JP5302574B2 - 裏込め材注入孔の高止水逆止弁 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル覆工用セグメント等の抗土水圧構造物に適用される裏込め材注入孔の高止水逆止弁に関するものである。

シールド工法のトンネル覆工用セグメント、推進工法の推進管や開削工法の暗渠などの抗土水圧構造物において、トンネル覆工用セグメントを例として説明する。

トンネルの構築に用いられるシールド工法では、地山の安定を図るために、シールドマシンの掘進によって生じる、地山とセグメントリングとの間の空隙に裏込め材を充填しながら施工する。その裏込め材は、シールドマシン本体から注入する同時注入による方法と、セグメント本体に設けた注入孔から注入する即時注入による方法の２つに大別される。後者の即時注入の場合には、本体構造物であるセグメントに貫通した注入孔を設けるため、高い止水性を確保してトンネル内部への漏水を防止する必要がある。

従来においては、注入孔内にヒンジ部により開閉する軟質プラスチック製等の２枚の半円形の弁板により裏込め材の逆流を防止する簡易的な逆止弁 (例えば特許文献１参照)を取り付けて裏込め材を注入し、注入後にＯリング付きのプラグを装着して止水を図っている。

また、特許文献２〜５には、弁体をスプリングの押圧力により弁座に押し付け、裏込め材の注入圧によりスプリングの押圧力に抗して弁体を弁座から離間させて開くように構成された逆止弁が記載されている。

なお、本出願人は、シールド工法のセグメント等の裏込め材注入孔に設けられる、逆止弁を用いた止水構造において、逆止弁の止水性の向上、着脱の容易化、安全性の向上を図ることができ、さらに裏込め材の再注入作業の安全性の向上及び作業性の向上を図ることができる裏込め材注入孔の止水構造及び裏込め材の再注入方法を既に出願している（特願２００７−１７０２１５号）。

特開平３−２８７９９８号公報 実開平６１−１３５９９３号公報 実開平６３−２３３９４号公報 実用新案登録第３００７８６３号公報 特開平０７−１５８３８８号公報

前述した従来のヒンジ部により開閉する簡易逆止弁の場合、止水性が低く、注入終了後プラグを装着する際に、逆止弁から漏れ出た裏込め材が止水箇所であるＯリングと注入孔の間に噛み込み、漏水の原因となる場合がある。

本発明は、前述のような問題の解決を図ったものであり、シールドセグメント等の抗土水圧構造物の裏込め材注入孔に設けられる逆止弁において、高い止水性を確保することができると共に、注入孔への取り付けも容易に行うことのできる高止水逆止弁を提供することを目的としている。

本発明の請求項１は、抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、前記逆止弁本体の止水部材側には止水部材を拡径するための拡径部材が設けられており、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には前記逆止弁本体の拡径部材に向かって広がるテーパー面が形成され、前記拡径部材の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成されているとともに、前記逆止弁本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に開口部を有する支圧板がナットにより取り付けられており、前記ナットを締め付けて前記拡径部材のテーパー面を前記止水部材のテーパー面の内部に押し込むことにより、止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁である。

本発明は、シールド工法のトンネル覆工用セグメント、推進工法の推進管や開削工法の暗渠などの抗土水圧構造物に適用されるものであり、例えば図１、図２に示すように、裏込め材のセグメント内面側からセグメント外面側への注入は許容し、かつ、逆方向の流出は阻止する逆止弁本体のセグメント内面側にリング状の止水ゴム等の止水部材を設け、適当な押し込み手段を用いて止水部材のテーパー面の内部に逆止弁本体のテーパー面を押し込み、止水部材を拡径することにより、止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着し、高い止水性を有する逆止弁が得られるようにしたものである。

逆止弁本体には、種々の形式の逆止弁を用いることができるが、図示例のような止水性の高い圧縮コイルばね方式の逆止弁を用いるのが好ましい。また、逆止弁本体の外径は、裏込め材注入孔の雌ねじの内径よりも小さくされ、逆止弁本体は止水部材の雄ねじにより裏込め材注入孔の内部に固定されることになる。

前述のように、逆止弁本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に開口部を有する支圧板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を拡径部材と支圧板とで挟み込んだ形で、拡径部材のテーパー面が止水部材のテーパー面の内部に押し込まれ、止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着する。

テーパー面の押し込み手段は、種々の方法が考えられるが、図１、図２に例示するように、ボルトとナットと支圧板を用いた押し込み手段が好ましい。逆止弁本体のセグメント内面側に拡径部材を設け、この拡径部材の外周面にテーパー面を形成し、支圧板を止水ゴムに当接させ、ナットを締め付けることで、拡径部材を止水部材内に引き込むことができる。図１に示すように、逆止弁本体と拡径部材を溶接等で組み立てるようにしてもよいし、図２に示すように、逆止弁本体と拡径部材を一体成形で製作するようにしてもよい。

本発明の請求項２は、抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、前記止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、前記止水部材の内周面には逆止弁本体に向かって広がるテーパー面が形成され、前記逆止弁本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材のテーパー面の内部に逆止弁本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されているとともに、前記逆止弁本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に開口部を有し外周面に裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成されている支圧板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を逆止弁本体と支圧板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁である。

図３に例示するように、支圧板の外周面にも雄ねじを形成する場合であり、支圧板がねじで裏込め材注入孔に固定されることで、高い圧力を受ける場合でも反力を確保することができ、止水性をさらに高めることができる。

以上のような構成の高止水逆止弁において、逆止弁本体を裏込め材注入孔の内部に挿入し、止水部材を裏込め材注入孔の雌ねじにねじ込んでいき、止水部材のテーパー面に逆止弁本体（逆止弁本体の拡径部材部分）のテーパー面を当接させ、ボルト・ナット・支圧板等からなる押し込み手段を用い、ナットを締め付けることにより、テーパー面同士で止水部材を拡径させ、止水部材の雄ねじを裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着させる。
本発明の請求項３は、抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には逆止弁本体に向かって広がるテーパーねじが形成され、前記逆止弁本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパーねじが形成され、止水部材のテーパーねじの内部に逆止弁本体のテーパーねじをねじ込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁である。
これはテーパー面をテーパーねじとするものである。

次いで、裏込め材注入孔の入口側の雌ねじに注入管の注入ニップルを接続し、裏込め材を注入し、注入終了後、Ｏリング付きのプラグを装着して止水を図る。本発明の高止水逆止弁は止水性が極めて高く、プラグを装着する際に、従来のように逆止弁から漏れ出た裏込め材が止水箇所であるＯリングと注入孔の間に噛み込むことは無く、漏水を確実に防止することができる。

(1) 逆止弁本体に止水部材を設け、止水部材のテーパー面の内部に逆止弁本体のテーパー面を押し込み、止水部材を拡径することにより、止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着するようにしたため、高い止水性を有する逆止弁が得られる。

(2) 逆止弁本体を裏込め材注入孔内に挿入し、止水部材の雄ねじを裏込め材注入孔の雌ねじに隙間なく密着させることにより、逆止弁を裏込め材注入孔に固定するため、裏込め材注入孔への取り付けも容易に行うことができ、施工効率の向上が図られる。

(3) 逆止弁本体と止水部材による比較的簡単な構成により高止水逆止弁を構成することができ、コストの低減が図られる。

以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。この実施形態は、トンネル覆工用セグメントのダクタイルセグメントに適用した場合である。ＲＣセグメント、鋼製セグメント、合成セグメントなどにも適用できることは言うまでもない。さらに、推進工法の推進管や開削工法の暗渠などの抗土水圧構造物などにも適用することができる。

図１は本発明の高止水逆止弁の第１実施形態を示す断面図である。図２は第２実施形態を示す断面図である。図３は第３実施形態を示す断面図である。図４は図２の高止水逆止弁の斜視図である。

図１〜図３の実施形態において、ダクタイルセグメント１のセグメント内面側（トンネル内部側）の鋳鉄部分に一体的な注入管による裏込め材注入孔２が形成され、セグメント外面側（地山側）のコンクリート部分にも注入孔２に連通する裏込め材注入孔３が形成されている。裏込め材注入孔２には台形ねじ等による雌ねじ４が形成されており、この裏込め材注入孔２の内部に本発明の高止水逆止弁１０が取り付けられる。

高止水逆止弁１０は、裏込め材注入孔２の内部に挿入される逆止弁本体１１と、この逆止弁本体１１と裏込め材注入孔２の内面との間に配置される止水部材としてのリング状の止水ゴム１２とから構成されている。この実施形態では、逆止弁本体１１のセグメント内面側に止水ゴム１２が配置されている。

止水ゴム１２の外周面には裏込め材注入孔２の雌ねじ４に嵌合する雄ねじ１３を形成し、かつ、止水ゴム１２の内周面には逆止弁本体１１に向かって広がるテーパー面１４を形成し、逆止弁本体１１の外周面には止水ゴム１２に向かって狭まるテーパー面１５を形成し、止水ゴム１２のテーパー面１４の内部に逆止弁本体１１のテーパー面１５を押し込むことにより止水ゴム１２が拡径して止水ゴム１２の雄ねじ１３が裏込め材注入孔２の雌ねじ４に隙間なく密着するように構成し、高い止水性が得られるようにする。

この実施形態では、逆止弁本体１１には、止水性の高い圧縮コイルばね方式の逆止弁が用いられている。即ち、逆止弁本体１１は、円筒部材２０と、円板状の弁座２１と、弁体２２と、圧縮コイルばね２３と、ばね受け部材２４から構成されている。弁座２１は中央に弁座開口２５が形成され、圧縮コイルばね２３により押圧された弁体２２が弁座開口２５を塞ぐようにされている。ばね受け部材２４は、例えば平面形状が十字状とされ、４つの裏込め材排出開口２６が形成される。

通常は圧縮コイルばね２３の押圧力により弁体２２が弁座２１に押し付けられ、弁座開口２５を閉じる。裏込め材注入時は、裏込め材の注入圧により圧縮コイルばね２３が圧縮され、弁体２２が弁座２１から離間して弁座開口２５を開く。注入後は、圧縮コイルばね２３の伸長力（復元力）により弁体２２が弁座２１に確実に接触して弁座開口２５を確実に閉じ、裏込め材の逆流が確実に防止される。

逆止弁本体１１の止水ゴム１２側には、止水ゴム１２を拡径するためのリング状の止水ゴム拡径部材３０を設け、その外周面にテーパー面１５を形成し、ボルト３１と、ナット３２と、支圧板３３を用いて止水ゴム１２を拡径させる。止水ゴム拡径部材３０の内部には平面形状が十字状のボルト受け部材３４を設け、その中央にボルト３１の基部を取り付け、ボルト３１が止水ゴム１２の中心を貫通してセグメント内面側へ突出するようにする。十字状のボルト受け部材３４により４つの裏込め材通過開口３５が形成される。

支圧板３３は、リング状の止水ゴム１２の端面に当接するリング状の当接板３３ａと、平面形状が十字状のリブ部材３３ｂから構成され、このリブ部材３３ｂの中心のボルト挿通孔によりボルト３１の先端部に取り付けられる。また、十字状のリブ部材３３ｂにより４つの裏込め材通過開口３３ｃが形成される。ボルト３１の先端に取り付けたナット３２を締め付けることにより、止水ゴム１２を止水ゴム拡径部材３０と支圧板３３で挟み込み、止水ゴム拡径部材３０のテーパー面１５を止水ゴム１２のテーパー面１４内に押し込むことができる。

図１の実施形態では、逆止弁本体１１と止水ゴム拡径部材３０とを別体とし、円筒部材２０の先端にボルト受け部材３４を溶接等で取り付けている。図２、図４の実施形態では、一体成形により部品点数を極力減らしている。即ち、円筒部材２０に弁座２１・止水ゴム拡径部材３０・ボルト受け部材３４・ボルト３１が一体的に形成されている。また、図２、図４に示すように、円筒部材２０の先端部には係止溝３６ａを有する係止部材３６が４箇所設けられており、十字状のばね受け部材２４の先端部を係止溝３６ａに横方向からスライド挿入することにより、ばね受け部材２４を簡単に取り付けられるようにしている。

図３の実施形態は、支圧板３３の外周面に、裏込め材注入孔２の雌ねじ４に嵌合する雄ねじ４０を形成し、高い圧力を受ける場合、反力を支圧板３３により確保できるようにした例である。支圧板３３には厚肉の円板を用い、内部には４つの裏込め材通過開口３３ｃが設けられる。この図３は図２に適用した場合であるが、図１にも同様に適用できる。

なお、逆止弁本体１１、止水ゴム拡径部材３０、ボルト３１、ナット３２、支圧板３３は、鋼材、強化プラスチック、セラミック等を用いることができる。圧縮コイルばね２３は、板ばねや皿ばねなどのその他の弾性部材を使用してもよく、その材質は、鋼、強化プラスチック等を用いることができる。弁体２２には、鋼材、強化プラスチック、セラミック、ゴム等を用いることができる。

図１〜図３において、止水ゴム拡径部材３０を有する逆止弁本体１１の外径は、裏込め材注入孔２の雌ねじ４の内径よりも小さく、セグメント内面側から裏込め材注入孔２の内部に挿入することができる。次いで、止水ゴム１２を裏込め材注入孔２の雌ねじ４にねじ込んでいき、止水ゴム拡径部材３０のテーパー面１５に止水ゴム１２のテーパー面１４を当接させる。次いで、支圧板３３とナット３２をボルト３１取り付け、支圧板３３を止水ゴム１２に当接させ、ナット３２を締め付けることにより、テーパー面１４と１５で止水ゴム１２を拡径させ、止水ゴム１２の雄ねじ１３を裏込め材注入孔２の雌ねじ４に隙間なく密着させる。図３の場合は、支圧板３３をねじ込んでいく点が異なるだけで、その他は同様である。

裏込め材注入孔２の入口側の雌ねじ４に注入管の注入ニップルを接続し、裏込め材を注入する。裏込め材は高止水逆止弁１０を通って地山とセグメントリングとの間の空隙に充填される。注入終了後、Ｏリング付きのプラグを装着して止水を図る。本発明の高止水逆止弁は止水性が極めて高く、プラグを装着する際に、従来のように逆止弁から漏れ出た裏込め材が止水箇所であるＯリングと注入孔の間に噛み込むことは無く、漏水を確実に防止することができる。

なお、本発明は以上のような図示例に限定されないことは言うまでもない。例えば、テーパー面１４・１５をテーパーねじとし、逆止弁本体１１のねじ込みで止水ゴム１２を拡径させるなど種々の態様が考えられる。

本発明の高止水逆止弁の第１実施形態を示す断面図と部材の平面図である。 本発明の高止水逆止弁の第２実施形態を示す断面図と部材の平面図である。 本発明の高止水逆止弁の第３実施形態を示す断面図と部材の平面図である。 図２の高止水逆止弁の斜視図である。

符号の説明

１…ダクタイルセグメント
２…裏込め材注入孔（トンネル内部側）
３…裏込め材注入孔（地山側）
４…雌ねじ
１０…高止水逆止弁
１１…逆止弁本体
１２…止水ゴム（止水部材）
１３…止水ゴムの雄ねじ
１４…止水ゴムのテーパー面
１５…逆止弁本体のテーパー面
２０…円筒部材
２１…弁座
２２…弁体
２３…圧縮コイルばね
２４…ばね受け部材
２５…弁座開口
２６…裏込め材排出開口
３０…止水ゴム拡径部材
３１…ボルト
３２…ナット
３３…支圧板
３３ａ…当接板
３３ｂ…リブ部材
３３ｃ…裏込め材通過開口
３４…ボルト受け部材
３５…裏込め材通過開口
３６…係止部材
３６ａ…係止溝
４０…雄ねじ

Claims (3)

1. 抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、前記逆止弁本体の止水部材側には止水部材を拡径するための拡径部材が設けられており、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には前記逆止弁本体の拡径部材に向かって広がるテーパー面が形成され、前記拡径部材の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成されているとともに、前記逆止弁本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に開口部を有する支圧板がナットにより取り付けられており、前記ナットを締め付けて前記拡径部材のテーパー面を前記止水部材のテーパー面の内部に押し込むことにより、止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁。
2. 抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、前記止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、前記止水部材の内周面には逆止弁本体に向かって広がるテーパー面が形成され、前記逆止弁本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパー面が形成され、止水部材のテーパー面の内部に逆止弁本体のテーパー面を押し込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されているとともに、前記逆止弁本体には止水部材の中心を貫通するボルトが設けられ、このボルトの先端部に開口部を有し外周面に裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成されている支圧板がナットにより取り付けられ、ナットを締め付けることにより止水部材を逆止弁本体と支圧板とで挟み込むように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁。
3. 抗土水圧構造物に埋設される裏込め材注入孔の内部に設けられ、裏込め材注入孔の内部に挿入される逆止弁本体と、この逆止弁本体と裏込め材注入孔の内面との間に配置される止水部材とを備える高止水逆止弁であって、止水部材の外周面には裏込め材注入孔の雌ねじに嵌合する雄ねじが形成され、かつ、止水部材の内周面には逆止弁本体に向かって広がるテーパーねじが形成され、前記逆止弁本体の外周面には止水部材に向かって狭まるテーパーねじが形成され、止水部材のテーパーねじの内部に逆止弁本体のテーパーねじをねじ込むことにより止水部材が拡径して止水部材の雄ねじが裏込め材注入孔の雌ねじに密着するように構成されていることを特徴とする高止水逆止弁。

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