JP5146277B2 - 止水構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル内に敷設された覆工体と立坑の坑壁との接続部における止水構造に関する。

トンネル内に敷設された覆工体と立坑の坑壁との接続部の止水構造として、例えば、特許文献１には、覆工体のセグメントと坑壁との間の隙間に充填された充填材と、その充填材の流出を防止するとともに、地下水の通過を防止するパッキンと、当該隙間を跨ぐようにセグメントの端面と坑壁の内周面とに取り付けられ、伸縮可能な蛇腹状の可撓性ゴムとを備えた止水構造が開示されている。

これは、地震等によりセグメントと坑壁との間に相対変位が生じたときに、パッキン及び充填材でセグメントと坑壁との間を通過する地下水を止水するものである。
特開平１１−３２４５６４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の止水構造では、シールド機が到達立坑に到達する際には、既に到達立坑の坑壁に坑口が構築されているので、坑口の開口部とトンネル外周との間の隙間の大きさに誤差が生じる可能性がある。この誤差が大きい場合には、確実な止水性を確保するための継手部の施工には多大な時間と手間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、覆工体と坑壁との間の隙間の大きさに沿うように現場で調整が可能で、かつ、掘進機が通過後、直ちにその隙間内に構築可能な止水構造を提供することを目的とするものである。

前記目的を達成するため、本発明の止水構造は、トンネル内に敷設された覆工体と立坑の坑壁との接続部に相対変位が生じた後も当該覆工体と当該坑壁との間を通過して当該立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、所定の値以上の荷重が作用すると破断する高剛性シーリング材と、当該高剛性シーリング材よりも剛性が低く、かつ、伸縮性が高い弾性シーリング材とを、前記覆工体と前記坑壁との間に介在させてなることを特徴とする。

本発明の止水構造によれば、所定の値以上の荷重が作用すると破断する高剛性シーリング材と、この高剛性シーリング材よりも剛性が低く、かつ、伸縮性が高い弾性シーリング材とを、覆工体と坑壁との間に備えているので、日常的に発生する比較的小さい地震の際には、高剛性シーリング材が、覆工体と坑壁との間の相対変位による変形を抑制する。これにより、覆工体と坑壁との相対変位量が小さくなるので、止水性を保持できる。したがって、地下水が立坑内に流入しない。さらに、発生確率の低い大きな地震の際には、高剛性シーリング材は、覆工体や坑壁に過大な荷重が作用しないように、所定の値以上の荷重が作用すると破断する。そのため、接続部の相対変位量は増加するが、弾性シーリング材が、その相対変位に追随して変形するので、止水性を保持できる。したがって、地下水が立坑内に流入しない。

本発明において、前記高剛性シーリング材は、前記弾性シーリング材よりも前記立坑の内方側に設けられることとしてもよい。
本発明の止水構造によれば、高剛性シーリング材は、弾性シーリング材よりも立坑の内方側に配置されているので、高剛性シーリング材が破損した場合には、立坑内から容易に補修することができる。

本発明において、前記高剛性シーリング材は、エポキシ樹脂とシリコン樹脂とを含むこととしてもよい。
本発明の止水構造によれば、高剛性シーリング材の材質のエポキシ樹脂及びシリコン樹脂は、一般的な材料なので、入手性に優れている。

本発明において、前記弾性シーリング材は、ポリウレタン樹脂を含むこととしてもよい。
本発明の止水構造によれば、弾性シーリング材の材質のポリウレタン樹脂は、一般的な材料なので、入手性に優れている。

本発明の可撓性ジョイント構造によれば、覆工体と坑壁との間の隙間の大きさに沿うように現場で調整が可能なので、掘進機が通過後、直ちに覆工体と坑壁との間に止水構造を構築することが可能となる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る止水構造１の鉛直断面図であり、図２は、図１のａ部拡大図である。

図１及び図２に示すように、止水構造１は、トンネル２と当該トンネル２を掘削するシールド機を発進又は到達させるための立坑３との接続部４において、トンネル２内に敷設されたセグメント５と立坑３の坑壁６との間に相対変位が生じた後もセグメント５と坑壁６との間の隙間９から立坑３内への水の流入を防止するものである。具体的には、所定の値以上の荷重が作用すると破断する高剛性シーリング材７とこの高剛性シーリング材７よりも剛性が低くて伸縮性が高い弾性シーリング材８とを、セグメント５と坑壁６との間の隙間９に介在させてなるものである。

高剛性シーリング材７は、弾性シーリング材８よりも立坑３の内方側に設けられている。
高剛性シーリング材７及び弾性シーリング材８は、セグメント５及び坑壁６に固着しているので、セグメント５と坑壁６との間に相対変位が生ずると、その相対変位量に応じてそれぞれ変形する。

弾性シーリング材８は、例えば、ポリウレタン樹脂を含む材料からなり、本実施形態においては、ボンドＵＰシール（製品名、コニシ株式会社製）を用いた。この弾性シーリング材８は、トンネル２内の通常温度である２３℃前後では、伸縮性が高い（例えば、最大荷重時の伸びが７００％。なお、この数値は製品カタログに記載の値である。）ため、例えば、レベル２の地震（後述する）によりセグメント５と坑壁６との間に相対変位が生じてもこれに追随して変形し、地山内の地下水がセグメント５と坑壁６との間の隙間９内を通過して立坑３内に流入することを防止する。この弾性シーリング材８は、セグメント５と坑壁６との間にコーキングガンにて充填され、所定の厚さで環状に形成される。

高剛性シーリング材７は、例えば、エポキシ樹脂とシリコン樹脂とを含む材料からなり、本実施形態においては、ボンドＥＭＳセグメントシール（製品名、コニシ株式会社製）を用いた。この高剛性シーリング材７は、トンネル２内の通常温度である２３℃前後では、弾性シーリング材８よりも高い剛性（例えば、引張り応力が２．２Ｎ／ｍｍ^２のときの伸びが１８０％。なお、この数値は製品カタログに記載の値である。）を有しているため、例えば、レベル１（後述する）の地震によるセグメント５と坑壁６との間に生ずる相対変位を抑制し、相対変位量を小さくする。

また、高剛性シーリング材７は、レベル２の地震によりセグメント５と坑壁６との間に相対変位が生じて、高剛性シーリング材７に所定の値以上の荷重が作用すると破断するように形成されている。本実施形態においては、荷重の所定の値を２．３Ｎ／ｍｍ^２としたが、この値に限定されるものではなく、適宜設計等により決定される。

高剛性シーリング材７は、弾性シーリング材８と接触しないように、所定の間隔１０を隔てて充填され、所定の厚さで環状に形成される。

なお、本実施形態においては、所定の間隔１０を設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、高剛性シーリング材７が、弾性シーリング材８と密着しないように形成されればよく、例えば、バックアップ材を設けてもよい。

なお、レベル１の地震とは、多くの土木構造物に対して従来から設定されていた地震外力にあたり、過去の地震発生の時間的経過に基づいて、構造物の使用期間中に１〜２回発生すると考えられる強さの地震動とし、レベル２の地震動とは、陸地近傍で発生する大規模なプレート境界地震に加えて、兵庫県南部地震のような内陸の直下の地震による地震動も対象とした発生確率の極めて低い地震動とする。

以上の構成からなる止水構造１によれば、レベル１の地震に対して、図３に示すように、高剛性シーリング材７が、接続部４に生ずる相対変位を抑制するので、相対変位量が小さくなるとともに、伸縮性が高い弾性シーリング材８が、その相対変位に追随して変形するので、高剛性シーリング材７及び弾性シーリング材８により、止水性を保持できる。したがって、発生確率が高いレベル１の地震が発生しても、地下水は立坑３内に流入しない。

さらに、接続部４に生ずる相対変位量が小さいので、トンネル２や立坑３の内部に設置されている道路や管路等の施設構造物に影響を及ぼさず、地震後、直ちにこの施設構造物を供用することができる。

また、レベル２の地震に対して、図４に示すように、高剛性シーリング材７は、所定の値以上の荷重が作用すると破断するので、セグメント５や坑壁６に過大な荷重が作用することを防止できる。また、高剛性シーリング材７が破断すると、接続部４の相対変位量は増加するが、伸縮性の高い弾性シーリング材８が、その相対変位量に追随して変形するので、この弾性シーリング材８により、止水性を保持できる。したがって、レベル２の地震が発生しても、トンネル２や立坑３等の構造物は、損傷することなく、また、地下水は立坑３内に流入しない。一方、高剛性シーリング材７は、損傷するものの、立坑３の内方側に設けられているので、立坑３内から容易に補修可能である。

そして、高剛性シーリング材７の材質のエポキシ樹脂及びシリコン樹脂や弾性シーリング材８の材質のポリウレタン樹脂は、一般的な材料なので、入手性に優れている。

なお、本実施形態においては、覆工体としてセグメント５を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、推進管を用いてもよい。すなわち、本発明はシールド機による掘削にて構築されたトンネル２だけでなく、推進機による掘削にて構築されたトンネル２にも適用可能である。

なお、本実施形態においては、セグメント５と坑壁６との間に、シーリング材である高剛性シーリング材７や弾性シーリング材８のみを介在させる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、セグメント５と坑壁６との間に鋼管や鋼板等の剛性部材１１を配置するとともに、セグメント５と坑壁６との間にシーリング材である高剛性シーリング材７や弾性シーリング８を充填して、剛性部材１１とシーリング材とが一体となって継手の性能を発揮するような構造としてもよい。

本発明の実施形態に係る止水構造の鉛直断面図である。 図１のａ部拡大図である。 レベル１の地震時の接続部の変位状態を示す図である。 レベル２の地震時の接続部の変位状態を示す図である。 止水構造の他の実施例を示す図である。

符号の説明

１ 止水構造
２ トンネル
３ 立坑
４ 接続部
５ セグメント
６ 坑壁
７ 高剛性シーリング材
８ 弾性シーリング材
９ 隙間
１０ 所定の間隔
１１ 剛性部材

Claims (4)

1. トンネル内に敷設された覆工体と立坑の坑壁との接続部に相対変位が生じた後も当該覆工体と当該坑壁との間を通過して当該立坑内へ水が流入するのを防止する止水構造であって、
   所定の値以上の荷重が作用すると破断する高剛性シーリング材と、当該高剛性シーリング材よりも剛性が低く、かつ、伸縮性が高い弾性シーリング材とを、前記覆工体と前記坑壁との間に介在させてなることを特徴とする止水構造。
2. 前記高剛性シーリング材は、前記弾性シーリング材よりも前記立坑の内方側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の止水構造。
3. 前記高剛性シーリング材は、エポキシ樹脂とシリコン樹脂とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。
4. 前記弾性シーリング材は、ポリウレタン樹脂を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の止水構造。

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