JP4377789B2 - 止水構造とこれを備えた地下構造物 - Google Patents

Description

本発明は、構造体同士を連結して構築する構造物において、その接合部の止水性を付与する止水構造と、これを備えた地下構造物に関する。

並設された複数の構造体を連結して、一つの構造物を構築する場合がある。例えば、特許文献１には、並設された複数本のトンネルを構築した後に、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を連結して、本設の頂底版や側壁が構築される地下構造物が記載されている。なお、複数のトンネルは、推進工法又はシールド工法により時間差をもって順次に構築され、しかも、後行のトンネルは先行のトンネルの隣に構築される。

このような、隣り合う構造体を連結する場合の継手部における止水構造は、例えば、図５に示すように、両構造体１１０，１１０にそれぞれ幅狭部１１３と幅広部１１２により断面Ｔ字型に形成された溝の開口面を合せることにより断面Ｉ字型となるＩ型ジョイント１１１の内部にゴム製の止水板１２０を挿入することにより行われていた。
特開２００１−２１４６９９号公報（［００１５］−［００２５］、図１）

しかしながら、このような止水構造において、先行して構築された構造体（以下、単に「先行構造体」という場合がある）１１０と後行して構築された構造体（以下、単に「後行構造体」という場合がある）１１０との間には、その上下左右方向にずれが生じる場合があった。このように、先行構造体１１０と後行構造体１１０との間にずれが生じた場合は、図５における上下方向のずれは止水板１２０のフリキシビリティによる追従、左右方向のずれはＩ型ジョイント１１１の余分量でしか許容できない。そのため、この許容値以上のずれが生じた場合には、新たな止水構造による補修を行う必要があり、そのための手間や費用が嵩むという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、並設された複数の構造体を連結して一つの構造物を構築する場合において、施工誤差により生じる構造体同士のずれに対して、追従することが可能な止水構造とこれを備えた地下構造物を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、先行構造体の側面に形成される先行溝と、前記先行構造体に隣接して配設される後行構造体の側面に形成されて前記先行溝に対向する位置に形成される後行溝と、前記先行溝と前記後行溝とにまたがって配設される止水板と、から構成される止水構造であって、前記止水板が変形部を有しており、前記先行溝及び前記後行溝は、前記先行溝又は前記後行溝の開口部側に形成されて、前記変形部の高さと略同じ溝幅を有する幅狭部と、前記先行溝又は前記後行溝の底部に形成されて前記幅狭部よりも広い溝幅を有する幅広部と、から形成されていることを特徴としている。

かかる止水構造は、先行構造体に形成された先行溝と、後行構造体に形成された後行溝との内部に配設される止水板が、変形部を有しているため、先行構造体と後行構造体との間に施工誤差による開きやずれが生じた場合でも、当該変形部の伸縮性及び柔軟性により追従することが可能なため、止水性に優れた構造体同士の連結が可能となる。
ここで、止水板の変形部は、構造体同士のずれや開きに対して、伸縮したり折れ曲ることにより追従する機能を有していればよく、例えば、ジャバラ状、ジグザグ状、波状にその一部が形成されていることにより伸縮性や柔軟性を有している止水板や、バネ板やゴム板等の伸縮性や柔軟性を有した材料からなる止水板を使用してもよい。

また、前記幅広部が断面円形に形成されていれば、先行構造体又は後行構造体（以下、先行構造体と後行構造体とを区別しない場合は、単に「構造体」という場合がある）の施工の際に、幅広部に管体などを挿入しておくことで、土砂等の幅広部への流入を防止して、構造体の配置後にこの管体を引き抜くことにより幅広部が止水板を挿入可能な状態に開放されるため、好適である。また、当該幅広部に土砂が浸入した場合でも、角に土砂がたまることがなく、その洗浄が容易なため、好適である。

また、前記止水板が、その両端部にパイプ部を有していれば、このパイプ部が、先行溝及び後行溝（以下、先行溝と後行溝とを区別しない場合は、「止水板挿入溝」という場合がある）の内部において、定着部材としての役割を果たすため、好適である。

また、前記パイプ部に、所定の間隔で注入孔が形成されていれば、このパイプ部を利用して、止水板挿入溝の内部に充填材を容易に充填することができ、当該止水構造の構築が容易であるとともに、継手部の止水性も向上するため、好適である。

さらに、並設された複数本のトンネルを利用して築造された地下構造物であって、隣り合う二つの前記トンネルには、お互いに対向する位置にそれぞれ形成された溝と、前記両溝の内部に、当該両溝にまたがって配設される変形部を有した止水板とからなる止水構造を備えており、前記変形部が、ジャバラ状、ジグザグ状または波状に形成されていて、前記溝は、当該溝の開口部側に形成されて、前記変形部の高さと略同じ溝幅を有する幅狭部と、前記溝の底部に形成されて前記幅狭部よりも広い溝幅を有する幅広部と、から形成されていれば、各トンネルの施工において、施工誤差によりずれが生じた場合でも、止水板の変形部により追従が可能なため、止水性に優れた地下構造物を構築することができ、好適である。

本発明の止水構造により、並設された複数の構造体を連結して一つの構造物を構築する場合において、施工誤差により生じる構造体同士のずれに対して、追従することが可能となるため、止水性に優れた構造物を構築することが可能となる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
ここで、図１（ａ）は、本実施の形態に係る止水構造を備えた地下構造物の断面図であり、図１（ｂ）は、（ａ）のＸ１部分の拡大断面図である。また、図２は、本実施の形態に係る止水構造に使用する止水板を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。また、図３（ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）の地下構造物の築造手順を示す断面図である。さらに、図４（ａ）は、後行構造体が軸周りに回転している状態を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ１部分における止水構造の拡大断面図、（ｃ）は、先行構造体と後行構造体との間に高さ方向にずれが生じた状態を示す断面図、（ｄ）は、（ｃ）のＹ２部分における止水構造の拡大断面図を示す。

本実施形態に係る地下構造物１は、図１（ａ）に示すように、その断面内において並設された複数本（本実施形態では６本）のトンネル（構造体）Ｔ１，Ｔ２，…，Ｔ６を利用して築造したものであり、頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを備えている。なお、以下では、トンネル同士を区別しない場合は、各トンネルＴ１〜Ｔ６を「トンネルＴ」とする場合がある。

各トンネルＴは、推進工法またはシールド工法により構築することができるが、本実施形態では、推進工法により構築するものとする。つまり、本実施形態においては、各トンネルＴの覆工Ｌ１は、トンネル軸方向に連設された複数の函体１０，１０，…からなる。

図１（ｂ）に示すように、隣り合う二つのトンネルＴ，Ｔ（図１（ｂ）ではトンネルＴ１，Ｔ２）において、先行構造体であるトンネルＴ１の函体１０の側面に沿って、その軸方向に形成された止水板挿入溝（先行溝）１１と、後行構造体であるトンネルＴ２の函体１０の側面に沿って、その軸方向に形成された止水板挿入溝（後行溝）１１とは、それぞれお互いに対向する位置に形成されており、この相対する止水板挿入溝１１，１１と、この両止水板挿入溝１１，１１にまたがって配設される止水板２０とにより、止水構造Ｊ１が形成されている。

止水板挿入溝１１は、函体１０の側面に形成された後記する止水板２０のジャバラ部２１の高さ（厚さ）と略同じ幅を有する開口部１４に沿って形成されており、開口部１４側に形成されてその幅がジャバラ部２１の高さと略同じの幅狭部１３と、止水板挿入溝１１の底部に形成されて幅狭部１３よりも大きな幅を有する幅広部１２とから形成されている。

幅狭部１３は、開口部１４に沿って、函体１０の側面と直角をなす方向に、該函体１０の内側に立設する一対の矩形状の板材により形成されている。また、幅広部１２は、断面Ｃ字状の管材を幅狭部１３の開口部１４と反対側の端部に接続することにより形成されており、止水板挿入溝１１の底部は、その断面が略円形を示している。
なお、幅広部１２の断面形状は、止水板２０の端部を係止するとともに、止水板２０の挿入時に誘導することが可能であればよく、円形に限定されるものではない。

止水板２０は、図２（ａ）に示すように、波状に形成された板材からなる変形部であるジャバラ部２１と、該ジャバラ部２１の両端に接続された管材であるパイプ部２２，２２とから形成されている。ここで、ジャバラ部２１は、ゴム製やスチール製等の材料からなり、止水性を有しているとともに、伸縮性及び柔軟性を有している。また、パイプ部２２は、その外径が幅狭部１３よりも大きく、幅狭部１３へ係止するとともに、止水板２０の挿入時のガイドとしての機能を有している。
また、止水板２０は、トンネルＴの延長と同じ長さを有しており、地下構造物１の全延長において、その継手部の止水を可能としている。

ここで、止水板２０の変形部として、波状に形成されたジャバラ部２１を有したものを使用するものとしたが、構造体同士の継手に生じるずれ等の追従が可能な伸縮性と柔軟性を有していれば止水板２０の変形部の形状は限定されるものではない。
また、止水板２０の両端部にパイプ部２２，２２を形成するものとしたが、止水板２０の端部の形状は限定されるものではなく、例えば止水板２０の端部をＴ字上に形成して幅狭部１３への係止可能な形状に形成してもよい。

なお、本実施の形態では、図２（ｂ）に示すように、パイプ部２２に所定の間隔で放射方向に注入孔２３が形成されており、止水板２０を止水板挿入溝１１へ挿入後に、当該注入孔２３を利用して止水板挿入溝１１内に止水剤３０（図１（ｂ）参照）を充填することにより、止水構造Ｊ１の止水性をより高める構成となっている。

次に、図３（ａ）〜（ｄ）を参照して、本発明の止水構造Ｊ１を備えた地下構造物１の築造方法を記載する。

地下構造物１を築造するには、まず、図３（ａ）に示すように、その断面内の下部中央に１本目のトンネルＴ１を構築したうえで、この１本目のトンネルＴ１の横隣に２本目のトンネルＴ２及び３本目のトンネルＴ３を構築する。

続いて、図３（ｂ）に示すように、１本目のトンネルＴ１の縦（上）隣に４本目のトンネルＴ４を構築し、さらにトンネルＴ２及びトンネルＴ４に隣接する位置に５本目のトンネルＴ５を構築し、トンネルＴ３及びトンネルＴ４隣接する位置に６本目のトンネルＴ６を構築する。なお、トンネルＴ１〜Ｔ６の構築順序は、図示のものに限定されるものではなく、適宜変更しても差し支えない。また、本実施形態においては、隣り合うトンネルＴ，Ｔは、後行のトンネル（後行構造体）Ｔを構築する際に、図示しない継手を介して互いに連結される。また、隣り合うトンネルＴ，Ｔの目地部分Ａには、目地材の注入が施される。

ここで、各トンネルＴの構築は、推進工法により構築するものとし、複数の函体１０，１０，…を図示せぬ坑口から順次押し出すことにより行う。なお、トンネルＴの施工中は、函体１０その側面に形成された止水板挿入溝１１の幅広部１２に管材が挿入されており、トンネルＴの施工時に幅広部１２に土砂が流入することを防止する。そして、トンネルＴの構築が完了したら、管材を引き抜くことにより、止水板挿入溝１１の内部を開放して、止水板２０が挿入可能な状態となる。なお、管材として、有孔管を使用することにより、当該管材から洗浄水を噴射して止水板挿入溝１１の洗浄を行う構成としてもよい。ここで、施工時に幅広部１２に挿入される管材の材料は限定されるものではなく、例えば塩化ビニール性の管や鋼管等、あらゆる公知の管材の中から適宜選定して使用すればよい。

各トンネルＴ，Ｔは、それぞれの函体１０の側面に形成された止水板挿入溝１１の開口部１４が相対するように構築されている。そして、隣接するトンネルＴ，Ｔが完成したら、坑口からお互いの止水板挿入溝１１にまたがって止水板２０を挿入して継手部の止水を行う。このとき、止水板２０は、両端のパイプ部２２が止水板挿入溝１１の幅広部１２に係止されるようにされて、これをガイドとして挿入される。また、止水板２０は、ジャバラ部２１を有しているため、対向する止水板挿入溝１１，１１に多少のずれや開きが生じていても、このジャバラ部２１の柔軟性と伸縮性により調節しながら挿入される。

ここで、止水板２０の挿入時には、所定長の長さに形成された止水板２０を搬入して、坑口部において随時連結しながら挿入することにより、止水板２０を地下構造物１の全延長と同じ長さに形成する。なお、止水板２０として、予め地下構造物１と同じ長さを有したものを搬入して、止水板挿入溝１１に挿入する構成としてもよい。また、止水板２０の止水板挿入溝１１への挿入方法は、限定されるものではなく、例えば、発進立孔から押し込む方法や、到達立孔から引き込む方法により挿入してもよい。

トンネルＴ１〜Ｔ６の構築が完了したら、図３（ｃ）に示すように、地下構造物１の断面形状に合せて、トンネルＴ１〜Ｔ６の不要な覆工Ｌ１２，Ｌ１２，…を撤去して大きな空間を形成する。

そして、図３（ｄ）に示すように、地山との境界（すなわち、地下構造物１の外縁）に沿って残置されたトンネルＴ１〜Ｔ６の覆工Ｌ１１，Ｌ１１，…を利用して、本設の頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを形成すると、地下構造物１となる。なお、不要な覆工Ｌ１２を全部撤去した後に頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを形成してもよいし、不要な覆工Ｌ１２の一部を撤去しつつ、地下構造物の頂版１Ａ、底版１Ｂ及び側壁１Ｃ，１Ｃを形成してもよい。

以上により、複数の構造体同士を連結することにより構築された、止水性に優れる大断面の地下構造物１が構築される。

本発明の止水構造Ｊ１より、施工誤差等により並設されたトンネルＴ同士にずれが生じた場合でも、当該止水構造Ｊ１がそのずれに対して追従するため、構造物の止水性を維持することが可能となる。

例えば、図４（ａ）のように、先行して構築されたトンネル（先行構造体）Ｔ１に並設してトンネル（後行構造体）Ｔ２を構築する際に、トンネルＴ２が軸周りに回転していることにより、トンネルＴ１とトンネルＴ２との当接面において、その上方が開いた場合には、図４（ｂ）に示すように、止水板２０の波状に形成されたジャバラ部２１のたわみを伸ばすことにより、トンネルＴ１とトンネルＴ２の広がりに追従して、止水性を維持する。つまり、本発明の止水構造Ｊ１によれば、先行構造体Ｔ１と後行構造体Ｔ２との開きに対して、止水板挿入孔１１の余裕に加えて、止水板２０の伸縮性により追従するため、その適用範囲が広い。

また、図４（ｃ）のように、トンネルＴ１とトンネルＴ２との間に高さのずれが生じた場合も、ジャバラ部２１の可撓性によりその段差を追従して止水性を維持することが可能となる。

また、止水板２０は、そのパイプ部２２に注入孔２３が形成されているため、トンネルの坑口からパイプ部２２に止水剤３０を注入することにより、注入孔２３から止水板挿入溝１１に止水剤３０が充填されるため、簡易な作業により止水を完全に行うことが可能となる。

また、止水板２０の止水板挿入溝１１への挿入は、坑口から止水板２０を押し込むことにより、止水板２０のパイプ部２２がガイドとして幅広部１２に沿って挿入されるため、簡易に行うことができ、作業性に優れている。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明の止水構造を複数本のトンネルを利用して大断面の地下構造物を築造する場合において使用するものとしたが、本発明の止水構造は、構造体同士の継手部の止水を必要とするあらゆる構造物に適用可能であり、例えば擁壁や橋台等に使用してもよい。

また、前記実施形態では、推進工法により各トンネルを構築するものとしたが、トンネルの構築方法は限定されるものではなく、例えばシールド工法により構築してもよい。

また、前記実施形態では、止水板の両端のパイプ部に形成された注入孔を利用して止水板挿入溝の内部に止水剤を充填する構成としたが、止水板挿入溝への止水剤の充填方法は限定されるものではなく、例えば注入管を止水板挿入溝と止水板との隙間に挿入して、この注入管により充填を行ってもよい。なお、止水剤を止水板挿入孔に充填しなくても、十分な止水性を有する場合は、止水剤を充填する必要はないことはいうまでもない。

また、止水板の止水板挿入溝への挿入を、隣接するトンネルが構築されてから挿入する構成としたが、後行構造体の函体の押し込みとともに先行溝と後行溝とにまたがって止水板を挿入する構成としてもよい。

（ａ）は、本実施の形態に係る止水構造を備えた地下構造物の断面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＸ１部分の拡大断面図である。 本実施の形態に係る止水構造に使用する止水板を示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は拡大断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、図１（ａ）の地下構造物の築造手順を示す断面図である。 （ａ）は、後行構造体が軸周りに回転している状態を示す断面図、（ｂ）は、（ａ）のＹ１部分における止水構造の拡大断面図、（ｃ）は、先行構造体と後行構造体との間に高さ方向にずれが生じた状態を示す断面図、（ｄ）は、（ｃ）のＹ２部分における止水構造の拡大断面図を示す。 従来の止水構造を示す断面図である。

符号の説明

１ 地下構造物
１１ 止水板挿入溝
１２ 幅広部
１３ 幅狭部
１４ 開口部
２０ 止水板
２１ ジャバラ部（変形部）
２２ パイプ部
Ｊ１ 止水構造
Ｔ トンネル
Ｔ１ トンネル（先行構造体）
Ｔ２ トンネル（後行構造体）

Claims (5)

1. 先行構造体の側面に形成される先行溝と、前記先行構造体に隣接して配設される後行構造体の側面に形成されて前記先行溝に対向する位置に形成される後行溝と、前記先行溝と前記後行溝とにまたがって配設される止水板と、から構成される止水構造であって、
   前記止水板がジャバラ状、ジグザグ状または波状に形成された変形部を有しており、
   前記先行溝及び前記後行溝は、前記先行溝又は前記後行溝の開口部側に形成されて、前記変形部の高さと略同じ溝幅を有する幅狭部と、前記先行溝又は前記後行溝の底部に形成されて前記幅狭部よりも広い溝幅を有する幅広部と、から形成されていることを特徴とする止水構造。
2. 前記幅広部が断面円形に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の止水構造。
3. 前記止水板は、その両端部にパイプ部を有していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の止水構造。
4. 前記パイプ部には、所定の間隔で注入孔が形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の止水構造。
5. 並設された複数本のトンネルを利用して築造された地下構造物であって、
   隣り合う二つの前記トンネルには、お互いに対向する位置にそれぞれ形成された溝と、前記両溝の内部に、当該両溝にまたがって配設される変形部を有した止水板と、からなる止水構造を備えており、
   前記変形部が、ジャバラ状、ジグザグ状または波状に形成されていて、
   前記溝は、当該溝の開口部側に形成されて、前記変形部の高さと略同じ溝幅を有する幅狭部と、前記溝の底部に形成されて前記幅狭部よりも広い溝幅を有する幅広部と、から形成されていることを特徴とする、止水構造を備えた地下構造物。

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