JP2009174169A - 覆工コンクリートの防水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドトンネルの外側に構築される覆工コンクリートの防水性能を確保する。
【解決手段】覆工コンクリートの表面に積層された防水シート１０の縁部が、シールドトンネルに形成されている開口部の周囲に位置しているセグメント１１の継手板１１ａと、該継手板にボルト締結された押さえ板１５との間に水密裡に挟持されている。継手板の表面に取り付けられたシール材１６がセグメントどうしの連結部において突き合わされ、その突き合わせ部にコーナーシール材１７が接着されている。防水シートの縁部とシール材との間の隙間が段差修正材により塞がれたうえで、下層側の防水シートの縁部に上層側の防水シートの縁部が重ねられて双方の縁部どうしが溶着されている。
【選択図】図３

Description

本発明は地中に各種の地中空洞、たとえば大深度・大断面の道路トンネルにおける分岐合流部として構築される大規模な地中空洞を設ける際に適用して好適な覆工コンクリートの防水構造に関する。

大断面の道路トンネルにおける分岐合流部を構築するために好適なトンネル工法として特許文献１に示すものが提案されており、その概要を図７〜図８に示す。
これは、本線シールドトンネル１とランプシールドトンネル２とをいずれも在来のシールド工法により施工するとともに、それらの分岐合流部には予めシールドルーフ先受工３を施工し、その内側において本線シールドトンネル１を側方に拡幅することで分岐合流部となる地中空洞を掘削するものである。

シールドルーフ先受工３は、構築するべき分岐合流部の外形輪郭に沿って所定間隔で配列された多数の小断面のルーフシールドトンネル４と、それらルーフシールドトンネル４の周囲に対して凍結工法あるいは薬液注入工法による止水改良を施すことで形成されて各ルーフシールドトンネル４全体を連結している改良ゾーン５とにより構成されるものである。

そして、本工法では、図８に示すように、各ルーフシールドトンネル４のセグメントの一部を解体撤去して側部に開口部を形成し、開口部の外側の地盤を掘削してルーフシールドトンネル４間に覆工コンクリート６を構築するとともに、各ルーフシールドトンネル４内にも同様の覆工コンクリート６を構築し、それら一連の覆工コンクリート６を本設あるいは仮設の覆工体としてその内側を掘削することにより、大規模な分岐合流部を安全かつ効率的に構築し得るものである。
なお、図８における符号７は開口部を形成する際の補強のための補剛材、８は改良ゾーン５を凍結工法により施工する場合の凍結管、９は最終的にルーフシールドトンネル４内に充填される充填材（充填コンクリート）である。
特開２００７−２１７９１０号公報

上記工法では、覆工コンクリート６の防水性能を万全に確保する必要があることから、図８に示しているようにルーフシールドトンネル４の内外に設ける覆工コンクリート６を可及的に一体に設けるとともに、それら一連の覆工コンクリート６の外面側全体に防水シート１０を設置することとしている。
しかし、そのような構造の覆工コンクリート６の施工は必ずしも容易ではないし、覆工コンクリート６の外面側に単に防水シート１０を設置することのみでは覆工コンクリート６に要求される防水性能を必ずしも確保できない場合もあるので、その点での改良が必要ともされている。

上記事情に鑑み、本発明はシールドトンネルの外側に覆工コンクリートを一体に構築する際に適用して好適な覆工コンクリートの防水構造を提供することを目的としている。

本発明の覆工コンクリートの防水構造は、シールドトンネルのセグメントの一部が解体撤去されて形成される開口部の外側に、前記シールドトンネルと一体に構築される覆工コンクリートの防水構造であって、前記覆工コンクリートの表面に防水シートが積層されているとともに、該防水シートの縁部が、前記開口部の周囲に位置している前記セグメントの継手板と該継手板にボルト締結された押さえ板との間に水密裡に挟持されていることを特徴とする。

本発明においては、前記継手板の表面にシール材が取り付けられ、かつ、前記シールドトンネルの軸方向に連結されているセグメントどうしの連結部において双方の継手板にそれぞれ取り付けられているシール材どうしが突き合わされ、それらシール材どうしの突き合わせ部にコーナーシール材が接着されていることが好ましい。
さらに、複数の防水シートがそれらの縁部どうしをラップさせた状態でシールドトンネルの軸方向に並べられ、かつ下層側の防水シートの縁部と前記継手板に取り付けられている前記シール材との間の隙間が段差修正材により塞がれたうえで、下層側の防水シートの縁部に上層側の防水シートの縁部が重ねられて双方の縁部どうしが溶着されていることが好ましい。

また、本発明の他の覆工コンクリートの防水構造は、複数のルーフシールドトンネルが所定間隔で配列された状態で設けられ、該ルーフシールドトンネルの周囲の地盤が止水改良され、該ルーフシールドトンネルのセグメントの一部が解体撤去されて開口部が形成され、該開口部の外側の地盤が掘削されて隣接しているルーフシールドトンネル間にそれらルーフシールドトンネルと一体に構築される覆工コンクリートの防水構造であって、前記覆工コンクリートの外面側に防水シートが積層され、該防水シートの両縁部が、それぞれ両側の前記開口部の周囲に位置している前記セグメントの継手板と該継手板にボルト締結された押さえ板との間に水密裡に挟持されていることを特徴とする。

本発明においては、前記継手板の表面にシール材が取り付けられ、かつ、前記ルーフシールドトンネルの軸方向に連結されているセグメントどうしの連結部において双方の継手板にそれぞれ取り付けられているシール材どうしが突き合わされて、それらシール材どうしの突き合わせ部にコーナーシール材が接着されていることが好ましい。
さらに、複数の防水シートがそれらの縁部どうしをラップさせた状態でルーフシールドトンネルの軸方向に並べられ、かつ下層側の防水シートの縁部と前記継手板に取り付けられている前記シール材との間の隙間が段差修正材により塞がれたうえで、下層側の防水シートの縁部に上層側の防水シートの縁部が重ねられて双方の縁部どうしが溶着されていることが好ましい。

本発明によれば、シールドトンネル（ないしルーフシールドトンネル）の表面に一体に構築される覆工コンクリートの外面側に防水シートが積層され、かつ防水シートの縁部がセグメントの継手板に対して水密裡に連結されているので、覆工コンクリート自体はもとよりその覆工コンクリートとシールドトンネルとの連結部における止水性能が確保され、覆工コンクリート全体として優れた防水性能が確保されて内側への地下水の浸入を確実に防止することができる。

特に、セグメントどうしの連結部におけるシール材どうしの突き合わせ部にコーナーシール材を接着したうえで防水シートを連結することにより、シール材どうしの突き合わせ部にわずかな隙間が生じることも防止でき、そこでの止水性能をより向上させることができる。
また、防水シートの縁部どうしをラップさせる際に、下層側の防水シートの縁部とシール材との間に生じる段差を段差修正材により塞いだうえで、上層側の防水シートの縁部をラップさせて双方の防水シートの縁部どうしを溶着することにより、そこでの止水性能も向上させることができる。

本発明の一実施形態である覆工コンクリートの防水構造について図１〜図６を参照して説明する。
本実施形態は特許文献１に示されるトンネル工法によって大規模な道路トンネルにおける分岐合流部を構築する際に適用されるものであるので、以下の説明において図７〜図８に示したものと同一構成要素については同一符号を付してある。

図１に示すように、本実施形態においては、上述したトンネル工法により先行構築されたルーフシールドトンネル４間およびルーフシールドトンネル４内に一連の覆工コンクリート６（６ａ、６ｂ）を構築して、それら一連の覆工コンクリート６の内側を掘削することによって分岐合流部となる地中空洞を構築することを基本とするが、従来工法において構築される覆工コンクリート６は図８に示したように単にその外面全体に防水シート１０が設置されていたのに対し、本実施形態においてはルーフシールドトンネル４間に設けられる覆工コンクリート６ａの外面側にのみ防水シート１０が設置され、かつその防水シート１０の両縁部が両側のルーフシールドトンネル４のセグメント１１の一部を解体撤去して形成した開口部の周縁部に対して水密裡に連結された構造とされ、それによりそこでの止水性能を確保するものとされている。

本実施形態の覆工コンクリート６の構造をその施工方法とともに詳細に説明する。
ルーフシールドトンネル４と改良ゾーン５とによるシールドルーフ先受工３を先行構築した後、まず図２に示すようにルーフシールドトンネル４間に覆工コンクリート６ａを施工する。その際には、セグメント１１の一部を解体撤去して開口部を形成するので、それに先立ちルーフシールドトンネル４内に適宜の支保工１２を設置して補強する。開口部を形成するためのセグメント１１の解体撤去は、セグメント１１どうしを連結しているボルトを抜去することにより容易に行うことができる。

そして、開口部を通してその外側の地盤を掘削し、隣接している双方のルーフシールドトンネル４間に覆工コンクリート６ａを施工するのであるが、その際には覆工コンクリート６ａの外面側の位置に予め防水シート１０を配置してその縁部をルーフシールドトンネル４に形成した開口部の周縁部に対して水密裡に連結する。
具体的には、図１に示したように掘削面に断熱板１３および不織布１４を取り付けたうえで防水シート１０を積層し、図３〜図４に示すように防水シート１０の縁部を開口部の周縁部に位置しているセグメント１１の継手板１１ａ（セグメント１１どうしを周方向に連結するためのいわゆるピース間継手板）に対して密着させ、その外側に押さえ板１５を当てて継手板１１ａに対してボルト締結することにより、継手板１１ａと押さえ板１５との間に防水シート１０の縁部を挟持する。

これにより、セグメント１１と防水シート１０との連結部においては止水性能が確保され、その連結部を通して覆工コンクリート６ａの内部に地下水が浸入することを確実に防止することができる。特に、図３（ｂ）に示されているように、セグメント１１の継手板１１ａには予めシール材１６が取り付けられているから、防水シート１０を継手板１１ａの表面に密着させてそこに連結することのみでそれらの間に自ずとシール材１６が介在し、そこでの止水性能は充分に確保される。

また、上記のシール材１６は上記の継手板１１ａ（ピース間継手板）のみならず、セグメント１１どうしをトンネル軸方向に連結するための継手板１１ｂ（いわゆるリング間継手板）にも取り付けられていて、そのシール材１６はセグメント１１のコーナー部を巻き込むように全周にわたって取り付けられているから、図４に示すようにセグメント１１どうしの連結部においては双方のセグメント１１のシール材１６どうしが自ずと突き合わさされて隙間無く連続し、したがって通常はそこでの止水性能も自ずと確保し得る。
しかし、コーナー部においてわずかな隙間が生じてしまうことが懸念されるような場合には、シール材１６どうしの突き合わせ部を覆うようにコーナーシール材１７を予め接着すると良く、それによりセグメント１１どうしの連結部における止水性能をより万全とすることができる。

なお、上記のシール材１６やコーナーシール材１７としては水との接触により膨張するタイプの水膨張性シール材が好適に採用可能である。
また、上記のシール材１６は継手板１１ａに予め取り付けられていたものをそのまま使用することでも良いが、そのシール材１６が損傷していたり、あるいは水膨張性シール材を用いている場合には開口部を形成した時点で既にシール材１６が膨張してしまっていることもあるので、そのような場合には新たなシール材１６に交換したうえで防水シート１０を連結すると良い。図４では予め取り付けられていたシール材１６ａをコーナー部を残して撤去し、そこに改めて新たなシール材１６ｂを取り付けた状態を示している。
あるいは、開口部の形成予定位置に組み付けるセグメント１１には、後段において解体撤去することを前提としてシール材１６の装着を省略しておいても良く、その場合には防水シート１０を連結するに先立って継手板１１ａの表面にシール材１６を取り付ければ良い。

さらに、図３に示しているように防水シート１０はトンネル軸方向に並べて取り付けることになるので、図示しているように双方の防水シート１０の縁部どうしを所定寸法ラップさせて相互に溶着すれば良い。
その場合、図５〜図６に示すように双方の防水シート１０どうしのラップ部とシール材１６との重ね合わせ部に生じる段差を段差修正材１８により塞いでそこでの止水性能をより万全とすることが好ましい。
すなわち、図３（ｂ）に示す状態から図５に示すように下層側の防水シート１０（１０ａ）を継手板１１ａに密着させた後、その防水シート１０ａの縁部とシート材１６との重なり部をわずかに切り欠いてそこに段差修正材１８を充填することにより、防水シート１０ａとシール材１６との間に生じる隙間を塞ぎ、そのうえで図６に示すように上層側の防水シート１０（１０ｂ）を重ね合わせて双方の縁部どうしを溶着すれば良い（符号１９は溶着部を示す）。
段差修正材１８としては各種のホットメルト接着剤が好適に採用可能である。防水シート１０どうしの溶着は周知の溶着装置により機械的にかつ確実に行うことが可能である。

以上のようにして防水シート１０を設置した後、その内側に配筋したうえでコンクリートを打設充填し、ルーフシールドトンネル４間に覆工コンクリート６ａを構築する。
以降は、同様にして各ルーフシールドトンネル４間に順次あるいは同時並行作業により覆工コンクリート６ａを構築していく。
さらに、図１（ａ）に示したようにルーフシールドトンネル４内にも、先行構築した覆工コンクリート６ａと一体となるように覆工コンクリート６ｂを構築していくが、ルーフシールドトンネル４内への覆工コンクリート６ｂの施工に際しては防水シート１０の設置は不要であり、後段で掘削される内側を除いてセグメントルーフシールドトンネル４内全体にコンクリートを充填すれば良い。
そして、最終的には全ての覆工コンクリート６ａ、６ｂの全体を連続させ、それら一連の覆工コンクリート６を本設あるいは仮設の覆工体としてその内側を掘削することにより、分岐合流部となる大規模な地中空洞を構築する。

上記工程により構築される一連の覆工コンクリート６は、ルーフシールドトンネル４内においてはセグメント１１によって自ずと防水性能が確保されることはもとより、ルーフシールドトンネル４間においては防水シート１０により防水性能が確保され、かつ防水シート１０とセグメント１１とは上記のように水密裡に連結されているのでそこでの止水性能も充分に確保される。したがって、一連の覆工コンクリート６全体として万全の防水性能が確保され、その内部に対する掘削工程においても、また地中空洞の完成後においても、内部への地下水の浸入を確実に防止することができる。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例であって本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変形や応用が可能である。
たとえば、上記実施形態は大規模な道路トンネルにおける分岐合流部の構築に際しての適用例であるが、本発明はそのような場合に限らず、シールドトンネルのセグメントの一部を解体撤去してその外側に覆工コンクリートを一体に設ける場合全般に広く適用できるものである。
要は、シールドトンネルに形成した開口部の外側に覆工コンクリートを一体に設ける場合において、覆工コンクリートの表面に防水シートを積層してその縁部を開口部の周囲に位置しているセグメントの継手板に対して水密裡に連結すれば良いのであって、その限りにおいてシールドトンネルおよび覆工コンクリートの規模や構造、形態、用途、その他の要素については何ら限定されることなく任意である。
勿論、防水シートをセグメントに対して連結するための具体的な構成も、防水シートの縁部を継手板と押さえ板との間に強固に挟持する構成としてそこでの止水性を確保し得る限りにおいて様々に変更可能であるし、コーナーシール材や段差修正材についての具体的な構成はそれらを省略することも含めて任意である。

本発明の一実施形態である覆工コンクリートの防水構造の概要を示す図である。 同、覆工コンクリートの施工手順を説明するための図である。 同、セグメントの開口部に対する防水シートの連結部の構造を示す図である。 同、要部拡大図である。 同、防水シートどうしのラップ部の構造を示す図である。 同、拡大図である。 従来のトンネル工法の概要を示す図である。 同、覆工コンクリートの構造とそ施工手順を示す図である。

符号の説明

１ 本線シールドトンネル
２ ランプシールドトンネル
３ シールドルーフ先受工
４ ルーフシールドトンネル（シールドトンネル）
５ 改良ゾーン
６（６ａ、６ｂ） 覆工コンクリート
７ 補剛材
８ 凍結管
９ 充填材
１０（１０ａ、１０ｂ） 防水シート
１１ セグメント
１１ａ 継手板（ピース間継手板）
１１ｂ 継手板（リング間継手板）
１２ 支保工
１３ 断熱板
１４ 不織布
１５ 押さえ板
１６（１６ａ、１６ｂ） シール材
１７ コーナーシール材
１８ 段差修正材
１９ 溶着部

Claims (6)

1. シールドトンネルのセグメントの一部が解体撤去されて形成される開口部の外側に、前記シールドトンネルと一体に構築される覆工コンクリートの防水構造であって、
   前記覆工コンクリートの表面に防水シートが積層されているとともに、該防水シートの縁部が、前記開口部の周囲に位置している前記セグメントの継手板と該継手板にボルト締結された押さえ板との間に水密裡に挟持されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。
2. 請求項１記載の覆工コンクリートの防水構造であって、
   前記継手板の表面にシール材が取り付けられ、かつ、前記シールドトンネルの軸方向に連結されているセグメントどうしの連結部において双方の継手板にそれぞれ取り付けられているシール材どうしが突き合わされて、それらシール材どうしの突き合わせ部にコーナーシール材が接着されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。
3. 請求項２記載の覆工コンクリートの防水構造であって、
   複数の防水シートがそれらの縁部どうしをラップさせた状態でシールドトンネルの軸方向に並べられ、かつ下層側の防水シートの縁部と前記継手板に取り付けられている前記シール材との間の隙間が段差修正材により塞がれたうえで、下層側の防水シートの縁部に上層側の防水シートの縁部が重ねられて双方の縁部どうしが溶着されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。
4. 複数のルーフシールドトンネルが所定間隔で配列された状態で設けられ、該ルーフシールドトンネルの周囲の地盤が止水改良され、該ルーフシールドトンネルのセグメントの一部が解体撤去されて開口部が形成され、該開口部の外側の地盤が掘削されて隣接しているルーフシールドトンネル間にそれらルーフシールドトンネルと一体に構築される覆工コンクリートの防水構造であって、
   前記覆工コンクリートの外面側に防水シートが積層され、該防水シートの両縁部が、それぞれ両側の前記開口部の周囲に位置している前記セグメントの継手板と該継手板にボルト締結された押さえ板との間に水密裡に挟持されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。
5. 請求項４記載の覆工コンクリートの防水構造であって、
   前記継手板の表面にシール材が取り付けられ、かつ、前記ルーフシールドトンネルの軸方向に連結されているセグメントどうしの連結部において双方の継手板にそれぞれ取り付けられているシール材どうしが突き合わされて、それらシール材どうしの突き合わせ部にコーナーシール材が接着されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。
6. 請求項５記載の覆工コンクリートの防水構造であって、
   複数の防水シートがそれらの縁部どうしをラップさせた状態でルーフシールドトンネルの軸方向に並べられ、かつ下層側の防水シートの縁部と前記継手板に取り付けられている前記シール材との間の隙間が段差修正材により塞がれたうえで、下層側の防水シートの縁部に上層側の防水シートの縁部が重ねられて双方の縁部どうしが溶着されていることを特徴とする覆工コンクリートの防水構造。

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