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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-06
(45)【発行日】2024-06-14
(54)【発明の名称】止水壁構造および止水壁の構築方法
(51)【国際特許分類】
E21F 17/103 20060101AFI20240607BHJP
E21D 11/38 20060101ALN20240607BHJP
E21D 9/04 20060101ALN20240607BHJP
【ＦＩ】
E21F17/103
E21D11/38 Z
E21D9/04 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2023196501
(22)【出願日】2023-11-20
【審査請求日】2023-11-20
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000172813
【氏名又は名称】佐藤工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】596007979
【氏名又は名称】大栄工機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002321
【氏名又は名称】弁理士法人永井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】宮崎 康生
(72)【発明者】
【氏名】中田 隆斗
(72)【発明者】
【氏名】小赤澤 浩
(72)【発明者】
【氏名】小林 雅彦
(72)【発明者】
【氏名】宮下 剛徳
【審査官】荒井 良子
(56)【参考文献】
【文献】特開２００３－３０１６９４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ２１Ｆ １７／１０３
Ｅ２１Ｄ １１／３８
Ｅ２１Ｄ ９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
【請求項2】
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、膨張することによりトンネル方向に沿う円筒状の形状を形成し、
前記円筒状の形状は、２つの底面と１つの側面とからなり、
前記止水バルーンは、空気の送入前においては、実質的に内部に空間を有さず、折りたたみ可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
【請求項3】
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられた、請求項１または２いずれかに記載の止水壁構造。
【請求項4】
トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することを特徴とする、請求項１または２いずれかに記載の止水壁構造。
【請求項5】
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられ、トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することを特徴とする、請求項１または２いずれかに記載の止水壁構造。
【請求項6】
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁を構築する止水壁の構築方法であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記遮蔽保持体を前記トンネル内壁のセグメントに固定し、
前記第２の側に設けられた送風手段から空気を、前記止水バルーンの空気送入部を介して送風して、前記止水バルーンを膨張させ、トンネル内壁との密着部分を形成させて、水を遮断する、
ことを特徴とするトンネル内の止水壁の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はシールドトンネル等における止水設備に関するものであり、特に、シールドトンネル施工中において大雨や洪水が発生した場合に、トンネル内に一時的に貯留するための止水壁の止水壁構造および止水壁の構築方法に関する。
【背景技術】
【0002】
シールド機が発進側の立坑から掘進を開始し、到達側の立坑に到達することでシールドトンネルは完成するが、発進側の立坑はシールド機の発進基地として、到達側の立坑はシールド機の到達基地としてそれぞれ利用される。さらに、資材の搬入・輸送、掘削土砂や地下水の排出、さらには換気用坑道としても利用される。
【0003】
従来、下水道工事等をシールド工法で施工する際、その施工期間中の大雨や洪水がトンネル内に流入し、シールド掘削機が水没することにより、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題が発生している。
【0004】
特許文献１には、セグメントで構成されるシールドトンネル施工中のトンネル内に一時的に雨水を貯留するための止水壁設置方法において、該セグメントの主桁の内側に隣接し、且つ、該主桁より該トンネル内に所定長さ突出させた受枠を設けると共に、該受枠を該主桁に固着後、該受枠の前面に止水壁を設置するシールドトンネルにおける止水壁設置方法、及び、セグメントで構成されるシールドトンネル施工中のトンネル内に一時的に雨水を貯留するための止水壁設置方法において、既設セグメントのトンネル軸方向側へ他のセグメントを組み立てる際、隣り合うセグメント間に挟持させ、且つ、該セグメントの内面より該トンネル内に所定長さ突出させた受枠を設けると共に、該受枠を該セグメントに固着後、該受枠の前面に止水壁を設置するシールドトンネルの止水壁設置方法等が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２００２－２６６６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１に開示されている形態によると、止水壁は鋼板で形成され、現場への搬入、組立等を考慮し、３分割されたものから形成される。すなわち、本文献で開示されている止水壁は、重量のある鋼板で形成されているため、その運搬、組立は容易ではなく、時間を要するものである。また、止水壁は３分割されているため、分割部を接合し、補強する必要がある。さらに、完全な止水性を確保するために、接触部分を溶着する必要がある。さらにまた、トンネル形状に合わせて、鋼鉄製である止水壁等の形状を変更する必要がある。このように本文献の開示方法は、トンネル内に止水壁を形成するために、時間、作業量、コストを要するものである。また、特に緊急の場合には、鋼板の運搬、組立等、対応が難しいものであった。
【0007】
本発明は、シールド坑内への突発湧水、豪雨などによる水の侵入を防ぐための、迅速に、容易に、安価に、適用可能な止水壁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】
上記課題を解決するための手段の態様は次のとおりである。
【0009】
（第１の態様）
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
【0010】
（作用効果）
第１の態様の止水壁の止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能である。止水バルーンの内部に送風機等の送風手段により空気を送入することにより膨張し、トンネル内壁と密着する部分を形成することにより水を遮断する。
止水バルーンの片側には、止水バルーンを受け止める、トンネル内壁に保持されている遮蔽保持体が設けられている。これにより、遮断された水から受ける水圧により止水バルーンが移動することを防ぐことができる。
空気送入部は、前記遮蔽保持体を挟んだ第２の側に設けられる送風手段と連通可能であり、前記送風手段により、止水バルーン内に空気を送入することが可能となる。
第１の態様の止水壁の止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能である。止水バルーンの内部に送風機等の送風手段により空気を送入することにより膨張し、トンネル内壁と密着する部分を形成することにより水を遮断する。
止水バルーンの片側には、止水バルーンを受け止める、トンネル内壁に保持されている遮蔽保持体が設けられている。これにより、遮断された水から受ける水圧により止水バルーンが移動することを防ぐことができる。
空気送入部は、前記遮蔽保持体を挟んだ第２の側に設けられる送風手段と連通可能であり、前記送風手段により、止水バルーン内に空気を送入することが可能となる。
【0011】
止水バルーンは、ゴムやポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子素材等で形成されており、軽量であり、また、空気を封入する前はコンパクトに折りたたまれ、収納可能であるため、持ち運びも容易である。したがって、金属製の止水壁等に比較すると、持ち運び、設置が容易である。また、また設置場所を変更する場合にも、機動的な変更が可能である。
【0012】
止水バルーンを受け止める遮蔽保持体は、トンネル内壁に保持されている。止水バルーンを単独で用いた場合には、水から受ける圧力は、止水バルーンの側面表面とトンネル内面との摩擦力で支えることになる。この場合、止水バルーンは水圧により移動し、水を遮断できない場合も想定される。したがって、止水バルーンによりトンネル内において水を遮断する場合には、水貯留側とは反対側に、止水バルーンを支える構造を構築することが好ましい。
シールドトンネル内面には、二次覆工が施工される前には、セグメントと呼ばれる一次覆工が形成されている。数ピースのセグメントを組み立ててセグメントリングを形成し、これが軸方向に連続してトンネルが形成される。
セグメントは、トンネルに働く土圧や水圧などの荷重を受け持つものであり、強固な構造をしたものである。したがって、遮蔽保持体を固定するために、セグメントを利用することは、強度面から、また、設置場所の自由度の面からも有効である。
シールドトンネル内面には、二次覆工が施工される前には、セグメントと呼ばれる一次覆工が形成されている。数ピースのセグメントを組み立ててセグメントリングを形成し、これが軸方向に連続してトンネルが形成される。
セグメントは、トンネルに働く土圧や水圧などの荷重を受け持つものであり、強固な構造をしたものである。したがって、遮蔽保持体を固定するために、セグメントを利用することは、強度面から、また、設置場所の自由度の面からも有効である。
【0013】
（第２の態様）
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、膨張することによりトンネル方向に沿う円筒状の形状を形成し、
前記円筒状の形状は、２つの底面と１つの側面とからなり、
前記止水バルーンは、空気の送入前においては、実質的に内部に空間を有さず、折りたたみ可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記止水バルーンは、可撓性であり、その内部へ空気送入部を介して空気の送入によりトンネル内に膨張可能であり、膨張することによりトンネル方向に沿う円筒状の形状を形成し、
前記円筒状の形状は、２つの底面と１つの側面とからなり、
前記止水バルーンは、空気の送入前においては、実質的に内部に空間を有さず、折りたたみ可能であり、
膨張した前記止水バルーンの前記第２の側には、前記止水バルーンを受け止める前記遮蔽保持体が設けられ、
前記空気送入部は、前記第２の側に設けられた送風手段と連通可能であり、
前記遮蔽保持体はトンネル内壁のセグメントに固定されている、
ことを特徴とする止水壁構造。
【0014】
（作用効果）
第２の態様の止水バルーンは、内部に送風機等により空気を送風することにより、止水バルーンはトンネル方向に沿う略円筒状の形態を形成するものである。前記略円筒状の形態をした止水バルーンは、２つの底面（円筒の端面）と１つの側面（周面）とからなる。
円筒の側面をシールドトンネル内壁面に密着させることにより、トンネル内において水を一方の側に遮断するものである。止水バルーンは可撓性であり、素材は、例えば、ゴムや高分子量高密度ポリエチレン等の高分子素材等である。
第２の態様の止水バルーンは、内部に送風機等により空気を送風することにより、止水バルーンはトンネル方向に沿う略円筒状の形態を形成するものである。前記略円筒状の形態をした止水バルーンは、２つの底面（円筒の端面）と１つの側面（周面）とからなる。
円筒の側面をシールドトンネル内壁面に密着させることにより、トンネル内において水を一方の側に遮断するものである。止水バルーンは可撓性であり、素材は、例えば、ゴムや高分子量高密度ポリエチレン等の高分子素材等である。
【0015】
止水バルーンは、内部に空気を送風する前においては、実質的に内部に空間を有さず、折りたたみ可能な、略平面状の形態をとっている。トンネル内壁は、セグメントを組み立てた円環等が形成されている。可撓性を有する素材からなる止水バルーンを、内部に空気を送風し膨張させることにより、側面をトンネル内壁面に密着させることが可能となる。第２の態様の止水バルーンは略円筒状の形態をしているため、側面のトンネル内壁への密着が容易となり、これにより、水の流れを遮断し、トンネルの一方側に貯留することが可能となる。
【0016】
また、止水バルーンは空気送入部を有している。止水バルーンを略円筒状の形態とすることにより、一方の略平面状である底面に空気送入部を設けることができ、その形成が容易となる。
【0017】
（第３の態様）
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられることができる。
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられることができる。
【0018】
（作用効果）
遮蔽保持体には、角鋼、丸鋼、Ｈ形鋼等が使用され、これが、トンネル軸方向と垂直断面に平行状、格子状等の配置で形成される。このため、止水バルーンが遮蔽保持体と直接接触するように設置される場合には、止水バルーンは遮蔽保持体から直接荷重を受けることとなる。荷重は、止水バルーンが遮蔽保持体に直接接触する部分のみから受けるため、局所的に大きなものとなり、止水バルーンの破損を招く可能性がある。
止水バルーンが遮蔽保持体から受ける荷重を分散させるために、止水バルーンと遮蔽保持体の間に平板上の止水板を設けることができる。これにより、止水バルーンは、止水板と接する部分の全体で荷重を受けることになるから、荷重が分散され、止水バルーンの破損可能性を低減することが可能となる。
遮蔽保持体には、角鋼、丸鋼、Ｈ形鋼等が使用され、これが、トンネル軸方向と垂直断面に平行状、格子状等の配置で形成される。このため、止水バルーンが遮蔽保持体と直接接触するように設置される場合には、止水バルーンは遮蔽保持体から直接荷重を受けることとなる。荷重は、止水バルーンが遮蔽保持体に直接接触する部分のみから受けるため、局所的に大きなものとなり、止水バルーンの破損を招く可能性がある。
止水バルーンが遮蔽保持体から受ける荷重を分散させるために、止水バルーンと遮蔽保持体の間に平板上の止水板を設けることができる。これにより、止水バルーンは、止水板と接する部分の全体で荷重を受けることになるから、荷重が分散され、止水バルーンの破損可能性を低減することが可能となる。
【0019】
（第４の実施態様）
トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することができる。
トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することができる。
【0020】
（作用効果）
貯水量が多くなり、水圧に起因する止水バルーンが受ける力を、止水バルーンが受ける摩擦力と遮蔽保持体から受ける力で支えられなくなると、遮蔽保持体等が破損し、止水バルーンを一か所に固定することができず、貯留水のトンネル内への流入を招く可能性がある。また、遮蔽保持体が破損しない場合であっても、止水バルーン自体が破損し、貯留水のトンネル内への流入を招く可能性がある。結果として、トンネル内へ貯留水が流出し、シールド掘削機の水没による、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題が生じる。
貯水量が多くなり、水圧に起因する止水バルーンが受ける力を、止水バルーンが受ける摩擦力と遮蔽保持体から受ける力で支えられなくなると、遮蔽保持体等が破損し、止水バルーンを一か所に固定することができず、貯留水のトンネル内への流入を招く可能性がある。また、遮蔽保持体が破損しない場合であっても、止水バルーン自体が破損し、貯留水のトンネル内への流入を招く可能性がある。結果として、トンネル内へ貯留水が流出し、シールド掘削機の水没による、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題が生じる。
【0021】
貯水量が、遮蔽保持体、あるいは止水バルーンが強度的に耐えうる許容量を超えることが予想される場合に、貯水されている水をトンネル反対側に抜いて、水圧を低減することが重要となる。このような場合を想定し、貯水量が多くなりすぎないように、貯水量を制御する手段は有用である。
【0022】
トンネル内の水貯留側から、前記止水バルーンの側面を通って反対側にわたってサクションホースを配置し、静水圧により、あるいは排水ポンプ等を利用することにより、貯水されている水をトンネル反対側に抜くことが可能となる。
これにより、止水バルーンの破損、遮蔽保持体等の破損を事前に防ぐことが可能となり、シールド掘削機が水没することによる、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題を回避することが可能となる。
これにより、止水バルーンの破損、遮蔽保持体等の破損を事前に防ぐことが可能となり、シールド掘削機が水没することによる、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題を回避することが可能となる。
【0023】
（第５の実施態様）
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられ、
トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することができる。
前記止水バルーンと、前記遮蔽保持体の間に、前記止水バルーンと前記遮蔽保持体とに接する平板状の止水板が設けられ、
トンネル内の前記止水バルーンの前記第１の側から前記遮蔽保持体の前記第２の側にわたって配置されるサクションホースをさらに有することができる。
【0024】
（作用効果）
止水バルーンと遮蔽保持体の間に平板上の止水板を設けることにより、止水バルーンが遮蔽保持体から受ける荷重を分散させることができるから、止水バルーンの破損可能性を低減することができる。しかしながら、貯水量がさらに増える場合には、止水バルーンの受ける荷重はさらに大きくなり、また、遮蔽保持体が受ける荷重もさらに大きくなる。このように、止水バルーン、遮蔽保持体等の破損の危険性が予想される場合に、貯水されている水をトンネル反対側に抜いて、止水バルーンが貯留水から受ける荷重を低減することが重要となる。トンネル内の水貯留水４側から、止水バルーンの側面を通って反対側にわたってサクションホースを配置し、静水圧により、あるいは排水ポンプ等を使用することにより、貯水量を限界量以下に低減することが可能となる。
止水バルーンと遮蔽保持体の間に平板上の止水板を設けることにより、止水バルーンが遮蔽保持体から受ける荷重を分散させることができるから、止水バルーンの破損可能性を低減することができる。しかしながら、貯水量がさらに増える場合には、止水バルーンの受ける荷重はさらに大きくなり、また、遮蔽保持体が受ける荷重もさらに大きくなる。このように、止水バルーン、遮蔽保持体等の破損の危険性が予想される場合に、貯水されている水をトンネル反対側に抜いて、止水バルーンが貯留水から受ける荷重を低減することが重要となる。トンネル内の水貯留水４側から、止水バルーンの側面を通って反対側にわたってサクションホースを配置し、静水圧により、あるいは排水ポンプ等を使用することにより、貯水量を限界量以下に低減することが可能となる。
【0025】
これにより、止水バルーン、遮蔽保持体等の破損等を事前に防ぐことが可能となり、シールド掘削機等が水没することによる、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題を回避することが可能となる。
【0026】
（第６の実施態様）
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁を構築する止水壁の構築方法であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記遮蔽保持体を前記トンネル内壁のセグメントに固定し、
前記第２の側に設けられた送風手段から空気を、前記止水バルーンの空気送入部を介して送風して、前記止水バルーンを膨張させ、トンネル内壁との密着部分を形成させて、水を遮断する、
ことを特徴とするトンネル内の止水壁の構築方法。
シールドトンネル施工中において、トンネル内に一時的に貯留する水を遮断する止水壁を構築する止水壁の構築方法であって、
前記止水壁は、第１の側から第２の側への水を遮断するための、前記第１の側に位置する止水バルーンと前記第２の側に位置する遮蔽保持体とを有し、
前記遮蔽保持体を前記トンネル内壁のセグメントに固定し、
前記第２の側に設けられた送風手段から空気を、前記止水バルーンの空気送入部を介して送風して、前記止水バルーンを膨張させ、トンネル内壁との密着部分を形成させて、水を遮断する、
ことを特徴とするトンネル内の止水壁の構築方法。
【0027】
（作用効果）
トンネル内において、突然の大雨、出水等により、トンネルの浸水が予想される場合、機器等の被害を防ぐために、水を遮断する必要が生じる。このような場合、本発明の止水バルーンを使用して水を遮断することは有効である。
出水側から順に、止水バルーン、遮蔽保持体を設置する。本発明の止水バルーンは、軽量であり、また、空気を封入する前はコンパクトに折りたたまれ、持ち運びも容易であるため、迅速な設置が可能である。
止水バルーンが水から受ける水圧により移動しないように、遮蔽保持体はトンネル内壁に保持する。例えばセグメント等にボルト等を用いて固定することができる。止水バルーンは使用前においては、コンパクトに折りたたまれており、これに送風機等の送風手段を用いて空気を送入することにより膨張させ、トンネル内壁との密着部分を形成させて水の流れを遮断することができる。トンネル断面方向に連続した密着部分を形成させると効果的である。止水バルーンを膨張させた後、空気送入部を閉じて使用することもできる。
なお、遮蔽保持体のトンネルへの保持、止水バルーンへの送風は、同時に行うこともできるし、状況によりどちらかを優先して行ってもよい。
トンネル内において、突然の大雨、出水等により、トンネルの浸水が予想される場合、機器等の被害を防ぐために、水を遮断する必要が生じる。このような場合、本発明の止水バルーンを使用して水を遮断することは有効である。
出水側から順に、止水バルーン、遮蔽保持体を設置する。本発明の止水バルーンは、軽量であり、また、空気を封入する前はコンパクトに折りたたまれ、持ち運びも容易であるため、迅速な設置が可能である。
止水バルーンが水から受ける水圧により移動しないように、遮蔽保持体はトンネル内壁に保持する。例えばセグメント等にボルト等を用いて固定することができる。止水バルーンは使用前においては、コンパクトに折りたたまれており、これに送風機等の送風手段を用いて空気を送入することにより膨張させ、トンネル内壁との密着部分を形成させて水の流れを遮断することができる。トンネル断面方向に連続した密着部分を形成させると効果的である。止水バルーンを膨張させた後、空気送入部を閉じて使用することもできる。
なお、遮蔽保持体のトンネルへの保持、止水バルーンへの送風は、同時に行うこともできるし、状況によりどちらかを優先して行ってもよい。
【発明の効果】
【0028】
本発明によれば、シールド坑内への突発湧水、豪雨などによる水の侵入を防ぐための、迅速に、容易に、安価に、適用可能な止水壁構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】使用状態における止水バルーンの概略図である。
【図2】立坑及び止水バルーンを配置したトンネルの概略図である。
【図3】トンネル内における止水バルーン、遮蔽保持体等を表すトンネル１０中心の軸方向断面図の一例である。
【図5A】遮蔽保持体の正面概略図（ａ）である。
【図5B】遮蔽保持体の正面概略図（ｂ）である。
【図5C】遮蔽保持体の正面概略図（ｃ）である。
【図6】遮蔽保持体の設置例の概略図である。
【図7】止水バルーン及び遮蔽保持体の設置例である。
【図8】サクションホース配置図の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、本発明に係る止水バルーン１、及び止水バルーン１を用いた止水方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明及び図面は、本発明の一例を示したものにすぎず、本発明の内容をこの実施形態に限定して解釈すべきではない。
【0031】
（止水バルーン）
以下、円筒状の形態をした止水バルーン１について説明するが、止水バルーン１はトンネル内で水を遮断することができれば、本形態に限定されるものではない。
本発明に係る止水バルーン１を図１に示す。止水バルーン１は、使用前においては、内部にほとんど空気を保有しておらず、略平面状で、折りたたみ可能な、コンパクトな形状となっている。使用時には、送風機６、コンプレッサ（図示せず）等により空気送入部５から内部に空気を送り込むことにより膨張し、使用形態では、略円筒状の形態をしている。前記円筒状の形状は、２つの底面と１つの側面とからなる。送風機６を使用する場合には、１．３ｋＰａ程度の内圧を有する。空気を送り込む前においては、圧縮され、形がつぶれた、折りたたみ可能な、コンパクトな形態となっている。このため、持ち運びが容易であり、緊急時において、短時間に機動的な設置が可能となる。
止水バルーン１の貯留水４に面している底面１ｂは、円形状の略平面状の形状をしている。貯留水４に面していない円形状の底面１ｂは、止水バルーン１に外部から内部に空気を送り込むための空気送入部５を有する。
以下、円筒状の形態をした止水バルーン１について説明するが、止水バルーン１はトンネル内で水を遮断することができれば、本形態に限定されるものではない。
本発明に係る止水バルーン１を図１に示す。止水バルーン１は、使用前においては、内部にほとんど空気を保有しておらず、略平面状で、折りたたみ可能な、コンパクトな形状となっている。使用時には、送風機６、コンプレッサ（図示せず）等により空気送入部５から内部に空気を送り込むことにより膨張し、使用形態では、略円筒状の形態をしている。前記円筒状の形状は、２つの底面と１つの側面とからなる。送風機６を使用する場合には、１．３ｋＰａ程度の内圧を有する。空気を送り込む前においては、圧縮され、形がつぶれた、折りたたみ可能な、コンパクトな形態となっている。このため、持ち運びが容易であり、緊急時において、短時間に機動的な設置が可能となる。
止水バルーン１の貯留水４に面している底面１ｂは、円形状の略平面状の形状をしている。貯留水４に面していない円形状の底面１ｂは、止水バルーン１に外部から内部に空気を送り込むための空気送入部５を有する。
【0032】
送風機６、コンプレッサ等により空気送入部５より空気を送り込みながら止水バルーン１を膨張した円筒状の形態に保たせることができる。止水バルーン１は送風機６等で内部に空気を送り込みながら膨張させた状態で使用される。又は、送風機６等により膨張させた後、空気の流出を防ぐために、空気送入部５の送風口を蓋等により塞いだ状態で使用することもできる。
止水バルーン１を膨張させ、円筒の側面１ａをトンネル１０内面に密着させることにより、水の流れを遮断し、トンネル１０の片方側に水を貯留する。なお、止水バルーン１の側面１ａ全体をトンネル１０内面に密着させることが好ましいが、水の流れを遮断し、貯留水４の漏れを防ぐためには、トンネル１０内壁との密着部分が少なくともトンネル１０内壁の円周方向に連続して形成されていればよい。
止水バルーン１を膨張させ、円筒の側面１ａをトンネル１０内面に密着させることにより、水の流れを遮断し、トンネル１０の片方側に水を貯留する。なお、止水バルーン１の側面１ａ全体をトンネル１０内面に密着させることが好ましいが、水の流れを遮断し、貯留水４の漏れを防ぐためには、トンネル１０内壁との密着部分が少なくともトンネル１０内壁の円周方向に連続して形成されていればよい。
【0033】
止水バルーン１の材質は、ゴム、高分子材料が好ましい。ゴムとしては、天然ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、アクリルゴム、イソプレンゴム、スチレンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、シリコンゴム、エチレン・酢酸ビニルゴム、クロロプレンゴム等が利用可能であるがこれらに限定されない。硬質ゴムが好ましいが、これらに限定されるものではない。
また、高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の高分子素材が使用可能であるが、これらに限定されない。
止水バルーン１の素材の厚さは、素材の強度にもよるが、通常、０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。さらに好ましくは、０．５ｍｍ～１．５ｍｍである。２．０ｍｍを超えると重量が増え、迅速な設置が困難となる。また、０．３ｍｍよりも薄いと耐圧性が低下し、また、縫製が困難となる。
また、高分子材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等の高分子素材が使用可能であるが、これらに限定されない。
止水バルーン１の素材の厚さは、素材の強度にもよるが、通常、０．３ｍｍ～２．０ｍｍである。さらに好ましくは、０．５ｍｍ～１．５ｍｍである。２．０ｍｍを超えると重量が増え、迅速な設置が困難となる。また、０．３ｍｍよりも薄いと耐圧性が低下し、また、縫製が困難となる。
【0034】
ゴム、高分子材料等を用いて、送風により円筒状の形態を有する止水バルーン１の作製方法は、周知の方法が適用可能である。
止水バルーン１は、例えばポリエチレン製の布を使用する場合には、これを、例えば、ポリエステル等の糸を用いて、空気等で膨張した状態で円筒形状になるように、縫製することにより作製することができる。さらに、水の侵入を防ぐために、縫製部に防水塗膜を塗ってもよい。
また、止水バルーン１の素材を接着するのに適した接着剤により端部を接着して、空気等で膨張した状態で円筒形状になるように作製することも可能である。また、高分子材料を一度融点以上で融解させ、溶融面を接合することにより融着させることにより作製することも可能である。
止水バルーン１は、例えばポリエチレン製の布を使用する場合には、これを、例えば、ポリエステル等の糸を用いて、空気等で膨張した状態で円筒形状になるように、縫製することにより作製することができる。さらに、水の侵入を防ぐために、縫製部に防水塗膜を塗ってもよい。
また、止水バルーン１の素材を接着するのに適した接着剤により端部を接着して、空気等で膨張した状態で円筒形状になるように作製することも可能である。また、高分子材料を一度融点以上で融解させ、溶融面を接合することにより融着させることにより作製することも可能である。
【0035】
止水バルーン１は、使用形態では円筒状の形態をとっている。円筒の底面の直径は、トンネル１０内径と同程度の大きさである。止水バルーン１は、送風機６等により送り込まれた空気によりやや膨張した形態となるため、トンネル１０内径と同じ大きさであっても、トンネル１０内面との密着性が確保される。トンネル１０と止水バルーン１との摩擦を考慮すると、止水バルーン１の直径は、トンネル１０内径の１．０～１．１倍、好ましくは１．０１～１．０５倍である。止水バルーン１の直径が、トンネル１０の直径よりもやや大きいと止水バルーン１の外周とトンネル１０内壁との密着性が上がり、止水効果がより大きくなる。止水バルーン１の直径が、トンネル１０の内径（直径）よりも大きくなりすぎると、止水バルーン１の円状底面部１ｂや側面１ａの変形が大きくなり、密着性が逆に低下するという問題があり、また、製造コストも高くなる。また、止水バルーン１の底面の直径がトンネル１０内径よりも小さいと、止水バルーン１の側面１ａとトンネル１０内面との密着性が低下し、止水効果が低下する。
【0036】
止水バルーン１の円筒状の形態の側面の長さ（円状の底部１ｂ間を垂直に結ぶ直線の長さ）は、通常、トンネル直径の０．５～１．５倍、好ましくは０．７～１．３倍の長さである。短すぎると止水バルーン１がトンネル内面から受ける摩擦力が低下し、水圧により止水バルーンが移動しやすくなる。長すぎると使用前の折りたたみ時、嵩高く、また重くなるので、持ち運びが容易でなくなり、短時間での機動的な設置に支障をきたすことになる。
【0037】
図３に示されるように、止水バルーン１の空気送入部５と送風機６は連結部材７により連結され、送風機６から送られる空気は、連結部材７、空気送入部５を通って止水バルーン１の内部に送られる。
連結部材７の素材は、周知のものが使用可能である。止水バルーン１に使用される素材であってもよいし、その他の高分子材料、または金属製の素材であってもよい。
連結部材７の素材は、周知のものが使用可能である。止水バルーン１に使用される素材であってもよいし、その他の高分子材料、または金属製の素材であってもよい。
【0038】
貯留水４の量が多くなると、止水バルーン１には水圧による大きな荷重がかかることになる。このような場合には、止水バルーン１は、送風機６等により内部に空気を送り膨張させた後、送風口を閉じて塞ぐことが好ましい。例えば、エアバルブなどのバルブ等、周知の方法が採用可能である。
【0039】
止水バルーン１は、ゴムやポリエチレン等の高分子素材等で形成されているため、軽量であり、また、空気を封入する前は折り畳み可能でコンパクトに収納可能であるため、持ち運びも容易である。したがって、金属製の止水壁等に比較すると、持ち運び、設置が容易であり、迅速な設置が可能である。このため、特に突発的な増水に対応可能であるという特徴がある。また、設置場所を変更する場合にも、機動的な変更が可能であるという利点がある。
【0040】
図２には、立坑１１、シールドトンネル１０、シールドトンネル１０に設置された止水バルーン１および立坑１１側に浸水した貯留水４の概略図が示されている。
例えば、大雨や洪水などにより大量の水が立坑１１に流れ込むと、その水はシールドトンネル１０内に流れ込み、シールド掘削機等の設備が水没し、損害を招くことになる。止水バルーン１はシールドトンネル１０内に設置され、水のシールドトンネル１０への浸水を防ぐ役割を果たす。
浸水が激しく、大量の水が立坑１１に流れ込むと、これを堰き止めるための止水バルーン１には、貯留水４からの水圧に起因する大きな荷重が働くことになる。
例えば、大雨や洪水などにより大量の水が立坑１１に流れ込むと、その水はシールドトンネル１０内に流れ込み、シールド掘削機等の設備が水没し、損害を招くことになる。止水バルーン１はシールドトンネル１０内に設置され、水のシールドトンネル１０への浸水を防ぐ役割を果たす。
浸水が激しく、大量の水が立坑１１に流れ込むと、これを堰き止めるための止水バルーン１には、貯留水４からの水圧に起因する大きな荷重が働くことになる。
【0041】
（止水バルーン構造）
止水バルーン１は、送風機６、コンプレッサ等により内部に空気が送風され、貯留水４に面した底面は閉じた円形状をしており、もう一方の面は、空気送入部５が設けられた構造をしている。または、止水バルーン１を送風により膨張させた後、空気送入部５の開口部を閉じて使用することもできる。あるいは空気を注入するために、エアバルブ等のバルブを使用することも可能である。
止水バルーン１の側面１ａは、トンネル１０内壁面と接しており、止水バルーン１が貯留水４から受ける水圧に対抗する力として摩擦力が発生している。しかし、水圧に起因する力に対して摩擦力のみでは対抗できない場合も想定される。
このような場合には、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等を設置して、止水バルーン１を、貯留水４から受ける水圧によって移動しないように固定することが必要となる。
トンネル１０内部にはセグメント３が組立てられたセグメントリングが形成され、これが軸方向に連続しトンネル１０の内面が形成されている。セグメント３は、トンネル１０に働く土圧や水圧などの荷重を受け持つものであり、強固な構造をしたものである。
したがって、遮蔽保持体Ａ２を固定するために、セグメント３を利用することは、強度面から、また、設置場所の自由度の面からも有効である。
遮蔽保持体Ａ２は、例えばセグメント３の主桁を利用して固定することができ、止水バルーン１の設置場所に関して、高い自由度をもって止水バルーン１を設置することができる。
遮蔽保持体Ａ２は、このセグメント３を利用して固定するのが好ましい。セグメント３としては、コンクリートセグメント、鋼製セグメント、可撓セグメント等が想定される。
例えば、コンクリート系のＲＣセグメントの主桁部に、ボルト等を利用して、遮蔽保持体Ａ２を固定することができる。また、鋼製セグメント、可撓セグメント等にも設置することが可能である。
止水バルーン１は、送風機６、コンプレッサ等により内部に空気が送風され、貯留水４に面した底面は閉じた円形状をしており、もう一方の面は、空気送入部５が設けられた構造をしている。または、止水バルーン１を送風により膨張させた後、空気送入部５の開口部を閉じて使用することもできる。あるいは空気を注入するために、エアバルブ等のバルブを使用することも可能である。
止水バルーン１の側面１ａは、トンネル１０内壁面と接しており、止水バルーン１が貯留水４から受ける水圧に対抗する力として摩擦力が発生している。しかし、水圧に起因する力に対して摩擦力のみでは対抗できない場合も想定される。
このような場合には、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等を設置して、止水バルーン１を、貯留水４から受ける水圧によって移動しないように固定することが必要となる。
トンネル１０内部にはセグメント３が組立てられたセグメントリングが形成され、これが軸方向に連続しトンネル１０の内面が形成されている。セグメント３は、トンネル１０に働く土圧や水圧などの荷重を受け持つものであり、強固な構造をしたものである。
したがって、遮蔽保持体Ａ２を固定するために、セグメント３を利用することは、強度面から、また、設置場所の自由度の面からも有効である。
遮蔽保持体Ａ２は、例えばセグメント３の主桁を利用して固定することができ、止水バルーン１の設置場所に関して、高い自由度をもって止水バルーン１を設置することができる。
遮蔽保持体Ａ２は、このセグメント３を利用して固定するのが好ましい。セグメント３としては、コンクリートセグメント、鋼製セグメント、可撓セグメント等が想定される。
例えば、コンクリート系のＲＣセグメントの主桁部に、ボルト等を利用して、遮蔽保持体Ａ２を固定することができる。また、鋼製セグメント、可撓セグメント等にも設置することが可能である。
【0042】
遮蔽保持体Ａ２等の形状、素材は特に限定されず、溝形鋼、鋼板、角鋼、丸鋼、Ｈ形鋼等使用可能である。
図３には、トンネル１０内における止水バルーン１、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等を表すトンネル１０中心の、トンネル軸方向断面図が示されている。図４は図３の点線で囲まれた部分Ｍを拡大した図である。止水バルーン１は、止水板１８に接しており、止水板１８から面状の荷重を受けている。さらに止水板１８は複数の遮蔽保持体Ｂ１９に接しており、さらに外側（貯留水４に面していない側）に複数の遮蔽保持体Ａ２が遮蔽保持体Ｂ１９と交差するような形態で設置されている（図５Ａ等参照）。遮蔽保持体Ａ２はセグメント３に固定されている（図５Ａ等参照）。遮蔽保持体Ｂ１９は、遮蔽保持体Ａ２にボルト等を用いて固定されていてもよいし、また、止水板１８に溶接等により固定されていてもよい。
遮蔽保持体Ａ２は、ボルト１６、ナット１７により、接続部材２０に固定され、接続部材２０は、セグメント固定ボルト２１によってセグメント３に固定されている。
図３には、トンネル１０内における止水バルーン１、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等を表すトンネル１０中心の、トンネル軸方向断面図が示されている。図４は図３の点線で囲まれた部分Ｍを拡大した図である。止水バルーン１は、止水板１８に接しており、止水板１８から面状の荷重を受けている。さらに止水板１８は複数の遮蔽保持体Ｂ１９に接しており、さらに外側（貯留水４に面していない側）に複数の遮蔽保持体Ａ２が遮蔽保持体Ｂ１９と交差するような形態で設置されている（図５Ａ等参照）。遮蔽保持体Ａ２はセグメント３に固定されている（図５Ａ等参照）。遮蔽保持体Ｂ１９は、遮蔽保持体Ａ２にボルト等を用いて固定されていてもよいし、また、止水板１８に溶接等により固定されていてもよい。
遮蔽保持体Ａ２は、ボルト１６、ナット１７により、接続部材２０に固定され、接続部材２０は、セグメント固定ボルト２１によってセグメント３に固定されている。
【0043】
図５Ａには、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等の概略図が示されている。この例では、遮蔽保持体Ｂ１９は、遮蔽保持体Ａ２に固定されている。他の形態として、止水板１８に固定されていてもよい。接続部材２０は、セグメント固定ボルト２１によりセグメント３に固定されており、遮蔽保持体Ａ２は、ボルト等によって接続部材２０に固定されている。上記したように、複数の遮蔽保持体Ａ２が、複数の遮蔽保持体Ｂ１９のさらに外側（貯留水４のない側）に遮蔽保持体Ｂ１９と交差するような状態で設置されている。
別の形態として、遮蔽保持体Ｂ１９は、止水板１８に固定されていてもよい。この場合、貯留水４側から、止水バルーン１、止水板１８、遮蔽保持体Ｂ１９、遮蔽保持体Ａ２という配置となる。
固定は、周知の方法が利用可能である。図３においては、セグメント３にセグメント固定ボルト２１によって固定された接続部材２０に、ボルト１６、ナット１７によって遮蔽保持体Ａ２が固定されている。
別の形態として、遮蔽保持体Ｂ１９は、止水板１８に固定されていてもよい。この場合、貯留水４側から、止水バルーン１、止水板１８、遮蔽保持体Ｂ１９、遮蔽保持体Ａ２という配置となる。
固定は、周知の方法が利用可能である。図３においては、セグメント３にセグメント固定ボルト２１によって固定された接続部材２０に、ボルト１６、ナット１７によって遮蔽保持体Ａ２が固定されている。
【0044】
止水板１８は、円筒状の止水バルーン１の、貯留水４に接しない側の円形状の底面に接した状態で設置され、止水バルーン１と遮蔽保持体Ａ２に挟まれた状態で設置される。または遮蔽保持体Ｂ１９を使用する場合には、止水バルーン１と遮蔽保持体Ｂ１９に挟まれた状態で設置される。
遮蔽保持体Ａ２または遮蔽保持体Ｂ１９には、溝形鋼等が使用される。このため止水板１８がない場合には、止水バルーン１には、荷重が線状に加わることになり、止水バルーン１の表面には大きな荷重が不均一に加わることになる。このため止水バルーン１の荷重を受ける部分が破損する恐れがある。
一方、止水板１８を設置することにより、止水バルーン１は止水板１８から面状の荷重を受けることになり、荷重が一様に加わることとなり、止水バルーン１上の線状部分に集中することを避けることができる。このため止水板１８を設置することにより、止水バルーン１の破損を防ぐという効果がある。
遮蔽保持体Ａ２または遮蔽保持体Ｂ１９には、溝形鋼等が使用される。このため止水板１８がない場合には、止水バルーン１には、荷重が線状に加わることになり、止水バルーン１の表面には大きな荷重が不均一に加わることになる。このため止水バルーン１の荷重を受ける部分が破損する恐れがある。
一方、止水板１８を設置することにより、止水バルーン１は止水板１８から面状の荷重を受けることになり、荷重が一様に加わることとなり、止水バルーン１上の線状部分に集中することを避けることができる。このため止水板１８を設置することにより、止水バルーン１の破損を防ぐという効果がある。
【0045】
止水板１８の素材は所定の強度があれば特に限定されるものではないが、例えば、鉄板や鋼板等の金属、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート等のプラスチック、木材等が使用できる。止水板１８の厚さは、材質にもよるが、例えば鉄板の場合には、０．５ｃｍ～１．５ｃｍ程度である。なお、止水板１８は必要に応じて設置される。
一つの態様においては、止水板１８は、複数の部品よりなり、トンネル１０内で組み立てられることにより円盤状のものとすることができる。止水板１８の直径は、トンネル１０内に設置できるよう、トンネル１０内径よりも例えば数ｍｍ～数ｃｍ小さくすることができる。止水板は、止水バルーン１が、遮蔽保持体から受ける荷重を分散させるものであるから、円盤状でなくともよく、多角形等でもよく、略平板状であればよい。
止水バルーン１には空気送入部５を通って、送風機６等により空気が送り込まれる。このため、止水板１８は面内に開口部１８Ａを有し、この部分に止水バルーン１の空気送入部５が位置し、送風機６から止水バルーン１に空気が送入されることとなる。
一つの態様においては、止水板１８は、複数の部品よりなり、トンネル１０内で組み立てられることにより円盤状のものとすることができる。止水板１８の直径は、トンネル１０内に設置できるよう、トンネル１０内径よりも例えば数ｍｍ～数ｃｍ小さくすることができる。止水板は、止水バルーン１が、遮蔽保持体から受ける荷重を分散させるものであるから、円盤状でなくともよく、多角形等でもよく、略平板状であればよい。
止水バルーン１には空気送入部５を通って、送風機６等により空気が送り込まれる。このため、止水板１８は面内に開口部１８Ａを有し、この部分に止水バルーン１の空気送入部５が位置し、送風機６から止水バルーン１に空気が送入されることとなる。
【0046】
図５Ｂ、図５Ｃに遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９の別の概略図が示されている。
図５Ｂでは、遮蔽保持体Ａ２は接続部材２０を介して、上下方向に両端部をセグメント３に固定されている。また、遮蔽保持体Ｂ１９が横方向に遮蔽保持体Ａ２と交差する構成で格子状に固定されている。
図５Ｃには、さらに別の構成の例が示されている。５本の遮蔽保持体Ａ２が、それぞれ端部を他の一つの遮蔽保持体Ａ２の端部と接する態様で、接続部材２０を介してセグメント３に固定されている。さらに、セグメント３に固定された遮蔽保持体Ａ２を橋渡しする態様で、遮蔽保持体Ｂ１９がその両端を、セグメント３に固定された遮蔽保持体Ａ２に固定されている。
図５Ｂでは、遮蔽保持体Ａ２は接続部材２０を介して、上下方向に両端部をセグメント３に固定されている。また、遮蔽保持体Ｂ１９が横方向に遮蔽保持体Ａ２と交差する構成で格子状に固定されている。
図５Ｃには、さらに別の構成の例が示されている。５本の遮蔽保持体Ａ２が、それぞれ端部を他の一つの遮蔽保持体Ａ２の端部と接する態様で、接続部材２０を介してセグメント３に固定されている。さらに、セグメント３に固定された遮蔽保持体Ａ２を橋渡しする態様で、遮蔽保持体Ｂ１９がその両端を、セグメント３に固定された遮蔽保持体Ａ２に固定されている。
【0047】
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９の他に第３の遮蔽保持体Ｃ３３を設置することもできる。遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９はいずれも、図３、図５Ａ等に示すように、トンネルの軸方向の垂直断面に略平行に設置されている。遮蔽保持体Ｃ３３としては、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９と同様に、溝形鋼、鋼板、角鋼、丸鋼、Ｈ形鋼等使用可能である。
図６に示されるように、遮蔽保持体Ｃ３３は、一端が遮蔽保持体Ａ２に固定され、他の一端を遮蔽保持体Ａ２が固定されているセグメントとは別のトンネル断面にあるセグメント、すなわち別のセグメントリング上に固定されている（図示せず）。なお、図６においては、遮蔽保持体Ｂ１９は止水板１８に固定されている。また、遮蔽保持体Ａ２はセグメント３に固定されている（図示せず）。これにより、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９をさらに補強し、水圧に起因する荷重にさらに対抗することができる。
図６に示されるように、遮蔽保持体Ｃ３３は、一端が遮蔽保持体Ａ２に固定され、他の一端を遮蔽保持体Ａ２が固定されているセグメントとは別のトンネル断面にあるセグメント、すなわち別のセグメントリング上に固定されている（図示せず）。なお、図６においては、遮蔽保持体Ｂ１９は止水板１８に固定されている。また、遮蔽保持体Ａ２はセグメント３に固定されている（図示せず）。これにより、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９をさらに補強し、水圧に起因する荷重にさらに対抗することができる。
【0048】
図７に、トンネル１０内に止水バルーン１、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９等を設置した写真が示されている。止水バルーン１の、貯留水４とは反対側のトンネル内から見たものである。この図は、止水板１８、第３の遮蔽保持体Ｃ３３は使用されていない場合のものである。セグメント３にセグメント固定ボルト２１により固定された複数の接続部材２０に、複数の遮蔽保持体Ａ２がボルト１６、ナット１７により固定されている。さらに、複数の遮蔽保持体Ｂ１９が互いに略平行を成すように、止水バルーン１と遮蔽保持体Ａ２に挟まれる形で、遮蔽保持体Ａ２に固定されている。
【0049】
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９は、止水バルーン１から水圧に起因する荷重を、止水板１８を使用する場合には、止水板１８を介して受け、止水板１８を使用しない場合には、止水バルーン１から受けるため、その荷重に耐えうる強度が要求される。
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１等として使用される鋼材には、最大許容応力度がある。許容応力度には、長期許容応力度と短期許容応力度があり、それぞれ、圧縮・引張・曲げ応力度、せん断応力度がある。本発明に係る止水バルーン１を使用した止水方法においては、短期許容応力度を基準とすることが合理的である。
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１等として使用される鋼材には、最大許容応力度がある。許容応力度には、長期許容応力度と短期許容応力度があり、それぞれ、圧縮・引張・曲げ応力度、せん断応力度がある。本発明に係る止水バルーン１を使用した止水方法においては、短期許容応力度を基準とすることが合理的である。
【0050】
止水バルーン１が受ける水圧は以下のように見積もることができる。
立坑１１が浸水し、その水面の、トンネル１０中心からの高さをｈとすると、止水バルーン１が水から受ける荷重ＰＷ（Ｎ）は、以下の式で計算される。
ρ：水の密度（１０００ｋｇ／ｍ３）
ｈ：トンネル１０中心から水面までの高さ（ｍ）
Ａ：止水バルーン１底面（円筒端部の円形部分）の面積（ｍ２）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）
立坑１１が浸水し、その水面の、トンネル１０中心からの高さをｈとすると、止水バルーン１が水から受ける荷重ＰＷ（Ｎ）は、以下の式で計算される。
【数1】
ｈ：トンネル１０中心から水面までの高さ（ｍ）
Ａ：止水バルーン１底面（円筒端部の円形部分）の面積（ｍ２）
ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）
【0051】
また、止水バルーン１がトンネル１０内壁から受ける摩擦力ＦＢ（Ｎ）は以下のように見積もることができる。
μ：止水バルーン１の摩擦係数
Ｐｖ：送風機の圧力（Ｐａ）
Ｓ：止水バルーン１がトンネル１０内壁セグメントに接している面積（ｍ２）
【数2】
Ｐｖ：送風機の圧力（Ｐａ）
Ｓ：止水バルーン１がトンネル１０内壁セグメントに接している面積（ｍ２）
【0052】
そうすると、遮蔽保持体Ａ２等が受ける荷重Ｔ（Ｎ）は以下のようになる。
上式に従って、実際に遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１が受ける許容応力度が、それぞれの部材の最大許容応力度以下になるように、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１等を設置することが好ましい。
一般に、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体材Ｂ１９の数や固定個所数を増やすことにより、各部材の最大許容応力度を満たすようにすることができる。また、固定個所間の部材長さ、又は格子間の部材長さを短くすることにより、最大許容応力度を満たすようにすることができる。
【数3】
一般に、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体材Ｂ１９の数や固定個所数を増やすことにより、各部材の最大許容応力度を満たすようにすることができる。また、固定個所間の部材長さ、又は格子間の部材長さを短くすることにより、最大許容応力度を満たすようにすることができる。
【0053】
遮蔽保持体Ａ２は、図５Ａ等に示されるようにセグメント３に固定されている。遮蔽保持体Ａ２の数は、図５Ａの例では、８本、図５Ｃの例では５本である。遮蔽保持体Ａ２は、通常３～１０本程度、好ましくは５～８本である。また、遮蔽保持体Ｂ１９は、止水板１８に固定されて使用されてもよく、また、遮蔽保持体Ａ２に固定されて使用されてもよい。図５Ａの例では、遮蔽保持体Ｂ１９は８本であり、図５Ｃの例では５本である。遮蔽保持体Ｂ１９は、通常３～１０本程度、好ましくは５～８本であるが、遮蔽保持体Ｂ１９は用いなくてもよい。
【0054】
（サクションホース）
立坑１１の浸水が予想以上の高さになると、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１、止水バルーン１等の破損を招く恐れがある。このような場合には、遮蔽保持体Ａ２等の破損を招かない程度まで、浸水量を減水する必要がある。この場合、貯留水４側から、止水バルーン１の反対側に、水を徐々に抜いていくことが有効である。
図８に、貯留水４側から、止水バルーン１の反対側に渡って、サクションホース３０を設置した形態が示されている。サクションホース３０の貯留水４側端部は、貯留水４中に存在している。サクションホース３０の反対側端部付近にはボールバルブ３１が設置されており、必要に応じて開閉される。立坑１１の浸水が大きい場合には、通常、静水圧により水はサクションホース３０から流出するため、ボールバルブ３１を開状態にすればよい。また、排水を促進するため、ポンプ等を設置してもよい。
立坑１１の浸水が予想以上の高さになると、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１、止水バルーン１等の破損を招く恐れがある。このような場合には、遮蔽保持体Ａ２等の破損を招かない程度まで、浸水量を減水する必要がある。この場合、貯留水４側から、止水バルーン１の反対側に、水を徐々に抜いていくことが有効である。
図８に、貯留水４側から、止水バルーン１の反対側に渡って、サクションホース３０を設置した形態が示されている。サクションホース３０の貯留水４側端部は、貯留水４中に存在している。サクションホース３０の反対側端部付近にはボールバルブ３１が設置されており、必要に応じて開閉される。立坑１１の浸水が大きい場合には、通常、静水圧により水はサクションホース３０から流出するため、ボールバルブ３１を開状態にすればよい。また、排水を促進するため、ポンプ等を設置してもよい。
【0055】
図８の例では、サクションホース３０は１本設置してあるが、２本以上、複数本設置してもよい。サクションホース３０は、止水バルーン１、止水板１８、遮蔽保持体Ａ２等に固定されていてもよい。固定方法は周知の方法が適用可能である。
サクションホース３０は、給排水用に通常使用されているものが使用可能である。
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１等の状態を監視することにより、緊急時にはサクションホース３０を使用して水を抜くことにより、水圧を減じ、止水を維持することが可能となる。
サクションホース３０は、給排水用に通常使用されているものが使用可能である。
遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９、接続部材２０、セグメント固定ボルト２１等の状態を監視することにより、緊急時にはサクションホース３０を使用して水を抜くことにより、水圧を減じ、止水を維持することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0056】
本発明の止水バルーン１は、例えばシールドトンネル掘削時、シールド坑内への突発湧水、豪雨や洪水の発生により、立坑１１が浸水した場合に、トンネル１０内に一時的に貯留するための止水壁設備として使用可能である。止水バルーン１は持ち運びが容易であるため、緊急時の対応が容易となる。また、立坑１１の浸水の程度により、遮蔽保持体Ａ２、遮蔽保持体Ｂ１９を機動的に設置することにより、トンネル１０内への水の侵入を効果的に遮断し、シールド掘削機が水没することによる、シールド掘削機の電気機器及び配線部、制御部が故障する等の問題等を防止することができる。
【0057】
なお、本発明の技術範囲は上記各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において種々の変更を加えることができる。また、シールドトンネルのみならず、山岳トンネルにおいても、導水路トンネルなどの小断面トンネルに適用することも可能である。
【符号の説明】
【0058】
１…止水バルーン、１ａ…止水バルーン側面、１ｂ…止水バルーン底面、２…遮蔽保持体Ａ、３…セグメント、４…貯留水、５…空気送入部、６…送風機、７…連結部材、１０…トンネル、１１…立坑、１６…ボルト、１７…ナット、１８…止水板、１８Ａ…止水板開口部、１９…遮蔽保持体Ｂ、２０…接続部材、２１…セグメント固定ボルト、３０…サクションホース、３１…ボールバルブ、３３…遮蔽保持体Ｃ
【要約】
【課題】シールド坑内への突発湧水、豪雨などによる水の侵入を防ぐための、迅速に、容易に、安価に、適用可能な止水構造を提供すること。
【解決手段】片側に空気送入部を有している可撓性の止水バルーンであって、止水バルーンはその内部に送風機等の送風手段により空気を送入することにより膨張し、トンネル内壁と密着する部分を形成し水を遮断する。止水バルーンの片側には、止水バルーンを受け止める、トンネル内壁に保持されている遮蔽保持体が設けられており、遮断された水から受ける水圧により止水バルーンが移動することを防ぐことができる。
【選択図】図３
【解決手段】片側に空気送入部を有している可撓性の止水バルーンであって、止水バルーンはその内部に送風機等の送風手段により空気を送入することにより膨張し、トンネル内壁と密着する部分を形成し水を遮断する。止水バルーンの片側には、止水バルーンを受け止める、トンネル内壁に保持されている遮蔽保持体が設けられており、遮断された水から受ける水圧により止水バルーンが移動することを防ぐことができる。
【選択図】図３
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図6】
【図7】
【図8】