JPH10331597A - 鋼殻セグメントの連結構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡潔なストッパー構造により、トンネル円周
方向に隣合うセグメント同士を連結する係合部が脱嵌し
ない構造を提供する。 【解決手段】 トンネル円周方向に隣り合う一方のセグ
メントに設けられた係止部材に開設のトンネル軸方向に
貫通する係合孔に、他方のセグメントに設けられた連結
アームを挿入係止させるセグメントの連結構造におい
て、前記連結アーム１９と前記係止部材２０ａのいずれ
か一方に雄側係止突起３３が付設され、他方には、前記
係合孔２０と前記連結アーム１９との嵌め合い操作に伴
って、前記雄側係止突起３３がその係合部を押し逃がし
て通過し、前記係合部がその復帰移動によって前記雄側
係止突起３３と係合してその抜け出しを阻止する雌側ス
トッパー３２を備えた構成を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル覆工に用
いられる鋼製周縁枠を有する鋼殻セグメント（キーセグ
メント，挟持セグメントを含んだ意味で用いる）の連結
構造に係り、特に円周方向に隣り合う鋼殻セグメント間
の連結構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼殻セグメント同士のトンネル円周方向
及び、トンネル軸方向の連結構造は、各鋼殻セグメント
の鋼製周縁枠にボルト挿入孔を設け、トンネル円周方向
およびトンネル軸方向に隣り合う各鋼殻セグメントの鋼
製周縁枠同士を接合したうえ、それぞれのボルト挿入孔
を合致させ、このボルト挿入孔を通して連結ボルトを挿
入し、ボルトにナットを締結することで各鋼殻セグメン
トを連結する方式が多い。

【０００３】前記のボルト，ナット方式による鋼殻セグ
メントの連結構造では、そのボルトとナットの締結作業
に手間どり、作業効率が悪いことから、この問題を解決
したトンネル円周方向の鋼殻セグメント間の連結構造と
して、この鋼殻セグメントの平面長方形の対角線上の２
つの隅部にそれぞれ略鉤形の連結アームと、対角線上の
他の２つの隅部に前記連結アームの係止する係合孔を有
する板状の係止部材を設けたものがある。そして、円周
方向に隣り合う鋼殻セグメントの端部を近づけて、連結
アームの先端部と係合孔を合致させたうえ、隣り合う鋼
殻セグメント同士をトンネル軸方向に移動して互いに近
づけることによって、前記連結アームを係合孔に係止さ
せ、円周方向に隣り合う鋼殻セグメント同士をボルトレ
ス方式で連結している。

【０００４】しかし、単なる連結アームと係合孔との係
合のみでは、トンネル円周方向に隣り合う鋼殻セグメン
トがトンネル軸方向に互いにずれ動いて、当該連結アー
ムと係合孔が脱嵌するおそれがある。

【０００５】前記の問題点を解決するには、鋼殻セグメ
ント同士がトンネル軸方向にずれ動かないようにするこ
とであり、具体的には、トンネル軸方向に隣り合うセグ
メントリング間における各セグメント同士を連結するこ
とが行われる。

【０００６】このトンネル軸方向のセグメントリング同
士の連結には、従来周知のボルト，ナット締結方式でも
よいが、これでは作業効率が著るしく悪いことから、特
開平５−２５６０９６号に開示されるごとき雄雌部材の
嵌合係止によるワンタッチ式連結構造が開発されてい
る。

【０００７】前記のワンタッチ式連結構造は、トンネル
軸方向の鋼殻セグメントリング間のワンタッチ連結を主
目的としており、トンネル円周方向に隣り合う鋼殻セグ
メント間のワンタッチ連結を目的としていない。

【０００８】特に、鋼殻セグメントリングを構築する際
に、最後に嵌合されるキーセグメントについては、それ
ぞれ構築される鋼殻セグメントリング毎にその配置角度
が異なることが多いので（図１１参照）、このキーセグ
メントには他の鋼殻セグメントのように、トンネル軸方
向に連結のための雄側又は雌側の係止部材の一方を設
け、先に構築のセグメントリングに設けられた雄側又は
雌側の係止部材の他方とワンタッチ作業で連結する方式
を採用できない。その結果、キーセグメントは、トンネ
ル軸方向にずれ動き、トンネル円周方向に隣り合う挾持
セグメントとを連結している連結アームと係合孔から脱
嵌するという不具合がある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、一方の
鋼殻セグメントの連結アームを他方の鋼殻セグメントの
係合孔に係合させることにより、ワンタッチ方式でトン
ネル円周方向に隣り合う鋼殻セグメント同士を連結する
構造において、従来構造では前記連結アームと係合孔が
脱嵌するおそれがあるという問題があった。

【００１０】本発明は、前記の問題点を解決すべく提案
されたもので、セグメントリングを構成する鋼殻セグメ
ント及び、キーセグメント，挾持セグメントのいずれの
鋼殻セグメントにも適用できるセグメントの連結構造を
提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、トンネル円周方向に隣り合う一方のセグ
メントに設けられた係止部材に開設のトンネル軸方向に
貫通する係合孔に、他方のセグメントに設けられた連結
アームを挿入係止させるセグメントの連結構造におい
て、前記連結アームと、前記係止部材のいずれか一方に
雄側係止突起が付設され、他方には、前記係合孔と前記
連結アームとの嵌め合い操作に伴って前記雄側係止突起
がその係合部を押逃がして通過し、前記係合部がその復
帰移動によって前記雄側係止突起と係合してその抜け出
しを阻止するように設けた雌側ストッパーを備えた構成
を特徴とする。また、前記雄側係止突起は前記連結アー
ムに付設し、前記雌側ストッパーは前記係止部材に付設
するとよい。また本発明は、前記雄側係止突起と前記雌
側ストッパーが、キーセグメント及びキーセグメントの
両側に隣接する挾持セグメントに配設の連結アームと係
止部材にそれぞれ設けられている構成を特徴とする。

【００１２】本発明では、トンネル円周方向に隣り合う
セグメントの一方のセグメントをトンネル軸方向に若干
移動させて、その係止部材に開設の係合孔に、他方のセ
グメントの連結アームを係合させる操作に伴って、雄側
係止突起と雌側ストッパーとが自動的に掛り合うこと
で、前記係合孔と前記連結アームとの脱嵌が確実に阻止
され、結果、円周方向に隣り合うセグメント同士の離脱
が生じない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図を参
照して説明する。図１は、本発明に係る鋼殻セグメント
の湾曲凸面を上にした斜視図、図２は図１の一部破断し
て示す平面図、図３は円周方向に隣り合う鋼殻セグメン
トの連結状態を示す平面説明図であり、また、図１１に
は、本発明に係る鋼殻セグメントで構築されたセグメン
ト覆工が斜視図で示されている。

【００１４】図１１に示されるように、セグメント覆工
２７は、複数の鋼殻セグメント１と、１つのキーセグメ
ント３１と、２つの挾持セグメント３２をトンネル円周
方向に連結してセグメントリングが構成され、このセグ
メントリングをトンネル軸方向に連結して構成される。

【００１５】図１〜図８では、前記キーセグメント３１
と挾持セグメント３２を除くセグメント（これを単に鋼
殻セグメント１と称する）に、本発明の連結構造を実施
した例を示している。各図において、鋼殻セグメント１
はトンネル円周方向に延長する前後一対のＨ形鋼からな
る円弧状枠材（外側フランジ１２ａと内側フランジ２
ａ）と、トンネル軸方向に延長する直線状枠材（外側フ
ランジ１２，内側フランジ２）とが溶接により固着され
て鋼殻本体１７が構成される。その鋼殻本体１７におけ
る各辺の外側フランジ１２の外面に、鋼板からなるスキ
ンプレート１１が溶接により固着され、前記外側フラン
ジ１２，１２ａと内側フランジ２，２ａおよびウエブ１
３，１３ａからなる鋼殻本体１７の中にコンクリート
（鉄筋の図示を省略）１４を充填することにより鋼殻セ
グメント１が構成されている。なお、前記鋼殻セグメン
ト１のスキンプレート１１を貫通して、裏込め用モルタ
ル等の裏込め材注入用の注入パイプ７が設けられてい
る。

【００１６】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向一端側
において、トンネル軸方向にみて前方に突出する鋼製外
側フランジ１２には、突出部接合端面８と凹み部接合端
面９と、この突出部接合端面８と凹み部接合端面９の間
を接続する傾斜面３が設けられる。さらに、傾斜面３の
基端部には、その傾斜面３の延長線上において、前記傾
斜面３の断面欠損をすることなく略半円断面のパッキン
グ嵌合溝４が設けられる。このパッキング嵌合溝４にリ
ング状止水パッキング１０が嵌着されている。

【００１７】鋼殻セグメント１のトンネル軸方向他端側
には、前記対向する相手側（図７の右側部分）の外側フ
ランジ１２の各部と対称配置になるように突出部接合端
面８と凹み部接合端面９と、その突出部接合端面８と凹
み部接合端面９の間を接続する傾斜面３が設けられ、さ
らに、傾斜面３の基端部には、前述の場合と同様に略半
円断面のパッキング嵌合溝４が設けられ、このパッキン
グ嵌合溝４にリング状止水パッキング１０が嵌着されて
いる。

【００１８】本実施形態に係る鋼殻セグメント１は、例
えば貯水トンネルや高圧ガス貯蔵トンネルの殻体として
使用することを想定しており、それ故に、鋼殻セグメン
ト１には常時大きな内側から水圧、気圧等の圧力負荷が
加わるためトンネル軸方向の接合部の止水構造ととも
に、トンネル周方向の各鋼殻セグメント１間の継手構造
も強固にする必要があり、かつその結合作業も簡単かつ
確実に行なえる構造が望ましい。

【００１９】そこで、本発明の実施形態の鋼殻セグメン
ト１間のトンネル円周方向の鋼殻セグメント１間の継手
構造は図１〜図８に示されるようになっている。まず、
単体の鋼殻セグメント１を、その円弧部が上側に凸の状
態で上方からみた斜視図で示す図１において鋼殻セグメ
ント１の四角形の対角線上の隅部にそれぞれ鉤状の連結
アーム１９と、雌側の係合孔２０とが、それぞれ円弧中
心からみて半径方向に２個ずつ設けられている。この係
合孔２０は、鋼殻セグメント１の円周方向一端のウエブ
１３に設けた板状の係止部材２０ａに開設されている。

【００２０】さらに、鋼殻セグメント１の円周方向他端
のウエブ１３には前述の雄側の鉤状の連結アーム１９の
基端部が固着されていて、この連結アーム１９の先端部
は、ウエブ１３からトンネル軸方向に少し出張ってい
る。

【００２１】前記円周方向に隣接配置されるセグメント
リングを構成する各セグメント間の連結構造において、
後述の方法により連結アーム１９を係合孔２０に係合さ
せただけでは、外部から各セグメントにトンネル軸方向
の力が作用することで両部材が脱嵌するおそれがある。
前記の不具合を解消すべく、本発明では図１、図５など
に示すように、連結アーム１９の側部に雄側係止突起３
３を設け、これに対応して、図１、図４などに示すよう
に板状の係止部材２０ａの側面に雌側ストッパー３４が
設けられている。

【００２２】雌側ストッパー３４の具体的構造の一例と
して、図示例では、係止部材２０ａの側面に、端面から
みて、略Ｕ字形のフレーム３５が溶接で固着されてお
り、このフレーム３５の両側壁３５ａを貫通して支軸３
６が設けられ、この支軸３６に係合部３７ａを有する揺
動部材３７が枢支され、かつ、この揺動部材３７は、フ
レーム３５の底壁３５ｂの内面と揺動部材３７との間に
前記係止部材２０ａに向かって揺動する係合部３７ａを
Ｕ字形フレーム３５の溝から押出す方向に付勢するコイ
ルバネ３８を圧縮した状態で配設されている。また、フ
レーム３５の底壁３５ｂの下面と、係止部材２０ａの側
面との間には三角形の補強板３９が溶接４０で固着され
ていて、フレーム３５の係止部材２０ａに対し補強して
いる。

【００２３】一方、図５に示すように雄側係止突起３３
は、内周側と外周側とに対をなして設けられた連結アー
ム１９における外周側の連結アーム１９の側面に設けら
れている。また、雄側係止突起３３は所定の厚みのある
板状体で構成され、係合頂部３３ａを有している。

【００２４】前記構成の鋼殻セグメント１において、各
図に示すようにトンネル円周方向に接合すべき隣り合う
鋼殻セグメント１，１の側部を近づけて、トンネル軸方
向に移動させることにより、連結アーム１９が係合孔２
０に嵌り、これで円周方向の鋼殻セグメント１，１間は
強固に結合され、内側や外側から強大な水圧、気圧等の
圧力負荷が加わっても、各鋼殻セグメント１間の接合部
は水蜜性を保持し、かつ圧力に十分耐える連結構造とな
る。

【００２５】しかも、図６に示すように、前記円周方向
に隣り合う鋼殻セグメント１の連結アーム１９と係合孔
２０とを嵌合させる操作に伴って、雄側係止突起３３の
係合頂部３３ａが雌側ストッパー３４の揺動部材３７を
コイルスプリング３８に抗して一旦押し逃がしながら通
過し、通過した後は、コイルスプリング３８の弾発力に
よって揺動部材３７は元の位置に回動復帰する。その後
は、連結アーム１９が係合孔２０から脱嵌する方向に力
が作用し、それに伴って、雄側係止突起３３が雌側スト
ッパー３４の揺動部材３７を通過して脱嵌しようとして
も、雄側係止突起３３の係合頂部３３ａは揺動部材３７
の係合部３７ａに係止されて移動できず、結果、連結ア
ーム１９が係合孔２０から脱嵌するのが確実に阻止され
る。

【００２６】また、前記セグメント１のトンネル円周方
向に隣り合うウエブ１３間の前記雄側係止突起３３と、
雌側ストッパー３４とが連結された後、これらが存在す
る接合部間隙には無収縮モルタル等の止水用の経時硬化
性充填材料１８が充填されるもので、前記雄側係止突起
３３と雌側ストッパー３４は前記充填材１８の中に埋設
されて、前記接合部間隙の止水性は完璧となる。（図８
に示す）

【００２７】図９、図１０には本発明の第２実施形態が
示されている。鋼殻セグメント１を円周方向に接合して
セグメントリングを構築する最終の組立て工程において
は、図９に示されるように、一対の挾持セグメント３２
の間に形成される空隙４１において、トンネル掘削の切
羽側（つまり掘進機側）（イ）から坑口側（ロ）に向け
てトンネル円周方向両側にテーパ接合面４２を有するキ
ーセグメント３１を押し込む。

【００２８】このとき、キーセグメント３１の坑口側
（ロ）のトンネル円周方向両側縁に内周側と外周側に対
をなして設けられた連結アーム１９が、これに対応させ
るため挾持セグメント３２の前記坑口側（ロ）で、かつ
空隙４１に臨む側面に内周側と外周側に対をなして設け
られた係止部材２０ａの係合孔２０に係合する。さら
に、キーセグメント３１の切羽側（ロ）のトンネル円周
方向両側縁に内周側と外周縁に対をなして設けられた係
止部材２０ａの係合孔２０が、これに対応させるため、
挾持セグメント３２の前記切羽側（イ）で、かつ空隙４
１に臨む側面に内周側と外周側に対をなして設けられた
連結アーム１９に嵌合することで、キーセグメント３１
と、挾持セグメント３２が円周方向に連結される。

【００２９】さらに、前記の構成において、挾持セグメ
ント３２における外周側の連結アーム１９に、第１実施
形態と同一構造の雄側係止突起３３が設けられ、前記キ
ーセグメント３１における外周側の係止部材２０ａに、
第１実施形態と同一構造の雌側ストッパー３４が設けら
れる。

【００３０】したがって、キーセグメント３１を図９の
矢印方向に押込み、挾持セグメント３２とキーセグメン
ト３１のそれぞれの連結アーム１９と係合孔２０とを嵌
合させる操作に伴って、雄側係止突起３３の係合頂部３
３ａが図６に示した第１実施形態の場合と同様に、雌側
ストッパー３４の揺動部材３７をコイルスプリング３８
に抗して一旦押し逃がしながら通過し、通過した後は、
コイルスプリング３８の弾発力によって揺動部材３７は
元の位置に回動復帰する。その後は、連結アーム１９が
係合孔２０から脱嵌する方向に力が作用し、それに伴っ
て雄側係止突起３３が雌側ストッパー３４の揺動部材３
７を通過して脱嵌しようとしても、雄側係止突起３３の
係合頂部３３ａは揺動部材３７の係合部３７ａに係止さ
れて移動できず、結果、連結アーム１９が係合孔２０か
ら脱嵌するのが確実に阻止される。

【００３１】なお、本発明において重要なことは、連結
アーム１９の係合孔２０への嵌合操作に連動して、雄側
係止突起３３と雌側ストッパー３４とが自動的に係合す
る構造であり、この条件を満たす構造であれば、前記雄
側係止突起３３と雌側ストッパー３４の構造は図示例の
ものに限定されず、必要に応じて設計変更を行ない、各
種の分野で使用される公知のストッパー機構を採用して
も構わない。

【００３２】また、前述のようにして、リングに組まれ
た鋼殻セグメント１のトンネル軸方向のリング間継手手
段には、従来公知の任意手段を使用してよく、例えば特
開平５−２５６０９６号に開示された雄雌の係合部材を
互いに係合させてなる継手手段を使用すればよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、トンネル円周方向に隣
り合う一方のセグメントに設けられた係止部材に開設の
トンネル軸方向に貫通する係合孔に、他方のセグメント
に設けられた連結アームを挿入係止させるセグメントの
連結構造において、前記連結アームと前記係止部材のい
ずれか一方に雄側係止突起が付設され、他方には、前記
係合孔と前記連結アームとの嵌め合い操作に伴って前記
雄側係止突起がその係合部を押逃がして通過し、前記係
合部がその復帰移動によって前記雄側係止突起と係合し
てその抜け出しを阻止するように設けた雌側ストッパー
を備えた構成としたので、トンネル円周方向に隣り合う
セグメント間において、連結アームと係合孔との脱嵌が
確実に阻止され、結果、円周方向に隣り合うセグメント
同士の離脱が生じないというすぐれた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態として示す鋼殻セグメン
トの円弧状凸部を上にして見た斜視図である。

【図２】図１の破断平面図である。

【図３】図１の鋼殻セグメントをトンネル円周方向に連
結する状態を一部破断して示す平面図である。

【図４】鋼殻セグメントの雌側ストッパーの構造を示す
拡大断面図である。

【図５】鋼殻セグメントの雄側係止突起の構造を示す拡
大断面図である。

【図６】鋼殻セグメントの雄側係止突起と雌側ストッパ
ーとの係合状態を示す拡大断面図である。

【図７】図６のＡ−Ａ断面図である。

【図８】図６の雄、雌側部材の係合部にモルタルを充填
した状態を示す拡大断面図である。

【図９】本発明の第２実施形態として示すキーセグメン
トの連結構造の横断面説明図である。

【図１０】図９のＢ−Ｂ断面図である。

【図１１】本発明の連結構造を実施して構築した鋼殻セ
グメント覆工の斜視図である。

【符号の説明】

１ 鋼殻セグメント ２ 内側フランジ ３ 傾斜面 ４ パッキング嵌合溝 ７ 注入パイプ ８ 突出部接合端面 ９ 凹み部接合端面 １０ リング状止水パッキング １２ 外側フランジ １３ ウエブ １４ コンクリート １７ 鋼殻本体 １８ 経時硬化性充填材料 １９ 連結アーム ２０ 係合孔 ２０ａ 係合部材 ２５ 雄側係合部材 ２６ 雌側ストッパー ２７ セグメント覆工 ３１ キーセグメント ３２ 挾持セグメント ３３ 雄側係止突起 ３４ 雌側ストッパー ３５ Ｕ字形フレーム ３６ 支軸 ３７ 揺動部材 ３７ａ 係合部 ３８ コイルスプリング ３９ 補強板 ４０ 溶接 ４１ 空隙 ４２ テーパー接合面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネル円周方向に隣り合う一方のセグ
   メントに設けられた係止部材に開設のトンネル軸方向に
   貫通する係合孔に、他方のセグメントに設けられた連結
   アームを挿入係止させるセグメントの連結構造におい
   て、前記連結アームと、前記係止部材のいずれか一方に
   雄側係止突起が付設され、他方には、前記係合孔と前記
   連結アームとの嵌め合い操作に伴って前記雄側係止突起
   がその係合部を押逃がして通過し、前記係合部がその復
   帰移動によって前記雄側係止突起と係合してその抜け出
   しを阻止するように設けた雌側ストッパーを備えた構成
   を特徴とする鋼殻セグメントの連結構造。
2. 【請求項２】 前記雄側係止突起が前記連結アームに付
   設され、前記雌側ストッパーが前記係止部材に付設され
   ている請求項１記載の鋼殻セグメントの連結構造。
3. 【請求項３】 前記雄側係止突起と前記雌側ストッパー
   は、キーセグメント及びキーセグメントの両側に隣接す
   る各挟持セグメントに配設の連結アームと係止部材にそ
   れぞれ設けられている請求項１又は２記載の鋼殻セグメ
   ントの連結構造。