JPH0796879B2 - 亀甲型セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシールド工法によって掘削されたトンネル内周
壁面に施工される亀甲型セグメントの継手構造に関する
ものである。

（従来の技術） 従来から、シールド工法によってトンネルを掘進しなが
ら、その掘削壁面にセグメント覆工を施すには、第13、
14図に示すように、矩形状のセグメント（ａ）を使用
し、一定長さのトンネル部の掘削後、セグメント（ａ）
の長辺側後端面を既に組立てられたセグメントの長辺側
前端面にボルト・ナット等によって連結（ｂ）すると共
にトンネル周方向に隣接するセグメントの短辺側端面を
互いに接合、連結（ｃ）しながら組立てることにより１
リングの覆工部を形成し、次いでこのリング状覆工部の
前端面に推進ジャッキ（ｄ）のスプレッダを受止させて
該推進ジャッキ（ｄ）を伸長させながら一定長さのトン
ネル部を掘削し、推進ジャッキ（ｄ）の収縮後、上記同
様にして次の１リングの覆工部を形成していくことが行
われているが、このような覆工方法によれば、セグメン
ト同士の接続作業に著しい手間を要するばかりでなく、
シールドの掘進施工とセグメントの組立施工とを別々に
独立して行わなければならないために、掘削稼働率が低
下し、特に、長距離トンネルの施工には長期間を要する
という問題点がある。

このため、第12図に示すように、亀甲型セグメント
（１）が開発された。

この亀甲型セグメント（１）を使用すれば、トンネルの
周方向に千鳥状に組み合わされ、その方向に隣接するセ
グメント同士は、トンネル長さ方向に接合した２個のセ
グメント（１）（１）の傾斜端面で形成されるＶ字状端
面にその両側傾斜端面（５）（６）を嵌合状態で接合さ
れているために、正確な接合が可能となるばかりでな
く、トンネル長さ方向の端面は、突出したセグメント
（１）の前半部分による突出端面（３）と次のセグメン
ト（１）の後半部分を嵌合させる台形状空間部（15）の
端面とが交互に露出した状態となり、任意の空間部（1
5）に次のセグメントを嵌合させるセグメント組立作業
と、その空間部（15）を除く全ての端面（３）をシール
ド掘削機の推進ジャッキの反力をとってシールド機を掘
進させる掘削施工とを並行して同時施工することが可能
となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、亀甲型セグメント（１）（１）同士の連
結手段としては、従来の長方形状セグメント（ａ）と同
様に、互いに並行な前後端面部とＶ字状両端面部との数
個所に継手ボックスを埋設状態で配設しておき、トンネ
ル長さ方向の連結は互いに接合した前後端面部の対向す
る継手ボックス間をボルト・ナットで締結することによ
り行い、トンネル周方向の連結は互いに接合したＶ字状
両端面部に配設された継手ボックス間をボルト・ナット
で連結することによって行われているために、その接続
作業に著しい手間を要してトンネルの施工能率が低下す
るばかりでなく、複数個の継手ボックスや該ボックスの
アンカー筋等を要して構造が複雑化すると共に高価につ
くという問題点があった。

本発明はこのような問題点を解消し、トンネルの周方向
並びに長さ方向の連結を一工程で簡単、且つ確実に行え
るようにした亀甲型セグメントの継手構造の提供を目的
とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の亀甲型セグメント
の継手構造は、互いに並行な前後端面の両端にＶ字状に
形成された前後傾斜端面を有する亀甲型セグメントにお
いて、各亀甲型セグメントにトンネルに沿って左右螺旋
方向に貫通する斜行貫通孔を穿設して亀甲型セグメント
を組立てた際に互いに接合する亀甲型セグメントの前記
斜行貫通孔同士が左右螺旋方向に連通するように形成
し、これらの斜行貫通孔に連結ロッドを挿通して亀甲型
セグメントが接合する前後傾斜端面部において該連結ロ
ッドの先端を既に挿入されている連結ロッドの基端に取
付けた継手金具に連結してなる構造を有するものであ
る。

（作用） シールド掘削機によって掘削されるトンネル壁面を亀甲
型セグメントによって覆工する場合、トンネルの周方向
に対向する亀甲型セグメントの前後傾斜端面同士を交互
に接合させながら千鳥状に組み合わせると、１つおきに
組み合わされた亀甲型セグメントの前半台形状部分が前
方に突出した状態となり、これらの突出前半台形状部分
間には該前半台形状部と同形状の台形状空間部が形成さ
れることになる。

この台形状空間部にトンネルの掘進に並行して次の亀甲
型セグメントの後半台形状部分を順次嵌合させながら連
結する作業をトンネル周方向に１回り行うと、これらの
亀甲型セグメントの前半台形状部分が先に組立てられた
前記突出前半台形状部分から前方に突出し、その突出部
の前側傾斜端面間に上記同様にして次の亀甲型セグメン
トの嵌合用台形状空間部が形成される。

この作業を繰り返し行ってトンネルの長さ方向に亀甲型
セグメントによる覆工を施こしていくものであるが、亀
甲型セグメント同士を連結させる場合、台形状空間部に
亀甲型セグメントを嵌め込んだのち、該亀甲型セグメン
トに貫設している斜行貫通孔に一定長さの連結ロッドを
挿入すると、該連結ロッドはトンネルに沿う螺旋方向に
導入されて既に組立てられている亀甲型セグメントの前
側傾斜端面に達し、該前側傾斜端面に露呈している連結
ロッドの継手金具にその先端を螺合等により連結させる
ものである。

このようにして亀甲型セグメント同士を連結させると、
連結ロッドは亀甲型セグメント覆工内を左右螺旋方向に
連続した状態となって、亀甲型セグメントがトンネルの
長さ方向並びに周方向に強硬に連結した覆工構造を形成
するものである。

（実 施 例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図は一
定厚さを有する鉄筋コンクリート製の亀甲型セグメント
（１）を示すものであって、その外周形状は、互いに平
行な同一長さの前後端面（２）（３）とこれらの前後端
面（２）（３）の両端間に互いにＶ字状となる同一長さ
の前後傾斜端面（４）（５）とに形成されてあり、さら
に、互いに対向する前後傾斜端面（４）（５）も平行と
なるように形成されていると共に、全体の形状をその前
後端面の長さ方向に向かってトンネル周方向の彎曲掘削
面に沿う円弧状面に彎曲、形成してなるものである。

なお、この亀甲型セグメント（１）の外周面並びにトン
ネル壁面に接する側の面に鋼板材を一体に固着してなる
複合セグメントや、鋼製セグメントであってもよい。

（６）（７）は亀甲型セグメント（１）の互いに平行に
対向した前後傾斜端面（４）（５）間に貫設している左
右斜行貫通孔で、亀甲型セグメント（１）内に埋設した
鋼管（８）の中空内部によって形成されてあり、これら
の左右斜行貫通孔（６）（７）は亀甲型セグメント
（１）内において厚さ方向にずらして互いに連通するこ
となく設けられているものである。

なお、図においては互いに平行な左右斜行貫通孔（６）
（６）、（７）（７）を２本宛、設けているが、少なく
とも１本宛設けておけばよい。

（９）は左右斜行貫通孔（６）（７）に略等しい長さを
有する連結ロッドで、第３、４図に示すように、その先
端に螺子部（10）を形成していると共に基端側に螺子部
（10）が螺合可能な螺子孔（12）を設けた継手金具（1
1）を取付けてある。

この継手金具（11）は螺子部（10）との連結を容易にす
るために、連結ロッド（９）の基端に頭部付ピン（13）
を突設し、該ピン（13）の頭部をその端部に穿設した係
止孔（14）を通じて継手金具（11）内に挿入、係止させ
ることにより、ピン（13）に対して傾動可能にしている
と共に螺子孔（12）の開口端をラッパ状に拡開させてあ
る。

なお、上記左右斜行貫通孔（６）（７）は亀甲型セグメ
ント（１）の彎曲度に応じて彎曲、形成されており、こ
のため、連結ロッド（９）もその長さ方向に該斜行貫通
孔（６）（７）と一彎曲度に形成しておくか、或いは可
撓性鋼材によって形成してある。

このように構成した亀甲型セグメント（１）をシールド
掘削機によって掘削されたトンネル壁面に組立てゝ覆工
を施した場合、第12図に示すように、任意の亀甲型セグ
メント（１）においてその前後傾斜端面（４）（４）、
（５）（５）に、夫々対向する亀甲型セグメント（１）
（１）の傾斜端面（４）（５）が接合した状態でトンネ
ルの周方向に千鳥状に亀甲型セグメント（１）が配設さ
れ、トンネル長さ方向には前後端面（２）（３）同士が
接合した状態で亀甲型セグメント（１）（１）が順次配
設されてあり、且つ互いに接合した亀甲型セグメント
（１）（１）の傾斜端面（４）（５）部分において、第
２図に示すように、左右斜行貫通孔（６）（７）に挿入
されている連結ロッド（９）同士が先端螺子部（10）と
継手金具（11）との連結によって一体化した状態となっ
ている。

従って、これらの螺子部（10）と継手金具（11）とを介
して多数の連結ロッド（９）（９）・・・（９）が亀甲
型セグメント覆工内をトンネル壁面に沿って左右螺旋方
向に連続した状態で連結し、強固な組立てが可能となる
ものである。

次に、このようなセグメント覆工の施工方法を述べる
と、既に一定長さのトンネル部分に組立てられた亀甲型
セグメント（１）による覆工の前端部の形状は第６図の
展開図で示すように、トンネルの周方向に亀甲型セグメ
ント（１）（１）・・・（１）が順次前後傾斜端面
（４）（５）同士を接合して千鳥状に配設されていて、
トンネル周方向に１つおきの亀甲型セグメント（１）の
前半台形状部分が突出していると共にこれらの亀甲型セ
グメント（１）（１）の対向する前側の傾斜端面（４）
（４）間には亀甲型セグメント（１）を２分割した台形
状の空間部（15）が形成された状態となっている。

この状態から、次に組立てるべき亀甲型セグメント（1
a）（斜線で示している）を嵌合させる任意の台形状空
間部（15a）以外の他の亀甲型セグメント（１）の前端
面板（３）にシールド機（図示せず）に装着している複
数本の推進ジャッキ（16）のスプレッダを受止させ、前
記台形状空間部（15a）に対応する推進ジャッキ（16）
を収縮させた状態にして該台形状空間部（15）にエレク
ター（図示せず）を使用して亀甲型セグメント（1a）の
後半台形状部分を嵌め込んで組立作業を行うと同時に亀
甲型セグメント（１）の前端面（２）に支持させている
推進ジャッキ（16）を伸長させてシールド機を掘進させ
ることによりトンネルの掘削を続行する。この時、前記
組立中の亀甲型セグメント（1a）に続いて、次の亀甲型
セグメント（1b）の組立部位である台形状空間部（15
b）に対応する推進ジャッキ（16）は伸長させることな
く徐々に収縮させて次の組立作業空間部を得る。

上記亀甲型セグメント（1a）を台形状空間部（15a）に
組み立てるには、該亀甲型セグメント（1a）の後半台形
状部分をこの台形状空間部（15a）に嵌合させると、そ
の後端面（３）が既に組立られているトンネル長さ方向
の亀甲型セグメント（１）の前端面（３）に当接すると
共に後側の両傾斜端面（５）（５）はトンネル周方向に
組立てられている隣接する亀甲型セグメント（１）
（１）の前側傾斜面（４）（４）に夫々当接し、第９図
に示すように、これらの亀甲型セグメント（１）（１）
に設けている左右斜行貫通孔（６）（７）が該亀甲型セ
グメント（1a）に設けている左右斜行貫通孔（６）
（７）に夫々連通した状態となる。

亀甲型セグメント（１）（１）の左右斜行貫通孔（６）
（７）内には亀甲型セグメント同士を連結させた状態で
挿入された連結ロッド（９）が既に配設されていてその
連結ロッド（９）の基端に取付けている継手金具（11）
がこれらの亀甲型セグメント（１）（１）の前側傾斜端
面（４）（４）のトンネル内側に設けた切欠部（20）に
露出させているので、組立るべき前記亀甲型セグメント
（1a）の左右斜行貫通孔（６）（７）に次の連結ロッド
（９）を挿入すると、その先端螺子部（10）が継手金具
（11）の拡開端面に当接して螺子孔（12）に内され、こ
の状態から該既設の継手金具（11）をトンネル内から適
宜な工具によって回転させれば、螺子部（10）が継手金
具（11）の螺子孔（12）に螺合して亀甲型セグメント
（1a）が既に組立てられている亀甲型セグメント（１）
（１）に接続されるものである。

なお、連結ロッド（９）は予め左右斜行貫通孔（６）
（７）に挿通状態で組み込んでおいてもよい。

この連結作業が終わると、それまで収縮させていた該部
分に対応する推進ジャッキ（16）を伸長させて亀甲型セ
グメント（1a）の前端面（２）に当接させることにより
シールド機による掘進を続行させると共に、引き続いて
次に亀甲型セグメント（1b）を上述した位置における台
形状空間部（15b）に嵌め込み、上記同様にして連結ロ
ッド（９）を左右斜行貫通孔（６）（７）に挿通して既
に組立られている亀甲型セグメント（１）（１）に接合
傾斜端面部においてその螺子部（10）を継手金具（11）
に連結させる（第７図参照）。この間、シールド機によ
る掘進を続行すると共に次の台形状空間部（15c）に対
応する推進ジャッキ（16）を収縮させて連結作業空間部
を確保し、第８図に示すように該台形状空間部（15c）
に次の亀甲型セグメント（1c）を上記同様にして組立て
る。

このように、シールド機を掘進させながら台形状空間部
（15）に順次亀甲型セグメント（１）を組立てることよ
ってセグメント覆工を施工していくものである。

第10図は本発明における亀甲型セグメントの継手構造の
変形例を示すもので、上記実施例においては、左右斜行
貫通孔（６）（７）を互いに平行に対向した前後傾斜端
面（４）（５）間に貫通するように設けているが、この
実施例においては、左右斜行貫通孔（６）（７）のトン
ネルの長さ方向に対する傾斜度を前記実施例の左右斜行
貫通孔（６）（７）よりも緩くして亀甲型セグメント
（１）の前端面（２）と後側傾斜端面（５）間、並びに
後端面（３）と前側傾斜端面（４）間に貫通するように
左右斜行貫通孔（６）（７）を設けているもので、台形
状空間部（15）内に組立られる亀甲型セグメント（15）
の前側傾斜端面（４）（４）に開口する左右斜行貫通孔
（６）（７）は、上記実施例のように後側傾斜端面
（５）（５）に接合する亀甲型セグメント（１）（１）
側に連通することなく、トンネル長さ方向、即ち、該亀
甲型セグメント（１）の後端面（３）に接合する亀甲型
セグメント（１）の後側傾斜端面（５）に前後接合端面
（４）（５）を介して連通しているものである。

従って、連結ロッド（９）としては、上記実施例の連結
ロッドよりも長いもの、即ち、トンネル長さ方向に接合
した前後亀甲型セグメント（１）（１）において、前側
の亀甲型セグメント（１）の前側傾斜端面（4a）と該傾
斜端面に平行に対向する後側の亀甲型セグメント（１）
の後側傾斜端面（5a）間の距離に等しい長さのものを使
用し、前端面（２）に開口する左右斜行貫通孔（６）
（７）からは連結ロッド（９）を挿入することなく該前
端面（２）に推進ジャッキを当接可能にして、前記前側
傾斜端面（4a）（4a）から前記後側傾斜端面（5a）（5
a）に向かって左右斜行貫通孔（６）（７）に連結ロッ
ド（９）を挿通するものである。

この連結ロッド（９）と既に配設された連結ロッド
（９）との連結手段は上記実施例と同様である。

次に、第11図は本発明における亀甲型セグメントの継手
構造のさらに別な実施例を示すもので、左右斜行貫通孔
（６）（７）のトンネルの長さ方向に対する傾斜度を前
記両実施例の左右斜行貫通孔（６）（７）よりもさらに
緩傾斜させているもので、トンネル長さ方向に組立てら
れた３個の亀甲型セグメント（１）〜（１）間に亘って
連結ロッド（９）を挿入するように構成しているもので
ある。

即ち、前側の亀甲型セグメント（１）の前側傾斜端面
（4b）と中間部の亀甲型セグメント（１）を介して該傾
斜端面に平行に対向する後側の亀甲型セグメント（１）
の後側傾斜端面（5b）間の距離に等しい長さの連結ロッ
ド（９）を使用し、前記前側傾斜端面（4b）（4b）から
前記後側傾斜端面（5b）（5b）に向かって左右斜行貫通
孔（６）（７）に連結ロッド（９）を挿通するものであ
る。

この連結ロッド（９）と既に配設された連結ロッド
（９）との連結手段は上記実施例と同様である。

なお、連結ロッド（９）の連結手段は、ロッド先端部に
螺子部（10）を設け、この螺子部（10）をロッド基端側
に取付けた継手金具（11）に螺合させるようにしたが、
第５図に示すように、ロッド先端部外周面に周溝（17）
を設ける一方、継手金具（11）には該ロッド先端部の挿
嵌孔（18）を設けておき、この挿嵌孔（18）の内周面に
突設した弾性係止片（19）をロッド先端部の周溝（17）
に係止させるように構成してもよく、このように構成す
れば、連結ロッド（９）を必ずしも可撓性とすることな
く亀甲型セグメント（１）の彎曲度に応じて彎曲させた
状態で左右斜行貫通孔（６）（７）内に挿入し、押し込
むことによってその先端部を継手金具（11）に連結させ
ることができる。

又、連結ロッド（９）の挿入後、必要に応じて左右斜行
貫通孔（６）（７）を形成している鋼管（８）内にセメ
ントミルク等を注入してもよい。

（発明の効果） 以上のように本発明の亀甲型セグメントの継手構造によ
れば、互いに並行な前後端面の両端にＶ字状に形成され
た前後傾斜端面を有する亀甲型セグメントにおいて、各
亀甲型セグメントにトンネルに沿って左右螺旋方向に貫
通する斜行貫通孔を穿設して亀甲型セグメントを組立て
た際に互いに接合する亀甲型セグメントの前記斜行貫通
孔同士が左右螺旋方向に連通するように形成し、これら
の斜行貫通孔に連結ロッドを挿通して亀甲型セグメント
が接合する前後傾斜端面部において該連結ロッドの先端
を既に挿入されている連結ロッドの基端に取付けた継手
金具に連結してなる構造を有しているので、従来のよう
なセグメント間継手ボックスや該継手ボックスなどのア
ンカー筋が不要となって構造が簡易化するばかりでな
く、安価に提供できるのは勿論、亀甲型セグメントはそ
の内部にトンネルに沿って左右螺旋方向に貫通する斜行
貫通孔を設けてこれらの斜行貫通孔に挿入する連結ロッ
ドによって順次連結されているので、連結ロッドはトン
ネル壁面に施工される亀甲型セグメント覆工内を左右螺
旋状に連続した状態に順次連結して亀甲型セグメント同
士を周方向にも長さ方向にも一工程で同時に連結させる
ことができると共にトンネル断面に作用する曲げや軸応
力に対して強固な連結構造を構成するものである。

又、亀甲型セグメント同士の継手作業は、上記のように
亀甲型セグメントの左右斜行貫通孔に連結ロッドを挿入
することによって行われるので、亀甲型セグメントの組
立作業が円滑且つ能率良く行えてシールド機による掘削
稼働率を向上させることができ、長距離のトンネル急速
施工に対応させることができるものである。

さらに、亀甲型セグメントが接合する前後傾斜端面部に
おいて該連結ロッドの先端を既に挿入されている連結ロ
ッドの基端に取付けた継手金具に連結させるので、推進
ジャッキが当接する亀甲型セグメントの前端面に継手金
具は存在しないからシールド機の掘進が支障なく円滑に
行えるものである。

又、連結ロッドは亀甲型セグメントに設けている左右斜
行貫通孔に対してその挿入方向、挿入位置が設定されて
いると共に取扱いが容易であるために、この連結ロッド
の挿入、螺締作業の自動化も図ることができ、セグメン
ト覆工の作業性の向上と共に安定性が確保できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は亀甲型セ
グメントの一部を断面した平面図、第２図は連結状態を
示す縦断正面図、第３図及び第４図はその継手部の継手
前後を示す拡大断面図、第５図は継手構造の別な実施例
を示す一部の拡大縦断正面図、第６図乃至第８図は組立
工程を示す簡略展開図、第９図乃至第11図は連結ロッド
の３種の配設態様を示す簡略展開図、第12図は亀甲型セ
グメントの組立状態を示す簡略斜視図、第13図は従来の
長方形セグメントによる覆工例の簡略縦断側面図、第14
図はその簡略展開平面図である。 （１）……亀甲型セグメント、（２）（３）……前後端
面、（４）（５）……前後傾斜端面、（６）（７）……
左右斜行貫通孔、（９）……連結ロッド、（10）……螺
子部、（11）……継手金具、（15）……台形状空間部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに並行な前後端面の両端にＶ字状に形
   成された前後傾斜端面を有する亀甲型セグメントにおい
   て、各亀甲型セグメントにトンネルに沿って左右螺旋方
   向に貫通する斜行貫通孔を穿設して亀甲型セグメントを
   組立てた際に互いに接合する亀甲型セグメントの前記斜
   行貫通孔同士が左右螺旋方向に連通するように形成し、
   これらの斜行貫通孔に連結ロッドを挿通して亀甲型セグ
   メントが接合する前後傾斜端面部において該連結ロッド
   の先端を既に挿入されている連結ロッドの基端に取付け
   た継手金具に連結してなることを特徴とする亀甲型セグ
   メントの継手構造。