JP2010133100A - 止水構造および大断面トンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】施工が容易な止水構造および大断面トンネルの構築方法を提供することを課題とする。
【解決手段】隣り合う二つのトンネル函体１０，１０のうち、一方のトンネル函体１０（１０ａ）の他方のトンネル函体１０（１０ｂ）に対向する外表面１０’に推進方向に沿って設けられる直線状の弾性シール部材２０を備え、弾性シール部材２０は、ベース部２１と、このベース部２１と一体的に形成され先端が大断面トンネル１の外側に向いたリップ部２２とを備えてなり、リップ部２２は、大断面トンネル１の外側の圧力によって他方のトンネル函体１０の外表面１０’に向かって弾性的に付勢されるように構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、推進工法によって並設された複数本の函体を利用して構築される大断面トンネルの内部と外部との間を止水する止水構造および大断面トンネルの構築方法に関する。

近年、複数本の小断面トンネルを構築した後に、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を利用して本設の頂底版や側壁などを形成することにより大断面トンネルを築造する技術が知られている。なお、複数の小断面トンネルは、時間差をもって順次に構築され、後行のトンネルは、先行のトンネルの隣りに構築される。また、各トンネルは、例えば、推進工法によって構築される。

ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体（トンネル函体）を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口や掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、推進函体に反力をとって自ら掘進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。

ところで、推進工法で小断面トンネルを構築する場合、特に、トンネルの後方から元押しジャッキで推進函体を押し出す場合には、後行のトンネルが、先行のトンネルに対して平行に推進しないことがある。したがって、先行のトンネルを後行のトンネルに沿って平行に推進させるために、図１０に示すように、隣り合う二つのトンネル１００，１００のうち、一方のトンネル１００の推進函体１０１には、他方のトンネル１００側に開口するガイド溝１０２がトンネル軸方向に沿って形成され、他方のトンネル１００の推進函体１０１には、一方のトンネルのガイド溝１０２に遊嵌する突条１０３が形成された大断面トンネルが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような構成の大断面トンネルでは、突条１０３とガイド溝１０２との間に止水材１０４を充填することで、隣り合うトンネル１００，１００間の隙間をシールするようになっている。

特開２００６−９００９８号公報

しかしながら、前記の大断面トンネルでは、ガイド溝１０２を洗浄してその内部に詰まった裏込材を除去した後に止水材１０４を充填するため、施工に多くの手間と時間を要してしまう問題があった。

このような観点から、本発明は、施工が容易な止水構造および大断面トンネルの構築方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために創案された本発明は、推進工法によって並設された複数本のトンネル函体を利用して築造する大断面トンネルの内部と外部との間を止水する止水構造において、
隣り合う二つの前記トンネル函体のうち、一方のトンネル函体の他方のトンネル函体に対向する外表面に推進方向に沿って設けられる直線状の弾性シール部材を備え、前記弾性シール部材は、前記一方のトンネル函体の外表面に固定されるベース部と、このベース部と一体的に形成され先端が前記大断面トンネルの外側に向いたリップ部とを備えてなり、前記リップ部は、前記大断面トンネルの外側の圧力によって前記他方のトンネル函体の外表面に向かって弾性的に付勢されるように構成されていることを特徴とする止水構造である。

このような構成によれば、トンネル函体の外表面に弾性シール部材を設けてトンネル函体を推進させるだけで止水施工を行うことができるので、施工の手間と時間を短縮でき、施工が容易になる。さらに、弾性シール部材は、大断面トンネルの外側の圧力によって隣り合う他方のトンネル函体の外表面に向かって弾性的に付勢されるリップ部を有しているので、他方のトンネル函体との密着性が高くなり、止水性を高めることができる。

請求項２に係る発明は、前記弾性シール部材は、前記ベース部の先端部と前記リップ部の先端部同士を連結する補強連結板部をさらに備え、内部に中空部を有することを特徴とする請求項１に記載の止水構造である。

なお、本発明における「先端部」とは、先端から所定距離の範囲の先端近傍も含む。このような構成によれば、リップ部が大断面トンネルの内側に捲れて反転するのを防止できるので、止水性を高めることができる。

請求項３に係る発明は、前記リップ部の先端が、鋭角に形成されており、前記他方のトンネル函体の外表面に沿って変形可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の止水構造である。

このような構成によれば、リップ部と他方のトンネル函体の外表面との密着性がさらに高くなり、止水性をより一層高めることができる。

請求項４に係る発明は、前記リップ部の先端には、当該リップ部よりも柔軟性の高いベロ部が突出して設けられており、少なくとも前記ベロ部の一部が、前記他方のトンネル函体の外表面に当接することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の止水構造である。

このような構成によれば、リップ部の先端が他方のトンネル函体の外表面に当接しない場合であっても、ベロ部が大断面トンネルの外側の圧力によって押圧され、確実に他方のトンネル函体の外表面に当接するので、止水性を確保することができる。

請求項５に係る発明は、前記ベロ部には、当該ベロ部を補強する補強手段が推進方向に沿って設けられていることを特徴とする請求項４に記載の止水構造である。

この発明は、トンネル函体の推進時に弾性シール部材が他方のトンネル函体の外表面に摺動するため柔軟性の高いベロ部が破損しやすいといった、弾性シール部材を推進工法に適用したことによる特有の問題に着目してこれを解決したものである。前記のような構成としたことによって、弾性シール部材が設けられたトンネル函体の推進時にベロ部が破損するのを防止できる。

請求項６に係る発明は、推進工法によって並設された複数本のトンネル函体を利用して構築される大断面トンネルの構築方法において、トンネル函体の外表面に固定されるベース部と、このベース部と一体的に形成され先端が前記大断面トンネルの外側に向くリップ部とを備えてなる直線状の弾性シール部材を、その長手方向が推進方向に沿うように、後行トンネル函体の先行トンネル函体に対向する外表面に取り付け、前記後行トンネル函体に取り付けられた前記弾性シール部材のリップ部を前記先行トンネル函体の外表面に当接させつつ前記後行トンネル函体を推進させることを特徴とする大断面トンネルの構築方法である。

このような方法によれば、請求項１に係る発明と同様に、止水施工が容易になるとともに、シール構造の耐久性を高めることができる。さらに、トンネル函体の推進と同時に止水施工を行える。また、止水性を高めることができる。

請求項７に係る発明は、前記先行トンネル函体の前記弾性シール部材の推進方向前端部に、前記弾性シール部材よりも硬質の先導カバーを設け、隣り合う二つの前記先行トンネル函体および後行トンネル函体間の離間距離を所定長さに保つことを特徴とする請求項６に記載の大断面トンネルの構築方法である。

このような方法によれば、トンネル函体間の離間距離を一定に保つことができるので、弾性シール部材が必要以上に圧縮されることはなく、適切な応力で圧縮され、適度な弾性力を発現できるので、止水性能を高めることができる。さらに、先導カバーが弾性シール部材を先導するので、弾性シール部材の剥離や損傷を防止することができる。

本発明によれば、容易な施工で、トンネル函体間における止水構造の耐久性および止水性を高めることができるといった優れた効果を発揮する。

（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための最良の第１の実施形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態に係る止水構造は、請求項１，４，５に対応する実施形態である。

図１に示すように、本実施形態に係る止水構造Ｗ１は、推進工法によって並設された複数本のトンネル函体１０を利用して築造する大断面トンネル１の内部（内空部）と外部（地山部）との間を止水する構造である。大断面トンネル１は、その横断面の全てを実質的に含むように並設された複数本（本実施形態では六本）のトンネルＴ１，Ｔ１，…を利用して築造したものであり、頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを備えている。各トンネルＴ１は、トンネル函体１０によって構成されている。

また、図２に示すように、隣り合う二つのトンネルＴ１，Ｔ１（トンネル函体１０，１０）のうち、一方のトンネルＴ１の覆工Ｌ１には、他方のトンネルＴ１側に開口するガイド溝Ｄ１がトンネル軸方向（図２において紙面垂直方向）に沿って形成されており、他方のトンネルＴ１の覆工Ｌ１には、一方のトンネルＴ１のガイド溝Ｄ１に遊嵌する突条Ｐ１が形成されている。なお、以下では、一方のトンネルＴ１のガイド溝Ｄ１と他方のトンネルＴ１の突条Ｐ１を合わせて、単に「継手Ｊ１」と称することがある。そして、この継手Ｊ１よりも大断面トンネル１の外側（地山側）に、本発明の特徴部分である止水構造Ｗ１が形成されている。つまり、従来は継手Ｊ１で止水も行っていたのに対して、本実施形態では、継手Ｊ１と止水構造Ｗ１とが別個に設けられている。

図２に示すように、止水構造Ｗ１は、隣り合う二つのトンネルＴ１，Ｔ１の各トンネル函体１０，１０のうち、一方のトンネル函体１０（本実施形態では後行トンネル函体１０ａ）の外表面１０’に推進方向（図２において紙面垂直方向）に沿って設けられる直線状の弾性シール部材２０と、この弾性シール部材２０よりも大断面トンネル１の内側（内空側）に設けられる反転防止手段３０と、を備えて構成されている。

弾性シール部材２０は、一方のトンネル函体１０（後行トンネル函体１０ａ）の外表面１０’のうち、他方のトンネル函体１０（本実施形態では先行トンネル函体１０ｂ）に対向する部分に設けられている。弾性シール部材２０は、例えば、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の材料（本実施形態ではクロロプレンゴム）にて構成されている。弾性シール部材２０は、推進方向に連続して設けられている（図４参照）。弾性シール部材２０は、後行トンネル函体１０ａの外表面１０’に沿って固定されるベース部２１と、このベース部２１と一体的に形成されたリップ部２２とを備えてなり、断面が略Ｖ字状を呈している。

ベース部２１は、後行トンネル函体１０ａの外表面１０’に当接しており、例えば、ボルト２１１等の固定手段によって、外表面１０’に固定されている。ベース部２１は、その先端部（大断面トンネル１の外側）において、ボルト２１１が挿通されている。なお、ベース部２１が設置される後行トンネル函体１０ａの外表面１０’には、接着材を塗布してなる接着層２４が形成されている。ベース部２１は、接着層２４を介して外表面１０’に密着しており、接着層２４により外表面１０’とベース部２１とのシール性が確保されている。リップ部２２は、ベース部２１と一体的に形成されている。リップ部２２は、ベース部２１の基端部から外側に向かって斜めに立ち上がっている。リップ部２２は、ベース部２１に対して弾性的に傾倒変形可能な部位であって、後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂとで挟まれることで圧縮されて傾倒したときに、復元しようとする力によって、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に向かって弾性的に付勢される。

弾性シール部材２０は、リップ部２２の先端が大断面トンネル１の外側に向くように配置されている。つまり、ベース部２１とリップ部２２とにより形成される断面略Ｖ字状の溝条が、大断面トンネル１の外側に向くように配置されている。そして、弾性シール部材２０の断面略Ｖ字状の溝条部分に、大断面トンネル１の外側の圧力（水圧）が作用するようになっている。このような構成によって、リップ部２２は、大断面トンネル１の外側の圧力（水圧）によって、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に押圧されて、先行トンネル函体１０ｂに密着するようになっている。

リップ部２２の先端には、リップ部２２よりも柔軟性の高いベロ部２３が突出して設けられている。ベロ部２３は、リップ部２２と同様に、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタンにて構成されている。ベロ部２３は、リップ部２２よりも薄く形成されており、リップ部２２よりも柔軟性が高くなるようになっている。このような構成によれば、万一、リップ部２２が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接しない場合があっても、柔軟性の高いベロ部２３が、大断面トンネル１の外側からの圧力によって先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’側に向かって付勢されて変形し、少なくともベロ部２３の一部が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接することとなる（図７参照）。なお、ベロ部２３は、前記の構成に限定されるものではなく、リップ部２２と異なる材質からなる板材を、リップ部２２に固定して形成してもよい。

ところで、ベロ部２３は、後行トンネル函体１０ａの推進時に、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に摺動する。そのため、図８に示すように、ベロ部２３を補強する補強手段５０を推進方向に沿って設けるのが好ましい。図８の（ａ）に示す補強手段５０は、鉄筋５１をベロ部２３の内側先端部に取り付けたものである。鉄筋５１は接着剤にてベロ部２３に接着されて固定されている。また、図８の（ｂ）に示す補強手段５０は、鉄筋５１をベロ部２３の内側中間部に取り付けたものである。ここでも、鉄筋５１は接着剤にてベロ部２３に接着されて固定されている。図８の（ｃ）に示す補強手段５０は、ワイヤーメッシュ５２をベロ部２３の内側面に接着して敷設したものである。図８の（ｄ）に示す補強手段５０は、ガラスクロスやアラミド繊維などの補強繊維からなる帯状補強部材５３をゴム内部にサンドイッチ状に挟み込んだものである。

なお、弾性シール部材２０は、本実施形態では、断面略Ｖ字状に形成されているが、弾性シール部材２０の断面形状を限定する趣旨ではない。例えば、断面Ｕ字状、Ｌ字状、Ｔ字状等、他の形状であってもよい。

図２および図６に示すように、反転防止手段３０は、弾性シール部材２０のリップ部２２が大断面トンネル１の内側に捲れて反転するのを防止するためのものである。反転防止手段３０は、弾性シール部材２０が取り付けられている後行トンネル函体１０ａの外表面１０’と同一の面で、弾性シール部材２０よりも大断面トンネル１の内側の部分に取り付けられている。

反転防止手段３０は、リップ部２２を押える押え板３１と、この押え板３１を回動可能に支持するベース板３２とを備えて構成されている。押え板３１とベース板３２は、ともに金属製の板材にて構成されている。ベース板３２は、後行トンネル函体１０ａの外表面１０’に当接しており、例えば、サラ小ねじ３２１や六角穴付きボルト等の固定手段あるいは溶接によって、外表面１０’に固定されている。押え板３１は、ベース板３２にばねヒンジ３３を介して接続されている。押え板３１は、隣り合う二つのトンネル函体１０，１０間の離間距離よりも大きい幅寸法を有している。ばねヒンジ３３は、押え板３１がベース板３２に対して開く方向に回動するように、押え板３１を付勢するように構成されている。すなわち、ばねヒンジ３３は、押え板３１とベース板３２とが成す角度が大きくなる方向に押え板３１を付勢する。

このような構成の反転防止手段３０は、押え板３１とばねヒンジ３３が、ベース板３２よりも弾性シール部材２０側（大断面トンネル１の外側）に位置するような向きで配置・固定されている。そして、押え板３１は、大断面トンネル１の外側に向かって傾斜して、弾性シール部材２０の背面（リップ部２２の反転防止手段３０側の面）に当接している。これによって、押え板３１が、ばねヒンジ３３を中心としてベース板３２に対して開くことで、リップ部２２を大断面トンネル１の外側に向かって付勢する方向に回動することとなる。

反転防止手段３０は、トンネル函体１０の推進方向に形成されており、推進方向に沿って、連続して直列に連設されている（図４および図６参照）。本実施形態では、隣り合う反転防止手段３０同士は、互いに近接して連設されているが、所定の間隔をあけて間欠的に配置するようにしてもよい。

次に、大断面トンネル１の築造方法の概要を、図３の（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。なお、以下の説明においては、複数のトンネルＴ１，Ｔ１，…を、施工順にトンネルＴ１１〜Ｔ１６と称することがある。

大断面トンネル１を築造するには、まず、図３の（ａ）に示すように、その断面内の下部中央に一本目のトンネルＴ１１を構築したうえで、この一本目のトンネルＴ１１の横両隣りに二本目のトンネルＴ１２および三本目のトンネルＴ１３を順次構築する。

続いて、図３の（ｂ）に示すように、一本目のトンネルＴ１１の縦（上）隣りに四本目のトンネルＴ１４を構築し、さらに、トンネルＴ１２およびトンネルＴ１４に隣接する位置に五本目のトンネルＴ１５を構築し、トンネルＴ１３およびトンネルＴ１４に隣接する位置に六本目のトンネルＴ１６を構築する。なお、トンネルＴ１１〜Ｔ１６の構築順序は、図示のものに限らず、適宜変更しても差し支えない。また、本実施形態においては、隣り合うトンネルＴ１，Ｔ１は、後行のトンネルＴ１を構築する際に、継手Ｊ１を介して互いに平行になるようにガイドされる。

なお、トンネルＴ１は、推進工法により構築するものとする。つまり、本実施形態においては、各トンネルＴ１の覆工Ｌ１は、トンネル軸方向に連設された複数のトンネル函体（推進函体）１０，１０，…（図４参照）からなり、また、後行のトンネルＴ１は、先行して構築したトンネルＴ１の隣りにおいて、複数のトンネル函体１０，１０，…を図示せぬ坑口から先行トンネルＴ１に沿って順次押し出すことにより構築される。なお、図示は省略するが、各トンネルＴ１において、トンネル軸方向に隣り合うトンネル函体１０，１０は、ボルト・ナット等を用いて互いに連結される。

なお、図３の（ａ）に示す掘進機Ｋは、トンネル函体１０を介して坑口側から伝達された図示せぬ元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよいし、その後方のトンネル函体１０（図４参照）に反力をとって自ら掘進するもの（つまり、図示せぬ推進ジャッキを装備しているもの）でもよい。また、掘進機Ｋのカッターヘッドとしては、例えば、放射状に配置されたカッタースポークＫ１，Ｋ１と、四隅に設けられたコーナーカッターＫ２，Ｋ２，…とを備えるものを採用することができる。なお、カッタースポークＫ１は、半径方向に伸縮可能に構成されている。これにより、掘削断面を矩形にすることが可能となる。なお、カッターヘッドの形態は、図示のものに限定されるものではなく、掘削断面の形状や土質等に応じて変更しても差し支えない。例えば、図示は省略するが、略菱形を呈する二つの揺動カッターを備えるカッターヘッドを採用してもよい。この場合、揺動カッターは、それぞれ揺動軸を中心に揺動し、互いに干渉しないように相反する方向に制御される。

トンネルＴ１１〜Ｔ１６の構築が完了したら、図３の（ｃ）に示すように、大断面トンネル１の断面形状に合わせて、トンネルＴ１１〜Ｔ１６の不要な覆工Ｌ１２，Ｌ１２，…を撤去して大きな空間を形成する。

そして、図３の（ｄ）に示すように、地山との境界（すなわち、大断面トンネル１の外縁）に沿って残置されたトンネルＴ１１〜Ｔ１６の覆工Ｌ１１，Ｌ１１，…を利用して本設の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成すると、大断面の大断面トンネル１となる。なお、不要な覆工Ｌ１２を全部撤去した後に頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを形成してもよいし、トンネルＴ１１〜Ｔ１６の不要な覆工Ｌ１２の一部を撤去しつつ、大断面トンネル１の頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを構築してもよい。

次に、図４を参照してトンネル函体１０の構成を詳細に説明する。なお、図４の右側に示すトンネル函体１０は、一本目のトンネルＴ１１（図２の（ａ）参照）に使用されるものであり、左側に示すトンネル函体１０は、二本目のトンネルＴ１２（図２の（ａ）参照）に使用されるものである。

トンネル函体１０は、角筒状に形成された外殻１１と、トンネル軸方向に所定の間隔をあけて並設された複数の主桁１２，１２，…と、隣り合う主桁１２，１２間においてトンネル軸方向に沿って配置された複数のリブ１３，１３，…と、を備えて構成されている1。

外殻１１は、溶接により接合された複数枚の鋼製のスキンプレート１１１，１１１，…からなり、全体として断面矩形を呈している。

なお、図４の右側に示すトンネル函体１０（以下、「先行トンネル函体１０ｂ」と称する場合がある）の外殻１１の上面および左側面は、大小３枚のスキンプレート１１１により形成されており、かつ、隣り合うスキンプレート１１１，１１１間には隙間１１ａが形成されている。この隙間１１ａは、トンネル軸方向に延在しており、ガイド溝Ｄ１の開口部となっている。

主桁１２は、外殻１１の内面に沿って枠状に配置された四枚の鋼製の板材からなり、各板材は、溶接により外殻１１の内周面に接合されている。また、図４の右側に示すトンネル函体１０の主桁１２には、後記する溝部材１４の断面形状に合わせて切欠きが形成されている。

リブ１３は、外殻１１の内周面に溶接により接合された鋼製の板材からなる。なお、リブ１３の長手方向の端部は、主桁１２の側面に溶接により接合されている。

また、トンネル函体１０には、ガイド溝Ｄ１となる溝部材１４および突条Ｐ１となる突部材１５の両方または一方が外殻１１の隅角部の近傍に取り付けられている。なお、ガイド溝Ｄ１および突条Ｐ１の位置および個数は、トンネルＴ１の位置に応じて適宜設定する。

溝部材１４は、外殻１１の内周面において隙間１１ａに沿って配置されている。また、図５に示すように、溝部材１４は、外殻１１の隙間１１ａを挟んで対向する一対の対向片１４ａ，１４ａと、この一対の対向片１４ａ，１４ａのそれぞれの先端部に設けられた板材１４ｂとを備えて構成されており、断面棒状の溝が形成されている。なお、対向片１４ａおよび板材１４ｂは鋼製の部材からなり、溶接により互いに接合されている。

突部材１５は、図４に示すように、外殻１１の外表面においてトンネル推進方向に沿って配置されており、その突端部分が外殻１１の外側に突出している。また、図５に示すように、突部材１５は、外殻１１の外表面に配置された断面Ｔ字状の突条部材１５１と、外殻１１の内周面に配置された押えプレート１５２と、突条部材１５１のフランジ１５１ａと押えプレート１５２とを貫通するボルト１５３，１５３，…と、各ボルト１５３を締結するナット１５４，１５４，…とを備えて構成されている。

突条部材１５１は、熱押形鋼、形鋼、鋳鉄、研り出し鋼などからなり、外殻１１の外表面に固定されるフランジ１５１ａと、このフランジ１５１ａから立ち上がるウェブ１５１ｂとを備えている。また、図５に示すように、突条部材１５１のウェブ１５１ｂの幅（厚さ）が溝部材１４の幅（すなわち、ガイド溝Ｄ１の開口幅ａ）よりも小さくなっており、突条部材１５１のウェブ１５１ｂは、上下左右に動き得るクリアランスをもって溝部材１４の内部に入り込む。つまり、突条Ｐ１となる突条部材１５１は、ガイド溝Ｄ１となる溝部材１４と遊嵌状態で結合することになる。このようにすると、突条部材１５１のウェブ１５１ｂは、溝部材１４の幅内で移動が規制されることから、隣り合うトンネル函体１０，１０同士がこれらの近接離間方向（突条Ｐ１の突出方向）と直交する方向（図２中、上下方向）にずれるのを防ぐことができる。このとき、後行のトンネル函体１０（以下、「後行トンネル函体１０ａ」と称する場合がある）が推進する際には、先行トンネル函体１０ｂに近付く傾向があるので、後行トンネル函体１０ａが先行トンネル函体１０ｂから離反することはない。

図４および図５に示すように、外殻１１の外表面（後行トンネル函体１０ａの外表面１０’）には、止水構造Ｗ１（図２参照）を構成する弾性シール部材２０と反転防止手段３０が設けられている。

弾性シール部材２０は、工場等で長尺に形成されており、図示しないボビン等に巻き付けられた状態で運搬される。弾性シール部材２０は、巻き付けられた状態で発進立坑（図示せず）内に載置され、推進されるトンネル函体１０の外表面１０’に順次固定されながら送り出される。このような構成によれば、弾性シール部材２０を連続的に設けることができるので、施工現場での接着継ぎ作業を少なくでき、止水性および施工性を向上することができる。

後行トンネル函体１０ａの推進時には、図６に示すように、弾性シール部材２０の推進方向前端部に先導カバー５５が設けられる。先導カバー５５は、推進方向前方から見て、弾性シール部材２０の前端面を覆うように設けられる部材であって、先行トンネル函体１０ｂおよび後行トンネル函体１０ａ間の離間距離を所定長さに保つ役目と、弾性シール部材２０の前端部を保護する役目を果たす。先導カバー５５は、硬質樹脂あるいは鋼製の部材にて形成されており、弾性シール部材２０よりも硬質である。先導カバー５５は、端から後方に向かうに連れて厚くなるように傾斜して形成されており、トンネル函体１０の推進時に前方の地山の土砂を弾性シール部材２０が通過する位置から押し退ける。なお、先導カバー５５は、後行トンネル函体１０ａの推進終了後に取り除かれ、その先導カバー５５が設けられていた部分には、シール材（図示せず）が充填される。

以上のように構成されたトンネル函体１０を利用して各トンネルＴ１を構成すると、図４に示すように、後行トンネル函体１０ａを先行トンネル函体１０ｂに沿って推進させることで、弾性シール部材２０が後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂとの間に自動的に挟まれて、各外表面１０’，１０’に密着するので、施工時から止水性を得ることができる。

詳しくは、後行トンネル函体１０ａを推進させると、この後行トンネル函体１０ａは、先行トンネル函体１０ｂに近付く方向に進行していく傾向がある。このとき、先導カバー５５が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接するので、後行トンネル函体１０ａが先行トンネル函体１０ｂに近づき過ぎず、弾性シール部材２０が先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接可能な適度な間隔を保ちながら推進する。したがって、弾性シール部材２０は、断面略Ｖ字状を保ちながら圧縮され、リップ部２２が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接する。さらにこのとき、弾性シール部材２０の断面略Ｖ字の内側部分には、図７の（ａ）に示すように、大断面トンネル１の外側の圧力（水圧（図７中、矢印にて示す））がかかり、リップ部２２がＶ字の外側に向かって付勢される。これによって、リップ部２２が先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に押圧されて密着するので、高い止水性が得られる。また、弾性シール部材２０は長尺に形成されているので、継手部分が少なく止水性および施工性が高い。

さらに、リップ部２２を備えた弾性シール部材３０は、これを直線状に配置したことによって、隣り合うトンネル函体１０，１０間の止水構造Ｗ１として利用することができる。

さらに、弾性シール部材２０は、反転防止手段３０によって、リップ部２２を大断面トンネル１の外側に向かって弾性的に押圧されているので、大断面トンネル１の外側の圧力が大きい場合でも、リップ部２２が内側に捲れて反転するのを防止できる。これによって、止水性をより一層高めることができる。特に、外側の圧力が大きい程、リップ部２２の、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’への密着性が高まるので、止水性が高まる。また、弾性シール部材２０単体では大断面トンネル１の外側の圧力に対抗できない場合であっても、反転防止手段３０と合わさることで、反転を防止しつつ止水性を確保することができる。さらには、大断面トンネル１の外側の圧力がかかる面積が大きくなって反転させようとする力が大きくなっても、反転防止手段３０によってリップ部２２の反転を防止できるので、弾性シール部材２０の大型化も可能となる。

また、反転防止手段３０の押え板３１は、隣り合う二つのトンネル函体１０，１０間の離間距離よりも大きい幅寸法を有しているので、ばねヒンジ３３の付勢力に抗して、押え板３１が大断面トンネル１の内側に押し返されたとしても、押え板３１の先端が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接し、ばねヒンジ３３と先端部の二点で拘束されることになるので、それ以上は内側に回動することはない。したがって、押え板３１がストッパーの役目を果たして、リップ部２２の反転を確実に防止することができる。

また、弾性シール部材２０のリップ部２２の先端にベロ部２３を設けたことによって、図７の（ａ）に示すように、弾性シール部材２０と先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’との接触面積が大きくなるので、止水性がより一層高まる。さらに、ベロ部２３は、リップ部２２よりも柔軟性が高いので、リップ部２２の先端が他方のトンネル函体の外表面に当接しないような場合であっても、止水性を確保することができる。

具体的には、後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂ間の離間距離が図７の（ａ）の状態よりも長くなったときは、図７の（ｂ）に示すように、リップ部２２の先端が先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に届かない場合がある。しかし、このような場合でも、ベロ部２３が延出して、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接して押圧されるので、止水性を確保できる。ベロ部２３は、押え板３１によって付勢されるので、大断面トンネル１の内側へ反転することはない。

一方、後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂ間の離間距離が図７の（ａ）の状態よりも短くなったときは、図７の（ｃ）に示すように、リップ部２２が押え板３１に押されて、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’との間に、押え板３１の厚さと略同等の隙間が発生してしまう場合がある。しかし、このような場合でも、柔軟性の高いベロ部２３が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接して押圧されるので、止水性を確保できる。

また、後行トンネル函体１０ａの推進時には、リップ部２２およびベロ部２３は、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に摺動するが、ベロ部２３を補強手段５０で補強しておけば、リップ部２２と比較して柔軟性の高いベロ部２３の破損を防止できる。

さらに、本実施形態によれば、トンネル函体１０の外表面１０’に弾性シール部材２０を設けてトンネル函体１０を推進させるだけで止水施工を行うことができるので、施工の手間と時間を短縮でき、施工が容易になるとともに、曲線施工も容易に行うことができる。さらに、弾性シール部材２０は永久的なシール材であるので、シール構造の耐久性を大幅に高めることができる。

一方、先行のトンネル函体１０にガイド溝Ｄ１を形成して、後行のトンネル函体１０にガイド溝Ｄ１に遊嵌する突条Ｐ１を形成したことによって、先行するトンネルＴ１が蛇行し、あるいは捩れている場合や、後行のトンネルＴ１の掘進機Ｋ（図２の（ａ）参照）にローリングやピッチング等が発生しようとした場合であっても、これらの影響が両トンネルＴ１，Ｔ１の連結部分（継手Ｊ１）で吸収される。また、隣り合うトンネル函体１０，１０が必要以上に近接することがなく、またずれることがないので、スムーズかつ正確に寸法精度の高い大断面トンネル１を構築することが可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態に係る反転防止手段３０は、押え板３１、ベース板３２およびばねヒンジ３３より構成されているが、このような構成に限定されるものではない。例えば、図９に示すように、板ばね３５より構成してもよい。

この板ばね３５は屈曲されており、押え部３６とベース部３７とを備えている。押え部３６とベース部３７とは、ともに平板状に形成されている。ベース部３７は、後行トンネル函体１０ａの外表面１０’に、ボルト３５１等の固定手段を介して固定されている。このような構成の反転防止手段３０は、押え部３６が、大断面トンネル１（図１参照）の外側に位置するように配置・固定されている。そして、押え部３６が、弾性シール部材２０のリップ部２２を押圧する方向に付勢するように構成されている。反転防止手段３０は、トンネル函体１０の推進方向に所定の長さに形成されており、推進方向に沿って、連続して直線状に連設されている。また、押え部３６は、隣り合う二つのトンネル函体１０，１０間の離間距離よりも大きい幅寸法を有している。このような構成によっても、前記実施形態と同様に、弾性シール部材２０の反転を防止することができる。

また、前記実施形態では、弾性シール部材２０は、接着層２４を介してベース部２１が外表面１０’に設置されているが、これに限定されるものではない。例えば、図９に示すように、ベース部２１の底面に凹部を形成して、その凹部に水膨張シール材２５を充填するようにしてもよい。このような構成によれば、接着層を設けなくても、水膨張シール材２５が膨張することで、外表面１０’に押し付けられ、外表面１０’とベース部２１間のシール性を確保できる。

また、前記実施形態では、弾性シール部材２０および反転防止手段３０は、後行トンネル函体１０ａに設けられているが、先行トンネル函体１０ｂに設けてもよい。

（第２実施形態）
以下、本発明を実施するための最良の第２の実施形態を、図１０および図１１を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態に係る止水構造は、請求項１，２に対応する実施形態である。本実施形態は、第１実施形態とは弾性シール部材の形状が異なり、第１実施形態では弾性シール部材２０が反転防止部材３０で押さえられているのに対して、本実施形態では、反転防止部材が設けられていない。

図１０に示すように、本実施形態では、弾性シール部材１２０が、ベース部１２１と、リップ部１２２と、ベース部１２１の先端部とリップ部１２２の先端部同士を連結する補強連結板部１２３をさらに備えたことを特徴としており、弾性シール部材１２０は、その内部に中空部１２４を備えている。なお、本実施形態における「先端部」とは、先端から所定距離の範囲の先端近傍も含む。

補強連結板部１２３は、ベース部１２１の先端から所定距離離間した位置と、リップ部１２２の先端から所定距離離間した位置とを連結するように構成されており、ベース部１２１とリップ部１２２と補強連結板部１２３とで、断面が略三角形状の中空部１２４を形成している。補強連結板部１２３は、ベース部１２１とリップ部１２２と同一の材質（本実施形態ではクロロプレンゴム）で押出し成型によって一体的に形成されている。補強連結板部１２３は、ベース部１２１およびリップ部１２２と比較して、薄く形成されている。

補強連結板部１２３は、リップ部１２２にベース部１２１から離反しようとする応力がかかったときに、リップ部１２２を内側から支持することで、リップ部１２２が捲れて反転するのを防止する。

一方、図１１に示すように、後行トンネル函体１０ａが推進して、後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂとが所定間隔に近接して、リップ部１２２がベース部１２１側に押圧されたときは、中空部１２４の容積が小さくなるとともに補強連結板部１２３が湾曲して変形する。ここで、リップ部１２２は、変形した補強連結板部１２３の復元力によって先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に付勢されながら、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’を押圧する。これによって、リップ部１２２と先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’との密着性が高くなり、シール性能が向上する。

リップ部１２２の、補強連結板部１２３との接続部分より先端側は、先行トンネル函体１０ｂの表面形状に追従して変形する追従部分１２５となる。つまり、追従部分１２５は、先端側が固定されておらず、フリーの状態になるので先行トンネル函体１０ｂの表面形状に追従しやすい。これによっても、リップ部１２２と先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’との密着性が高くなる。一方、追従部分１２５は、その基端部（リップ部１２２と補強連結板部１２３との接続部分）が大断面トンネルの外側を向いているとともに、大断面トンネルの外側の圧力がかかり先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に付勢されて密着するので、大断面トンネルの内側に捲れて反転することはない。

図１０および図１１に示すように、ベース部１２１の、補強連結板部１２３との接続部分より先端側は、弾性シール部材１２０をトンネル函体１０に固定する固定金具１３０の係止部１３１が係止される部分となる。固定金具１３０は、弾性シール部材１２０に沿って、長尺に形成されており、所定間隔で設置されるボルト１３２によって、後行トンネル函体１０ａに固定されている。固定金具１３０は、ベース部１２１の基端（リップ部１２２との連結部）にも設けられており、ベース部１２１の幅方向両側から係止部１３１で固定している。

以上のような構成の弾性シール部材１２０を設けたことによって、反転防止部材を設けなくても、リップ部１２２が捲れて反転するのを防止することができる。したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果が得られるほかに、構造が簡略化され、施工手間と施工費用を抑えることが可能となる。

また、本実施形態によれば、弾性シール部材１２０の内部に中空部１２４が形成されているので、トンネル施工後に中空部１２４に充填材を注入することによって、弾性シール部材１２０を各トンネル函体１０，１０の外表面１０’に付勢させることができるので、より一層弾性シール部材１２０とトンネル函体１０，１０との密着性を高めることができる。

（第３実施形態）
以下、本発明を実施するための最良の第３の実施形態を、図１２および図１３を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態に係る止水構造は、請求項１，２，３に対応する実施形態である。本実施形態は、第２実施形態と弾性シール部材のリップ部の先端形状が異なる。

図１２および図１３に示すように、本実施形態に係る弾性シール部材１２０’は、補強連結板部１２３が、リップ部１２２’の略先端位置に接続されており、リップ部１２２’の先端が、鋭角に形成されていることを特徴とする。具体的には、リップ部１２２’の先端は、略４５度の角度を成して、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に対向するように構成されている。

そして、後行トンネル函体１０ａが推進して、後行トンネル函体１０ａと先行トンネル函体１０ｂとが所定間隔に近接して、リップ部１２２’が先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に当接したとき、リップ部１２２’の先端は、大断面トンネルの外側に変形するとともに、背面側（ベース部１２１とリップ部１２２’が成す断面Ｖ字の外側面）が、先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に押圧される。このとき、リップ部１２２’の先端が鋭角であるので、変形しやすく、先行トンネル函体１０ｂの表面形状に追従して変形することができる。

さらに、これと同時に、補強連結板部１２３は、湾曲して変形しており、変形した補強連結板部１２３の復元力によって、リップ部１２２’を先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’に付勢しながら押圧する。これによって、リップ部１２２’の先端部と先行トンネル函体１０ｂの外表面１０’との密着性が高くなり、シール性能が向上する。

また、リップ部１２２’の先端の鋭角部分には、これを補強する補強手段（図示せず）を推進方向に沿って設けるのが好ましい。補強手段は、ベロ部２３の補強手段５０（図８参照）と同様に、鉄筋をリップ部１２２’内側に取り付けたものや、ワイヤーメッシュをリップ部１２２’の内側に接着して敷設したものや、ガラスクロスやアラミド繊維などの補強繊維からなる帯状補強部材をリップ部１２２’の内部にサンドイッチ状に挟み込んだものが挙げられる。

なお、その他の構成については、第２実施形態と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。

以上のような構成の弾性シール部材１２０’を設けたことによって、本実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果が得られるほかに、弾性シール部材１２０’の小型化が達成され、弾性シール部材１２０’の材料費を低減することができる。

大断面トンネルを示した断面図である。 本発明に係る止水構造の第１実施形態を示した拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）は、大断面トンネルの築造手順を示した断面図である。 大断面トンネルのトンネル函体を示した斜視図である。 隣り合う各トンネル函体の推進前の状態を示した側面図である。 （ａ）および（ｂ）は、弾性シール部材の推進方向前端部を示した斜視図である。 （ａ）〜（ｂ）は、トンネル函体間の隙間に応じた止水状態を示した拡大図である。 （ａ）〜（ｄ）は、ベロ部の補強手段を示した斜視図である。 本発明に係る止水構造の他の実施形態を示した拡大図である。 本発明に係る止水構造の第２実施形態の弾性シール部材を示した斜視図である。 本発明に係る止水構造の第２実施形態の弾性シール部材を示した断面図である。 本発明に係る止水構造の第３実施形態の弾性シール部材を示した斜視図である。 本発明に係る止水構造の第３実施形態の弾性シール部材を示した断面図である。 従来の止水構造を示した側面図である。

符号の説明

Ｗ１ 止水構造
１ 大断面トンネル
１０ トンネル函体
１０ａ 後行トンネル函体
１０ｂ 先行トンネル函体
１０’ 外表面
２０ 弾性シール部材
２１ ベース部
２２ リップ部
２３ ベロ部
３０ 反転防止手段
３１ 押え板
１２０ 弾性シール部材
１２１ ベース部
１２２ リップ部
１２３ 補強連結板部

Claims (7)

1. 推進工法によって並設された複数本のトンネル函体を利用して築造する大断面トンネルの内部と外部との間を止水する止水構造において、
   隣り合う二つの前記トンネル函体のうち、一方のトンネル函体の他方のトンネル函体に対向する外表面に推進方向に沿って設けられる直線状の弾性シール部材を備え、
   前記弾性シール部材は、前記一方のトンネル函体の外表面に固定されるベース部と、このベース部と一体的に形成され先端が前記大断面トンネルの外側に向いたリップ部とを備えてなり、前記リップ部は、前記大断面トンネルの外側の圧力によって前記他方のトンネル函体の外表面に向かって弾性的に付勢されるように構成されている
   ことを特徴とする止水構造。
2. 前記弾性シール部材は、前記ベース部の先端部と前記リップ部の先端部同士を連結する補強連結板部をさらに備え、内部に中空部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の止水構造。
3. 前記リップ部の先端が、鋭角に形成されており、前記他方のトンネル函体の外表面に沿って変形可能である
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の止水構造。
4. 前記リップ部の先端には、当該リップ部よりも柔軟性の高いベロ部が突出して設けられており、
   少なくとも前記ベロ部の一部が、前記他方のトンネル函体の外表面に当接する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の止水構造。
5. 前記ベロ部には、当該ベロ部を補強する補強手段が推進方向に沿って設けられている
   ことを特徴とする請求項４に記載の止水構造。
6. 推進工法によって並設された複数本のトンネル函体を利用して構築される大断面トンネルの構築方法において、
   トンネル函体の外表面に固定されるベース部と、このベース部と一体的に形成され先端が前記大断面トンネルの外側に向くリップ部とを備えてなる直線状の弾性シール部材を、その長手方向が推進方向に沿うように、後行トンネル函体の先行トンネル函体に対向する外表面に取り付け、
   前記後行トンネル函体に取り付けられた前記弾性シール部材のリップ部を前記先行トンネル函体の外表面に当接させつつ前記後行トンネル函体を推進させる
   ことを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
7. 前記先行トンネル函体の前記弾性シール部材の推進方向前端部に、前記弾性シール部材よりも硬質の先導カバーを設け、隣り合う二つの前記先行トンネル函体および後行トンネル函体間の離間距離を所定長さに保つ
   ことを特徴とする請求項６に記載の大断面トンネルの構築方法。

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