JP3557692B2 - 止水材 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シールドセグメントなどの目地部分に配設され、漏水などを防止する止水材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、市街地などの地下に掘削されるトンネル工事の施工には、シールド工法が採られており、図2に示すような、ユニット化された多数のセグメント1を用いて、トンネル施工の際に、各セグメント1を坑道の周壁方向aと坑道の長さ方向bとの両方向に沿い密に連結させるようになっている。
そして、各セグメント1の板面の4周には、周壁回り方向に沿った前後のフランジ2と長さ方向に沿った上下のフランジ3とが枠形に成形されていて、坑道内にてこれらセグメント1を連結させる際には、互いに隣接する各フランジ2,3をそれぞれ密接させ、結合ボルト4によって締着させ連結するようになっている。
【0003】
このセグメント1による施工において、坑道の地山からの湧水が坑道内に漏水することを防止するために、連結された各セグメント1の目地となる各フランジ2,3の対向する接合面2a,3aには止水処理が施される。これは、図7に示すように、各フランジ2,3の接合面2a,3aに取付溝5を形成し、この取付溝5に略半部が突出するように帯状の止水材6を接着固定させて、両接合面2a,3aを対向させた際に、両止水材6を密着させるようになっている。
【0004】
この従来の止水材6によれば、図7に示すように、各セグメント1を締着結合させると、各止水材6はフランジ2,3の接合面2a,3aより突出しているので、両フランジ2,3は接触せず、両止水材6のみが互いに当接することとなる。そして、結合ボルト4による締着を行うことで、フランジ2,3の接合面2a,3a間の距離(目開き量)Cを縮め、各止水材6を圧縮させ止水効果を得るようになっている。
【0005】
これは、セグメント1の連結施工時には、目開き量Cをできるだけ小さく、好ましくは0mmとなるように作業が行われ、トンネル完成後に地盤の変動などが起きた場合、セグメント1同士を連結する接合面2a,3a間に間隙などを起こし、目開き量Cが再び生じた際にも、止水材6の圧縮状態が大きく変化せずに十分な止水効果を保たせるようにするためである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の止水材6によるセグメント1の止水処理構造では、止水材6の形状が断面中実形状の帯状部材であることから、結合ボルト4にてフランジ間(目開き量)Cを縮めこの止水材6を圧縮させるが、例えばこの止水材6の厚さを10mmとし、取付溝5の深さを7mm、止水材6を圧縮させない状態での目開き量Cを6mmとした場合は、図5のグラフ中の○印に示されるように、目開き量Cを大きく設定した状態すなわち止水材6の圧縮率を低く設定した場合では圧縮応力(圧縮荷重)が小さく、目開き量Cを小さく設定し各接合面2a(3a)間を接近させた状態すなわち止水材6の圧縮率を大きく設定する場合では圧縮応力(圧縮荷重)が急激に大きくなってしまい、結合ボルト4による締着作業すなわち止水材6を十分に圧縮させる作業に不具合が生じるという欠点があり、対向するフランジ2(3)同士の接合面を密着させてセグメント1を連結することができないという欠点がある。
【0007】
このことから、圧縮応力(圧縮荷重)によって決定される止水材の止水効果を所定の範囲とする、止水材の圧縮率の範囲、すなわち目開き量の範囲が狭くなってしまうという問題があり、セグメントの連結施工時における許容できる誤差の範囲が狭まってしまうという問題が生じる。
【0008】
そこで本発明は、上記問題点を解消するために、目開き量を縮め各セグメント間を密着して連結する際にも容易に圧縮されることが可能となるとともに、目開き量が大きく圧縮率が低い状態でも十分な圧縮応力が得られ十分な止水効果を得ることができる止水材を提供することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
次に、上記の目的を達成するための手段を、実施例に対応する図面を参照して説明する。
この発明の止水材7は、シールドセグメント1の目地部分に形成された取付溝5に配置される帯状の止水材において、ゴム弾性を有する帯状の止水材7の内部に、外側当接面9(8)と直交する高さ方向の長さHが幅方向の長さWに対して1.2〜3倍に設定された中空部12が、該帯状の止水材7の長手方向に連続して形成されている。
【0010】
前記帯状の止水材7は、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した水膨張性ゴム材料からなり外側当接面に位置する水膨張部7B,7Bと、通常のゴム材料からなる帯状本体7Aとを複合成形し共加硫したものからなり、前記中空部12が前記帯状本体7Aの内部に形成されていることを特徴としている。
【0011】
また、この帯状の止水材7が、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した1.5倍以上の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料からなり外側当接面に位置する水膨張部と、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した1.5倍未満の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料からなる帯状本体とを複合成形し共加硫したものからなり、前記中空部が帯状本体内部に形成されていることを特徴としている。
【0012】
さらに、この中空部12の形状は、楕円形状、長方形状、三角形状、菱形状、五角形や六角形などの多角形状、などでもよく、さらには、この中空部12を複数、好ましくは2〜4ヵ所に設けてもよい。
【0013】
【作用】
帯状の止水材7の外側当接面9(8)と直交する方向(H)を長尺とされる中空部12は、厚さ方向に長尺とされて前記止水材7の内部に形成されており、セグメント1などに装着された際には、この中空部12が圧縮される方向に長尺な状態となる。
これにより、この止水材7は、容易に圧縮が可能とされるとともに、広い目開き量Cの範囲で十分な止水効果を保つ圧縮応力が得られる。
【0014】
【実施例】
図1は本発明による止水材の一実施例を示す断面図、図2は同実施例の止水材が装着されるセグメントの概略斜視図、図3は同実施例による止水材のセグメントへの装着状態を示す図2における III−III 線断面図である。
なお、以下に説明する実施例において、上述した従来例と同一または同等部分には同一符号を付して説明し、説明を省略する。
【0015】
この実施例の止水材7は、図1に示すように、外側当接面となる上面8と底面9とが互いに平行な平坦に形成されるとともに、左右側部10,11がやや膨出形成された断面略六角形状のゴム弾性及び可撓性を有する帯状の部材である。
【0016】
この止水材7は、帯状本体7Aの材質が水分に触れても体積の変化がない特性を有する加硫ゴムなどの通常のゴム材料よりなる非膨張性ゴムより形成され、また、この帯状本体7Aの上面8及び底面9には、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水膨張性樹脂としての高吸水性樹脂とゴム材料としての合成ゴムとを混合成形加硫された水膨張性ゴム材料よりなる水膨張部7Bが重層され、帯状本体7Aと一体に形成されている。
【0017】
なお、上記加硫ゴムは、天然ゴム及びイソプレンゴム、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、ブチルゴム等の合成ゴムより構成される。
【0018】
また、この止水材7の本体7Aの内部には、外側当接面としての底面9と平行な幅方向に対して、この底面9と直交する高さ方向の長さHを長尺に形成される中空部12が本体7Aの長手方向に連続して略管状に形成されている。
【0019】
この中空部12は、本実施例では、図1に示すように、中央と左右の3ヵ所に形成されており、それぞれ上部を半円上に湾曲形成し、下部を矩形に形成された形状とされ、左右の中空部12bが中央の中空部12aよりやや小さく形成されている。
【0020】
なお、これら中空部12は、底面9と直交する方向の縦の長さHが、幅方向の長さWに対して、1.2〜3倍、好ましくは1.3〜2.8倍に設定され形成される。
【0021】
そして、この止水材7は、セグメント1のフランジ2,3に形成された取付溝5の底部に底面9を当接させ、このセグメント1に巻回されて装着される。装着時は、接着などの固定手段を用いる。
また、止水材7の上面8は、このセグメント1に連結される他のセグメント1に装着された止水材7の上面8と対向し当接するようになっている(図3参照)。
【0022】
次に、上述した実施例の止水材7をセグメント1に装着させた状態での、目開き量Cと圧縮荷重との関係について説明する。
はじめに、この止水材7は、上面8と底面9との間の長さである厚さが10mmに形成され、セグメント1のフランジ2,3に形成される取付溝5の深さは7mmとする。
【0023】
また、比較例として、比較例1には、本実施例の止水材7と外形が同一に形成される図4(a)に示すような従来の中実状の止水材6、比較例2には、比較例1と同様に本実施例の止水材7と外形が同一に形成され、かつ中空部21の形状を縦方向に長尺ではなく、幅方向に長尺に形成させた図4(b)に示すような止水材20を用いる。
いずれも止水材6,20の厚さは10mmに形成される。
【0024】
そして、これら止水材7,6,20を取付溝5に装着させ、フランジ2,3を対向させると、図3に示すように、両フランジ2(3)の当接面2a(3a)間、すなわち目開き量Cは、6mmとなる。
【0025】
図5はこれら止水材7,6,20の、目開き量Cと、圧縮荷重すなわち止水材を圧縮させるための荷重値、との関係を示すグラフである。
また、表1は本実施例の止水材7と比較例2の止水材20とによる、各目開き量Cにおける止水材の止水性能の測定結果である。
【0026】
【表1】
【0027】
この図5におけるグラフによれば、比較例1の止水材20(図5中○印)は、従来の技術で述べたように、目開き量Cの大きい時は圧縮荷重が高く、止水性が良好となったが、目開き量Cを0mmまで圧縮させること、すなわち厚さ10mmの中実の止水材6を厚さ7mmまで圧縮させることが不可能であり、また、目開き量Cの減少度に比べ、圧縮荷重の増加度が急激に増すことから、最適な止水効果を得る目開き量Cの範囲が狭くなる。
【0028】
また比較例2の止水材20(図5中△印)は、中空部21が設けられていることによって圧縮性が良好となり、目開き量Cを0mmまで圧縮させることが可能となることが判るが、目開き量Cの大きな時は圧縮荷重が低く、この目開き量Cの大きい状態では、表1に示すように、止水性能が低くなるという結果が得られた。
【0029】
そして、本実施例の止水材7(図5中●印)によれば、目開き量Cの大きな状態から圧縮応力による止水に必要な圧縮荷重値を得ることができ、また、目開き量Cを0mmまで圧縮させることができ、表1に示すように止水性能も十分な止水効果を得ることが可能となる。
【0030】
すなわち、底面9に対して直交する方向を長尺とされた中空部12が、圧縮方向に長尺であることから、目開き量C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、中空部12を有することから容易に圧縮させることが可能となり、また目開き量C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、本実施例の止水材7は、非水膨張性ゴムよりなる本体7A部分に中空部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る。
また、このことから、止水材7として止水効果を促す水膨張性ゴムの部分、すなわち外側当接面である上面8と底面9に設けた水膨張部7Bを、小さく構成でき、廉価に製作ができることとなる。
【0032】
なお、上述した実施例の止水材7は、その材質を非水膨張性ゴムと水膨張性ゴムとを複合一体化させた例について述べたが、水膨張性ゴムまたは非水膨張性ゴムの単体より形成されてもよい。
【0033】
また、上記実施例では、止水材7を、帯状本体7Aと水膨張部7Bとで構成し、それぞれの材質を、非膨張性ゴムと水膨張性ゴム材料とで構成した例について述べたが、この止水材7を、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した1.5倍以上の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料と、1.5倍未満の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料複合成形品とを共加硫したもので成形し、中空部12を1.5倍未満の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料部分に形成する構成としてもよい。
【0034】
さらに、上述した実施例では、止水材本体7Aの内部に形成される中空部12の形状及び数を、上部が半円形状に下部を矩形状に形成し3ヵ所とした例について述べたが、図7(a)乃至(k)に示すように、この中空部12の形状を、楕円形状、長方形状、三角形状、菱形状、五角形や六角形などの多角形状、またこれら形状を組み合わせたものなどでもよく、さらには、この中空部12の数を複数、好ましくは2〜4ヵ所に設けてもよい。なお、図7(k)に示すように、止水材7の上面8に当接突条8aを設けた形状としてもよい。
【0035】
さらにまた、上述した実施例では、セグメント1のコーナー部における止水材7の形状については特に詳述していないが、セグメント1の四隅であるこれらコーナー部には、止水材を直角に折曲形成し、額縁状に加工した角部用の止水材を用いる構成としてもよい。
【0036】
【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、外側当接面に対して直交する方向を長尺とされた中空部が、圧縮方向に長尺であることから、目開き量が大きい低圧縮率の状態では、この中空部の周囲における断面積が圧縮方向に対して大きく保たれることとなり、適度な圧縮荷重を保持できるとともに、中空部を有することから容易に圧縮させることが可能となる。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に周囲が圧縮されその体積を確保することができるので、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。本発明では、上記外側当接面に、水膨張部を共加硫により形成しているので、その止水効果は一層確実である。
【0037】
すなわちこの止水材によれば、目開き量の大きな状態から圧縮応力による止水に必要な圧縮荷重値を得ることができ、また、目開き量を0mmまで圧縮させることができるので、止水性能も十分な止水効果を得ることが可能となる。
【0038】
また、この止水材をセグメントの連結施工時に用いた場合に、中空部を有することから、容易に圧縮でき、目開き量を0mmとなるように作業を行うことが可能となり、トンネル完成後に地盤の変動などが起きた場合、セグメント同士を連結する接合面間に間隙などを起こし、目開き量が再び生じた際にも、圧縮荷重が大きく変化せずに十分な止水効果を保つことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による止水材の一実施例を示す断面図
【図2】同実施例の止水材が装着されるセグメントの概略斜視図
【図3】同実施例による止水材のセグメントへの装着状態を示す図2における III−III 線断面図
【図4】(a)比較例1の止水材の断面図
(b)比較例2の止水材の断面図
【図5】同実施例による止水材と比較例1,2との目開き量と圧縮荷重との関係を表すグラフ図
【図6】(a)〜(k)他の実施例による止水材の断面図
【図7】従来の止水材の装着状態を示す概略断面図
【符号の説明】
1…セグメント
7…止水材
8…外側当接面(上面)
9…外側当接面(底面)
12…中空部
H…高さ
W…幅
Claims (2)
- シールドセグメントの目地部分に形成された取付溝に配置される帯状の止水材において、ゴム弾性を有する帯状の止水材の内部に、外側当接面と直交する高さ方向の長さが幅方向の長さに対して1.2〜3倍に設定された中空部が、該帯状の止水材の長手方向に連続して形成されており、前記帯状の止水材は、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した水膨張性ゴム材料からなり外側当接面に位置する水膨張部と、通常のゴム材料からなる帯状本体とを複合成形し共加硫したものからなり、前記中空部が前記帯状本体の内部に形成されていることを特徴とする止水材。
- シールドセグメントの目地部分に形成された取付溝に配置される帯状の止水材において、ゴム弾性を有する帯状の止水材の内部に、外側当接面と直交する高さ方向の長さが幅方向の長さに対して1.2〜3倍に設定された中空部が、該帯状の止水材の長手方向に連続して形成されており、前記帯状の止水材は、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した1.5倍以上の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料からなり外側当接面に位置する水膨張部と、水膨張性樹脂とゴム材料とを混合した1.5倍未満の体積膨張倍率を有する水膨張性ゴム材料からなる帯状本体とを複合成形し共加硫したものからなり、前記中空部が帯状本体内部に形成されていることを特徴とする止水材。
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