(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートの外面にスライド可能に設けられた山留用スライド鋼板を備えたトンネル用セグメントの止水構造であって、前記スキンプレートに設けられた長孔の周辺外面に、該スキンプレートと前記山留用スライド鋼板との間を止水する環状止水材が配置され、かつ、前記山留用スライド鋼板に該山留用スライド鋼板の駆動手段を接続するために穴部が設けられているトンネル用セグメントの止水構造において、
前記環状止水材が、隣接し合う一対の凸部を前記穴部の径を超える間隔でもう一対有することを特徴とするトンネル用セグメントの止水構造。
【請求項２】
前記スキンプレートに接する部分が非水膨脹性ゴム部材からなり、複数条の凸部形成部分が、該非水膨脹性ゴム部材上に積層された水膨脹性ゴム部材からなる請求項１記載のトンネル用セグメントの止水構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル用セグメントの止水構造に関し、特に所定の間隔をおいて隣接して掘削したトンネル間の地山を掘削して拡幅し、トンネル同士を接続するためのトンネル用セグメントの止水構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、都市トンネルは地上構造物に比べて建設コストが高く、維持費も地上部の道路に比べて不経済なことが多い。このため、やむを得ない箇所に地下道路が建設されることが多く、トンネル区間はなるべく短く、なるべく浅く設置してアプローチ部分を短くするのが普通である。
【０００３】
また、地下トンネルの施工にあたっては、一般に開削工法が採用されることが多いが、最近の工事では沿道の環境から開削工法が採用できない場合が増加する傾向にある。
【０００４】
このように開削工法が採用できない場合、シールド工法を採用して対処することが一般的である。現在のシールド工法では、円形断面が基本断面であり、その最大直径は１４ｍに達し、更には直径１９ｍ程度の大口径シールドの計画もなされているのが現状である。しかし、大口径の円形シールドを採用する場合には、機械製作費が巨大となり、機械重量の増加、セグメント重量の増加、立坑用地の確保等、大都市内での工事環境に対して適応し難いという問題があった。また、大口径のシールドの場合、土被りが大きく必要となり、比較的土被りの小さなトンネルを設置するような場合には採用し難く、例えば、非常駐車帯等を一定区間毎に設置したいような場合には、シールド機が過大設備となってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、機械製作費を抑え、機械重量やセグメント重量を抑え、立坑用地の確保等大都市内での工事環境に対して容易に適応し得、土被りも小さくて済み、トンネル断面の拡大、縮小、分岐や合流などの施設の設置、非常駐車帯等の一定間隔毎の設置に容易に対処でき、数百ｍ程度の中距離、短距離のトンネルに対してもシールド機が課題となることがなく、しかも土圧対策や止水対策を行いつつトンネル間の地山の掘削をおこなうことのできるトンネル接続用セグメントが開発された（特開平７−２５９４７３号公報）。
【０００６】
かかるトンネル接続用セグメントは、所定の間隔をおいて隣接して掘削したトンネル間の地山を掘削して拡幅し、トンネル同士を接続する際に用いるセグメントである。これは、矩形断面のセグメント本体と、このセグメント本体の矩形断面対向位置のスキンプレート外面にスライド可能に設けられた山留用スライド鋼板と、前記セグメント本体内に配設されて前記山留用スライド鋼板を地山に圧入するスライド駆動手段とを備えている。図９に示すように、スキンプレート１０には、セグメント本体の軸方向と直交する方向にわたる長孔１１が形成されると共に、この長孔１１の周囲外面には前記山留用スライド鋼板１２との間の止水を行なう止水材１が配設されている。前記山留用スライド鋼板１２には、前記スキンプレートの長孔１１に臨み、前記長孔１１を介してスライド駆動手段１５と接続される接続部（穴部）１３が形成されている。従来の止水材１は、長孔１１の外周に接合板１４を介して形成された取付溝１６内に一部突出状態ではめ込まれたもので、止水材１としては、例えばゴムリングが用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記特開平７−２５９４７３号公報に記載されたトンネル接続用セグメントにおいては、スキンプレートに、セグメント本体の軸方向と直交する方向にわたる長孔が形成され、この長孔の周囲外面に山留用スライド鋼板との間の止水を行なう環状止水材が配設されるが、従来においてはこの環状止水材に以下のような問題があることが分かった。
【０００８】
即ち、環状止水材は、山留用スライド鋼板を移動する前は図１０の（イ）に示すように長孔の周囲外面に均一に存在するが、施工後の環状止水材周辺の状況を確認すると、山留用スライド鋼板を移動する際に止水材がめくれ上がるか（図１０（ロ））、剥れた（図１０（ハ））箇所が多数観られた。
【０００９】
そこで本発明の目的は、トンネル用セグメントの止水構造において、スライド鋼板移動による施工後においてもめくれたり剥れることなく良好に止水機能を果たし得るようにすることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、山留用スライド鋼板移動による環状止水材のめくれまたは剥れ現象は、山留用スライド鋼板に設けられた、スライド駆動手段と接続される接続部の穴部が原因であることが分かった。そこで本発明者らは、山留用スライド鋼板の穴部が環状止水材と接触しても該止水材がめくれ上がったり剥れることのない環状止水材の形状につきさらに鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
【００１１】
即ち、本発明のトンネル用セグメントの止水構造は、スキンプレートの外面にスライド可能に設けられた山留用スライド鋼板を備えたトンネル用セグメントの止水構造であって、前記スキンプレートに設けられた長孔の周辺外面に、該スキンプレートと前記山留用スライド鋼板との間を止水する環状止水材が配置され、かつ、前記山留用スライド鋼板に該山留用スライド鋼板の駆動手段を接続するために穴部が設けられているトンネル用セグメントの止水構造において、
前記環状止水材が、隣接し合う一対の凸部を前記穴部の径を超える間隔でもう一対有することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明のトンネル用セグメントの止水構造は、スキンプレートに接する部分が非水膨脹性ゴム部材からなり、複数条の凸部形成部分が、該非水膨脹性ゴム部材上に積層された水膨脹性ゴム部材からなることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明を図面に基づき具体的に説明する。
図１は、本発明の好適例としての環状止水材１の、スライド鋼板に設けられた穴部と接触する部分の断面図である。この止水材では、スライド鋼板に設けられた穴部と接触する部分に一対の凸部２が２組適宜間隔をおいて設けられている。
【００１４】
一対の凸部上をスライド鋼板に設けられた穴部が通過する際、図２に示すように一方の凸部が他方の凸部に覆い被さって保護する役割を果たし、同時にもう一組の一対の凸部がスライド鋼板移動時の止水を確実なものとする。
【００１５】
かかる環状止水材１は、図３に示すように、スキンプレート１０の長孔１１の外周に形成された取付溝１６内に凸部２を突出させた状態ではめ込まれ、山留用スライド鋼板１２を移動する際に、複数条の凸部２が該スライド鋼板に設けられた穴部１３と接触する。このように、穴部１３と接触する部分に複数条の凸部２を設けたことにより、従来のゴムリングに比べ止水効果を格段に高めることができると同時に、スライド鋼板に設けられた穴部のエッジによって止水材がめくれたり、剥れたりするのを防止することができる。
【００１６】
複数条の凸部の数および凸部の形状は特に制限されるべきものではなく、例えば図４の（イ）〜（ハ）に示す断面形状とすることができ、またその数も図５に示すように多数設けてもよい。但し、図６に示すように、凸部が２条だけでその２条をスライド鋼板に設けられた穴部が完全に飲み込んでしまうような場合には止水の面で好ましくなく、この場合は図１に示すようにもう一対の凸部２を穴部１３の径を超える間隔で設けることが好ましい。
【００１７】
本発明の環状止水材は、スライド鋼板に設けられた穴部と接触する部分のみを複数条の凸部で形成すればよく、スキンプレートの長孔の長手方向の側面は従来の１条の凸部のみでもよく、あるいは複数条の凸部を設けてもよい。止水材の当該複数条の凸部と長手方向の凸部との関係を図７に示す。図７は、いずれも本発明の環状止水材の例である。この図では簡略化のため、環状止水材の凸条だけを全体図として示してある。
【００１８】
本発明の環状止水材１は、止水効果およびスキンプレートとの接着性を高めるために、該スキンプレートに接する部分を非水膨脹性ゴム部材３とし、複数条の凸部２形成部分を含む上層部を、該非水膨脹性ゴム部材３上に積層された水膨脹性ゴム部材４とすることが好ましい。
【００１９】
本発明において使用する非水膨脹性ゴム部材は、水分に触れても体積が変化しない特性を有するゴム部材である。かかるゴム部材を構成する非水膨脹性材料には特に制限はなく、化学工業技術分野で利用されている樹脂の弾性材料を使用することができ、天然ゴム、合成ゴム、例えばエチレン・プロピレン・ジエン・ターポリマー（ＥＰＤＭ）等のゴム系樹脂及び該ゴム系樹脂の加硫物を好ましく使用することができ、特に上記ゴム系樹脂の加硫物を好ましく使用することができる。
【００２０】
また、本発明において使用する水膨脹性ゴム部材は、水分を吸収することにより膨脹する特性を有するゴム部材である。かかる水膨脹性ゴム部材を構成する水膨脹性材料は、種々のものを使用することができ、水膨脹性物質、又は該水膨脹性物質に非水膨脹性樹脂を混練した水膨脹性材料等を使用することができる。
【００２１】
前記水膨脹性物質としては、水膨脹性ポリウレタン、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、デンプン−アクリル酸共重合体、スチレン−無水マレイン酸共重合体及びこれらの共重合体の塩、ポリアクリル酸ソーダ、ポリビニルアルコール−無水マレイン酸共重合体及びこれらの架橋物、ビニルエステル、エチレン系不飽和カルボン酸及びそのケン化物等が挙げられるが、好ましくは水膨脹性ポリウレタン樹脂である。
【００２２】
かかる水膨脹性ポリウレタン樹脂の代表的な例としては、一般式、
Ｒ［（ＯＲ’）n ］p
〔式中、Ｒは多価アルコール残基、（ＯＲ’）はオキシエチレン基と炭素原子数３〜４のアルキレン基とからなるポリオキシアルキレン鎖（但し、オキシエチレン基の割合は（ＯＲ’）全体の２０〜１００重量％を占める）、ｎはオキシアルキレン基の重合度を示す数で、水酸基当量が２００〜２５００となるに相当する数、ｐは２〜８、好ましくは２〜４の数〕で示されるポリエーテルポリオールの一種または二種以上の混合物と、ポリイソシアネートとを反応せしめて得られる末端ＮＣＯ含量１〜１２％、好ましくは２〜７重量％の末端ＮＣＯ基含有ウレタンプレポリマーが挙げられる。
【００２３】
上記多価アルコールとしては、例えば二価アルコール（例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等）、三価アルコール（例えばグリセリン、トリオキシイソブタン、１，２，３−ブタントリオール、１，２，３−ペンタントリオール、２−メチル−１，２，３−プロパントリオール、２−メチル−２，３，４−ブタントリオール、２−エチル−１，２，３−ブタントリオール、２，３，４−ペンタントリオール、２，３，４−ヘキサントリオール、４−プロピル−３，４，５−ヘプタントリオール、２，４−ジメチル−２，３，４−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，４−ペンタントリオール、トリメチロールプロパン等）、四価アルコール（例えばエリトリット、ペンタエリトリット、１，２，３，４−ペンタンテトロール、２，３，４，５−ヘキサンテトロール、１，２，３，５−ペンタンテトロール、１，３，４，５−ヘキサンテトロール等）、五価アルコール（例えばアドニット、アラピット、キシリット等）、六価アルコール（例えばソルビット、マンニット、イジット等）等を例示することができる。
【００２４】
また、上記一般式で示されるポリエーテルポリオールは、かかる多価アルコールに常法によりエチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドを所望の分子量となるように、且つエチレンオキサイド基含量が所望の含量となるように付加せしめることによって製造することができる。また、エチレンオキサイドと炭素原子数３〜４のアルキレンオキサイドとはランダム状でもブロック状に付加してよい。また、上記ポリエーテルポリオール中のオキシエチレン基の重量割合は２０〜１００重量％がよく、２０重量％未満では水膨脹性が不十分となることがあるので好ましくない。
【００２５】
ポリイソシアネートとしては任意のもの、例えば、１，４−ブタンジイソシアネート、１，６−ヘキサンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート、１，５−ビス−イソシアナト−１，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，３−ビス−（イソシアナトメチル）−ベンゼン及びメチルシクロヘキサンジイソシアネート等を使用することができる。脂肪酸トリイソシアネートは部分的に併用しうる。芳香族ポリイソシアネートも使用することができ、任意の芳香族ジイソシアネート、例えば２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートまたはそれらの混合物、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ｍ−またはｐ−フェニレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート及びそれらの異性体を例示することができる。
【００２６】
カルボジイミド基、ウレトジオン基、ウレタン基、ウレトイミン基、ビウレット基またはイソシアヌレート環を含有する芳香族ポリイシシアネートも使用できる。
【００２７】
上述のようにして得られるイソシアネート基含有プレポリマーは、単独で使用することも可能であり、また活性水素化合物と混合、硬化させて使用することも可能である。
【００２８】
かかる活性水素化合物とは、１分子当たり２〜６個の活性水素基を有し、且つ活性水素基当たりの平均分子量が３０〜１５，０００なるポリオール、ポリアミン、またはそれらの混合物であって、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の低分子量ジ又はトリオール、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイド共重合体等のポリアルキレングリコール、エチレンオキサイド−プロピレンオキサイドの如きアルキレンオキサイドとグリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオールの如き低分子量トリオール又はペンタエリスリトールの如き低分子量テトラオール又はソルビトールの如き低分子量ヘキサオールとの重合物、エチレンジアミン、４，４−メチレンビス−１−クロロアニリン等のポリアミン又はそれらと上記アルキレンオキサイドとの重合物が挙げられる。
【００２９】
イソシアネート基含有プレポリマーと活性水素化合物との反応に際しては、一般にイソシアネート基と活性水素化合物との反応を促進させる従来公知の触媒、例えばトリエチルアミン、トリエチレンジアミン、Ｎ−モルホリン、スタナスオクトエート、ジブチルジラウレート等を添加することができる。
【００３０】
上記イソシアネート基含有プレポリマーにおける上記ポリイソシアネートと上記活性水素化合物の使用割合は、〔ＮＣＯ〕／〔Ｈ＋〕比が、好ましくは０．８〜１．４、より好ましくは１．０〜１．２の範囲である。
【００３１】
上記水膨脹性物質と混練することができる非水膨脹性樹脂としては天然ゴム、合成ゴム、例えばＥＰＤＭ等のゴム系樹脂、ポリ塩化ビニル及びその共重合体等の塩化ビニル系樹脂、塩化ビニル系樹脂に可塑材を併用した軟質塩化ビニル系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン及びそれらの共重合体、シリコン樹脂等が挙げられ、これらのなかでもゴム系樹脂が好ましい。
【００３２】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づき説明する。
止水材の形状の違いによる止水効果について以下の試験を行った。
図８（イ）〜（ハ）に示す止水材（使用材料：アデカウルトラシール、旭電化工業（株）製）の底面部片側を拘束し、インストロン型万能試験機（圧縮機）を用い、圧縮速度５ｍｍ／ｍｉｎにて目開き７ｍｍ、５ｍｍおよび２ｍｍのときの圧縮応力を測定した。得られた結果を下記の表１に示す。
なお、実際のトンネル接続用セグメントへの止水材の適用に際しては、目開き５ｍｍ時において圧縮応力が４ｋｇｆ／ｃｍ２以上あれば満足した止水効果が得られる。
【００３３】
【表１】
0003894517.tif 000002
【００３４】
表１に示す試験結果より、単数の凸部より複数条の凸部が存在する方が明らかに止水効果に優れていることが分かる。また、スライド鋼板に設けられた穴部と接触する部分に図８の（ロ）および（ハ）のように複数条の凸部が形成されていると、スライド鋼板のスライド時に前記穴部のエッジによって止水材がめくれたり、剥れたりすることもなかった。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明のトンネル用セグメントの止水構造においては、スキンプレートに形成された長孔の周囲外面に配設することにより、長孔の存在に拘らず、確実な止水を行うことができ、スライド鋼板のスライド時においても、止水材がめくれたり、剥れたりすることがない。よって、山留用スライド鋼板に形成した長孔に臨むねじ穴にスライド駆動手段を接続することにより、山留用スライド鋼板を止水を確実に行いながら地山に圧入することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例環状止水材の断面図である。
【図２】スライド鋼板移動時における上記環状止水材の形状変化を示す説明図である。
【図３】上記環状止水材をスキンプレートの長孔の外周に形成された取付溝１６内に取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】（イ）〜（ハ）は、夫々本発明の他の一例環状止水材の断面図である。
【図５】本発明の更に他の一例環状止水材の断面図である。
【図６】環状止水材の２条の凸部がともにスライド鋼板の穴部に飲み込まれた状態を示す断面図である。
【図７】（イ）〜（チ）は、夫々本発明の一例環状止水材の凸条のみを示す平面図である。
【図８】（イ）〜（ハ）は、夫々実施例で用いた環状止水材の凸部の形状を示す断面図である。
【図９】従来の環状止水材と接触状態にある山留用スライド鋼板を示す断面図である。
【図１０】山留用スライド鋼板を移動したときの従来の環状止水材の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
１  環状止水材
２  凸部
３  非水膨脹性ゴム部材
４  水膨脹性ゴム部材
１０  スキンプレート
１１  長孔
１２  スライド鋼板
１３  穴部
１４  接合板
１５  スライド駆動手段
１６  取付溝
【図１】
0003894517.tif 000003
【図２】
0003894517.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003894517.tif 000008
【図７】
0003894517.tif 000009
【図８】
0003894517.tif 000010
【図９】
0003894517.tif 000011
【図１０】
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