JP2016180215A - エントランス止水構造 - Google Patents

Abstract

【課題】矩形エントランスの底辺部であっても土砂を取り出しやすく、清掃やメンテナンスの手間と時間を低減できるエントランス止水構造を提供する。【解決手段】立坑に形成された矩形エントランスの止水構造であって、矩形エントランスの頂辺部３と側辺部４に沿って設けられた止水弾性シート１０と、止水弾性シート１０の反転を防止する反転防止部材１１と、矩形エントランスの底辺部５に沿って設けられたリップ式シール部材２０と、を備えており、リップ式シール部材２０は、矩形エントランスの枠部６に固定されるベース部と、このベース部から矩形エントランスの内側で且つ掘削方向前方に向かって斜めに立ち上がるリップ部２２とを備えてなることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、エントランス止水構造に関する。

立坑の側壁に形成された発進口から掘削機や推進函体を地盤内に挿入する場合や到達口に掘削機が到達する場合には、地下水が立坑内空に流れ込まないように、掘削機または推進函体の外周面と、発進口あるいは到達口との隙間を止水する必要がある。この種の止水構造としては、発進口あるいは到達口の開口部の周縁部に、開口部の内側に延在して掘削機または推進函体の外周面に接するシール部材と、そのシール部材が立坑側に反転して捲れるのを防止する反転防止部材とが設けられたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。シール部材は、開口部の全周に亘って設けられており、掘削機または推進函体の外周面に押圧されることで止水性を得るようになっている。

特開２０１０−１１６７３５号公報 特開２００１−３２９７８２号公報

発進口あるいは到達口の開口部の下端部では、シール部材の地山側に泥などの土砂が溜まる。土砂が溜まるとシール部材を破損する虞があるため、土砂を取り除く必要がある。特に、到達口においては、掘削機や推進函体によって土砂が押し出されてくるので、清掃やメンテナンスが重要となる。

一方、シールド工法や掘進工法においては、開口部と掘削機との間には所定のクリアランスが設けられるため、特許文献１，２の止水構造のシール部材は、クリアランスを覆う余裕代を含むように大きく製作されている。このように大きく製作されたシール部材では、その地山側に溜まった土砂の撤去が困難で、多くの手間と時間を要していた。特に、断面矩形のエントランスにおいては、土砂が溜まり易い底辺部が長くなるので、清掃やメンテナンスが非常に困難であった。

このような観点から、矩形エントランスの底辺部であっても土砂を取り出しやすく、清掃やメンテナンスの手間と時間を低減できるエントランス止水構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、立坑に形成された矩形エントランスの止水構造であって、前記矩形エントランスの頂辺部と側辺部に沿って設けられた止水弾性シートと、当該止水弾性シートの反転を防止する反転防止部材と、前記矩形エントランスの底辺部に沿って設けられたリップ式シール部材と、を備えている。前記リップ式シール部材は、前記矩形エントランスの枠部に固定されるベース部と、このベース部から前記矩形エントランスの内側で且つ掘削方向前方に向かって斜めに立ち上がるリップ部とを備えている。

このような構成によれば、底辺部ではリップ式シール部材を用いているので、反転防止部材を設ける必要がない。したがって、立坑内空側からシール部材を変形させやすく、地山側に溜まった土砂を取り出しやすくなるので、清掃やメンテナンスの手間と時間を低減できる。

請求項２に係る発明は、前記ベース部と前記リップ部の間には、前記ベース部の表面と前記リップ部の裏面とを結ぶ連結部が形成され、前記ベース部と前記リップ部と前記連結部とで中空部が形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、矩形エントランスを通過する掘削機や推進函体の表面に対するリップ部の反発力を大きくできるので、止水性能を高めることができる。

請求項３に係る発明は、前記枠部の下側角部内側では、前記リップ式シール部材と前記止水弾性シートが重なり合うとともに、前記リップ式シール部材と前記止水弾性シートの地山側に、押圧力によって変形する材質からなる止水ブロックが取り付けられていることを特徴とする。このような構成によれば、角部内側における止水性能を確保することができる。

請求項４に係る発明は、前記底辺部が、前記側辺部に沿って昇降可能であることを特徴とする。このような構成によれば、底辺部を下降させることで、リップ式シール部材と推進函体の下面との間に隙間ができるので、容易に土砂を取り出すことができる。さらに、掘削機の高さ誤差を吸収できるとともに、リップ式シール部材を掘削機の下面に好適な高さで押し当てることができるので、止水性能を高めることができる。

本発明によれば、矩形エントランスの底辺部であっても土砂を取り出しやすく、清掃やメンテナンスの手間と時間を低減することができる。

本発明の第一実施形態に係るエントランス止水構造を適用した到達口を示した正面図である。 矩形エントランスの底辺部を示した断面図であって、図１のII−II線断面図である。 矩形エントランスの底辺部を示した断面図であって、図１のIII−III線断面図である。 矩形エントランスの枠部の下側角部内側を示した図であって、（ａ）は地山側から見た斜視図、（ｂ）は立坑内空側から見た斜視図である。 本発明の第二実施形態に係るエントランス止水構造を示した図であって、矩形エントランスの底辺部の昇降機構を示した概略斜視図である。 本発明の変形実施形態に係るエントランス止水構造の矩形エントランスの底辺部を示した断面図である。

以下、本発明の第一実施形態に係るエントランス止水構造を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、エントランス止水構造を、到達立坑に形成された矩形エントランス（到達口）に適用した場合を例に挙げて説明する。

図１に示すように、エントランス止水構造１は、矩形エントランス（到達口２）の頂辺部３と側辺部４，４に沿って設けられた止水弾性シート１０および反転防止部材１１と、到達口２の底辺部５に沿って設けられたリップ式シール部材２０と、を備えている。

到達口２の周縁部には、枠部６が形成されている。枠部６は立坑内空側から見て矩形枠状を呈しており、立坑内へ所定長さ突出している。枠部６の上辺部は頂辺部３に位置し、両側辺部は側辺部４，４に位置し、下辺部は底辺部５に位置している。枠部６は、張出し部材６ａと内周板部材６ｂと先端板部材６ｃとを備えている。

図２にも示すように、張出し部材６ａは、到達口２の周縁部の表面から立坑内空側に向かって張り出す。張出し部材６ａは、周縁部の周方向に所定の間隔をあけて複数配置されている。底辺部５に配置された張出し部材６ａは、頂辺部３および側辺部４，４に配置された張出し部材６ａよりも張出し長さが大きい。

内周板部材６ｂは、張出し部材６ａの内側面（開口部内側の面）に取り付けられている。内周板部材６ｂは、隣り合う張出し部材６ａ間に架け渡されている。内周板部材６ｂは、周縁部の全周に亘って設けられ、全体で筒状を呈している。

先端板部材６ｃは、張出し部材６ａの先端面に取り付けられている。先端板部材６ｃは、隣り合う張出し部材６ａ間に架け渡されており、周縁部の全周に亘って設けられている。頂辺部３に設けられた先端板部材６ｃと、側辺部４，４に設けられた先端板部材６ｃとは、同一平面上に配置され、全体で正面視門型を呈している。底辺部５に設けられた先端板部材６ｃは、頂辺部３および側辺部４，４に設けられた先端板部材６ｃよりも立坑内空側にオフセットした仮想平面上に配置されている。

図３に示すように、止水弾性シート１０は、頂辺部３および側辺部４，４において、到達口２の周縁部（枠部６の内周面）と、到達口２の内部を通過する掘削機または推進函体の外周面との隙間をシールする。止水弾性シート１０は、例えば耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の弾性材料からなる。止水弾性シート１０の外側（到達口２の開口部の外周側）は、頂辺部３および側辺部４，４に設けられた先端板部材６ｃの表面に当接して固定されている。言い換えれば、止水弾性シート１０は、先端板部材６ｃと後記する反転防止部材１１とで挟まれている。止水弾性シート１０は、到達口２の開口部の中心側に向かって延出している。掘削機が到達した後は、止水弾性シート１０の幅方向の内側先端部１０ａは、掘削機または推進函体に面接触し、掘削機または推進函体の外表面との隙間を塞ぐ。止水弾性シート１０の内側先端部１０ａ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、掘削機または推進函体との摺動によって発生する摩耗を抑制している。図２、３で示した二点鎖線は、掘削機または推進函体の表面を示し、白抜き矢印は、摺動する方向を示している。

反転防止部材１１は、地山の地下水圧によって止水弾性シート１０が立坑内空側に反転するのを防止するためのものである。反転防止部材１１は、例えば金属プレートからなり、止水弾性シート１０の立坑内空側に配置されている。すなわち、反転防止部材１１は、止水弾性シート１０を立坑内空側から押さえている。反転防止部材１１は、止水弾性シート１０とともに、頂辺部３および側辺部４，４に設けられた先端板部材６ｃにボルト止めされている。反転防止部材１１のボルト孔１２は、長孔形状を呈しており、掘削機の移動位置に応じて取付位置を調整可能となっている。反転防止部材１１の表面には、補強リブ１３が立設されている。補強リブ１３は、枠部６の周方向に間隔をあけて所定ピッチで設けられている。なお、反転防止部材１１は、前記構成に限定されるものではない。例えば板バネ部材からなる反転防止部材を用いてもよい。

図２に示すように、リップ式シール部材２０は、底辺部５において、到達口２の周縁部（枠部６の内周面）と、到達口２の内部を通過する掘削機または推進函体の外周面（底面）との隙間をシールする。リップ式シール部材２０は、底辺部５の枠部６に沿って配置され、内周板部材６ｂの表面（上面）に固定されている。リップ式シール部材２０は、例えば耐摩耗性を備えた硬質ゴムやウレタン等の弾性材料にて構成されている。リップ式シール部材２０は、ベース部２１とリップ部２２と連結部２３とを備えてなる。

ベース部２１は、内周板部材６ｂに固定される部分であって、連続する長尺の板状に形成されている。ベース部２１は、シール取付金具３０によって、幅方向両端部が係止されている。具体的には、ベース部２１の幅方向端部は、シール取付金具３０のシール押圧板部３１によって、内周板部材６ｂに押圧された状態で係止されている。つまり、ベース部２１の幅方向端部は、シール押圧板部３１と内周板部材６ｂの底面との間で、圧縮された状態で挟持されている。

リップ部２２は、ベース部２１と一体成形されている。リップ部２２は、ベース部２１の表面から到達口２の開口部の内側に向かって斜めに立ち上がっている。ベース部２１とリップ部２２とが二股に分岐した形状になっており、リップ部２２が上向きとなるように配置されている。リップ部２２は、ベース部２１に対して弾性的に傾倒変形可能な部位である。リップ部２２は、ベース部２１から掘削機の掘削方向前側斜め上方（図中右斜上側）に向かって延在していて、掘削機または推進函体の外表面（底面）に接触すると、初期状態よりも傾倒した状態（リップ部２２がベース部２１に近づいた状態）となる。このとき、リップ部２２は、初期状態に復元しようとする力によって、掘削機または推進函体の外表面に押し付けられて密着する。

連結部２３は、リップ部２２とベース部２１とを連結している。連結部２３は、リップ部２２の復元力（押付力）を補強するための部位である。連結部２３は、ベース部２１とリップ部２２の全長に亘って形成されている。連結部２３は、ベース部２１およびリップ部２２と一体成形されている。連結部２３の上端は、リップ部２２の先端から所定距離基端側に寄った位置の裏面に繋がっており、リップ部２２の先端部は、連結部２３の上端よりも前方に突出している。この突出した先端部は、ベース部２１に対する傾斜角度が基端部よりも大きくなっている。連結部２３の下端は、ベース部２１の先端から所定距離基端側に寄った位置の上面に繋がっており、ベース部２１の先端部は連結部２３の下端より突出している。

リップ式シール部材２０は、断面がＡ字を横向きにした形状を呈している。ベース部２１とリップ部２２と連結部２３とで、中空部２４が形成されている。中空部２４には、圧縮空気あるいは液体などの流体を充填することができる。

掘削機などに押されてリップ部２２がベース部２１寄りに傾倒すると、連結部２３が変形する。すると、連結部２３の復元力によって、リップ部２２が押し戻されようとする。これによって、リップ部２２の復元力が補強され、止水性能が向上する。さらに中空部２４に圧縮空気あるいは液体などの流体を充填すれば、リップ部２２による復元力をより一層高められる。

シール取付金具３０は、ベース部２１の幅方向両端位置にそれぞれ設けられている。シール取付金具３０は、金属にて形成されている。シール取付金具３０は、シール部材２０の長手方向（図２の紙面垂直方向）に沿って延在しており、ボルトＢ等の固定手段によって、内周板部材６ｂに固定されている。シール取付金具３０は、シール押圧板部３１と被締付部３２とを備えてなる。

被締付部３２は、ボルトＢによって締め付けられる部分であって、内周板部材６ｂ上に設置される。被締付部３２には、ボルトＢが挿通されるボルト貫通孔３３が形成されている。ボルト貫通孔３３は、長手方向に沿って所定ピッチで形成されている。一方、内周板部材６ｂにも、ボルト貫通孔７が形成されている。内周板部材６ｂの裏面には、ナットＮが溶接固定されている。

シール押圧板部３１は、被締付部３２の表面に固定されている。シール押圧板部３１は、幅方向一端部がリップ式シール部材２０側に張り出している。この張り出した部分がリップ式シール部材２０を係止する。シール押圧板部３１には、貫通孔３４が形成されている。貫通孔３４は、被締付部３２のボルト貫通孔３３と同芯状に配置されている。

ボルトＢは、貫通孔３４からボルト貫通孔３３、ボルト貫通孔７に挿通され、その先端部がナットＮに螺合される。このボルトＢによって、シール取付金具３０が内周板部材６ｂに固定されている。

次に、枠部６の下側角部内側におけるリップ式シール部材２０と止水弾性シート１０との取合いを説明する。図４に示すように、枠部６の側辺部４の下端部では、止水弾性シート１０の下端部が、反転防止部材１１の下端よりも下方に突出している。反転防止部材１１の下端は、リップ式シール部材２０のリップ部２２の先端（最上部）よりも僅かに上方の高さに位置している。止水弾性シート１０の下端部は、底辺部５の内周板部材６ｂの表面と同等の高さまで突出している。止水弾性シート１０の下端部のうち、幅方向先端部１０ａ（枠部６の側辺部４からリップ式シール部材２０側に突出している部分）は、リップ式シール部材２０と重なり合っている。幅方向先端部１０ａは、リップ式シール部材２０の長手方向端部と重なっており、ベース部２１およびリップ部２２の先端側（推進方向前方側）を覆っている。幅方向先端部１０ａは、シール取付金具３０の長手方向端部も覆っている。幅方向先端部１０ａは、リップ部２２の先端面に接触し、シール取付金具３０の表面に沿って湾曲している。なお、幅方向先端部１０ａは、ベース部２１およびリップ部２２の基端側（推進方向後方側）を覆うように構成してもよい。

リップ式シール部材２０と止水弾性シート１０との接続部分には、止水ブロック４０が設けられている。止水ブロック４０は、押圧力によって変形する材質、たとえば発泡材からなる。具体的には、止水ブロック４０は、例えば合成ゴムを基材として半連続気泡状態にさせた発泡スポンジ材からなり、僅かな力で容易に圧縮でき、凹凸面に追従する。止水ブロック４０は、直方体形状を呈している。止水ブロック４０は、リップ式シール部材２０のリップ部２２の表面、止水弾性シート１０の地山側表面、シール取付金具３０の上面と側面、および側辺部４の内周板部材６ｂの表面と接している。止水ブロック４０の表面は、掘削機または推進函体により各接触面に押圧されて圧縮されて、掘削機または推進函体の外表面との隙間を塞ぐ。止水ブロック４０は、各接触面に面接触することで、止水性を確保する。

以上のような構成のエントランス止水構造１によれば、図２に示すように、底辺部５ではリップ式シール部材２０を用いているので、底辺部５に沿って反転防止部材１１を設けることなく止水性能を確保できる。また、本実施形態のリップ式シール部材２０は、ベース部２０とリップ部２２とを備えており、リップ部２２は、立坑内空側に向いている。したがって、立坑内空側から地山側に溜まった土砂を取り出す際には、リップ部２２を下方に押し下げるだけで変形させることができる。よって、リップ式シール部材２０の変形を容易に行うことができる。これによって、土砂を取り出しやすくなり、清掃やメンテナンスの手間と時間を低減できる。特に土砂が溜まり易い底辺部５において、土砂を取り出しやすくなるので、清掃やメンテナンスの手間と時間の低減効果は大きい。

さらに、リップ式シール部材２０は、ベース部２１の表面とリップ部２２の裏面とを結ぶ連結部２３も備えているので、リップ部２２が下方に押されると、連結部２３がリップ部２２を上方に押し上げることができる。これによって、リップ部２２の復元力が補強されるので、掘削機や推進函体の表面に対するリップ部２２の押圧力を大きくできる。したがって、エントランス止水構造１の止水性能を高めることができる。

また、中空部２４に圧縮空気あるいは液体などの流体を充填すれば、リップ部２２の復元力をより一層高められるので、エントランス止水構造１の止水性能がさらに向上する。

さらに、本実施形態に係るエントランス止水構造１では、図４に示すように、止水ブロック４０が、枠部６の下側角部内側の表面形状の凹凸形状に追従して面接触する。これによって、隙間の多い枠部６の下側角部内側においても、止水性を確保することができる。

次に、第二実施形態に係るエントランス止水構造を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。かかるエントランス止水構造は、枠部の底辺部が側辺部に対して、昇降可能に構成されている点が第一実施形態と異なる。

図５に示すように、かかるエントランス止水構造５１では、底辺部５ａは、側辺部４ａとは分離して形成されており、側辺部４ａの内周面に沿って昇降可能に構成されている。

具体的には、側辺部４ａの外面には、底辺部５ａを昇降させる昇降装置５２が設けられている。昇降装置５２は、たとえばジャーナルジャッキ（スクリュ式ジャッキ）にて構成されており、側辺部４ａに固定される固定側部材５３と、底辺部５ａに固定される移動側部材５４とを備えている。昇降装置５２は、ジャーナルジャッキ以外にも油圧ジャッキやチェーンブロックなど他の装置を用いてもよい。

移動側部材５４は、固定側部材５３の下方に設けられている。移動側部材５４は、固定側部材５３から垂下するねじ部材５５に沿って昇降する。移動側部材５４の内部には、ねじ部材５５に螺合するギヤ（図示せず）が設けられている。ギヤが回転することによって、移動側部材５４がねじ部材５５に沿って昇降する。

移動側部材５４は、連結ロッド５６を介して底辺部５ａに接続されている。連結ロッド５６は、側辺部４ａの下端部に形成されたスリット５７を貫通して、側辺部４ａの外周面側から内周面側まで延在している。連結ロッド５６の一端（側辺部４ａの外周側端部）は移動側部材５４に固定され、連結ロッド５６の他端（側辺部４ａの内周側端部）は底辺部５ａの側面（長手方向端部の端面）に固定されている。スリット５７は上下方向に延びて形成されており、連結ロッド５６が上下に移動可能である。

昇降装置５２は、底辺部５ａの長手方向両端部に設けられている。移動側部材５４が固定側部材５３に対して近接離間することで、底辺部５ａが昇降する。

このような昇降装置５２を備えたエントランス止水構造５１では、到達口に掘削機が近付いて、掘削機（図示せず）の高さが決まったときに、底辺部５ａを所定高さ（到達高さ）まで上昇させる。これによって、掘削機の高さ誤差を吸収できるとともにリップ式シール部材２０を掘削機の下面に好適な高さで押し当てることができるので、止水性能を高めることができる。このとき、止水弾性シート１０の下端部は、リップ式シール部材２０の長手方向端部と重なり合っている。

到達口を掘削機が通過して、推進函体が設置された後には、底辺部５ａを下降させる。このようにすれば、リップ式シール部材２０と推進函体の下面との間に隙間ができるので、リップ部２２を下方に押し下げなくてもよい。つまり、リップ式シール部材２０を変形しなくても、土砂を取り出すことができる。さらに、推進函体の下面に潜り込む作業が必要ないので、清掃やメンテナンスの手間と時間を大幅に低減できる。

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、リップ式シール部材２０は、底辺部５に沿って一段設けられているだけであるが、リップ式シール部材を二段設けてもよい。

この場合、図６に示すように、底辺部５ｂの立坑内空側への張出し長さが大きい。リップ式シール部材２０，２０ａは、互いに平行に配置されており、ともに底辺部５ｂに沿って設けられている。立坑内空側のリップ式シール部材２０は、ベース部２１とリップ部２２と連結部２３とを備えており、前記実施形態のリップ式シール部材２０と同等の構成である。地山側のリップ式シール部材２０ａは、ベース部２１とリップ部２２とを備えており、連結部は有していない。なお、両方とも連結部２３を有するリップ式シール部材２０を用いてもよいし、連結部を有さないリップ式シール部材２０ａを用いてもよい。

このように、二段のリップ式シール部材２０，２０ａを配列すれば、止水性能を高めることができるとともに、万一地山側のリップ式シール部材２０ａが破損したとしても、立坑内空側のリップ式シール部材２０で確実に止水することができる。

また、前記実施形態では、エントランス止水構造１を到達口２に設けた場合を例に挙げて説明したが、かかるエントランス止水構造１は、発進口にも設けることができる。この場合、リップ部が地山側に向かって傾斜するように、リップ式シール部材が配置される。また、リップ式シール部材２０の形状は一例であって、他の形状であってもよいのは勿論である。

１ エントランス止水構造
２ 到達口
３ 頂辺部
４ 側辺部
５ 底辺部
６ 枠部
１０ 止水弾性シート
１１ 反転防止部材
２０ リップ式シール部材
２１ ベース部
２２ リップ部
２３ 連結部
２４ 中空部
４０ 止水ブロック
５２ 昇降装置

Claims (4)

1. 立坑に形成された矩形エントランスの止水構造であって、
   前記矩形エントランスの頂辺部と側辺部に沿って設けられた止水弾性シートと、当該止水弾性シートの反転を防止する反転防止部材と、
   前記矩形エントランスの底辺部に沿って設けられたリップ式シール部材と、を備えており、
   前記リップ式シール部材は、前記矩形エントランスの枠部に固定されるベース部と、このベース部から前記矩形エントランスの内側で且つ掘削方向前方に向かって斜めに立ち上がるリップ部とを備えてなる
   ことを特徴とするエントランス止水構造。
2. 前記ベース部と前記リップ部の間には、前記ベース部の表面と前記リップ部の裏面とを結ぶ連結部が形成され、
   前記ベース部と前記リップ部と前記連結部とで中空部が形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のエントランス止水構造。
3. 前記枠部の下側角部内側では、前記リップ式シール部材と前記止水弾性シートが重なり合うとともに、前記リップ式シール部材と前記止水弾性シートの地山側に、押圧力によって変形する材質からなる止水ブロックが取り付けられている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエントランス止水構造。
4. 前記底辺部は、前記側辺部に沿って昇降可能である
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のエントランス止水構造。

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