JP5155614B2 - トンネルセグメント連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル周方向で隣り合うトンネル用セグメントを、鉄筋コンクリート製セグメント本体のトンネル周方向端部に形成した継手面どうしを突き合わせて、連結具で互いに連結してあり、前記セグメント本体の内周面又は外周面がトンネル周方向に沿って湾曲している湾曲面に形成され、前記継手面が、その継手面との交差箇所における前記湾曲面の法線に対して傾斜している傾斜面に形成され、前記連結具が、前記継手面側に係合部を臨ませる係合金物と前記セグメント本体に埋設されるアンカー筋とを一体に備え、前記セグメントどうしをトンネル長手方向に相対移動させることにより、前記係合金物どうしを係合させて互いに連結してあるトンネルセグメント連結構造に関する。

上記トンネルセグメント連結構造は、例えば、トンネル周方向で隣り合うトンネル用セグメントのうちの、左右の既設セグメント間に最後に切羽側から押し込むセグメント（以下、キーセグメントという）を、その左右の既設セグメントに連結するにあたって、キーセグメントの抗口側部分を左右の既設セグメント間に予めトンネル径方向から大きく入り込ませて、切羽側から短い押し込みストロークで押し込めるように、継手面を、その継手面との交差箇所における湾曲面の法線に対して傾斜している傾斜面に形成してある。
しかしながら、従来の上記トンネルセグメント連結構造では、係合金物どうしの係合方向が継手面に対して直角の方向になるように係合金物をセグメント本体に固定してあるため、係合金物と一体のアンカー筋の納まりが悪く、アンカー筋をセグメント本体の湾曲面の曲率に応じた適正深さで埋設できるように、アンカー筋を係合金物に対して、係合金物どうしの係合方向に対して大きく傾斜する取り付け角度で取り付けてある（適切な先行技術文献情報を発見できない。）。

このため、セグメント本体の湾曲面の曲率に応じてアンカー筋の係合金物に対する取り付け角度が大きく異なるので、アンカー筋の係合金物に対する取り付け角度が湾曲面の曲率毎に対応する各種の連結具を製作する必要があり、トンネル用セグメントの製作コストの削減を図り難い欠点がある。
また、アンカー筋を係合金物に対して、係合金物どうしの係合方向に対して大きく傾斜する取り付け角度で取り付けてあるので、アンカー筋の係合金物に対する取付け部位に大きな応力集中が生じ易い欠点がある。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、トンネル用セグメントの製作コストの削減を図り易く、しかも、アンカー筋の係合金物に対する取付け部位に大きな応力集中が生じ難いトンネルセグメント連結構造を提供することを目的とする。

本発明の特徴構成は、トンネル周方向で隣り合うトンネル用セグメントを、鉄筋コンクリート製セグメント本体のトンネル周方向端部に形成した継手面どうしを突き合わせて、連結具で互いに連結してあり、
前記セグメント本体の内周面又は外周面がトンネル周方向に沿って湾曲している湾曲面に形成され、
前記継手面が、その継手面との交差箇所における前記湾曲面の法線に対して傾斜している傾斜面に形成され、
前記連結具が、前記継手面側に係合部を臨ませる係合金物と前記セグメント本体に埋設されるアンカー筋とを一体に備え、
前記セグメントどうしをトンネル長手方向に相対移動させることにより、前記係合金物どうしを係合させて互いに連結してあるトンネルセグメント連結構造であって、
前記係合金物は互いに連結される前記セグメント本体のそれぞれに各別に設けられた雄型係合金物及び雌型係合金物であり、
前記雌型係合金物に備えられる挿入孔に前記雄型係合金物に備えられる挿入軸部材が挿入されることで前記雄型係合金物と前記雌型係合金物が係合され、
前記雄型係合金物と前記雌型係合金物の係合方向が、前記雄型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向及び前記雌型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向の少なくとも何れかと交差するように、前記雄型係合金物及び前記雌型係合金物が形成され、
前記係合方向、前記雌型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向、および前記雄型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向の何れもが、前記継手面に対して直角の方向よりも前記湾曲面に沿う方向に傾斜するように、前記係合金物を前記セグメント本体に固定してあ

〔作用及び効果〕
係合金物どうしの係合方向が、継手面に対して直角の方向よりも湾曲面に沿う方向に傾斜するように、係合金物をセグメント本体に固定してあるので、係合金物どうしの係合方向を、継手面との交差箇所における湾曲面の接線方向に沿わせ易くなり、アンカー筋を係合金物に対して係合金物どうしの係合方向に沿わせて取り付けてある場合でも、アンカー筋をセグメント本体の湾曲面の曲率に応じた適正深さで埋設し易い。
また、アンカー筋を係合金物に対して、係合金物どうしの係合方向に対して傾斜する取り付け角度で取り付けてある場合でも、その取り付け角度を従来よりも小さい角度で取り付けておくことができる。
従って、セグメント本体の湾曲面の曲率が異なる場合でも、アンカー筋の係合金物に対する取り付け角度が同じ連結具を幅広い曲率範囲に対応させて使用して、アンカー筋をセグメント本体の湾曲面の曲率に応じた適正深さで埋設することが可能になり、アンカー筋の係合金物に対する取り付け角度が異なる連結具の種類を少なくして、トンネル用セグメントの製作コストの削減を図り易い。
また、アンカー筋を係合金物に対して、係合金物どうしの係合方向に対して傾斜する取り付け角度で取り付けてある場合でも、その取り付け角度を従来よりも小さい角度で取り付けて、アンカー筋をセグメント本体の湾曲面の曲率に応じた適正深さで埋設することが可能になり、アンカー筋の係合金物に対する取付け部位に大きな応力集中が生じ難い。

また、アンカー筋を、係合金物どうしの係合方向よりも湾曲面に沿う方向に傾斜させて、セグメント本体に埋設してあるので、アンカー筋をセグメント本体の湾曲面の曲率に応じた適正深さで埋設し易い。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、トンネル周方向で隣り合う三種類のトンネル用セグメントＡ，Ｂ，Ｋどうしを連結してある略筒円形のセグメントリングＲを示し、図２に示すように、トンネル長手方向に平行な左右の側辺１ａを備えた三個のＡセグメントＡと、トンネル長手方向に平行な側辺１ａとトンネル長手方向に対して傾斜する傾斜側辺１ｂとを備えた二個のＢセグメントＢと、傾斜側辺１ｂを左右対称に備えたＫセグメントＫとを連結してある。

図３〜図５は、トンネルリングＲの上部を構成するために左右対称に先行して設置してある一対のＢセグメントＢの一方と、その一対のセグメントＢ間に押し込んで最後に連結するＫセグメント（以下、キーセグメントという）Ｋとの本発明によるトンネルセグメント連結構造を示し、キーセグメントＫと図示しない他方のＢセグメントＢとの連結構造も同様であるので省略する。

前記ＢセグメントＢとキーセグメントＫは、各セグメント本体２のトンネル周方向端部、つまり、傾斜側辺１ｂに沿って形成した継手面３どうしを突き合わせて、トンネル長手方向で二箇所の夫々に設けてある一対の連結具４（４ａ，４ｂ）で互いに連結してあり、各セグメント本体２は、補強鉄筋５を篭状に配筋してある鉄筋コンクリートで構成して、抗口側端面には連結用の雄型金具６ａを設け、切羽側端面には連結用の雌形金具６ｂを設けてある。

前記キーセグメントＫもＢセグメントＢも、トンネル長手方向に沿わせる幅を同じ一定幅で形成してあり、各継手面３は、平面視で、トンネル長手方向に沿う線分Ｌ１に対して抗口側ほどキーセグメントＫ側に傾斜するように設けてあって、キーセグメントＫは、平面視で、左右対称な略台形（等脚台形）に形成してある。

前記ＢセグメントＢとキーセグメントＫの夫々は、図４，図５に示すように、セグメント本体２の内周面７と外周面８とがトンネル周方向に沿って互いに略平行に、かつ、同芯の略円形に湾曲している湾曲面に形成され、継手面３は、外周面８を上向きにしたキーセグメントＫを、継手面３を略鉛直方向に沿わせて一対のＢセグメントＢ間にトンネル径方向から入り込ませることができるように、トンネル長手方向に沿う正面視で、その継手面３との交差箇所における湾曲面（内周面７又は外周面８）の法線Ｌ２に対して傾斜している傾斜面に形成されている。

前記連結具４は、継手面３側に係合部９を臨ませる係合金物１０と、セグメント本体２に埋設されるアンカー筋１１とを一体に備え、係合金物１０としての雄型係合金物１２を設けてある雄型連結具４ａと、係合金物１０としての雌型係合金物１３を設けてある雌型連結具４ｂとの組み合わせからなる一対の連結具４（４ａ，４ｂ）を、抗口側と切羽側との二箇所の夫々に設けて、ＢセグメントＢとキーセグメントＫとを互いに連結してある。

前記雄型係合金物１２は、図６に示すように、雌型連結具４ｂにトンネル長手方向から挿入する係合部９としての挿入軸部材９ａと、セグメント本体２に固定される固定部材１４ａと、挿入軸部材９ａを固定部材１４ａに連結する連結部材１５とを一体に備え、連結部材１５は、セグメント厚さ方向の寸法が挿入軸部材９ａよりも小さい板状に形成して、挿入軸部材９ａと固定部材１４ａとで挟まれる位置に一体に設けてある。

前記雌型係合金物１３は、図６に示すように、挿入軸部材９ａをトンネル長手方向から挿入可能な係合部９としての挿入孔９ｂを形成してある被挿入部材１６と、セグメント本体２に固定される固定部材１４ｂとを一体に備え、被挿入部材１６には、挿入軸部材９ａを挿入孔９ｂに挿入するに伴う連結部材１５の挿通を許容するスリット１７を形成してある。

前記一対の連結具４（４ａ，４ｂ）は、抗口側の一対の連結具として、ＢセグメントＢに固定してある雄型連結具４ａと、キーセグメントＫに固定してある雌型連結具４ｂとの一対を設けてあり、切羽側の一対の連結具として、ＢセグメントＢに固定してある雌型連結具４ｂと、キーセグメントＫに固定してある雄型連結具４ａとの一対を設けてある。

また、ＢセグメントＢにおける継手面３の切羽側と、キーセグメントＫにおける継手面３の抗口側との夫々には、キーセグメントＫをＢセグメントＢ間に押し込む際に、雄型係合金物１２の入り込みを許容する横向きの溝１８を形成してある。

そして、図１（イ）に示すように、キーセグメントＫの抗口側部分を左右のＢセグメントＢ間に予めトンネル径方向から大きく入り込ませておいてから、図示しない押し込み装置でＢセグメントＢ間に抗口側に向けて押し込んで、キーセグメントＫとＢセグメントＢとをトンネル長手方向に相対移動させることにより、各雄型係合金物１２を溝１８に入り込ませて、各挿入軸部材９ａを各雌型係合金物１３の挿入孔９ｂに挿入し、係合金物１０（１２，１３）どうしを、挿入軸部材９ａのセグメント本体２からの突出方向に係合させて、ＢセグメントＢとキーセグメントＫとを互いに連結して、図１（ロ）に示すように、セグメントリングＲを構築してある。

前記雄型係合金物１２と雌型係合金物１３の夫々は、図４，図５に示すように、係合金
物１０（１２，１３）どうしの係合方向Ｘ、つまり、連結部材１５の厚み方向中心位置を通り、かつ、挿入軸部材９ａの軸芯を通る方向が、継手面３に対して直角の方向よりも湾曲面（内周面７又は外周面８）に沿う方向に傾斜するように、セグメント本体２に固定してある。

また、キーセグメントＫに設けてある雄型連結具４ａ及び雌型連結具４ｂのアンカー筋１１の夫々は、トンネル長手方向に沿う正面視で、係合金物１０（１２，１３）どうしの係合方向Ｘに沿わせて、セグメント本体２に篭状に配筋してある補強鉄筋５の内側に略全体を埋設してあり、ＢセグメントＢに設けてある雄型連結具４ａ及び雌型連結具４ｂのアンカー筋１１の夫々は、トンネル長手方向に沿う正面視で、係合金物１０（１２，１３）どうしの係合方向Ｘよりも湾曲面（内周面７又は外周面８）に沿う方向に傾斜させて、セグメント本体２に篭状に配筋してある補強鉄筋５の内側に略全体を埋設してある。

〔その他の実施形態〕
１．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、一対の連結具を構成する雄型連結具と雌型連結具のアンカー筋の夫々を、トンネル長手方向に沿う正面視で、係合金物どうしの係合方向に沿わせて、セグメント本体に埋設してあっても良い。
２．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、一対の連結具を構成する雄型連結具と雌型連結具のアンカー筋の夫々を、トンネル長手方向に沿う正面視で、係合金物どうしの係合方向よりも湾曲面に沿う方向に傾斜させて、セグメント本体に埋設してあっても良い。
３．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、トンネル周方向で隣り合うトンネル用セグメントを、セグメント本体のトンネル周方向端部に形成したトンネル長手方向と平行な継手面どうし、つまり、図１（ロ），図２に例示するＡセグメントＡやＢセグメントＢにおけるトンネル長手方向に平行な側辺１ａに沿った継手面どうしを突き合わせて、連結具で互いに連結してあっても良い。
４．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、セグメント本体の内周面又は外周面がトンネル周方向に沿って楕円形に湾曲している湾曲面に形成されていても良い。
５．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、セグメント本体の内周面又は外周面の一方がトンネル周方向に沿って湾曲している湾曲面に形成されていても良い。
６．本発明によるトンネルセグメント連結構造は、トンネル周方向で隣り合うセグメントの夫々に、継手面側に係合部としての挿入孔を臨ませる雌型係合金物とアンカー筋とを一体に備えている連結具を固定し、係合部としての左右一対の挿入軸部材を一体に備えた雄型係合金物を、各挿入軸部材が各連結具の挿入孔に入り込むように、セグメントどうしをトンネル長手方向に相対移動させることにより、雌型係合金物どうしを、雄型係合金物を介して係合させて互いに連結してあっても良い。
この場合は、雄型係合金物における左右一対の挿入軸部材の並設方向が係合金物どうしの係合方向となる。

トンネルリングの斜視図 トンネルリングを構成するセグメントの展開図 トンネルセグメント連結構造を示す一部断面平面図 図３のIV−IV線矢視断面図 図３のＶ−Ｖ線矢視断面図 連結具の説明用斜視図

２ セグメント本体
３ 継手面
４ 連結具
７ 内周面（湾曲面）
８ 外周面（湾曲面）
９ 係合部
１０ 係合金物
１１ アンカー筋
Ｂ セグメント（Ｂセグメント）
Ｋ セグメント（Ｋセグメント）
Ｌ２ 法線
Ｘ 係合方向

Claims (1)

1. トンネル周方向で隣り合うトンネル用セグメントを、鉄筋コンクリート製セグメント本体のトンネル周方向端部に形成した継手面どうしを突き合わせて、連結具で互いに連結してあり、
   前記セグメント本体の内周面又は外周面がトンネル周方向に沿って湾曲している湾曲面に形成され、
   前記継手面が、その継手面との交差箇所における前記湾曲面の法線に対して傾斜している傾斜面に形成され、
   前記連結具が、前記継手面側に係合部を臨ませる係合金物と前記セグメント本体に埋設されるアンカー筋とを一体に備え、
   前記セグメントどうしをトンネル長手方向に相対移動させることにより、前記係合金物どうしを係合させて互いに連結してあるトンネルセグメント連結構造であって、
   前記係合金物は互いに連結される前記セグメント本体のそれぞれに各別に設けられた雄型係合金物及び雌型係合金物であり、
   前記雌型係合金物に備えられる挿入孔に前記雄型係合金物に備えられる挿入軸部材が挿入されることで前記雄型係合金物と前記雌型係合金物が係合され、
   前記雄型係合金物と前記雌型係合金物の係合方向が、前記雄型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向及び前記雌型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向の少なくとも何れかと交差するように、前記雄型係合金物及び前記雌型係合金物が形成され、
   前記係合方向、前記雌型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向、および前記雄型係合金物に連結されるアンカー筋の軸心方向の何れもが、前記継手面に対して直角の方向よりも前記湾曲面に沿う方向に傾斜するように、前記係合金物を前記セグメント本体に固定してあるトンネルセグメント連結構造。

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