JP5395469B2 - 止水構造の構築方法および止水構造 - Google Patents

Description

本発明は、地中構造物に設けられる止水構造の構築方法および止水構造に関する。

複数の躯体（例えば、ボックスカルバート、セグメントリング、推進管など）を連設して構築した地中構造物であって、隣り合う躯体同士の繋ぎ目に止水板を設けた地中構造物が知られている（特許文献１参照）。

特開２００６−９０１００号公報

この種の止水板は、目開き等に対する追従性（柔軟性）を具備しているが、隣り合う二つの躯体の両方に固着（定着）されるため、地震時などにおいては、止水板に対し、両躯体の目開きに起因する引張力と両躯体のせん断ズレに起因するせん断力とが同時に作用することになる。引張力とせん断力が同時に作用すると、止水板に発生する引張応力が大きくなるので、引張力とせん断力が別々に作用する場合に比べて、止水板の変位追従性が損なわれてしまう。

また、躯体のコーナー部分に合わせて止水板を配置する場合は、止水板を屈曲させる必要があるが、屈曲させた場合の変位追従性は、特許文献１のように直線状に配置した場合に比べて、より一層小さいものとなる。

このような観点から、本発明は、目開き等に対する変位追従性が損なわれ難い止水構造およびその構築方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明に係る止水構造の構築方法は、第一躯体と第二躯体とを連設してなる地中構造物の止水構造を構築する方法であって、第一躯体を構築する第一躯体構築工程と、第一躯体に設けたシール取付面にシール部材を固着するシール取付工程と、前記シール取付面に対向するように押圧部材を配置し、前記シール取付面と前記押圧部材との間で前記シール部材を圧縮するとともに、前記シール部材の圧縮状態を維持すべく前記押圧部材と前記第一躯体との離隔距離を一定に保持するシール圧縮工程と、前記第一躯体の隣に第二躯体を構築し、前記押圧部材を前記第二躯体に固着する第二躯体構築工程と、を含むことを特徴とする。

上記手順により構築された止水構造では、シール部材が自身の復元力により押圧部材に密着することで、両躯体の繋ぎ目部分が止水されることになる。この止水構造では、第一躯体のみにシール部材が固着されているので、第一躯体と第二躯体の目開きに起因する引張力がシール部材に作用することはない。つまり、本発明により構築された止水構造によれば、両躯体の目開きに起因する引張力と両躯体のせん断ズレに起因するせん断力とが同時に作用することがないので、目開き等に対する変位追従性が損なわれ難くなる。

前記第二躯体をコンクリート構造とした場合には、前記押圧部材を、前記第二躯体を成形する際のコンクリート型枠の一部として利用することが好ましい。このようにすると、第二躯体の端面におけるコンクリート型枠の脱型作業を省略もしくは簡略化することが可能になる。

前記した課題を解決する本発明に係る止水構造は、第一躯体と第二躯体とを連設して構成した地中構造物に設けられる止水構造であって、前記第一躯体に設けたシール取付面に固着したシール部材と、前記シール取付面に対向する前記第二躯体の端面に固着した押圧部材と、前記シール取付面と前記押圧部材との離隔距離を一定に保持する間隔保持部材と、を具備し、前記シール部材は、前記シール取付面と前記押圧部材との間に圧縮状態で配置されており、自身の復元力により前記押圧部材に密着していて、前記第一躯体と前記第二躯体との間に発生する相対変位量が前記シール部材によって止水機能を維持することができる相対変位量の最大値に達する前に、前記間隔保持手段が破断することを特徴とする。

本発明に係る止水構造によれば、第一躯体と第二躯体の目開きに起因する引張力がシール部材に作用することはない。つまり、本発明の止水構造によれば、両躯体の目開きに起因する引張力と両躯体のせん断ズレに起因するせん断力とが同時に作用することがないので、目開き等に対する変位追従性が損なわれ難くなる。

両躯体を連結すると、両躯体間の目開きやせん断ズレに起因する引張力やせん断力が両躯体に作用するようになるので、間隔保持手段の破断強度を大きくし過ぎると、地震等が発生した際に両躯体に損傷が生じる虞があるが、間隔保持手段を適宜な段階で破断させるようにすれば、それ以後は、目開き等に起因する引張力等が両躯体に作用しなくなるので、両躯体に損傷が生じ難くなる。

本発明においては、前記第二躯体に対向する前記第一躯体の端面に凹部を形成し、前記凹部の底面に前記シール取付面を形成するとよい。このようにすると、シール部材をシール取付面に固着する際の位置決めが容易になる。

前記シール部材は、断面Ｖ字状または断面Ｕ字状を呈するものを使用し、地盤側に開口した状態で配置することが好ましい。このようにすると、シール部材に作用した地下水圧によって、シール部材が押圧部材に押圧されるようになるので、両躯体の目開き量が大きくなってシール部材の復元力が弱まった場合においても、止水機能を維持することが可能になる。

本発明によれば、目開き等に対する変位追従性が損なわれ難い止水構造を得ることが可能になる。

本発明の好適な実施の形態に係る地下構造物の構成を示す斜視図である。 第１の実施の形態に係る止水構造を示す断面図である。 図２の止水構造のシール部材を示す図であって、（ａ）は躯体への取付状況を示す斜視図、（ｂ）は同断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は図２の止水構造の埋め込み部材を示す図である。 （ａ）〜（ｃ）は第１の実施の形態に係る止水構造の構築方法の各施工段階を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態に係る止水構造の構築方法の各施工段階を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第１の実施の形態に係る止水構造の変位発生時の作用状況を示す断面図である。 （ａ）および（ｂ）は第２の実施の形態に係る止水構造の構築方法の各施工段階を示す断面図である。 （ａ）は第２の実施の形態に係る止水構造を示す断面図、（ｂ）は第２の実施の形態に係る止水構造の変位発生時の作用状況を示す断面図である。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において、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。

本実施形態では、図１に示すように、複数のボックスカルバート（躯体２）を連設することにより形成された地下構造物１において、各ボックスカルバート同士の接合部３に設けられた止水構造１０について説明する。

止水構造１０は、先行して設けられる第一躯体２ａと後行して設けられる第二躯体２ｂとの接合部３の止水性を確保するものである。

止水構造１０は、図２に示すように、第一躯体２ａに設けたシール取付面２１（図３（ｂ）参照）に固着したシール部材１１と、シール取付面２１に対向する第二躯体２ｂの端面に固着した継手端面プレート（押圧部材）１２と、シール取付面２１と継手端面プレート１２との離隔距離を一定に保持する間隔保持部材１３と、を具備している。

シール部材１１は、図３（ａ）に示すように、第一躯体２ａの端面において、２段配置されている。シール部材１１は、躯体２の断面形状に応じて略矩形枠状に配置されている。本実施形態では、シール部材１１として、図３（ｂ）に示すように、基部１１ａとリップ部１１ｂとを備えた断面Ｖ字状または断面Ｕ字状のものを使用する。

本実施形態では、工場において基部１１ａとリップ部１１ｂとが一体に形成されたシール部材１１を使用するものとするが、施工上の都合により、基部１１ａとリップ部１１ｂを別部材として搬入し、現場において組み合わせて設置する場合には、工場等で一体に形成されたシール部材１１を切断して使用してもよい。また、シール部材１１として、樹脂性のものを使用するが、シール部材１１を構成する材料は、躯体２同士の接合部３の変位に追従することが可能な材料であれば、限定されるものではない。

シール部材１１の形状寸法等は、地下構造物１に作用する地下水圧等に応じて適宜設定するものとする。

シール部材１１は、図３（ｂ）に示すように、第一躯体２ａの端面に形成された凹部２０に配設されており、凹部２０の底面に形成されたシール取付面２１に基部１１ａが接着固定されている。なお、シール部材１１の固定方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

シール部材１１は、図２に示すように、そのＶ字またはＵ字の開口側が地盤側となるように配設されており、シール取付面２１と継手端面プレート１２との間に圧縮状態で配置されている。これにより、シール部材１１は、止水部分であるリップ部１１ｂが、自身の復元力により継手端面プレート１２に密着する。

継手端面プレート１２は、第二躯体２ｂの先端面（第一躯体側端面）に固着されたコンクリート製の板材である。継手端面プレート１２は、第二躯体２ｂの断面形状と同形状に形成されている。

なお、継手端面プレート１２を構成する材料は限定されるものではなく、鋼材やアルミニウム合金等、適宜設定することが可能である。また、継手端面プレート１２の形状は、地下構造物１を構成する躯体２の形状に応じて適宜設定することが可能である。
また、継手端面プレート１２として、複数の分割部材を組み合わせることにより所定の形状に形成されるものを使用してもよい。この場合、各分割部材の接合部分には止水処理を施す。

継手端面プレート１２は、第一躯体２ａの後端面に突設された間隔保持部材１３に取り付けられており、第一躯体２ａの端面（シール取付面）との離隔距離が一定に保持されている。

継手端面プレート１２の第二躯体２bへの固定は、図４（ａ）に示すように、継手端面プレート１２の後面（第二躯体２ｂ側表面）に突設された埋め込み部材１２ａが第二躯体２ｂに埋設されていることで行われている。埋め込み部材１２ａは、間隔保持部材１３の後端に、鉄筋等１２ｂが一体に固定されたプレート部材１２ｃを固定することにより形成されている。

なお、埋め込み部材１２ａの構成は限定されるものではなく、適宜設定することができる。例えば、図４（ｂ）または（ｃ）に示すように、埋め込み部材１２ａとして、間隔保持部材１３の後端にアンカーボルトを一体に形成しても良い。また、図４（ｄ）に示すように、継手端面プレート１２に直接アンカーボルト等を固定することで埋め込み部材１２ａを形成してもよい。なお、埋め込み部材１２ａは必要に応じて形成すればよく、省略することも可能である。

間隔保持部材１３は、第一躯体２ａの後端面に突設されたボルトである。間隔保持部材１３は、第一躯体２ａの後端面に開口するように設けられたインサート１４（図５（ａ）参照）に先端部を螺着することで、後端部を突出させた状態で第一躯体２ａに配置されている。

間隔保持部材１３はボルトに限定されるものではなく、例えば第一躯体２ａの後端面に突設されたカーボン繊維等により構成する等、他の材料により構成してもよい。

間接保持部材１３は、突出部分において継手端面プレート１２を保持するボルトであって、第二躯体２ｂのコンクリート打設までの保持用の仮設のボルトとして配置されている。
間隔保持部材１３は、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの間に発生する相対変位量がシール部材１１によって止水機能を維持することができる（シール部材１１が伸びきる手前の躯体間隔）最大寸法（長さ）で構成されている。

間隔保持部材１３は、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの間に発生する縦、横方向（図７における上下方向）のずれに対する相対変位量がシール部材１１によって止水機能を維持することができる相対変位量の最大値に達する前に破断する強度を有している。
また、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの間に発生する離隔方向、軸方向（図７における左右方向）のずれに対する相対変位量が基準締め代以上の変位に達すると破断する強度を有している。

次に、本実施形態の止水構造の構築方法について説明する。
止水構造の構築方法は、第一躯体構築工程と、シール取付工程と、シール圧縮工程と、第二躯体構築工程と、を備えている。

第一躯体構築工程は、図５（ａ）に示すように、先行側の躯体２（第一躯体２ａ）を構築する工程である。

第一躯体２ａの構築に伴い、後端面（第二躯体側端面）に箱抜きを行い、シール部材１１の取り付け個所に対応して凹部２０（シール取付面２１）を形成する。
また、第一躯体２ａの後端に、間隔保持部材１３を固定するためのインサート１４を、第二躯体側に開口するように埋設しておく。

シール取付工程は、図５（ｂ）に示すように、第一躯体構築工程において、第一躯体２ａの後端面に設けたシール取付面２１にシール部材１１を固着する工程である。

シール部材１１の取り付けは、シール部材１１の基部１１ａを第一躯体２ａの後端面に形成された凹部２０の底面（シール取付面２１）に接着することにより行う。このとき、シール部材１１は、リップ部１１ｂが凹部２０から後方に突出し、地盤側に開口した状態で配置されている。

シール圧縮工程は、図５（ｃ）に示すように、シール取付面２１に対向するように継手端面プレート１２を配置し、シール取付面２１と継手端面プレート１２との間でシール部材１１を圧縮する工程である。

まず、第一躯体構築工程において埋設されたインサート１４に間隔保持部材１３の先端部を螺着する。間隔保持部材１３の後端部は、第一躯体の後端から突出する。次に、間隔保持部材１３の突出部分（後端部）を継手端面プレート１２の貫通孔に挿通し、貫通孔から突出した部分にナット等の留具を螺着する。

継手端面プレート１２と、躯体１０の基礎地盤に打設されたベースコンクリート（図示省略）とは、適宜公知の手段により取り付けられている。

なお、継手端面プレート１２と第一躯体２ａとの離隔距離は、シール部材１１の圧縮状態を維持すべく一定に保持する。これによりシール部材１１の初期止水性能を確保する（図６（ａ）参照）。

第二躯体構築工程は、図６（ｂ）に示すように、第一躯体２ａの隣に第二躯体２ｂを構築する工程である。

第二躯体２ｂの構築は、図６（ａ）に示すように、第一躯体２ａの後方に第二躯体２ｂ用の型枠２２を組み立てて、コンクリートを打設することにより行う。継手端面プレート１２は第一躯体２ａ側の端面の型枠として利用する。

なお、継手端面プレート１２の後端面（第一躯体２ａと反対側面）には止水シール２３を接着しておく。

その後、継手端面プレート１２から突出する間隔保持部材１３の先端を巻き込んだ状態でコンクリートを打設する。これにより、継手端面プレート１２と第二躯体２ｂとの一体化がなされる。

コンクリートの養生後、図６（ｂ）に示すように、型枠２２の脱型を行うと、継手構造３が完成する。

以上、本実施形態の止水構造１０および止水構造の構築方法によれば、シール部材１１が自身の復元力により継手端面プレート１２に密着することで繋ぎ目部分が止水される。シール部材１１は、第一躯体２ａのみに固定されているため、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの目開きに起因する引張力がシール部材１１に作用することが無く、シール部材１１の変位追従性が損なわれ難い。

つまり、断面Ｖ字状または断面Ｕ字状のシール部材１１を地山側に開口するように配設しているため、外圧（水圧または土圧）が作用することにより、シール部材１１が押し広げられて、シール性がより向上する。

また、振動やせん断変形等により、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの接合面（シール面）が摺動した場合であっても、図７（ａ）に示すように、シール部材１１のリップ部１１ｂが、その動きに追従し、シール性が維持される。

また、図７（ｂ）に示すように、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとが離隔した場合であっても、リップ部１１ｂが広がることで止水性を維持する。

また、比較的安価なシール部材１１により構成することが可能なため、各躯体２同士の接合部３において構築しても、安価に構成することが可能である。また、構成が簡易なため、施工性にも優れている。

次に、第２の実施の形態の止水構造および止水構造の構築方法について、説明する。
第２の実施の形態の止水構造１０’は、図９（ａ）に示すように、断面Ｖ字型またはＵ字型のシール部材１１と、断面Ｏ型のシール部材（以下、単に「チューブシール」という）１６を併用している点で、引用文献１の止水構造１０と異なっている。

止水構造１０’は、第一躯体２ａの端面において、外側（地山側）に配置されたシール部材１１と、シール部材１１の内側（内空側）に配置されたチューブシール１６とにより、２段のシール部材１１，１６が配置されてなる。
なお、本実施形態では、シール部材１１とチューブシール１６とを併用する場合について説明するが、チューブシール１６のみにより構成してもよい。

チューブシール１６は、躯体２の断面形状に応じて、第一躯体２ａの端面の周囲に沿って、略矩形枠状に配置されている。

チューブシール１６の形状寸法等は、地山状況等に応じて、地下構造物１に作用する応力等を算出し、適宜設定するものとする。

チューブシール１６は、第一躯体２ａの端面に形成された凹部２０に配設されており、凹部２０の底面に形成されたシール取付面２１に外面の一部が接着固定されている。なお、チューブシール１６の固定方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

チューブシール１６は、樹脂性の管状部材により構成されており、内部に空気等が注入されて膨張することで、シール取付面２１と継手端面プレート１２との間に圧縮状態で配置される。これにより、チューブシール１６は、継手端面プレート１２に密着されて、止水性を発揮する。なお、チューブシール１６の内部に注入される材料は限定されるものではない。

この他の第２の実施の形態に係る止水構造１０’の構成は、第１の実施の形態の止水構造１０の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。

次に、本実施形態の止水構造の構築方法について説明する。
止水構造の構築方法は、第一躯体構築工程と、シール取付工程と、シール圧縮工程と、第二躯体構築工程と、を備えている。

第一躯体構築工程は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

シール取付工程は、図８（ａ）に示すように、第一躯体構築工程において、第一躯体２ａの後端面に設けたシール取付面２１にシール部材１１およびチューブシール１６を固着する工程である。

チューブシール１６の取り付けは、チューブシール１６の外面の一部を、第一躯体２ａの後端面に形成された凹部２０の底面（シール取付面２１）に接着することにより行う。このとき、チューブシール１６は、内部には何も注入されておらず、板状を呈している。なお、チューブシール１６は、内部に空気等が注入された状態で接着してもよい。

シール部材１１の固着方法は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

シール圧縮工程は、図８（ｂ）に示すように、シール取付面２１に対向するように継手端面プレート１２を配置し、シール取付面２１と継手端面プレート１２との間でシール部材１１を圧縮する工程である。
このとき、チューブシール１６は、板状を呈しており、チューブシール１６と継手端面プレート１２との間に空間が形成されている。

この他、シール圧縮工程に関する事項は、第１の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

第二躯体構築工程は、図９（ａ）に示すように、第一躯体２ａの隣に第二躯体２ｂを構築し、継手端面プレート１２を第二躯体２ｂに固着する工程である。

第二躯体構築工程では、図８（ｂ）に示すように、第一躯体２ａの後方に第二躯体２ｂ用の型枠２２を組み立て、この型枠２２内にコンクリートを打設する。このとき、継手端面プレート１２を第一躯体２ａ側の端面の型枠として利用する。

コンクリートの養生後、図９（ａ）に示すように、型枠２２の脱型を行うとともに、チューブシール１６内に空気等を注入し、チューブシール１６を膨張させることで、チューブシール１６を継手端面プレート１２に密着させる。これにより、継手構造３が完成する。

以上、本実施形態の止水構造１０’および止水構造の構築方法によれば、シール部材１１およびチューブシール１６が自身の復元力により継手端面プレート１２に密着することで繋ぎ目部分が止水される。シール部材１１およびチューブシール１６は、第一躯体２ａのみに固定されているため、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの目開きに起因する引張力がシール部材１１またはチューブシール１６に作用することが無く、シール部材１１およびチューブシール１６の変位追従性が損なわれ難い。

また、チューブシール１６が、内部の空気（油、水）等が圧縮された状態で、躯体２同士の間に配置されているため、振動やせん断変形等により、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとの接合面（シール面）が摺動した場合であっても、チューブシール１６が、その動きに追従し、シール性が維持される。

また、図９（ｂ）に示すように、第一躯体２ａと第二躯体２ｂとが離隔し、シール部材１１が躯体間に接触しない場合であっても、チューブシール１６が膨張することで止水性を維持する。
また、緊急対策として、チューブシール１６の内部に固化材を充填することで、膨張させて、変位に追従させてもよい。

この他、第２の実施の形態に係る止水構造１０’による作用効果は、第１の実施の形態で示した止水構造１０の作用効果と同様なため、詳細な説明は省略する。

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、本発明は前記各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、前記各実施形態では、シール部材を２段配設し、止水性の向上を図るものとしたが、シール部材の配設段数は限定されるものではなく、１段でも３段以上でもよい。

また、前記各実施形態で示した止水構造に加えて、埋め込み型の止水板を併用してもよい。
また、前記実施形態では、躯体の端面に凹部を形成し、シール部材とこの凹部に配置するものとしたが、凹部は必要に応じて形成すればよい。

また、前記各実施形態では、継手端面プレートを型枠の一部として使用するものとしたが、別途第二躯体の端面に型枠を配置するものとしてもよい。

また、地中構造物を構成する躯体はボックスカルバートに限定されるものではなく、あらゆる構造物に採用可能である。
また、躯体の形状寸法等は限定されるものではない。

また、間隔保持部材は、ボルトやカーボン繊維等に限定されるものではない。

１０，１０’ 止水構造
１１ シール部材
１２ 継手端面プレート（押圧部材）
１３ 間隔保持部材
１６ チューブシール（シール部材）
２ 躯体
２ａ 第一躯体
２ｂ 第二躯体
２０ 凹部
２１ シール取付面

Claims (5)

1. 第一躯体と第二躯体とを連設してなる地中構造物の止水構造を構築する方法であって、
   第一躯体を構築する第一躯体構築工程と、
   第一躯体に設けたシール取付面にシール部材を固着するシール取付工程と、
   前記シール取付面に対向するように押圧部材を配置し、前記シール取付面と前記押圧部材との間で前記シール部材を圧縮するとともに、前記シール部材の圧縮状態を維持すべく前記押圧部材と前記第一躯体との離隔距離を一定に保持するシール圧縮工程と、
   前記第一躯体の隣に第二躯体を構築し、前記押圧部材を前記第二躯体に固着する第二躯体構築工程と、を含むことを特徴とする止水構造の構築方法。
2. 前記第二躯体をコンクリート構造とし、
   前記押圧部材を、前記第二躯体を成形する際のコンクリート型枠の一部として利用することを特徴とする請求項１に記載の止水構造の構築方法。
3. 第一躯体と第二躯体とを連設して構成した地中構造物に設けられる止水構造であって、
   前記第一躯体に設けたシール取付面に固着したシール部材と、
   前記シール取付面に対向する前記第二躯体の端面に固着した押圧部材と、
   前記シール取付面と前記押圧部材との離隔距離を一定に保持する間隔保持部材と、を具備し、
   前記シール部材は、前記シール取付面と前記押圧部材との間に圧縮状態で配置されており、自身の復元力により前記押圧部材に密着していて、
   前記第一躯体と前記第二躯体との間に発生する相対変位量が前記シール部材によって止水機能を維持することができる相対変位量の最大値に達する前に、前記間隔保持手段が破断することを特徴とする止水構造。
4. 前記第二躯体に対向する前記第一躯体の端面に凹部が形成されており、
   前記凹部の底面に前記シール取付面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. 前記シール部材は、断面Ｖ字状または断面Ｕ字状を呈しており、地盤側に開口した状態で配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の止水構造。

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