JP2006328754A - 坑口止水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 間隙が大きい場合又は高水圧が作用する場合でも確実に止水することが可能な坑口止水構造を提供する。
【解決手段】 シールド掘削機４又は覆工部５と坑口縁部２ａとの間に発生する間隙を遮蔽するために設けられた止水部１０によって坑口内側２ｂへの浸水を防止する坑口止水構造である。
そして、止水部１０は、ワイヤブラシ１１と坑口内外方向に撓むようにワイヤブラシに沿って配置される弾性板１２Ａ，１２Ｂとを有し、坑口内外方向に単段又は複数段の止水部１０が設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シールド掘削機や先導掘進機などのトンネル掘削機が、立坑などから発進したり、立坑などに到達したりする際に通過する坑口止水構造に関するものである。

従来、図６に示すように、シールド掘削機４が発進する立坑１の坑口２には、坑口縁部２ａにシールド掘削機４又は覆工部５と坑口縁部２ａとの間の間隙を遮蔽するシール材３が設けられる（特許文献１，２など参照）。

この特許文献１，２に開示されたシール材３は、ゴムシートなどからなる弾性パッキンによって主に構成されており、可撓性のシール材３の先端がシールド掘削機４又は覆工部５の外周面に当接して、坑口内側２ｂへの浸水を防止する。
特開平９−４９３９０号公報 特開２００１−２０７７７６号公報

しかしながら前記したシール材３は、坑口縁部２ａとシールド掘削機４又は覆工部５との間隙が比較的小さい場合に使用されるものである。

一方、図６に示すように、立坑１から分岐するトンネルが曲線トンネルになるようにシールド掘削機４を発進させる場合は、坑口縁部２ａに対して斜めに交わることになるので、直進発進させる場合に比べて坑口２を大きく開口して坑口縁部２ａとシールド掘削機４又は覆工部５との間隙が大きくなるようにしておく必要がある。

このような場合にゴムシートを使用してシール材３を構成すると、曲線部の外周側は間隙が小さいのでシール材３を覆工部５に密着させることができるが、内周側は間隙が大きくなってシール材３を密着させることができない。

また、大きな間隙に対応させるためにシール材３を大きくすれば、下縁側に配置されたゴムシートは自重によって撓んでしまい、覆工部５に密着させることができないおそれもある。

さらに、近年、大深度地下の利用が増加する中で、高水圧が作用する場所でのトンネル工事も増加する傾向にあり、高水圧に耐え得る坑口止水構造が望まれている。

そこで、本発明は、間隙が大きい場合又は高水圧が作用する場合でも確実に止水することが可能な坑口止水構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明は、トンネル掘削機又は覆工部と坑口縁部との間に発生する間隙を遮蔽するために設けられた止水部によって坑口内側への浸水を防止する坑口止水構造であって、前記止水部はワイヤブラシと坑口内外方向に撓むように前記ワイヤブラシに沿って配置される弾性板とを有し、前記坑口内外方向に単段又は複数段の前記止水部が設けられている坑口止水構造であることを特徴とする。

ここで、前記弾性板は、前記ワイヤブラシの坑口内側面と坑口外側面の少なくとも一方に配設することができる。また、前記ワイヤブラシの内部にも前記弾性板を配設することができる。

さらに、前記ワイヤブラシの内部に、前記坑口内外方向に撓むように前記ワイヤブラシに沿ってアラミド繊維布が配設されるようにしても良い。

また、前記止水部の坑口外側方向の坑口縁部に、前記止水部が前記坑口外側に撓んだ際に当接する弾性反発材を設けることもできる。

そして、前記止水部の坑口内側面にはヒンジ部で支持されることにより揺動可能に構成された当て板が固定され、前記当て板の揺動角度を所定角度範囲内に制限することもできる。

また、この前記当て板には、坑口内側より操作されることによって所定の角度に固定可能な制御部を設けてもよい。

このように構成された本発明の坑口止水構造は、ワイヤブラシと坑口内外方向に撓む弾性板とによって、トンネル掘削機又は覆工部と坑口縁部との間に発生する間隙を遮蔽する止水部を構成する。

ワイヤブラシは間隙の大きさに合わせて長さの調整が簡単におこなえる上に、弾性板と組み合わせることで止水部の長さが長くなっても自立性及び可撓性を確保することができるため、間隙が大きい場合や高水圧が作用する場合でも確実に止水することができる。

また、前記弾性板は、ワイヤブラシをトンネル掘削機又は覆工部に押し付ける機能を有するもので、前記ワイヤブラシの坑口内側面と坑口外側面に弾性板を配設することで押し付け力を調整することができる。

さらに、前記弾性板又はアラミド繊維布を前記坑口内外方向に撓むように前記ワイヤブラシに沿って配設することで、坑口内外の遮蔽性を高めることもできるので、高水圧下であっても所望する止水性を確保することができる。

また、止水部の坑口外側方向の坑口縁部に止水部を支持する弾性反発材を設けることで、前記止水部が撓みすぎてトンネル掘削機又は覆工部の外周面から離間するような状態の発生を防ぐことができる。

さらに、当て板によって止水部の揺動範囲を制限又は制御することによって、止水部が坑口内側に倒れこむことを防止したり、所定の角度で固定したりすることができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、前記従来例と同一乃至均等な部分については、同一符号を付して説明する。

図２は、トンネル掘削機としての先導掘進機６が立坑１に設けられた坑口２から発進し、先導掘進機６の後方には覆工部としての推進函体７が接続されている状態での本実施の形態の坑口止水構造の構成を示したものである。

また、本実施の形態の坑口止水構造の一部拡大断面図を図１に示す。

この坑口止水構造を形成する止水部１０は、先導掘進機６が坑口２を通過するときは先導掘進機６と坑口縁部２ａとの間隙を遮蔽し、推進函体７が坑口２を通過するときは推進函体７と坑口縁部２ａとの間隙を遮蔽するように取り付けられる。

図２は、円筒状の推進函体７の外周に先端が当接するように、坑口縁部２ａに円環状の止水部１０が坑口内外方向に間隔を置いて２段設けられて、地盤の地下水が坑口内側２ｂに浸水するのを防いでいる状態を示している。なお、この坑口縁部２ａは、立坑１の壁に設けられた開口部及び張出部２ｃの内周面によって形成されている。

この止水部１０は複数本のワイヤ線材１１ｃ，・・・を束ねたワイヤブラシ１１と、その坑口内側面と坑口外側面に配設された弾性板としての内側弾性板１２Ａと外側弾性板１２Ｂとによって主に構成されている。

このワイヤブラシ１１は、図１に示すようにワイヤ線材１１ｃ，・・・を複数束ねた小束１１ａ，１１ａと、小束の中で長さが最も長い最長束１１ｂとによって主に構成され、この最長束１１ｂは小束１１ａ，１１ａに挟まれて坑口内外方向（図１及び図３の矢印参照）の略中央に配置される。

このワイヤブラシ１１の隙間には、グリスなどが充填されて遮水性が高められている。このグリスなどの充填は、先導掘進機６の発進前に手詰めでおこなったり、止水、水圧の状況に応じてパテグリスなどを給脂したりしておこなう。

また、ワイヤブラシ１１の表面に配設される内側弾性板１２Ａ及び外側弾性板１２Ｂは、板バネなどに使用される弾性金属板などによって形成されており、その先端は先導掘進機６又は推進函体７の外周面を傷つけないようにワイヤブラシ１１の小束１１ａ，１１ａの先端より後退した位置に配置されている。

この内側弾性板１２Ａは、図１に示すように坑口縁部２ａの取付部付近に鈍角の屈曲部１２ａが設けられ、この屈曲部１２ａを支点に坑口内外方向に撓むように形成されている。

さらに外側弾性板１２Ｂは、坑口縁部２ａの取付部付近に鋭角の屈曲部１２ｂが設けられ、この屈曲部１２ｂを支点に坑口内外方向に撓むように形成されている。

また、内側弾性板１２Ａ及び外側弾性板１２Ｂは、坑口縁部２ａに周状に連続して設けることもできるが、分割して断続的に設けることもできる。

このように構成された止水部１０は、坑口縁部２ａにボルト１４や溶接などの固定手段によって固定される。

また、止水部１０の坑口外側方向の坑口縁部２ａには、ゴムチューブ１３ａとその内部に充填する水、油、グリスや空気等の流体状の充填材１３ｂとによって主に構成される弾性反発材１３を設ける。

この弾性反発材１３はボルト１４や接着剤などの固定手段によって固定され、充填材１３ｂの充填量によって大きさを変えられるように構成されている。また、ゴムチューブ１３ａは周方向に内部を遮断する仕切りを設けるか、あるいは周方向に複数のゴムチューブ１３ａを配置して構成することで、周方向の位置によって弾性反発材１３の大きさを変えられるようにしておくことが好ましい。

この弾性反発材１３は、止水部１０の復元力が低下した場合に坑口外側方向に倒れることを防ぐもので、弾性反発材１３の膨張量によって止水部１０の支持位置を調整し、所定の角度以上に止水部１０が倒れることを制限することができる。

次に、本実施の形態の坑口止水構造の作用について説明する。

このように構成された本実施の形態の坑口止水構造は、止水部１０を長さ調節の容易なワイヤブラシ１１によって主に構成するので、先導掘進機６又は推進函体７と坑口縁部２ａとの間隙が大きく確保されているような場合であっても簡単にその間隙の大きさに合わせた止水部１０を製作することができる。

また、坑口内外方向に撓む複数の弾性板１２Ａ，１２Ｂとワイヤブラシ１１とが組み合わされることによって、先導掘進機６や推進函体７の推進によって一時的に坑口外側に倒れ込む止水部１０を元の位置に戻すような復元性能を持たせることができ、その結果、止水部１０の先端を先導掘進機６等の外周面に密着させることができる。

さらに、ワイヤブラシ１１によって止水部１０を構成すれば先端が撓み易くなって先導掘進機６等の外周面との密着の度合いを高めることができる。

また、ワイヤブラシ１１の坑口内外側面を内側弾性板１２Ａと外側弾性板１２Ｂとによって覆うことで、ワイヤブラシ１１が流入した掘削土砂などによって傷つけられることも防ぐことができる。

また、図６に示したような曲線トンネルを構築するために先導推進機６を発進させた場合に、坑口縁部２ａとの間隙が狭くなる曲線部の外周側は弾性反発材１３の充填材１３ｂの充填量を減らして止水部１０を充分に撓ませて対応させ、坑口縁部２ａとの間隙が広くなる曲線部の内周側は充填材１３ｂの充填量を多くして止水部１０を起立させることで間隙を塞ぐことができる。

特に曲線トンネルの施工時には、推進函体７の推進を続けるうちに、曲線部の内周側に徐々に推進函体７が移動して内周側が坑口縁部２ａに近づき、外周側が坑口縁部２ａから遠ざかる現象が起きる場合があるが、これに対して内周側の充填材１３ｂの充填量を増加させ、外周側の充填材１３ｂの充填量を低減させることで容易に対応することができる。このような曲線施工に対する対応は、推進函体７の推進毎におこなうことができる。

さらに、図示しないが、坑口縁部２ａには止水部１０に付着する土砂などを洗浄する噴射ノズルを設け、止水部１０の撓み性能の低下を抑えることができる。また、この噴射ノズルは、推進函体７の推進が終了した後に坑口２周辺をグラウトなどによって固める充填工事をおこなう際のグラウト注入管として転用することもできる。

以下、前記した実施の形態の実施例１について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例１では、図３に示すように前記実施の形態で適用した弾性反発材１３に代えて断面ユ字型のリップシール材１５を弾性反発材として使用する。

このリップシール材１５はゴム等によって成形し、止水部１０が先導掘進機６の移動等によって撓むと変形し、作用する力が弱くなると復元力によって反発して止水部１０を起立させる。

このようにリップシール材１５を使用することで、弾性反発材の構成を簡素化することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態の実施例２について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例２では、前記実施の形態で適用した止水部１０とは異なる構成の止水部２０について説明する。

この止水部２０を構成するワイヤブラシ２１は、図４に示すようにワイヤ線材２１ｃ，・・・を複数束ねた小束２１ａ，２１ａと、小束の中で長さが最も長い最長束２１ｂとによって主に構成され、この最長束２１ｂは小束２１ａ，２１ａに挟まれて坑口内外方向の略中央に配置される。

そして、この小束２１ａ，２１ａ及び最長束２１ｂのそれぞれの内部には、坑口内外方向に撓むようにワイヤブラシ２１に沿って弾性板としての内部弾性板２２を配置する。

また、最長束２１ｂと小束２１ａ，２１ａとの間には、坑口内外方向に撓むようにワイヤブラシ２１に沿ってアラミド繊維布２３を配置する。このアラミド繊維布２３によって小束間が仕切られることで、坑口内外方向の遮蔽性を高めることができる。

また、内部弾性板２２，・・・を適用することによって、止水部２０に配設される弾性板の枚数を調節して、止水部２０の撓み易さや復元力の大きさなどの弾性性能を調整することができる。

さらに、図４では図示していないが、ワイヤブラシ２１の坑口内側面や坑口外側面にも、前記実施の形態で配設した内側弾性板１２Ａや外側弾性板１２Ｂを配設することができる。

また、必要に応じて前記実施の形態あるいは実施例１で示した弾性反発材１３，１５を、止水部２０の坑口外側方向の坑口縁部２ａに設けることができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例１と略同様であるので説明を省略する。

以下、前記した実施の形態の実施例３について説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。

この実施例３の止水部３０は、図５に示すようにワイヤブラシ３１と、その坑口内側面と坑口外側面に配設された弾性板としての内側弾性板３２Ａと外側弾性板３２Ｂと、接着剤３３又は溶接などによって内側弾性板３２Ａに固定された当て板３４とによって主に構成される。

この当て板３４は、内側弾性板３２Ａの屈曲部３２ａ近傍に設けられたヒンジ部３４ａによって支持され、止水部３０が所定の角度以上坑口内側方向に傾くとストッパ部３４ｂに接触して、それ以上は坑口内側に倒れこまないように止水部３０の揺動範囲が制限される。

また、当て板３４の坑口内側面には、制御部としての引上げワイヤ３５を係留する挿通孔３４ｃを設け、止水部３０が坑口外側に倒れこんで起立しない場合や先導掘進機６又は推進函体７の外周面に対する止水部３０先端の押し付け力が不足する場合などに、引上げワイヤ３５によって坑口内側方向へ引っ張ることで止水部３０を所望する位置まで起立させて所定の角度に固定することができる。

この当て板３４は、坑口縁部２ａに沿って連続して設けることも出来るが、分割して設けて引上げワイヤ３５による引き寄せが必要な箇所だけ止水部３０を引き寄せるように構成することができる。

なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は実施例と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記した実施の形態又は実施例では、止水部１０，２０，３０を坑口縁部２ａに周状に設ける形態について説明したが、これに限定されるものではなく、分割して設けて個々に独立して撓むように構成することもできる。

また、前記実施の形態では、図２に示したように止水部１０を坑口内外方向に間隔を置いて２段配置した例について説明したが、これに限定されるものではなく、１段でも３段以上であってもよい。

さらに、トンネル掘削機として先導掘進機６を使用して説明したが、これに限定されるものではなく、トンネル掘削機としてシールド掘削機４を使用し、セグメントなどの覆工部５を使用する場合にも本発明の坑口止水構造を適用することができる。また、立坑１からトンネル掘削機が発進する場合だけでなく、立坑１に到達する場合にも適用できる。

さらに、前記実施の形態及び実施例１で示した弾性反発材１３，１５は必要に応じて設ければよく、弾性板１２Ａ，１２Ｂ，２２及びアラミド繊維布２３の組み合わせについても自由に選択できる。

本発明の最良の実施の形態の坑口止水構造の構成を説明する断面図である。 本発明の最良の実施の形態の坑口周辺の概略構成を説明する断面図である。 実施例１の坑口止水構造の構成を説明する断面図である。 実施例２の坑口止水構造の構成を説明する断面図である。 実施例３の坑口止水構造の構成を説明する断面図である。 曲線トンネルを構築する際に坑口に従来のシール材を配置した状態を説明する説明図である。

符号の説明

２ 坑口
２ａ 坑口縁部
２ｂ 坑口内側
４ シールド掘削機（トンネル掘削機）
５ 覆工部
６ 先導掘進機（トンネル掘削機）
７ 推進函体（覆工部）
１０，２０，３０ 止水部
１１，２１，３１ ワイヤブラシ
１１ａ，２１ａ，３１ａ 小束
１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ 最長束（小束）
１１ｃ，２１ｃ，３１ｃ ワイヤ線材
１２Ａ，３２Ａ 内側弾性板（弾性板）
１２Ｂ，３２Ｂ 外側弾性板（弾性板）
１３ 弾性反発材
１５ リップシール材（弾性反発材）
２２ 内部弾性板（弾性板）
２３ アラミド繊維布
３４ 当て板
３４ａ ヒンジ部
３５ 引上げワイヤ（制御部）

Claims (7)

1. トンネル掘削機又は覆工部と坑口縁部との間に発生する間隙を遮蔽するために設けられた止水部によって坑口内側への浸水を防止する坑口止水構造であって、前記止水部はワイヤブラシと坑口内外方向に撓むように前記ワイヤブラシに沿って配置される弾性板とを有し、前記坑口内外方向に単段又は複数段の前記止水部が設けられていることを特徴とする坑口止水構造。
2. 前記弾性板は、前記ワイヤブラシの坑口内側面と坑口外側面の少なくとも一方に配設されることを特徴とする請求項１に記載の坑口止水構造。
3. 前記弾性板は、前記ワイヤブラシの内部に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の坑口止水構造。
4. 前記ワイヤブラシの内部に、前記坑口内外方向に撓むように前記ワイヤブラシに沿ってアラミド繊維布が配設されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の坑口止水構造。
5. 前記止水部の坑口外側方向の坑口縁部に、前記止水部が前記坑口外側に撓んだ際に当接する弾性反発材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の坑口止水構造。
6. 前記止水部の坑口内側面にはヒンジ部で支持されることにより揺動可能に構成された当て板が固定され、前記当て板の揺動角度が所定角度範囲内に制限されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の坑口止水構造。
7. 前記当て板には、坑口内側より操作されることによって所定の角度に固定可能な制御部が備えられていることを特徴とする請求項６に記載の坑口止水構造。
   

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