JP2000080893A - 可撓性セグメントの接合構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】各セグメントブロックの組立て時における位置
決めを容易にして施工性を良好にし、更にセグメントブ
ロックの周方向端面に設けたシール材の接触面積を拡大
して止水性を高めることが出来る可撓性セグメントを提
供する。 【解決手段】トンネル軸方向両側にそれぞれ鋼製の枠セ
グメント４，４を並置し、この両枠セグメント４，４で
ゴムブロック３を挟み込み、推力ロッドのナットで締め
付け圧縮状態で固定するようになっている。枠セグメン
ト４の周面に設けた水膨張ゴムシール材７は、枠セグメ
ント４の周面に形成した一条または複数条の環状溝８に
帯状の水膨張ゴムシール材７が接着剤を介して接着して
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トンネルの環状
な枠組を構成する可撓性セグメントの接合構造にかかわ
り、更に詳しくは製作，組み立て，剪断変位吸収等を容
易にできると共に、漏水の防止及び止水性を高めること
を可能にした可撓性セグメントの接合構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネルの掘削作業において
は、シールド掘進機によってトンネルを掘り進む際に、
トンネル内面に沿って複数のセグメントからなる環状支
持体をトンネル掘進方向に順次組み立てて行くことによ
りトンネル内面を支持するようにしている。

【０００３】また、トンネルは周辺地盤が不等沈下や地
震動などによって変動する際に、その変形に追従して変
位する必要があるため、トンネルの大きな変位が想定さ
れる部位には、可撓性セグメントからなる環状支持体を
挿入し、これら可撓性セグメントによってトンネルの捩
じれや、剪断変形等の変位を吸収するようにしている。
ところで、従来の可撓性セグメントは、ゴムブロック
に取付けボルトを有する鋼板を埋設して一体的に加硫接
着し、取付けボルトでゴムブロックを両枠セグメントに
固定し、またゴムブロックのトンネル周方向の突き合わ
せ端面にシーリング材を介在させている。

【０００４】しかしシーリング材としては、接着剤を塗
布したり、自然加硫型ゴムシートを貼付ける構成である
ため、以下の〜ような問題があった。 ．ゴムブロック等からなる弾性部材及び鋼製枠セグメ
ントの製作・組立てに誤差があると、ゴムブロックのト
ンネル周方向の突き合わせ端面の完全密着が得られず、
トンネル供用時の水圧が作用した時、ゴムブロックの接
着不良部から漏水する。 ．特に、取付けボルトを有する鋼板を埋設したゴムブ
ロック端面の枠セグメントに接する部分は、ゴムブロッ
クをリング組立てに先立って予備圧縮状態としても、埋
設鋼板の拘束によりゴムブロック端面の突出がないの
で、リング組立て時にゴムブロック端面突出部を押し込
み圧縮できず、接着不良を生じ易い。 ．トンネル供用時に、上記のような可撓性セグメント
の継手部に設計伸び変形

【０００５】量を超える伸び変形に対しては、接着面に
作用する応力に接着力が抗せなくなると接着面が剥離し
て止水を保持することが出来なくなる。また、施工時に
弾性部材を一対の鋼製セグメント間に圧縮しながら挿入
していくことにより、弾性部材の接面圧力によって止水
性を確保するようにした構造が提案されているが、この
場合は施工作業が極めて煩雑である。

【０００６】この発明の目的は、各セグメントブロック
の組立て時における位置決めを容易にして施工性を良好
にし、更にセグメントブロックの周方向端面に設けたシ
ール材の接触面積を拡大して止水性を高めることが出来
る可撓性セグメントの接合構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するため、鋼製の枠セグメントの間にゴムブロックを
圧縮状態で介装してセグメントブロックを構成し、該セ
グメントブロックのトンネル周方向の端面を相互に突き
合わせて連結することにより環状支持体を構成する可撓
性セグメントの接合構造であって、前記各ゴムブロック
の周方向の両端面に、互いに係合可能な凹凸部を有する
水膨張ゴムシール材を固着して成ることを要旨とするも
のである。

【０００８】この発明は、上記のように構成され、枠セ
グメントの間に介在させたゴムブロックの周方向の両端
面に、互いに係合可能な凹凸部を有する水膨張ゴムシー
ル材を固着することで、セグメントブロックの長手方向
の端面を突き合わせて環状支持体に構成する際、ゴムブ
ロック及び鋼製枠セグメントの製作、組立て誤差及び設
計伸び変形量を超える伸び変形により、トンネル周方向
の突き合わせ端面の完全密着が得られないときでも、水
膨張ゴムシール材の吸水膨張による隙間充填効果によ
り、ゴムブロックの周方向突き合わせ端面からの漏水を
防止でき、また水膨張シール材の凹凸部で位置決めを容
易に行うことが出来ると共に、接触面積を広く取れるの
で止水機能を更に向上させることが出来る。

【０００９】また、ゴムブロックを両枠セグメント間に
許容される設計最大伸び変形量と同等以上に圧縮状態に
したことにより、通常のセグメントと同様の操作にて可
撓性セグメントをトンネル内に組み立てることができる
ので施工が容易であり、しかもトンネル供用後に伸び変
形を受けても、ゴムブロックは両枠セグメント間に許容
される設計最大伸び変形量と同等以上に圧縮されている
ので、ゴムブロックと両枠セグメントとが互いに密着
し、水膨張シール材の吸水膨張による隙間充填効果によ
り更に十分な止水性を確保することが可能になる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について添付
の図面を参照して詳細に説明する。図１はこの発明の可
撓性セグメント１の周方向端面を順次接続してトンネル
内面を支持する環状支持体２を構成した概略正面図、図
２は分割した可撓性セグメント１の拡大側面図、図３は
可撓性セグメント１の分解斜視図、図４はゴムブロック
３を予備圧縮した斜視図を示している。

【００１１】前記可撓性セグメント１は、セグメント形
状に略一致する円弧状に構成したゴムブロック３のトン
ネル軸方向両側（トンネル長手方向の両側面）にそれぞ
れ鋼製の枠セグメント４，４を並置し、この両枠セグメ
ント４，４でゴムブロック３を挟み込み、推力ロッド５
のナット５ａで締め付け圧縮状態で固定するようになっ
ている。

【００１２】前記各ゴムブロック３の周方向の両端面
と、枠セグメント４の周方向の両端面とトンネル長手方
向の両側面から成る周面には、水膨張ゴムシール材６，
６’，７が接着剤を介して接着してあり、ゴムブロック
３の周方向の両端面に接着した水膨張ゴムシール材６，
６’は、互いに係合可能な凹凸部６ａ，６ａ’が可撓性
セグメント１のトンネル長手方向に帯状に形成されてい
る。

【００１３】また、枠セグメント４の周面に設けた水膨
張ゴムシール材７は、枠セグメント４の周面に形成した
一条または複数条（この実施形態では二条であるが特に
限定されない）の環状溝８に帯状の水膨張ゴムシール材
７が接着剤を介して接着してある。

【００１４】水膨張ゴムシール材７は、ゴム弾性体と吸
水性材料（高分子）を複合化することにより製造でき、
複合化の手段としては、単なる混合、両者間で化学結合
を作り一体化する方向、ＩＰＮと呼称される架橋鎖のか
らみ合いで一体化する方法がある。

【００１５】吸水性材料（吸水性樹脂）としては、一般
に非電解質高分子（例えば、ポリウレタン樹脂，ポリエ
チレンオキシド，ポリビニルアルコール，セルロースエ
ーテル，デンブン等）と電解質高分子（ポリアクリル
酸，ポリスチレンスルホン酸，ポリビニルビリジン，マ
レイン酸無水物，カルボキシメチルセルロース等）とに
分けられ、これらの高分子は、カルボキシル基（−ＣＯ
ＯＨ）、水酸基（−ＯＨ）、エーテル結合（−Ｏ−）等
の水との親和力が強い官能基を数多く含んでおり、この
為に多量の水を吸水する能力を持っている。

【００１６】また、ゴムブロック３の材質としては、長
期間経過しても化学的にも物理的にもほとんど変質しな
いものであれば特に限定されないが、ＪＩＳ−Ａ硬度が
４０〜６０で圧縮永久歪みの少ない天然ゴムから構成す
るとよい。

【００１７】前記水膨張ゴムシール材６を接着したゴム
ブロック３は、施工に先立って図４に示すように予め圧
縮し、このゴムブロック３の圧縮量は、トンネル供用後
に可撓性セグメント１の継手部に要求される伸び変形量
の最大値（即ち、トンネルの施工環境等に基づいて両枠
セグメント４，４間に許容される設計最大伸び変形量）
と同等以上とする。このように可撓性セグメント１は、
ゴムブロック３を予め工場等で所定の圧縮状態にした後
にトンネルの掘削作業に供される。

【００１８】そしてトンネルの掘削作業においては、シ
ールド掘進機によってトンネルを掘り進むと共に、図５
に示すようにトンネル内面に沿って通常の鋼製及びＲＣ
セグメントＳからなる環状支持体２’をトンネル掘進方
向に順次組み立てて行き、そしてトンネルの変位量が大
きくなる部位において、上記可撓性セグメント１からな
る環状支持体２を組み立てて挿入すればよい。

【００１９】この際、各ゴムブロック３のトンネル周方
向の両端面に設けた水膨張ゴムシール材６，６’の凹凸
部６ａ，６ａ’をトンネル周方向から係合させることで
容易に位置決めが出来、中心軸がずれないようにするも
のである。

【００２０】通常の鋼製及びＲＣセグメントＳからなる
環状支持体２’の間に可撓性セグメント１からなる環状
支持体２を組み立て、シールド掘進機の推力が可撓性セ
グメント１に伝達されない程度に安定してから、トンネ
ル供用後の伸び変形を許容するように推力ロッド５のナ
ット５ａを緩めて施工を完了する。施工後、可撓性セグ
メント１のゴムブロック３は所定の圧縮量を保持し、ト
ンネルに変位が生じた際にその変位を吸収するように伸
長する。

【００２１】この発明の実施形態は、上記のように枠セ
グメント４の間に介在させたゴムブロック３のトンネル
周方向の両端面に、互いに係合可能な凹凸部６ａ，６
ａ’を有する水膨張ゴムシール材６，６’を固着するこ
とで、セグメントブロックの周方向の端面を突き合わせ
て環状支持体に構成する際、ゴムブロック３及び鋼製枠
セグメント４の製作、組立て誤差及び設計変形量を超え
る変形により、トンネル周方向の突き合わせ端面の完全
密着が得られないときでも、水膨張ゴムシール材６，
６’の吸水膨張による隙間充填効果により、ゴムブロッ
ク３のトンネル周方向突き合わせ端面からの漏水を防止
でき、また水膨張シール材６，６’の凹凸部６ａ，６
ａ’で位置決めを容易に行うことが出来ると共に、ゴム
ブロック３のトンネル周方向突き合わせ端面の接触面積
を広く取れるので止水機能を更に向上させることが出来
る。

【００２２】また、ゴムブロック３を両枠セグメント４
間に許容される設計最大伸び変形量と同等以上に圧縮状
態にしたことにより、通常のセグメントと同様の操作に
て可撓性セグメント１をトンネル内に組み立てることが
できるので施工が容易であり、しかもトンネル供用後に
伸び変形を受けても、ゴムブロック３は両枠セグメント
４間に許容される設計最大伸び変形量と同等以上に圧縮
されているので、ゴムブロック３と両枠セグメント４と
が互いに密着し、水膨張シール材６，６’の吸水膨張に
よる隙間充填効果により更に十分な止水性を確保するこ
とが可能になる。

【００２３】次に、図６及び図７は、可撓性セグメント
の他の実施形態を示し、図６は可撓性セグメントの分解
斜視図、図７はゴムブロックを予備圧縮した斜視図であ
る。この実施形態は、各ゴムブロック３の周方向の両端
面とトンネル長手方向の両側面から成る周面には、水膨
張ゴムシール材６，６’と６”，６’’’とが接着剤を
介して接着してあり、この水膨張ゴムシール材６，６’
には、互いに係合可能な凹凸部６ａ，６ａ’が可撓性セ
グメント１のトンネル長手方向に帯状に形成されてい
る。

【００２４】また、水膨張ゴムシール材６，６’の下部
のゴムブロック３の両端面には、トンネル長手方向に沿
って凹溝８，８’が形成してあり、この凹溝８は、枠セ
グメント４のトンネル周方向端面と通常の接合面との３
面の同位置にも形成し、可撓性セグメントを組立てた際
には環状溝を形成するものである。そして、この環状の
凹溝８には、帯状の水膨張ゴムシール材（図示せず）を
接着剤を介して接着する。

【００２５】なお、水膨張ゴムシール材６，６’に形成
する凹凸部６ａ，６ａ’及び凹溝８の数については、特
に限定されるものではない。なお、その他の構成及び作
用は上記第１実施形態と同様なので同一符号を付して説
明は省略する。

【００２６】図７は、図６に示す分解した可撓性セグメ
ントのゴムブロック３を予備圧縮して両枠セグメント４
と組立てた状態を示すもので、両枠セグメント４とゴム
ブロック３との凹溝８，８’は、可撓性セグメント全体
を観察すると環状溝を形成するものである。そして、凹
溝８，８’から成る環状溝に、帯状の水膨張ゴムシール
材６ｘを接着剤を介して接着する。なお、その他の構成
及び作用は上記第１実施形態と同様なので同一符号を付
して説明は省略する。

【００２７】

【発明の効果】この発明は、上記のように鋼製の枠セグ
メントの間にゴムブロックを圧縮状態で介装してセグメ
ントブロックを構成し、該セグメントブロックのトンネ
ル周方向の端面を相互に突き合わせて連結することによ
り環状支持体を構成する可撓性セグメントの接合構造で
あって、前記各ゴムブロックの周方向の両端面に、互い
に係合可能な凹凸部を有する水膨張ゴムシール材を固着
したので、各セグメントブロックの組立て時における位
置決めを容易にして施工性を良好にし、更にセグメント
ブロックの周方向端面に設けたシール材の接触面積を拡
大して止水性を高めることが出来る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の可撓性セグメントのトンネル周方向
端面を順次接続してトンネル内面を支持する環状支持体
を構成した概略正面図である。

【図２】分割した可撓性セグメントの拡大側面図であ
る。

【図３】可撓性セグメントの分解斜視図である。

【図４】ゴムブロックを予備圧縮した斜視図である。

【図５】図２のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図６】この発明の他の実施形態を示す可撓性セグメン
トの分解斜視図である。

【図７】この発明の他の実施形態を示すゴムブロックを
予備圧縮した斜視図である。

【符号の説明】

１ 可撓性セグメント ２ 環状支持
体 ３ ゴムブロック ４ 枠セグメ
ント ５ 推力ロッド ６，６’，６ｘ，７ 水膨張ゴ
ムシール材 ６ａ，６ａ’凹凸部 ８，８’ 環状溝

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山▲崎▼ 宏 東京都港区虎ノ門１丁目20番10号 西松建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 EB08 EB10 GC02 GC09 KB04 KB09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼製の枠セグメントの間にゴムブロック
   を圧縮状態で介装してセグメントブロックを構成し、該
   セグメントブロックのトンネル周方向の端面を相互に突
   き合わせて連結することにより環状支持体を構成する可
   撓性セグメントの接合構造であって、 前記各ゴムブロックの周方向の両端面に、互いに係合可
   能な凹凸部を有する水膨張ゴムシール材を固着して成る
   可撓性セグメントの接合構造。
2. 【請求項２】 前記水膨張ゴムシール材の凹凸部は、ゴ
   ムブロックのトンネル長手方向に帯状に形成する請求項
   １に記載の可撓性セグメントの接合構造。
3. 【請求項３】 前記水膨張ゴムシール材は、ゴムブロッ
   クに接着する請求項１または２に記載の可撓性セグメン
   トの接合構造。
4. 【請求項４】 前記鋼製の枠セグメントの周面に、凹状
   の環状溝を形成し、該環状溝に水膨張ゴムシール材を固
   着して成る請求項１，２，または３に記載の可撓性セグ
   メントの接合構造。