JP2015113691A - エントランスパッキンおよびエントランスパッキンのコーナー部の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コーナー部の亀裂の発生を防止しつつ、高い止水性能を保持できるエントランスパッキンおよびそのコーナー部の製造方法を提供する。
【解決手段】壁面に形成される矩形の発進口３の周縁部に設けられたエントランスパッキン１０において、エントランスパッキン１０のコーナー内周部１３を、発進口３の内側に向かうに連れて掘削方向前方に膨らむ立体曲面形状としたことを特徴とする。コーナー内周部１３の先端縁１３ａ（内周側縁部）は、掘削方向前方に向かって延出しているものが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、コーナー部を改良したエントランスパッキンおよびエントランスパッキンのコーナー部の製造方法に関する。

立坑の側壁に形成された発進口から掘削機やトンネル函体を地盤内に挿入する場合には、地下水が立坑内空に流れ込まないように、掘削機またはトンネル函体の外周面と発進口との隙間を止水するようになっている。この種の止水構造としては、発進口の周縁部にエントランスパッキンを設け、立坑内空側から地山側に向かってエントランスパッキンをパッキン押えプレートで押えるものが知られている。

矩形トンネル用のエントランスパッキンのコーナー部においては、掘削機やトンネル函体のコーナー部が直角に形成されているので、エントランスパッキンのコーナー内周部が引っ張られて、コーナー内周部に亀裂が生じる問題があった。そこで、特許文献１に示すように、エントランスパッキンのコーナー内周部を曲線形状に形成することで、亀裂の発生を抑えるエントランスパッキンが提供されていた。

特開２００４−７６３９１号公報

しかしながら、特許文献１のエントランスパッキンでは、コーナー内周部が径方向外側に曲線状に切り欠かれた形状になっているので、掘削機またはトンネル函体との接触面積が小さくなり、止水性能が低下してしまうという問題があった。

このような観点から、亀裂の発生を防止しつつ、高い止水性能を保持できるエントランスパッキンおよびエントランスパッキンのコーナー部の製造方法を提供することを課題とする。

このような課題を解決するために創案された請求項１に係る発明は、壁面に形成される矩形の発進口の開口周縁部に設けられたエントランスパッキンにおいて、前記エントランスパッキンのコーナー内周部を、前記発進口の内側に向かうに連れて掘削方向前方に膨らむ立体曲面形状としたことを特徴とするエントランスパッキンである。

本発明は、掘削機およびトンネル函体が例えば矩形断面などであって、出隅角部を有する場合のエントランスに適用される。本発明は、推進工法やシールド工法などに適用できる。壁面とは、発進口が形成される壁面を言い、たとえば立坑の内側面や屋外の地山の側面などからなる。このような構成のエントランスパッキンによれば、コーナー内周部を立体曲面形状にしたことによって、掘削機またはトンネル函体との接触面積を大きくできるので、高い止水性能を保持することができる。さらに、掘削機またはトンネル函体の出隅角部がコーナー内周部を外側に押し込んでも、コーナー内周部の内周縁長さが長いので、引張りによる変形量を抑えることができ、ひいては亀裂の発生を防止できる。

請求項２に係る発明は、前記コーナー内周部の先端縁は、掘削方向前方に向かって延出していることを特徴とする。このような構成によれば、掘削機またはトンネル函体との接触面積をより一層大きくできるので、さらに高い止水性能を保持することができる。

請求項３に係る発明は、立坑に形成された矩形の発進口の開口周縁部に設けられるエントランスパッキンのコーナー部となる板状部材であって、第一の平面部と、第二の平面部と、前記第一の平面部および前記第二の平面部を連結する連結部とを備え、前記第一の平面部の延在方向と前記第二の平面部の延在方向が鈍角で交差する板状部材を用意し、前記第一の平面部の延在方向と前記第二の平面部の延在方向が直角になるように前記板状部材を曲げて、前記連結部の内周縁部を膨らませて立体曲面形状としたことを特徴とするエントランスパッキンのコーナー部の製造方法である。このような方法によれば、容易にエントランスパッキンのコーナー部の立体曲面形状を形成することができる。

本発明によれば、亀裂の発生を防止しつつ、高い止水性能を保持することができる。

本発明の実施形態に係るエントランスパッキンを取り付けたエントランスを示した正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図であって、(ａ)は掘削機の発進前を示した図、（ｂ）は掘削機の発進後を示した図である。 エントランスパッキンのコーナー部を示した斜視図であって、（ａ）は掘削機の発進前を示した図、（ｂ）は掘削機の発進後を示した図である。 エントランスパッキンの製造方法を説明するための平面図であって、(ａ)は折り曲げ前の板状部材を示した図、（ｂ）は折り曲げ後の板状部材を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係るエントランスパッキンを、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るエントランスパッキン１０は、エントランスの止水構造１の一部として用いられる。エントランスの止水構造１は、たとえば立坑の内側面の土留壁（壁面）２に設けられた発進口３の開口周縁部を止水する。止水構造１は、発進口３の開口周縁部に設けられたエントランスパッキン１０と、エントランスパッキン１０の反転を防止する押え金具２０と、エントランスパッキン１０と発進口３の内周面との間に設けられる弾性チューブ材３０（図２参照）とを備えている。

エントランスパッキン１０は、発進口３の開口周縁部に沿って配置されたシール部材であって、例えばゴム等の可撓性を備えた弾性材質からなる。エントランスパッキン１０は、発進口３の開口周縁部と、発進口３内部を通過する掘削機４またはトンネル函体の外周面との隙間をシールする。エントランスパッキン１０は、発進口３の開口周縁部の全周に亘って配置されていて、立坑内空側からの正面視で、所定幅の矩形枠状を呈している。エントランスパッキン１０の外周部１１は、開口周縁部の壁面に当接して固定されている。エントランスパッキン１０の内周部１２は、発進口３の中心側に向かって延出している。掘削機４が発進した後は、エントランスパッキン１０の内周部１２は、掘削機４またはトンネル函体の外側面に面接触して地山側に押し込まれる（図２の（ｂ）参照）。エントランスパッキン１０のうち、掘削機４またはトンネル函体の外側面と面接触した部分は、リップ部を構成する。リップ部は、エントランスパッキン１０の全周に渡っている。エントランスパッキン１０の内周部１２には、補強用のワイヤーメッシュ（図示せず）が埋設されており、掘削機４またはトンネル函体との摺動によって発生する摩耗を抑制している。なお、内周部１２は前記構成に限定されるものではなく、ワイヤーメッシュが埋設されていなくてもよいし、補強用の布が埋設されていてもよい。

図３の（ａ）に示すように、エントランスパッキン１０の四隅部分のコーナー内周部１３は、発進口３の内側に向かうに連れて掘削方向前方に膨らむ立体曲面形状となっている。コーナー内周部１３は、発進口３の中心側からコーナー部を見た状態で、略円弧状を呈して膨らんでいる。コーナー内周部１３の内側の空間は、外側から内側に向かうに連れて、幅寸法と高さ寸法が大きくなっている。コーナー内周部１３の先端縁１３ａ（内周側縁部）は、掘削方向前方に向かって延出している。具体的には、先端縁１３ａは、ベルマウスの先端拡径部（トランペットの先端部）のように先端に向かうに連れて徐々に広がっている。

エントランスパッキン１０の外周部１１には、ボルトが貫通する貫通穴（図示せず）が形成されており、外周部１１が開口周縁部の壁面に当接してボルト固定される。貫通孔は、周方向に沿って所定間隔をあけて複数形成されている。

以上のような構成のエントランスパッキン１０のコーナー部を形成するに際しては、図４の（ａ）に示すように、第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂと連結部１４ｃを備えた板状部材１４を用意する。
板状部材１４は、弾性材料を平板状に形成してなり、エントランスパッキン１０のコーナー部となる部材である。第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂは、同一平面内にあり、それぞれエントランスパッキン１０の水平部と垂直部の一部となる。

連結部１４ｃは、第一の平面部１４ａの延在方向と第二の平面部１４ｂの延在方向とが鈍角（例えば１２０度）で交差するように、第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂを連結している。板状部材１４を形成した状態（折り曲げ前）では、連結部１４ｃは、第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂと同一平面内にある。連結部１４ｃは、板状部材を折り曲げた際に変形して面外に膨らむ部分である。

図４の（ｂ）に示すように、板状部材１４を、第一の平面部１４ａの延在方向と第二の平面部１４ｂの延在方向が直角になるように曲げる。このとき、第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂとが同一平面にある状態を維持しつつ曲げ作業を行う。すると、内周部分における第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂとが互いに引き寄せられ、連結部１４ｃが両側から押されて盛り上がる。このとき、連結部１４ｃの幅寸法は、曲げ作業前のＬ１（図４の（ａ）参照）が、Ｌ２へと小さくなる。これによって、連結部１４ｃの内周縁部が立体曲面形状に膨らむ。ここで、板状部材１４は、連結部１４ｃの内周側に向かうに連れて第一の平面部１４ａと第二の平面部１４ｂとの距離が長くなっているので、連結部１４ｃは、内周側に向かう程、両側から押さる長さが大きくなるので、膨らみ高さが大きくなる。

なお、前記方法では、第一の平面部１４ａの延在方向と第二の平面部１４ｂの延在方向との交差角度が鈍角（例えば１２０度）から直角になっているが、これに限定されるものではない。第一の平面部１４ａの延在方向と第二の平面部１４ｂの延在方向との交差角度は、曲げ作業を行うことで小さくなればよい。

また、エントランスパッキン１０の製造方法は前記方法に限定されるものではなく、型を用いて立体曲面形状を形成してもよいし、加熱変形させることで立体曲面形状を形成してもよい。

押え金具２０は、地下水圧によるエントランスパッキン１０の反転を防止するためのものであり、エントランスパッキン１０の立坑内空側に配置されている。押え金具２０は、発進口３の開口周縁部の周方向に沿って所定間隔をあけて複数配列されている。押え金具２０は、基板部２１と、基板部２１の先端に屈曲可能に連結された押え板部２２とを備えている。基板部２１は、エントランスパッキン１０の外周部１１を覆うように配置されており、エントランスパッキン１０とともに、開口周縁部の壁面にボルト止めされている。押え板部２２は、ヒンジ２３を介して基板部２１の先端に回動可能に接続されている。ヒンジ２３は、押え板部２２が立坑内空側に屈曲不可能となるように構成されている。この押え板部２２がエントランスパッキン１０の内周部１２を推進方向前方（地山側）に支えることで、エントランスパッキン１０が立坑内空側へ反転するのを防止している。

エントランスパッキン１０のコーナー部に位置する押え金具２０の押え板部２２は、他の部分（直線部分）の押え板部２２よりも短く形成されている。短い押え板部２２は、エントランスパッキン１０の外周縁部の平面部分を押えており、内周縁部の膨らんだ部分は押えていない。

弾性チューブ材３０は、ゴムチューブからなり、発進口３の開口部の内周面に沿って周設されている。エントランスパッキン１０の内周部が、シールド掘削機４によって発進口３の内部に押し込まれると、内周部が弾性チューブ材３０に接触する。すなわち、弾性チューブ材３０は、エントランスパッキン１０のリップ部と開口部の内周面との間に介設された状態となる。弾性チューブ材３０は、開口部の内周面の全周に渡って連続している無端状に形成されていている。なお、弾性チューブ材３０は、切れ目のない無端状に限定されるものではなく、複数のチューブ材を連設して環状となるように配置してもよい。

弾性チューブ材３０の内部には、空気または液体が充填されている。弾性チューブ材３０は、内圧を高めると、膨張することで断面が広がろうとするが、外周側は開口部の内周面によって押さえられて外側には広がらないので、内側（発進口３の中央側）に向かって広がる。つまり、エントランスパッキン１０のリップ部は、弾性チューブ材３０によって掘削機４またはトンネル函体の外周面に押し付けられて密着する。エントランスパッキン１０のコーナー部においても、前記したように立体曲面形状に膨らんだ部分が、弾性チューブ材３０によって掘削機４またはトンネル函体の外周面に押し付けられて密着する。なお、エントランスパッキン１０のリップ部のトンネル函体の外周面への押付けは、弾性チューブ材３０に代わる他の方法によって行うようにしてもよい。

このような構成のエントランスパッキン１０によれば、コーナー内周部１３を立体曲面形状にしたことによって、掘削機４またはトンネル函体との接触面積を大きくできるので、十分な締め代を確保することができ、ひいては高い止水性能を保持することができる。特に、コーナー内周部１３の先端縁１３ａは、掘削方向前方に向かって延出しているので、エントランスパッキン１０の掘削方向長さがさらに大きくなり、掘削機４またはトンネル函体との接触面積をより一層大きくできる。これによって、さらに高い止水性能を保持することができる。

また、掘削機４またはトンネル函体の出隅角部が、エントランスパッキン１０のコーナー内周部１３を外側に押し込んでも、コーナー内周部１３の内周縁の周方向長さが大きいので、引張りによる変形量を抑えることができる。したがって、エントランスパッキン１０のコーナー内周部１３の亀裂の発生を防止できる。

つまり、本発明によれば、エントランスパッキン１０のコーナー部において、亀裂の発生を防止しつつ、高い止水性能を保持することができる。

さらに、本実施形態に係るエントランスパッキンの製造方法によれば、熱加工などを行うことなく、容易にエントランスパッキン１０の立体曲面形状を形成することができる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、エントランスパッキン１０のコーナー部の交差角度が直角の出隅部について説明したが、交差角度は、直角に限定されるものではなく、鈍角または鋭角であっても良い。交差角度が直角でない場合は、板状部材の第一の平面部の延出方向と第二の平面部の延出方向の角度を交差角度に合わせて板状部材を曲げることで、エントランスパッキンのコーナー部を形成することができる。このような場合も前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、前記実施形態では、エントランスの止水構造１は、立坑の土留壁２に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。発進口が形成される壁面であれば、屋外の壁面であっても、エントランスの止水構造１を適用可能である。屋外の壁面としては、たとえば、線路や道路の下の路盤に人道通路を構築する際の発進口が形成される壁面（路盤側面）や、山を貫通してトンネルを掘削する際の発進口が形成される地山の壁面などに、本発明に係るエントランスの止水構造１を適用できる。なお、この場合、路盤の壁面や地山の壁面に、垂直なシートパイル壁などを構築して、エントランスの止水構造１を形成する。

３ 発進口
４ 掘削機
１０ エントランスパッキン
１３ コーナー内周部
１３ａ 先端縁
１４ 板状部材
１４ａ 第一の平面部
１４ｂ 第二の平面部
１４ｃ 連結部

Claims (3)

1. 壁面に形成される矩形の発進口の開口周縁部に設けられたエントランスパッキンにおいて、
   前記エントランスパッキンのコーナー内周部を、前記発進口の内側に向かうに連れて掘削方向前方に膨らむ立体曲面形状とした
   ことを特徴とするエントランスパッキン。
2. 前記コーナー内周部の先端縁は、掘削方向前方に向かって延出している
   ことを特徴とする請求項１に記載のエントランスパッキン。
3. 立坑に形成された矩形の発進口の開口周縁部に設けられるエントランスパッキンのコーナー部となる板状部材であって、第一の平面部と、第二の平面部と、前記第一の平面部および前記第二の平面部を連結する連結部とを備え、前記第一の平面部の延在方向と前記第二の平面部の延在方向が鈍角で交差する板状部材を用意し、
   前記第一の平面部の延在方向と前記第二の平面部の延在方向が直角になるように前記板状部材を曲げて、前記連結部の内周縁部を膨らませて立体曲面形状とした
   ことを特徴とするエントランスパッキンのコーナー部の製造方法。

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