(57)【要約】【課題】  ２つのシールドトンネルを接合するにあたり、その接合部分におけるシールド掘進機の外部と内部との間の止水性を高くする止水装置を提供する。【解決手段】  第一シールド掘進機５の外胴部１１には、止水装置１が設けられている。止水装置１は、ゴムシート２および止水シール３が設けられている。ゴムシート２は、布２２が設けられており、ゴムシート２の膨張方向を規制して、止水シール３の押し付け力を大きなものとしている。【選択図】  図１
2005120795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機における止水対象間隙を止水するシールド掘進機における止水装置であって、
前記シールド掘進機における止水対象間隙が、前記シールド掘進機の能動部と受動部との間に形成されており、
前記シールド掘進機の受動部に押圧されて、前記止水対象間隙を止水する止水部材が前記シールド掘進機の能動部に設けられ、
前記シールド掘進機の能動部に、前記止水部材を前記シールド掘進機の受動部に押圧する弾性膨張部材が設けられており、
前記弾性膨張部材には、前記弾性膨張部材の膨張方向を規制する膨張方向規制部材が設けられていることを特徴とするシールド掘進機における止水装置。
【請求項２】
前記止水対象間隙が、第一シールド掘進機の外胴部に第二シールド掘進機の内筒部を挿入する際に、前記外胴部と前記内筒部との間に形成されるものであり、
前記シールド掘進機の能動部が、第一シールド掘進機における外胴部の内側または前記第二シールド掘進機における内筒部の外側の一方に設けられ、
前記シールド掘進機の受動部が、前記第一シールド掘進機における外胴部の内側または前記第二シールド掘進機における内筒部の外側の他方とされている請求項１に記載のシールド掘進機における止水装置。
【請求項３】
前記弾性膨張部材が、前記膨張方向規制部材としての布を有する布入りゴム材からなる請求項１または請求項２に記載のシールド掘進機における止水装置。
【請求項４】
前記止水部材が、前記シールド掘進機の能動部に沿って形成された環状の本体部を有し、前記本体部の先端に主リップ部が形成されており、前記本体部の胴部に突条からなる副リップ部が設けられている請求項１から請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機における止水装置。
【請求項５】
前記主リップ部は、前記副リップ部よりも低硬度とされている請求項４に記載のシールド掘進機における止水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機における止水装置に係り、特に、トンネルの相対する２方向から同時に掘削して形成した２つのシールドトンネルを接合するシールドトンネルの接合方法に用いて好適なシールド掘進機の止水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機を用いてシールドトンネルを形成する際には、シールド掘進機内への地山からの水の浸入を防止する必要がある。たとえば、シールドトンネルを形成するにあたり、近年においては、シールドトンネルの長距離化に伴い、トンネルの両方向からシールド掘進機を発進させ、それらの２台のシールド掘進機で形成された２つのシールドトンネルを地中で接合させて、トンネルを完成させる工法が行われている。このような２つのシールドトンネルを接合する際には、接合位置において、シールド掘進機内に水が入らないように止水することが必要となる。
【０００３】
このような止水装置を設けたシールド掘進機として、たとえば特開平１１−３３６４７２号公報に開示されたトンネル掘削機がある。このトンネル掘削機は、第一シールド掘削機と第二シールド掘削機とを向かい合わせ、第一シールド掘削機に設けられた外筒によって第二シールド掘削機のカッタヘッド機構を覆う。それから、第二シールド掘削機に設けられたシールジャッキにより、外筒の先端部内周面にシール部材を圧接して止水するシール機構を備えるものである。
【０００４】
また、シールド掘進機の後方におけるテールプレートに取り付けられ、シールド掘進機とセグメントの間の間隙を止水する止水シール装置がある。このような止水シール装置として、たとえば実公平６−３０９５８号公報に開示されたものがある。この止水シール装置は、圧力流体の注入にともない外周側から加圧されて径方向に膨らむ円環状の可とう性部材と、この可とう性部材の径方向内側への膨らみに応じて起立する環状のシールリングとを備えている。この止水シール装置は、可とう性部材が膨らんでシールリングを起立させることにより、その後端部がトンネルを構成するセグメントの外周面に押し付けられて止水するというものである。
【特許文献１】特開平１１−３３６４７２号公報
【特許文献２】実公平６−３０９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記特許文献１に開示されたトンネル掘削機におけるシール機構では、シール部材を外筒に圧接させるためのシールジャッキが設けられている。このため、シールジャッキを設けるためのある程度広いスペースを確保しなければならないという問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示された止水シール装置を、シールド掘進機間の接合部分の止水装置として用いることが考えられる。ところが、上記特許文献２に開示された止水シール装置では、単に可とう性部材を膨張させてシールリングを起立させて、トンネルに押し付けるものである。このため、押し付け力をあまり大きくできないという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、シールド掘進機の外部と内部との間の止水性を高くすることができるシールド掘進機における止水装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機における止水装置は、シールド掘進機における止水対象間隙を止水するシールド掘進機における止水装置であって、シールド掘進機における止水対象間隙が、シールド掘進機の能動部と受動部との間に形成されており、シールド掘進機の受動部に押圧されて、止水対象間隙を止水する止水部材がシールド掘進機の能動部に設けられ、シールド掘進機の能動部に、止水部材をシールド掘進機の受動部に押圧する弾性膨張部材が設けられており、弾性膨張部材には、弾性膨張部材の膨張方向を規制する膨張方向規制部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るシールド掘進機における止水装置は、シールド掘進機の受動部にシールド掘進機の能動部に形成された止水部材が押圧されてシールド掘進機と外部との止水がなされる。ここで、止水部材を押し付ける弾性膨張部材が設けられているが、この弾性膨張部材には、その膨張方向を規制する膨張方向規制部材が設けられている。このため、止水部材を押し付ける方向に弾性膨張部材を膨張させることができるので、止水部材を大きな力で押し付けることができる。その結果、高い止水性を発揮することができる。
【００１０】
ここで、止水対象間隙が、第一シールド掘進機の外胴部に第二シールド掘進機の内筒部を挿入する際に、外胴部と内筒部との間に形成されるものであり、シールド掘進機の能動部が、第一シールド掘進機における外胴部の内側または第二シールド掘進機における内筒部の外側の一方に設けられ、シールド掘進機の受動部が、第一シールド掘進機における外胴部の内側または第二シールド掘進機における内筒部の外側の他方とされている態様とすることができる。
【００１１】
第一シールド掘進機と第二シールド掘進機でトンネルの両方向からシールド掘進機を発進させてシールドトンネルを形成する際、両シールド掘進機で掘進したトンネルの接合部における止水が問題となる。ここで、本発明では、第一シールド掘進機の外筒部の内側と第二シールド掘進機の内筒部の外側にそれぞれ止水装置の能動部および受動部を形成しているので、両シールド掘進機によって形成したトンネルを接合する際に、高い止水性を発揮することができる。
【００１２】
なお、本発明における止水対象間隙としては、第一シールド掘進機の外筒部の内側と第二シールド掘進機の内筒部の外側以外に、たとえばシールド掘進機におけるテールシール部を挙げることができる。
【００１３】
また、弾性膨張部材が、膨張方向規制部材としての布を有する布入りゴム材からなる態様とするのが好適である。
【００１４】
弾性方向規制部材としての布を有する弾性膨張部材を用いることにより、弾性膨張部材を容易に製造することができる。
【００１５】
また、止水部材が、第一シールド掘進機における外胴部の内側および第二シールド掘進機における内筒部の一方に沿って形成された環状の本体部を有し、本体部の先端に主リップ部が形成されており、本体部の胴部に突条からなる副リップ部が設けられている態様とするのが好適である。
【００１６】
このような主リップ部および副リップ部を設けることにより止水部材による止水性をさらに高いものとすることができる。
【００１７】
さらに、主リップ部は、副リップ部よりも低硬度とされている態様とすることもできる。
【００１８】
主リップ部が低硬度とされていることにより、強い押し付け力で押し付けられた止水部材の外側から水圧が掛かったときに、主リップの先端部が確実に押し付けられるので、さらに止水性を良好なものとすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シールド掘進機の外部と内部との間の止水性を高くすることができるシールド掘進機における止水装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２１】
図１は、本発明の実施形態に係る止水装置の側断面図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る止水装置１は、膨張部材であるゴムシート２と止水部材である止水シール３とを備えている。この止水装置１は、図２に示すように、第一シールド掘進機５の外胴部１１に設けられている。また、本発明の能動部である第一シールド掘進機５の外胴部１１には、留め金具４が設けられており、この留め金具４により止水シール３が留められて、外胴部１１に収容されている。
【００２３】
図２に示すように、第一シールド掘進機５は、外胴部１１の先端部に設けられた第一カッタ装置１２を備えている。第一カッタ装置１２は、カッタ部１２Ａとこのカッタ部１２Ａとともに移動する内筒部１２Ｂを備えている。カッタ部１２Ａおよび内筒部１２Ｂは、外胴部１１に対して相対的に後退可能とされている。第一カッタ装置１２の後部には、内胴部１３が設けられており、内胴部１３には、セグメントＳを押圧して反力をとるシールドジャッキ１４および外胴部１１に接続された摺動ジャッキ１５が取り付けられている。さらに、外胴部１１には、外胴部１１の首振りを行うための中折れジャッキ１６が設けられている。この中折れジャッキ１６は、後に説明する連結棒と交換可能とされている。
【００２４】
止水装置１におけるゴムシート２は、図１に示すように、ゴムシート本体２１と、膨張方向規制部材である布２２とを備えている。ゴムシート２は、第一シールド掘進機５における外胴部１１の内側面の周方向に沿って配設されている。このゴムシート本体２１の中に、ゴムシート本体２１の全体にわたって布２２が配設されており、布２２はゴムシート２が膨張する際の膨張方向が均一になるように規制している。
【００２５】
また、止水シール３は、図３に示すように、鋼製である板状の芯材３１を複数備えている。芯材３１は、外胴部１１の周方向にわずかに離間して配置されている。また、芯材３１の後端部は、外胴部１１に対して回動可能に取り付けられており、芯材３１の先端部が外胴部１１の中心方向に向けて傾動するようになっている。
【００２６】
芯材３１は、ゴム膜３２によって覆われている。ゴム膜３２は、複数の芯材３１のすべてを覆い、外胴部１１における内周面に沿って連続して形成されている。ゴム膜３２の先端部には、主リップ部３３が形成されている。主リップ部３３は、外胴部１１の周方向に連続して形成されており、芯材３１が外胴部１１の中心部に向けて傾動することにより、図１に仮想線で示す本発明の受動部である第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂに当接させられる。
【００２７】
さらに、ゴム膜３２における先端部よりもやや後方位置には、突条からなる円環状の副リップ部３４が設けられている。副リップ部３４は、断面三角形状の円環状をなしており、芯材３１が傾動したときに、この副リップ部３４の下端部が最初に第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂに当接する。また、副リップ部３４は、ゴム膜３２と同じ材質で形成されており、主リップ部３３は副リップ部３４よりも低硬度となるようにされている。これらの主リップ部３３および副リップ部３４が第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂに当接して、シールド掘進機５，６の内部と、それらの外部との間における止水対象間隙が止水される。
【００２８】
また、留め金具４は、前金具４Ａと後金具４Ｂとを備えている。このうちの後金具４Ｂ部分に止水シール３における後端部が枢着されており、止水シール３が傾動するようになっている。
【００２９】
止水装置１は、第一シールド掘進機５によるシールドトンネルの掘削中等、通常の状態では、止水シール３の先端部は、前金具４Ａの後端部に係止された状態となっている。この止水シール３と外胴部１１との間に、ゴムシート２が折り畳まれた状態で収容されている。
【００３０】
さらに、ゴムシート２と外胴部１１との間には、図示しないエアチューブに一端部が設けられており、このエアチューブの他端部はエアポンプに接続されている。このエアポンプからエアチューブを介してゴムシート２と外胴部１１との間にエアを供給することにより、ゴムシート２が膨張する構造となっている。
【００３１】
以上の構成を有する本実施形態に係る止水装置１の動作、作用について説明する。
【００３２】
止水装置を使用する前段階として、図４に示すように、第一トンネル掘削位置まで掘進した第一シールド掘進機５と、第二トンネル掘削位置まで掘進した第二シールド掘進機６とが向かい合う。それから、第一シールド掘進機５におけるシールドジャッキ１４を収縮させるとともに、摺動ジャッキ１５を伸長させる。この段階では、中折れジャッキに代えて連接棒１７が取り付けられている。こうして、内胴部１３および第一カッタ装置１２を後退させて、第一カッタ装置１２を外胴部１１の内側に収容する。
【００３３】
続いて、第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１を前進させて、第一シールド掘進機５の外胴部１１内に進入させる。このとき、第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１には、図示しない洗浄装置が設けられており、この洗浄装置によって第一シールド掘進機５における外胴部１１の内側面および止水装置１を洗浄する。そのまま、さらに第二カッタ装置４１を前進させ、図５に示すように、第二カッタ装置４１における内筒部４１Ｂと第一シールド掘進機５の外胴部１１に設けられた止水装置１とがラップする位置で、第二カッタ装置４１を停止させる。
【００３４】
この位置まで第二カッタ装置４１が前進して停止したら、図示しないエアポンプで外胴部１１とゴムシート２との間にエアを供給する。このときのエアの供給量は、たとえばゴムシート２に掛かる圧力が、水圧よりも０．３Ｍｐａ以上となるように調整するのが望ましい。こうして、エアを供給すると、止水シール３に圧力が伝えられ、前金具４Ａに係止された状態から解放されて、止水シール３が、その後端部を軸として回動して開放する。この止水シール３の開放に伴い、図１に仮想線で示すように、ゴムシート２が膨張する。そして、膨張したゴムシート２の膨張力によって、止水シール３が第二シールド掘進機６の内筒部４１Ｂの外側に押し付けられる。
【００３５】
図６（ｂ）に示すように、止水シール３が第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂに押し付けられると、まず止水シール３の副リップ部３４が内筒部４１Ｂに押し付けられる。この状態から、さらに止水シール３を押し付けると、副リップ部３４が変形し、内筒部４１Ｂに対する密着面積が増してその止水性を高めていく。そのままさらに押し付け力を大きくすると、主リップ部３３が内筒部４１Ｂに接触し、押し付けられる。この主リップ部３３でさらに高い止水性を発揮させることができる。このようにして、シールド掘進機５，６の内部と、その外側とが止水シール３によって止水される。
【００３６】
このとき、本実施形態に係る止水装置１では、ゴムシート２として、ゴムシート本体２１の全体にわたって布２２が配設されたものを用いている。この布２２の作用により、ゴムシート２の膨張方向が均一に規制されて、止水シール３を第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂに確実に押し付けることができる。
【００３７】
ここで、ゴムシートとして、布入りでないものと布入りのものとを比較する。図６（ａ）は、布が入っていないゴムシートで止水シールを押し付けた状態を示す模式図、図６（ｂ）は、布が入ったゴムシートで止水シールを押し付けた状態を示す模式図である。
【００３８】
図６（ａ）に示すように、布が入っていないゴムシート５０で止水シール３を押し付けた場合、ある程度ゴムシート５０を膨張させた状態で止水シール３の押し付け力は飽和してしまう。図６（ａ）に示す状態より大きくゴムシート５０を膨張させたとしても、止水シール３と外胴部１１との間の開口部の方向にゴムシート５０は膨張してしまう。このため、止水シール３を押し付ける押し付け力を大きくすることができないものである。
【００３９】
これに対して、図６（ｂ）に示すように、布が入ったゴムシート２を用いた場合には、ゴムシート２が均等に膨張するので、ゴムシート２を膨張させることにより、その膨張力で止水シール３を内筒部４１Ｂに押し付ける押し付け力を大きくすることができる。したがって、強い押し付け力で止水シール３を押し付けることができるので、止水性を向上させることができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る止水装置１では、止水シール３として、先端の主リップ部３３が副リップ部３４より低硬度とされている。このため、外側から水が入り込もうとしても、さらに高い止水性を発揮することができる。この点について説明する。
【００４１】
図７（ａ）は、主リップ部が高硬度（副リップ部と同程度の硬度）である止水シールを押し付けた状態を示す模式図、図７（ｂ）は、主リップ部が低硬度である止水シールを押し付けた状態を示す模式図である。
【００４２】
図７（ａ）に示すように、主リップ部６１が高硬度である止水シール６０では、止水シール６０を内筒部４１Ｂに押し付けた後、主リップ部６１が反り返ってしまう。このため、止水シール６０を押し付けたときに、土砂Ｄを噛んでいた場合には、主リップ部６１と内筒部４１Ｂとが離れてしまい、止水性の低下を招くことが懸念される。
【００４３】
これに対して、図７（ｂ）に示すように、主リップ部３３が低硬度である止水シール３を用いた場合、混入した土砂Ｄに対する追従性が高くなる。その結果として、セルフシール性が期待できることから、高い止水性を発揮させることができる。
【００４４】
このように、高い止水性を発揮する止水装置１を用いて、第一シールド掘進機５における外胴部１１と第二シールド掘進機６における第二カッタ装置４１の内筒部４１Ｂとをシールしている。したがって、２つのシールド掘進機５，６の接合部分におけるシールド掘進機５，６の外部と内部との間の止水性を高くすることができる。
【００４５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、第一シールド掘進機の外胴部に止水装置を設けているが、たとえば第二シールド掘進機の内筒部に止水装置を設ける態様とすることができる。この場合には、洗浄装置は第一シールド掘進機の外胴部に設けるのが好適である。
【００４６】
また、上記実施形態では、第一シールド掘進機と第二シールド掘進機との間における止水対象間隙を例に説明したが、たとえばシールド掘進機におけるテールシール部などを止水対象間隙とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係る止水装置の側断面図である。
【図２】第一シールド掘進機の要部側断面図である。
【図３】止水シールの拡大側断面図である。
【図４】シールドトンネルの接合工程を示す側断面図である。
【図５】図４に続く工程を示す側断面図である。
【図６】（ａ）は、布が入っていないゴムシートで止水シールを押し付けた状態を示す模式図、（ｂ）は、布が入ったゴムシートで止水シールを押し付けた状態を示す模式図である。
【図７】主リップ部が高硬度である止水シールを押し付けた状態を示す模式図、（ｂ）は、主リップ部が低硬度である止水シールを押し付けた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４８】
１…止水装置
２…ゴムシート
３…止水シール
４…留め金具
４Ａ…前金具
４Ｂ…後金具
５…第一シールド掘進機
６…第二シールド掘進機
１１…外胴部
１２…第一カッタ装置
１２Ａ…カッタ部
１２Ｂ…内筒部
１３…内胴部
１４…シールドジャッキ
１５…摺動ジャッキ
１６…中折れジャッキ
２１…ゴムシート本体
２２…布
３１…芯材
３２…ゴム膜
３３…主リップ部
３４…副リップ部
４１…第二カッタ装置
４１Ｂ…内筒部
Ｓ…セグメント
Ｄ…土砂
【図１】
2005120795.tif 000003
【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】
2005120795.tif 000009