JP6968447B2 - エントランスパッキン - Google Patents

Description

本発明は、坑口の周縁部または坑内に配置され、掘削機が坑内を屈進する際に坑内を止水する環状のエントランスパッキンに関する。

従来より、高速道路、地下鉄、共同溝などを掘削する際に、シールドマシンと呼ばれる掘削機を用いてトンネルを掘り進めるシールド工法が知られている。かかるシールド工法においては、図７に示すように、発進立坑１０２の坑壁１０４に形成された坑口１０６に掘削機１０８が進入する際に、坑口１０６と掘削機１０８との隙間から地下水や土砂が発進立坑内に流入するのを防止する必要がある。このために、坑口１０６の周縁部には、止水装置としてエントランスパッキン１１０が配置される（例えば、特許文献１参照）。

このエントランスパッキン１１０は、一般的に、環状のゴム板で形成され、掘削機１０８の外径よりも小さな内径を有している。そして、掘削機１０８が進入した際には進行方向に押し広げられ、内周縁部の弾性力によって地下水や土砂を止水する。

特開２００５−２６４６７６号公報

ところで、坑口１０６から掘削機１０８が坑内に進入する際に、エントランスパッキン１１０が坑内側に押し広げられると、エントランスパッキン１１０と掘削機１０８との間に強い摩擦力が生じる。かかる摩擦力がさらに大きくなると、場合によってはエントランスパッキン１１０が引きちぎれるなど損傷する恐れがあった。そして、万が一エントランスパッキン１１０が損傷した場合には、坑内が水浸しになり掘削作業ができなくなるという問題があった。

本発明の目的は、高い耐久性と止水性を有するエントランスパッキンを提供することである。

本発明のエントランスパッキンは、
坑口の周縁部または坑内の内壁面に配置され、掘削機が前記坑内を屈進する際に前記坑内を止水する環状のエントランスパッキンであって、
前記坑口の坑内側に位置する内パッキン板と、
前記坑口の坑外側に位置する外パッキン板と、
前記内パッキン板と前記外パッキン板との間に挟着された補強部材とを積層して構成された補強部を備え、
前記補強部は、
前記坑口に固定される第１補強部と、
前記第１補強部と接続される、１枚の第２補強部材が配置された第２補強部とから構成され、
前記第１補強部に配置される第１補強部材は複数枚備えられ、または前記第２補強部に配置される前記第２補強部材よりも厚みのある素材から成ることを特徴とする。

このように、補強部材が配置された補強部を備えることにより、高い止水性を実現することができる。また、エントランスパッキンが外縁に向かうほど強固になる構成を備えることにより、高い耐久性を備えると共に柔軟性に富んだエントランスパッキンを提供することができる。また、エントランスパッキンが内径側ほど柔軟になるため、掘削機の進行に追従しやすくなる。

また、本発明のエントランスパッキンは、
前記補強部よりも内径側に、前記補強部材を含まず前記掘削機と接触する非補強部が延在することを特徴とする。
これにより、地下水や土砂が坑内に発生しても、的確に止水することができる。

また、本発明のエントランスパッキンは、
前記補強部が、前記補強部の内径側を前記坑口の坑内側または坑外側に屈曲させるための第１屈曲部が形成されていることを特徴とする。
これにより、掘削機の進行に追従させて傾斜し、摩擦力を減少させ、引きちぎれるなどの損傷を防止することができる。

また、本発明のエントランスパッキンは、
前記第１屈曲部が、前記第１補強部と前記第２補強部との境界に形成されていることを特徴とする。
このように、第１屈曲部が強度の異なる第１補強部と第２補強部との境界に形成されていれば、屈曲しやすくなる。

また、本発明のエントランスパッキンは、
前記補強部と前記非補強部との境界に、前記非補強部を前記坑口の坑内側または坑外側に屈曲させるための第２屈曲部が形成されていることを特徴とする。
これにより、確実に非補強部を屈曲させ、地下水や土砂が坑内に吐出された場合に的確に止水することができる。

また、本発明のエントランスパッキンは、
前記非補強部が、前記外パッキン板の内径側のみに延在していることを特徴とする。
これにより、より非補強部が柔軟になり、第２屈曲部が屈曲しやすくなる。このため、非補強部をより容易にセグメントに密着させることができる。

本発明によれば、高い耐久性と止水性を有するエントランスパッキンを提供することができる。

実施の形態に係るエントランスパッキンが配置されたトンネルの坑口を坑外側から視た図である。 実施の形態に係る坑口の周縁部の断面を拡大した図である。 実施の形態に係るエントランスパッキンの断面を示す拡大図である。 実施の形態に係る掘削機が坑口に進入する場合におけるエントランスパッキンの挙動を説明する図である。 他の実施の形態に係るエントランスパッキンの断面を示す拡大図である。 他の実施の形態に係るエントランスパッキンの断面を示す拡大図である。 発進立坑の坑壁に形成された坑口に設けられたエントランスパッキンを示す概要図である。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態に係るエントランスパッキンについて説明する。図１は、実施の形態に係るエントランスパッキンが配置されたトンネルの坑口を坑外側（発進する掘削機の配置される側）から視た図であり、図２は、坑口２の周縁部の断面を拡大した図である。図１に示すように、坑口２は円形状を有しており、エントランスパッキン４は、坑口２の周縁部に環状に配置されている。このエントランスパッキン４は、坑口２と坑口２に発進または到達する図示しない掘削機との間を止水する環状の止水部材である。また、エントランスパッキン４の坑外側には、周方向に沿って複数に分割された略台形状のフラップ６が配置されている。

ここで、フラップ６は、たとえば、鉄などの金属で形成されており、図２に示すように、掘削機２４（図４参照）が進入した際に、エントランスパッキン４と共に屈曲できるようにヒンジ６ａを備えている。また、エントランスパッキン４とフラップ６は、ボルトなどで坑口２の周縁部に重ねて固定されている。

図３は、実施の形態に係るエントランスパッキン４の断面を示す拡大図である。図３に示すように、エントランスパッキン４は、後述する補強部材１６が配置された補強部８と補強部材が配置されていない非補強部１０とを有している。

補強部８は、坑口２の坑内側に位置する内パッキン板１２、坑口２の坑外側に位置する外パッキン板１４、および内パッキン板１２と外パッキン板１４との間に挟着された補強部材１６とを積層して構成されている。ここで、それぞれ内パッキン板１２と外パッキン板１４は、たとえば、ゴムなどの弾性部材で形成されており、補強部材１６は、たとえば、化学繊維や天然繊維などの繊維部材で形成されている。

さらに、補強部８は、坑口２に固定される第１補強部８ａと、非補強部１０に接続される第２補強部８ｂとを備えている。ここで、第１補強部８ａには、２枚の第１補強部材１６ａが積層され、第２補強部８ｂには、１枚の第２補強部材１６ｂが配置されている。すなわち、第１補強部８ａは第２補強部８ｂよりも強固であり、補強部８における補強部材１６は、エントランスパッキン４の外縁に向かうほど強固になる。

また、補強部８の内径側には、パッキン材である一層のゴム板から成り、掘削機２４（図４参照）が進入した際に掘削機２４と接触する非補強部１０が延在している。そして、第１補強部８ａと第２補強部８ｂの境界には、第２補強部８ｂを坑口２の坑内側に屈曲させる第１屈曲部１８が形成され、第１補強部８ａと非補強部１０の境界には、非補強部１０を坑口２の坑内側に屈曲させる第２屈曲部２０が形成されている。

次に、図４を参照しながら、エントランスパッキン４の挙動について、掘削機が坑口２に進入する場合を例に説明する。まず、図４（ａ）に示すように、発進立坑２２内において掘削機２４が発進し、坑口２に配置されているエントランスパッキン４に接近する。

次に、掘削機２４が坑口２に進入すると、エントランスパッキン４が坑内側に押し広げられ、図４（ｂ）に示すように、エントランスパッキン４の第２屈曲部２０が坑内側に屈曲する。この際に、掘削機２４は、非補強部１０の坑外側の面を外周に接触させた状態で進入する。さらに掘削機２４が進入すると、第１屈曲部１８が屈曲して第２補強部８ｂが傾斜すると共に、フラップ６の先端が掘削機２４に接触する。フラップ６はヒンジ６ａを折り曲げて第１屈曲部１８の傾斜に追従する。

ここで、図４（ｃ）に示すように、掘削機２４がセグメント３０を形成しながら坑内への進入を続け、坑口２を通過すると、非補強部１０とフラップ６の先端が掘削機２４の外周から外れてセグメント３０と接触する。ここで、非補強部１０がセグメント３０と接触することにより、エントランスパッキン４によって坑口２とセグメント３０の間が密閉される。このため、地下水や土砂が坑内に吐出されても、エントランスパッキン４によって地下水や土砂が止水される。すなわち、掘削機２４が坑内を屈進する際に確実に坑内を止水することができる。

また、図４（ｄ）に示すように、地下水や土砂の圧力が高い場合であっても、エントランスパッキン４は、フラップ６によって坑内側に折れ曲がるように形状が維持されるため、止水性は的確に維持される。なお、実施の形態のエントランスパッキン４においては、非補強部１０が補強部材１６を用いずに形成され、補強部８よりも柔軟性に富んでいるため、よくセグメント３０に密着するのに対し、第１補強部８ａは、最も強固に形成されているため、坑口２に固定されて撓むことがない。

この実施の形態のエントランスパッキン４によれば、補強部材１６が配置された補強部８を備えることにより、高い止水性を実現することができる。また、エントランスパッキン４が外縁に向かうほど強固になる構成を備えることにより、高い耐久性を備えると共に柔軟性に富んだエントランスパッキンを提供することができる。

また、エントランスパッキン４は、複数の屈曲部を有するため、掘削機２４の進行に追従させて傾斜することにより、摩擦力を減少させ、引きちぎれるなどの損傷を防止することができる。

なお、上述の実施の形態においては、第１補強部８ａに配置される第１補強部材１６ａは、複数枚が積層されていればよく、必ずしも２枚が積層されている必要はない。
また、第１補強部８ａに２枚の第１補強部材１６ａが配置されているが、これに代えて、図５に示すように、第１補強部８ａに第２補強部材１６ｂよりも厚みのある素材から成る第１補強部材１６ａを配置してもよい。これによっても、エントランスパッキン４´が外縁に向かうほど強固になる構成を備え、高い止水性を実現することができる。

また、図６に示すエントランスパッキン４´´のように、非補強部１０が外パッキン板１４の内径側のみに延在し、内パッキン板１２の内径側には延在しなくてもよい。これにより、より非補強部１０が柔軟になり、第２屈曲部２０が屈曲しやすくなる。このため、非補強部１０をより容易にセグメント３０に密着させることができる。

また、上述の実施の形態において、内パッキン板１２と外パッキン板１４はたとえば、ウレタン等の樹脂などのゴム材以外の弾性部材で形成されていてもよい。
また、上述の実施の形態において、第１屈曲部１８は、必ずしも第１補強部８ａと第２補強部８ｂの境界に位置する必要はなく、第１補強部８ａと第２補強部８ｂの境界の外径側または内径側に形成されていてもよい。

また、上述の実施の形態においては、第１屈曲部１８および第２屈曲部２０が坑口２の坑内側に屈曲する場合を例に説明しているが、第１屈曲部１８および第２屈曲部２０は、坑口２の坑外側に屈曲しても構わない。たとえば、掘削機２４が坑口２に到達する場合には、第１屈曲部１８および第２屈曲部２０は坑外側に屈曲する。

また、上述の実施の形態において、補強部８には、第１補強部８ａと第２補強部８ｂのみならず、第３補強部等のさらに多くの補強部位を備えていてもよい。この場合、補強部位の数に応じて屈曲部を増加させてもよい。

また、上述の実施の形態においては、非補強部１０が一層のゴム板で形成されている場合を例示しているが、非補強部１０は、補強部材１６を用いていなければ必ずしも一層のゴム板で形成されていなくてもよい。たとえば、すだれ織り状のコードを用いたカーカスを含んでいてもよい。

また、上述の実施の形態において、坑口２は必ずしも純粋な円形状を有している必要はない。
また、上述の実施の形態においては、フラップ６が略台形状である場合を例示しているが、フラップ６の形状はこれに限定されない。たとえば、矩形状、半円状、短冊状など、フラップにはさまざまな形状が存在するため、状況に応じて適切な形状のフラップを用いることができる。

また、上述の実施の形態においては、エントランスパッキン４とフラップ６が坑口２の周縁部に配置されている場合を例示しているが、エントランスパッキン４およびフラップ６は坑内（掘削機２４が掘進するトンネル内）の内壁面（床面を含む）に配置されていても構わない。この場合、エントランスパッキン４は、掘削機２４と内壁面との間を止水する。

２ 坑口
４、４´、４´´ エントランスパッキン
６ フラップ
６ａ ヒンジ
８ 補強部
８ａ 第１補強部
８ｂ 第２補強部
１０ 非補強部
１２ 内パッキン板
１４ 外パッキン板
１６ 補強部材
１６ａ 第１補強部材
１６ｂ 第２補強部材
１８ 第１屈曲部
２０ 第２屈曲部
２２ 発進立坑
２４ 掘削機
３０ セグメント
１０２ 発進立坑
１０４ 坑壁
１０６ 坑口
１０８ 掘削機
１１０ エントランスパッキン

Claims (6)

1. 坑口の周縁部または坑内に配置され、掘削機が前記坑内を屈進する際に前記坑内を止水する環状のエントランスパッキンであって、
   前記坑口の坑内側に位置する内パッキン板と、
   前記坑口の坑外側に位置する外パッキン板と、
   前記内パッキン板と前記外パッキン板との間に挟着された補強部材とを積層して構成された補強部を備え、
   前記補強部は、
   前記坑口に固定される第１補強部と、
   前記第１補強部と接続される、１枚の第２補強部材が配置された第２補強部とから構成され、
   前記第１補強部に配置される第１補強部材は複数枚備えられ、または前記第２補強部に配置される前記第２補強部材よりも厚みのある素材から成ることを特徴とするエントランスパッキン。
2. 前記補強部よりも内径側に、前記補強部材を含まず前記掘削機と接触する非補強部が延在することを特徴とする請求項１記載のエントランスパッキン。
3. 前記補強部は、前記補強部の内径側を前記坑口の坑内側または坑外側に屈曲させるための第１屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項２記載のエントランスパッキン。
4. 前記第１屈曲部は、前記第１補強部と前記第２補強部との境界に形成されていることを特徴とする請求項３記載のエントランスパッキン。
5. 前記補強部と前記非補強部との境界には、前記非補強部を前記坑口の坑内側または坑外側に屈曲させるための第２屈曲部が形成されていることを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載のエントランスパッキン。
6. 前記非補強部は、前記外パッキン板の内径側のみに延在していることを特徴とする請求項２〜５の何れか一項に記載のエントランスパッキン。

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