JPH108897A - セグメント締結用金具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数のセグメントを円周方向に連結して円筒
体を形成するための締結用金具であって、円筒体を迅速
に形成することができ、形成された円筒体に円周方向の
プレストレスを付与することができるセグメント締結用
金具を提供すること。 【解決手段】 各セグメントに円周方向に移動可能に保
持される円弧状部材として形成し、その両端に、隣接セ
グメントが保持する締結用金具と相互に連結するための
連結部を設けることにより、セグメントの組込みと同時
に締結用金具を連結することができ、円筒体の形成と同
時にすべての締結用金具が連結されて円筒体のフープが
形成される。このフープの締付けにより円筒体に円周方
向のプレストレスが付与される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数のセグメント
を円周方向に連結して円筒体を形成するためのセグメン
ト締結用金具に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数のセグメントを円周方向に連結して
形成する円筒体としてトンネル壁が挙げられる。地下
鉄、下水道、地下道などのトンネル掘削工事の多くは、
シールド掘進方法により行われており、シールド掘進機
の後方では、円弧状に分割された複数のセグメントを円
周方向に連結して円筒体を形成し、この円筒体を掘進方
向に順次連結してトンネル壁が構成される。

【０００３】トンネル壁を構成するセグメントの継目部
分は、ボルト継手、あるいは本出願人が特公平4-54799
号、実公平5-23680号に開示したＣ−Ｈ継手と称する継
手金具など、複数の継手金具を使用して連結される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のトンネ
ル壁では、セグメントの継目部分をすべて上記のような
複数の継手金具で個別に連結しなければならないため、
トンネル壁の組立に時間がかかる。また、円周方向の継
目部分が個別に継手金具によって連結されているだけで
あるため、地盤が軟弱でトンネル壁に外圧が不均一に作
用する場合に特定の継手金具に応力が集中し、特に円周
方向の継目部分が構造上の弱点となっている。従って上
記のトンネル壁は円筒体としての十分な剛性を備えてお
らず、また内部から水圧がかかる内圧トンネルに採用で
きないなどの問題もある。

【０００５】複数のセグメントで形成された円筒体の外
周に鋼索などのフープ（たが）を巻付けてこれを締付け
ることにより、円筒体に円周方向のプレストレスが付与
されるため円筒体の剛性が向上する。しかし上記のよう
なトンネル壁では、トンネル壁の外周面と掘削面との間
は隙間が数10mmの狭い空間であるため、トンネル壁の外
周面に鋼索を巻付けて締付けるためには特別な装置が必
要となる。

【０００６】本発明の課題は、特別な装置を必要とせ
ず、円筒体の組立が迅速にでき、円筒体の形成と同時に
フープが形成され、このフープを締付けて円筒体に円周
方向のプレストレスを付与することができるセグメント
締結用金具を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のセグメント締結
用金具は、請求項１に記載のとおり、複数のセグメント
を円周方向に連結して円周方向に移動可能に保持される
円弧状部材として形成され、その両端に、隣接セグメン
トが保持する締結用金具と相互に連結するための連結部
を設けたものである。

【０００８】この構成によると、セグメントの組込と同
時に各セグメントに保持されたセグメント締結用金具を
相互に連結することができるため、円筒体の組立が迅速
化し、セグメントの円周方向の継目部分を個別に連結す
るための従来の継手金具が不要となる。そして、円筒体
を形成する最後のセグメントを組込むと同時にすべての
締結用金具が環状に連結されてフープが形成され、この
フープを締付けることにより円筒体に円周方向のプレス
トレスを付与することができる。

【０００９】フープの締付手段は、締結用金具の円弧状
部分又は連結部に設けることができるが、請求項２に記
載のとおり、円筒体を形成するセグメントの少なくとも
一つに保持される締結用金具の円弧状部分に締付手段を
設ておくことによりフープの締付が容易となる。また請
求項３に記載のとおり、締付手段としてターンバックル
を使用すると、セグメントの製作誤差や円筒体の組立誤
差により隣接するセグメントが保持する締結用金具との
間に連結部の位置にずれが生じた場合にも、締結用金具
の長さをターンバックルで調整して連結位置を容易に合
致させることができる。

【００１０】請求項４に記載のとおり、前記の連結部
が、セグメントの円周方向連結位置で重なり合って一方
の連結部の凸部が他方の連結部の凹部に嵌り込む嵌込型
の連結部であり、かつその嵌込方向がセグメントの組込
方向と一致している。

【００１１】これにより、セグメントの組込みと同時に
締結用金具が連結され、円筒体の形成と同時にすべての
締結用金具が連結されてフープが形成される。

【００１２】このような締結用金具の好ましい形態とし
ては、請求項５に記載のとおり、締結用金具が円弧状の
帯板で形成され、連結部の嵌込方向を帯板の厚み方向と
したものが挙げられる。

【００１３】これによると、連結部が重なり合って連結
されたときに帯板が厚み方向にたわみ、帯板自体のばね
力によって連結部が嵌込方向に付勢されるため、円筒体
の形成過程で連結部が外れるおそれがない。

【００１４】なお、締結用金具の円弧状部分は上記のよ
うな帯板に限らず、請求項６に記載のとおり、棒状体で
あってもよい。また、本発明のセグメント締結用金具に
必要な機能が、円筒体の形成と同時にフープを形成する
こと、及び形成されたフープを締付けて円筒体にプレス
トレスを付与することであるため、後者の機能を重視す
る場合には、請求項７に記載のとおり、締結用金具の円
弧状部分をワイヤーで構成することもできる。

【００１５】また、締結用金具は、請求項８に記載のと
おり、セグメント内に円周方向に埋込まれたシース管内
で移動可能に保持されることが望ましい。

【００１６】例えば、セグメント内に四角断面のシース
管を円周方向に埋込み、シース管内に帯状の締結用金具
を保持する場合、締結用金具の円弧状部分を弾性部材な
どの保持部材で移動可能に保持することにより、セグメ
ントの端面と連結部の位置関係の調整が容易となる。ま
た、シース管の埋込みによりセグメントの剛性が増大す
る。

【００１７】さらに、請求項９に記載のとおり、セグメ
ントの円周方向当接端面の一方に凸形状の剪断キーが形
成され、他方に凹形状の剪断キーが形成されており、連
結部の嵌込方向を剪断キーの方向と合致させて各セグメ
ントに締結用金具が保持されている。この構成による
と、セグメントを組込む際に剪断キーがガイドの役割を
果たすため、セグメントを動かして連結部の凸部を凹部
に嵌込む時の位置決めが容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の１実施形態につい
て、図面に基づいて説明する。図１は、トンネル壁の円
筒体Ａを形成するためのセグメント11の１つを示す斜視
図であり、図２(a)は、掘削壁Ｂに沿って円周方向に、
複数のセグメント11を順次連結して円筒体Ａを形成して
いく状態を示す。図２(b)は図２(a)のＡ−Ａ断面を示
す。

【００１９】この例では、セグメント11内に２本の円弧
状の締結用金具12が円周方向に保持されている。各セグ
メント11には、円弧状の角形シース管13が円周方向に埋
め込まれており、締結用金具12の両端には、隣接セグメ
ントが保持する締結用金具と相互に連結するための連結
部14が設けられている。この連結部14は、一方の連結部
の凸部（突起）14aが他方の連結部の凹部（孔）14bに嵌
り込んで連結される嵌込型の連結部となっており、各セ
グメント11の端面が当接する位置で各締結用金具12が相
互に連結されるよう、連結部の嵌込方向とセグメントの
組込方向とを一致させている。セグメントを組込む際に
締結用金具の連結部が重なり合うよう、当接する一方の
セグメント11の端面に空間15が設けられており、締結用
金具12は、セグメントが当接する位置で一方の連結部の
凸部が他方の連結部の凹部に嵌り込むよう、弾性部材等
で形成された保持部材16によってシース管13内の所定位
置で保持されている。

【００２０】従って、図２(a)に示すように、トンネル
の中心から掘削壁Ｂに向かって半径方向にセグメント11
を組込むとき、先に組込まれたセグメントが保持する締
結用金具の連結部の凹部14bに、次に組込まれるセグメ
ントが保持する締結用金具の連結部の凸部14aが嵌り込
み、セグメント11の組込みと同時に締結用金具12が連結
される。

【００２１】図示の実施形態では、締結用金具12の全体
が円筒体Ａの内面と平行な円弧状の帯板で形成され、連
結部の嵌込方向が帯板の厚み方向となっている。従っ
て、セグメントの組込みによって両連結部が重なり合っ
て連結されたとき、いずれか一方の帯板が厚み方向にた
わんで帯板自体のばね力により連結部が嵌込方向に付勢
され、円筒体Ａを形成する過程で連結部が外れないよう
になっている。

【００２２】図３は、円筒体Ａを形成する最後のセグメ
ント11aを組込む状態を示す。最後のセグメント11aの組
込みを容易にするため、セグメント11aとその両側に隣
接するセグメント11b及び11cは、それぞれ当接端面がト
ンネルの中心に向かって拡がる傾斜面に形成されてい
る。

【００２３】この場合、最後のセグメント11aに保持さ
れた締結用金具12aの連結部が何れも凸部14aであり、両
側のセグメント11b、11cから突出する締結用金具12b、1
2cの連結部は何れも凹部14bとなっている。従って、最
後のセグメント11aの組込みと同時に、締結用金具12aの
各連結部の凸部14Aが両側の締結用金具12b、12cの各連
結部凹部14Bbに嵌り込んですべての締結用金具が環状に
連結され、円筒体Ａのフープが形成される。円筒体Ａの
形成後、セグメント11aが保持する締結用金具12aの円弧
状部分に備えられたターンバックル17を締め込んで円筒
体Ａに円周方向のプレストレスが付与される。

【００２４】プレストレスが付与された円筒体Ａは、既
に形成されたトンネル壁と従来の継手金具によって連結
され、円筒体Ａと掘削壁Ｂの間隙にモルタルなどの固化
剤が充填され、締結用金具12のすべての連結部は固化剤
によって埋め込まれる。

【００２５】図４乃至図６には、本発明のセグメント締
結用金具の別の実施形態を示す。図５(b)は図５(a)のＢ
−Ｂ断面を示す。

【００２６】図４、図５(a)の例では、図１の例と同様
に、２本の締結用金具22が、それぞれセグメント21内に
埋め込まれたシース管23内で保持部材26により所定位置
に保持されている。しかし、この締結用金具22は、円筒
体Ａの内面に垂直な帯板で形成され、連結部24の凸部24
aと凹部24bの嵌込方向が円筒体Ａの軸に平行な方向とな
っている。

【００２７】なお図５(a)は、セグメント21を円周方向
に組込む状態を円筒体Ａを内側から見た図であり、セグ
メント21の一部を断面で示す。セグメントの組込みの
際、締結用金具22の連結部が相互に重なり合って連結さ
れるよう、当接する一方のセグメント21の端面に空間25
が設けられている。

【００２８】図５(a)に示すように、先に組込まれた左
側セグメントに対して右側セグメント21を組込む場合
に、先ず締結用金具22が衝突しない位置（図５(a)の位
置）で右側セグメントの端面を左側セグメントに当接さ
せ、次に右側セグメントを連結部24の嵌込方向（図５
(a)の上方）にずらして、連結部の凸部24aを凹部24bに
嵌込んで締結用金具22を連結する。この場合、図９、図
10に示すように、セグメントの当接端面の一方に凸形状
の剪断キー28、28aを形成し、他方に凹形状の剪断キー2
9、29aを形成しておくと、セグメントを動かして連結部
の凸部24aを凹部24bに嵌込む際に剪断キー28又は28aが
ガイドの役割を果たすため、連結部の位置決めが容易と
なる。

【００２９】図６は円筒体を形成する最後のセグメント
21aを組込む状態を示す。この例では、最後のセグメン
ト21aが円筒体Ａの軸平行に組込まれるため、セグメン
ト21aとその両側に隣接するセグメント21b、21cは、何
れも当接端面がトンネルの軸方向（掘削機側から坑口側
に向う方向）に狭くなる台形に形成され、最後のセグメ
ント21aの嵌込みを容易にしている。

【００３０】この場合、セグメント21aが保持する締結
用金具22aの連結部はいずれも凸部24aであり、セグメン
ト21b、21cから突出する締結用金具の連結部はいずれも
凹部24bとなっている。最後のセグメント21aの組込みと
同時に、凸部24aが凹部24bに嵌り込んで締結用金具22a
が両側の締結用金具22b及び22cと連結され、円筒体Ａの
フープが形成される。この場合も、最後に組込むセグメ
ント21aが保持する締結用金具22aの円弧状部材に備えら
れたターンバックル27を締め込んで円筒体Ａに円周方向
のプレストレスを付与する。プレストレスが付与された
円筒体Ａは、既に形成されたトンネル壁と連結され、円
筒体Ａと掘削壁Ｂとの間隙に固化剤が充填され、締結用
金具のすべての連結部が固化剤で埋め込まれる。

【００３１】このように、セグメントの形状及びその組
込方法に応じて、締結用金具の長さと連結部の嵌込方向
を決め、その締結用金具を所定位置でセグメントに保持
させておくことにより、セグメントの組込と同時に締結
用金具を連結し円筒体の形成と同時にフープを形成する
ことができる。

【００３２】ターンバックルなどの締付手段を最後に組
込むセグメントの締結用金具に設けておくことにより、
セグメントの製作誤差や円筒体の組立誤差によって、最
後のセグメントを組込む際、両隣接セグメントが保持す
る締結用金具との間で、連結部の凸部と凹部の嵌込位置
にずれが生じた場合にも、最後のセグメントが保持する
締結用金具の長さをターンバックルで調整することによ
って嵌込位置を容易に合致させることができる。

【００３３】図７に示すように、締結用金具12又は22の
連結部の凸部14a、24aの引張側の側面に切欠14c、24cを
設けておくことにより、ターンバックルで締付後に連結
部が振動などで外れる心配がない。

【００３４】締結用金具の円弧状部分は、帯板に限ら
ず、任意断面形状の棒状体を使用することができ、図８
に示すような、両端部に連結部を有するワイヤー32であ
ってもよい。但しその場合には、連結部の凸部34aと凹
部34bの嵌込方向をセグメントの組込方向に向けて各連
結部をセグメントのシース管内で保持する。

【００３５】さらに、図９、図10に例示したように、セ
グメントの当接端面にセグメントの組込方向と合致する
剪断キー28と29又は28aと29aを設けておくことにより、
連結部を嵌込む際の位置決めが容易となる。

【００３６】以上では、複数のセグメントを円周方向に
連結して形成する円筒体として、トンネル壁を例にあげ
て説明したが、本発明のセグメント締結用金具は、トン
ネル壁に限らず、セグメントで構成されるあらゆる円筒
構造物の組立に適用することができる。また、締結用金
具や、シース管は、鉄、非鉄金属、エンジニアリングプ
ラスチックなどの任意の材料で製作することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように、本発明のセグメント締結
用金具によると、セグメントを円周方向に連結して円筒
体を形成する場合に、セグメントの組込と同時に締結用
金具が連結されるため、円筒体を迅速に組み立てること
ができる。

【００３８】このとき、セグメントの当接端面にセグメ
ントの組込方向と合致した剪断キーを設けておくことに
より、剪断キーがセグメントを組込む際のガイドの役割
を果たし、連結部の凸部を凹部に嵌込むときの位置決め
が容易となる。

【００３９】そして、円筒体の形成と同時にすべての締
結用金具が環状に連結されてフープが形成され、このフ
ープを締付けて円筒体に円周方向のプレストレスを付与
することにより円筒体の剛性を高めることができる。

【００４０】従って、本発明のセグメント締結用金具を
トンネル壁の組立に採用すると、円周方向のプレストレ
スが付与されてトンネル壁の剛性が向上しするため、不
均一な外圧にも耐え得るようになり、内部で水圧が働く
内圧トンネルに採用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のセグメント締結用金具の１実施形態
の斜視図である。

【図２】 (a)は図１のセグメントを円周方向に組立て
る状態を示す締結用金具に沿った断面図であり、(b)は
(a)のＡ−Ａ断面を示す。

【図３】 図２(a)の方法で円筒体を形成する最後のセ
グメントを組込む状態を示す図２(a)と同様の断面図で
ある。

【図４】 本発明のセグメント締結用金具の別の実施形
態の斜視図である。

【図５】 (a)は図４のセグメントを円周方向に組立て
る状態をトンネル壁の内側から見た図であり一部を断面
で示す。(b)は(a)のＢ−Ｂ断面を示す。

【図６】 図５(a)の方法で円筒体を形成する最後のセ
グメントを組込む状態をトンネル壁の内側から見た図で
あり一部を断面で示す。

【図７】 締結用金具の連結部一部断面側面図である。

【図８】 締結用金具の円弧状部分にワイヤーを採用し
た場合の斜視図である。

【図９】 当接端面に剪断キーを設けたセグメントの斜
視図である。

【図10】 当接端面に別の形態の剪断キーを設けたセグ
メントの斜視図である。

【符号の説明】

Ａ・・・円筒体（トンネル壁） Ｂ・・・掘削壁 １１、２１・・・セグメント １２、２２、３２・・・締結用金具 １３、２３・・・シース管 １４、２４、３４・・・連結部 １４ａ、２４ａ、３４ａ・・・凸部 １４ｂ、２４ｂ、３４ｂ・・・凹部 １５、２５・・・空間 １６、２６・・・保持部材 １７、２７・・・締付手段 ２８、２８ａ・・・剪断キー（凸部） ２９、２９ａ・・・剪断ｋ−（凹部）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のセグメントを円周方向に連結して
   円筒体を形成するための締結用金具であって、各セグメ
   ントに円周方向に保持される円弧状部材として形成さ
   れ、その両端に、隣接セグメントが保持する締結用金具
   と相互に連結するための連結部を設けたことを特徴とす
   るセグメント締結用金具。
2. 【請求項２】 円筒体を形成するセグメントの少なくと
   も一つに保持される締結用金具の円弧状部分に締付手段
   を設けた請求項１記載のセグメント締結用金具。
3. 【請求項３】 前記締付手段がターンバックルである請
   求項２記載のセグメント締結用金具。
4. 【請求項４】 前記連結部が、セグメントの円周方向連
   結位置で相互に重なりあって一方の連結部の凸部が他方
   の連結部の凹部に嵌り込む嵌込型の連結部であり、かつ
   連結部の嵌込方向がセグメントの組込方向と一致する請
   求項１記載のセグメント締結用金具。
5. 【請求項５】 締結用金具が円弧状の帯板で形成され、
   連結部の嵌込方向が帯板の厚み方向である請求項１〜５
   のいずれか１項に記載のセグメント締結用金具。
6. 【請求項６】 締結用金具の円弧状部分が棒状体である
   請求項１記載のセグメント締結用金具。
7. 【請求項７】 締結用金具の円弧状部分がワイヤーであ
   る請求項１記載のセグメント締結用金具。
8. 【請求項８】 セグメント内に円周方向に埋込まれたシ
   ース管内で移動可能に保持される請求項１〜５のいずれ
   か１項に記載のセグメント締結用金具。
9. 【請求項９】 セグメントの円周方向当接端面の一方に
   凸形状の剪断キーが形成され、他方に凹形状の剪断キー
   が形成されており、連結部の嵌込方向を剪断キーの方向
   と合致させて各セグメントに保持されている請求項１記
   載のセグメント締結用金具。