JP2018119277A - 到達止水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より確実に止水するとともに安全性の高いトンネル掘削機の到達止水装置を提供すること。【解決手段】シールド掘進機２が到達する到達壁５に設けられる到達止水装置１であって、ケーシング開口部１４を有するケーシング１０と、ケーシング１０に収納された外周シール材２０と内周シール材３０を備えており、外周シール材２０と内周シール材３０とは、ケーシング開口部１４から進入したシールド掘進機２のスキンプレート４を挟み込むように構成されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、トンネル掘削機の到達の際に到達部に設ける到達止水装置に関する。

シールド掘進機を代表とするトンネル掘削機が、到達立坑などの到達部に到達する際には、到達部の開口から地下水や土砂が流入しないように止水を図り、安全にトンネル掘削機を到達させる必要がある。このためには、到達部の開口の周囲に到達止水装置を設置して到達させることが一般的である。

到達止水装置の従来技術として、図１１および図１２に示すようなものがある。
この到達止水装置１００は、到達止水装置本体１０１、エントランスパッキン１０２およびワイヤー１０４を備えている。
到達止水装置本体１０１は、到達立坑の到達壁５の開口となる坑口５ａの周囲にコンクリートを打設して設けられる。

到達止水装置本体１０１にエントランスパッキン１０２が、ボルト１０３によって取付けられている。エントランスパッキン１０２は、弾性のリング板形状で、ワイヤー１０４を備えている。到達止水装置本体１０１は、注入管１０５を備えている。エントランスパッキンとしては、特許文献１のようなものがある。
到達壁５の坑口５ａの開口の内側となる部分は、シールド掘進機２のカッター３で切削可能な材料で形成されている。よって、地盤Ｇを掘進してきたシールド掘進機２は、坑口５ａの内側部分を直接切削して到達が可能となっている。

そして、シールド掘進機２が到達壁５を貫通し、到達止水装置本体１０１の内周を通って到達壁５の内側へ進入すると、エントランスパッキン１０２の内周側は、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４によって引っ張られる。そして、エントランスパッキン１０２のボルト１０３によって取付けられた基端側から内周側への形状は、シールド掘進機２の進行方向側に向うに従って傾斜した形状となり、エントランスパッキン１０２は、スキンプレート４に密接する。これにより、到達立坑内側への地盤Ｇ内の地下水Ｗや土砂Ｄが侵入することが防止される。また、ワイヤー１０４を締め付けることで、エントランスパッキン１０２が、シールド掘進機２のスキンプレート４へさらに密着し、より止水性能を高めることができる。

特公平６−８９６３０号公報

止水には、裏込め注入や注入管１０５による注入充填も行われるが、注入不足などもあると、エントランスパッキン１０２には地下水Ｗや土砂Ｄの大きな圧力が作用することになる。
このような到達止水装置１００では、エントランスパッキン１０２のボルト１０３によって取付けられた基端側から内周側への形状が、シールド掘進機２の進行方向側に向うに従って傾斜した形状となり、エントランスパッキン１０２がシールド掘進機２に押される方向と、地下水Ｗや土砂Ｄの圧力が作用する方向とが同一方向になるので、エントランスパッキン１０２とスキンプレート４との密着性が下がり止水性能が低下するおそれがある。特に、大深度などの高水圧下では、止水性能が低下し、出水や土砂流出の危険性も高くなる。

エントランスパッキン１０２は、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４に密着して出水や土砂流出を防止するため、その厚さも必要となるが、その分追従性も低下する傾向となる。よって、エントランスパッキン１０２とスキンプレート４との間に土砂Ｄなどが挟まると、地下水Ｗや土砂Ｄが通る隙間ができ、その隙間から地下水Ｗや土砂Ｄが流出するおそれもある。

到達壁５の坑口５ａの開口となる内側部分をシールド掘進機２のカッター３で切削可能な材料で構成した場合には、シールド掘進機２が坑口５ａの内側部分を直接切削したときに生じた切削屑５ｂも、エントランスパッキン１０２とスキンプレート４との間に挟まり、地下水Ｗや土砂Ｄが流出するおそれもある。

シールド掘進機２のスキンプレート４へエントランスパッキン１０２をワイヤー１０４で締め付ける作業は、出水や土砂流出のおそれがある箇所に近づく作業となるので、危険も伴う。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、より確実に止水するとともに安全性の高いトンネル掘削機の到達止水装置を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、トンネル掘削機が到達する到達部に設けられる到達止水装置であって、前記到達止水装置は、ケーシングと、前記ケーシングに設けられたシール材と、を備え、前記ケーシングは、内部に前記シール材を収納するとともに、トンネル掘削機が到達する方向に開口し前記トンネル掘削機の外殻部が進入可能なケーシング開口部を有しており、前記シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部に対して、外周側に設けられた外周シール材と、内周側に設けられた内周シール材と、を有しており、前記外周シール材と前記内周シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部を挟み込むように構成されていることを特徴とする到達止水装置である。

本願請求項２に係る発明は、前記内周シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部が挟み込まれたときには、前記内周シール材の基端部側から前記外殻部側に向かうに従ってトンネル掘削機進行方向側に傾斜した形状となることを特徴とする請求項１に記載の到達止水装置である。

本願請求項３に係る発明は、前記外周シール材および前記内周シール材のうち、少なくとも一つは、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部が挟み込まれたときには、前記外周シール材または前記内周シール材の基端部側から前記外殻部側に向かうに従ってトンネル掘削機進行方向側に傾斜した形状となることを特徴とする請求項１に記載の到達止水装置である。

本願請求項４に係る発明は、前記ケーシングは、前記ケーシングの内部に止水充填材を注入することが可能な止水充填口を備えており、前記止水充填口は、前記外周シール材または前記内周シール材が設けられる箇所に対してトンネル掘削機進行方向側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の到達止水装置である。

本願請求項５に係る発明は、前記ケーシングは、前記ケーシング開口部に対向した位置にケーシング後壁を有しており、前記ケーシング後壁は、前記外殻部が前記ケーシング開口部から進入したときに、前記外殻部の先端と前記ケーシング後壁との間隔を確保するスペーサを備えていることを特徴とする請求項４に記載の到達止水装置である。

本願請求項６に係る発明は、前記外周シール材は、前記外殻部に接する面と反対面にワイヤーを備えており、前記ワイヤーの両端部は、前記ケーシングには収納されず、露出していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の到達止水装置である。

請求項１に係る構成により、ケーシング内でトンネル掘削機の外殻部の外周側だけなく内周側も止水することができ、外周シール材で出水や土砂流出が生じても、内周シール材で止水し、より確実な止水をすることができる。

加えて、請求項２で新たに限定された構成により、外周シール材で出水や土砂流出が生じ、地下水や土砂がケーシング内でトンネル掘削機の外殻部の前端を回り込み内周側にきたとしても、回り込んできた地下水や土砂の圧力の方向が、内周シール材がトンネル掘削機の外殻部により密着する方向に作用することになるので、より確実な止水とすることができる。

加えて、請求項３で新たに限定された構成により、トンネル掘削機の外殻部がよりスムーズにケーシング開口部から内部へ進入することができる。

加えて、請求項４で新たに限定された構成により、より止水を確実にすることができる。

加えて、請求項５で新たに限定された構成により、止水充填口を外周シール材あるいは内周シール材が設けられる一方に設けたとしても、トンネル掘削機の外殻部に遮られずに反対側まで止水充填材が充填されるようにすることができる。

加えて、請求項６で新たに限定された構成により、ケーシングによって出水や土砂流出したとしても保護されているので、ワイヤーによる外周シール材の締め付け作業を安全に行うことができる。

本発明の実施の形態における到達止水装置の到達立坑の内部からみた図およびＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＸ部分拡大図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置のスペーサの配置側面図およびＢ-Ｂ断面図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置の設置手順を示した図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 本発明の実施の形態における到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 従来技術の到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。 従来技術の到達止水装置を用いたシールド掘進機の到達方法を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面の図１乃至図１０と共に説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。

図１（Ａ）は、本発明の実施形態である到達止水装置１が到達壁５に取付けられた状態を示したものである。図１（Ａ）は、到達立坑の内側から到達壁５側を見た状態を示している。
到達止水装置１は、全体がリング形状をしている。そしてリングを形成する部分の中心線が、開口となる坑口５ａに沿うように到達壁５に配置される。図１（Ａ）では、坑口５ａは点線で示されている。

図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示している。
到達止水装置１は、到達壁５面の内側（地盤Ｇの反対側）に取付けられている。到達止水装置１は、ケーシング１０と、外周シール材２０と内周シール材３０とで構成されるシール材とを備えている。
到達壁５は、コンクリートなどで形成されている。開口の坑口５ａとなる内側部分は、シールド掘進機２のカッター３で切削可能な材料で形成されている。

図２は、図１（Ｂ）における到達止水装置１のＸ部分拡大図である。
到達止水装置１は、ケーシング１０の内部にシール材である外周シール材２０と内周シール材３０を収納するように構成されている。外周シール材２０および内周シール材３０は、リング形状をしており、ケーシング１０は、これらのシール材を外周側（坑口５ａの外側）、内周側（坑口５ａの内側）および到達立坑の内側から覆って収納する。
外周側から覆うものが外周ケーシング１１、内周側から覆うものが内周ケーシング１２、到達立坑の内側から覆うものがケーシング後壁１３である。

外周ケーシング１１は、内部が中空であって、外周ケーシング外周壁１１ａ、外周ケーシング内周壁１１ｂ、外周ケーシングリブ１１ｃ、外周ケーシング前壁１１ｄおよび外周ケーシング後壁１１ｅを備えている。外周ケーシング外周壁１１ａ、外周ケーシング内周壁１１ｂ、外周ケーシング前壁１１ｄおよび外周ケーシング後壁１１ｅは、鋼板で構成され、リング状に形成されている。
外周ケーシング外周壁１１ａは、外周ケーシング１１の最外周を構成する覆いである。

外周ケーシング内周壁１１ｂは、外周ケーシング外周壁１１ａの内周側に所定間隔を空けて沿うように設けられている。外周ケーシング内周壁１１ｂには、止水充填材が通る止水充填口１１ｂ１が設けられている。
外周ケーシング内周壁１１ｂの外周側には、外周ケーシングリブ１１ｃが設けられている。外周ケーシングリブ１１ｃは、Ｈ形鋼材で構成され、シールド掘進機２の進行方向に沿って配置されている。複数の外周ケーシングリブ１１ｃが、外周ケーシング内周壁１１ｂの周方向に間隔を空けて配置されている。図示しないが、外周ケーシングリブ１１ｃは、Ｈ形鋼材をリング状として、外周ケーシング内周壁１１ｂの外周側にも配置してもよい。

外周ケーシング前壁１１ｄは、外周ケーシング外周壁１１ａと外周ケーシング内周壁１１ｂとを到達壁５面側で連結するものである。外周ケーシング前壁１１ｄは、外周ケーシング外周壁１１ａと連結される部分の外周側にフランジ部１１ｄ１が設けられる。図示しないが、このフランジ部１１ｄ１にボルトなどが使用されて、到達止水装置１が到達壁５に取付けられる。
外周ケーシング後壁１１ｅは、外周ケーシング外周壁１１ａと外周ケーシング内周壁１１ｂとを到達立坑の内側端部で連結するものである。

内周ケーシング１２は、内部が中空であって、内周ケーシング外周壁１２ａ、内周ケーシング内周壁１２ｂ、内周ケーシングリブ１２ｃ、内周ケーシング前壁１２ｄおよび内周ケーシング後壁１２ｅを備えている。内周ケーシング外周壁１２ａ、内周ケーシング内周壁１２ｂ、内周ケーシング前壁１２ｄおよび内周ケーシング後壁１２ｅは、鋼板で構成され、リング状に形成されている。
内周ケーシング内周壁１２ｂは、内周ケーシング１２の最内周を構成する覆いである。

内周ケーシング外周壁１２ａは、内周ケーシング内周壁１２ｂの外周側に所定間隔を空け沿うように設けられている。内周ケーシング外周壁１２ａには、止水充填材が通る止水充填口は設けられていないが、必要に応じて設けてもよい。
内周ケーシング外周壁１２ａの外周側であって、内周ケーシング内周壁１２ｂの内周側には、内周ケーシングリブ１２ｃが設けられている。内周ケーシングリブ１２ｃは、Ｈ形鋼材で構成され、シールド掘進機２の進行方向に沿って配置されている。複数の内周ケーシングリブ１２ｃが、内周ケーシング外周壁１２ａの周方向に間隔を空け配置されている。図示しないが、内周ケーシングリブ１２ｃは、Ｈ形鋼材をリング状として、内周ケーシング外周壁１２ａの外周側にも配置してもよい。

内周ケーシング前壁１２ｄは、内周ケーシング外周壁１２ａと内周ケーシング内周壁１２ｂとを到達壁５面側で連結するものである。
内周ケーシング後壁１２ｅは、内周ケーシング外周壁１２ａと内周ケーシング内周壁１２ｂとを到達立坑の内側端部で連結するものである。

ケーシング後壁１３は、外周ケーシング１１と内周ケーシング１２とを到達立坑の内側端部で連結するものである。外周ケーシング後壁１１ｅおよび内周ケーシング後壁１２ｅがケーシング後壁１３に接合される。
外周ケーシング１１と内周ケーシング１２とがケーシング後壁１３に連結されることで、到達止水装置１のケーシング１０には到達壁５面側にケーシング開口部１４が形成される。

外周ケーシング内周壁１１ｂと外周ケーシングリブ１１ｃとを縦断する方向に渡って、シール材取付リング１５が設けられる。シール材取付リング１５は、リング形状の板状部材である。外周ケーシング１１側に設けられたシール材取付リング１５に、外周シール材２０が取り付けられる。

シール材取付リング１５の到達立坑の内側であって、外周ケーシング内周壁１１ｂの内周側には、取付リング補強部材１６が設けられる。これは、シールド掘進機２の進行方向に作用する力によって、シール材取付リング１５が屈曲しないように補強するためのものである。また、止水充填材が充填された際にその圧力によって作用するシールド掘進機２の進行方向反対方向の力によって、シール材取付リング１５が屈曲しないように補強するためのものでもある。

取付リング補強部材１６は、複数設けられ、外周ケーシング内周壁１１ｂの内周側であって周方向に間隔を空けて配置されている。取付リング補強部材１６を外周ケーシングリブ１１ｃが配置された位置にあわせて配置すると、より補強効果が高まる。図示しないが、取付リング補強部材１６をリング状として、外周ケーシング内周壁１１ｂの内周側にも配置してもよい。

外周ケーシング１１に設けられるシール材取付リング１５および取付リング補強部材１６は、シールド掘進機２の進行方向に二列設けられる。
同様に、内周ケーシング１２に設けられるシール材取付リング１５および取付リング補強部材１６も、シールド掘進機２の進行方向に二列設けられる。
外周ケーシング１１のシール材取付リング１５および取付リング補強部材１６と、内周ケーシング１２のシール材取付リング１５および取付リング補強部材１６とは、外周シール材２０と内周シール材３０とが干渉しないように、シールド掘進機２の進行方向にずらして設けられる。

外周シール材２０は、外周エントランスパッキン２１、外周パッキンスペーサ２２、外周揺動板２３、外周パッキン押さえ部材２４、外周パッキン固定部材２５を備えている。
外周エントランスパッキン２１は、リング板形状の弾性部材である。外周エントランスパッキン２１は、外周ケーシング１１に設けられたシール材取付リング１５の到達壁５側に設けられる。外周エントランスパッキン２１は、外周側が基端部側としてシール材取付リング１５に取付けられる。取り付けられた外周エントランスパッキン２１の内周側がシールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４に密着することで、地下水や土砂が流入することが阻止される。

外周パッキンスペーサ２２は、外周エントランスパッキン２１の到達壁５側に設けられる。外周パッキンスペーサ２２は、外周エントランスパッキン２１と後述する外周揺動板２３との間隔を保つものである。間隔を保つことで、外周エントランスパッキン２１と外周揺動板２３のそれぞれの傾動を阻害しないようにしている。

外周揺動板２３は、外周パッキンスペーサ２２の到達壁５側に設けられる。外周揺動板２３は、鋼製であって、外周揺動板基端部２３ａ、外周揺動板軸部２３ｂ、外周揺動板揺動部２３ｃを備えている。外周揺動板基端部２３ａが外周パッキンスペーサ２２に取付けられる。外周揺動板軸部２３ｂによって外周揺動板揺動部２３ｃが外周揺動板基端部２３ａに対して揺動するように構成されている。外周揺動板揺動部２３ｃは、外周揺動板基端部２３ａの延長上に並んだ姿勢から、シールド掘進機２の進行方向へ向って傾動する方向へしか揺動せず、シールド掘進機２の進行方向反対方向へ向っては傾動しないようになっている。

外周揺動板２３は、外周エントランスパッキン２１の周方向に沿って複数配置される。外周揺動板２３は、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４の先端が、外周エントランスパッキン２１に直接接触しないように保護する。また、外周エントランスパッキン２１が到達壁５側へめくれないように防止する機能を有する。

外周パッキン押さえ部材２４は、外周揺動板２３の外周揺動板基端部２３ａの到達壁５側に設けられる。
外周エントランスパッキン２１、外周パッキンスペーサ２２、外周揺動板２３、外周パッキン押さえ部材２４は、ボルトなどの外周パッキン固定部材２５によって外周ケーシング１１に設けられたシール材取付リング１５に取付けられる。

内周シール材３０は、内周ケーシング１２に設けられたシール材取付リング１５に取付けられる。内周シール材３０と外周シール材２０とは、取付けられる位置が外周か内周かの違いだけで、同様の構造であり、内周エントランスパッキン３１、内周パッキンスペーサ３２、内周揺動板３３（内周揺動板基端部３３ａ、内周揺動板軸部３３ｂ、内周揺動板揺動部３３ｃ）、内周パッキン押さえ部材３４、内周パッキン固定部材３５を備えている。
内周エントランスパッキン３１は、内周側が基端部側としてシール材取付リング１５に取付けられる。取り付けられた内周エントランスパッキン３１の外周側がシールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４に密着することで、地下水や土砂が流入することが阻止される。

このような構成によって、到達止水装置１のケーシング１０は、外周シール材２０と内周シール材３０を収納し、ケーシング開口部１４からシールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４を進入させることができる。そして、進入したスキンプレート４を外周シール材２０と内周シール材３０とで、挟むように構成することができる。

図２における点線は、スキンプレート４が進入した状態を示すものである。スキンプレート４の進入は、その先端とケーシング後壁１３と隙間５０を残す程度に行われる。図２の点線に示すように、外周エントランスパッキン２１と内周エントランスパッキン３１は、進入したスキンプレート４によって、シールド掘進機２の進行方向に引っ張られて、取り付けられた側である基端部側からスキンプレート４に向かうに従ってシールド掘進機２の進行方向に傾斜した形状となる。また、図２の点線に示すように、外周揺動板揺動部２３ｃおよび内周揺動板揺動部３３ｃも、外周揺動板基端部２３ａおよび内周揺動板基端部３３ａの延長上に並んだ姿勢から、シールド掘進機２の進行方向へ向って傾動する。

到達によって発生した地下水Ｗや土砂Ｄなどは、スキンプレート４の外周側では、シールド掘進機２の進行方向に流入しようとする。外周エントランスパッキン２１は、基端部側である外周側からスキンプレート４に向かうに従ってシールド掘進機２の進行方向に傾斜した形状となっているため、流入した地下水や土砂による圧力は、当該外周エントランスパッキン２１をスキンプレート４から離すように作用する。また、土砂Ｄや切削屑５ｂが外周エントランスパッキン２１とスキンプレート４と間にも挟まりやすい。よって、止水性能が低下し、地下水Ｗや土砂Ｄが流出するおそれがある。

外周エントランスパッキン２１から流出した地下水Ｗや土砂Ｄなどは、内周エントランスパッキン３１で止水されることになる。外周エントランスパッキン２１から流出した地下水Ｗや土砂Ｄなどは、隙間５０を通ってスキンプレート４の内周側では、シールド掘進機２の進行方向反対方向に流入しようとする。内周エントランスパッキン３１は、基端部側である内周側からスキンプレート４に向うに従ってシールド掘進機２の進行方向に傾斜した形状となっているため、流入した地下水や土砂による圧力は、当該内周エントランスパッキン３１をスキンプレート４に密着させるように作用する。さらに、回り込んでくる土砂Ｄや切削屑５ｂも少なくなる上に、内周エントランスパッキン３１の傾斜した形状から土砂Ｄや切削屑５ｂは、内周エントランスパッキン３１とスキンプレート４と間に挟まりにくくなる。よって、より確実な止水性能が発揮される。また、出水や土砂流入があったとしても、全体がケーシング１０で覆われているので、到達立坑の内部には影響がない。

止水充填口１１ｂ１は、二列の外周シール材２０が取付けられるシール材取付リング１５の箇所に対して、シールド掘進機２の進行方向側にそれぞれ設けられている。また、止水充填口１１ｂ１は、ケーシング開口部１４側に設けられた外周シール材２０のシールド掘進機２の進行方向反対側（到達壁５側）にも設けられている。
止水充填口１１ｂ１は、外周ケーシング内周壁１１ｂの周方向に間隔を設けて複数配置してもよい。
外周ケーシング１１の中空部には、注入管４０が設けられている。注入管４０は、外周ケーシング後壁１１ｅとケーシング後壁１３を貫通して止水充填口１１ｂ１に開口している。

外周シール材２０に対してシールド掘進機２の進行方向側に設けられた止水充填口１１ｂ１および注入管４０によって、ケーシング１０内部の外周シール材２０、スキンプレート４、ケーシング後壁１３とで囲まれた空間それぞれに、止水充填材Ｍを充填することができる。
ケーシング開口部１４側に設けれた外周シール材２０のシールド掘進機２の進行方向反対側（到達壁５側）に設けられた止水充填口１１ｂ１および注入管４０によって、坑口５ａへの止水充填材Ｍを充填することができ、追加の裏込め注入が可能となる。

止水充填口１１ｂ１からケーシング１０内部の外周シール材２０、スキンプレート４、ケーシング後壁１３とで囲まれた空間に充填された止水充填材Ｍは、隙間５０を通って内周シール材３０、スキンプレート４、ケーシング後壁１３とで囲まれた空間に充填される。この止水充填材Ｍによって止水を更に確実に行うことができる。
なお、本実施形態では、止水充填口１１ｂ１および注入管４０は、外周ケーシング１１に設けたが、内周ケーシング１２にも設けるようにしてもよい。

図３に示すように、隙間５０を確実に設けるために、ケーシング後壁１３にスペーサ５１を設けてもよい。スペーサ５１を周方向に所定間隔をとって複数配置して、スキンプレート４の前端部がケーシング後壁１３に当接したとしても、スペーサ５１により隙間５０として止水充填材流路５２を確保することができる。

次に、到達止水装置１の到達壁５への取付方法を図４とともに説明する。
図４（Ａ）に示すように、到達壁５面の内側であって、坑口５ａとなる位置にあわせて到達止水装置１を取付ける。取付には、外周ケーシング前壁１１ｄのフランジ部１１ｄ１を図示しないボルトなどで固定する。内周ケーシング内周壁１２ｂの内周側に、型枠取付部材６を取り付ける。型枠取付部材６を内周ケーシング内周壁１２ｂの内周側に沿ってリング状に形成してもよく、この場合には、到達止水装置１の補強部材としても機能する。
図４（Ｂ）に示すように、内周ケーシング内周壁１２ｂの内周側であって、型枠取付部材６の到達壁５面側に型枠７を取り付ける。

図４（Ｃ）に示すように、型枠７を支保する仮支保工８を設置する。仮支保工８と型枠取付部材６とは連結してもよい。仮支保工８は、到達立坑と連結して到達時に発生する力に対向できるようにしてもよい。
図４（Ｄ）に示すように、型枠７の到達壁５側の空間に充填材９を打設する。充填材９は、シールド掘進機２のカッター３が坑口５ａの内側を切削した際に、到達止水装置１がない部分から到達立坑内に地下水や土砂が流入するのを防ぐためのものである。充填材９には、流動化処理土などが採用される。また、シールド掘進機２のカッター３で切削可能な材料としてもよい。

次に、到達止水装置１を用いた到達方法を図５乃至図１０とともに説明する。
図５は、シールド掘進機２が到達立坑の到達壁５に到達する直前の状態を示したものである。本実施形態では、地盤Ｇについては、地盤改良が行われていないが、必要に応じて行っておいてもよい。
シールド掘進機２のカッター３のカッター外周部３ａは、径方向に縮小するようになっている。そして、カッター３がシールド掘進機２の進行方向反対方向に移動することにより、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４を到達止水装置１のケーシング開口部１４に進入させることができるようになっている。

図６に示すように、シールド掘進機２を進行させ、カッター３で到達壁５の坑口５ａの内側を切削していく。坑口５ａの内側がすべて切削されたときに、シールド掘進機２を停止させる。このシールド掘進機２は、カッター３の中心部が突出しているので、この突出した部分は、充填材９を切削することになる。シールド掘進機２の進行による力は、到達止水装置１、充填材９、仮支保工８で受けることになる。必要に応じて、到達立坑の他の壁で到達止水装置１、充填材９、仮支保工８が受ける力を負担させるようにしてもよい。

図７に示すように、シールド掘進機２のカッター外周部３ａを径方向に縮小させ、カッター３をシールド掘進機２の進行方向反対方向に移動させる。これにより、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４の前端がシールド掘進機２の最前端となる。

図８に示すように、スキンプレート４の前端を最前端としたままシールド掘進機２を進行させ、スキンプレート４を到達止水装置１のケーシング開口部１４に進入させる。そして、シールド掘進機２の外殻部であるスキンプレート４を、外周シール材２０と内周シール材３０とで挟ませて、シールド掘進機２を停止させる。この状態で、先に述べたようにスキンプレート４の外周側の止水や内周側の止水が行われる。

図９に示すように、注入管４０から止水充填材Ｍがケーシング１０内に充填される。止水充填材Ｍには、モルタルなどが採用される。先に述べたように、止水充填材Ｍの充填によってさらに止水が確実となる。また、止水充填材Ｍの充填によって、外周エントランスパッキン２１および内周エントランスパッキン３１には、スキンプレート４へ密着する方向の力が作用するので、より確実な止水性能を発揮することになる。

図１０に示すように、仮支保工８、型枠取付部材６、型枠７および充填材９を撤去し、到達止水装置１の内周ケーシング１２、内周シール材３０を撤去する。ケーシング後壁１３については、スキンプレート４より内周側に位置する部分を切断して撤去する。
そして、カッター３やシールド掘進機２の図示しない推進ジャッキなどを撤去してトンネルを貫通させる。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施形態では、外周エントランスパッキン２１を締め付けスキンプレート４に密着させるワイヤーは採用されていないが、ワイヤーを採用することもできる。
この場合、外周エントランスパッキンのスキンプレートに密着する面の反対面に周方向に沿ってワイヤーを備えさせておく。そして、ワイヤーは天端付近で交差させて、ワイヤー両端部を外周ケーシングに設けた開口から突出させて露出しておくようにすればよい。このようにすれば、エントランスパッキンがスキンプレートに密着した後に、ワイヤーを締め付けることで、更に密着させることができる。また、ワイヤーを締め付ける作業に際して、出水や土砂流出があったとしても、ケーシングによって覆われているので、安全性が高い。

本実施形態では、到達立坑の到達壁５を到達部として、本発明の到達止水装置を適用したものを説明した。しかしながら、本発明は、これに限られず、停止したシールド掘進機にシールド掘進機を到達させるいわゆる地中接合や、トンネルにシールド掘進機を到達させる場合の到達部にも適用できるものである。

本実施形態では、到達するトンネル掘削機としてシールド掘進機を適用したものを説明した。しかしながら、本発明は、これに限られず、推進工法で用いられる外殻部であるスキンプレートを有する掘進機にも適用できる。
また、元押しジャッキにより押し込まれる管の先端に回転カッターだけが取付けられた掘削機のような場合にも適用できる。この場合、回転カッターが後退するなどして、押し込まれる管の先端が、本発明の到達止水装置のケーシング開口部から進入して外周シール材と内周シール材とによって挟まれることになるので、押し込み管が、本発明のトンネル掘削機の外殻部に相当することになる。

本実施形態では、トンネル掘削機の外殻部を到達止水装置のケーシング開口部へ進入させるため、カッターをシールド掘進機の進行方向反対方向に移動させ、スキンプレートを最前端としてシールド掘進機を進行させた。しかしながら、本発明は、これに限られず、カッター外周部を径方向に縮小させた上で、カッターとシールド掘進機を移動させないで、スキンプレート自体やスキンプレートの外周に設けられたスライドフードをシールド掘進機の進行方向へ移動させて、到達止水装置のケーシング開口部へ進入させるようにしても良い。この場合には、スキンプレートやスライドフードが、本発明のトンネル掘削機の外殻部に相当することになる。

本実施形態では、地盤改良を行わず、到達壁の坑口の開口の内側となる部分をシールド掘進機のカッターで切削可能な材料で形成し、シールド掘進機で直接切削して到達するものであった。しかしながら、本発明は、これに限られない。例えば、到達壁の外側の地盤を事前に改良しておき、到達壁を鏡切りした後、シールド掘進機を進行させるようにしても良い。また、鏡切りを行った際には改良された地盤が現れるところ、この地盤が肌落ちするおそれもある。このような場合には、鏡切りを行った後に、図４に示したような型枠７、仮支保工８を組み立て、充填材９を鏡切りを行った部分にも充填し、当該充填材９を切削しながらシールド掘進機を進行させるようにしても良い。

本実施形態では、外周シール材や内周シール材は、トンネル掘削機の進行に伴い傾斜するもので説明したが、これに限られない。例えば、外周シール材または内周シール材の少なくとも一方だけを中空のチューブ状のものとして、チューブの内部に充填材を充填し膨張させることで止水を図るものでもよい。この場合でも、ケーシング内部で外周シール材と内周シール材とで、トンネル掘削機の外殻部を挟むことになるので、止水効果が認められる。

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。

１ 到達止水装置
２ シールド掘進機
３ カッター
３ａ カッター外周部
４ スキンプレート
５ 到達壁
５ａ 坑口
５ｂ 切削屑
６ 型枠取付部材
７ 型枠
８ 仮支保工
９ 充填材
１０ ケーシング
１１ 外周ケーシング
１１ａ 外周ケーシング外周壁
１１ｂ 外周ケーシング内周壁
１１ｂ１ 止水充填口
１１ｃ 外周ケーシングリブ
１１ｄ 外周ケーシング前壁
１１ｅ 外周ケーシング後壁
１２ 内周ケーシング
１２ａ 内周ケーシング外周壁
１２ｂ 内周ケーシング内周壁
１２ｃ 内周ケーシングリブ
１２ｄ 内周ケーシング前壁
１２ｅ 内周ケーシング後壁
１３ ケーシング後壁
１４ ケーシング開口部
１５ シール材取付リング
１６ 取付リング補強部材
２０ 外周シール材
２１ 外周エントランスパッキン
２２ 外周パッキンスペーサ
２３ 外周揺動板
２３ａ 外周揺動板基端部
２３ｂ 外周揺動板軸部
２３ｃ 外周揺動板揺動部
２４ 外周パッキン押さえ部材
２５ 外周パッキン固定部材
３０ 内周シール材
３１ 内周エントランスパッキン
３２ 内周パッキンスペーサ
３３ 内周揺動板
３３ａ 内周揺動板基端部
３３ｂ 内周揺動板軸部
３３ｃ 内周揺動板揺動部
３４ 内周パッキン押さえ部材
３５ 内周パッキン固定部材
４０ 注入管
５０ 隙間
５１ スペーサ
５２ 止水充填材流路
Ｇ 地盤
Ｓ セグメント
Ｗ 地下水
Ｄ 土砂

Claims (6)

1. トンネル掘削機が到達する到達部に設けられる到達止水装置であって、
   前記到達止水装置は、ケーシングと、前記ケーシングに設けられたシール材と、を備え、
   前記ケーシングは、内部に前記シール材を収納するとともに、トンネル掘削機が到達する方向に開口し前記トンネル掘削機の外殻部が進入可能なケーシング開口部を有しており、
   前記シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部に対して、外周側に設けられた外周シール材と、内周側に設けられた内周シール材と、を有しており、
   前記外周シール材と前記内周シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部を挟み込むように構成されていることを特徴とする到達止水装置。
2. 前記内周シール材は、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部が挟み込まれたときには、前記内周シール材の基端部側から前記外殻部側に向かうに従ってトンネル掘削機進行方向側に傾斜した形状となることを特徴とする請求項１に記載の到達止水装置。
3. 前記外周シール材および前記内周シール材のうち、少なくとも一つは、前記ケーシング開口部から進入した前記外殻部が挟み込まれたときには、前記外周シール材または前記内周シール材の基端部側から前記外殻部側に向かうに従ってトンネル掘削機進行方向側に傾斜した形状となることを特徴とする請求項１に記載の到達止水装置。
4. 前記ケーシングは、前記ケーシングの内部に止水充填材を注入することが可能な止水充填口を備えており、
   前記止水充填口は、前記外周シール材または前記内周シール材が設けられる箇所に対してトンネル掘削機進行方向側に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の到達止水装置。
5. 前記ケーシングは、前記ケーシング開口部に対向した位置にケーシング後壁を有しており、
   前記ケーシング後壁は、前記外殻部が前記ケーシング開口部から進入したときに、前記外殻部の先端と前記ケーシング後壁との間隔を確保するスペーサを備えていることを特徴とする請求項４に記載の到達止水装置。
6. 前記外周シール材は、前記外殻部に接する面と反対面にワイヤーを備えており、
   前記ワイヤーの両端部は、前記ケーシングには収納されず、露出していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の到達止水装置。