JPS6233400B2

JPS6233400B2 -

Info

Publication number: JPS6233400B2
Application number: JP56008131A
Authority: JP
Inventors: Noboru Murata; Katsuyoshi Someya
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1981-01-23
Filing date: 1981-01-23
Publication date: 1987-07-21
Also published as: JPS57123399A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシールド工法によるシールドセグメン
トの組付けに使用する止水材に関する。従来のシールドセグメントの組付け用止水材を
大きく分類すると、(1)非発泡の固型止水材、(2)独
立気泡固型止水材に区分され、(1)の止水材として
は例えば固型ブチル止水材、固型タール系止水
材、(2)の止水材としては例えばポリエチレン独立
発泡止水材、ゴム系独立発泡止水材が挙げられ
る。これらの止水材が使用されている理由は通気
性が全くなく水を透過しないこと、また固型ブチ
ル止水材等のように流動変形するものであること
が絶対に必要であると考えられていたためであ
る。しかしながら、これらの止水材を実際に現場で
施工すると、止水性が劣り大きく洩水することが
多く止水性が優れ、かつ施工性の高い止水材が要
望されている。本発明者らは従来の問題点を解決すべく、シー
ルドセグメントの止水機構を追求した結果、従来
とは全く異なる理論を見出し、これを解決し得
た。従来の止水材を使用して施工した場合における
止水について詳細に検討した結果、次の事が分つ
た。 (1) 特に粘着性を有する固型ブチル止水材は、セ
グメントを坑道内に搬入し組付けるまでの間
に、砂、小石ほこり等が付着し止水材表面に隙
間を生じたり、または小石等の表面に隙間があ
つたりするため、これらの隙間から洩水するこ
とが多い。 (2) 坑道内へ運び込む時、セグメントに取付けた
止水材が、固型止水材であるとワイヤー等に接
して圧縮され復元し難いため、組付け後その部
分に隙間が生ずる。 (3) セグメントとセグメント間に従来の固型のひ
ずみの小さい止水材を使用してセグメントを１
リング単位でシールドジヤツキを用いて組付け
て行くと、ジヤツキによる加圧及び圧力除去の
繰返しにより、セグメントの移動が起り、セグ
メント間に挿入された止水材が十分に復元追従
できず、セグメント間の間隙に隙間を生じ、こ
の部分から洩水することが多い。このことは、
裏ごめ材を注入する以前でも水が存在すると洩
水することで分かるが、水がない場合は裏ごめ
材の注入時にセグメントの間から裏ごめ材が流
出することからも分かる。 (4) セグメントの寸法精度のバラツキ及び組付け
時のボルトの締付けの違い、また特にシールド
トンネルのカーブ部分等により、設計通りの均
一組付け精度が得られないため、硬さの大きい
止水材ではセグメント間の特に大きな応力のか
かつた部分で律促され、他の部分は圧縮されず
隙間が生ずる。 (5) セグメントの組付け時にセグメントに設けら
れたボルト穴を合せるため、挿入セグメントを
繰返し移動させる。固さが大きい固型止水材は
この繰返し移動時に摩擦抵抗が大きいため、止
水材が変形したりあるいはセグメントから剥離
し隙間が生ずる。 (6) セグメントの坑道内へ搬入する過程で、硬さ
の大きい固型止水材は、周囲の物及びセグメン
ト間の衝突によつて止水材自身の体積を減ずる
ことによる逃げがとれずセグメントから止水材
がはげたりあるいは破れたりして隙間が生ず
る。ポリエチレンやゴムの発泡体も独立気泡の
ため上記と同様に対応できず、固型止水材と同
様にセグメントの組立時および搬入時に破れた
り、セグメントから剥れたりする事が多い。 (7) 固型ブチル止水材は高温時に熱変形を起して
所定の貼付け位置に定位しない場合があり、さ
らに、形状が不均一となり部分的に隙間が生ず
る。以上のように、従来の止水材は理論的には完全
止水できるように考えられるが、実際には止水し
難いことを知見した。本発明者らは以上の知見事実から、従来のシー
ルドセグメント用止水材の定説であつた非発泡体
であるか、あるいは少なくとも発泡体では独立気
泡体でなければならないと言う条件を覆えし、連
続気泡発泡体を使用することがよく、しかし、そ
の連続気泡性発泡体は下記の条件を満足するもの
が好ましいことが分つた。 (1) 25％圧縮硬さが15〜500g/cm²、 (2) ５℃雰囲気下で、60％２時間圧縮後圧縮を解
除し、４時間放置後のひずみが30％以下、 (3) 密度が0.02〜0.4g/cm³ (4) 引張り強さが0.3Kg/cm²以上、 (5) 連続気泡率が51％以上、 (6) 通気度が140c.c.／cm²／sec以下すなわち、一定の圧縮硬さ、一定の圧縮後のひ
ずみ、即ち圧縮後の復元性を有すること、一定の
密度、一定の引張り強さ、一定の連続気泡率、及
び一定の通気性を有するときは、従来の止水材に
見られない止水効果を与えることを見出し、本発
明を完成した。図面に基いてシールドセグメント（以下セグメ
ントと言う）とその組付けについて説明する。第１図はセグメントの斜視図、第２図はセグメ
ントの一部組付けの斜視図、第３図はシールド施
工後の横断面図、第４図はシールド施工後の縦断
面部である。１ａはセグメントを連結するボルト穴、１ｂは
止水材２を貼付けるセグメントの側面、１ｃはセ
グメント１を相互に連結した連結部、３は裏ごめ
材、４は２次ライニング面、５は地山、６はトン
ネル内部、７はシールドジヤツキ、８はシールド
本体、９はシールド本体のテール部を示す。セグ
メント１は初め屋外に放置され、その後坑道内に
搬入されるが、シール材２がブチル止水材のよう
な粘着性を有するものであると、その間その表面
に小石、砂、ほこり等が付着され、１ｃのように
組付けた場合、そその接合面に小石等がはさまり
隙間が生じ洩水の原因となる。セグメント１の搬
入に際し、ロープ等でしばると、セグメント１に
貼合せられた固型止水材２にロープが接触圧縮さ
れ復元し難いため組付け後その部分に隙間が生ず
る。セグメント１は通常１リングずつシールド本体
８のテール部で組付けられ、シールドジヤツキ７
でトンネル６内方向に押出される。このため１度
組付けられたセグメント１はシールドジヤツキ７
により複数回加圧、除圧を繰返すため、従来の止
水材のような復元性のないものでは、セグメント
１間を完全に密閉することができない。またセグ
メント１の組付け時にセグメント１の連結用ボル
ト穴１ａを合せるため、セグメント１同志を繰返
しずり合せるため、止水材２が従来の固型止水材
であると、止水材２の逃げ場がなく、破れたりあ
るいはセグメントから剥れたりする。本発明の止水材によるとこのような欠点が解消
し得られるものであり、その連続気泡性発泡体
は、 (1) 25％圧縮硬さは15〜500g/cm²、好ましくは30
〜400g/cm²であることが必要である。15g/cm²よ
り低いと圧縮時の反発応力が小さいため相手セ
グメントへの密着性が劣り、止水性が悪くな
り、500g/cm²を超えると反発応力が大きすぎ作
業性およびセグメント組付け時に止水材が破
損、移動を来たす。 (2) ５℃雰囲気下で60％圧縮後圧縮を解除し、同
一温度下で４時間放置後のひずみが30％以下で
あることが必要であり、これを超えると、セグ
メント組付け時に、シールドジヤツキを使用し
て組付けて行くと、ジヤツキによる加圧および
圧力除去の繰返しによりセグメントの移動が起
り、セグメント間に挿入された止水材が十分復
元追従できずセグメント間に間隙が生ずる。 (3) 密度が0.02〜0.4g/cm³であることが必要であ
る。一般に密度の低い発泡体においては、発泡
体の厚さを大きくし、圧縮時の密度を大きくす
ることができる。しかしながら、実際のセグメ
ント組付け時においては、セグメントとセグメ
ントとのずり合せ作業上厚さを余り大きくする
ことはできない。せいぜい30mm程度に限定され
る。0.02g/cm³より低い密度では施工時にシール
ドジヤツキ等でセグメント間を圧縮しても組付
け精度からセグメント間に隙間を生じ水に対し
て十分密閉するに値する圧縮密度が得られな
い。逆に密度が0.4g/cm³を超えると非発泡体に
近づき、組付けまでの取扱い作業およびセグメ
ント組付け時に破損、変形、移動をおこす。止
水材の厚さを小さくすると一部この問題は解決
し得られるが、実際の施工精度からセグメント
間の隙間は大きいものでも３mm〜７mm程度まで
その厚みをその隙間以下に低くすることはでき
ない。 (4) 引張り強さは0.3Kg/cm²以上、好ましくは0.6
Kg/cm²以上であることが必要である。これより
低いと作業時に破損する。 (5) 連続気泡率が51％以上であることが必要であ
る。本発明において言う連続気泡率とは、
ASTMD―1940―62T（1962）に基いて測定さ
れた独立気泡率及び連続気泡率から下記式によ
つて求めたものを言う。本発明において言う連続気泡率＝連続気泡率／独立気泡率＋連続気泡率×100 該連続気泡率が51％より低いと、セグメント
の組付け時にセグメントの連結用ボルト穴を合
せるため、セグメントを繰返しずり合せる過程
で止水材の逃げ場がなく、止水材が破れたり、
セグメントから剥れたりする。 (6) 発泡体の通気度も影響する。本発明において
言う通気度とはJISL―1018のフランジール型
織布試験による試料10mm厚さの通気度を言う、
この通気度が140c.c.／cm²／sec以下、好ましくは
40c.c.／cm²／sec以下であることがよい。この通
気度は小さい程よく、10c.c.／cm²／sec以下にな
ると防水性が極端に向上する。本発明における連続気泡性発泡体としては、ゴ
ムまたはプラスチツクからなるものであればよ
い。例えばポリアクリル樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリプ
ロプピレン等のポリオレフイン樹脂、赤スポンジ
等の天然ゴム、エチレン・プロピレンゴム、クロ
ロプレンゴム等の合成ゴム等の発泡体が挙げられ
る。しかし、ポリ塩化ビニル樹脂系エチレンプロ
ピレン共重合ゴム、クロロプレンゴムおよびポリ
ウレタン樹脂、特にポリウレタン樹脂の発泡体が
好ましい。ポリウレタン樹脂の発泡体としては、
汎用のものでもよいが、発泡体を構成しているウ
レタン組成物が疎水性であることが好ましい。疎
水性のウレタン発泡体としては、例えば原料であ
るポリヒドロキシ化合物にジエン系、ダイマー酸
系、ヒマシ油系、またはトール油系等の活性水素
化合物を使用して合成されたものが挙げられる。
しかしこれらの疎水性発泡体に限定されるもので
はなく、該発泡体の10mm厚さのものをアルミニウ
ム箔にはさみ、180〜200℃圧力40〜50Kg/cm²でプ
レスしてフイルム状となし、水との接触角が少な
くとも90度以上になるものであればよい。本発明の止水材を実際に施工するに当り、下記
の条件を満すことにより、更にその効果を大きく
することができる。止水材を貼付けたセグメントを組付けるに当
り、施工後の止水材の圧縮密度が少なくとも0.25
g/cm³以上、好ましくは0.4g/cm³以上にするのがよ
い。またセグメント組付け時にセグメントに貼付け
てある止水材に加わる圧力は少なくとも10Kg/cm²
以上の力で圧縮することがよい。止水材は第５図に示すように、セグメント１の
全面周囲に貼付けるか、あるいはセグメントの２
面とその端コーナーに貼付けることが好ましい。
また、止水材をセグメント側面途中で継ぎ合せる
場合には第６図に示すような３種類の方法、特に
６―１および６―２の方法がよい。そしてセグメ
ントのコーナー部における止水材の貼合せの方法
は第７図に示すように、止水材を他の止水材で止
めるようにするか、あるいは貼り材１０を上部か
ら貼付けるようにすることが好ましい。またシー
ルドセグメント組付け後裏ごめ材を注入して止水
材の連通穴に裏ごめ材を含浸させると防止性を向
上し得られる。従来の非発泡固型止水材や独立気泡固型止水材
の場合、特に裏ごめ材の有無により止水性能は変
化しない。しかし、本発明の止水材は連続気泡発泡体から
なつているので、圧縮して使用することが好まし
い。従つてセグメントの組付け時に部分的に圧縮
率が低い所が生じ止水性能を低下させる場合があ
る。この場合裏ごめ材を注入すると、止水材の気
泡内に裏ごめ材が入り、止水性能を向上させるこ
とができる。裏ごめ材の注入時期は一次覆工がテ
ールを脱出してから50時間以内に注入することが
好ましい。注入時期が100時間を超えると、テー
ルボイドに砂れき等がボイド内に落下充填され、
裏ごめ材が十分充填されず、止水性能が低下す
る。裏ごめ材にベントナイト系の充填材を添加す
るとより効果が大きい。セメントとベントナイト
の混合比は１：0.1〜１：１、特に１：0.2〜１：
１が好ましい。実施例１〜７次の表に示す止水材を作つた。

【表】各実施例で得た止水材の物性は次の通りであつ
た。

【表】

【表】これらの止水材を使用して施工した場合におけ
るシールド効果は次の通りであつた。

【表】判定基準裏ごめ材流出状況 ◎：セグメントとセグメントの縦、横接合部
の全長に対して裏ごめ材のはみ出し部分が
１％未満〇：同上が１％〜10％未満 ×：10％以上止水材のはみ出し状況 ◎：セグメントとセグメントの縦、横接合部
の全長に対し、止水材のはみ出し部分が１
％未満〇：同上が１〜20％未満 ×：同上が20％以上洩水状況 ◎：２次覆工に支障のないもの〇：一部止水補修で止水可能なもの ×：かなりの止水補修を必要とするもの試験条件１止水材試験片の大きさは、幅20mm、厚さは10
mmのものを使用した。２シールド平均地下深さは約7m、シールド内
径は約2300φmm、無圧気下でセグメントとセグ
メントの間隙はシールド内から測定して平均
1.4mm（最小≒０mm、最大は4.7mm）で、裏ごめ
材はセメント／水の重量比が約0.9のもので行
つた。この結果から本発明の止水材を使用するとき
は、洩水が少なく、施工が極めて容易であること
がわかる。比較例１〜８本発明の止水材と比較するために、下記の８種
類の止水材を作つた。

【表】

【表】その物性を示すと次の通りであつた。なお、数
値の下に線を引いた値が本発明における止水材と
範囲とは相違することを示した。

【表】なお、判定基準、試験条件は実施例に示したも
のと同じである。ただし、比較例４における試験
片は厚さを20mmとし、他の場合の倍の厚さとし
た。この結果から、本発明の止水材における発泡
体の条件を欠くときはいずれも洩水があり、かな
りの止水補修をしなければ施工が困難であること
がわかる。実施例８密度0.052g/cm³、連続気泡率99％、25％圧縮硬
さ93g/cm²、引張強度1.35Kg/cm²、60％圧縮永久ひ
ずみ1.46％、通気度２c.c.／cm²／sec以下の性質を
有する疎水性ポリウレタン発泡体から、厚さ10
mm、幅10mm、内径55φのものを打抜いて試料（止
水材）とし、第８図に示す装置を使用し、下記の
裏ごめ材を使用した場合と使用しない場合との漏
水比較試験を行つた。この結果は下記の通りであ
つた。

【表】第８図において、試料（止水材）２を所定圧縮
率になるように、スペーサ１２を介してアクリル
板１１にはさんでボルト１３で圧縮し、筒１４に
裏ごめ材３を入れ、コンプレツサー等で筒４に空
気を導入口１５から導入し、漏水量を測定した。

【表】以上の結果から明らかなように、本発明の止水
材においては裏ごめ材の注入が顕著に性能を向上
することを示している。

【図面の簡単な説明】

第１図はセグメントの斜視図、第２図はセグメ
ントの一部組付けの斜視図、第３図はシールド施
工後の横断面図、第４図はシールド施工後の縦断
面図、第５図は止水材のセグメントへの貼付け状
態図、第６図は止水材の継合せ部の側面図、第７
図はセグメントのコーナ部における止水材の貼付
け部、第８図は裏ごめ材の注入による漏水試験装
置を示す。１：セグメント、１ａ：ボルト穴、１ｂ：止水
材を貼付ける側面部、１ｃ：セグメントの連結
部、２：止水材、３：裏ごめ材、４：２次ライニ
ング面、５：地山、６：トンネル内部、７：シー
ルドジヤツキ、８：シールド本体、９：シールド
本体のテール部、１０：貼り材、１１：アクリル
板、１２：スペーサ、１３：ボルト、１４：筒、
１５：圧力導入口。

Claims

【特許請求の範囲】

１ゴムまたはプラスチツクの連続気泡性発泡体
からなり、該発泡体が(1)25％圧縮硬さが15〜500
g/cm²、(2)５℃雰囲気下で、60％２時間圧縮後圧
縮を解除し、４時間放置後のひずみが30％以下、
(3)密度が0.02〜0.4g/cm³、(4)引張り強さが0.3Kg/
cm²以上、(5)連続気泡率が51％以上、(6)通気度が
140c.c.／cm²／sec以下の特性を有することを特徴と
するシールドセグメント組付け用止水材。