JP7325871B1 - 止水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】労力や手間を軽減しながら十分な止水性能を確保可能とする止水装置の提供。【解決手段】止水装置２は、トンネル１の内周面に固定される反力受け３と、トンネル１の内周面寄りの環状領域を除く他領域を塞ぐように反力受け３の一側に配置される止水蓋４と、トンネル１の内周面との間に所定の空間を作るように止水蓋４の外周に設けられる筒状のシールケース５と、このシールケース５の中心軸線方向の一端側と他端側とにそれぞれ径方向外向きに延出してトンネル１の内周面に近接するように設けられる第１、第２側壁５１，５２と、シールケース５の外周面において第１側壁５１寄りの領域と第２側壁５２寄りの領域とに嵌め合わされてトンネル１の内周面に接触させられるリング状の第１、第２チューブシール６，７と、第１、第２チューブシール６，７の中空部に流体を加圧供給する加圧装置１０と、を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は、トンネル内の所定位置に設置されることにより、前記トンネルの上流側領域と下流側領域とを分断する止水装置に関する。

例えば大雨などにより円筒形状のトンネル内に水が流れ込むような場合、前記トンネル内の所定位置で止水する必要がある。

例えば特許文献１には、円筒形状のトンネル内の所定位置に止水壁を設置することにより、前記トンネル内の所定位置より先に水が流れ込むことを防止するということが記載されている。この特許文献１では、前記止水壁を複数の鋼板で構成しており、それらの連結部分に止水ゴムを設けている。

例えば特許文献２には、円筒形状のトンネル内の所定位置に遮水壁を設置することにより、前記トンネル内の所定位置より先に水が流れ込むことを防止するということが記載されている。

例えば特許文献３には、管路内における流水その他を閉塞するための管路用閉塞栓において、受板と押板との間に介装した断面Ｕ形の環状パッキングを、基板に螺合された緊締杆によって回動することによって前記押板を押進して円周方向に弯曲膨出させて、前記パッキングの中間部を管体の内面に圧接させるということが記載されている。

例えば特許文献４には、管への水、土砂の進入防止用盲蓋において、円板の側面に円筒を固設し、該円筒の外周に柔軟材製で、断面がＶ字状でシールリングの２個を向い合わせてはめ、前記円板に挿通した多数のボルトを前記シールリングの孔を貫通してフランジのスリーブに螺合してなるということが記載されている。

特許第４５８８２３２号公報 特開平１０－２９９４００号公報 実開平５－６１２８７号公報 実公昭５５－７４８１号公報

上記特許文献１，２では、トンネルの内周と止水壁の外周との間の止水性能が不十分であることが懸念される。

また、上記特許文献３，４では、円周方向の複数ヶ所に螺合される緊締杆、ボルトを個別に締め込む作業が必要になるなど、労力と手間がかかり過ぎるとともに、管、管体の内周面に対するパッキン、シールリングの接触状態を円周方向で均等に調整することが困難であることが懸念される。

このような事情に鑑み、本発明は、労力や手間を軽減しながら十分な止水性能を確保可能とする止水装置の提供を目的としている。

本発明は、トンネル内の所定位置に設置されることにより、前記トンネルの上流側領域と下流側領域とを分断する止水装置であって、前記トンネルの内周面に固定される反力受けと、前記トンネルの内周面寄りの環状領域を除く他領域を塞ぐように前記反力受けの一側に配置される止水蓋と、前記トンネルの内周面との間に所定の空間を作るように前記止水蓋の外周に設けられる筒状のシールケースと、このシールケースの中心軸線方向の一端側と他端側とにそれぞれ径方向外向きに延出して前記トンネルの内周面に近接するように設けられる第１、第２側壁と、前記シールケースの外周面において前記第１側壁寄りの領域と前記第２側壁寄りの領域とに嵌め合わされて前記トンネルの内周面に接触させられるリング状の第１、第２チューブシールと、前記第１、第２チューブシールの中空部に流体を加圧供給する加圧装置と、を備えていることを特徴としている。

この構成によれば、前記止水蓋が前記反力受けにより支えられているので、前記トンネル内において前記反力受けと反対側から大量の水が流入してきた場合にも、当該水の圧力によって前記止水蓋が倒れることが防止される。

しかも、前記止水装置の設置時において、前記加圧装置により前記トンネルの中心軸線方向に並ぶ前記第１、第２チューブシールを円周方向に均等に径方向外向きに膨張させることにより、前記第１、第２チューブシールを前記トンネルの内周面に円周方向に均等に圧接させることができる。

これにより、前記トンネルの内周面と前記第１、第２チューブシールとの接触部分の止水性能を十分に高めることができるとともに、前記止水性能を確保するための労力や手間を従来例に比べて大幅に軽減することができる。

ところで、上記止水装置において、前記シールケースの外周面には、前記第１側壁との間に第１環状溝を作る第１中間壁と、前記第２側壁との間に第２環状溝を作る第２中間壁と、が設けられており、前記第１環状溝には、前記第１チューブシールが収納されており、前記第２環状溝には、前記第２チューブシールが収納されている構成とすることができる。

この構成によれば、前記第１、第２チューブシールの中空部に流体を加圧供給したときに、当該第１、第２チューブシールがその中心軸線方向への膨張が制限されることになって径方向外向きに効率良く膨張されるようになる。これにより、前記第１、第２チューブシールの止水性能がさらに向上する。

また、上記止水装置において、前記第１中間壁と前記第２中間壁とは、それらの間に第３環状溝を作るように離隔されており、前記第３環状溝には、流体を加圧供給することにより前記トンネルの内周面に対する前記第１、第２チューブシールの接触部分の止水試験を行う止水試験装置が接続されている構成とすることができる。

この構成によれば、前記止水装置の設置後に、前記第３環状溝と前記トンネルの内周面とで囲む環状空間に前記止水試験装置により流体を加圧供給することにより、前記トンネルの内周面に対する前記第１、第２チューブシールの接触部分からの前記流体の漏洩を調べることが可能になる。

これにより、前記止水装置の設置時に、当該止水装置の止水性能を確認できるようになるとともに、長期間設置時に止水性能を定期的に確認することができるなど、信頼性の向上に貢献できる。

本発明によれば、労力や手間を軽減しながら十分な止水性能を確保可能とする止水装置を提供することができる。

本発明に係る止水装置の一実施形態で、図３の矢印（１）方向から見た図である。 トンネルに止水装置を使用する形態を断面で示す模式図である。 図１の（３）－（３）線断面を矢印方向から見た図である。 図３の矢印（４）方向から見た図である。 図３のシールケースを矢印（５）方向から見た図である。 図３の（６）の円内を拡大した図である。 本発明に係る止水装置の他の実施形態で、図３に対応する図である。 本発明に係る止水装置においてトンネルの断面形状の他の例を説明するための断面図である。 本発明に係る止水装置においてトンネルの断面形状のさらに他の例を説明するための断面図である。 本発明に係る止水装置の他の使用形態を断面で示す模式図である。 本発明に係る止水装置のさらに他の使用形態を平面的に示す模式図である。

以下、本発明を実施するための最良の実施形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

図１から図６に本発明の一実施形態を示している。トンネル１は、図２に示すように、立坑１ａの下端に接続される横穴とされており、このトンネル１内の所定位置には、止水装置２が設置されている。このトンネル１の断面形状は、円形に形成されている。

止水装置２は、トンネル１の上流側領域と下流側領域とを分断するものであって、反力受け３、止水蓋４、シールケース５、第１、第２チューブシール６，７、加圧装置１０などを備えている。

止水装置２は、例えば図２に示すように、トンネル１を図２の破線で示すように延長する際に、仮に立坑１ａから水が流入しても、この水がトンネル１に浸入することを防止するために使用することができる。

反力受け３は、例えば鋼材などにより形成されており、図１に示すように、トンネル１の内周面において円周方向の複数ヶ所に配置されていて、アンカーボルト（符号省略）などにより固定されている。

止水蓋４は、トンネル１の内周面寄りの環状領域を除く他領域を塞ぐように反力受け３の一側に配置されている。

この止水蓋４は、図１、図３ならびに図４に示すように、外形が円形に形成されていて、複数のピース４ａを組み合わせることにより形成されている。

前記各ピース４ａは、平板（金属、または樹脂など）の片面にＵ形鋼４ｂが取り付けられることにより補強されている。このような複数のピース４ａを面状に並べるとともに、図６に示すように、当該各ピース４ａのＵ形鋼４ｂ同士を重ね合わせて、この重ね合わせ部分を締結部材（例えばボルトなど、符号省略）で連結することにより、止水蓋４が形成される。

この止水蓋４の所定領域には、例えば１つの扉４１、例えば４つの通孔４２，４３，４４，４５が設けられている。

扉４１は、詳細に図示していないが、トンネル１内において止水装置２により分断される上流側領域と下流側領域との間で作業員が出入り可能とする。扉４１の周辺は、詳細に図示していないが、適宜のパッキンやシールなどによって密封されるようになっている。また、通孔４２～４５は、例えば加圧装置１０の各管、その他の配管、ケーブルなどが密封された状態で挿通される。

シールケース５は、止水蓋４の外周に当該止水蓋４の中心軸線方向の一方（図３の左側）へ延出するように設けられていて、トンネル１の内周面との間に所定の空間を作る。

このシールケース５は、図５に示すように、円筒形状に形成されていて、複数のピース５ａを組み合わせることにより形成されている。

前記各ピース５ａは、外形が矩形の平板（金属、または樹脂など）が扇形に湾曲されていて、一端および他端にフランジ５ｂが設けられているとともに、当該両端のフランジ５ｂの間に補強リブ５ｃが取り付けられて補強されている。このような複数のピース５ａを円周方向に並べて当該各ピース５ａのフランジ５ｂ同士を重ね合わせて、この重ね合わせ部分を締結部材（例えばボルトなど、符号省略）で連結することにより、シールケース５が形成される。

図３に示すように、シールケース５の中心軸線方向の一端側には第１側壁５１が、また、シールケース５の中心軸線方向の他端側には第２側壁５２が、それぞれ設けられている。

第１、第２側壁５１，５２は、シールケース５と別体に形成されており、シールケース５の一端側と他端側とにそれぞれ第１、第２当て板５ｄ，５ｅを介して締結部材（例えばボルトなど、符号省略）で連結されている。第１、第２側壁５１，５２の外周面は、トンネル１の内周面に近接されている。

第１、第２側壁５１，５２は、環状に形成されていて、複数のピース５１ａ，５２ａを円周方向に組み合わせることにより形成されている。

前記各ピース５１ａ，５２ａは、外形が扇形の平板（金属、または樹脂など）の一端および他端にフランジ５１ｂ，５２ｂが設けられているとともに、外側面に補強リブ５１ｃ，５２ｃが取り付けられて補強されている。このような複数のピース５１ａ，５２ａは、円周方向に並べるようにして第１、第２当て板５ｄ，５ｅに軸方向から重ね合わせ、当該重ね合わせ部分を締結部材（例えばボルトなど、符号省略）で連結することにより、第１、第２側壁５１，５２が形成される。各ピース５１ａ，５２ａのフランジ５１ｂ，５２ｂ同士は重ね合わされている。

なお、前記各ピース４ａ，５ａ，５１ａ，５２ａの組み合わせ部分は、詳細に図示していないが、適宜のパッキンやシールなどによって密封されるようになっている。

シールケース５の外周面において第１側壁５１寄りの領域には、第１中間壁５３が離隔して対向配置されている。この第１中間壁５３と第１側壁５１との対向間を第１環状溝５５と言う。

シールケース５の外周面において第２側壁５２寄りの領域には、第２中間壁５４が離隔して対向配置されている。この第２中間壁５４と第２側壁５２との対向間を第２環状溝５６と言う。

第１、第２中間壁５３，５４は、環状板とされており、トンネル１の内周面に近接されている。第１中間壁５３と第２中間壁５４とは、離隔して対向配置されている。この第１中間壁５３と第２中間壁５４との対向間を第３環状溝５７と言う。

この第３環状溝５７は、トンネル１の内周面との間に環状空間を作る。この環状空間は、トンネル１の内周面に対する第１、第２チューブシール６，７の接触部分の止水試験を行うための空間とされる。

ところで、止水蓋４は、反力受け３に拘束状態で支持されていないので、トンネル１内における径方向の位置（高さ位置）は、高さ調整装置２０により調整されるようになっている。

高さ調整装置２０は、図１および図３に示すように、複数（例えば４つ）のブラケット２１と、複数（例えば４つ）のボルト２２と、を含んだ構成である。

ブラケット２１は、第１、第２側壁５１，５２の下側領域の円周方向の複数ヶ所（例えば４ヶ所）に設けられている。ボルト２２は、各ブラケット２１にそれぞれ１つずつ径方向外向きにねじ込み装着されている。

そして、当該各ボルト２２のねじ軸部分の先端をトンネル１の内周面に当接させるとともに、ボルト２２のねじ込み量を調整することにより、トンネル１内における止水蓋４およびシールケース５の径方向の位置（高さ位置）を調整することができるようになる。

これにより、止水蓋４の外周面とトンネル１の内周面との対向間隔を調整できるので、トンネル１の内周面に対する第１、第２側壁５１，５２および第１、第２中間壁５３，５４の対向隙間を調整できるようになる。

第１、第２チューブシール６，７は、リング状である。第１チューブシール６は、第１環状溝５５に配置されており、トンネル１の内周面に接触させられるようになっている。第２チューブシール７は、第２環状溝５６に収納されており、トンネル１の内周面に接触させられるようになっている。

加圧装置１０は、第１、第２チューブシール６，７の中空部に流体（例えば水、空気、油など）を加圧供給するものであって、ポンプ１１、第１、第２ノズル１２ａ，１２ｂ、第１、第２加圧管１３ａ，１３ｂ、第１、第２供給弁１４ａ，１４ｂ、第１、第２ゲージ１５ａ，１５ｂ、第１、第２排出管１６ａ，１６ｂ、第１、第２排出弁１７ａ，１７ｂなどを備えている。

この加圧装置１０は、さらに止水試験装置（符号省略）として、第３ノズル１２ｃ、第３加圧管１３ｃ、第３供給弁１４ｃ、第３ゲージ１５ｃ、第３排出管１６ｃ、第３排出弁１７ｃなどを備えている。

第１ノズル１２ａの先端は、第１チューブシール６の中空部内に挿入されている。第２ノズル１２ｂの先端は、第２チューブシール７の中空部内に挿入されている。第３ノズル１２ｃの先端は、第３環状溝５７内に挿入されている。

次に、止水装置２の使用方法を説明する。

第１、第２チューブシール６，７を装着した止水蓋４をトンネル１内において反力受け３よりも上流側領域に配置して、高さ調整装置２０によりトンネル１内での止水蓋４の径方向位置を調整することにより、第１、第２チューブシール６，７の外周とトンネル１の内周面との間隔を円周方向に均等にする。

そして、トンネル１の中心軸線方向に並ぶ第１、第２チューブシール６，７に加圧装置１０により流体を加圧供給することにより、第１、第２チューブシール６，７を第１、第２環状溝５５，５６内において径方向外向きのみに膨張させてトンネル１の内周面に圧接させる。なお、第１、第２チューブシール６，７において、流体を加圧供給した膨張状態が図３の二点鎖線で示されており、流体を加圧供給していない収縮状態が図３の実線で示されている。

このように、止水装置２を設置した後、第３環状溝５７とトンネル１の内周面とで囲む環状空間に前記止水試験装置により流体（例えば水）を加圧供給することにより、トンネル１の内周面に対する第１、第２チューブシール６，７の接触部分からの流体の漏洩を調べることが可能になる。

これにより、止水装置２の設置時に、当該止水装置２の止水性能を確認できるようになるとともに、長期間設置時に止水性能を定期的に確認することができるなど、信頼性の向上に貢献できる。

以上説明したように、本発明を適用した実施形態によれば、止水蓋４が反力受け３により支えられているので、トンネル１の立坑１ａから大量の水が流入してきた場合にも、水圧によって止水装置２の止水蓋４が倒れることが防止される。しかも、加圧装置１０により第１、第２チューブシール６，７を円周方向に均等に径方向外向きに膨張させることができるので、第１、第２チューブシール６，７をトンネル１の内周面に円周方向に均等に圧接させることができる。

これにより、トンネル１の内周面と第１、第２チューブシール６，７との接触部分の止水性能を十分に高めることができるとともに、当該止水性能を確保するための労力や手間を従来例に比べて大幅に軽減することができる。

さらに、上記止水装置２は、それを構成する部品を分解して、別の現場において再度組み合わせることにより、再利用することが可能であるなど、経済的に有利になる。

なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲内で適宜に変更することが可能である。

（１）上記実施形態では、反力受け３を円周方向の複数ヶ所に設置した例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。反力受け３は、例えば図示していないが、円周方向に連続する環状部材にすることが可能である。

（２）例えば図７に本発明の他の実施形態を示している。図７は、図３に対応する図である。

この実施形態では、トンネル１の内径側に二次覆工３１を設置するとともに、この二次覆工３１の端部に下駄材３２を設け、この下駄材３２の側部に反力受け３３を配置する構成になっている。なお、下駄材３２は、例えば鋼材またはコンクリートでされる。また、反力受け３３は、例えば円盤形状とされる。但し、反力受け３３の代わりに、図１に示した複数の鋼材製の反力受け３を用いることも可能である。

その他の構成については、図１に示す実施形態と基本的に同様とされている。この実施形態でも上記実施形態と同様の作用、効果が得られる。

（３）上記各実施形態では、トンネル１の断面形状を円形とした例を挙げているが、本発明はこれのみに限定されるものではない。

トンネル１の断面形状は、例えば図８に示すように矩形状とすることができる他、図９に示すように楕円形状とすることができる。

このような矩形状または楕円形状のトンネル１の場合、共に、トンネル１の内周面に第１、第２チューブシール６，７を密に接触させるために、トンネル１の内隅を丸く形成することが好ましい。

（４）上記各実施形態に示した止水装置２は、図１０に示すように、トンネル１において立坑１ａを挟んだ左側領域と右側領域とに設置することが可能である。

このような設置形態では、立坑１ａから流入する水がトンネル１の左側領域と右側領域に浸入することを防止できるようになる。

（５）上記各実施形態に示した止水装置２は、図１１に示すように、シールドマシンと呼ばれる掘削機４０によりトンネル１の所定位置に直交する方向から分岐トンネル１ｂを接続する際に、トンネル１の前記所定位置を挟む両側に設置することが可能である。

このような設置形態では、分岐トンネル１ｂを作る過程において掘削土や地中に含まれる水分などがトンネル１に流入することを防止できるようになる。

本発明は、トンネルの止水装置に好適に利用することが可能である。

１ トンネル
１ａ 立坑
２ 止水装置
３ 反力受け
４ 止水蓋
５ シールケース
５１ 第１側壁
５２ 第２側壁
５３ 第１中間壁
５４ 第２中間壁
５５ 第１環状溝
５６ 第２環状溝
５７ 第３環状溝
６ 第１チューブシール
７ 第２チューブシール
１０ 加圧装置
１１ ポンプ
１２ａ 第１ノズル
１２ｂ 第２ノズル
１２ｃ 第３ノズル
１３ａ 第１加圧管
１３ｂ 第２加圧管
１３ｃ 第３加圧管
１４ａ 第１供給弁
１４ｂ 第２供給弁
１４ｃ 第３供給弁
１５ａ 第１ゲージ
１５ｂ 第２ゲージ
１５ｃ 第３ゲージ
１６ａ 第１排出管
１６ｂ 第２排出管
１６ｃ 第３排出管
１７ａ 第１排出弁
１７ｂ 第２排出弁
１７ｃ 第３排出弁
２０ 高さ調整装置

Claims (3)

1. トンネル内の所定位置に設置されることにより、前記トンネルの上流側領域と下流側領域とを分断する止水装置であって、
   前記トンネルの内周面に固定される反力受けと、
   前記トンネルの内周面寄りの環状領域を除く他領域を塞ぐように前記反力受けの一側に配置される止水蓋と、
   前記トンネルの内周面との間に所定の空間を作るように前記止水蓋の外周に設けられる筒状のシールケースと、
   このシールケースの中心軸線方向の一端側と他端側とにそれぞれ径方向外向きに延出して前記トンネルの内周面に近接するように設けられる第１、第２側壁と、
   前記シールケースの外周面において前記第１側壁寄りの領域と前記第２側壁寄りの領域とに嵌め合わされて前記トンネルの内周面に接触させられるリング状の第１、第２チューブシールと、
   前記第１、第２チューブシールの中空部に流体を加圧供給する加圧装置と、を備えていることを特徴とする止水装置。
2. 請求項１に記載の止水装置において、
   前記シールケースの外周面には、前記第１側壁との間に第１環状溝を作る第１中間壁と、前記第２側壁との間に第２環状溝を作る第２中間壁と、が設けられており、
   前記第１環状溝には、前記第１チューブシールが収納されており、前記第２環状溝には、前記第２チューブシールが収納されていることを特徴とする止水装置。
3. 請求項２に記載の止水装置において、
   前記第１中間壁と前記第２中間壁とは、それらの間に第３環状溝を作るように離隔されており、
   前記第３環状溝には、流体を加圧供給することにより前記トンネルの内周面に対する前記第１、第２チューブシールの接触部分の止水試験を行う止水試験装置が接続されていることを特徴とする止水装置。

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