(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルを構築するシールド機であって、
軸方向に交互に透水部と非透水部を配置した透水性セグメントを使用し、
シールド機の掘削断面形状に合わせた断面形状を有し内側が空洞の筒状物であるテールプレートであって、
地盤に接する側のテールプレートを外側テールプレートとし、
前記外側テールプレートの軸心側に中間テールプレートを設け、
前記中間テールプレートの軸心側に内側テールプレートを設け、
テールプレートとセグメントの間に介在するテールシールであって軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられるテールシールを、前記中間テールプレートと前記内側テールプレートのそれぞれの掘進方向反対側の端部付近の内側に設け、
少なくとも一方のテールシールは透水性セグメントの非透水部に接触している、
透水性セグメント用シールド機。
【請求項２】
請求項１において、
前記中間テールプレートが移動した時に、前記外側テールプレートと、前記透水性セグメントと、前記中間テールプレートに設けたテールシールと、の間であって、前記テールシールより掘進方向反対側に間隙ができる場合であって、
前記透水性セグメントに備えた注入口が前記間隙に面する場合に、
前記注入口より透水性材料からなる裏込材を注入し、前記間隙を充填することを特徴とした、
透水性セグメント用シールド機。
【請求項３】
トンネルを構築するシールド機であって、
軸方向に交互に透水部と非透水部を配置した透水性セグメントを使用し、
シールド機の掘削断面形状に合わせた断面形状を有し内側が空洞の筒状物であるテールプレートであって、
地盤に接する側のテールプレートを外側テールプレートとし、
前記外側テールプレートの軸心側に内側テールプレートを設け、
前記外側テールプレートの掘進方向反対側の端部より掘進方向の位置に、
テールプレートとセグメントの間に介在するテールシールであって軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられるテールシールを設け、
前記内側テールプレートの掘進方向反対側の端部付近の内側に前記テールシールを設け、
少なくとも一方のテールシールは透水性セグメントの非透水部に接触しており、
前記透水性セグメントに備えた注入口より、透水性材料からなる裏込材を注入し、前記外側テールプレートと、それに設けたテールシールと、透水性セグメントと、の間であって、前記テールシールより掘進方向反対側の間隙を充填することを特徴とした、
透水性セグメント用シールド機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透水性セグメント用シールド機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシールド機はテールプレート後方端部において、例えばテールシールｂ１を二重にし、その間にテール充填材ｂ２を充填する。これによって、テールプレートａとその内側に組み立てたセグメントの間から裏込材や地下水等が流入するのを防ぐことができる。
一方、取水等を目的としたトンネルを構築する場合はセグメントを透水性材料によって作成する。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来のシールド機のテールシール構造を透水性セグメントに適用した場合は、次のような問題点がある。
＜イ＞セグメントｃを通して地下水等がテールプレートａとセグメントｃの間に流入する（図９参照）。
＜ロ＞テールシールはテールプレートが移動する時も、常にセグメントと接触している。透水性セグメントは一般に使用されるコンクリートセグメント等より表面が粗いため摩耗が激しい。
＜ハ＞テール充填材を使用した場合、透水性セグメントが目詰まりし透水性能が低下する。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、セグメントに透水性材料を使用した場合に地下水等の流入を防ぐ機能を有するシールド機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の透水性セグメント用シールド機は、軸方向に交互に透水部と非透水部を配置した透水性セグメントを使用し、シールド機の掘削断面形状に合わせた断面形状を有し内側が空洞の筒状物であるテールプレートを三重とする。
テールプレートとセグメントの間に介在するテールシールであって軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられるテールシールを、中間テールプレートと内側テールプレートのそれぞれの掘進方向と反対方向の端部付近の内側に設ける。
少なくとも一方のテールシールは透水性セグメントの非透水部に接触している。
請求項２に係る発明は、中間テールプレートが移動した時に、外側テールプレートと、透水性セグメントと、中間テールプレートに設けたテールシールと、の間に間隙ができる場合であって、透水性セグメントに備えた注入口が前記間隙に面する場合に、透水性材料からなる裏込材で前記間隙を充填する。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明を二重のテールプレートで構成したものである。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
以下図１、２を参照しながら本発明の透水性セグメント用シールド機の実施例について説明する。
【０００７】
＜イ＞本発明の実施の前提条件
本発明は、取水等の目的でトンネルを構築する場合であって、透水性材料を含むセグメントを使用し、シールド機で掘削を行う場合に適用する。
【０００８】
＜ロ＞テールプレート
テールプレート（外側テールプレート１、中間テールプレート２、内側テールプレート３）は、シールド機の掘削断面の形状に合わせて円形、楕円形、四角形等の断面形状を有し、内側が空洞の筒状物である。
一般に複数の鋼板等を組み合わせて作成する。
外側テールプレート１と内側テールプレート３は、連結具１１によって連結する。
中間テールプレート２は、推進ジャッキ５と同調して動く中間プレート移動装置２３により動く。
【０００９】
＜ハ＞第１テールシール
中間テールプレート２の後端部付近に取り付ける第１テールシール２１は、可撓性材料からなり、中間テールプレート２の内側全周に貼り付け、軸心方向の端部が透水性セグメント４に接触する。
第１テールシール２１は掘進方向側からの圧力によって開き、その反対方向から圧力に対しては閉じる構造とする。
【００１０】
＜ニ＞第２テールシール及び内側テールシール
第２テールシール２２は、前記第１テールシール２１より掘進方向側の中間テールプレート２の内側全周に貼り付ける。
第２テールシール２２は、加圧減圧によって内径又は接触圧力を自在に変えることができる。
第２テールシールの一実施例について図８に示す。中間テールプレート２の内側に平行にガイドレール２２ａを取り付け、その間に弾性体２２ｄにより中間テールプレート２から吊り下げられた接触力可変シール２２ｂを配置する。充填材２２ｃは空気、水、油等を使用する。充填材２２ｃを注入し加圧すると接触力可変シール２２ｂのセグメントに対する接触力は増加する。また、減圧すると接触力可変シール２２ｂのセグメントに対する接触力は減少する。
他の第２テールシール２２の実施例としては、強化ゴムチューブ等のように伸縮性材料で内部に空洞を有するもので構成される。この場合は、加圧によってテールシールは膨張し、減圧によって収縮する。
内側テールシール３１は、内側テールプレート３の後端部付近の内側全周に貼り付け、その構成、材質は上記第２テールシール２２と同じである。
【００１１】
＜ホ＞止水材
止水材９は、重なり合う各テールプレートの各軸心側に配置するテールプレートの後端部付近の外側全周に一箇所以上配置する。各軸心側テールプレートに取り付けた前記止水材９は、各地山側テールプレートの内側に接触する。
止水材９としては、強化ゴム（Ｏリング等）等外側テールプレートと摺動しても摩耗の少ない材料を使用する。
【００１２】
＜ヘ＞透水性セグメント
透水性セグメント４は、透水部４１と非透水部４２を軸方向に交互に配置したものである。構成割合は、透水部４１の方が非透水部４２より大きい。
透水部４１には、ポーラスコンクリートや混合けい砂等を使用する。
透水部４１の軸心側には、例えば鉄板等のように不透水性材料の層を設ける（図示せず）。その層には、透水部４１の透水性材料からなる部分とセグメントの軸心側の空洞をつなぐ穴と蓋を設ける（図示せず）。
非透水部４２は、ダクタイルセグメント、スチールセグメント、コンクリートセグメント等を使用する。
【００１３】
＜ト＞裏込注入口
裏込注入口４３は、セグメントの軸心側と地山側を繋ぐ穴であり、非透水部４２又は透水部４１に設ける。裏込注入口４３は、セグメントの周方向に複数個設ける。
裏込材４４は、例えば混合けい砂等の様に水中において又は水と混合して流動性のある透水性材料を使用する。
【００１４】
＜チ＞その他の実施例
掘削中にセグメントの１スパンの長さが変化する場合は、外側テールプレート１と内側テールプレート３を連結しない。この場合、内側テールプレート３は別途設けた装置により移動させる。この結果、内側テールプレート３は推進ジャッキ５と独立して動かすことができ、１スパンの長さが掘削中に変化する曲線部にも対応できる。
【００１５】
＜リ＞その他の構成
上記の三重管の構成から中間テールプレート２を取り除き、外側テールプレート１に前記第１テールシール２１と前記第２テールシール２２を取り付けた二重管の構成とすることもできる。
図７に二重管の場合の実施例を示す。
この場合、外側テールプレート１の掘進方向と反対側の端部から透水性セグメント一スパン分掘進方向側に前記第１テールシール２１を取り付け、その更に掘進方向側に前記第２テールシール２２を取り付ける。
また、内側テールプレート３を推進ジャッキ５と同調して移動させるための内側プレート移動装置３２を設ける。
【００１６】
【実施例】
以下図２〜６を参照に、本発明の施工実施例について説明する。
【００１７】
＜イ＞セグメントの組立て
推進ジャッキ５のアームを縮め、透水性セグメント一スパン分の透水部４１及び非透水部４２を組み立てる。
この時、中間テールプレート２後方に設けた第２テールシール２２は加圧した状態で非透水部４２に接触している。このため、第２テールシール２２と非透水部４２に遮られ、地下水等は中間テールプレート２とセグメントの間には流入しない。
また、外側テールプレート１と中間テールプレート２の間には止水材９が設置されているため、その隙間に地下水等は流入しない。
以上の工程を図２，３に示す。
【００１８】
＜ロ＞中間テールプレートの移動
中間テールプレート２は、中間プレート移動装置２３により推進ジャッキ５に同調して移動する。
中間テールプレート２を移動する前に、内側テールプレート３に取り付けた内側テールシール３１を加圧して非透水部４２に接触させる。中間テールプレート２移動中は、内側テールプレート３は停止している。
中間テールプレート２に取り付けた第２テールシール２２は減圧して、セグメントとの接触を避けるか又はセグメントへの接触圧力を低下させる。
内側テールプレートの外側に設けた止水材９と、内側テールシール３１と、非透水部４２に遮られ、地下水等は内側テールシール３１より掘進方向側に流入しない。
また、中間テールプレート２移動時には、第２テールシール２２はセグメントに接触していないか又はセグメントへの接触圧力が低下しているため摩耗が少ない。
以上の工程を図４に示す。
【００１９】
＜ハ＞裏込材注入
上記第２テールシール２２が内側テールシール３１と同一の非透水部４２に接触する位置に到達した時、中間テールプレート２は停止する。その後、第２テールシール２２を加圧すると非透水部４２に接触する。
第１テールシール２１より掘進方向側に加圧された地下水等がある場合は、第１テールシール２１が圧力によって掘進方向と反対側に開くため排出される。
裏込材４４は、外側テールプレート１と透水性セグメント４の間隙を充填するために注入する。
透水性材料をセグメントの外周に充填することにより、集水面積が充填しない場合に比べて広くなる。
裏込注入口４３に注入機（図示せず）を繋ぎ、裏込材４４を注入する。
注入された裏込材４４は、前記第１テールシール２１より掘進方向側には流入しない。このため、前記第２テールシール２２は裏込材４４に妨げられることなく軸心側の内径又は接触圧力を変化させることが可能となる。
以上の工程を図５に示す。
【００２０】
＜ニ＞外側テールプレート及び内側テールプレートの移動
外側テールプレート１は、掘進に併せて推進ジャッキ５とともに移動する。内側テールプレート３と外側テールプレート１は連結されており同時に移動する。このため、内側テールプレート３を移動させるための装置を別に設ける必要がない。
内側テールプレート３の移動時は、内側テールシール３１を減圧してセグメントとの接触を避けるか又はセグメントへの接触圧力を低下させる。このため、移動時のセグメントとの接触による内側テールシール３１の摩耗は少ない。
この時、中間テールプレート２は停止した状態で、第２テールシール２２は非透水部４２に接触しているため、地下水等は第２テールシール２２より掘進方向側には流入しない。
以上の工程を図６に示す。
【００２１】
【本発明の効果】
本発明の透水性セグメント用シールド機は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられる２つのテールシールのうち必ず一方のテールシールは、透水性セグメントの非透水部に接触している。このため、掘進しても地下水等がテールシールより掘進方向側に流入しない。
＜ロ＞軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられる２つのテールシールを使用し、移動中のテールプレートに取り付けたテールシールは減圧させる。このため、テールプレート移動時にテールシールがセグメントに接触しないか又はセグメントへの接触圧力が低下するので、テールシールの摩耗が少ない。
＜ハ＞外側テールプレートと透水性セグメントの間に一時的に間隙が生じるので、透水性材料からなる裏込材を注入できる。このため、集水面積が裏込め材を充填しない場合より広くなり集水性能が向上する。
＜ニ＞軸心側の内径又は接触圧力を自在に変えられる２つのテールシールのうち必ず一方のテールシールは加圧されている。つまり、セグメントは外側から大きさの等しい圧力を受けている。このため、セグメントは真円に近い形で形状が保持され、テールプレートとセグメントの間隙であるテールクリアランスが常に確保される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透水性セグメント用シールド機の実施例の説明図
【図２】新規セグメント組立前の実施例の縦断面図
【図３】新規セグメント組立時の実施例の縦断面図
【図４】中間テールプレート移動時の実施例の縦断面図
【図５】裏込材注入時の実施例の縦断面図
【図６】内側テールプレート移動時の実施例の縦断面図
【図７】本発明を二重管で構成した場合の実施例の縦断面図
【図８】第２テールシールの一実施例の縦断面図
【図９】透水性セグメントに従来のシールド機を適用した場合の地下水等の流れの説明図
【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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