(57)【要約】【課題】  トンネル内で火災があった場合などでも、トンネル用セグメントにおけるグラウト注入孔に形成された逆止弁の熱による損傷を防止することができるトンネル用セグメントを提供する。【解決手段】  セグメント本体１におけるグラウト注入孔１には、裏込め注入材の注入が済んだ後、逆止弁２２が設けられ、下方の開口部がセラミックス製のグラウトキャップ３に封止されて閉塞される。また、グラウトキャップ３がグラウト注入孔１を封止している際の頭部３１におけるセグメント本体の内面側の面と逆止弁２２との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上の距離とされている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内側面に配設されるセグメント本体を備えるトンネル用セグメントであって、
前記トンネルの地表面と前記セグメント本体との間における裏込め注入領域に注入される裏込め注入材を供給する裏込め注入孔が前記セグメント本体に形成され、
前記裏込め注入孔に注入孔パイプが配設され、
前記裏込め注入領域に対する前記裏込め注入材の充填が済んだ後に、前記注入孔パイプにおける前記裏込め注入領域側に取り付けられる逆止弁を備えており、
前記裏込め注入孔における前記セグメント本体の内面側に、前記逆止弁に対する耐熱性を高める逆止弁耐火構造が形成されており、
前記逆止弁耐火構造は、前記裏込め注入孔における前記セグメント本体の内側に形成され、前記セグメント本体の外側面から内側面に行くにしたがって拡径する拡径部と、前記裏込め注入孔を封止して閉塞するセラミックス製のグラウトキャップと、を備えており、
前記グラウトキャップは、前記拡径部に収容される頭部と、前記頭部に設けられて前記注入孔パイプに接合される接合部と、を備えており、
前記頭部における前記セグメント本体の内面側と前記逆止弁との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上とされていることを特徴とするトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記逆止弁耐熱性充足距離が、前記逆止弁を構成する材料に基づいて定められている請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記グラウトキャップに、開口凹部が形成されており、
前記開口凹部に断熱材または吸熱材が充填されている請求項１または請求項２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
前記グラウトキャップにおける前記接合部が、雄ネジ部または雌ネジ部であり、前記注入孔パイプにおける前記接合部と接合する部位に、前記接合部における雄ネジ部または雌ネジ部がネジ込まれる雌ネジ部または雄ネジ部が形成されている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のうちのいずれか１項に記載のトンネル用セグメントに用いられるグラウトキャップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル用セグメントおよびトンネル用セグメントに用いられるグラウトキャップに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルに用いられるトンネル用セグメントには、地山とセグメントとの間に水ガラスやベントナイトなどの裏込め注入材を注入する裏込め注入を行う際のグラウト注入孔が形成されている。このグラウト注入孔から裏込め注入材を注入することにより、地山とセグメントとの間に裏込め注入層が形成される。また、グラウト注入が終了した後は、グラウト注入孔からグラウト注入材が逆流しないように、グラウト注入孔に逆止弁が設けられる。
【０００３】
さらに、裏込め注入が済んだ後に、グラウト注入孔を蓋部材（グラウトキャップ）によって塞がれるトンネル用セグメントが知られている（たとえば、特許文献１参照）。このトンネル用セグメントでは、グラウト注入孔を蓋部材で塞ぐことにより、グラウト注入孔内を保護している。また、このトンネル用セグメントでは、蓋部材をセラミックスで形成することにより、蓋部材の耐熱性や耐久性を高めている。こうして、トンネル内で火災が発生した場合などにおいても、蓋部材が熱によって損傷することを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１７７５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示されたトンネル用セグメントでは、蓋部材をセラミックスで形成することにより、蓋部材自体の熱による損傷を防止することができる。しかし、蓋部材が熱によって加熱されると、その熱がグラウト注入孔内に伝熱され、熱によって逆止弁を損傷させる可能性があるという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、トンネル内で火災があった場合などでも、トンネル用セグメントにおけるグラウト注入孔に形成された逆止弁の熱による損傷を防止することができるトンネル用セグメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係るトンネル用セグメントは、トンネルの内側面に配設されるセグメント本体を備えるトンネル用セグメントであって、トンネルの地表面とセグメント本体との間における裏込め注入領域に注入される裏込め注入材を供給する裏込め注入孔がセグメント本体に形成され、裏込め注入孔に注入孔パイプが配設され、裏込め注入領域に対する裏込め注入材の充填が済んだ後に、注入孔パイプにおける裏込め注入領域側に取り付けられる逆止弁を備えており、裏込め注入孔におけるセグメント本体の内面側に、逆止弁に対する耐熱性を高める逆止弁耐火構造が形成されており、逆止弁耐火構造は、裏込め注入孔におけるセグメント本体の内側に形成され、セグメント本体の外側面から内側面に行くにしたがって拡径する拡径部と、裏込め注入孔を封止して閉塞するセラミックス製のグラウトキャップと、を備えており、グラウトキャップは、拡径部に収容される頭部と、頭部に設けられて注入孔パイプに接合される接合部と、を備えており、頭部におけるセグメント本体の内面側と逆止弁との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上とされていることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るトンネル用セグメントにおいては、グラウトキャップの頭部におけるセグメント本体の内側面と逆止弁との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上とされている。このため、グラウトキャップと逆止弁との間における熱を伝達させる領域での距離を長くすることができる。したがって、トンネル内で火災が生じた場合などのときにおいても、トンネル内で火災があった場合などでも、トンネル用セグメントにおけるグラウト注入孔に形成された逆止弁の熱による損傷を防止することができる。
【０００９】
ここで、逆止弁耐熱性充足距離が、逆止弁を構成する材料に基づいて定められているのが好適である。
【００１０】
このように、逆止弁耐熱性充足距離が、逆止弁を構成する材料に基づいて定められていることにより、熱による逆止弁の破損を効果的に防止することができる。
【００１１】
また、グラウトキャップに、開口凹部が形成されており、開口凹部に断熱材または吸熱材が充填されている態様とすることができる。
【００１２】
このように、グラウトキャップに形成された開口凹部に断熱材または吸熱材が充填されていることにより、熱による逆止弁の破損を一層効果的に防止することができる。
【００１３】
さらに、グラウトキャップにおける接合部が、雄ネジ部または雌ネジ部であり、注入孔パイプにおける接合部と接合する部位に、接合部における雄ネジ部または雌ネジ部がネジ込まれる雌ネジ部または雄ネジ部が形成されている態様とすることができる。
【００１４】
このように、グラウトキャップと注入パイプの接合部としてはネジ溝とネジ山からなるネジ構造を好適に用いることができる。
【００１５】
他方、本発明に係るグラウトキャップは、上記のいずれかのトンネル用セグメントに用いられるグラウトキャップとすることもできる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るトンネル用セグメントによれば、トンネル内で火災があった場合などでも、トンネル用セグメントにおけるグラウト注入孔に形成された逆止弁の熱による損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】トンネル用セグメントにおけるセグメント本体の斜視図である。
【図２】セグメント本体の要部側断面図である。
【図３】グラウトキャップの側面図である。
【図４】グラウトキャップの斜視図である。
【図５】グラウトキャップを取り付けたセグメント本体の要部側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００１９】
図１は、トンネル用セグメントにおけるセグメント本体の斜視図、図２は、セグメント本体の要部側断面図である。本実施形態の説明においては、セグメント本体Ｓにおけるグラウト注入孔１にグラウトキャップ３を取り付けた状態で、セグメント本体Ｓにおける裏込め注入領域側を上側とし、トンネル内面側を下側として説明する。
【００２０】
トンネル用セグメントにおけるセグメント本体Ｓは、ポリプロピレン等の有機繊維が混入されたコンクリートで形成されており、図１に示すように、わずかな反りを有する板状体をなしている。セグメント本体Ｓには、その厚さ方向に貫通するグラウト注入孔１が形成されている。
【００２１】
グラウト注入孔１は、図２に示すように、セグメント本体Ｓをその厚さ方向に貫通する円筒状の貫通孔１０を備えている。貫通孔１０のトンネルの外面側の端部には、トンネルの外側方向にいくにしたがって拡径する上方拡径部１１が形成されており、貫通孔１０のトンネルの内側端部には、トンネルの内側方向にいくにしたがって拡径する下方拡径部１２が形成されている。
【００２２】
グラウト注入孔１における貫通孔１０には、注入孔パイプ２が埋設されている。注入孔パイプ２は、貫通孔１０の内側面に沿って配設されており、アンカーロッド１３によって固定されている。さらに、注入孔パイプ２におけるトンネル外側位置には、止水用シール材１４が配設されている。
【００２３】
また、注入孔パイプ２におけるトンネル内側端部には、雌ネジ部２１が形成されている。この雌ネジ部２１のトンネル外側端部（裏込め注入領域側）には、ポリプロピレンなどの樹脂からなる逆止弁２２が取り付けられている。逆止弁２２は、グラウト注入孔１を介してセグメント本体Ｓと地山Ｔとの間における裏込め注入領域に充填された裏込め注入材Ｖの逆流を防止している。
【００２４】
さらに、グラウト注入孔１におけるトンネルの内面側の端部には、グラウトキャップ３が取り付けられている。グラウトキャップ３は、コージェライトなどを用いたファインセラミックスなどを含むセラミックス製である。また、グラウトキャップ３は、図３および図４に示すように、頭部３１および雄ネジ部３２を備えている。頭部３１は、円すい台の頭部を切断した形状であるいわゆる裁頭円すい台形状をなしており、上部から下部にいくにしたがって拡径するテーパ状をなしている。
【００２５】
また、グラウトキャップ３における頭部３１の外側形状は、グラウト注入孔１における下方拡径部１２の内側形状と略同一とされている。このため、頭部３１は、下方拡径部１２を全体的に塞ぐ大きさとされている。さらに、頭部３１における下端面には、断面四角形のレンチ孔３３が形成されている。このレンチ孔は、断面六角形などの他の形状とすることもできる。また、頭部３１における下端面は、セグメント本体１における内側面と略面一となるように調整されている。
【００２６】
さらに、グラウトキャップ３がグラウト注入孔１を封止している際の頭部３１におけるセグメント本体の内面側の面と逆止弁２２との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上の距離とされている。逆止弁耐熱性充足距離とは、トンネル内で火災が生じた場合などにおいても、セラミックス製のグラウトキャップ３を取り付けることにより、逆止弁２２まで到達する熱が逆止弁２２を損傷させるには至らない程度の大きさとなる距離である。
【００２７】
この逆止弁耐熱性充足距離は、逆止弁２２を構成する材料とセグメント本体Ｓにおける熱伝達特性に依存する。ここで、セグメント本体Ｓにおける熱伝達特性については、セグメント本体Ｓが耐火性コンクリートで構成されていると、その組成等にかかわらず、ほぼ一定となる、このため、逆止弁耐熱性充足距離は、実質的に逆止弁２２を構成する材料に依存することとなる。
【００２８】
具体的に、逆止弁２２がポリプロピレンである場合、逆止弁耐熱性充足距離は、１４５ｍｍとなる。このように、グラウト注入孔１における下方拡径部２１およびグラウトキャップ３等を備え、頭部３１におけるセグメント本体の内面側の面と逆止弁２２との離間距離が、逆止弁耐熱性充足距離以上の距離とされることによって、本発明の逆止弁２２に対する耐熱性を高める逆止弁耐熱構造が形成されている。
【００２９】
また、逆止弁２２を構成する材料としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、クロロプレンゴムなどを例示することができる。これらの材料に対する逆止弁耐熱性充足距離は、ポリエチレンおよびポリ塩化ビニルではおおよそ１８０ｍｍ，クロロプレンゴムではおおよそ１５５ｍｍ程度となる。
【００３０】
また、グラウトキャップ３における内側には、凹部３４が形成されており、凹部３４には、ロックウールなどの断熱材や吸熱材３５が充填されている。さらに、グラウトキャップ３における頭部３１と雄ネジ部３２との間における外側面には、Ｏリング３６が取り付けられている。
【００３１】
以上の構成を有する本実施形態に係るトンネル用セグメントにおける作用について説明する。図５は、グラウトキャップを取り付けたセグメント本体の要部側断面図である。図５に示すように、本実施形態に係るトンネル用セグメントにおいては、トンネルの内側からグラウト注入孔１を介して、セグメント本体１と地山Ｔとの間に裏込め注入材Ｖを注入する。裏込め注入材の注入が済んだら、逆止弁２２を取り付けて注入孔パイプ２の上端部を封鎖し、裏込め注入材Ｖのグラウト注入孔１からの漏洩を阻止する。
【００３２】
続いて、注入孔パイプ２における下端部に形成された雌ネジ部２１にグラウトキャップ３に設けられた雄ネジ部３２をネジ込み、注入孔パイプ２に対してグラウトキャップ３を取り付ける。グラウトキャップ３を取り付ける際には、頭部３１に形成されたレンチ孔３３にレンチを挿入し、グラウトキャップ３を回転させることによって、グラウトキャップ３における雄ネジ部３２を注入孔パイプ２における雌ネジ部２１にネジ込む。
【００３３】
注入孔パイプ２に対してグラウトキャップ３を取り付けることにより、グラウト注入孔１における下方拡径部１２は、グラウトキャップ３によって封止されて閉塞された状態となる。裏込め注入材Ｖの注入が済んだ後は、グラウトキャップ３によってグラウト注入孔１を保護している。さらに、トンネルの施工中、あるいはトンネルが完成した後も、グラウト注入孔１は、グラウトキャップ３によって保護される。このとき、グラウトキャップ３における雄ネジ部３２と逆止弁２２とは離間して配置されており、雄ネジ部３２と逆止弁２２との間には空間が形成されている。
【００３４】
また、逆止弁２２を含めたグラウト注入孔１内のメンテナンスを行う際には、レンチ孔３３にレンチを挿入してグラウトキャップ３を注入孔パイプ２から取り外し、グラウト注入孔１の下方部を開口させる。こうして、グラウト注入孔１の下方部の開口からグラウト注入孔１のメンテナンスを行う。
【００３５】
さらに、グラウトキャップ３が注入孔パイプ２に取り付けられている際、トンネル内で火災が発生すると、火災の熱がグラウトキャップ３およびグラウト注入孔１を介して逆止弁２２で伝達される。逆止弁２２に到達する熱の熱量が大きいと、逆止弁２２が熱によって損傷してしまう。
【００３６】
この点、本実施形態に係るトンネル用セグメントにおいては、グラウトキャップ３における頭部３１が、グラウト注入孔１における下方拡径部１２を全体的に塞ぐ大きさとされている。さらには、グラウトキャップ３がグラウト注入孔１を封止している際の頭部３１におけるセグメント本体の内面側の面と逆止弁２２との離間距離Ｒが、逆止弁耐熱性充足距離である１４５ｍｍ以上の距離とされている。このため、トンネル内で火災が生じた場合などにおいても、逆止弁２２の火災の熱による損傷を防止することができる。
【００３７】
また、本実施形態に係るトンネル用セグメントでは、グラウトキャップ３の内側に形成された凹部３４には、吸熱材３５が充填されている。このため、グラウトキャップ３に入熱された熱を吸熱材３５によって吸収することができる。したがって、逆止弁２２に到達する熱量をさらに小さくすることができるので、より好適に逆止弁２２の火災の熱による損傷を防止することができる。
【００３８】
さらに、本実施形態に係るトンネル用セグメントでは、注入孔パイプ２の下端部に形成された雌ネジ部２１にグラウトキャップ３に形成された雄ネジ部３２をネジ込むことによってグラウトキャップ３でグラウト注入孔１を封止して閉塞するようにしている。このため、グラウトキャップ３によるグラウト注入孔１の封止を容易に行うことができる。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、グラウトキャップ３における頭部３１の下面がセグメント本体１の内側面と略面一となるように頭部３１の大きさが調整されているが、逆止弁耐熱性充足距離を満たすものであれば、頭部３１の下面がセグメント本体１の内側面と略面一でない態様とすることもできる。ただし、頭部３１の下面がセグメント本体１の内側面と略面一であると、トンネルの内側面に頭部３１が飛び出すことがないので、意匠的に優れるとともに、トンネルの内側面に飛び出した頭部３１との接触を防止することができるなどの点で有利である。
【００４０】
また、上記実施形態では、注入孔パイプ２の下端部に形成された雌ネジ部２１にグラウトキャップ３に形成された雄ネジ部３２をネジ込むことによってグラウトキャップ３でグラウト注入孔１を封止して閉塞するようにしているが、他の態様とすることもできる。たとえば、注入孔パイプ２の下端部の内側面に突条を形成し、グラウトキャップ３に、この突条と係止する係止片を設ける態様とすることもできる。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、グラウトキャップ３の内側に吸熱材３５を充填しているが、吸熱材３５を充填することなく、隙間を空けて配設する態様とすることもできる。あるいは、吸熱材３５に代えて、断熱性を有する断熱材を充填し、または配設する態様とすることもできる。
【００４２】
また、上記実施形態では、グラウトキャップ３における雄ネジ部３２と逆止弁２２とは離間して配置されているが、両者が隣接して配置されている態様とすることもできる。さらに、グラウトキャップ３における雄ネジ部３２と逆止弁２２との間に空間が形成されているが、この空間に吸熱材を配設し、さらには充填する態様とすることもできる。また、上記実施形態では、グラウトキャップ３の頭部３１が上部から下部にいくにしたがって拡径するテーパ状をなしているが、他の形状でもよく、たとえば円筒形状である態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…グラウト注入孔
２…注入孔パイプ
３…グラウトキャップ
１０…貫通孔
１１…上方拡径部
１２…下方拡径部
１３…アンカーロッド
１４…止水用シール材
２１…雌ネジ部
２２…逆止弁
３１…頭部
３２…雄ネジ部
３３…レンチ孔
３４…凹部
３５…吸熱材
３６…Ｏリング
Ｈ…セグメント把持孔
Ｒ…離間距離
Ｓ…セグメント本体
Ｔ…地山
Ｖ…裏込め注入材
【図１】
2011246918.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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