(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
地下のトンネル施工における推進工事では、推進完了後、掘削時のオーバーカット部分の地山のゆるみに伴う沈下等を防止するために、推進管と地山の間にグラウト材料である裏込材の注入を行う。そして、このような推進工事においては、裏込材の注入後に裏込材が推進管と地山の間のテールボイドに適切に充填されたか否かを確認する必要がある。
【0003】
現在、この確認方法としては、裏込材の注入圧が所定値に達したところで適切に充填が完了したものと判断したり、注入量が所定量に達したところで適切に充填が完了したものと判断している。
【0004】
しかしながら、実際には、裏込材の注入圧が所定値に達しても、土中に逸散して十分にテールボイドに充填されない場合や、所定量注入しても埋設管の外周に水道(みずみち)と呼ばれる筋状の空間があった場合には、その水道を通り、埋設管外周のテールボイドに適切に充填されない場合がある。そして、その状況が埋設管の外側であるため確認することが非常に困難である。
【0005】
また、推進工事やケーソン工事では、推進管やケーソンと地山との摩擦低減を図るために、テールボイドにグラウト材料である滑材を注入するが、この滑材の注入においても、上記裏込材の注入の場合と同様の現象が発生する可能性があり、適正に滑材が充填されているか否かを確認するのが困難である。
【0006】
また、地下のトンネル施工のシールド工事においても、掘削時のオーバーカット部分の地山のゆるみに伴う沈下等を防止するために、セグメントと地山の間のテールボイドに裏込注入を行うが、上記推進工事の場合と同様に、裏込材がテールボイドに充填されているか否かの確認が困難である。
【0007】
このように、地盤内において、裏込材や滑材等のグラウト材料を注入や打設等で施工した場合、施工した上記各種グラウト材料がテールボイドの目的の場所に適切に充填されたか否か判断し難いのが現状である。
【0008】
以上の現状に対し、これまでに種々の提案がなされている。例えば、特許文献1では、埋設管の管壁を貫通して設けた測定孔の内側より、中央を穿孔したガイド孔を有するプラグに、中央に伸縮可能な挿入孔を設けた弾性逆止弁を使用し、そこに探り棒又はサンプル採取パイプを管外に向けて管挿し、サンプリングを行うことで埋設管外周部のテールボイドの大きさや状態を調査する方法を提案している。
【0009】
また、他の提案の特許文献2では、埋設管の貫通孔に外筒に内筒を回転可能に挿入し、外筒先端部から内筒先端部にかけて可捷性管による捻り絞り可能なスリーブで結合して内筒の回動で開閉する弁体を形成し、検知棒を埋設管内から埋設管外へ挿入する装置を提案している。
【0010】
さらに他の提案の特許文献3では、埋設管の注入孔の内部に、弁開状態で棒材を挿通可能なボールバルブを取付け、弁閉状態のバルブの内部側に、調査用棒材を挿通可能な貫通孔と調査用棒材の外周を止水可能なパッキング材を有するパッキング治具を接続し、調査用棒材の先端を弁閉状態のバルブの手前まで挿入し、パッキング治具により止水した状態でバルブを開き、バルブ内部を貫通させて地山側に挿入して余掘り量や土質を確認している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
しかしながら、上記特許文献1に記載の提案によれば、テールボイド外周部の状態を調査することはできるが、弾性逆止弁を使用している場所では、裏込材や滑材等のグラウト材料を注入することはできないという問題があった。
【0013】
また、上記特許文献2に記載の提案では、テールボイド部の調査は可能ではあるが、装置が大掛かりになりコストが高くなることが懸念される。また、この提案でも、装置を使用している場所では、裏込材や滑材等のグラウト材料を注入できなという問題があった。
【0014】
また、上記特許文献3に記載の提案においても、テールボイド外周部の状態確認はできるが、装置を使用している場所では裏込材や滑材等のグラウト材料を注入できないという問題があった。
【0015】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、推進工法又はシールド工法等において、埋設管の管壁を貫通して設けられたグラウト材料注入孔に装着して、グラウト材料の注入ができるとともに、センサを備えた棒状部材を埋設管内から地山側へ挿入して、テールボイドへのグラウト材料の充填状態を確認することができ、かつ、地山側からのグラウト材料等の液状物の逆流を防止することが可能な逆止弁を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【0016】
本発明の逆止弁は、上記の技術的課題を解決するためになされたものであって、以下のことを特徴としている。
【0017】
第1に、埋設管の管壁を管内壁面側から地山側に貫通して設られたグラウト材料注入孔に装着する逆止弁であって、円管状の枠体部と、前記枠体部の内側に設けられたグラウト材料を注入するためのグラウト材料用逆止弁部と、前記枠体部の内側に設けられた、棒状部材が抜き差し可能な弾性逆止弁部とを備え、前記弾性逆止弁部には、弾性体と、該弾性体を管内壁面側から地山側に貫通する挿通孔が設けられ、前記挿通孔に前記棒状部材を抜き差ししたときに、前記弾性体の弾性復元力により液状物の逆流を防止する止水機能を有することを特徴とする逆止弁である。
【0018】
第2に、上記第1の発明の逆止弁において、前記枠体部の内側に前記グラウト材料用逆止弁部が2つ設けられ、前記弾性逆止弁部が、2つの前記グラウト材料用逆止弁部の間に設けられていることが好ましい。
【0019】
第3に、上記第1の発明の逆止弁において、前記枠体部の内側の半円部に前記グラウト材料用逆止弁部が設けられ、他の半円部に前記弾性逆止弁部が設けられていることが好ましい。
【0020】
第4に、上記第1の発明の逆止弁において、前記グラウト材料用逆止弁部が設けられた注入用逆止弁部材と、前記弾性逆止弁部が設けられた弾性逆止弁部材とを別体に備え、前記注入用逆止弁部材を前記グラウト材料注入孔に装着した状態で、前記注入用逆止弁部材の前記埋設管の管内壁面側に前記弾性逆止弁部材を装着可能とし、前記弾性逆止弁部材の前記弾性逆止弁部に前記棒状部材を挿通したときに、前記棒状部材の先端部が、前記注入用逆止弁部材の前記グラウト材料用逆止弁部を通過可能な位置に設けられていることが好ましい。
【0021】
第5に、上記第1から第4の発明の逆止弁において、前記弾性逆止弁部の前記弾性体が、前記挿通孔に対して垂直方向に複数層積層されていることが好ましい。
【0022】
第6に、上記第1から第5の発明の逆止弁において、前記弾性逆止弁部の前記弾性体の径が、地山側より管内壁面側が大きく、又は管内壁面側より地山側が大きく形成されていることが好ましい。
【0023】
第7に、上記第1から第6の発明の逆止弁において、前記弾性逆止弁部の前記弾性体には、管内壁面側又は地山側の少なくともいずれかの端部に抜け止め部が形成されていることが好ましい。
【0024】
第8に、上記第1から第7の発明の逆止弁において、前記弾性逆止弁部の前記弾性体が、ゴム又は熱可塑性エラストマーであることが好ましい。
【0025】
第9に、上記第1から第8の発明の逆止弁において、前記弾性逆止弁部の管内壁面側には、蓋部材が着脱可能に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【0026】
本発明の逆止弁によれば、推進工法又はシールド工法等において、埋設管の管壁を貫通して設けられたグラウト材料注入孔に装着して、グラウト材料の注入ができるとともに、センサを備えた棒状部材を埋設管内から地山側へ挿入して、テールボイドへのグラウト材料の充填状態を確認することができ、かつ、地山側からのグラウト材料等の液状物の逆流を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【
図1】(a1)〜(a3)は、本発明の逆止弁の一実施形態を示す概略図である。
【
図2】(b1)〜(b3)は、
図1に示す逆止弁の使用状態を示した概略説明断面図である。
【
図3】(a1)は単層、(a2)、(a3)は多層に積層した弾性逆止弁部の概略断面図である。
【
図4】(a1)は、テーパー状に形成して抜け止め部を設けた単層の弾性逆止弁部、(a2)、(a3)は、テーパー状に形成して抜け止め部を設け、多層に積層した弾性逆止弁部の概略断面図である。
【
図5】(a1)、(a2)、(b1)〜(b3)は、
図1に示す逆止弁の弾性逆止弁部に蓋部材を設けた実施形態の概略図を示し、(c1)〜(c3)は蓋部材の概略図である。
【
図6】(a1)〜(a3)は、
図2に示す逆止弁の使用状態を示す概略説明断面図である。
【
図7】(a1)〜(a4)は、本発明の逆止弁の他の一実施形態を示す概略図であり、(b)は使用状態を示した概略断面図である。
【
図8】枠体部の内側の半円部にグラウト材料用逆止弁部を設け、他の半円部に弾性逆止弁部を設けた実施形態の逆止弁を示す概略図である。
【
図9】(a1)〜(a3)は、枠体部の内側の半円部に弾性逆止弁部を設け、他の半円部は透明の樹脂やガラスの透明部材とする実施形態の逆止弁を示す概略図であり、(b1)〜(b3)は、使用状態を示す概略説明断面図である。
【
図10】(a1)〜(a3)は、枠体部の内側の円形の弾性逆止弁部を除く他の部分は透明の樹脂やガラスの透明部材とする実施形態の逆止弁を示す概略図である。
【
図11】(a1)〜(a4)は、
図10に示す逆止弁の弾性逆止弁部に蓋部材を設けた実施形態の概略図である。
【
図12】(a1)〜(a4)は、
図10の弾性逆止弁部の他の実施形態を示す概略図であり、(b1)、(b2)は使用状態を示す概略説明断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0028】
本発明の逆止弁について図面に基づいて以下に詳述する。
図1は、本発明の逆止弁の一実施形態を示す概略図であり、(a1)は概略断面図、(a2)は地山側から見た概略正面図、(a3)は管内壁面側から見た概略背面図である。また、
図2の(b1)〜(b3)は
図1に示す逆止弁の使用状態の各段階を示した概略説明断面図である。
【0029】
本発明の逆止弁1は、埋設管5の管壁51を貫通して設けられたグラウト材料注入孔6に装着するものである。この逆止弁1は、グラウト材料81を注入するためのグラウト材料用逆止弁部2と、棒状部材7が抜き差し可能な弾性逆止弁部3とを備えている。そして、弾性逆止弁部3には、弾性体31と、弾性体31を貫通する挿通孔32が設けられており、挿通孔32に棒状部材7を抜き差ししたときに、弾性体31の弾性復元力による止水機能を有している。
【0030】
本実施形態の逆止弁1が適用可能な埋設管5としては、例えば、推進工事において設置する推進管や、シールド工事において設置するセグメント等を挙げることができる。通常、推進工事における推進管やシールド工事におけるセグメント等の埋設管5には、管壁51を内壁面から地山側に貫通してグラウト材料81を注入又は打設するためのグラウト材料注入孔6が設けられおり、本発明の逆止弁1は、このグラウト材料注入孔6に装着して使用される。
【0031】
また、本発明の逆止弁1は、管内壁面側から地山側に向けて棒状部材7を挿入でき、その際に地山側から地下水やグラウト材料81が管内に逆流することを防止する機能を有している。
【0032】
図1に示す実施形態の逆止弁1では、円管状の枠体部11の内側にベース部12が設けられており、ベース部12を挟んで左右2つのグラウト材料用逆止弁部2が設けられている。また、ベース部12の中央部には左右2のグラウト材料用逆止弁部2に挟まれるように弾性逆止弁部3が設けられている。
【0033】
円管状の枠体部11は、グラウト材料注入孔6のソケット部61に装着可能な大きさに形成されており、装着した状態で容易に外れない構造となっている。具体的には、例えば、グラウト材料注入孔6のソケット部61の内側に形成された雌ねじに対して、円管状の枠体部11の外側に形成した雄ねじを螺合させて取り付けることができる。円管状の枠体部11の高さ、即ち逆止弁1の厚さは、グラウト材料注入孔6に装着される一般的な逆止弁と同程度であり、通常、10〜30mm程度の高さが考慮される。
【0034】
枠体部11の内側に設けられたグラウト材料用逆止弁部2は、所謂スイングチャッキバルブ状に形成されており、ジスク部21が地山側にのみ開くようにベース部12に取り付けられている。即ち、グラウト材料用逆止弁部2は、管内壁面側からグラウト材料81を注入可能とし、注入されたグラウト材料81の逆流を防止できるようになっている。
【0035】
また、弾性逆止弁部3は、管内壁面側から地山側に向けて配設された弾性体31を備えており、弾性体31には、管内壁面側から地山側に貫通する挿通孔32が設けられている。弾性体31の形状は特に限定されるものではなく、例えば、直方体や
図1に示す円柱状の形状とすることができる。
【0036】
また、弾性体31は、
図3(a2)、(a3)に示すように、挿通孔32に対して垂直方向に複数層積層して設けることができる。層数は特に限定されるものではなく、例えば、
図3(a2)に示すような2層にしたり、
図3(a3)に示すような3層にすることができる。また、各々の層の厚みも適宜決定することができる。弾性体31を複数層積層設けることにより、棒状部材7を抜き差しした際に、各層が逆止弁として作用するため確実に逆流を防止することが可能となる。
【0037】
弾性体31に形成された挿通孔32は、棒状部材7を管内壁面側から地山側に挿通するために設けられるものであり、棒状部材7を挿通しない状態では、弾性体31の弾性復元力により挿通孔32が閉じた状態となっており、注入したグラウト材料81等の液状物が逆流しない逆止弁となっている。挿通孔32の形状は、液状物が逆流しない形状であれば特に限定されるものではなく、例えば点状や直線的なスリット状、十字のスリット状等の形状を例示することができる。
【0038】
弾性体31の材質としては、棒状部材7の未挿入時及び挿入時に液状物が逆流しないようにできれば特に限定されるものではないが、通常、エラストマーを用いることができ、特に、ゴムや熱可塑性エラストマーを好適に用いることができる。
【0039】
弾性逆止弁部3の挿通孔32に挿入する棒状部材7としては、推進工事やシールド工事等において、テールボイド62へのグラウト材料81の注入状態の検査や調査のために用いる棒状のセンサー部材を挙げることができ、具体的には、例えば、
図2(b3)、
図9(b3)等に示すような、一定の間隔で絶縁体を挟むように配置された電極からなる棒状あるいは筒状の形状の棒状センサー71を例示することができる。これらの棒状センサー71は、目的に応じて導電率、電気抵抗値、PH値、温度等が測定可能であり、測定値を処理して表示、解析可能な測定装置に接続して用いられる。
【0040】
また、弾性体31の形状は、地山側より管内壁面側の径を大きく形成するか、又は、管内壁面側より地山側の径を大きく形成することができる。具体的には、
図4(a1)、(a2)に示すような管内壁面側から地山側に徐々に径が大きくなるテーパー状や、
図4(a3)に示すような地山側から管内壁面側に徐々に径が大きくなるテーパー状の形状を例示することができる。また、上記テーパー状のほか、段部を設けて径を大きくしたり、弾性体とベース部の付着力を増加させるためベース部に溝を設けることもできる。
【0041】
弾性体31の径を地山側よりも管内壁面側の方を大きく形成することにより、棒状部材7を挿入したときに弾性体31が地山側に脱落するのを防止することができ、管内壁面側よりも地山側の方を大きく形成することにより、棒状部材7を引き抜くときに弾性体31が管内壁面側に脱落するのを防止することができる。
【0042】
また、弾性体31には、管内壁面側又は地山側の少なくともいずれかの端部に、抜け止め部33が形成されていることが好ましい。具体的には、例えば、
図4(a1)〜(a3)に示すように、管内壁面側と地山側の両方に抜け止め部33を形成したものが例示される。弾性体31の管内壁面側又は地山側の少なくともいずれかの端部に抜け止め部33を形成することにより、より確実に弾性体31の抜けを防止することができる。
【0043】
さらに、本実施形態の逆止弁1においては、弾性逆止弁部3の管内壁面側に、蓋部材4を着脱可能に設けることができる。
図5(a1)、(a2)、(b1)〜(b3)は、
図1に示す逆止弁1の弾性逆止弁部3に蓋部材4を設けた実施形態を示している。
図5に示す逆止弁1では、弾性逆止弁部3の管内壁面側に蓋取付け部34が形成されており、蓋部材4が蓋取付け部34に被嵌可能なキャップ状に形成されている。
【0044】
蓋取付け部34に対する蓋部材4の被嵌は、容易に外れないようにできれば特に限定されるものではないが、例えば、
図5(a1)に示すように蓋取付け部34の外周にねじ山35を形成し、
図5(c1)に示すように蓋部材4の内側側壁面にねじ山43を形成して、蓋取付け部34に対して蓋部材4を螺合させることにより蓋部材4の着脱を確実かつ容易にすることができる。また、
図5(c1)、(c3)に示すように蓋部材4の内部にゴム状パッキン41を配設することにより、止水性を向上させることができる。さらに、蓋部材4の外壁面に滑り止め用のローレットを形成したり、
図5(b3)、(c1)、(c2)に示すように、外面に摘み部42を設けることにより被嵌させやすくすることもできる。
【0045】
弾性逆止弁部3の管内壁面側に蓋部材4を設けることにより、グラウト材料81の注入時にグラウト材料81が弾性逆止弁部3への接触を防止することができ、挿通孔32の目詰まり等を防止することができる。
【0046】
上記本実施形態の逆止弁1の具体的な使用方法としては、推進管を設置する推進工事又はセグメントを設置するシールド工事では、例えば、
図2(b1)に示すように、まず、グラウト材料81を注入又は打設する前の所定の埋設管5のグラウト材料注入孔6又は観測孔のソケット部61に逆止弁1を装着し、
図2(b2)に示すように、グラウト材料注入孔6にグラウト注入管8を挿入して、逆止弁1のグラウト材料用逆止弁部2からテールボイド62にグラウト材料81を注入する。この際、グラウト材料用逆止弁部2のジスク部21が地山側に開くことによりグラウト材料81がテールボイド62に注入される。注入完了後はグラウト材料81の圧力によってジスク部21が閉まり、地山側から地下水やグラウト材料81等の液状物が管内に逆流することを防止する。
【0047】
次に、
図2(b3)に示すように、逆止弁1の弾性逆止弁部3の挿通孔32に棒状部材7を挿入する。棒状部材7としては、測定器により導電率、抵抗値、PH値、温度等を測定するための棒状センサー71を挙げることができる。
図2(b3)の実施形態では、導電率を測定するための棒状センサー71を挿入した状態を示しており、この棒状センサー71に接続した導電率計でテールボイド62における滑材や裏込材の注入前後の値を計測することにより、グラウト材料81がテールボイド62に対して適切に注入されたか否かを検知することができる。なお、挿通孔32に対する棒状部材7の挿入に際しては、予め棒状部材7の表面にグリス等の潤滑剤を塗布しておくことにより円滑に行うこともできる。
【0048】
また、
図6(a1)〜(a3)に、弾性逆止弁部3の管内壁面側に蓋部材4を設けた逆止弁1を用いた使用方法を示す。
【0049】
蓋部材4が着脱可能な逆止弁1を用いる方法では、
図6(a1)に示すように、弾性逆止弁部3の管内壁面側に蓋部材4を被嵌した状態で、埋設管5のグラウト材料注入孔6のソケット部61に逆止弁1を装着する。次に、
図6(a2)に示すように、グラウト材料注入孔6にグラウト注入管8を挿入して、逆止弁1のグラウト材料用逆止弁部2からテールボイド62にグラウト材料81を注入する。グラウト材料81の注入が完了した後、
図6(a3)に示すように弾性逆止弁部3の蓋部材4を取り外して、グラウト材料81の注入状態検査用の棒状部材7を挿通孔32に挿入する。なお、
図6(a3)の実施形態では、棒状部材7としてサンプリング採取パイプ72を挿入した状態を示している。
【0050】
そして、検査終了後に棒状部材7を撤去し、蓋部材4を被嵌して作業を終了する。これにより、弾性体31の挿通孔32を通じて、検査を可能とし、地山側からの地下水やグラウト材料81等の液状物の逆流を防止することができる。
【0051】
本発明の逆止弁1においては、弾性逆止弁部3の弾性体31の形状や挿通孔32の数を挿入する棒状部材7の形状や機能に応じて適宜決定することができる。例えば、
図7に示す実施形態では、2つのグラウト材料用逆止弁部2の間に弾性逆止弁部3を2つ設けている。これにより、センサー部を2つ有するセンサー部材を用いたり、棒状部材7を同時に2本使用することが可能になる。
【0052】
なお、
図7(b)に示す使用状態では、棒状部材7として電気抵抗値測定用の2本の電極部73を挿入した状態を示している。このように2ヶ所から棒状部材7を挿入することにより2本の電極を使用して、滑材や裏込材等のグラウト材料81の注入前後の電気抵抗値を計測し、その測定値の変化によりグラウト材が注入されたか否かを検知することができる。また、他の棒状部材7として導電率計を2本挿入し、2つの測定値の平均値を測定値とすることもできる。
【0053】
さらに、本発明の逆止弁1においては他の実施形態として、
図8に示すように枠体部11の内側の半円部にグラウト材料用逆止弁部2を設け、他の半円部に弾性逆止弁部3を設けた構成とすることもできる。
【0054】
また、本発明の逆止弁1では、円管状の枠体部11内にグラウト材料用逆止弁部2と弾性逆止弁部3とを設けて一体とした構成の逆止弁1のほか、
図9(b1)〜(b3)に示すような、グラウト材料用逆止弁部2が設けられた注入用逆止弁部材20と、弾性逆止弁部3が設けられた弾性逆止弁部材30を別体に設けた構成の逆止弁1とすることもできる。
【0055】
この実施形態の逆止弁1の使用方法は、
図9(b1)に示すように、まず、グラウト材料81を注入又は打設する前の所定の埋設管5のグラウト材料注入孔6又は観測孔のソケット部61に注入用逆止弁部材20のみを装着し、グラウト注入管8を通して逆止弁1のグラウト材料用逆止弁部2からテールボイド62にグラウト材料81を注入する。この際、グラウト材料用逆止弁部2のジスク部21が地山側に開くことによりグラウト材料81がテールボイド62に注入される。注入完了後はグラウト材料81の圧力によってジスク部21が閉まり、地山側から地下水やグラウト材料81等の液状物が管内に逆流することを防止する。
【0056】
次に、
図9(b2)に示すように、注入用逆止弁部材20をグラウト材料注入孔6の地山側に装着した状態で、注入用逆止弁部材20の埋設管5の管内壁面側に弾性逆止弁部材30を装着する。弾性逆止弁部材30は、円管状の枠体部11の半円部内に弾性逆止弁部3が設けられている。また、弾性逆止弁部3以外の部分は透明の樹脂やガラスの透明部材13とすることが好ましい。
図9(a1)〜(a3)の実施形態では円管状の枠体部11の半円部に弾性逆止弁部3が設けられ、他の半円部は透明部材13で形成されている。また、
図10に示す実施形態では、一部に設けられた断面円形の弾性逆止弁部3以外の部分が透明部材13で形成されている。
【0057】
なお、注入用逆止弁部材20の装着の際には、弾性体31の挿通孔32が注入用逆止弁部材20のジスク部21の下部に位置するように装着する。ここで、前記のように弾性逆止弁部材30の弾性逆止弁部3以外の部分を透明部材13とすることにより、地山側の注入用逆止弁部材20が透けて見えるため、注入用逆止弁部材20のジスク部21に対する弾性体31の挿通孔32の位置合わせを容易に行うことが可能となる。
【0058】
そして、この状態で
図9(b3)に示すように弾性逆止弁部3の挿通孔32に棒状部材7(棒状センサー71)を挿入する。挿入した棒状部材7の先端は、管内壁面側から注入用逆止弁部材20のジスク部21を押してグラウト材料用逆止弁部2を通過し、テールボイド62に達する。そして、この棒状センサー71に接続した導電率計でテールボイド62における滑材や裏込材の注入前後の値を計測することにより、グラウト材料81がテールボイド62に対して適切に注入されたか否かを検査することができる。なお、本実施形態の逆止弁1では、上記注入用逆止弁部材20として既存の一般的な逆止弁を用いることもできる。また、本実施形態においても、
図11に示すように、弾性逆止弁部3の管内壁面側に蓋部材4を設けたり、
図12に示すように、弾性逆止弁部3の弾性体31の形状や挿通孔32の数を適宜決定することができる。