JPH0957727A - プレキャスト部材の型枠 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 湾曲した継手面の一方に、弧状に窪んで継手
面の長手方向に湾曲して延びる応力分散用凹部、他方
に、弧状に突出して同様に長手方向に湾曲して延びる応
力分散用凸部とをそれぞれ設けたプレキャスト部材を成
形するための型枠の製作を容易にする。 【解決手段】 継手面を成形する型枠板２２に長手方向
に湾曲して延びる凹溝２７を設け、プレキャスト部材の
応力分散用凹部又は凸部に応じた断面弧状の成形用凸部
３０又は成形用凹部を形成した弾性を有する継手成形材
２８を、その弾性を利用して湾曲させて凹溝２７に嵌合
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、凹凸の継手部を有
するプレキャスト部材、例えばシールドセグメントを成
形するための型枠に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なシールドセグメントは、
セグメント同士をボルトで緊締して互いの継手面に軸力
を加え、トンネルの設計荷重（位置圧や水圧等）により
発生するせん断力に対しては、継手面の摩擦力により対
抗している。すなわち、互いの継手面及びボルト・ナッ
ト等が、完成後に予想されるせん断荷重に対して設計耐
力を維持するような強度及び締付力にしている。

【０００３】しかし、ボルト継手による継手構造は、シ
ールド施工時にシールド機テール内で作用する作業荷重
に対しても、ボルト締付力に基づく継手面の摩擦力で対
抗するが、その耐力は、完成後に予想されるせん断荷重
に対応した設計値にされているため、シールド機推進時
のジャッキ推力やテール内での各部材の競合いなどによ
り発生する施工中の過大なせん断力に対しては抵抗でき
ず、互いの継手面に滑りが生じる。ところが、ボルト継
手では、施工時に発生するせん断荷重に対してはボルト
のせん断耐力に依存せざるを得ないのが実態であった。
そのため、ボルトにせん断荷重が集中し、ボルト回りの
セグメント部位に強大な応力が集中し、その部分から施
工中のセグメント本体や付属部材が破損（ひび割れやコ
ンクリートの剥離等）する問題があった。

【０００４】また、曲線施工などでは、シールド機推進
に伴って、完成したトンネルの曲線部に大きな横方向の
力（リング継手のせん断力）が作用し、この力が、ボル
ト締付力によるせん断耐力よりも大きくなった場合に、
施工後のセグメントの互いの継手面に滑りが生じ、前述
と同様にボルト周辺に過大な応力が発生して施工後のセ
グメント本体や付属部材が破損する問題があった。

【０００５】そこで、本発明者は、このような問題点を
解決する図１及び図２に示すような構造のシールドセグ
メント（以下「セグメント」と記す）を先に提案してい
る。このセグメントによれば、ボルト等の緊締部材への
応力集中を軽減することにより、地震や施工中における
セグメント及び付属部材の破損を防止してトンネル等の
安全性を高め、ひいてはセグメントの薄肉化や継手部の
簡素化による経済性や施工性の向上も図れる。

【０００６】図１及び図２に示すセグメント１は、長方
形を湾曲させた形状をなすＲＣ構造で、その両長辺の端
面をリング間継手面２、両短辺の端面をセグメント間継
手面３としてボルト継手によりセグメント同士を接合す
るため、各継手面２・３にはそれぞれ複数のボルト挿通
孔４が設けられている。この例では図４に示すようにＣ
形ボルト継手５を使用することから、ボルト挿通孔４
は、図３に示すようにセグメント１の湾曲した内表面１
ａと継手面２又は３との間を湾曲して貫通し、しかもボ
ルト挿通孔４は、Ｃ形ボルト継手５を若干の余裕をもっ
て貫通させることができる径になっている。セグメント
１の内表面には、各ボルト挿通孔４毎にボルトボックス
６が設けられている。

【０００７】各セグメント１の両リング間継手面２は、
全体として長手方向（トンネル周方向）に湾曲してお
り、この湾曲した両リング間継手面２には、弧状に窪ん
で長手方向に湾曲しながら延びる応力分散用凹部７と、
弧状に突出して長手方向に湾曲しながら延びる応力分散
用凸部８とがそれぞれ設けられ、また両セグメント間継
手面３には、弧状に窪んで真っ直ぐ延びる応力分散用凹
部７と、弧状に突出して真っ直ぐ延びる応力分散用凸部
８とがそれぞれ設けられている。

【０００８】セグメント１同士を接合する際には、互い
のリング間継手面２、及び互いのセグメント間継手面３
を接触させて応力分散用凹部７と応力分散用凸部８とを
嵌合させるが、その嵌合状態において凹部７と凸部８と
の間に隙間ができるように、凹部７の曲面の曲率は凸部
８の曲面の曲率よりも少し大きくなっている。すなわ
ち、この曲面を円弧面とした場合、図６に示すように凹
部７の曲面の半径は凸部８の曲面の半径よりも大きい。
しかし、凹部７の深さと凸部８の高さとは等しく、互い
のリング間継手面２を接触させたとき、及び互いのセグ
メント間継手面３を接触させたときのいずれの場合も、
凹部７の曲面谷部７ａと凸部８の曲面頂部８ａとが接触
し、通常はその接触部分の両側（継手面２・３の幅員方
向）に図５及び図６に示すように僅かな隙間９が形成さ
れるようになっている。

【０００９】従って、凹部７と凸部８とは、曲率が違う
ことからルーズな嵌合状態となって隙間９分だけ継手面
２・３の幅員方向に滑動できる余裕があることになる。
しかし、この隙間９は、ボルト継手５のボルトとボルト
挿通孔４との間に形成される隙間１０よりも小さいた
め、セグメント１同士において互いのリング間継手面２
又は互いのセグメント間継手面３が幅員方向にずれて凹
部７と凸部８とが図７に示すように滑動限界に達して
も、ボルト継手５のボルトとボルト挿通孔４との間の隙
間１０は僅かに残る。

【００１０】図４及び図５に上記のようなセグメント１
同士を接合した状態を示す。トンネル軸方向には、互い
のリング間継手面２を接触させるとともに互いの凹部７
と凸部８とを嵌合させ、トンネル断面方向には、互いの
セグメント間継手面３を接触させるとともに互いの凹部
７と凸部８とを嵌合させ、例えばＣ形ボルト継手５をボ
ルト挿通孔４に挿通させて緊締し、その締付力によって
互いの接合面が設計耐力を維持するように接合させる。
このとき、凹部７と凸部８との中心がたとえ偏心してい
ても、ボルト継手５による締付力により、凸部８の曲面
頂部８ａが凹部７の最も深い曲面谷部７ａへ向かって滑
動して凹部６の中心と凸部８の中心とを合わせようとす
る調心作用が生ずるので、セグメント１同士は自動的に
位置補正される。これは施工後でも生ずる。

【００１１】このようにセグメント同士１を接合させた
後、それらの継手面に、ボルト継手５の締付力による設
計耐力を越えるようなせん断荷重が働いたとき、凹部７
と凸部８との間には隙間９、ボルト継手５のボルトとボ
ルト挿通孔４との間には隙間１０が形成されているた
め、互いの継手面が滑動する。この場合、凹部７の曲面
及び凸部８の曲面は円弧面となっているので、凸部８の
曲面が凹部７の曲面に沿って滑動するのに伴って応力が
放射状に分散するように吸収される。また、凹部７と凸
部８との隙間９はボルトとボルト挿通孔４との隙間１０
より小さいため、ボルトがボルト挿通孔４の壁面に接触
する前に凹部７と凸部８との間が滑動限界に達する。そ
してこの後は、ボルトとボルト挿通孔４との隙間１０が
僅かに残った状態で凹部７と凸部８との嵌合部分でもせ
ん断荷重が伝達されるので、ボルトへの応力集中を防止
できる。なお、図３、図４及び図５において符号１１は
シール部材である。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このセグメン
ト１は、上記のように多くの優れた面があるものの、問
題は継手部の形状により成形が難しいということであ
る。すなわち、セグメント間の継手面３の凹部７と凸部
８については、断面が弧状であっても全体として真っ直
ぐ延びているので、これを成形する型枠板の加工はそれ
ほどではないにしても、リング間継手面２の凹部７と凸
部８とは、断面が弧状である上に、全体として湾曲して
いるので、これを成形する型枠板は、全体としてリング
間継手面２の曲率に合わせた湾曲形状にした上で、凹部
７を成形する型枠板の断面弧状の凸条及び凸部８を成形
する断面弧状の凹条の湾曲曲率を、リング間継手面２の
曲率に合わせ、しかもこの湾曲曲率及び断面弧状の曲率
を、全長にわたり一定にしなければならない。このよう
な加工を鋼板である型枠板に直接施すことは、型枠板の
長さ及び幅が大きいこともあって非常に難しく、高度の
ＮＣ加工技術を必要とするため、型枠が非常に高価なも
のとなる。

【００１３】そこで、本発明は、このような型枠の加工
を容易に行うことができ、上記のようなシールドセグメ
ント等を成形する型枠として安価に提供できるようにす
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の型枠は、プレキ
ャスト部材の継手面を成形する型枠板に長手方向に延び
る凹溝を設け、この凹溝に、プレキャスト部材の断面弧
状の応力分散用凹部又は応力分散用凸部に応じた断面弧
状の成形用凸部又は成形用凹部を形成した継手成形材を
嵌合させたものである。

【００１５】プレキャスト部材の継手面が全体として湾
曲している場合には、型枠板に長手方向に湾曲して延び
る凹溝を設け、断面弧状の成形用凸部又は断面弧状の成
形用凹部を形成した弾性を有する継手成形材を、その弾
性を利用して湾曲させて凹溝に嵌合させると良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図７から図９に示した本実施例
の型枠Ａは、前述したシールドセグメント１を成形する
ためのもので、このシールドセグメント１の内表面（ト
ンネル内面）を成形する湾曲した型枠板２１と、前後の
リング間継手面２を成形する前後の型枠板２２・２３
と、左右のセグメント間継手面３を成形する左右の型枠
板２４・２５とを組み立て、型枠板２１を底型とする湾
曲した成形空間２６を形成する。この成形空間２６内に
鉄筋を配置してコンクリートを充填することにより、前
述した形状のシールドセグメント１が成形される。これ
ら型枠板２１・２２・２３・２４・２５は、いずれも鋼
板をリブで補強したものである。

【００１７】前後の型枠板２２・２３の上辺縁２２ａ・
２３ａは、シールドセグメント１のリング間継手面２の
湾曲曲率に応じた曲率で湾曲しており、これら型枠板２
２・２３は、実質的には、成形空間２６の底面となる型
枠板２１の上面より上側の部分のみで前後のリング間継
手面２を成形する。前側の型枠板２２のこの部分の断面
構造を図１０に、その内面の形状を図８に示すように、
この部分の内面には、リング間継手面２の湾曲曲率に応
じた曲率で湾曲しながら長手方向に延びる断面コ字形の
凹溝２７が形成されている。そして、この凹溝２７内に
図１１に示すような継手成形材２８が嵌合固定されてい
る。また、後側の型枠板２２の内面にも、図１２に示す
ように同様の凹溝２７が設けられ、この凹溝２７内に図
１３に示すような継手成形材２９が嵌合固定されてい
る。

【００１８】前側の継手成形材２８には、リング間継手
面２の断面弧状の応力分散用凹部７を成形するため、断
面弧状の成形用凸部３０が一体に設けられているのに対
し、後側の継手成形材２９には、リング間継手面２の断
面弧状の応力分散用凸部７を成形するため、断面弧状の
成形用凹部３１が形成されている。これら継手成形材２
８・２９は、それ自体は全体として真っ直ぐであるが、
それぞれ凹溝２７内に嵌合する際に、それに沿って湾曲
させるため、若干の弾性を有する硬質合成樹脂、又はア
ルミニウムや銅などの弾性を有する金属等で作られてい
る。すなわち、継手部材２８・２９は、それ自体と成形
用凸部３０又は成型用凹部３１を真っ直ぐな状態で加工
した後、その弾性を利用して湾曲させて凹溝２７内に嵌
合されており、その成形用凸部３０又は成型用凹部３１
もこのような嵌合に伴って湾曲し、応力分散用凹部７及
び応力分散用凸部８の湾曲曲率に応じた湾曲曲率に変形
される。

【００１９】左右の型枠板２４・２５のうちの一方の内
面には、シールドセグメント１のセグメント間継手面３
の応力分散用凸部８を成形する成形用凹部３２、また他
方の内面には、セグメント間継手面３の応力分散用凹部
７を成形する成形用凸部３３が、上記と同様に、継手成
形材を型枠板２４・２５の凹溝に嵌合させることにより
形成されている。但し、この場合は、セグメント間継手
面３の応力分散用凹部７及び凸部８が真っ直ぐであるた
め、型枠板２４・２５の凹溝も真っ直ぐ形成され、この
凹溝に、成形用凹部３２又は成形用凸部３３を有する継
手成形材が真っ直ぐのまま嵌合されている。なお、左右
の成形用凹部及び凸部は真っ直ぐで良いので、継手成形
材を使用しないで左右の型枠板２４・２５に直接形成し
ても、製作上それほど難しくはない。

【００２０】以上、シールドセグメントを成形するため
の型枠について例示したが、本発明は、シールドセグメ
ントに限らず、円形や楕円形などを分割してプレキャス
ト化した他のプレキャスト部材（立坑トンネルやボック
スカルバートや橋脚など）のための型枠にも適用でき
る。

【００２１】

【発明の効果】本発明の型枠によれば、プレキャスト部
材の断面弧状の応力分散用凹部又は応力分散用凸部を、
型枠板の凹溝に嵌合させた継手成形材で成形するため、
この凹溝は断面コ字形などの単純な断面形状で良く、そ
の加工には特に高い精度を要求されないため、型枠板自
体の加工は容易である。継手成形材には、断面弧状の成
形用凸部又は成形用凹部を加工しなければならないが、
この継手成形材は、型枠板の凹溝に嵌合する細長いもの
となるため、その加工は容易であり、また加工時には、
全体を真っ直ぐな状態として断面弧状の成形用凸部又は
成形用凹部を真っ直ぐに加工した後、継手成形材を型枠
板の湾曲した凹溝に沿って湾曲させてこれに嵌合させれ
ば、継手成形材の断面弧状の成形用凸部又は成形用凹部
も凹溝に沿って湾曲するため、これら成形用凸部又は成
形用凹部は湾曲した形状に加工する必要はない。よっ
て、全体が湾曲しかつ断面弧状の継手部を有するプレキ
ャスト部材のための型枠であっても、製造が容易で安価
に提供でき、ひいては成形品であるプレキャスト部材の
単価の低減が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の型枠によって成形されるシールドセグ
メントの一例のリング間継手面を示す図である。

【図２】同セグメントの内表面図である。

【図３】同セグメントの接合前の状態を示す断面図であ
る。

【図４】同上の接合状態の断面図である。

【図５】図４とは異なる部分の断面図である。

【図６】上記の接合状態における応力分散用凹部の曲面
と応力分散用凸部の曲面との大きさ関係を示す図であ
る。

【図７】上記のシールドセグメントを成形する本発明の
一実施例の型枠の断面図である。

【図８】同型枠の平面図である。

【図９】同型枠の一部を切欠した後面図である。

【図１０】同型枠においてシールドセグメントの応力分
散用凹部を成形する部分の断面図である。

【図１１】応力分散用凸部を成形する継手成形材の一部
の斜視図である。

【図１２】応力分散用凸部を成形する部分の断面図であ
る。

【図１３】応力分散用凸部を成形する継手成形材の一部
の斜視図である。

【符号の説明】

１ シールドセグメント ２ リング間継手面 ３ セグメント間継手面 ７ 応力分散用凹部 ８ 応力分散用凸部 Ａ 型枠 ２２・２３・２４・２５ 型枠板 ２６ 成形空間 ２７ 凹溝 ２８・２９ 継手成形材 ３０ 成形用凸部 ３１ 成形用凹部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレキャスト部材相互を接合するために、
   継手面の一方に、弧状に窪んで継手面の長手方向に延び
   る応力分散用凹部、他方に、弧状に突出して同様に長手
   方向に延びる応力分散用凸部とをそれぞれ設けたプレキ
   ャスト部材を成形するための型枠であって、前記継手面
   を成形する型枠板に長手方向に延びる凹溝を設け、この
   凹溝に、前記応力分散用凹部又は凸部に応じた断面弧状
   の成形用凸部又は成形用凹部を形成した継手成形材を嵌
   合させたことを特徴とするプレキャスト部材の型枠。
2. 【請求項２】全体として湾曲したプレキャスト部材相互
   を接合するために、湾曲した継手面の一方に、弧状に窪
   んで継手面の長手方向に湾曲して延びる応力分散用凹
   部、他方に、弧状に突出して同様に長手方向に湾曲して
   延びる応力分散用凸部とをそれぞれ設けたプレキャスト
   部材を成形するための型枠であって、前記継手面を成形
   する型枠板に長手方向に湾曲して延びる凹溝を設け、前
   記応力分散用凹部又は凸部に応じた断面弧状の成形用凸
   部又は成形用凹部を形成した弾性を有する継手成形材
   を、その弾性を利用して湾曲させて前記凹溝に嵌合させ
   たことを特徴とするプレキャスト部材の型枠。