JP3072575B2 - セグメントリングの拡張及び軸力付与方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シールド工事におけ
るセグメントリングの曲げ強度増加工ないし曲げ変形抑
止のためのセグメントリングの拡張及び軸力付与方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法における覆工セグメ
ントは所定の位置（円形）に据付けられた後、セグメン
ト間にボルトを通して締結するのが一般的である。

【０００３】そして、セグメントの組立てには相互間に
多少の空隙が必要であるが、これら空隙はボルト締結後
もそのまま残ることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシールド覆
工においてはセグメント間に残る空隙ためセグメント間
には多少の緩みがあって、曲げ強度の低下、曲げ変形の
増大、目開きなどによる水密性の低下等の弊害が生じ
る。

【０００５】また、このようにシールド覆工継手の曲げ
剛性が小さいとき、曲げ剛性の差から将来２次覆工が施
工された時点で２次覆工と同時的に（付加）荷重に抵抗
する作用を果たし得ない。

【０００６】このため軟弱地盤におけるように経時的に
徐々に増加する荷重に対し、１次覆工は有効に作用し得
ない。

【０００７】また、覆工セグメントは円環状に組上げら
れた後、シールド外部へ押し出される形で外荷重に接す
るに至るが、覆工セグメントの外周はやがて裏込め注入
材で満たされ、地盤の反作用的変形抑制作用と相俟っ
て、円形から押し潰される形に変形せしめようとする外
荷重に抵抗する。

【０００８】しかしシールドが前進した直後はこれら裏
込め注入は存在せず、水圧などの即時的荷重に覆工セグ
メント単独で抵抗せねばならない。

【０００９】このため大深度トンネルなどにおいては、
この時点が最も危険であることがある。

【００１０】また覆工セグメントが真円形から歪むこと
は外側表面に目開きが生じることをも意味し、シールド
−セグメント間のシール（水封）が危険状態に至るおそ
れもある。

【００１１】一般にボルト継手構造は継目のない構造に
比し強度が小さく、このような事態に効果的に対応でき
ない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は前記従来の課
題を解決するために、リング方向に隣接する少なくとも
一組のセグメント３，３の内、一方のセグメント３の接
合面付近の内部に先端がこの接合面に開口するガイド穴
６を設け、このガイド穴６内に先端が凸円弧面をなす加
圧体５をリング方向に進退自在に挿嵌し、この加圧体６
の後方に回転中心からの距離が変化する周面をもったフ
ェイスカム８をその回転中心からの距離が小さい周面を
加圧体５の後端面に近接させて回転自在に設置し、フェ
イスカム８の回転作動軸９の端部をセグメント３の内面
側に突出させ、この回転作動軸９を介してフェイスカム
８を回転してその回転中心からの距離が大きい周面によ
り加圧体５を押圧することにより、加圧体５を押し出し
てその先端で他方のセグメント３の接合面を加圧し、セ
グメントリングを拡張すると共に軸力を付与し、この状
態でフェイスカム８を係止装置１３により係止し、その
逆転方向の回転を阻止するようにしたセグメントリング
の拡張及び軸力付与方法を提案するものである。

【００１３】

【作用】キーセグメント４が所定位置に挿入された時点
で、セグメント３の内面側から各軸力導入装置の回転作
動軸９をその回転操作端部１０を介して回転し、これに
よってフェイスカム８をその回転中心からの距離が大き
い円弧周面において加圧体５の後端面に圧接するように
回転して加圧体５を前方に押し出し、加圧体５の凸円弧
状先端で隣接セグメント３の接合面を均等に加圧してセ
グメント３，３間を拡張すると共に、セグメントリング
に軸力を導入する。

【００１４】所定の軸力が得られた時点でフェイスカム
８の回転を停止し、係止装置１３によりフェイスカム８
を係止し、フェイスカム８の緩み方向の逆転を阻止す
る。

【００１５】自重などの初期荷重による曲げモーメント
は、リングクラウン部（頂部）では内部に目開きが生じ
るように働き、スプリング部（水平真横部）では外部に
目開きが生じるように働く。

【００１６】しかし、一般にはクラウン部での曲げが最
大であるので、圧縮力作用位置をクラウン部では断面の
中央よりもやや外方に設定し、抵抗作用をより効果的な
らしめる。

【００１７】導入軸力の大きさを単に隣接セグメント
３，３間の密着を十分ならしめる程度に止めるか、積極
的に曲げ荷重に抵抗し得る程度のものとするかは、状況
に応じて選択するものとする。

【００１８】曲げ荷重に抵抗するためには、導入軸力と
曲げモーメントとの合力が断面のミドルサード内に入る
ようにする。

【００１９】拡張されて生じた隣接セグメント３、３間
の空隙には、急硬性セメント混練材などの急結硬化材を
充填して固定する。

【００２０】

【実施例】図１に示すように、シールドマシン１のテー
ルプレート２の内側においてセグメント３をリング状に
組立てるが、その際にリングクラウン部のキーセグメン
ト４を最後に挿入して組立てる。

【００２１】そして組立後、図２に示すように通常のシ
ールド工事においてはキーセグメント４の両側のいずれ
か一方の接合面においてリング方向の圧縮力（軸力）を
導入する。

【００２２】ただし、泥水シールドなどにおいてリング
方向に隣接する各セグメントの接合面において軸力を導
入する必要のある場合には、導入すべきセグメントにつ
いてジャッキの拘束を解いた後、各接合面に同時に導入
する。

【００２３】図３、図４はこのような軸力を導入するた
めの装置を示したもので、図４に示すようにこの軸力導
入装置を隣接するセグメント３，３の一方の接合面付近
に複数組並列に埋設して設置し、その装置に設けた加圧
体５によって他方のセグメントの接合面を加圧すること
によって軸力を導入するように構成したもので、軸力導
入位置は図３に示すようにセグメントリングの軸線より
も外周側に適当量偏心させた配置とする。

【００２４】加圧体５は図５、図６に示すように先端が
凸円弧状をなす角柱状の金属ブロックで、一方のセグメ
ント３の接合面付近の内部に設けた先端がこの接合面に
開口するガイド孔６内にリング方向に進退自在に挿嵌さ
れている。

【００２５】ガイド孔６の後端側には押圧部保護ケース
７が埋設され、この押圧部保護ケース７内に金属円柱の
周面の一部を半月型にカットした形態のフェイスカム８
が、そのカットした平坦面８’を加圧体５の後端に近接
して回転自在に、かつ横移動を拘束された状態で設置さ
れており、その回転作動軸９は予めフェイスカム８の回
転中心に固定的に取付けておいてもよいが、回転作動軸
９をフェイスカム８の回転中心の連結部に嵌脱自在に連
結するものであってもよく、いずれにしてもその一端の
ナット状等の回転操作端部１０をセグメント３の内周面
側に突出させて回転操作するようになっている。

【００２６】一方、他方のセグメント３の接合面には、
加圧体５の先端に対応する位置に金属の受圧板１１がそ
の後端に突設したアンカー１２をコンクリート中に埋設
して固定されている。

【００２７】押圧部保護ケース７には、フェイスカム８
の平坦面８’の一側端に相対する位置にフェイスカム８
の逆転を阻止するための係止装置１３が設置されてい
る。

【００２８】この係止装置１３としては、例えば図７に
示すように、フェイスカム８の平坦面８’の垂直面に対
して所要角度傾斜した斜面１４を設け、この斜面１４に
後端の傾斜面を接してスライドする係止ブロック１５を
フェイスカム８の平坦面８’の一側端に相対して配置
し、この係止ブロック１５にはこれを斜面１４における
平坦面８’に近接する方向に押し込むように弾圧する押
し込みバネ１６を装着した機構などを用いる。

【００２９】要するに係止装置１３は、フェイスカム８
をその回転中心からの距離が小さい平坦面８’に加圧体
の後端面が近接する位置から回転して、回転中心からの
距離が大きい円弧周面において加圧体５の後端面に圧接
するようになったとき、その回転に追従してその回転停
止位置でフェイスカム８あるいはその回転作動軸９の一
部を係止し、逆転（加圧体５の後端面の圧接を緩める方
向の戻り回転）を阻止する機構であればどのような機構
のものであってもよい。

【００３０】また、フェイスカム８は図示の形態に限定
されるものではなく、回転中心からの距離が変化する周
面をもったものであればよい。

【００３１】なお、加圧体５は、セグメント３の組立ま
でガイド孔６内に引き込んだ状態に保持しておくため
に、細径ピン１７を用いてガイド孔６の周囲に固定して
おき、加圧体５の押し出し時にこのピン１７を切断す
る。

【００３２】上記構成の軸力導入装置を用いてセグメン
トリングに軸力を導入する際には、キーセグメント４が
所定位置に挿入された時点で、セグメント３の内面側か
ら各軸力導入装置の回転作動軸９をその回転操作端部１
０を介して回転し、これによってフェイスカム８をその
回転中心からの距離が大きい円弧周面において加圧体５
の後端面に圧接するように回転して加圧体５を前方に押
し出し、加圧体５の凸円弧状先端で隣接セグメント３の
接合面を均等に加圧してセグメント３，３間を拡張する
と共に、セグメントリングに軸力を導入する。

【００３３】この際、加圧体５の軸線とフェイスカム８
の回転中心とは予め適当量偏心させておき（加圧体５の
軸線の延長線がフェイスカム８の回転中心を通らな
い）、軸力発生時における両者の接触位置のフェイスカ
ム８の回転中心に対する偏心量を小さくしてフェイスカ
ム８を回転するトルクを小さくする。

【００３４】所定の軸力が得られた時点でフェイスカム
８の回転を停止すると、押し込みバネ１６の弾圧力（バ
ネ１６が伸びた状態においても強力な弾圧力を保持す
る）によりフェイスカム８の回転に追従して斜面１４に
沿ってスライド移動した係止ブロック１５がフェイスカ
ム８の平坦面８’の一側端を係止し、フェイスカム８の
緩み方向の逆転を阻止する。

【００３５】隣接するセグメント３，３が拡張されて相
互の接合面に生じた空隙には、急硬性セメント混練材な
どの急結硬化材を充填して固結一体化する。

【００３６】なお泥水シールドなどにおいて、セグメン
ト３，３間の緩み除去などのため各セグメント３，３間
に圧縮力を導入する必要のある場合は、加圧時に反力を
受ける加圧操作側のセグメント３を推進ジャッキの操作
によって固定し、加圧によって拡張移動する側のセグメ
ント３の推進ジャッキを浮かせておいて、軸力を導入す
る。

【００３７】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、下記の効
果が得られる。

【００３８】１） セグメント組立後、セグメントの接
合部の少なくとも１箇所をリング方向に拡張することに
より、セグメント間の緩みを除去することができ、これ
によってセグメントリングの曲げ剛性が増大して曲げ強
度が増加し、曲げ変形が減少して水密性を向上させるこ
とができる。

【００３９】２） セグメントリング内に軸力を発生さ
せることにより、自重などの初期荷重による曲げモーメ
ントに抵抗することができる。

【００４０】この結果、断面内に配置された曲げ引張り
抵抗部材は、付加的荷重のみに抵抗すれば良いことにな
り、強度が大幅に増加する。

【００４１】３） １次覆工の曲げ剛性の増大により、
１，２次覆工が同時的に外荷重に抵抗することが可能に
なる。

【００４２】仮に１，２次覆工間にせん断力伝達装置を
施工すれば、合成版として曲げに抵抗することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド工法の概要を示す縦断側面図。

【図２】シールド工法の概要を示す縦断正面図。

【図３】この発明による軸力導入状態を示す部分正面
図。

【図４】この発明による軸力導入状態を示す部分平面
図。

【図５】この発明に係る軸力導入装置の縦断平面図。

【図６】この発明に係る軸力導入装置の縦断側面図。

【図７】この発明に係るフェイスカム係止装置の縦断側
面図。

【符号の説明】 １ シールドマシン ２ テールプレート ３ セグメント ４ キーセグメント ５ 加圧体 ６ ガイド孔 ７ 押圧部保護ケース ８ フェイスカム ８’ 平坦面 ９ 回転作動軸 １０ 回転操作端部 １１ 受圧板 １２ アンカー １３ 係止装置 １４ 斜面 １５ 係止ブロック １６ 押し込みバネ １７ 細径ピン

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング方向に隣接する少なくとも一組の
   セグメントの内、一方のセグメントの接合面付近の内部
   に先端がこの接合面に開口するガイド穴を設け、このガ
   イド穴内に先端が凸円弧面をなす加圧体をリング方向に
   進退自在に挿嵌し、前記加圧体の後方に回転中心からの
   距離が異なる周面をもったフェイスカムをその回転中心
   からの距離が小さい周面を加圧体の後端面に近接させて
   回転自在に設置し、前記フェイスカムの回転作動軸の端
   部を前記セグメントの内面側に突出させ、この回転作動
   軸を介して前記フェイスカムを回転してその回転中心か
   らの距離が大きい周面により前記加圧体を押圧すること
   により、加圧体を押し出してその先端で他方のセグメン
   トの接合面を加圧し、セグメントリングを拡張すると共
   に軸力を付与し、この状態で前記フェイスカムを係止装
   置により係止し、その逆転方向の回転を阻止することを
   特徴とするセグメントリングの拡張及び軸力付与方法。