JP4020940B2 - 止水用閉塞栓 - Google Patents

Description

本発明は、管もしくは穿設孔に挿入して使用する止水用閉塞栓に関する。

導水管もしくはトンネル等の内壁に穿設された孔を、止水を目的として閉塞しなければならない場合がある。例えば、シールドトンネルの一次履工としてのシールセグメントにおいては、裏込材を注入するために該シールセグメントに孔を穿設して、この孔から裏込材を注入し、注入後にはこの孔を閉塞する必要がある。かかる孔はセグメントの厚みが大きい場合には管状となる場合もある。

従来においては、穿設された孔を閉塞するために、孔が管状である場合には管状孔の内側に雌ネジを切り、雄ネジを切った栓をすることなどが行われていた。また、最近では、円筒ゴムを締付け金具に挟持し、該締付け金具を締付けて該円筒状ゴムを圧縮することによりその円筒側面を管の内壁に密着させるゴム製止水コマが開発されている。

しかしながら、従来の技術は、特にシールドトンネル等において地盤からの湧水が起こることが多い場合には、いずれも止水に対する対策としては不十分であり、閉塞した孔から漏水するなどの問題があった。特に、管状孔にネジを切って閉塞したような場合には、腐食により管状孔内壁の凹凸が激しくなり、補修により再度孔を閉塞する場合には、もはや完全に止水を行うことは極めて難しかった。

そこで、本発明の目的は、管もしくは穿設孔の内壁に凹凸があっても長期に亘り良好に止水することのできる止水用閉塞栓を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明は、夫々下記のとおりである。

（１）穿設孔に挿入して使用する止水用閉塞栓において、円筒状水膨張性部材がこの断面直径対比大小二枚の円盤状保持板に挟持されてなる閉塞栓部に、少なくとも２本の棒状部材が緩挿され、該棒状部材の、前記小円盤状保持板側に延在する一端がＬ字状に湾曲し、かつ前記大円盤状保持板に延在する他端が前記円筒状水膨張性部材の内部方向に向けて螺刻され、前記小円盤状保持板表面には前記棒状部材の本数に対応する個数の凸部が、前記棒状部材を回転させた際にそのＬ字状湾曲部を前記小円盤状保持板の外側に向けて係止する箇所に固着され、前記棒状部材の、前記大円盤状保持板に延在する他端付近には締付ナットが螺合され、前記締付ナットを締付けて前記円筒状水膨張性部材を前記大小二枚の円盤状保持板間で圧縮することにより該水膨張性部材の円筒状側面が、止水すべき穿設孔の内壁に密着することを特徴とする止水用閉塞栓である。

（２）前記（１）記載の止水用閉塞栓において、前記円筒状水膨張性部材の円筒側面に多数の凸部が設けられている止水用閉塞栓である。

（３）前記（１）または（２）記載の止水用閉塞栓において、前記円筒状水膨張性部材と前記大円盤状保持板との間に円盤状水膨張性部材が介在する止水用閉塞栓である。

本発明の止水用閉塞栓は、止水すべき管もしくは穿設孔の内壁に円筒状水膨張性部材を密着させ、さらに前記円筒状水膨張性部材が吸水し膨脹することで、その密着性をより高めることで、従来の止水具では到底実現することのできなかった良好な止水を可能にした。従って、水量が多く、しかも管もしくは穿設孔の内壁に凹凸があっても長期に亘り良好に止水することができる。特に、前記（１）または（２）記載の止水用閉塞栓は、シールセグメントの厚さの小さい穿設孔に適している。

本発明の止水用閉塞栓は、止水すべき管もしくは穿設孔の内壁に円筒状水膨張性部材が密着し、さらに前記円筒状水膨張性部材が吸水し膨脹することで、その密着性がより高まるので、従来の止水具に比し優れた止水性を有している。従って、水量が多く、しかも管もしくは穿設孔の内壁に凹凸があっても長期に亘り良好に止水することができる。

まず、本発明に使用することのできる水膨張性部材料について具体的に説明する。
かかる水膨張性部材料としては、例えば水膨張性ポリウレタン樹脂、水膨張性ポリアクリル酸ソーダ、水膨張性ポリスルホン酸ソーダ、水膨張性ポリビニルアルコールなどの水膨張性樹脂、あるいはこれら水膨張性樹脂と、非水膨張性の樹脂類、例えば天然ゴム、合成ゴム、もしくは再生ゴム等のゴム類、塩化ビニル樹脂類、エチレン−酢酸ビニル共重合体類を混練して得られるもの等を挙げることができ、好ましくは水膨張性樹脂と非水膨張性樹脂の混練物がよい。

前記水膨張性樹脂として特に好ましいのは水膨張性ウレタン樹脂であり、とりわけ以下に述べる水膨張性ポリウレタン樹脂を使用することが好ましい。
この水膨張性ポリウレタン樹脂は、一般式、
Ｒ［（ＯＲ’）_n］_p
［式中、Ｒは多価アルコール残基、（ＯＲ’）はオキシエチレン基と炭素原子数３〜４のアルキレン基とからなるポリオキシアルキレン鎖（但し、オキシエチレン基の割合は（ＯＲ’）全体の２０〜１００重量％を占める）、ｎはオキシアルキレン基の重合度を示す数で、水酸基当量が２００〜２５００となるに相当する数、ｐは２〜８、好ましくは２〜４の数］
で示されるポリエーテルポリオールの一種または二種以上の混合物と、ポリイソシアネートとを反応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量１〜１２％、好ましくは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーと、架橋剤として、一分子当たり２〜６個の活性水素を有し、且つ活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５０００であるポリオール、ポリアミンまたはそれらの混合物と反応することによって得ることができる。

前記多価アルコールとしては、例えば、二価アルコール（例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等）、三価アルコール（例えば、グリセリン、トリオキシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプタントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例えば、エリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテトロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール（例えば、アドニット、アラビット、キシリット等）、六価アルコール（例えばソルビット、マンニット、イジット等）等を例示することができる。

また、前記一般式で示されるポリエーテルポリオールは、かかる多価アルコールに常法によりエチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドを所望の分子量となるように且つエチレンオキサイド基含量が所望の含量となるように付加せしめることによって製造することができる。また、エチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとはランダム状でもブロック状に付加してもよい。また、前記ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン基の重量割合は２０〜１００重量％がよく、２０重量％未満では水膨張性が不十分となることがあるので好ましくない。

ポリイソシアネートとしては任意のもの、例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，５−ビス−イソシアネート−１，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等を使用することができる。脂肪酸トリイソシアネートは部分的に併用しうる。芳香族ポリイソシアネートも使用することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例えば、２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートまたはそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジイソシアネート、ｍ−またはｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート及びそれらの異性体を例示することができる。

また、カルボジイミド基、ウレトジオン基、ウレタン基、ウレトイミン基、ビウレット基またはイソシアヌレート環を含有する芳香族ポリイソシアネートも使用することができる。

前記架橋剤としては、一分子当たり２〜６個の活性水素を有し、且つ活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５０００であるポリオール、ポリアミンまたはそれらの混合物であって、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレングリコール、エチレンオキサイドやプロピレンオキサイドのごときアルキレンオキサイドとグリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールのごとき低分子量トリオール又はペンタエリスリトールのごとき低分子量テトラオール又はソルビトールのごとき低分子量ヘキサオールとの重合物、エチレンジアミン、４，４’−メチレンビス−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそれらと前記アルキレンオキサイドとの重合物などを例示することができる。

前記水膨張性樹脂と非水膨張性樹脂との混練は樹脂同士混練してもよいし、前記水膨張性樹脂の硬化時に前記非水膨張性樹脂類を混合して、硬化と混練を同時に行ってもよい。

本発明においては、前記水膨張性部材以外の締付け金具等の構成部材の材質は特に制限されるべきものではないが、耐久性等の見地からステンレス鋼等とすることが好ましい。

次に、上述の水膨張性部材が円筒形態にて締付け金具に挟持された本発明の止水用閉塞栓の好適例について以下に具体的に説明する。

本発明の好適例を図１および図２に基づき説明する。
図１に示す止水用閉塞栓では、円筒状水膨張性部材２１がこの断面直径対比大小二枚の円盤状保持板２２、２３に挟持されてなる閉塞栓部２４に、２本の棒状部材２５、２６が緩挿されている。棒状部材の本数は特に制限されるべきものではなく、例えば、止水すべき孔が大きく止水用閉塞栓の断面直径が大きい場合には、３本またはそれ以上としてもよい。

止水すべき孔の内側に雌ネジを切った跡があるような場合には、円筒状水膨張性部材２１の円筒側面に多数の凸部が設けられていることが好ましい。

各棒状部材２５、２６は、小円盤状保持板２３側に延在する一端をＬ字状に湾曲させ、孔の裏面に引っ掛かるようにしてある。一方、大円盤状保持板２２に延在する他端は、円筒状水膨張性部材内部に向けて螺子山が螺刻されている。なお、（ｂ）に示すように、螺子山が螺刻された棒状部材の端部を切欠することにより、その部分を挟持して容易に棒状部材を回転させることができる。

小円盤状保持板２３の表面には、各棒状部材２５、２６を回転させた際にＬ字状湾曲部を小円盤状保持板の外側に向けて係止する凸部２７が夫々固着されている。

大円盤状保持板２２に延在する棒状部材２５、２６の他端付近には締付ナット２８が螺合され、締付ナット２８を締付けて円筒状水膨張性部材２１を大小二枚の円盤状保持板２２、２３間で圧縮する。これにより水膨張性部材２１の円筒状側面が、止水すべき穿設孔の内壁に密着し、さらに円筒状水膨張性部材が吸水して膨脹すると、さらにその密着性が高まることになる。

また、円筒状水膨張性部材２１と大円盤状保持板２２との間に円盤状水膨張性部材２９が介在することが、止水をより完全なもとのする上で好ましい。

本発明の好適例の閉塞栓を実際にシールセグメントの穿設孔に装着する場合について図２に基づき説明する。
まず、（ａ）に示すように、閉塞栓部２４を、孔に挿入し、しかる後、各棒状部材２５、２６を回転させてＬ字状湾曲部を小円盤状保持板の外側に向けて凸部２７に係止させ、孔の裏面に引っ掛ける。

次いで、（ｂ）に示すように、締付ナット２８を締付けて円筒状水膨張性部材２１を圧縮することにより該円筒状水膨張性部材２１の円筒側面を孔の内壁に密着させ、同様に円盤状水膨張性部材２９も密着させる。

この好適例の発明は、シールセグメントの厚さの小さい、例えば地下鉄のトンネルのカーブ部分の内壁における鋳鉄製のシールセグメントに穿設された裏込材の注入孔を閉塞するために使用するのに、特に適している。

本発明の好適例の止水用閉塞栓の表面および裏面を示す斜視図である。 前記止水用閉鎖栓の孔への装着の様子を示す説明図である。

符号の説明

２１ 円筒状水膨張性部材
２２，２３ （大小）円盤状保持板
２４ 閉塞栓部
２５，２６ 棒状部材
２７ 凸部
２８ 締付ナット
２９ 円盤状水膨張性部材

Claims (3)

1. 穿設孔に挿入して使用する止水用閉塞栓において、円筒状水膨張性部材がこの断面直径対比大小二枚の円盤状保持板に挟持されてなる閉塞栓部に、少なくとも２本の棒状部材が緩挿され、該棒状部材の、前記小円盤状保持板側に延在する一端がＬ字状に湾曲し、かつ前記大円盤状保持板に延在する他端が前記円筒状水膨張性部材の内部方向に向けて螺刻され、前記小円盤状保持板表面には前記棒状部材の本数に対応する個数の凸部が、前記棒状部材を回転させた際にそのＬ字状湾曲部を前記小円盤状保持板の外側に向けて係止する箇所に固着され、前記棒状部材の、前記大円盤状保持板に延在する他端付近には締付ナットが螺合され、前記締付ナットを締付けて前記円筒状水膨張性部材を前記大小二枚の円盤状保持板間で圧縮することにより該水膨張性部材の円筒状側面が、止水すべき穿設孔の内壁に密着することを特徴とする止水用閉塞栓。
2. 前記円筒状水膨張性部材の円筒側面に多数の凸部が設けられている請求項１記載の止水用閉塞栓。
3. 前記円筒状水膨張性部材と前記大円盤状保持板との間に円盤状水膨張性部材が介在する請求項１または２記載の止水用閉塞栓。

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