JP2001207776A - 坑口シール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で保管、運搬及び設置工事が容易
で、しかも、止水性に優れた坑口シール装置を提供す
る。 【解決手段】 坑口シール装置５は、掘削孔４の坑口３
と該掘削孔内に配設される管路形成体６，７との間を液
密に耐圧シールする。この坑口シール装置は、外周部が
坑口３に取り付けられ、且つ、管路形成体６，７の外形
よりも小さい開口８ｂを有する弾性パッキン８と、掘削
孔４の内部の水を吸収して体積膨張することにより、弾
性パッキン８の受圧面側からその開口周縁部を管路形成
体６，７の外周面に押しつける吸水膨張部材１０とを有
する。弾性パッキン８は省略できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は坑口に設置される坑
口パッキン装置に関し、更に詳しくは、坑口の内周面
と、該坑口に連通して地盤に掘削形成された掘削坑内に
配設されたトンネルセグメント、埋設管等の管路形成体
の外周面との間をシールする坑口パッキン装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、竪坑やトンネル坑等の坑口、
或いは地表に設けた坑口からシールド工法や推進工法に
よって地中に他の掘削坑、例えばトンネル坑、竪坑等を
構築することが行われている。シールド工法において
は、地盤を掘削する掘進機の後方部でセグメントを管状
に又は一部開放した周枠状に組み立てる作業を順次行う
ことにより、掘削された坑内に管路が形成される。ま
た、推進工法においては、掘進機又は刃口管の後部に連
設される埋設管の後端を推進機で押圧し該埋設管を地盤
中に圧入しながら掘進機又は手堀りで地盤を掘削するこ
とにより、掘削された坑内に管路が形成される。

【０００３】したがって、シールド工法及び推進工法の
何れにおいても、発進用又は到達用の坑口と掘進機の外
周面との間、及び坑口と管路形成体であるセグメントや
埋設管等の外周面との間をシールして発進坑内、到達坑
内等への土砂や地下水等の流入を防止する必要がある。

【０００４】従来の坑口シール装置は、例えば特開昭４
８−７６３４７号に示されているように、坑口の内周面
にチューブ状パッキンを装着し、該チューブ状パッキン
内に流体を注入口から圧入することにより、該チューブ
状パッキンを膨張させて管路形成体の外周面やその先端
の掘進機等における先導機器の外周面に圧接させるよう
に構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の坑口シ
ール装置は、チューブ状パッキンを膨張させるためには
必ず流体供給装置や専用配管等を用いてチューブ状パッ
キン内に流体を圧入する必要がある。また、チューブ状
パッキン自体の耐圧密封性が要求されるため、チューブ
状パッキンの強度及び品質を高く保つ必要があり、材料
費、製造コストが高くつくという欠点がある。また、外
傷等によってチューブ状パッキンに亀裂等が生じると内
部の流体が流出し、パッキンとして機能しなくなるとい
う欠点がある。

【０００６】したがって、本発明の目的は、構造が簡単
で保管、運搬及び設置工事が容易で、しかも、止水性に
優れた坑口シール装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、掘削孔の坑口と該掘削孔内に配設される
管路形成体との間を液密に耐圧シールするための坑口シ
ール装置であって、外周部が前記坑口に取り付けられ、
且つ、前記管路形成体の外形よりも小さい開口を有する
弾性パッキンと、表面から前記掘削孔内部の水を吸収し
て膨張することにより、前記弾性パッキンの受圧面側か
らその開口周縁部を前記管路形成体の外周面に押しつけ
る吸水膨張部材と、を有することを特徴とする坑口シー
ル装置を提供する。

【０００８】上記構成の坑口シール装置においては、弾
性パッキンが掘削孔の坑口と管路形成体の外周面との間
を液密にシールするとき、吸水膨張部材が掘削孔内に充
満する水を吸収し坑口内周面と管路形成体との間で体積
膨張することにより、弾性パッキンの受圧面側からその
開口周縁部を前記管路形成体の外周面に強く押しつける
ことができるので、耐圧止水性に優れた坑口シール装置
を提供することができる。しかも、吸水膨張部材はその
表面から掘削孔内部の水を吸収して体積膨張することが
できるので、吸水膨張部材を膨張させるための水供給装
置や専用の供給配管等がない場合であっても、或いは、
たとえそれらがあってもそれらを用いることなく、吸水
膨張部材を急速に膨張させることができる。さらに、吸
水膨張部材はその表面からの吸水によって体積膨張する
ので、外傷等によって吸水膨張部材の表面に亀裂等が生
じても膨張特性が損なわれることがない。したがって、
構成が簡素で且つ信頼性の高い耐圧性の坑口シール装置
を提供することができる。

【０００９】上記構成の坑口シール装置において、前記
吸水膨張部材は前記弾性パッキンの受圧面と接触し得る
ように前記坑口に取り付けてもよく、あるいは、前記弾
性パッキンの受圧面側に取り付けてもよい。

【００１０】また、本発明は、掘削孔の坑口と該掘削孔
内に配設される管路形成体との間を液密に耐圧シールす
るための坑口シール装置であって、前記管路形成体の外
周を全周にわたり包囲するように外周部が前記坑口に取
り付けられた吸水膨張部材を備え、この吸水膨張部材は
その表面から掘削孔内の水を吸収し体積膨張することに
より、前記坑口の内周面と前記管路形成体の外周面との
間を液密にシールすることを特徴とする坑口シール装置
を提供する。

【００１１】上記構成の坑口シール装置においては、掘
削孔の坑口に取り付けられた吸水膨張部材が掘削孔内に
充満する水を吸収し坑口内周面と管路形成体との間で体
積膨張することにより、坑口の内周面と管路形成体の外
周面との間を液密にシールすることができるので、耐圧
止水性に優れた坑口シール装置を提供することができ
る。しかも、吸水膨張部材はその表面から掘削孔内の水
を吸収し体積膨張することができるので、吸水膨張部材
を膨張させるための水供給装置や専用の供給配管等がな
い場合であっても、或いは、たとえそれらがあってもそ
れらを用いることなく、吸水膨張部材を急速に膨張させ
ることができる。さらに、吸水膨張部材はその表面から
の吸水によって体積膨張するので、外傷等によって吸水
膨張部材の表面に亀裂等が生じても膨張特性が損なわれ
ることがない。したがって、構成が簡素で且つ信頼性の
高い耐圧性の坑口シール装置を提供することができる。

【００１２】上述した本発明の坑口シール装置におい
て、好ましくは、前記吸水膨張部材が、通水性を有する
袋体と、該袋体の内部に収容された吸水ポリマーとを有
する。

【００１３】係る構成の坑口シール装置においては、吸
水材として吸水ポリマーを用いているので、非吸水時に
は吸水膨張部材が軽量且つコンパクトなものとなり、保
管、運搬、取り付け等が容易となる。また、吸水ポリマ
ーは吸水速度が速く且つ吸水による５〜１０倍の体積膨
張が可能であるので、この吸水ポリマーを用いることに
より、坑口内周面と管路形成体との間を迅速且つ効果的
に液密にシールすることが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
ましい実施例につき説明する。

【００１５】

【実施例】図１から図３までは本発明による坑口シール
装置を推進工法の発進側竪坑の坑口に適用した場合の第
１実施例を示したものである。図１は掘削開始前の竪坑
の坑口に坑口シール装置を取り付けた状態を示す概略縦
断面側面図であり、図２は図１に示す坑口シール装置を
竪坑内部側から見た概略端面図であり、図３は図１に示
す坑口シール装置を掘削孔側から見た概略端面図であ
り、図４は図１に示す坑口シール装置の要部拡大縦断面
図であり、図５（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示す坑
口シール装置の使用状態を示す図４と類似の断面図であ
る。

【００１６】これらの図を参照すると、竪坑１の坑壁２
には内側に断面略円形の掘削坑４を形成するための坑口
をなす筒状体３が竪坑１の内方に向かって突設されてお
り、筒状体３の端部に本発明による坑口シール装置５が
取り付けられている。推進機（図示省略）によって押し
出される管路形成体としての埋設管６の先端には先導機
器としての掘進機７が取り付けられており、この掘進機
７で掘削坑４を切り開きながらその後ろに埋設管６を順
次継ぎ足し掘削坑４の内部に進入させるものとなってい
る。

【００１７】坑口シール装置５は、掘進機７および埋設
管６の進入に従って筒状体（坑口）３と掘進機７の外周
面との間および筒状体３と埋設管６の外周面との間を外
圧（掘削坑４内部の気圧、水圧、土圧等）に坑して順次
耐圧シールするためのものであり、板状の弾性パッキン
８と、裏当部材９と、本発明の特徴をなす吸水膨張部材
１０とを有している。

【００１８】弾性パッキン８は好ましくはゴムを主材と
したものであり、その外周部８ａが筒状体３の端面部に
取り付けられるとともに、中央部に埋設管６の外形より
も小さい開口８ｂを有している。弾性パッキン８の開口
８ｂは堀進機７および埋設管６の進入時にこれら掘進機
７および埋設管６によってそれぞれ図５（ａ），（ｂ）
に示すように拡開変形され得る。

【００１９】裏当部材９は弾性金属板からなっており、
その外周部９ａが筒状体３の端面部に取り付けられてい
る。裏当部材９は埋設管６の外形よりも小さく且つ弾性
パッキン８の開口よりも大きな開口９ｂを有しており、
裏当部材９の内周部側は短冊状に形成されている。図５
（ａ），（ｂ）からわかるように、弾性パッキン８が掘
進機７又は埋設管６の外周面をシールするとき、裏当部
材９の内周部は掘削坑４の内方側にたわみ変形した状態
でその内周端が堀進機７又は埋設管６の外周面に当接す
るので、弾性パッキン８に作用する外圧に坑して弾性パ
ッキン８の背面側を耐圧支持することができる。

【００２０】図３〜図５に示すように、この第１実施例
の吸水膨張部材１０はその表面から掘削孔４の内部の水
を吸収し膨張することにより、弾性パッキン８の受圧面
側からその開口周縁部を掘進機７及び埋設管６の外周面
に押しつけることができるものとなっている。

【００２１】更に詳しく説明すると、吸水膨張部材１０
は、通水性を有する袋体１１と、この袋体１１の内部に
収容された吸水ポリマー１２とを有している。図３に示
すように、この実施例の袋体１１は筒状体３の内周に沿
って略円弧状に形成されており、その外周部側が筒状体
３の頂部内周面と底部内周面とにそれぞれ取り付けられ
ている。筒状体３の頂部側に設けられている吸水膨張部
材１０は、掘進機７又は埋設管６がその自重等で筒状体
３の中心よりも下方に変位した場合に、筒状体３の内周
面と掘進機７又は埋設管６の外側面との間の隙間が拡が
って弾性パッキン８によるシール性が低下することを防
止する役割を果たすことができる。また、筒状体３の底
部側に設けられている吸水膨張部材１０は、弾性パッキ
ン８自体がその自重でだれてしまうことにより、そのシ
ール性が低下することを防止する役割を果たすことがで
きる。

【００２２】詳細な図示は省略するが、袋体１１は好ま
しくは外袋と内袋とで構成され、外袋は好ましくは耐外
傷性及び耐衝撃性に富む材料により、また、内袋は好ま
しくはポリマー保有性に富む材料により構成される。吸
水膨張部材１０がその表面から吸水し得るように、外袋
も内袋も良好な通水性を有することが望ましい。また、
外袋も内袋も吸水ポリマー１２の体積膨張に応じて膨張
し得るように、良好な伸縮性を有することが望ましい。
これらの袋体材料としてはポリエステル系の不織布、或
いは、伸縮性を有するように繊維を編んで形成したメッ
シュ布が好ましい。

【００２３】吸水ポリマー１２はシート状に成形したも
のを多層に積層して用いることができる。この場合、坑
口３の内周面と管路形成体（掘進機７及び埋設管６）と
の間でその積層方向が半径方向と略一致するように袋体
１１内に収容すれば、効果的に吸水膨張させることがで
きる。

【００２４】上記横成の坑ロシール装置においては、掘
削孔４の坑口をなす筒状体３に取り付けられた吸水膨張
部材１０が掘削孔４内の水を吸収し筒状体３の内周面と
管路形成体としての掘進機７又は埋設管６との間で体積
膨張することにより、筒状体３の内周面と掘進機７又は
埋設管６の外周面との間を液密にシールすることができ
る。しかも、吸水膨張部材１０は掘削孔４内の水を吸収
し膨張するものであり、膨張用の水等を供給するための
供給装置や供給配管等を別途設ける必要がないので、構
成が簡素で取付け工事の容易な耐圧性の坑口シール装置
を提供することができる。掘削孔４内に充満する水は、
地中に含まれる地下水、或いは、掘進時に掘削部を泥水
化するために掘進機７等からから掘削部に向けて供給さ
れた水等からなる。

【００２５】図５に示すように、掘進機７が筒状体３の
内側に位置しているときは、吸水膨張部材１０は吸水膨
張によって、掘進機７の外周面に密着した弾性パッキン
８の内周部側と筒状体３の内周面との間の隙間を埋める
ことができる（図５（ａ）参照）。また、埋設管６が筒
状体３の内側に位置しているときは、吸水膨張部材１０
が更に吸水膨張することにより、埋設管６の外周面に密
着した弾性パッキン８の内周部側と筒状体３の内周面と
の間の隙間を埋めることができる（図５（ａ）参照）。
したがって、順応性に優れた耐圧シール構造とすること
ができる。

【００２６】なお、上記第１実施例においては、裏当部
材９が用いられており、且つ、この裏当部材９はばね性
を有する金属板からなっているが、裏当部材９として
は、例えば特開平２−２１３５８７号に示されるよう
な、ヒンジを介して取り付けられる可動板（揺動板）タ
イプのものであってもよい。また、裏当部材９は省略し
てもよい。

【００２７】図６及び図７は本発明の第２実施例を示し
たものである。図６は坑口シール装置の要部縦断面図で
あり、図７は図６に示す坑口シール装置を掘削孔側から
見た端面図である。これらの図において上記実施例と同
様の構成要素には同一の参照符号が付してある。

【００２８】図６及び図７に示す第２実施例では、掘削
孔４の坑口をなす筒状体３と、掘削孔４内に配設される
管路形成体としての掘進機７又は埋設管６との間を液密
に耐圧シールするための坑口シール装置は、掘進機７又
は埋設管６の外周を全周にわたり包囲するように外周部
が筒状体３に取り付けられた吸水膨張部材１０を備えて
いる。

【００２９】この吸水膨張部材１０は、掘進機７が筒状
体３の内側に位置したとき、筒状体３の内周面と掘進機
７との間の隙間をシールするが、掘削孔４内に充満する
水を吸水膨張部材１０の表面から急速に吸収して体積膨
張することにより、より強い力で筒状体３の内周面と掘
進機７との間の隙間をシールすることができる。また、
埋設管６が筒状体３の内側に位置したときは、吸水膨張
部材１０は更に掘削孔４内の水を急速に吸収し体積膨張
することにより、筒状体３の内周面と埋設管６の外周面
との間を強い力でシールすることができる。

【００３０】以上、図示実施例につき説明したが、本発
明は上記実施例の態様のみに限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載した発明の範囲内でその構成要素
に種々の変更を加えることができる。例えば第１実施例
における裏当部材９は省略してもよい。また、第１実施
例における吸水膨張部材１０は坑口をなす筒状体３の内
周面に取り付けられているが、弾性パッキン８の受圧面
側に該弾性パッキン８と一体に設けてもよい。

【００３１】さらに、本発明は竪坑の発進用坑口のみな
らず、到達用坑口や、トンネル壁に形成される分岐トン
ネル形成用の坑口、或いは、竪坑の構築のために地表に
設けられる坑口等にも同様に適用することができる。ま
た、適用される管路形成体の形状に対応して弾性パッキ
ンを例えば矩形、馬蹄形、ひょうたん形、門形等の形状
にすることができる。その場合、第１実施例の構成態様
においては、管路形成体に対する弾性パッキン自体の押
圧力が低下する箇所、例えば直線部やくびれた部分等に
吸水膨張部材を配置してシール性を強化することができ
る。さらに、本発明は、推進工法に用いられる坑口に適
用したときは、管路形成体としての刃口管やヒューム管
の外周面に良好なシール性を確保することができ、ま
た、シールド工法に用いられる坑口に適用したときは、
管路形成体としてのシールド機本体外周やセグメントの
外周面に良好なシール性を確保することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、掘削孔の坑口と該掘削孔内に配設される管路形成体
との間を液密に耐圧シールするための坑口シール装置で
あって、外周部が前記坑口に取り付けられ、且つ、前記
管路形成体の外形よりも小さい開口を有する弾性パッキ
ンと、表面から前記掘削孔内部の水を吸収して体積膨張
することにより、前記弾性パッキンの受圧面側からその
開口周縁部を前記管路形成体の外周面に押しつける吸水
膨張部材と、を有することを特徴とするものであるか
ら、弾性パッキンによるシール時に弾性パッキンによる
管路形成体のシール力を吸水膨張部材によって強化する
ことができる。したがって、管路形成体の断面形状の如
何に拘わらず良好な耐圧シール性を確保することが可能
となる。また、吸水膨張部材はその表面から掘削孔内の
水を吸収して体積膨張することができるので、たとえ外
傷等により表面に亀裂等が生じても体積膨張機能が損な
われることがない。したがって、構成が簡素で且つ信頼
性が高い耐圧性の坑口シール装置を提供することができ
る。

【００３３】また、本発明は、掘削孔の坑口と該掘削孔
内に配設される管路形成体との間を液密に耐圧シールす
るための坑口シール装置であって、前記管路形成体の外
周を全周にわたり包囲するように外周部が前記坑口に取
り付けられた吸水膨張部材を備え、この吸水膨張部材は
その表面から掘削孔内の水を吸収し体積膨張することに
より、前記坑口の内周面と前記管路形成体の外周面との
間を液密にシールすることを特徴とするものであるか
ら、耐圧止水性に優れた坑口シール装置を提供すること
ができる。また、吸水膨張部材はその表面から掘削構内
の水を吸収して体積膨張することができるので、たとえ
外傷等により表面に亀裂等が生じても体積膨張機能が損
なわれることがない。したがって、構成が簡素で且つ信
頼性の高い耐圧性の坑口シール装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による坑口シール装置を推進工法の発進
側竪坑の坑口に適用した場合の第１実施例を示したもの
であり、掘削開始前の竪坑の坑口に坑口シール装置を取
り付けた状態を示す概略縦断面側面図である。

【図２】図１に示す坑口シール装置を竪坑内部側から見
た概略端面図である。

【図３】図１に示す坑口シール装置を掘削孔側から見た
概略端面図である。

【図４】図１に示す坑口シール装置の要部拡大縦断面図
である。

【図５】（ａ），（ｂ）はそれぞれ図１に示す坑口シー
ル装置の使用状態を示す図４と類似の断面図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す坑口シール装置の要
部縦断面図である。

【図７】図６に示す坑口シール装置を掘削孔側から見た
端面図である。

【符号の説明】

１ 竪坑 ２ 坑壁 ３ 筒状体（坑口） ４ 掘削孔 ５ 坑口シール装置 ６ 埋設管（管路形成体） ７ 掘進機（管路形成体） ８ 弾性パッキン ９ 裏当部材 １０ 吸水膨張部材 １１ 袋体 １２ 吸水ポリマー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390027661 株式会社金澤製作所 東京都品川区西五反田７丁目７番９号 (72)発明者 篠原 満 東京都中央区京橋一丁目７番１号、戸田建 設株式会社内 (72)発明者 宇佐美 彰 東京都中央区京橋一丁目７番１号、戸田建 設株式会社内 (72)発明者 柳楽 毅 東京都中央区京橋一丁目７番１号、戸田建 設株式会社内 (72)発明者 岡林 純市 東京都港区芝浦１丁目２番３号、清水建設 株式会社内 (72)発明者 平光 伸明 東京都中央区新川一丁目24番４号、大豊建 設株式会社内 (72)発明者 藤森 英男 東京都品川区西五反田７丁目７番９号、株 式会社金澤製作所内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 EA07 FA06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削孔の坑口と該掘削孔内に配設される
   管路形成体との間を液密に耐圧シールするための坑口シ
   ール装置であって、外周部が前記坑口に取り付けられ、
   且つ、前記管路形成体の外形よりも小さい開口を有する
   弾性パッキンと、表面から前記掘削孔内部の水を吸収し
   て体積膨張することにより、前記弾性パッキンの受圧面
   側からその開口周縁部を前記管路形成体の外周面に押し
   つける吸水膨張部材と、を有することを特徴とする坑口
   シール装置。
2. 【請求項２】 掘削孔の坑口と該掘削孔内に配設される
   管路形成体との間を液密に耐圧シールするための坑口シ
   ール装置であって、前記管路形成体の外周を全周にわた
   り包囲するように外周部が前記坑口に取り付けられた吸
   水膨張部材を備え、この吸水膨張部材は表面から前記掘
   削孔内の水を吸収して体積膨張することにより、前記坑
   口の内周面と前記管路形成体の外周面との間を液密にシ
   ールすることを特徴とする坑口シール装置。
3. 【請求項３】 前記吸水膨張部材が、通水性を有する袋
   体と、該袋体の内部に収容された吸水ポリマーとを有す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の坑口シール装
   置。