JP2008169628A - セグメントの止水構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セグメント11の一方のピース間接合面11Aに突条部15を設けるとともに、他方の接合面11Bに突条部を受容する凹部16が設けられている。セグメント11は、突条部15を凹部16に受容させた状態で環状に接合されるとともに、これを軸方向に接合することでトンネルを構成する。突条部を凹部に受容させたときに接合面11A、11B間に所定のクリアランスCが形成されるようになっており、これら突条部及び凹部に隣接する位置に溝17が設けられている。溝17には第1のシール材20が配置され、これに第2のシール材21が重ね合わされている。第2のシール材は、前記セグメント11を一周するように巻き付けられる。
【選択図】図6
Description
このようなセグメントは、突条部の頂点が凹部に略接触して接合され、それ以外の部分はクリアランス、いわゆる「遊び」があり、接触しない構造となっている。そのため、地震の揺れの際にはセグメント部分が揺れに追従するように作用し、当該セグメントの破損を防止することができる。
しかし、シール材の端縁同士の接合部は他の部分と比べ強度が弱く、セグメント組立時においてシール材同士が擦れたりして接合部分が切れたり、剥がれたりするおそれがある。
更に、シール材に水膨張性ゴムを使用した場合には、使用時にシール材が膨張したときに、接合部に隙間が生じたり、接合部が剥離し易くなり、シール材がセグメントから脱落するおそれもある。特にシール材の突き合わせ端縁同士の接合部がセグメントのコーナーに一致する場合には、セグメントの組み立て作業中に接合部が剥がれ易く、その部分から漏水してしまうという不都合を招来する。
また、帯状に連続したシール材で厚さの異なる部分を形成しておき、厚い部分をピース間に、薄い部分をリング間に位置するように一周巻き付ける方法も考えられるが、セグメントの大きさに合わせて正確にシール材を形成することは実用的でない。
本発明は、前述した実状に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ピース間接合面に一定のクリアランスが生じるセグメントを用いたトンネルの構成において、組み付け性が良好であり、しかも、止水性が良好なセグメントの止水構造を提供することにある。
前記セグメントは、前記突部を凹部に受容させたときに、前記端面間に所定のクリアランスが形成されるように形成され、これら突部及び凹部に隣接する位置で前記端面の長さに略対応する溝がそれぞれ設けられ、
前記溝に第1のシール材を配置するとともに、当該第1のシール材に重なるように第2のシール材を配置し、
前記第2のシール材は、前記セグメントを一周するように巻き付けられる、という構成を採っている。
また、これらのゴム基材に親水性ウレタン樹脂や高吸水性樹脂を混合し、水膨張機能を付与した水膨張ゴムでも良く、水膨張ゴムと非膨張ゴムを複合構造にしたものが更に好ましい。特に、シール材の大部分を水膨張性ゴムで形成し、その側面に非膨張性ゴムを形成するとシール材の幅方向に膨張するのを防止することができ好ましい(高さ方向に膨張するのが好ましい)。
図1に示されるように、本発明に係るトンネル10は、コンクリートからなる複数のセグメント11によって構成される。セグメント11は、筒体を軸方向に六分割した板状部材であり、六枚のセグメント11が一組とされ、これらを周方向に相互に接合して環状とし、これを軸方向に順次接合することでトンネル10を構成する。なお、各セグメントは、六分割されたものに限定されるものではなく、分割数は任意に決定される。
セグメント11はコンクリート製とし、ピース間接合面11A、11Bの長さが1600mm、リング間接合面11Cの長さが3600mm、厚さ320mmのものとし、6枚合わせると円形(環状)になるものを使用した。
ピース間接合面11A、11B間は内側(坑内側)、外側(地山側)とも約3mmのクリアランスCを生じており、リング間接合面11C間はクリアランスがCが生じない構造である(目開き量0mm)。
ピース間接合面11A、11B及びリング間接合面11Cには以下寸法の溝17、18が設けられている。
溝17は、図6(B)において、w1:25mm、w2:30mm、d1:2.5mm、d2:2.5mm、t1:3mm)、溝17,17間の断面積は227.5mm2である。
溝18は:図7(B)において、w3:25mm、w4:30mm、d3:2.5mm、d4:2.5mm、溝18間の断面積は137.5mm2である。
第1及び第2のシール材20,21の材質はクロロプレンゴムである。また、これらシール材の硬度はA45である。ここでは、水膨張性のゴムと非膨張性のゴムを組み合わせた複合構造のものが用いられ、シール材全体で膨張率が200%になるように、水膨張性ゴムの材質、水膨張性ゴムと非膨張性ゴムの比率が選択される。ここで、前記非膨張性のゴムは、第1のシール材20の幅方向外側と、溝部を除く上面側に用いられ、第2のシール材21では、幅方向外側に用いられ、これにより、シール材幅方向への膨張を抑制するようにした。
なお、接着方法はピース間接合面11A、11Bにゴム系溶剤揮散型接着剤を塗布し、10分〜30分指触乾燥させた後、接着剤被塗布面に第1のシール材20を貼り付けた。次に、第1のシール材20のチャンネル22内部及びリング間接合面11Cにゴム系溶剤揮発型接着剤を塗布し、10分〜30分指触乾燥させた後、接着剤被塗布面に第2のシール材21を貼り付けた。
本発明のピース間接合部を想定した構造での止水実験を模擬セグメントを用いて行った。
図8に示す模擬セグメントシール構造に前記実施例と同様の溝を形成し、第1シール材と第2シール材を重ね合わせてシール材を形成した。シール材同士が接触するように接合した。ただし、接合面間に4mmのスペーサーを入れて、ピース間接合面にクリアランスが生じるようにした。4mmのスペーサーとは、ピース間に想定される3mmに1mmの施工誤差(目開き1mmという)時を想定したものである。
また、4mmのスペーサーに替え、6mmのスペーサーを用いて行った。これはピース間に想定される3mmに3mmの変異(地震などでセグメントが移動した場合:(目開き3mmという))を想定したものである。なお、図8の上側フランジと下側フランジの溝は上側フランジが3mm内側に形成され、シール材同士が3mmずれて接触するようにしている(目違い量3mmを想定している。なお、目違い量とはシール材の横方向のズレである)。
また、シール材の形状を変えて止水実験1と同様に行った。
第1のシール材としてチャンネルを有しない平坦な帯状シール材(幅:20mm、厚み1.5mm、水膨張ゴムの幅方向両端部に非膨張ゴムを配したもの)を用い、第2のシール材として帯状シール材(幅:20mm、厚み:4mm、水膨張ゴムの幅方向両端部に非膨張ゴムを配したもの)を貼り合わせ、止水性を測定した。
止水圧は、スペーサー4mm(目開き量1mm)の実験は、水圧を0.1〜0.5MPaと変化させ、即時止水性を確認した。その結果を表1に示す
11 セグメント
11A、11B ピース間接合面
11C リング間接合面
15 突条部
16 凹部
20 第1のシール材
21 第2のシール材
Claims (4)
- 筒体を軸方向に複数分割した形状をなす板状部材の周方向一端面に、当該端面に沿う突条部を設けるとともに、他方の端面に前記突条部を受容する凹部を設けてトンネル用セグメントを形成し、前記突部を凹部に受容させて各セグメントを環状に接合するとともに、これらセグメントを軸方向に接合して形成されるトンネルのセグメント止水構造において、
前記セグメントは、前記突部を凹部に受容させたときに、前記端面間に所定のクリアランスが形成されるように形成され、これら突部及び凹部に隣接する位置で前記端面の長さに略対応する溝がそれぞれ設けられ、
前記溝に第1のシール材を配置するとともに、当該第1のシール材に重なるように第2のシール材を配置し、
前記第2のシール材は、前記セグメントを一周するように巻き付けられていることを特徴とするセグメントの止水構造。 - 前記第1のシール材は略C字状のチャンネルを長さ方向に備えた帯状シール材であり、当該第1のシール材に重なる第2のシール材は、前記チャンネル内に位置するように配置されることを特徴とする請求項1記載のセグメントの止水構造。
- 前記溝は、前記突部及び凹部の内側と外側にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のセグメントの止水構造。
- 前記シール材は水膨張性ゴムと非膨張性ゴムを組み合わせたものである請求項1,2又は3記載のセグメントの止水構造。
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