JPH07127083A - 沈埋トンネル用シール部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 断面積を大きくすることなく沈埋函の大きな
変位を許容し得ると共に、被圧縮時の安定性がよく、成
形も容易でしかも取付け作業が大がかりとなることもな
い沈埋トンネル用シール部材を提供する。 【構成】 断面形状略矩形の受圧ゴム１０の外側を、所
定の変形許容空間２１を介して断面形状台形状のシール
ゴム２０が覆っている。受圧ゴム１０は沈埋函２の開口
縁に沿って配設されると共に、シールゴム２０は沈埋函
２の開口縁に沿って開口部の全周に連続して配設され、
シールゴム２０が接合相手側沈埋函の接合端面に圧接さ
れて気密を保持し、受圧ゴム１０が接合相手側沈埋函の
接合圧力を受け止める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、沈埋トンネル工法にお
ける各沈埋函の接合部間に介装され、トンネル内の気密
を保持する沈埋トンネル用シール部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】海底トンネル等水面下にトンネルを施工
する工法の一つである沈埋トンネル工法では、予め陸上
で所定長さの沈埋函を形成し、それを順次所定位置に沈
降させた後接合する。

【０００３】このような沈埋トンネル工法における各沈
埋函の間には、トンネル内の気密を保持するために図８
にその一例の断面図を示すようなシール部材が介装され
る。図示シール部材は弾性パッキンの一例である通称ジ
ナ型パッキンとよばれるもので、所定高さの台形状の本
体３０の底辺部の両側に所定厚さの板状の締着部３１が
突設された断面形状として、所定硬度のゴムによって形
成されている。そして、締着部３１を貫通する取付けボ
ルトによって沈埋函の結合端面に締着され、沈埋函の開
口縁に沿って全周に連続して配設される。

【０００４】沈埋函の施工の際には、パッキンが装着さ
れた沈埋函の端縁と装着されない沈埋函の端縁とを対応
させた状態で沈埋函同士を水圧によって圧接することに
より、パッキンは圧縮されて所定量弾性変形した状態で
両沈埋函の端面の間に介装された状態となり、内部の気
密を保持するように作用する。地震や地盤の変動によっ
て接合された沈埋函同士が相対移動（変位）した際に
は、パッキンが沈埋函の移動に追従してそれ以上に弾性
変形したり弾性復帰したりして気密状態を維持する。つ
まり、沈埋函の相対移動をシール部材がその変形によっ
て吸収して気密状態を維持するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近時、建造
物における耐震性の向上が望まれ、沈埋トンネルにおい
てもより大きな沈埋函の変位を許容し得る構造が要求さ
れるようになってきている。しかしながら上記ジナ型パ
ッキンのようにゴムにより一体に形成されてその弾性変
形によって沈埋函の変位を吸収するものでは、図９にジ
ナ型パッキンにおける変形量と反力の関係のグラフを示
すように、その変形量と反力は略比例するため、沈埋函
の変位許容量を大きくするためには、沈埋函接合施工時
における圧縮量を大きくして最小止水反力を生ずる変形
量との差を大きく採る必要が有り、そのためには厚さや
体積をより大きなものとしなければならない。

【０００６】ところが、このように厚さや体積を大きく
して沈埋函接合施工時の圧縮量を大きく設定すると、当
該沈埋函接合施工時における形状率（受圧面積を自由面
積で割った値で表される）が大きくなって作用する剪断
応力も大きくなり、沈埋函が近接する方向に変位すると
これが更に増大するために、製造時の欠陥の影響がでや
すいという問題がある。又、断面積が大きくなる（厚く
なる）ことから、被圧縮時の安定性が悪い、製造時にお
いて加硫時の熱が均等に伝わり難くこれによって欠陥を
生じ易い、大きく重くなることから取付け作業が大がか
りとなる、といった問題もある。更に、上面に断面形状
三角形の軟質ゴムによるシールノーズ３２が突設されて
いるが、一般にゴムは非圧縮性であるために過度に圧縮
された状態ではこのシールノーズ３２が本体内にめり込
んで集中応力を生じさせ、これによって本体部が断裂す
るといった畏れも有するものである。

【０００７】尚、内部剪断応力の増大は鉄板等を厚さ方
向（圧縮方向）に層状にインサートして強化することで
防ぐことができるが、その場合、変形量と反力の関係の
グラフを図１０に示すごとく比例定数が大きくなり、止
水に必要な反力を得るための変形量が少なく、従って、
特に沈埋函の離間する方向における変位許容範囲は極め
て狭いものとなってしまうものである。

【０００８】本発明は、上記問題に鑑みてなされたもの
であって、断面積を大きくすることなく沈埋函の大きな
変位を許容し得ると共に、被圧縮時の安定性が良く、成
形も容易でしかも取付け作業が大がかりとなることもな
い沈埋トンネル用シール部材を提供しようとするもので
ある。

【０００９】

【課題を解決する為の手段】上記目的を達成する本発明
の沈埋トンネル用シール部材は、沈埋トンネル工法にお
ける各沈埋函の接合端面間に介装され、トンネル内の気
密を保持するものであって、弾性素材によって所定高さ
に形成され、前記沈埋函の接合端面にその開口縁に沿っ
て配設されて接合相手側の沈埋函の接合圧力を受ける受
圧部材と、弾性素材によって前記受圧部材より所定量高
く形成され、前記開口縁に沿って開口部全周に連続して
配設されて前記接合相手側の沈埋函の接合端面に圧接さ
れて気密を保持するシール部材と、により構成されてい
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】沈埋函の接合時には、シール部材が受圧部材よ
り先に接合相手側沈埋函の接合端面に当接して弾性変形
して気密保持に必要な反力を得ると共に、所定以上の接
合圧力はシール部材が弾性変形して逃げるために受圧部
材が受ける。気密は、シール部材が接合相手側沈埋函の
接合端面に圧接されることで保持され、接合沈埋函同士
が近接する方向の変位は受圧部材の圧縮変形によって吸
収し、接合沈埋函同士が離間する方向の変位にはシール
部材が弾性復帰して追従する。

【００１１】

【発明の実施例】以下添付図面を参照して本発明の一実
施例について説明する。図１は、本発明に係る沈埋トン
ネル用シール部材の一実施例である沈埋トンネル用ガス
ケットの断面図である。

【００１２】図示沈埋トンネル用ガスケット１は、受圧
部材としての受圧ゴム１０と、その周囲を覆うシール部
材としてのシールゴム２０とによって構成されている。

【００１３】受圧ゴム１０は、所定の硬度のゴムによっ
て、断面形状が略正方形で紙面と直交する方向（長手方
向）には取付け作業が容易な適当な長さとして形成され
ている。その内部には、三枚の所定厚さの補強鉄板１１
が厚さ方向に所定間隔でインサートされている。幅方向
中央には、取付け孔１２が縦に穿設されており、該取付
け孔１２には、最下層の補強鉄板１１の上面に達する深
さの穴グリが施されている。この取付け孔１２は当該受
圧ゴム１０の長さ方向に所定間隔で設けられている。

【００１４】シールゴム２０は、底面（装着面）側に受
圧ゴム１０を収容し得る受圧ゴム収容空間２１が凹設さ
れ、受圧ゴム１０に被せることで当該受圧ゴム１０の底
面を除く側面および上面を覆い得る断面形状として、所
定の硬度のゴムによって形成されている。紙面と直交す
る方向には、取付けられる沈埋函の開口部と対応するリ
ング状に一体に形成されており、これは、押し出し成形
または積層成形によって当該断面形状の棒状の素材を形
成した後、これを沈埋函の開口部形状に合わせて端面同
士を接合することによって作られる。

【００１５】シールゴム２０の外形は、高さが受圧ゴム
１０の厚さの約２倍で、上面の幅が装着面側の幅より所
定量幅狭の台形状であって、その装着面の両側端部が夫
々側方に所定の厚さの板状に延設されて取付け部２２が
形成されている。この取付け部２２は、厚さ方向に層状
に内装された補強繊維によって補強されており、ここに
厚さ方向に貫通する取付け穴２２Ａが穿設され、該取付
け穴２２Ａはシールゴム２０の長手方向に所定の間隔で
配置されている。上面の幅方向両端近傍には、夫々断面
形状三角形のシールノーズ２３が所定高さに突設されて
いる。

【００１６】受圧ゴム収容空間２１は、当該収容空間２
１内に受圧ゴム１０を収容したとき受圧ゴム１０にシー
ルゴム２０を被せたときの隙間である。

【００１７】上記のごとき外形と受圧ゴム収容空間２１
の形状によって、シールゴム２０は全体に略均一な肉厚
となっている。

【００１８】上記のごとく構成された沈埋トンネル用ガ
スケット１は、図３にその概念的斜視図を示すように、
沈埋函２の接続端面２Ａに、まず受圧ゴム１０を六角穴
付きボルト１３（図３には示さず）によって取付け、そ
の後受圧ゴム１０に被せた状態でシールゴム２０を六角
ボルト２４（図３には示さず）によって取付ける。ここ
で、受圧ゴム１０は沈埋函の開口縁２Ｂに沿って取付け
るが、必ずしも連続するように取付けなければならない
ものではなく、沈埋函の接合圧力に耐えられる範囲で間
隔を開けてもよいものである。一方、シールゴム２０
は、沈埋函の開口縁２Ｂに沿って開口部周囲を連続して
囲むように一体成形されていることが必要である。これ
は、シールゴム２０が気密を保持するように機能し、受
圧ゴム１０は沈埋函の圧接力を受け止めるように作用す
るのみで気密保持には寄与しないことによる。

【００１９】次に、上記構成の沈埋トンネル用ガスケッ
ト１の作用を説明する。沈埋函施工時には、沈埋トンネ
ル用ガスケット１を取付けた沈埋函２の端部に沈埋トン
ネル用ガスケットを装着しない沈埋函３（図３には示さ
ず）の端面を水圧によって圧接する。この圧力によっ
て、図２に示すようにシールゴム２０はその側板部２０
Ａが外側に屈曲変形し、上板部２０Ｂの内面（下面）が
受圧ゴム１０の上面に当接してこの上板部２０Ｂが受圧
ゴム１０の上に乗った状態となり、以後、受圧ゴム１０
が圧力を受ける。つまり、シールゴム２０の上板部２０
Ｂの下面が受圧ゴム１０の上面に達するまでは、側板部
２０Ａの屈曲変形による反力で沈埋函３の端面を押圧し
た状態で沈埋函２, ３の間に介装され、これによって気
密を保持する。一方、上板部２０Ｂの下面が受圧ゴム１
０の上面に達した後は、受圧ゴム１０が沈埋函の圧接力
を受けて、シールゴム２０のそれ以上の変形を抑制する
ものである。

【００２０】この沈埋トンネル用ガスケット１の変形量
と反力の関係を図４のグラフに示す。即ち、沈埋トンネ
ル用ガスケット１全体としては、シールゴム２０の変形
量-反力特性と受圧ゴム１０の変形量- 反力特性とを合
成した特性を示し、シールゴム２０のみが変形している
領域では、変形量が小さい状態では変形量に比例して反
力が増加するがその後変形量の増大にかかわらず略一定
の反力となって安定し、上板部２０Ｂの下面が受圧ゴム
１０の上面に当接した後は受圧ゴム１０の変形量に比例
して反力が増加する。尚、図４は、受圧ゴムの高さが１
００mm, 幅が１５０mm, シールゴムの上面までの高さが
２００mmのものの特性を示したものである。

【００２１】このように、シールゴム２０の変形量- 反
力特性を、当該シールゴム２０単独で広い変形範囲で止
水に必要な反力が得られるように設定すると共に、施工
時の接合圧力は受圧ゴム１０が受けて所定の反力となる
ように受圧ゴム１０とシールゴム２０の厚さを設定して
おくことにより、沈埋函同士が離間する方向への変位は
シールゴム２０が止水に必要な反力を保つ領域内で許容
でき、沈埋函同士が近接する方向の変位は受圧ゴム１０
が破壊に至るまで許容できる。つまり、止水に必要な反
力で変形するシールゴム２０と、圧力を受けて沈埋函の
間隔を維持する受圧ゴム１０を組み合わせて構成したこ
とにより、沈埋函の大きな変位を許容吸収することがで
きるものである。

【００２２】尚、上記実施例は、受圧ゴム１０を覆うよ
うにシールゴム２０を形成したものであるが、本発明は
この構成に限定されるものではなく、装着スペースさえ
許すのであれば受圧ゴム１０とシールゴム２０とを並べ
て配置しても良い。

【００２３】又、シールゴム２０の形状は、変形初期に
おいて反力の増大が著しいと共にその後はなるべく広い
範囲で反力が一定となる特性を備えるように設定するこ
とが望まれ、そのためには図６に示す逆Ｕ型や図７に示
すＯ型より図５に示す逆Ｖ型が好ましい特性を備えてい
るといえるが、肉厚や形状を適宜変更することで、希望
する特性に設定すれば良いものである。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明に係る沈埋ト
ンネル用シール部材によれば、接合相手側の沈埋函の接
合圧力を受ける受圧部材と、接合相手側の沈埋函の接合
端面に圧接されて気密を保持する受圧部材より所定量高
いシール部材により構成されているため、沈埋函内の気
密はシール部材が保持すると共に、沈埋函の接合圧力は
シール部材が弾性変形して受圧部材に当接した後に受圧
部材が受けることとなる。このため、断面積を大きくす
ることなく止水可能な反力を得られるシール部材の変形
範囲を広くすることができ、沈埋函の大きな変位に追従
し得ると共に、沈埋函の大きな接合圧力にも安定して耐
えることができる。

【００２５】又、受圧部材は、止水に直接寄与するもの
ではないため、分割構成とすることができ、成形が容易
であると共に、取付け作業も容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る沈埋トンネル用シール部材の一実
施例を適用した沈埋函用ガスケットの断面図である。

【図２】沈埋函用ガスケットの圧縮状態を示す断面図で
ある。

【図３】沈埋函用ガスケットの沈埋函への装着状態を概
念的に示す図である。

【図４】沈埋函用ガスケットの変形量と反力の関係を示
すグラフである。

【図５】逆Ｖ型シールゴムおよびその変形量と反力の関
係を示すグラフである。

【図６】逆Ｕ型シールゴムおよびその変形量と反力の関
係を示すグラフである。

【図７】Ｏ型シールゴムおよびその変形量と反力の関係
を示すグラフである。

【図８】従来例であるジナ型パッキンの断面図である。

【図９】ゴムのみよって形成されたジナ型パッキンの変
形量と反力の関係を示すグラフである。

【図１０】補強鉄板入りジナ型パッキンの変形量と反力
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…沈埋函用ガスケット（沈埋トンネル用シール部材） ２…沈埋函 １０…受圧ゴム（受圧部材） １１…補強鉄板（補強板）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 沈埋トンネル工法における各沈埋函の接
   合端面間に介装され、トンネル内の気密を保持するもの
   であって、 弾性素材によって所定高さに形成され、前記沈埋函の接
   合端面にその開口縁に沿って配設されて接合相手側の沈
   埋函の接合圧力を受ける受圧部材と、 弾性素材によって前記受圧部材より所定量高く形成さ
   れ、前記開口縁に沿って開口部周囲全周に連続して配設
   されて前記接合相手側の沈埋函の接合端面に圧接されて
   気密を保持するシール部材と、 により構成されていること、を特徴とする沈埋トンネル
   用シール部材。
2. 【請求項２】 上記受圧部材はその断面形状が略矩形状
   に形成されると共に、上記シール部材は前記受圧部材の
   外面と所定の間隔を有して覆う断面形状であって、上記
   沈埋函の接合端面に前記受圧部材を覆う状態で配設され
   るように構成されていること、を特徴とする請求項１に
   記載の沈埋トンネル用シール部材。
3. 【請求項３】 上記受圧部材は、鉄板等の補強板がその
   高さ方向に層状に内挿されていること、を特徴とする請
   求項２に記載の沈埋トンネル用シール部材。
4. 【請求項４】 上記シール部材は、その断面形状が装着
   面側に向かって裾広がりの台形状であること、を特徴と
   する請求項２に記載の沈埋トンネル用シール部材。