(57)【要約】【課題】  コーキング目地の形成に手間を掛けず、迅速にトンネル形成作業を実施できるようにする。【解決手段】  トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体Ｓｈを設け、隣接セグメントとの突き合わせ面４に、シール部５を設け、突き合わせ面４におけるトンネル内周側縁部に、コーキング用凹部１０を設けてあるトンネル用セグメントにおいて、コーキング用凹部１０に、弾性成形体からなるコーキング材１１を一体的に設けてあるところにある。【選択図】        図３
2005113477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、隣接セグメントとの突き合わせ面に、シール部を設け、前記突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に、コーキング用凹部を設けてあるトンネル用セグメントであって、
前記コーキング用凹部に、弾性成形体からなるコーキング材を一体的に設けてあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記コーキング材の隣接セグメント側の表面の内、セグメント厚み方向の少なくとも一部は、長手方向に沿って突き合わせ面より隣接セグメント側に突出した突条部として構成してある請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【請求項３】
前記突条部には、中空部を設けてある請求項２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項４】
前記突条部には、他のコーキング部分と異なる物性を備えたコーキング材を使用してある請求項２に記載のトンネル用セグメント。
【請求項５】
セグメント本体の外周形状に相当する状態にセグメント本体形成用型枠を設け、前記型枠の内空部にコンクリートを充填して硬化させて前記セグメント本体を形成するトンネル用セグメント形成方法であって、
前記コンクリートの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に相当する前記型枠の内周部分に、弾性成形体からなるコーキング材を予め固定しておくトンネル用セグメント形成方法。
【請求項６】
セグメント本体の少なくとも外周形状に相当する外殻部を金属材で形成しておき、その外殻部の内空部にコンクリートを充填して硬化させて一体的な前記セグメント本体を形成するトンネル用セグメント形成方法であって、
前記コンクリートの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面に相当する前記外殻部に、弾性成形体からなるコーキング材を継ぎ足して固定しておくトンネル用セグメント形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、隣接セグメントとの突き合わせ面に、シール部を設け、前記突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に、コーキング用凹部を設けてあるトンネル用セグメント、及び、形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のトンネル用セグメント技術としては、図１２に示すように、セグメント本体Ｓｈを構成するに、一対の外主桁１と一対の継手板２と、それらにわたるスキンプレート３とを、金属材料で一体的に構成すると共に、それらで囲まれた中空部にコンクリートを充填してコンクリート充填部Ｖを一体的に設けて構成したものや、これとは異なったものとして、型枠を組んでその中に配筋した後、コンクリートを充填することによって、図１３に示すように、セグメント本体Ｓｈすべてを鉄筋コンクリートで形成したものがあり、それら何れのタイプのものも、隣接セグメントとの突き合わせ面４におけるトンネル内周側の縁部に相当する部分には、トンネル用セグメントを組み立てた後に、例えば、パテ状のコーキング材を詰めて目地とするコーキング用凹部１０を切り欠いた状態に形成してあった。このコーキング用凹部１０は、セグメント本体Ｓｈのコンクリート充填を実施する前に、予め、型枠２０の該当部分に加工しておき、コンクリート硬化後に型枠２０を除去することで形成していた。
そして、各セグメント本体を組み立てて、隣接セグメント間に形成された前記コーキング用凹部による目地溝２１に、コーキング材２２を詰めるように構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】（財）先端建設技術センター編「内水圧が作用するトンネル覆工構造設計の手引き」、平成１１年３月、２７９頁、図９．１．１、表９．２．３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来のトンネル用セグメント技術によれば、目地溝へのコーキング材の設置は、各セグメント本体を組み立てた後に実施することになるから、コーキング位置はトンネルの全周にわたり、トンネル内での側方や上方へのコーキング作業は、高所の作業となったり、不自然な姿勢での作業になることがある。その結果、コーキング作業の作業効率が低下し、それに伴って、トンネル形成作業全体とした工期遅延を招きかねない問題点がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、コーキング目地の形成に手間が掛からず、迅速にトンネル形成作業を実施できるトンネル用セグメント技術を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の特徴構成は、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁を形成するセグメント本体を設け、隣接セグメントとの突き合わせ面に、シール部を設け、前記突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に、コーキング用凹部を設けてあるトンネル用セグメントにおいて、前記コーキング用凹部に、弾性成形体からなるコーキング材を一体的に設けてあるところにある。
【０００７】
本発明の第１の特徴構成によれば、前記コーキング用凹部に、弾性成形体からなるコーキング材を一体的に設けてあるから、トンネル形成時には、各セグメントを組み立てるだけで、隣接するコーキング材どうしが当接してコーキング目地を形成することができ、コーキング作業の手間を著しく減らすことができる。
従って、従来のように、高所でコーキング作業を実施したり、不自然な姿勢でコーキング作業を実施することなく、コーキング目地を形成することができ、トンネル形成作業の迅速化を図ることが可能となる。
また、セグメントの角部分に、前記コーキング材を設けてあることで、セグメントの保護効果を期待することができる。即ち、セグメントの運搬や保管時に、他物や別のセグメントが角部分に当接しても、コーキング材によってそのショックを和らげることが可能で、セグメント本体が傷付いたり、欠け落ちたりするのを防止できる。
【０００８】
本発明の第２の特徴構成は、前記コーキング材の隣接セグメント側の表面の内、セグメント厚み方向の少なくとも一部は、長手方向に沿って突き合わせ面より隣接セグメント側に突出した突条部として構成してあるところにある。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、長手方向に沿って突き合わせ面より隣接セグメント側に突出した突条部をコーキング材の表面に形成してあることで、セグメントどうしを突き合わせる際に、この突条部が隣接セグメントのコーキング材に当接し、更にセグメントどうしを近接させるに伴って、より強く当接し、両コーキング材間に隙間ができるのを防止することができる。その結果、目地部を通したセグメント厚み方向の水分の流通を阻止することができ、良好なコーキング効果を発揮することができる。
また、コーキング材の弾性変形によって、セグメントどうしの組立位置に多少の誤差があったにしてもそれを吸収することが可能で、高い止水効果を維持することができる。
【００１０】
本発明の第３の特徴構成は、前記突条部には、中空部を設けてあるところにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、突条部に中空部を形成してあることによって突条部そのものの弾性変形能を向上させることができ、より高いコーキング効果を発揮させることができる。
【００１２】
本発明の第４の特徴構成は、前記突条部には、他のコーキング部分と異なるコーキング材を使用してあるところにある。
【００１３】
本発明の第４の特徴構成によれば、本発明の第２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、突条部に他のコーキング部分と異なるコーキング材を使用することによって、より高いコーキング効果を発揮させることができる。
例えば、突条部のコーキング材に、他のコーキング部分より弾性変形能の高いものを使用すれば、隣接セグメントとの当接に伴って、より密接状態に弾性変形して、コーキング効果の向上を図ることが可能となる。また、異なるコーキング材の例としては、弾性変形能のみに限らず、何れか一方のコーキング材を水膨張性を備えたものを使用すること等も挙げられる。
【００１４】
本発明の第５の特徴手段は、セグメント本体の外周形状に相当する状態にセグメント本体形成用型枠を設け、前記型枠の内空部にコンクリートを充填して硬化させて前記セグメント本体を形成するトンネル用セグメント形成方法において、前記コンクリートの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に相当する前記型枠の内周部分に、弾性成形体からなるコーキング材を予め固定しておくところにある。
【００１５】
本発明の第５の特徴手段によれば、前記コンクリートの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面におけるトンネル内周側縁部に相当する前記型枠の内周部分に、弾性成形体からなるコーキング材を予め固定しておくだけの手間で、型枠内にコンクリートを充填するに伴ってコンクリートとコーキング材とが一体化し、後は、脱型すれば、コーキング材付きセグメントを簡単に製造することができる。また、コーキング材を型枠に予め固定しておくに当たっては、特に、高い密着性を必要としないから、簡易な接着方法等を採用することができ手間が掛かり難い。
また、セグメント本体とコーキング材との一体化に関しては、成型品となったセグメント本体にあとからコーキング材を接着することも考えられるが、この方法では、セグメント本体へのコーキング材の密着性を高くするのに、接着作業に非常に手間が掛かるのに比べて、上述のように、本発明によれば、コーキング材の固定作業は、極めて簡単に実施でき、セグメント製作効率を向上させることができる。更には、接着剤の使用量も最小限とすることができるので、製作コスト・材料コストの両面でコストダウンを図ることができる。
尚、コーキング材としては、セグメント本体と一体化される部分に、予め、凹凸や突起等を形成しておくと、セグメント本体とコーキング材との一体性がより向上し、外れ難くすることができる。
【００１６】
本発明の第６の特徴手段は、セグメント本体の少なくとも外周形状に相当する外殻部を金属材で形成しておき、その外殻部の内空部にコンクリートを充填して硬化させて一体的な前記セグメント本体を形成するトンネル用セグメント形成方法であって、
前記コンクリートの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面に相当する前記外殻部に、弾性成形体からなるコーキング材を継ぎ足して固定しておくところにある。
【００１７】
本発明の第６の特徴手段によれば、外殻部が型枠を兼用する構造であることに加えて、前記コーキング材も、型枠の一部として機能させるから、専用の型枠を用意する必要が無く、型枠の設置・撤去といった手間も省略することができ、セグメント形成上の製作コスト・材料コストを総合的に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【００１９】
図１〜図４は、本発明のトンネル用セグメントの一実施形態品（以後、単にセグメントという）Ｓを示すものである。
セグメントの説明の前に、トンネルについてその概略を説明すると、図１に示すように、複数（この図では９個）のセグメントＳをトンネル周方向及びトンネル軸方向に連結することで形成されている。尚、符記しないが、これらのセグメントＳをトンネル周方向に連結したものを、単位トンネルリングと呼び、トンネル軸方向で隣合うトンネルリングどうしは、トンネル周方向でのセグメント連結面がトンネル軸方向で一致しないよう、トンネル周方向に互いに位置ずれさせてトンネル軸方向に多数組付けられている。
【００２０】
前記セグメントＳは、トンネル周方向及びトンネル軸方向に多数並ぶ状態に連結することでトンネル壁Ｗを形成するセグメント本体Ｓｈを設けて構成してある。
また、セグメント本体Ｓｈを構成するに、図２、図３に示すように、トンネル軸方向両端面を構成する一対の外主桁１と、トンネル周方向両端面を構成する一対の継手板２と、トンネル周方向に沿って前記両外主桁１と前記両継手板２とにわたって接続されるスキンプレート３とを、金属材料で一体的な外殻部Ｇとして構成し、前記外主桁１と継手板２とスキンプレート３とで囲まれた中空部に、コンクリートｃを充填したコンクリート充填部Ｖを形成すると共に、隣接させる各セグメント本体Ｓｈに対するそれぞれの突き合わせ面４にわたって連続するシール部５を設けてある。
尚、図には示さないが、前記一対の継手板２間には、間隔をあけて複数の縦リブが設けられ、前記一対の外主桁１間には、内主桁が設けられており、それらは、全て、前記コンクリート充填部Ｖ内に埋もれた状態に設けられている。
また、外主桁１には、トンネル軸芯方向に隣接する他のセグメントとの接続金具６が設けられている。この接続金具６は、例えば、嵌合凸部と嵌合凹部とを夫々のセグメントに振り分けて備え、これらをトンネル軸芯方向に沿って嵌合操作することで内部の抜け止め機構が働いて連結される形式のものが一例として挙げられる。
一方、継手板２には、トンネル周方向に隣接する他のセグメントとの接続金具７が設けられている。この接続金具７は、例えば、継手板２にトンネル軸芯方向に沿って形成されたアリ溝に対して嵌入するアリ部を両側部に備えたものが挙げられ、この接続金具７を両アリ溝に嵌入させることで、両セグメント同士を引き寄せて連結するように構成されている。
【００２１】
前記コンクリート充填部Ｖは、そのトンネル内周側表面が、前記外主桁１と前記継手板２よりトンネル内周側に位置するように厚肉に形成してある。
即ち、前記突き合わせ面４では、外主桁１（又は継手板２）によって構成される金属突き合わせ面が露出し、セグメント厚み方向でのそのトンネル内側には、コンクリート充填部Ｖの表面に一体に設けられたコーキング材１１が露出する状態に設けられている。
そして、前記金属突き合わせ面には、セグメント全周にわたるシール部５が形成してある。
前記シール部５は、図４に示すように突き合わせ面の長手方向にシール用溝８を形成し、そのシール用溝８に、水膨張性の弾性シール材９（例えば、ウレタン樹脂製）を取り付けて構成してある。
この弾性シール材９は、膨潤状態ではない状態で、その表面は他の突き合わせ面より高くなるように盛り上げて設けられている。従って、セグメントＳどうしを突き合わせた際、これら弾性シール材９の頂部どうしが強く接当し、より強力に突き合わせ面４の止水を図ることが可能となる。更には、水が浸入してきて弾性シール材９に接触すると、その水によって弾性シール材９が膨張し、より強力に突き合わせ面４に対して当接し、高い止水性を確保することが可能となる。
【００２２】
また、前記突き合わせ面４におけるコンクリート突き合わせ面には、コーキング用凹部１０を設け、そのコーキング用凹部１０に、弾性成形体からなるコーキング材１１を一体的に設けてある。詳細に言うと、コンクリート突き合わせ面の角部分が切り欠いた状態に形成してあり、そのコーキング用凹部１０に前記コーキング材１１が設けられている。
そして、コーキング材１１の隣接セグメント側の突き合わせ表面は、図４に示すように、セグメント厚み方向の少なくとも中央部が、長手方向に沿って金属突き合わせ面の同一平面より隣接セグメント側に突出した突条部１２として構成してある。
尚、前記コーキング材１１は、公知のコーキング用各種材料を使用することができるものであるが、本実施形態においては、水膨張性のウレタン樹脂で構成してある成形体を例に挙げている。
【００２３】
前記セグメント本体Ｓｈとコーキング材１１との一体化に関しては、例えば、セグメント本体Ｓｈを成形する際に、コーキング用凹部予定位置に抜き型等を取り付けた状態で、前記外殻部Ｇの内空部にコンクリートｃを充填して、硬化後に抜き型を除去することでコーキング用凹部１０を切欠き状態に形成し、そのコーキング用凹部１０表面に、成形体のコーキング材１１を接着する方法で実施することができる。しかしながら、本実施形態においては、更に、効果的な方法によってコーキング材１１を設置してある。
その方法は、図３（イ）に示すように、コンクリート充填の前に、外主桁１や継手板２の内縁部に、コーキング材１１を継ぎ足して固定しておき、その状態で外殻部Ｇの内空部にコンクリートｃを充填して一体化を図る（図３（ロ）参照）。尚、コーキング材１１には、ジベル効果を発揮できるように、予め、突起材１１ａを突き刺しておく。この方法であれば、型枠を形成することがないから、極めて効率よくセグメントを形成することができる他、コーキング材１１とコンクリートｃとの密着性が良好で、安定した状態にコーキング材１１の位置保持ができ、そのことが、セグメントどうしを突き合わせた際のコーキング目地の密着性をも良好なものとしている。
そして、隣接セグメントＳどうしを予定した位置に組み立てた状態においては、図４  （ロ）に示すように、双方のコーキング材１１どうしが強く当接し、止水性の高いコーキング目地を形成することができる。特に、前記突条部１２の当接力は他の部分より強力で、止水性の向上を図っている。
また、セグメントＳを組み立てるだけの手間で、自動的にコーキング目地が形成されるから、従来、あとから実施していた目地へのコーキング材の充填を実施する必要が無く、極めて効率よくトンネルを形成することが可能となる。
【００２４】
〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
【００２５】
〈１〉  前記外殻部Ｇは、鉄、鋳鉄等、各種金属を使用することができる。
また、前記セグメント本体Ｓｈは、先の実施形態で説明した外殻部Ｇとコンクリート充填部Ｖとを備えて構成したものに限らず、例えば、図５に示すように、外殻部Ｇを設けずにコンクリート充填部を形成した構成のもの（所謂「ＲＣセグメント」）であっても良い。
尚、ＲＣセグメントの場合の形成方法は、図５（イ）に示すように、予め、セグメント本体形成用型枠１３を、セグメント本体Ｓｈの外周形状に相当する状態に設け、前記型枠１３の内空部に配筋をすると共にコンクリートｃを充填して硬化させて形成することになる。
また、その際のコーキング材１１の設置は、前記コンクリートｃの充填の前に、隣接セグメントとの突き合わせ面４におけるトンネル内周側縁部に相当する前記型枠１３の内周部分に、コーキング材１１を粘着テープ等で固定しておき、その状態のままコンクリートｃを充填して一体化を図り、後は、型枠１３のみを取り外すことで、コーキング材１１付きセグメントを簡単に形成することができる（図５（ロ）参照）。
〈２〉  前記セグメントどうしの接続に関しては、先の実施形態で説明した接続金具を使用する形式に限るものではなく、他の公知の接続手段を採用するものであってもよい。
〈３〉  前記コーキング材１１は、先の実施形態で説明した水膨張性のものに限るものではなく、通常のコーキング材であってもよく、材質については、例えば、ウレタン樹脂に限らず、クロロプレンゴムやブチルゴム等であってもよく、それらを総称して「コーキング材」と言う。
また、形状に関しては、突き合わせ面４に形成された突条部１２を、図６に示すように、弾性変形自在なチューブ１４を埋設して構成するものであってもよい。また、図７に示すように、コーキング材１１の突条部１２を膨出形状に形成したものであっても良い。これらのコーキング材１１によれば、前記チューブ１４が備えた中空部１５や、膨出部に形成された中空部１５によって突条部１２の弾性変形をよりスムースに許容することができ、セグメントどうしの突き合わせに伴って当接する両コーキング材１１どうしがよく馴染みやすく、良好なコーキング効果を発揮することができる。
また、図８に示すように、コーキング材１１の物性を、突条部１２とその他の部分とで異ならせたものであってもよい。この例の場合は、突条部１２のコーキング材は、他の部分より弾性変形能が高いものを使用してあり、より密着性を向上させることができる。
更には、異なる実施形態として、コーキング材１１の突き合わせ面４に、図９に示すような弾性変形自在なヒレ部１６を形成してあってもよく、このヒレ部１６の当接力によってより良好なコーキング効果を発揮するものである。尚、図１０に示すように、ヒレ部１６の向きを、先端がトンネル内周側に向くように形成し、隣接セグメントの対応部にヒレ部１６が当接自在な凹部を形成しておけば、仮にトンネル内周側から水が浸入しても、その水圧でヒレ部１６を凹部に押し付けることになり、その結果、止水効果を向上させることが可能となる。
また、異なる実施形態として、図１１に示すように、コーキング材１１のトンネル内周側角部分に、切欠き部１７を形成してあるものであってもよく、この実施形態のセグメントによれば、隣接セグメントと突き合わせた状態で、互いに当接するコーキング材１１の間に、溝部１８が形成され、必要に応じて、この溝部１８に別のコーキング材を詰めることが可能で、より高いコーキング効果を発揮させることが可能となる。
以上の各実施形態を含めて、コーキング材と総称する。
【００２６】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】トンネルを内側から見た斜視図
【図２】セグメント本体を示す斜視図
【図３】セグメント本体の要部を示す断面図
【図４】セグメント本体の突き合わせ状態を示す要部断面図
【図５】別実施形態のセグメント本体の要部を示す断面図
【図６】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図７】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図８】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図９】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図１０】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図１１】別実施形態のコーキング材の配置状況を示す要部断面図
【図１２】従来のセグメント本体の要部を示す断面図
【図１３】従来のセグメント本体の要部を示す断面図
【符号の説明】
【００２８】
４      突き合わせ面
５      シール部
１０    コーキング用凹部
１１    コーキング材
１２    突条部
１３    型枠
１５    中空部
ｃ      コンクリート
Ｇ      外殻部
Ｓｈ    セグメント本体
Ｗ      トンネル壁
【図１】
2005113477.tif 000003
【図２】
2005113477.tif 000004
【図３】
2005113477.tif 000005
【図４】
2005113477.tif 000006
【図５】
2005113477.tif 000007
【図６】
2005113477.tif 000008
【図７】
2005113477.tif 000009
【図８】
2005113477.tif 000010
【図９】
2005113477.tif 000011
【図１０】
2005113477.tif 000012
【図１１】
2005113477.tif 000013
【図１２】
2005113477.tif 000014
【図１３】
2005113477.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月16日(2004.11.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
従来、この種のトンネル用セグメント技術としては、図１２に示すように、セグメント本体Ｓｈを構成するに、一対の外主桁１と一対の継手板２と、それらにわたるスキンプレート３とを、金属材料で一体的に構成すると共に、それらで囲まれた中空部にコンクリートを充填してコンクリート充填部Ｖを一体的に設けて構成したものや、これとは異なったものとして、型枠を組んでその中に配筋した後、コンクリートを充填することによって、図１３に示すように、セグメント本体Ｓｈすべてを鉄筋コンクリートで形成したものがあり、それら何れのタイプのものも、隣接セグメントとの突き合わせ面４におけるトンネル内周側の縁部に相当する部分には、トンネル用セグメントを組み立てた後に、例えば、パテ状のコーキング材を詰めて目地とするコーキング用凹部１０を切り欠いた状態に形成してあった。このコーキング用凹部１０は、図１２に示すものは、継手板２のトンネル内周側端面に段差を設けて、また、図１３に示すものは、型枠２０へのセグメント本体Ｓｈのコンクリート充填を実施する前に、予め、型枠２０の該当部分に加工しておき、コンクリート硬化後に型枠２０を除去することで形成していた。
そして、各セグメント本体を組み立てて、隣接セグメント間に形成された前記コーキング用凹部による目地溝２１に、コーキング材２２を詰めるように構成されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2005113477.tif 000016