JP3309041B2 - 止水材とそれを用いたセグメントの止水構造 - Google Patents

止水材とそれを用いたセグメントの止水構造

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JP3309041B2
JP3309041B2 JP00834696A JP834696A JP3309041B2 JP 3309041 B2 JP3309041 B2 JP 3309041B2 JP 00834696 A JP00834696 A JP 00834696A JP 834696 A JP834696 A JP 834696A JP 3309041 B2 JP3309041 B2 JP 3309041B2
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至明 吉岡
修 岸本
祐一 増田
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CI Kasei Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
を構築する土木工事用セグメントの目地部分に装着され
る止水材と、それを用いたセグメントの止水構造に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】トンネル工事などの際に使用される土木
工事用部材であるセグメントは、湾曲した板状の部材
で、トンネル施工の際には、多数のセグメントを、坑道
の周壁回りと、坑道の長さ方向との両方向に沿わせ、密
に連結させてトンネルを構成するようになっている。
【0003】そして、各セグメントを互いに連結する際
には、連結後に目地部分となり継手部分となる接合縁部
に、長尺な帯状のシール材を接着固定した後に、各セグ
メント同士をボルトなどの固定手段にて締着結合する。
【0004】すなわち、地山からの湧水が坑道内に漏水
しないように、各セグメントが連結される目地部分にシ
ール材が配設され、止水処理が施されている。
【0005】従来、上記のようなシール材は、未加硫ゴ
ムや加硫ゴム、または高吸収性樹脂よりなる水膨張性ゴ
ムなどから構成され、帯状に成形されたものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のシールドセグメントのシール材を装着する溝
は、断面台形状の平坦な溝であるので、シール材の形状
も基本的に台形形状であり体積も大きいものであった。
【0007】そこで本発明は、小さな断面半円状の凹溝
をもつシールドセグメントに使用される止水材に関し、
圧縮特性が良好であり、止水性が良好な止水材とこの止
水材を用いた止水構造を提供することを目的としてい
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】次に、上記の課題を解決
するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照し
て説明する。この発明の止水材10は、略中心位置に中
空部12を有して断面略円形に形成された帯状の非膨張
性ゴムよりなる芯部11と、該芯部11の外周を被覆す
るように層状に形成されるとともに、下半部13aが断
面半円状に形成される水膨張性ゴムよりなる本体13
と、該本体13の少なくとも片側の側面に前記芯部11
に対して略放射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼
状片14と、を具備することを特徴としている。
【0009】また、この発明の止水材10は、略中心位
置に中空部12を有して断面略円形に形成された帯状の
非膨張性ゴムよりなる芯部11と、該芯部11の少なく
とも片側の側面に該芯部11に対して略放射状に延設さ
れる突片17と、前記芯部11の外周を被覆するように
層状に形成されるとともに、下半部13aが半円状に形
成される水膨張性ゴムよりなる本体13と、該本体13
の少なくとも片側の側面に前記芯部11に対して略放射
状に延設されるとともに、前記突片17の上面に沿い、
該突片17と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼
状片14と、を具備することを特徴としている。
【0010】なお、上記止水材10の芯部11は、中空
部12を有する断面円形状ではなく、弾性を有する発泡
ゴムにて形成する構成でもよい。この場合の芯部11と
なる発泡ゴムは、発泡倍率を1.1〜2.5の範囲とさ
れるものが好ましい。
【0011】また、前記翼状片14の先端14aに、非
膨張性ゴムよりなる縁部15を有した構造としてもよ
く、また、前記翼状片14の上面14bに、例えば先端
16aが断面略半円形状の突条16を形成する構造とし
てもよい。
【0012】さらに、前記突片17には、前記芯部11
と平行となる小孔18が穿設される構造としてもよい。
【0013】また、上記止水材10の翼状片14の本体
13に対する延設位置は、本体13の上半部13bにお
ける前記下半部13aに近接した位置が好ましい。
【0014】また、本発明の止水材を用いたセグメント
の止水構造は、シールドトンネルを構築する土木工事用
セグメント1の目地部分1aとなる他のセグメント1と
互いに対向する接合縁部に形成される断面半円状の凹溝
8に、前記止水材10の前記本体13の下半部13aを
嵌合させるとともに、前記凹溝8の縁部8aに前記止水
材10の翼状片14を当接させて装着させることを特徴
としている。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は本発明による止水材の一実
施の形態を示す断面図、図2はセグメントの概略斜視
図、図3は図2におけるA部のセグメントの組立概略図
である。
【0016】始めに、本発明の止水材10が用いられる
土木工事用のセグメント1について説明する。このセグ
メント1は、図3,図4,図8,図13等に示すよう
に、RCセグメントやスチールセグメント等からなり、
他のセグメント1との接合縁部となる四辺に断面半円状
の凹溝8を有するものであれば材質は問わない。
【0017】なお、本実施の形態においては、図3及び
図4に示すように、セグメント1同士が互いに組み合う
ように各接合縁部に段部6とこの段部6に対して延出す
る板部5とが形成されており、この板部5と段部6との
入隅角部分で、セグメント1同士を互いに連結した際に
板部5の先端面と対向する面に凹溝8が形成されてい
る。
【0018】次に、本発明の止水材10は、図4に示す
ように、前述したセグメント1に形成されている凹溝8
に装着される。
【0019】この止水材10は、長尺な帯状に形成され
る部材で、芯部11と、本体13と、翼状片14とで大
略構成されている。
【0020】芯部11は、図1に示すように、断面略円
形に形成され、水分に触れても体積の変化ない特性を有
する加硫ゴム、例えば天然ゴムやイソプレンゴム、スチ
レン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエン
ゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチ
ルゴムなどの通常のゴム材料、すなわち非膨張性ゴムよ
りなり、略中心位置に中空部12が形成されている。
【0021】中空部12は、図1に示すように、本実施
の形態では、上部が半円状に湾曲形成されるとともに下
部が矩形に形成され、この止水材10が圧縮される方向
である高さ方向の長さHが幅長Wに対してやや長く、例
えば1.5倍に設定され形成されている。
【0022】次に、本体13は、芯部11の外周面を被
覆するように所定の厚さの層状に芯部11と一体に成形
されて、この芯部11と同心円状に形成されており、水
分を吸収することにより体積が膨張する特性を有する高
吸収性樹脂と合成ゴム材とを混合成形加硫された水膨張
性ゴムより構成されている。
【0023】特にこの本体13は、下半部13aが半円
形状に形成され、前述したセグメント1の凹溝8と略同
等の曲率に形成されている。
【0024】次に、翼状片14は、本体13と同材質の
平板状の水膨張性ゴムよりなり、この本体13の片側の
側面、すなわち本体13の上半部13bにおけるこの本
体13の下半部13aに近接した片側に、この本体13
と一体となって、前記芯部11に対して略放射方向に水
平となって延設されている。
【0025】また、翼状片14の先端縁14aには、前
述した芯部11と同材質の非膨張性ゴムよりなる縁部1
5が、この翼状片14と一体に設けられている。
【0026】さらに、翼状片14の上面14bには、こ
の翼状片14と同材質の水膨張性ゴムよりなり、この翼
状片14と一体となるように、先端16aが断面略半円
状に形成された突条16が垂直上方向に突設されてい
る。
【0027】なお、この突条16の翼状片上面14bか
らの高さは、本実施の形態では、その先端16aが本体
13の上半部13bの頂部と同一の高さとなるように設
定され形成されている。
【0028】そして、この止水材10は、図4に示すよ
うに、本体13の下半部13aを、セグメント1の接合
縁部に形成されている凹溝8に嵌合させて装着し、翼状
片14をこの凹溝8の縁部8aに当接するように装着す
る。なお、この装着時には、止水材10を凹溝8に対し
て接着剤などを使用して固定させてもよい。
【0029】これにより、セグメント1を図5に示すよ
うに、連結接合した際に、このセグメント1の目地部分
1aとなる位置に止水材10が介在することとなり、セ
グメント1同士が連結された状態では、止水材10が圧
縮され、所望の目開き量に設定される。
【0030】以上の構成により、この止水材10によれ
ば、止水材10の芯部11を非膨張性ゴムにて形成する
とともに、この芯部11に中空部12を形成し、この中
空部12の形状が幅方向に対して高さ方向の長さが長く
設定され、すなわち圧縮方向に長尺に設定され形成され
ていることから、目開き量が大きい低圧縮率の状態で
は、この中空部12の周囲における断面積が大きく保た
れ、適度な圧縮荷重を保持できるとともに、この中空部
12を有することから、容易に圧縮が可能となり、ま
た、目開き量の小さい圧縮率の高い状態では、緩衝効果
のある中空部12の体積を確保することができ、圧縮荷
重が極端に大きくなることがなく、圧縮荷重の増加を少
なく抑え、広い範囲にわたり圧縮応力による止水が確保
できる。
【0031】特に、本実施の形態の止水材10は、非水
膨張性ゴムよりなる芯部11に中空部12を設けている
ので、圧縮に対する反発力が十分に得られ、適度な圧縮
荷重として得ることができ、すなわち十分な止水効果を
得ることが可能となり、また、圧縮及び開放の繰り返し
に対しても、止水性を維持する。
【0032】また、止水材10として止水効果を促す水
膨張性ゴムの部分である本体13が断面略円形であるこ
とから芯部11に対して放射方向に膨張することとな
り、有効な止水性能を得ることができる。
【0033】また、この止水材10は、翼状片14を有
していることから、セグメント1の段部6において、こ
の止水材10が挟着状態となり、連結時の緩衝効果を得
られるとともに、この段部6における止水性を得ること
が可能となる。
【0034】さらに、この翼状片14の先端縁14aに
非膨張性ゴムの縁部15を有していることにより連結状
態の目地部分1aよりこの膨張した水膨張性ゴムの部分
が突出してしまうことがない。
【0035】なお、上述した実施の形態の止水材10
は、翼状片14の先端14aに非膨張性ゴムよりなる縁
部15を設け、翼状片14の上面14bに突条16を設
けた例について述べたが、図6(a)に示すように、こ
れら翼状片14に縁部15及び突条16を設けない形状
としてもよく、また、図6(b)や図6(c)に示すよ
うに、これら縁部15及び突条16を選択して設ける構
成としてもよい。
【0036】また、上述した実施の形態では、止水材1
0の形状を、翼状片14を本体13の片側のみに形成し
た例について述べたが、図7(a)や図7(b)に示す
ように、両側に延設させる形状としてもよい。この場
合、両翼状片14は、それぞれ同等の長さに設定されて
形成され、各翼状片14に縁部15及び突条16をそれ
ぞれ選択して設ける構成とする。そして、この止水材1
0は、図8に示すような、セグメント1’の端縁に形成
される連結溝部9内の断面略半円状の凹溝8内に、本体
13の下半部13aを嵌合させ、また凹溝8の両側縁部
8aに各翼状片14を当接させて装着させるようになっ
ている。
【0037】また、上述した実施の形態の止水材10
は、本体13の外形状を断面略円形状とした例について
述べたが、図9(a),(b)に示すように、本体13
の断面形状を、下半部13aは半円形状とし上半部13
bを平滑面に形成して、断面略蒲鉾形状とし、平滑面
(13b)と翼状片14の上面14bとを水平な面一に
形成させて、翼状片上面14bに突条16を設けるとと
もに、本体上面13bに同様の突条13cを設ける構成
としてもよい。この場合も、翼状片上面14bの突条1
6の先端16aと本体13の突条13cの先端と同一の
高さとなるように設定され形成される。なお、このよう
な断面形状の場合、図9(b)に示すように芯部11の
断面形状も上面が平滑な断面蒲鉾形状に形成してもよ
く、また、中空部12の形状を断面円形(図9(a)参
照)や、下半部を半円形とし上半部を矩形とした形状
(図9(b)参照)に形成してもよい。
【0038】さらに、上述した実施の形態では、芯部1
1の外周面にこの芯部11を被覆するように層状に本体
13を形成する例について述べたが、図10に示すよう
に、芯部11の上半部における下半部に近接した外周の
片側に、この芯部11と一体に形成され芯部11に対し
て略放射方向で水平な方向に延出する突片17を形成
し、芯部11の外周に本体13を層状に形成して、この
本体13の上半部13bにおける下半部13aに近接し
た片側の突片17の上面17aに、この突片17と層状
となる翼状片14を形成させた形状としてもよい。
【0039】このような形状の止水材10の場合も、図
10(a)(b)に示すように、翼状片14の先端の縁
部15や、翼状片14の上面14bの突条16を選択し
て形成させる。なお、翼状片14の先端14aに縁部1
5を設ける場合は、図10(b)に示すように、翼状片
14の下部に位置する突片17と一体に形成するとよ
い。
【0040】また、上記のような突片17を有した止水
材10では、図10(c)に示すように、突片17の厚
さを大きく形成し、この突片17に、芯部11の中空部
12と平行となる断面円形の小孔18を穿設させる構成
としてもよい。この場合、突片17における圧縮作用
が、芯部11と略同様に得られ、セグメント1へ装着し
セグメント1が連結された際の止水効果が、芯部11に
おける中空部12を有することで得られる効果、すなわ
ち、圧縮に対する反発力が十分に得られことや、適度な
圧縮荷重が得られる効果が同様に得られ、十分な止水効
果が得られることとなる。
【0041】さらに、上述した各実施の形態では、略中
心位置に中空部12を有した芯部11を備えた構造の止
水材10としたが、図11(a),(b),(c)に示
すように、この芯部11を弾性を有する発泡ゴムにて形
成する構成としてもよい。この場合、芯部11の材質と
なる発泡ゴムは、発泡倍率が1.1〜2.5の範囲、好
ましくは、1.3〜2.0の範囲とされたゴム材料とす
る。そして、この発泡ゴムよりなる芯部11にて構成さ
れる止水材10についても、上記中空部12による効果
と同様に、圧縮性が良好となり、止水効果を得ることが
できるとともに、安定した反発力を得ることができる。
【0042】
【実施例】さて、次に、上述した実施の形態における図
1に示す形状の止水材10に対し、具体的な寸法を示し
て図12に示し、この止水材10の止水性能の実施例に
ついて説明する。
【0043】なお、この実施例においては、セグメント
1の凹溝8が、図13に示すようにいずれか一方のセグ
メント1のみに形成される例とする。
【0044】まず、セグメント1の断面形状が半径4m
mの半円形とされた凹溝8に、止水材10の本体13の
直径を8.5mmとしたものを接着剤にて固定し、セグ
メント1幅当たり3〜5tonの圧縮力でジャッキなど
にて圧縮させ、目開き量Dが2mmとなるまで圧縮させ
る。
【0045】この止水材10が取り付けられた連結状態
にて、セグメント1の連結部分である目地部分1a、す
なわち止水材10の位置への最大水圧を7kgf/cm
2 とする。
【0046】このように、止水材本体13の体積を小さ
くしても、十分な止水性能を得られた。また、ジャッキ
推力による圧縮、及び開放の繰り返しに対しても止水性
を維持することができ、翼状片14はセグメント1間か
ら突出することがなく、セグメント1連結時に止水材1
0が破損することがなかった。
【0047】
【発明の効果】以上説明したように本発明による止水材
では、止水材の芯部を非膨張性ゴムにて形成するととも
に、この芯部を、請求項1及び2においては中空部を形
成したので、目開き量が大きい低圧縮率の状態では、こ
の中空部の周囲における断面積が大きく保たれ、適度な
圧縮荷重を保持できるとともに、この中空部を有するこ
とから、容易に圧縮が可能となり、また、目開き量の小
さい圧縮率の高い状態では、緩衝効果のある中空部の体
積を確保することができ、圧縮荷重が極端に大きくなる
ことがなく、圧縮荷重の増加を少なく抑え、広い範囲に
わたり圧縮応力による止水が確保できるという効果があ
る。
【0048】特に、この止水材は、非水膨張性ゴムより
なる芯部に中空部を設けているので、圧縮に対する反発
力が十分に得られ、適度な圧縮荷重として得ることがで
き、すなわち十分な止水効果を得ることが可能となり、
また、圧縮及び開放の繰り返しに対しても、止水性を維
持するという効果がある。
【0049】また、止水材として止水効果を促す水膨張
性ゴムの部分である本体が断面略円形であることから、
水分を吸収した際に芯部に対して放射方向に膨張するこ
ととなり、有効な止水性能を得ることができるという効
果がある。
【0050】また、この止水材は、翼状片を有している
ことから、セグメントの目地部分において、この止水材
が挟着状態となり、連結時の緩衝効果が得られるという
効果がある。
【0051】さらに、この翼状片の先端縁に非膨張性ゴ
ムの縁部を形成した場合では、連結状態の目地部分にて
挟着されることで、この目地部分より膨張した水膨張性
ゴムの部分が突出してしまうことがない。
【0052】また、翼状片に沿って形成される突片に、
芯部と平行となる小孔を穿設させる構成とした場合で
は、突片における圧縮作用が、芯部と略同様に得られ、
セグメントへ装着しセグメントが連結された際の止水効
果が、芯部における中空部を有することで得られる効
果、すなわち、圧縮に対する反発力が十分に得られこと
や、適度な圧縮荷重が得られる効果を得られ、十分な止
水効果が得られることが、この突片と翼状片の部分にて
得られるという効果がある。
【0053】さらに、請求項3及び4の止水材において
は、発泡ゴムにて形成された芯部によって、上記中空部
と同様な良好な圧縮性と十分な止水効果が得られるとと
もに、安定した放射方向の反発力を得ることができると
いう効果がある。
【0054】また、この発泡ゴムよりなる芯部を具備し
た止水材によれば、成形金型を簡素に構成できることか
ら、廉価に得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による止水材の一実施の形態を示す断面
【図2】同止水材が用いられるセグメントの概略斜視図
【図3】図2におけるA部のセグメントの組立概略図
【図4】同止水材を用いた止水構造の分解断面図
【図5】同止水材を用いた止水構造の断面図
【図6】(a)他の実施の形態の止水材の断面図 (b)他の実施の形態の止水材の断面図 (c)他の実施の形態の止水材の断面図
【図7】(a)他の実施の形態の止水材の断面図 (b)他の実施の形態の止水材の断面図
【図8】他の実施の形態の止水構造の断面図
【図9】(a)他の実施の形態の止水材の断面図 (b)他の実施の形態の止水材の断面図
【図10】(a)他の実施の形態の止水材の断面図 (b)他の実施の形態の止水材の断面図 (c)他の実施の形態の止水材の断面図
【図11】(a)他の実施の形態の止水材の断面図 (b)他の実施の形態の止水材の断面図 (c)他の実施の形態の止水材の断面図
【図12】本発明による止水材の一実施例を示す断面図
【図13】同セグメントの断面図
【符号の説明】
1…セグメント 8…凹溝 10…止水材 11…芯部 12…中空部 13…本体 13a…下半部 13b…上半部 14…翼状片 14a…先端 14b…上面 15…縁部 16…突条 17…突片 18…小孔
フロントページの続き (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 (56)参考文献 特開 昭57−85500(JP,A) 特開 平8−303190(JP,A) 実開 昭60−16054(JP,U) 実開 昭62−26497(JP,U) 実開 昭62−44998(JP,U) 実開 平5−73099(JP,U) 実開 昭57−137697(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/38

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 略中心位置に中空部を有して断面略円形
    に形成された帯状の非膨張性ゴムよりなる芯部と、 該芯部の外周を被覆するように層状に形成されるととも
    に、下半部が断面半円状に形成される水膨張性ゴムより
    なる本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
    射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼状片と、 を具備することを特徴とする止水材。
  2. 【請求項2】 略中心位置に中空部を有して断面略円形
    に形成された帯状の非膨張性ゴムよりなる芯部と、 該芯部の少なくとも片側の側面に該芯部に対して略放射
    状に延設される突片と、 前記芯部の外周を被覆するように層状に形成されるとと
    もに、下半部が半円状に形成される水膨張性ゴムよりな
    る本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
    射状に延設されるとともに、前記突片の上面に沿い、該
    突片と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼状片
    と、 を具備することを特徴とする止水材。
  3. 【請求項3】 断面略円形に形成された非膨張性で弾性
    を有する発泡ゴムよりなる帯状の芯部と、 該芯部の外周を被覆するように層状に形成されるととも
    に、下半部が断面半円状に形成される水膨張性ゴムより
    なる本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
    射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼状片と、 を具備することを特徴とする止水材。
  4. 【請求項4】 断面略円形に形成された非膨張性で弾性
    を有する発泡ゴムよりなる帯状の芯部と、 該芯部の少なくとも片側の側面に該芯部に対して略放射
    状に延設される突片と、 前記芯部の外周を被覆するように層状に形成されるとと
    もに、下半部が半円状に形成される水膨張性ゴムよりな
    る本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
    射状に延設されるとともに、前記突片の上面に沿い、該
    突片と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼状片
    と、 を具備することを特徴とする止水材。
  5. 【請求項5】 前記翼状片の先端に、非膨張性ゴムより
    なる縁部を有したことを特徴とする請求項1から4のい
    ずれかに記載の止水材。
  6. 【請求項6】 前記翼状片の上面に、突条が形成された
    ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の止
    水材。
  7. 【請求項7】 前記突片には、前記芯部と平行となる小
    孔が穿設されていることを特徴とする請求項2又は4又
    は5又は6記載の止水材。
  8. 【請求項8】 シールドトンネルを構築する土木工事用
    セグメントの目地部分となる他のセグメントと互いに対
    向する接合縁部に形成される断面半円状の凹溝に、下半
    部が断面半円状に形成される水膨張性ゴムよりなる本体
    と、該本体の少なくとも片側の側面に略放射状に延設さ
    れる水膨張性ゴムよりなる翼状片とを具備した止水材の
    前記本体の下半部を嵌合させるとともに、前記凹溝の縁
    部に前記止水材の翼状片を当接させて装着させることを
    特徴とする止水材を用いたセグメントの止水構造。
  9. 【請求項9】 前記セグメントは、セグメント同士が互
    いに組み合うように各接合縁部に段部とこの段部に対し
    て延出する板部とが形成され、この板部と段部の入隅角
    部分で、セグメント同士を互いに連結した際に板部の先
    端面と対向する面に凹溝が形成されていることを特徴と
    する請求項8記載の止水材を用いたセグメントの止水構
    造。
  10. 【請求項10】 シールドトンネルを構築する土木工事
    用セグメントの目地部分となる他のセグメントと互いに
    対向する接合縁部に形成される断面半円状の凹溝に、請
    求項1から7のいずれかに記載の止水材の前記本体の下
    半部を嵌合させるとともに、前記凹溝の縁部に前記止水
    材の翼状片を当接させて装着させることを特徴とする止
    水材を用いたセグメントの止水構造。
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