JPH09195692A - 止水材とそれを用いたセグメントの止水構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮性が良好であり、止水性が良好となると
ともに、有効な膨張現象を得て確実な止水効果を得る。 【解決手段】 中心位置に中空部１２を有して断面略円
形に形成された帯状の非膨張性ゴムよりなる芯部１１
と、芯部１１の外周を被覆するように層状に形成される
とともに、下半部１３ａが断面半円状に形成される水膨
張性ゴムよりなる本体１３と、本体１３の上半部１３ｂ
における下半部１３ａに近接した片側に芯部１１に対し
て略放射状に水平に延設される水膨張性ゴムよりなる翼
状片１４と、を具備するとともに、翼状片１４の先端１
４ａに、非膨張性ゴムよりなる縁部１５を設け、また翼
状片１４の上面１４ｂに先端１６ａが断面半円形状の突
条１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドトンネル
を構築する土木工事用セグメントの目地部分に装着され
る止水材と、それを用いたセグメントの止水構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工事などの際に使用される土木
工事用部材であるセグメントは、湾曲した板状の部材
で、トンネル施工の際には、多数のセグメントを、坑道
の周壁回りと、坑道の長さ方向との両方向に沿わせ、密
に連結させてトンネルを構成するようになっている。

【０００３】そして、各セグメントを互いに連結する際
には、連結後に目地部分となり継手部分となる接合縁部
に、長尺な帯状のシール材を接着固定した後に、各セグ
メント同士をボルトなどの固定手段にて締着結合する。

【０００４】すなわち、地山からの湧水が坑道内に漏水
しないように、各セグメントが連結される目地部分にシ
ール材が配設され、止水処理が施されている。

【０００５】従来、上記のようなシール材は、未加硫ゴ
ムや加硫ゴム、または高吸収性樹脂よりなる水膨張性ゴ
ムなどから構成され、帯状に成形されたものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のシールドセグメントのシール材を装着する溝
は、断面台形状の平坦な溝であるので、シール材の形状
も基本的に台形形状であり体積も大きいものであった。

【０００７】そこで本発明は、小さな断面半円状の凹溝
をもつシールドセグメントに使用される止水材に関し、
圧縮特性が良好であり、止水性が良好な止水材とこの止
水材を用いた止水構造を提供することを目的としてい
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】次に、上記の課題を解決
するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照し
て説明する。この発明の止水材１０は、略中心位置に中
空部１２を有して断面略円形に形成された帯状の非膨張
性ゴムよりなる芯部１１と、該芯部１１の外周を被覆す
るように層状に形成されるとともに、下半部１３ａが断
面半円状に形成される水膨張性ゴムよりなる本体１３
と、該本体１３の少なくとも片側の側面に前記芯部１１
に対して略放射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼
状片１４と、を具備することを特徴としている。

【０００９】また、この発明の止水材１０は、略中心位
置に中空部１２を有して断面略円形に形成された帯状の
非膨張性ゴムよりなる芯部１１と、該芯部１１の少なく
とも片側の側面に該芯部１１に対して略放射状に延設さ
れる突片１７と、前記芯部１１の外周を被覆するように
層状に形成されるとともに、下半部１３ａが半円状に形
成される水膨張性ゴムよりなる本体１３と、該本体１３
の少なくとも片側の側面に前記芯部１１に対して略放射
状に延設されるとともに、前記突片１７の上面に沿い、
該突片１７と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼
状片１４と、を具備することを特徴としている。

【００１０】なお、上記止水材１０の芯部１１は、中空
部１２を有する断面円形状ではなく、弾性を有する発泡
ゴムにて形成する構成でもよい。この場合の芯部１１と
なる発泡ゴムは、発泡倍率を１．１〜２．５の範囲とさ
れるものが好ましい。

【００１１】また、前記翼状片１４の先端１４ａに、非
膨張性ゴムよりなる縁部１５を有した構造としてもよ
く、また、前記翼状片１４の上面１４ｂに、例えば先端
１６ａが断面略半円形状の突条１６を形成する構造とし
てもよい。

【００１２】さらに、前記突片１７には、前記芯部１１
と平行となる小孔１８が穿設される構造としてもよい。

【００１３】また、上記止水材１０の翼状片１４の本体
１３に対する延設位置は、本体１３の上半部１３ｂにお
ける前記下半部１３ａに近接した位置が好ましい。

【００１４】また、本発明の止水材を用いたセグメント
の止水構造は、シールドトンネルを構築する土木工事用
セグメント１の目地部分１ａとなる他のセグメント１と
互いに対向する接合縁部に形成される断面半円状の凹溝
８に、前記止水材１０の前記本体１３の下半部１３ａを
嵌合させるとともに、前記凹溝８の縁部８ａに前記止水
材１０の翼状片１４を当接させて装着させることを特徴
としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は本発明による止水材の一実
施の形態を示す断面図、図２はセグメントの概略斜視
図、図３は図２におけるＡ部のセグメントの組立概略図
である。

【００１６】始めに、本発明の止水材１０が用いられる
土木工事用のセグメント１について説明する。このセグ
メント１は、図３，図４，図８，図１３等に示すよう
に、ＲＣセグメントやスチールセグメント等からなり、
他のセグメント１との接合縁部となる四辺に断面半円状
の凹溝８を有するものであれば材質は問わない。

【００１７】なお、本実施の形態においては、図３及び
図４に示すように、セグメント１同士が互いに組み合う
ように各接合縁部に段部６とこの段部６に対して延出す
る板部５とが形成されており、この板部５と段部６との
入隅角部分で、セグメント１同士を互いに連結した際に
板部５の先端面と対向する面に凹溝８が形成されてい
る。

【００１８】次に、本発明の止水材１０は、図４に示す
ように、前述したセグメント１に形成されている凹溝８
に装着される。

【００１９】この止水材１０は、長尺な帯状に形成され
る部材で、芯部１１と、本体１３と、翼状片１４とで大
略構成されている。

【００２０】芯部１１は、図１に示すように、断面略円
形に形成され、水分に触れても体積の変化ない特性を有
する加硫ゴム、例えば天然ゴムやイソプレンゴム、スチ
レン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブタジエン
ゴム、ニトリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチ
ルゴムなどの通常のゴム材料、すなわち非膨張性ゴムよ
りなり、略中心位置に中空部１２が形成されている。

【００２１】中空部１２は、図１に示すように、本実施
の形態では、上部が半円状に湾曲形成されるとともに下
部が矩形に形成され、この止水材１０が圧縮される方向
である高さ方向の長さＨが幅長Ｗに対してやや長く、例
えば１．５倍に設定され形成されている。

【００２２】次に、本体１３は、芯部１１の外周面を被
覆するように所定の厚さの層状に芯部１１と一体に成形
されて、この芯部１１と同心円状に形成されており、水
分を吸収することにより体積が膨張する特性を有する高
吸収性樹脂と合成ゴム材とを混合成形加硫された水膨張
性ゴムより構成されている。

【００２３】特にこの本体１３は、下半部１３ａが半円
形状に形成され、前述したセグメント１の凹溝８と略同
等の曲率に形成されている。

【００２４】次に、翼状片１４は、本体１３と同材質の
平板状の水膨張性ゴムよりなり、この本体１３の片側の
側面、すなわち本体１３の上半部１３ｂにおけるこの本
体１３の下半部１３ａに近接した片側に、この本体１３
と一体となって、前記芯部１１に対して略放射方向に水
平となって延設されている。

【００２５】また、翼状片１４の先端縁１４ａには、前
述した芯部１１と同材質の非膨張性ゴムよりなる縁部１
５が、この翼状片１４と一体に設けられている。

【００２６】さらに、翼状片１４の上面１４ｂには、こ
の翼状片１４と同材質の水膨張性ゴムよりなり、この翼
状片１４と一体となるように、先端１６ａが断面略半円
状に形成された突条１６が垂直上方向に突設されてい
る。

【００２７】なお、この突条１６の翼状片上面１４ｂか
らの高さは、本実施の形態では、その先端１６ａが本体
１３の上半部１３ｂの頂部と同一の高さとなるように設
定され形成されている。

【００２８】そして、この止水材１０は、図４に示すよ
うに、本体１３の下半部１３ａを、セグメント１の接合
縁部に形成されている凹溝８に嵌合させて装着し、翼状
片１４をこの凹溝８の縁部８ａに当接するように装着す
る。なお、この装着時には、止水材１０を凹溝８に対し
て接着剤などを使用して固定させてもよい。

【００２９】これにより、セグメント１を図５に示すよ
うに、連結接合した際に、このセグメント１の目地部分
１ａとなる位置に止水材１０が介在することとなり、セ
グメント１同士が連結された状態では、止水材１０が圧
縮され、所望の目開き量に設定される。

【００３０】以上の構成により、この止水材１０によれ
ば、止水材１０の芯部１１を非膨張性ゴムにて形成する
とともに、この芯部１１に中空部１２を形成し、この中
空部１２の形状が幅方向に対して高さ方向の長さが長く
設定され、すなわち圧縮方向に長尺に設定され形成され
ていることから、目開き量が大きい低圧縮率の状態で
は、この中空部１２の周囲における断面積が大きく保た
れ、適度な圧縮荷重を保持できるとともに、この中空部
１２を有することから、容易に圧縮が可能となり、ま
た、目開き量の小さい圧縮率の高い状態では、緩衝効果
のある中空部１２の体積を確保することができ、圧縮荷
重が極端に大きくなることがなく、圧縮荷重の増加を少
なく抑え、広い範囲にわたり圧縮応力による止水が確保
できる。

【００３１】特に、本実施の形態の止水材１０は、非水
膨張性ゴムよりなる芯部１１に中空部１２を設けている
ので、圧縮に対する反発力が十分に得られ、適度な圧縮
荷重として得ることができ、すなわち十分な止水効果を
得ることが可能となり、また、圧縮及び開放の繰り返し
に対しても、止水性を維持する。

【００３２】また、止水材１０として止水効果を促す水
膨張性ゴムの部分である本体１３が断面略円形であるこ
とから芯部１１に対して放射方向に膨張することとな
り、有効な止水性能を得ることができる。

【００３３】また、この止水材１０は、翼状片１４を有
していることから、セグメント１の段部６において、こ
の止水材１０が挟着状態となり、連結時の緩衝効果を得
られるとともに、この段部６における止水性を得ること
が可能となる。

【００３４】さらに、この翼状片１４の先端縁１４ａに
非膨張性ゴムの縁部１５を有していることにより連結状
態の目地部分１ａよりこの膨張した水膨張性ゴムの部分
が突出してしまうことがない。

【００３５】なお、上述した実施の形態の止水材１０
は、翼状片１４の先端１４ａに非膨張性ゴムよりなる縁
部１５を設け、翼状片１４の上面１４ｂに突条１６を設
けた例について述べたが、図６（ａ）に示すように、こ
れら翼状片１４に縁部１５及び突条１６を設けない形状
としてもよく、また、図６（ｂ）や図６（ｃ）に示すよ
うに、これら縁部１５及び突条１６を選択して設ける構
成としてもよい。

【００３６】また、上述した実施の形態では、止水材１
０の形状を、翼状片１４を本体１３の片側のみに形成し
た例について述べたが、図７（ａ）や図７（ｂ）に示す
ように、両側に延設させる形状としてもよい。この場
合、両翼状片１４は、それぞれ同等の長さに設定されて
形成され、各翼状片１４に縁部１５及び突条１６をそれ
ぞれ選択して設ける構成とする。そして、この止水材１
０は、図８に示すような、セグメント１’の端縁に形成
される連結溝部９内の断面略半円状の凹溝８内に、本体
１３の下半部１３ａを嵌合させ、また凹溝８の両側縁部
８ａに各翼状片１４を当接させて装着させるようになっ
ている。

【００３７】また、上述した実施の形態の止水材１０
は、本体１３の外形状を断面略円形状とした例について
述べたが、図９（ａ），（ｂ）に示すように、本体１３
の断面形状を、下半部１３ａは半円形状とし上半部１３
ｂを平滑面に形成して、断面略蒲鉾形状とし、平滑面
（１３ｂ）と翼状片１４の上面１４ｂとを水平な面一に
形成させて、翼状片上面１４ｂに突条１６を設けるとと
もに、本体上面１３ｂに同様の突条１３ｃを設ける構成
としてもよい。この場合も、翼状片上面１４ｂの突条１
６の先端１６ａと本体１３の突条１３ｃの先端と同一の
高さとなるように設定され形成される。なお、このよう
な断面形状の場合、図９（ｂ）に示すように芯部１１の
断面形状も上面が平滑な断面蒲鉾形状に形成してもよ
く、また、中空部１２の形状を断面円形（図９（ａ）参
照）や、下半部を半円形とし上半部を矩形とした形状
（図９（ｂ）参照）に形成してもよい。

【００３８】さらに、上述した実施の形態では、芯部１
１の外周面にこの芯部１１を被覆するように層状に本体
１３を形成する例について述べたが、図１０に示すよう
に、芯部１１の上半部における下半部に近接した外周の
片側に、この芯部１１と一体に形成され芯部１１に対し
て略放射方向で水平な方向に延出する突片１７を形成
し、芯部１１の外周に本体１３を層状に形成して、この
本体１３の上半部１３ｂにおける下半部１３ａに近接し
た片側の突片１７の上面１７ａに、この突片１７と層状
となる翼状片１４を形成させた形状としてもよい。

【００３９】このような形状の止水材１０の場合も、図
１０（ａ）（ｂ）に示すように、翼状片１４の先端の縁
部１５や、翼状片１４の上面１４ｂの突条１６を選択し
て形成させる。なお、翼状片１４の先端１４ａに縁部１
５を設ける場合は、図１０（ｂ）に示すように、翼状片
１４の下部に位置する突片１７と一体に形成するとよ
い。

【００４０】また、上記のような突片１７を有した止水
材１０では、図１０（ｃ）に示すように、突片１７の厚
さを大きく形成し、この突片１７に、芯部１１の中空部
１２と平行となる断面円形の小孔１８を穿設させる構成
としてもよい。この場合、突片１７における圧縮作用
が、芯部１１と略同様に得られ、セグメント１へ装着し
セグメント１が連結された際の止水効果が、芯部１１に
おける中空部１２を有することで得られる効果、すなわ
ち、圧縮に対する反発力が十分に得られことや、適度な
圧縮荷重が得られる効果が同様に得られ、十分な止水効
果が得られることとなる。

【００４１】さらに、上述した各実施の形態では、略中
心位置に中空部１２を有した芯部１１を備えた構造の止
水材１０としたが、図１１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示
すように、この芯部１１を弾性を有する発泡ゴムにて形
成する構成としてもよい。この場合、芯部１１の材質と
なる発泡ゴムは、発泡倍率が１．１〜２．５の範囲、好
ましくは、１．３〜２．０の範囲とされたゴム材料とす
る。そして、この発泡ゴムよりなる芯部１１にて構成さ
れる止水材１０についても、上記中空部１２による効果
と同様に、圧縮性が良好となり、止水効果を得ることが
できるとともに、安定した反発力を得ることができる。

【００４２】

【実施例】さて、次に、上述した実施の形態における図
１に示す形状の止水材１０に対し、具体的な寸法を示し
て図１２に示し、この止水材１０の止水性能の実施例に
ついて説明する。

【００４３】なお、この実施例においては、セグメント
１の凹溝８が、図１３に示すようにいずれか一方のセグ
メント１のみに形成される例とする。

【００４４】まず、セグメント１の断面形状が半径４ｍ
ｍの半円形とされた凹溝８に、止水材１０の本体１３の
直径を８．５ｍｍとしたものを接着剤にて固定し、セグ
メント１幅当たり３〜５ｔｏｎの圧縮力でジャッキなど
にて圧縮させ、目開き量Ｄが２ｍｍとなるまで圧縮させ
る。

【００４５】この止水材１０が取り付けられた連結状態
にて、セグメント１の連結部分である目地部分１ａ、す
なわち止水材１０の位置への最大水圧を７ｋｇｆ／ｃｍ
² とする。

【００４６】このように、止水材本体１３の体積を小さ
くしても、十分な止水性能を得られた。また、ジャッキ
推力による圧縮、及び開放の繰り返しに対しても止水性
を維持することができ、翼状片１４はセグメント１間か
ら突出することがなく、セグメント１連結時に止水材１
０が破損することがなかった。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明による止水材
では、止水材の芯部を非膨張性ゴムにて形成するととも
に、この芯部を、請求項１及び２においては中空部を形
成したので、目開き量が大きい低圧縮率の状態では、こ
の中空部の周囲における断面積が大きく保たれ、適度な
圧縮荷重を保持できるとともに、この中空部を有するこ
とから、容易に圧縮が可能となり、また、目開き量の小
さい圧縮率の高い状態では、緩衝効果のある中空部の体
積を確保することができ、圧縮荷重が極端に大きくなる
ことがなく、圧縮荷重の増加を少なく抑え、広い範囲に
わたり圧縮応力による止水が確保できるという効果があ
る。

【００４８】特に、この止水材は、非水膨張性ゴムより
なる芯部に中空部を設けているので、圧縮に対する反発
力が十分に得られ、適度な圧縮荷重として得ることがで
き、すなわち十分な止水効果を得ることが可能となり、
また、圧縮及び開放の繰り返しに対しても、止水性を維
持するという効果がある。

【００４９】また、止水材として止水効果を促す水膨張
性ゴムの部分である本体が断面略円形であることから、
水分を吸収した際に芯部に対して放射方向に膨張するこ
ととなり、有効な止水性能を得ることができるという効
果がある。

【００５０】また、この止水材は、翼状片を有している
ことから、セグメントの目地部分において、この止水材
が挟着状態となり、連結時の緩衝効果が得られるという
効果がある。

【００５１】さらに、この翼状片の先端縁に非膨張性ゴ
ムの縁部を形成した場合では、連結状態の目地部分にて
挟着されることで、この目地部分より膨張した水膨張性
ゴムの部分が突出してしまうことがない。

【００５２】また、翼状片に沿って形成される突片に、
芯部と平行となる小孔を穿設させる構成とした場合で
は、突片における圧縮作用が、芯部と略同様に得られ、
セグメントへ装着しセグメントが連結された際の止水効
果が、芯部における中空部を有することで得られる効
果、すなわち、圧縮に対する反発力が十分に得られこと
や、適度な圧縮荷重が得られる効果を得られ、十分な止
水効果が得られることが、この突片と翼状片の部分にて
得られるという効果がある。

【００５３】さらに、請求項３及び４の止水材において
は、発泡ゴムにて形成された芯部によって、上記中空部
と同様な良好な圧縮性と十分な止水効果が得られるとと
もに、安定した放射方向の反発力を得ることができると
いう効果がある。

【００５４】また、この発泡ゴムよりなる芯部を具備し
た止水材によれば、成形金型を簡素に構成できることか
ら、廉価に得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による止水材の一実施の形態を示す断面
図

【図２】同止水材が用いられるセグメントの概略斜視図

【図３】図２におけるＡ部のセグメントの組立概略図

【図４】同止水材を用いた止水構造の分解断面図

【図５】同止水材を用いた止水構造の断面図

【図６】（ａ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｂ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｃ）他の実施の形態の止水材の断面図

【図７】（ａ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｂ）他の実施の形態の止水材の断面図

【図８】他の実施の形態の止水構造の断面図

【図９】（ａ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｂ）他の実施の形態の止水材の断面図

【図１０】（ａ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｂ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｃ）他の実施の形態の止水材の断面図

【図１１】（ａ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｂ）他の実施の形態の止水材の断面図 （ｃ）他の実施の形態の止水材の断面図

【図１２】本発明による止水材の一実施例を示す断面図

【図１３】同セグメントの断面図

【符号の説明】

１…セグメント ８…凹溝 １０…止水材 １１…芯部 １２…中空部 １３…本体 １３ａ…下半部 １３ｂ…上半部 １４…翼状片 １４ａ…先端 １４ｂ…上面 １５…縁部 １６…突条 １７…突片 １８…小孔

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略中心位置に中空部を有して断面略円形
   に形成された帯状の非膨張性ゴムよりなる芯部と、 該芯部の外周を被覆するように層状に形成されるととも
   に、下半部が断面半円状に形成される水膨張性ゴムより
   なる本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
   射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼状片と、 を具備することを特徴とする止水材。
2. 【請求項２】 略中心位置に中空部を有して断面略円形
   に形成された帯状の非膨張性ゴムよりなる芯部と、 該芯部の少なくとも片側の側面に該芯部に対して略放射
   状に延設される突片と、 前記芯部の外周を被覆するように層状に形成されるとと
   もに、下半部が半円状に形成される水膨張性ゴムよりな
   る本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
   射状に延設されるとともに、前記突片の上面に沿い、該
   突片と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼状片
   と、 を具備することを特徴とする止水材。
3. 【請求項３】 断面略円形に形成された非膨張性で弾性
   を有する発泡ゴムよりなる帯状の芯部と、 該芯部の外周を被覆するように層状に形成されるととも
   に、下半部が断面半円状に形成される水膨張性ゴムより
   なる本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
   射状に延設される水膨張性ゴムよりなる翼状片と、 を具備することを特徴とする止水材。
4. 【請求項４】 断面略円形に形成された非膨張性で弾性
   を有する発泡ゴムよりなる帯状の芯部と、 該芯部の少なくとも片側の側面に該芯部に対して略放射
   状に延設される突片と、 前記芯部の外周を被覆するように層状に形成されるとと
   もに、下半部が半円状に形成される水膨張性ゴムよりな
   る本体と、 該本体の少なくとも片側の側面に前記芯部に対して略放
   射状に延設されるとともに、前記突片の上面に沿い、該
   突片と層状に形成される水膨張性ゴムよりなる翼状片
   と、 を具備することを特徴とする止水材。
5. 【請求項５】 前記翼状片の先端に、非膨張性ゴムより
   なる縁部を有したことを特徴とする請求項１から４のい
   ずれかに記載の止水材。
6. 【請求項６】 前記翼状片の上面に、突条が形成された
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の止
   水材。
7. 【請求項７】 前記突片には、前記芯部と平行となる小
   孔が穿設されていることを特徴とする請求項２又は４又
   は５又は６記載の止水材。
8. 【請求項８】 シールドトンネルを構築する土木工事用
   セグメントの目地部分となる他のセグメントと互いに対
   向する接合縁部に形成される断面半円状の凹溝に、前記
   請求項１から７のいずれかに記載の止水材の前記本体の
   下半部を嵌合させるとともに、前記凹溝の縁部に前記止
   水材の翼状片を当接させて装着させることを特徴とする
   止水材を用いたセグメントの止水構造。