JP7370532B2 - Tunnel entrance water stop device and entrance water stop method - Google Patents

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Description

本発明は、施工中のトンネルにおけるトンネル掘削機の発進や到達のエントランスに設けられる止水装置及び止水方法に関し、特に大深度のトンネルに適したエントランス止水装置及び方法に関する。 The present invention relates to a water-stopping device and a water-stopping method provided at an entrance for starting or arriving at a tunnel excavating machine during construction, and particularly to an entrance water-stopping device and method suitable for a deep tunnel.

例えばシールドトンネルを構築する際は、発進立坑に発進エントランスを形成し、トンネル掘削機によって該発進エントランスから地中へ掘削を開始する。トンネルの到達側には到達立坑に到達エントランスを形成し、地中から該到達エントランスにトンネル掘削機を導出する。
通常シールドトンネルは地下水位より深い地中に構築される。したがって、発進時や到達時にはエントランスの内周とトンネル掘削機の外周との間を止水する必要がある。
一般にこの種のエントランス止水構造は、ゴムシートからなる環状の弾性止水シートと、該弾性止水シートに添えられた複数の鋼製のフラップを含む止水隔壁によって構成されている（特許文献１～３等参照）。各フラップは、エントランスの縁部にヒンジを介して回転可能に支持されている。複数のフラップが、弾性止水シートひいてはエントランスの周方向に沿って環状に配置されている。 For example, when constructing a shield tunnel, a starting entrance is formed in a starting shaft, and a tunnel excavator starts excavating underground from the starting entrance. A reaching entrance is formed in the reaching shaft on the reaching side of the tunnel, and a tunnel excavator is led out from underground to the reaching entrance.
Shield tunnels are usually constructed underground, deeper than the groundwater level. Therefore, it is necessary to stop water between the inner periphery of the entrance and the outer periphery of the tunnel boring machine when starting or arriving.
Generally, this type of entrance water stop structure is composed of a ring-shaped elastic water stop sheet made of a rubber sheet and a water stop partition that includes a plurality of steel flaps attached to the elastic water stop sheet (Patent Document (See 1st to 3rd class). Each flap is rotatably supported at the edge of the entrance via a hinge. A plurality of flaps are arranged in an annular manner along the circumferential direction of the elastic waterstop sheet and thus the entrance.

特許第２５１８７７２号公報Patent No. 2518772 特開平１１－１７３０７１号公報Japanese Patent Application Publication No. 11-173071 特許６３８６７１５号公報Patent No. 6386715

近年、地下例えば１００メートル超の深さに構築される大深度トンネルが増えている。深度が大きくなればなるほど、地下水圧が高くなる。このため、エントランス止水構造における所要の耐水圧強度ひいては止水性を確保しようとすると大掛かりになってしまう。
本発明は、かかる事情に鑑み、大深度トンネルであっても大掛かりになることなく止水性を確保し得るエントランス止水装置及び止水方法を提供することを目的とする。 In recent years, an increasing number of deep tunnels are being constructed underground, for example, at depths of over 100 meters. The greater the depth, the higher the groundwater pressure. For this reason, it becomes a large-scale effort to ensure the required water pressure resistance strength and water-stopping properties in the entrance water-stopping structure.
In view of such circumstances, an object of the present invention is to provide an entrance water stop device and a water stop method that can ensure water stop performance without requiring a large-scale construction even in a deep tunnel.

前記の課題を解決するため、本発明装置は、トンネル掘削機が出入りするエントランスに設けられるエントランス止水装置であって、
前記エントランスの内周に沿う環状の弾性止水シート及び前記弾性止水シートに添えられたフラップをそれぞれ有して、前記エントランスの軸方向に間隔を置いて設けられた複数段の止水隔壁と、
隣接する止水隔壁どうしの間の隔壁間空間部に流体圧を導入する流体圧導入手段と、
を備えたことを特徴とする。
本発明方法は、トンネル掘削機が出入りするエントランスの内周と前記トンネル掘削機又はトンネル躯体の外周との間をシールするエントランス止水方法であって、
前記エントランスの内周に沿う環状の弾性止水シート及び前記弾性止水シートに添えられたフラップをそれぞれ有する止水隔壁を、前記エントランスの軸方向に間隔を置いて複数段設け、
隣接する止水隔壁どうしの間の隔壁間空間部に流体圧を導入することを特徴とする。 In order to solve the above problems, the present invention is an entrance water stop device provided at an entrance where a tunnel excavator enters and exits, comprising:
a plurality of water-stop partitions provided at intervals in the axial direction of the entrance, each having an annular elastic water-stop sheet along the inner periphery of the entrance and a flap attached to the elastic water-stop sheet; ,
Fluid pressure introduction means for introducing fluid pressure into the inter-partition space between adjacent water-stop partition walls;
It is characterized by having the following.
The method of the present invention is an entrance water stoppage method for sealing between the inner periphery of an entrance where a tunnel excavating machine enters and exits and the outer periphery of the tunnel excavating machine or the tunnel frame,
A plurality of water-stop partitions each having an annular elastic water-stop sheet along the inner periphery of the entrance and a flap attached to the elastic water-stop sheet are provided at intervals in the axial direction of the entrance,
It is characterized in that fluid pressure is introduced into the inter-partition space between adjacent water-stop partition walls.

前記トンネル掘削機の推進方向の最も前方側の止水隔壁より前方側の鏡側空間部の圧力を検出する圧力計を更に備え、前記流体圧導入手段による前記流体圧が前記圧力計の検出圧力に応じて調整されることが好ましい。 The tunnel excavator further includes a pressure gauge that detects the pressure in the mirror-side space in front of the water-stop bulkhead on the most forward side in the direction of propulsion of the tunnel excavator, and the fluid pressure by the fluid pressure introduction means is the detected pressure of the pressure gauge. It is preferable to adjust it accordingly.

１の止水隔壁における、前記トンネル掘削機の推進方向前方側の面に付与される流体圧と推進方向後方側の面に付与される流体圧との差が、前記１の止水隔壁の耐圧強度を下回るように、前記推進方向後方側の面が面する隔壁間空間部の流体圧が設定されていることが好ましい。 The difference between the fluid pressure applied to the front side surface in the propulsion direction of the tunnel excavator and the fluid pressure applied to the rear side surface in the propulsion direction of the first water cutoff bulkhead is the withstand pressure of the first water cutoff bulkhead. It is preferable that the fluid pressure of the space between the partition walls, which the surface on the rear side in the propulsion direction faces, is set so as to be lower than the strength.

前記トンネル掘削機の推進方向における、より後方側に配置された隔壁間空間部であるほど前記流体圧が低圧に設定されていることが好ましい。 It is preferable that the fluid pressure is set to be lower as the inter-partition space is disposed further to the rear in the propulsion direction of the tunnel excavator.

本発明によれば、大深度トンネルであってもエントランス止水装置の構造が大掛かりになることなく止水性を確保することができる。 According to the present invention, even in a deep tunnel, water-stopping performance can be ensured without making the structure of the entrance water-stopping device large-scale.

図１は、本発明の一実施形態を示し、シールドトンネルの発進立坑の断面図である。FIG. 1 shows one embodiment of the present invention and is a sectional view of a starting shaft of a shield tunnel. 図２は、前記発進立坑のエントランスを、トンネル掘進の開始状態で示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing the entrance of the starting shaft at the start of tunnel excavation. 図３は、前記エントランスの止水装置の複数段の止水隔壁の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a plurality of stages of water-stop partitions of the entrance water-stop device. 図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿う断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG. 2. 図５（ａ）～（ｃ）は、トンネル掘進が進む際の前記止水装置の状態変化を順追って示す断面図である。FIGS. 5(a) to 5(c) are cross-sectional views sequentially showing changes in the state of the water stop device as tunnel excavation progresses.

以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、シールドトンネル１用の発進立坑２が地上から地中の発進深さまで構築されている。発進深さは、地下水位より十分に深く、例えば１００メートル近くないしはそれ以上である。発進立坑２の下端近くの鏡部２ａのまわりの周壁にエントランス３が設けられている。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, a starting shaft 2 for a shield tunnel 1 is constructed from the ground level to the starting depth underground. The launching depth is sufficiently deeper than the groundwater level, for example, close to 100 meters or more. An entrance 3 is provided on the peripheral wall around the mirror portion 2a near the lower end of the starting shaft 2.

エントランス３には、鋼製のエントランスフレーム４が設けられている。エントランスフレーム４は、シールドマシン９（トンネル掘削機）が出入り可能な環状（筒状）に形成されている。該エントランスフレーム４が発進立坑２の周壁から発進立坑２内へ突出されている。 The entrance 3 is provided with an entrance frame 4 made of steel. The entrance frame 4 is formed into an annular (cylindrical) shape through which a shield machine 9 (tunnel excavator) can enter and exit. The entrance frame 4 projects into the starting shaft 2 from the peripheral wall of the starting shaft 2.

図２に示すように、エントランスフレーム４にエントランス止水装置５が設けられている。エントランス止水装置５は、複数段の止水隔壁１０と、流体圧導入手段２０とを備えている。ここでは、例えば３段の止水隔壁１０が設けられている。３段の止水隔壁１０が、環状のエントランス装置３の軸方向ひいてはシールドマシン９の推進方向に互いに間隔を置いて配置されている。図３に示すように、以下、これら止水隔壁１０を互いに区別するときは、シールドマシン９の推進方向の前方側（右側）のものを「止水隔壁１０Ａ」と称し、中間のものを「止水隔壁１０Ｂ］と称し、推進方向の後方側（左側）のものを「止水隔壁１０Ｃ」と称す。
なお、止水隔壁１０の段数は３段に限らず、２段でもよく、４段以上でもよい。 As shown in FIG. 2, an entrance water stop device 5 is provided on the entrance frame 4. The entrance water stop device 5 includes a plurality of stages of water stop partitions 10 and fluid pressure introduction means 20. Here, for example, three stages of water-stop partition walls 10 are provided. Three stages of water-stop partition walls 10 are arranged at intervals in the axial direction of the annular entrance device 3 and in the propulsion direction of the shield machine 9. As shown in FIG. 3, hereinafter, when distinguishing between these water-stop bulkheads 10, the one on the front side (right side) in the direction of propulsion of the shield machine 9 will be referred to as the "water-stop bulkhead 10A", and the one in the middle will be referred to as "water-stop bulkhead 10A". The water-stop bulkhead 10B], and the one on the rear side (left side) in the propulsion direction is called the "water-stop bulkhead 10C."
Note that the number of stages of the water-stop partition wall 10 is not limited to three stages, but may be two stages, or may be four stages or more.

図３に示すように、各止水隔壁１０は、弾性止水シート１１と、複数のフラップ１２と、シート押えリング１３を有している。弾性止水シート１１は、環状のゴムシートによって構成されている。該弾性止水シート１１の外周部１１ｂが、エントランスフレーム４の内周面に沿わされている。該シート外周部１１ｂに沿って環状の帯鋼板からなるシート押えリング１３が設けられている。
弾性止水シート１１の内周部１１ａは、エントランスフレーム４の内周面から径方向内側へ延び出ている。 As shown in FIG. 3, each water-stop partition 10 includes an elastic water-stop sheet 11, a plurality of flaps 12, and a sheet retaining ring 13. The elastic water stop sheet 11 is constituted by an annular rubber sheet. The outer peripheral portion 11b of the elastic water stop sheet 11 is placed along the inner peripheral surface of the entrance frame 4. A seat holding ring 13 made of an annular steel band plate is provided along the seat outer peripheral portion 11b.
The inner circumferential portion 11a of the elastic waterstop sheet 11 extends radially inward from the inner circumferential surface of the entrance frame 4.

図４に示すように、複数のフラップ１２が、弾性止水シート１１の周方向に沿って環状に並べられている。図３に示すように、各フラップ１２は、鋼製のフラップ部１２ａと、鋼製のベース板１２ｂと、ヒンジ１２ｃを含む。フラップ部１２ａが、シート内周部１１ａにおける前記推進方向後方側（図３において左側）を向く面に添えられている。 As shown in FIG. 4, a plurality of flaps 12 are arranged in a ring shape along the circumferential direction of the elastic waterstop sheet 11. As shown in FIG. As shown in FIG. 3, each flap 12 includes a steel flap portion 12a, a steel base plate 12b, and a hinge 12c. The flap portion 12a is attached to a surface of the seat inner peripheral portion 11a facing rearward in the propulsion direction (left side in FIG. 3).

フラップ部１２ａの径方向外側の端部（図３において上端部）が、ヒンジ１２ｃを介して、ベース板１２ｂに回転可能に連結されている。ヒンジ１２ｃの回転軸線は、環状のエントランスフレーム４の接線方向へ向けられている。ベース板１２ｂは、シート押えリング１３に添えられている。 A radially outer end (upper end in FIG. 3) of the flap portion 12a is rotatably connected to the base plate 12b via a hinge 12c. The axis of rotation of the hinge 12c is oriented in the tangential direction of the annular entrance frame 4. The base plate 12b is attached to the sheet holding ring 13.

図２に示すように、エントランスフレーム４の内周面にシート外周部１１ｂ、シート押えリング１３、ベース板１２ｂの順に重ねられている。これらがボルト１５によってエントランスフレーム４に固定されている。 As shown in FIG. 2, the seat outer circumferential portion 11b, the seat holding ring 13, and the base plate 12b are stacked on the inner circumferential surface of the entrance frame 4 in this order. These are fixed to the entrance frame 4 with bolts 15.

図２に示すように、エントランス装置３の軸方向（図２において左右）に隣接する止水隔壁１０どうし間に隔壁間空間部１９が形成されている。詳しくは、図３に示すように、一段目の止水隔壁１０Ａと二段目の止水隔壁１０Ｂとの間に前段隔壁間空間部１９Ｂが形成されている。二段目の止水隔壁１０Ｂと三段目の止水隔壁１０Ｃとの間に後段隔壁間空間部１９Ｃが形成されている。 As shown in FIG. 2, an inter-partition space 19 is formed between water-stop partitions 10 that are adjacent to each other in the axial direction (left and right in FIG. 2) of the entrance device 3. Specifically, as shown in FIG. 3, a pre-stage inter-partition space 19B is formed between the first-stage water-stop partition 10A and the second-stage water-stop partition 10B. A rear-stage inter-partition space portion 19C is formed between the second-stage water-stop partition wall 10B and the third-stage water-stop partition wall 10C.

一段目の止水隔壁１０Ａにおける、前記推進方向の前方側（図３において右側）の面１０Ａｆと鏡部２ａとの間には、鏡側空間部１８が形成されている。エントランスフレーム４の内周面には、鏡側空間部１８に面するように圧力計２４が設置されている。圧力計２４は、鏡側空間部１８の内圧を検出する。
一段目の止水隔壁１０Ａにおける、前記推進方向の後方側（図３において左側）の面１０Ａｒは、前段隔壁間空間部１９Ｂに面している。
二段目の止水隔壁１０Ｂにおける、推進方向前方側の面１０Ｂｆは、前段隔壁間空間部１９Ｂに面している。二段目の止水隔壁１０Ｂにおける、推進方向後方側の面１０Ｂｒは、後段隔壁間空間部１９Ｃに面している。
三段目の止水隔壁１０Ｃにおける、推進方向前方側の面１０Ｃｆは、前段隔壁間空間部１９Ｂに面している。
三段目（推進方向の最後尾）の止水隔壁１０Ｃにおける、推進方向後方側の面１０Ｃｒは、発進立坑２の坑内空間に面している。 A mirror side space 18 is formed between the front side (right side in FIG. 3) surface 10Af in the propulsion direction of the first stage water-stop partition 10A and the mirror section 2a. A pressure gauge 24 is installed on the inner peripheral surface of the entrance frame 4 so as to face the mirror side space 18. The pressure gauge 24 detects the internal pressure of the mirror side space 18 .
A surface 10Ar of the first-stage water-stop partition 10A on the rear side (left side in FIG. 3) in the propulsion direction faces the front-stage inter-partition space 19B.
A surface 10Bf of the second-stage water-stop partition 10B on the front side in the propulsion direction faces the front-stage inter-partition space 19B. A surface 10Br on the rear side in the propulsion direction of the second-stage water-stop partition 10B faces the rear-stage inter-partition space 19C.
A surface 10Cf of the third-stage water-stop partition 10C on the front side in the propulsion direction faces the front-stage inter-partition space 19B.
A surface 10Cr on the rear side in the propulsion direction of the third stage (last in the propulsion direction) water-stop bulkhead 10C faces the underground space of the starting shaft 2.

図２に示すように、流体圧導入手段２０は、隔壁間空間部１９と一対一に対応する複数の流体圧導入路２１を含む。流体圧導入路２１の上流端は、流体源２９に接続されている。流体源２９からの供給流体としては、好ましくは泥水、水、油などの液体が用いられており、より好ましくは泥水や水が用いられている。各流体圧導入路２１には、加圧ポンプ２２及び圧力調整バルブ２３が設けられている。
各流体圧導入路２１は、対応する隔壁間空間部１９に連通されている。詳しくは、図３に示すように、流体圧導入路２１Ｂの下流端が、前段隔壁間空間部１９Ｂに連通されている。流体圧導入路２１Ｃの下流端が、後段隔壁間空間部１９Ｃに連通されている。 As shown in FIG. 2, the fluid pressure introduction means 20 includes a plurality of fluid pressure introduction passages 21 that correspond one-to-one to the inter-partition space 19. The upstream end of the fluid pressure introduction path 21 is connected to a fluid source 29 . The fluid supplied from the fluid source 29 is preferably a liquid such as muddy water, water, or oil, and more preferably muddy water or water. Each fluid pressure introduction path 21 is provided with a pressure pump 22 and a pressure adjustment valve 23.
Each fluid pressure introduction path 21 communicates with the corresponding inter-partition space 19 . Specifically, as shown in FIG. 3, the downstream end of the fluid pressure introduction path 21B is communicated with the front-stage inter-partition space 19B. A downstream end of the fluid pressure introduction path 21C is communicated with the rear inter-partition space 19C.

シールドトンネル１の構築施工において、エントランス止水装置５は次のように作動及び使用される。
発進立坑２にシールドマシン９を設置する。該シールドマシン９をジャッキ（図示せず）によって前方（図１において右側）へ推進させてエントランス装置３内に通す。シールドマシン９が進むにつれて、止水隔壁１０が順次シールドマシン９に突き当たる。これによって、弾性止水シート１１の内周部１１ａ及びフラップ部１２ａが推進方向前方側へ傾けられ、フラップ部１２ａの先端部がシールドマシン９の外周面に当たるとともに、該フラップ部１２ａより延び出たシート内周部１１ａがシールドマシン９の外周面に密着される。これによって、隔壁間空間部１９が閉塞され、エントランスフレーム４の内周とシールドマシン９の外周との間がシールされる。 In constructing the shield tunnel 1, the entrance water stop device 5 is operated and used as follows.
A shield machine 9 is installed in the starting shaft 2. The shield machine 9 is propelled forward (to the right in FIG. 1) by a jack (not shown) and passed through the entrance device 3. As the shield machine 9 advances, the water-stop partition walls 10 hit the shield machine 9 one after another. As a result, the inner peripheral part 11a and the flap part 12a of the elastic waterstop sheet 11 are tilted forward in the propulsion direction, and the tip of the flap part 12a hits the outer peripheral surface of the shield machine 9 and extends from the flap part 12a. The inner circumferential portion 11a of the seat is brought into close contact with the outer circumferential surface of the shield machine 9. As a result, the inter-partition space 19 is closed, and the space between the inner periphery of the entrance frame 4 and the outer periphery of the shield machine 9 is sealed.

図２に示すように、やがてシールドマシン９が鏡部２ａに達して掘削を開始する。
図３に示すように、鏡部２ａが破れることによって地下水や掘削による泥水などを含む鏡側流入流体ｗ０が鏡側空間部１８に流入され得る。発進深さは例えば１００メートル近くないしはそれ以上の大深度であるため、鏡側流入流体ｗ０は例えば０．５ＭＰａ～数ＭＰａの高圧である。 As shown in FIG. 2, the shield machine 9 eventually reaches the mirror portion 2a and starts excavating.
As shown in FIG. 3, when the mirror portion 2a is broken, mirror-side inflow fluid w0 containing groundwater, muddy water from excavation, etc. can flow into the mirror-side space portion 18. Since the starting depth is, for example, close to 100 meters or more, the mirror side inflow fluid w 0 has a high pressure of, for example, 0.5 MPa to several MPa.

前記鏡側流入流体ｗ０の流体圧Ｐ０が圧力計２４によって検出される。
検出した流体圧Ｐ０に応じて、流体圧導入手段２０によって各隔壁間空間部１９に流体圧を導入する。すなわち、流体圧導入路２１Ｂの加圧ポンプ２２を駆動することによって前段隔壁間空間部１９Ｂに高圧水ｗ１９Ｂによる流体圧Ｐ１９Ｂを印加する。かつ流体圧導入路２１Ｃの加圧ポンプ２２を駆動することによって後段隔壁間空間部１９Ｃに高圧水ｗ１９ｃによる流体圧Ｐ１９Ｃを印加する。好ましくは、前記圧力計２４の検出圧力に応じて、各流体圧導入路２１の圧力調整バルブ２３によって流体圧Ｐ１９Ｂ，Ｐ１９Ｃを調整する。 The fluid pressure P 0 of the mirror side inflow fluid w 0 is detected by the pressure gauge 24 .
According to the detected fluid pressure P 0 , fluid pressure is introduced into each inter-partition space 19 by the fluid pressure introduction means 20 . That is, by driving the pressurizing pump 22 of the fluid pressure introduction path 21B, fluid pressure P 19B due to high pressure water w 19B is applied to the front-stage inter-partition space 19B. Further, by driving the pressurizing pump 22 of the fluid pressure introduction path 21C, a fluid pressure P 19C by high pressure water w 19c is applied to the rear inter-partition space 19C. Preferably, the fluid pressures P 19B and P 19C are adjusted by the pressure adjustment valves 23 of each fluid pressure introduction path 21 according to the pressure detected by the pressure gauge 24.

好ましくは、下式が満たされるように、流体圧Ｐ１９Ｂ，Ｐ１９Ｃを調整する。
Ｐ０ －Ｐ１９Ｂ≦Ｐ１０Ａ （式１）
Ｐ１９Ｂ－Ｐ１９Ｃ≦Ｐ１０Ｂ （式２）
Ｐ１９Ｃ≦Ｐ１０Ｃ （式３）
ここで、Ｐ１０Ａは一段目（推進方向の最も前方）の止水隔壁１０Ａの耐圧強度（Ｐａ）である。Ｐ１０Ｂは二段目の段止水隔壁１０Ｂの耐圧強度（Ｐａ）である。Ｐ１０Ｃは三段目（最後段）の止水隔壁１０Ｃの耐圧強度（Ｐａ）である。
要するに、最後段以外の止水隔壁１０Ａ，１０Ｂについては、推進方向前方側の面に付与される流体圧と推進方向後方側の面に付与される流体圧との差が該止水隔壁１０Ａ，１０Ｂの耐圧強度を下回るように、推進方向後方側の面が面する隔壁間空間部１９の流体圧Ｐ１９Ｂ，Ｐ１９Ｃを設定する（式１及び式２）。 Preferably, the fluid pressures P 19B and P 19C are adjusted so that the following formula is satisfied.
P 0 −P 19B ≦P 10A (Formula 1)
P 19B −P 19C ≦P 10B (Formula 2)
P 19C ≦P 10C (Formula 3)
Here, P10A is the pressure resistance strength (Pa) of the first stage (the most forward in the propulsion direction) water-stop partition wall 10A. P10B is the pressure strength (Pa) of the second stage water-stop partition wall 10B. P 10C is the pressure resistance strength (Pa) of the third stage (last stage) water-stop partition wall 10C.
In short, for water stop partitions 10A and 10B other than the last stage, the difference between the fluid pressure applied to the front side surface in the propulsion direction and the fluid pressure applied to the rear side surface in the propulsion direction is the difference between the water stop partition walls 10A and 10B other than the last stage. The fluid pressures P 19B and P 19C of the inter-partition space 19 facing the rear side in the propulsion direction are set so as to be lower than the pressure strength of 10B (Equations 1 and 2).

耐圧強度について説明すると、止水隔壁１０の推進方向前方側の隔壁間空間部の圧力が過大になると、該止水隔壁１０の弾性止水シート１１が破れたり、フラップ部１２ａが曲がったり、ヒンジ１２ｃが折れたり、ボルト１５が壊れたり、ベース板１２ｂが浮いたり、シート押えリング１３が破断したりして、漏水が発生する。このような止水隔壁１０の変形、破壊等による漏水が起きない最大許容圧力を止水隔壁１０の耐圧強度としてもよい。前記最大許容圧力は、止水隔壁１０の各部品の公称強度等を用いた強度計算、ＣＡＥ解析、実験等によって求めることができる。前記最大許容圧力に安全率（例えば７０％～９５％程度）を乗じた値を耐圧強度としてもよい。 To explain the pressure resistance strength, if the pressure in the space between the partition walls on the forward side of the water stop partition 10 in the propulsion direction becomes excessive, the elastic water stop sheet 11 of the water stop partition 10 may be torn, the flap portion 12a may be bent, or the hinge may be damaged. 12c breaks, the bolt 15 breaks, the base plate 12b floats, or the sheet retainer ring 13 breaks, causing water leakage. The pressure strength of the water-stop partition 10 may be the maximum allowable pressure at which water leakage does not occur due to deformation, destruction, etc. of the water-stop partition 10 . The maximum allowable pressure can be determined by strength calculation using the nominal strength of each component of the water-stop partition wall 10, CAE analysis, experiment, etc. The pressure strength may be a value obtained by multiplying the maximum allowable pressure by a safety factor (for example, about 70% to 95%).

より好ましくは、下式が満たされるように、流体圧Ｐ１９Ｂ，Ｐ１９Ｃを調整する。
Ｐ１９Ｃ＜Ｐ１９Ｂ＜Ｐ０ （式４）
要するに、推進方向のより後方側（図２において左側）に配置された隔壁間空間部１９であるほど流体圧を低圧に設定することが、より好ましい（式４）。 More preferably, the fluid pressures P 19B and P 19C are adjusted so that the following formula is satisfied.
P 19C <P 19B <P 0 (Formula 4)
In short, it is more preferable to set the fluid pressure to a lower pressure in the inter-partition space 19 located further to the rear in the propulsion direction (on the left side in FIG. 2) (Equation 4).

これによって、一段目の止水隔壁１０Ａにおいては、鏡側流入流体圧Ｐ０に対して、当該止水隔壁１０Ａ自体の耐圧強度Ｐ１０Ａに加えて、後方側からの流体圧Ｐ１９Ｂによっても対抗できる。したがって、大深度であるために鏡側流入流体圧Ｐ０が高圧であっても、止水隔壁１０Ａが変形、破壊を来すのを防止でき、高圧地下水や泥水を含む鏡側流入流体ｗ０の漏れを阻止することができる。また、止水隔壁１０Ａの耐圧強度Ｐ１０Ａを大深度に対応するよう過度に高くする必要が無く、止水隔壁１０Ａの構造を簡素化できる。 As a result, in the first stage water stop partition 10A, the mirror side inflow fluid pressure P 0 is counteracted not only by the pressure resistance strength P 10A of the water stop partition 10A itself but also by the fluid pressure P 19B from the rear side. can. Therefore, even if the mirror-side inflow fluid pressure P 0 is high due to the large depth, the water-stop partition wall 10A can be prevented from being deformed or destroyed, and the mirror-side inflow fluid w 0 including high-pressure groundwater and muddy water can be prevented. leakage can be prevented. Further, there is no need to make the pressure strength P 10A of the water-stop partition wall 10A excessively high in order to cope with a large depth, and the structure of the water-stop partition wall 10A can be simplified.

二段目（中間）の止水隔壁１０Ｂにおいては、前方側から受ける流体圧Ｐ１９Ｂが鏡側流入流体圧Ｐ０よりも小さい（式４）。しかも、前記前方側からの流体圧Ｐ１９Ｂに対して、当該止水隔壁１０Ｂ自体の耐圧強度Ｐ１０Ｂに加えて、後方側からの流体圧Ｐ１９Ｃによっても対抗できる。したがって、止水隔壁１０Ｂにかかる水圧負荷は止水隔壁１０Ａよりも小さく、止水隔壁１０Ｂの耐圧強度Ｐ１０Ｂを過度に高くする必要が無い。 In the second stage (intermediate) water-stop partition 10B, the fluid pressure P 19B received from the front side is smaller than the mirror side inflow fluid pressure P 0 (Formula 4). Moreover, the fluid pressure P 19B from the front side can be counteracted by the fluid pressure P 19C from the rear side in addition to the pressure resistance strength P 10B of the water-stop partition 10B itself. Therefore, the water pressure load applied to the water-stop partition wall 10B is smaller than that on the water-stop partition wall 10A, and there is no need to make the pressure strength P10B of the water-stop partition wall 10B excessively high.

三段目（最後段）の止水隔壁１０Ｃにおいては、前方側から受ける流体圧Ｐ１９Ｃが、前記二段目（中間）の止水隔壁１０Ｂが受ける流体圧Ｐ１９Ｂよりも更に小さく、鏡側流入流体圧Ｐ０と比べると十分に小さい（式４）。したがって、止水隔壁１０Ａの耐圧強度Ｐ１０Ｃを過度に高くしなくても、当該止水隔壁１０Ｃだけで流体圧Ｐ１９Ｃに十分に対抗できる。
このように、エントランス止水装置５によれば、複数段の止水隔壁１０にかかる水圧負荷を推進方向後方側の段になるほど小さくすることによって、最後段の止水隔壁１０Ｃにかかる水圧負荷を十分に低減できる。したがって、止水隔壁１０Ｃが変形、破壊を来すのを確実に防止でき、ひいては高圧地下水や泥水を含む鏡側流入流体ｗ０が発進立坑２内に流入するのを阻止することができる。エントランス止水装置５を大掛かりな構造にする必要がなく、施工コストの増大を抑制できる。
なお、三段の止水隔壁１０だけでは最後段の止水隔壁１０Ｃにかかる水圧負荷が十分低減できないときは、止水隔壁１０の段数を増やすことが好ましい。 In the third stage (last stage) water stop partition 10C, the fluid pressure P 19C received from the front side is even smaller than the fluid pressure P 19B received by the second stage (intermediate) water stop partition 10B. It is sufficiently small compared to the inflow fluid pressure P 0 (Equation 4). Therefore, even if the pressure strength P 10C of the water-stop partition wall 10A is not made excessively high, the water-stop partition wall 10C alone can sufficiently resist the fluid pressure P 19C .
As described above, according to the entrance water stop device 5, the water pressure load applied to the water stop bulkheads 10 in multiple stages is made smaller as the stages move toward the rear in the propulsion direction, thereby reducing the water pressure load applied to the water stop bulkhead 10C at the last stage. It can be sufficiently reduced. Therefore, it is possible to reliably prevent the water-stop partition wall 10C from being deformed or destroyed, and furthermore, it is possible to prevent the mirror-side inflow fluid w0 containing high-pressure groundwater and muddy water from flowing into the starting shaft 2. There is no need to make the entrance water stop device 5 a large-scale structure, and an increase in construction cost can be suppressed.
Note that when the water pressure load applied to the last water stop partition 10C cannot be sufficiently reduced with only the three stages of water stop partitions 10, it is preferable to increase the number of stages of the water stop partitions 10.

図２に示すように、シールドマシン９の後方（図２において左側）には、セグメント１ｓを組んでシールドトンネル１の躯体１ａを順次構築していく。該トンネル躯体１ａの外径はシールドマシン９の外径より少し小さい。
図５に示すように、推進に伴って、推進方向の後方側の止水隔壁１０から順次シールドマシン９が抜け出る。例えば、図５（ａ）に示すように、最後尾の止水隔壁１０Ｃからシールドマシン９が抜け出たときは、止水隔壁１０Ｃの傾斜角度が緩む。すなわち、止水隔壁１０Ｃにおける弾性止水シート１１の内周部１１ａ及びフラップ部１２ａが鉛直側へ向けてある角度だけ回転され、フラップ部１２ａの先端部がトンネル躯体１ａの外周面に当たるとともに、シート内周面１１ａがトンネル躯体１ａの外周面に密着される。これによって、エントランスフレーム４の内周とトンネル躯体１ａの外周との間がシールされる。 As shown in FIG. 2, behind the shield machine 9 (on the left side in FIG. 2), segments 1s are assembled to sequentially construct the frame 1a of the shield tunnel 1. The outer diameter of the tunnel body 1a is slightly smaller than the outer diameter of the shield machine 9.
As shown in FIG. 5, as the shield machine 9 is propelled, the shield machine 9 sequentially comes out of the water-stop partition 10 on the rear side in the direction of propulsion. For example, as shown in FIG. 5(a), when the shield machine 9 comes out of the last water-stop partition 10C, the inclination angle of the water-stop partition 10C becomes loose. That is, the inner peripheral part 11a and the flap part 12a of the elastic water-stop sheet 11 in the water-stop partition wall 10C are rotated by a certain angle toward the vertical side, and the tip of the flap part 12a hits the outer peripheral surface of the tunnel body 1a, and the sheet The inner circumferential surface 11a is brought into close contact with the outer circumferential surface of the tunnel body 1a. This seals between the inner periphery of the entrance frame 4 and the outer periphery of the tunnel body 1a.

止水隔壁１０Ｃの傾斜角度変化によって、隔壁間空間部１９Ｃの体積が増大し、隔壁間空間部１９Ｃ内の圧力が低下する。該圧力低下に応じて圧力調整バルブ２３が作動することによって、流体導入路２１Ｃから高圧水ｗ１９Ｃが隔壁間空間部１９Ｃに補充される。これによって、隔壁間空間部１９Ｃの内圧が設定流体圧Ｐ１９Ｃに復帰される。
図５（ｂ）に示すように、さらにシールドマシン９が二段目（中間）の止水隔壁１０Ｂから抜け出たときは、止水隔壁１０Ｂの傾斜角度が変化して隔壁間空間部１９Ｂの体積が増大するから、同様の内圧復帰操作を行う。
流体圧源として水などの流動性の高い流体を用いることで、隔壁間空間部１９の体積変化及び内圧変化にすばやく対応できる。
図５（ｃ）に示すように、シールドマシン９が一段目の止水隔壁１０Ａを通過したときは、止水隔壁１０Ａの傾斜角度が変化し、鏡側空間部１８の体積が増大し、その分、高圧地下水や泥水を含む鏡側流入流体ｗ０が鏡側空間部１８に流入する。 Due to the change in the inclination angle of the water-stop partition 10C, the volume of the inter-partition space 19C increases, and the pressure within the inter-partition space 19C decreases. By operating the pressure regulating valve 23 in response to the pressure drop, high-pressure water w 19C is replenished from the fluid introduction path 21C to the inter-partition space 19C. As a result, the internal pressure of the inter-diaphragm space 19C is returned to the set fluid pressure P 19C .
As shown in FIG. 5(b), when the shield machine 9 comes out of the second stage (intermediate) water-stop partition 10B, the inclination angle of the water-stop partition 10B changes and the volume of the inter-wall space 19B changes. Since the pressure increases, perform the same internal pressure recovery operation.
By using a highly fluid fluid such as water as the fluid pressure source, it is possible to quickly respond to volume changes and internal pressure changes in the inter-partition space 19.
As shown in FIG. 5(c), when the shield machine 9 passes through the first stage water-stop partition 10A, the inclination angle of the water-stop partition 10A changes, the volume of the mirror side space 18 increases, and the The mirror-side inflow fluid w 0 containing high-pressure groundwater and muddy water flows into the mirror-side space 18 .

本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、シールドマシン９の全体がエントランス装置３を通過した後は、隔壁間空間部１９内の流体を発泡ウレタン等の発泡樹脂に置換してもよい。エントランス止水装置５が、隔壁間空間部１９への発泡樹脂注入手段を有していてもよい。流体圧導入手段２０が、流体圧源の高圧流体と発泡樹脂とを選択的に隔壁間空間部１９へ供給可能であってもよい。
１又は複数の止水隔壁１０が例えばシールドマシン９との衝突等で壊れたときのために、予め止水隔壁１０の段数を必要数より多くしておいてもよい。つまり、予備の止水隔壁１０を追加して設置しておいてもよい。好ましくは、推進方向の前方側から数えて必要数の止水隔壁１０よりも推進方向後方側の止水隔壁１０を予備の止水隔壁１０として扱い、通常時は予備の止水隔壁１０には流体圧導入手段２０からの流体圧を付与せずにおく。
トンネルの発進エントランスに限らず到達エントランスに本発明を適用してもよい。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made without departing from the spirit thereof.
For example, after the entire shield machine 9 has passed through the entrance device 3, the fluid in the inter-partition space 19 may be replaced with foamed resin such as foamed urethane. The entrance water stop device 5 may include means for injecting foamed resin into the inter-partition space 19. The fluid pressure introducing means 20 may be capable of selectively supplying the high pressure fluid of the fluid pressure source and the foamed resin to the inter-partition space 19.
In case one or more of the water-stop partitions 10 is broken due to collision with the shield machine 9, for example, the number of stages of the water-stop partitions 10 may be made larger than the necessary number in advance. In other words, a spare water-stop partition wall 10 may be additionally installed. Preferably, the water-stop bulkhead 10 on the rear side in the propulsion direction than the required number of water-stop bulkheads 10 counted from the front side in the propulsion direction is treated as a spare water-stop bulkhead 10, and in normal times, the spare water-stop bulkhead 10 is No fluid pressure is applied from the fluid pressure introducing means 20.
The present invention may be applied not only to a starting entrance of a tunnel but also to a destination entrance.

本発明は、例えばシールドトンネルの構築施工に適用できる。 The present invention can be applied to, for example, construction of a shield tunnel.

１ シールドトンネル（トンネル）
１ａ トンネル躯体
２ 発進立坑
３ エントランス
５ エントランス止水装置
９ シールドマシン（トンネル掘削機）
１０ 止水隔壁
１０Ａ 一段目（最も前方側）の止水隔壁
１１ 弾性止水シート
１２ フラップ
１２ａ フラップ部
１２ｃ ヒンジ
１３ シート押えリング
１８ 鏡側空間部
１９ 隔壁間空間部
２０ 流体圧導入手段
２２ 加圧ポンプ
２３ 圧力調整バルブ
２４ 圧力計 1 Shield tunnel (tunnel)
1a Tunnel frame 2 Starting shaft 3 Entrance 5 Entrance water stop device 9 Shield machine (tunnel excavation machine)
10 Water-stop partition 10A First-stage (frontmost) water-stop partition 11 Elastic water-stop sheet 12 Flap 12a Flap portion 12c Hinge 13 Seat holding ring 18 Mirror-side space 19 Inter-partition space 20 Fluid pressure introducing means 22 Pressure Pump 23 Pressure adjustment valve 24 Pressure gauge

Claims (6)

鏡側流入流体の圧力が０．５ＭＰａ～数ＭＰａとなる深度においてトンネル掘削機が出入りするエントランスに設けられるエントランス止水装置であって、
前記エントランスの内周に沿う環状の弾性止水シート及び前記弾性止水シートに添えられたフラップをそれぞれ有して、前記エントランスの軸方向に間隔を置いて設けられた複数段の止水隔壁と、
前記トンネル掘削機が前記エントランス内を通るとき、隣接する止水隔壁どうしの間の隔壁間空間部に流体圧を導入する流体圧導入手段と、
を備え、前記トンネル掘削機の推進方向の最も前方側の止水隔壁より前方側に前記鏡側流入流体が流入される鏡側空間部が形成され、前記流体圧導入手段が、各隔壁間空間部ごとに設けられて前記流入に応じてそれぞれ作動される複数の加圧ポンプを含み、前記推進方向における、より後方側に配置された隔壁間空間部であるほど前記流体圧が低圧に設定されていることを特徴とするトンネルのエントランス止水装置。 An entrance water stop device installed at an entrance where a tunnel excavator enters and exits at a depth where the pressure of the mirror side inflow fluid is 0.5 MPa to several MPa ,
a plurality of water-stop partitions provided at intervals in the axial direction of the entrance, each having an annular elastic water-stop sheet along the inner periphery of the entrance and a flap attached to the elastic water-stop sheet; ,
Fluid pressure introduction means for introducing fluid pressure into an inter-partition space between adjacent water-stop partition walls when the tunnel excavator passes through the entrance ;
A mirror-side space portion into which the mirror-side inflow fluid flows is formed forward of the water-stop bulkhead at the most forward side in the direction of propulsion of the tunnel excavator, and the fluid pressure introducing means is configured to control the space between each partition wall. It includes a plurality of pressurizing pumps that are provided for each part and are respectively operated according to the inflow, and the fluid pressure is set to be lower as the inter-diaphragm space part is disposed further to the rear in the propulsion direction. A tunnel entrance water stop device that is characterized by: 前記鏡側空間部の圧力を検出する圧力計を更に備え、前記流体圧導入手段による前記流体圧が前記圧力計の検出圧力に応じて調整され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装置。 The entrance according to claim 1, further comprising a pressure gauge that detects the pressure in the mirror side space, and wherein the fluid pressure by the fluid pressure introduction means is adjusted according to the pressure detected by the pressure gauge. Water stop device. １の止水隔壁における、前記トンネル掘削機の推進方向前方側の面に付与される流体圧と推進方向後方側の面に付与される流体圧との差が、前記１の止水隔壁の耐圧強度を下回るように、前記推進方向後方側の面が面する隔壁間空間部の流体圧が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のエントランス止水装置。 The difference between the fluid pressure applied to the front side surface in the propulsion direction of the tunnel excavator and the fluid pressure applied to the rear side surface in the propulsion direction of the first water cutoff bulkhead is the withstand pressure of the first water cutoff bulkhead. 3. The entrance water stop device according to claim 1, wherein the fluid pressure of the space between the partition walls facing the rear surface in the direction of propulsion is set so as to be lower than the strength. 鏡側流入流体の圧力が０．５ＭＰａ～数ＭＰａとなる深度においてトンネル掘削機が出入りするエントランスの内周と前記トンネル掘削機又はトンネル躯体の外周との間をシールするエントランス止水方法であって、
前記エントランスの内周に沿う環状の弾性止水シート及び前記弾性止水シートに添えられたフラップをそれぞれ有する止水隔壁を、前記エントランスの軸方向に間隔を置いて複数段設け、前記トンネル掘削機の推進方向の最も前方側の止水隔壁より前方側に前記鏡側流入流体が流入される鏡側空間部を形成し、
前記トンネル掘削機が前記エントランス内を通るとき、隣接する止水隔壁どうしの間の隔壁間空間部ごとに設けられた加圧ポンプを、前記流入に応じて、それぞれ作動させることによって、各隔壁間空間部に流体圧を導入し、前記トンネル掘削機の推進方向のより後方側に配置された隔壁間空間部であるほど前記流体圧を低圧にすることを特徴とするトンネルのエントランス止水方法。 An entrance water stoppage method for sealing between the inner periphery of an entrance where a tunnel excavating machine enters and exits and the outer periphery of the tunnel excavating machine or the tunnel frame at a depth where the pressure of the mirror-side inflowing fluid is 0.5 MPa to several MPa, ,
A plurality of water-stop bulkheads each having an annular elastic water-stop sheet along the inner periphery of the entrance and a flap attached to the elastic water-stop sheet are provided at intervals in the axial direction of the entrance, and the tunnel excavator forming a mirror-side space into which the mirror-side inflow fluid flows in front of the most forward water-stop bulkhead in the propulsion direction;
When the tunnel excavator passes through the entrance, pressure pumps provided for each inter-partition space between adjacent water-stop partition walls are operated in accordance with the inflow, thereby increasing the pressure between each partition wall . A method for stopping water at an entrance of a tunnel, characterized by introducing fluid pressure into a space , and lowering the fluid pressure in an inter-partition space located further to the rear in the direction of propulsion of the tunnel excavator. 前記鏡側空間部の圧力を検出し、該検出圧力に応じて前記加圧ポンプを含む流体圧導入手段による前記流体圧を調整することを特徴とする請求項４に記載のエントランス止水方法。 5. The entrance water stop method according to claim 4, further comprising detecting the pressure in the mirror-side space, and adjusting the fluid pressure by fluid pressure introducing means including the pressurizing pump according to the detected pressure. １の止水隔壁における、前記トンネル掘削機の推進方向前方側の面に付与される流体圧と推進方向後方側の面に付与される流体圧との差が、前記１の止水隔壁の耐圧強度を下回るように、前記推進方向後方側の面が面する隔壁間空間部の流体圧を設定することを特徴とする請求項４又は５に記載のエントランス止水方法。
The difference between the fluid pressure applied to the front side surface in the propulsion direction of the tunnel excavator and the fluid pressure applied to the rear side surface in the propulsion direction of the first water cutoff bulkhead is the withstand pressure of the first water cutoff bulkhead. 6. The method for stopping water at an entrance according to claim 4, wherein the fluid pressure in the space between the partition walls facing the rear surface in the direction of propulsion is set so as to be lower than the strength.
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