JP4184984B2 - コンクリート部材、その接合構造および位置決め部材 - Google Patents

Description

本発明は、相互に連結して筒状の構築物を構築するために用いられるコンクリート部材、その接合構造および位置決め部材に関する。

例えば、地下鉄用のトンネル等として用いるシールドトンネル覆工体は、シールド掘削機の後方において、円弧板状のコンクリート製のセグメントを筒状に組み立てたリング状のセグメント組立体を、軸線方向に順次連結して構成する。セグメントの組立精度を向上させ、組立作業を迅速化するために、セグメントどうしの接合面間に位置決め手段を設ける場合がある。このような位置決め手段としては、セグメントの接合面の一方に凸部を形成し、他方に凹部を形成する方法がある。

しかしながら、あらかじめセグメント自体に凹凸を形成する場合、セグメント製作時に、型枠面に凹部を形成するので、加工コストが増大する。また、位置決め手段に不具合が有る場合や、位置決め手段自体が施工上の障害になることが分かった場合に対応が難しく、施工が遅延する。さらに、運搬や施工箇所への移動時において突起側部分が他の部材等に接触して損傷する危険性も有る。そこで、特許文献１に示すように、セグメントの両接合面に断面が半円形状の溝を形成し、その間に、それらの溝に嵌合する金属製の球や棒状の位置決め部材を、接着剤を用いて取り付ける方法が提案されている。

特開２００２−５４３９８号公報

上述したように、位置決め部材の取り付けは、突起側部分が他の箇所に接触することを回避し、また、その位置が適合していることを確認するために、セグメントの結合を行う直前に行うことが望ましい。しかしながら、上記のような従来の技術においては、接着剤を用いて取り付けているので、位置決め部材の位置決め機能を確保するためには、接着剤が硬化するまで施工を待たなければならず、作業能率が落ちてしまう。また、一旦接着した後に、施工に支障を来すことが判明した場合等は、これを除去するために工事が遅延するなどの弊害がある。

本発明は、前記事情に鑑みて為されたもので、位置決め部材の取付が容易であり、取付後も必要に応じて取り外すことができるような自由度の高いコンクリート部材、その接合構造および位置決め部材を提供することを目的とする。

請求項１に記載のコンクリート部材は、側面間に位置決め部材を介在させた状態で、前記側面どうしを突き合わせて接合されるコンクリート部材であって、
前記側面に取付部と凹部を有し、
前記取付部は前記位置決め部材の一端側の係合部と着脱自在に係合し、前記凹部は前記位置決め部材の他端側に形成された凸部に嵌合する形状を有し、
前記取付部は、前記係合部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成する、
ことを特徴とする。

請求項２に記載のコンクリート部材の接合構造は、一対のコンクリート部材の互いの側面間に位置決め部材を介在させた状態で、前記側面どうしを突き合わせて構成されたコンクリート部材の接合構造であって、
前記位置決め部材は一端側の係合部と他端側の凸部とを有し、
前記側面の一方には、前記係合部と着脱自在に係合する取付部が設けられ、
前記側面の他方には、前記位置決め部材の凸部に嵌合する凹部が形成され、
前記係合部は、前記取付部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成している、
ことを特徴とする。

請求項３に記載の位置決め部材は、側面の一部に取付部を有するとともに他の一部に凹部を有するコンクリート部材の互いの側面間に介在して、前記側面どうしを突き合わせる際の位置決めを行う位置決め部材であって、
一端側の係合部を介して前記取付部に着脱自在に係合するとともに、他端側に形成された凸部が前記凹部に嵌合するようになっており、
前記係合部は、前記取付部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成する、
ことを特徴とする。

位置決め部材は、樹脂、セラミックス、金属またはこれらの複合素材等の種々の素材から作製することができる。これにより、それぞれの素材の特徴を備えた位置決め部材による位置決め作用が発揮される。また、異なる素材や形状、寸法の位置決め部材を用意しておくことにより、状況に応じた特徴を有する位置決め部材を適宜に選択して用いることができる。

請求項１ないし請求項３に記載の発明によれば、位置決め部材をコンクリート部材の結合を行う直前にコンクリート部材に、迅速に、容易にかつ確実に取り付けることができる。したがって、位置決め部材の取付のために作業能率が落ちることがなく、搬送や位置調整の際に位置決め用の突起が他の部材と衝突したり、施工の支障を来すような事態も回避することができる。位置決め部材が確実に固定されるので、位置決め機能を充分に発揮させることができ、また、一旦取り付けた後に、施工に支障を来すことが判明した場合でも、位置決め部材を容易に除去することができ、工事を円滑に進行させることができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明の実施の形態のコンクリート部材であるコンクリートセグメントを用いて構築されるシールドトンネル覆工体を抗口側から見た斜視図である。このシールドトンネル覆工体は、周方向に５分割された円弧板状のコンクリートセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが環状に組み立てられた組立体２が軸線方向に多数配列された構成となっている。なお、３は、組立体２を軸方向に連結するための継手である。

これらのコンクリートセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ（以下、区別する必要が無い場合には１と略す。）のうち、４つのコンクリートセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは中心角が約８４°の大型コンクリートセグメントとなっており、一つのコンクリートセグメント１ｅは中心角が２４°の小型コンクリートセグメントであり、これらは径方向に順次連結されている。小型コンクリートセグメント１ｅは最終組み立てコンクリートセグメントとなっており、他の大型コンクリートセグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを建て込んだ後に、切羽側から軸線方向に移動させて取り付けられ、５つのコンクリートセグメントが円形に閉合される。小型コンクリートセグメント１ｅは抗口側の幅が切羽側より狭くなっており、取り付けの際に、コンクリートセグメント１ａ、１ｄの隙間を押し広げるくさび作用をする。

各コンクリートセグメント１には、図２に示すように、これらを連結して管体とするための接合面（側面）１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。これらの接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、外周側に浅い溝が形成されたほぼ平坦な面であり、径方向の両端部には、図３に示すように、台形断面を有する軸方向溝である第１の凹所１２および第２の凹所１４が形成されている。これら第１の凹所１２および第２の凹所１４は、各セグメント１が連結される際に、接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて互いに対向する位置に形成されている。第１の凹所１２は第２の凹所１４より短く形成され、一方、第２の凹所１４は、軸方向の端面に開口している。

図４に示すように、セグメント１の接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの間には、第１の凹所１２および第２の凹所１４によって形成される空間に、位置決め部材１６が取り付けられている。位置決め部材１６は、この実施の形態では、樹脂（ＡＢＳ樹脂）で構成されているが、セラミックス、金属等の適宜の素材から作製することができる。位置決め部材１６は、図５に示すように、第１の凹所１２に嵌合して取り付けられる角錐台状の埋設部（第２の凸部）１８と、第２の凹所１４に嵌合する角錐台状の露出部（第１の凸部）２０とが、それぞれの角錐台の底面において結合された断面六角形状をしている。この実施の形態では、埋設部１８の底面より露出部２０の底面の方が幅が大きくなっており、したがって、図６（ｃ）に示すように、幅方向外側に張出部２２が形成されている。

第１の凹所１２と埋設部（第２の凸部）１８は、それぞれの斜面１２ａ，１２ｂ（図３参照）および斜面１８ａ，１８ｂ（図５参照）がそれぞれ同じ傾斜角度であり、同様に、第２の凹所１４と露出部（第１の凸部）２０は、それぞれの斜面１４ａおよび斜面２０ａがそれぞれ同じ傾斜角度である。したがって、第１の凹所１２と埋設部（第２の凸部）１８は斜面１２ａ，１２ｂ、１８ａ，１８ｂにおいて面接触し、同様に、第２の凹所１４と露出部（第１の凸部）２０は、斜面１４ａ、２０ａにおいて面接触する。なお、露出部２０には、その長手方向の端面にも面取りのために斜面２０ｂ、２０ｂが形成されており、これは、第２の凹所１４への挿入を容易にするとともに、施工時の他の部分との衝突を回避させる。斜面２０ｂ、２０ｂを形成するか否か、あるいはその傾斜角度等は適宜に設定することができる。

第１の凹所１２と位置決め部材１６の間には、位置決め部材１６をセグメント１に着脱自在に取り付けるための構造が設けられている。すなわち、埋設部１８には、角錐台の頂面側から突出する筒状の係合部２４が設けられ、第１の凹所１２の底部には、この係合部２４を受容するための治具２６が埋設されている。係合部２４は、この実施の形態では、位置決め部材１６と一体に形成されているが、筒状の別部材を本体に埋設することによって形成してもよい。係合部２４は、周方向に分割されたすり割状に形成され、各突片２４ａ，２４ａの先端面は滑らかに形成されており、また先端側の外周面には周方向に延びる突条２５が形成されている。

治具２６は、この実施の形態ではＡＢＳ樹脂から形成されているが、金属、セラミックス等の適宜の素材で形成することができる。治具２６は、外端側の大径部２７と、大径部２７からセグメント１の内部に延びる小径部２８と、その端部の大径板状のアンカー部２９とを有する。大径部２７は、内径が係合部２４の外径と同程度に設定され、内面には、係合部２４の突条２５に対応する周方向溝３０が形成されている。小径部２８の内面には、雌ねじ３１が形成されており、これには、セグメント１の製造時に、コンクリート注入用型枠に治具２６を固定するために用いられる。すなわち、この雌ねじ３１には、型枠に一端が固定された棒状部材（図示せず）の他端側の雄ねじが螺合する。棒状部材は、セグメント１が固化した後に螺合を解くことにより、セグメント１中に埋設された大径部２７から除去される。この際の連れ回りを防ぐために、小径部２８の外形には平坦面３２が形成されている。

以上のように構成されたコンクリートセグメント１どうしを接合する際の手順を、図１および図２を参照して説明する。シールドトンネル覆工体を組み立てる場合、例えば大型コンクリートセグメント１ｃを最初に据え付け、次に、これに隣接する大型コンクリートセグメント１ｂをウインチ等で吊り、位置合わせをしながら接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃどうしを近接させる。そして、コンクリートセグメント１ｃ、１ｂの接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの凹所１２，１４の位置が適合し、位置決め部材１６が施工に支障を来さないことを確認した後に、位置決め部材１６を各セグメント１ｃ、１ｂの対向する側面の第１の凹所１２に取り付ける。

位置決め部材１６を第１の凹所１２に取り付けるには、互いの長手方向を合せた状態で埋設部１８側を第１の凹所１２に向けて押し込む。これにより、埋設部１８と第１の凹所１２の斜面１８ａ，１８ｂ、１２ａ，１２ｂどうしの摺動によって互いの芯出しが行われ、係合部２４の先端が治具２６の大径部２７に臨む。さらに位置決め部材１６を押し込むと、係合部２４が大径部２７の縁部によって内側に押されて縮径し、大径部２７内に進入する。係合部２４がさらに進入して、突条２５と周方向溝３０の位置が一致すると両者が嵌合して係合部２４が拡径し、位置決め部材１６が抜け止めされる。この状態で、位置決め部材１６は、角錐台状の埋設部１８の４つの斜面１８ａ，１８ｂ、および左右の張出部２２において、セグメント１側の面と面接触している。

次に、セグメント１ｃ、１ｂを誘導して近接させ、接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間に必要なシール材等を配した後、それぞれに取り付けられた位置決め部材１６の露出部２０を、それぞれ対向する接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃに形成された第２の凹所１４に嵌合させる。この際、角錐台状の露出部２０の２つの斜面２０ａと第２の凹所１４の２つの斜面１４ａとの面接触により、２つのセグメント１の厚さ（径）方向および軸方向の位置決めがなされた状態で両者が結合される。同様の方法で、大型セグメント１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを結合した後、小型コンクリートセグメント１ｅを軸方向に移動し、くさび作用によりコンクリートセグメント１ａ、１ｄ間に押し込む。そして、同様に、コンクリートセグメント１ｅと大型セグメント１ａ、１ｄとの接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの凹所１２，１４の位置が適合し、位置決め部材１６が施工に支障を来さないことを確認した後に、位置決め部材１６を各セグメント１ｅ、１ａ、１ｄの対向する接合面１０ａ，１０ｂ，１０ｃの第１の凹所１２に取り付け、同様にしてセグメント１を結合する。

この位置決め部材１６はセグメント１に着脱自在に取り付けられているので、取付後にこれが施工に支障を来すことが判明した場合には、位置決め部材１６を取り外すことにより、施工を進めることができる。したがって、位置決め部材１６のために作業に遅滞をもたらすことがなく、作業の柔軟性が高い。

また、この位置決め部材１６とセグメント１は、互いに相似的な角錐台形状の凸部（埋設部１８および露出部２０）と凹部（第１の凹所１２および第２の凹所１４）が相互に嵌合しているので、少なくとも角錐台形状の斜面部分どうしが確実に面接触する。したがって、曲面どうしの接触の場合のように点接触や線接触となることがなく、平面どうしの充分に大きな接触面積が得られるので、セグメント１を形成するコンクリートへの応力集中が防止され、それに起因する割れ等の発生が低減する。さらに、この実施の形態では、露出部２０側の底面が埋設部１８側より大きく形成されているので、位置決め部材１６が張出部２２においてセグメント１の端面によっても支持されており、これによって、応力集中がさらに防止されるとともに、位置決め部材１６が安定に支持されて位置決め機能が強化される。

なお、位置決め部材は、樹脂、セラミックス、金属またはこれらの複合素材等の種々の素材から作製することができる。特に、異なる素材や形状、寸法の位置決め部材を予め用意しておくことにより、状況に応じた特徴を有する位置決め部材を適宜に選択して用いることができる。例えば、露出部断面の台形形状の高さのみを変更したものを用意しておき、凹所の寸法誤差に対応することもできる。

以上、この発明を実施の形態に沿って説明したが、この発明はこれに限定されるものではなく、発明の趣旨に沿って改変が可能である。例えば、位置決め部材は上記の実施の形態では、同じ接合面の対の間に２つが配置されているが、１つであっても、３以上であってもよい。同様に、凹所の断面形状、係合部や取付部の具体的な構成等は適宜に選択することができる。また、実施の形態では、第１の凹所と第２の凹所を１つのセグメントの同じ接合面に配置したが、同じ接合面に一方の凹所のみを配置するようにしてもよい。

この発明の実施の形態に係るコンクリート部材の接合構造を有する構築物を示す斜視図である。 図１の実施の形態におけるコンクリート部材の組立体の結合の仕方を示す図である。 （ａ）および（ｂ）は、コンクリート部材の側面の構造を示す図であって、（ａ）は図２のＡ−Ａ線矢視図、（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線矢視図である。 図１の実施の形態のコンクリート部材の接合構造を示す断面図である。 位置決め部材の構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は平面図である。 治具の構造を示す図であり、（ａ）は一部を破断して示す正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。

符号の説明

１ コンクリート部材
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 側面
１４ 凹部
１６ 位置決め部材
２０ 凸部
２７ 取付部

Claims (3)

1. 側面間に位置決め部材を介在させた状態で、前記側面どうしを突き合わせて接合されるコンクリート部材であって、
   前記側面に取付部と凹部を有し、
   前記取付部は前記位置決め部材の一端側の係合部と着脱自在に係合し、前記凹部は前記位置決め部材の他端側に形成された凸部に嵌合する形状を有し、
   前記取付部は、前記係合部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成する、
   ことを特徴とするコンクリート部材。
2. 一対のコンクリート部材の互いの側面間に位置決め部材を介在させた状態で、前記側面どうしを突き合わせて構成されたコンクリート部材の接合構造であって、
   前記位置決め部材は一端側の係合部と他端側の凸部とを有し、
   前記側面の一方には、前記係合部と着脱自在に係合する取付部が設けられ、
   前記側面の他方には、前記位置決め部材の凸部に嵌合する凹部が形成され、
   前記係合部は、前記取付部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成している、
   ことを特徴とするコンクリート部材の接合構造。
3. 側面の一部に取付部を有するとともに他の一部に凹部を有するコンクリート部材の互いの側面間に介在して、前記側面どうしを突き合わせる際の位置決めを行う位置決め部材であって、
   一端側の係合部を介して前記取付部に着脱自在に係合するとともに、他端側に形成された凸部が前記凹部に嵌合するようになっており、
   前記係合部は、前記取付部と弾性的に嵌合して抜け止め構造を形成する、
   ことを特徴とする位置決め部材。

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