(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
四周に接合面が設けられていると共に、前記各接合面から外方へ突出させて、各接合面間で環状に連続する止水ゴムが設けられた、管状のシールドトンネルを構成するセグメントを、
前記管の軸方向前方の既設のセグメントに対して、前記軸方向に一定の間隔を設けた状態で、前記管の周方向側方の既設のセグメントに対して、前記周方向から、互いの止水ゴムの、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付ける工程と、
前記セグメントを、前記周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドさせて、前記軸方向前方の既設のセグメントに対して、互いの止水ゴムの、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付ける工程と、
を経て、既設のセグメントに新たなセグメントを追加する作業を繰り返すことによって、管状のシールドトンネルを施工する方法であって、
前記セグメントとして、その四周の接合面に、環状に連続させて凹溝が形成されたものを用い、
かつ前記止水ゴムとして、
前記凹溝の底面に接着される底面を備え、前記凹溝に嵌め込まれる基部と、
前記基部と一体に形成されて、前記接合面から外方に突出される本体部とを備え、
前記本体部は、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の中央に設けられた、前記突出方向の先端面側の最小幅Ｗ１と、基部側の最大幅Ｗ２とが式(1)：
【数１】
0005086160.tif 000013
を満足し、かつ前記幅Ｗ２が、接合面からの突出方向における止水ゴムの全体の高さＨ１に対して式(2)：
【数２】
0005086160.tif 000014
を満足している中実状の領域と、前記領域の幅方向の両側に設けられた、内部に空洞を有する領域とを備え、前記各領域の、前記突出方向の先端面が同一平面とされて前記先端面が構成されているものを用い、
前記止水ゴムの基部を前記セグメントの凹溝に嵌め込むと共に、前記セグメントの各接合面間の角から、それぞれの接合面の、少なくとも前記スライド量に相当する範囲内で、前記基部を、その長さ２５ｍｍあたり５０Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力で前記凹溝内に接着した状態で、前記施工に用いることを特徴とするシールドトンネルの施工方法。
【請求項２】
止水ゴムが、シアノアクリレート系接着剤、または変性シリコーン系接着剤によって接合面に接着されている請求項１に記載のシールドトンネルの施工方法。
【請求項３】
基部が、本体部の中実状の領域に連続して、凹溝の底面に達する中実状の領域を備えると共に、前記領域の、凹溝の底面への当接面を含む、基部の、凹溝の底面への当接面の、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の幅Ｗ３が、凹溝の底面の、同方向の幅Ｗ４に対して式(3)：
【数３】
0005086160.tif 000015
を満足している請求項１または２に記載のシールドトンネルの施工方法。
【請求項４】
止水ゴムのうち、各セグメントの、各接合面の角の近傍の領域における、止水ゴムの長さ方向と直交する方向の断面積Ｓ１が、前記止水ゴムの、その他の領域における同方向の断面積Ｓ２に対して式(4)：
【数４】
0005086160.tif 000016
を満足している請求項１ないし３のいずれか１項に記載のシールドトンネルの施工方法。
【請求項５】
止水ゴムのうち、各セグメントの、各接合面間の角の近傍の領域における、本体部の先端面の、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の幅Ｗ５１が、前記止水ゴムの、その他の領域における、本体部の先端面の、同方向の幅Ｗ５２に対して式(5)：
【数５】
0005086160.tif 000017
を満足している請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシールドトンネルの施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセグメントを、止水ゴムで止水しながら接合して、管状のシールドトンネルを施工するためのシールドトンネルの施工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数のセグメント１を接合して、図３に示す管状のシールドトンネル２を施工するための、シールドトンネルの施工方法においては、前記セグメント１として、従来、図１、図２に示すように、その四周に、図示しない他のセグメントに対する接合面３、４が設けられていると共に、前記各接合面３、４から外方へ突出させて、各接合面３、４間で環状に連続する止水ゴム５を設けたものが、広く用いられている（例えば特許文献１参照）。また、止水ゴム５として、特にわが国では、吸水によって膨張して止水する水膨張ゴムからなるものが普及している。
【０００３】
ところが、水膨張ゴムからなる止水ゴム５は、前記のように吸水によって膨張して止水するものであるため、隣り合うセグメント１、１間の間隔が所定の範囲内に維持されている状態での、止水の確実性には優れているものの、高さ方向、すなわち、接合面３、４からの突出方向の、接合時の圧縮変形量（圧縮代）が小さいため、例えば不等沈下や地震等によって、隣り合うセグメント１、１間の間隔が拡がる、いわゆる目開きに対応できる量が小さいという問題があった。
【０００４】
これに対して、特にヨーロッパ諸国等では、前記水膨張ゴムからなるものに代えて、例えば特許文献２に記載されているように、通常のゴム材料からなり、内部に空洞を有するため、高さ方向に大きく圧縮変形させることができる止水ゴム５を用いるのが一般的である。前記止水ゴム５は、接合時の、高さ方向の圧縮変形量を、前記水膨張ゴムからなるものに比べて大きくして、目開きに対応できる量を大きくできるという利点がある。例えば、接合面３、４からの突出方向の、全体の高さが１０ｍｍないし３０ｍｍ程度である止水ゴムの場合は、その圧縮変形量を５ｍｍ以上とすることができる。しかし、圧縮変形にともなう応力緩和も大きいため、特に長期間に亘って、良好な止水性能を維持するのが難しいという問題がある。
【０００５】
近年、わが国においては、省力化のためにセグメント組み立ての自動化が進んでおり、例えば特許文献３に記載された、スライドコッター式の接合構造を利用したシールドトンネルの施工方法が普及しつつある。前記施工方法においては、セグメント１として、その四周の接合面３、４のうち管の周方向の接合面３に、例えば図２、図６に示すＣ型金物（断面形状が略Ｃ字状であるため、このように呼ばれる）６と、前記Ｃ型金物６に係合された状態で、管の周方向の、セグメント１、１間の間隔を一定に維持しながら、軸方向にスライド可能な、図２、図７に示すＴ型金物（前記Ｃ型金物６の、Ｃ字の凹部に係合される略Ｔ字状の部分を有するため、このように呼ばれる）７とからなるコッター継手８を配設すると共に、管の軸方向の接合面４には、圧接させることによってワンタッチで接合される、ワンタッチ式のクイックジョイント９を設けたものが用いられる。
【０００６】
そして、図３に示すように、追加する新たなセグメント１を、管の軸方向前方（図において奥側）の、既設のセグメント１′に対して、軸方向に一定の間隔を設けた状態で、管の周方向側方の既設のセグメント１″に対して、図中に白抜きの矢印で示すように周方向から押圧して、互いの止水ゴム５の、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付けると共に、相対応するＣ型金物６とＴ型金物７とを係合させた後、係合させたＣ型金物６とＴ型金物７の係合状態を維持しながら、セグメント１を、図中に実線の矢印で示すように、管の軸方向前方側へ向けて押圧する。
【０００７】
そうすると、セグメント１が、Ｃ型金物６とＴ型金物７との係合によって、セグメント１″に対する周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドされて、軸方向前方の既設のセグメント１′に対して、互いの止水ゴム５の、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付けた状態で、クイックジョイント９によって互いに接合される。そして、前記追加のセグメント１が、既設のセグメント１′、１″に対して、管の周方向および軸方向に、それぞれ止水ゴム５によって止水された状態で接合される。前記一連の操作を繰り返して、既設のセグメント１′、１″に、次々と新たなセグメント１を追加してゆくと、管状のシールドトンネル２が施工される。
【０００８】
ところが、前記施工方法では、追加のセグメント１を軸方向にスライドさせる際に、前記セグメント１の止水ゴム５のうち、既設のセグメント１″の止水ゴム５に対して周方向に圧接された領域が、図４に一点鎖線の矢印で示すように、前記スライド方向と反対方向に大きな摩擦力を受けて、図中に二点鎖線で示すように、前記追加のセグメント１の、接合面３、４間の角１０の付近において、前記接合面３、４から剥離して浮き上がった状態となり、前記セグメント１の、露出した接合面４に新たな追加のセグメントを接合する際に、確実な止水が行えなくなるという問題が生じるおそれがある。そして、前記問題は、特に通常のゴム材料からなり、内部に空洞を有する、接合時の高さ方向の圧縮変形量が大きい止水ゴムを用いた場合に顕著である。
【特許文献１】実開平６−３４０９７号公報
【特許文献２】特表２００３−５２９６９５号公報
【特許文献３】特開２００４−３００７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、特にスライドコッター式の接合構造等を利用したセグメントの自動組み立てを行った際に、止水ゴムが浮き上がるのを防止して、各セグメント間が、前記止水ゴムによって確実に止水されたシールドトンネルを施工するための施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、四周に接合面が設けられていると共に、前記各接合面から外方へ突出させて、各接合面間で環状に連続する止水ゴムが設けられた、管状のシールドトンネルを構成するセグメントを、
前記管の軸方向前方の既設のセグメントに対して、前記軸方向に一定の間隔を設けた状態で、前記管の周方向側方の既設のセグメントに対して、前記周方向から、互いの止水ゴムの、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付ける工程と、
前記セグメントを、前記周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドさせて、前記軸方向前方の既設のセグメントに対して、互いの止水ゴムの、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付ける工程と、
を経て、既設のセグメントに新たなセグメントを追加する作業を繰り返すことによって、管状のシールドトンネルを施工するシールドトンネルの施工方法であって、
前記セグメントとして、その四周の接合面に、環状に連続させて凹溝が形成されたものを用い、
かつ前記止水ゴムとして、
前記凹溝の底面に接着される底面を備え、前記凹溝に嵌め込まれる基部と、
前記基部と一体に形成されて、前記接合面から外方に突出される本体部とを備え、
前記本体部は、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の中央に設けられた、前記突出方向の先端面側の最小幅Ｗ１と、基部側の最大幅Ｗ２とが式(1)：
【数１】
0005086160.tif 000002
を満足し、かつ前記幅Ｗ２が、接合面からの突出方向における止水ゴムの全体の高さＨ１に対して式(2)：
【数２】
0005086160.tif 000003
を満足している中実状の領域と、前記領域の幅方向の両側に設けられた、内部に空洞を有する領域とを備え、前記各領域の、前記突出方向の先端面が同一平面とされて前記先端面が構成されているものを用い、
前記止水ゴムの基部を前記セグメントの凹溝に嵌め込むと共に、前記セグメントの各接合面間の角から、それぞれの接合面の、少なくとも前記スライド量に相当する範囲内で、前記基部を、その長さ２５ｍｍあたり５０Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力で前記凹溝内に接着した状態で、前記施工に用いることを特徴とするものである。
【００１１】
前記本発明によれば、スライドコッター式の接合構造を利用したセグメントの自動組み立てによって管状のシールドトンネルを施工する際に大きな摩擦力を受ける、追加のセグメントの止水ゴムのうち、接合面間の角の付近の所定の範囲内の領域を、止水ゴムの長さ２５ｍｍあたり５０Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力で、各接合面に接着しているため、前記領域が、大きな摩擦力を受けても浮き上がるのを防止することができる。そのため、本発明のシールドトンネルの施工方法によれば、各セグメント間が、前記止水ゴムによって確実に止水されたシールドトンネルを施工することが可能となる。
【００１６】
また前記本発明によれば、前記止水ゴムは、主として、本体部の幅方向の中央に設けた中実状の領域が、接合時に、他のセグメントの止水ゴムの、同じ中実状の領域との間で先端面同士を当接させた状態で、セグメントの押し付けによって圧縮変形されて止水が行われる。その際、互いに当接される中実状の領域の、先端面側の最小幅Ｗ１が、止水ゴムの全体の高さＨ１に対して前記式(1)(2)を共に満足する幅の狭い面であって接触面積が小さいことと、前記領域が、内部に空洞を有しない、圧縮変形にともなう応力緩和の小さい中実状の領域であることとが相まって、止水ゴム同士の接触圧力を、従来の、内部に空洞を有する止水ゴムに比べて高めることができる。
【００１７】
また前記止水ゴムは、その全体の高さＨ1が、中実状の領域の最大幅Ｗ2に対して前記式(2)を満足する十分な高さを有しており、接合時の、高さ方向の圧縮変形量を、従来の、水膨張ゴムからなる止水ゴムに比べて大きくして、目開きに対応できる量を大きくすることもできる。しかも中実状の領域の、幅方向の両側には、内部に空洞を有するため、接合時に、前記中実状の領域の、高さ方向の圧縮を妨げない上、その先端面が、中実状の領域の先端面と同一平面とされて、共に止水ゴムの先端面を構成した状態で、前記中実状の領域を、幅方向の両側から支持する領域が一体に形成されているため、接合時に、前記中実状の領域を、幅方向への倒れ込みを防止しながら、高さ方向に安定して圧縮変形させることもできる。そのため、前記止水ゴムを用いれば、各セグメント間を、より一層、確実に止水することが可能となる。
【００１８】
なお本発明において、止水ゴムを、前記の大きな接着力でセグメントの接合面に接着するためには、シアノアクリレート系接着剤、または変性シリコーン系接着剤を用いるのが好ましい。
また、前記止水ゴムにおいては、基部が、本体部の中実状の領域に連続して、凹溝の底面に達する中実状の領域を備えると共に、前記領域の、凹溝の底面への当接面を含む、基部の、凹溝の底面への当接面の、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の幅Ｗ３が、凹溝の底面の、同方向の幅Ｗ４に対して式(3)：
【００１９】
【数３】
0005086160.tif 000004
【００２０】
を満足しているのが好ましい。これにより、止水ゴムの、セグメントの接合面に対する接着力を、前記範囲内でもできるだけ大きくして剥離を防止することで、各セグメント間を、より一層、確実に止水することが可能となる。
また、前記止水ゴムのうち、各接合面の角の近傍の領域における、止水ゴムの長さ方向と直交する方向の断面積Ｓ1は、前記止水ゴムの、その他の領域における同方向の断面積Ｓ2に対して式(4)：
【００２１】
【数４】
0005086160.tif 000005
【００２２】
を満足しているのが好ましい。これにより止水ゴムの、前記角の近傍の領域での幅方向の剛性を高めることができる。そのため、特に追加のセグメントを、周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドさせる際に、前記角の近傍の領域から徐々に高さ方向に圧縮変形される既設側および追加側の止水ゴムが、それぞれ幅方向に完全に倒れこまないまでも、押し付け力によって互いに幅方向に偏心するのを抑制して止水性をさらに向上することが可能となる。
【００２３】
また前記止水ゴムのうち、前記角の近傍の領域における、本体部の先端面の、止水ゴムの長さ方向、および接合面からの突出方向と直交する幅方向の幅Ｗ51は、前記止水ゴムの、その他の領域における、本体部の先端面の、同方向の幅Ｗ52に対して式(5)：
【００２４】
【数５】
0005086160.tif 000006
【００２５】
を満足しているのが好ましい。これにより、前記スライド時に、既設側および追加側の止水ゴムがたとえ幅方向に偏心したとしても、それぞれの先端面同士を充分な幅をもって互いに当接させて止水を維持することができ、止水性をさらに向上することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、特にスライドコッター式の接合構造等を利用したセグメントの自動組み立てを行った際に、止水ゴムが浮き上がるのを防止して、各セグメント間が、前記止水ゴムによって確実に止水されたシールドトンネルを施工するための施工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下では、本発明を、図３に示す管状のシールドトンネル２を、Ｃ型金物６とＴ型金物７とからなるコッター継手８を有する前記セグメント１を用いて、スライドコッター式の接合構造を利用して接合して施工する場合について説明する。図１、図２に示すように、セグメント１は、その四周に、図示しない他のセグメントに対する接合面３、４を備えると共に、前記各接合面３、４から外方へ突出させて、各接合面３、４間で環状に連続する止水ゴム５を備えている。
【００２８】
また、各接合面３、４のうち管の周方向の接合面３には、図２、図６に示すＣ型金物６と、前記Ｃ型金物６に係合された状態で、管の周方向の、セグメント１、１間の間隔を一定に維持しながら、軸方向にスライド可能な、図２、図７に示すＴ型金物７とからなるコッター継手８が配設されていると共に、管の軸方向の接合面４には、圧接させることによってワンタッチで接合される、ワンタッチ式のクイックジョイント９が設けられている。
【００２９】
そして、図３に示すように、追加する新たなセグメント１を、管の軸方向前方（図において奥側）の、既設のセグメント１′に対して、軸方向に一定の間隔を設けた状態で、管の周方向側方の既設のセグメント１″に対して、図中に白抜きの矢印で示すように周方向から押圧して、互いの止水ゴム５の、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付けると共に、相対応するＣ型金物６とＴ型金物７とを係合させた後、係合させたＣ型金物６とＴ型金物７の係合状態を維持しながら、セグメント１を、図中に実線の矢印で示すように、管の軸方向前方側へ向けて押圧する。
【００３０】
そうすると、セグメント１が、Ｃ型金物６とＴ型金物７との係合によって、セグメント１″に対する周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドされて、軸方向前方の既設のセグメント１′に対して、互いの止水ゴム５の、突出した先端面同士を当接させて、一定の押し付け力で押し付けた状態で、クイックジョイント９によって互いに接合される。そして、前記追加のセグメント１が、既設のセグメント１′、１″に対して、管の周方向および軸方向に、それぞれ止水ゴム５によって止水された状態で接合される。前記一連の操作を繰り返して、既設のセグメント１′、１″に、次々と新たなセグメント１を追加してゆくと、管状のシールドトンネル２が施工される。
【００３１】
以上の構成は、従来と同様である。本発明の特徴は、前記施工に、セグメント１として、各接合面３、４間の角１０から、それぞれの接合面３、４の、少なくとも前記スライド量に相当する、例えば図１中のＡの範囲内で、止水ゴム５が、前記止水ゴム５の長さ２５ｍｍあたり５０Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力で、各接合面３、４に接着されたものを用いる点にある。
【００３２】
すなわち止水ゴム５を、セグメント１の各接合面３、４の角から、少なくとも前記Ａの範囲内、より好ましくは環状の止水ゴム５の全周に亘って、前記の接着力で、各接合面３、４に強固に接着することによって、追加のセグメント１を軸方向にスライドさせる際に、前記止水ゴム５が、図４に一点鎖線の矢印で示すように、前記スライド方向と反対方向に大きな摩擦力を受けても、図中に二点鎖線で示すように、前記追加のセグメント１の、接合面３、４間の角１０の付近において、前記接合面３、４から剥離して浮き上がった状態となるのを防止することができる。
【００３３】
止水ゴム５の接着力が、前記範囲に限定されるのは、前記範囲未満では、追加のセグメント１を軸方向にスライドさせることによって、既設のセグメント１″の止水ゴム５から大きな摩擦力を受けた際に、前記止水ゴム５が、前記追加のセグメント１の、接合面３、４間の角１０の付近において、前記接合面３、４から剥離して浮き上がるのを防止することができないためである。なお、止水ゴム５の剥離をより一層、確実に防止することを考慮すると、前記止水ゴム５の接着力は、前記範囲内でも６０Ｎ／２５ｍｍ以上、特に１００Ｎ／２５ｍｍ以上であるのが好ましい。
【００３４】
接着力の上限は特に限定されず、止水ゴム５を、接着剤等によって接合面３、４に接着することができる技術的な限界までの、任意の接着力を設定することができるが、実用上は１５０Ｎ／２５ｍｍ以下、特に１２０Ｎ／２５ｍｍ以下であるのが好ましい。接着力を前記範囲内に調整するためには、止水ゴム５を接合面３、４に接着するための接着剤として、前記範囲を満足する強力な接着力を有するものを選択して使用すればよい。また、接着剤としては耐水性を有し、水と接触しても接着力が低下しないもの、例えば空気中の水分と反応して硬化するもの等が好ましい。具体的には、シアノアクリレート系接着剤、または変性シリコーン系接着剤が好ましく、前記いずれかの接着剤を、止水ゴム５を形成するゴム材料、およびセグメント１の、少なくとも止水ゴムを接着する面を形成する材料との相性等を考慮して、選択して使用することで、止水ゴム５の接着力を、前記範囲内とすることができる。
【００３５】
詳しくは、例えば止水ゴム５が天然ゴム、クロロプレンゴム等で形成され、セグメント１の、止水ゴムを接着する面が鉄筋コンクリートで形成される場合、前記止水ゴム５を、５０Ｎ／２５ｍｍ以上の接着力で接着するために、シアノアクリレート系接着剤を選択して使用するのが好ましい。また、止水ゴム５がエチレン−プロピレン−ジエン共重合ゴム（ＥＰＤＭ）等で形成され、セグメント１の、止水ゴムを接着する面が鉄筋コンクリートで形成される場合には、前記止水ゴム５を、前記接着力で接着するために、シアノアクリレート系接着剤、および変性シリコーン系接着剤のいずれを使用してもよいが、特にシアノアクリレート系接着剤を選択して使用するのが好ましい。
【００３６】
止水ゴム５としては、通常のゴム材料（前記天然ゴムやＥＰＤＭ等）からなり、例えば図５に断面形状の一例を示すように、セグメント１の四周の接合面３、４に、環状に連続させて形成された凹溝１１に嵌め込まれて、その底面１２が、前記凹溝１１の底面１３に、図示しない接着剤の層を介して接着される基部１４と、前記基部１４と一体に形成されて、前記接合面３、４から外方に突出される本体部１５とを備えたものが用いられる。
【００３７】
前記本体部１５は、止水ゴム５の長さ方向、および接合面３、４からの突出方向と直交する幅方向の中央に設けられた、前記突出方向の先端面側の最小幅Ｗ１と、基部１４側の最大幅Ｗ２とが式(1)：
【００３８】
【数６】
0005086160.tif 000007
【００３９】
を満足し、かつ前記幅Ｗ2が、接合面３、４からの突出方向における止水ゴム５の全体の高さＨ1に対して式(2)：
【００４０】
【数７】
0005086160.tif 000008
【００４１】
を満足する、図中に破線で囲んだ中実状の領域１６と、前記領域１６の幅方向の両側に設けられた、内部に複数の空洞１７を有する領域１８とを備えており、前記各領域１６、１８の、前記突出方向の先端面が同一平面とされて、止水ゴム５の先端面１９が構成されている。
また基部１４は、本体部１５の中実状の領域１６に連続して、凹溝１１の底面１３に達する、図中に破線で囲んだ中実状の領域２０を備えていると共に、前記領域２０の幅方向の両側に、それぞれ、底面１２に設けた凹部２１を挟んで、内部に空洞２２を有する脚部２３を備えており、前記領域２０の、凹溝１１の底面１３への当接面を含む、基部１４の、前記底面１３への当接面の幅、すなわち図中に示す、領域２０の幅Ｗ30と、その両側の脚部２３の幅Ｗ31との合計の幅Ｗ3＝Ｗ30＋Ｗ31＋Ｗ31が、凹溝の底面の幅Ｗ4に対して式(3)：
【００４２】
【数８】
0005086160.tif 000009
【００４３】
を満足する範囲に設定されている。
前記断面形状を有する止水ゴム５においては、主として、本体部１５の幅方向の中央に設けた中実状の領域１６が、接合時に、図示しない他のセグメントの止水ゴムの、同じ中実状の領域との間で先端面同士を当接させた状態で、セグメント１の押し付けによって圧縮変形されて止水が行われる。その際、互いに当接される中実状の領域の、先端面側の最小幅Ｗ1が、止水ゴム５の全体の高さＨ1に対して前記式(1)(2)を共に満足する幅の狭い面であって接触面積が小さいことと、前記領域が、内部に空洞を有しない、圧縮変形にともなう応力緩和の小さい中実状の領域であることとが相まって、止水ゴム同士の接触圧力を、従来の、内部に空洞を有する止水ゴムに比べて高めることができる。
【００４４】
また前記止水ゴム５は、その全体の高さＨ1が、中実状の領域１６の最大幅Ｗ2に対して前記式(2)を満足する十分な高さを有しており、接合時の、高さ方向の圧縮変形量を、従来の、水膨張ゴムからなる止水ゴムに比べて大きくして、目開きに対応できる量を大きくすることもできる。例えば、接合面３、４からの突出方向の、全体の高さＨ1が１０ｍｍないし３０ｍｍ程度である止水ゴムの場合は、その圧縮変形量を５ｍｍ以上とすることができる。
【００４５】
しかも中実状の領域１６の、幅方向の両側には、内部に空洞１７を有するため、接合時に、前記中実状の領域１６の、高さ方向の圧縮を妨げない上、その先端面が、中実状の領域１６の先端面と同一平面とされて、共に止水ゴム５の先端面１９を構成した状態で、前記中実状の領域１６を、幅方向の両側から支持する領域１８が一体に形成されているため、接合時に、前記中実状の領域１６を、幅方向への倒れ込みを防止しながら、高さ方向に安定して圧縮変形させることもできる。そのため、前記止水ゴム５を用いれば、各セグメント間を、より一層、確実に止水することが可能となる。
【００４６】
さらに基部１４の、凹溝１１の底面１３への当接面の幅Ｗ3（＝Ｗ30＋Ｗ31＋Ｗ31）を、前記底面１３の幅Ｗ4に対して前記式(3)を満足する範囲に設定することによって、止水ゴム５の、前記凹溝１１の底面１３対する接着力、すなわちセグメント１の接合面３、４に対する接着力を、先に説明した５０Ｎ／２５ｍｍ以上の範囲内でもできるだけ大きくして剥離を防止することで、各セグメント１間を、前記止水ゴム５によって、より一層、確実に止水することも可能となる。
【００４７】
なお、止水ゴム５による止水を、さらに確実なものとすることを考慮すると、前記各部の寸法のうち幅Ｗ1は、式(1)の範囲内でも、幅Ｗ2の１／４ないし１／２、特に１／３ないし１／２であるのが好ましい。また幅Ｗ2は、式(2)の範囲内でも、高さＨ1の１／３ないし２／３、特に２／５ないし３／５であるのが好ましい。さらに幅Ｗ3は、式(3)の範囲内でも、幅Ｗ4の１／２ないし２／３、特に１／２ないし３／５であるのが好ましい。
【００４８】
また、止水ゴム５の、その他の寸法については特に限定されないが、本体部１５の高さＨ2と、基部１４の高さＨ3との比Ｈ2／Ｈ3は１／１ないし３／１、特に１．５／１ないし２／１であるのが好ましい。前記範囲より本体部１５の高さＨ2が小さい場合には、止水ゴム５の、接合面３、４からの突出量と、それによって規定される、前記止水ゴム５の、接合時の高さ方向の圧縮変形量が小さくなって、例えば不等沈下や地震等によって、隣り合うセグメント１、１間の間隔が拡がる、いわゆる目開きに対応できる量が小さくなってしまうおそれがある。また、前記範囲より本体部１５の高さＨ2が大きい場合には、前記本体部１５それ自体の幅や、先端面１９の幅Ｗ5等にもよるが、接合時に、本体部１５が幅方向に倒れこみやすくなるおそれがある。
【００４９】
また本体部１５の先端面１９の幅Ｗ5と、中実状の領域１６の、先端面側の最小幅Ｗ1との比Ｗ1／Ｗ5は１／１０ないし１／３、特に１／７ないし１／４であるのが好ましい。前記範囲より幅Ｗ5が小さい場合には、中実状の領域１６の両側の領域１８の幅が狭すぎて、前記領域１８による、中実状の領域１６を、幅方向の両側から支持して、接合時に、前記中実状の領域１６を、幅方向への倒れ込みを防止しながら、高さ方向に安定して圧縮変形させる効果が十分に得られないおそれがある。また、前記範囲より幅Ｗ5が大きい場合には、止水ゴム５の全幅が大きくなりすぎるおそれがある。
【００５０】
図８は、図１の例のセグメント１に用いることができる止水ゴム５の変形例の要部としての、各セグメント１の、各接合面３、４の角１０の近傍に対応する領域を拡大して示す一部切欠き斜視図である。図の例では、前記角１０に対応する止水ゴム５の角２４の近傍の領域（以下「角領域」と記載することがある）Ｔ1における、止水ゴム５の長さ方向と直交する方向の断面積Ｓ1が、前記止水ゴム５の、その他の領域（以下「他領域」と記載することがある）Ｔ2における同方向の断面積Ｓ2に対して式(4)：
【００５１】
【数９】
0005086160.tif 000010
【００５２】
を満足すると共に、前記角領域Ｔ1において、本体部１５の先端面１９の、止水ゴム５の長さ方向、および接合面３、４からの突出方向と直交する幅方向の幅Ｗ51が、前記止水ゴム５の他領域Ｔ2における、前記先端面１９の、同方向の幅Ｗ52に対して式(5)：
【００５３】
【数１０】
0005086160.tif 000011
【００５４】
を満足するように、前記止水ゴム５が、前記角２４の近傍において変形されている点が、先の例と相違している。
詳しくは、角領域Ｔ1は、他領域Ｔ2と接する一端から角２４に向けて、順に第一領域Ｔ11、第二領域Ｔ12、および第三領域Ｔ13の３つの領域を備えており、このうち第一領域Ｔ11では、前記他領域Ｔ2と接する一端から第二領域Ｔ12と接する他端に向けて、全体の高さはＨ1に維持しながら、本体部１５より幅広である基部１４の高さがＨ32からＨ31に徐々に拡大されると共に、先端面１９の幅が前記Ｗ52からＷ51に徐々に拡大されることで、断面積がＳ2からＳ1に徐々に拡大されている。
【００５５】
また第二領域Ｔ12では、前記第一領域Ｔ11と接する一端から第三領域Ｔ13と接する他端までの間、その断面形状および断面積Ｓ1が、前記第一領域Ｔ11の最終の断面形状および断面積を維持しており、さらに第三領域Ｔ13では、前記第二領域Ｔ12と接する一端から角２４に向けて、全体の高さはＨ1、基部１４の高さはＨ31に維持しながら、先端面１９の幅のみが前記Ｗ52からＷ51に徐々に拡大されている。前記各領域は、角２４を挟んで対称に配置されている。
【００５６】
そのため図８の例の止水ゴム５によれば、前記第一ないし第三領域Ｔ11〜Ｔ13からなる角領域Ｔ1の断面積Ｓ1を、他領域Ｔ2の断面積Ｓ2に対して式(4)を満足させて、止水ゴム５の、前記角領域Ｔ1での幅方向の剛性を高めることができる。したがって、特に追加のセグメント１を、周方向の押し付け力を維持しながら軸方向にスライドさせる際に、前記角領域Ｔ1から徐々に高さ方向に圧縮変形される既設側および追加側の止水ゴム５が、それぞれ幅方向に完全に倒れこまないまでも、押し付け力によって互いに幅方向に偏心するのを抑制して、前記止水ゴム５による止水性をさらに向上することが可能となる。
【００５７】
また、角領域Ｔ1における先端面１９の幅Ｗ51が、他領域Ｔ2における幅Ｗ52に対して前記式(5)を満足しているため、前記スライド時に、既設側および追加側の止水ゴム５がたとえ幅方向に偏心したとしても、それぞれの先端面１９同士を充分な幅をもって互いに当接させて止水を維持することができ、止水ゴム５による止水性をさらに向上することができる。
【００５８】
なお図８の例では、角領域Ｔ1と他領域Ｔ2とで断面積Ｓ1、Ｓ2を違えていたが、断面積は一定（Ｓ1＝Ｓ2）として、先端面１９の幅のみ式(5)を満足させるように違えてもよい。その場合にも、スライド時に、既設側および追加側の止水ゴム５がたとえ幅方向に偏心したとしても、それぞれの先端面１９同士を充分な幅をもって互いに当接させて止水を維持することができ、止水ゴム５による止水性を向上できる。
【実施例】
【００５９】
《実施例１》
セグメント１の、管の周方向の接合面３の付近を再現したモデルとして、図９に示すように、厚肉平板状で、かつ、その厚みが４００ｍｍ、長辺側の長さが１５００ｍｍ、短辺側の長さが８００ｍｍの、鉄筋コンクリート製の試供体２５を用意した。前記試供体２５の、前記接合面３に相当する長辺側の側面２６と、前記側面２６の左右に連続する短辺側の２側面２７には、環状に連続させて、図５に示す断面形状を有し、その底面１３の幅が２６ｍｍ、深さが６ｍｍの凹溝１１を形成した。
【００６０】
次に、図５に示す断面形状を有し、各部の寸法が、Ｗ1＝３．４ｍｍ、Ｗ2＝８．８ｍｍ、Ｗ30＝４ｍｍ、Ｗ31＝５ｍｍ、Ｗ4＝２６ｍｍ、Ｗ5＝１８ｍｍ、Ｈ1＝１８ｍｍ、Ｈ2＝１２ｍｍ、Ｈ3＝６ｍｍである、環状に連続した止水ゴム５を、ＥＰＤＭによって形成し、前記止水ゴム５の基部１４を凹溝１１に嵌め込んで、その底面１２を、前記止水ゴム５の全周に亘って、変性シリコーン系接着剤〔セメダイン(株)製の登録商標セメダインスーパーＸ〕を介して、前記凹溝１１の底面１３に接着することで、本体部１５を、前記試供体２５の各側面２６、２７から外方へ突出させた状態で、止水ゴム５を固定した。
《実施例２》
接着剤としてシアノアクリレート系接着剤〔セメダイン(株)社製の３０００ＲＸＭ〕を用いたこと以外は実施例１と同様にして、止水ゴム５を、試供体２５に固定した。
《実施例３》
止水ゴム５を、天然ゴムによって形成すると共に、接着剤としてシアノアクリレート系〔セメダイン(株)社製の３０００ＲＸＭ〕を用いたこと以外は実施例１と同様にして、前記止水ゴム５を、試供体２５に固定した。
《比較例１》
止水ゴム５を、天然ゴムによって形成すると共に、接着剤として変性シリコーン系接着剤〔セメダイン(株)製の登録商標セメダインスーパーＸ〕を用いたこと以外は実施例１と同様にして、前記止水ゴム５を、試供体２５に固定した。
《接着強さ測定》
日本工業規格ＪＩＳ  Ｋ６８５４−１：１９９９「接着剤−はく離接着強さ試験方法−第１部：９０度はく離」に所載の試験方法に則って、セグメント１に固定した止水ゴム５の接着強さを測定した。
《組み立て試験》
シールドトンネル２の施工工程において、先に施工されたセグメント１を再現するため、図９に示すように、前記試供体２５と同様に厚肉平板状で、かつ厚み４００ｍｍ、長辺側の長さが１５００ｍｍの、鉄筋コンクリート製の治具２８を用意した。前記治具２８の、接合面３に相当する長辺側の側面２６と、前記側面２６の左右に連続する短辺側の２側面２７には、実施例、比較例と同様に、環状に連続させて、図５に示す断面形状を有し、その底面１３の幅が２６ｍｍ、深さが６ｍｍの凹溝１１を形成すると共に、前記凹溝１１内に、各実施例、比較例で使用したのと同じ止水ゴム５を、同様にして固定した。
【００６１】
そして、実施例、比較例の試供体２５を、図中に白抜きの矢印で示すように、前記治具２８の方向に移動させて、互いの止水ゴム５の、突出した先端面同士を当接させて、それぞれの止水ゴム５の、高さ方向の圧縮変形量が５ｍｍとなるように、一定の押し付け力で押し付けた状態で、試供体２５を、前記押し付け力を維持しながら、図中に実線の矢印で示す方向にスライドさせた際に、前記試供体２５の、図中の角２９の付近において、止水ゴム５の剥離による浮き上がりを観察して、下記の基準で評価した。
【００６２】
◎：剥離や浮き上がりは全く見られなかった。きわめて良好。
○：一部に剥離が見られたが、施工上、問題ないレベルであった。良好。
×：剥離して浮き上がっているのが確認された。不良。
以上の結果を表１に示す。
【００６３】
【表１】
0005086160.tif 000012
【００６４】
表より、止水ゴムの接着力が５０Ｎ／２５ｍｍ未満であった比較例１は、施工時に、前記止水ゴムが剥離して浮き上がってしまうため、各セグメント間が、前記止水ゴムによって確実に止水されたシールドトンネルを施工できないことが判った。これに対し、止水ゴムの接着力が５０Ｎ／２５ｍｍ以上であった実施例１〜３は、いずれも、施工時に、止水ゴムが剥離したり浮き上がったりしないため、各セグメント間が、前記止水ゴムによって確実に止水されたシールドトンネルを施工できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の施工方法に用いてシールドトンネルを構成するための、セグメントの一例を示す平面図である。
【図２】図１の例のセグメントの、外観を示す斜視図である。
【図３】図１、図２の例のセグメントを用いて、本発明の施工方法によってシールドトンネルを施工する一工程を示す斜視図である。
【図４】前記工程において、追加のセグメントの止水ゴムに加わる摩擦力と、それに伴って発生するおそれのある止水ゴムの浮き上がりの様子を示す平面図である。
【図５】図１の例のセグメントに用いることができる止水ゴムの一例の、長さ方向と直交する幅方向の断面図である。
【図６】図１の例のセグメントに用いることができる、コッター継手のうちＣ型金物を示す斜視図である。
【図７】図１の例のセグメントに用いることができる、コッター継手のうちＴ型金物を示す斜視図である。
【図８】図１の例のセグメントに用いることができる止水ゴムの変形例の要部としての、各セグメントの、各接合面の角の近傍に対応する領域を拡大して示す一部切欠き斜視図である。
【図９】本発明の実施例、比較例において固定した止水ゴムの、シールドトンネルの施工工程における、剥離による浮き上がりの有無を確認するために行った再現実験を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００６６】
１     セグメント
２     シールドトンネル
３     接合面
４     接合面
５     止水ゴム
６     Ｃ型金物
７     Ｔ型金物
８     コッター継手
９     クイックジョイント
１０   角
１１   凹溝
１２   底面
１３   底面
１４   基部
１５   本体部
１６   中実状の領域
１７   空洞
１８   領域
１９   先端面
２０   領域
２１   凹部
２２   空洞
２３   脚部
２４   角
２５   試供体
２６   側面
２７   側面
２８   治具
２９   角
【図１】
0005086160.tif 000018
【図２】
0005086160.tif 000019
【図３】
0005086160.tif 000020
【図４】
0005086160.tif 000021
【図５】
0005086160.tif 000022
【図６】
0005086160.tif 000023
【図７】
0005086160.tif 000024
【図８】
0005086160.tif 000025
【図９】
0005086160.tif 000026