JPH1061643A - 連結部材用保護カバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連結部材へのセメント組成物の侵入を防止
し、作業時間の短縮および作業の標準化が可能な連結部
材用保護カバーを提供する。 【解決手段】 セメント組成物の連結部材１への侵入を
防止するための保護カバー１３であって、内部に前記連
結部材１の外形に応じた収容空間Ｓを有し、有底略円筒
状に形成され、前記セメント組成物からの外圧に耐え得
る剛性を有するものを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、連結部材である弾
性ワッシャ、ボルトおよびナットの表面に覆工用セメン
トを打設する際に使用して、弾性ワッシャの機能を保持
するための連結部材用保護カバーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シールド型トンネル掘削機によ
り掘削されたトンネルの一次覆工法には、複数のセグメ
ントをボルトおよびナットによりリング状に組立て、さ
らにそのリング状体をトンネルの軸線方向でボルトおよ
びナットにより連結する方法が採用されている。

【０００３】このボルト・ナットによる連結部には、さ
らに、地震や地盤沈下等によりセグメントに所定値以上
の荷重が作用する場合に、トンネルの軸線方向に隣り合
うセグメントが変位できるように、ボルトの頭部又はナ
ットとセグメントの取付部との間に、相対変位を吸収す
るゴムのような弾性体を用いた弾性ワッシャを配する方
法が採用されている。

【０００４】この連結部の構造を図６及び図７により具
体的に説明すると、図６はトンネルの一次覆工用セグメ
ントの一つであるコンクリートセグメントを示す斜視
図、図７はセグメント同士を連結したときの連結状態を
示す断面図である。被連結部材であるセグメント２０
は、長辺方向に湾曲した板状体であり、コンクリート板
２０ａの周縁部に金属製枠体２１を有し、さらに、前記
金属製枠体２１に面して、隣合うセグメント２０を連結
するための連結部材２２である弾性ワッシャ２３ａ，２
３ｂ、ボルト２４およびナット２５を収容する複数のボ
ルトボックス２６が形成されている。このボルトボック
ス２６の一方の側壁を形成する金属製枠体２１には、他
のセグメント２０を連結するためのボルト穴２８が形成
されており、このボルト穴２８の形成部分、すなわち金
属製枠体２１のボルトボックス２６に対応した部分が連
結部材の取付部２７とされている。

【０００５】このセグメント２０を使用したトンネルの
一次覆工法は、セグメント２０の短辺方向のボルトボッ
クス２６の取付部２７同士のボルト穴２８にボルト２４
を貫挿してナット２５で締付け連結することでリング状
コンクリート体を組立てた後、このリング状コンクリー
ト体を、セグメント２０の長辺方向のボルトボックス２
６の取付部２７同士のボルト穴２８にボルト２４を貫挿
して図７のごとく弾性ワッシャ２３ａ，２３ｂ及びナッ
ト２５により締付け連結することによって行われる。

【０００６】トンネル軸線方向に隣合うセグメント２０
を相互に連結するときには、図７のごとく両者の金属製
枠体２１の取付部２７同士を合せ、ボルト２４を弾性ワ
ッシャ２３ａ，２３ｂの中心孔及び取付部のボルト穴２
８を通してナット２５で締付け、弾性ワッシャ２３ａ，
２３ｂがボルト２４の頭部又はナット２５と取付部との
間に介在されるように連結する。なお、取付部２７間に
は、図示しないシールドパッキンが介在されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにして一次
覆工されたトンネルは、内壁にセメント組成物を打設し
て二次覆工されるが（図２参照）、このときボルトボッ
クス２６内のボルト２４、ナット２５、弾性ワッシャ２
３ａ，２３ｂ等の連結部材２２がセメント組成物中に埋
没すると、セメント硬化後に連結部材の位置が固定され
ることになる。

【０００８】本来、弾性ワッシャ２３ａ，２３ｂは、地
震や地盤沈下等により被連結部材間に力が作用して相対
変位するとき、この相対変位を吸収する機能を有するも
のである。

【０００９】この機能を図８に基づいて具体的に説明す
ると、図８は被連結部材が相対変位するときの弾性ワッ
シャの状態を示す図であり、（ａ）は被連結部材間にボ
ルト軸線方向の引張力Ｆ１が作用した場合を、（ｂ）は
被連結部材間にボルト軸線方向と直交する剪断力Ｆ２が
作用した場合を示す。

【００１０】図８（ａ）のように、被連結部材の取付部
２７がボルト軸線方向に引張力が作用して距離Ｂだけ隔
離するとき、もともと厚みがＡに圧縮されていた弾性ワ
ッシャ２３ａ，２３ｂ（図７参照）は、さらに厚みＣに
まで圧縮されることになり、被連結部材間の相対変位を
吸収する。

【００１１】また、図８（ｂ）のように、被連結部材の
取付部２７がボルト軸線方向に対して直交する方向の剪
断力Ｆ２が作用して上下方向にズレるときは、厚みがＡ
に圧縮されていた一側の弾性ワッシャ２３ａの上部はさ
らに厚みＤにまで圧縮され、下部は厚みＥにまで伸長さ
れる。これに対し、他側の弾性ワッシャ２３ｂの上部は
厚みＥにまで伸長され、下部は厚みＤにまで圧縮され
る。これにより、両弾性ワッシャ２３ａ，２３ｂが、被
連結部材間のボルト軸線と直角方向の相対変位を吸収す
るため、ボルト２４が被連結部材と接触しない変位の範
囲のおいて、剪断力Ｆ２はボルトに作用しない。

【００１２】このように弾性ワッシャ２３ａ，２３ｂが
自ら変形することによって、被連結部材の相対変位を吸
収する機能を有する。従って、弾性ワッシャ２３ａ，２
３ｂを含む連結部材２２が、セメント組成物中に埋没
し、連結部材の位置が固定されると、弾性ワッシャの機
能が発揮できないことになる。

【００１３】そのため、従来は、一次覆工時に連結部材
の位置がセメント組成物によって固定されないように、
ガラスウールやウレタンフォーム片等をボルトボックス
２６に詰込んでから覆工するようにし、連結部材上への
セメント組成物の侵入を防止していた。

【００１４】しかし、この二次覆工方法では、ウレタン
フォーム等の詰込み作業に時間がかかる上に、連結部材
の被覆状態について個人差も大きく、ウレタンフォーム
等の被覆が不十分で連結部材表面までセメント組成物が
侵入することがあるといった問題を有していた。そのた
め、これら覆工時の作業の標準化及び作業時間の短縮が
図れる手段の提供が望まれていた。

【００１５】そこで、本発明は、セメント組成物の侵入
を防止し、作業の標準化および作業時間の短縮が可能な
連結部材用保護カバーを提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、被連結部材の取付部とこれを連結するボ
ルトの頭部又はナットとの間に弾性ワッシャを介在して
被連結部材の相対変位を吸収する連結部材において、連
結部材の周囲を覆工用セメント組成物によって隠蔽する
際に、セメント組成物の連結部材への侵入を防止するた
めの保護カバーであって、内部に連結部材の外形に応じ
た収容空間を有し、片側が閉塞した略円筒状に形成さ
れ、セメント組成物からの外圧に耐え得る剛性を有する
ものを使用することを特徴とするものである。

【００１７】ここで連結部材とは、弾性ワッシャ、ボル
トおよびナット等をいい、被連結部材とは、これら連結
部材によって連結される部材を意味する。例えば、前述
のように、トンネル一次覆工に使用されるセグメント同
士、あるいは、橋において連結される橋げたと橋脚等が
該当する。また、取付部とは、被連結部材のなかで、連
結部材を連結するために設けられたボルト穴周辺の部分
をいい、例えば、図５に示すボルトボックス２６の金属
枠体部分をいう。

【００１８】弾性ワッシャの構造としては、例えば、補
強用コードにゴムをトッピングして得られた複数枚のト
ッピングコードを、上記補強コードが上からみて異方向
に等分配置されるように積層し、その最上層および最下
層にそれぞれ鋼板からなるフランジを、また好ましくは
中間に鋼板からなる中間板をそれぞれ積層し、加硫接着
により一体化したものが知られている。このような弾性
ワッシャは、変位を吸収し得る弾性体を備えており、こ
の弾性体としては、上記ゴム製のもの以外に合成樹脂製
あるいはスプリングコイル製等のものであってもよい。

【００１９】本発明に使用する保護カバーの材質として
は、金属のような硬いものから、ゴムやウレタンフォー
ムのような柔らかいものまで使用することが可能であ
る。ただし、セメント打設によってかかる外圧で保護カ
バーが変形すると弾性ワッシャの機能が発揮できなくな
るため、このような外圧に耐え得るだけの剛性が必要と
なる。従って、カバーの厚みについては、セメント組成
物からの外圧によって変形しない程度に、適宜調整する
必要がある。しかし、この場合でも、厚みは１０ｍｍ以
下とするのが好ましい。これ以上の厚みになると、カバ
ー自身の占めるスペースが大きくなり、ボルトボックス
への収容が困難となるとともに、運搬がしにくくなるた
めである。

【００２０】保護カバーの形状については、特に限定さ
れないが、弾性ワッシャが通常円筒状であり、成形容易
性をも考慮すると有底略円筒状に形成するのが好まし
い。この保護カバーは連結部材全体を内包するように装
着されるが、このとき、保護カバー内には、被連結部材
の変位に対応して弾性ワッシャ等の連結部材が変位可能
なスペースを確保する必要がある。

【００２１】保護カバーの装着方法としては、例えば、
被連結部材の取付部とそれに対向する保護カバーの端面
とを、または連結部材とそれに接合するカバー内面とを
接着する方法を採用することができる。保護カバーの接
着については、接着剤を使用することも可能であるが、
作業時間の短縮を考慮すれば、両面接着テープを使用
し、上記保護カバー端面あるいは内面に貼着するのが望
ましい。

【００２２】また、他の方法としては、カバーを上記の
ような弾性を有する材料で形成し、その開口部の径を連
結部材基部にあたる弾性ワッシャの径よりもやや小さめ
として、連結部材基部に嵌合する方法を採用することが
できる。この場合、両面接着テープを使用しないでよい
利点がある。

【００２３】いずれの方法にしても、保護カバーが、セ
メント打設時に、連結部材から剥離しない程度の接着力
が必要となる。具体的には、１８０°ピール強度が０．
３ｋｇｆ／ｃｍ以上であることが望ましい。このように
して装着された保護カバーはその内部へのセメント組成
物の侵入を防止し、弾性ワッシャの機能を維持すること
ができる。

【００２４】さらに、被連結部材の取付部が前述のセグ
メントにおけるボルトボックスのような凹部に設けられ
ており、そのスペースが十分ではなく、連結部材に保護
カバーを装着しにくいような場合は、保護カバーをボル
トの軸方向で複数のカバー片に分割したものを用いるこ
とが可能である。この分割したカバー片は、それぞれの
端面に嵌合し得る凹部あるいは凸部を設けたり、接着剤
や両面接着テープを用いて固定することができる。

【００２５】以上説明したところの保護カバーは、トン
ネル用セグメントの連結部材保護用としてのみならず、
仕上げにセメント組成物を打設するような場合、例え
ば、被連結部材として橋げたと橋脚とを連結する際に、
塩害防止のために連結部材周辺にセメント組成物を打設
するような場合にも使用することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１および図３は、トンネル一次
覆工用セグメントに保護カバーを装着する場合を示す要
部断面図である。

【００２７】図中、連結部材１は、ボルト２、ナット３
及び弾性ワッシャ４から構成され、ボルトボックス５内
に収容されている。弾性ワッシャ４は、複数枚のトッピ
ングコードからなるゴム部材６の最上層および最下層に
鋼板からなるフランジ７を積層し、加硫により一体化し
たものを使用している。

【００２８】トンネル軸線方向に隣合うセグメント８，
８を相互に連結するときには、両者８，８の金属製枠体
９，９の取付部１０，１０面を合せ、ボルト２を弾性ワ
ッシャ４，４の中心孔４ａ及び取付部のボルト穴１１，
１１を通してナット３で締付け、弾性ワッシャ４，４が
ボルト２の頭部又はナット３と取付部との間に介在され
るように連結する。

【００２９】なお、図１および３では、ナット３が締結
される側のセグメントのボルトボックス５を示してお
り、取付部１０，１０間には、図示しないシールドパッ
キンが介在されている。また、上記弾性ワッシャ４は、
トンネル軸線方向のセグメント連結時のみならず、必要
に応じてトンネル周方向のセグメント連結時にも使用す
ることができるのは勿論のことである。

【００３０】図１は両面接着テープ１２を用いて保護カ
バー１３の端面と被連結部材の取付部１０とを接着した
場合を示す。この保護カバー１３は、内部に弾性ワッシ
ャ４、ナット３及びボルト脚部２ｂを収容する収容空間
Ｓを形成すべく、これら各部材の径に対応して、ワッシ
ャ包囲部１３ａ、ナット包囲部１３ｂ、及びボルト脚包
囲部１３ｃが連設され、ボルト脚包囲部１３ｃの頂部１
４が閉塞されてなる異径断面円筒状のものである。

【００３１】保護カバー１３の形状は、図１のごとく、
異径断面円筒状のものに限らず、各包囲部を同径断面と
した円筒形状のものであってもよいことは勿論である。
すなわち、保護カバー１３は、異径断面筒状及び円筒形
状を含む、頂部が閉塞された略円筒形状のものであれ
ば、いかなる形状のものであってもよい。

【００３２】なお、図１に示すように、異径断面円筒状
の保護カバーであれば、カバー同士の積み重ねが可能で
あり、運搬の際に嵩張ることがないという点で好まし
い。また、図示していないが、ボルト頭部が収容される
他方側のセグメントのボルトボックスにおいても、連結
部材に対応した形状のカバーを用いることができるほ
か、図１に示す保護カバーを用いることによって、保護
カバーの標準化が可能となる。

【００３３】また、保護カバー１３の材質については、
塩化ビニル、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォー
ム、ゴム等の合成樹脂や、金属等を使用することができ
る。また、保護カバー１３の製法については、合成樹脂
製カバーの場合、射出成形等による一体成形法が一般的
に採用されるがこれ以外の方法で製造してもよい。金属
製カバーの場合には、金属板を絞り加工、接合加工等に
より製造することができる。

【００３４】いずれの場合であっても、保護カバー１３
の内部には、図６のように、被連結部材であるセグメン
ト８の変位に対応して連結部材１が変位可能なスペース
を確保することが必要である。ただし、保護カバー１３
として、軟質ウレタンフォームやゴム等のように柔軟性
を有する材料を用いる場合には、カバー自身が変形しや
すいため、カバーが連結部材に近接していても、連結部
材は十分変位可能となる。

【００３５】図２は保護カバーを使用してセグメントを
連結する作業状態を示す図である。この保護カバーを用
いて二次覆工作業を行うには、予め保護カバー１３の端
面に両面接着テープ１２を貼着しておき、装着の直前
に、接着面上の剥離テープを剥離し、連結部材を覆って
取付部１０に接着する。その後、二次覆工用セメント組
成物１５をボルトボックス５内に充填し、次いでセグメ
ント内面を覆工する。

【００３６】このように両面接着テープ１２を使用する
と、剥離テープを剥離することによって常にきれいな接
着面を露出することができ、さらに両面接着テープ１２
は、接着力が均一でシールド性に優れているために、図
のように保護カバー１３を取付部１０に接着することに
よって、その後打設される二次覆工用セメント組成物１
５のカバー内への侵入を確実に防止することができる。

【００３７】図３は両面接着テープ１２の別の実施の形
態を示す断面図である。この場合、保護カバー１３とし
ては軟質ウレタンフォームやゴムのような柔軟性を有す
る材質のものを使用し、ワッシャ包囲部１３ａの内径
は、その内面に両面接着テープ１２を貼着した状態で保
護カバー１３を連結部材１の基部まで覆うのに支障のな
い大きさとし、この保護カバー１３を連結部材基部まで
覆った後、保護カバー表面を押圧することで保護カバー
の弾性変形を利用して両面接着テープ１２を弾性ワッシ
ャ４上に密着させる。

【００３８】以上図示したところの保護カバー１３は、
その内部に弾性ワッシャ４が変形可能なスペースを確保
していれば、ナット、ボルト又はボルト頭部と保護カバ
ー内面とを接着してもさしつかえない。

【００３９】図４は保護カバーをボルトの軸方向で複数
のカバー片に分割した場合を示す要部断面図である。こ
の分割型保護カバー１３は、ボルトボックス５における
保護カバーを装着するスペースが十分でなく、作業が行
い難い場合に有効である。すなわち、本実施の形態で
は、保護カバー１３が、ナット・ワッシャの包囲部１６
と、ボルト脚部２ｂを覆うボルト脚包囲部１７とにボル
ト軸方向で分割されたものを使用している。このナット
・ワッシャ包囲部１６は上部が閉塞された円筒状でその
閉塞面にナット貫通孔１８が形成されており、その孔部
１８の周囲上面にボルト脚包囲部１７の下面が両面接着
テープ１２により接着されている。ワッシャ包囲部１６
の下面には取付部１０に接着するための両面接着テープ
１２が貼着されている。ボルト脚包囲部１７も頂部１９
が閉塞された円筒状に形成されている。

【００４０】上記構成においては、ボルトボックスのス
ペースが十分でない場合、すなわち、図１又は図３に示
すような一体型の保護カバー１３を連結部材１に被せよ
うとしても、ボルト脚部とボルトボックスの壁面との間
に保護カバー１３の高さに見合うスペースがない場合、
連結部材１に保護カバー１３を被せることができない。
しかし、本実施の形態の分割型保護カバー１３を使用し
た場合には、各包囲部の高さに見合うスペースさえ確保
されておれば、まず、ナット・ワッシャ包囲部１６をボ
ルト脚部とボルトボックスの壁面との間のスペースから
挿入して、これを取付部１０に接着し、次にボルト脚包
囲部１７の両面接着テープ１２から剥離テープを剥がし
て、これを上記スペースから挿入し、両面接着テープ１
２をナット・ワッシャ包囲部１６の上面に接着すれば、
最終形態として一体型の保護カバーと同様なものが得ら
れる。

【００４１】なお、上記分割型の保護カバーの包囲部
は、スペースに合せて３以上に分割してもよい。分割さ
れた包囲部は、その接合面がズレるとその隙間からセメ
ント組成物が侵入するために、例えば、接合面に嵌合手
段を設け、ズレを防止することが可能である。また本実
施の形態では、カバー材質として、軟質ポリウレタンフ
ォームを使用し、各包囲部１６，１７は、連結部材１に
近接して形成されているが、このような場合、位置決め
が容易にできるため接合面のズレが生じず、さらに、包
囲部１６、１７が連結部材１に近接していても先に説明
したようにカバー自身が変形するため弾性ワッシャの機
能を阻害することがない。

【００４２】図５は、嵌合によって連結部材に保護カバ
ーを装着する場合を示す要部断面図である。この保護カ
バー１３は図１の保護カバーと同様に、その側面部にワ
ッシャ包囲部１３ａ，ナット包囲部１３ｂ，ボルト脚包
囲部１３ｃが設けられ、ボルト脚包囲部１３ｃの端部は
頂部１３ｄが設けられている。ワッシャ包囲部１３ａの
内径は、ワッシャ４の外径よりも若干小さく形成されて
おり、包囲部１３ａの弾性変形を利用して、拡径してワ
ッシャの外周部が嵌合密着可能な構成を採用している。
この場合、カバーは、弾性変形可能な軟質ポリウレタン
フォーム、ゴム、塩化ビニルフォーム等の柔軟性材料が
用いられている。

【００４３】この実施の形態においては、上記のごと
く、カバーの弾性変形を利用して連結部材を被覆するよ
うにしているので、上記他の実施の形態に比べて多少作
業能率は下がるが、両面接着テープ等の接着手段が不要
となる点で有利である。

【００４４】

【発明の効果】以上から明らかなように、本発明におい
ては、連結部材を保護カバーで覆っているため、セメン
ト組成物を打設しても弾性ワッシャの機能を維持するこ
とができる。

【００４５】また、本発明にかかる保護カバーを用いる
と、作業の標準化が可能となり、連結部材の被覆状態に
ついて個人差がなくなるため、作業の信頼性が高まると
ともに、簡単に保護カバー装着できるため、作業時間の
短縮が可能となる。

【００４６】この保護カバーに両面接着テープを貼着し
たものは、剥離テープを剥がすだけでいつでも清浄な接
着面を露出させることができるため、さらにカバーの装
着が容易となり、より作業時間が短縮できる。

【００４７】さらに、保護カバーをボルトの軸方向で複
数のカバー片に分割することにより、狭い場所にある取
付部にも容易にカバーを装着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】両面接着テープを使用して保護カバーを装着す
る実施の形態を示す断面図

【図２】本発明に係る保護カバーを使用したセグメント
連結状態を示す図

【図３】両面接着テープを使用した別の実施の形態を示
す断面図

【図４】分割型保護カバーの実施の形態を示す断面図

【図５】嵌合密着状態で保護カバーを装着する場合の断
面図

【図６】トンネルの一次覆工用に使用されるセグメント
を示す斜視図

【図７】従来のセグメント連結状態を示す図

【図８】セグメントが相対変位するときの弾性ワッシャ
の状態を示す図であり、（ａ）はボルト軸線方向に引張
力が作用した場合を、（ｂ）はボルトと直交する方向に
剪断力が作用した場合を示す。

【符号の説明】

１ 連結部材 ２ ボルト ２ｂ ボルト脚部 ３ ナット ４ 弾性ワッシャ ５ ボルトボックス ６ ゴム部材 ７ フランジ ８ セグメント ９ 金属製枠体 １０ 取付部 １１ ボルト穴 １２ 両面接着テープ １３ 保護カバー １３ａ、１３ｂ、１３ｃ 包囲部 １４、１９ 頂部 １５ 二次覆工用セメント組成物 １６、１７ 包囲部 １８ ナット貫通孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被連結部材の取付部とこれを連結するボル
   トの頭部又はナットとの間に弾性ワッシャを介在して前
   記被連結部材の相対変位を吸収する連結部材において、
   該連結部材の周囲を覆工用セメント組成物によって隠蔽
   する際に、該セメント組成物の前記連結部材への侵入を
   防止するための保護カバーであって、内部に前記連結部
   材の外形に応じた収容空間を有し、片側が閉塞した略円
   筒状に形成され、前記セメント組成物からの外圧に耐え
   得る剛性を有する連結部材用保護カバー。
2. 【請求項２】前記保護カバーの前記取付部と対向する端
   面又は前記連結部材と接合する内面に、両面接着テープ
   が貼着され、該両面接着テープが、覆工用セメントの打
   設時にかかる外力により連結部材からの剥離を防止でき
   る程度の接着力を有する請求項１記載の連結部材用保護
   カバー。
3. 【請求項３】前記保護カバーがボルトの軸方向で分割さ
   れた複数のカバー片の集合からなる請求項１又は２記載
   の連結部材用保護カバー。