JP4074848B2 - 沈埋函の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、低水圧接合に適した沈埋函の接合構造に関する。

海底、河底等の水底にトンネルを建設する方法には、あらかじめ陸上で製作した複数の沈埋函を、水底を掘削して形成された溝に沿って順次沈埋し、次いで、隣接する沈埋函をゴムガスケットで止水しつつ剛結合する、いわゆる沈埋工法が知られている。この工法に用いられるゴムガスケットは、図６に示すような、加硫ゴム等の弾性材料にて全体が一体形成されたジーナ型と呼ばれるものが一般的である。

沈埋工法では、まず、沈埋函の接合面（図６では既設沈埋函９０の接合面９０ａ）にねじ８４等でゴムガスケット８０が固定される。さらに、ジャッキ等で新設沈埋函９１を既設沈埋函９０側へと引き寄せるのに伴って、ゴムガスケット８０（特に、その先端に設けられた山形の突起部８２）が一対の沈埋函９０，９１の間で圧縮され、これにより、沈埋函の接合部９２での初期止水が達成される。続いて、各沈埋函の隔離壁９０ｂ，９１ｂとゴムガスケット８０とで囲まれた空間から水を排出して、当該空間内を大気圧下とすると、新設沈埋函の隔壁９１ｂに静水圧（水圧接合荷重）が作用して新設沈埋函９１が既設沈埋函９０側へと移動することから、ゴムガスケット８０（特に、ゴムガスケット本体部８１）がさらに圧縮される（２次圧縮）。この結果、接合部９２での止水性がより一層優れたものとなる。なお、通常の沈埋工法では、沈埋函は比較的水深の深い場所に敷設されており、沈埋函の隔壁等には５００〜８００ｋＮ／ｍもの静水圧が作用している。

しかしながら、水深の浅い場所にトンネルを建設する場合には、水圧接合荷重が小さく、それゆえゴムガスケットの変形の度合いが小さくなることから、止水性を優れたものとすることができなくなるおそれがある。特に、（１）沈埋函は一般に接合面等での不陸が大きく、（２）ゴムガスケットは経時的にヘタリを生じるおそれがあり、（３）地震等によって地盤にズレが生じたときには、従来のゴムガスケットの圧縮量では対応し得ない程度の目開きが発生することから、沈埋函の接合部で水漏れが発生するのを防止するには、ゴムガスケットの圧縮量を増加させる必要がある。

ゴムガスケットの圧縮量を大きくするには、例えばばね定数が極めて小さいゴムガスケットを用いることが考えられるが、この場合、ゴムガスケットでは経時的なヘタリが大きくなって、止水の安全性が確保されなくなるおそれがある。また、ゴムガスケットの幅は沈埋函の接合面での取付スペースの観点から制約があり、概ね２００〜３００ｍｍに制限されることから、圧縮量を大きくするためにゴムガスケットの背を高くすることが考えられる。しかしながら、この場合には、沈埋函の接合時にゴムガスケットが座屈して横倒れを生じ易く、十分な止水機能を発揮できなくなるおそれがある。

特許文献１には、横断面形状が略矩形状であるガスケット本体部８１の上面に山形の凸条８２を設け、底面に条溝８３を設けることによって、ゴムガスケット８０の変形量を大きくしたゴムガスケット８０が記載されている（図６参照）。しかしながら、地震時等に生じる目開きの量を最大５０ｍｍ、沈埋函の接合面の不陸に対応させるのに必要なゴムガスケットの変形量を２０ｍｍ、通常の止水に必要なゴムガスケットの変形量を１０ｍｍであると見積って、これにゴムガスケットのヘタリの量をその背の高さの１５％として見積るとすると、ゴムガスケットには概ね１００ｍｍ程度の変形量が求められているところ、山形の凸条８２や底面の条溝８３だけでかかる変形量を確保するのは極めて困難である。

従って、例えば水圧接合荷重が１０ｔｆ／ｍ程度と極めて低い場合に、地震等に起因する大きな目開きにも対応させるとなると、現行のゴムガスケットを適用するのは困難であるという問題があった。
特開平８−８１９６８号公報（段落〔０００７〕，〔００１０〕，図１）

そこで本発明の目的は、上記の課題を解決し、低水圧下での接合時や、接合後に大きな目開きが生じた場合においても優れた止水性能を発揮することのできる沈埋函の接合構造を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る沈埋函の接合構造は、
横断面略矩形状のガスケット本体部と、当該ガスケット本体部の頂面に連接する突条部と、ガスケット本体部の両側面に連接する一対のフランジ部と、を備えるゴムガスケットが、隣接する沈埋函の接合面間にて挟持され、
上記フランジ部が、隣接する沈埋函の一方における接合面に設けられた条溝を跨いで固定され、かつ、
上記ガスケット本体部が上記条溝内に圧入されている
ことを特徴とする。

本発明に係る沈埋函の接合構造においては、ガスケット本体に大きな曲げ変形が生じており、その底面側は、沈埋函の接合面に設けられた条溝内に圧入されている。従って、本発明に係る沈埋函の接合構造によれば、ゴムガスケットを沈埋函の接合面にて圧縮・挟持する通常の接合時において、ゴムガスケットの変形量を極めて大きなものとすることができる。また、ガスケット本体部には、前述の曲げ変形のほかにも、その突条部において、沈埋函の接合面間での圧縮による変形が生じている。ゴムの圧縮変形を利用した止水方法は沈埋工法での施工実績も多く、信頼性の高い止水方法であることから、ゴムガスケットによる止水にかかる圧縮変形を利用することによって、通常の接合状態における止水性をより一層確実なものとすることができる。従って、本発明に係る沈埋函の接合構造によれば、たとえ水圧接合荷重の小さい場所に沈埋函を敷設する場合であっても、隣接する沈埋函の接合面間で目開きが生じていない状態（通常の接合状態）において、確実な止水を実現することができる。

さらに、本発明に係る沈埋函の接合構造においては、前述のように、ガスケット本体部の曲げ変形と突条部の圧縮変形とを合わせた極めて大きな変形がゴムガスケットにかかっていることから、ゴムガスケットが元の形状に戻ろうとする際の変位も極めて大きなものとなる。それゆえ、たとえ隣接する沈埋函の接合部にて大きな目開きが生じたとしても、十分にその目開きに追従して、止水性を保持することができる。

本発明に係る沈埋函の接合構造において、上記一方の沈埋函と相対する他方の沈埋函のうち、ゴムガスケットの突条部と当接する部位は、当該当接部位に沿って延びる横断面略矩形状の突起をなしているのが好ましい。他方の沈埋函の接合面によって、一方の沈埋函の接合面に条溝を跨いで固定されているガスケットの全体を圧接したときには、ゴムガスケットの突条部やガスケット本体のうち条溝に圧入される部分以外の部位も圧縮されることから、ガスケット本体のうち条溝に圧入されない部分については、圧縮に伴う反力が他方の沈埋函に対して大きく作用することとなる。一方、他方の沈埋函の接合面を凸状として、ゴムガスケットの一部（具体的には、突条部と、ガスケット本体のうち条溝部に圧入される部分）のみを圧縮させたときには反力の増加を抑制することができ、結果的に、低水圧接合時の荷重下において、通常の接合状態での止水性をより一層確実なものとすることができる。

本発明に係る沈埋函の接合構造においては、
上記ガスケット本体部が、上記一方の沈埋函における条溝との当接面において、当該条溝内の沈埋函外周面側と内部空間側とを連通させる凹陥部を備えており、かつ、
上記一方の沈埋函が、
（ａ）条溝と、当該沈埋函の外周面とをつなぐ通水路、または
（ｂ）条溝と、当該沈埋函の内部空間側とをつなぐ通気路
を備えるのが好ましい。

ガスケット本体部が沈埋函の条溝と当接する面に、条溝内の沈埋函外周面側と内部空間側とを連通させる凹陥部が設けられ、かつ上記（ａ）に示す、条溝と沈埋函の外周面とをつなぐ通水路が設けられているときには、沈埋函の接合面間でのゴムガスケットの圧縮と、ガスケット本体部の条溝への圧入とを行う際に、上記凹陥部を通じて当該条溝内の水を沈埋函の外周面側へとスムーズに排出することができる。しかも、目開きが生じた場合には、当該通水路から水を条溝内に流入させることによって、ガスケット本体部の底面側から他方の沈埋函側へと水圧をかけることができる。それゆえ、ゴムガスケットの突条部に沈埋函の外周面側から水圧をかけることができ、目開きが生じた後においても、ゴムガスケットが他方の沈埋函の接合面に圧接している状態を保つことができる。従って、大きな目開きが生じた場合にも接合部での止水機能を十分に保持することができる。

一方、ゴムガスケットは条溝を跨いで（塞いで）固定されていることから、条溝と沈埋函の外周面とをつなぐ通水路を有しない場合には、当該沈埋函を水中に設置しても、水が条溝内に浸入することがない。それゆえ、ガスケット本体部が沈埋函の条溝と当接する面に、条溝内の沈埋函外周面側と内部空間側とを連通させる凹陥部を設け、かつ上記（ｂ）に示す、条溝と沈埋函の内部空間側とをつなぐ通気路を設けることによって、沈埋函の接合面間でのゴムガスケットの圧縮と、ガスケット本体部の条溝への圧入とを行う際に、上記凹陥部を通じて当該条溝内の空気を沈埋函の内部空間側へとスムーズに排出することができる。この場合において、目開きが生じたときには、当該通気路から圧縮空気や水等を条溝内に流入させることによって、ガスケット本体部の底面側から他方の沈埋函側へと圧をかけることができ、これによって、目開き発生時における止水性をより一層確実なものとすることができる。

以下、本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。
本発明に係る沈埋函の接合構造に用いられるゴムガスケットは、前述のように、沈埋函の接合面に沿って延びる長尺状の部材である。かかるゴムガスケットの横断面形状としては、例えば図２に示すような形状が挙げられる。
本発明に係る沈埋函の接合構造は、前述のように、図２に示すような長尺状のゴムガスケット１０を用いて、一対の沈埋函を接合したものである。かかる接合構造の一実施形態（横断面形状）を図１に示す。図３は、ゴムガスケット１０を沈埋函の接合面に取り付けた状態を示しており、この状態からゴムガスケット１０を沈埋間対２０，２５で圧接することによって、図１に示す接合状態を得ることができる。図４は図２に示す接合構造において目開きが生じた状態を示している。

図２に示すゴムガスケット１０は、横断面略矩形状のガスケット本体部１２と、ガスケット本体部１２の頂面１２ａに連接する突条部１４と、ガスケット本体部１２の両側面に連接する一対のフランジ部１６と、を備えるものであって、ゴムで一体的に成形したものである。
図１に示す接合時において、ガスケット本体部１２には、沈埋函対２０，２５で圧接されたことによる曲げ変形が生じているが、さらにその曲げ変形によって、その一部が一方の沈埋函２０に設けられた条溝２２内に圧入されることから、ゴムガスケット１０全体としての変形量が極めて大きなものとなる。また、ガスケット本体部１２の頂面１２ａに連接する突条部１４は、他方の沈埋函２５に設けられた突起２７で圧接されて、圧縮変形を生じていることから、通常の接合時におけるゴムガスケット１０による止水性が確実なものとなっている。

ガスケット本体部１２の底面１２ｂには、ゴムガスケット１０の長手方向にある程度の間隔をおいて凹陥部１３が設けられている。この凹陥部１３と、沈埋函２０に設けられた通水路３４とを通じて、沈埋函対２０，２５の圧接時に条溝２２内に残存している水を、沈埋函２０の外周部側ｘへと排出することができる。なお、図１中にて符号Ｄを付した一点鎖線の矢印は、凹陥部１３と通水路３４とによる水の排出経路を示している。

図示していないが、ガスケット本体部１２の底面１２ｂには、凹陥部１３に代えて、凸部を設けてもよい。また、ガスケット本体部１２に凹陥部や凸部を設けるのではなく、ガスケット本体部の底面１２ｂと接する条溝２２の底面に凹部を設けて、これを排出経路としてもよい。
図１に示す接合時においては、図中に矢印で示すように、沈埋函の外周面側ｘのガスケット本体部１２と、ガスケット本体部１２の底面１２ｂ側とに、水圧がかかっており、この水圧によって、他方の沈埋函２５とゴムガスケット１０との間の止水がより一層確実なものとなっている。

凹陥部１３は、前述のように、ゴムガスケット１０の長手方向にある程度の間隔をおいて設けられている。これは、凹陥部１３が、ゴムガスケット１０の長手方向に連続した溝状である場合には、凹陥部１３が条溝２２の底面に密着して、両者の間に排水（通水）のための十分な空間を保持できなくなるからである。なお、凹陥部１３の横断面方向における幅（図２中の符号ｗ_１）は、ゴム本体部１２の幅（図２中の符号ｗ_２）よりも小さく設定される。

図１に示す接合構造では、前述のように、ガスケット本体部１２の一部が一方の沈埋函２０の条溝２２内に圧入されているが、このことに起因して、条溝２２のエッジ２３には、ガスケット本体部１２による比較的大きな接触圧がかかっている。その結果、エッジ２３においてゴムガスケット１０のセルフシール機能が発揮される。
ガスケット本体部１２の厚みは、ガスケット本体部１２の一部が一方の沈埋函２０の条溝２２内に圧入され得るように設定する必要がある。かかる観点より、ガスケット本体部１２の厚みｔは、条溝２２の幅ｗ_３の１／２以下に設定するのが好ましく、１／３以下に設定するのがより好ましい。

一対のフランジ部１６は、一方の沈埋函２０の接合面２１に設けられた条溝２２を跨いで配置され、押え板３２を介してボルト３０で沈埋函２０に固定される（図３参照）。フランジ１６の裏面に設けられた凸条１８は、接合面２１との間で圧縮されて、押し潰された状態となるが（図１、図３および図４参照）、このように突条１８を圧縮変形させることによって、フランジ１６と沈埋函２０の接合面２１との間の止水をより一層確実なものとすることができる。フランジ部１６の内部には、これを補強するための布地等からなる補強部材１７を埋設することができる。

本発明に係る沈埋函の接合構造において、地震等によって接合部に目開きが生じた場合には、図４に示すように、沈埋函対２０，２５による圧接によって変形していたゴムガスケット１０が元の形状に復元することになる。通常の接合時におけるゴムガスケット１０には、ガスケット本体部１２の曲げ変形と突条部１４の圧縮変形とによって極めて大きな変形が生じていることから、地震等によって生じると想定される目開きに十分対応することができる。すなわち、目開きを生じた後においても、ゴムガスケット１０（特にその突条部１４）と他方の沈埋函２５（特にその突起２７における接合面２６）との間の止水は確保される。

しかも、ゴムガスケット１０の形状が復元することによってガスケット本体部１２の底面１２ｂと沈埋函２０の条溝２２との間に生じる空間には、通水路３４とを通じて水や土砂が流入し（その流入経路を、符号Ｄを付した一点鎖線の矢印で示す。）、ガスケット本体部の底面１２ｂ側から図４中に矢印で示す方向へと水圧を負荷することから、ゴムガスケット１０と沈埋函２５との間で、極めて優れた止水機能を維持することができる。

なお、ゴムガスケット１０は条溝２２を跨いで接合面２１に固定されていることから、条溝２２と沈埋函２０の外周面とをつなぐ通水路３４を有しない場合には、条溝２２内に水が浸入することがない。それゆえ、このような場合には、例えば図５に示す接合構造のように、沈埋函２０に、条溝２２と沈埋函２０の内部空間とをつなぐ通気路３６を設けておけばよい。この場合、ゴムガスケット１０を沈埋函の接合面間で圧縮する際に、沈埋函２０の条溝２２内に残存する空気を、通気路３６を通じて排出することができ、条溝２２内へのガスケット本体１２の圧入をスムーズに実現することができる。また、目開きが生じた場合には、バルブ３８から通気路３６を通じて圧縮空気や水等を流入させることによって、ゴムガスケットと他方の沈埋函（図示せず）との間の止水機能を維持させることができる。

本発明は、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。

本発明に係る沈埋函の接合構造の一実施形態を示す横断面図である。 本発明に係るゴムガスケットの一実施形態を示す横断面図である。 本発明に係るゴムガスケットを沈埋函の接合面に配置した状態を示す横断面図である。 目開きが生じた場合の沈埋函の接合構造を示す横断面図である。 通気路を備える沈埋函を用いた接合構造の一例を示す横断面図である。 従来のゴムガスケットを用いた沈埋函の接合構造の一例を示す横断面図である。

符号の説明

１０ ゴムガスケット
１２ ガスケット本体部
１２ａ 頂面
１２ｂ 底面
１３ 凹陥部
１４ 突条部
１６ フランジ部
２０，２５ 沈埋函
２１，２６ 接合面，
２２ 条溝
２７ 突起
３４ 通水路
３６ 通気路
ｘ 沈埋函の外周面側
ｙ 沈埋函の内部空間側

Claims (4)

1. 横断面略矩形状のガスケット本体部と、当該ガスケット本体部の頂面に連接する突条部と、ガスケット本体部の両側面に連接する一対のフランジ部と、を備えるゴムガスケットが、隣接する沈埋函の接合面間にて挟持され、
   上記フランジ部が、隣接する沈埋函の一方における接合面に設けられた条溝を跨いで固定され、かつ、
   上記ガスケット本体部が上記条溝内に圧入されている
   ことを特徴とする沈埋函の接合構造。
2. 上記一方の沈埋函と相対する他方の沈埋函のうち、ゴムガスケットの突条部と当接する部位が、当該当接部位に沿って延びる横断面略矩形状の突起をなしている請求項１記載の沈埋函の接合構造。
3. 上記ガスケット本体部が、上記一方の沈埋函における条溝との当接面において、当該条溝内の沈埋函外周面側と内部空間側とを連通させる凹陥部を備えており、かつ、
   当該一方の沈埋函が、条溝と、当該沈埋函の外周面とをつなぐ通水路を備える請求項１または２記載の沈埋函の接合構造。
4. 上記ガスケット本体部が、上記一方の沈埋函における条溝との当接面において、当該条溝内の沈埋函外周面側と内部空間側とを連通させる凹陥部を備えており、かつ、
   当該一方の沈埋函が、条溝と、当該沈埋函の内部空間側とをつなぐ通気路を備える請求項１または２記載の沈埋函の接合構造。

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