(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造において、
トンネル長手方向に沿って前記後行トンネルの表面に設けられた弾性シール部材と、前記先行トンネルの表面で前記弾性シール部材に対向する位置に設けられた弾性帯部材とを備えており、
前記弾性帯部材は、基部と、この基部に積層される表面部とを備えており、
前記表面部は、前記弾性シール部材よりも軟質の材料からなり、前記基部は、前記表面部よりも硬質の材料からなり、
前記表面部は、前記基部よりも小さい幅寸法で形成され、
前記基部の幅方向両端部では、前記基部の表面が露出しており、
前記基部の幅方向両端部が取付金具の押圧板部で押さえられることで前記弾性帯部材が前記先行トンネルに固定されており、
前記基部の幅方向両端面は、前記取付金具の側面に当接するとともに、
前記表面部の幅方向両端面は、前記押圧板部の側面に当接しており、
前記弾性シール部材は、前記先行トンネル側に突出しその先端部が前記表面部に当接する
ことを特徴とするトンネル間シール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数本の小断面トンネルを構築した後に、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を利用して本設の頂底版や側壁などを形成することにより大断面トンネルを築造する技術が知られている。なお、複数の小断面トンネルは、時間差をもって順次に構築され、後行トンネルは、先行トンネルの隣りに構築される。また、各トンネルは、例えば、推進工法によって構築される。
【０００３】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体（トンネル函体）を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口や掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、推進函体に反力をとって自ら掘進するもの（つまり、推進ジャッキを装備しているもの）でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。
【０００４】
先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造は、特許文献１に示すようなものがある。図４に示すように、このトンネル間シール構造１００は、後行トンネル１０１の表面に設けられた弾性シール部材１１０と、先行トンネル１０２の表面に設けられた弾性帯部材１２０とを備えている。弾性シール部材１１０は、後行トンネル１１０ａの外表面に固定されるベース部１１１と、このベース部１１１と一体的に形成されたリップ部１１２とを備えてなる。リップ部１１２は、先端が大断面トンネルの外側に向いており、大断面トンネルの外側からの水圧によって弾性帯部材１２０の表面に向かって弾性的に押し付けられる。弾性帯部材１２０は、押圧板部１３０で幅方向両端部を先行トンネル１０２に押えることで、先行トンネル１０２に固定されている。弾性帯部材１２０は弾性シール部材１１０よりも軟質の材料にて構成されており、リップ部１１２の先端を弾性帯部材１２０に食い込ませることで止水性能を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２０２４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようなトンネル間シール構造では、弾性帯部材１２０が軟質の材料にて構成されているので、リップ部１１２に高水圧が作用すると、弾性帯部材１２０が押圧されて大きく変形し、押圧板部１３０の押圧部分から抜け出して先行トンネル１０２から外れてしまうおそれがあった。
【０００７】
このような観点から、本発明は、弾性帯部材が先行トンネルから外れることなく、十分な止水性能を得られるトンネル間シール構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造において、トンネル長手方向に沿って前記後行トンネルの表面に設けられた弾性シール部材と、前記先行トンネルの表面で前記弾性シール部材に対向する位置に設けられた弾性帯部材とを備えており、前記弾性帯部材は、基部と、この基部に積層される表面部とを備えており、前記表面部は、前記弾性シール部材よりも軟質の材料からなり、前記基部は、前記表面部よりも硬質の材料からなり、前記表面部は、前記基部よりも小さい幅寸法で形成され、前記基部の幅方向両端部では、前記基部の表面が露出しており、前記基部の幅方向両端部が取付金具の押圧板部で押さえられることで前記弾性帯部材が前記先行トンネルに固定されており、前記基部の幅方向両端面は、前記取付金具の側面に当接するとともに、前記表面部の幅方向両端面は、前記押圧板部の側面に当接しており、前記弾性シール部材は、前記先行トンネル側に突出しその先端部が前記表面部に当接することを特徴とするトンネル間シール構造である。
【０００９】
このような構成によれば、基部が硬質であるので、弾性帯部材の変形を抑えることができ、先行トンネルから外れるのを防止できる。また表面部が軟質であるので、弾性シール部材の先端部が表面部に食い込んで十分な止水性能を得ることができる。さらに、弾性帯部材の先行トンネルへの固定強度を高めることができる。
【００１０】
なお、前記表面部と前記基部は、例えば、加硫によって接合するとよい。このような構成によれば、表面部と基部の接合強度が高く、表面部が基部から剥がれるのを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のトンネル間シール構造によれば、弾性帯部材が先行トンネルから外れることなく、十分な止水性能を得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るトンネル間シール構造を示した図であって、（ａ）は弾性帯部材が平坦な状態を示した断面図、（ｂ）は弾性シール部材に高い圧力が作用した状態を示した拡大断面図である。
【図２】弾性シール部材と弾性帯部材の接触部分を示した図であって、（ａ）は土砂が咬み込んだ状態を示した拡大断面図、（ｂ）は土砂が弾性帯部材に埋没した状態を示した拡大断面図である。
【図３】大断面トンネルを示した断面図である。
【図４】従来のシール構造を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態に係るトンネル間シール構造を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図１および図２においては、後行トンネルが先行トンネルの下側にある状態を図示している。
【００１５】
図３に示すように、トンネル間シール構造Ｓは、推進工法によって並設された複数本のトンネル１０を利用して築造する大断面トンネル１の内部（内空部）と外部（地山部）との間を止水する構造である。大断面トンネル１は、その横断面の全てを実質的に含むように並設された複数本（本実施形態では六本）のトンネル１０，１０，…を利用して築造したものであり、頂版１Ａ、底版１Ｂおよび側壁１Ｃ，１Ｃを備えている。各トンネル１０は、軸方向に連接されたトンネル函体によって構成されている。
【００１６】
図１に示すように、トンネル間シール構造Ｓは、先行トンネル１０ｂとその隣に構築される後行トンネル１０ａとの間に設けられるものである。トンネル間シール構造Ｓは、後行トンネル１０ａに設けられた弾性シール部材３０と、先行トンネル１０ｂに設けられた弾性帯部材５０とを備えている。
【００１７】
弾性シール部材３０は、推進方向（トンネル長手方向）に沿って延在し、隣り合う二つのトンネル１０，１０（先行トンネル１０ｂと後行トンネルａ）の隙間を閉塞するように設けられている。弾性シール部材３０は、後行トンネル１０ａの表面のうち、先行トンネル１０ｂに対向する部分に設けられている。先行トンネル１０ｂの表面には、弾性帯部材５０が固定されている。弾性シール部材３０は、弾性帯部材５０に対向して配置されており、後行トンネル１０ａの外周面に所定深さで形成された段差状のシール収容部１５に収容されている。弾性シール部材３０は、例えば、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の弾性材料にて構成されている。弾性シール部材３０は、ベース部３１とリップ部３２とを備えてなる。
【００１８】
ベース部３１は、後行トンネル１０ａに固定される部分であって、推進方向に沿って連続する長尺の板状に形成されている。ベース部３１は、シール取付金具４０によって、幅方向行両端部が係止されている。具体的には、ベース部３１の幅方向端部は、シール取付金具４０のシール押圧板部４６によって、シール収容部１５の底面側に押圧された状態で固定されている。つまり、ベース部３１の幅方向端部は、シール押圧板部４６とシール収容部１５の底面との間で、圧縮された状態で挟持されている。
【００１９】
リップ部３２は、ベース部３１と一体的に形成されている。リップ部３２は、ベース部３１の表面から先行トンネル１０ｂに向かって斜めに立ち上がっており、ベース部３１とリップ部３２とで、断面が略Ｖ字状（図１ではリップ部３２が上向きとなるように配置されている）を呈している。リップ部３２は、ベース部３１に対して弾性的に傾倒変形可能な部位である。リップ部３２は、その先端部が先行トンネル１０ｂ側に向かって延在していて、初期状態よりも傾倒した状態（リップ部３２がベース部３１に近づいた状態）で、先行トンネル１０ｂの外表面（本実施形態では弾性帯部材５０の表面）に接触する。このとき、リップ部３２は、初期状態に復元しようとする力によって、先行トンネル１０ｂ（弾性帯部材５０の表面）に密着する。
【００２０】
弾性シール部材３０は、リップ部３２の先端が大断面トンネル１（図３参照）の外側に向くように配置されている。つまり、ベース部３１とリップ部３２とにより形成される断面略Ｖ字状の溝条が、大断面トンネル１の外側に向いて開くように配置されている。これによって、弾性シール部材３０の断面略Ｖ字状の溝条部分に、大断面トンネル１の外側からの圧力（水圧または土圧）が作用するようになっている。リップ部３２の表面は、その復元力に合わせて、大断面トンネル１の外側の圧力によっても先行トンネル１０ｂの外表面に押圧されて、先行トンネル１０ｂに密着する。この復元力と大断面トンネル１の外側の圧力とが、リップ部３２の押圧力となる。
【００２１】
シール取付金具４０は、ベース部３１の幅方向両端部にそれぞれ設けられている。シール取付金具４０は、金属にて形成されている。シール取付金具４０は、弾性シール部材３０の長手方向（図１の紙面垂直方向）に沿って延在しており、ボルトＢ等の固定手段によって、シール収容部１５の底面に固定されている。シール取付金具４０は、被締付部４１とシール押圧板部４６とを備えてなる。被締付部４１は、ボルトＢによって締め付けられる部分であって、シール収容部１５の底面に設置される。被締付部４１には、ボルトＢが挿通されるボルト貫通孔４３が形成されている。ボルト貫通孔４３は、推進方向に沿って所定ピッチで形成されている。一方、シール収容部１５の底板１５ａにも、ボルト貫通孔１６が形成されている。底板１５ａの裏面には、めねじ部材１７が溶接固定されている。ボルト貫通孔１６とめねじ部材１７は同芯状に配置されている。ボルトＢは、ボルト貫通孔４３およびボルト貫通孔１６に挿通され、その先端部が底板１５ａの裏面のめねじ部材１７に螺合される。このボルトＢによって、被締付部４１は、前記シール収容部１５の底面に固定される。
【００２２】
被締付部４１の表面には、板材４７が溶接固定されている。板材４７は、推進方向に沿って延在しており、幅方向一端部が弾性シール部材３０側に張り出している。この張り出した部分がシール押圧板部４６を構成している。板材４７には、貫通孔４８が形成されている。貫通孔４８は、被締付部４１のボルト貫通孔４３と同芯状に配置されている。貫通孔４８は、ボルト貫通孔４３よりも大径になっている。貫通孔４８には、ボルトＢの頭部が収容される。リップ部３２の基端に隣接するシール押圧板部４６は、その表面が後行トンネル１０ａの外表面（シール収容部１５の開口端）と略面一（本実施形態では、若干表面より内側になっている）になっている。リップ部３２の先端側に位置するシール押圧板部４６は、その表面が後行トンネル１０ａの外表面よりも深い位置となっており、シール押圧板部４６よりもシール収容部１５の開口端側にスペースを設けている。これにより、先行トンネル１０ｂと後行トンネル１０ａの外表面が接触しても、弾性シール部材３０の断面略Ｖ字状の溝条部分に大断面トンネル１の外側からの圧力（水圧または土圧）が作用し続けることが可能となっている。シール押圧板部４６は、弾性シール部材３０に対向する面全体で弾性シール部材３０を押圧している。
【００２３】
シール収容部１５は、掘削機（図示せず）の後方に位置する複数の推進函体からなる後行トンネル１０ａの表面に形成されている。シール収容部１５は、後行トンネル１０ａの表面のうち、先行トンネル１０ｂに対向する部分に形成され、推進方向に沿って延在している。本実施形態では、シール収容部１５は、先行トンネル１０ｂに対向する表面の外側端（大断面トンネル１の外側方向の端）の角部に形成されている。シール収容部１５は、所定深さ下がった段差形状（外側端は開放されている）を呈している。シール収容部１５は、トンネル１０の表面の外側端のスキンプレート１１に形成された開口部（外側端は開放されている）の内側に、溶接固定された側板１５ｂと底板１５ａとで区画されている。シール収容部１５は、弾性シール部材３０全体の厚さ寸法より小さい深さ寸法を有しており、弾性シール部材３０をシール収容部１５に設置したときにリップ部３２の先端側（ベース部３１につながる基端側の逆側）の一部が、シール収容部１５の上開口部から突出するようになっている。なお、シール収容部の位置は、先行トンネルに対向する表面の外側端の角部に限定されるものではなく、角部よりも内側に形成してもよい。
【００２４】
なお、本実施形態の弾性シール部材３０は、断面略Ｖ字状に形成されているが、弾性シール部材３０の構成を限定する趣旨ではない。例えば、断面Ｕ字状、Ｌ字状、Ｔ字状等、他の形状であってもよい。また、弾性シール部材３０の構成は、ベース部３１とリップ部３２とを備えた形状に限定されるものではなく、例えば、袋体の内部に流体を充填して先行トンネルに押圧される構成のものであってもよい。
【００２５】
弾性帯部材５０は、リップ部３２の先端部が当接する部材である。弾性帯部材５０は、弾性シール部材３０に対向して、弾性シール部材３０と平行に配置されている。弾性帯部材５０は、弾性シール部材３０と同様に、例えば、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の材料にて構成されている。弾性帯部材５０は、基部５５と、基部５５の表面に積層される表面部５１とを備えた二層構造にて構成されている。表面部５１は、弾性シール部材よりも軟質の材料からなり、基部５５は、表面部５１よりも硬質の材料からなる。本実施形態では、それぞれの硬さは、表面部５１が硬度５０で、基部５５が弾性シール部材３０と同等である硬度７０となっている。なお、軟質弾性部５１と硬質弾性部５５の硬さは、前記の硬度に限定されるものではない。軟質弾性部５１は、リップ部３２が適度に食い込む硬さであればよく、硬質弾性部５５は、リップ部３２に押圧されても大きく変形しない硬さであればよい。表面部５１と基部５５は加硫によって接合されている。表面部５１と基部５５は、ともに断面矩形形状を呈しており、表面部５１は、基部５５よりも小さい幅寸法で形成されている。弾性帯部材５０は、幅方向中央部が突出した断面凸形形状となっており、基部５５の幅方向両端部が露出している。
【００２６】
弾性帯部材５０は、先行トンネル１０ｂの外周面に形成された帯部材収容部２０に収容されている。弾性帯部材５０の頂部の先端面（先行トンネル１０ｂの表面に露出する表面部５１の表面）に弾性シール部材３０のリップ部３２が当接して摺動するようになっている。弾性帯部材５０の先端面は、平坦になっている。表面部５１の端に隣接する帯部材押圧板部６６は、その表面が先行トンネル１０ｂの外表面（帯部材収容部２０の開口端）と略面一になっている。
【００２７】
帯部材収容部２０は、先行トンネル１０ｂの表面に形成されている。帯部材収容部２０は、先行トンネル１０ｂの表面のうち、後行トンネル１０ａの構築位置に対向する部分に形成され、推進方向に沿って延在している。本実施形態では、帯部材収容部２０は、後行トンネル１０ａの構築位置に対向する表面の外側端（大断面トンネル１の外側方向の端）の角部に形成されている。帯部材収容部２０は、所定深さ下がった段差形状（外側端は開放されている）を呈している。帯部材収容部２０は、トンネル１０の表面の外側端のスキンプレート１１に形成された開口部（外側端は開放されている）の内側に、溶接固定された側板２０ｂと底板２０ａとで区画されている。なお、帯部材収容部の位置は、後行トンネルに対向する表面の外側端の角部に限定されるものではなく、角部よりも内側に形成してもよい。この場合、帯部材収容部の幅方向両側に側板が設けられることとなる。
【００２８】
弾性帯部材５０は、帯部材取付金具６０によって、幅方向行両端部が係止されている。具体的には、弾性帯部材５０の幅方向端部（基部５５の幅方向端部）は、帯部材取付金具６０の帯部材押圧板部（押圧板部）６６によって、帯部材収容部２０の底面側に押圧された状態で固定されている。つまり、基部５５の幅方向端部の、表面部５１の端面から外側に突出した部分５６は、帯部材押圧板部６６と帯部材収容部２０の底面との間で、圧縮された状態で挟持されている。これによって、弾性帯部材５０が先行トンネル１０ｂに固定されている。
【００２９】
帯部材取付金具６０は、弾性帯部材５０の幅方向両端部にそれぞれ設けられている。帯部材取付金具６０は、金属にて形成されている。帯部材取付金具６０は、弾性帯部材５０の長手方向（図１の紙面垂直方向）に沿って延在しており、ボルトＢ等の固定手段によって、帯部材収容部２０の底面に固定されている。帯部材取付金具６０は、被締付部６１と帯部材押圧板部６６とを備えてなる。被締付部６１は、ボルトＢによって締め付けられる部分であって、帯部材収容部２０の底面に設置される。被締付部６１には、ボルトＢが挿通されるボルト貫通孔６３が形成されている。ボルト貫通孔６３は、推進方向に沿って所定ピッチで形成されている。一方、帯部材収容部２０の底板２０ａにも、ボルト貫通孔２１が形成されている。底板２０ａの裏面には、めねじ部材２２が溶接固定されている。ボルト貫通孔２１とめねじ部材２２は同芯状に配置されている。ボルトＢは、ボルト貫通孔６３およびボルト貫通孔２１に挿通され、その先端部がめねじ部材２２に螺合される。このボルトＢによって、被締付部６１は、帯部材収容部２０の底面に固定される。
【００３０】
被締付部６１の表面には、板材６７が溶接固定されている。板材６７は、推進方向に沿って延在しており、幅方向一端部が弾性帯部材５０側に張り出している。この張り出した部分が帯部材押圧板部６６を構成している。板材６７には、貫通孔６８が形成されている。貫通孔６８は、被締付部６１のボルト貫通孔６３と同芯状に配置されている。貫通孔６８は、ボルト貫通孔６３よりも大径になっている。貫通孔６８には、ボルトＢの頭部が収容される。大断面トンネル１の内部側（図１中、右側）に位置する帯部材押圧板部６６は、その表面が先行トンネル１０ｂの外表面になっている。ボルトＢで締め付けることで、帯部材押圧板部６６は、弾性帯部材５０に対向する面全体で弾性帯部材５０を押圧している。
【００３１】
前記のような構成のトンネル間シール構造Ｓによれば、弾性帯部材５０の基部５５が硬質であるので、リップ部３２に高い水圧または土圧が作用して、リップ部３２が弾性帯部材５０に食い込んで弾性帯部材５０を押圧しても、基部５５の変形を抑えることができる。つまり、図１の（ｂ）に示すように、弾性帯部材５０は、基部５５が殆んど変形せず、表面部５１のみが変形する。これによって、弾性帯部材５０が、先行トンネル１０ｂの帯部材収容部２０から外れるのを防止できる。特に、基部５５の幅方向両端部を帯部材押圧板部６６で直接押さえているので、基部５５が帯部材押圧板部６６による押圧部分から外れ難く、弾性帯部材５０の先行トンネル１０ｂへの固定強度を高めることができる。さらに、表面部５１が軟質であるので、リップ部３２の先端部が表面部５１に食い込んで、十分な止水性能を得られる。
【００３２】
また、表面部５１と基部５５とは、加硫によって接合されているので、接合強度が高く、リップ部３２に高い圧力が作用した場合でも、表面部５１が基部５５から剥がれるのを防止できる。
【００３３】
さらに、本実施形態では、弾性シール部材３０のリップ部３２を硬度７０とし、弾性帯部材５０の表面部５１を硬度５０としたことで、図２に示すように、リップ部３２と表面部５１との間に土砂Ｇが咬み込んだ場合（図２の（ａ）参照）でも、土砂Ｇが軟質の表面部５１に押し込まれて埋没し（図２の（ｂ）参照）、リップ部３２と表面部５１とが面接触するので、水みちの発生を防止でき、止水性能を低下させることはない。
【００３４】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態では、弾性帯部材５０は、幅方向中央部が突出した断面凸形形状となっているが、これに限定されるものではない。弾性帯部材の表面に軟質の表面部が設けられ、幅方向全体に渡って硬質の基部が設けられていれば他の形状であってもよい。なお、帯部材押圧板部６６で押圧される部分は、硬質の基部で構成するのが好ましい。
【符号の説明】
【００３５】
Ｓ      トンネル間シール構造
１０ａ  後行トンネル
１０ｂ  先行トンネル
２０    帯部材収容部
３０    弾性シール部材
３１    ベース部
３２    リップ部
５０    弾性帯部材
５１    表面部
５５    基部
６０    帯部材取付金具
６６    帯部材押圧板部（押圧板部）
【図１】
0005855986.tif 000002
【図２】
0005855986.tif 000003
【図３】
0005855986.tif 000004
【図４】
0005855986.tif 000005