説明

シールドセグメントの耐震用可撓継手およびその施工法

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールドセグメントの耐震用可撓継手およびその施工法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】シールドトンネルは周知のごとくセグメントをリング状に組立て、さらにかかるセグメントリングをトンネル長さ方向に順次接続してトンネルを構成していくものである。また、セグメントにはコンクリート製のものと鋼製のものの両方があるが、いずれの場合も接合はボルト・ナットの締結により行っている。
【0003】そして、シールドトンネルにおける立坑とトンネル接合部を可撓構造にすることにより、耐震構造とすることが行われている。
【0004】このような耐震構造とするための一般的な耐震用の可撓継手は、セグメント自体が可撓構造となっている可撓セグメントが使用される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような可撓セグメントは特殊構造なものとして非常に高価である。また、主として沈下・隆起対策として弾性ワッシャーやゴムガスケットがトンネル一般部に複数リングに連続して使用されることがあるが、この弾性ワッシャーやゴムガスケットを耐震構造に使用するには以下の問題点がある。
【0006】高水圧下のためゴムガスケットによる確実な止水が必要であるが、外水圧によりゴムガスケットが内側に押し出される可能性がある。
【0007】ゴムガスケットをリング間に挟み込むことにより、軸方向変位は吸収できるが、せん断変位はボルトとボルト孔のクリアランス以上は吸収できず、継手部に過大な応力が集中する。
【0008】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、高価な特殊構造の可撓セグメントを使用しなくても、簡単かつ安価に、しかもせん断変形に追随できるものが得られるシールドセグメントの耐震用可撓継手およびその施工法を提供することにある。
【0009】シールド施工時にシールドジャッキ推力によりゴムガスケットがつぶれてしまう可能性がある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成するため、シールドセグメントの耐震用可撓継手として、第1に、ダクタイルセグメント間に、継ぎ目は斜めカットしてラップさせたゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトを多少大きくしたダクタイルセグメントのボルト孔に挿通して弾性ワッシャーおよび大きめの鋼製ワッシャーを介在させたこと、第2に、ダクタイルセグメント間にゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトを多少大きくしたダクタイルセグメントのボルト孔に挿通して弾性ワッシャーおよび大きめの鋼性ワッシャーを介在させ、また、セグメントのリング継手面外周および内周にカバープレートを設置し、カバープレートとガスケット間の隙間にエチレンフォームを設置し、弾性ワッシャー周囲に保護キャップを設置しこと、第3にゴムガスケットは接着材でセグメントに貼付け所定の厚さまで圧縮させることを要旨とするものである。
【0011】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法としては、ダクタイルセグメント間に継ぎ目は斜めカットしてラップさせたゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトに弾性ワッシャーおよび大きめの鋼性ワッシャーを介在させてセグメントを組立て、ゴムガスケットがジャッキにより過大に圧縮するのを防ぎ、また、スペーサーとして使用することによりゴムガスケットをほぼ均等な初期圧縮量とする仮固定材を推力伝達材として前記ゴムガスケットを挟んでいる両側のダクタイルセグメントの縦リブにボルトにより摩擦接合したことを要旨とするものである。
【0012】請求項1記載の本発明によれば、圧縮部材をゴムガスケット、引張部材をボルト+弾性ワッシャーとすることで、トンネルの圧縮剛性・引張剛性・曲げ剛性を低減させて、可撓構造とすることができる。また、応力に集中するゴムガスケット両側のセグメントをRCセグメントから剛性の大きいダクタイルセグメントに変更し、さらにボルト孔を大きくして弾性ワッシャーを設置することにより、せん断変形に追随できるものとなる。
【0013】また、ゴムガスケットの継ぎ目は水圧の低い頂部1ヵ所とし、斜めカットすることにより圧着性を向上させて止水性を確保することができる。
【0014】請求項2記載の本発明によれば、前記作用に加えて、裏込注入時および二次覆工施工時の裏込注入材やコンクリートのリング間への流入を防ぐことができる。
【0015】請求項3記載の本発明によれば、ゴムガスケットを貼り付け所定の厚さまで圧縮することで、外圧による抜け出しに対して抵抗を大きくすることができる。
【0016】請求項4記載の本発明によれば、仮固定材を推力伝達材として設置することにより、シールド掘進時にゴムガスケットを推進ジャッキで圧縮して所定の変形性能を確保できないようなおそれはない。また、仮固定材はこれをスペーサーとして使用することにより、ゴムガスケットをほぼ均等な初期圧縮量とすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は本発明のシールドセグメントの耐震用可撓継手の1実施形態を示す要部の縦断側面図、図2は同上全体の縦断側面図、図3は全体の平面図である。また、図4〜図9は本発明方法の各工程を示す縦断側面図で、図中1はRC(鉄筋コンクリート)セグメント、2a,2bは鋼製のダクタイルセグメント、3はシールドマシンのスキンプレートである。
【0018】図4に示すようにRCセグメント1に接続するものとして坑口側のダクタイルセグメント2aを組立て、図5に示すようにシールドジャッキでシールドマシンを掘進させ、真円保持装置4をRCセグメント1の場所からダクタイルセグメント2aの場所に移動する。
【0019】図12、図13は本発明で使用する外側カバープレート5を示し、図14、図15は内側カバープレート6を示すが、いずれも内側にアングル材でリブ7を形成し、外側カバープレート5はタールエポを塗布している。
【0020】前記外側カバープレート5を取付け、図10に示すような前後方向に貫通するボルト孔8aを形成した天然ゴム材によるゴムガスケット8をボルト9とともにダクタイルセグメント2aに取り付ける。
【0021】図示は省略するがゴムガスケット8は接着材でダクタイルセグメント2aの継手面に貼付けるものであり、しかも継ぎ目は斜めカットしてラップさせる。
【0022】図1に示すようにボルト9には鋼製ワッシャー11と図11に示すような天然ゴム材による弾性ワッシャー10とを介在させ、その外側に硬質塩化ビニール管を利用した保護キャップ12を被せた。
【0023】図6に示すように切羽側のダクタイルセグメント2bを組立て、ダクタイルセグメント2bの切羽側に幅30cm程度のプレスリング13を組立て、ダクタイルセグメント2bにボルト9を挿通させ、シールドジャッキを少し伸ばしてゴムガスケット8を所定の厚さに圧縮し、ダクタイルセグメント2b側にも天然ゴム材による弾性ワッシャー10と鋼製ワッシャー11を介在させてナットを螺合し、保護キャップ12を被せた。プレスリング13はゴムガスケット8を所定の厚さに均等に圧縮するためのものであり、また、初期に前記のごとくゴムガスケット8を圧縮するのは軸方向圧縮時・軸方向引張時ともに止水を確保しなけらばならないためである。
【0024】このようにしてダクタイルセグメント2a,2b間にゴムガスケット8を挟み込み、かつゴムガスケット8をボルト9を貫通させて締結するが、ダクタイルセグメント2a,2bのボルト孔はボルト9が動けるように多少大きくした。
【0025】そして図7に示すように仮固定材14を推力伝達材として前記ゴムガスケット8を挟んでいる両側のダクタイルセグメント2a,2bの縦リブにボルトにより摩擦接合する。
【0026】図8に示すようにシールドジャッキでシールドマシンを掘進させ、真円保持装置4を仮固定材14の所まで移動し、プレスリング13を解体し、さらにシールドジャッキでシールドマシンを掘進させ、シールドの推力が伝わらなくなった時点で、仮固定材14を解体する。
【0027】前記仮固定材14はゴムガスケット8がジャッキにより過大に圧縮するのを防ぎ、また、スペーサーとして使用することによりゴムガスケット8をほぼ均等な初期圧縮量とすることができる。
【0028】二次覆工コンクリート15の打設の前に内側カバープレート6を取付け、外側カバープレート5および内側カバープレート6とゴムガスケット8間にエチレンフォームを設置して、裏込注入時や二次覆工施工時の裏込注入材やコンクリートのリング間への流入を防ぐ。
【0029】なお、前記のような作業を行うに際しては、セグメント周囲および下部にキャンバを設置し、レバーブロックを使用することによりセグメントおよびボルト位置の調整を行う。
【0030】次いで、二次覆工コンクリート15を打設する。この二次覆工コンクリート15相互の接合部には合成樹脂製またはゴム製シール材16を配設し、さらにこれを横切るように止水板17を掛け渡し、また、ブチルゴムもしくは水膨潤性組成物よりなるシール材18を接合面に配設する。
【0031】トンネル軸方向地震時(トンネル軸引張)は図16、図17に示すように、立坑19に対してシールドトンネルはa部において、ゴムガスケット8が緩み(戻り)、弾性ワッシャー10が圧縮する。
【0032】また、トンネル軸直角方向地震時は図18、図19に示すように、立坑19に対してシールドトンネルはa部において、ゴムガスケット8はせん断変形し、弾性ワッシャー10も曲げ・せん断変形する。その際、ボルト9とダクタイルセグメント2a,2bのボルト孔との間にはクリアランスがあるので、前記せん断変形に追随できるものとなる。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように本発明のシールドセグメントの耐震用可撓継手およびその施工法は、圧縮部材をゴムガスケット、引張部材をボルト+弾性ワッシャーとすることで、トンネルの圧縮剛性・引張剛性・曲げ剛性を低減させて、可撓構造とすることができ、高価な特殊構造の可撓セグメントを使用しなくても、簡単かつ安価に、しかもせん断変形に追随できるものが得られるものである。
【0034】さらに、ゴムガスケットの圧着性を向上させて止水性を確保することができ、また、外圧による抜け出しに対して抵抗を大きくすることができる。
【0035】これに加えて、裏込注入時および二次覆工施工時の裏込注入材やコンクリートのリング間への流入を防ぐことができ、仮固定材を設置することによりゴムガスケットがジャッキ推力により過大に圧縮するのを防ぎ、仮固定材をスペーサーとして使用することにより、ゴムガスケットをほぼ均等な初期圧縮量とすることができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシールドセグメントの耐震用可撓継手の1実施形態を示す要部の縦断側面図である。
【図2】本発明のシールドセグメントの耐震用可撓継手の1実施形態を示す縦断側面図である。
【図3】本発明のシールドセグメントの耐震用可撓継手の1実施形態を示す平面図である。
【図4】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第1工程の縦断側面図である。
【図5】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第2工程の縦断側面図である。
【図6】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第3工程の縦断側面図である。
【図7】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第4工程の縦断側面図である。
【図8】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第5工程の縦断側面図である。
【図9】シールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法の1実施形態を示す第6工程の縦断側面図である。
【図10】ゴムガスケットの縦断側面図である。
【図11】弾性ワッシャーの説明図である。
【図12】外側カバープレートの側面図である。
【図13】図12のA−A線断面図である。
【図14】内側カバープレートの側面図である。
【図15】図14のB−B線断面図である。
【図16】トンネル軸方向地震時の説明図である。
【図17】図16のa部詳細図である。
【図18】トンネル軸直角方向地震時の説明図である。
【図19】図18のa部詳細図である。
【符号の説明】
1…RCセグメント 2a,2b…ダクタイルセグメント
3…スキンプレート 4…真円保持装置
5…外側カバープレート 6…内側カバープレート
7…リブ 8…ゴムガスケット
8a…ボルト孔 9…ボルト
10…弾性ワッシャー 11…鋼製ワッシャー
12…保護キャップ 13…プレスリング
14…仮固定材 15…二次覆工コンクリート
16…シール材 17…止水板
18…シール材 19…立坑

【特許請求の範囲】
【請求項1】 ダクタイルセグメント間に、継ぎ目は斜めカットしてラップさせたゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトを多少大きくしたダクタイルセグメントのボルト孔に挿通して弾性ワッシャーおよび大きめの鋼製ワッシャーを介在させたことを特徴とするシールドセグメントの耐震用可撓継手。
【請求項2】 ダクタイルセグメント間にゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトを多少大きくしたダクタイルセグメントのボルト孔に挿通して弾性ワッシャーおよび大きめの鋼性ワッシャーを介在させ、また、セグメントのリング継手面外周および内周にカバープレートを設置し、カバープレートとガスケット間の隙間にエチレンフォームを設置し、弾性ワッシャー周囲に保護キャップを設置したことを特徴とするシールドセグメントの耐震用可撓継手。
【請求項3】 ゴムガスケットは接着材でセグメントに貼付け所定の厚さまで圧縮させる請求項1または請求項2記載のシールドセグメントの耐震用可撓継手。
【請求項4】 ダクタイルセグメント間に継ぎ目は斜めカットしてラップさせたゴムガスケットを配設し、このゴムガスケットを貫通するセグメント締結用ボルトに弾性ワッシャーおよび大きめの鋼性ワッシャーを介在させてセグメントを組立て、ゴムガスケットがジャッキにより過大に圧縮するのを防ぎ、また、スペーサーとして使用することによりゴムガスケットをほぼ均等な初期圧縮量とする仮固定材を推力伝達材として前記ゴムガスケットを挟んでいる両側のダクタイルセグメントの縦リブにボルトにより摩擦接合したことを特徴としたシールドセグメントの耐震用可撓継手の施工法。

【図1】
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【図10】
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【図12】
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【図13】
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【図5】
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【図11】
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【図15】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図6】
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【図14】
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【図16】
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【図17】
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【図18】
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【図19】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【特許番号】特許第3273495号(P3273495)
【登録日】平成14年2月1日(2002.2.1)
【発行日】平成14年4月8日(2002.4.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願平8−234904
【出願日】平成8年9月5日(1996.9.5)
【公開番号】特開平10−82279
【公開日】平成10年3月31日(1998.3.31)
【審査請求日】平成11年3月30日(1999.3.30)
【出願人】(000213297)中部電力株式会社 (811)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【参考文献】
【文献】特開 昭54−36040(JP,A)
【文献】実開 昭55−13261(JP,U)
【文献】実開 平1−93295(JP,U)