JP2010084497A - 裏込め材注入孔の高止水栓 - Google Patents

Abstract

【課題】シールドセグメント等の抗土水圧構造物の裏込め材注入孔に装着される止水栓において、高い止水性を確保することができると共に、注入孔への取り付けも容易に行うことのできる高止水栓を提供する。
【解決手段】高止水栓１０を裏込め材注入孔２内に挿入される止水栓本体１１と止水栓本体１１と裏込め材注入孔２の内面との間に配置されるリング状の止水ゴム１２とから構成し、止水ゴム１２の外周面に裏込め材注入孔２の雌ねじ４に嵌合する雄ねじ１３を形成し、かつ、内周面には止水栓本体１１に向かって広がるテーパー面１４を形成し、止水栓本体１１の外周面には止水ゴム１２に向かって狭まるテーパー面１５を形成し、止水ゴムテーパー面１４の内部に止水栓本体テーパー面１５を押し込むことで止水ゴム１２が拡径して止水ゴム１２の雄ねじ１３を裏込め材注入孔２の雌ねじ４に隙間なく密着させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル覆工用セグメント等の抗土水圧構造物に適用される裏込め材注入孔の高止水栓に関するものである。

シールド工法のトンネル覆工用セグメント、推進工法の推進管や開削工法の暗渠などの抗土水圧構造物において、トンネル覆工用セグメントを例として説明する。

トンネルの構築に用いられるシールド工法では、地山の安定を図るために、シールドマシンの掘進によって生じる、地山とセグメントリングとの間の空隙に裏込め材を充填しながら施工する。その裏込め材は、シールドマシン本体から注入する同時注入による方法と、セグメント本体に設けた注入孔から注入する即時注入による方法の２つに大別される。後者の即時注入の場合には、本体構造物であるセグメントに貫通した注入孔を設けるため、高い止水性を確保してトンネル内部への漏水を防止する必要がある。

従来においては、注入孔内にヒンジ部により開閉する軟質プラスチック製等の２枚の半円形の弁板により裏込め材の逆流を防止する簡易的な逆止弁 を取り付けて裏込め材を注入し、注入後にＯリング付きの止水栓を装着して止水を図っている。

裏込め材注入孔の逆止弁に関して、本出願人は、シールド工法のセグメント等の裏込め材注入孔に設けられる、逆止弁を用いた止水構造において、逆止弁の止水性の向上、着脱の容易化、安全性の向上を図ることができ、さらに裏込め材の再注入作業の安全性の向上及び作業性の向上を図ることができる裏込め材注入孔の止水構造及び裏込め材の再注入方法を既に出願している（特願２００７−１７０２１５号）。

止水栓に関しては、通常のＯリング付きのものが用いられているが、より止水性の高く、装着の容易な止水栓が望まれている。

なお、止水栓に関しては、特許文献１に、シールドセグメントのグラウトホール管に取り付けられるグラウトホール用逆止弁において、グラウトホール管内に、外周に形成された雄ねじ部を螺合させて装着される両端の開口した筒体と、該筒体の内部に設けられ、坑内側から地山側へのグラウトの通過を可能にすると共に地山側から坑内側へのグラウトの逆流を阻止する弁体と、前記筒体の坑内側開口部に着脱自在に取付けられる止水栓と、該止水栓の外周と前記筒体の内周との間に介装されるシール部材を備えたグラウトホール用逆止弁が記載されている。また、筒体の内周と止水栓の外周には、それぞれテーパー部を形成し、止水栓外周のテーパー部に装着したシール部材(水膨潤性ゴム)を筒体のテーパー部に密接させることが記載されている。

特開２０００−５４７９３号公報

前述したように、裏込め材注入孔に装着される止水栓に関しては、通常のＯリング付きのものが用いられているが、より止水性の高く、装着の容易な止水栓が望まれている。

本発明は、シールドセグメント等の抗土水圧構造物の裏込め材注入孔に装着される止水栓において、高い止水性を確保することができると共に、注入孔への取り付けも容易に行うことのできる高止水栓を提供することを目的としている。

本発明の請求項１は、抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられる止水栓であり、裏込め材注入孔の内部に挿入される止水栓本体と、この止水栓本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とから構成され、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には止水栓本体に向かって広がるテーパー面が形成され、前記止水栓本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材のテーパー面の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水栓である。

本発明は、シールド工法のトンネル覆工用セグメント、推進工法の推進管や開削工法の暗渠などの抗土水圧構造物に適用されるものであり、裏込め材の注入後に裏込め材注入孔に取り付けられて止水を図る止水栓である。例えば図１、２に示すように、止水部材拡径部材を兼ねる止水栓本体のセグメント内面側にリング状の止水ゴム等の止水部材を設け、適当な押し込み手段を用いて止水部材のテーパー面の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込み、止水部材を拡径することにより、止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着し、高い止水性を有する止水栓が得られるようにしたものである。

止水栓本体の外径は、裏込め材注入孔の雌ねじの内径よりも小さくされ、止水栓本体は止水部材の雄ねじにより裏込め材注入孔の雌ねじに固定されることになる。

本発明の請求項２は、請求項１に記載の高止水栓において、止水栓本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に座板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を止水栓本体と座板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水栓である。

テーパー面の押し込み手段は、種々の方法が考えられるが、図１、２に例示するように、座板とボルトとナットを用いた押し込み手段が好ましい。座板（支圧板）を止水部材の端面に当接させ、ナットを締め付けることで、止水部材拡径部材としての止水栓本体を止水部材内に引き込むことができる。

なお、裏込め材注入孔への止水部材の挿入取り付けは、針の付いた装着工具を用い、止水部材に針を突き刺し、装着工具を回転させることにより、止水部材とこれに組みつけられた止水栓本体等を裏込め材注入孔の奥へ簡単に装着することができる。

本発明の請求項３は、抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられる止水栓であり、裏込め材注入孔の内部に挿入される止水栓本体と、この止水栓本体と裏込め材注入孔のねじの無い滑らかな内面との間に配置される止水部材とから構成され、前記止水栓本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の外面が裏込め材注入孔の滑らかな内面に密着するように構成されていることを特徴とする高止水栓である。

図３、４に例示するように、裏込め材注入孔の雌ねじのない箇所に取り付け可能な高止水栓であり、止水部材拡径部材を兼ねる止水栓本体を適当な押し込み手段を用いて止水部材の内部に押し込み、止水部材を拡径することにより、止水部材の外面を裏込め材注入孔の滑らかな内面に押し付けて密着させ、高い止水性を確保することができる。

本発明の請求項４は、請求項３に記載の高止水栓において、止水栓本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に座板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を止水栓本体と座板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水栓である。

この場合も、テーパー面の押し込み手段は、種々の方法が考えられるが、図３、４に例示するように、座板とボルトとナットを用いた押し込み手段が好ましい。座板（支圧板）を止水部材の端面に当接させ、ナットを締め付けることで、止水部材拡径部材としての止水栓本体を止水部材内に引き込むことができる。

本発明の請求項５は、請求項４に記載の高止水栓において、座板とナットとの間には、皿ばね状の板ばねが配置され、ナットを締め付けることにより板ばねの外周部が裏込め材注入孔の雌ねじに係合するように、または裏込め注入孔の滑らかな内面に圧接するように構成されていることを特徴とする高止水栓である。

皿ばね状の板ばねを座板とナットとの間に配置し、ナットの締め付けにより屈曲した板ばねが平板状に伸び変形し、折曲された外周部が裏込め注入孔の雌ねじのねじ山または裏込め注入孔の滑らかな内面に圧接されて係止され、高止水栓が強固に固定され、高い圧力を受ける場合でも反力を確保することができ、止水性をさらに高めることができる。また、この板ばねは、止水栓本体に向かって凸となるように配置して、止水栓本体がセグメント内面側に抜け出すのを防止する逆止ばねとして機能するようにするのが好ましい。

以上のような構成の高止水栓において、裏込め材の注入後、裏込め材注入孔の内部に止水栓本体および止水部材を挿入し、座板・ボルト・ナット・支圧板等からなる押し込み手段を用いて止水栓本体を止水部材の内部に押し込み、止水部材を拡径させることにより、止水部材の雄ねじを裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着させ、あるいは止水部材の外面を裏込め材注入孔の滑らかな内面に押し付けて密着させることができる。

(1) 止水栓本体に止水部材を設け、止水部材の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込み、止水部材を拡径することにより、止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着し、あるいは止水部材の外面が裏込め材注入孔の滑らかな内面に押し付けられて密着するようにしたため、高い止水性を有する止水栓が得られる。

(2) 止水栓本体を裏込め材注入孔内に挿入し、止水部材の雄ねじを裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着させ、あるいは止水部材の外面を裏込め材注入孔の滑らかな内面に押し付けて密着させることにより、止水栓を裏込め材注入孔に固定するため、裏込め材注入孔への取り付けも容易に行うことができ、施工効率の向上が図られる。

(3) 止水栓本体と止水部材による比較的簡単な構成により高止水栓を構成することができ、コストの低減が図られる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。図１、図２は本発明の高止水栓の第１実施形態を示す断面図、各部品と装着工具を示す側面図・平面図である。図３、図４は第２実施形態を示す装着前と装着後の断面図である。

図１、図２の実施形態において、ダクタイルセグメント１のセグメント内面側（トンネル内部側）の鋳鉄部分に一体的な注入管による裏込め材注入孔２が形成され、セグメント外面側（地山側）のコンクリート部分にも注入孔２に連通する裏込め材注入孔３が形成されている。裏込め材注入孔２には台形ねじ等による雌ねじ４が形成されており、この裏込め材注入孔２の内部に本発明の高止水栓１０が取り付けられる。

高止水栓１０は、主として、裏込め材注入孔２の内部に挿入される、止水ゴム拡径部材を兼ねる止水栓本体１１と、この止水栓本体１１と裏込め材注入孔２の内面との間に配置される止水部材としてのリング状の止水ゴム１２とから構成されている。この実施形態では、止水栓本体１１のセグメント内面側に止水ゴム１２が配置されている。

止水ゴム１２の外周面には裏込め材注入孔２の雌ねじ４に嵌合する雄ねじ１３を形成し、かつ、止水ゴム１２の内周面には止水栓本体１１に向かって広がるテーパー面１４を形成し、止水栓本体１１の外周面には止水ゴム１２に向かって狭まるテーパー面１５を形成し、止水ゴム１２のテーパー面１４の内部に止水栓本体１１のテーパー面１５を押し込むことにより止水ゴム１２が拡径して止水ゴム１２の雄ねじ１３が裏込め材注入孔２の雌ねじ４に隙間なく密着するように構成し、高い止水性が得られるようにする。

この実施形態においては、テーパー面の押し込み手段として、止水ゴム拡径部材としての止水栓本体１１と、座板３０と、ボルト３１と、ナット３２を用い、止水ゴム１２を拡径させる。逆円錐台状の止水栓本体１１のセグメント内面側の中央にボルト３１の基部を一体的に取り付け、ボルト３１が止水ゴム１２の中心を貫通してセグメント内面側へ突出するようにする。このボルト３１の先端部に座板３０、ナット３２を取り付ける。

座板３０は、裏込め材注入孔２の内径よりも若干小さい外径で中央にボルト挿通孔３０ａが形成された円板であり、外周部の表面がリング状の止水ゴム１２の端面に当接する支圧板である。ボルト３１の先端に取り付けたナット３２を締め付けることにより、止水ゴム１２を止水ゴム拡径部材の止水栓本体１１と支圧板の座板３０で挟み込み、止水栓本体１１のテーパー面１５を止水ゴム１２のテーパー面１４内に押し込むことができる。

また、このような高止水栓１０を裏込め材注入孔２内に取り付けるため、止水ゴム装着工具４０を用いる。この止水ゴム装着工具４０は、図２に示すように、座板３０と同じ大きさの円板４１の外周部の表面に複数の針４２を止水ゴム１２に突き刺すことができるように突設し、円板４１の反対側の面には、所定長さの棒材４３を突設し、この棒材４３の先端にハンドル４４を取り付けて構成することができる。座板３０の外周部には、針４２が貫通できる切欠き３０ｂが形成されている。

ナット３２を締め付ける前の状態の高止水栓１０の止水ゴム１２に針４２を突き刺して工具４０を回転させることにより、止水ゴム１２即ち高止水栓３０を裏込め材注入孔２の奥までねじ込むことができる。

図３、図４の実施形態は、鋼製セグメント１の裏込め材注入孔２のねじ部ではない箇所に取り付け可能な高止水栓１０の例である。この高止水栓１０は、止水栓本体１１と、リング状の止水ゴム１２とから構成し、さらに、座板３０と、ボルト３１と、ナット３２と、皿ばね状の板ばね３３を用いて構成することができる。

止水栓本体１１・座板３０・ボルト３１・ナット３２は、図１、図２の実施形態と同じものを用いることができる。止水ゴム１２は内外面が滑らかな円筒状のものを用いることができる。内面にはテーパーを付してよい。

皿ばね状の板ばね３３は、高止水栓１０をねじ部ではない箇所に取り付けることから、高止水栓１０を強固に固定するための部材である。この板ばね３３は、座板３０とナット３２との間に配置され、ナット３２の締め付けにより屈曲した板ばね３３が平板状に伸び変形し、折曲された外周部３３ａが雌ねじ４のねじ山または該ねじ山のない滑らかな内面５に圧接されて係止されるように構成されている。高い圧力を受ける場合でも反力を確保することができ、止水性をさらに高めることができる。また、この板ばね３３は、止水栓本体１１に向かって凸となるように配置して、止水栓本体１１がセグメント内面側に抜け出すのを防止する逆止ばねとして機能するようにする。

裏込め材注入孔２の雌ねじ４以外の滑らかな内面５に止水ゴム１２等を配置し、ボルト３１の先端に取り付けたナット３２を締め付けることにより、止水ゴム拡径部材の止水栓本体１１が止水ゴム１２を裏込め材注入孔２の滑らかな内面５に押し付け、高い止水性を確保することができる。また、ナット３２の締め付けにより皿ばね状の板ばね３３が伸び変形し、外周部３３ａが雌ねじ４に圧接・係止され、高止水栓１０を強固に固定することができる。

図３、図４において、皿ばね状の板ばね３３は、その断面形状が折曲された椀形状であるが折曲部を有しないで全体的に湾曲した椀形状であってもよい。

なお、逆止弁本体１１、座板３０、ボルト３１、ナット３２は、鋼材、強化プラスチック、セラミック等を用いることができる。板ばね３３は、鋼、強化プラスチック等を用いることができる。

なお、本発明は以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。例えば、テーパー面１４・１５をテーパーねじとし、止水栓本体１１のねじ込みで止水ゴム１２を拡径させるなど種々の態様が考えられる。

さらに、トンネル覆工用セグメントの材質は図１に示すダクタイルセグメントや図３に示す鋼製セグメントに限らず、鉄筋コンクリートセグメントや合成セグメント等問わないこと、また抗土水圧構造物としては、二次製品や現場打ちコンクリート等も問わないことは言うまでもない。

本発明の高止水栓の第１実施形態を示す断面図である。 図１の高止水栓の各部品と装着工具を示す側面図と平面図である。 本発明の高止水栓の第２実施形態を示す装着前の断面図である。 図３の高止水栓の装着後の断面図である。

符号の説明

１…セグメント
２…裏込め材注入孔（トンネル内部側）
３…裏込め材注入孔（地山側）
４…雌ねじ
５…裏込め材注入孔の滑らかな内面
１０…高止水栓
１１…止水栓本体
１２…止水ゴム（止水部材）
１３…止水ゴムの雄ねじ
１４…止水ゴムのテーパー面
１５…止水栓本体のテーパー面
３０…座板
３０ａ…ボルト挿通孔
３０ｂ…切欠き
３１…ボルト
３２…ナット
３３…皿ばね状の板ばね
４０…止水ゴム装着工具
４１…円板
４２…針
４３…棒材
４４…ハンドル

Claims (5)

1. 抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられる止水栓であり、
   裏込め材注入孔の内部に挿入される止水栓本体と、この止水栓本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とから構成され、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には止水栓本体に向かって広がるテーパー面が形成され、前記止水栓本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材のテーパー面の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水栓。
2. 請求項１に記載の高止水栓において、止水栓本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に座板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を止水栓本体と座板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水栓。
3. 抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられる止水栓であり、
   裏込め材注入孔の内部に挿入される止水栓本体と、この止水栓本体と裏込め材注入孔のねじの無い滑らかな内面との間に配置される止水部材とから構成され、前記止水栓本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材の内部に止水栓本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の外面が裏込め材注入孔の滑らかな内面に密着するように構成されていることを特徴とする高止水栓。
4. 請求項３に記載の高止水栓において、止水栓本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に座板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を止水栓本体と座板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水栓。
5. 請求項４に記載の高止水栓において、座板とナットとの間には、皿ばね状の板ばねが配置され、ナットを締め付けることにより板ばねの外周部が裏込め材注入孔の雌ねじに係合するように、または裏込め注入孔の滑らかな内面に圧接するように構成されていることを特徴とする高止水栓。

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