JP5865114B2 - 可撓性ゴム継手 - Google Patents

Description

この発明は、地下構造物の止水用の可撓性ゴム継手に関する。

可撓性ゴム継手は、トンネル等の地下構造物を構成するコンクリート製の管体同士の継目に設けられ、継目を管体内側から覆うために用いられる。
例えば、従来より、可撓性ゴム継手として、地下水の漏水を防止するためのゴム製の継手本体と、この継手本体を管体内側から覆う膨らみ防止カバーとを有するものが提案されている（特許文献１〜３参照。）。継手本体は、地震時の管体同士の変位を吸収するために、波形等に余長をもたせて形成されている。一方で、外水圧が継手本体に負荷されると、継手本体の余長分はトンネル内側に膨らもうとする。このような外水圧による継手本体の変形を、トンネル内空寸法を確保するため等の理由で、膨らみ防止カバーにより抑制するようにしている。

しかし、特許文献１の膨らみ防止カバーは、継手本体を完全には覆っていないので、外水圧による継手本体の膨らみを十分に抑制できない。
一方、特許文献２，３の膨らみ防止カバーは、継手本体の全体を覆い共通のアンカーボルトでコンクリート製の管体に固定されている。また、特許文献２の膨らみ防止カバーは、地震時に破断することにより継手本体の伸長を許容すると記載されている。

特許第３０２２３６２号公報 特許第３６４８２１９号公報 特開２００９−１４４４３８号公報 特開２００１−１１６１７４号公報

特許文献２，３の膨らみ防止カバーは、ゴム製という程度の記載しかなく、研究の結果、特許文献２，３の膨らみ防止カバーには以下の課題があることが判明した。すなわち、膨らみ防止カバーを、地震時に破断できるように、単なるゴム製とすると、継手本体の膨らみを十分に抑制できないことが判明した。
この発明は、このような従来技術に鑑みてなされたもので、その目的は、水圧負荷による継手本体の膨出を十分に抑制できて、地震時の管体の変位にも対応できる可撓性ゴム継手を提供することである。

請求項１記載の発明は、２つの相対する地下構造物の継目の内部に配置する可撓性ゴム継手であって、波形形状でゴム層間に基布を埋設した構成をした継手本体と、前記地下構造物に外側からかかる水圧により前記継手本体が内方へ膨らもうとするのを抑制するために設けられた膨らみ防止カバーとを含み、前記膨らみ防止カバーは、平板状でゴム層内に基布を埋設した構成を備え、かつ、前記地下構造物の継目の延びる方向に沿って間欠的に切り込みが入れられており、前記切り込みは、前記膨らみ防止カバーの基布にだけ入れられており、前記継手本体および前記膨らみ防止カバーのそれぞれの両端部分は、同じ押え板を介してアンカーボルトで前記地下構造物に固定されることを特徴とする可撓性ゴム継手である。

請求項２記載の発明は、前記膨らみ防止カバーの基布は、前記継手本体の基布と同じものが使用されていることを特徴とする請求項１記載の可撓性ゴム継手である。

請求項３記載の発明は、前記膨らみ防止カバーの基布の表側を覆うゴム厚ｔ１は、基布の裏側を覆うゴム厚ｔ２よりも厚く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可撓性ゴム継手である。
請求項４記載の発明は、前記膨らみ防止カバーの両端部分に、前記押え板に干渉する突起が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可撓性ゴム継手である。

請求項５記載の発明は、前記膨らみ防止カバーのゴムにＥＰＤＭを使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可撓性ゴム継手である。

請求項１の発明によれば、膨らみ防止カバーは、ゴム層間に基布を埋設することで、全
体的な強度を高めるとともに、継手本体を全体的に覆っている。これにより、外水圧によ
る継手本体の膨らみを十分に抑制することができる。しかも、膨らみ防止カバーは、継目
が延びる方向に沿って間欠的に切り込みが形成されているので、膨らみ防止カバーの破断
に対する強度を所望の強度に調節できる。よって、継手本体の膨らみを十分に制御できる
。また、膨らみ防止カバーの破断に対する強度を調節でき、しかも見た目に強度のある膨らみ防止カバーとなる。

請求項２記載の発明によれば、膨らみ防止カバーと継手本体との基布の材料を共用して
、製造コストを低減できる。
請求項３記載の発明によれば、膨らみ防止カバーの耐久性を高めることができる。

請求項４記載の発明によれば、アンカーボルトで固定される部位における膨らみ防止カ
バーの強度、耐久性を高めることができる。
請求項５記載の発明によれば、上水道用の地下構造物に好適な可撓性ゴム継手にできる
。

図１（ａ）は、この発明の一実施形態に係る可撓性ゴム継手１の一部断面図であり、図１（ｂ）は膨らみ防止カバー６の丸で囲んだ要部の部分断面斜視図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面の模式的な断面図である。 図３は、比較例の可撓性ゴム継手の一部断面図である。

以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１（ａ）は、この発明の一実施形態に係る可撓性ゴム継手１の一部断面図である。
可撓性ゴム継手１は、２つの相対する構造物、例えば、地下に埋設される管体２，３（一部のみ図示）の目地部４の内側に配置される。図１（ａ）において、上方が管体２，３で囲まれた内側空間を示している。一対の管体２，３は、その内部が互いに連通するよう隣接して地下に埋設されて、トンネル等の地下構造物の少なくとも一部を構成している。管体２，３の継目である目地部４は、例えば、管体２，３の端面に沿って配置された環状の弾性継手により構成されている。目地部４の内側を覆うように、可撓性ゴム継手１が取り付けられている。

可撓性ゴム継手１は、波形形状の継手本体５と、地下構造物に外側からかかる水圧により継手本体５が内側へ膨らもうとするのを抑制するために設けられた膨らみ防止カバー６とを含んでいる。
継手本体５は、管体２，３の軸方向Ｘに対して、両端部７，８および中間部９を有している。膨らみ防止カバー６も、軸方向Ｘに対して、両端部１０，１１および中間部１２を有している。

図１（ａ）で右側に図示された継手本体５の端部７および膨らみ防止カバー６の端部１０は、押え板１３を介してアンカーボルト１５およびナット１７で管体２の内面１９に固定されている。図１（ａ）で左側に図示された継手本体５の端部８および膨らみ防止カバー６の端部１１は、押え板１４を介してアンカーボルト１６およびナット１８で管体３の内面２０に固定されている。

アンカーボルト１５，１６の一端は、管体２，３に進入して固定されている。アンカーボルト１５，１６の他端には雄ねじが形成されており、この雄ねじにナット１７，１８がねじ嵌合されている。ナット１７，１８と管体２，３の内面１９，２０との間に、押え板１３，１４と、膨らみ防止カバー６の端部１０，１１と、継手本体５の端部７，８とが、上から順に重ねられ、共締めされている。

継手本体５は、ゴム層２１，２２間に繊維の基布２３を埋設した構成を有している。換言すれば、基布２３の両面をゴム層２１，２２で挟むようにモールドされた構成である。ゴムとしては、例えば、天然ゴム系、クロロプレン系、ＥＰＤＭ系のゴムを利用できる。繊維の基布２３としては、例えば、ナイロン基布を利用できる。
継手本体５は、紙面に垂直方向に広がりを有し、中間部９は、波形断面をなし、軸方向Ｘに伸縮可能である。継手本体５の端部７，８は、平板状をなし、アンカーボルト１５，１６を挿通するための挿通孔を有しており、固定部として機能する。

膨らみ防止カバー６も、紙面に垂直方向に広がりを有し、平板状で、ゴム層２５，２６内に基布２７を埋設した構成を備えている。基布２７には、継手本体５の基布２３と同じ仕様のものを利用でき、製造コストを低減できる。ここで仕様としては、材質、コードのサイズ、密度、織り方等を例示でき、共通の仕様であればよい。
膨らみ防止カバー６のゴムには、継手本体５のゴムと同じものを利用できる。また、基布２７の表側を覆うゴム層２５のゴム厚ｔ１と、膨らみ防止カバー６の基布２７の裏側を覆うゴム層２６のゴム厚ｔ２とは、同じ値（ｔ１＝ｔ２）に設定されてもよいが、ゴム厚ｔ１がゴム厚ｔ２よりも厚く設定されるのが好ましい（ｔ１＞ｔ２）。

この場合には、水圧負荷時に膨らみ防止カバー６において伸びる側のゴム層２５を厚くして強度を増すことで、膨らみ防止カバー６の耐久性を高められる。また、地下構造物の内側に相当する表側のゴム層２５の表面に外傷、クラック等の傷が発生しても、深さ方向の奥部に到達し難い。
膨らみ防止カバー６の端部１０，１１は、平板部２９と、先端に設けられた突起３０とを含んでおり、固定部として機能する。平板部２９は、アンカーボルト１５，１６を挿通するための挿通孔を有している。突起３０は、平板部２９の端縁に設けられ、平板部２９の端縁から管体２，３の内側に向けて突出している。突起３０は、紙面垂直方向に延びる凸条を構成しており、押え板１３，１４に干渉している。これにより、中間部１２が延びるときに、端部１０，１１が押え板１３，１４と強固に係合した状態が維持される。その結果、アンカーボルト１５，１６で固定される部位における膨らみ防止カバー６の強度、耐久性を高めることができる。

膨らみ防止カバー６の中間部１２は、略平板形状であり、継手本体５の断面波型の中間部９の波形の頂部を最短長さで内側から覆っている。
図１（ｂ）は、図１（ａ）において丸で囲った膨らみ防止カバー６の中間部１２の要部を斜め上方から見たときの部分断面斜視図である。図１（ｂ）を参照して、中間部１２には、地下構造物の継目の延びる方向（図１（ａ）においては紙面に垂直方向であり、以下、長手方向Ｙともいう。）に沿って間欠的に切り込み３２が入れられている。この間欠的な切り込み３２は、中間部１２において長手方向Ｙの全長に渡って破線状に延びており、軸方向Ｘについては中央部に形成されている。

この実施形態では、切り込み３２は、膨らみ防止カバー６の基布２７にだけ入れられており、ゴム層２５，２６には形成されていない。しかし、基布２７およびゴム層２５，２６を貫通するように、切り込みが入れられた構成としてもよい。
図２は、図１（ｂ）のＩＩ−ＩＩ断面の模式的な断面図である。
基布２７は、長手方向Ｙに平行に延びるコード３３と、長手方向Ｙに直交する軸方向Ｘに平行に延びるコード３４とを含んでおり、これら互いに直交する２方向に延びるコード３３，３４が平織されてなる。

切り込み３２は、当該切り込み３２と直交する方向に沿って延びるコード３４の一部を切断している。
膨らみ防止カバー６の中間部１２において、切り込み３２が入れられていない部分は、軸方向Ｘに相対的に強い耐伸縮強度を有し、切り込み３２が入れられた部分は、軸方向Ｘに相対的に弱い耐伸縮強度を有する。その結果、膨らみ防止カバー６は、外水圧による継手本体５の膨らみを抑制しつつ、地震時等に管体２，３の相対移動が生じるとき、それによって破断し、継手本体５に機能を発揮させる。

また、基布２７における単位長さ当たりのコード３３，３４の本数は、互いに等しくしてもよいし、互いに異ならせてもよい。例えば、図２には、単位長さ当たりについて、コード３４の本数が、コード３３の本数よりも少ない場合が図示されている。
このように実施形態によれば、膨らみ防止カバー６は、基布２７を芯材に用い、その両面にゴム層２５，２６を設けたことで、全体的な強度を高めることができている。これにより、外水圧による継手本体５の膨らみを十分に抑制することができる。しかも、膨らみ防止カバー６は、長手方向Ｙに間欠的に切り込み３２が形成されることにより、軸方向Ｘについての強度が調節されている。膨らみ防止カバー６の強度の調節を切り込み３２により行えるので、膨らみ防止カバー６の材料選択の自由度が高まり、ひいては製造コストの低減に寄与する。特に、継手本体５と膨らみ防止カバー６とに同じ基布２３，２７を用いれば、製造コストを低減できる。

また、膨らみ防止カバー６のゴム、少なくともゴム層２５にＥＰＤＭを使用する場合には、この可撓性ゴム継手１を上水道用の地下構造物に好適に利用できる。

実施例１，２の可撓性ゴム継手１を製造し、以下の試験を行った。
実施例１は、図１（ａ）に示す可撓性ゴム継手１において、膨らみ防止カバー６の基布２７の切り込み率が６０％を設定した。
ここで、切り込み率は、基布２７の単位長さ当たりの切り込み３２の長さの比率である。例えば、切り込み率が６０％の場合、単位長さを１０ｍｍとすると、６ｍｍの長さの切り込み３２を入れ、残りの４ｍｍの部分は未カットのままとする。

膨らみ防止カバー６の基布２７は、平織を用い、一方のコード３３を継手の長手方向Ｙに平行に配置し、他方のコード３４を軸方向Ｘに平行に配置した。長手方向Ｙに沿って数えたときの１０ｍｍ当たりのコード３４の本数は、６．２本である。長手方向Ｙと直交する方向（軸方向Ｘ）に沿って数えたときの１０ｍｍ当たりのコード３３の本数は、６．２本である。コード３３，３４の太さは、１４００dtex/1 、コード径０．６２ｍｍである。膨らみ防止カバー６の表側のゴム厚ｔ１および裏側のゴム厚ｔ２は、ともに１．９４ｍｍであり、材質はクロロプレンである。また、継手本体５のゴムはクロロプレンである。

実施例２は、膨らみ防止カバー６の基布２７の切り込み率を４０％に設定した。これ以外の点については実施例１の可撓性ゴム継手１と同じである。
また、比較例１，２，３の可撓性ゴム継手を製造し、同様の試験を行った。
比較例１は、実施例１の可撓性ゴム継手１から膨らみ防止カバー６を除いた構成とした。

比較例２は、膨らみ防止カバー６に代えて、基布を有していない膨らみ防止カバーを用いた点で実施例１の可撓性ゴム継手１と異なるが、他の点については実施例１の可撓性ゴム継手１と同じである。
比較例３は、図３に示すように、ゴム製の膨らみ防止カバー６に代えて一対の金属製カバー５０を設けた。これ以外の点については、比較例３は、実施例１の可撓性ゴム継手１と同じである。一対のカバー５０は、金属製のＬ字形の板材（ＳＵＳ３０４、５ｍｍ厚）であり、継手本体５の中間部９の略半分を覆っており、カバー５０の端部が押え板１３，１４に溶接により固定されている。
［試験］
実施例１，２の可撓性ゴム継手１を、管体に相当する試験治具に固定し、管体と可撓性ゴム継手１との間に水圧（０．１ＭＰａ）を負荷した。水圧無負荷時の可撓性ゴム継手１の膨らみ防止カバー６の中間部１２の表側の表面の高さ位置を測定し、水圧負荷時の可撓性ゴム継手１の膨らみ防止カバー６の中間部１２の表側の表面の高さ位置を測定し、その変化量の最大値（「膨らみ量」という。単位ｍｍ。）を求めた。

同様に、比較例１〜３について試験を行い、膨らみ量を測定した。なお、比較例１，３の場合は、膨らみ防止カバーの中間部の表側の表面の高さ位置に代えて、継手本体の中間部の表側の表面の高さ位置を測定した。
また、実施例１，２および比較例１〜３の各可撓性ゴム継手の施工費を求めた。実施例１，２および比較例１〜３のうちで最も安価な施工費を「０」とし、最も高価な施工費を「１００」としたときの、各例の施工費の比率（「差額施工費」という。）を求めた。
［比較結果］
実施例１：膨らみ量＝４４。差額施工費＝３５。
実施例２：膨らみ量＝２９。差額施工費＝３５。
比較例１：膨らみ量＝１２０。差額施工費＝０。
比較例２：膨らみ量＝１０９。差額施工費＝３０。
比較例３：膨らみ量＝６。差額施工費＝１００。

実施例１，２は、膨らみ防止の効果では、金属板で膨らみを防止する比較例３の効果には及ばないものの、その半分程度の効果を得られ、実用的に十分なレベルである。また、実施例１，２の差額施工費は、最も高価な比較例３の約１／３と格段に安価で済む。従って、実施例１，２は、コストパフォーマンスが良いといえる。
また、切り込み率を４０％に低くした実施例２では、実施例１と比較して、差額施工費の上昇なく、膨らみ防止の効果が高くなっている。実施例２の可撓性ゴム継手１は、アンカーボルト１５，１６の固定強度が高い地下構造物に適用するのが好ましい。

これに対して、膨らみ防止カバー６のない比較例１は、施工費が最低であるが、膨らみ防止の効果が最低である。また、基布のない膨らみ防止カバーの比較例２も、膨らみ防止の効果は低い。さらに、金属製カバー５０を設けた比較例３は、膨らみ防止の効果は最も高いが、差額施工費が最も高価である。
なお、この発明は、以上の記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した事項の範囲において、種々の設計変更を施すことが可能である。

１ 可撓性ゴム継手
２，３ 管体（地下構造物）
４ 目地部（継目）
５ 継手本体
６ 膨らみ防止カバー
７，８，１０，１１ 端部
１３，１４ 押え板
１５，１６ アンカーボルト
２１，２２ ゴム層
２３ 基布
２５，２６ ゴム層
２７ 基布
３０ 突起
３２ 切り込み
Ｙ 長手方向（継目の延びる方向）

Claims (5)

1. ２つの相対する地下構造物の継目の内部に配置する可撓性ゴム継手であって、
   波形形状でゴム層間に基布を埋設した構成をした継手本体と、
   前記地下構造物に外側からかかる水圧により前記継手本体が内方へ膨らもうとするのを抑制するために設けられた膨らみ防止カバーとを含み、
   前記膨らみ防止カバーは、平板状でゴム層内に基布を埋設した構成を備え、かつ、前記地下構造物の継目の延びる方向に沿って間欠的に切り込みが入れられており、
   前記切り込みは、前記膨らみ防止カバーの基布にだけ入れられており、
   前記継手本体および前記膨らみ防止カバーのそれぞれの両端部分は、同じ押え板を介してアンカーボルトで前記地下構造物に固定されることを特徴とする可撓性ゴム継手。
2. 前記膨らみ防止カバーの基布は、前記継手本体の基布と同じものが使用されていることを特徴とする請求項１記載の可撓性ゴム継手。
3. 前記膨らみ防止カバーの基布の表側を覆うゴム厚ｔ１は、基布の裏側を覆うゴム厚ｔ２よりも厚く設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の可撓性ゴム継手。
4. 前記膨らみ防止カバーの両端部分に、前記押え板に干渉する突起が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可撓性ゴム継手。
5. 前記膨らみ防止カバーのゴムにＥＰＤＭを使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可撓性ゴム継手。

Images