JP2009114643A - 地下構造物の連結構造 - Google Patents

Abstract

【課題】コンクリート函体等の地下構造物の接合部において従来の可撓継手を使用するのに比べて地震などの揺れをより柔軟に吸収でき、止水性が向上する上、接合部に多少のずれや目開きが生じても止水性が損なわれない地下構造物の連結構造を提供することを目的とする。
【解決手段】一側端を頭部２２として形成するゴムベルト２０の他側端を基部２１として拡幅し、この基部２１を隣接する一方のコンクリート函体４の接続端面４ｅの周方向に沿って埋め込み、頭部２２は扁平膨出頭部として側面に丸みをつけ、他方のコンクリート函体４の接続端面４ｅに設ける溝条２４により受容して保持し、この溝条２４内に部分的に当接させるとともに圧縮によりこの当接面積が増大する可撓性を持たせ、コンクリート函体４同士が接する箇所をパッキン２３を介在させて覆う。
【選択図】図１

Description

本発明は、上下水道、共同溝、電信電話等の布設地下道等の地下構造物を市街地等に施工するオープンシールド工法などの地下構造物の施工法において使用する地下構造物の連結構造に関するものである。

例えばオープンシールド工法は開削工法（オープンカット工法）とシールド工法の長所を生かした合理性に富む工法である。図１０にその概略を示すと、図中１はオープンシールド機で、これは左右の側壁板１ａとこれら側壁板１ａに連結する底板１ｂとからなる前面、後面及び上面を開口したシールド機である。

該オープンシールド機１は前記側壁板１ａと底板１ｂの先端を刃口１１として形成し、また側壁板１ａの中央又は後端近くに推進ジャッキ２を後方に向け上下に並べて配設する。図中３は隔壁を示す。

図示は省略するが、発進坑内にこのオープンシールド機１を設置して、オープンシールド機１の推進ジャッキ２を伸長して発進坑内の反力壁に反力をとってオープンシールド機１を前進させ、地下構造物を形成する第１番目のコンクリート函体４を上方から吊り降し、オープンシールド機１のテール部１ｃ内で縮めた推進ジャッキ２の後方にセットする。推進ジャッキ２と反力壁の間にはストラットを配設して適宜間隔調整をする。

また、発進坑は土留壁で構成し、オープンシールド機１を発進させるにはこの土留壁を一部鏡切りするが、必要に応じて薬液注入等で発進坑の前方部分に地盤改良を施しておくこともある。

ショベル等の掘削機９でオープンシールド機１の前面又は上面から土砂を掘削しかつ排土する。この排土工程と同時またはその後に推進ジャッキ２を伸長してオープンシールド機１を前進させる。この前進工程の場合、コンクリート函体４の前にはボックス鋼材又は型鋼を用いた枠体よりなる押角８を配設する。

そして前記第１番目のコンクリート函体４の前に第２番目のコンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降す。以下、同様の掘削・排土工程、前進工程、コンクリート函体４のセット工程を適宜繰返して、順次コンクリート函体４をオープンシールド機１の前進に伴い縦列に地中に残置し、さらにこのコンクリート函体４の上面に埋戻し５を施す。

なお、コンクリート函体４をオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降す際には、コンクリートブロック等による高さ調整材７をコンクリート函体４下に配設し、このテール部１ｃ内でコンクリート函体４の左右および下部の空隙にグラウト材６を充填する。

このようにして、オープンシールド機１が到達坑まで達したならばこれを撤去して工事を完了する。

コンクリート函体４は、前記のようにオープンシールド機１のテール部１ｃ内に吊り降され、オープンシールド機１の前進とともに該テール部１ｃから出て地中に残されていくものであるが、該コンクリート函体４は鉄筋コンクリート製のもので、図１１に示すように左側板４ａ、右側板４ｂと上床板４ｃと下床板４ｄとからなるもので、前後面が開口１０として開放されている。

ところで、例えば以下の特許文献に示すように、このようなオープンシールド工法に使用されるコンクリート函体４において、その接合面である前または後端面にゴム板等を貼着し、コンクリート函体４間において緩衝作用や止水作用を得られるようにしたものが知られている。
特開平１１−２８０１３６号公報 特開平１０−１５９４８８号公報

しかし、コンクリート函体４の端面に単にゴム板等を貼着しただけでは、地震等の衝撃が加わって函体の接続角度が変わったりずれたりしてしまうと、それに対応できず目開きし、止水性が損なわれてしまう。

一方、止水効果が得られるとともに函体相互の許容変位量が大きく、地震や軟弱地盤を原因とする地盤の不等沈下などの影響を吸収可能な可撓継手が、例えば以下の特許文献に示されている。
特開２００２−２６６５９５号公報

これは図１２に示すように、可撓継手１２は、帯状部材を幅方向中央部分で長手方向を折り目としてＵ字状に折り曲げ、この折り曲げ部を挟着部１３とし、該挟着部１３と、ここから両側に連続する縁部１４とで構成するもので、縁部１４を定着板１５で前後のコンクリート函体４の内周面に形成した切欠き凹部１８にアンカーボルト３１で固定し、これにより挟着部１３を前後のコンクリート函体４の接合面の間に介装している。

そして、挟着部１３の長さは、コンクリート函体４の接合面のほぼ全幅にわたって挿着される。

図中１６は止水凸条を示し、アンカーボルト３１で締結されることで潰され、コンクリート函体４と可撓継手１２との間の止水を図る。この場合、凸条に形成してあるから弱い締結力でも止水が図れる。

また、図中１７は折り曲げられた際に互いに接触することとなる挟着部１３の面に形成した溝を示し、温度や湿度により可撓継手１２が伸縮した場合に、挟着部１３の変形を容易にし伸縮に対応できるようにしている。

特許文献１の継手構造は、挟着部１３を折り曲げる構造によって挟着部１３に余裕を持たせ、可撓継手１２の許容変位量を大きく保つとともに、止水性が得られ、ボルト締めによって高い強度を確保できるものである。

このような従来の可撓継手では、挟着部１３の長さによって函体相互の変位量が規定されるため、大きな地震によりそれを超えて変位すると、ゴム等の可撓性材料からなる挟着部１３は強い負荷に耐えられずにちぎれるなどして破損し、止水性が損なわれてしまう。

本発明は前記従来例の不都合を解消し、コンクリート函体等の地下構造物の接合部において従来の可撓継手を使用するのに比べて地震などの揺れをより柔軟に吸収でき、止水性が向上する上、接合部に多少のずれや目開きが生じても止水性が損なわれない地下構造物の連結構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本発明の地下構造物の連結構造は、第１に、コンクリート函体等による複数の地下構造物を縦列に接続して埋設する施工法において使用する前記地下構造物の連結構造において、一側端を頭部として形成するゴムベルトの他側端を基部として拡幅し、この基部を隣接する一方の地下構造物の接続端面の周方向に沿って埋め込み、前記頭部は扁平膨出頭部として側面に丸みをつけ、他方の地下構造物の接続端面に設ける溝条により受容して保持し、この溝条内に部分的に当接させるとともに圧縮によりこの当接面積が増大する可撓性を持たせ、地下構造物同士が接する箇所をパッキンを介在させて覆うことを要旨とするものである。

また、第２に、少なくとも一方の地下構造物の接続端面角部をテーパ状にすること、第３に、隣接する一方の地下構造物の接続端面において、前記ゴムベルトおよび溝条よりも外側に、他方の地下構造物に向かう凸段部を全周に渡って形成し、他方の地下構造物の接続端面にはこの凸段部に嵌合する凹段部を設けることを要旨とするものである。

請求項１記載の本発明によれば、ゴムベルトの一側端である頭部は地下構造物に固定されないから、両側端が固定される可撓継手を使用するのに比べてより大きな変位に対応することができ、地震などの揺れもより柔軟に吸収できる連結構造とすることができる。

更に、地震によってゴムベルトの頭部を支点にして地下構造物同士が傾いた際、地下構造物の接続端面の一部に過大な力が加わるが、地下構造物同士が接する部分は介在するパッキンにより覆われるから、地下構造物の接続端面同士が直接ぶつかり合ってコンクリートが破損してしまうことがない。

また、一方の地下構造物の接続端面にゴムベルトの基部を埋め込むようにしたから、パッキンを貼着するのみの場合に比べて、この基部を設ける一端側の止水性が向上する上、他方の地下構造物の接続端面においても、その溝条内でゴムベルトの頭部が当接しており、パッキンとゴムベルトとの２重の止水となり、止水性が向上する。

なお、ゴムベルトの頭部は普段は部分的に溝条に当接するものであるが、頭部は扁平膨出しているから、パッキンの止水性と併せて充分な止水性を発揮できるだけの当接面積を得ることができる。

更に、ゴムベルトの頭部を支点に地下構造物が傾き、目開きが生じると、パッキンによる止水性は減少してしまうが、頭部が備える可撓性により、地下構造物の傾きによりゴムベルトの頭部が圧縮されることによって頭部と溝条内との当接面積が増大するから、その部分での止水性は向上し、全体として止水性が保たれる。

なお、パッキンは両方の地下構造物の接続端面に密着して止水生を実現するものであるため、地下構造物同士が横方向へずれると密着が解除されて、止水性も得られなくなってしまうが、ゴムベルトの頭部は地下構造物の溝条内においてある程度の自由度を持って保持されるため、地下構造物同士が横方向へずれても止水性が損なわれることがない。

そして、溝条の底部に押圧された頭部は扁平形状の先端が溝条底部に幅広く密着して止水性を発揮することができる。また、頭部は側面に丸みを帯びているから、地下構造物の移動に伴い頭部が溝条内を移動する場合であっても、溝条内の形状に合わせて頭部側面が滑らかにフィットして止水性を保つことができる。よって、止水性をより確実にすることができる。

請求項２記載の本発明によれば、少なくとも一方の地下構造物の接続端面角部をテーパ状にするから、ゴムベルトの頭部を支点にして地下構造物が互いに傾いても、地下構造物の角部同士がぶつかってコンクリートが欠けてしまうことがない。

なお、ゴムベルトとパッキンのみでは地下構造物の目開きやずれなどの動きを規制することはできないが、請求項３記載の本発明によれば、凸段部と凹段部との係合によって地下構造物同士の動きが規制されるから、地下構造物の連結の柔軟性を確保しつつも、大幅なずれや目開きを防止することができる。

また、地下構造物の接続部分に柔軟性を持たせた分、若干のずれや目開きを許容することとなるため、接続端部外側の目開きした部分から土砂などが侵入しやすくなるが、浸入した土砂は凸段部と凹段部との係合部で塞き止められるから、土砂などがゴムベルト頭部と溝条との当接部を超えて地下構造物内部へ浸入するのを防ぐことができる。

以上述べたように本発明の地下構造物の連結構造は、コンクリート函体等の地下構造物の接合部において従来の可撓継手を使用するのに比べて地震などの揺れをより柔軟に吸収でき、止水性が向上する上、接合部に多少のずれや目開きが生じても止水性が損なわれない。

以下、図面について本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は本発明の地下構造物の連結構造の１実施形態を示す縦断側面図である。本実施例の地下構造物として、オープンシールド工法で使用するコンクリート函体４の正面図を図２、同上背面図を図３に示す。オープンシールド工法の基本構成は既に説明したとおりであるから、ここでの詳細な説明は省略し、同一の構成要素には同一の参照符号を付してある。なお、図中３０はＰＣ鋼棒などの緊結部材を挿入するシース孔である。

図１に示すように、コンクリート函体４間に配設されるゴムベルト２０は、一側端を頭部２２とし、先端を扁平に形成して幅方向に広がり、側面に丸みをつけた形状として膨出させる。また、他側端は、先に行くほど幅広となるよう拡幅形成した抜け止めを備える基部２１として形成する。

なお、頭部２２は、コンクリート函体４同士のずれなどによってコンクリート函体４間で圧縮された際に、コンクリート函体４に設ける後述の溝条内への当接面積が増大する程度の可撓性を備える材質により構成する。これは、ゴムベルト２０全体をそのような可撓性を備える材質により構成しても良いし、頭部２２の材質のみを変えるようにしても良い。

そして図２にも示すように、まず、コンクリート函体４の作成時に、前後に隣接配置される予定の一方（図１において左側）のコンクリート函体４の接続端面４ｅに、周方向に沿ってゴムベルト２０の基部２１を埋め込んでおく。ゴムベルト２０はリング状の無端ベルトであっても良いし、両端を一致させてリング状に配設するようにしても良い。

また、図３にも示すように、コンクリート函体４を縦列に配置した際に隣接するコンクリート函体４（図１において右側）の接続端面４ｅには、この頭部２２が対峙する箇所に対応させて、溝条２４を形成する。溝条２４は接続端面４ｅに向かうにつれ広口となるテーパ状とし、底面は平面となるようにする。

また、接続端面４ｅの角部は、テーパ状に形成してテーパ面２５とする。そしてその溝条２４の両脇からテーパ面２５までの接続端面４ｅに、ゴム板などによる止水パッキン２３を貼着しておく。パッキン２３の材質としては、ブチルゴムもしくは水膨潤性ゴムが適する。

このようにして形成したコンクリート函体４を地下に順次縦列に配置する。その後、シース孔３０にＰＣ鋼棒などの緊結部材を挿入し、緊結ジャッキを用いて縦締め緊結を行う。

このように配置されたコンクリート函体４の接続部は図１に示すように、ゴムベルト２０の頭部２２の先端部分が溝条２４の底面に当接した状態で受容される。頭部２２はコンクリート函体４に固定されないから、両側端が固定される可撓継手を使用するのに比べてより大きな変位に対応することができ、地震などの揺れもより柔軟に吸収することができる。

更に、図４に示すように、地震によって頭部２２を支点にしてコンクリート函体４同士が傾いた際、コンクリート函体４の接続端面４ｅの一部に過大な力が加わるが、コンクリート函体４同士が接する部分はパッキン２３により覆われるから、コンクリート函体４の接続端面４ｅ同士が直接ぶつかり合ってコンクリートが破損してしまうことがない。

また、一方のコンクリート函体４の接続端面４ｅにゴムベルト２０の一側端として設ける基部２１を埋め込むようにしたから、パッキン２３を貼着するのみの場合に比べて、この部分の止水性が向上する上、他方のコンクリート函体４の接続端面４ｅにおいても、溝条２４内でゴムベルト２０の頭部２２が当接しており、パッキン２３とゴムベルト２０との２重の止水となり、止水性が向上する。

なお、ゴムベルト２０の頭部２２は普段は部分的に溝条２４に当接するものであるが、頭部２２は先端が扁平形状として膨出しているから、扁平な先端が溝条２４の底面に幅広く密着し、パッキン２３の止水性と併せて充分な止水性を発揮できるだけの当接面積を得ることができる。

更に、頭部２２を支点にコンクリート函体４が傾き、目開きが生じると、パッキン２３による止水性は減少してしまうが、頭部２２が備える可撓性により、コンクリート函体４の傾きによって頭部２２が圧縮されることによって、頭部２２と溝条２４内との当接面積が増大するから、その部分での止水性は向上し、全体として止水性が保たれる。

なお、パッキン２３は両方のコンクリート函体４の接続端面４ｅに密着して止水性を実現するものであるため、コンクリート函体４同士が横方向へずれると密着が解除されて、止水性も得られなくなってしまうが、ゴムベルト２０の頭部２２は溝条２４内においてある程度の自由度を持って保持されるため、コンクリート函体４同士が横方向へずれても止水性が損なわれることがない。

更に、頭部２２の側面は丸みを帯びているから、コンクリート函体４の移動に伴い頭部２２が溝条２４内を移動する場合であっても、溝条２４内の形状に頭部２２側面が滑らかにフィットして止水性を保つことができる。よって、止水性をより確実にすることができる。

更に、一方のコンクリート函体４の接続端面４ｅ角部がテーパ状であるから、ゴムベルト２０の頭部２２を支点にしてコンクリート函体４が互いに傾いても、コンクリート函体４の角部同士がぶつかってコンクリートが欠けてしまうことがない。

なお、オープンシールド機の推進時には、先頭のコンクリート函体４が受けた推進力はパッキン２３を介して次のコンクリート函体４の接続端面４ｅに伝達されるから、オープンシールド機はコンクリート函体４から推進反力を得て推進することができる。

このとき、緊結部材の緊結力によってオープンシールド機推進時のコンクリート函体４のぐらつきなどを防止するとともに、コンクリート函体４同士の目開き量が大きくなり過ぎないよう調整する。

なお、オープンシールド機推進時のコンクリート函体４のぐらつきなどを防止するためコンクリート函体４同士を連結固定する方法として、図５、図６に示すように、コンクリート函体４の外側や内側、あるいはその両方に予め金具を取付け、これを連結するようにしても良い。

コンクリート函体４の外側で連結する場合には、図７に示すように、コンクリート函体４のハンチ部の側面または上面にハンドドリルで取付け孔を形成し、そこにアンカーボルト３８を埋め込む。なお、アンカーボルト３８は幅方向に少なくとも２本、前後２箇所に埋め込む。

このアンカーボルト３８の上にアングル材による連結金具３２を配置する。連結金具３２はボルト貫通孔３２ａを設ける一方の側面を対向させて隣接するコンクリート函体４に配置し、他方の側面をアンカーボルト３８によりコンクリート函体４に固定して、長ボルト３３をボルト貫通孔３２ａに貫通させてナット３４で締めて、コンクリート函体４同士を連結固定する。

また、コンクリート函体４の内側で連結する場合には、図８に示すように、コンクリート函体４の接続端面４ｅのハンチ部ににそれぞれ金具として継手板３５、３６を設けるとともにその背部を切り欠いた形態でボルトボックス２８を設けておき、接続すべき双方のコンクリート函体４の継手板３５および３６を突き合わせて、それらに設けるボルト貫通孔３５ａ、３６ａに長ボルト３７を挿通し、ナットにより締結する。

なお、図示はしないが継手板３５、３６はアンカー筋を設けてコンクリートに定着させるものであり、少なくとも一方のコンクリート函体４の接続端面４ｅの角部をテーパ状に形成するため、一方の継手板３６は外側に向けて開くように傾きを付けて定着させる。

この方法によっても、オープンシールド機推進時のコンクリート函体４のぐらつきなどを防止するとともに、長ボルト３３の締め具合を調節することによってコンクリート函体４同士の目開き量が大きくなり過ぎないよう調整することができる。

なお、コンクリート函体４の軸線方向に水平変位が大きい場合は図９に示すように、一方のコンクリート函体４の接続端面４ｅにおいて、溝条２４よりも外側に、他方のコンクリート函体４に向かう凸段部２６を全周に渡って形成し、他方のコンクリート函体４の接続端面４ｅにはこの凸段部２６に嵌合する凹段部２７を設ける。

これにより、凸段部２６と凹段部２７との係合によってコンクリート函体４同士の動きが規制されるから、コンクリート函体４の連結の柔軟性を確保しつつも、大幅なずれや目開きを防止することができる。

また、コンクリート函体４の接続部分に柔軟性を持たせた分、若干のずれや目開きを許容することとなるため、接続端部外側の目開きした部分から土砂などが侵入しやすくなるが、浸入した土砂は凸段部２６と凹段部２７との係合部で塞き止められるから、土砂などがコンクリート函体４内部へ浸入するのを防ぐことができる。

また、本実施形態においては、パッキン２３を溝条２４を形成した接続端面４ｅに貼着するようにしたが、パッキン２３は溝条２４両脇の接続端面４ｅ間に介在させるものであれば、ゴムベルト２０の基部２１を埋め込んだ側の接続端面４ｅに貼着するようにしても良い。

本発明の地下構造物の連結構造の１実施形態を示す縦断側面図である。 本発明の１実施形態において使用するコンクリート函体を示す正面図である。 本発明の１実施形態において使用するコンクリート函体を示す背面図である。 コンクリート函体同士が傾いた状態の連結部分を示す縦断側面図である。 他の方法で連結固定するコンクリート函体を示す正面図である。 他の方法で連結固定するコンクリート函体を示す背面図である。 外側で連結固定するコンクリート函体の接続部分を示す縦断側面図である。 内側で連結固定するコンクリート函体の接続部分を示す縦断側面図である。 本発明の地下構造物の連結構造の他の実施形態を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法の概要を示す縦断側面図である。 オープンシールド工法で使用するコンクリート函体の斜視図である。 従来の地下構造物の継手構造を示す縦断側面図である。

符号の説明

１…オープンシールド機 １ａ…側壁板
１ｂ…底板 １ｃ…テール部
２…推進ジャッキ ３…隔壁
４…コンクリート函体 ４ａ…左側板
４ｂ…右側板 ４ｃ…上床板
４ｄ…下床板 ４ｅ…接続端面
５…埋戻し ６…グラウト材
７…高さ調整材 ８…押角
９…掘削機 １０…開口
１１…刃口 １２…可撓継手
１３…挟着部 １４…縁部
１５…定着板 １６…止水凸条
１７…溝 １８…切欠き凹部
２０…ゴムベルト ２１…基部
２２…頭部 ２３…パッキン
２４…溝条 ２５…テーパ面
２６…凸段部 ２７…凹段部
２８…ボルトボックス
３０…シース孔 ３１…アンカーボルト
３２…連結金具 ３２ａ…ボルト貫通孔
３３…長ボルト ３４…ナット
３５…継手板 ３５ａ…ボルト貫通孔
３６…継手板 ３６ａ…ボルト貫通孔
３７…長ボルト ３８…アンカーボルト

Claims (3)

1. コンクリート函体等による複数の地下構造物を縦列に接続して埋設する施工法において使用する前記地下構造物の連結構造において、一側端を頭部として形成するゴムベルトの他側端を基部として拡幅し、この基部を隣接する一方の地下構造物の接続端面の周方向に沿って埋め込み、前記頭部は扁平膨出頭部として側面に丸みをつけ、他方の地下構造物の接続端面に設ける溝条により受容して保持し、この溝条内に部分的に当接させるとともに圧縮によりこの当接面積が増大する可撓性を持たせ、地下構造物同士が接する箇所をパッキンを介在させて覆うことを特徴とする地下構造物の連結構造。
2. 少なくとも一方の地下構造物の接続端面角部をテーパ状にする請求項１記載の地下構造物の連結構造。
3. 隣接する一方の地下構造物の接続端面において、前記ゴムベルトおよび溝条よりも外側に、他方の地下構造物に向かう凸段部を全周に渡って形成し、他方の地下構造物の接続端面にはこの凸段部に嵌合する凹段部を設ける請求項１または請求項２記載の地下構造物の連結構造。

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