JPH0689639B2 - セグメント継手部の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、トンネル覆工用のセグメントの接合端面に
設けられてセグメントを接続するセグメント継手部の構
造に関するものである。

［従来の技術］ トンネルや地下道、上下水道などの各種地下構造物を構
築する場合、近年においては１次覆工用としての組立型
覆工用セグメントが多用されている。

この種のセグメントは、主としてシールド工法におい
て、円形に掘削推進されたシールドのテール内の空間
で、円環状に組み立てられて所定のトンネル内空を構成
するものであり、また限られたスペースで輸送組み立て
が行なわれるため、数個のピースに分割製作されて編入
組み立てが行なわれるようになっている。

ところで、前記セグメントには、コンクリート製の平板
型セグメント及び中子型セグメントやスチールセグメン
トなどがあり、トンネルの大きさ、施行条件を配慮して
使い分けられている。

一般に、これらのセグメントを掘削されたトンネル内で
組み立てる際には、第７図（平板型セグメトによる筒状
壁体）に示すように、セグメント１全部が同一形状では
組み立てが不可能であるため、通常、その内の一つのセ
グメント（キーセグメント）1aの側面をテーパ状に形成
しておき、これを最後に挿入することにより筒状壁体２
の組み立てを可能としている。また、隣合うリング状に
組み立てられたセグメント１、１…においてセグメント
１の端面の接合面が隣のリング状に組み立てられたセグ
メント１、１の接合面と一直線につながって剛性が低下
しないようにセグメント１、１…が互い違いに組み立て
られている。

従来、これらのセグメント１、１同士を結合する継手部
の構造は、例えば、平板型セグメントにおいて、第８図
に示すように、平板型セグメント３の接合端面3a、3bに
継手金具４、４…が埋設され、この継手金具４、４…の
裏側にセグメント内面に開口するボルト操作用の凹所3c
が形成され、前記継手金具４、４…にそれぞれ連結ボル
ト５を差し渡す接続孔4aが設けられている。そして、接
合される平板型セグメントの継手金具４、４が突き合わ
され、前記接続孔4a、4bにワッシャ5aと防水ゴムパッキ
ンを嵌めた連結ボルト５が差し渡され、さらに、この連
結ボルト５に防水ゴムパッキンとワッシャ5aを嵌め込み
ナット６を螺合して締め付けることにより前記平板型セ
グメント３、３が締結されている。

また、第９図に示すように、コンクリート製の中子型セ
グメント10においては、その内面に形成されている箱抜
き部10cをボルト操作用に使用する。この箱抜き部10cと
接合端面10、10bとを連通して連結ボルト５を差し渡す
接続孔10dが設けられ、前記平板型セグメント３と同様
にワッシャ5aと防水ゴムパッキンを付けた連結ボルト５
とナット６により中子型セグメント10、10が締結されて
いる。

また、スチールセグメントにおいては、スチールセグメ
ントホンターの外周に設けられた接合端板に連結ボルト
５を差し渡す接続孔が設けられ、前記コンクリート製の
セグメントと同様にワッシャ5aと防水ゴムパッキンを付
けた連結ボルト５とナット６により互いにスチールセグ
メント同士が締結されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、前記従来の継手部の構成では、１箇所を締結
するのに、連結ボルト、ナット、ワッシャ、防水用ゴム
パッキンなどが必要となり、トンネル構築現場におい
て、これら部品の搬入数や使用数などの在庫管理や搬入
計画などが必要となり、現場の仕事が繁雑になるという
欠点があった。

また、セグメントを互に違いに組み立てるために、一つ
セグメントの側部の接合端面に二つのセグメントの側部
の接合端面が接合されるようになっており、また、前記
二つのセグメント同士の端部の接合部に止水のためのシ
ール材が挾まれているために、シール材のつぶれかたに
よっては、側部を接合するセグメント同士の接続孔の中
心軸がずれてしまい、ボルトが挿通しにくくなることが
あった。

また、セグメントの締結作業においては、ボルトにワッ
シャと防水ゴムパッキンを嵌め込み、接合部の接続孔を
通し、さらに、防水ゴムパッキンとワッシャを嵌め込ん
で、ナットを締め込まなければならず、繁雑な作業とな
り、自動化しにくい要素となっていた。

従って、セグメントの接続作業は、人手と時間が係り、
トンネル構築の工期を長引かせる原因となる場合があっ
た。

この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、セグ
メントの接続作業を簡素化及び省人化することのできる
セグメントの継手部の構造を提案することを目的として
いる。

［課題を解決するための手段］ この発明のセグメント継手部の構造は、互いに、接続す
べきコンクリート製セグメントの接合端面に設けられた
接続孔に連結ボルトを差し渡しねじ止めして連結するセ
グメント継手部の構造であって、前記接続孔のうち一方
の接続孔は、連結ボルトを螺合するねじ孔を備えた第１
のシース管により構成され、他方の接続孔は、コンクリ
ート製セグメントの内面に開口するボルト操作用の凹所
に連通しかつ接続孔の一部が前記ボルトをねじ止めして
仮付けするねじ孔を備えた第２のシース管により構成さ
れ、さらに、前記連結ボルトには、先端部近傍に雄ねじ
部が形成されかつ先端部に先を細くしたテーバー部が設
けられ、この連結ボルトの軸体の雄ねじ部を除いた部分
の径が前記第２シース管の内径より小径に形成されてな
り、前記連結ボルトは、予め前記第２のシース管内に挿
通されかつ先端部近傍に形成された前記雄ねじ部が前記
仮付け用のねじ孔へ螺合された状態で、前記接続孔内に
収納されていることを特長とするものである。

また、互いに接続すべきスチール製セグメントの接合端
板に設けられた接続孔に連結ボルトを差し渡し、当該連
結ボルトをねじ止めして連結するセグメント継手部の構
造であって、 接続すべき一方のスチール製セグメントを構成する接合
端板の接続孔に臨む内面には、接続孔に連通しかつ連結
ボルトを螺合するねじ孔を備えた第１のシース管が取り
付けられ、 他方のスチール製セグメントを構成する接合端板の接続
孔に臨む内面には、接続孔に連通しかつ内面に連結ボル
トをねじ止めして仮付けするねじ孔を備えた第２のシー
ス管が設けられ、 さらに、前記連結ボルトには、先端部近傍に雄ねじ部が
形成されかつ先端部に先を細くしたテーパー部が設けら
れ、この連結ボルトの軸体の雄ねじ部を除いた部分の径
が前記第２のシース管の内径より小径に形成されてな
り、 前記連結ボルトは、予め前記第２のシース管内に挿通さ
れかつ先端部近傍に形成された前記雄ねじ部が前記仮付
け用のねじ孔へ螺合された状態で、前記接続孔内に収納
されていることを特徴とするものである。

［作用］ 前記構成によれば、この発明のセグメント継手部の構造
を用いた場合には、セグメントの製造現場において予
め、ワッシャと防水ゴムパッキンとを取り付けた連結ボ
ルトを第２のシース管に螺合して仮付けしておくことに
より、セグメントと連結ボルトを一体化して搬入できる
ので、トンネル構築現場において連結ボルトを独立して
搬入する必要がなくなり、これら連結ボルトなどの備品
の在庫管理をする必要がなく、セグメントを組み立てた
際にセグメントの連結ボルトを締め付けるだけでセグメ
ント同士を締結することができる。

また、連結ボルトの先端部に先を細かくしたテーパー部
を設けたことにより、第１のシース管と第２のシース管
の中心軸が多少ずれても、連結ボルトを回転しながら押
し込むことにより連続孔の開口部に前記連結ボルトのテ
ーパー部が案内されて第２のシースの通信軸に連結ボル
トの中心軸を合わせて、連結ボルトを第２のシース管に
螺合することができる。

［実施例］ 以下、図面を参照してこの発明の第１の実施例を説明す
る。

第１図及び第２図は、コンクリート製の平板型セグメン
ト継手部の構造を示す図面である。

なお、従来の技術と同一の要素については、第８図と同
一符号を付してその説明を省略する。

第１図及び第２図に示すように、この実施例のセグメン
トの継手部の構造は、接合されるコンクリート製の平板
型セグメント３、３…の４つの接合端面3a、3a…、3b、
3b…に開口して接合端面3a、3bに対して垂直に接続孔16
及び接続孔20が形成されている。これら接続孔16、20の
うち一方の接続孔16は、連結ボルト15と螺合してセグメ
ント同士を締め付けるねじ孔17aを有する第１のシース
管17により構成されている。

前記第１のシース管17の後端部には、平板部17bが第１
のシース管17本体と一体に取り付けられており、連結ボ
ルト15を螺合して締めつけた際に、この平板部17bがコ
ンクリート層を押さえるようになっている。

前記接続孔16の開口部16aは、継手ボルト15の中心軸と
接続孔16の中心軸とが多少ずれても継手ボルト15が挿入
しやすいように広げられている。

他方の接続孔20は、平板型セグメント３内面に開口して
設けられている連結ボルト15操作用の凹所3c、3cと接合
端面3a、3bとの間を連通して形成されている。この接続
孔20は、連結ボルト15を仮止めするねじ孔19aを有する
第２のシース管19とこの第２のシース管19と接合端面3
a、3bに設けられた開口部20aとの間に内径が第２のシー
ス管19の内径より大きくされた遊嵌孔20bとにより構成
されている。

前記平板型セグメント３、３を締結する連結ボルト15
は、軸体15aとナット15bとにより構成されたものであ
る。この軸体15aの先端部には、先を細かくしたテーパ
ー部15cが設けられ、その後ろに第１及び第２のシース1
7、19のねじ孔17a、19aと螺合する雄ねじ部15dが設けら
れ、軸体15aの雄ねじ部15d以外の部分が第２のシース管
19のねじ孔19aを通過できるように雄ねじ部15dより細く
形成され、後端部に前記ナット15bを螺合する雄ねじ部1
5eが設けられ、この雄ねじ部15eに前記ナット15bが螺合
されている。

この連結ボルト15にワッシャ21と防水ゴムパッキン22を
嵌め込み、連結ボルト15が接続孔20から接続孔16に差し
渡され、第１のシース17のねじ孔17aと螺合して締め付
けられ、平板型セグメント３、３…が締結されている。

この実施例のセグメント継手部の構造を用いて、平板型
セグメント３を締結するには、まず、第２図に示すよう
に、平板型セグメント３の製造現場において、連結ボル
ト15の軸体15aを、接合端面3a、3bから接合孔20に挿通
し、この軸体15aに凹所3cから防水ゴムパッキン22とワ
ッシャ21を嵌め込み、雄ねじ部15eにナット15bを螺合す
る。次に、第２のシース19のねじ孔19aに、連結ボルト1
5の雄ねじ部15dを螺合しておく。

次に、この平板型セグメント３をトンネル構築現場に搬
入し、接合される平板型セグメント３、３同士の接合端
面3a、3bを突き合わせて平板型セグメント３の第２のシ
ース19に仮止めされた連結ボルト15を回転して締め付け
ていくことにより、継手ボルト15の雄ねじ部15dが第２
のシース19のねじ孔19aから外れ、第１のシース17のね
じ孔17aと螺合し、平板型セグメント３同士を締結す
る。この際には、連結ボルト15の先端部のテーパー部15
cが、連結ボルト15の中心軸と第１のシース17の中心軸
が一致するように接続孔20の開口部16aに案内されるの
で、連結ボルト15を回転して締め付けることにより、第
２のシース17のねじ孔17aに正確に螺合される。

この実施例のセグメント継手部の構造によれば、予め、
セグメント製造現場において、防水ゴムパッキン22とワ
ッシャ21を嵌め込んだ連結ボルト15を第１のシース17に
仮止めしておき、これを現場に搬入することにより、連
結ボルトをセグメントとは別に搬入する必要がなくなる
ので、トンネル構築現場において、連結ボルト15、ナッ
ト15b、ワッシャ21、防水ゴムパッキン22の在庫管理を
する必要がなく、トンネル構築現場の資材管理を省力化
することができる。

また、前記従来の継手部では、ボルトとナットを締める
ために、接合される２つの平板型セグメントの両方の接
合部に凹所3cとワッシャ21と防水ゴムパッキン22を必要
としたが、この実施例の場合は、２つの平板型セグメン
トの片方の第１のシース17に連結ボルト15を螺合するこ
とにより、２つの平板型セグメント３、３を締結するこ
とができるので、凹所3cとワッシャ21と防水ゴムパッキ
ン22は片方だけでよく、ワッシャ21と防水ゴムパッキン
22の数を半減することができる。

また、前記従来の技術と違い継手金物を使用していない
ので、防錆対策を簡素化することができる。さらに、連
結ボルト15操作用の凹所3cが一つの締結箇所につき一つ
だけなので、凹所3cへモルタルを充填する場合はその手
間が削減できる。

また、連結ボルト15の先端部にテーパー部15cが設けら
れ、接合孔20の遊嵌孔20bの内径が第２のシース管19の
内径より広くされたことにより、接続孔16の中心軸と接
続孔20の中心軸が多少ずれても、連結ボルト15の先端が
接続孔16のずれに対応して動いて接続孔16の開口部16a
に入り、この開口部16aにテーパー部15cが案内されて、
連結ボルトを回転させながら押し付けることにより、連
結ボルト15と第２のシース19の中央軸が一致するように
なっているので、連結ボルト15を締め付けて平板型セグ
メント３同士を締結することができる。

上述のようにトンネル構築現場におけるセグメントの接
合は、仮止めされた、連結ボルトを回して締め付けるだ
けであり、作業を簡素化することができる。

従って、作業が簡素化され、連結ボルト15と第２のシー
ス19の中心軸が多少ずれても連結ボルト15を締め付けら
れることから、この作業をロボットなどを利用して簡単
に自動化することができ、人手不足を解消することがで
きる。

また、トンネルの構築において、律速になっていたセグ
メントの接合作業を簡素化する事により迅速化すること
ができるので、トンネル工事全体の工期の短縮をするこ
とが可能となる。

従って、工期の短縮、省力化及び自動化ができることか
ら、トンネル構築の経費を大幅に削減することができ
る。

第３図及び第４図に示す図面は、この発明の第２の実施
例を示す図面で、コンクリート製の中子型セグメントの
継手部の構造を示すものである。

なお、前記従来及び前記第１の実施例と同一の構成要素
については、第１、第２及び第９図と同一の符号を付し
て説明を省略する。

この実施例において、中子型セグメント10の継手部の構
造は、接合されるコンクリート製の中子型セグメント1
0、10…の接合端面10a、10a及び接合端面10b、10bに開
口して、接合端面10a、10bに対して垂直に延びる接続孔
16及び接合孔20が形成されている。

これら接合孔16、20のうち一方の接続孔16は、前記実施
例の接続孔16と同様の構成になっている。

他方の接続孔20は、平板型セグメント３の凹所3cの代わ
りにい中子型セグメント10の内面に形成されている箱抜
き部10cと接合端面10a、10a及び10b、10bとの間を連通
し、所定の長さの連結ボルト15を使用するために、箱抜
き部10c側の開口部にワッシャ21とナット15bを収める座
ぐり20cが設けられたことを除いて、前記実施例の接続
孔20と同様の構成となっている。

この実施例の中子型セグメント10を連結する連結ボルト
15は、前記実施例の連結ボルト５と同様の構成となって
いる。

この実施例のセグメント継手部の構造によるセグメント
の接合方法は、前記実施例と同様であり、中子型セグメ
ント10においても平板型セグメントと同様の効果を奏す
ることができる。

第５図及び第６図に示す図面は、この発明の第３の実施
例を示す図面であって、スチールセグメトの継手部の構
造を示す図面である。

なお、前記従来例及び前記第１の実施例と同一の構成要
素については、同一の符号を付して、説明を省略する。

接続される一対のスチールセグメント25の両方には、こ
のスチールセグメント25本体外周に設けられた接合端板
26に、連結ボルトを差し渡してねじ止めするための接合
孔26a、26a…及び接合孔26b、26b…が設けられている。
これら接合孔26a、26bのうち一方の接続孔26aが設けら
れた接合端板26の接合孔26aに臨む内面には、前記第１
の実施例と同様の第１のシース管17が開口部を前記接続
孔26aに向けて、接合端板26に対して垂直に溶接して取
り付けられている。

他方の接続孔26bが設けられた接合端板26の接続孔26bに
臨む内面には、前記第１の実施例と同様の第２のシース
管19が接合端板26に対して垂直に溶接して取り付けられ
ている。

前記スチールセグメント25、25を連結する連結ボルト15
が前記第１の実施例と同様の構成となっている。

方の実施例のセグメント継手部の構造を用いたスチール
セグメントの接合方法は、前記第１の実施例と同様であ
り、スチールセグメント25、25を接合する場合において
も前記第１及び第２のコンクリート製セグメントと同様
の効果を奏することができる。

なお、地震の際にはセグメント３、10、25の接合面にず
れが生じる場合があり、この場合には連結ボルト15が長
い方が有利であり、地震対策のために、前記第１のシー
ス管17を長くしてこのシース管17のねじ孔17aの部分を
第１のシース管17の奥に設けることにより長い連結ボル
ト15を使用することができる。

なお、第１のシース管17に予めグリスなどを注入してお
くことにより、連結ボルト15を第１のシース管17を締め
込んだ場合に、第１及び第２のシース管17、19と連結ボ
ルト15の間にグリスがまわり込んで、連結ボルト15及び
第１及び第２のシース管17、19の内面等の防錆を容易に
行うことができる。

なお、平板型セグメント３において、連結ボルト15の操
作用の凹所3cを小さくしたい場合または連結ボルト15を
短かくたい場合には、接続孔20の凹所3c側の開口部にワ
ッシャ21及びナット15bを収める座ぐりを設け、この座
ぐりを深くすることにより対応することができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように、この発明のセグメント継手
部の構造によれば、連結ボルトの先端部にテーパー部が
設けられているので、コンクリート製のセグメントを接
合する際に、接合されるセグメントの接合端面に設けら
れた接合孔の中心軸が互いに多少ずれても、連結ボルト
を回転しながら押し付けるだけで第１のシース管の開口
部に前記テーパー部が案内されて、連結ボルトと第１の
シース管の中心軸を合わせることができる。

また、セグメントをトンネル構築現場に搬入する前に予
め第二のシース管にワッシャと防水ゴムパッキンを付け
た連結ボルトを仮止めしておくことにより、トンネル構
築現場においては、セグメント接合端面を突き合わせた
後は、第２のシース管に仮止めされあ連結ボルトを締め
付けるだけで、セグメント同士を接合することができ
る。従って、トンネル構築現場において、連結ボルト、
ワッシャ、防水ゴムパッキンの在庫管理が不要となり、
また、連結ボルトを締め付けるだけでセグメントを締結
できるので大幅にセグメント接合作業を簡略化、省力
化、迅速化できる。

また、連結ボルトが第２のシース管の仮付け用のねじ孔
に螺合されて接続孔内に収納されているので、セグメン
トの搬送、設置時において、連結ボルトの、接続孔内に
おける移動及び接続孔からの突出を防止することができ
る。

これにより、搬送時に、連結ボルトが移動して接続孔周
辺に干渉することによるセグメント及び連結ボルトの破
損・損傷、及び設置時に、接続孔から突出した連結ボル
トが他のセグメントに干渉することによるセグメント及
び連結ボルトの破損・損傷、作業の中断等様々な障害を
確実に防止することができる。

また、トンネル構築において時間の係っていたセグメン
トの接合作業を迅速化できることによって、トンネル構
築の工期を短縮することができる。

また、連結ボルトを締め付けるだけでセグメントを接合
できるので容易にこの作業を自動化することができる。

以上のように、セグメント接合作業の簡略化、省力化、
迅速化、自動化及びトンネル構築の工期の短縮により大
幅にトンネル構築の経費を削減することができる。

また、スチールセグメントにおいても、第１及び第２の
シースを設け、前記連結ボルトを使用することにより、
コンクリート製のセグメントと同様の効果を奏すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第６図はこの発明の実施例を示す図面であっ
て、第１図は接合されたコンクリート製の平板型セグメ
ントを示す一部を欠いた要部斜視図、第２図は平板型セ
グメントの継手部の構造を示す断面図、第３図は接続さ
れたコンクリート製の中子型セグメントを示す一部を欠
いた要部斜視図、第４図は中子型セグメントの継手部の
構造を示す断面図、第５図は接合されたスチールセグメ
ントの一部を欠いた要部斜視図、第６図はスチールセグ
メントの継手部の構造を示す断面図、第７図ないし第９
図は従来の技術をしめす図面であって、第７図は平板型
セグメントによって組まれた筒状壁体を示す要部斜視
図、第８図は平板型セグメントを示す斜視図、第９図は
中子型セグメントを示す斜視図。 ３……平板型セグメント、3a……接合端面、3b……接合
端面、3c……凹所、４……継手金具、10……中子型セグ
メント、10a……接合端面、10b……接合端面、10c……
箱抜き部、15……連結ボルト、15a……軸体、15b……ナ
ット、15c……テーパー部、16……接続孔、17……第１
のシース管、17a……ねじ孔、19……接続孔、19a……ね
じ孔、20……第２のシース管、21……ワッシャ、22……
防水ゴムパッキン、25……スチールセグメント、26……
接合端板、26a……接続孔、26b……接続孔。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに、接続すべきコンクリート製セグメ
   ントの接合端面に設けられた接続孔に連結ボルトを差し
   渡しねじ止めして連結するセグメント継手部の構造であ
   って、 前記接続孔のうち一方の接続孔は、連結ボルトを螺合す
   るねじ孔を備えた第１のシース管により構成され、 他方の接続孔は、コンクリート製セグメントの内面に開
   口するボルト操作用の凹所に連通しかつ接続孔の一部が
   前記連結ボルトをねじ止めして仮付けするねじ孔を備え
   た第２のシース管により構成され、 さらに、前記連結ボルトには、先端部近傍に雄ねじ部が
   形成されかつ先端部に先を細くしたテーバー部が設けら
   れ、この連結ボルトの軸体の雄ねじ部を除いた部分の径
   が前記第２のシース管の内径より小径に形成されてな
   り、 前記連結ボルトは、予め前記第２のシース管内に挿通さ
   れかつ先端部近傍に形成された前記雄ねじ部が前記仮付
   け用のねじ孔へ螺合された状態で、前記接続孔内に収納
   されてなることを特徴とするセグメント継手部の構造。
2. 【請求項２】互いに接続すべきスチール製セグメントの
   接合端板に設けられた接続孔に連結ボルトを差し渡し、
   当該連結ボルトをねじ止めして連結するセグメント継手
   部の構造であって、 接続すべき一方のスチール製セグメントを構成する接合
   端板の接続孔に臨む内面には、接続孔に連通しかつ連結
   ボルトを螺合するねじ孔を備えた第１のシース管が取り
   付けられ、 他方のスチール製セグメントを構成する接合端板の接続
   孔に臨む内面には、接続孔に連通しかつ内面に連結ボル
   トをねじ止めして仮付けするねじ孔を備えた第２のシー
   ス管が設けられ、 さらに、前記連結ボルトには、先端部近傍に雄ねじ部が
   形成されかつ先端部に先を細くしたテーパー部が設けら
   れ、この連結ボルトの軸体の雄ねじ部を除いた部分の径
   が前記第２のシース管の内径より小径に形成されてな
   り、 前記連結ボルトは、予め前記第２のシース管内に挿通さ
   れかつ先端部近傍に形成された前記雄ねじ部が前記仮付
   け用のねじ孔へ螺合された状態で、前記接続孔内に収納
   されてなることを特徴とするセグメントの継手構造。