JP2995287B2 - シールドセグメント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル工事にお
けるシールド工法において一次覆工として組み立てるシ
ールドセグメントに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地下河川シールドトンネルなどにおいて
一次覆工体として使用するシールドセグメントには、一
次覆工のみで対応でき、容易に組み立てられるものとし
て嵌合方式の合成セグメントがある。

【０００３】これは、鋼材を鋼殻とし、セグメントの外
径側に鉄板を張り、内径側にコンクリートを打設してな
る鋼とコンクリートとの合成構造によるもので、セグメ
ントピース間およびリング間の接合にはボルトを使用せ
ず、例えば図７、図８に示すように継手部に嵌合凹部１
と嵌合凸部２となる鋼板を庇状に突出させ、これら嵌合
凹部１と嵌合凸部２の嵌合と、継手部に形成される空隙
部に継手モルタルなどの充填材を注入することによって
接合している。

【０００４】前記嵌合凹部１と嵌合凸部２とは図示のよ
うにセグメントの四辺の隣接する辺で段違い状態に交互
に形成され、角部で嵌合凹部１と嵌合凸部２とが段違い
に交差するもので、例えば任意の一辺で嵌合凹部１を形
成している庇状の鋼板は、角部では突出し、この突出部
１ａを経由して隣接の辺ではこの鋼板がそのまま嵌合凸
部２を形成することになる。このように嵌合凹部１と嵌
合凸部２とを交互に形成する庇状の鋼板を複数段（図示
の例では４段）形成した。

【０００５】そして、継手部の止水を図るため、水膨潤
性の帯状のシール材３を嵌合凹部１に貼付しており、こ
のシール材３は隣接する辺に移行する段違いの交差部で
上方または下方へと折り曲げられて隣接の辺の嵌合凹部
１へと続けて貼付され、一本のシール材３がリング状に
セグメントの周囲に貼付される。

【０００６】このため、嵌合凹部１の突出部１ａの部分
にはシール材３が貼付されず、この部分で嵌合凹部１に
貼付するシール材３の連続性が途切れることになるた
め、かかる不都合を解消するために従来は、図７、図８
にも示すように板状のシール材であるカバーシール材４
をこの突出部１ａおよびその近傍に別途貼付して、嵌合
凹部１の突出部、すなわち交差部に位置する端部の止水
を図るようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようにシール材３
が嵌合凹部１から嵌合凸部２に移行する交差部の箇所で
嵌合凹部１の端部である突出部１ａにはカバーシール材
４を貼付してはいるが、該カバーシール材４は水膨潤性
シール材３に比較すれば止水性が劣り、シール材３の貼
付のないこの箇所の止水が十分になされず、漏水のおそ
れがある。

【０００８】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、嵌合凹部から嵌合凸部に移行する交差部の箇所にお
いて、嵌合凹部の端部の突出部の部分にまでシール材を
貼付でき、止水性の向上が図れるシールドセグメントを
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、四辺の隣接する辺で継手部に庇状の嵌合凹部
と嵌合凸部とを段違い状態に交互に形成し、角部で嵌合
凹部と嵌合凸部とが段違いに交差して突出するシールド
セグメントにおいて、嵌合凹部には全長にわたるよう突
出する端部にまでシール溝を形成し、断面略丸型に形成
された本体と該本体の少なくとも片側にひれ部を有する
シール材を、前記シール溝の全長にわたってシール材本
体を貼付することを要旨とするものである。

【００１０】また、嵌合凹部と嵌合凸部はそれぞれ複数
段形成すること、および、角部での交差箇所より突出す
る部分の嵌合凹部と嵌合凸部には、水膨張性ゴム材より
なるコーナーシール材を貼付すること、および、シール
材は、水膨張性ゴムシール材あるいは水膨張性ゴム部と
非膨張性ゴム部よりなる複合ゴムシール材であることを
要旨とするものである。

【００１１】請求項１記載の本発明によれば、嵌合凹部
に全長にわたって形成したシール溝にシール材を貼付す
ることにより、嵌合凹部と嵌合凸部とが交差してそれぞ
れの端部が角部から突出する箇所において、この突出部
にもシール材が貼付されることになり、この場合、断面
略丸型に形成された本体がシール溝に嵌合し、ひれ部が
嵌合凹部と嵌合凸部との間に介装されるから接着力が高
まり嵌合部分の全周にシール材が介装されて止水性能が
高まる。

【００１２】請求項２記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、嵌合凹部と嵌合凸部をそれぞれ複数段形成す
る場合、嵌合凹部と嵌合凸部とは段違いに形成されるか
ら、例えば合計で４段形成した場合でも、段違いに形成
しないで２段形成した場合とほぼ同じ長さのシール材の
量足りる。よって、２重にシールする場合のシール材と
同じ量のシール材で４重にシールできる。

【００１３】請求項３記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、角部での交差箇所より突出する部分の嵌合凹
部と嵌合凸部には、水膨張性ゴム材よりなるコーナーシ
ール材を貼付することにより、嵌合をスムーズにするた
めに嵌合凹部と嵌合凸部の突出部分の接合面積を小さく
しても接合強度を十分確保できる。

【００１４】請求項４記載の本発明によれば、水膨張性
ゴム部と非膨張性ゴム部よりなる複合ゴムシール材とす
ることにより、止水に必要な厚さ方向に効果的に膨張
し、止水圧を発揮できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１は本発明のシールドセグ
メントの実施の形態を示すリング間接合部側の側面図、
図２は同上要部のシール材を貼付していない状態の斜視
図、図３は同上シール材を貼付した状態の斜視図で、セ
グメントは嵌合方式の合成セグメントで、その全体構造
は従来例で既に説明したものと同様であるから、同一の
構成要素には同一の参照符号を付してここでの詳細な説
明は省略する。

【００１６】本発明における合成セグメントも、鋼材を
鋼殻とし、セグメントの外径側に鉄板を張り、内径側に
コンクリートを打設してなる鋼とコンクリートとの合成
構造によるもので、セグメントピース間およびリング間
の接合にはボルトを使用せず、継手部に嵌合凹部１と嵌
合凸部２となる鋼板を庇状に突出させた。

【００１７】嵌合凹部１と嵌合凸部２とはセグメントの
四辺の隣接する辺で段違い状態に交互に形成され、角部
で嵌合凹部１と嵌合凸部２とが段違いに交差するもの
で、例えば任意の一辺で嵌合凹部１を形成している庇状
の鋼板は、角部では突出し、この突出部１ａを経由して
隣接の辺ではこの鋼板がそのまま嵌合凸部２を形成する
ことになる。

【００１８】このように嵌合凹部１と嵌合凸部２とを交
互に形成する庇状の鋼板を複数段（図示の例では４段）
形成した。この場合、セグメントピース間の継手部で
は、地山側と坑内側のそれぞれの外側に嵌合凸部２を、
その内側に嵌合凹部１を形成し、リング間の継手部では
外側に嵌合凹部１を、その内側に嵌合凸部２をそれぞれ
形成した。

【００１９】かかるセグメントにおいて、嵌合凹部１に
はその長さ方向の先端部に全長にわたるよう端部にまで
断面略半円形状のシール溝５を形成し、断面略丸型に形
成された本体と該本体の少なくとも片側にひれ部を有す
るシール材３を、前記シール溝５の全長にわたってシー
ル材本体を貼付する。

【００２０】シール材３は、全体が水膨張性ゴムより形
成されてもよいが、止水に必要な厚さ方向に効果的に膨
張し、止水圧を発揮させるものとして図５に示すような
水膨潤性ゴム部３ａと非膨張性ゴム部３ｂとを有する複
合構造として、中心に中空部３ｃを設け、接着力を高め
るためひれ部３ｄを一体に形成した。

【００２１】図６は坑内側に配設するタイプのシール材
３で、セグメントの内径側へのはみ出しを防止するため
にひれ部３ｄを短く形成したものである。

【００２２】シール材３の材質は、水膨潤性ゴム部３ａ
について、例えば、ゴム物質と水膨張性樹脂、充填剤、
加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、着色剤、老化防止剤、加
工助剤などを加えた組成物を、ロールミキサー、バンバ
リーミキサーやニーダー等の機械で混練し、押出成形に
より所望の形状に押出し、常法により加硫されたもので
ある。また、非膨張性ゴム部３ｂは、前記の水膨張性樹
脂を除いた組成物からなり、２台の押出機を使用し、同
時押出成形することにより複合構造のシール材３を製造
することができる。

【００２３】前記ゴム物質としては、クロロプレンゴ
ム、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ハロ
ゲン化ブチルゴム、天然ゴム、液状ゴム等を挙げること
ができねこれらを複合ブレンドして使用することも可能
である。

【００２４】水膨潤性ゴム部３ａに使用される水膨張性
樹脂としては、アクリル酸系、アクリレート系、無水マ
レイン酸系、ウレタン系、ポリビニルアルコール系等各
種の水膨張性樹脂を挙げることができる。水膨潤性ゴム
部３ａは、これらの水膨張性樹脂を配合して２〜15倍、
好ましくは３〜10倍の体積膨張を有するものとなる。

【００２５】本発明では、さらに角部での交差箇所より
突出する突出部１ａの嵌合凹部１と嵌合凸部２は、嵌合
をスムーズにするために鋼板の厚さを薄くし、ここにＬ
字形またはＴ字形の補強用のコーナーシール材６を貼付
する。このコーナーシール材６は前記の水膨潤性ゴム部
３ａと同様の組成物からなり、実験の結果、２〜15倍、
好ましくは３〜10倍の体積膨張を有し、厚さは１ｍｍ以
下、好ましくは０．５〜０．８ｍｍの帯状シール材を使
用すると効果的であることが判明した。

【００２６】以上のようにして嵌合凹部１にシール材３
を貼付すれば、図３に示すように突出部１ａの箇所でシ
ール材３は交差状態で連続し、嵌合部の全周にわたって
シール材３が連続的に介装される。

【００２７】よって、セグメントピース間の継手部およ
びリング間の継手部で嵌合凹部１と嵌合凸部２とを相互
に嵌合すれば、シール材３は段違いに形成した嵌合凹部
１と嵌合凸部２とにより４段に配設されるから、４重の
シールとなり、高い止水性が得られ、実験の結果、７Ｋ
ｇ ／ｃｍ² の水圧に対しても漏水の発生はなかった。
図４はピース間の継手部の横断平面図であるが、リング
間の継手部も同様の構造となる。

【００２８】そして角部の突出部１ａにもシール材３が
貼付されてこの部分でシール材３が交差して連続するこ
とにより、嵌合型のセグメントに発生しやすい継手部で
の段差の発生も防止できる。

【００２９】また、シール材３にはひれ部３ｄを一体に
形成したから、これにより接着力が増加し、さらに突出
部１ａの接着面積が他の部分に比較して少なくてもコー
ナーシール材６によってこの部分の補強が図れる。

【００３０】

【発明の効果】以上述べたように本発明のセグメント
は、四辺の隣接する辺で継手部に庇状の嵌合凹部と嵌合
凸部とを段違い状態に交互に形成し、角部で嵌合凹部と
嵌合凸部とが段違いに交差して突出するシールドセグメ
ントにおいて、嵌合凹部に全長にわたって形成したシー
ル溝にシール材を貼付することにより、嵌合凹部と嵌合
凸部とが交差してそれぞれの端部が角部から突出する箇
所において、この突出部にもシール材が貼付されること
になり、シール材が交差して連続的に配設され、さら
に、この場合、断面略丸型に形成された本体がシール溝
に嵌合し、ひれ部が嵌合凹部と嵌合凸部との間に介装さ
れるから接着力が高まり嵌合部分の全周にシール材が介
装されて止水性能が高まる。

【００３１】また、嵌合凹部と嵌合凸部をそれぞれ複数
段形成する場合、嵌合凹部と嵌合凸部とは段違いに形成
されるから、例えば合計で４段形成した場合でも、段違
いに形成しないで２段形成した場合とほぼ同じ長さのシ
ール材の量足りる。よって、２重にシールする場合のシ
ール材と同じ量のシール材で４重にシールできる。

【００３２】さらに、角部での交差箇所より突出する部
分の嵌合凹部と嵌合凸部には、水膨張性ゴム材よりなる
コーナーシール材を貼付することにより、嵌合をスムー
ズにするために嵌合凹部と嵌合凸部の突出部分の接合面
積を小さくしても接合強度を十分確保できるものであ
る。

【００３３】そして、水膨張性ゴム部と非膨張性ゴム部
よりなる複合ゴムシール材とすることにより、止水に必
要な厚さ方向に効果的に膨張し、止水圧を発揮できるも
のとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセグメントの実施の形態を示すリング
間接合部側の側面図である。

【図２】本発明のセグメントの実施の形態を示すシール
材を貼付していない状態の要部の斜視図である。

【図３】本発明のセグメントの実施の形態を示すシール
材を貼付した状態の要部の斜視図である。

【図４】本発明のセグメントの実施の形態を示す継手部
の横断平面図である。

【図５】本発明のセグメントで使用するシール材の一例
を示す縦断正面図である。

【図６】本発明のセグメントで使用するシール材の他の
例を示す縦断正面図である。

【図７】従来のセグメントのシール材を貼付した状態の
リング間接合部側の側面図である。

【図８】従来のセグメントのシール材を貼付した状態の
要部の斜視図である。

【符号の説明】

１…嵌合凹部 １ａ…突出部 ２…嵌合凸部 ３…シール材 ３ａ…水膨潤性ゴム部 ３ｂ…非膨張性ゴム
部 ３ｃ…中空部 ３ｄ…ひれ部 ４…カバーシール材 ５…シール溝 ６…コーナーシール材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 義昭 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 吉岡 至明 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 岸本 修 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 増田 祐一 東京都中央区京橋１丁目18番１号 シー アイ化成株式会社内 (72)発明者 辻尾 善信 大阪府大阪市浪速区難波中３丁目15番５ 号 但商株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−195692（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−238295（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/14 E21D 11/38 F16L 21/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 四辺の隣接する辺で継手部に庇状の嵌合
   凹部と嵌合凸部とを段違い状態に交互に形成し、角部で
   嵌合凹部と嵌合凸部とが段違いに交差して突出するシー
   ルドセグメントにおいて、嵌合凹部には全長にわたるよ
   う突出する端部にまでシール溝を形成し、断面略丸型に
   形成された本体と該本体の少なくとも片側にひれ部を有
   するシール材を、前記シール溝の全長にわたってシール
   材本体を貼付することを特徴とするシールドセグメン
   ト。
2. 【請求項２】 嵌合凹部と嵌合凸部はそれぞれ複数段形
   成する請求項１記載のシールドセグメント。
3. 【請求項３】 角部での交差箇所より突出する部分の嵌
   合凹部と嵌合凸部には、水膨張性ゴム材よりなるコーナ
   ーシール材を貼付する請求項１または請求項２に記載の
   シールドセグメント。
4. 【請求項４】 シール材は、水膨張性ゴムシール材ある
   いは水膨張性ゴム部と非膨張性ゴム部よりなる複合ゴム
   シール材である請求項１から請求項３のいずれかに記載
   のシールドセグメント。