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

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誠 植村
Hiroaki Takegawa
廣明 竹川
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誠 植村
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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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