JPH08232279A - 土木工事用セグメントの止水構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールドトンネル工法におけるセグメント同
士の連結時に、各セグメントの損傷を防止する。 【構成】 セグメント１の接合面２には、一対の取付溝
４，５が互いに並行して形成されるとともに、坑内側に
沿う一方の取付溝４が、外側面に沿う他方の取付溝５に
対し深さが浅く幅長が狭い形状とされ、一方の取付溝４
には発泡倍率Ｃが１．７〜２．５の発泡ゴムよりなる緩
衝材１０が装着され、他方の取付溝５には緩衝材１０よ
り太径な止水材９が装着されるとともに、緩衝材１０及
び止水材９が接合面２より突出されて装着され、かつそ
れぞれの突出高さｘ₁ ，ｘ₂ が略同一高さとされてい
る。なお、止水材９と緩衝材１０は、それぞれが取付溝
４，５内の高さに圧縮されて収容された状態における止
水材９の圧縮率に対する緩衝材１０の圧縮率の比Ｐが
０．６から１．２の範囲とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールドトンネルの内
壁を構成する多数のセグメントを結合ボルト等により接
合されてなる土木工事用セグメントの接合面の止水構造
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、市街地などの地下に掘削される
トンネル工事の施工には、シールド工法が採られてお
り、図１に示すような、ユニット化された多数のセグメ
ント１を用いて、トンネル施工の際に、各セグメント１
を坑道内の周壁方向ａと坑道の長さ方向ｂとの両方向に
沿い密に連結させるようになっている。そして、各セグ
メント１の４周の端面は、坑道内にてセグメント１を連
結させる際の、互いに隣接するセグメント１との接合面
２となっており、セグメント１の内側面１ａに各接合面
２に近接して形成された凹部３より接合面２にかけて穿
設された孔６を介して接合されるセグメント１同士を結
合ボルト等によって締着させ連結するようになってい
る。

【０００３】このセグメント１による施工において、坑
道の地山からの湧水が内部に漏水することを防止するた
めに、連結された各セグメント１の目地となる対向する
各接合面２には止水処理が施される。これは、各接合面
２に取付溝を形成し、この取付溝に略半部が突出するよ
うに帯状の止水材を接着固定させて、両接合面２を対向
させた際に、両止水材を密着させるようになっている。

【０００４】また、近年では、大口径シールドトンネル
の施工を行うために、各セグメント１が大型化されてお
り、接合面２の幅長が大きく形成されることから、各セ
グメント１の連結状態を安定させるように、この接合面
２には２本の取付溝が形成され、これら取付溝にそれぞ
れ帯状部材が並行して装着されるようになっている。こ
れら帯状部材は、地山に近接する外側面側の一方が止水
材とされ、内側面１ａに近接する他方が緩衝材とされて
いる。

【０００５】そして、これら従来の止水材と緩衝材とに
よる止水構造によれば、各セグメント１を締着結合する
際に、各止水材と緩衝材とは接合面２より突出している
ことから、両止水材のみ及び両緩衝材のみが互いに当接
する状態となるが、結合ボルトによる締着を行うこと
で、接合面２間の距離（目開き量）を縮め、各止水材を
圧縮させ止水効果を得るようになっている。

【０００６】この締結作業は、目開き量をできるだけ小
さく、好ましくは０ｍｍとなるように作業が行われ、ト
ンネル完成後に地盤の変動などが起きた場合、セグメン
ト１同士を連結する接合面２，２間に間隙などを起こ
し、目開き量が再び生じた際にも、止水材の圧縮状態が
大きく変化せずに十分な止水効果を保たせるようにする
ためである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のセグメントの止水構造では、セグメントの接合
面に形成される一対の取付溝が、地山側の取付溝に比べ
内側面側の取付溝が短幅で深さの浅い形状とされてお
り、また、これら取付溝に装着される止水材と緩衝材と
が、両接合面が締結されて圧縮された際に、これら取付
溝の体積に納まる寸法に設計されているのみであり、そ
れぞれの圧縮率などが考慮されていなかった。そのた
め、緩衝材側の取付溝体積が著しく小さいために、止水
材の突出高さと同等の突出高さに形成させることができ
ず、セグメント同士の連結施工時にセグメントが内側方
向に傾いてしまい、体積の小さい緩衝材側の接合面の陵
部同士が接触してしまい、この陵部が損傷してしまうお
それがあった。

【０００８】そこで本発明は、上記問題点を解消するた
めに、シールドトンネル工法におけるセグメント同士の
連結時に、各セグメントの損傷を防止することのできる
土木工事用セグメントの止水構造を提供することを目的
としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】次に、上記の目的を達成
するための手段を、実施例に対応する図面を参照して説
明する。この発明の土木工事用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
の接合面の止水構造において、前記セグメント１の接合
面２には、長手方向に沿う一対の取付溝４，５が互いに
並行して形成されるとともに、坑内側となる内側面１ａ
側に沿う一方の取付溝４が、地山に対接する外側面側に
沿う他方の取付溝５に対し、深さが浅く、幅長が狭い形
状とされ、前記一方の取付溝４には、発泡倍率Ｃが１．
３〜３のゴム弾性を有する発泡体よりなる帯状の緩衝材
１０が装着され、前記他方の取付溝５には、前記緩衝材
１０より太径な帯状の止水材９が装着されるとともに、
前記緩衝材１０及び止水材９が前記接合面２より突出し
て装着され、かつそれぞれの突出高さｘ₁ ，ｘ₂ が略同
一高さとされていることを特徴としている。

【００１０】なお、前記止水材９と前記緩衝材１０の前
記接合面２からの各突出高さｘ₁ ，ｘ₂ は、前記止水材
９の突出高さｘ₂ に対して、前記緩衝材１０の突出高さ
ｘ₁が、０．８から１．３倍の範囲となる構成としても
よい。

【００１１】さらに、前記止水材９と前記緩衝材１０の
それぞれが前記取付溝４，５内の高さに圧縮された状態
における、前記止水材９の圧縮率に対する前記緩衝材１
０の圧縮率の比Ｐが、０．６から１．２の範囲とされる
構成としてもよい。

【００１２】

【作用】セグメント１の接合面２に形成される並行な一
対の取付溝４，５の坑内側となる内側面側に沿う一方の
取付溝４には緩衝材１０が装着され、地山に対接する外
側面側に沿う他方の取付溝５には止水材９が装着され
る。緩衝材１０及び止水材９は、セグメント１の接合面
２より突出されて装着されているとともに、それぞれの
突出高さｘ₁ ，ｘ₂ が止水材９の突出高さｘ₂ に対する
緩衝材１０の突出高さｘ₁ を０．８から１．３倍の範囲
の略同一高さとされている。そして、緩衝材１０及び止
水材９が装着されたセグメント１は、結合ボルト７とナ
ット８により多数結合されて接合され、トンネル等の内
壁面に沿ってこの内壁面を形成する。

【００１３】なお、緩衝材１０は、発泡倍率Ｃが１．３
〜３．０、好ましくは１．７〜２．５のゴム系材料より
なる発泡体から構成されており、また、前記止水材９と
前記緩衝材１０は、それぞれが前記取付溝４，５内の高
さに圧縮された状態における、前記止水材９の圧縮率に
対する前記緩衝材１０の圧縮率の比が、０．６から１．
２の範囲とされている。

【００１４】

【実施例】図１は本発明による土木工事用セグメントの
止水構造の一実施例を示す全体斜視図、図２は同実施例
によるセグメントの止水構造の断面図である。なお、以
下に説明する実施例において、上述した従来例と同一ま
たは同等部分には同一符号を付して説明し、説明を省略
する。

【００１５】まず、このシールドトンネル工法に用いら
れるセグメント１は、従来の技術にて説明したように、
大口径シールドトンネルにて使用される大型なセグメン
ト１で、コンクリートなどより形成され、図１に示すよ
うに、４周の接合面２には、一対の取付溝４，５が、接
合面２の長手方向に沿うように、等間隔を保って互いに
並行して形成されている。

【００１６】これら取付溝４，５は、図２に示すよう
に、坑内側となるセグメント１の内側面側に沿う一方の
取付溝４が、地山に対接するセグメント１の外側面に沿
う他方の取付溝５に対して、深さをやや浅く、かつ幅長
をやや狭い形状に形成されている。また、このセグメン
ト１には、図１に示すように、内側面１ａに各接合面２
に近接して複数の凹部３が形成されており、セグメント
１同士を連結するために使用される結合ボルト７などの
連結固定部材が挿通される孔６が凹部３内から接合面２
に穿設されている。

【００１７】次に、これら取付溝４，５に装着される止
水材９と緩衝材１０について説明する。まず止水材９
は、水分を吸収することにより体積が膨張する特性を有
する吸水性ポリアクリル酸系や吸水性ウレタン樹脂等の
吸水性樹脂とゴム材料とが混合成形し加硫された可撓性
を有する水膨張性ゴム材料より、所望の断面形状の成形
品とされ、あるいは前記水膨張性ゴム材料と通常のゴム
材料とを複合成形し共加硫された成形品からなるととも
に、その体積が前記他方の取付溝５の体積と同等となる
ように設定されている。なお、ゴム材料としては、クロ
ロプレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、ス
チレン−ブタジエンゴム等の合成ゴムや天然ゴムなどが
使用できる。

【００１８】また、緩衝材１０は、天然ゴムやクロロプ
レンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムなどの合
成ゴムを素材として、発泡倍率が１．３〜３．０、好ま
しくは１．７〜２．５とされた可撓質の発泡ゴムより帯
状に長尺に形成されているとともに、前記止水材９より
細径で断面積が小さく、体積が前記一方の取付溝４の体
積と同等となるように設定されている。

【００１９】そして、これら止水材９と緩衝材１０は、
前述したセグメント１の各接合面２に形成される並列し
た取付溝４，５内に接着などの固定手段によって装着さ
れる。装着された状態では、止水材９及び緩衝材１０の
接合面２からの各突出高さが略同一高さとなっている。

【００２０】なお、これら取付溝４，５と、止水材９，
緩衝材１０を、具体的な数値を示して一例として詳述す
ると、図３に示すように、坑内側となる一方の取付溝４
は深さＢを２ｍｍとされ、地山側となる他方の取付溝５
は深さＡを６ｍｍと設定し、また、止水材９及び緩衝材
１０の装着状態における接合面２からの各突出高さ
ｘ ₁ ，ｘ₂ が、それぞれ３ｍｍの同一高さに設定されて
いる。すなわち、止水材９の高さ（厚さ）（ｘ₂ ＋Ａ）
は９ｍｍ、緩衝材１０の高さ（厚さ）（ｘ₁ ＋Ｂ）は５
ｍｍとされている。また、緩衝材１０の発泡倍率Ｃは２
に設定される。

【００２１】そして、これら止水材９及び緩衝材１０が
セグメント１に装着された状態で、他のセグメントと連
結されると、図２に示すように、互いに隣接し対向する
接合面２が密接されるように、すなわち、接合面２の間
隔である目開き量Ｌを０ｍｍとするように結合ボルト７
とナット８によって締着させることで連結され、この連
結状態において、止水材９及び緩衝材１０が圧縮され、
それぞれ取付溝４，５内に収容される。この止水材９と
緩衝材１０とが取付溝４，５内の高さに圧縮されて収容
された状態においては、止水材９の圧縮率に対する緩衝
材１０の圧縮率の比Ｐを次式より求められる。

【００２２】 Ｐ＝（（１／Ｃ）×（ｘ₁ ／（Ｂ＋ｘ₁ ）））／（ｘ₂ ／（Ａ＋ｘ₂ ）） すなわち、 Ｐ＝（（１／２）×（３／（２＋３）））／（３／（６＋３）） ＝０．９ となる。

【００２３】また、ここで上述した実施例の比較例とし
て、取付溝４，５と、止水材，緩衝材の具体的な数値
を、坑内側となる一方の取付溝４は深さＢを２ｍｍ、地
山側となる他方の取付溝Ａは深さを６ｍｍと設定し、ま
た、緩衝材の装着状態における接合面からの突出高さｘ
₁ を１ｍｍ、止水材の装着状態における接合面からの突
出高さｘ₂ を３ｍｍに設定する。すなわち、止水材の高
さ（厚さ）ｘ₂ ＋Ａは９ｍｍ、緩衝材の高さ（厚さ）ｘ
₁ ＋Ｂは３ｍｍとされ、さらに、緩衝材の発泡倍率Ｃを
１に設定する。この場合の前述した式による比Ｐの値
は、１となる。

【００２４】ところがこの比較例の止水材と緩衝材で
は、それぞれの圧縮率の比Ｐの値が１であることから、
圧縮された状態における圧縮反力については良いが、圧
縮される以前の接合面からの突出高さが、緩衝材側を小
さくしたので、セグメントの連結時に、緩衝材側の接合
面の陵部が互いに接触してしまい、従来の技術で説明し
たように、この陵部が破損してしまうおそれがある。

【００２５】従って、上記本実施例の止水材９と緩衝材
１０との圧縮率の比Ｐが、上記式より略１であることか
ら、セグメント１を連結して目開き量Ｌを０ｍｍとした
際の、それぞれの圧縮反力が略同等となり、連結後に目
開き量Ｌが再び生じた際にも、止水材９及び緩衝材１０
の圧縮状態が大きく変化しない。

【００２６】特に、止水材９に比べて断面積の小さい緩
衝材１０の材質を、発泡ゴムにて構成したことで、クッ
ション性が増加されたこととなり、圧縮反力が止水材９
と同等となるので、すなわち、連結されたセグメント１
の接合面２，２間に再び目開き量Ｌが生じても各接合面
２，２間を略平行に間隙を発生させるようになる。なお
目開き量Ｌ発生時も、接合面２，２間にて、各止水材９
及び各緩衝材１０は、圧縮反力による復元力にて対向す
る止水材９及び緩衝材１０とが常に接触状態であり、ま
た、止水材９は水膨張性材よりなることからセグメント
１の外周側である地山側からの漏水は防止される。

【００２７】また、止水材９と緩衝材１０の圧縮される
以前の接合面２からの突出高さｘ₁，ｘ₂ を同一高さと
したので、セグメント１を連結する際に、各止水材９及
び各緩衝材１０が互いに対接されて締結作業を行えるの
で、対向する各接合面２が略平行状態となり、陵部が接
触することがなく破損のおそれがない。

【００２８】なお、上述した本実施例の緩衝材１０は、
発泡ゴムよりなる例について述べたが、ゴムの他に、充
填材、加硫材、補強剤、発泡剤などからなり、必要に応
じて吸水性材料より構成される構造としてもよい。

【００２９】また、上記実施例では、止水材９及び緩衝
材１０の取付溝４，５への装着状態における接合面２か
らの突出高さｘ₁ ，ｘ₂ が、それぞれ３ｍｍの同一高さ
に設定した例について述べたが、この突出高さｘ₁ ，ｘ
₂ は、止水材９の突出高さｘ ₂ に対する緩衝材１０の突
出高さｘ₁ が、０．８倍から１．３倍の範囲の高さに設
定されていればよい。

【００３０】さらに、上記本実施例では、止水材９と緩
衝材１０及び取付溝４，５の各数値を設定し、止水材９
と緩衝材１０とが取付溝４，５内に圧縮されて収容され
た状態における、止水材９の圧縮率に対する緩衝材１０
の圧縮率の比Ｐが上記式よりＰ＝０．９と求められる例
について述べたが、この比Ｐの値は０．６から１．２の
範囲となればいい。この場合、前述した突出高さｘ₁ ，
ｘ₂ 、及び緩衝材１０の発泡倍率Ｃの数値が、上記範囲
内であるように設定させる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明による土木工
事用セグメントの止水構造では、止水材と緩衝材とをセ
グメントの接合面に装着した状態における接合面からの
それぞれの突出高さを略同一高さとしたので、セグメン
ト同士を連結する際に、各止水材及び各緩衝材が互いに
対接されて締結作業を行えるので、対向する各接合面が
略平行状態となり、接合面の陵部が互いに接触すること
がなく、各セグメントの損傷を防止することができると
いう効果がある。

【００３２】また、止水材に比べて断面積の小さい緩衝
材の材質を、発泡倍率が１．３〜３．０の発泡体にて構
成したことで、クッション性が増加されたこととなり、
圧縮反力が止水材と同等とさせることが可能となり、す
なわち、連結されたセグメントの接合面間に再び目開き
量が生じても各接合面間を略平行に間隙を発生させるよ
うになり、上記同様、セグメントの陵部が接触すること
がなく破損のおそれがなくなるという効果がある。

【００３３】さらに、目開き量発生時も、接合面間に
て、各止水材及び各緩衝材は、圧縮反力による復元力に
て常に対接する止水材及び緩衝材とに接触状態であるこ
とから漏水は防止されるという効果がある。

【００３４】また、止水材と緩衝材との圧縮率の比を、
０．６から１．２の範囲としたことから、止水材と緩衝
材とは略同一の圧縮率を有することとなり、セグメント
を連結して目開き量を０ｍｍとした際の、それぞれの圧
縮反力が略同等となり、連結後に目開き量が再び生じた
際にも、止水材及び緩衝材の圧縮状態が大きく変化せ
ず、漏水のおそれがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による土木工事用セグメントの止水構造
の一実施例を示す全体斜視図

【図２】同実施例によるセグメントの止水構造のセグメ
ント連結状態の断面図

【図３】同実施例によるセグメントの止水構造の概略断
面図

【符号の説明】

１…セグメント ２…接合面 ４…一方の取付溝 ５…他方の取付溝 ９…止水材 １０…緩衝材 Ｃ…発泡倍率 Ｐ…比 ｘ₁ …緩衝材の突出高さ ｘ₂ …止水材の突出高さ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドトンネルを構築する土木工事用
   セグメントの接合面の止水構造において、 前記セグメントの接合面には、長手方向に沿う一対の取
   付溝が互いに並行して形成されるとともに、坑内側とな
   る内側面側に沿う一方の取付溝が、地山に対接する外側
   面側に沿う他方の取付溝に対し、深さが浅く、幅長が狭
   い形状とされ、 前記一方の取付溝には、発泡倍率が１．３〜３のゴム弾
   性を有する発泡体よりなる帯状の緩衝材が装着され、前
   記他方の取付溝には、前記緩衝材より太径な帯状の止水
   材が装着されるとともに、前記緩衝材及び止水材が、前
   記接合面より突出して装着され、かつそれぞれの突出高
   さが略同一高さとされていることを特徴とする土木工事
   用セグメントの止水構造。
2. 【請求項２】 前記止水材と前記緩衝材の前記接合面か
   らの各突出高さは、前記止水材の突出高さに対して、前
   記緩衝材の突出高さが、０．８から１．３倍の範囲であ
   ることを特徴とする請求項１記載の土木工事用セグメン
   トの止水構造。
3. 【請求項３】 前記止水材と前記緩衝材のそれぞれが前
   記取付溝内の高さに圧縮された状態における、前記止水
   材の圧縮率に対する前記緩衝材の圧縮率の比が、０．６
   から１．２の範囲であることを特徴とする請求項１また
   は２記載の土木工事用セグメントの止水構造。