説明

推進管の接合部における止水構造

【課題】 トンネル曲線部等に設置された推進管どうしの接合面間の止水を確実に行う。
【解決手段】 推進管の接合部における止水構造Kは、矩形断面の推進管S,Sが、接合面s1,s1間にシール材11を介して接合され、各推進管S,Sの内側に、接合面s1,s1に隣接して基部12a,14aを推進管S,Sに固定され、シール支持部12b(摺接板)とシール摺接部(摺接板)14bをトンネル軸方向yに延長されたシール材支持板12とシール材摺接板14が、推進管S,Sの周方向に沿って設けられると共に、一方の推進管Sに設けられたシール材支持板12のシール支持部12bと他方の推進管Sに設けられたシール材摺接板14のシール摺接部14bとがトンネル軸方向yに重ね合わせられ、それらの重ね合わせ部における相互間にシール材15が推進管Sの周方向に沿って装着された構成とされている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、道路や鉄道等の下を横断する大断面トンネル等を構築するのに使用する推進管の接合部における止水構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、複数の矩形小断面の推進管の先頭に掘進機を取り付け、最後尾の推進管を推進ジャッキにより押すことにより、トンネルの軸方向に向けて地山に順に各推進管を推進させて推進管列を設置すると共に、この推進管列の複数を上下左右に相互に隣接して設置して連結した後に、大断面トンネルの構造に関わらない推進管の構成部材(矩形セグメント)を撤去して大断面のトンネル覆工体を構築する方法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2001−214699号公報
【特許文献2】特開2004−218333号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
前記大断面トンネルの構築においては、地山内に設置された各推進管列は、従来、トンネル軸方向に隣接する推進管どうしが、そのトンネル軸方向の端部における接合面間にシール材が装着された状態で推進されるので、該シール材が推進管の設置後における地山からトンネル内への漏水を防ぐ止水機能を果たすようになっている。
しかしながら、トンネル直線部においては、前記隣接する推進管どうしはその全周が均等に推進力を受けて当接されるので、前記シール材によって接合面間の止水が良好に保たれるが、トンネル曲線部においては、その曲率半径方向における外側ほど、推進管どうしの接合面間に大きな隙間が生じるので、前記シール材が有効に機能せず、止水が適切に行えないか、全く止水ができなくなるおそれがあった。
【0004】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、トンネル曲線部等に設置された推進管どうしの接合面間の止水を確実に行うことができる推進管の接合部における止水構造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】
【0005】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項1に係る推進管の接合部における止水構造は、トンネル軸方向に隣接する一対の矩形断面の推進管どうしが、それらのトンネル軸方向における接合面を、該接合面間にシール材を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、
前記各推進管の内側には、それぞれ、前記接合面に隣接して基部を推進管に固定され、先端側部をトンネル軸方向に延長された摺接板が、推進管の周方向に沿って設けられると共に、一方の推進管に設けられた摺接板の先端側部と他方の推進管に設けられた摺接板の先端側部とがトンネル軸方向に重ね合わせられ、各摺接板どうしの重ね合わせ部における相互間にシール材が推進管の周方向に沿って装着されていることを特徴としている。
【0006】
請求項2に係る推進管の接合部における止水構造は、請求項1に記載の止水構造において、前記各摺接板が、トンネル曲線部に設置される推進管に設けられることを特徴としている。
【0007】
請求項3に係る推進管の接合部における止水構造は、請求項1または2に記載の止水構造において、前記各摺接板が、前記推進管の内側に着脱可能に固定して設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
すなわち、請求項1に係る推進管の接合部における止水構造によれば、隣接する推進管の接合面間に隙間が生じて、該接合面間に装着したシール材による止水が困難になった場合でも、摺接板どうしの間に介在されたシール材によって、トンネル区間に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間における止水を確実に行うことができる。
【0009】
また、請求項2に係る推進管の接合部における止水構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間に大きな隙間が生じても、トンネル軸方向に重ね合わせられた摺接板間に常時シール材を確実に介在されることができ、トンネル曲線部に設置された推進管の隣接するものどうしの接合面間における止水を確実に行うことができる。
【0010】
また、請求項3に係る推進管の接合部における止水構造によれば、トンネル曲線部に設置された推進管に対して摺接板を選択的に設けることができて、摺接板の付設数を最小限に節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造について添付図面を参照して説明する。
先ず、トンネルの軸方向に接合する推進管Sについて説明する。この推進管Sは、図1に示すように、上下一対の横型矩形セグメント(矩形セグメント)1,2と左右一対の縦型矩形セグメント(矩形セグメント)3,4を矩形の四辺に配置して矩形断面の筒状体(函体)に形成されている。前記横型、縦型矩形セグメント1〜4は、それぞれ、板面をトンネル軸方向yに沿わせた平板状のスキンプレート5の内面側に、トンネル断面方向xに板面を沿わせトンネル軸方向yに間隔をあけて配置された複数の主桁板6と、トンネル軸方向yに板面を沿わせトンネル断面方向xに間隔をあけて配置された複数のリブ板7とを固定して形成されている。
【0012】
前記横型、縦型矩形セグメント1〜4のトンネル軸方向yの両端の主桁板6には、推進管Sのトンネル軸方向yに隣接するものどうしを接合する際にボルトを挿通するボルト孔6aが設けられていると共に、主桁板6の内側に沿って、後述のシール材支持板12とシール材摺接板14を取り付けるための取付座8、8が固着され、該取付座8,8にはねじ孔8aが設けられている。また、前記推進管Sを大断面トンネルの断面領域内に割り付けて設置する場合には、前記上側の横型矩形セグメント1の左右の両端寄りの位置と左側の縦型矩形セグメント3の上下の両端寄りの位置には、それぞれトンネル軸方向yに沿う雄型ガイド部材9が前記スキンプレート5から外側へ突き出して設けられ、前記右側の縦型矩形セグメント4の上下の両端寄りの位置にトンネル軸方向yに沿う雌型ガイド部材10が設けられている。
【0013】
前記雄型ガイド部材9は、他の推進管Sに設けた雌型ガイド部材10の凹溝10aに嵌合され、前記雌型ガイド部材10の凹溝10aには、他の推進管Sの雄型ガイド部材9が嵌合されるようになっている。前記雄型ガイド部材9と雌型ガイド部材10とは、大断面トンネルの断面領域における推進管Sの割り付け位置によって、トンネル断面方向xに隣接する推進管S,Sどうしの雄型ガイド部材9と雌型ガイド部材10とが互いに嵌合し得るように、推進管Sの横型、縦型矩形セグメント1〜4のいずれかに所要のものが選択されて設けられる。
なお、図1では、前記横型、縦型矩形セグメント1〜4の端部どうしが一体に結合され、推進管Sが一体物として形成されているように図示されているが、通常は、前記横型、縦型矩形セグメント1〜4は互いに別体に形成され、それらの端部どうがボルト、ナットにより分離可能に接合される構成とされている。
【0014】
次に、前記構成の推進管Sがトンネル曲線部において隣接するものどうしで接合される構造について、図2〜図4にもとづいて説明する。推進管S,Sはトンネル軸方向に隣接するものどうしが、それらのトンネル軸方向yにおける外側の主桁板6の端面である接合面s1,s1を、該接合面s1,s1間にシール材11を介在させて互いに向かい合わせて接合されている。前記シール材11は正面視(トンネル断面視)で矩形状に配置された接合面s1,s1の外側寄り位置にその全周にわたって設けられている。
【0015】
そした、一方(図3、図4で下方)の推進管Sの内側には、基部12aを該推進管Sに固定され、先端側部であるシール支持部12bを他方の推進管S側に向けてトンネル軸方向yに延長されたシール材支持板(摺接板)12が、推進管Sの接合面s1に隣接する内周に沿って設けられている。前記シール材支持板12は、具体的には、正面視(図2)で矩形リング状に形成された基部12aが、前記取付座8にそのねじ孔8aに螺合されたボルト13によって固定され、前記基部12aの一端に、基部12aより小口径の矩形筒状に形成された前記シール支持部12bが、連結部12cを介して一体結合されて構成されている。
【0016】
また、他方(図3、図4で上方)の推進管Sの内側には、基部14aを該推進管Sに固定され、先端側部であるシール摺接部14bを一方の推進管S側に向けてトンネル軸方向yに延長されたシール材摺接板(摺接板)14が、推進管Sの接合面s1に隣接する内周に沿って設けられている。前記シール材支持板14は、具体的には、正面視(図2)で矩形リング状に形成された基部14aが、前記取付座8にそのねじ孔8aに螺合されたボルト13によって固定され、前記基部14aの一端に、基部14aより小口径の矩形筒状に形成された前記シール摺接部14bが、連結部14cを介して一体結合されて構成されている。そして、前記シール支持部12bの内側に前記シール摺接部14bがトンネル軸方向に所定距離(例えば、接合面s1,s1間に生じる隙間eの最大値の2倍以上)だけ重ね合わせられるようにして嵌合されている。
【0017】
さらに、前記シール材支持板12のシール支持部12bの内周と前記シール材摺接板14のシール摺接部14bの外周面との間には、ゴム等からなるリング状のシール材15が推進管Sの周方向に沿って装着されている。前記シール材15は、外周部が前記シール支持部12bに形成された環状溝12dに嵌入されて固着されており、内周面が前記シール摺接部14bの外周面に液密に接触されている。前記シール材15は、シール支持部12bに固着せずに前記シール摺接部14bに固着し、その外周面を前記シール支持部12bの内周面に液密に接触させるようにしてもよい。
【0018】
なお、前記シール材支持板12とシール材摺接板14は、製作にあたっては、それぞれ、1つの矩形リング状の部材として形成するのではなくて、例えば、図2に示すように、推進管Sの各横型矩形セグメント1,2と各縦型矩形セグメント3,4の中間部の分割線aで分割して、正面視(図2)で4つのL字型の分割体12f、14fとして構成することができる。分割方法は、上記に限らず、推進管Sの四隅部であってもよく、分割位置、分割個数は任意である。各分割位置では、隣接する分割体どうしをボルト、ナット等の締結部材によって連結するのが好ましい。
【0019】
次に、前記推進管Sを使用してトンネル覆工体を施工する方法について図5を参照して説明する。
先ず、従来の推進工法によるトンネルの施工方法と同様にして、地山側に掘進機16を位置させ、その後部に前記推進管Sを接続して掘進機16のカッター16aを作動させながら、推進ジャッキ17により押圧板18を介して推進管Sの後部を押すことにより、掘進機16と推進管Sを地山内に押し進め、1つの推進管Sを押し進める毎に、先行する推進管Sに後続の推進管Sを継ぎ足しながら、推進管Sの接続列(推進管列)Saを地山内に設置する。
【0020】
その際、トンネルの直線区間(トンネル直線部)L1を推進される推進管列Saにおける推進管Sは、隣接するものどうしの接合面s1,s1がシール材11を圧縮して相互に接触し、または周方向に均等な僅かな間隔を保った状態で直線状に押し進められるので、推進管列Saを設置した後の推進管S,Sどうしの接合部における止水が前記シール材11によって不都合なく行われる。したがって、前記直線区間L1では、推進管Sの内周には,前記シール支持部材12とシール材摺接板14は取り付けないでおく。
【0021】
そして、推進管Sが押し進められてトンネルの曲線区間(トンネル曲線部)Rに近づくと、トンネルの曲線区間Rの手前で、先行する推進管Sにおける掘進機16の進行方向の後側において、前記取付座8に前記シール材摺接板14をボルト13によって取り付けると共に、先行の推進管Sに隣接して後続する推進管Sの前側において、前記取付座8に前記シール材支持材12を取り付けて、シール材摺接板14のシール摺接部14bの外周にシール材支持板12のシール支持部12bが嵌合して、シール摺接部14bの外周とシール支持部12bの内周との間に前記シール材15が介在された状態として、順次、推進管Sを推進させる。
【0022】
さらに、推進管Sが押しす進められて曲線区間Rを通り過ぎて再び直線区間L2に至ると、曲線区間L2を通過した推進管Sから順に、前記ボルト13を外して前記取付座8から前記シール材摺接板14とシール材支持板12を推進管Sから取り外して、必要に応じて、前記曲線区間Rに差し掛かる推進管Sへの取り付けに再利用する。
前記のようにして、小断面トンネルの全区間にわたって地山に推進管Sを推進させて推進管列Saの設置が終了した後には、隣接する推進管S,Sの接合面s1,s1を有する主桁板6,6のボルト孔6a,6aにボルト19を通して、該ボルト19にナット20を螺合させることにより推進管S,Sどうしをトンネル軸方向yに相互に連結する。しかる後に、推進管Sのスキンプレート5と主桁板6とリブ板7とで囲まれた空間にコンクリートを充填してトンネル覆工体を完成させる。
【0023】
トンネルの曲線区間Rを推進される推進管列Saの推進管Sは、隣接するものどうしの接合面s1,s1の間に、曲線区間Rの半径方向(曲率半径方向)における内側R1が小さく、外側R2が大きくなる平面視で三角形状の隙間eが生じた状態となる。したがって、トンネルの曲線区間Rに設置された推進管列Saの推進管S,Sどうしは、接合面s1,s1間に前記隙間eが存在したままとなり、曲線区間Rの外側R2やその内側寄りの部分では,接合面s1,s1間に介在させた前記シール材11では地山に対する止水が十分に行えないか、全く止水できなくなるおそれがある。
【0024】
しかし、トンネルの曲線区間Rに設置される推進管列Saの推進管Sには、前記シール材支持板12とシール材摺接板14が取り付けたままとされ、それらの間に介在されたシール材15によって、地山から前記隙間eを通して推進管S内に侵入しようとする水の止水が行われる。前記シール材支持板12とシール材摺接板14はトンネル軸方向yに所定距離にわたって重ね合わせられているので、前記隙間eが変化して前記シール材支持板12とシール材摺接板14とがトンネル軸方向yに相対的に移動しても、常時、前記シール材15とシール摺接部14bとが液密に摺接することにより、前記止水が確実に行われることとなる。
【0025】
なお、前記シール材支持板12とシール材摺接板14をトンネルの直線区間L1,L2で推進管Sから取り外すようにしたが、本発明では、その取り外しを必須としない、トンネルの直線区間L1,L2で推進管Sにシール材支持板12とシール材摺接板14を取り付けておく場合には、設置された推進管S,Sの接合面s1,s1間の隙間eが広く変化して、推進管Sの外周側に設けた前記シール材11では止水が十分に行えなくなっても、推進管Sの内側に設けた前記シール材15によって効果的に止水が行われる。
【0026】
なお、大断面トンネルの覆工体を前記推進管Sを使用して施工する場合には、大断面トンネルの断面領域に割り付けられた1つの小断面の推進管Sの接続列(推進管列)Saを前記のようにして地山内に設置した後に、例えば、図6に示すように、推進管列Saの左右にそれぞれ推進管列Sb,Scを前記と同様にして設置し、さらに、それらの推進管列Sa〜Scの上に同様にして推進管列Sd,Se,Sfを設置する。そして、大断面トンネルの断面領域に全ての推進管列Sa〜Sfを設置した後に、大断面トンネルの構造に関わらない各推進管列Sa〜Sfにおける推進管Sの構成部材である横型、縦型セグメント1〜4のうちの所定のものを撤去し、大断面トンネルの覆工用に残した横型、縦型矩形セグメント1〜4の隣接するものどうしをボルト等で連結する。さらに、トンネルの軸方向に隣接する推進管S,Sの主桁板6,6どうしを、ボルト孔6aに挿通したボルト19とナット20で締め付けて連結した後に、例えば、大断面トンネルの断面領域の周囲に残された推進管Sの横型、縦型矩形セグメント1〜4の内側にコンクリートを充填して硬化させることにより、大断面トンネルの覆工体Tを完成させる。
前記において、設置済みの推進管列に隣接して設置される推進管列の推進管Sは、その雄型ガイド部材9、雌型ガイド部材10が設置済みの推進管Sの雌型ガイド部材10、雄型ガイド部材9に嵌合されて設置済みの推進管Sに案内されて推進される。
【0027】
以上説明したように、実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造Kは、トンネル軸方向yに隣接する一対の矩形断面の推進管S,Sどうしが、それらのトンネル軸方向yにおける接合面s1,s1を、該接合面s1,s1間にシール材11を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、一方の推進管Sの内側に、その接合面s1に隣接して基部12aを推進管Sに固定され、シール支持部12bをトンネル軸方向yに延長されたシール材支持板12が、推進管Sの周方向に沿って設けられ、また、他方の推進管Sの内側に、その接合面s1に隣接して基部14aを推進管Sに固定され、シール摺接部14bをトンネル軸方向yに延長されたシール材摺接板14が、推進管Sの周方向に沿って設けられると共に、前記シール材支持板12のシール支持部12bと前記シール材摺接板14のシール摺接部14bとがトンネル軸方向yに重ね合わせられ、前記シール支持部12bとシール摺接部14bどうしの重ね合わせ部における相互間にシール材15が推進管Sの周方向に沿って装着された構成とされている。
【0028】
したがって、実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造Kによれば、隣接する推進管S,Sの接合面s1,s1間に隙間が生じて、該接合面s1,s1間に装着したシール材11による止水が困難になった場合でも、前記シール支持部12bとシール摺接部14bどうしの間に介在されたシール材15によって、トンネル区間に設置された推進管S,Sの隣接するものどうしの接合面s1,s1間における止水を確実に行うことができる。
そして、前記シール材支持板12とシール材摺接板14を、トンネルの曲線区間Rに設置される推進管Sに設けた場合には、トンネルの曲線区間Rの半径方向の外側R2において、推進管S,Sの隣接するものどうしの接合面s1,s1間に大きな隙間eが生じても、トンネル軸方向yに重ね合わせられた前記シール支持部12bとシール摺接部14bとの間に、常時、シール材15を確実に介在されることができ、トンネルの曲線区間Rに設置された推進管S,Sの隣接するものどうしの接合面s1,s1間における止水を確実に行うことができる。
また、前記シール材支持板12と前記シール材摺接板14を、前記推進管S,Sの内側に着脱可能に固定して設けた場合には、トンネルの曲線区間Rに設置された推進管Sに対して前記シール材支持板12とシール材摺接板14を選択的に設けることができて、該シール材支持板12とシール材摺接板14の付設数を最小限に節減することができる。
【0029】
なお、前記実施の形態に係る推進管の接合部におけるシール構造Kにおいては、前記推進管Sをスキンプレート5に主桁板6とリブ7を接合して形成した鋼殻製矩形セグメント1〜4を矩形枠状に連結して構成したが、推進管Sはこれに限らず、前記鋼殻製矩形セグメントにコンクリートを詰めてなる中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントを矩形枠状に連結して構成したものであってもよい。中詰め型の鋼製矩形セグメントや鉄筋コンクリート製矩形セグメントで構成した推進管Sを使用する場合には、鋼殻製矩形セグメントを使用する場合のように、トンネル覆工体の完成にあたり、矩形セグメントの内側にコンクリートを充填する必要がなく、トンネル覆工体を容易に完成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【図1】本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を適用する推進管を示す斜視図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を示す正面図である。
【図3】図2のイ−イ断面図である。
【図4】図2のロ−ロ断面図である。
【図5】本発明の一実施の形態に係る推進管の接合部における止水構造を適用した推進管列を推進工法により設置する施工方法を示す平面図である。
【図6】推進工法により複数の推進管列を設置して大断面トンネルの覆工体を施工する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【0031】
1,2 横型矩形セグメント(矩形セグメント)
3,4 縦型矩形セグメント(矩形セグメント)
5 スキンプレート
6 主桁板
7 リブ板
8 取付座
9 雄型ガイド部材(ガイド部材)
10 雌型ガイド部材(ガイド部材)
11,15 シール材
12 シール材支持板(摺接板)
12a,14a 基部
12b シール支持部
14 シール材摺接板(摺接板)
14b シール摺接部
16 掘進機
17 推進ジャッキ
K 推進管の接合部における止水構造
L1,L2 トンネルの直線区間(トンネル直線部)
R トンネルの曲線区間(トンネル曲線部)
S 推進管
s1 接合面

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル軸方向に隣接する一対の矩形断面の推進管どうしが、それらのトンネル軸方向における接合面を、該接合面間にシール材を介在させて互いに向かい合わせて接合される推進管の接合部における止水構造であって、
前記各推進管の内側には、それぞれ、前記接合面に隣接して基部を推進管に固定され、先端側部をトンネル軸方向に延長された摺接板が、推進管の周方向に沿って設けられると共に、一方の推進管に設けられた摺接板の先端側部と他方の推進管に設けられた摺接板の先端側部とがトンネル軸方向に重ね合わせられ、各摺接板どうしの重ね合わせ部における相互間にシール材が推進管の周方向に沿って装着されていることを特徴とする推進管の接合部における止水構造。
【請求項2】
前記各摺接板は、トンネル曲線部に設置される推進管に設けられることを特徴とする請求項1に記載の推進管の接合部における止水構造。
【請求項3】
前記各摺接板は、前記推進管の内側に着脱可能に固定して設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の推進管の接合部における止水構造。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate