(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同時裏込め注入用管及び該管に先行する複数のカッタが配置された周面を有するシールドと、該シールドの通過を許す発進用又は到達用の立て坑の開口との間に適用される、気泡構造の弾性体からなるシール装置であって、前記シールドの通過を許す孔であって通過する前記シールドにより弾性的に拡開される孔と、前記シールドの先行カッタによる拡開を受ける部分に設けられ前記孔の軸線方向へ伸びる複数のスリットとを備え、前記先行カッタが通過する前記スリットは該先行カッタの側面に密接する、シール装置。
【請求項２】
前記シール装置は前記立て坑の開口の周面に接着可能である周面を有する、請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記孔の周面がシリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンでコーティングされている、請求項１又は２に記載のシール装置。
【請求項４】
前記孔の周面が、シリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンが含浸された布で被覆されている、請求項１または２に記載のシール装置。
【請求項５】
前記シール装置は互いに接合された複数のブロックからなる、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削に用いられるシールド、特に同時裏込め注入用管及び該管に先行する複数のカッタが設けられたシールドと、その発進又は到達に供される立て坑の開口との間に適用されるシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル構築のため、地中に設置された立て坑（発進立て坑）から他の立て坑（到達立て坑）に向けてシールドが地中を推進され、該シールドに引き続くセグメントリングからなるライニングが設置され、さらにライニングと地山との間に裏込め材料が充填される。
【０００３】
トンネルの掘削に用いられる前記シールドには、裏込め材料の充填をトンネル掘削とほぼ同時に行うことを可能とする同時裏込め注入用管が配置されたものがある。
【０００４】
同時裏込め注入用管はシールドの周面上に配置されており、シールド推進の抵抗となる。この抵抗の削減のため、シールドの周面に複数の先行カッタが配置されている。先行カッタは、シールドの推進の間、同時裏込め注入用管に先行して地山を掘削する。
【０００５】
ところで、従来、地下水の侵入を阻止するためのシール装置として、シールドの通過を許す孔が設けられたゴム製の板材から成るエントランスパッキンや流体の供給により膨張可能である袋体が用いられている。これらのシール装置は、シールドの発進及び到達の際に通過する立て坑の開口に設置され、該開口を経てシールドが移動するとき、シール装置の孔を通過するシールドの周面に前記孔の周縁部が密接し、立て坑内への地下水の流入を阻止する。
【０００６】
しかし、前記従来のシール装置では、複数の先行カッタ相互間に存する隙間を埋めることはできず、このため、特にシールドの発進に際し、これらの先行カッタ間の隙間を樹脂モルタルやエポキシ系充填材のような充填材で埋め、凹凸状態にあるシールドの周面を実質的に滑らかな状態にすることにより、シールドの周面に対するシール装置の密接を得ていた。
【０００７】
しかし、先行カッタ相互間の隙間を埋めることができるシール装置があれば、本来トンネル掘削に必要のない充填材による埋め込み作業を不要とし、トンネル掘削の作業効率をより促進することができる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、複数の先行カッタを有するシールドと立て坑との間の止水に適するシール装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
同時裏込め注入用管及び該管に先行する複数のカッタが配置された周面を有するシールドと、該シールドの通過を許す発進用又は到達用の立て坑の開口との間に適用される、気泡構造の弾性体からなるシール装置であって、前記シールドの通過を許す孔であって通過する前記シールドにより弾性的に拡開される孔と、前記シールドの先行カッタによる拡開を受ける部分に設けられ前記孔の軸線方向へ伸びる複数のスリットとを備え、前記先行カッタが通過する前記スリットは該先行カッタの側面に密接する。
【００１０】
シール装置は、前記立て坑の開口の周面に接着可能である周面を有するものとし、また、その孔の周面がシリコーンまたはポリテトラフルオロエチレンでコーティングされているもの、あるいはこれらが含浸された布で被覆されているものとすることができる。さらに、シール装置は互いに接合された複数のブロックからなるものとすることができる。
【００１１】
【発明の作用および効果】
本発明によれば、気泡構造の弾性体からなるシール装置に設けられた孔を規定する一部であるシールドの先行カッタの通過部分に、前記孔の軸線方向へ伸びる複数のスリットを設けたことから、シール装置の孔を通過するシールドの先行カッタにより孔が拡開されるとき、弾性的に圧縮されたスリット相互間部分の一部が前記先行カッタ相互間の空間を埋めかつ他の一部が前記先行カッタに密接する。他方、前記スリットが設けられていない他の部分は弾性的に圧縮され、シールドの周面に密接する。その結果、シールドの周囲が本発明のシール装置により確実に密閉される。
【００１２】
シール装置の前記孔の周面をシリコーン又はポリテトラフルオロエチレンでコーティングし、あるいはこれらの物質が含浸された布で被覆することにより、前記孔の周面の耐摩耗性を向上させることができる。シール装置はその周面（外周面）を立て坑の開口の周面に接着することにより、立て坑に容易に固定することができる。また、シール装置を複数のブロックからなるものとするときは、立て坑内へのシール装置の搬入及び立て坑内でのシール装置の設置作業を容易にすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２を参照すると、トンネルの掘削に用いられる円形のシールド１０と、該シールドを地中に発進させるための立て坑１２に設けられた、シールド１０の通過を許す開口１４の周面との間に、本発明に係るシール装置１６が配置されている。
【００１４】
シールド１０は発進用の立て坑１２から地中に推進され、この間に地山を掘削し、到達用の立て坑（図示せず）に到る。前記到達用の立て坑にはこれにシールド１０を受け入れるべく該シールドの通過を許す、発進用の立て坑の開口１４と同様の開口（図示せず）が設けられている。シール装置１６は、前記到達立て坑の開口にも、同様に適用することができる。
【００１５】
立て坑１２は、通常、開口１４の周縁部の補強のために設けられ立て坑１２の側壁１８の一部をなすコンクリート製のリング２０を有する。したがって、リング２０は実質的に開口１４を規定する。
【００１６】
シールド１０は、筒状の外殻２２と、外殻２２の周面（外周面）上に配置、固定された同時裏込め注入用管（図示せず）と、該同時裏込め注入用管に先行する複数の先行カッタ２４とを有し、前記同時裏込め注入用管はカバー２６で覆われている。
【００１７】
前記同時裏込め注入用管（及びカバー２６）と複数の先行カッタ２４とは、通常、これらを一組として、その２組が外殻２２の周方向に互いに間隔をおいて配置されている。図面にはその１組のみを示す。
【００１８】
前記同時裏込め注入用管は、シールド１０により掘削された地山の掘削壁面と、シールド１０に引き続いてその後方（図２において右方）に設置されるセグメントリングのようなライニングとの間に裏込め材料を射出するための開放端（図示せず）を有する。
【００１９】
先行カッタ２４は、シールド１０が地中を推進されるとき、前記同時裏込め注入用管（したがってカバー２６）に先行して地山を掘削し、前記同時裏込め注入用管の推進抵抗を低減する。カバー２６は、この推進抵抗をより一層低減するために設けられ、さらにカバー２６の前端部が傾斜状態にされている。
【００２０】
図示の複数の先行カッタ２４は、外殻２２の周方向に互いに間隔をおいて複数列（５列）に配置されている。また、各列には、複数（４つ）の先行カッタ２４が外殻２２の軸線方向へ互いに間隔をおいて配置されている。さらに、各列の複数の先行カッタ２４は互いに異なる高さ寸法を有し、外殻２２の前方から後方へ向けて高さ寸法が段階的に増大するように配置されている。
【００２１】
しかし、本発明の適用上、複数の先行カッタ２４の配列は図示の例に限定されない。例えば、先行カッタ２４の複数列が千鳥状に配置され、互いに隣接する二列の位置（外殻２２の軸線方向位置）が互いに異なるものでも良い。
【００２２】
また、図示の例では、外殻２２の周方向における全先行カッタ２４の配置長さ（周方向長さ）が、全先行カッタ２４の後方に位置するカバー２６の同方向における周方向長さより小さいものに設定されている。しかし、これらの周方向長さは必要に応じて任意に設定され、また、本発明のシール装置を限定するものではない。
【００２３】
シール装置１６は気泡構造の弾性体を板状に形成して成る。より詳細には、シールド１０の通過を許す円形の孔２７を有する板状の環体からなり、立て坑のコンクリート製リング２０内にこれと同軸的に配置され、その周面（外周面）において、例えば接着によりリング２０に液密に固定されている。
【００２４】
シール装置の孔２７は、シールドの外殻２２の外径より小さい直径を有する。このため、孔２７は、これをシールド１０が通過するとき、外殻２２、先行カッタ２４、外殻２２及びカバー２６により順次弾性的に拡開され、孔２７の周壁面が外殻２２の周面、先行カッタ２４及びカバー２６に密接する。
【００２５】
本発明のシール装置１６にあっては、先行カッタ２４による拡開を受ける部分２９に複数のスリット２８が設けられている。
【００２６】
スリット２８は、シール装置の孔２７の軸線方向へ伸びている。このため、スリット２８は孔２７の周壁面および前記環体の両面にそれぞれ直線状に現れている。複数のスリット２８を設けることにより、シール装置１６の前記部分２９が互いに接する複数の板状部分３０で構成される。スリット１６の相互間隔、すなわち板状部分３０の厚さ寸法は任意に定めることができるが、好ましくは、先行カッタ２４の列の相互間隔より小さい。
【００２７】
シール装置１６の前記部分２９に複数のスリット２８を設け、部分２９を複数の板状部分３０とすることにより、スリット２８を設けない場合と比べて、先行カッタ２４による拡開作用を受けるときの部分２９の弾性変形をより大きいものとし、弾性変形をした板状部分３０が先行カッタ２４の列の相互間を埋めかつ該列の側面に密接するようにすることができる（図３及び図４参照）。その結果、先行カッタ２４相互間を密閉し、これらの間を経て地下水が立て坑１２内に流入することを防止することができる。
【００２８】
図示の例では、３つの板状部分３０が先行カッタ２４の列間に圧縮された状態で受け入れられ、また、これらの３つの板状部分に隣接する２つの板状部分３０が先行カッタ２４の各列の頂面に接している。これらの板状部分３０は、さらに、先行カッタ２４から受ける前方向力のために前方に向けて弾性変形し、先行カッタ２４上の２列の板状部分３０がこれらの先端部で前方に向けて折れ曲がっている（図３）。
【００２９】
スリット２８は、図示の例のように、最も高い先行カッタ２４の高さ寸法よりも大きい長さ（シール装置の半径方向における長さ）を有するものとすることが望ましい。しかし、これに限らず、最も高い先行カッタ２４の高さ寸法よりも小さい長さ又はこれと同じ長さを有するものとしても良い。これによれば、スリット２８間の部分３０が半径方向に押し潰され、弾性変形することにより、先行カッタ２４相互間を埋める。
【００３０】
シールド１０がさらに推進されると、先行カッタ２４の後方に位置するカバー２６が板状部分３０を通過する。このとき、カバー２６によって複数の板状部分３０が前記半径方向における外方へ弾性的に圧縮され、前記板状部分が、カバー２６の表面と、カバー２６および外殻２２の境界とに密接する。その結果、立て坑の開口１４をカバー２６が通過するときのシールド１０と開口１４の周面との間からの地下水の流入が阻止される。
【００３１】
前記気泡構造の弾性体は、天然ゴム、ネオプレン等のゴム系材料、又はウレタン、ポリエチレンのような樹脂系材料からなる。また、前記気泡構造の弾性体の気泡構造は、独立発泡構造及び連続気泡構造のいずれでもよい。好ましくは、止水性を有する独立発泡構造のものである。連続気泡構造のものは、その気泡内に、地下水中の土砂が充填されることにより実質的な止水性を獲得する。なお、前記気泡構造の弾性体の硬度は、地下水圧の大きさ、シールド１０の偏心量の度合い、前記気泡構造の弾性体がその弾性を維持しうる最大限の圧縮量の大きさ等を考慮して定める。
【００３２】
シール装置１６である前記気泡構造の弾性体からなる環体は、好ましくは、その周方向へ伸びる複数のブロックであって、例えば接着剤を用いて互いに接合された複数のブロックからなる。これによれば、シール装置１６の立て坑１２内への搬入と、立て坑１２内におけるシール装置１６の設置とを容易に行うことができる。ただし、環状の単一の環体とすることを妨げるものではない。
【００３３】
シール装置の孔２２を規定する周面をシリコーン若しくはポリテトラフルオロエチレンでコーティングし、又はシリコーン又はポリテトラフルオロエチレンを前記周面に薄く含浸させておくことが望ましい。あるいは、シリコーン又はポリテトラフルオロエチレンが含浸された布を孔２２の前記周面に接着し、該周面を前記布で被覆することができる。これにより、シールド１０の周面との接触を受ける孔２２の周面の対摩耗性を向上させることができる。
【００３４】
本発明に係るシール装置は、図示の円形シールドに限らず、他の横断面形状、例えば２つの円が互いに連なった形状、いわゆる眼鏡形を呈する横断面形状を有するシールドとその発進用又は到達用の立て坑との間についても適用可能である。他の横断面形状を有するシールドの場合、シール装置には、シールドを通すために該シールドの横断面形状と相似形の孔が設けられる。
【００３５】
本発明のシール装置は、これが板状体からなる図示の例に限らず、任意の形状を有するものとすること、例えば全体にブロック状を呈するものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシール装置の部分縦断面図である。
【図２】シール装置をシールドの推進方向前方から見た部分立面図である。
【図３】シールドがシール装置の孔を通過している状態における該シール装置の部分縦断面図である。
【図４】図３に示すシール装置をシールドの推進方向前方からみた部分立面図である。
【符号の説明】
１０  シールド
１２，１４  立て坑及びその開口
１６，２７  シール装置及びその孔
２４  先行カッタ
２６  同時裏込め注入用管のカバー
２８  スリット
【図１】
0003967621.tif 000002
【図２】
0003967621.tif 000003
【図３】
0003967621.tif 000004
【図４】
0003967621.tif 000005