JP3877391B2 - トンネル用セグメントの連結部およびトンネルリング形成方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のトンネル用セグメント本体を、連結具を用いてトンネル周方向に引付け連結してトンネル壁を構築すべく、既に構築した第１セグメント本体に対して第２セグメント本体をトンネルの長手方向に沿って手前側から奥側に押し込んで連結するためのトンネル用セグメントの連結部、および、複数のトンネル用セグメント本体を、連結具を用いてトンネル周方向に連結しつつトンネルリングを順次組み立ててトンネル壁を構築するためのトンネルリング形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトンネル用セグメント本体の連結部は、特に、トンネル周方向に隣接するトンネル用セグメント本体どうしを連結するために用いられるものであり、トンネル用セグメント本体の端部に形成した突合せ部どうしを突き合わせて順次連結していく場合に、双方の突合せ部に形成したアリ溝部に亘って連結具を挿入し、双方のトンネル用セグメント本体を引付け連結するものである。
前記連結具は、例えば一対の拡大縁部を平板状の胴部で連結した略矩形状の部材であり、夫々の拡大縁部を、双方のアリ溝部に挿入して用いる。このため、前記一対の拡大縁部の夫々には、前記アリ溝部に当接して互いのトンネル用セグメント本体どうしを引き付けるための挟持部を形成してある。
【０００３】
ここで、トンネル周方向に隣接する二つのトンネル用セグメント本体のうち、先に構築されるものを第１セグメント本体とし、後から構築されるものを第２セグメント本体とする。当該第１セグメント本体および第２セグメント本体は、トンネルの長手方向において既に構築されている既設トンネルリングに連結される。
従来においては、既設トンネルリングに対して第１セグメント本体および第２セグメント本体を連結するには、前記連結具をいわゆる後付方式なる使用態様で用いていた。
即ち、前記後付方式は、図１０、図１１に示すごとく前記第１セグメント本体Ｓ１および前記第２セグメント本体Ｓ２を夫々の突合せ部４を近接させた状態で位置保持し、夫々の突合せ部４のうち、トンネル長手方向Ｙにおける中央部付近に設けた作業用空間１０から連結具Ｒを前記アリ溝部Ｍに挿入する方式である。前記連結具Ｒは、前記作業用空間１０から、トンネル長手方向Ｙに沿って両方向に挿入し、この結果、第１セグメント本体Ｓ１と第２セグメント本体Ｓ２とは、夫々の突合せ端部の両端部を前記連結具Ｒによって引き付け連結されることとなる。そして、前記連結具Ｒの挿入は、第１セグメント本体Ｓ１と第２セグメント本体Ｓ２とを所定の締結力で連結すべく特別の押込装置等を用いて行う必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のいわゆる後付け方式によって第１セグメント本体Ｓ１と第２セグメント本体Ｓ２とを連結する場合には次のような問題があった。
即ち、前記後付方式による場合には、前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２との突合せ部４に、前記連結具Ｒを挿入するための作業用空間１０を形成しなければならず、このため、前記突合せ部４において両セグメント本体に断面欠損が生じていた。この結果、、前記突合せ部４での連結強度が低下するおそれがあるばかりでなく、突合せ部４どうしの当接面積を広く確保することができず、例えば前記作業用空間１０の近傍からトンネル内に地下水が進入するおそれもあった。
しかも、前記連結具Ｒを挿入する際には、前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２との間には所定の締結力を発生させる必要があったから、連結具Ｒの押込み力を正確に制御しなければならず、連結具Ｒの押込み作業が手間のかかるものとなっていた。
さらに、作業用空間１０を有する第１セグメント本体Ｓ１等で構築したトンネル壁の内面には前記作業用空間１０が露出した状態となるため、トンネルの使用目的によっては、トンネル内壁に二次覆工を施す必要が生じ、トンネル壁の構築作業が煩雑になる場合があった。
以上のごとく、上記従来のいわゆる後付け方式を用いる場合には、種々の不都合があり、未だ改善の余地があった。
【０００５】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、トンネル周方向に隣接する複数のトンネル用セグメントを簡易かつ確実に連結することができるトンネル用セグメントの連結部と、トンネル壁の構築作業を効率化し得るトンネルリング形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（構成１）
この目的を達成するための本発明に係るトンネル用セグメントの連結部は、請求項１に記載したごとく、複数のトンネル用セグメント本体を、連結具を用いてトンネル周方向に引付け連結してトンネル壁を構築すべく、既に構築した第１セグメント本体に対して第２セグメント本体をトンネルの長手方向に沿って手前側から奥側に押し込んで連結するために、前記第１・第２セグメント本体の夫々が、互いに連結するための突合せ部をトンネル周方向に沿った端部に備え、夫々の前記突合せ部における前記奥側の端部に奥側アリ溝部を形成すると共に、夫々の前記突合せ部における前記手前側の端部に手前側アリ溝部を形成し、前記第１セグメント本体の前記奥側アリ溝部に奥側連結具を備えると共に、前記第２セグメント本体の前記手前側アリ溝部にも手前側連結具を備え、前記第２セグメント本体を押し込む際に、前記奥側連結具に対する前記第２セグメント本体の前記奥側アリ溝部の押込みと、前記第１セグメント本体の前記手前側アリ溝部に対する前記手前側連結具の押込みとを同時に行えるよう構成した点に特徴を有する。
（作用・効果）
本構成のごとく、前記第１・第２セグメント本体の夫々の突合せ部に奥側アリ溝部と手前側アリ溝部とを形成し、前記第２セグメント本体を押し込むだけで、前記奥側アリ溝部どうし、および、前記手前側アリ溝部どうしを連結できるものとすれば、セグメント本体の連結作業が極めて簡略化できる。
また、従来のごとく、セグメント本体の内側面に連結用の作業用空間を多数設ける必要がないから、前記突合せ部における断面欠損によって前記突合せ部の連結強度が低下するおそれがなく、突合せ部どうしの当接面積を広く確保することができて前記作業用空間の近傍からトンネル内に地下水が進入するという不都合の発生も防止できる。
さらに、従来のごとく連結用の作業用空間を形成する必要がないから、トンネル壁の内側面を平滑な面に構成して、二次覆工等の手間を省略することもできる。
【０００７】
（構成２）
本発明のトンネル用セグメントの連結部は、請求項２に記載したごとく、前記第２セグメント本体を前記奥側に押し込む際に、当該押込み方向に沿って一定以上の荷重を受けた場合に変形可能な突出部材を、前記奥側連結具および前記手前側連結具の嵌入方向後端部に設けて構成することができる。
（作用・効果）
本構成のごとく、前記奥側連結具の嵌入方向後端部と前記手前側連結具の嵌入方向後端部とに、一定以上の押込み荷重を受けて変形可能な突出部材を設けておけば、前記連結具が第１セグメント本体と第２セグメント本体とを引付け連結すべく発生させる締結力を略一定の大きさに設定することが可能である。
即ち、例えば、前記奥側アリ溝部と前記手前側アリ溝部とを、第１セグメント本体の端面および第２セグメント本体の端面のうちトンネル長手方向の両端面に夫々開口するように構成し、前記奥側連結具および前記手前側連結具を前記開口から挿入するものとすると、第２セグメント本体の押込みに際して、前記奥側連結具の突出部材は、第２セグメント本体に対してトンネル長手方向に隣接して既に構築されているセグメント本体の端面から押込み力を受け、一方の前記手前側連結具の突出部材は、第２セグメント本体を押し込むジャッキ等から押込み力を受けることとなる。
上記押込みの当初においては、連結具の双方の拡大縁部は第１アリ溝部と第２アリ溝部とを容易に引き付けることができるため、押込み力は小さなもので足りる。しかし、第１アリ溝部と第２アリ溝部との引き付けの進行に伴って、押付け力は増大し、押し付け力が所定強さに高まった時点で前記突出部材には面外変形が生じるから、押付け力は一定に保たれることとなる。
このように、前記奥側連結具の嵌入方向後端部と前記手前側連結具の嵌入方向後端部とに、一定以上の押込み荷重を受けて変形可能な突出部材を設けておけば、従来のごとく、連結具の押込みに際して押込み力を正確に制御しなくても、単に第２セグメント本体を押し込むだけで、第１セグメント本体と第２セグメント本体とを一定の締結力で連結することができる。
【０００８】
（構成３）
本発明のトンネルリング形成方法は、請求項３に記載したごとく、複数のトンネル用セグメント本体を、それらの互いの突合せ部に形成されたアリ溝部にわたって取り付けることで連結する連結具を用いてトンネル周方向に連結しつつトンネルリングを順次組み立ててトンネル壁を構築すべく、前記トンネル周方向において最初に取付けるＡセグメント本体と、前記Ａセグメント本体を挟んでトンネル周方向に順次連結すべく、前記Ａセグメント本体に対してトンネル長手方向に沿って奥側に押し込みつつ連結するＢセグメント本体と、隙間を残して隣接した二つの前記Ｂセグメント本体の間に最後に押し込んで連結するＣセグメント本体とを準備しておいて、前記Ａ・Ｂ・Ｃセグメント本体の夫々に、トンネル周方向の両端部に、隣接するものどうしと連結するための突合せ部を形成しておき、夫々の前記突合せ部には、前記奥側の端部に奥側アリ溝部を形成しておくと共に、前記手前側の端部に手前側アリ溝部を形成しておき、前記Ａセグメント本体には、前記両端部双方の前記奥側アリ溝部に連結具を取り付けておき、前記Ｂセグメント本体には、既設の前記セグメント本体に連結する突合せ部の前記手前側アリ溝部と、他方の突合せ部の前記奥側アリ溝部とに連結具を取り付けておき、前記Ｃセグメント本体には、前記両端部双方の前記手前側アリ溝部に連結具を取り付けておき、各セグメント本体をリング状に組み付けるに当たり、前記Ｂセグメント本体は、予め設置した前記Ａセグメント本体に対して前記奥側へ押し込むことで前記連結具を相互にわたる状態に取り付けて連結し、前記Ｃセグメント本体は、隙間を残して組み付けた二つの前記Ｂセグメント本体の間に最後に前記奥側へ押し込むことで前記連結具を相互にわたる状態に取り付けて連結する点に特徴を有する。
（作用・効果）
上記のごとく、Ａ・Ｂ・Ｃセグメント本体を構成しておくと、相前後して構築する二つのセグメント本体の連結部分を見た場合に、全ての連結部分において、前記連結具は、先に構築したセグメント本体の奥側アリ溝部と、後から構築するセグメント本体の手前側アリ溝部とに取り付けた構成となる。
よって、構成１で述べたごとく、後から構築するセグメント本体を単に押し込むだけで全てのセグメントの連結を行えるから、トンネルリングを極めて迅速・確実に構築することができ、その結果、トンネル壁の構築作業を効率化することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（概要）
本発明のトンネル用セグメントの連結部およびトンネルリング形成用ユニットに係る概要を図１および図２に示す。
本実施形態では、トンネル周方向Ｘに連続して環状に構築された既設トンネルリングＴＲに対してＡセグメント本体ａと、Ｂセグメント本体ｂと、Ｃセグメント本体ｃとを連結具Ｒを用いて順次取り付け、新たなトンネルリングＴＲを構築する場合の例を示す。
ここで、前記Ａセグメント本体ａは、前記既設トンネルリングＴＲに対して最初に取付けるセグメント本体である。つまり、新たなトンネルリングＴＲを構築する際にトンネル周方向Ｘにおいて最初に連結されるセグメント本体である。
前記Ｂセグメント本体ｂは、前記Ａセグメント本体ａを挟んでトンネル周方向Ｘに順次連結するセグメント本体であり、一つのトンネルリングＴＲを形成するセグメント本体のうち、前記Ａセグメント本体ａと後述するＣセグメント本体ｃとを除く全てのセグメント本体が当該Ｂセグメント本体ｂである。
前記Ｃセグメント本体ｃは、一つのトンネルリングＴＲを完成させるために最後に連結するセグメント本体である。つまり、前記Ｃセグメント本体ｃは、二つのＢセグメント本体ｂによって形成された隙間に押し込んで連結する。
尚、これらのセグメント本体は、例えば、ダクタイルセグメントの他に、コンクリートセグメント、スチールセグメント等を各種のセグメントで構成することができる。
【００１０】
前記Ａ・Ｂ・Ｃの各セグメント本体は、図２に示すような連結具Ｒを用いて互いに連結する。図３には、前記Ａ・Ｂ・Ｃの各セグメント本体を連結する際の態様を示す。
【００１１】
前記連結具Ｒは略矩形状であって、当該連結具Ｒの押込方向Ｚに沿った両縁部に夫々拡大縁部１を有している。当該双方の拡大縁部１は平板状の胴部２で連接されている。また、夫々の拡大縁部１には実際にセグメント本体どうしを引きつけるための挟持部３を形成してある。これら挟持部３どうしの間隔は、当該連結具Ｒの押込み方向Ｚに沿って奥側ほど広く構成してある。
【００１２】
一方、前記Ａ・Ｂ・Ｃの各セグメント本体の端部のうちトンネル周方向Ｘの両端部には、隣接するセグメント本体と連結するための突合せ部４を備えてある。そして、当該突合せ部４のうち、トンネル長手方向Ｙに沿った両端部には夫々アリ溝部Ｍを形成してある。当該アリ溝部Ｍには、前記連結具Ｒの拡大縁部１が挿入して前記挟持部３が当接する被挟持部５を形成してある。夫々のアリ溝部Ｍは、セグメント本体の端部のうちトンネル長手方向Ｙに沿った両端の端部に開口しており、前記連結具Ｒは当該開口側から前記アリ溝部Ｍに挿入して、前記突合せ部４の中央部に向かって押し込むこととなる。
【００１３】
セグメント本体どうしを連結は以下のごとく行う。尚、ここでは、図３に示したうちの前記Ａセグメント本体ａと前記Ｂセグメント本体ｂとを連結する場合を例にとる。
図３は、前記Ａセグメント本体ａが既設のトンネルリングＴＲに連結された状態を示している。図３においては、下方側がトンネルシールドの切羽側であり、トンネル掘削は図３の下方に向かって行われる。よって、ここで連結するＢセグメント本体ｂは、図３の上方に向かって押し込まれる。本実施形態では、当該Ｂセグメント本体ｂを押し込む方向を奥側と称し、その反対方向を手前側と称する。
前記Ａセグメント本体ａの双方の突合せ部４には、合計四箇所にアリ溝部Ｍを形成してある。このうち、既設トンネルリングＴＲの側の二つを奥側アリ溝部Ｍ１とし、他の残りの二つを手前側アリ溝部Ｍ２とする。Ａセグメント本体ａは、双方の奥側アリ溝部Ｍ１に奥側連結具Ｒ１を挿入した状態で既設トンネルリングＴＲに取り付けてある。
一方、当該Ａセグメント本体ａに対して連結するＢセグメント本体ｂの双方の突合せ部４にも、夫々奥側アリ溝部Ｍ１と手前側アリ溝部Ｍ２とを形成してある。ただし、Ｂセグメント本体ｂにおいては、前記Ａセグメント本体ａに連結する突合せ部４の手前側アリ溝部Ｍ２に手前側連結具Ｒ２を備えるとともに、他方の突合せ部４の前記奥側アリ溝部Ｍ１に奥側連結具Ｒ１を備えている。
尚、図３に示すごとく、前記Ｃセグメント本体ｃでは、夫々の突合せ部４において何れも前記手前側アリ溝部Ｍ２に手前側連結具Ｒ２を備えてある。
【００１４】
前記Ｂセグメント本体ｂを押し込む際には、前記Ａセグメント本体ａの奥側アリ溝部Ｍ１に設けた奥側連結具Ｒ１に対してＢセグメント本体ｂの奥側アリ溝部Ｍ１を挿入し、同時に、前記Ａセグメント本体ａの前記手前側アリ溝部Ｍ２に対して、前記Ｂセグメント本体ｂの手前側アリ溝部Ｍ２に設けた手前側連結具Ｒ２を挿入する。この状態でＢセグメント本体ｂをさらに押し込むと、夫々の連結具Ｒ１，Ｒ２によって、Ａセグメント本体ａとＢセグメント本体ｂとが引き付けられ、連結される。
この場合に、奥側連結具Ｒ１は前記既設トンネルリングＴＲに接当して押込み力を得ることができ、一方の手前側連結具Ｒ２は、例えばトンネルシールドのジャッキ等の押込手段Ｊに接当して押込み力を得る。
【００１５】
本発明に係る連結具Ｒは、既設トンネルリングＴＲに接当可能な突出部材Ｔをその押込み方向Ｚの後端に備えている。突出部材Ｔは、双方の拡大縁部１のうち一方の端部に設けてあり、その突出方向は当該連結具Ｒの押込み方向Ｚと略平行に設定してある。このように一方の拡大縁部１にのみ突出部材Ｔを設けるのは、連結具Ｒを実質的に押し込むのは前記Ｂセグメント本体ｂのアリ溝部Ｍであることに基づく。つまり、少なくとも当該側に突出部材Ｔを設けておけば、前記Ｂセグメント本体による押込み力の作用線上に突出部材Ｔが位置することとなるから、押込みに際して連結具Ｒが回転する等の不都合は生じない。また、突出部材Ｔの取り付けが一箇所で済むのであれば、連結具Ｒの構成を簡略化することができる。
当該突出部材Ｔの取付けは、図２に示すごとく前記拡大縁部１の後端に形成した凹部６に嵌入固定するものであってもよいし、接着剤等を用いて接着固定するものであってもよい。尚、前記突出部材Ｔは双方の拡大縁部１の後端部に設けても構わない。
図２に示すごとく、前記突出部材Ｔは、例えば中空の円筒部材で構成する。前記突出部材Ｔは、例えば既設のトンネルリングＴＲから所定の押圧力を受けて図４に示すごとく面外変形する。つまり、連結具Ｒが押し込まれるとＡセグメント本体ａとＢセグメント本体ｂとが次第に引き付けられるから、これに伴って連結具Ｒを押し込むために必要な力が増加する。この間、前記突出部材Ｔは弾性変形する。しかし、締結力が所定の値に達した段階で前記突出部材Ｔには塑性変形が生じ始める。この状態では、連結具Ｒによる締結力はもはや上昇せず、Ａセグメント本体ａとＢセグメント本体ｂとを引き付ける力は一定に保持されるのである。
【００１６】
Ｂセグメント本体ｂを押し込む際の前記連結具Ｒの動作原理を以下に示す。
尚、連結する二つのセグメント本体の組み合わせは、Ａ−Ｂ、Ｂ−Ｂ、Ｂ−Ｃの三種類があるが、以後の説明においては、互いに連結するセグメント本体のうち先に構築するものを第１セグメント本体Ｓ１とし、後から連結するものを第２セグメント本体Ｓ２とする。また、奥側の連結具Ｒと手前側の連結具Ｒとは各別に押し込まれるが、何れの連結具Ｒの動作原理は同じである。つまり、奥側の連結具Ｒは既設トンネルリングＴＲに当接し、手前側の連結具Ｒは押込手段Ｊに当接するものであるが、図３から明らかなごとく、何れかの部位を天地逆さまにして見れば全く同じ状態であることがわかる。よって、以降においては、特に奥側の連結具Ｒに限って説明する。
【００１７】
（連結操作）
前記既設トンネルリングＴＲに取り付けた第１セグメント本体Ｓ１に対して前記連結具Ｒを用いて第２セグメント本体Ｓ２を押し付ける過程を図５（イ）〜（ニ）に示す。
図５に示すごとく、前記第１セグメント本体Ｓ１のアリ溝部Ｍには予め前記連結具Ｒを取付けておく。尚、以降においては、前記第１セグメント本体Ｓ１のアリ溝部Ｍを第１アリ溝部Ｍ１と称し、前記第２セグメント本体Ｓ２のアリ溝部Ｍを第２アリ溝部Ｍ２と称する。前記第１アリ溝部Ｍ１には、連結具Ｒの双方の挟持部３のうち前記突出部材Ｔを設けていない側の挟持部３を挿入し、前記突出部材Ｔを設けた側の挟持部３は露出させておく。
尚、これら双方の挟持部３についても、第１アリ溝部Ｍ１に挿入した側の挟持部３を第１挟持部３１と称し、第２アリ溝部Ｍ２に挿入した側の挟持部３を第２挟持部３２と称することにする。
【００１８】
図５（イ）は、既に構築が終了した前記第１セグメント本体Ｓ１と、当該第１セグメント本体Ｓ１の第１アリ溝部Ｍ１に挿入されている前記連結具Ｒとに対し、前記第２セグメント本体Ｓ２を近接させる過程を示している。この過程においては、前記連結具Ｒと前記第２セグメント本体Ｓ２とは未だ当接していない。
前記第２セグメント本体Ｓ２の押付けが進み、前記第２アリ溝部Ｍ２が前記連結具Ｒの第２挟持部３２に当接し、さらに、両者が当接した状態で前記連結具Ｒの突出部材Ｔが前記既設トンネルリングＴＲに当接した状態を示したのが図５（ロ）である。この状態では、前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２との間に所定の締結力は未だ発生していない。
さらに前記第２セグメント本体Ｓ２を前記既設トンネルリングＴＲの側に押込むと、前記第２アリ溝部Ｍ２の平溝部Ｍ２ａが、前記連結具Ｒの第２挟持部３２と前記第１セグメント本体Ｓ１との間に嵌入される。この嵌入は、前記連結具Ｒが前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２とを所定の締結力で引き付けるようになるまで行われる。
尚、この過程においては、前記突出部材Ｔに面外変形は生じず、前記連結具Ｒは前記既設トンネルリングＴＲに対して近接しない。つまり、連結具Ｒの双方の挟持部３どうしの間隔は押込み方向Ｚの奥側ほど広く構成してあるから、前記第２セグメント本体Ｓ２を前記既設トンネルリングＴＲの側に押付ける力の大部分は、第１セグメント本体Ｓ１と第２セグメント本体Ｓ２とを引付けるための分力となる。このため、前記連結具Ｒを前記既設トンネルリングＴＲの側に押付ける分力が、前記突出部材Ｔを面外変形させるのに必要な力にまで高まっていないからである。
しかし、図５（ハ）の状態にあっては連結具Ｒには所定の締結力が生じており、この状態からさらに前記第２セグメント本体Ｓ２を押し込むと、前記突出部材Ｔに面外変形が生じる。尚、突出部材Ｔがこのように面外変形を生じ得るためには、図５（ハ）の状態において前記突出部材Ｔの端部が前記第２セグメント本体Ｓ２の端部より突出している必要がある。図５（ハ）以降の押込みに際しては、前記連結具Ｒは前記既設トンネルリングＴＲの側に移動する。この結果、前記連結具Ｒは前記第１アリ溝部Ｍ１からさらに突出し、この突出によって生じた余裕部分に第２アリ溝部Ｍ２の平溝部Ｍ２ａが侵入する。この状態においては、前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２との引付力は略一定に保持される。
そして、第２セグメント本体Ｓ２の押込みが終了した状態が図５（ニ）である。この状態の突出部材Ｔは、さらに面外変形して圧縮し得る余裕を残しているか、或いは、ちょうど最大限に面外変形が終了した状態であることが必要である。具体的には、前記突出部材Ｔが最大限に面外変形した状態での前記突出部材Ｔの突出長さをｈとすると、第２セグメント本体Ｓ２の端部に対する連結具Ｒの端部の引退長さが、長さｈよりも長いことが必要である。つまり、突出部材Ｔが完全に圧縮変形された時点で前記第２セグメント本体Ｓ２が未だ前記既設トンネルリングＴＲに当接していない場合には、突出部材Ｔが障害となって、それ以上前記第２セグメント本体Ｓ２を前記既設トンネルリングＴＲに密着させることが不可能になるからである。
【００１９】
ここで、前記突出部材Ｔが面外変形して圧縮される状況について説明する。
例えば、図６に示した形状の筒部材７が有する変形特性を図７に示す。当該筒部材７は両端部が開口した単なる円筒部材である。前記筒部材７を自身の軸芯Ｘ１方向に圧縮すると、初期の段階すなわち原点０からａ点までにおいては、前記筒部材７は前記軸芯Ｘ１方向に圧縮変形する。圧縮荷重Ｐがａ点に達した段階で、当該筒部材７は面外変形を生じ始める。その後は、ａ点からｂ点に示すごとくしばらく押圧を続けても前記筒部材７に加わる荷重Ｐは増加せず面外変形のみが進行する。ｂ点に達すると前記面外変形は座屈に転じ、前記筒部材７に加わる荷重Ｐはｃ点までやや急激に低下する。ｃ点で前記筒部材７の変形は略終了し、この後、押圧を続けても圧縮変形は生じず荷重Ｐのみが増加する。
本発明においては、前記筒部材７が有する変形特性のうち、ａ点からｂ点までの特性を利用する。つまり、前記第２セグメント本体Ｓ２を押込む荷重Ｐのうち前記連結具Ｒを前記既設トンネルリングＴＲの側に押付ける分力が上記ａ点からｂ点までの間の荷重Ｐと等しいとき、前記両第１セグメント本体Ｓ１，Ｓ２どうしを引付けるための分力が所定の荷重となるように前記挟持部３どうしのテーパー角度等を設定する。
ただし、本実施形態においては図２あるいは図４に示すごとく、少なくとも中央部に鍔部８を設けた突出部材Ｔを使用する。本構成であれば、上記筒部材７を二つ連接した形状となって、一定の変形抵抗を発生させ得る変形ストロークを長く確保することができる。この結果、前記連結具Ｒが比較的大きな製作誤差を有する場合でも、当該製作誤差を許容して略一定の引付力で前記第１セグメント本体Ｓ１と前記第２セグメント本体Ｓ２どうしを連結することができる。
尚、前記突出部材Ｔは、アルミニウム・銅・鉛、あるいは薄肉の鋼材など比較的変形し易い材料を用いて形成することができる。つまり、これらの材料であれば塑性変形能力が安定しているから、所望の変形性状を有する突出部材Ｔを容易に得ることができる。
【００２０】
（連結具等の製作許容誤差）
前記第１アリ溝部Ｍ１に係る平溝部Ｍ１ａの幅と前記第２アリ溝部Ｍ２に係る平溝部Ｍ２ａの幅との合計幅が、前記連結具Ｒの挟持部３どうしの間隔に対して狭い場合には、前記突出部材Ｔがそれほど圧縮変形しない状態で双方の第１・第２セグメント本体Ｓ１，Ｓ２どうしの連結が終了する。
図８は、前記突出部材Ｔが殆ど圧縮変形しない状態を示す例であり、これは、双方の平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの合計幅が、前記挟持部３どうしの間隔に対して狭い場合の許容限界を示すものである。
逆に、前記突出部材Ｔが最大限に圧縮変形して連結が終了する例を示したのが図９である。これは、双方の平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの合計幅が、前記挟持部３どうしの間隔に対して比較的広い場合の許容限界を示すものである。
【００２１】
仮に、前記双方の平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの合計幅と前記挟持部３どうしの間隔とが一致していない場合、第１セグメント本体Ｓ１と第２セグメント本体Ｓ２どうしを適切に連結することは不可能となる場合がある。例えば、前記双方の平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの合計幅が狭い場合には、前記連結具Ｒは双方の第１・第２アリ溝部Ｍ１，Ｍ２の内部でガタついたまま放置されることになるからである。
しかし、図８および図９に示した例から明らかなごとく、本発明の連結具Ｒを用いれば、前記第１・第２アリ溝部Ｍ１，Ｍ２あるいは前記連結具Ｒ自身の製作誤差を一定範囲まで許容しながら、前記第１・第２セグメント本体Ｓ１，Ｓ２どうしを略一定の締結力で連結することができる。
【００２２】
ここで、前記連結具Ｒ等が許容し得る製作誤差の範囲を検証する。
説明を簡単にするために、前記連結具Ｒに製作誤差はないものとし、前記第１・第２アリ溝部Ｍ１，Ｍ２のテーパー角度にも誤差はないものとする。つまり、製作誤差は、前記第１セグメント本体Ｓ１および前記第２セグメント本体Ｓ２の夫々において、前記平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの幅のみに生じると仮定する。
まず、図８のごとく、前記連結具Ｒの挟持部３どうしの間隔に比べて夫々の平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａの合計幅が狭い場合について検討する。この場合、前記挟持部３どうしの間隔については、特に、前記突出部材Ｔが設けられた側の端部における間隔をＤ₀ とする。
一方、前記平溝部Ｍ１ａ，Ｍ２ａどうしの合計幅については、前記既設トンネルリングＴＲに当接する端部における合計幅をＤとする。
前記合計幅Ｄと前記間隔Ｄ₀ との差は、前記突出部材Ｔの突出長さＨと、前記挟持部３が連結具Ｒの押込み方向Ｚとなすテーパー角度とから求めることができる。
図８に示すごとく、前記テーパー角度をＬ：１とすると、前記合計幅Ｄが採り得る最小値Ｄmin は、
Ｄmin ＝ Ｄ₀ − Ｈ×（１／Ｌ）×２ − （１）
である。
一方、図９のごとく、前記合計幅Ｄが広い場合は、前記突出部材Ｔが最大に圧縮変形を受けた場合の押込み方向Ｚの長さをｈとすると、
Ｄmax ＝ Ｄ₀ − ｈ×（１／Ｌ）×２ − （２）
である。
よって、式（１）および式（２）から、前記合計幅Ｄの採り得る範囲は、
Ｄ＝Ｄmax −Ｄmin ＝（Ｈ−h ）×（１／Ｌ）×２ − （３）
となる。
このように、第１アリ溝部Ｍ１および第２アリ溝部Ｍ２の製作誤差は、突出部材Ｔの突出長さＨと突出部材Ｔが最大限に圧縮された状態での長さｈとの差に依存し、突出部材Ｔの変形ストロークが大きいほど許容し得る製作誤差が大きくなると判断できる。
【００２３】
（効果）
本発明のトンネル用セグメントの連結部を用いれば、第１セグメント本体Ｓ１に対して第２セグメント本体Ｓ２を押し付けるだけで、双方のセグメント本体を略一定の締結力で連結することができるから、セグメント本体どうしの連結作業を迅速に行うことができる。
また、連結具Ｒに一定押圧力を受けて面外変形可能な突出部材Ｔを設けておくことで連結具Ｒの押込みに際しては、前記第１・第２アリ溝部Ｍ１，Ｍ２あるいは前記連結具Ｒの製作誤差等を一定範囲まで許容しつつ、前記第１・第２セグメント本体Ｓ１，Ｓ２どうしを略一定の締結力で連結することができ、信頼性の高い連結部分を得ることができる。
さらに、少なくともＡ・Ｂ・Ｃの三種類のセグメント本体からなる、トンネルリング用ユニットを構成しておけば、夫々のセグメント本体の連結順序を思慮する必要がなく、迅速な連結作業を行うことができる。そして、全てのセグメント本体は既設トンネルリングＴＲに向かって単に押し込むだけでよいから、効率的にトンネルリングＴＲを構築することができる。
この他、本発明のトンネル用セグメントの連結部であれば、セグメント本体の内側面に、従来のセグメント本体のように、連結用の作業空間を多数設ける必要がなく、トンネル壁の内側面を平滑な面に構成して、二次覆工等の手間を省略することができる。
【００２４】
〔別実施形態〕
上記実施形態では前記突出部材Ｔは双方の挟持部後端部のうち一方のみに設けたが、双方の後端部に設けることができる。この場合には、二箇所の突出部材Ｔが既設トンネルリングＴＲに当接するから、前記第２セグメント本体Ｓ２の押込みに際して連結具Ｒの姿勢が安定する。よって、連結具Ｒが第１アリ溝部Ｍ１や第２アリ溝部Ｍ２の内部でこじられる等の不都合が生じ難く、所期の締結力を確実に発揮させることができる。
尚、この場合には、夫々の突出部材Ｔを面外変形させるのに必要な荷重の合計が、上記実施形態における単一の突出部材Ｔを面外変形させるのに必要な荷重と等しくなるように設定しておく。
【００２５】
尚、特許請求の範囲の項に、図面との対照を便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトンネル用セグメントの連結部の概要を示す斜視図
【図２】本発明に係る連結具を示す平面図
【図３】各種セグメント本体の連結態様を示す説明図
【図４】変形途中の突出部材を示す説明図
【図５】第２セグメント本体を連結する過程の詳細を示す説明図
【図６】筒部材を示す斜視図
【図７】筒部材を圧縮変形させる際の圧縮変形量と荷重との関係を示す説明図
【図８】連結部分に製作誤差がある場合の連結状態の一例を示す説明図
【図９】連結部分に製作誤差がある場合の連結状態の他の一例を示す説明図
【図１０】従来技術に係るトンネル用セグメントの連結部の概要を示す斜視図
【図１１】従来技術に係るトンネル用セグメントの連結部の詳細を示す断面図
【符号の説明】
Ｓ１ 第１セグメント本体
Ｓ２ 第２セグメント本体
４ 突合せ部
Ｍ１ 奥側アリ溝部
Ｍ２ 手前側アリ溝部
Ｒ 連結具
Ｒ１ 奥側連結具
Ｒ２ 手前側連結具
Ｔ 突出部材
Ｘ トンネル周方向
Ｙ トンネルの長手方向
Ｚ 押込み方向
ＴＲ トンネルリング
ａ Ａセグメント本体
ｂ Ｂセグメント本体
ｃ Ｃセグメント本体

Claims (3)

1. 複数のトンネル用セグメント本体を、連結具（Ｒ）を用いてトンネル周方向（Ｘ）に引付け連結してトンネル壁を構築すべく、既に構築した第１セグメント本体（Ｓ１）に対して第２セグメント本体（Ｓ２）をトンネルの長手方向（Ｙ）に沿って手前側から奥側に押し込んで連結するために、
   前記第１・第２セグメント本体（Ｓ１，Ｓ２）の夫々が、互いに連結するための突合せ部（４）をトンネル周方向（Ｘ）に沿った端部に備え、
   夫々の前記突合せ部（４）における前記奥側の端部に奥側アリ溝部（Ｍ１）を形成すると共に、夫々の前記突合せ部（４）における前記手前側の端部に手前側アリ溝部（Ｍ２）を形成し、
   前記第１セグメント本体（Ｓ１）の前記奥側アリ溝部（Ｍ１）に奥側連結具（Ｒ１）を備えると共に、前記第２セグメント本体（Ｓ２）の前記手前側アリ溝部（Ｍ２）にも手前側連結具（Ｒ２）を備え、
   前記第２セグメント本体（Ｓ２）を押し込む際に、前記奥側連結具（Ｒ１）に対する前記第２セグメント本体（Ｓ２）の前記奥側アリ溝部（Ｍ１）の押込みと、前記第１セグメント本体（Ｓ１）の前記手前側アリ溝部（Ｍ２）に対する前記手前側連結具（Ｒ２）の押込みとが同時に行えるよう構成してあるトンネル用セグメントの連結部。
2. 前記第２セグメント本体（Ｓ２）の前記奥側に押し込む際に、当該押込み方向（Ｚ）に沿って一定以上の荷重を受けた場合に変形可能な突出部材（Ｔ）を、前記奥側連結具（Ｒ１）および前記手前側連結具（Ｒ２）の押込み方向（Ｚ）の後端部に設けてある請求項１に記載のトンネル用セグメントの連結部。
3. 複数のトンネル用セグメント本体を、それらの互いの突合せ部に形成されたアリ溝部にわたって取り付けることで連結する連結具（Ｒ）を用いてトンネル周方向（Ｘ）に連結しつつトンネルリング（ＴＲ）を順次組み立ててトンネル壁を構築すべく、
   前記トンネル周方向（Ｘ）において最初に取付けるＡセグメント本体（ａ）と、前記Ａセグメント本体（ａ）を挟んでトンネル周方向（Ｘ）に順次連結すべく、前記Ａセグメント本体（ａ）に対してトンネル長手方向（Ｙ）に沿って奥側に押し込みつつ連結するＢセグメント本体（ｂ）と、
   隙間を残して隣接した二つの前記Ｂセグメント本体（ｂ）の間に最後に押し込んで連結するＣセグメント本体（ｃ）とを準備しておいて、
   前記Ａ・Ｂ・Ｃセグメント本体の夫々に、トンネル周方向（Ｘ）の両端部に、隣接するものどうしと連結するための突合せ部（４）を形成しておき、
   夫々の前記突合せ部（４）には、前記奥側の端部に奥側アリ溝部（Ｍ１）を形成しておくと共に、前記手前側の端部に手前側アリ溝部（Ｍ２）を形成しておき、
   前記Ａセグメント本体（ａ）には、前記両端部双方の前記奥側アリ溝部（Ｍ１）に連結具（Ｒ）を取り付けておき、
   前記Ｂセグメント本体（ｂ）には、既設の前記セグメント本体に連結する突合せ部（４）の前記手前側アリ溝部（Ｍ２）と、他方の突合せ部（４）の前記奥側アリ溝部（Ｍ１）とに連結具（Ｒ）を取り付けておき、
   前記Ｃセグメント本体（ｃ）には、前記両端部双方の前記手前側アリ溝部（Ｍ２）に連結具（Ｒ）を取り付けておき、各セグメント本体をリング状に組み付けるに当たり、前記Ｂセグメント本体（ｂ）は、予め設置した前記Ａセグメント本体（ａ）に対して前記奥側へ押し込むことで前記連結具（Ｒ）を相互にわたる状態に取り付けて連結し、前記Ｃセグメント本体（ｃ）は、隙間を残して組み付けた二つの前記Ｂセグメント本体（ｂ）の間に最後に前記奥側へ押し込むことで前記連結具（Ｒ）を相互にわたる状態に取り付けて連結するトンネルリング形成方法。

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