グラウト孔用キャップカバーおよびシールドトンネルの構築工法
【課題】 簡単に装着および取り外しができ、装着した場合に、シールドトンネル内面を平滑にすることができ、内部を流れる流体の流れにより容易に外れることもないグラウト孔用キャップカバーを提供する。
【解決手段】 本発明のグラウト孔用キャップカバー５０は、シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップのシールドトンネル内部に向いた側に連結されるものであり、平滑な表面５１を備え、開口を閉鎖する平板部５２と、平板部５２の裏面５４に配設され、グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部５３とを含み、開口部への挿入によって嵌合部５３がグラウト孔用キャップに嵌合した場合に、平滑な表面５１が、シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とする。
【解決手段】 本発明のグラウト孔用キャップカバー５０は、シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップのシールドトンネル内部に向いた側に連結されるものであり、平滑な表面５１を備え、開口を閉鎖する平板部５２と、平板部５２の裏面５４に配設され、グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部５３とを含み、開口部への挿入によって嵌合部５３がグラウト孔用キャップに嵌合した場合に、平滑な表面５１が、シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道用シールドトンネルに設けられる裏込め注入用のグラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップに取り付けて、上下水道用シールドトンネル内面を平滑にするためのカバーおよび該カバーを使用してシールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道としてシールドトンネルが構築され、利用されている。このシールドトンネルは、鋼製またはコンクリート製のセグメントを周方向に連結してセグメントリングを構築し、そのセグメントリングをトンネル軸方向に連結して延ばすことにより構築される。シールドトンネルについて、図１を参照して説明する。
【０００３】
図１は、シールドトンネルを構築しているところを示した図である。図１に示すシールドトンネル１０は、地盤にトンネル穴を掘削した後に構築される。トンネル穴は、先端にカッターヘッドを備えたシールドマシンを使用して掘削される。シールドトンネル１０は、シールドマシンにより地盤を掘削しつつ、シールドマシンの後部において、トンネル穴の内壁に沿うようにセグメント１１を配置し、それらを連結して構築される。具体的には、セグメント１１を周方向に連結してセグメントリング１２を構築し、セグメントリング１２を矢線Ａに示すトンネル軸方向に連結することにより構築される。各セグメント１１は、周方向に連結することを可能にする図示しない連結手段と、トンネル軸方向に連結することを可能にする図示しない連結手段とを備えている。これらの連結手段は、ボルトおよびナットなどのオス金具およびメス金具とから構成することができる。セグメント１１は、周方向に連結する２つの面１１ａ、１１ｂと、トンネル軸方向に連結する２つの面１１ｃ、１１ｄとを備えており、周方向の一方の面にオス金具を、他方の面にメス金具を、トンネル軸方向の一方の面にオス金具を、他方の面にメス金具をそれぞれ備えた構造とされる。
【０００４】
上述したシールドマシンで掘削しつつ、そのシールドマシンの後部でセグメント１１を連結してシールドトンネル１０を構築する場合、構築されたシールドトンネル１０の外面１０ｂとトンネル穴の内壁との間には、セグメントリング１２の外径とシールドマシンの径との差異によってテールボイドといった隙間が生じ、この隙間を埋めるため、裏込め注入材が注入される。この裏込め注入材の注入は、主に、地表面の沈下防止を目的とするものである。裏込め注入材としては、一般に、セメント系あるいはスラグ系の固化材、粘土鉱物などの助材、水からなるＡ液と、水ガラス系急結剤などの急結剤からなるＢ液との２液で構成される薬液やセメントミルクなどのグラウト材が使用される。なお、この薬液は、Ａ液とＢ液の配合を変えることで、流動性、粘性を自由に制御することができる。
【０００５】
したがって、図１に示すように、各セグメント１１には、上記裏込め注入材を注入するためのグラウト孔が設けられる。グラウト孔は、シールドトンネル１０を構築した後、シールドトンネル内部から上記隙間に注入するために設けられる。一般にグラウト孔は、シールドトンネル内面１０ａを構成するセグメント内側面からシールドトンネル外面１０ｂを構成するセグメント外側面に向けてセグメント１１を貫通するように設けられる。なお、裏込め注入材は、注入ノズルをグラウト孔に挿入し、注入ノズルから供給される。裏込め注入材は、各セグメント１１に設けられたグラウト孔を通してシールドトンネル１０の全体にわたって供給される。
【０００６】
図２は、グラウト孔を備えるセグメントを例示した図である。図２（ａ）は、グラウト孔を備えるセグメントの斜視図であり、図２（ｂ）は、セグメントの断面を拡大して示した図である。図２（ａ）に示すように、グラウト孔２０は、セグメント１１の中央に１つ設けられており、セグメント１１の一方の面である内側面１１ｅから他方の面である外側面１１ｆに貫通しており、グラウト孔２０に連続し、拡張した開口を備える開口部２１が形成されている。開口部２１は、裏込め注入材を注入するために使用される注入ノズルの挿入に際し、挿入を容易にし、かつ挿入時のセグメントの破損を防止するために形成される。図２（ｂ）では、セグメント内側面１１ｅからグラウト孔２０に向けてテーパを形成している。なお、グラウト孔２０の径は、注入ノズルまたは注入ホースが挿入できる、例えば０．０２ｍ〜０．０５ｍの大きさとされ、この開口部２１の内壁の傾斜は、例えば、グラウト孔２０の長さ方向を基準としてα＝４５°の角度とすることができる。これにより、注入ノズルを容易に挿入することができる。
【０００７】
図２（ｂ）に示すように、グラウト孔２０には、グラウト孔用キャップに設けられる螺旋溝と螺合可能な螺旋溝２２が設けられている。例えば、グラウト孔２０に設けられる螺旋溝２２は、中空円筒部材２３の内側に螺旋溝を形成したものを、その中空円筒部材２３ごとグラウト孔２０内に挿設することにより形成することができる。例えば、中空円筒部材２３の外面に接着剤を塗布し、セグメント１１に設けた貫通孔に挿入し、その貫通孔の所定位置に接着することにより挿設することができる。
【０００８】
図３は、グラウト孔用キャップを例示した図である。図３（ａ）は、キャップの斜視図であり、図３（ｂ）は、キャップをグラウト孔に螺合したところを示した断面図である。グラウト孔用キャップ３０は、上述したグラウト孔に設けられる螺旋溝と螺合可能な螺旋溝３１を備える螺合部３２と、螺合部３２に連続し、グラウト孔を閉止する閉止部３３と、閉止部３３に連続し、形成されるシールドトンネル内部に向いて突出する突部３４とを備えた構成とされている（例えば、特許文献１参照）。図３（ｂ）に示すように、キャップは、シールドトンネル外面、ここではセグメント外側面１１ｆとトンネル穴の内壁３５との間の隙間に裏込め注入材３６を注入した後、シールドトンネル内部から装着される。具体的には、作業員が、キャップの突部３４を持ち、螺合部３２を螺旋溝２２に嵌合させ、突部３４を回転させることにより装着される。一般に、螺旋溝２２を有する中空円筒部材２３およびキャップ３０は、裏込め注入材３６がシールドトンネル内部に流入しないように、また、シールドトンネル内部を流れる上水または下水が流出しないように閉鎖するため、互いの連結部分に隙間を生じないように、互いが押圧した状態で連結されるよう、伸縮可能なゴム製とされる。
【０００９】
螺合部３２および閉止部３３のみでは充分に閉止することができない場合、例えば、ｏリングをグラウト孔２０とキャップ３０との間に圧接させた状態で介在させることができる。このｏリングは、圧接させた状態で介在させ、水や注入材が通り抜ける隙間をなくすことにより液の流出および流入を止めることができる。なお、上記構造のキャップ３０は、取り外しが容易であるため、裏込め注入材が不足している箇所、すなわち、空洞が存在する箇所や地盤が緩い箇所を発見した場合に、再注入することができる。また、ｏリングを用いるほか、螺合部の径を、先端から閉止部に向けて次第に大きくすることにより、螺合による締結力を増大させ、充分に液の流出および流入を止めることができる。
【００１０】
上下水道用シールドトンネルは、内部を、上水または下水が流れる。シールドトンネルの径は、設計量の上水または下水が流れる径として設計される。例えば、シールドトンネル内面に溝などの凹凸が数多く存在し、トンネル内面の粗度が大きくなると、この凹凸が摩擦抵抗となり、設計流量の上水または下水が流れなくなる。上記粗度を予め考慮して、シールドトンネルを構築することもできるが、この場合にはシールドトンネルの径が大きくなり、この結果、多くのセグメントが必要となり、コストがかかるといった問題が生じる。したがって、このように径を大きくすることなく、設計流量の上水または下水を流すことのできる内面が平滑であるシールドトンネルが好ましい。
【００１１】
図４では、キャップ３０を装着した後、開口部２１の隙間を埋め、セグメント内側面１１ｅを平滑にするため、モルタル３７が充填されている。このような隙間は、シールドトンネル内に複数存在しており、これらがトンネル内面の粗度となって、トンネル内を流れる流体の流量を低下させる。また、下水道においては、固形物を含むため、この固形物が開口部に蓄積し、トンネル断面を縮小させ、流量を低下させる。このような流量低下の問題を解決するべく、モルタル３７を充填するなどして内側面１１ｅが平滑にされる。
【００１２】
しかしながら、従来の上記モルタルを充填してセグメント内側面を平滑にする方法では、各グラウト孔にモルタルを充填し、平滑に均し、固化させる必要があり、工事期間が長くなり、同時にコストもかかるといった問題があった。また、モルタルで充填した場合、グラウト孔を閉止したキャップを取り外し、裏込め注入材を再注入することができない。したがって、裏込め注入材を注入する必要がある隙間まで地上から掘削しなければならず、その地上が路面であれば、道路を一部封鎖しなければならず、交通渋滞を引き起こすといった問題があった。また、グラウト孔を通して注入された裏込め注入材が固化し、その固化した注入材とシールドトンネルとの間に隙間が生じている場合には、その固化した注入材をはつるなどして破壊しない限り、その隙間に注入することができず、この場合、目的箇所に適切な量の注入材を高い精度で注入することができないといった問題があった。
【００１３】
グラウト孔がシールドマシンのテールシール部を通過するときに、水みちができ、テールシールの止水性を損なうといった問題、テールシールグリスが漏れやすくなり、テールシールグリスの浪費の問題、テールシールが変形し、テールシールのワイヤーブラシを損傷するといった問題を解決するため、セグメント外側面の平滑性を保つべく、平滑な表面を備え、グラウト孔を閉止する閉鎖部材が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、平滑な表面は、セグメント外側面のみであり、セグメント内側面は、内面に突出する突部を備えた蓋部で閉鎖するのみで、平滑にするためには、上述したモルタルの充填や二次覆工コンクリートの打設が必要である。したがって、セグメント内側面を簡単に平滑にすることができ、必要に応じて裏込め注入材を容易に注入することができ、それに加えて、装着後、内部を流れる流体により容易に外れることのないカバーの提供が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−２９７６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑み、セグメント内側面を簡単に平滑にすることができ、必要に応じて裏込め注入材を容易に注入することができ、装着後、内部を流れる流体により容易に外れることのないカバーを提供することを目的とする。また、本発明は、該カバーを使用して、簡単にトンネル内面を平滑にすることができ、短期間で施工できるシールドトンネル構築工法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上述した課題は、本発明のグラウト孔用キャップカバーおよび該キャップカバーを使用したシールドトンネル構築工法を提供することにより解決される。
【００１６】
本発明の請求項１の発明によれば、シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップの前記シールドトンネル内部に向いた側に連結されるグラウト孔用キャップカバーであって、
平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と、
前記平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを含み、
前記開口部への挿入によって前記嵌合部が前記グラウト孔用キャップに嵌合した場合に、前記平滑な表面が、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１７】
本発明の請求項２の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記グラウト孔用キャップカバーを前記開口部に押し込み、前記嵌合部に前記突部を圧入させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１８】
本発明の請求項３の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に少なくとも１つの突起または凹部を備え、前記突部に設けられる少なくとも１つの凹部または突起と嵌合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１９】
本発明の請求項４の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面にリング状の突出部または溝部を備え、前記突部に設けられるリング状の溝部または突出部と嵌合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２０】
本発明の請求項５の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に螺旋溝が形成されており、前記突部に設けられる螺旋溝に螺合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２１】
本発明の請求項６の発明によれば、前記嵌合部の前記隣接する面に接着剤を塗布し、前記嵌合部と前記突部とを接着させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２２】
本発明の請求項７の発明によれば、前記グラウト孔用キャップカバーを前記グラウト孔用キャップに連結した場合に前記平板部の前記裏面から前記開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部をさらに備えるグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２３】
本発明の請求項８の発明によれば、シールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法であって、
前記シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入し、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップを装着する工程と、
前記グラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に、平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と該平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを備えるグラウト孔用キャップカバーを挿入して、前記嵌合部を前記グラウト孔用キャップに嵌合させ、前記平滑な表面を、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一にさせる工程とを含むシールドトンネル構築工法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のグラウト孔用キャップカバーは、簡単に装着および取り外しができ、装着した場合に、セグメントリング内面を平滑にすることができ、また、グラウト孔用キャップと嵌合させて互いを連結することができ、さらには、シールドトンネル内部を流れる流体の流体圧力（具体的には、流体が流れる方向に対して垂直に働く動圧）によりグラウト孔用キャップに向けて押圧されるため、装着後、流体の流れにより容易に外れることもない。また、本発明のシールドトンネル構築工法を提供することにより、簡単にトンネル内面を平滑にすることができ、短期間でシールドトンネルを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施の形態に限定されるわけではない。図４に示すように、グラウト孔用キャップを装着した場合、開口部は、グラウト孔用キャップの閉止部および突部を除いた空隙部分がシールドトンネル内面に溝となって残る。これは、上述した粗度となり、上水または下水の流れに摩擦抵抗を与え、流量を低下させる。したがって、セグメント内側面を平滑にするためのカバーが必要とされる。
【００２６】
図５に、本発明のカバーの第１の実施の形態を示す。図５（ａ）は、本発明のカバーの平面図を、図５（ｂ）は、正面図を、図５（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。本発明のカバー５０は、図５（ａ）に示すように、平滑な表面５１を備える平板部５２を含む。平板部５２は、シールドトンネル内部に向いた開口部の開口を閉鎖する。したがって、平板部５２は、開口の形状および大きさに適合した形状および大きさとされる。例えば、開口が約０．１ｍ径の円形であれば、平板部５２は、この開口に適合するように挿入できる約０．０９８ｍ径で円形のものとすることができる。
【００２７】
また、本発明のカバー５０は、キャップの突部を収容し、かつ突部と嵌合する嵌合部５３を含む。本発明のカバー５０は、シールドトンネル内部から外部へ向いた方向に移動させ、セグメントに形成された開口部に挿入することにより装着される。嵌合部５３は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、平滑な表面５１を有する平板部５２の裏面５４に設けられ、本発明のカバー５０をセグメントに形成された開口部に挿入することにより、キャップの突部を収容し、突部と嵌合させることができる。キャップは、一般に、ゴム製とされており、ゴム製である突部は、上記挿入により嵌合部５３に押し込まれ、嵌合部５３に収容された場合、嵌合部５３に押圧した状態となり、これによって、本発明のカバー５０がキャップに連結される。本発明のカバー５０は、シールドトンネル内部を流れる水の水圧によりグラウト孔用キャップに向けて押圧されることに加え、この押圧した状態での連結により、カバー５０が容易に外れないようにすることができる。図５に示す実施の形態では、突部の形状は、図３（ａ）に示すように略直方体とされており、シールドトンネル内部から見た突部の嵌合部５３への挿入形状が略矩形であるため、図５（ｃ）に示すように、突部を収容する嵌合部５３の開口５５は略矩形とされている。本発明では、突部の挿入形状に応じて円形や楕円形などいかなる形状にすることができる。図５に示す実施の形態では、嵌合部５３が枠部材で構成されており、この枠部材が変形しないように支持する支持部５６をさらに含んでいる。支持部５６は、嵌合部５３を構成する枠部材の中に押し込まれ、縮小した突部が、元の大きさに戻ろうとする復元力によって枠部材を四方に押圧し、枠部材が変形することを防止する。図５に示す実施の形態では、枠部材によって形成される開口５５が略矩形であるため、この矩形の頂点をそれぞれ支持するように４つの支持部５６が設けられている。
【００２８】
本発明のカバー５０は、取り外しも可能であり、例えば、シールドトンネルの構築が完成した後に、シールドトンネル周囲に空洞や地盤が緩くなっている箇所を発見した場合、このカバー５０を取り外し、キャップも取り外して、再度、裏込め注入材を注入することができる。また、完成後でなくとも、構築中に必要と思われる箇所に注入することもできる。
【００２９】
本発明のカバー５０は、図５（ｂ）に示すように、平板部５２の裏面５４の縁部全体にわたり、カバー５０をキャップに連結した場合に平板部５２の裏面から開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部５７をさらに含む。閉鎖部５７は、キャップの突部を収容する開口部とシールドトンネル内部とを隔離する。これにより、シールドトンネル内を流れる水が、開口部内に流入するのを防止することができる。また、キャップにカバー５０を装着する前に、接着剤を閉鎖部５７の外周に塗布し、その後、カバー５０をキャップに装着し、開口部の内壁と閉鎖部５７の先端部とを隣接させることにより、その内壁、閉鎖部５７、平板部５２の周部５８とによって形成される隙間を接着剤により満たすことができる。これにより、完全に隙間をなくすことができ、シールドトンネル内部を流れる水を止水することができる。なお、上記突部を収容した開口部内は、閉鎖部５７によって閉鎖されるため、接着剤が流入することはない。また、接着剤は、閉鎖されていないセグメント内側面に流出するため、作業員が均すことにより、セグメント内側面と本発明のカバー５０の平滑な表面５１との間に生じるわずかな隙間をなくし、平滑にすることができる。また、本発明では、接着剤の代わりに、上記内壁と閉鎖部５７と平板部５２の周部５８とによって形成される隙間に、ｏリングなどを挿設して止水するとともに、隙間を埋めてシールドトンネル内面を平滑にすることができる。ｏリングは、水膨張ゴムや塑性変形しやすいブチルゴムから製造されるものを使用することができる。また、接着剤としては、ポリ酢酸ビニル、クロロプレンゴム、尿素樹脂、エポキシ樹脂など合成樹脂や合成ゴム類のものを使用することができる。
【００３０】
本発明のカバー５０の装着において、キャップの突部を嵌合部５３に押圧させた状態にして連結することもできるが、より連結力を増大させるために、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面、すなわち、枠部材の収容した突部が隣接する面に接着剤を塗布し、接着することができる。本発明のカバーは、シールドトンネル内部を上水または下水が流れることを考慮し、表面粗度を高くする錆や腐食が発生せず、長期間にわたって表面を平滑に保持できる材料として、例えば、プラスチック材料から製造することができる。プラスチック材料としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどを使用することができる。なお、プラスチック材料は、挿入の際、コンクリートから製造されるセグメントに接触しても破損させることはなく、開口部の内壁との密着性も割合に良好であり、トンネル内部を流れる上水または下水の水圧に耐えうる強度を有するため好ましい。
【００３１】
図６は、本発明のカバーの第２の実施の形態を示した図である。図６（ａ）は、カバーの平面図を、図６（ｂ）は、正面図を、図６（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図６（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面、すなわち、突部が隣接する面に突起５９が設けられていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部に、突起５９に対応する位置に、突起５９を収容する凹部を備えている。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。図６（ｂ）、（ｃ）に示す突起５９は、突部に設けられる凹部に収容された場合に、カバー５０がキャップから容易に外れない長さで、かつ装着可能な長さとされる。図６（ｂ）、（ｃ）に示す実施の形態では、突起５９の先端は、角丸めされており、装着時に、突部の側面を滑動するように突起５９を移動させ、凹部に収容させることができる。図６（ｃ）に示す実施の形態では、凹部は、突起５９を嵌合させることができる形状とされており、これにより、突起５９が容易に外れないようにされている。
【００３２】
本発明のカバー５０において突起５９は、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、１つでなくても、２以上設けられていてもよい。また、キャップの突部に突起が設けられ、図６（ｂ）、（ｃ）に示す嵌合部を構成する枠部材の内側面に凹部が設けられた構成とされていてもよい。さらに、枠部材の内側面に接着剤を塗布して装着することもできる。
【００３３】
図７は、本発明のカバーの第３の実施の形態を示した図である。図７（ａ）は、カバーの平面図を、図７（ｂ）は、正面図を、図７（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図７（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面に、リング状の突出部６０が設けられていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部に、リング状の突出部６０に対応する位置に突出部６０を収容するリング状の溝部を備えている。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。図７（ｂ）、（ｃ）に示す突出部６０は、突部に設けられる溝部に収容された場合に、カバー５０がキャップから容易に外れず、かつ装着可能な程度に枠部材の内側面から突出した構造とされている。図７（ｂ）、（ｃ）に示す実施の形態では、突出部６０の突出した先端は、角丸めされており、装着時に、突部の側面を滑動するように突出部６０を移動させ、容易に溝部に収容させることができるようになっている。溝部は、突出部６０を嵌合させることができる形状とされており、突出部６０が容易に外れないようにされている。
【００３４】
本発明のカバー５０において突出部６０は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、１つのリングでなくても、２以上のリングであってもよい。また、突部にリング状の突出部が設けられ、図７（ｂ）、（ｃ）に示す嵌合部を構成する枠部材の内側面にリング状の溝部が設けられた構成とすることもできる。さらに、枠部材内面に接着剤を塗布して装着することもできる。
【００３５】
図８は、本発明のカバーの第４の実施の形態を示した図である。図８（ａ）は、カバーの平面図を、図８（ｂ）は、正面図を、図８（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図８（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面に螺旋溝６１が形成されていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部が円柱状とされ、突部に、螺旋溝６１に螺合させるための螺旋溝を備えている。例えば、キャップの突部が雄ねじと同様の構造、嵌合部５３が雌ねじと同様の構造とすることができる。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。本発明では、枠部材の内側面に接着剤を塗布して装着することもできる。また、長さ方向に沿って径が拡張する突部を備えるキャップを採用し、本発明のカバー５０を、その突部に対応した嵌合部５３を備える構造とすることで、螺合により締結力を増大させることができる。
【００３６】
ここで、本発明のグラウト孔用キャップカバーを使用してトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築方法について図９を参照して説明する。シールドトンネルは、上述した方法により構築する。すなわち、セグメントを周方向に連結してセグメントリングを構築し、そのセグメントリングをトンネル軸方向に連結してシールドトンネルを構築する。このシールドトンネルと掘削したトンネル穴との間には隙間が生じており、その隙間を埋めるため、各セグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入する。図９（ａ）に示すように、裏込め注入材３６を注入した後、裏込め注入材３６がグラウト孔２０を通してトンネル内（セグメント内側面１１ｅ側）に流入しないよう、キャップ３０を装着してグラウト孔２０を閉鎖する。図９（ａ）に示すように、セグメント１１には、グラウト孔２０に連続して拡張した開口を有する開口部２１が形成されており、キャップ３０の閉止部３３および突部３４は、開口部２１内に配置される。また、図９（ａ）に示すように、キャップ３０の突部３４は、トンネル内部に向けて突出した状態となっている。
【００３７】
次に、図９（ｂ）に示すように、本発明のカバー５０を開口部２１に挿入する。本発明のカバー５０を開口部２１に挿入するに従って、カバー５０の嵌合部５３に突部３４が嵌合され、収容される。嵌合部５３と突部３４とが嵌合されることにより、本発明のカバー５０とキャップ３０とが連結される。また、嵌合部５３に突部３４が収容されると、図９（ｃ）に示すように、トンネル内部に向いたセグメント１１の内側面１１ｅと、本発明のカバー５０の平滑な表面５１とが略面一となる。これを繰り返して、シールドトンネル内に複数設けられた開口部２１にそれぞれ、本発明のカバー５０を装着する。
【００３８】
なお、本発明では、図９（ｂ）に示す閉鎖部５７の傾斜した内壁に向いた側（外周側）に接着剤を塗布して、カバー５０を開口部２１に挿入し、図９（ｃ）に示すように、閉鎖部５７の先端が傾斜した内壁に隣接した場合、その内壁と閉鎖部５７とによって形成される空間に接着剤が満たされ、さらには、内壁と平板部５２の周部５８とによって形成される空間も満たされ、トンネル内部に溢れ出す。この溢れ出した接着剤を均し、接着剤を固化させる。これにより、カバー５０とセグメント内側面１１ｅとの間に生じる隙間が埋められ、セグメント内側面１１ｅとカバー５０の平滑な表面５１とが略面一である連続した面にすることができる。
【００３９】
上述したように、グラウト孔用キャップが突部を備える構成とし、本発明のカバーを、キャップの突部を嵌合させ、収容するものとして説明してきたが、本発明はこれに限られるものではなく、グラウト孔用キャップが溝部を備える構成で、本発明のカバーの嵌合部を、その溝部に嵌合可能な凸状のものとすることもできる。また、キャップが突部または溝部を２つ以上備えている場合、本発明のカバーは、それらに対応する形状の２つ以上の収容可能な、または、凸状の嵌合部を備える構成とすることができる。このように嵌合部は、嵌合させることができれば収容可能な形状または嵌合可能な凸状のいずれであってもよく、キャップの嵌合させる部分の形状に合わせて形成することができる。また、それぞれの嵌合形状も、上記実施の形態に限られるものではなく、その他いかなる形状であってもよい。例えば、その他の嵌合形状としては、キャップの突部を円筒状のものとし、その側面に、グラウト孔の長さ方向に向けてガイド溝と、それに連続し、その長さ方向に対して垂直方向に延びる係止溝とを備える構成とし、本発明のカバーの嵌合部を、所定位置に突起を備えた構成とすることができる。この場合、本発明のカバーを開口部に挿入する際、突起をガイド溝に沿って挿入し、次に、本発明のカバーを回転させて突起を係止溝に沿って挿入することにより、本発明のカバーをキャップの突部に嵌合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】シールドトンネルを構築しているところを示した図。
【図２】グラウト孔を拡大して示した図。
【図３】グラウト孔用キャップを例示した図。
【図４】グラウト孔にグラウト孔用キャップを装着し、さらにモルタルを充填したところを示した図。
【図５】本発明のカバーの第１の実施形態を示した図。
【図６】本発明のカバーの第２の実施形態を示した図。
【図７】本発明のカバーの第３の実施形態を示した図。
【図８】本発明のカバーの第４の実施形態を示した図。
【図９】本発明のカバーを装着して内面が平滑なシールドトンネルを構築しているところを示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１０…シールドトンネル
１０ａ…内面
１０ｂ…外面
１１…セグメント
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…面
１１ｅ…内側面
１１ｆ…外側面
１２…セグメントリング
２０…グラウト孔
２１…開口部
２２…螺旋溝
２３…中空円筒部材
３０…キャップ
３１…螺旋溝
３２…螺合部
３３…閉止部
３４…突部
３５…内壁
３６…裏込め注入材
３７…モルタル
５０…カバー
５１…表面
５２…平板部
５３…嵌合部
５４…裏面
５５…開口
５６…支持部
５７…閉鎖部
５８…周部
５９…突起
６０…突出部
６１…螺旋溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水道用シールドトンネルに設けられる裏込め注入用のグラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップに取り付けて、上下水道用シールドトンネル内面を平滑にするためのカバーおよび該カバーを使用してシールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
上下水道としてシールドトンネルが構築され、利用されている。このシールドトンネルは、鋼製またはコンクリート製のセグメントを周方向に連結してセグメントリングを構築し、そのセグメントリングをトンネル軸方向に連結して延ばすことにより構築される。シールドトンネルについて、図１を参照して説明する。
【０００３】
図１は、シールドトンネルを構築しているところを示した図である。図１に示すシールドトンネル１０は、地盤にトンネル穴を掘削した後に構築される。トンネル穴は、先端にカッターヘッドを備えたシールドマシンを使用して掘削される。シールドトンネル１０は、シールドマシンにより地盤を掘削しつつ、シールドマシンの後部において、トンネル穴の内壁に沿うようにセグメント１１を配置し、それらを連結して構築される。具体的には、セグメント１１を周方向に連結してセグメントリング１２を構築し、セグメントリング１２を矢線Ａに示すトンネル軸方向に連結することにより構築される。各セグメント１１は、周方向に連結することを可能にする図示しない連結手段と、トンネル軸方向に連結することを可能にする図示しない連結手段とを備えている。これらの連結手段は、ボルトおよびナットなどのオス金具およびメス金具とから構成することができる。セグメント１１は、周方向に連結する２つの面１１ａ、１１ｂと、トンネル軸方向に連結する２つの面１１ｃ、１１ｄとを備えており、周方向の一方の面にオス金具を、他方の面にメス金具を、トンネル軸方向の一方の面にオス金具を、他方の面にメス金具をそれぞれ備えた構造とされる。
【０００４】
上述したシールドマシンで掘削しつつ、そのシールドマシンの後部でセグメント１１を連結してシールドトンネル１０を構築する場合、構築されたシールドトンネル１０の外面１０ｂとトンネル穴の内壁との間には、セグメントリング１２の外径とシールドマシンの径との差異によってテールボイドといった隙間が生じ、この隙間を埋めるため、裏込め注入材が注入される。この裏込め注入材の注入は、主に、地表面の沈下防止を目的とするものである。裏込め注入材としては、一般に、セメント系あるいはスラグ系の固化材、粘土鉱物などの助材、水からなるＡ液と、水ガラス系急結剤などの急結剤からなるＢ液との２液で構成される薬液やセメントミルクなどのグラウト材が使用される。なお、この薬液は、Ａ液とＢ液の配合を変えることで、流動性、粘性を自由に制御することができる。
【０００５】
したがって、図１に示すように、各セグメント１１には、上記裏込め注入材を注入するためのグラウト孔が設けられる。グラウト孔は、シールドトンネル１０を構築した後、シールドトンネル内部から上記隙間に注入するために設けられる。一般にグラウト孔は、シールドトンネル内面１０ａを構成するセグメント内側面からシールドトンネル外面１０ｂを構成するセグメント外側面に向けてセグメント１１を貫通するように設けられる。なお、裏込め注入材は、注入ノズルをグラウト孔に挿入し、注入ノズルから供給される。裏込め注入材は、各セグメント１１に設けられたグラウト孔を通してシールドトンネル１０の全体にわたって供給される。
【０００６】
図２は、グラウト孔を備えるセグメントを例示した図である。図２（ａ）は、グラウト孔を備えるセグメントの斜視図であり、図２（ｂ）は、セグメントの断面を拡大して示した図である。図２（ａ）に示すように、グラウト孔２０は、セグメント１１の中央に１つ設けられており、セグメント１１の一方の面である内側面１１ｅから他方の面である外側面１１ｆに貫通しており、グラウト孔２０に連続し、拡張した開口を備える開口部２１が形成されている。開口部２１は、裏込め注入材を注入するために使用される注入ノズルの挿入に際し、挿入を容易にし、かつ挿入時のセグメントの破損を防止するために形成される。図２（ｂ）では、セグメント内側面１１ｅからグラウト孔２０に向けてテーパを形成している。なお、グラウト孔２０の径は、注入ノズルまたは注入ホースが挿入できる、例えば０．０２ｍ〜０．０５ｍの大きさとされ、この開口部２１の内壁の傾斜は、例えば、グラウト孔２０の長さ方向を基準としてα＝４５°の角度とすることができる。これにより、注入ノズルを容易に挿入することができる。
【０００７】
図２（ｂ）に示すように、グラウト孔２０には、グラウト孔用キャップに設けられる螺旋溝と螺合可能な螺旋溝２２が設けられている。例えば、グラウト孔２０に設けられる螺旋溝２２は、中空円筒部材２３の内側に螺旋溝を形成したものを、その中空円筒部材２３ごとグラウト孔２０内に挿設することにより形成することができる。例えば、中空円筒部材２３の外面に接着剤を塗布し、セグメント１１に設けた貫通孔に挿入し、その貫通孔の所定位置に接着することにより挿設することができる。
【０００８】
図３は、グラウト孔用キャップを例示した図である。図３（ａ）は、キャップの斜視図であり、図３（ｂ）は、キャップをグラウト孔に螺合したところを示した断面図である。グラウト孔用キャップ３０は、上述したグラウト孔に設けられる螺旋溝と螺合可能な螺旋溝３１を備える螺合部３２と、螺合部３２に連続し、グラウト孔を閉止する閉止部３３と、閉止部３３に連続し、形成されるシールドトンネル内部に向いて突出する突部３４とを備えた構成とされている（例えば、特許文献１参照）。図３（ｂ）に示すように、キャップは、シールドトンネル外面、ここではセグメント外側面１１ｆとトンネル穴の内壁３５との間の隙間に裏込め注入材３６を注入した後、シールドトンネル内部から装着される。具体的には、作業員が、キャップの突部３４を持ち、螺合部３２を螺旋溝２２に嵌合させ、突部３４を回転させることにより装着される。一般に、螺旋溝２２を有する中空円筒部材２３およびキャップ３０は、裏込め注入材３６がシールドトンネル内部に流入しないように、また、シールドトンネル内部を流れる上水または下水が流出しないように閉鎖するため、互いの連結部分に隙間を生じないように、互いが押圧した状態で連結されるよう、伸縮可能なゴム製とされる。
【０００９】
螺合部３２および閉止部３３のみでは充分に閉止することができない場合、例えば、ｏリングをグラウト孔２０とキャップ３０との間に圧接させた状態で介在させることができる。このｏリングは、圧接させた状態で介在させ、水や注入材が通り抜ける隙間をなくすことにより液の流出および流入を止めることができる。なお、上記構造のキャップ３０は、取り外しが容易であるため、裏込め注入材が不足している箇所、すなわち、空洞が存在する箇所や地盤が緩い箇所を発見した場合に、再注入することができる。また、ｏリングを用いるほか、螺合部の径を、先端から閉止部に向けて次第に大きくすることにより、螺合による締結力を増大させ、充分に液の流出および流入を止めることができる。
【００１０】
上下水道用シールドトンネルは、内部を、上水または下水が流れる。シールドトンネルの径は、設計量の上水または下水が流れる径として設計される。例えば、シールドトンネル内面に溝などの凹凸が数多く存在し、トンネル内面の粗度が大きくなると、この凹凸が摩擦抵抗となり、設計流量の上水または下水が流れなくなる。上記粗度を予め考慮して、シールドトンネルを構築することもできるが、この場合にはシールドトンネルの径が大きくなり、この結果、多くのセグメントが必要となり、コストがかかるといった問題が生じる。したがって、このように径を大きくすることなく、設計流量の上水または下水を流すことのできる内面が平滑であるシールドトンネルが好ましい。
【００１１】
図４では、キャップ３０を装着した後、開口部２１の隙間を埋め、セグメント内側面１１ｅを平滑にするため、モルタル３７が充填されている。このような隙間は、シールドトンネル内に複数存在しており、これらがトンネル内面の粗度となって、トンネル内を流れる流体の流量を低下させる。また、下水道においては、固形物を含むため、この固形物が開口部に蓄積し、トンネル断面を縮小させ、流量を低下させる。このような流量低下の問題を解決するべく、モルタル３７を充填するなどして内側面１１ｅが平滑にされる。
【００１２】
しかしながら、従来の上記モルタルを充填してセグメント内側面を平滑にする方法では、各グラウト孔にモルタルを充填し、平滑に均し、固化させる必要があり、工事期間が長くなり、同時にコストもかかるといった問題があった。また、モルタルで充填した場合、グラウト孔を閉止したキャップを取り外し、裏込め注入材を再注入することができない。したがって、裏込め注入材を注入する必要がある隙間まで地上から掘削しなければならず、その地上が路面であれば、道路を一部封鎖しなければならず、交通渋滞を引き起こすといった問題があった。また、グラウト孔を通して注入された裏込め注入材が固化し、その固化した注入材とシールドトンネルとの間に隙間が生じている場合には、その固化した注入材をはつるなどして破壊しない限り、その隙間に注入することができず、この場合、目的箇所に適切な量の注入材を高い精度で注入することができないといった問題があった。
【００１３】
グラウト孔がシールドマシンのテールシール部を通過するときに、水みちができ、テールシールの止水性を損なうといった問題、テールシールグリスが漏れやすくなり、テールシールグリスの浪費の問題、テールシールが変形し、テールシールのワイヤーブラシを損傷するといった問題を解決するため、セグメント外側面の平滑性を保つべく、平滑な表面を備え、グラウト孔を閉止する閉鎖部材が提案されている（特許文献２参照）。しかしながら、平滑な表面は、セグメント外側面のみであり、セグメント内側面は、内面に突出する突部を備えた蓋部で閉鎖するのみで、平滑にするためには、上述したモルタルの充填や二次覆工コンクリートの打設が必要である。したがって、セグメント内側面を簡単に平滑にすることができ、必要に応じて裏込め注入材を容易に注入することができ、それに加えて、装着後、内部を流れる流体により容易に外れることのないカバーの提供が望まれている。
【特許文献１】特開平１１−２９７６２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３６４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上述した問題に鑑み、セグメント内側面を簡単に平滑にすることができ、必要に応じて裏込め注入材を容易に注入することができ、装着後、内部を流れる流体により容易に外れることのないカバーを提供することを目的とする。また、本発明は、該カバーを使用して、簡単にトンネル内面を平滑にすることができ、短期間で施工できるシールドトンネル構築工法も提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
すなわち、上述した課題は、本発明のグラウト孔用キャップカバーおよび該キャップカバーを使用したシールドトンネル構築工法を提供することにより解決される。
【００１６】
本発明の請求項１の発明によれば、シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップの前記シールドトンネル内部に向いた側に連結されるグラウト孔用キャップカバーであって、
平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と、
前記平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを含み、
前記開口部への挿入によって前記嵌合部が前記グラウト孔用キャップに嵌合した場合に、前記平滑な表面が、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１７】
本発明の請求項２の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記グラウト孔用キャップカバーを前記開口部に押し込み、前記嵌合部に前記突部を圧入させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１８】
本発明の請求項３の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に少なくとも１つの突起または凹部を備え、前記突部に設けられる少なくとも１つの凹部または突起と嵌合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００１９】
本発明の請求項４の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面にリング状の突出部または溝部を備え、前記突部に設けられるリング状の溝部または突出部と嵌合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２０】
本発明の請求項５の発明によれば、前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に螺旋溝が形成されており、前記突部に設けられる螺旋溝に螺合させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２１】
本発明の請求項６の発明によれば、前記嵌合部の前記隣接する面に接着剤を塗布し、前記嵌合部と前記突部とを接着させることを特徴とするグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２２】
本発明の請求項７の発明によれば、前記グラウト孔用キャップカバーを前記グラウト孔用キャップに連結した場合に前記平板部の前記裏面から前記開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部をさらに備えるグラウト孔用キャップカバーが提供される。
【００２３】
本発明の請求項８の発明によれば、シールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法であって、
前記シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入し、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップを装着する工程と、
前記グラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に、平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と該平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを備えるグラウト孔用キャップカバーを挿入して、前記嵌合部を前記グラウト孔用キャップに嵌合させ、前記平滑な表面を、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一にさせる工程とを含むシールドトンネル構築工法が提供される。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のグラウト孔用キャップカバーは、簡単に装着および取り外しができ、装着した場合に、セグメントリング内面を平滑にすることができ、また、グラウト孔用キャップと嵌合させて互いを連結することができ、さらには、シールドトンネル内部を流れる流体の流体圧力（具体的には、流体が流れる方向に対して垂直に働く動圧）によりグラウト孔用キャップに向けて押圧されるため、装着後、流体の流れにより容易に外れることもない。また、本発明のシールドトンネル構築工法を提供することにより、簡単にトンネル内面を平滑にすることができ、短期間でシールドトンネルを構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下に示す実施の形態に限定されるわけではない。図４に示すように、グラウト孔用キャップを装着した場合、開口部は、グラウト孔用キャップの閉止部および突部を除いた空隙部分がシールドトンネル内面に溝となって残る。これは、上述した粗度となり、上水または下水の流れに摩擦抵抗を与え、流量を低下させる。したがって、セグメント内側面を平滑にするためのカバーが必要とされる。
【００２６】
図５に、本発明のカバーの第１の実施の形態を示す。図５（ａ）は、本発明のカバーの平面図を、図５（ｂ）は、正面図を、図５（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。本発明のカバー５０は、図５（ａ）に示すように、平滑な表面５１を備える平板部５２を含む。平板部５２は、シールドトンネル内部に向いた開口部の開口を閉鎖する。したがって、平板部５２は、開口の形状および大きさに適合した形状および大きさとされる。例えば、開口が約０．１ｍ径の円形であれば、平板部５２は、この開口に適合するように挿入できる約０．０９８ｍ径で円形のものとすることができる。
【００２７】
また、本発明のカバー５０は、キャップの突部を収容し、かつ突部と嵌合する嵌合部５３を含む。本発明のカバー５０は、シールドトンネル内部から外部へ向いた方向に移動させ、セグメントに形成された開口部に挿入することにより装着される。嵌合部５３は、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、平滑な表面５１を有する平板部５２の裏面５４に設けられ、本発明のカバー５０をセグメントに形成された開口部に挿入することにより、キャップの突部を収容し、突部と嵌合させることができる。キャップは、一般に、ゴム製とされており、ゴム製である突部は、上記挿入により嵌合部５３に押し込まれ、嵌合部５３に収容された場合、嵌合部５３に押圧した状態となり、これによって、本発明のカバー５０がキャップに連結される。本発明のカバー５０は、シールドトンネル内部を流れる水の水圧によりグラウト孔用キャップに向けて押圧されることに加え、この押圧した状態での連結により、カバー５０が容易に外れないようにすることができる。図５に示す実施の形態では、突部の形状は、図３（ａ）に示すように略直方体とされており、シールドトンネル内部から見た突部の嵌合部５３への挿入形状が略矩形であるため、図５（ｃ）に示すように、突部を収容する嵌合部５３の開口５５は略矩形とされている。本発明では、突部の挿入形状に応じて円形や楕円形などいかなる形状にすることができる。図５に示す実施の形態では、嵌合部５３が枠部材で構成されており、この枠部材が変形しないように支持する支持部５６をさらに含んでいる。支持部５６は、嵌合部５３を構成する枠部材の中に押し込まれ、縮小した突部が、元の大きさに戻ろうとする復元力によって枠部材を四方に押圧し、枠部材が変形することを防止する。図５に示す実施の形態では、枠部材によって形成される開口５５が略矩形であるため、この矩形の頂点をそれぞれ支持するように４つの支持部５６が設けられている。
【００２８】
本発明のカバー５０は、取り外しも可能であり、例えば、シールドトンネルの構築が完成した後に、シールドトンネル周囲に空洞や地盤が緩くなっている箇所を発見した場合、このカバー５０を取り外し、キャップも取り外して、再度、裏込め注入材を注入することができる。また、完成後でなくとも、構築中に必要と思われる箇所に注入することもできる。
【００２９】
本発明のカバー５０は、図５（ｂ）に示すように、平板部５２の裏面５４の縁部全体にわたり、カバー５０をキャップに連結した場合に平板部５２の裏面から開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部５７をさらに含む。閉鎖部５７は、キャップの突部を収容する開口部とシールドトンネル内部とを隔離する。これにより、シールドトンネル内を流れる水が、開口部内に流入するのを防止することができる。また、キャップにカバー５０を装着する前に、接着剤を閉鎖部５７の外周に塗布し、その後、カバー５０をキャップに装着し、開口部の内壁と閉鎖部５７の先端部とを隣接させることにより、その内壁、閉鎖部５７、平板部５２の周部５８とによって形成される隙間を接着剤により満たすことができる。これにより、完全に隙間をなくすことができ、シールドトンネル内部を流れる水を止水することができる。なお、上記突部を収容した開口部内は、閉鎖部５７によって閉鎖されるため、接着剤が流入することはない。また、接着剤は、閉鎖されていないセグメント内側面に流出するため、作業員が均すことにより、セグメント内側面と本発明のカバー５０の平滑な表面５１との間に生じるわずかな隙間をなくし、平滑にすることができる。また、本発明では、接着剤の代わりに、上記内壁と閉鎖部５７と平板部５２の周部５８とによって形成される隙間に、ｏリングなどを挿設して止水するとともに、隙間を埋めてシールドトンネル内面を平滑にすることができる。ｏリングは、水膨張ゴムや塑性変形しやすいブチルゴムから製造されるものを使用することができる。また、接着剤としては、ポリ酢酸ビニル、クロロプレンゴム、尿素樹脂、エポキシ樹脂など合成樹脂や合成ゴム類のものを使用することができる。
【００３０】
本発明のカバー５０の装着において、キャップの突部を嵌合部５３に押圧させた状態にして連結することもできるが、より連結力を増大させるために、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面、すなわち、枠部材の収容した突部が隣接する面に接着剤を塗布し、接着することができる。本発明のカバーは、シールドトンネル内部を上水または下水が流れることを考慮し、表面粗度を高くする錆や腐食が発生せず、長期間にわたって表面を平滑に保持できる材料として、例えば、プラスチック材料から製造することができる。プラスチック材料としては、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニルなどを使用することができる。なお、プラスチック材料は、挿入の際、コンクリートから製造されるセグメントに接触しても破損させることはなく、開口部の内壁との密着性も割合に良好であり、トンネル内部を流れる上水または下水の水圧に耐えうる強度を有するため好ましい。
【００３１】
図６は、本発明のカバーの第２の実施の形態を示した図である。図６（ａ）は、カバーの平面図を、図６（ｂ）は、正面図を、図６（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図６（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面、すなわち、突部が隣接する面に突起５９が設けられていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部に、突起５９に対応する位置に、突起５９を収容する凹部を備えている。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。図６（ｂ）、（ｃ）に示す突起５９は、突部に設けられる凹部に収容された場合に、カバー５０がキャップから容易に外れない長さで、かつ装着可能な長さとされる。図６（ｂ）、（ｃ）に示す実施の形態では、突起５９の先端は、角丸めされており、装着時に、突部の側面を滑動するように突起５９を移動させ、凹部に収容させることができる。図６（ｃ）に示す実施の形態では、凹部は、突起５９を嵌合させることができる形状とされており、これにより、突起５９が容易に外れないようにされている。
【００３２】
本発明のカバー５０において突起５９は、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、１つでなくても、２以上設けられていてもよい。また、キャップの突部に突起が設けられ、図６（ｂ）、（ｃ）に示す嵌合部を構成する枠部材の内側面に凹部が設けられた構成とされていてもよい。さらに、枠部材の内側面に接着剤を塗布して装着することもできる。
【００３３】
図７は、本発明のカバーの第３の実施の形態を示した図である。図７（ａ）は、カバーの平面図を、図７（ｂ）は、正面図を、図７（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図７（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面に、リング状の突出部６０が設けられていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部に、リング状の突出部６０に対応する位置に突出部６０を収容するリング状の溝部を備えている。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。図７（ｂ）、（ｃ）に示す突出部６０は、突部に設けられる溝部に収容された場合に、カバー５０がキャップから容易に外れず、かつ装着可能な程度に枠部材の内側面から突出した構造とされている。図７（ｂ）、（ｃ）に示す実施の形態では、突出部６０の突出した先端は、角丸めされており、装着時に、突部の側面を滑動するように突出部６０を移動させ、容易に溝部に収容させることができるようになっている。溝部は、突出部６０を嵌合させることができる形状とされており、突出部６０が容易に外れないようにされている。
【００３４】
本発明のカバー５０において突出部６０は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、１つのリングでなくても、２以上のリングであってもよい。また、突部にリング状の突出部が設けられ、図７（ｂ）、（ｃ）に示す嵌合部を構成する枠部材の内側面にリング状の溝部が設けられた構成とすることもできる。さらに、枠部材内面に接着剤を塗布して装着することもできる。
【００３５】
図８は、本発明のカバーの第４の実施の形態を示した図である。図８（ａ）は、カバーの平面図を、図８（ｂ）は、正面図を、図８（ｃ）は、底面図をそれぞれ示す。図８（ａ）〜（ｃ）に示すカバー５０は、嵌合部５３を構成する枠部材の内側面に螺旋溝６１が形成されていることを除き、図５に示す構造と同様とされている。また、キャップは、突部が円柱状とされ、突部に、螺旋溝６１に螺合させるための螺旋溝を備えている。例えば、キャップの突部が雄ねじと同様の構造、嵌合部５３が雌ねじと同様の構造とすることができる。なお、その他の構造は、図３に示す構造と同様である。本発明では、枠部材の内側面に接着剤を塗布して装着することもできる。また、長さ方向に沿って径が拡張する突部を備えるキャップを採用し、本発明のカバー５０を、その突部に対応した嵌合部５３を備える構造とすることで、螺合により締結力を増大させることができる。
【００３６】
ここで、本発明のグラウト孔用キャップカバーを使用してトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築方法について図９を参照して説明する。シールドトンネルは、上述した方法により構築する。すなわち、セグメントを周方向に連結してセグメントリングを構築し、そのセグメントリングをトンネル軸方向に連結してシールドトンネルを構築する。このシールドトンネルと掘削したトンネル穴との間には隙間が生じており、その隙間を埋めるため、各セグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入する。図９（ａ）に示すように、裏込め注入材３６を注入した後、裏込め注入材３６がグラウト孔２０を通してトンネル内（セグメント内側面１１ｅ側）に流入しないよう、キャップ３０を装着してグラウト孔２０を閉鎖する。図９（ａ）に示すように、セグメント１１には、グラウト孔２０に連続して拡張した開口を有する開口部２１が形成されており、キャップ３０の閉止部３３および突部３４は、開口部２１内に配置される。また、図９（ａ）に示すように、キャップ３０の突部３４は、トンネル内部に向けて突出した状態となっている。
【００３７】
次に、図９（ｂ）に示すように、本発明のカバー５０を開口部２１に挿入する。本発明のカバー５０を開口部２１に挿入するに従って、カバー５０の嵌合部５３に突部３４が嵌合され、収容される。嵌合部５３と突部３４とが嵌合されることにより、本発明のカバー５０とキャップ３０とが連結される。また、嵌合部５３に突部３４が収容されると、図９（ｃ）に示すように、トンネル内部に向いたセグメント１１の内側面１１ｅと、本発明のカバー５０の平滑な表面５１とが略面一となる。これを繰り返して、シールドトンネル内に複数設けられた開口部２１にそれぞれ、本発明のカバー５０を装着する。
【００３８】
なお、本発明では、図９（ｂ）に示す閉鎖部５７の傾斜した内壁に向いた側（外周側）に接着剤を塗布して、カバー５０を開口部２１に挿入し、図９（ｃ）に示すように、閉鎖部５７の先端が傾斜した内壁に隣接した場合、その内壁と閉鎖部５７とによって形成される空間に接着剤が満たされ、さらには、内壁と平板部５２の周部５８とによって形成される空間も満たされ、トンネル内部に溢れ出す。この溢れ出した接着剤を均し、接着剤を固化させる。これにより、カバー５０とセグメント内側面１１ｅとの間に生じる隙間が埋められ、セグメント内側面１１ｅとカバー５０の平滑な表面５１とが略面一である連続した面にすることができる。
【００３９】
上述したように、グラウト孔用キャップが突部を備える構成とし、本発明のカバーを、キャップの突部を嵌合させ、収容するものとして説明してきたが、本発明はこれに限られるものではなく、グラウト孔用キャップが溝部を備える構成で、本発明のカバーの嵌合部を、その溝部に嵌合可能な凸状のものとすることもできる。また、キャップが突部または溝部を２つ以上備えている場合、本発明のカバーは、それらに対応する形状の２つ以上の収容可能な、または、凸状の嵌合部を備える構成とすることができる。このように嵌合部は、嵌合させることができれば収容可能な形状または嵌合可能な凸状のいずれであってもよく、キャップの嵌合させる部分の形状に合わせて形成することができる。また、それぞれの嵌合形状も、上記実施の形態に限られるものではなく、その他いかなる形状であってもよい。例えば、その他の嵌合形状としては、キャップの突部を円筒状のものとし、その側面に、グラウト孔の長さ方向に向けてガイド溝と、それに連続し、その長さ方向に対して垂直方向に延びる係止溝とを備える構成とし、本発明のカバーの嵌合部を、所定位置に突起を備えた構成とすることができる。この場合、本発明のカバーを開口部に挿入する際、突起をガイド溝に沿って挿入し、次に、本発明のカバーを回転させて突起を係止溝に沿って挿入することにより、本発明のカバーをキャップの突部に嵌合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】シールドトンネルを構築しているところを示した図。
【図２】グラウト孔を拡大して示した図。
【図３】グラウト孔用キャップを例示した図。
【図４】グラウト孔にグラウト孔用キャップを装着し、さらにモルタルを充填したところを示した図。
【図５】本発明のカバーの第１の実施形態を示した図。
【図６】本発明のカバーの第２の実施形態を示した図。
【図７】本発明のカバーの第３の実施形態を示した図。
【図８】本発明のカバーの第４の実施形態を示した図。
【図９】本発明のカバーを装着して内面が平滑なシールドトンネルを構築しているところを示した図。
【符号の説明】
【００４１】
１０…シールドトンネル
１０ａ…内面
１０ｂ…外面
１１…セグメント
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…面
１１ｅ…内側面
１１ｆ…外側面
１２…セグメントリング
２０…グラウト孔
２１…開口部
２２…螺旋溝
２３…中空円筒部材
３０…キャップ
３１…螺旋溝
３２…螺合部
３３…閉止部
３４…突部
３５…内壁
３６…裏込め注入材
３７…モルタル
５０…カバー
５１…表面
５２…平板部
５３…嵌合部
５４…裏面
５５…開口
５６…支持部
５７…閉鎖部
５８…周部
５９…突起
６０…突出部
６１…螺旋溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップの前記シールドトンネル内部に向いた側に連結されるグラウト孔用キャップカバーであって、
平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と、
前記平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを含み、
前記開口部への挿入によって前記嵌合部が前記グラウト孔用キャップに嵌合した場合に、前記平滑な表面が、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とする、グラウト孔用キャップカバー。
【請求項２】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記グラウト孔用キャップカバーを前記開口部に押し込み、前記嵌合部に前記突部を圧入させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項３】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に少なくとも１つの突起または凹部を備え、前記突部に設けられる少なくとも１つの凹部または突起と嵌合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項４】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面にリング状の突出部または溝部を備え、前記突部に設けられるリング状の溝部または突出部と嵌合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項５】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に螺旋溝が形成されており、前記突部に設けられる螺旋溝に螺合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項６】
前記嵌合部の前記隣接する面に接着剤を塗布し、前記嵌合部と前記突部とを接着させることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項７】
前記グラウト孔用キャップカバーを前記グラウト孔用キャップに連結した場合に前記平板部の前記裏面から前記開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項８】
シールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法であって、
前記シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入し、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップを装着する工程と、
前記グラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に、平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と該平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを備えるグラウト孔用キャップカバーを挿入して、前記嵌合部を前記グラウト孔用キャップに嵌合させ、前記平滑な表面を、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一にさせる工程とを含む、シールドトンネル構築工法。
【請求項１】
シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に収容され、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップの前記シールドトンネル内部に向いた側に連結されるグラウト孔用キャップカバーであって、
平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と、
前記平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを含み、
前記開口部への挿入によって前記嵌合部が前記グラウト孔用キャップに嵌合した場合に、前記平滑な表面が、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一となることを特徴とする、グラウト孔用キャップカバー。
【請求項２】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記グラウト孔用キャップカバーを前記開口部に押し込み、前記嵌合部に前記突部を圧入させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項３】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に少なくとも１つの突起または凹部を備え、前記突部に設けられる少なくとも１つの凹部または突起と嵌合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項４】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面にリング状の突出部または溝部を備え、前記突部に設けられるリング状の溝部または突出部と嵌合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項５】
前記グラウト孔用キャップは、前記シールドトンネル内部に向けて突出する突部を備えており、前記嵌合部は、前記突部と隣接する面に螺旋溝が形成されており、前記突部に設けられる螺旋溝に螺合させることを特徴とする、請求項１に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項６】
前記嵌合部の前記隣接する面に接着剤を塗布し、前記嵌合部と前記突部とを接着させることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか１項に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項７】
前記グラウト孔用キャップカバーを前記グラウト孔用キャップに連結した場合に前記平板部の前記裏面から前記開口部の傾斜した内壁にまで延びる閉鎖部をさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のグラウト孔用キャップカバー。
【請求項８】
シールドトンネル内面を平滑に構築するシールドトンネル構築工法であって、
前記シールドトンネルを構築するために連結されるセグメントに設けられるグラウト孔を介して裏込め注入材を注入し、前記グラウト孔を閉鎖するグラウト孔用キャップを装着する工程と、
前記グラウト孔に連続して形成される、前記シールドトンネル内部に向いた開口を備える開口部に、平滑な表面を備え、前記開口を閉鎖する平板部と該平板部の裏面に配設され、前記グラウト孔用キャップに嵌合する嵌合部とを備えるグラウト孔用キャップカバーを挿入して、前記嵌合部を前記グラウト孔用キャップに嵌合させ、前記平滑な表面を、前記シールドトンネル内部に向いたセグメント内側面と略面一にさせる工程とを含む、シールドトンネル構築工法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−２２６１２（Ｐ２００６−２２６１２Ａ）
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０３５１５（Ｐ２００４−２０３５１５）
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月２６日（２００６．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月９日（２００４．７．９）
【出願人】（０００１９５９７１）西松建設株式会社 (329)
【Ｆターム（参考）】
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