JP4259952B2 - ゴムガスケットとそれを用いた沈埋函の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、沈埋函の接合部の止水に用いられるゴムガスケットと、かかるゴムガスケットを用いた沈埋函の接合構造に関する。

海底、河底等の水底にトンネルを建設する方法には、あらかじめ陸上で製作した複数の沈埋函を、水底を掘削して形成された溝に沿って順次沈埋し、次いで、隣接する沈埋函をゴムガスケットで止水しつつ剛結合する、いわゆる沈埋工法が知られている。この工法に用いられるゴムガスケットは、図５に示すような、加硫ゴム等の弾性材料にて全体が一体形成されたジーナ型と呼ばれるものが一般的である。

沈埋工法では、まず、沈埋函の接合面（図５では既設沈埋函９０の接合面９０ａ）にねじ８４等でゴムガスケット８０が固定される。さらに、ジャッキ等で新設沈埋函９１を既設沈埋函９０側へと引き寄せるのに伴って、ゴムガスケット８０（特に、その先端に設けられた山形の突起部８２）が一対の沈埋函９０，９１の間で圧縮され、これにより、沈埋函の接合部９２での初期止水が達成される。続いて、各沈埋函の隔離壁９０ｂ，９１ｂとゴムガスケット８０とで囲まれた空間から水を排出して、当該空間内を大気圧下とすると、新設沈埋函の隔壁９１ｂに静水圧（水圧接合荷重）が作用して新設沈埋函９１が既設沈埋函９０側へと移動することから、ゴムガスケット８０（特に、ゴムガスケット本体部８１）がさらに圧縮される（２次圧縮）。この結果、接合部９２での止水性がより一層優れたものとなる。なお、通常の沈埋工法では、沈埋函は比較的水深の深い場所に敷設されており、沈埋函の隔壁等には５００〜８００ｋＮ／ｍもの静水圧が作用している。

しかしながら、水深の浅い場所にトンネルを建設する場合には、水圧接合荷重が小さく、それゆえゴムガスケットの変形の度合いが小さくなることから、止水性を優れたものとすることができなくなるおそれがある。特に、（１）沈埋函は一般に接合面等での不陸が大きく、（２）ゴムガスケットは経時的にヘタリを生じるおそれがあり、（３）地震等によって地盤にズレが生じたときには、従来のゴムガスケットの圧縮量では対応し得ない程度の目開きが発生することから、沈埋函の接合部で水漏れが発生するのを防止するには、ゴムガスケットの圧縮量を増加させる必要がある。

ゴムガスケットの圧縮量を大きくするには、例えばばね定数が極めて小さいゴムガスケットを用いることが考えられるが、この場合、ゴムガスケットでは経時的なヘタリが大きくなって、止水の安全性が確保されなくなるおそれがある。また、ゴムガスケットの幅は沈埋函の接合面での取付スペースの観点から制約があり、概ね２００〜３００ｍｍに制限されることから、圧縮量を大きくするためにゴムガスケットの背を高くすることが考えられる。しかしながら、この場合には、沈埋函の接合時にゴムガスケットが座屈して横倒れを生じ易く、十分な止水機能を発揮できなくなるおそれがある。

特許文献１には、横断面形状が略矩形状であるガスケット本体部８１の上面に山形の凸条８２を設け、底面に凸条８３を設けることによって、ゴムガスケット８０の変形量を大きくしたゴムガスケット８０が記載されている（図５参照）。しかしながら、地震時等に生じる目開きの量を最大５０ｍｍ、沈埋函の接合面の不陸に対応させるのに必要なゴムガスケットの変形量を２０ｍｍ、通常の止水に必要なゴムガスケットの変形量を１０ｍｍであると見積って、これにゴムガスケットのヘタリの量をその背の高さの１５％として見積るとすると、ゴムガスケットには概ね１００ｍｍ程度の変形量が求められているところ、山形の凸条８２や底面の凸条８３だけでかかる変形量を確保するのは極めて困難である。

従って、例えば水圧接合荷重が１０ｔｆ／ｍ程度と極めて低い場合に、地震等に起因する大きな目開きにも対応させるとなると、現行のゴムガスケットを適用するのは困難であるという問題があった。
特開平８−８１９６８号公報（段落〔０００７〕，〔００１０〕，図１） 特開平１１−３３６１０８号公報（段落〔００１０〕〜〔００１３〕，図１）

そこで本発明の目的は、上記の課題を解決し、止水性能の優れた沈埋函の接合構造と、かかる接合構造に適したゴムガスケットとを提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係るゴムガスケットは、
一対の沈埋函の相対する接合面間に挟持されるものであって、
略平板状の基部と略平板状の止水部とが湾曲した連結部を挟んで断面略Ｖ字状に開いて連接し、かつ当該基部の開放端側に略平板状の締着部が連接しており、
上記止水部が、その開放端にて沈埋函の接合面側に張り出したセルフシール用突起と、当該セルフシール用突起よりも連結部側にて沈埋函の接合面側に張り出した凸条とを備えることを特徴とする。

また、上記目的を達成するための本発明に係る沈埋函の接合構造は、上記の本発明に係るゴムガスケットを用いて一対の沈埋函を接合してなるものであって、具体的には、
略平板状の基部と略平板状の止水部とが湾曲した連結部を挟んで断面略Ｖ字状に開いて連接してなるゴムガスケットが、当該連結部を沈埋函の内部空間側に向けて、かつ上記基部と上記止水部とを折り重ねるように圧縮して、一対の沈埋函の相対する接合面間に挟持されており、
上記基部の開放端側に連接してなる略平板状の締着部が、その止水部側の表面からガスケットの長手方向に延びる略平板状の押え板で圧接されて、一方の沈埋函の接合面にボルトで固定されており、
上記止水部の開放端にて他方の沈埋函の接合面側に張り出したセルフシール用突起と、上記止水部のセルフシール用突起よりも連結部側にて当該沈埋函の接合面側に張り出した凸条とが、当該沈埋函と上記一方の沈埋函とに挟持されて圧縮変形していることを特徴とする。

本発明のゴムガスケットにおいて、略平板状である基部と止水部とは湾曲した連結部を介して連接しており、横断面形状が略Ｖ字状となるように配置されていることから、基部に連接する締着部を一方の沈埋函の接合面に固定して、略平板状である基部を当該沈埋函の接合部に当接させたときには、止水部が基部に対して所定の角度をもって他方の沈埋函側を向いて配置されることになる。

従って、このような形状のゴムガスケットを一対の沈埋函で圧縮して挟持させると（すなわち、沈埋函対を通常の接合時の状態に配置すると）、ゴムガスケットの圧縮量を大きくとることができるだけでなく、ゴムガスケットの基部と止水部とが元の形状に戻ろうとする（略Ｖ字状に開こうとする）反発力が沈埋函に加わることとなる。

それゆえ、沈埋函の接合面に対してゴムガスケットの基部と止水部とが強く圧接されることから、沈埋函対の接合部における止水性が優れたものとなる。

一方、地震等によって地盤が変形し、沈埋函対の接合部で目開きが生じた場合には、ゴムガスケットの基部と止水部とが開いて両者の間に隙間が生じることから、この隙間部分に水や土砂が流入して、沈埋函の接合面に対して土水圧がかかることとなる。

この場合においても、沈埋函の接合面に対してゴムガスケットの基部と止水部とが強く圧接されることから、沈埋函対の接合部における止水性が優れたものとなる。しかも、ゴムガスケットの圧縮量が大きいことから、大きな目開きに対しても十分に対応することができる。

また、本発明のゴムガスケットには、止水部の沈埋函と当接する側の面に、当該沈埋函（他方の沈埋函）の接合面と当接する２つの凸条（すなわち、セルフシール用突起と凸条）が設けられており、沈埋函対で圧縮することによって（すなわち、沈埋函対を通常の接合時の状態に配置することによって）に当該凸条（セルフシール用突起と凸条）を圧縮させることができる。かかる凸条の圧縮変形に伴って、沈埋函対の通常の接合状態での確実な止水を実現することができる。

しかも、本発明のゴムガスケットの止水部に設けられている２つの凸条（セルフシール用突起と凸条）のうち、止水部の開放端に、沈埋函の接合面側に張り出して設けられているセルフシール用突起は、沈埋函対の接合部で目開きが生じた場合に、前述の土水圧に起因して、当該セルフシール用突起が沈埋函の接合面に強く圧接されることになる。従って、大きな目開きが生じた場合においても、確実に止水機能（いわゆるセルフシール機能）を発揮することができる。セルフシール用突起の先端にさらにリップを設けたときには、セルフシール機能をより一層確実に発揮させることができる。

本発明のゴムガスケットおよびそれを用いた沈埋函の接合構造によれば、沈埋函対の接合部で目開きが生じたとしても、基部と止水部とがそれぞれ沈埋函の接合面に圧接した状態が保たれることになり、接合部での止水機能を保持することができる。それゆえ、水深が低く、水圧接合荷重の小さい場所に沈埋函を敷設する場合であっても、接合部の止水性を優れたものとすることができる。

なお、特許文献２には、断面（横断面）が略台形状であるゴムガスケット本体に、海水流入側側面とスリットを介して連通可能な空洞部を設けた沈埋函用ゴムガスケットが記載されている。このゴムガスケットでは、ゴムガスケット本体の弾性力による反力と、頂部とゴムガスケット本体との間（空洞部）に流入した海水による圧縮反力とによって、沈埋函接合部の一次止水効果を発揮している。しかしながら、頂部とゴムガスケット本体とが本来的に所定の角度をもって配置されたものではなく、大きな目開きが生じた場合に対応し得るものではない。

本発明のガスケットおよびそれを用いた沈埋函の接合構造において、止水部のセルフシール用突起と、止水部の凸条と、沈埋函の接合面とによって囲まれる領域では、沈埋函対によるゴムガスケットの圧縮によって水が除去されることから、通常の接合時には、止水部と沈埋函の接合面とが密着した状態を保っている。それゆえ、沈埋函対に目開きが生じると、当該領域が真空に近い低圧状態となり、その結果、止水部が沈埋函に追従して速やかに移動するという効果（追従性の向上）を得ることができる。

本発明に係る沈埋函の接合構造によれば、上記本発明のゴムガスケットのうち基部に連接する締着部を一方の沈埋函の接合面に固定した上で、ゴムガスケット全体を一対の沈埋函で挟持している。従って、基部と止水部とは、ボルト等の固定手段によって沈埋函に固設する必要がなく、沈埋函の接合を行う作業を簡易なものとすることができる。特に、止水部をボルト等によって固定する必要がないことから、地上での作業時に締着部を沈埋函にあらかじめ固定しておくことにより、水中でボルト固定の作業を行うといった面倒な作業を行わなくて済むという利点が得られる。

なお、締着部を沈埋函の接合面にボルト等によって固定するという作業は、ゴムガスケットにかかる土水圧が小さい場合には必ずしも必要ではない。しかしながら、大きな目開きの発生と土水圧の負荷が同時に生じると、ゴムガスケットと沈埋函の接合面との摩擦だけではゴムガスケットの取付位置を維持することが困難になるため、締着部において沈埋函に確実に固定しておくことが望ましい。

本発明のゴムガスケットは、基部と止水部とを折り重ねたときに、止水部の開放端が締着部に重なるように設計されたものであるのが好ましい。止水部が基部よりも長いことによって、止水部の先端が、基部の表面に配置された押え板（または、止水部とボルトとの接触を避けるべく押え板の表面に設けられたスペーサ）と、止水部に当接する沈埋函とに挟まれて、止水部先端のセルフシール用突起が圧縮されることとなる。その結果、止水部自体は沈埋函にボルト固定をしていないものの、沈埋函に対して強く圧接された状態となることから、止水部と沈埋函の接合面との間で漏水が起こるのをより一層確実に防止することができる。しかも、セルフシール用突起を圧縮する程度は、押え板やスペーサの厚みを調整することによって、適宜調整することができる。さらに、止水部の先端が、基部表面の押え板またはスペーサと、止水部に当接する沈埋函とに挟まれて圧縮されることによって、ゴムガスケット内部への土砂の侵入を防止することも可能になる。

上述の、本発明の好適態様に係るゴムガスケットを用いて沈埋函を接合した場合には、より一層止水機能に優れた接合構造を提供することができる。従って、本発明に係る沈埋函の接合構造において、止水部の開放端は、押え板またはその表面に配置されたスペーサと、他方の沈埋函の接合面との間に挟持されて圧縮変形しているのが好ましい。

本発明に係る沈埋函の接合構造は、一方の沈埋函の接合面および／または他方の沈埋函の接合面に、上記ゴムガスケットの連結部が沈埋函の内部空間側へ移動するのを防止する段差部を備えるのが好ましい。かかる段差部を設けることによって、水圧によってゴムガスケットが沈埋函の内部空間側へずり込むのを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明のゴムガスケットは、前述のように、一対の沈埋函の相対する接合面間に挟持されるものであって、当該接合面に沿って延びる長尺状の部材である。かかるゴムガスケットの横断面形状としては、例えば図１に示すような形状が挙げられる。本発明に係る沈埋函の接合構造は、前述のように、本発明のゴムガスケットを用いて一対の沈埋函を接合してなるものである。かかる接合構造の一実施形態（横断面形状）を図２に示す。図３は、本発明のゴムガスケット１０を沈埋函の接合面に取り付けた状態を示しており、この状態からゴムガスケット１０を沈埋間対３０，３１で圧接することによって、図１に示す接合状態を得ることができる。図４は図２に示す接合構造において目開きが生じた状態を示している。

図１および図３に示すゴムガスケット１０では、略平板状の基部１２と、略平板状の止水部２０とが、湾曲した連結部２８を挟んで断面略Ｖ字状に開いて連接しており、基部１２の開放端１２ａ側に略平板状の締着部１４が連接している。基部１２と止水部２０とのなす角θは特に限定されるものではないが、図１に示す非圧縮状態で１０〜６０°程度となるように設定するのが好適である。

基部１２には、沈埋函と当接する面に凸条１３が設けられている。従って、ゴムガスケット１０を沈埋函対３０，３１で圧縮したとき（通常の接合時）に、その圧縮量を大きくとることができる。但し、ゴムガスケット１０を圧縮するにつれて、凸条１３と締着部１４との間の空間に存在する水が排水されにくくなるおそれがあることから、例えば締着部１４を固定するボルト１８の一部について、その締め付けをあらかじめ緩めておくことによって締着部１４と沈埋函の接合面３０ａとの間から水を流出させたり、凸条１３の長手方向に沈埋函の内部空間側へ連通する切れ込みを設けておき、その切れ込みから水を流出させたりするといった処理を施してもよい。なお、緩めて取り付けられたボルト１８は、沈埋函対３０，３１の接合が終了した後に、潜水作業によって締め付けてもよい。凸条１３を十分に圧縮させた状態で沈埋函の接合面３０ａに当接させることで、締着部１４での止水と基部１２の凸条１３での止水との二重の止水機能が作用することとなり、接合面３０ａでの止水性能をより一層向上させることができる。図１中、符号１８ａはボルト１８を刺通するためのボルト孔を示す。

締着部１４の開放端１２ａ側にはフランジ１５が設けられており、当該フランジ１５の内部に、締着部１４の長手方向に連続する金属等の剛性部材１５ａが配置されている。このフランジ１５と剛性部材１５ａとを設けて、押え板１６と係合させることによって、ボルト１８等の固定手段による締着部１４への固定をより一層確実なものとすることができる。

締着部１４には、さらに、沈埋函の接合面３０ａと当接する面に小さなリップ（突起）１９が設けられている。かかるリップ１９を設けて、これを沈埋函３０に当接させかつ圧縮することによって、通常の接合状態での締着部１４による止水をより一層確実なものとすることができる。

図１〜図４には示していないが、締着部１４の内部には、これを補強するための布地等からなる補強部材を埋設してもよい。

止水部２０は、その開放端２０ａにて、沈埋函の接合面側に張り出したセルフシール用突起２２と、セルフシール用突起２２よりも連結部２８側にて沈埋函の接合面側に張り出した凸条２６とを備えている。

止水部２０が凸条２６を備えていることから、ゴムガスケット１０を沈埋函対３０，３１で圧縮したとき（通常の接合時）に、その圧縮量を大きくとることができる。

止水部２０の開放端２０ａに設けられているセルフシール用突起２２およびその先端のリップ部２４は、図２に示す通常の接合状態で、沈埋函３１の接合面３１ａに当接し、当該接合面３１ａと、押え板１６の表面に設けられたスペーサ１７とに挟まれて、圧縮変形している。このように、セルフシール用突起２２とその先端のリップ部２４とが十分に圧縮されていることから、通常の接合状態での止水部２０による止水をより一層確実なものとすることができる。

地震等によって地盤が変形し、沈埋函対３０，３１の接合部３２で目開きが生じた場合には、図４に示すように、ゴムガスケット１０の基部１２と止水部２０とが開いて両者の間に隙間１１が生じる。この隙間１１部分には、前述のように、水や土砂が流入して、沈埋函の接合面に対して土水圧がかかる（図４中に、土水圧を矢印で示す）。それゆえ、接合部３２に目開きが生じた場合にも、沈埋函の接合面３０ａ，３１ａに対してゴムガスケット１０の基部１２と止水部２０とが強く圧接されることになる。

しかも、止水部２０の開放端２０ａに設けられたセルフシール用突起２２およびリップ部２４は、ゴムガスケット１０が図１および図３に示すような本来の形状に復元しようとする反発力と、図４中に矢印で示す土水圧とによって、沈埋函の接合面３１ａに強く圧接されている。従って、図１〜４に示すゴムガスケットおよびそれを用いた沈埋函の接合構造によれば、沈埋函対３０，３１の接合部３２に目開きが生じたときにも、止水機能を保持することができる。

さらに、目開きが生じた場合（図４参照）において、止水部２０は、その開放端２０ａに設けられたセルフシール用突起２２と、連結部２８側に設けられた突条２６とを沈埋函３１の接合面３１ａに当接させることによって止水を確保しているところ、セルフシール用突起２２と突条２６との間に生じる空間部（領域）２１は、本来、止水部２０と接合面３１ａとが密着していた部分であることから、目開きに伴って真空に近い低圧状態となっている。それゆえ、止水部２０は沈埋函３１の移動に追従して速やかに移動し易く、止水部２０が接合面３１ａに当接する力もより一層強固なものとなっている。

本発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。

本発明に係るゴムガスケットの一実施形態を示す横断面図である。 本発明に係る沈埋函の接合構造の一実施形態を示す横断面図である。 本発明に係るゴムガスケットを沈埋函の接合面に配置した状態を示す横断面図である。 目開きが生じた場合の沈埋函の接合構造を示す横断面図である。 従来のゴムガスケットを用いた沈埋函の接合構造の一例を示す横断面図である。

符号の説明

１０ ゴムガスケット
１２ 基部
１４ 締着部
２０ 止水部
２２ セルフシール用突起
２６ 凸条
２８ 連結部
３０ 既設（一方の）沈埋函
３０ａ 接合面，
３１ 新設（他方の）沈埋函
３１ａ 接合部
３２ 接合部
３３ 段差部

Claims (5)

1. 一対の沈埋函の相対する接合面間に配置されるゴムガスケットであって、
   略平板状の基部と略平板状の止水部とが湾曲した連結部を挟んで断面略Ｖ字状に開いて連接し、かつ当該基部の開放端側に略平板状の締着部が連接しており、
   上記止水部が、その開放端にて沈埋函の接合面側に張り出したセルフシール用突起と、当該セルフシール用突起よりも連結部側にて沈埋函の接合面側に張り出した凸条とを備えるゴムガスケット。
2. 上記基部と上記止水部とを折り重ねたときに、止水部の開放端が上記締着部に重なる請求項１記載のゴムガスケット。
3. 略平板状の基部と略平板状の止水部とが湾曲した連結部を挟んで断面略Ｖ字状に開いて連接してなるゴムガスケットが、当該連結部を沈埋函の内部空間側に向けて、かつ上記基部と上記止水部とを折り重ねるように圧縮して、一対の沈埋函の相対する接合面間に挟持されており、
   上記基部の開放端側に連接してなる略平板状の締着部が、その止水部側の表面からガスケットの長手方向に延びる略平板状の押え板で圧接されて、一方の沈埋函の接合面にボルトで固定されており、
   上記止水部の開放端にて他方の沈埋函の接合面側に張り出したセルフシール用突起と、上記止水部のセルフシール用突起よりも連結部側にて当該沈埋函の接合面側に張り出した凸条とが、当該沈埋函と上記一方の沈埋函とに挟持されて圧縮変形していることを特徴とする沈埋函の接合構造。
4. 上記止水部の開放端が、上記押え板またはその表面に配置されたスペーサと、上記他方の沈埋函の接合面との間に挟持されて圧縮変形している請求項３記載の沈埋函の接合構造。
5. 上記一方の沈埋函の接合面および／または上記他方の沈埋函の接合面に、上記ゴムガスケットの連結部が沈埋函の内部空間側へ移動するのを防止する段差部を備える請求項３または４記載の沈埋函の接合構造。

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