JP3863344B2 - シールドトンネルの二次覆工内管用可撓継手 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、上下水道、共同溝等の暗渠の接続に用いる継手に関し、特にシールドトンネル二次覆工内管の接続に用いる可撓継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来下水道等の暗渠をシールドトンネルによって構築する工法が盛んに行われており、このようなシールドトンネルの二次覆工は一般に現場打ちのコンクリートを使用して巻き立てられている。
【０００３】
しかし、このような現場打ちコンクリートによる二次覆工は作業性、止水性、耐久性等の点で問題があり、最近では、強化プラスチック複合管（ＦＲＰＭ管）をシールドセグメントで一次覆工されたトンネル内に挿入し、このＦＲＰＭ管（以下「内管」という）とシールドセグメントの間隙に内管の位置決めと固定のためのエアーモルタルを充填して二次覆工を行うＦＷ−Ｌ工法と呼ばれる工法が行われている。
【０００４】
内管どうしは通常直接接続されるが、地震等による地盤変動に対処するため、適宜の箇所において隣接する内管どうしを可撓継手によって接続しており、この可撓継手としては、たとえば図８の部分断面図に示すようなものが使用されている。この可撓継手ａは、一対の短管ｂ、ｂ’を所定間隔をおいて配置し、これら短管ｂ、ｂ’を跨ぐようにして、外被ゴムｃ、内層ゴムｄ、内面ゴムｅの３層のゴム層からなり、内層ゴムｄ内には補強リングｆが埋設されている。なお、ｇは継手ａとエアーモルタルの間に目地を形成するための発泡ゴム等の目地材である。
【０００５】
この継手は、地震等によって地盤変動が生じた時３層のゴム層が伸縮することによって変位に追随するように動作する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ＦＷ−Ｌ工法に用いられる内管の径は流体の量、管路抵抗等の諸条件によって定まり、シールドセグメントの径はこの内管の径に応じて定められるが、工費を節約するためにはシールドセグメントの径はできるだけ小さいことが望ましい。したがって、内管の外周面とセグメントの内周面との間の間隙をできるだけ小さくする必要があるが、セグメントおよび内管の各施工誤差やエアーモルタル注入管の挿入用スペースを考慮に入れなければならず、このため内管および可撓継手の最高外径からこの間隙を設定しなければならない。しかるに、従来のＦＷ−Ｌ工法用内管可撓継手は３層のゴム層の高さが７０ｍｍ〜９０ｍｍあり、内管の最高部である接続部におけるカラー外径と内管内径の差約５０ｍｍにくらべて著しく大きく、継手のゴム部が間隙内に目立って突出している状態である。したがって、この可撓継手の外径の大きさ（間隙内への突出度）がセグメント径を小さくすることを妨げ、コストを削減する上で大きな障害になっている。
【０００７】
本発明は、上記従来のＦＷ−Ｌ工法用内管可撓継手の欠点を除去することを目的としてなされたものであって、肉厚が薄く、内管外周面とセグメント内周面の間隙内に内管の外周面を超えて著しく突出することがない二次覆工内管用可撓継手を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成するシールドトンネル二次覆工内管用可撓継手は、シールドトンネルにおいて、可撓セグメントを含む複数のセグメントによって一次覆工を形成し、この一次覆工の内部に二次覆工として形成される内管について端部に内管との接続部を有し、他端部に外周側に向けて立上がる離脱防止突部を有する一対の短管を該離脱防止突部が所定の間隔をおいて対向するようにして配置し、ゴム・合成樹脂等からなり中央部に内周側に膨出するコ字状の膨出部を有する短筒状の可撓止水部材を、該膨出部の各外側面を該短管の離脱防止突部の対向する側の各端面に接着するとともに該膨出部の内周面が該短管の内周面と同一周面を形成するようにして、該離脱防止突部を跨ぐようにして配設したことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の１側面においては、該可撓止水部材の膨出部によって形成される環状空間内に発泡ゴムまたは発泡樹脂等からなる伸縮性を有する充填部材を配設する。
【００１０】
【作用】
本発明によれば、可撓止水部材は、ゴム層の直線的な伸縮ではなくコ字状の膨出部の拡開、屈曲によって変位に対応することができるので、ゴムを肉厚にする必要がなく、内管外周面とセグメント内周面の間隙内に内管の外周面を超えて著しく突出することがない二次覆工内管用可撓継手を提供することができる。
【００１１】
また、膨出部の各外側面を短管の離脱防止突部の対向する側の各端面に接着するように構成したので、この接着部の接着力を適宜設定することにより、継手が短管間の距離が拡大する方向に変位する場合は、所定値以下の僅かな変位では接着部が剥がれることなく内周面側の膨出部部分が伸張することにより変位に追随することができ、管路の内面平滑性を維持することができる。また、変位が該所定値を超えることにより接着部が内周側から部分的にまたは全面的に剥がれた場合でも膨出部の各外側面と離脱防止突部端面の間に生じる空隙は比較的に小さいので、管路を流れるゴミ等がこの空隙に詰まって管路抵抗を増大させる可能性を最小限にとどめることができる。
【００１２】
また、可撓止水部材の膨出部によって形成される環状空間内に発泡ゴムまたは発泡樹脂等からなる伸縮性を有する充填部材を配設することにより、内管設置後打設するエアーモルタルが膨出部によって形成される環状空間内に侵入することを防止でき、可撓止水部材の変形スペースを確保することができるとともに、内管内水圧による可撓止水部材膨出部の外周側への変形を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１４】
図１は本発明に係るシールドトンネル二次覆工内管用可撓継手の１構成例を示す部分断面図である。この実施態様は継手１を工場で組立てるのに適した実施態様である。
【００１５】
接続されるべき一対の内管（ＦＲＰＭ管）２、２’は、相互間に所定の間隔をおいて、シールドトンネルの一次覆工体を構成する環状に設置されたシールドセグメント７、７’の内周側にシールドセグメント７、７’と所定の間隙を設けて配置されている。内管２、２’の対向する端部２ａ、２a’の外周面には短筒状のカラー８、８’が端部２ａ、２ａ’から軸方向内側に突出するようにして接着固定されており、可撓継手１との接続部９、９’を構成している。
【００１６】
可撓継手１は、内管２、２’を接続するもので、一対の鋼製短管３、３’と可撓止水部材４とで構成されている。短管３、３’は、軸方向外側の端部外周面に短筒状の接続管が嵌め込まれ溶接固定されて内管２、２’との接続部５、５’を構成している。また、軸方向内側の端部には外周側に向けて立上る離脱防止突部６、６’が形成されている。短管３、３’は、その離脱防止突部６、６’が所定の間隔をおいて対向するようにして配置され、その接続部５、５’は内管２、２’の接続部９、９’内に嵌めこまれることにより内管２、２’に接続されている。継手１の接続部５、５’の外周面と内管２、２’の接続部９、９’の内周面との間には複数の止水用ゴムリング１０、１０’が介装されている。短管３、３’の内周面３ａ、3ａ’は内管、２’の内周面２ｂ、２ｂ’と同一周面を形成するようにその厚みが設計されている。
【００１７】
可撓止水部材４は、ゴム・合成樹脂等の可撓部材を短筒状に形成してなるもので、図２の部分断面図に拡大して示すように、両端側に形成された断面ほぼ三角形の固定部４ａ、４ａ’と該固定部４ａ、４ａ’に隣接する環状の離脱防止突部嵌合溝４ｂ、４ｂ’を備え、離脱防止突部嵌合溝４ｂ、４ｂ’の間の中央部は開口部が外周側を向き内周側に膨出するコ字状の膨出部４ｃに形成されている。離脱防止突部嵌合溝４ｂ、４ｂ’は、その固定部４ａ、４ａ’側の端面の深さは膨出部４ｃ側の端面の深さよりも短く、その深さの差ｄは短管３、３’の厚みとおおむね等しくなるように形成されている。したがって、可撓止水部材４を短管３、３’に固定したとき、膨出部４ｃの内周面４ｄは短管３、３’の内周面３ａ、３ａ’と同一内周面を形成する。図示の実施態様では可撓止水部材４には補強布１１が埋設されているが、この補強布１１は継手の敷設条件によっては省略することができる。また、図示の実施態様では各固定部４ａ、４ａ’に補強用の環状ワイア１２、１２’が埋設されているが、これらワイアも継手の敷設条件によっては省略することができる。
【００１８】
可撓止水部材４は、離脱防止突部嵌合溝４ｂ、４ｂ’に離脱防止突部６、６’が嵌合するようにして固定部４ａ、４ａ’の内周側端面４ｅ、４ｅ’を短管３、３’の離脱防止突部６、６’から軸方向外側の外周面上に配置し焼き付けることによって短管３、３’に固定されている。また、膨出部４ｃの外側面４ｆ、４ｆ’は離脱防止突部６、６’の対向する側の各端面６ａ、６ａ’に接着剤により接着されている。
【００１９】
上記のように、可撓止水部材４は、ゴム層の直線的な伸縮ではなくコ字状の膨出部の拡開、屈曲によって変位に対応するように構成されており、このコ字状の膨出部４ｃの高さは内管２、２’のカラー８、８’の外周面とほぼ同じかまたは僅かに大きい高さに形成することができるので、膨出部４ｃを肉厚にする必要がなく、可撓止水部材４の高さを内管２、２’のカラー８、８’の外周面とほぼ同じ高さまたはカラー８、８’の高さよりも僅かに大きい高さに設計することが可能である。したがって、継手１が内管２、２’の外周面とセグメント７、７’の内周面の間隙内に内管２、２’の外周面を超えて著しく突出することがなく、その分セグメント７、７’の径を小さくすることができる。
【００２０】
可撓止水部材４の膨出部４ｃによって形成される空間内には発泡ゴム・発泡樹脂等からなる伸縮性を有する四角形断面の環状の充填部材２０が配設されている。
【００２１】
シールドトンネルの一次覆工を構成するシールドセグメント中の一部であるセグメント７、７’はシールドセグメント可撓継手１３によって接続されている。この継手１３は、相互に間隔をおいて配置された環状の主桁１４、１４’と、これら主桁１４、１４’の間に配置されたゴム・合成樹脂等からなる短筒状の可撓止水部材１５からなる公知の構成のもので、主桁１４、１４’はボルトナット１６、１６’によってセグメント７、７’に固定され、可撓止水部材１５は中央部に内周側に膨出する膨出部を有し、両端部はボルトナット１７、１７’によって押え板２２、２２’を介して主桁１４、１４’に固定されている。可撓止水部材１５の外周側および内周側には目地材１８、１９が取り付けられている。また、２４は一端部が主桁１４、１４’のいずれかに溶接されたカバープレートである。
【００２２】
内管２、２’、可撓継手１とシールドセグメント７、７’、可撓継手１３との間の間隙には内管２、２’を位置決めし固定するためのエアーモルタル２１が充填されている。
【００２３】
この可撓継手１は工場で組立てられた状態でシールドトンネル施行現場に持ち込まれ、内管２、２’に接続される。
【００２４】
次に、この可撓継手１の動作について説明する。
【００２５】
継手１の設置完了時の状態を示す図１の状態において、膨出部４ｃの各外側面４ｆ、４ｆ’は短管３、３’の離脱防止突部６、６’の対向する側の端面６ａ、6ａ’に接着され、膨出部４ｃの内周面４ｄが短管３、３’の内周面３ａ、３ａ’と同一周面を形成している。したがって、継手１はその全内周面において内管２、２’と同一内周の平滑面に形成されている。したがって、管路を流れる流体中のゴミ等が膨出部４ｃと離脱防止突部６、６’の間に詰まるおそれがまったくない。また、可撓止水部材の膨出部４ｃによって形成される環状空間内に発泡ゴムまたは発泡樹脂等からなる伸縮性を有する充填部材２０が配設されているので、内管設置後打設するエアーモルタル２１が膨出部４ｃによって形成される環状空間内に侵入することが防止され、可撓止水部材の変形スペースを確保されるとともに、内管内水圧による可撓止水部材膨出部４ｃの外周側への変形が防止されている。
【００２６】
接着部の接着力は適宜の所定値に設定してあるので、地震等の地盤変動により継手１が軸方向に拡開する方向に引張力が作用すると、所定値以下の僅かな変位では接着部が剥がれることなく内周面側の膨出部部分が伸張することにより変位に追随することができ、管路の内面平滑性を維持することができる。
【００２７】
また、変位が該所定値を超えることにより図３に示すように接着部が内周側から部分的にまたは全面的に剥がれた場合でも膨出部４ｃの各外側面４ｆ、４ｆ’と離脱防止突部端面６ａ、６ａ’の間に生じる空隙Ｇは比較的に小さいので、管路を流れるゴミ等がこの空隙Ｇに詰まって管路抵抗を増大させる可能性を最小限にとどめることができる。
【００２８】
また、継手１が軸方向に圧縮される方向に圧縮力が作用すると、膨出部４ｃは図４に示すように屈曲して縮小するが、それによって形成される屈曲部の凹部Ｒは極めて小さいので、この場合も管路を流れるゴミ等がこの凹部Ｒに詰まって管路抵抗を増大させる可能性を最小限にとどめることができる。
【００２９】
図５の部分断面図を参照して本発明の他の構成例について説明する。図５の実施形態において、図１の実施形態と同一構成要素は同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３０】
図５の実施形態は工場で組立てることもできるが、シールドトンネルの施工現場において現場施工するのに適した構成例である。図７は可撓止水部材３１の取付構造部分を拡大して示す断面図である。
【００３１】
図１の短管３、３’が鋼製であるのに対し、図５の可撓継手３０の短管３、３’は、内管２、２’と同じ材料のＦＲＰＭ管からなるものである。短管３、３’は、軸方向外側の端部外周面に短筒状の樹脂製接続管５、５’が嵌め込まれ接着固定されて内管２、２’との接続部を構成している。また、軸方向内側の端部において外周側に向けて立上る離脱防止突部６、６’は内管２、２’と同じ材料によって形成され、短管３、３’の外周面に接着されている。また、離脱防止突部６、６’から軸方向外側に所定距離をおいて内管２、２’と同じ材料からなるボルト取付リング３２、３２’が短管３、３’の外周面に接着固定されている。ボルト取付リング３２、３２’には全周にわたって所定間隔で複数のボルト挿通孔３３（図７）が形成されており、これらボルト挿通孔３３の軸方向内側のボルト取付リング３２、３２’の部分にはボルトジャッキ３４のナット３５がボルトジャッキ３４のボルト３６の回転に伴ない回転することを防止するためナット３５と同一形状のざぐり孔３２ａが形成されている。ボルト挿通孔３３にはボルトジャッキ３４のボルト３６が挿通され、ざぐり孔３２ａに嵌め込まれたナット３５と螺合している。
【００３２】
可撓止水部材３１は、短管３、３’の半径方向に延長する板状の固定部３１ａ、３１ａ’、環状の離脱防止突部嵌合溝３１ｂ、３１ｂ’およびコ字状膨出部３１ｃを備え、固定部３１ａ、３１ａ’は、断面Ｔ字形の環状部材からなる可撓止水部材押えリング３７、３７’を介してボルトジャッキ３４により離脱防止突部６、６’に対し圧接されて固定されている。可撓止水部材押えリング３７、３７’は周方向に複数の部分に分割されており、各分割部分は両端に設けられた接続板３８どうしをボルト締めすることによって相互に接続されている。また、膨出部３１ｃの外側面３１ｄ、３１ｄ’は離脱防止突部６、６’の対向する側の各短面に接着剤により接着されている。
【００３３】
シールドセグメントの一次覆工部において、可撓継手３８の可撓止水部材１５の両端部は、シャコ万力型の取付金具３９、３９’により押え板４０、４０’を介して主桁１４、１４’に採りつけられている。押え板４０、４０’は図６の部分斜視図に示すように、逆Ｌ字形の環状部材からなり、周方向に複数の部分に分割されており、各分割部分は両端に設けられた接続板４０ａ、４０ａ’どうしをボルト締めすることによって相互に接続されている。なお、符号４１は補強リブである。この押え板４０、４０’の軸方向外側の板状部４０ｂ、４０ｂ’の内側にシャコ万力型取付金具３９、３９’の先端部をあてがい締めつけることにより、可撓止水部材１５は板状部３９ｂ、３９ｂ’と主桁１４、１４’の間に固定される。なお、図５において、符号４２は周方向に複数部分に分割された主桁１４、１４’の分割部分どうしを接続するための接続板を示す。
【００３４】
図５の可撓継手３０をシールドトンネル施工現場において組立てる場合は、可撓止水部材３１を短管３、３’を跨ぐようにして配置した後、押えリング３７、３７’を可撓止水部材３１の固定部３１ａ、３１ａ’とボルト取付リング３２、３２’の間に配置し、ボルトジャッキ３４により固定部３１ａ、３１ａ’を離脱防止突部６、６’に圧接して固定する。ＦＲＰＭ管は高温下では構成層が分離するが、図１の可撓継手１は可撓止水部材４のの固定部４、４’が短管３、３’に焼付けによって固定されるので、短管３、３’をＦＲＰＭ管で構成すると、焼付け時の高温により構成層の分離を生じこのましくない。
【００３５】
図５の実施態様においては、可撓止水部材３１の固定部３１ａ、３１ａ’をボルトジャッキ３４により固定するので、高温を使用することがなく、したがって、図５の実施態様によれば、短管３、３’を内管２、２’と同じＦＲＰＭ管により構成することができ、短管３、３’にたいし内管２、２’と同様の高い耐腐食性を付与することができる利点がある。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、可撓止水部材は、ゴム層の直線的な伸縮ではなくコ字状の膨出部の拡開、屈曲によって変位に対応することができるので、ゴムを肉厚にする必要がなく、内管外周面とセグメント内周面の間隙内に内管の外周面を超えて著しく突出することがない二次覆工内管用可撓継手を提供することができる。
【００３７】
また、膨出部の各外側面を短管の離脱防止突部の対向する側の各端面に接着するように構成したので、この接着部の接着力を適宜設定することにより、継手が短管間の距離が拡大する方向に変位する場合は、所定値以下の僅かな変位では接着部が剥がれることなく内周面側の膨出部部分が伸張することにより変位に追随することができ、管路の内面平滑性を維持することができる。また、変位が該所定値を超えることにより接着部が内周側から部分的にまたは全面的に剥がれた場合でも膨出部の各外側面と離脱防止突部端面の間に生じる空隙は比較的に小さいので、管路を流れるゴミ等がこの空隙に詰まって管路抵抗を増大させる可能性を最小限にとどめることができる。
【００３８】
また、可撓止水部材の膨出部によって形成される環状空間内に発泡ゴムまたは発泡樹脂等からなる伸縮性を有する充填部材を配設することにより、内管設置後打設するエアーモルタルが膨出部によって形成される環状空間内に侵入することを防止でき、可撓止水部材の変形スペースを確保することができるとともに、内管内水圧による可撓止水部材膨出部の外周側への変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施態様を示す部分断面図である。
【図２】可撓止水部材の拡大断面図である。
【図３】可撓止水部材が拡開した状態を示す図である。
【図４】可撓止水部材が屈曲縮小した状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態を示す部分断面図である。
【図６】シールドセグメント継手の押え板を示す部分斜視図である。
【図７】可撓止水部材の取付構造を示す拡大断面図である。
【図８】従来のＦＷ−Ｌ工法用内管可撓継手を示す部分断面図である。
【符号の説明】
１、３０ 継手
２、２’ 内管
３、３’ 短管
４、３１ 可撓止水部材
５、５’ 接続部
６、６’ 離脱防止突部
４ｃ、３１ｃ 膨出部
２０ 充填部材
７、７’ シールドセグメント
１５、３８ シールドセグメント用可撓継手

Claims (2)

1. シールドトンネルにおいて、可撓セグメントを含む複数のセグメントによって一次覆工を形成し、この一次覆工の内部に二次覆工として形成される内管について端部に内管との接続部を有し、他端部に外周側に向けて立上がる離脱防止突部を有する一対の短管を該離脱防止突部が所定の間隔をおいて対向するようにして配置し、ゴム・合成樹脂等からなり中央部に内周側に膨出するコ字状の膨出部を有する短筒状の可撓止水部材を、該膨出部の各外側面を該短管の離脱防止突部の対向する側の各端面に接着するとともに該膨出部の内周面が該短管の内周面と同一周面を形成するようにして、該離脱防止突部を跨ぐようにして配設したことを特徴とするシールドトンネル二次覆工内管用可撓継手。
2. 該可撓止水部材の膨出部によって形成される環状空間内に発泡ゴムまたは発泡樹脂等からなる伸縮性を有する充填部材を配設したことを特徴とする請求項１記載のシールドトンネル二次覆工内管用可撓継手。

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