(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート材質で形成され、注入孔が貫通形成されたセグメント本体と、
前記注入孔に挿入され、貫通した中空部が形成された注入管部材、及び前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材を備えるグラウト装置とを含み、
前記注入材は、前記注入管部材の長手方向の他側から注入され、前記他側とは逆方向の一側から吐出され、
前記注入管部材の内周面は、
ネジ部ネジ山が形成されたネジ部と、
前記ネジ部の前記注入管部材の一側に備えられ、前記逆流防止部材が設けられる可動部とを含み、
前記注入管部材は、前記可動部の内部に管状に備えられ、内周面が前記ネジ部から前記注入管部材の中心方向に段差を有して延び、前記逆流防止部材により前記注入管部材が閉鎖されると前記逆流防止部材が密着する密着部をさらに含み、
前記逆流防止部材は、前記可動部に設けられ、注入材の注入が完了すると前記密着部に密着して前記注入管部材を遮断するチェックバルブを含み、
前記逆流防止部材は、
前記可動部の内周面に結合される装着リングと、
前記装着リングに固定されて前記チェックバルブに結合され、前記チェックバルブを前記密着部側に付勢する連結スプリングとをさらに含み、
前記装着リングは、前記可動部の内周面に円周方向に沿って形成された挿入孔に挿入結合され、
前記連結スプリングは、前記装着リングに貫通形成された装着孔に挿入される固定片と、前記固定片に連結されるヒンジと、前記ヒンジを中心に旋回して前記チェックバルブに結合されるバルブ結合片とを含む、
セグメント。
【請求項２】
前記グラウト装置は、前記注入管部材の内部に挿入されて前記中空部を密閉する密閉部材をさらに含む、請求項１に記載のセグメント。
【請求項３】
前記注入管部材は、前記可動部と前記ネジ部の境界部分に備えられ、前記注入管部材の内周面から内側に突出して前記密着部に結合される突出部をさらに含み、
前記密閉部材は、前記ネジ部の一部領域に備えられ、前記密閉部材の一側端部は、前記突出部に密着する、請求項２に記載のセグメント。
【請求項４】
前記密閉部材は、
外周面に螺合部ネジ山が形成され、前記注入管部材の前記ネジ部に螺合される螺合部と、
前記密着部の内周面に挿入される挿入部と、
前記挿入部の外周面に嵌められ、前記突出部に密着する第１シール部材とを含む、請求項３に記載のセグメント。
【請求項５】
前記グラウト装置は、
前記注入管部材の一側端部に備えられ、前記注入管部材に注入材を注入すると破損して前記注入管部材の一側から前記注入材を吐出させるキャップ部材をさらに含む、請求項１に記載のセグメント。
【請求項６】
前記グラウト装置は、前記注入管部材の他側を密閉する栓部材をさらに含む、請求項１に記載のセグメント。
【請求項７】
前記栓部材は、
前記注入管部材の内部に挿入され、前記ネジ部に螺合され、前記注入管部材に挿入される方向とは逆方向へ行くほど直径が大きくなるテーパ部を含む結合パートと、
前記結合パートに結合され、前記注入管部材の外径より大きい直径に形成される密閉パートとをさらに含む、請求項６に記載のセグメント。
【請求項８】
前記栓部材は、前記結合パートが螺合するように、前記結合パートと前記密閉パートを貫通して形成されたレンチ孔を含み、
前記密閉パートは、
前記結合パートに結合されるゴム製の栓本体と、
前記栓本体をカバーするゴムカバーと、
金属製の板状に形成され、前記栓本体と前記ゴムカバー間に挿入され、前記注入管部材の外径より大きい直径を有し、かつ前記レンチ孔に連通する第１孔、及び前記栓本体の一部が挿入される複数の第２孔を備えるレンチプレートとを含む、請求項７に記載のセグメント。
【請求項９】
前記レンチプレートは、前記栓本体側を向いた面に一字状に長く凹入形成された一字溝をさらに含む、請求項８に記載のセグメント。
【請求項１０】
前記注入管部材は、外周面に突設されたリブを含む、請求項１に記載のセグメント。
【請求項１１】
前記リブは、
前記注入管部材の長手方向の一側から他側に向かって長く備えられ、複数が離隔するように配列され、かつ一部を切り欠いて形成したリブ溝を備える第１リブと、
複数の前記第１リブ間に連結され、前記注入管部材の長手方向に対して垂直な方向から所定角度傾斜して形成される複数の第２リブとを含む、請求項１０に記載のセグメント。
【請求項１２】
ある一対の前記第１リブ間に備えられた前記第２リブは、隣接する他の一対の前記第１リブ間に備えられた前記第２リブの延長線上とならないように配列される、請求項１１に記載のセグメント。
【請求項１３】
前記リブは、
前記注入管部材の長手方向に長く、複数が離隔して備えられ、かつ一部を切り欠いて形成したリブ溝を含む第１リブと、
複数の前記第１リブ間に連結され、前記注入管部材の長手方向に対して垂直な方向に備えられる複数の第２リブとを含む、請求項１０に記載のセグメント。
【請求項１４】
複数のセグメントが互いに結合されて設けられ、
前記セグメントは、
コンクリート材質で形成され、注入孔が貫通形成されたセグメント本体と、
前記注入孔に挿入され、貫通した中空部が形成された注入管部材、及び前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材を備えるグラウト装置とを含み、
前記注入材は、前記注入管部材の長手方向の他側から注入され、前記他側とは逆方向の一側から吐出され、
前記注入管部材の内周面は、
ネジ部ネジ山が形成されたネジ部と、
前記ネジ部の前記注入管部材の一側に備えられ、前記逆流防止部材が設けられる可動部とを含み、
前記注入管部材は、前記可動部の内部に管状に備えられ、内周面が前記ネジ部から前記注入管部材の中心方向に段差を有して延び、前記逆流防止部材により前記注入管部材が閉鎖されると前記逆流防止部材が密着する密着部をさらに含み、
前記逆流防止部材は、前記可動部に設けられ、注入材の注入が完了すると前記密着部に密着して前記注入管部材を遮断するチェックバルブを含み、
前記逆流防止部材は、
前記可動部の内周面に結合される装着リングと、
前記装着リングに固定されて前記チェックバルブに結合され、前記チェックバルブを前記密着部側に付勢する連結スプリングとをさらに含み、
前記装着リングは、前記可動部の内周面に円周方向に沿って形成された挿入孔に挿入結合され、
前記連結スプリングは、前記装着リングに貫通形成された装着孔に挿入される固定片と、前記固定片に連結されるヒンジと、前記ヒンジを中心に旋回して前記チェックバルブに結合されるバルブ結合片とを含む、
セグメント組立体。
【請求項１５】
貫通した中空部が形成された注入管部材と、
前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材とを含み、
前記注入材は、前記注入管部材の長手方向の他側から注入され、前記他側とは逆方向の一側から吐出され、
前記注入管部材の内周面は、
ネジ部ネジ山が形成されたネジ部と、
前記ネジ部の前記注入管部材の一側に備えられ、前記逆流防止部材が設けられる可動部とを含み、
前記注入管部材は、前記可動部の内部に管状に備えられ、内周面が前記ネジ部から前記注入管部材の中心方向に段差を有して延び、前記逆流防止部材により前記注入管部材が閉鎖されると前記逆流防止部材が密着する密着部をさらに含み、
前記逆流防止部材は、前記可動部に設けられ、注入材の注入が完了すると前記密着部に密着して前記注入管部材を遮断するチェックバルブを含み、
前記逆流防止部材は、
前記可動部の内周面に結合される装着リングと、
前記装着リングに固定されて前記チェックバルブに結合され、前記チェックバルブを前記密着部側に付勢する連結スプリングとをさらに含み、
前記装着リングは、前記可動部の内周面に円周方向に沿って形成された挿入孔に挿入結合され、
前記連結スプリングは、前記装着リングに貫通形成された装着孔に挿入される固定片と、前記固定片に連結されるヒンジと、前記ヒンジを中心に旋回して前記チェックバルブに結合されるバルブ結合片とを含む、
グラウト装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメント、セグメント組立体及びグラウト装置に関し、より詳細には、逆流防止機能を備えたセグメント、セグメント組立体及びグラウト装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、軟弱地盤の上に位置する構造物の下部にトンネル又は地中構造物を設置するためには、岩盤又は硬い地層にトンネルを計画するか、軟弱地盤がある場合、トンネルを掘削する前に予め掘削地盤の支持力を強化することにより地盤中に含まれる地下水の遮断と掘削面の落盤及び余掘りの防止による掘削面の安定性を確保するためにグラウト工法を必ず行わなければならない。
【０００３】
トンネルを掘削する際にセグメントの外径より大きく掘削してセグメントの締結が容易になるように掘進し、掘進と同時にセグメントを直ちに締結する。締結が完了すると、セグメントの背面に空間が生じるので、トンネルの背面の空間を補強するためのグラウト工法で注入材を用いて充填補強するが、前記注入材としては、地盤条件と目的に応じて、各種混和材料を配合した液状注入材を用いたり、改良体としての規格形成と機能発現に必要な粘塑性を有するモルタル、コンクリートなどの粒状注入材を用いる。
【０００４】
トンネルの裏込めにおいてはグラウト注入装置を用いて注入材を注入するが、従来は、軟弱地盤に形成した孔に外管を挿入し、挿入した外管の内部に結合した内管に注入材を注入していた。
【０００５】
従来のグラウト注入装置において、内管の内側端部には、円錐状の４分割体からなり、注入材の注入を可能にすると共にトンネルの背面に作用する被圧地下水がトンネルの内部に流入することを防止する防止キャップが設けられる。
【０００６】
しかし、従来の装置を用いた場合、内管が地下で作用する水圧に十分に耐えられないことからトンネルの施工後に地下水がセグメントの表面に逆流し、トンネルの運用過程でそれを防止するための追加作業が行われ、構造物の寿命が短縮されるという問題があった。また、グラウト注入時にトンネル背面の裏込めが完全に行われるまでの間に内管の４分割面が硬化して注入後に分割面が完全に密閉されないという問題があり、グラウト作業者は注入作業が困難であるので通常内管を挿入せずに施工するため除去することができず、２日程度の硬化時間を経て除去していた。よって、グラウト材がグラウト注入装置のトンネルの内側まで流れ出て蓋体を閉じることができなかったり、それによる漏水の原因となっていた。
【０００７】
よって、注入材を注入した後に注入材を吐出した部分が元の状態に復元されて閉塞され、完全に密閉されてトンネルの背面の地盤の地下水が逆流しないグラウト装置を備えたセグメントが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、トンネル工事においてグラウト作業を簡素化し、注入後に地下水と注入材である裏込めモルタルコンクリートが逆流することを自動で防止するセグメント、セグメント組立体及びグラウト装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、注入材の注入後に、一次的に逆流防止部材により逆流を防止し、二次的に密閉部材により逆流を防止し、三次的に栓部材により逆流を防止することにより、グラウト装置の逆流防止機能をさらに強化するセグメント、セグメント組立体及びグラウト装置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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明によるセグメントは、コンクリート材質で形成され、注入孔が貫通形成されたセグメント本体と、前記注入孔に挿入され、貫通した中空部が形成された注入管部材、及び前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材を備えるグラウト装置とを含む。
【００１１】
また、本発明によるセグメント組立体は、複数のセグメントが互いに結合されて設けられ、前記セグメントは、コンクリート材質で形成され、注入孔が貫通形成されたセグメント本体と、前記注入孔に挿入され、貫通した中空部が形成された注入管部材、及び前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材を備えるグラウト装置とを含む。
【００１２】
さらに、本発明によるグラウト装置は、貫通した中空部が形成された注入管部材と、前記注入管部材に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材の注入時に前記注入管部材を開放して注入材の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する逆流防止部材とを含む。
【発明の効果】
【００１３】
このような本発明によるセグメントは、セグメント本体に逆流を自動で防止するグラウト装置が備えられるので、トンネル工事においてグラウト作業を簡素化することができ、注入後に地下水と注入材である裏込めモルタルコンクリートが逆流することを自動で防止することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、逆流防止部材の可動性及び密閉力が改善されるので、地下水などの逆流防止機能及び水密機能をより強化することができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、注入材の注入後に、一次的に逆流防止部材により逆流を防止し、二次的に密閉部材により逆流を防止し、三次的に栓部材により逆流を防止するので、グラウト装置の逆流防止機能をさらに強化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によるセグメント組立体の分解斜視図である。
【図２】本発明によるセグメントの分解斜視図である。
【図３】本発明に適用されるグラウト装置の部分分解断面図である。
【図４】図３の部分拡大断面図である。
【図５】本発明に適用される逆流防止部材を示す正面図である。
【図６】本発明に適用される栓部材を示す斜視図である。
【図７】本発明に適用されるレンチプレートを示す図である。
【図８】（ａ）は本発明におけるレンチプレートを備えた密閉パートを示す下面図であり、（ｂ）は密閉パートにゴムカバーを設置した状態を示す下面図である。
【図９】本発明によるグラウト装置が設置されたセグメントの一部を示す部分断面図である。
【図１０】本発明によるグラウト装置により注入材を注入する動作を示す断面図である。
【図１１】図１０における注入材の注入を完了した後に密閉部材と栓部材を設置した状態を示す断面図である。
【図１２】本発明に適用される注入管部材の他の実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明する。
【００１８】
まず、以下に説明する実施形態は、本発明によるセグメント、セグメント組立体及びグラウト装置の技術的特徴の理解を助けるためのものである。しかし、本発明が以下に説明する実施形態に限定して適用されたり、本発明の技術的特徴が以下に説明する実施形態に制限されるわけではなく、本発明の技術範囲内で様々に変形して実施することができる。
【００１９】
図１及び図２の実施形態に示すように、本発明によるセグメント組立体１０は、複数のセグメント１００が互いに結合されて設けられる。ここで、複数のセグメント１００の組立方法には制限がなく、強固に組み立てることができるものであれば様々な方法を用いることができる。
【００２０】
本発明によるセグメント１００は、セグメント本体２００と、グラウト装置３００とを含む。
【００２１】
例えば、各セグメント１００には、工場で予め作製し、その後現場で組み立てるプレキャストコンクリート（precast concrete, 以下ＰＣという）セグメント１００が用いられるが、これに限定されるものではない。
【００２２】
セグメント本体２００は、コンクリート材質で形成され、注入孔２１０が貫通形成される。具体的には、セグメント本体２００は、コンクリート材質でコンクリートを打設及び養生して作製する。セグメント本体２００は、トンネル用に作製される場合、弧状に形成され、複数のセグメント１００を組み立てると円弧状になる。また、トンネル用に用いられる場合、セグメント本体２００は、トンネルの壁体に設置される。しかし、本発明によるセグメント１００がトンネル用以外の用途に適用できることは言うまでもない。
【００２３】
グラウト装置３００は、工場でコンクリートを打設してセグメント１００を作製する際に、セグメント本体２００に設置される。具体的には、セグメントモールドに鉄筋を組み立ててグラウト装置３００を設置し、その後コンクリートを打設及び養生することにより、グラウト装置３００がセグメント本体２００に埋設されるようにすることができる。ここで、グラウト装置３００が貫通した部分に注入孔２１０が形成される。
【００２４】
よって、トンネル工事において、グラウト作業時にセグメント本体２００とトンネル掘削部内面間にセグメント１００を別途に穿孔するなどの作業を必要としない。しかし、グラウト装置３００をセグメント本体２００に装着する方法はこれに限定されるものではなく、グラウト装置３００を注入孔２１０に挿入設置できるものであれば様々に変形して実施することができる。
【００２５】
グラウト装置３００は、注入管部材３１０と、逆流防止部材３３０とを含む。
【００２６】
注入管部材３１０は、注入孔２１０に挿入され、貫通した中空部が形成される。例えば、注入管部材３１０は、図示した実施形態のように、円筒形に形成される。注入管部材３１０は、合成樹脂材質や高硬度ゴム材質、鋼材で作製されるので水密性が確保されるが、これらに限定されるものではない。
【００２７】
また、注入管部材３１０は、長手方向に長く形成され、長手方向の一側と他側が開口し、長手方向の他側から注入材３０（図１０参照）が注入され、他側とは逆方向の一側から注入材３０が吐出される。ここで、注入管部材３１０の他側はトンネルの内部側であり、注入管部材３１０の一側は掘削されたトンネルの壁体側である。注入された注入材３０は、トンネル工事の裏込め補強を行うことができる。
【００２８】
逆流防止部材３３０は、注入管部材３１０に設けられ、流体を一方向に移送するように備えられ、注入材３０の注入時に注入管部材３１０を開放して注入材３０の注入方向とは逆方向に流体が逆流することを防止する。
【００２９】
具体的には、逆流防止部材３３０は、注入管部材３１０の他側から一側に向かう一方向にのみ流体が流れるように備えられる。よって、他側から一側に向かって注入材３０が注入されるときは注入管部材３１０を開放し、注入が完了した場合や、外力により一側から他側に向かって注入材や地下水などが逆流する場合は注入管部材３１０を遮断して逆流を防止することができる。
【００３０】
このような本発明によるセグメント１００は、セグメント本体２００に逆流を自動で防止するグラウト装置３００が備えられるので、トンネル工事においてグラウト作業を簡素化することができ、注入後に地下水と注入材である裏込めモルタルコンクリートが逆流することを自動で防止することができる。
【００３１】
一方、注入管部材３１０の内周面は、ネジ部３１３と、可動部３１４とを含む。
【００３２】
ネジ部３１３には、ネジ部ネジ山Ｓ１が形成される。よって、後述する密閉部材３５０及び栓部材３７０と螺合される。
【００３３】
可動部３１４は、ネジ部３１３の注入管部材３１０の一側に備えられ、逆流防止部材３３０が設けられる。具体的には、可動部３１４は、ネジ部ネジ山Ｓ１が形成されていない部分に逆流防止部材３３０が設けられ、作動時の動きを確保する部分である。
【００３４】
注入管部材３１０は、密着部３１７をさらに含む。また、注入管部材３１０は、突出部３１６をさらに含む。すなわち、注入管部材３１０の可動部３１４には、密着部３１７と、突出部３１６とが備えられる。
【００３５】
密着部３１７は、可動部３１４の内部に管状に備えられ、内周面がネジ部３１３から注入管部材３１０の中心方向に段差を有して延び、逆流防止部材３３０により注入管部材３１０が閉鎖されると逆流防止部材３３０が密着する。
【００３６】
突出部３１６は、可動部３１４とネジ部３１３の境界部分に備えられ、注入管部材３１０の内周面から内側に突出して密着部３１７に結合される。ここで、突出部３１６は、注入管部材３１０の内周面から円周方向に沿ってリング状に突出する。
【００３７】
例えば、注入管部材３１０の内周面のうち、可動部３１４とネジ部３１３の境界部分において、突出部３１６が注入管部材３１０の中心軸に向かって突出し、密着部３１７が突出部３１６の端部から注入管部材３１０の一側に向かって延びる。すなわち、突出部３１６と密着部３１７は、可動部３１４の内部に備えられ、ネジ部３１３から直径が小さくなるように段差を有して延びた形態である。
【００３８】
図４及び図５に示すように、逆流防止部材３３０は、チェックバルブ３３１と、連結スプリング３３３と、装着リング３３５とを含む。
【００３９】
チェックバルブ３３１は、可動部３１４に設けられ、注入材３０の注入が完了すると密着部３１７に密着して注入管部材３１０を遮断する。ここで、チェックバルブ３３１の形状は、図示した実施形態に限定されるものではなく、様々に変形して実施することができる。また、チェックバルブ３３１の材質はゴムであるが、これに限定されるものではない。
【００４０】
装着リング３３５は、可動部３１４の内周面に結合される。より具体的には、可動部３１４の内周面には、円周方向に沿って挿入孔３１５が凹入形成される。また、装着リング３３５は、リング状に形成され、縁部が挿入孔３１５に挿入結合されて可動部３１４に固定される。
【００４１】
連結スプリング３３３は、装着リング３３５に固定されてチェックバルブ３３１に結合され、チェックバルブ３３１を密着部３１７側に付勢する。
【００４２】
より具体的には、連結スプリング３３３は、装着リング３３５に貫通形成された装着孔３３６に挿入される固定片３３３ａと、固定片３３３ａに連結されるヒンジ３３３ｂと、ヒンジ３３３ｂを中心に旋回してチェックバルブ３３１に結合されるバルブ結合片３３３ｃとを含む。すなわち、チェックバルブ３３１は、連結スプリング３３３により装着リング３３５に固定される。
【００４３】
よって、注入管部材３１０に注入材３０が注入されると、注入力によりチェックバルブ３３１がヒンジ３３３ｂを中心に回転し、密着部３１７から離隔して注入管部材３１０を開放する。また、注入材３０の注入が完了すると、連結スプリング３３３の付勢力により、チェックバルブ３３１が密着部３１７に密着して注入管部材３１０を閉鎖する。
【００４４】
よって、本発明による逆流防止部材３３０は、密着部３１７によりチェックバルブ３３１の回転が制限され、連結スプリング３３３の付勢力によりチェックバルブ３３１が密着部３１７に密着するので、地下水などの逆流防止機能及び水密機能がさらに強化される。
【００４５】
一方、本発明によるグラウト装置３００は、密閉部材３５０をさらに含む。密閉部材３５０は、注入管部材３１０の内部に挿入されて中空部を密閉する。ここで、密閉部材３５０は、注入材３０の注入が完了したら、逆流防止部材３３０と共に注入管部材３１０を密閉する。
【００４６】
密閉部材３５０は、ネジ部３１３の一部領域に備えられ、一側端部が突出部３１６に密着する。例えば、密閉部材３５０の長さは注入管部材３１０の約３０〜４０％の長さに形成されるが、これに限定されるものではない。
【００４７】
具体的には、密閉部材３５０は、螺合部３５１と、挿入部３５２と、第１シール部材３５３とを含む。
【００４８】
螺合部３５１は、外周面に螺合部ネジ山Ｓ２が形成され、注入管部材３１０のネジ部３１３に螺合される。すなわち、密閉部材３５０は、注入管部材３１０の内部に挿入され、螺合部３５１とネジ部３１３の螺合により注入管部材３１０に結合される。
【００４９】
挿入部３５２は、密着部３１７の内周面に挿入される。また、第１シール部材３５３は、挿入部３５２の外周面に嵌められ、突出部３１６に密着する。ここで、第１シール部材３５３は、ゴム製のＯリング状であるが、これに限定されるものではない。
【００５０】
よって、密閉部材３５０は、注入管部材３１０の内部に挿入され、螺合されて注入管部材３１０の他側から一側に向かって移動し、その後ネジ部３１３と可動部３１４の境界部分において突出部３１６に密着する。ここで、第１シール部材３５３が突出部３１６に密着することにより、密閉部材３５０の密閉力がさらに増大する。密閉部材３５０は、逆流防止部材３３０の後段で二次的に逆流を防止する役割を果たす。
【００５１】
一方、図３に示すように、本発明によるグラウト装置３００は、キャップ部材３２０をさらに含む。キャップ部材３２０は、注入管部材３１０の一側端部に備えられ、注入管部材３１０に注入材３０を注入すると破損して注入管部材３１０の一側から注入材３０を吐出させる。
【００５２】
キャップ部材３２０は、注入管部材３１０の一側端部の内周面に備えられたネジ部ネジ山Ｓ１に対応する形態のキャップ部材ネジ山Ｓ３を外周面に有し、それに螺合される。また、キャップ部材３２０は、作業者が容易に破損することのできる材質（例えば、プラスチックなど）で作製されると共に、セグメント１００を掘削されたトンネルの壁体に設置する過程で破損しない強度に作製される。キャップ部材３２０は、トンネルの壁体（掘削面）とセグメント１００間に注入材３０を注入する際に、注入ガン２０の先端に備えられた強固かつ鋭利な棒により破損される（図１０参照）。
【００５３】
一方、本発明によるグラウト装置３００は、栓部材３７０をさらに含む。栓部材３７０は、注入管部材３１０の他側を密閉する。ここで、栓部材３７０は、水密性を有するゴム材質で作製されるが、これに限定されるものではない。
【００５４】
栓部材３７０は、結合パート３８０と、密閉パート３９０とを含む。
【００５５】
結合パート３８０は、注入管部材３１０の内部に挿入され、ネジ部３１３に螺合され、注入管部材３１０に挿入される方向とは逆方向へ行くほど直径が大きくなるテーパ部３８１を含む。
【００５６】
また、結合パート３８０は、第２シール部材３８２をさらに含む。第２シール部材３８２は、テーパ部３８１の外周面に嵌められ、注入管部材３１０と栓部材３７０間をシールする。第２シール部材３８２は、例えばゴム製のＯリングであり、２つ以上の複数備えられるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
このように、結合パート３８０は、テーパ部３８１とそれに結合される第２シール部材３８２により、注入管部材３１０と栓部材３７０間の気密性と水密性を強化することができ、第２シール部材３８２により、注入管部材３１０の破損を最小限に抑えることができる。第２シール部材３８２は、逆流防止部材３３０及び密閉部材３５０の後段に備えられるので、注入材３０の注入後に注入管部材３１０を密閉する際に三次的に地下水の逆流を防止することができる。
【００５８】
密閉パート３９０は、結合パート３８０に結合され、注入管部材３１０の外径より大きい直径に形成される。具体的には、密閉パート３９０は、結合パート３８０と一体にゴム材質で形成され、注入管部材３１０より大きい直径に形成されるので、注入管部材３１０の他側を密閉することができる。
【００５９】
また、栓部材３７０は、結合パート３８０が螺合するように、結合パート３８０と密閉パート３９０を貫通するレンチ孔Ｈを含む。具体的には、栓部材３７０はキャップボルト状に形成され、レンチ孔Ｈは六角形又は一字状の断面を有する孔である。レンチ孔Ｈに六角レンチを挿入して締め付けることにより、栓部材３７０の結合パート３８０と注入管部材３１０のネジ部３１３を容易に螺合させることができる。
【００６０】
より具体的には、密閉パート３９０は、栓本体と、ゴムカバー３９２と、レンチプレート３９３とを含む。
【００６１】
栓本体はゴム材質で作製されて結合パート３８０に結合され、ゴムカバー３９２は栓本体をカバーする。
【００６２】
図７に示すように、レンチプレート３９３は、金属製の板状に形成され、栓本体とゴムカバー３９２間に挿入され、注入管部材３１０の外径より大きい直径を有し、かつレンチ孔Ｈに連通する第１孔３９４と、栓本体の一部が挿入される複数の第２孔３９５とを備える。
【００６３】
具体的には、レンチプレート３９３は、鋼鉄板からなり、栓部材３７０を成形して作製する際に栓部材３７０を構成するゴムと結合される。ここで、レンチプレート３９３に形成された複数の第２孔３９５にゴムが挿入されるので、レンチプレート３９３と栓本体の結合力を増大させることができる。
【００６４】
また、レンチプレート３９３は、注入管部材３１０の外径より大きい直径に形成されるので、栓部材３７０の剛性を確保すると共に、栓部材３７０を構成するゴムとの接触面を増大させ、栓本体との結合力をより増大させることができる。図８の（ａ）は栓本体にレンチプレート３９３を結合した状態の密閉パート３９０を示す正面図であり、図８の（ｂ）は図８の（ａ）にゴムカバー３９２を結合した状態の密閉パート３９０を示す正面図である。
【００６５】
栓本体とゴムカバー３９２にはレンチ孔Ｈが形成され、レンチプレート３９３の第１孔３９４はそのレンチ孔Ｈに対応して貫通する。
【００６６】
一方、図示していないが、レンチプレート３９３は、一字溝をさらに含む。一字溝は、栓本体側を向いた面に一字状に長く凹入形成される。
【００６７】
第２孔３９５と同様に、一字溝は、栓部材３７０を成形する際にレンチプレート３９３を結合することにより、栓部材３７０を形成するゴムが一字溝に挿入されるようにする。よって、レンチプレート３９３と密閉パート３９０の結合力をより増大させることができ、栓部材３７０をネジで組み立てる際にレンチプレート３９３が崩壊したり、栓本体から離脱することを最小限に抑えることができる。
【００６８】
一方、図３及び図１２に示すように、注入管部材３１０の外周面にはリブ３１２が形成されるので、セグメント本体２００との結合力を増大させることができる。図３にはリブ３１２の第１実施形態を示し、図１２にはリブ３１２の第２実施形態を示す。
【００６９】
図３及び図１２に示すように、リブ３１２は、第１リブ３１２ｂと、第２リブ３１２ａとを含む。
【００７０】
まず、図３の第１実施形態によれば、第１リブ３１２ｂは、注入管部材３１０の長手方向に長く備えられ、複数が離隔して備えられる。ここで、複数の第１リブ３１２ｂは、注入管部材３１０の外周面の円周方向に沿って平行に備えられる。また、第２リブ３１２ａは、第１リブ３１２ｂ間に連結され、第１リブ３１２ｂに対して垂直に備えられる。
【００７１】
よって、突出した第１リブ３１２ｂと第２リブ３１２ａがセグメント本体２００に挿入されるので、注入管部材３１０とセグメント本体の結合力を増大させることができる。また、第２リブ３１２ａにより、注入管部材３１０とセグメント本体間に地下水などが流入することを防止することができる。
【００７２】
一方、図１２の第２実施形態によれば、第１リブ３１２ｂは、注入管部材３１０の長手方向に長く、複数が離隔して備えられ、かつ一部を切り欠いて形成したリブ溝３１２ｃを含む。このようなリブ溝３１２ｃにセグメント本体を構成するコンクリートなどが挿入されるので、異質材料である注入管部材３１０とセグメント本体の結合力をより増大させることができ、注入管部材３１０が断続することにより注入管部材３１０が形成する一字状流路に沿って地下水が浸透することを未然に防止することができる。
【００７３】
また、第２リブ３１２ａは、第１リブ３１２ｂ間に連結され、注入管部材３１０の長手方向に対して垂直な方向から所定角度傾斜して形成される。すなわち、第２リブ３１２ａは、第１リブ３１２ｂに沿って平行な方向や第１リブ３１２ｂに対して垂直な方向を除く角度で傾斜して形成される。
【００７４】
また、ある一対の第１リブ３１２ｂ間に備えられた第２リブ３１２ａは、隣接する他の一対の第１リブ３１２ｂ間に備えられた第２リブ３１２ａの延長線上とならないように配列される。
【００７５】
一方、図示していないが、図１２に示す各第２リブ３１２ａは、延長線上とならないように配列され、第１リブ３１２ｂに対して垂直に備えられる。
【００７６】
よって、第２実施形態による第２リブ３１２ａは、第１実施形態の第２リブ３１２ａに比べて、第２リブ３１２ａの全長が長くなるので、異質材料であるセグメント本体との接着力をより増大させることができ、各第２リブ３１２ａが同一延長線上とならないので、地下水の浸透をより効果的に防止することができる。
【００７７】
ただし、注入管部材３１０の外周面の形状は図示した実施形態に限定されるものではなく、突起などを形成することによりセグメント本体２００との結合力を増大させてもよい。説明していない符号である３１１は、注入管部材３１０の本体となる注入管本体である。
【００７８】
以下、図９〜図１１を参照して、本発明によるセグメント１００及びグラウト装置３００を用いたトンネル工事の裏込め工程について説明する。
【００７９】
まず、図９の実施形態に示すように、セグメント１００の作製時にグラウト装置３００を予め設置しておき（図２参照）、複数のセグメント１００を組み立ててトンネルの掘削面に円弧状に設置する（図１参照）。
【００８０】
その後、図１０の実施形態に示すように、注入管部材３１０に注入ガン２０を投入し、注入ガン２０の先端の棒や注入される注入材３０によりチェックバルブ３３１が開放されたら、注入材３０を投入する。投入される注入材３０は、セグメント１００の背面とトンネルの掘削面間に注入される。
【００８１】
図１１に示すように、注入材３０の注入が完了したら、連結スプリング３３３の復元力により、逆流防止部材３３０が元の状態に復元されて注入管部材３１０が閉鎖される。ここで、連結スプリング３３３の加圧力により、チェックバルブ３３１が密着部３１７に密着して密閉力が強化される。そして、注入管部材３１０の内部に密閉部材３５０を挿入することにより、二次的に注入管部材３１０を密閉する。さらに、栓部材３７０を注入管部材３１０の他側に結合することにより、三次的に注入管部材３１０を密閉する。
【００８２】
こうすることにより、逆流防止部材３３０が元の状態に完全に復元されない場合も、密閉部材３５０により逆流を防止することができ、地下水が僅かに流入する場合も、栓部材３７０の第２シール部材３８２により逆流した地下水をシールすることができる。
【００８３】
このような本発明によるセグメントは、セグメント本体に逆流を自動で防止するグラウト装置が備えられるので、トンネル工事においてグラウト作業を簡素化することができ、注入後に地下水と注入材である裏込めモルタルコンクリートが逆流することを自動で防止することができる。
【００８４】
また、本発明によれば、逆流防止部材の可動性と密閉力が改善されるので、地下水などの逆流防止機能と水密機能をより強化することができる。さらに、本発明によれば、注入材の注入後に、一次的に逆流防止部材により逆流を防止し、二次的に密閉部材により逆流を防止し、三次的に栓部材により逆流を防止するので、グラウト装置の逆流防止機能をさらに強化することができる。
【００８５】
以上、本発明の特定実施形態について詳述したが、本発明の思想及び範囲はこれらの特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば請求の範囲に記載された本発明の要旨を逸脱しない範囲で様々に変更及び変形することができる。
【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（ａ）】
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【図８（ｂ）】
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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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