JP4117086B2

JP4117086B2 - 可撓性セグメント

Info

Publication number: JP4117086B2
Application number: JP19284199A
Authority: JP
Inventors: 成彦天野; 亘太田; 陽夫磯; 能章町田
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 1999-07-07
Filing date: 1999-07-07
Publication date: 2008-07-09
Anticipated expiration: 2019-07-07
Also published as: JP2001020689A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの環状支持体を構成する可撓性セグメントに関し、さらに詳しくは、トンネル周方向の接合部での止水性を向上するようにした可撓性セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、トンネルの掘削作業においては、シールド掘進機によってトンネルを掘り進む際に、トンネル内面に沿って複数個のセグメントからなる環状支持体をトンネル掘進方向に順次組み立てて行くことによりトンネル内面を支持するようにしている。
【０００３】
また、トンネルは周辺地盤が不等沈下や地震動などによって変動する際に、その変形に追従して変位する必要がある。そのため、トンネルの大きな変位が想定される部位には可撓性セグメントからなる環状支持体を挿入し、これら可撓性セグメントによってトンネルの捻じれや剪断変形等の変位を吸収するようにしている。
【０００４】
上記可撓性セグメントは一対の鋼製の枠セグメントの間にゴムブロックを介装し、該ゴムブロックを枠セグメントに対して加硫接着やボルト締めなどの手段で密着させた構造になっている。
【０００５】
このように構成される可撓性セグメントは、ゴムブロックの変形によりトンネルの変位を吸収可能であるものの、ゴムブロックが大きく変形するとトンネル周方向の接合面における面圧が低下するため、たとえ接合面に止水材を介在させたとしても漏水を生じる虞がある。そのため、従来の可撓性セグメントではゴムブロックの接合面にトンネル周方向に突出する凸部を形成したり、或いは施工前にゴムブロックを枠セグメント間で圧縮状態にすることでゴムブロックの接合面をトンネル周方向に膨出させている。
【０００６】
しかしながら、上述のようにゴムブロックの接合面を単に突出させたのでは依然として止水効果の著しい向上はできなかった。また、ゴムブロック接合面の突出量を大きくすれば止水性を向上することが可能であるものの、この突出量を大きくすると施工時にゴムブロックの接合面や該接合面に配置した止水材を損傷しやすくなり、しかも環状支持体を完成するための最後の可撓性セグメントを挿入する際に接合面の凸部が干渉することにより施工作業が困難になってしまう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、トンネル周方向のセグメント接合部での止水性を向上することを可能にした可撓性セグメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の可撓性セグメントは、円弧状に形成された一対の枠セグメントの間にゴムブロックを介装した構造を有し、トンネル周方向に複数個を連結して環状支持体を構成する可撓性セグメントにおいて、前記ゴムブロックのトンネル周方向の端部に偏芯軸をトンネル軸方向に配向させたカムを埋設し、前記偏芯軸を前記一対の枠セグメントに軸支したことを特徴とするものである。
【０００９】
このようにゴムブロックのトンネル周方向の端部にカムを埋設し、その偏芯軸を一対の枠セグメントに軸支したので、可撓性セグメントの施工後に前記偏芯軸を捻ってカムを接合面側へ突出させることにより、隣り合うゴムブロックの接触面圧を増加させ、トンネル周方向のセグメント接合部での止水性を大幅に向上することができる。また、カムの偏芯軸を捻ることによりゴムブロックの接触面圧を増加させるので、施工時における接合面の突出量を小さくし、可撓性セグメントの施工作業を簡単に行うことが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１は環状支持体を設けたトンネル構造を例示するものである。図１に示すように、トンネルの掘削作業においては、シールド堀進機によってトンネルを掘り進む際に、トンネル内面に沿って複数個の剛性セグメントＳ’からなる環状支持体Ｒ’をトンネル堀進方向に順次組み立てて行くことによりトンネル内面を支持する。そして、トンネルの大きな変位が想定される部位には、トンネル内面に沿って可撓性セグメントＳからなる環状支持体Ｒを挿入し、これら可撓性セグメントＳによってトンネルの捻じれや剪断変形等の変位を吸収する。
【００１４】
図２は可撓性セグメントを例示するものである。図２に示すように、可撓性セグメントＳは、円弧状に形成された一対の鋼製の枠セグメント１，１の間にゴムブロック２を介装し、該ゴムブロック２を枠セグメント１に対して加硫接着やボルト締めなどの手段で密着させた構造になっている。枠セグメント１は内側板１ａ及び外側板１ｂを有し、これら内側板１ａと外側板１ｂとの間に複数枚の桁板１ｃが設けられている。
【００１５】
また、可撓性セグメントＳには枠セグメント１の内側板１ａとゴムブロック２を貫通しながらトンネル軸方向に延長する複数本の推力ロッド３が設けられている。この推力ロッド３の端部と枠セグメント１の外側板１ｂとの間にロッド受け部材４を挿入することにより、これら推力ロッド３がシールド堀進機の推力を支持するようになっている。一方、ロッド受け部材４の非装着状態においては、枠セグメント１，１の相互間隔が可変となる。また、推力ロッド３にはナット５が外挿され、該ナット５を推力ロッド３の外周面に設けた雄ねじ部に締め付けることにより、枠セグメント１，１の相互間隔を狭めてゴムブロック２を圧縮状態に保持するようになっている。
【００１６】
図３は本発明の第１実施形態からなる可撓性セグメントを示すものである。本実施形態において、図１及び図２と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。
【００１７】
図３に示すように、ゴムブロック２のトンネル周方向の端部には、偏芯軸６をトンネル軸方向に配向させたカム７が埋設され、その偏芯軸６が一対の枠セグメント１，１の内側板１ａ，１ａに軸支されている。このカム７は円形の断面形状を有し、その偏芯軸６を中心からずれた位置に備えている。図５に示すように、可撓性セグメントＳの施工前においては、偏芯軸６とゴムブロック２の接合面２ａとの距離が最小となるように設定されている。一方、図６に示すように、可撓性セグメントＳの施工後においては、偏芯軸６を回転させることによりカム７の偏芯量に応じてゴムブロック２の接合面２ａを無段階又は多段階の突出量で突出させるようになっている。なお、図６は偏芯軸６とゴムブロック２の接合面２ａとの距離を最大にして最大突出量ｔを得た状態である。
【００１８】
施工前において、ゴムブロック２は未圧縮状態になっている。このゴムブロック２は施工前の厚さがＴ₁であり、しかも未圧縮状態ではトンネル周方向の接合面が可撓性セグメントＳの端面から突出しないように設計されている。
【００１９】
可撓性セグメントＳを施工する場合、先ず、図３に示すように、ゴムブロック２を未圧縮状態にしたまま可撓性セグメントＳをトンネル周方向に連結して環状支持体Ｒを形成する。次いで、図４に示すように、ナット５の締付によりゴムブロック２を圧縮状態にし、その厚さをＴ₂とする。または圧縮状態にした可撓性セグメントＳをトンネル周方向に連結して環状支持体Ｒを形成する。更に、偏芯軸６を捻ることによりカム７の偏芯量に応じて隣り合うゴムブロック２，２の接触面圧を増加させる。
【００２０】
なお、図１に示すトンネル掘削作業において、剛性セグメントＳ’からなる環状支持体Ｒ’の間に可撓性セグメントＳからなる環状支持体Ｒを組み立て、シールド堀進機の推力が可撓性セグメントＳに伝達されない程度に安定してから、圧縮状態のゴムブロック２の伸び変形を許容するように推力ロッド３のナット５を緩めて施工を完了する。施工後、ゴムブロック２は所定の圧縮量を保持し、トンネルに変位が生じた際にその変位を吸収するように伸長する。
【００２１】
上記実施形態からなる可撓性セグメントでは、ゴムブロック２のトンネル周方向の端部にカム７を埋設し、その偏芯軸６を一対の枠セグメント１，１に軸支した構造になっている。そのため、可撓性セグメントＳの施工後にカム７の偏芯軸６を捻ることにより、隣り合うゴムブロック２，２の接触面圧を増加させ、可撓性セグメントＳのトンネル周方向の接合部での止水性を従来に比べて向上することができる。また、ゴムブロック２の面圧はカム７の機械的作用により得られているので、時間経過に伴う面圧分布変化が極めて少ない。しかも、ゴムブロック２の劣化等により止水性が低下した場合には最大突出量ｔに至るまでカム７の偏芯軸６を追加的に捻ることにより、隣り合うゴムブロック２，２の接触面圧を更に増加させることが可能である。
【００２２】
また、カム７によりゴムブロック２の接触面圧を増加させているので、ゴムブロック２の接合面に凸部を設けたり、施工時にゴムブロック２を多大の圧縮状態にしてその接合面をトンネル周方向に膨出させる必要がない。そのため、環状支持体Ｒを完成するための最後の可撓性セグメントＳを簡単に挿入することができる。しかも、可撓性セグメントＳの挿入に際してゴムブロック２の接合面が擦れないので、その接合面に配置した止水材が施工時に剥離することはない。
【００２３】
カムの構造は上記実施形態に限定されることはなく、種々の形態にすることができる。図７〜図９において、ゴムブロック２の端部にはカム７と共に円筒剛性体８が埋設されており、この円筒剛性体８がゴムブロック２とカム７との間に介在している。このようにカム７の周囲に円筒剛性体８を配置することにより、摩擦抵抗が大きいゴムブロック２とカム７とが直接接触しないので、カム７を滑らかに回転させることができる。
【００２４】
図８において、カム７は楕円形の断面形状を有し、その偏芯軸６を楕円中心からずれた位置に備えている。図９において、カム７は円形の断面形状を有し、その偏芯軸６を中心からずれた位置に備え、しかも偏芯軸６とカム７とが互いに分離されている。この場合、偏芯軸６の外周面とカム７の内周面には互いに噛み合う歯車が形成され、円筒剛性体８と偏芯軸６との間に挟まれたカム７が偏芯軸６と共に回転するようになっている。
【００２５】
また、カム７の摺動回転を容易にするために、カム７及び円筒剛性体８の少なくとも一方は合成樹脂の低摩擦材料から構成することが好ましい。この合成樹脂としては、超高分子ポリエチレン等を用いることができる。また、カム７や円筒剛性体８を上記低摩擦材料以外の材料から構成する場合は、円筒剛性体８の内周面を合成樹脂の低摩擦材料で被覆すると良い。この場合、合成樹脂としては、超高分子ポリエチレンやシリコーン等を用いることができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、円弧状に形成された一対の枠セグメントの間にゴムブロックを介装した構造を有し、トンネル周方向に複数個を連結して環状支持体を構成する可撓性セグメントにおいて、ゴムブロックのトンネル周方向の端部に偏芯軸をトンネル軸方向に配向させたカムを埋設し、その偏芯軸を一対の枠セグメントに軸支したことにより、トンネル周方向のセグメント接合部での止水性を向上することができる。
また、本発明によれば施工時におけるゴムブロック接合面の突出量を小さくし、可撓性セグメントの施工作業を簡単に行うことが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】環状支持体を設けたトンネル構造を例示する一部切欠き斜視図である。
【図２】可撓性セグメントを例示する斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態からなる可撓性セグメント（施工前）を示す断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態からなる可撓性セグメント（施工後）を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に用いるカム（施工前）を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に用いるカム（施工後）を示す断面図である。
【図７】本発明の第１実施形態に用いるカムの変形例（施工前）を示す断面図である。
【図８】本発明の第１実施形態に用いるカムの他の変形例（施工前）を示す断面図である。
【図９】本発明の第１実施形態に用いるカムの更に他の変形例（施工前）を示す断面図である。
【符号の説明】
１枠セグメント
２ゴムブロック
３推力ロッド
４ロッド受け部材
５ナット
６偏芯軸
７カム
８円筒剛性体
Ｓ可撓性セグメント
Ｒ環状支持体

Claims

円弧状に形成された一対の枠セグメントの間にゴムブロックを介装した構造を有し、トンネル周方向に複数個を連結して環状支持体を構成する可撓性セグメントにおいて、前記ゴムブロックのトンネル周方向の端部に偏芯軸をトンネル軸方向に配向させたカムを埋設し、前記偏芯軸を前記一対の枠セグメントに軸支した可撓性セグメント。
前記カムの周囲に円筒剛性体を配置した請求項１に記載の可撓性セグメント。
前記カムを合成樹脂の低摩擦材料から構成した請求項１又は請求項２に記載の可撓性セグメント。
前記円筒剛性体を合成樹脂の低摩擦材料から構成した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可撓性セグメント。
前記円筒剛性体の内周面を合成樹脂の低摩擦材料で被覆した請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可撓性セグメント。