(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
角部を備えたコンクリート構造物の側面に形成されたシール溝と、該シール溝に配置されたシール材と、を有するシール部構造において、
前記角部におけるシール溝に、前記シール材の余剰分を吸収する逃げ空間を形成し、
前記逃げ空間は、前記シール溝の側面に面取部又は凹部を設けることにより形成され、
前記コンクリート構造物の表面から遠い側にのみ前記面取部若しくは前記凹部を形成する、又は前記コンクリート構造物の表面から遠い側の前記面取部若しくは前記凹部を前記コンクリート構造物の表面から近い側の前記面取部若しくは前記凹部よりも大きく形成する、
ことを特徴とするシール部構造。
【請求項２】
前記逃げ空間は、前記シール溝の底面に面取部又は凹部を設けることにより形成される、ことを特徴とする請求項１に記載のシール部構造。
【請求項３】
前記シール材は、水膨張性のシール材である、ことを特徴とする請求項１に記載のシール部構造。
【請求項４】
角部を備えたコンクリート構造物であって、該コンクリート構造物の側面に形成されたシール溝と、該シール溝に配置されたシール材と、を有するシール部構造を備え、該シール部構造は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のシール部構造である、ことを特徴とするコンクリート構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルを構成するセグメント等のコンクリート構造物に使用されるシール部構造及び該シール部構造を備えたコンクリート構造物に関し、特に、コンクリート構造物のクラックや圧壊等の発生を防止することができるシール部構造及びコンクリート構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの止水は、周辺環境への影響やトンネルの維持管理等の観点から重要な問題である。ところが、シールドトンネルのセグメントは、トンネルを形成する環状の筒を周方向に複数に分割した形状をなしているため継手目地が存在し、この部分からの漏水を防止する必要がある。そこで、セグメントの外周に形成したシール溝に水膨張性のシール材を張り廻らせる手法が一般に採用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載されたように、水膨張性シール材を使用する場合には、セグメント接合後に生じる水膨張性シール材の膨張率を考慮して、セグメント製造時にはシール溝の容積を水膨張性シール材の容積よりも大きくしている。そして、セグメント間継手目地及びリング間継手目地においては、隣接するセグメントの水膨張性シール材同士が接触して互いに押し付けられるとともに水分を吸収して膨張し、最終的にシール溝内部が水膨張性シール材により充填される。
【０００４】
また、セグメントの角部は、Ｔ字状又は十字状の目地を形成するため、他のセグメント間継手及びリング間継手の目地よりも隙間が大きい。そこで、シール材がボリューム不足になることを考慮して、角部にシール材を補充することもある。しかしながら、実際には、角部のシール材が過多となり、セグメントにクラックや圧壊等が生じることも少なくない。この現象は、角部にシール材を補充しない場合であっても、セグメント間継手及びリング間継手のシール材が角部に寄せられることによってシール材が過多となって生じる場合もある。このシール材の圧迫によって生じるセグメントの角部におけるクラックや圧壊等を防止するために、特許文献２に記載された発明ではコーナー部のシール材を部分的に切り欠き、特許文献３に記載された発明ではセグメントのシール溝の強度を高めるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第２５１１７１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２０７２１８号公報
【特許文献３】特開２００６−３１６４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載された発明では、シール材をシール溝に張り廻らす前に切り欠き部を形成しているため、切り欠き部がセグメントのコーナー部に配置されるようにしなければならず、シール材の成形工程において精度が求められるとともにシール材の貼付工程に工数を要するという問題がある。また、特許文献３に記載された発明では、シール溝の強度を高めるための金属部材をセグメントに設ける必要があり、セグメントの構造が複雑となり部品点数が増加するとともにセグメントの成形工程に工数を要するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題に鑑み創案された発明であり、簡易な構造でコンクリート構造物の角部におけるシール材の過多を抑制してコンクリート構造物のクラックや圧壊等の発生を防止することができるシール部構造及びコンクリート構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、角部を備えたコンクリート構造物の側面に形成されたシール溝と、該シール溝に配置されたシール材と、を有するシール部構造において、前記角部におけるシール溝に、前記シール材の余剰分を吸収する逃げ空間を形成し、前記逃げ空間は、前記シール溝の側面に面取部又は凹部を設けることにより形成され、前記コンクリート構造物の表面から遠い側にのみ前記面取部若しくは前記凹部を形成する、又は前記コンクリート構造物の表面から遠い側の前記面取部若しくは前記凹部を前記コンクリート構造物の表面から近い側の前記面取部若しくは前記凹部よりも大きく形成する、ことを特徴とするシール部構造が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、角部を備えたコンクリート構造物であって、該コンクリート構造物の側面に形成されたシール溝と、該シール溝に配置されたシール材と、を有するシール部構造を備え、前記角部におけるシール溝に、前記シール材の余剰分を吸収する逃げ空間を形成し、前記逃げ空間は、前記シール溝の側面に面取部又は凹部を設けることにより形成され、前記コンクリート構造物の表面から遠い側にのみ前記面取部若しくは前記凹部を形成する、又は前記コンクリート構造物の表面から遠い側の前記面取部若しくは前記凹部を前記コンクリート構造物の表面から近い側の前記面取部若しくは前記凹部よりも大きく形成する、ことを特徴とするコンクリート構造物が提供される。
【００１０】
上述したシール部構造及びコンクリート構造物において、前記逃げ空間は、前記シール溝の底面に面取部又は凹部を設けることにより形成されていてもよい。なお、前記シール材には、例えば、水膨張性のシール材が使用される。
【発明の効果】
【００１１】
上述した本発明のシール部構造及びコンクリート構造物によれば、コンクリート構造物の角部にシール材の余剰分を吸収する逃げ空間を形成したことにより、コンクリート構造物の角部におけるシール材の過多を抑制してシール材の余剰分により生ずるコンクリート構造物への押圧力を低減することができ、コンクリート構造物のクラックや圧壊等の発生を防止することができる。また、シール材の加工や補強部材が不要であり、簡易な構造でコンクリート構造物のクラックや圧壊等の発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図１〜図５を用いて説明する。ここで、図１は、本発明に係るコンクリート構造物を示す図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）はセグメント間継手の断面図、（Ｃ）はリング間継手の断面図、（Ｄ）は図１（Ａ）におけるＤ部拡大図である。なお、図１（Ｄ）において、シール材の図は省略してある。
【００１３】
図１（Ａ）に示すコンクリート構造物は、シールドトンネルを形成する環状の筒を周方向に複数に分割した形状をなしたセグメント１である。図示したセグメント１は、例えば、内部に鉄筋が配設され全体をコンクリートで覆った鉄筋コンクリート（Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ）製のＲＣセグメントである。セグメント１は、図示したように、湾曲した矩形形状をなしており、長手方向の端面はセグメント１をリング状に組み付けるセグメント間継手１ａを構成し、短手方向の端面はリング状に組まれたセグメント１同士を連結するリング間継手１ｂを構成している。そして、セグメント１の外周を構成するセグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂには、シール材２（主シール材２ａ及び補助シール材２ｂ）が張り廻らされている。また、セグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂの境界部はセグメント１の角部１ｃを形成している。図示したセグメント１では４つの角部１ｃを有している。なお、セグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂには、セグメント１同士を連結するボルト・ナット等の締結機構が設けられているが、ここでは図を省略している。
【００１４】
図１（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、セグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂには、略凹字形状のシール溝３（主シール溝３ａ及び補助シール溝３ｂ）が形成されている。ここで、主シール材２ａのシール溝を主シール溝３ａと称し、補助シール材２ｂのシール溝を補助シール溝３ｂと称する。各シール材２は、各シール溝３の側面と一定の隙間を空けて配置されて各シール溝３の底面に接着剤等により接続される。また、シール材２は、セグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂの端面よりも外方に突出するように配置される。そして、セグメント１同士のセグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂが接触するように接続されると、シール溝３の隙間でシール材２の弾性変形を受け止める。シール材２は、例えば、水膨張性のシール材２であり、セグメント１の接合後に周囲の水分を吸収してシール溝３内で膨張して、各セグメント１の目地を水密に止水する。なお、セグメント間継手１ａの主シール溝３ａを凹字形状に形成し、リング間継手１ｂの主シール溝３ａを凹字形状の一部を構成する段差部に凹字形状に形成しているが、これらは単なる一例であり、これらの形状及び組み合わせに限定されるものではない。
【００１５】
次に、セグメント１の角部１ｃにおけるシール部構造について説明する。図１（Ｄ）に示したＤ部拡大図は、角部１ｃのうち主シール材２ａ及び主シール溝３ａを含む部分であるが、説明の便宜上、以下では単にシール材２及びシール溝３と称することとする。図示したように、本発明のシール部構造は、角部１ｃを備えたセグメント１の側面（セグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂ）に形成されたシール溝３と、シール溝３に配置されたシール材２と、を有し、角部１ｃにおけるシール溝３に、シール材２の余剰分を吸収する逃げ空間４を形成したものである。
【００１６】
前記シール溝３は、図１（Ｄ）に示すように、底面３ｘと一対の側面３ｙ，３ｙにより構成されている。そして、前記逃げ空間４は、角部１ｃの底面３ｘを面取りした形状に構成される面取部４ａと、側面３ｙ，３ｙ及び面取部４ａにより囲まれた端面部４ｂ，４ｂと、により構成されている。すなわち、図示した逃げ空間４は三角柱形状をなしている。かかる面取部４ａを形成することにより、シール材２の過多が生じ易いセグメント１の角部１ｃにシール材２の余剰分を吸収することができる余裕を付加することができる。面取部４ａは、セグメント１の製造時に型取して形成することが好ましいが、セグメント１の製造後に機械加工して形成するようにしてもよい。なお、面取部４ａの大きさは、セグメント１の大きさや用途、シール材２の種類、シール溝３の形状等の条件から適宜設計されるものである。
【００１７】
図２は、セグメントの角部におけるシール材の配置方法を示す図であり、（Ａ）は第一の配置方法、（Ｂ）は第二の配置方法を示している。図２（Ａ）に示したように、シール材２の第一の配置方法は、シール溝３及び面取部４ａにシール材２を接着するようにしたものである。したがって、逃げ空間４は、一点鎖線で示したように、シール材２の外側に形成される。また、図２（Ｂ）に示したように、シール材２の第二の配置方法は、面取部４ａにはシール材２を接着させないようにシール溝３に接着するようにしたものである。したがって、逃げ空間４は、面取部４ａとシール材２により囲まれた部分に形成される。いずれにせよ、セグメント１の角部１ｃにおけるシール溝３の一部を面取部４ａにより削り取っているため、セグメント１の角部１ｃの空間は逃げ空間４の分だけ拡張されており、シール材２の余剰分を吸収することができる。
【００１８】
次に、本発明に係るシール部構造の作用について説明する。ここで、図３は、セグメントの接合部を示す図であり、（Ａ）はセグメント配置時、（Ｂ）はセグメント締結時、（Ｃ）はシール材膨張時を示している。なお、ここでは、シール材２を図２（Ａ）に示した第一の配置方法で接着したものを使用している。
【００１９】
図３（Ａ）に示すように、セグメント１の接合部は、例えば、既にリング状に接合されたセグメント１及びこれから接合されるセグメント１，１のリング間継手１ｂと、これからリング状に接合されるセグメント１，１同士のセグメント間継手１ａと、により構成され、Ｔ字状の目地となっている。シール材２は、セグメント１から突出するように配置されているため、セグメント１の接合時には、図３（Ａ）に示すように、まずシール材２同士が接触した状態となる。
【００２０】
続いて、各セグメント１のセグメント間継手１ａ及びリング間継手１ｂを締結機構（図示せず）により締め付けると、図３（Ｂ）に示すように、セグメント１同士が接触した状態となる。そして、シール材２は締結機構の締め付けにより弾性変形しシール溝３に押し付けられる。このとき、本発明では角部１ｃに逃げ空間４を形成しているため、図３（Ｂ）の状態において、逃げ空間４の容量だけ角部１ｃに余裕ΔＶを持たせることができ、シール材の過多を抑制することができる。この余裕ΔＶは、セグメント１の形状や締結方法、シール材２の種類や形状等の条件によって表出する箇所や方法が異なるが、例えば、図３（Ｂ）に示したように接合箇所に表出する場合もある。
【００２１】
その後、シール材２は、周囲の水分を吸収して膨張してセグメント１の接合部を水密に止水する。このとき、逃げ空間４による余裕ΔＶが存在することにより、シール材２がセグメント１を圧迫する押圧力を低減させることができ、セグメント１のクラックや圧壊を防止することができる。ここでは、シール材２がブチルゴム等の水膨張性を有する素材により形成されたシール材２を使用した場合について説明したが、本発明において必ずしも水膨張性のシール材２を使用する必要はない。水膨張性を有しないシール材２であっても、接合方法等により角部１ｃにシール材２が寄せられてシール材２が過多となる場合もあり、そのような場合であっても逃げ空間４を形成することによりシール材２がセグメント１を圧迫する押圧力を低減させることができ、セグメント１のクラックや圧壊を防止することができる。
【００２２】
次に、本発明に係るシール部構造の他の実施形態について説明する。ここで、図４は、本発明に係るシール部構造の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、（Ｄ）は第五実施形態を示している。なお、図１（Ｄ）に示した実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。また、説明の都合上、各図においてシール材２の図は省略してある。
【００２３】
図４（Ａ）に示す第二実施形態は、シール溝３の底面３ｘの面取部４ａに加えて、底面３ｘの両側の側面３ｙ，３ｙにも第二面取部４１，４１を形成したものである。このように、角部１ｃの側面３ｙ，３ｙも面取りすることにより、逃げ空間４を拡張することができる。
【００２４】
図４（Ｂ）に示す第三実施形態は、シール溝３の底面３ｘを面取りせずに、底面３ｘの両側の側面３ｙ，３ｙに第二面取部４１，４１を形成したものである。このように、角部１ｃの側面３ｙ，３ｙのみを面取りすることによっても、逃げ空間４を形成することができる。
【００２５】
図４（Ｃ）に示す第四実施形態は、シール溝３の底面３ｘの面取部４ａに加えて、底面３ｘの片側の側面３ｙに第二面取部４１を形成したものである。このように、角部１ｃの片側の側面３ｙも面取りすることにより、逃げ空間４を拡張することができる。ここでは、セグメント１の表面から遠い側の側面３ｙに第二面取部４１を形成している。したがって、セグメント１の表面から近い側の強度を維持しつつ逃げ空間４を形成することができる。なお、セグメント１の表面から近い側の強度が十分高い場合には、セグメント１の表面から近い側の側面３ｙにのみ第二面取部４１を形成するようにしてもよい。
【００２６】
図４（Ｄ）に示す第五実施形態は、図４（Ａ）に示した第二実施形態において、セグメント１の表面から遠い側の面取部４ａ及び第二面取部４１をセグメント１の表面から近い側の面取部４ａ及び第二面取部４１よりも大きく形成したものである。このように、逃げ空間４をセグメント１の表面から近い側から遠い側に傾斜させて形成することにより、セグメント１の表面から近い側の強度を維持しつつ逃げ空間４を形成することができる。なお、図示しないが、第二面取部４１，４１を形成せずに面取部４ａのみを傾斜させてもよいし、面取部４ａを形成せずに第二面取部４１，４１のみを傾斜させてもよい。
【００２７】
次に、本発明に係るシール部構造の更に他の実施形態について説明する。ここで、図５は、本発明に係るシール部構造の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第六実施形態、（Ｂ）は第七実施形態、（Ｃ）は第八実施形態、（Ｄ）は第九実施形態を示している。なお、図１（Ｄ）に示した実施形態と同じ構成部品については同じ符号を付し、重複した説明を省略する。また、説明の都合上、各図においてシール材２の図は省略してある。
【００２８】
図５（Ａ）に示す第六実施形態は、セグメント１の角部１ｃにおけるシール溝３の底面３ｘに凹部５１，５１を形成したものである。かかる構成によってもセグメント１の角部１ｃに逃げ空間４を形成することができる。また、２つの凹部５１，５１を連通するように形成してもよい。さらに、面取部４ａ又は第二面取部４１を形成し、その両側の底面３ｘに凹部５１を形成するようにしてもよい。
【００２９】
図５（Ｂ）に示す第七実施形態は、セグメント１の角部１ｃにおけるシール溝３の側面３ｙに凹部５２を形成したものである。かかる構成によってもセグメント１の角部１ｃに逃げ空間４を形成することができる。ここでは、セグメント１の表面１ｄから遠い側の側面３ｙに凹部５２を形成している。したがって、セグメント１の表面１ｄから近い側の強度を維持しつつ逃げ空間４を形成することができる。また、２つの凹部５２，５２を連通するように形成してもよい。さらに、面取部４ａ又は第二面取部４１を形成し、その両側の側面３ｙに凹部５２を形成するようにしてもよい。なお、セグメント１の表面１ｄから近い側の強度が十分高い場合には、セグメント１の表面１ｄから近い側の側面３ｙにのみ凹部５２を形成するようにしてもよいし、底面３ｘの両側の側面３ｙ，３ｙに凹部５２を形成するようにしてもよい。
【００３０】
図５（Ｃ）に示す第八実施形態は、図１（Ｄ）に示した実施形態の面取部４ａに凹部５３を形成したものである。このように、面取部４ａに凹部５３を形成することにより、逃げ空間４を拡張することができる。また、図示しないが、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示した第二〜第五実施形態の面取部４ａ又は第二面取部４１に凹部５３を形成するようにしてもよい。また、面取部４ａに複数の凹部５３を形成するようにしてもよい。
【００３１】
図５（Ｄ）に示す第九実施形態は、セグメント１の角部１ｃにおけるシール溝３の側面３ｙ，３ｙを部分的に切り欠いて凹部５４を形成したものである。かかる構成によってもセグメント１の角部１ｃに逃げ空間４を形成することができる。また、凹部５４を形成してから面取部４ａ又は第二面取部４１を形成するようにしてもよい。
【００３２】
以上、コンクリート構造物としてセグメント１を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、ボックスカルバートや床版等のコンクリート構造物にも適用することができる。なお、ボックスカルバートは、都市下水路、農業用排水路、地下歩道、道路横断用暗渠等に使用される略矩形筒状のコンクリート構造物である。
【００３３】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、各実施形態を適宜組み合わせてもよい、補助シール材２ｂの補助シール溝３ｂにも上述した実施形態を適用してもよい等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々変形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係るコンクリート構造物を示す図であり、（Ａ）は外観図、（Ｂ）はセグメント間継手の断面図、（Ｃ）はリング間継手の断面図、（Ｄ）は図１（Ａ）におけるＤ部拡大図である。
【図２】セグメントの角部におけるシール材の配置方法を示す図であり、（Ａ）は第一の配置方法、（Ｂ）は第二の配置方法を示している。
【図３】セグメントの接合部を示す図であり、（Ａ）はセグメント配置時、（Ｂ）はセグメント締結時、（Ｃ）はシール材膨張時を示している。
【図４】本発明に係るシール部構造の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第二実施形態、（Ｂ）は第三実施形態、（Ｃ）は第四実施形態、（Ｄ）は第五実施形態を示している。
【図５】本発明に係るシール部構造の他の実施形態を示す図であり、（Ａ）は第六実施形態、（Ｂ）は第七実施形態、（Ｃ）は第八実施形態、（Ｄ）は第九実施形態を示している。
【符号の説明】
【００３５】
１  セグメント
１ａ  セグメント間継手
１ｂ  リング間継手
１ｃ  角部
１ｄ  表面
２  シール材
２ａ  主シール材
２ｂ  補助シール材
３  シール溝
３ａ  主シール溝
３ｂ  補助シール溝
３ｘ  底面
３ｙ  側面
４  逃げ空間
４ａ  面取部
４１  第二面取部
５１，５２，５３，５４  凹部
【図１】
0005177646.tif 000002
【図２】
0005177646.tif 000003
【図３】
0005177646.tif 000004
【図４】
0005177646.tif 000005
【図５】
0005177646.tif 000006