(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
近年、複数本の小断面トンネルを構築した後に、各トンネルの不要な覆工を撤去して大きな空間を形成しつつ、各トンネルの残置された覆工を利用して本設の頂底版や側壁などを形成することにより大断面トンネルを築造する技術が知られている。なお、複数の小断面トンネルは、時間差をもって順次に構築され、後行トンネルは、先行トンネルの隣りに構築される。また、各トンネルは、例えば、推進工法によって構築される。
【0003】
ここで、推進工法とは、トンネルの覆工となる筒状の推進函体(トンネル函体)を坑口から順次地中に圧入してトンネルを構築する工法である。なお、推進函体の先端には、刃口や掘進機などが取り付けられている。推進工法の掘進機は、推進函体に反力をとって自ら掘進するもの(つまり、推進ジャッキを装備しているもの)でもよいし、推進函体を介して伝達された元押しジャッキの推力により掘進するものであってもよい。
【0004】
先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造は、特許文献1に示すようなものがある。
図5に示すように、このトンネル間シール構造100は、後行トンネル101の表面に設けられた弾性シール部材110と、先行トンネル102の表面に設けられた弾性帯部材120とを備えている。弾性シール部材110は、後行トンネル110aの外表面に固定されるベース部111と、このベース部111と一体的に形成されたリップ部112とを備えてなる。リップ部112は、先端が大断面トンネルの外側に向いており、大断面トンネルの外側からの水圧によって弾性帯部材120の表面に向かって弾性的に押し付けられる。弾性帯部材120は、押圧板部130で幅方向両端部を先行トンネル102に押えることで、先行トンネル102に固定されている。弾性帯部材120は弾性シール部材110よりも軟質の材料にて構成されており、リップ部112の先端を弾性帯部材120に食い込ませることで止水性能を高めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1のようなトンネル間シール構造では、弾性帯部材120が軟質の材料にて構成されているので、リップ部112に高水圧が作用すると、弾性帯部材120が押圧されて大きく変形し、押圧板部130の押圧部分から抜け出して先行トンネル102から外れてしまうおそれがあった。
【0007】
このような観点から、本発明は、弾性帯部材が先行トンネルから外れることなく、十分な止水性能を得られるトンネル間シール構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
このような課題を解決するための請求項1に係る発明は、先行トンネルとその隣に構築される後行トンネルとの間に設けられるトンネル間シール構造において、トンネル長手方向に沿って前記後行トンネルの表面に設けられた弾性シール部材と、前記先行トンネルの表面で前記弾性シール部材に対向する位置に設けられた弾性帯部材とを備えており、前記弾性帯部材は、幅方向中間部に配置され前記弾性シール部材よりも軟質の材料からなる軟質弾性部と、幅方向両端部に配置され前記軟質弾性部よりも硬質の
弾性材料
のみからなる硬質弾性部とを備え、
前記軟質弾性部と前記硬質弾性部とは互いに接合されて、一体の長尺帯状に形成されており、前記硬質弾性部には、ボルト孔が形成されており、前記弾性帯部材は、ボルトを介して前記硬質弾性部を押さえることで前記先行トンネルに固定されており、前記弾性シール部材は、前記先行トンネル側に突出しその先端部が前記軟質弾性部に当接することを特徴とするトンネル間シール構造である。
【0009】
このような構成によれば、幅方向両端部の硬質弾性部を押えているので、押圧部分が変
形し難く、弾性帯部材が先行トンネルから外れることはない。また、幅方向中間部に軟質
弾性部が設けられているので、弾性シール部材が適度に食い込んで、十分な止水性能を得
ることができ
、弾性帯部材が先行トンネルに強固に固定される。
【発明の効果】
【0012】
本発明のトンネル間シール構造によれば、弾性帯部材が先行トンネルから外れることなく、十分な止水性能を得られる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態に係るトンネル間シール構造を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。なお、
図1および
図2においては、後行トンネルが先行トンネルの上側にある状態を図示している。
【0015】
図3に示すように、トンネル間シール構造Sは、推進工法によって並設された複数本のトンネル10を利用して築造する大断面トンネル1の内部(内空部)と外部(地山部)との間を止水する構造である。大断面トンネル1は、その横断面の全てを実質的に含むように並設された複数本(本実施形態では六本)のトンネル10,10,…を利用して築造したものであり、頂版1A、底版1Bおよび側壁1C,1Cを備えている。各トンネル10は、軸方向に連接されたトンネル函体によって構成されている。
【0016】
図1に示すように、トンネル間シール構造Sは、先行トンネル10bとその隣に構築される後行トンネル10aとの間に設けられるものである。トンネル間シール構造Sは、後行トンネル10aに設けられた弾性シール部材30と、先行トンネル10bに設けられた弾性帯部材50とを備えている。
【0017】
弾性シール部材30は、推進方向(トンネル長手方向)に沿って延在し、隣り合う二つのトンネル10,10(先行トンネル10bと後行トンネルa)の隙間を閉塞するように設けられている。弾性シール部材30は、後行トンネル10aの表面のうち、先行トンネル10bに対向する部分に設けられている。先行トンネル10bの表面には、弾性帯部材50が固定されている。弾性シール部材30は、弾性帯部材50に対向して配置されており、後行トンネル10aの外周面に所定深さで形成された段差状のシール収容部15に収容されている。弾性シール部材30は、例えば、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の弾性材料にて構成されている。弾性シール部材30は、ベース部31とリップ部32とを備えてなる。
【0018】
ベース部31は、後行トンネル10aに固定される部分であって、推進方向に沿って連続する長尺の板状に形成されている。ベース部31は、シール取付金具40によって、幅方向行両端部が係止されている。具体的には、ベース部31の幅方向端部は、シール取付金具40のシール押圧板部46によって、シール収容部15の底面側に押圧された状態で固定されている。つまり、ベース部31の幅方向端部は、シール押圧板部46とシール収容部15の底面との間で、圧縮された状態で挟持されている。
【0019】
リップ部32は、ベース部31と一体的に形成されている。リップ部32は、ベース部31の表面から先行トンネル10bに向かって斜めに立ち上がっており、ベース部31とリップ部32とで、断面が略V字状(
図1ではリップ部32が上向きとなるように配置されている)を呈している。リップ部32は、ベース部31に対して弾性的に傾倒変形可能な部位である。リップ部32は、その先端部が先行トンネル10b側に向かって延在していて、初期状態よりも傾倒した状態(リップ部32がベース部31に近づいた状態)で、先行トンネル10bの外表面(本実施形態では弾性帯部材50の表面)に接触する。このとき、リップ部32は、初期状態に復元しようとする力によって、先行トンネル10b(弾性帯部材50の表面)に密着する。
【0020】
弾性シール部材30は、リップ部32の先端が大断面トンネル1(
図3参照)の外側に向くように配置されている。つまり、ベース部31とリップ部32とにより形成される断面略V字状の溝条が、大断面トンネル1の外側に向いて開くように配置されている。これによって、弾性シール部材30の断面略V字状の溝条部分に、大断面トンネル1の外側からの圧力(水圧または土圧)が作用するようになっている。リップ部32の表面は、その復元力に合わせて、大断面トンネル1の外側の圧力によっても先行トンネル10bの外表面に押圧されて、先行トンネル10bに密着する。この復元力と大断面トンネル1の外側の圧力とが、リップ部32の押圧力となる。
【0021】
シール取付金具40は、ベース部31の幅方向両端部にそれぞれ設けられている。シール取付金具40は、金属にて形成されている。シール取付金具40は、弾性シール部材30の長手方向(
図1の紙面垂直方向)に沿って延在しており、ボルトB等の固定手段によって、シール収容部15の底面に固定されている。シール取付金具40は、被締付部41とシール押圧板部46とを備えてなる。被締付部41は、ボルトBによって締め付けられる部分であって、シール収容部15の底面に設置される。被締付部41には、ボルトBが挿通されるボルト貫通孔43が形成されている。ボルト貫通孔43は、推進方向に沿って所定ピッチで形成されている。一方、シール収容部15の底板15aにも、ボルト貫通孔16が形成されている。底板15aの裏面には、めねじ部材17が溶接固定されている。ボルト貫通孔16とめねじ部材17は同芯状に配置されている。ボルトBは、ボルト貫通孔43およびボルト貫通孔16に挿通され、その先端部が底板15aの裏面のめねじ部材17に螺合される。このボルトBによって、被締付部41は、前記シール収容部15の底面に固定される。
【0022】
被締付部41の表面には、板材47が溶接固定されている。板材47は、推進方向に沿って延在しており、幅方向一端部が弾性シール部材30側に張り出している。この張り出した部分がシール押圧板部46を構成している。板材47には、貫通孔48が形成されている。貫通孔48は、被締付部41のボルト貫通孔43と同芯状に配置されている。貫通孔48は、ボルト貫通孔43よりも大径になっている。貫通孔48には、ボルトBの頭部が収容される。リップ部32の基端に隣接するシール押圧板部46は、その表面が後行トンネル10aの外表面(シール収容部15の開口端)と略面一(本実施形態では、若干表面より内側になっている)になっている。リップ部32の先端側に位置するシール押圧板部46は、その表面が後行トンネル10aの外表面よりも深い位置となっており、シール押圧板部46よりもシール収容部15の開口端側にスペースを設けている。これにより、先行トンネル10bと後行トンネル10aの外表面が接触しても、弾性シール部材30の断面略V字状の溝条部分に大断面トンネル1の外側からの圧力(水圧または土圧)が作用し続けることが可能となっている。シール押圧板部46は、弾性シール部材30に対向する面全体で弾性シール部材30を押圧している。
【0023】
シール収容部15は、掘削機(図示せず)の後方に位置する複数の推進函体からなる後行トンネル10aの表面に形成されている。シール収容部15は、後行トンネル10aの表面のうち、先行トンネル10bに対向する部分に形成され、推進方向に沿って延在している。本実施形態では、シール収容部15は、先行トンネル10bに対向する表面の外側端(大断面トンネル1の外側方向の端)の角部に形成されている。シール収容部15は、所定深さ下がった段差形状(外側端は開放されている)を呈している。シール収容部15は、トンネル10の表面の外側端のスキンプレート11に形成された開口部(外側端は開放されている)の内側に、溶接固定された側板15bと底板15aとで区画されている。シール収容部15は、弾性シール部材30全体の厚さ寸法より小さい深さ寸法を有しており、弾性シール部材30をシール収容部15に設置したときにリップ部32の先端側(ベース部31につながる基端側の逆側)の一部が、シール収容部15の上開口部から突出するようになっている。なお、シール収容部の位置は、先行トンネルに対向する表面の外側端の角部に限定されるものではなく、角部よりも内側に形成してもよい。
【0024】
なお、本実施形態の弾性シール部材30は、断面略V字状に形成されているが、弾性シール部材30の構成を限定する趣旨ではない。例えば、断面U字状、L字状、T字状等、他の形状であってもよい。また、弾性シール部材30の構成は、ベース部31とリップ部32とを備えた形状に限定されるものではなく、例えば、袋体の内部に流体を充填して先行トンネルに押圧される構成のものであってもよい。
【0025】
弾性帯部材50は、弾性シール部材30に対向して、弾性シール部材30と平行に配置されている。弾性帯部材50は、弾性シール部材30と同様に、例えば、耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の材料にて構成されている。弾性帯部材50は、長尺の平板状に形成されている。弾性帯部材50は、軟質弾性部51と、硬質弾性部55とを備えている。
【0026】
軟質弾性部51は、弾性帯部材50の幅方向中間部に配置されている。軟質弾性部51には、リップ部32の先端部が当接する。軟質弾性部51は、弾性シール部材30よりも軟質の材料からなる。それぞれの硬さは、たとえば弾性シール部材30は硬度70で、軟質弾性部51は硬度50に設定されている。軟質弾性部51は、一定幅の帯状に形成されている。軟質弾性部51の幅は、リップ部32の変形範囲に対応した寸法になっている。
【0027】
硬質弾性部55は、弾性帯部材50の幅方向両端部に配置されている。硬質弾性部55は、軟質弾性部51よりも硬質の材料からなる。硬質弾性部55の硬さは、たとえば弾性シール部材30と同等の硬度70に設定されている。硬質弾性部55は、軟質弾性部51の両側に設けられている。両側の硬質弾性部55,55は、それぞれ同じ幅の帯状に形成されている。硬質弾性部55の幅は、ボルトBaを設置可能な寸法になっている。硬質弾性部55には、ボルト孔56が形成されている。ボルト孔56は、長手方向に所定ピッチで複数形成されている。ボルト孔56の開口端部は、テーパ状に形成されている。
【0028】
軟質弾性部51と硬質弾性部55は、それぞれ同じ厚さに形成されている。軟質弾性部51と硬質弾性部55は、接着剤によって接合されて、弾性帯部材50は、一体の長尺帯状に構成されている。
【0029】
弾性帯部材50は、先行トンネル10bの外周面に形成された帯部材収容部20に収容されている。弾性帯部材50の頂部の表面に弾性シール部材30のリップ部32が当接して摺動するようになっている。弾性帯部材50の表面は、平坦になっており、先行トンネル10bの外表面(帯部材収容部20の開口端)と略面一になっている。
【0030】
帯部材収容部20は、先行トンネル10bの表面に形成されている。帯部材収容部20は、先行トンネル10bの表面のうち、後行トンネル10aの構築位置に対向する部分に形成され、推進方向に沿って延在している。本実施形態では、帯部材収容部20は、後行トンネル10aの構築位置に対向する表面の外側端(大断面トンネル1の外側方向の端)の角部に形成されている。帯部材収容部20は、所定深さ下がった段差形状(外側端は開放されている)を呈している。帯部材収容部20は、トンネル10の表面の外側端のスキンプレート11に形成された開口部(外側端は開放されている)の内側に、溶接固定された側板20bと底板20aとで区画されている。帯部材収容部20は、弾性帯部材50の厚さ寸法と同等の深さ寸法を有している。なお、帯部材収容部の位置は、後行トンネルに対向する表面の外側端の角部に限定されるものではなく、角部よりも内側に形成してもよい。この場合、帯部材収容部の幅方向両側に側板が設けられることとなる。
【0031】
弾性帯部材50は、ボルトBaによって、幅方向両端部が固定されている。帯部材収容部20の底板20aには、ボルト貫通孔21が形成されている。底板20aの裏面には、めねじ部材22が溶接固定されている。ボルト貫通孔21とめねじ部材22は同芯状に配置されている。ボルトBaは、ボルト孔56およびボルト貫通孔21に挿通され、その先端部がめねじ部材22に螺合される。このボルトBaによって、弾性帯部材50が帯部材収容部20の底面に固定される。ボルトBaは、皿ボルトが用いられている。ボルトBaを装着したときに、ボルト頭部が弾性帯部材50のボルト孔56のテーパ部に埋設され、ボルトBaの端面と弾性帯部材50の表面が面一になっている。また、弾性帯部材50の底面は、接着剤または両面接着テープ(ブチルテープなど)によって、帯部材収容部20の底板20aに固定されている。
【0032】
前記のような構成のトンネル間シール構造Sによれば、弾性帯部材50の幅方向両端部に硬質弾性部55を設けて、この硬質弾性部55を押えて固定しているので、押圧部分が変形し難く、弾性帯部材50が先行トンネルから外れることはない。また、軟質弾性部51は、リップ部32に押圧されて移動しようとするが、その幅方向両端部に硬質弾性部55が接合されているのでずれることはなく、弾性帯部材50が、帯部材収容部20の底板20aから剥がれることはない。
【0033】
さらに、幅方向中間部に軟質弾性部51を設けて、この軟質弾性部51にリップ部32を当接させているので、リップ部32の先端が軟質弾性部51に適度に食い込んで、十分な止水性能を得ることができる。また、弾性シール部材30のリップ部32を硬度70とし、このリップ部32が当接する軟質弾性部51を硬度50としたことで、
図2に示すように、リップ部32と軟質弾性部51との間に土砂Gが咬み込んだ場合(
図2の(a)参照)でも、土砂Gが軟質の軟質弾性部51に押し込まれて埋没し(
図2の(b)参照)、リップ部32と軟質弾性部51とが面接触するので、水みちの発生を防止でき、止水性能を低下させることはない。
【0034】
また、硬質弾性部55にはボルト孔56が形成されており、弾性帯部材50は、ボルトBaを介して先行トンネル10bに強固に固定できる。そして、ボルトBaは、弾性帯部材50の表面と面一であるので、先行トンネル10bの推進を円滑に行えるとともに、ボルトBaの損傷を防ぐことができる。
【0035】
次に、
図4を参照して、弾性帯部材50の変形実施例を説明する。前記実施形態では、軟質弾性部51と硬質弾性部55を接着剤にて接合していたが、
図4の(a)に示す弾性帯部材50は、軟質弾性部51と硬質弾性部55とが加硫によって接合されている。軟質弾性部51と硬質弾性部55との境界部分では、互いの部材が混ざり合って、硬度が徐々に変化するようになるが、軟質弾性部51がリップ部32と当接する有効幅を有していればよい。なお、
図4の(a)では、硬度が高い部分を濃いドットで図示しており、境界部分では、軟質弾性部51と硬質弾性部55の中間の硬度となるように図示している。このような構成によれば、軟質弾性部51と硬質弾性部55との接合強度が強くなる。これによって、弾性帯部材50の厚さを薄くしても、必要な接合強度を得ることができる。
【0036】
図4の(b)に示す弾性帯部材50は、硬質弾性部55aの表面に、軟質弾性部51aと同等の材質からなる蓋部57を設けたことを特徴とする。軟質弾性部51aは、前記実施形態のものより幅寸法が短く、かつ厚さ寸法が長く形成されている。
【0037】
硬質弾性部55aは、断面L字形状を呈している。硬質弾性部55aは、軟質弾性部51aの幅方向外側に配置されている。硬質弾性部55aは、断面L字の窪んだ部分が軟質弾性部51aの表面側になるように配置されている。軟質弾性部51aと硬質弾性部55aは接着剤にて接合されている。断面L字の窪んだ部分に位置する硬質弾性部55aには、ボルト孔56が形成されている。ボルト孔56の開口端はテーパ状に形成されている。
【0038】
蓋部57は、軟質弾性部51aの幅方向両端部の外側に配置されており、断面L字の窪んだ部分に装着されている。蓋部57は、前記実施形態の弾性帯部材50と同等の厚さ寸法を有しており、リップ部32の押圧に対抗できるようになっている。蓋部57,57は、軟質弾性部51aと合わせて断面T字形状を呈している。一対の蓋部57,57の外側間の幅寸法は、リップ部32と当接する有効幅となるように設定されている。蓋部57と軟質弾性部51aおよび硬質弾性部55aとは、接着剤で接合されている。
【0039】
このような構成によれば、硬質弾性部55aの有効幅部分に蓋部57を被せているので、蓋部57の外側に位置する硬質弾性部55aの幅を小さくできる。また、軟質弾性部51aと蓋部57,57とを合わせた幅寸法が、リップ部32と当接する有効幅となればよいので、弾性帯部材50全体の幅寸法を小さくすることができる。
【0040】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。例えば、前記実施形態では、軟質弾性部51が硬度50で、硬質弾性部55が硬度70であるが、硬さはこれに限定されるものではない。軟質弾性部51は、リップ部32が適度に食い込む硬さであればよく、硬質弾性部55は、リップ部32に押圧されても大きく変形しない硬さであればよい。