JP3973473B2 - トンネル用セグメントの連結構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル周方向で隣り合うセグメントどうしの突合せ部の各々に、トンネル長手方向に沿うセグメント側嵌合面を当該セグメントのトンネル周方向内方側に向けて形成してある蟻溝部を設け、前記両セグメントの蟻溝部に亘ってトンネル長手方向から押し込んでそれらのセグメントどうしを連結する連結具に、各セグメントのセグメント側嵌合面に各別に嵌合させる一対の連結具側嵌合面をトンネル周方向に対向するように形成し、前記セグメント側嵌合面と連結具側嵌合面との各嵌合部どうしのトンネル周方向の間隔を、前記連結具の押し込み方向下手側ほど広くなるように設け、トンネル長手方向に沿って相対移動自在に互いに嵌合する長溝部と凸部とを、各突合せ部に振り分けて設け、前記連結具を、一方の連結具側嵌合面が一方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、当該セグメントの蟻溝部に装着して、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントの蟻溝部に入り込み、かつ、前記長溝部と前記凸部とが互いに嵌合するように、前記両セグメントの突合せ部どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせた状態で、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、前記長溝部と前記凸部とを相対移動させながら、前記セグメントどうしをトンネル長手方向に互いに近接するように相対移動させて、前記セグメントどうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結するように構成してあるトンネル用セグメントの連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記トンネル用セグメントの連結構造は、トンネル周方向で隣り合うセグメントどうしの各突合せ部に設けた両蟻溝部に亘って、連結具をトンネル長手方向から押し込んで、トンネル周方向に対向するように形成してある一対の連結具側嵌合面の各々を、各蟻溝部にトンネル周方向内方側に向けて形成してあるトンネル長手方向に沿うセグメント側嵌合面に各別に嵌合させて、それらのセグメントどうしを連結できるようにしたもので、セグメント側嵌合面と連結具側嵌合面との各嵌合部どうしのトンネル周方向の間隔を、連結具の押し込み方向下手側ほど広くなるように設けて、連結具の押し込みに伴って両セグメントをトンネル周方向に互いに引き寄せながら連結できるようにしてある。
【０００３】
また、上記のように連結するにあたって、各セグメント側嵌合面と連結具側嵌合面とを確実に嵌合できるように、突合せ部どうしのセグメント厚み方向の相対位置を位置決めしながら連結具を押し込んで、突合せ部どうしを精度良く円滑に連結できるようにする必要がある。
【０００４】
そこで、一方の連結具側嵌合面が一方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、当該セグメントの蟻溝部に連結具を装着しておいて、その連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントの蟻溝部に入り込み、かつ、各突合せ部に振り分けて設けた長溝部と凸部とが互いに嵌合するように、突合せ部どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせ、その状態で、連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、長溝部と凸部とを互いに嵌合させたままトンネル長手方向に沿って相対移動させて、突合せ部どうしのセグメント厚み方向の相対位置を長溝部と凸部との嵌合で位置決めしながら、セグメントどうしをトンネル長手方向に互いに近接するように相対移動させ、セグメントどうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結できるようにしてある。
【０００５】
そして、従来のトンネル用セグメントの連結構造では、金属製の箱状枠組みでセグメントを構成し、そのセグメントの突合せ部に、長溝部と蟻溝部とをセグメント厚み方向で重複するように並べて設けている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このため、突合せ部どうしを精度良く円滑に連結できる利点があるものの、セグメントの厚さを、少なくとも長溝部と蟻溝部とをセグメント厚み方向で重複するように並べて設けることができるように、厚く設定する必要があり、そのためにコスト高になり、また、セグメントの運搬や組み付けなどの取り扱いの容易化と、セグメント設置用の土砂掘削量の軽減を図りにくくなる欠点がある。
【０００７】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、突合せ部どうしを精度良く円滑に連結できる利点を損なうことなく、セグメントの厚さを薄くして、セグメントの運搬や組み付けなどの取り扱いの容易化と土砂掘削量の軽減を図り易くすることを目的とする。
また、他の目的は、セグメントの必要強度を確保しながら、その厚さを薄くできるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明の特徴構成は、トンネル周方向で隣り合うセグメントどうしの突合せ部の各々に、トンネル長手方向に沿うセグメント側嵌合面を当該セグメントのトンネル周方向内方側に向けて形成してある蟻溝部を設け、前記両セグメントの蟻溝部に亘ってトンネル長手方向から押し込んでそれらのセグメントどうしを連結する連結具に、各セグメントのセグメント側嵌合面に各別に嵌合させる一対の連結具側嵌合面をトンネル周方向に対向するように形成し、前記セグメント側嵌合面と連結具側嵌合面との各嵌合部どうしのトンネル周方向の間隔を、前記連結具の押し込み方向下手側ほど広くなるように設け、トンネル長手方向に沿って相対移動自在に互いに嵌合する長溝部と凸部とを、各突合せ部に振り分けて設け、前記連結具を、一方の連結具側嵌合面が一方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、当該セグメントの蟻溝部に装着して、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントの蟻溝部に入り込み、かつ、前記長溝部と前記凸部とが互いに嵌合するように、前記両セグメントの突合せ部どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせた状態で、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、前記長溝部と前記凸部とを相対移動させながら、前記セグメントどうしをトンネル長手方向に互いに近接するように相対移動させて、前記セグメントどうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結するように構成してあるトンネル用セグメントの連結構造であって、前記長溝部と前記蟻溝部とを、長溝部が蟻溝部に連通する状態で、トンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置してある点にある。
【０００９】
〔作用〕
セグメントの突合せ部に、長溝部と蟻溝部とをトンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置してあるので、セグメントの厚みを従来に比べて薄くすることができる。
【００１０】
〔効果〕
突合せ部どうしを精度良く円滑に連結できる利点を損なうことなく、セグメントの厚さを薄くして、よりコスト安に形成で、しかも、セグメントの運搬や組み付けなどの取り扱いの容易化と土砂掘削量の軽減を図り易い。
【００１１】
請求項２記載の発明の特徴構成は、金属製の箱状枠組みをその枠組み内に打設した鉄筋コンクリートで補強して前記セグメントを構成してある点にある。
【００１２】
〔作用〕
金属製の箱状枠組みをその枠組み内に打設した鉄筋コンクリートで補強してセグメントを構成するので、セグメントの厚みを薄くしてもセグメントの強度を確保し易い。
【００１３】
〔効果〕
セグメントの必要強度を確保しながら、その厚さを薄くできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１は、六個のトンネル用セグメント１を後述する連結具２でトンネル周方向に互いに引き寄せて連結してある筒状のセグメントリングＲを示しており、このセグメントリングＲの複数を、抗口側に設置済みのセグメントリングＲに対してシールドマシン等による切羽側から、トンネル周方向での連結箇所が隣り合うセグメントリングＲにおける連結箇所に対して周方向にずれるように、トンネル長手方向に順次連結してトンネルＴを構築するようにしてある。
【００１５】
前記セグメントリングＲは、周方向で隣り合うセグメント１どうしを連結しながら、同時に、既設のセグメントリングＲの切羽側に連結して順次連結してあり、図２に示すように、既設のセグメントリングＲの切羽側下部に対して、中央セグメントａ（１) を最初に連結した後、その中央セグメントａ（１) の両側に側部セグメントｂ（１) と上部セグメントｃ（１) とを順次連結し、左右の上部セグメントｃ（１) 間にキーセグメントｄ（１) を嵌合して、筒状に連結してある。
【００１６】
前記セグメント１（ａ〜ｄ) の各々は、図３，図４に例示するように、ダクタイル鋳鉄製の箱状枠組み３を、その箱状枠組み３内に打設した鉄筋コンクリート４で補強して構成してある。
【００１７】
つまり、図３，図４に示すように、内面にジベル５を一体形成してある矩形円弧板状の外周壁６の周縁に側板７を一体に設けて箱状に形成するとともに、その内側を側板７よりも高さが低い桁板８で升目状に区画して箱状枠組み３を構成し、その内側を覆うように格子状に配筋した鉄筋９を、桁板８の基部に形成した貫通孔に引っ掛けた吊り下げ用鉄筋９ａで吊り下げるよう固定した後、コンクリートを充填してある。
【００１８】
以下に、本発明に係るトンネル用セグメント１の連結構造を、中央セグメントａと、その中央セグメントａにトンネル周方向で隣り合う側部セグメントｂとの連結構造を例示して説明する。
【００１９】
前記中央セグメントａは、図３，図４に示すように、セグメント外周側にグラウト材を注入するためのグラウト注入孔１０を中央部に備え、抗口側に向けて設置する抗口側端面１１には、既設のセグメントリングＲの切羽側に向けて設置してある切羽側端面１２に対する連結用の複数のリング継手１３を設け、切羽側端面１２には、切羽側で隣り合うセグメント１のリング継手１３が抜け止め状態で嵌合する複数のジョイント受け口１４を設けてある。
【００２０】
また、中央セグメントａの側部セグメントｂとの各突合せ部１５には、一端が抗口側端面１１に開口する抗口側蟻溝部１６と一端が切羽側端面１２に開口する切羽側蟻溝部１７との二個の蟻溝部１８と、側部セグメントｂ側の突合せ部１９に設けたガイドピン（凸部の一例) ２０がトンネル長手方向に沿って相対移動自在に嵌合する長溝部２１と、側部セグメントｂ側の突合せ部１９に設けた長溝部２１にトンネル長手方向に沿って相対移動自在に嵌合するガイドピン２０とを、左右対称に設けてある。
【００２１】
前記蟻溝部１８（１６，１７) の各々には、図６にも示すように、セグメント厚み方向で対向する状態でトンネル長手方向に沿う二つのセグメント側嵌合面２２を、当該中央セグメントａのトンネル周方向内方側に向けて、かつ、切羽側ほどトンネル周方向内方側に向けて入り込むように傾斜させて形成してある。
【００２２】
そして、長溝部２１の嵌合始端側が切羽側蟻溝部１７に連通する状態で、二個の蟻溝部１６，１７と長溝部２１とガイドピン２０とを、トンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置してある。
【００２３】
前記側部セグメントｂは、図５，図６に示すように、中央セグメントａとの突合せ部１９の構造が中央セグメントａと異なるが、その他の構造及び寸法は中央セグメントａと同様である。
【００２４】
つまり、側部セグメントｂの中央セグメントａとの突合せ部１９にも、中央セグメントａに設けたものと同様の、一端が抗口側端面１１に開口する抗口側蟻溝部２３と一端が切羽側端面１２に開口する切羽側蟻溝部２４との二個の蟻溝部１８と、中央セグメントａのガイドピン２０がトンネル長手方向に沿って相対移動自在に嵌合する長溝部２１と、中央セグメントａの長溝部２１にトンネル長手方向に沿って相対移動自在に嵌合するガイドピン２０とを設けてあるが、長溝部２１の嵌合始端側が抗口側蟻溝部２３に連通する状態で、二個の蟻溝部２３，２４（１８) と長溝部２１とガイドピン２０とを、トンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置し、切羽側蟻溝部２４の抗口側端部に、連結具２をトンネル周方向から入り込ませる連結具挿入用開口２５を形成してある。
【００２５】
前記中央セグメントａと側部セグメントｂとをトンネル周方向に互いに引き寄せながら連結する連結具２について説明する。
前記連結具２は、図６，図７に示すように、中央セグメントａ及び側部セグメントｂのセグメント側嵌合面２２に各別に嵌合させる一対の連結具側嵌合面２６をトンネル周方向に対向するように、かつ、蟻溝部１８に対する押し込み方向下手側ほど連結具側嵌合面２６間の間隔が広くなるように表裏に形成してある。
【００２６】
そして、連結具２を両セグメント１（ａ，ｂ) の蟻溝部１８に亘ってトンネル長手方向から押し込んで、連結具２の一対の連結具側嵌合面２６を両セグメント１（ａ，ｂ) のセグメント側嵌合面２２に各別に嵌合させた状態で、セグメント側嵌合面２２と連結具側嵌合面２６との各嵌合部どうしのトンネル周方向の間隔が、連結具２の押し込み方向下手側ほど広くなるように設けて、各連結具側嵌合面２６が対応するセグメント側嵌合面２２に嵌合するようにトンネル長手方向から蟻溝部１８に押し込むに伴って、セグメント１（ａ，ｂ) どうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結できるようにしてある。
【００２７】
また、連結具２を各連結具側嵌合面２６が対応するセグメント側嵌合面２２に嵌合するようにトンネル長手方向から押し込んで、セグメント１（ａ，ｂ) どうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結するときに、連結具２の押し込み力が所定の大きさを越えると、その押し込み力で圧縮変形させる銅などの軟質金属製の筒状バックアップ材２７を、連結具２の押し込み方向上手側端面にねじ込み固定して、セグメント１（ａ，ｂ) どうしの引き寄せ力を略一定に保持できるようにしてある。
【００２８】
前記連結具２を使用して中央セグメントａと側部セグメントｂとを連結する手順を説明する。
尚、中央セグメントａの両突合せ部１５に側部セグメントｂを左右対称に連結するので、中央セグメントａと一方の側部セグメントｂとの連結手順について説明する。
【００２９】
図６で仮想線で示すように、連結具２を、バックアップ材２７を抗口側に向けて、一方の連結具側嵌合面２６が中央セグメントａのセグメント側嵌合面２２に嵌合するように、抗口側蟻溝部１６には抗口側端面１１の開口部から装着しておき、切羽側蟻溝部１７には切羽側端面１２の開口部から装着しておく。
【００３０】
そして、中央セグメントａを、各リング継手１３が既設のセグメントリングＲの切羽側に設けてある所定のジョイント受け口１４に入り込むように、シールドマシンに装備してあるジャッキＪなどで既設のセグメントリングＲ側に押し付けて、図８に示すように、中央セグメントａをリング継手１３で既設のセグメントリングＲに連結する。
【００３１】
次に、図８に示すように、中央セグメントａの切羽側蟻溝部１７に装着した連結具２の他方の連結具側嵌合面２６が、連結具挿入用開口２５を通して側部セグメントｂの切羽側蟻溝部２４に入り込み、かつ、中央セグメントａのガイドピン２０と側部セグメントｂの長溝部２１とが互いに嵌合するとともに、側部セグメントｂのガイドピン２０と中央セグメントａの長溝部２１とが互いに嵌合するように、両セグメント１（ａ，ｂ) の突合せ部１５，１９どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせる。
【００３２】
そして、この突き合わせ状態で、図９に示すように、中央セグメントａの切羽側蟻溝部１７に装着した連結具２の他方の連結具側嵌合面２６が、側部セグメントｂの切羽側蟻溝部２４に形成したセグメント側嵌合面２２に嵌合し、かつ、中央セグメントａの抗口側蟻溝部１６に装着した連結具２の他方の連結具側嵌合面２６が、側部セグメントｂの抗口側蟻溝部２３にその抗口側端面１１に開口している開口部から入り込んで嵌合するように、長溝部２１とガイドピン２０との各嵌合部を相対移動させてセグメント厚み方向の位置決めをしながら、側部セグメントｂを既設のセグメントリングＲ側に押し込んで、側部セグメントｂをリング継手１３で既設のセグメントリングＲに連結するとともに、中央セグメントａと側部セグメントｂとをトンネル周方向に引き寄せて連結する。
【００３３】
前記連結具２に固定してあるバックアップ材２７は、連結具２の対応するセグメント側嵌合面２２に対する押し込み力が所定の大きさを越えると、図９に示すように、抗口側蟻溝部１６、２３に装着した連結具２のバックアップ材２７は、既設のセグメントリングＲの切羽側端面１２に押し付けられることにより圧縮されて塑性変形し、また、切羽側蟻溝部１７，２４に装着した連結具２のバックアップ材２７は、切羽側蟻溝部１７内の抗口側終端面２８に押し付けられることにより圧縮されて塑性変形し、セグメント１（ａ，ｂ) どうしの引き寄せ力を略一定に保持できるようにしてある。
【００３４】
〔第２実施形態〕
図１０は、中央セグメントａと側部セグメントｂの各突合せ部１５，１９に設けた切羽側蟻溝部１７，２４（１８) の別実施形態を示し、セグメント厚み方向で対向する状態でトンネル長手方向に沿う二つのセグメント側嵌合面２２を、各セグメントａ，ｂのトンネル周方向内方側に向けて、かつ、抗口側ほどトンネル周方向内方側に向けて入り込むように傾斜させて形成してある。
【００３５】
そして、連結具２を、バックアップ材２７を切羽側に向けて、一方の連結具側嵌合面２６が側部セグメントｂのセグメント側嵌合面２２に嵌合するように、連結具挿入用開口２５を通して、側部セグメントｂの切羽側蟻溝部２４に装着しておき、両セグメント１（ａ，ｂ) の突合せ部１５，１９どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせた状態で、側部セグメントｂの切羽側蟻溝部２４に装着した連結具２の他方の連結具側嵌合面２６が、中央セグメントａの切羽側蟻溝部１７に形成したセグメント側嵌合面２２に嵌合するように、長溝部２１とガイドピン２０との各嵌合部を相対移動させてセグメント厚み方向の位置決めをしながら、側部セグメントｂを既設のセグメントリングＲ側に押し込んで、切羽側蟻溝部１７，２４に装着した連結具２のバックアップ材２７が、側部セグメントｂの切羽側端部に設けた側板延設部２９に押し付けられることにより圧縮されて塑性変形して、セグメント１（ａ，ｂ) どうしの引き寄せ力を略一定に保持できるようにしてある。
その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００３６】
〔その他の実施形態〕
１．本発明によるトンネル用セグメントの連結構造は、鋼板などの金属板を溶接して形成した箱状枠組みをその枠組み内に打設した鉄筋コンクリートで補強してセグメントを構成してあっても良い。
２．本発明によるトンネル用セグメントの連結構造は、鉄筋を箱状枠組みの内側に溶接固定せずに打設した鉄筋コンクリートで箱状枠組みを補強してセグメントを構成してあっても良い。
３．本発明によるトンネル用セグメントの連結構造は、鉄筋コンクリートと箱状枠組みとを接着材などで接着してあっても良い。
４．本発明によるトンネル用セグメントの連結構造は、長溝部と蟻溝部とを連通させずにトンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置してあっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル用セグメントの連結構造の概要を示す斜視図
【図２】連結手順を説明する展開図
【図３】（イ) はトンネル用セグメントの内面側を示す平面図、（ロ) は切羽側端面の側面図
【図４】（イ) はトンネル用セグメントの内部を示す平面図、（ロ) は（イ) のロ−ロ線矢視図
【図５】トンネル用セグメントの内面側を示す平面図
【図６】要部の断面図
【図７】連結具の斜視図
【図８】連結手順の説明図
【図９】連結手順の説明図
【図１０】第２実施形態のトンネル用セグメントの説明図
【符号の説明】
１ セグメント
２ 連結具
１５ 突合せ部
１８ 蟻溝部
１９ 突合せ部
２０ 凸部
２１ 長溝部
２２ セグメント側嵌合面
２６ 連結具側嵌合面

Claims (2)

1. トンネル周方向で隣り合うセグメントどうしの突合せ部の各々に、トンネル長手方向に沿うセグメント側嵌合面を当該セグメントのトンネル周方向内方側に向けて形成してある蟻溝部を設け、
   前記両セグメントの蟻溝部に亘ってトンネル長手方向から押し込んでそれらのセグメントどうしを連結する連結具に、各セグメントのセグメント側嵌合面に各別に嵌合させる一対の連結具側嵌合面をトンネル周方向に対向するように形成し、
   前記セグメント側嵌合面と連結具側嵌合面との各嵌合部どうしのトンネル周方向の間隔を、前記連結具の押し込み方向下手側ほど広くなるように設け、
   トンネル長手方向に沿って相対移動自在に互いに嵌合する長溝部と凸部とを、各突合せ部に振り分けて設け、
   前記連結具を、一方の連結具側嵌合面が一方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、当該セグメントの蟻溝部に装着して、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントの蟻溝部に入り込み、かつ、前記長溝部と前記凸部とが互いに嵌合するように、前記両セグメントの突合せ部どうしをトンネル長手方向に位置をずらして突き合わせた状態で、前記連結具の他方の連結具側嵌合面が他方のセグメントのセグメント側嵌合面に嵌合するように、前記長溝部と前記凸部とを相対移動させながら、前記セグメントどうしをトンネル長手方向に互いに近接するように相対移動させて、前記セグメントどうしをトンネル周方向に引き寄せながら連結するように構成してあるトンネル用セグメントの連結構造であって、
   前記長溝部と前記蟻溝部とを、長溝部が蟻溝部に連通する状態で、トンネル長手方向に沿って略同一線上で前後に配置してあるトンネル用セグメントの連結構造。
2. 金属製の箱状枠組みをその枠組み内に打設した鉄筋コンクリートで補強して前記セグメントを構成してある請求項１記載のトンネル用セグメントの連結構造。

Images