JP4579102B2 - 推進管の接合部における止水構造 - Google Patents

Description

本発明は、道路や鉄道等の下を横断する大断面トンネル等を構築するのに使用する推進管の接合部における止水構造に関するものである。

従来、複数の矩形小断面の推進管の先頭に掘進機を取り付け、最後尾の推進管を推進ジャッキにより押すことにより、トンネルの軸方向に向けて地山に順に各推進管を推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の構成部材（矩形セグメント）を撤去して大断面のトンネル覆工体を構築する方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
特開２００１−２１４６９９号公報 特開２００４−２１８３３３号公報

前記大断面トンネルの構築においては、地山内に設置された各推進管列は、従来、トンネル軸方向に隣接する推進管どうしが、そのトンネル軸方向の端部における接合面間にシール材が装着された状態で推進されるので、該シール材が推進管の設置後における地山からトンネル内への漏水を防ぐ止水機能を果たすようになっている。
しかしながら、トンネル直線部においては、前記隣接する推進管どうしはその全周が均等に推進力を受けて当接されるので、前記シール材によって接合面間の止水が良好に保たれるが、トンネル曲線部においては、その曲率半径方向における外側ほど、推進管どうしの接合面間に大きな隙間が生じるので、前記シール材が有効に機能せず、止水が適切に行えないか、全く止水ができなくなるおそれがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トンネル曲線部等に設置された推進管どうしの接合面間の止水を確実に行うことができる推進管の接合部における止水構造を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る推進管の接合部における止水構造は、トンネル軸方向に隣接する一対の矩形断面の推進管どうしが、それらのトンネル軸方向における接合面を、該接合面間にシール材を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、
前記各推進管の内側には、それぞれ、前記接合面に隣接して基部を推進管に固定され、先端側部をトンネル軸方向に延長された摺接板が、推進管の周方向に沿って設けられると共に、一方の推進管に設けられた摺接板の先端側部と他方の推進管に設けられた摺接板の先端側部とがトンネル軸方向に重ね合わせられ、各摺接板どうしの重ね合わせ部における相互間にシール材が推進管の周方向に沿って装着されていることを特徴としている。

請求項２に係る推進管の接合部における止水構造は、請求項１に記載の止水構造において、前記各摺接板が、トンネル曲線部に設置される推進管に設けられることを特徴としている。

請求項３に係る推進管の接合部における止水構造は、請求項１または２に記載の止水構造において、前記各摺接板が、前記推進管の内側に着脱可能に固定して設けられていることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項１に係る推進管の接合部における止水構造によれば、隣接する推進管の接合面間に隙間が生じて、該接合面間に装着したシール材による止水が困難になった場合でも、摺接板どうしの間に介在されたシール材によって、トンネル区間に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間における止水を確実に行うことができる。

また、請求項２に係る推進管の接合部における止水構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間に大きな隙間が生じても、トンネル軸方向に重ね合わせられた摺接板間に常時シール材を確実に介在されることができ、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間における止水を確実に行うことができる。

また、請求項３に係る推進管の接合部における止水構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管に対して摺接板を選択的に設けることができて、摺接板の付設数を最小限に節減することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造について添付図面を参照して説明する。
先ず、トンネルの軸方向に接合する推進管Ｓについて説明する。この推進管Ｓは、図１に示すように、上下一対の横型矩形セグメント（矩形セグメント）１，２と左右一対の縦型矩形セグメント（矩形セグメント）３，４を矩形の四辺に配置して矩形断面の筒状体（函体）に形成されている。前記横型、縦型矩形セグメント１〜４は、それぞれ、板面をトンネル軸方向ｙに沿わせた平板状のスキンプレート５の内面側に、トンネル断面方向ｘに板面を沿わせトンネル軸方向ｙに間隔をあけて配置された複数の主桁板６と、トンネル軸方向ｙに板面を沿わせトンネル断面方向ｘに間隔をあけて配置された複数のリブ板７とを固定して形成されている。

前記横型、縦型矩形セグメント１〜４のトンネル軸方向ｙの両端の主桁板６には、推進管Ｓのトンネル軸方向ｙに隣接するものどうしを接合する際にボルトを挿通するボルト孔６ａが設けられていると共に、主桁板６の内側に沿って、後述のシール材支持板１２とシール材摺接板１４を取り付けるための取付座８、８が固着され、該取付座８，８にはねじ孔８ａが設けられている。また、前記推進管Ｓを大断面トンネルの断面領域内に割り付けて設置する場合には、前記上側の横型矩形セグメント１の左右の両端寄りの位置と左側の縦型矩形セグメント３の上下の両端寄りの位置には、それぞれトンネル軸方向ｙに沿う雄型ガイド部材９が前記スキンプレート５から外側へ突き出して設けられ、前記右側の縦型矩形セグメント４の上下の両端寄りの位置にトンネル軸方向ｙに沿う雌型ガイド部材１０が設けられている。

前記雄型ガイド部材９は、他の推進管Ｓに設けた雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａに嵌合され、前記雌型ガイド部材１０の凹溝１０ａには、他の推進管Ｓの雄型ガイド部材９が嵌合されるようになっている。前記雄型ガイド部材９と雌型ガイド部材１０とは、大断面トンネルの断面領域における推進管Ｓの割り付け位置によって、トンネル断面方向ｘに隣接する推進管Ｓ，Ｓどうしの雄型ガイド部材９と雌型ガイド部材１０とが互いに嵌合し得るように、推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１〜４のいずれかに所要のものが選択されて設けられる。
なお、図１では、前記横型、縦型矩形セグメント１〜４の端部どうしが一体に結合され、推進管Ｓが一体物として形成されているように図示されているが、通常は、前記横型、縦型矩形セグメント１〜４は互いに別体に形成され、それらの端部どうがボルト、ナットにより分離可能に接合される構成とされている。

次に、前記構成の推進管Ｓがトンネル曲線部において隣接するものどうしで接合される構造について、図２〜図４にもとづいて説明する。推進管Ｓ，Ｓはトンネル軸方向に隣接するものどうしが、それらのトンネル軸方向ｙにおける外側の主桁板６の端面である接合面ｓ１，ｓ１を、該接合面ｓ１，ｓ１間にシール材１１を介在させて互いに向かい合わせて接合されている。前記シール材１１は正面視（トンネル断面視）で矩形状に配置された接合面ｓ１，ｓ１の外側寄り位置にその全周にわたって設けられている。

そした、一方（図３、図４で下方）の推進管Ｓの内側には、基部１２ａを該推進管Ｓに固定され、先端側部であるシール支持部１２ｂを他方の推進管Ｓ側に向けてトンネル軸方向ｙに延長されたシール材支持板（摺接板）１２が、推進管Ｓの接合面ｓ１に隣接する内周に沿って設けられている。前記シール材支持板１２は、具体的には、正面視（図２）で矩形リング状に形成された基部１２ａが、前記取付座８にそのねじ孔８ａに螺合されたボルト１３によって固定され、前記基部１２ａの一端に、基部１２ａより小口径の矩形筒状に形成された前記シール支持部１２ｂが、連結部１２ｃを介して一体結合されて構成されている。

また、他方（図３、図４で上方）の推進管Ｓの内側には、基部１４ａを該推進管Ｓに固定され、先端側部であるシール摺接部１４ｂを一方の推進管Ｓ側に向けてトンネル軸方向ｙに延長されたシール材摺接板（摺接板）１４が、推進管Ｓの接合面ｓ１に隣接する内周に沿って設けられている。前記シール材支持板１４は、具体的には、正面視（図２）で矩形リング状に形成された基部１４ａが、前記取付座８にそのねじ孔８ａに螺合されたボルト１３によって固定され、前記基部１４ａの一端に、基部１４ａより小口径の矩形筒状に形成された前記シール摺接部１４ｂが、連結部１４ｃを介して一体結合されて構成されている。そして、前記シール支持部１２ｂの内側に前記シール摺接部１４ｂがトンネル軸方向に所定距離（例えば、接合面ｓ１，ｓ１間に生じる隙間ｅの最大値の２倍以上）だけ重ね合わせられるようにして嵌合されている。

さらに、前記シール材支持板１２のシール支持部１２ｂの内周と前記シール材摺接板１４のシール摺接部１４ｂの外周面との間には、ゴム等からなるリング状のシール材１５が推進管Ｓの周方向に沿って装着されている。前記シール材１５は、外周部が前記シール支持部１２ｂに形成された環状溝１２ｄに嵌入されて固着されており、内周面が前記シール摺接部１４ｂの外周面に液密に接触されている。前記シール材１５は、シール支持部１２ｂに固着せずに前記シール摺接部１４ｂに固着し、その外周面を前記シール支持部１２ｂの内周面に液密に接触させるようにしてもよい。

なお、前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４は、製作にあたっては、それぞれ、１つの矩形リング状の部材として形成するのではなくて、例えば、図２に示すように、推進管Ｓの各横型矩形セグメント１，２と各縦型矩形セグメント３，４の中間部の分割線ａで分割して、正面視（図２）で４つのＬ字型の分割体１２ｆ、１４ｆとして構成することができる。分割方法は、上記に限らず、推進管Ｓの四隅部であってもよく、分割位置、分割個数は任意である。各分割位置では、隣接する分割体どうしをボルト、ナット等の締結部材によって連結するのが好ましい。

次に、前記推進管Ｓを使用してトンネル覆工体を施工する方法について図５を参照して説明する。
先ず、従来の推進工法によるトンネルの施工方法と同様にして、地山側に掘進機１６を位置させ、その後部に前記推進管Ｓを接続して掘進機１６のカッター１６ａを作動させながら、推進ジャッキ１７により押圧板１８を介して推進管Ｓの後部を押すことにより、掘進機１６と推進管Ｓを地山内に押し進め、１つの推進管Ｓを押し進める毎に、先行する推進管Ｓに後続の推進管Ｓを継ぎ足しながら、推進管Ｓの接続列（推進管列）Ｓａを地山内に設置する。

その際、トンネルの直線区間（トンネル直線部）Ｌ１を推進される推進管列Ｓａにおける推進管Ｓは、隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１がシール材１１を圧縮して相互に接触し、または周方向に均等な僅かな間隔を保った状態で直線状に押し進められるので、推進管列Ｓａを設置した後の推進管Ｓ，Ｓどうしの接合部における止水が前記シール材１１によって不都合なく行われる。したがって、前記直線区間Ｌ１では、推進管Ｓの内周には，前記シール支持部材１２とシール材摺接板１４は取り付けないでおく。

そして、推進管Ｓが押し進められてトンネルの曲線区間（トンネル曲線部）Ｒに近づくと、トンネルの曲線区間Ｒの手前で、先行する推進管Ｓにおける掘進機１６の進行方向の後側において、前記取付座８に前記シール材摺接板１４をボルト１３によって取り付けると共に、先行の推進管Ｓに隣接して後続する推進管Ｓの前側において、前記取付座８に前記シール材支持材１２を取り付けて、シール材摺接板１４のシール摺接部１４ｂの外周にシール材支持板１２のシール支持部１２ｂが嵌合して、シール摺接部１４ｂの外周とシール支持部１２ｂの内周との間に前記シール材１５が介在された状態として、順次、推進管Ｓを推進させる。

さらに、推進管Ｓが押しす進められて曲線区間Ｒを通り過ぎて再び直線区間Ｌ２に至ると、曲線区間Ｌ２を通過した推進管Ｓから順に、前記ボルト１３を外して前記取付座８から前記シール材摺接板１４とシール材支持板１２を推進管Ｓから取り外して、必要に応じて、前記曲線区間Ｒに差し掛かる推進管Ｓへの取り付けに再利用する。
前記のようにして、小断面トンネルの全区間にわたって地山に推進管Ｓを推進させて推進管列Ｓａの設置が終了した後には、隣接する推進管Ｓ，Ｓの接合面ｓ１，ｓ１を有する主桁板６，６のボルト孔６ａ，６ａにボルト１９を通して、該ボルト１９にナット２０を螺合させることにより推進管Ｓ，Ｓどうしをトンネル軸方向ｙに相互に連結する。しかる後に、推進管Ｓのスキンプレート５と主桁板６とリブ板７とで囲まれた空間にコンクリートを充填してトンネル覆工体を完成させる。

トンネルの曲線区間Ｒを推進される推進管列Ｓａの推進管Ｓは、隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１の間に、曲線区間Ｒの半径方向（曲率半径方向）における内側Ｒ１が小さく、外側Ｒ２が大きくなる平面視で三角形状の隙間ｅが生じた状態となる。したがって、トンネルの曲線区間Ｒに設置された推進管列Ｓａの推進管Ｓ，Ｓどうしは、接合面ｓ１，ｓ１間に前記隙間ｅが存在したままとなり、曲線区間Ｒの外側Ｒ２やその内側寄りの部分では，接合面ｓ１，ｓ１間に介在させた前記シール材１１では地山に対する止水が十分に行えないか、全く止水できなくなるおそれがある。

しかし、トンネルの曲線区間Ｒに設置される推進管列Ｓａの推進管Ｓには、前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４が取り付けたままとされ、それらの間に介在されたシール材１５によって、地山から前記隙間ｅを通して推進管Ｓ内に侵入しようとする水の止水が行われる。前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４はトンネル軸方向ｙに所定距離にわたって重ね合わせられているので、前記隙間ｅが変化して前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４とがトンネル軸方向ｙに相対的に移動しても、常時、前記シール材１５とシール摺接部１４ｂとが液密に摺接することにより、前記止水が確実に行われることとなる。

なお、前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４をトンネルの直線区間Ｌ１，Ｌ２で推進管Ｓから取り外すようにしたが、本発明では、その取り外しを必須としない、トンネルの直線区間Ｌ１，Ｌ２で推進管Ｓにシール材支持板１２とシール材摺接板１４を取り付けておく場合には、設置された推進管Ｓ，Ｓの接合面ｓ１，ｓ１間の隙間ｅが広く変化して、推進管Ｓの外周側に設けた前記シール材１１では止水が十分に行えなくなっても、推進管Ｓの内側に設けた前記シール材１５によって効果的に止水が行われる。

なお、大断面トンネルの覆工体を前記推進管Ｓを使用して施工する場合には、大断面トンネルの断面領域に割り付けられた１つの小断面の推進管Ｓの接続列（推進管列）Ｓａを前記のようにして地山内に設置した後に、例えば、図６に示すように、推進管列Ｓａの左右にそれぞれ推進管列Ｓｂ，Ｓｃを前記と同様にして設置し、さらに、それらの推進管列Ｓａ〜Ｓｃの上に同様にして推進管列Ｓｄ，Ｓｅ，Ｓｆを設置する。そして、大断面トンネルの断面領域に全ての推進管列Ｓａ〜Ｓｆを設置した後に、大断面トンネルの構造に関わらない各推進管列Ｓａ〜Ｓｆにおける推進管Ｓの構成部材である横型、縦型セグメント１〜４のうちの所定のものを撤去し、大断面トンネルの覆工用に残した横型、縦型矩形セグメント１〜４の隣接するものどうしをボルト等で連結する。さらに、トンネルの軸方向に隣接する推進管Ｓ，Ｓの主桁板６，６どうしを、ボルト孔６ａに挿通したボルト１９とナット２０で締め付けて連結した後に、例えば、大断面トンネルの断面領域の周囲に残された推進管Ｓの横型、縦型矩形セグメント１〜４の内側にコンクリートを充填して硬化させることにより、大断面トンネルの覆工体Ｔを完成させる。
前記において、設置済みの推進管列に隣接して設置される推進管列の推進管Ｓは、その雄型ガイド部材９、雌型ガイド部材１０が設置済みの推進管Ｓの雌型ガイド部材１０、雄型ガイド部材９に嵌合されて設置済みの推進管Ｓに案内されて推進される。

以上説明したように、実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造Ｋは、トンネル軸方向ｙに隣接する一対の矩形断面の推進管Ｓ，Ｓどうしが、それらのトンネル軸方向ｙにおける接合面ｓ１，ｓ１を、該接合面ｓ１，ｓ１間にシール材１１を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、一方の推進管Ｓの内側に、その接合面ｓ１に隣接して基部１２ａを推進管Ｓに固定され、シール支持部１２ｂをトンネル軸方向ｙに延長されたシール材支持板１２が、推進管Ｓの周方向に沿って設けられ、また、他方の推進管Ｓの内側に、その接合面ｓ１に隣接して基部１４ａを推進管Ｓに固定され、シール摺接部１４ｂをトンネル軸方向ｙに延長されたシール材摺接板１４が、推進管Ｓの周方向に沿って設けられると共に、前記シール材支持板１２のシール支持部１２ｂと前記シール材摺接板１４のシール摺接部１４ｂとがトンネル軸方向ｙに重ね合わせられ、前記シール支持部１２ｂとシール摺接部１４ｂどうしの重ね合わせ部における相互間にシール材１５が推進管Ｓの周方向に沿って装着された構成とされている。

したがって、実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造Ｋによれば、隣接する推進管Ｓ，Ｓの接合面ｓ１，ｓ１間に隙間が生じて、該接合面ｓ１，ｓ１間に装着したシール材１１による止水が困難になった場合でも、前記シール支持部１２ｂとシール摺接部１４ｂどうしの間に介在されたシール材１５によって、トンネル区間に設置された推進管Ｓ，Ｓの隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１間における止水を確実に行うことができる。
そして、前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４を、トンネルの曲線区間Ｒに設置される推進管Ｓに設けた場合には、トンネルの曲線区間Ｒの半径方向の外側Ｒ２において、推進管Ｓ，Ｓの隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１間に大きな隙間ｅが生じても、トンネル軸方向ｙに重ね合わせられた前記シール支持部１２ｂとシール摺接部１４ｂとの間に、常時、シール材１５を確実に介在されることができ、トンネルの曲線区間Ｒに設置された推進管Ｓ，Ｓの隣接するものどうしの接合面ｓ１，ｓ１間における止水を確実に行うことができる。
また、前記シール材支持板１２と前記シール材摺接板１４を、前記推進管Ｓ，Ｓの内側に着脱可能に固定して設けた場合には、トンネルの曲線区間Ｒに設置された推進管Ｓに対して前記シール材支持板１２とシール材摺接板１４を選択的に設けることができて、該シール材支持板１２とシール材摺接板１４の付設数を最小限に節減することができる。

なお、前記実施の形態に係る推進管の接合部におけるシール構造Ｋにおいては、前記推進管Ｓをスキンプレート５に主桁板６とリブ７を接合して形成した鋼殻製矩形セグメント１〜４を矩形枠状に連結して構成したが、推進管Ｓはこれに限らず、前記鋼殻製矩形セグメントにコンクリートを詰めてなる中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントを矩形枠状に連結して構成したものであってもよい。中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントで構成した推進管Ｓを使用する場合には、鋼殻製矩形セグメントを使用する場合のように、トンネル覆工体の完成にあたり、矩形セグメントの内側にコンクリートを充填する必要がなく、トンネル覆工体を容易に完成させることができる。

本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を適用する推進管を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を示す正面図である。 図２のイ−イ断面図である。 図２のロ−ロ断面図である。 本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を適用した推進管列を推進工法により設置する施工方法を示す平面図である。 推進工法により複数の推進管列を設置して大断面トンネルの覆工体を施工する方法を示す説明図である。

符号の説明

１，２ 横型矩形セグメント（矩形セグメント）
３，４ 縦型矩形セグメント（矩形セグメント）
５ スキンプレート
６ 主桁板
７ リブ板
８ 取付座
９ 雄型ガイド部材（ガイド部材）
１０ 雌型ガイド部材（ガイド部材）
１１，１５ シール材
１２ シール材支持板（摺接板）
１２ａ，１４ａ 基部
１２ｂ シール支持部
１４ シール材摺接板（摺接板）
１４ｂ シール摺接部
１６ 掘進機
１７ 推進ジャッキ
Ｋ 推進管の接合部における止水構造
Ｌ１，Ｌ２ トンネルの直線区間（トンネル直線部）
Ｒ トンネルの曲線区間（トンネル曲線部）
Ｓ 推進管
ｓ１ 接合面

Claims (3)

1. トンネル軸方向に隣接する一対の矩形断面の推進管どうしが、それらのトンネル軸方向における接合面を、該接合面間にシール材を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、
   前記各推進管の内側には、それぞれ、前記接合面に隣接して基部を推進管に固定され、先端側部をトンネル軸方向に延長された摺接板が、推進管の周方向に沿って設けられると共に、一方の推進管に設けられた摺接板の先端側部と他方の推進管に設けられた摺接板の先端側部とがトンネル軸方向に重ね合わせられ、各摺接板どうしの重ね合わせ部における相互間にシール材が推進管の周方向に沿って装着されていることを特徴とする推進管の接合部における止水構造。
2. 前記各摺接板は、トンネル曲線部に設置される推進管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の推進管の接合部における止水構造。
3. 前記各摺接板は、前記推進管の内側に着脱可能に固定して設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の推進管の接合部における止水構造。
   

Images