(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シール材を使用したセグメントにおいて、セグメント間に配されたシール材の前記セグメントと接合しない側の端面に切れ目が設けられており、前記シール材とその両側に配されたセグメントとの接合端面は固着されておらず、前記シール材の前記切れ目は、前記両側の接合端面のそれぞれの側にそれぞれ設けられており、前記セグメント間には両側のセグメントのそれぞれにシール溝が設けられ、前記シール溝における前記セグメント間の間隔は、前記シール溝が設けられていないセグメント間の間隔よりも大きく形成され、そして、前記シール材が前記シール溝内に配されていることを特徴とするシール材を使用したセグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールド工法において用いられるシール材を使用したセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法は、地下管渠築造工事の中で主要な施工方法である。しかし、大都市を中心にその施工は、より、深層化、大断面化する方向にあり、それに伴い高い地下水圧及び地中既設構造物の制約等、施工条件は過酷になっている。従って止水技術の向上が強く望まれている。
【０００３】
図１７は、シールドトンネルの一例を示す説明図である。シールドトンネルＡは、複数のセグメント１を各セグメント間でシール材を介して接合してなっている。従来、図１７に示すようなシールドトンネルの施工において、セグメントの継手部を止水するためのシール材として、単にゴム圧縮による止水機能によるシール材が使用されている（以下、「先行技術１」という）。
【０００４】
更に、近年は、シールドトンネルの高深度化に伴い、更に止水機能を向上した水膨張性ゴムを使用したシール材が使用されている（以下、「先行技術２」という）。しかし、先行技術２の水膨張性ゴムを使用したシール材もゴムの圧縮力の向上を目指したものであり、基本的には先行技術１のシール材を延長した技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術１はゴムの圧縮力を利用して水圧に対抗するものであるため、水圧が圧縮力を超えると止水機能を果たせない弱点がある。
【０００６】
また、先行技術２の水膨張性のゴムを使用したシール材は、先行技術１よりも圧縮力が大きくなるので安全度は高いが、水圧に関する先行技術１と同様の問題を含んでいる。
【０００７】
従って、この発明の目的は、シールド工法における従来の問題を解決し、高深度の水圧に対抗可能な止水機能を有するシール材を使用したセグメントを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、シール材を使用したセグメントにおいて、セグメント間に配されたシール材の前記セグメントと接合しない側の端面に切れ目が設けられており、前記シール材とその両側に配されたセグメントとの接合端面は固着されておらず、前記シール材の前記切れ目は、前記両側の接合端面のそれぞれの側にそれぞれ設けられており、前記セグメント間には両側のセグメントのそれぞれにシール溝が設けられ、前記シール溝における前記セグメント間の間隔は、前記シール溝が設けられていないセグメント間の間隔よりも大きく形成され、そして、前記シール材が前記シール溝内に配されていることに特徴を有するものである。
【００１４】
本発明において、セグメントの接合部にシール材を配する点は従来技術と同様であるが、本発明の特徴は、更に、浸入水の圧力を利用してセグメントとシール材との接合端面（「接合端面」という）の密着力を高め閉塞作用及び止水作用を強化する機能を設けたことにある。従来のシール材は断面形状が矩形又は長楕円形であるが、このようなシール材のセグメントと接合しない側の端面、すなわち、水圧が作用する側の端面に所定深さの切れ目が設けられている。上記の接合端面のうち、切れ目を設けた位置に近いほうの接合端面は固着（接着）しておらず、切れ目から遠いほうの接合端面のみが固着されている。
【００１５】
本発明は、両側の接合端面を固着せず、両側の接合端面のそれぞれの側にそれぞれ切れ目を設け、この２つの切れ目により両側の接合端面の密着力を高める。
【００１６】
本発明セグメントとして、コンクリートセグメント及びスチール製セグメントを適用することができる。本発明シール材としてゴム製シール材を用いることができる。また、水膨張性ゴムを用いることもできる。水膨張性ゴムは、水を吸収し、浸透圧により膨張するゴムである。
【００１７】
シール材の切れ目は、簡便な方法により製作することができる。例えば、シール材本体を切削加工して切れ目を入れる方法や、ゴム製のシール材本体の表面に更にゴム板を重ね、その重ね部のうち一部を接着し、残る部分を接着しないで接着しない部分を切れ目とするなどの方法である。
【００１８】
セグメント間に配されたシール材は、シール材（ゴム）自体の圧縮力により接合端面を閉塞する。更に、切れ目内へ浸入した水の圧力によって切れ目が開き、切れ目の側面のシール材がセグメントに密着し閉塞効果が高まる。浸入水の圧力の大きさに応じて密着力は増すので、ゴムが破れない限りどのように大きな水圧にも対応することができ、優れた止水効果がもたらされる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２０】
［参考例１］
図１は、この発明の参考例１に係るセグメントの継手部を示す断面図である。図１に示すように、セグメント１とセグメント２との間には、断面矩形のシール材３が配されている。セグメント１、２はコンクリート製である。シール材３はゴム製である。シール材３の端面とセグメント１の端面とが接合する接合端面４は、接着等の手段により固着されている。一方、シール材３の端面とセグメント２の端面とが接合する接合端面５は固着されておらず、当接している。
【００２１】
シール材３のセグメント１、２と接合しない端面、すなわち、水圧が作用する側の端面６には、所定深さの切れ目７が設けられている。切れ目７は、図１に示すように、より多く水圧が作用する側の端面６に設けられている。また、切れ目７は、端面６のシール材全長にわたり設けられている。そして、切れ目７は、固着された接合端面４よりも固着されていない接合端面５に近い位置に設けられている。
【００２２】
接合端面５はシール材３とセグメント２とが固着されていないので、水圧によって水が接合端面５を通って下方に通過することができる。しかし、固着されていない接合端面５のほうに切れ目７を設けることにより、切れ目７内への浸入水の圧力によって切れ目７が開き、切れ目７の側面のシール材３ａがセグメント２に密着し接合端面５が閉塞する。切れ目７への浸入水の圧力の大きさに応じて密着力は増すので、シール材３（ゴム）が破れない限りどのように大きな水圧にも対応できる。
【００２３】
本発明はコンクリートセグメント、及び、スチール製セグメントに適用することができる。また、本発明に用いるシール材は、セグメント以外のシール用途に使用することもできる。シール材としてゴム製シール材を用いたが、水膨張性ゴムを用いることもできる。
【００２４】
図４〜７、図１５は、シール材を示す断面図である。図４〜７、図１５において接合端面４が固着され、接合端面５が固着されていない。図４に示すシール材８は、シール材本体に切れ目９が切削されて設けられている。図５に示すシール材１０は、シール材本体１０ａの表面にゴム板１１を重ね、重ねた当接部の一部分１１ａを接着し、残りの部分を接着しないで残している。この残りの部分が切れ目１２として機能する。図８、図９は、シール材の切れ目を説明する断面図である。図８に示す切れ目１８は、水圧により切れ目が拡大するのを防止するため、底部が円形に設けられている。図９に示す切れ目１９は、切れ目が水圧を受けやすいよう入口部が広くなっている。
【００２５】
図６に示すシール材１３は、接合端面５側に切れ目１４を有する。そして、シール材１３の切れ目１４から接合端面4側の部分が、接合端面５側の突出部１３ａを残して削除されている。図６において、切れ目１４への浸入水の圧力によって突出部１３ａが接合端面５側のセグメント２，２２（図１、２参照）と密着する。図７に示すシール材１５は、図６のシール材１３とほぼ同形であるが、シール材本体１５ａの表面にゴム板１６を、突出部１６ａを突出させて重ね、重ねた当接部１６ｂを接着して切れ目１７を設けている。切れ目１７への浸入水の圧力によって突出部１６ａが接合端面５側のセグメント２、２２（図１、２参照）と密着する。図１５に示すシール材４７は、図６に示すシール材の切れ目を傾斜させた例である。なお、図４〜７、図１５のシール材はいずれも矩形断面であるが、他の形状、例えば円形断面等でもよい。
【００２６】
［参考例２］
図２は、この発明の参考例２に係るセグメントの継手部を示す断面図、図３は斜視図である。図３においては、他方側のセグメント２２は記載を省略している。図２、図３に示すように、セグメント２１及び２２の接合端面部には、シール溝２３、２４が設けられている。参考例２に使用されているシール材３は、参考例１に使用される図１に示すシール材３と同じものである。切れ目７は、シール材３のセグメント２１、２２と接合しない端面、すなわち、水圧が作用する側の端面６に設けられている。シール溝２３内においてシール材３とセグメント２１との接合端面２５が固着され、一方、シール溝２４内においてシール材３とセグメント２２との接合端面２６が固着されていない。本参考例においては、参考例１に使用した図４〜７、図１５に示すシール材を用いることができる。
【００２７】
［実施の形態１］
図１０は、この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。図１０に示すように、本実施の形態に係るシール材３１は、２つの切れ目３２、３３を有している。切れ目３２、３３は、両側のセグメントとの接合端面４、５（２５、２６）のそれぞれの側に設けられている。なお、図１０〜１３では接合端面４、５を記載している。このような、シール材３１を、図２、図３に示すセグメント２１と２２との間に配する（図示せず）。そして、シール材３１とセグメント１、２（２１、２２）との接合端面４、５（２５、２６）はいずれも固着しないで、当接させるのみとする。
【００２８】
切れ目３２、３３に浸入した水の圧力により接合端面４、５（２５、２６）においてシール材３１とセグメント１及び２（セグメント２１及び２２）とが密着し、セグメント１、２（２１、２２）間に十分な閉塞、止水機能をもたらすことができる。
【００２９】
図１０〜１４は、シール材の実施例を示す断面図である。図１０〜１４に示すシール材のうち、図１０に示すシール材３１は、シール本体に２つの切れ目３２、３３が切削されて設けられている。図１１に示すシール材３４は、シール材本体３４ａの両側の表面にゴム板３５、３６を重ね、重ねた当接部の一部分３５ａ、３６ａを接着し、残りの部分を接着しないで残している。この残りの部分、３７、３８が切れ目として機能する。図１２に示すシール材３９は、両側の接合端面の突出部３９ａ、３９ａを残して、中央部が削除され切れ目４０、４０として機能する。図１３に示すシール材４１は、シール材本体４１ａの両側の表面にゴム板４２、４３を、突出部４２ａ、４３ａを突出させて重ね、重ねた当接部４２ｂ、４３ｂを接着して切れ目４４、４５を設けている。図１４に示すシール材４６は、図１２に示すシール材の切れ目を傾斜させた例である。
【００３０】
なお、切れ目は、図１〜２、図６〜９、図１２〜１５のように幅をあけて設けても、図４〜５、図１０〜１１のように当接して設けてもよい。
【００３１】
［参考例３］
図１６は、この発明の参考例３に係るセグメントの継手部を示す断面図である。本参考例は、シール材同士が接合するようになっている。図１６に示すように、シール材５３の端面とセグメント５１とが接合する接合端面５５は接着等の手段により固着されている。シール材５４の端面とセグメント５２とが接合する接合端面５６は接着等の手段により固着されている。シール材５３とシール材５４とが接合する接合端面５７は、固着されておらず当接している。
【００３２】
シール材５３、５４の、接合端面５５、５６、５７以外の端面、すなわち、水圧が作用する端面５８、５９には、所定深さの切れ目６０、６１が設けられている。切れ目６０、６１は、より多く水圧が作用する側の端面５８、５９に設けられている。また、切れ目６０、６１は、端面５８、５９のシール材全長にわたり設けられている。そして、切れ目６０、６１は、接合端面５５、５６よりも接合端面５７に近い位置に設けられている。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば下記に示す有用な効果がもたらされる。
（１）  シール材のゴムの圧縮力に加えて、シール材に切れ目を設けて切れ目内に水を浸入可能とし、浸入した水の圧力により切れ目が開き、切れ目の側面のシール材がセグメントに押し付けられて密着し優れた閉塞及び止水効果が得られる。
（２）  切れ目を設けたことにより、高深度化等により水圧がシール材を構成するゴムの圧縮力以上に高くなっても、切れ目内に浸入した水の圧力により切れ目が開き切れ目の側面のシール材がセグメントに密着し優れた閉塞及び止水効果が得られる。
（３）  切れ目を２つ設けて両側の接合端面に作用させることにより、両側の接合端面において高い止水効果を得ることができる。
（４）  シール材に切れ目を入れるには、ゴムからなるシール材本体に切れ目を切削して設ける方法や、シール材本体の表面にゴム板を重ね、重ね部の一部分を接着し、接着しない部分を切れ目とする方法などの方法により容易に製作が可能である。
（５）  本発明シール材及びセグメントによれば、セグメント継手部のシール性が向上し、シールドトンネル等に用いることによりシールド工法の施工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の参考例１に係るセグメントの継手部を示す断面図である。
【図２】  この発明の参考例２に係るセグメントの継手部を示す断面図である。
【図３】  この発明の参考例２に係るセグメントの継手部を示す斜視図である。
【図４】  この発明の参考例１、２に係るシール材を示す断面図である。
【図５】  この発明の参考例１、２に係るシール材を示す断面図である。
【図６】  この発明の参考例１、２に係るシール材を示す断面図である。
【図７】  この発明の参考例１、２に係るシール材を示す断面図である。
【図８】  シール材の切れ目を説明する断面図である。
【図９】  シール材の切れ目を説明する断面図である。
【図１０】  この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。
【図１１】  この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。
【図１２】  この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。
【図１３】  この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。
【図１４】  この発明の実施の形態１に係るシール材を示す断面図である。
【図１５】  この発明の参考例１、２に係るシール材を示す断面図である。
【図１６】  この発明の参考例３に係るセグメントの継手部を示す断面図である。
【図１７】  シールドトンネルの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２  セグメント
３  シール材
４、５  接合端面
６  端面
７  切れ目
８、１０、１３、１５  シール材
９、１２、１４、１７  切れ目
１１、１６  ゴム板
１８、１９  切れ目
２１、２２  セグメント
２３、２４  シール溝
２５、２６  接合端面
３１、３４、３９、４１、  シール材
３２、３３、３７、３８、４０、４４、４５  切れ目
３５、３６、４２、４３  ゴム板
４６、４７  シール材
５１、５２  セグメント
５３、５４  シール材
５５、５６、５７  接合端面
５８、５９  端面
６０、６１  切れ目
Ａ  シールドトンネル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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