(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進されたトンネルの周壁を所定の間隔を空けて内型枠によって覆い、この内型枠と前記周壁との空間をリング状の妻型枠で閉塞し、この妻型枠を通して前記空間内に直打ちでコンクリートを打設するようにしたトンネル掘削機において、前記妻型枠の外周面にリング状溝を形成し、このリング状溝に溝深さ方向へ移動可能に外周シールを嵌合すると共に、この外周シールを常に外方へ押上・付勢する流体付勢手段を溝底部に配設し、かつ前記外周シールは、円周方向へ複数分割された硬質の合成樹脂材間に薄板状のゴムパッキンを介装してなることを特徴とするトンネル掘削機の妻型枠装置。
【請求項２】
前記合成樹脂材は、台形状に複数分割され、互いのテーパ面が合致するように円周方向へ互い違いに配置されることを特徴とする請求項１記載のトンネル掘削機の妻型枠装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機の妻型枠装置に係り、特に、ＥＣＬ（Excluded Concrete Lining）による覆工方法を採用したトンネル掘削機の妻型枠装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記覆工方法を採用したトンネル掘削機として、泥水式シールド掘削機が良く知られている。これは、外形円筒状のシールド掘削機本体の前面部に設けたカッタヘッドで地盤を掘削しつつ、掘進されたトンネルの周壁を所定の間隔を空けて内型枠によって覆い、この内型枠と前記周壁との間に鉄筋を配置するなどして、直打ち（場所打ち）でコンクリートを打設し、その養生・硬化を待って覆工を行うものである。
【０００３】
そして、前述したような泥水式シールド掘削機では、前記トンネルの周壁と内型枠との空間を閉塞するためのリング状の妻型枠（装置）が設けられ、該妻型枠を通して前記コンクリートが打設されると共に、妻型枠ジャッキの伸縮により前記空間内を前後方向（トンネルの長手方向）へ摺動可能になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した覆工方法において、妻型枠の外周面には掘削機本体のスキンプレート内周面に摺（弾）接して当該部位の止水（シール）を行う妻型枠シールが嵌装される。
【０００５】
従来、この妻型枠シールにリング状のゴムシールを用い、縮径状態（自由状態）で組み付けた後、ボルトで締めることで縦に変形させて（拡径させて）所定のシール機能を得ていた。
【０００６】
そのため、ボルトで締める作業が面倒であると共に、ゴムと鉄製のスキンプレートとの摺動摩擦が大きく妻型枠の円滑な作動が損なわれるという問題点があった。また、スキンプレートの製作誤差による周長の変化や掘進時のスキンプレートの変形に十分追従することが出来ず、シール性が低下するという不具合もあった。
【０００７】
本発明は、前述した実情に鑑み提案されたもので、妻型枠における外周シールの組付性やシール性の向上が図れるトンネル掘削機の妻型枠装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成する本発明のトンネル掘削機の妻型枠装置は、掘進されたトンネルの周壁を所定の間隔を空けて内型枠によって覆い、この内型枠と前記周壁との空間をリング状の妻型枠で閉塞し、この妻型枠を通して前記空間内に直打ちでコンクリートを打設するようにしたトンネル掘削機において、前記妻型枠の外周面にリング状溝を形成し、このリング状溝に溝深さ方向へ移動可能に外周シールを嵌合すると共に、この外周シールを常に外方へ押上・付勢する流体付勢手段を溝底部に配設し、かつ前記外周シールは、円周方向へ複数分割された硬質の合成樹脂材間に薄板状のゴムパッキンを介装してなることを特徴とする。
【０００９】
また、前記合成樹脂材は、台形状に複数分割され、互いのテーパ面が合致するように円周方向へ互い違いに配置されることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル掘削機の妻型枠装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
［実施例］
［構成］
図１は本発明の一実施例を示す、妻型枠装置の要部断面図、図２は同じく妻型枠装置の平面図、図３は同じくＥＣＬを採用した泥水式シールド掘削機の側断面図、図４は同じく切刃側から見た妻型枠装置の全体配置図、図５は同じくテール側から見た妻型枠装置の全体配置図、図６は同じく妻型枠装置の全体側断面図である。
【００１２】
図３に示すように、掘削機本体１の円筒状スキンプレート１ａ前側の隔壁（バルクヘッド）２には、カッタヘッド３が、中間支持方式により回転自在に装着される。カッタヘッド３の前面部には図示しない多数のカッタビットが装着されると共に外周部には適当数のコピーカッタ４がジャッキ５を介して伸縮（出没）可能に装着される。そして、カッタヘッド３の後部にはリングギア６が固定される。
【００１３】
前記隔壁２には、カッタヘッド駆動手段としてのカッタ旋回モータ７が取り付けられ、このカッタ旋回モータ７の駆動ギア８が前記リングギア６に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ７を稼働して駆動ギア８を回転駆動すると、リングギア６を介してカッタヘッド３が回転される。
【００１４】
前記カッタヘッド３と隔壁２とで画成されたチャンバ室１０内には、適当数のアジテータ１１が臨設され、それぞれ電動モータ１２により旋回可能となっている。また、前記チャンバ室１０内には、トンネル後方の送，排泥装置に接続・配管された送泥管１３及び排泥管１４の出口部及び入口部がそれぞれ開口されている。
【００１５】
前記スキンプレート１ａ後側のリング状補強部１５には、シールドジャッキ１６が円周方向へ所定間隔離間して多数本配設されると共に、妻型枠ジャッキ１７が複数本（図４中では、左右対称な２４本）配設される。これら妻型枠ジャッキ１７のピストンロッド先端は、図４及び図５に示すように、内型枠１９とスキンプレート１ａとの空間内に配置された後述の妻型枠１８にピン結合される。
【００１６】
また、前記リング状補強部１５には支持部材２０が組み付けられ、この支持部材２０上に前記内型枠１９を組み立てるエレクタ２１と組み立てた内型枠１９の真円（形状）保持を行う形状保持装置２２が装備される。尚、図３中２３は内型枠１９のフィーダ装置、２４は脱型装置、４０はコンクリート打設用の配管である。
【００１７】
前記妻型枠１８は、図６に示すように、前記スキンプレート１ａ（トンネルの周壁）と内型枠１９との空間を閉塞するためのリング状部材であり、その外周面にはスキンプレート１ａの内周面に摺（弾）接して当該部位の止水（シール）を行う外周シール２５が嵌装される。
【００１８】
また、妻型枠１８の内周面には内型枠１９の外周面と摺（弾）接して当該部位の止水（シール）を行う板状パッキンとしてのステンレスパッキン２６が装着され、パッキン押上げ装置としてのステンレスパッキン押上げ装置２７（図４の左右対称に配置された１２本のステンレスパッキン押上げジャッキ２８参照）により必要時にステンレスパッキン２６の先端側半部が押し上げられるようになっている。
【００１９】
また、妻型枠１８には、コンクリート打設口２９（図４及び図５の等間隔に配置された１６箇所参照）がその内部を貫通して穿設されると共に、硬化したコンクリートの打ち継ぎ面に水膨張シール３０を押し出す水膨張シール押出し装置３１（図５の左右対称に配置された１２本の水膨張シール押出しジャッキ３２参照）及び妻型枠１８の先端面に付着したデッドコンクリートを押し出す（剥離する）デッドコンクリート押出し装置３３（図５の左右対称に配置された１６本のデッドコンクリート押出しジャッキ３４参照）がそれぞれ内蔵される。
【００２０】
前記外周シール２５は、図１及び図２に示すように、前記妻型枠１８の外周面に同妻型枠１８のフランジ部１８ａと当て板３５とで形成（画成）されたリング状溝３６に溝深さ方向へ移動可能に嵌合される。そして、リング状溝３６の底部には前記外周シール２５を常に外方へ押上・付勢する流体付勢手段３７が配設される。
【００２１】
前記外周シール２５は、円周方向へ複数（例えば２４）分割された硬質のナイロン樹脂材２５ａ間に薄板状のゴムパッキン２５ｂを介装してなる。また、前記各合成樹脂材２５ａは、台形状にそれぞれ形成され、互いのテーパ面が合致するように円周方向へ互い違いに配置される。
【００２２】
前記流体付勢手段３７は、エアー（又は油等）の給，排で伸縮可能な密閉されたゴムパッキン３７ａと、このゴムパッキン３７ａの内部（内側）と図示しないエアーコンプレッサ等のエアー供給源とを結ぶべく妻型枠１８の内部に穿設されたエアー通路３７ｂとを有する。
【００２３】
［作用・効果］
このように構成されるため、カッタ旋回モータ７を稼働させてカッタヘッド３を回転させると共にチャンバ室１０内に送泥管１３より泥水を送りつつシールドジャッキ１６を伸ばして掘削機本体１を推進（前進）させると、カッタヘッド３に装着された多数のカッタビット（及びコピーカッタ４）が前方の地盤を掘削する。掘削された土砂はチャンバ室１０から排泥管１４によって外部に排出される。
【００２４】
この際、掘削機本体１の推進反力は、シールドジャッキ１６のピストンロッド先端が当接する内型枠１９と既に打設されて養生・硬化したコンクリートＣとの摩擦力が受け持つ。また、この掘進に伴い、内型枠１９は脱型装置２４及びフィーダ装置２３によりその最後位置のピースが順に打って返しで最前位置に組み立てられる。
【００２５】
ところで、前記掘進に先立って、スキンプレート１ａと内型枠１９との空間に前記妻型枠１８を挿入・組み付ける際は、ゴムパッキン３７ａの内部へのエアーの供給は行わない。
【００２６】
これにより、ゴムパッキン３７ａは収縮状態にあり、外周シール２５はそのゴムパッキン２５ｂを細めてリング状溝３６に深く嵌合した状態で容易に組み付けられる。
【００２７】
この結果、妻型枠１８は、その外周面とスキンプレート１ａの内周面との間に所定のクリアランスを確保でき、前記空間内に迅速かつ円滑に挿入・組み付けられる。
【００２８】
一方、妻型枠１８の挿入・組付け後は、前記ゴムパッキン３７ａの内部にエアー通路３７ｂを介して図示しないエアー供給源からエアーを供給する。
【００２９】
これにより、ゴムパッキン３７ａは伸長・膨らみ、外周シール２５全体を常に外方へ押上・付勢し、外周シール２５の外周面をスキンプレート１ａの内周面へ弾接させる。
【００３０】
この結果、十分なシール機能が得られると共に、硬質のナイロン樹脂材２５ａとスキンプレート１ａとの摩擦が小さいので、妻型枠１８の円滑な作動が期待できる。尚、この際、硬質のナイロン樹脂材２５ａは伸縮性がないため、スキンプレート１ａの内周面へ全周に亙って連続して弾接することは期待できないが、その分薄板状のゴムパッキン２５ｂがナイロン樹脂材２５ａ間の間隙の増大に伴い周方向へ膨らむことから、シール性は十分保持される。換言すれば、スキンプレート１ａの周長の変化に十分追従することができるのである。
【００３１】
また、硬質のナイロン樹脂材２５ａは複数分割されているため、掘進時のスキンプレート１ａの部分的な変形にも容易に追従することもできる。さらに、各ナイロン樹脂材２５ａは台形状にそれぞれ分割形成され、互いのテーパ面が合致するように円周方向へ互い違いに配置されるので、真っ直ぐに分割形成された場合に比較して、その部分的な交換作業が機内側から容易に行える。
【００３２】
尚、本実施例では、本発明のトンネル掘削機を泥水式シールド掘削機として説明したが、土圧式シールド掘削機に適用しても良く、また岩盤を掘削するトンネルボーリングマシンに適用することもできる。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、材質を特定しないリング状の外周シールを単に流体付勢手段で押上・付勢する構成にするとか、ナイロン樹脂材２５ａを真っ直ぐに分割形成するとか各種変更が可能であることはいうまでもない。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の請求項１に係るトンネル掘削機の妻型枠装置は、掘進されたトンネルの周壁を所定の間隔を空けて内型枠によって覆い、この内型枠と前記周壁との空間をリング状の妻型枠で閉塞し、この妻型枠を通して前記空間内に直打ちでコンクリートを打設するようにしたトンネル掘削機において、前記妻型枠の外周面にリング状溝を形成し、このリング状溝に溝深さ方向へ移動可能に外周シールを嵌合すると共に、この外周シールを常に外方へ押上・付勢する流体付勢手段を溝底部に配設し、かつ前記外周シールは、円周方向へ複数分割された硬質の合成樹脂材間に薄板状のゴムパッキンを介装してなるので、外周シールの組付性が向上すると共に、外周シールの追従性向上によりシール性の向上が図れる。また、外周シールは、円周方向へ複数分割された硬質の合成樹脂材間に薄板状のゴムパッキンを介装してなるので、硬質の合成樹脂材によるスキンプレート等との摩擦の低減により妻型枠の円滑な作動が期待できると共に、伸縮性のあるゴムパッキンの介在によりスキンプレート等の周長の変化に十分追従することができ、さらには、ナイロン樹脂材は複数分割されているため、掘進時のスキンプレート等の部分的な変形にも容易に追従することもできる。
【００３４】
本発明の請求項２に係るトンネル掘削機の妻型枠装置は、前記合成樹脂材は、台形状に複数分割され、互いのテーパ面が合致するように円周方向へ互い違いに配置されることを特徴とするので、真っ直ぐに分割形成された場合に比較して、その部分的な交換作業が機内側から容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例を示す、妻型枠装置の要部断面図である。
【図２】  同じく妻型枠装置の平面図である。
【図３】  同じくＥＣＬを採用した泥水式シールド掘削機の側断面図である。
【図４】  同じく切刃側から見た妻型枠装置の全体配置図である。
【図５】  同じくテール側から見た妻型枠装置の全体配置図である。
【図６】  同じく妻型枠装置の全体側断面図である。
【符号の説明】
１  掘削機本体
１ａ  スキンプレート
２  隔壁
３  カッタヘッド
４  コピーカッタ
５  ジャッキ
６  リングギア
７  カッタ旋回モータ
８  駆動ギア
１０  チャンバ室
１１  アジテータ
１２  電動モータ
１３  送泥管
１４  排泥管
１５  リング状補強部
１６  シールドジャッキ
１７  妻型枠ジャッキ
１８  妻型枠
１９  内型枠
２０  支持部材
２１  エレクタ
２２  形状保持部材
２３  フィーダ装置
２４  脱型装置
２５  外周シール
２５ａ  合成樹脂材
２５ｂ  ゴムパッキン
２６  ステンレスパッキン
２７  ステンレスパッキン押上げ装置
２８  ステンレスパッキン押上げジャッキ
２９  コンクリート打設口
３０  水膨張シール
３１  水膨張シール押出し装置
３２  水膨張シール押出しジャッキ
３３  デッドコンクリート押出し装置
３４  デッドコンクリート押出しジャッキ
３５  当て板
３６  リング状溝
３７  流体付勢手段
３７ａ  ゴムパッキン
３７ｂ  エアー通路
４０  コンクリート打設用配管
【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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