木作業であるた
め、セグメント間の位置決めは機械工作の如き精
度の高い位置決めができず、この結果ロボツト化
が難しく専ら熟練した作業員の技術に頼るところ
が多かつた。

また、上述のように、セグメントの内側に大き
な凸部あるいは深い凹部を形成することができな
いことに起因して、第１４図に示すような軸が湾
曲した曲げボルト７０を用いて締結していること
も作業性を悪くし、ロボツト化を妨げる原因とな
つていた。

尚、上述のように、熟練した作業員によるセグ
メントの組立てにおいても、かなりの時間を必要
とし、また各セグメント間の接続部にかなりの凹
凸が生じているのが現状であつた。

また、他方において、作業者は上記トンネル内
における悪環境下での作業を強いられことになる
ため作業環境の改善が求められ、さらに作業の高
速化が求められており、上記締結作業のロボツト
化が待たれていた。

本発明は、上記現況に鑑み行われたもので、締
結精度の高い、且つセグメントの締結作業のロボ
ツト化が可能な簡単な構造の締結金具を提供する
ことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明にかかる締結金具は、接続すべき二つの
セグメントの各接続部に、接触する面に軸線が平
行になるよう且つリツプ部分が外向するようセグ
メントに一体的に固着されている一対の要部概略
形状がＣ形チヤンネル状体の接合子と、これらの
接続すべき二つのセグメントの各接合子をＣ型チ
ヤンネル状体の各リツプ部分が対峙した状態で当
接させることにより形成される略Ｈ形鋼状体の空
間内に、軸方向に挿入し挿入当初遊〓を有し挿入
完了時に両接合子を挟着して該両接合子間を締結
する要部概略形状がＨ形鋼状体の中子とから構成
された、セグメント間を締結するための締結金具
であつて、 上記接合子のＣ形チヤンネル状体のリツプ部分
の内側面を、先端側でウエブ部分の内側面とリツ
プ部分の内側面との間隔が狭まる方向の勾配を有
するテーパ面に形成して、接合子に先端で狭くな
つた軸方向のくさび孔を形成するとともに、リツ
プ部分の外側面に対峙当接するもう一方の接合子
を軸方向に係合させるための歯先で幅が狭く歯元
で幅が広くなつた歯形の歯を有する噛合部を形成
し、上記中子のＨ形鋼状体のフランジ部分の内側
面を、上記リツプ部分のテーパ面に対応した先端
側でフランジ部分の間隔が拡がる方向の勾配を有
するテーパ面に形成して、中子に先端で細くなつ
た軸方向のくさび片部を形成したことを特徴とす
る。

（作用） しかして、本発明にかかる締結金具は、隣合う
セグメントを接続する場合、以下のように作用す
る。即ち、セグメントの接続に先立ち、接続すべ
きセグメントの厚み方向（セグメントがチユーブ
状外殻構造の場合にはその法線方向）には、一方
の接合子のリツプ部分の外側面に形成されている
噛合部の所定の歯先と歯先の間に、噛合させるべ
き他方の接合子の歯先が位置するよう配設し、セ
グメントの面方向（セグメントがチユーブ状の外
殻構造の場合にはその長手方向あるいは円周方
向）には、隣合うセグメントの各接合子が中子の
先端が挿入できる程度の略Ｈ形鋼状体の空間を形
成するよう近接して配設する。

このように概ね配設した状態において、隣合う
二つのセグメントの間には厚み方向、面方向の各
方向において多少の間〓を有する。そして、この
状態において接続すべき二つのセグメントの接合
子間に形成される軸方向のくさび孔を備えた上記
Ｈ形鋼状体の空間に、軸方向のくさび片部を備え
たＨ形鋼状体の中子を挿入してゆけば、当初中子
のくさび片部の先端部は接合子のくさび孔の基端
部と互いのテーパ面で接触し、挿入してゆくにし
たがつて、中子のくさび片部の先端部は接合子の
くさび孔の先端部側へとその接触箇所が移動して
ゆく。この過程において、中子と接合子が、挿入
に伴い締まり勝手に作用するテーパ面で接触する
ため、くさび作用が働いて、隣合うセグメントが
徐々に近接されるため、セグメントの厚み方向に
おいては一方のセグメント側の接合子の歯先が、
他方のセグメント側の接合子の歯の側面の傾斜に
当接ガイドされて所定の正確な位置に移動し、正
確な位置関係で接続される。また、セグメントの
面方向においても、同様くさび作用により、中子
を挿入してゆくにしたがつて、二つの接合子のリ
ツプ部分が互いに密接するような方向に挟着され
て、その方向においてセグメント間に〓間のない
所定の位置関係に接合される。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本実施例にかかる締結金具全体の構成
を示す締結前の分離した状態での斜視図、第２図
は同締結された状態での斜視図である。

図において、１は接合子で、この接合子１は要
部の概略形状がＣ形チヤンネル状体をなし、この
Ｃ形チヤンネル状体の背部にはセグメントに本接
合子１を強固に固着させるための固着金具１１が
延設されている。そして、上記接合子１の要部を
なすＣ形チヤンネル状体には、リツプ部分１２を
有し、第１図に図示するように該リツプ部分１２
の内側面には、ウエブ部分１３のストレート面で
構成される内側面１３ａとの間隔Ｗが先端にゆく
にしたがつて狭まるような方向のテーパ面１２ａ
が形成されている。しかして、ウエブ部分１３の
内側面１３ａとリツプ部分１２の内側面で、軸方
向のくさび孔１４が、各接合子１に各々二箇所形
成されることとなる。また、上記リツプ部分１２
の外側面には、歯先で歯幅ｂが狭く歯元で歯幅Ｂ
が広くなつた台形歯形を有する噛合部１２ｂが形
成されている。この噛合部１２ｂは、一対の接合
子１（１Ａ，１Ｂ）が所定の位置関係で噛合する
よう、一方の接合子１（１Ａ）の噛合部が突出し
ている箇所では、他方の接合子１（１Ｂ）の噛合
部が引つ込んだ箇所で噛合するよう形成されてい
る。上記一対の接合子は、本実施例の図面に示す
ように、一つの型（金型等）で製作したものを、
一方の接合子１（１Ａ）はそのままの状態で（第
１図、第２図において左側の接合子のごとき状態
で）、他方の接合子１（１Ｂ）は反転させて（第
１図、第２図において右側の接合子の如き状態
で）用いている。尚、本実施例においては、接合
子１のＣ形チヤンネル状体の端面に中子固着用の
ボルト孔１５が形成されている。

図において、２は中子で、該中子２は、第１図
に示すように、要部が概略Ｈ形鋼状体をしてお
り、その一端（基端）には締結完了時接合子１の
端面に当接する当接片２１が形成され、この当接
片２１には、上記接合子のボルト孔１５に対応す
る位置に貫通孔２１ａが形成されている。

上記中子２のフランジ部分２２の内側面は、第
３図に図示するように、上記接合子１のテーパ面
１２ａに対応する先端側でフランジ部分２２の間
隔ｗが拡がる方向の勾配を有するテーパ面２２ａ
に形成されている。尚、フランジ部分２２の外側
面２２ｂはストレートな面に形成されている。し
かして、フランジ部分の内側面と外側面により先
端で細くなつた軸方向のくさび片部２３が二箇所
形成される。また、本実施例においては、第１０
図に図示するように、中子２のフランジ部分の内
側面（テーパ面）２２ａを、図において上下方向
に曲率Ｒを有する面で構成しており、当接する接
合子１Ａ，１Ｂの軸がずれていても円滑に接合で
きるよう構成され、第１１図に図示する如き上記
曲率を有さない構成の締結金具に比べ、中子２に
接合子１の角部１６が当接する等して接触部分に
無用な集中応力が作用することを防止している。
そして、中子２のＨ形鋼状体の寸法と隣合うセグ
メントに固着された一対の接合子がリツプ部分１
２で当接して形成されるＨ形鋼状体の空間の寸法
の関係は、この中子２の先端がＨ形鋼状体の空間
４の基端に挿入される当初には、平面的には第３
図の二点鎖線に示すように、また軸断面的には第
５図に図示するように、中子２とＨ形鋼状体の空
間４の間には遊〓が生じ、締結が完了する中子２
の基端がＨ形鋼状体の空間４内に挿入された際に
は、平面的には第３図の実線に示すように、また
軸断面的には第４図に図示するように、両方の接
合子１のリツプ部分１２の内側面１２ａを中子２
のフランジ部分２２の内側面２２ａ間で挟持する
状態になるような寸法に構成されている。かかる
場合、第４図、第５図に図示するように、二つの
接合子１（１Ａ，１Ｂ）が接触する面に平行な方
向（矢印Ａ参照）にのみ、〓間ｉを設け、第６図
に図示するように接合子１が位置的にずれること
ができるよう構成されている。即ち、接続した隣
合うセグメントとの間に〓間が生じることがない
ような方向（矢印Ｂ参照）にのみ、遊び（〓間）
を有することなく、本締結金具が作用するような
構成になつている。

しかして、このように構成された接合子は、第
７図、第８図に図示するように、シールド掘進方
法において用いられるセグメントの周囲にリツプ
部分が外側を向くような状態で各所に配設され
て、隣合うセグメントと接続する際、以下のよう
に作用する。

即ち、既にチユーブ状の外殻構造物の一部とし
て接続されているセグメント４０に、新たに接続
しようとするセグメント４１を隣合わせて、チユ
ーブ状の外殻構造物の法線方向には、既設のセグ
メント４０の接合子１（１Ａ）の噛合部（図示せ
ず）と接続しようとするセグメント４１の接合子
１（１Ｂ）の噛合部１２ｂが所定位置で噛合する
よう概ね所定位置に配設する。また、チユーブ状
の外殻構造物の長手方向あるいは円周方向には、
隣合うセグメント４０，４１の接合子１（１Ａ，
１Ｂ）間に中子２の先端が挿入できる程度のＨ形
鋼状体の空間４が形成されるよう配設する。

即ち、既設のセグメント４０の接合子１と接続
しようとするセグメント４１の接合子１とが互い
にリツプ部分１２で当接あるいは概ね当接し、そ
の間にＨ形鋼状体の空間、例えば第９図に図示す
るようなＨ形鋼状体の空間４が形成される。

このような状態において、上記Ｈ形鋼状体の空
間４に、中子を挿入すれば、その部分の締結金具
部分が第４図あるいは第６図に図示するような状
態で、セグメント４１はセグメント４０に接続す
ることができる。そして、上記接合子の位置する
接続面４３と直角方向の接続面４４に固着されて
いる接合子の部分において、既設のセグメント側
と中子によつて接続すれば、セグメント４１の接
続は完了する。

上記接続の際、上述のように、二つの接合子１
（１Ａ，１Ｂ）が接触する面に直角な方向（第４
図の矢印Ａ参照）に、〓間ｉが設けられているた
め、この方向においてセグメント間の接合子が位
置的にずれていても、接続することができる。
尚、中子の挿入が完了した後、第２図に図示する
ように、中子の当接片２１に形成されている貫通
孔２１ａ（第１図参照）からボルト３２を挿入し
て、中子２を接合子１に螺着すれば、より強固に
中子が挿入されることになり、また振動等により
接合子間より中子が脱落する懸念はない。また、
中子のボルト孔に逆のピツチのネジを形成してお
けば、このボルト孔を利用して、一度挿入した中
子を引き抜くことができるような構成にすること
もできる。

ところで、締結完了後の上記締結金具には、以
下のようにチユーブ状の外殻構造物の三次元方向
の外力が作用する。即ち、接合子の噛合部にはセ
グメントの接続面に作用する長手方向の剪断力が
作用し、リツプ部分および中子のウエブ部分には
接続面に作用する円周方向の引張力が作用し、中
子のウエブ部分には接続面に作用する法線方向の
剪断力が作用する。従つて、上記締結金具の各部
の具体的な寸法は上記応力に応じて定められるこ
ととなるが、本締結金具においては、上述のよう
な簡単な構造から構成され、応力は各部材（部
分）に剪断あるいは引張応力として単純に作用す
るため、上述の如く曲げボルトを用い該ボルトに
引張応力が作用する場合に比べ、締結部分は強度
的に非常に有利になり、同じ強度を得る場合には
従来のものと比べ応力を受ける箇所は非常にコン
パクトになるかあるいは締結箇所を削減できる。
また、構造的にも上述のように、比較的単純な構
造で構成されているため、適宜使用条件に応じて
寸法を簡単に変更でき、いかなる容量の締結金具
でも簡単に提供することができる。

尚、上記実施例において、第１０図等に示すよ
うに中子のテーパ面を曲率Ｒを有する面で構成し
ているが、これに代えて接合子側の対応する面に
曲率Ｒの面を形成してもよい。

ところで、本明細書では専らトンネルを形成す
るセグメントの締結用のものについて説明してい
るが、他の構造物のセグメント、例えば、建屋等
の建築基礎用のセグメントの締結用としても用い
ることができ、また形状的にも湾曲していない形
状のセグメントの締結用としても用いることがで
きる。

また、締結金具の材質については何ら言及して
いないが、その用途等に合わせて、鉄、非鉄金
属、あるいはプラスチツク、ゴム、セラミツク等
の非金属あるいは複合材料等であつてもよい。

（発明の効果） 本発明にかかる締結金具を使用すれば、以下の
ような効果が得られる。

(1) 本発明にかかる締結金具を用いれば、従来の
ように制約された空間内で螺着作業することな
く、広い空間から外壁に向かつて（法線方向
に）接合子に中子を挿入するだけで簡単に接続
することができる。

(2) しかも、接合子と中子にくさび孔とくさび片
部を設けて締結させるため、挿入当初において
多少位置的にずれていも、挿入することがで
き、締結完了時には正確に締結することができ
る。

(3) また、一箇所あたりの締結力（特にセグメン
ト間の土圧等の圧力差から生ずる応力に対する
耐破断力）が、従来のものに比べ格段に大き
い。このため、従来のものに比べ締結箇所を削
減でき、この点からも全体の締結作業時間を大
幅に短縮できる。

(4) また、単純な作業であるため、従来のように
熟練した作業者でなく、誰でも短時間で締結す
ることができる。

(5) 広い空間における単純作業であるため、ロボ
ツトによる自動化が可能になり、悪環境下での
省力化が促進できる。

(6) 上記各効果があいまつて、従来の締結手段に
比べ飛躍的に作業効率を向上させることができ
るため、従来特にシールド工法においてネツク
となつていた、セグメント組立作業が大幅に合
理化できる。

(7) しかも、本発明にかかる締結金具は、上述の
ように構成されているため、土圧等の外力は締
結金具の各部材（部分）に剪断力あるいは引張
力（小さな引張力）としてのみ作用することに
起因して強度的にも有利で、しかも構造的にも
比較的単純なため、許容締結応力（容量）を高
める場合にも、中子のフランジ部分の厚み、接
合子のリツプ部分の厚み、噛合部の数あるいは
深さ等を増加させるか、若しくは軸方向の長さ
を増すことにより容易に対応させることができ
る。特に、セグメントの法線方向には、従来の
ボルト式の場合のようにボルトの引張力による
セグメント間の摩擦接触により土圧に対応させ
ず、接合子の噛合部で直接的に対応させている
ため、この方向に作用する土圧に対し、直接的
且つ有効に対応できる。

(8) また、本発明にかかる締結金具は、三次元方
向に各々拘束手段（噛合部、くさび孔、くさび
片部）を有するため、三次元的に正確に位置決
めした状態で接続することができる。特に噛合
部を設けて、セグメントの法線方向の位置決め
が正確に行えるよう構成しているため、従来の
締結手段を用いた場合のように、各セグメント
の接続部分が凸凹になることはない。

(9) さらに、上述したように、一対の接合子を一
つの型（金型）で形成することができるため、
非常に安価に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本実施例にかかる締結金具全体の構成
を示す締結前の分離した状態での斜視図、第２図
は同締結された状態での斜視図、第３図は接合子
と中子との締結完了時と挿入途中での平面的な状
態を示す第２図のＸ−Ｘ矢視での矢視図、第４図
は接合子と中子との締結完了時の軸断面的な状態
を示す第２図Ｙ−Ｙ矢視図、第５図は中子を接合
子間のＨ形鋼状体の空間に挿入した当初の接合子
の端面での遊〓状態示す端面図、第６図は接続面
方向にずれた場合における接合子と中子の締結完
了状態を示す接合子端面での端面図、第７図は接
合子の平面配設状態を示すセグメントを内壁側か
ら見た配置図、第８図は接合子の円周配設状態を
示すセグメントを長手方向の端面側から見た配置
図、第９図はずれた状態での接合子の接合状態を
示す接合子の端面図、第１０図は中子のテーパ面
がその直角方向に曲面になつている場合の接合子
との接触状態を示す接合子の端面図、第１１図は
中子のテーパ面が平面になつている場合の接合子
との接触状態を示す端面図、第１２図は従来の締
結手段が施されているセグメントを内壁側から見
た平面図、第１３図は他のタイプの締結手段が施
されているセグメントを示す斜視図、第１４図は
曲がりボルトを用いた締結手段を有するセグメン
トの接合部での断面図である。 １（１Ａ，１Ｂ）……接合子、２……中子、４
……Ｈ形鋼状体の空間、１２……リツプ部分、１
２ａ……テーパ面、１２ｂ……噛合部、１３……
ウエブ部分、１４……くさび孔、２２……フラン
ジ部分、２２ａ……テーパ面、２３……くさび片
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 接続すべき二つのセグメントの各接続部に、
   接触する面に軸線が平行になるよう且つリツプ部
   分が外向するようセグメントに一体的に固着され
   ている一対の要部概略形状がＣ形チヤンネル状体
   の接合子と、これらの接続すべき二つのセグメン
   トの各接合子をＣ型チヤンネル状体の各リツプ部
   分が対峙した状態で当接させることにより形成さ
   れる略Ｈ形鋼状体の空間内に、軸方向に挿入し挿
   入当初遊〓を有し挿入完了時に両接合子を挟着し
   て該両接合子間を締結する要部概略形状がＨ形鋼
   状体の中子とから構成された、セグメント間を締
   結するための締結用金具であつて、 上記接合子のＣ形チヤンネル状体のリツプ部分
   の内側面を、先端側でウエブ部分の内側面とリツ
   プ部分の内側面との間隔が狭まる方向の勾配を有
   するテーパ面に形成して、接合子に先端で狭くな
   つた軸方向のくさび孔を形成するとともに、リツ
   プ部分の外側面に対峙当接するもう一方の接合子
   を軸方向に係合させるための歯先で幅が狭く歯元
   で幅が広くなつた歯形の歯を有する噛合部を形成
   し、上記中子のＨ形鋼状体のフランジ部分の内側
   面を、上記リツプ部分のテーパ面に対応した先端
   側でフランジ部分の間隔が拡がる方向の勾配を有
   するテーパ面に形成して、中子に先端で細くなつ
   た軸方向のくさび片部を形成したことを特徴とす
   る締結用金具。