JP4294553B2 - シール構造 - Google Patents

Description

本発明は、シール構造に関するものである。

従来、トンネル用のセグメントの側面には、セグメント間の止水のためのシール構造が設置されている。シール構造には、（１）セグメントの側面に設けた溝にシール材を設けるものや、（２）セグメントの側面に設けた溝にチューブ状のシール材を設け、シール材に流動体を注入して膨張させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

実開平４−９９７９７号公報

しかしながら、（１）のシール構造では、セグメントの製作誤差や組立誤差によりセグメント間の隙間が想定以上に大きくなったときに、確実に止水を行うことができない。（２）のシール構造は、（１）のシール構造の上記の問題点を解決するものであるが、（１）のシール構造、（２）のシール構造とも、チューブ状のシール材が何らかの原因により側面から突出していると、セグメントを摺動させて設置する際に、シール材が損傷を受けやすい。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、セグメントを設置する際に損傷を受けず、設置後に確実に止水を行うことができるシール構造を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明は、セグメントに設けられた溝と、前記溝に連通するように前記セグメント内に設けられた管と、前記管に設けられた逆止弁と、前記セグメントの面位置から突出しないように前記溝に可撓性を有する材料を設置して形成され、外縁部が前記溝に固定されたシール材とを具備し、前記逆止弁および前記管を介して前記溝内に充填材を充填し、前記シール材を前記面位置から突出させることを特徴とするセグメント用シール構造である。

溝に可撓性を有する材料を設置する際、管との連通部分として溝に形成される開口部とシール材との間には、絶縁材が設けられる。シール材は、例えば、溝の形状に合わせて予め成形された可撓性を有する材料を溝に設置することにより形成される。他に、コーキング材料として用いられるウレタン系やシリコン系等の液状材料を溝に充填し、硬化させることにより、シール材を形成する場合もある。

絶縁材は、伸縮性のあるチューブやシート、紙等とする。充填材は、充填後に硬化するものとする。逆止弁は、トンネル内へのセグメントの設置前にあらかじめ設けておいてもよいし、セグメントを設置した後、充填材を充填する前に取り付けても良い。

本発明のシール構造では、セグメントの溝の側方に設けられた第２の溝と、セグメントの面位置から突出するように、第２の溝内に固定された第２のシール材とをさらに設けてもよい。

本発明では、セグメントに溝を設け、溝に連通するようにセグメント内に管を設ける。また、管に逆止弁を設け、溝にセグメントの面位置から突出しないように可撓性を有する材料を設置してシール材を設ける。シール材の外縁部は溝に固定される。そして、セグメントを所定の位置に設置した後、逆止弁および管を介して溝内に充填材を充填し、シール材を面位置から突出させ、隣接するセグメントに接触させて、止水を行う。

本発明によれば、セグメントを設置する際に損傷を受けず、設置後に確実に止水を行うことができるシール構造を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、Ｋセグメント１の主桁５の断面図、図２は、Ｋセグメント１の設置位置付近の斜視図、図３はＫセグメント１の断面図である。図３は、図２の矢印Ｂに示すように、Ｋセグメント１を、スキンプレート２１に垂直なトンネル周方向の面で切断し、トンネル軸方向から見た断面図である。図１は、図３のＣに示す範囲を拡大し、反時計回りに９０度回転させた図である。

図１から図３に示すように、Ｋセグメント１は、スキンプレート２１、スキンプレート２１の周囲に垂直に設けられた主桁５、主桁５に設けられたシール構造１７等で構成される。Ｋセグメント１は、トンネル内でセグメント１５を組み上げて形成されるセグメントリングの頂部に設置される。

図１に示すように、シール構造１７は、溝３、シール材７、絶縁材９、管１１、逆止弁１３等で構成される。溝３は、Ｋセグメント１の側面を形成する主桁５に設けられる。溝３は、例えば、スキンプレート２１と平行に配置される。溝３は、矩形や台形等の断面を有し、底面４には開口部１２が設けられる。

開口部１２は、溝３と管１１との連通部分である。管１１は、主桁５内を直線状に貫通し、途中に逆止弁１３が設けられる。主桁５内に位置する管１１は、図１に示すように、管状の部材を主桁５に埋設して形成してもよいし、主桁５に孔を設けて形成してもよい。

シール材７は、例えば、コーキング材料として用いられるウレタン系やシリコン系等の液状材料を溝３に充填することにより形成される。シール材７は、主桁５の面位置６から突出しないように設置される。シール材７を形成する際には、溝３の底面４の開口部１２を含む中央部付近に絶縁材９を配置する。絶縁材９は、例えば、伸縮性のあるチューブやシート、紙等とする。シール材７は、絶縁材９が配置された部分は底面４に固定されず、外縁部のみが溝３の底面４や側面８に固定される。

Ｋセグメント１は、図２に示すように、トンネル内で筒状に組み立てたセグメント１５の間に、例えば矢印Ａに示す方向にスライドさせて挿入される。セグメント１５は、スキンプレート２５、スキンプレート２５の周囲に垂直に設けられた主桁２３等からなる。Ｋセグメント１は、主桁５と、セグメント１５の主桁２３とが対向するように配置される。Ｋセグメント１をセグメント１５の間に挿入する際、組立精度等により、最後の一押しのところでセグメント１５の主桁２３とＫセグメント１の主桁５同士が擦れ合うことが多々ある。

図４は、Ｋセグメント１とセグメント１５との接合部の断面図である。Ｋセグメント１をセグメント１５の間に配置した後、図４に示すように、逆止弁１３および管１１を介して、充填材１９を溝３の内部に所定の圧力で注入する。充填材１９は、絶縁材９と溝３の底面４との間に充填される。逆止弁１３は、充填材１９の逆流を防止する。なお、逆止弁１３は、セグメント１５の間に配置する前（図２に示す状態）に取り付けておいてもよいし、セグメント１５の間に配置した後、図４に示す充填材１９を充填する前に取り付けても良い。

充填材１９は、シール材７が充填材１９の圧力で膨張してＫセグメント１の主桁５の面位置６から突出し、隣接するセグメント１５の主桁２３に接触するまで注入される。シール構造１７は、シール材７を主桁２３に接触させることにより、Ｋセグメント１とセグメント１５との間の止水を行う。充填材１９は、注入後に硬化し、水圧に耐えうる材料とする。充填材１９には、シール材７と同じ材料を用いるのが望ましい。

このように、第１の実施の形態では、Ｋセグメント１の主桁５に、面位置６から突出しないようにシール構造１７を設け、セグメント１５の間にＫセグメント１を配置した後、溝３に充填材１９を注入してシール材７を膨張させ、主桁５の面位置６から突出させる。これにより、Ｋセグメント１が隣接するセグメント１５と擦れあって挿入された場合にもシール構造１７が損傷を受けることなく、セグメント１５とＫセグメント１との間の止水を確実に行うことができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。図５は、拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａ、拡幅部材３７ｂの断面図、図６は、トンネル４９の拡幅予定位置付近の断面図である。図６の（ａ）図は、拡幅前のトンネル４９の軸方向の断面図を、図６の（ｂ）図は、拡幅中のトンネル４９の軸方向の断面図を示す。図５は、図６の（ｂ）図のＤに示す範囲を拡大し、反時計回りに９０度回転させた図である。

図５、図６に示すように、拡幅セグメント３１は、スキンプレート３９、スキンプレート３９に垂直に設けられた拡幅部材３７ａおよび拡幅部材３７ｂ、拡幅部材３７ａに設けられたシール構造１７、溝３３、シール材３５等で構成される。拡幅セグメント３１は、図６に示すように、トンネル４９の拡幅予定位置に配置される。トンネル４９の通常部分に設置される通常のセグメント４１と拡幅予定位置に設置される拡幅セグメント３１の間には、調整セグメント４３が配置される。

拡幅部材３７ａに設けられるシール構造１７は、図５に示すように、第１の実施の形態の主桁５に設けられるシール構造１７と同じ構成である。溝３は、拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａに設けられ、例えばスキンプレート３９と平行に配置される。溝３は、矩形等の断面を有し、底面４には開口部１２が設けられる。

開口部１２は、溝３と管１１との連通部分である。管１１は、拡幅部材３７ａを直線状に貫通し、途中に逆止弁１３が設けられる。拡幅部材３７ａ内に位置する管１１は、図５に示すように管状の部材を拡幅部材３７ａに埋設して形成してもよいし、拡幅部材３７ａに孔を設けて形成してもよい。

シール材７は、例えば、コーキング材料として用いられるウレタン系やシリコン系等の液状材料を溝３に充填することにより形成される。シール材７は、拡幅部材３７ａの面位置３６から突出しないように設置される。シール材７を形成する際には、溝３の底面４の開口部１２を含む中央部付近に絶縁材９を配置する。絶縁材９は、例えば、伸縮性のあるチューブやシート、紙等とする。シール材７は、絶縁材９が配置された部分は底面４に固定されず、外縁部のみが溝３の底面４や側面８に固定される。

拡幅部材３７ａには、さらに、溝３３とシール材３５とが設けられる。溝３３は、例えば、図５に示すように溝３の両側方に配置される。シール材３５は、溝３３の底面３４に固定される。シール材３５は、拡幅部材３７ａの面位置３６から突出するように設置される。シール材３５には、従来のシール用材料を用いる。

トンネル４９の拡幅前には、図６の（ａ）図に示すように、拡幅セグメント３１は、スキンプレート３９の外周面が通常のセグメント４１や調整セグメント４３の外周面と連続するように配置される。拡幅セグメント３１の外側に設けられた余掘り部４５には、地山保持材４７が充填される。図６の（ａ）に示す状態のとき、拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａと、隣接する他の拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ｂとの間は、拡幅部材３７ａの面位置３６から突出したシール材３５によって止水される。

トンネル４９を拡幅するには、図６の（ｂ）図に示すように、地山保持材４７をトンネル４９の内部に回収するか、トンネル４９の周囲の地山５１に逃しつつ、複数の拡幅セグメント３１を余掘り部４５内に順次移動させる。

上述したように、図５は、図６の（ｂ）図のＤに示す範囲の拡大図、すなわち、余掘り部４５内に移動後の拡幅セグメント３１ａの拡幅部材３７ａと、移動中の拡幅セグメント３１ｂの拡幅部材３７ｂとの境界付近の断面図である。図５に示すように、拡幅セグメント３１の移動時にも、拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａと、隣接する他の拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ｂとの間は、拡幅部材３７ａの面位置３６から突出したシール材３５によって止水される。

図７は、拡幅セグメント３１同士の接合部の断面図を示す。図７は、図６の（ｂ）図のＥに示す範囲を拡大し、反時計回りに９０度回転させた図、すなわち、余掘り部４５内に移動後の拡幅セグメント３１ｂの拡幅部材３７ａと、移動後の拡幅セグメント３１ｃの拡幅部材３７ｂとの境界付近の断面図である。図７に示すように、拡幅セグメント３１を余掘り部４５内に移動させた後、逆止弁１３および管１１を介して、充填材１９を溝３の内部に所定の圧力で注入する。充填材１９は、絶縁材９と溝３の底面４との間に充填される。逆止弁１３は、充填材１９の逆流を防止する。なお、逆止弁１３は、セグメント３１を配置する前や余掘り部４５内に移動させる前に取り付けておいてもよいし、セグメント３１を余掘り部４５内移動させた後、図７に示す充填材１９を充填する前に取り付けても良い。

充填材１９は、シール材７が充填材１９の圧力で膨張して拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａの面位置３６から突出し、隣接する拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ｂに接触するまで注入される。シール構造１７は、シール材７を拡幅部材３７ｂに接触させることにより、隣接する拡幅セグメント３１の間の止水を行う。充填材１９は、注入後に硬化し、水圧に耐えうる材料とする。充填材１９には、シール材７と同じ材料を用いるのが望ましい。

このように、第２の実施の形態では、拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａに、面位置３６から突出するシール材３５、突出しないシール構造１７を設ける。そして、拡幅セグメント３１の移動前及び移動中は、シール材３５で止水を行う。また、拡幅セグメント３１を余掘り部４５内に移動させた後は、溝３に充填材１９を注入してシール材７を膨張させ、拡幅部材３７ａの面位置３６から突出させて止水を行う。シール構造１７は拡幅セグメント３１を移動させても損傷を受けることなく、隣接する拡幅セグメント３１の間の止水を確実に行うことができる。

なお、第１、第２の実施の形態では、断面が矩形の溝３を形成したが、溝の形状はこれに限らない。シール材７は、液状材料を溝に充填して硬化させる方法でなく、あらかじめ成形した可撓性を有する材料を溝に設置する方法で形成してもよい。また、溝３の設置位置は、図１や図５に示した位置でなくてもよく、溝３と溝３３との位置関係は、図５に示すものに限らない。Ｋセグメントや拡幅セグメント以外のセグメントにシール構造１７を設ける場合もある。さらに、図１から図７では、鋼製セグメントにシール構造１７を設けたものを図示したが、ＲＣ製セグメントにシール構造１７を設ける場合もある。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかるシール構造の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Ｋセグメント１の主桁５の断面図 Ｋセグメント１の設置位置付近の斜視図 Ｋセグメント１の断面図 Ｋセグメント１とセグメント１５との接合部の断面図 拡幅セグメント３１の拡幅部材３７ａ、拡幅部材３７ｂの断面図 トンネル４９の拡幅予定位置付近の断面図 拡幅セグメント３１同士の接合部の断面図

符号の説明

１………Ｋセグメント
３、３３………溝
４、３４………底面
５、２３………主桁
６、３６………面位置
７、３５………シール材
９………絶縁材
１１………管
１３………逆止弁
１５………セグメント
１７………シール構造
１９………充填材
２１、２５、３９………スキンプレート
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ………拡幅セグメント
３７、３７ａ、３７ｂ………拡幅部材

Claims (5)

1. セグメントに設けられた溝と、
   前記溝に連通するように前記セグメント内に設けられた管と、
   前記管に設けられた逆止弁と、
   前記セグメントの面位置から突出しないように前記溝に可撓性を有する材料を設置して形成され、外縁部が前記溝に固定されたシール材と、
   を具備し、
   前記逆止弁および前記管を介して前記溝内に充填材を充填し、前記シール材を前記面位置から突出させることを特徴とするセグメント用シール構造。
2. 前記可撓性を有する材料が、液状材料を前記溝に充填して硬化させたものであることを特徴とする請求項１記載のセグメント用シール構造。
3. 前記管との連通部分として前記溝に形成される開口部と、前記シール材との間に、絶縁材が設けられることを特徴とする請求項１記載のセグメント用シール構造。
4. 前記充填材が、充填後に硬化することを特徴とする請求項１記載のセグメント用シール構造。
5. 前記セグメントの前記溝の側方に設けられた第２の溝と、
   前記セグメントの面位置から突出するように、前記第２の溝内に固定された第２のシール材と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のセグメント用シール構造。

Images