(57)【要約】【課題】膨張可能なリング状のシール部材を掘削土等からの外部要因によって損傷するのを確実に防ぐ。【解決手段】シールド掘削機１の到達位置に構築された立坑３の内側に筒状のエントランス室１７を設け、そのエントランス室１７内に、膨張したシール作動状態と縮小した待機状態とに切換え可能なリング状のシール部材１９と、待機状態にあるシール部材１９の内側に配置した保護筒体２１とを設け、その保護筒体２１を、エントランス室１７内へのシールド掘削機１の前進により、シール部材１９の領域から外れた位置までスライド移動させて露出し、露出したシール部材１９を膨張させてシールド掘削機１の周壁面に弾接させる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機を立坑に到達させる時に用いるシールド到達におけるエントランス装置であって、シールド到達におけるエントランス装置は、少なくとも、前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内側へ向けて膨張したシール作動状態と縮小した待機状態とに切換え可能なリング状のシール部材と、待機状態にある前記シール部材の内側に設けられた保護筒体とを有し、保護筒体は、前記エントランス室内へのシールド掘削機の前進により、シール部材の領域から外れた位置までスライド可能となっていることを特徴とするシールド到達におけるエントランス装置。
【請求項２】
エントランス室は、リング状のシール部材及び内側の保護筒体を同時に位置修正する位置決め修正手段を備えていることを特徴とするシールド到達におけるエントランス装置。
【請求項３】
リング状のシール部材は、シールド掘削機のエントランス室内への進入方向に対して所定の間隔を有して複数配置されていることを特徴とする請求項１記載のシールド到達におけるエントランス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールド掘削機の到達位置に構築される立坑内において使用するシールド到達におけるエントランス装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールド掘削機によって地中にトンネルを構築する際に、シールド掘削機の到達位置には立坑が構築される。
【０００３】
立坑には、例えば、特開平１１−２２９７５５号公報に示すようにシールド掘削機が立坑内に到達した時、外から立坑内への地山侵入を阻止するシールド到達におけるエントランス装置が設けられる構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
地山侵入を阻止するシールド到達におけるエントランス装置のシール部材は、膨張自在な膨張体で作られていて、シール部材が膨らむことでシールド掘削機の周壁面と強く接触し合うことで、シール部材に高い圧力が作用する大深度の場合でも、確実なシール性とシールド発進が可能となっている。反面、損傷してシール部材に孔があくと膨張しなくなり、使用不能となる問題を有する。
【０００５】
特に、シール部材には、エントランス室内へシールド掘削機が進入する時に最先端に位置するシールド掘削機の掘削刃が通過するようになることと、立坑壁を通過する時に掘削刃によって掘削された掘削土がシール部材の上に落下する等、外部要因によって損傷し易い条件下におかれるようになる。
【０００６】
また、シールド掘削機がエントランス室内へ進入した時に、中心からずれると、リング状のシール部材は、シールド掘削機の周面に対して強く弾接し合う部分と、弱く弾接し合う部分が発生し、均一なシール性能が得られなくなる不具合を招くようになる。
【０００７】
そこで、この発明は、いずれの条件下にあっても、確実なシール性能が得られると共にシール部材の損傷を防ぐことができるシールド到達におけるエントランス装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、この発明の請求項１にあっては、シールド掘削機を立坑に到達させる時に用いるシールド到達におけるエントランス装置であって、シールド到達におけるエントランス装置は、少なくとも、前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ内側へ向けて膨張したシール作動状態と縮小した待機状態とに切換え可能なリング状のシール部材と、待機状態にある前記シール部材の内側に設けられた保護筒体とを有し、保護筒体は、前記エントランス室内へのシールド掘削機の前進により、シール部材の領域から外れた位置までスライド可能となっていることを特徴とする。
【０００９】
これにより、シールド掘削機が立坑に到達し、エントランス室内への進入時、シールド掘削機によって掘削された掘削土は保護筒体の上に落下し、シール部材に何等損傷を与えることがなくなる。
【００１０】
一方、エントランス室内への進入時、シールド掘削機の最先端の掘削刃は、保護筒体の中を通過するため、掘削刃によってシール部材に何等損傷を与えることがなくなる、と同時に、保護筒体はシールド掘削機の前進により移動し、シール部材を露出させる。
【００１１】
これにより、シール部材は膨張が可能となり、シールド掘削機の周壁面と確実に弾接し合い、確実なシール性能が確保されるようになる。
【００１２】
また、この発明の請求項２にあっては、エントランス室に、リング状のシール部材及び内側の保護筒体を同時に位置修正する位置決め修正手段を備えていることを特徴とする。
【００１３】
これによりシールド掘削機のエントランス室内への進入時に、シールド掘削機のセンタ軸線とシール部材及び保護筒体のセンタ軸線とを一致させることが可能となる。したがって、保護筒体がスライド移動したシール部材の膨張で、シールド掘削機に対して偏ることなく全周面にわたって正しくほぼ均一に弾接し合い、良好なシール性能が得られるようになる。
【００１４】
また、この発明の請求項３にあっては、リング状のシール部材を、シールド掘削機のエントランス室内への進入方向に対して所定の間隔を有して複数配置することを特徴とする。
【００１５】
これにより、各シール部材をそれぞれ独立した膨張圧にできるためシールド掘削機の本体部から径が小さくなる後半のセグメント領域にわたってシール部材をほぼ均一の膨張圧で弾接させることが可能となり、段差を有するシール周壁面に対して確実なシール性能が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図８の図面を参照しながらこの発明の第１の実施形態について具体的に説明する。
【００１７】
図１は所定長さのトンネルを地中に構築したシールド掘削機１と、その到達位置に構築された立坑３の一部分を示した概要説明図であって、立坑３内にはシールド到達におけるエントランス装置５が設けられている。
【００１８】
シールド掘削機１は、最先端の掘削刃７を備えた円筒状の本体部９から外径が小さくなるセグメント領域１１が続く構造となっている。
【００１９】
立坑３は、例えばケーソン工法、あるいは、地下連続壁工法等の手段によって構築され、鉄筋入りのコンクリート製となっている。この場合、鉄筋入りのコンクリート製にこだわらず鋼製であってもよい。立坑３には、前記シールド掘削機１が到達する到達位置にシールド掘削機１の本体部９の径より径大な開口１３が設けられ、その開口１３は、新素材コンクリート１５によって閉塞されている。新素材コンクリート１５は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強筋材が用いられ、所定の耐圧を備えることと、シールド掘削機１の掘削刃７による掘削が可能であることが条件となっている。
【００２０】
したがって、この条件を満たす材料であれば、新素材コンクリート１５に特定されない。
【００２１】
一方、シールド到達におけるエントランス装置５は、立坑３内で前記新素材コンクリート１５によって閉塞された開口１３領域内に配置されている。シールド到達におけるエントランス装置５は、円筒状に形成され、前記開口１３と同一径のエントランス室１７と、シール部材１９と、保護筒体２１とを備えた構造となっている。
【００２２】
エントランス室１７は、円筒状の鋼管によって作られていて、一方は新素材コンクリート１５によって閉塞された立坑３の開口１３に装着され、他方は分解、取外し可能な耐圧壁２３によって閉塞された密閉空間となっている。なお、地下水圧が低い場合には耐圧壁２３を省略する場合がある。耐圧壁２３の内側下方は、開閉可能な土砂搬出口２５となっている。土砂搬出口２５は上下にスライド可能なシャッタ２７により閉塞状態におかれていて、エントランス室１７内は加圧手段２９によって所定の内圧調整が可能となっている。
【００２３】
加圧手段２９は、供給口３１から図外のポンプによって内部に水が供給される水圧を利用している。エントランス室１７内の水圧Ｖ１は、立坑３の外側地下水圧Ｖ２とほぼ同一（Ｖ１＝Ｖ２）となるよう圧力バランスの調整が可能となっていて、新素材コンクリート１５に必要以上の圧力が作用しないようになっている。
【００２４】
この場合、エントランス室１７内を加圧する加圧手段２９は、必ずしも水圧にこだわる必要はなく、空気圧であってもよい。
【００２５】
シール部材１９は、エントランス室１７の内壁面に沿って設けられている。シール部材１９の構造は、図４，図５に示すように中心にナイロンあるいは、ポリエステルの補強繊維３３が編み込まれたゴム（天然、合成樹脂）の材質により帯板状の形状に作られていて、両サイド部は補強用の硬質ゴム３５を介してリング状の押え金具３７が設けられた形状となっている。左右の押え金具３７は、円筒状の取付けリング３９に対してボルト４１，ナット４３によって固定支持されることで、シール部材１９は取付けリング３９の内周壁面に沿って配置される断面袋状のドーナツ形状となっている。
【００２６】
シール部材１９は、内部空間に図外の供給装置によって供給管４５から空気又は水が送り込まれることで、縮小した待機状態（図２）と、膨張したシール作動状態（図５）とに切換え可能となっている。
【００２７】
シール部材１９が取付けられた取付けリング３９は、エントランス室１７の内周壁面に対してほぼ１２０度の間隔で配置された３箇所の位置決め修正手段４７によって支持されている。
【００２８】
位置決め修正手段４７は、伸縮ロッド４９とシリンダ５１とから成るジャッキとなっていて、３箇所に配置された伸縮ロッド４９をそれぞれ伸縮調整することで、取付けリング３９、即ち、シール部材１９を、エントランス室１７の中心センタ軸線Ｘを基準とする位置修正が可能となっている。この位置修正は、図６に示すようにエントランス室１７への進入直前のシールド掘削機１に対してストローク計算して行なわれる。
【００２９】
位置修正完了後の取付けリング３９は、エントランス室１７の内周壁面との間に注入口５３からモルタル５５が注入されることで、固定セットされるようになっている。モルタル５５が注入される取付けリング３９とエントランス室１７の内壁面との間は、モルタル注入室となっている。即ち、エントランス室１７の内周壁面から垂設されたモルタル注入用妻板５７に対して上下にスライド自在に接触し合うモルタル注入用妻板５９を取付けリング３９から立上げることで、モルタル注入室が作られるようになっている。
【００３０】
シール部材１９の内側に設けられた保護筒体２１は、図２に示すように、前記取付けリング３９の前後両端に設けられたリング状の保護受管台６１に嵌挿されることで前後（矢印イ）方向にスライド自在に支持され、エントランス室１７の外側から挿入された抜き差し可能なロックピン６３によって固定支持されている。これにより、縮小した待機状態（図２）のシール部材１９は、保護筒体２１によって確実に覆われる形状となっている。
【００３１】
なお、ロックピン６３の数は、少なくともほぼ１２０度の間隔で３箇所に配置することが望ましい。
【００３２】
保護筒体２１は、前方にシールド掘削機１の先端部と当接し合う格子状のストッパ壁６５が設けられ、ストッパ壁６５にシールド掘削機１の先端が当接し合い、そのまま前進することで、図８に示すように保護筒体２１も一緒にスライド移動が可能となりシール部材１９を露出させる構造となっている。
【００３３】
なお、保護筒体２１は、掘削土を始めとする外部要因に対してシール部材１９の保護を図る構造となっていればよく、例えば、パイプ管、目の細かいメッシュ筒管等いずれの手段であっても可能である。
【００３４】
このように構成されたシールド到達におけるエントランス装置５によれば、図７に示すようにシールド掘削機１が立坑３を貫通し、エントランス室１７内への進入時、シールド掘削機１の掘削刃７によって掘削された開口１３を塞ぐ新素材コンクリート１５の掘削土は保護筒体２１の上に落下するようになる。この結果、シール部材１９に何等損傷等の悪影響を与えることがなくなる。
【００３５】
一方、新素材コンクリート１５を貫通したシールド掘削機１の掘削刃７は、保護筒体２１の中を通過するため、掘削刃７によってシール部材１９に何等損傷を与えることがなくなる。と同時にロックピン６３を抜き取ると共に、シールド掘削機１の先端を保護筒体２１のストッパ壁６５に当接させると、スライド可能なフリー状態にある保護筒体２１は、図８に示すように、シールド掘削機１の前進に合わせて保護筒体２１はスライド移動し、シール部材１９を露出させる。この露出時においてシール部材１９は膨張可能となり、図５に示すようにシールド掘削機１の周壁面と確実に弾接し合い確実なシール性能が得られるようになる。
【００３６】
また、位置決め修正手段４７によってシールド掘削機１のセンタ軸線Ｘ１に対してリング状のシール部材１９と保護筒体２１のセンタ軸線を一致させることで、保護筒体２１がスライド移動した露出状態のシール部材１９は、シールド掘削機１の周壁面に対して偏ることなく全周面にわたって正しく、ほぼ均一に弾接し合うシール状態が得られるようになる。
【００３７】
図９と図１０はシール部材を前後（図面左右）に設けた第２の実施形態を示したものである。
【００３８】
前後に設けた第１のシール部材６９及び第２のシール部材７１は第１の実施形態のシール部材１９と同一構造となっており、ここでは、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００３９】
第１，第２のシール部材６９，７１は、所定の間隔を有して配置され、それぞれ独立した膨張圧が得られるようになっていて、その内側には、第１，第２のシール部材６９，７１の保護を図る保護筒体７３が設けられている。
【００４０】
保護筒体７３は、長さが異なる以外、第１の実施形態と同一構造となっており、ここでは、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４１】
したがって、この第２の実施形態によれば、第１の実施形態効果に加えて、図１０に示すように、保護筒体７３のスライド移動時に、第１のシール部材６９はシールド掘削機１の本体部９と、第２のシール部材７１は径の小さいセグメント領域１１とそれぞれ異なる膨張圧で正確に弾接し合うようになる。この時、段差ｈを有するシール外周面は、それぞれ膨張圧の異なる第１，第２のシール部材６９，７１によって２段シール状態が確保される結果、より高いシール性能が得られるようになる。
【００４２】
なお、第１，第２の実施形態の保護筒体２１，７３は、シール部材の全領域にわたって保護を図るため、基本的には円筒状に形成されていることが最適であるが、特に、掘削土は下方へ落下する所から、その落下領域となる下半分を保護できるよう半割の断面円弧状の形状とすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】
以上、説明したようにこの発明の請求項１によれば、保護筒体によってシール部材の損傷を確実に防ぐことができるようになり、安定したシール性能が得られる。
【００４４】
また、請求項２によれば、位置決め修正手段によって、エントランス室内へ進入したシールド掘削機の全周壁面に対して、リング状のシール部材を一部分に偏ることなく、正しくほぼ均一に弾接させることが可能となり、良好なシール性能を得ることができる。
【００４５】
また、この発明の請求項３によれば、所定の間隔を有して配置したシール部材により、それぞれ独立した膨張圧にできるため、径の異なるシール周壁面に対して、ほぼ均一な膨張圧で弾接させることが可能となり、段差を有する周壁面に対してより高いシール性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド掘削機の到達位置に構築された立坑の内部にこの発明にかかるシールド到達におけるエントランス装置を実施した概要説明図。
【図２】図１のＡ部の拡大概要説明図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線概要切断面図。
【図４】シール部材の概要説明図。
【図５】シール部材の作動状態時の説明図。
【図６】シールド掘削機が立坑を貫通する直前の動作説明図。
【図７】シールド掘削機が立坑を貫通した状態の動作説明図。
【図８】保護筒体のストッパ壁にシールド掘削機の先端が当接して保護筒体がシール部材の領域から外れた位置までスライドした動作説明図。
【図９】シール部材を前後に配置した第２の実施形態を示した図１と同様の概要説明図。
【図１０】図９の第１，第２のシール部材のシール状態を示した概要説明図。
【符号の説明】
１　シールド掘削機
３　立坑
５　シールド到達におけるエントランス装置
１７　エントランス室
１９　シール部材
２１　保護筒体
４７　位置決め修正手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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