JP2851065B2

JP2851065B2 - パッキン部材

Info

Publication number: JP2851065B2
Application number: JP1199826A
Authority: JP
Inventors: 義康吉川; 博人田中; 弘一郎中村
Original assignee: KYOWA EKUSHIO KK
Current assignee: KYOWA EKUSHIO KK
Priority date: 1989-08-01
Filing date: 1989-08-01
Publication date: 1999-01-27
Anticipated expiration: 2014-01-27
Also published as: JPH0363390A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はパッキン部材に係り、特に管推進工法やシー
ルド工法を行う際に推進管やシールド管の埋設口に配置
されて坑道から立坑内に泥水、地下水、崩壊土砂等が噴
発しないように管の外表面をシールするのに好適なパッ
キン部材の改良に関する。

〔従来の技術〕

従来、シールド工法によりとう道掘削を行う場合に
は、開削された立坑を発進坑とし、その側壁に開口され
た坑口からシールド掘削機を挿通し、先端のカッターヘ
ッドで掘削進行しつつシールド管を推進させ、セグメン
トによる覆工を行って到達立坑の坑口までの掘削を行う
ものである。また、管推進工法の場合もほぼ同様で、発
進立坑の中に元押し装置を設置し、先端推進装置の先端
回転部にて掘削させながら推進ジャッキにより先端推進
管を地山中に押し出し、順次埋設管を継ぎ足しつつ掘削
進行させるようにしている。このような工法において、
シールド管や推進管は、立坑壁面のシートパイルに設け
た坑口から前記管を挿入させて進行させるが、シールド
管、先端推進管、埋設管等と坑口との間には完全に密着
させることができないので、従来から発進立坑や到達立
坑の坑口にはエントランスパッキン装置（到達側のエキ
ジットパッキン装置を含む）が装備されている。

従来のエントランスパッキン装置は、第７図〜第９図
に示すように、立坑１の側壁２に開口させた坑口３の部
分に取り付けられている。このエントランスパッキン装
置は複数の短冊板状の押さえ金具４を介して単一のドー
ナツ盤状のゴムリングパッキン５を直接坑口３に固定し
た構造とされ（第７図〜第８図）、あるいは高水圧用と
して側壁２に固定される断面コ字状の環状ケーシング６
を設け、この環状ケーシング６の平行フランジ７に各々
ドーナツ盤状のゴムリングパッキン５を取り付けた二枚
パッキン構造のものがあった（第９図）。このエントラ
ンスパッキン装置はシールド管８やセグメント９が坑口
３と同径にできないために生じる隙間に対して、ゴムリ
ングパッキン５がシールド管８やセグメント９の外周面
に屈曲状態で密着し（第７図実線および第９図想像
線）、地山側から立坑１内に泥水、地下水等が侵入する
ことを防止するようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記従来のエントランスパッキン装置で
は、パッキン構造がフランジタイプとなっているため
に、シールド管等の外径に完全に適合するものでなけれ
ば良好な密着性が得られないという問題があった。すな
わち、ゴムリングパッキン６は一体成形ものであり、通
常はシールド管等の外形に見合った寸法のものが使用さ
れ、従来から同心円の内径と外径をもつドーナツ型円盤
に成形される。しかし、シールド管に適合させても、こ
れに続くセグメントの外径が通常小さくなっているの
で、ゴムリングパッキンのもつ弾性によって径差を吸収
するように拡張、収縮が行われるが、径の小さいセグメ
ント外径部に密着するところではシール性が低下し、パ
ッキンの押さえの構造上から腰が弱くなり、泥水噴発に
つながる虞があった。このため、上記エントランスパッ
キン装置を高水圧の箇所に適用する場合には逆めくれや
泥水噴発の問題が生じないように配慮して設定しなけれ
ばならないという問題があった。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、特に高圧水箇
所での掘削坑口に適用して掘削管との間で良好なシール
性を発揮し、パッキン材の逆めくれや裂断等の発生を防
止できる安定性の高いパッキン部材を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明に係るパッキン部
材は、坑口に一端を取り付けられ他端を掘削管に接合さ
せて掘削管外表面との間のシールをなすパッキン部材に
おいて、前記パッキン部材を円錐状に形成し、その大径
側から小径側に向けて熊手状に拡開する補強芯材を内在
させたものである。このようなパッキン部材において、
前記円錐状パッキン部材の小径部外表面にはバンドガイ
ドとこれに挿通されたバンドからなる締め付け手段を取
り付け、小径端部を絞り込み可能とすることができる。

〔作用〕

上記構成によれば、坑口と掘削管との間でシール機能
をなすパッキンとして円錐形パッキン構造とし、これに
小径側に向けて熊手状に拡開する補強芯材を内在させて
いるので、掘削管の表面に摺動する小径部材にめくれ作
用が働いてもこれが有効に阻止される。そして補強芯材
は小径側に熊手状態に拡開しているので、小径部の絞り
作用を良好にさせ、かつパッキンめくれを起こさせずに
坑口へ荷重伝達させることができる。そして、このよう
な円錐形パッキンの小径部にバンドガイドを設け、これ
にバンドを通して締め付け作用を行わせることができる
ようにしているので、掘削管への密着性を高め、かつ流
体封入空間用に用いた場合の流体圧調整を行わせる作用
をなすことができるのである。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るパッキン部材の具体的実施例を
図面を参照して詳細に説明する。

第１図〜第２図に実施例に係るパッキン部材を装着
し、シールド掘削に適用したエントランスパッキン装置
の全体構成図を示しており、図の下半分はシールド管と
坑口とのシール状態を、上半分はシールドセグメントと
坑口とのシール状態を示している。立坑10の側壁12に円
形断面通路としての坑口14が開口されており、この坑口
14を介してシールド管16を地山18側に挿通させるように
なっている。このような坑口14にはシールド管16との隙
間をシールするためにエントランスパッキン装置20が取
り付けられているが、これは坑口14の入り口周縁に配置
されるフランジ形パッキン22と円錐形パッキン24の一対
のパッキン部材と、これらを相互に連結するとともに坑
口14への固定用治具となっているリングフランジ26とか
ら構成されている。まず、フランジ形パッキン22は従来
形のパッキン部材であり、ドーナツ円盤状に形成された
ゴムリングパッキンであって、一定の肉厚で一体成形さ
れるものである。このフランジ形地パッキン22は中央の
孔径をシールド管16の外径より小さく形成されるととも
に、その外径は坑口14の直径より大きく形成されてお
り、平面がシールド管16の管軸と直交するように坑口14
の入り口に取り付けられる。坑口14への取り付けは前記
リングフランジ26にて押さえようにして取り付けられ
る。また、リングフランジ26は金属材料からなり、第４
図にも示しているように、ほぼ坑口14の内径に相当する
直径をもつリング胴26Aと、その一端縁を外方に折り返
して形成された押さえフランジ26Bからなり、押さえフ
ランジ26Bにて前記フランジ形パッキン22を側壁12に固
定するようにしている。リング胴26Aはその中心軸を坑
口14の中心線に一致させて取り付けられ、シールド管16
を囲繞するように配置される。更に、このリングフラン
ジ26を介して第二のゴム製パッキン部材としての円錐形
パッキン24が取り付けられる。これは大径部の内径を前
記リング胴26Aの外径に適合させ、小径部の内径をほぼ
シールド管16の外径に適合するように設定したもので、
リングフランジ26に固着状態で取り付けられるようにな
っている。すなわち、円錐形パッキン24の大径部内にリ
ング胴26Aを差し込み挿入し、ラップ部分を相互に密着
接合して気密に一体化されている。一方、小径部は前記
したようにシールド管16の外周面に密着させるが、気密
接触させることができるように、当該小径部の外周には
締め付け手段が取り付けられている。これは小径部の外
周面に適宜間隔をおいて逆Ｕ字状のバンドガイド28を設
け、これに締め付けバンド30を挿通したものである。締
め付けバンド30は第３図に示しているように、小径部外
周を二周させ、かつその両端部をエアシリンダ32にて連
結したものである（第２図は締め付け状態と弛緩状態の
両者を上下に区分して模式的に示している）。エアシリ
ンダ32は締め付けバンド30の端部外面に立設したブラケ
ット34に連結され、その伸縮動作を行わせることにより
締め付けバンド30緩めたり締め付けたりし、円錐形パッ
キン24の小径部分によるシールド管16やシールドセグメ
ント36外面への密着度合いを調整できるようにしてい
る。

このようにして坑口14に取り付けられたエントランス
パッキン装置20は、シールド管16やセグメント36が坑口
14に挿通されることにより、地山側のフランジ形パッキ
ン22は、第１図に示すように屈曲してシールド管16（セ
グメント36も同様、以下同じ）に密着し、また円錐形パ
ッキン24の小径部分も密着する。これによりシールド管
16の外周面に気密封止された流体封入空間38が形成され
るが、この流体封入空間38に対して圧搾空気が注入でき
るように流体注入口としての空気注入口40が円錐形パッ
キン24の形成されている。これは円錐形パッキン24の本
体を貫通して取り付けられる注入ノズル40Aとこれに取
り付けられた開閉バルブ40Bとからなり、これを、空気
供給源に接続することにより流体封入空間38内に圧搾空
気を充填注入できるようにしている。この場合において
流体封入空間38内の空気は地山側の水圧、すなわち切り
刃水圧の変化に応じて両者が均衡する圧力となるように
設定注入するようにしている。

ここで、前記円錐形パッキン24はその中心軸がシール
ド管16の管軸と同一となっているので、小径部分の密着
状態のままシールド管16を摺動移動させるとめくれ上が
る虞がある。これを防止するため、この実施例に係る円
錐形パッキン24は補強芯材を内在させた構造となってい
る。これは、第５図〜第６図に示すように、大径側半部
において円周方向に沿って内包される複数の第一の補強
ピアノ線42Aと、この第一補強ピアノ線42Aに結束され管
軸方向に沿って延長され、円錐形パッキン24の大径側で
は束ねられるとともに、小径側では熊手状に拡開される
第二の補強ピアノ線42Bからなっている。実施例の場合
には、一つの結束ピアノ線を三本としてこれを大径側で
は束ねた状態で第一補強ピアノ線42Aに対し直行部分で
結束し、小径側で周方向に等角度に拡開させ、合成ゴム
内に内在させるようにしている。このような第二補強ピ
アノ線42Bの束は一定間隔で第一補強ピアノ線42Aと結束
させつつ全周にわたって配置され、円錐形パッキン24の
補強をなしている、第二補強ピアノ線42Bが小径側にお
いて熊手状に拡開されているため、特に小径側がシール
ド管16の摺動に伴う軸方向の摩擦力は、第二補強ピアノ
線42Bの軸心方向によって支承され、全体としてリング
フランジ26から立坑側壁12側に有効に伝達される。

なお、円錐形パッキン24にはバンドガイド28を支持す
るためにガイド受けプレート44を所定位置に内在させて
いる。また、各組みの第二補強ピアノ線42Bの間には、
周方向における補強バランスを図るため、単線の第三補
強ピアノ線42Cを配置し、同様に第一補強ピアノ線42Aに
結束しつつ小径側に延在させている。これにより小径側
では平均的に補強ピアノ線42B、42Cが分散配置され、小
径側の径方向の撓み性を向上させつつ軸方向の強度を向
上させている。

このように構成されたエントランスパッキン装置20に
よれば、一対のフランジ形パッキン22と円錐形パッキン
24とによって囲まれた流体封入空間38をシールド管16の
外周面に形成することができる。そして、この流体封入
空間38内に図示しない空気供給源から圧搾空気を注入
し、内圧を徐々に上げ、切り刃水圧の変化に合わせてバ
ランスさせるようにしている。このようにしてシールド
掘削をさせつつシールド管16を推進させ、これに続いて
セグメント36の覆工を行うが、切り刃水圧と流体封入空
間38内圧がバランスしているので、地山側からの噴発が
有効に防止される。そして、地山側水圧が変動してフラ
ンジ形パッキン22を逆めくりして流体封入空間38内に噴
発しても、円錐形パッキン24が締め付けバンド30によっ
てシールド管16やセグメント36に密着されており、かつ
円錐形パッキン24には補強芯材としてのピアノ線が内在
しているので、その弾性力により圧力を保持させて立坑
10側への噴発を有効に阻止できる。更に、流体封入空間
38の内圧は空気注入口40の調整によっても可能である
が、締め付けバンド30による締め付け力を調整すること
によっても可能となっている。この締め付けバンド30に
よる調整によれば、空気供給源を一定にし、エアシリン
ダ32による伸縮量を加減調整することで簡単に締め付け
量を調整でき、圧力調整を非常に容易に行うことができ
る。したがって、水圧急変等のような緊急時には締め付
けバンド30を解放し、弛緩作用によるエントランスパッ
キン装置20の流体封入空間38圧力を地山水圧に対応さ
せ、最適シール状態を保持することができる。そして、
シールド推進が終了した時点でセグメント等の外周に密
着している流体封入空間38内にセメント等を注入して密
封固化して、作業を完了する。

また、流体封入空間38の内圧を検知するために圧力検
出手段をエントランスパッキン装置20に取り付ければよ
いが、これは地山水圧を別途に検出しておき、この水圧
と締め付けバンド30の締め付け量の関係を実験的に定め
ておき、一律に調整量を設定するようにしてもよい。

またセグメントの施工後に行われる裏込注入や薬液注
入のための加圧時に流体封入空間への圧搾空気供給によ
りフランジ形パッキン22を保持し、反対側へのはみ出し
を防止させることもできる。

なお、坑口14の下部にはシールド管16を通した時にエ
ントランスパッキン装置20に加わる荷重を支承するため
の荷重受け46を受け、坑口14とシールド管16との間の一
定隙間を確保するようにしている。

前記実施例では流体封入空間38に圧搾空気を供給した
が、これに代えて圧力泥水を供給充填するようにしても
よいのはもちろんである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、パッキン部材
を円錐状に形成し、その大径側から小径側に向けて熊手
状に拡開する補強芯材を内在させたことから、パッキン
部材を逆めくれが解消される。そして、高水圧に対応し
て締め付けバンドの締緩作用により最適シール効果が得
られ、これは迅速に行えるので緊急時に有効に対処する
ことができる。また、締め付けバンドにより円錐形パッ
キンの接触径を任意に調整することができるので、シー
ルド機械の外径に拘わらず対応することができ、エント
ランスパッキン等としての適用範囲が拡大するという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図１は、実施例に係るパッキン部材を装着し、シールド
掘削に適用したエントランスパッキン装置の使用状態断
面図、第２図は第１図の断面図、第３図は円錐形パッキ
ンの締め付け手段と取り付け部の平面図、第４図はリン
グフランジと円錐形パッキンの斜視図、第５図は円錐形
パッキンの断面図、第６図は同パッキンの補強芯材の配
置図、第７図は従来例のエントランスパッキン装置の断
面図、第８図は同正面図、第９図は他の従来例のエント
ランスパッキン装置の部分断面図である。 10……立坑、14……坑口、20……エントランスパッキン
装置、22……フランジ形パッキン、26……リングフラン
ジ、30……締め付けバンド、32……エアシリンダ、38…
…流体封入空間。

フロントページの続き (56)参考文献実開昭54−183934（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−135994（ＪＰ，Ｕ) 実開昭59−125599（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】坑口に一端を取り付けられ他端を掘削管に
接合させて掘削管外表面との間のシールをなすパッキン
部材において、前記パッキン部材を円錐状に形成し、そ
の大径側から小径側に向けて熊手状に拡開する補強芯材
を内在させたことを特徴とするパッキン部外。
【請求項２】前記円錐状パッキン部材の小径部外表面に
はバンドガイドとこれに挿通されたバンドからなる締め
付け手段を取り付け、小径端部を絞り込み可能としてな
ることを特徴とする請求項１に記載のパッキン部材。