JPH0363390A - パッキン部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は坑口シール方法、エントランスパツキン装置Ｆ
およびパツキン部材に係り、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坑口シー
ル方法とこれに用いられるエントランスパツキン装置お
よびパツ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ヤツ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ツキン装置く到達側のエキジット
パツキン装置を含む）が装備されている。

従来のエントランスパツキン装置は、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ツキン装置
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ツキン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ツキン５を取り付けた二枚パ
ツキン構造のものがあった（第９図）、このエントラン
スパツ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
グパツキン５がシールド管８やセグメント９の外周面に
屈曲状態で密着しく第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！！！！題）ところが、上記
従来のエントランスパツキン装置では、パツキン構造が
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、ゴムリングパツ
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、ゴムリングパツキン
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、パツ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れがあった。

このため、上記エントランスパツ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し
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、特に高水圧箇所
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、パツキン材の逆めくれや裂断等の発生を防止
できる安全性の高い坑口シール方法、エントランスパツ
キン装置およびパツ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、第一の発明に係る坑口シー
ル方法は、坑口を通る＃ｌ！削管の外周に密着させる少
なくとも一対のパツキン部材によって前記掘削管の外周
部に流体封入空間を形成し、この空間内に地山側圧力変
化に合せてバランスする圧力をもつ圧力流体を供給して
坑口における掘削管との間のシールをなすように構成し
た、また第二の発明に係るエントランスパツキン装置は
、坑口を通る掘削管の外周に密着されるフランジ形パツ
キンと、このフランジ形パツキンを坑口に取り付ける治
具と、この治具に取り付けられ前記フランジ形パツキン
とともに前記掘削管の外表面に流体封入空間を形成する
円錐形パツキンと、前記流体封入空間に接続される空気
注入口とを備えた構戊とした。この場合において、前記
円錐形パツキンの小径側の外周には締め付けバンドを取
り付けることができる。更に第三の発明に係るパツキン
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ツキン部材
において、前記パツ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。

このようなパツキン部材において、前記円錐状パツキン
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、坑口と掘削管の隙間を一対のパツキ
ン部材によって覆い、形成された流体封入空間に他山側
圧力変化に適合する圧搾空気や加圧泥水等を導入するこ
とにより、圧力遮蔽領域が形成される。これによってパ
ツキン部材の形状の如何に拘らず、良好なシール性を持
たせることができる。また、上記流体封入空間を形成す
る第二の発明に係るエントランスパツキン装置では、フ
ランジ形パツキンと円錐形パツキンとを組み合わせ、こ
れらを治具を介して坑口に取り付け、パツキン縁部を掘
削管の外周に密着させ、流体注入口から圧搾空気等を充
填注入させることができる。

これにより、掘削管の外周に地山水圧とバランスする圧
力流体層が形成でき、耐水性のあるシール作用を行わせ
ることができるのである。この場合において、円錐形パ
ツキンの小径端を締め付けバンドによって掘削管の外周
に密着させるようにすれば当該パツキンに密着性を高め
、更にバンド締め付け量を加減することができる。これ
により流体封入空間内の圧力調整も任意に行うことがで
きるのである。また、坑口と掘削管との間でシール機能
をなすパツキンとして円錐形パツキン構造トし、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、掘削管の表面に降動する小径部分にめくれ作
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、かつパツキンめくれを起こさせずに坑
０へ荷重伝達させることができる。そして、このような
円錐形パツ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、本発明に係る坑口シール方法、エントランスパ
ツキン装置およびパツ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図にシールド掘削に適用した実施例のエン
トランスパツ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１
６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ツキン装置２０が取り付けられて
いるが、これは坑口１４の入り日周縁に配置されるフラ
ンジ形パツキン２２と円錐形パツキン２４の一対のパツ
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、フランジ形パツキン２２は従来
形のパツキン部材であり、ドーナツ円盤状に形成された
ゴムリングパツキンであって、一定の肉厚で一体底形さ
れるものである。このフランジ形パツキン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、はぼ坑口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ツ
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の中心線に一敗させて
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
ム製パツキン部材としての円錐形パツキン２４が取り付
けられる。これは大径部の内径を前記リングｌｉ！２６
Ａの外径に適合させ、小径部の内径をほぼシールド管１
６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、円錐形パツキン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
部外周を三周させ、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を緩めたり締め付けた
りし、円錐形パツキン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
パツキン装置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、他山例のフランジ
形パツキン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
、また円錐形パツキン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が円錐形パツキン２４の形成されている。

これは円錐形パツキン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
の空気圧は地山側の水圧、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、前記円錐形パツキン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
上がる虞れがある。これを防止するため、この実施例に
係る円錐形パツキン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１４２Ａと、この第一補強ピアノ線４２
Ａに結束され管軸方向に沿って延長され、円錐形パツキ
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。実施例の場合に広−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４２
Ａに対し直交部分で結束し、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、円錐形パツキン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、円錐形パツキン２４にはバンドガイド２８を支持
するためにガイド受はプレート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ツキン装置２０に
よれば、一対のフランジ形パツキン２２と円錐形パツキ
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
流体封大空１ｇ１３８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の覆工を行う力匁切り刃
水圧と流体封入空間３日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ツキン２２を逆めくりして
流体封入空間３８内に噴発しても、円錐形パツキン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、かつ円錐形パツキン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ツキン装置２０の流体封入
空間３８圧力を他山水圧に対応させ、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構
出手段をエントランスパツキン装置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、−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
フランジ形パツキン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
エントランスパツキン装２２０に加わる荷重を支承する
ための荷重受け４６を設け、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、掘削管を坑口に
通すに際して行うエントランスパツキンおよびエキジッ
トパツキン作用を流体封入空間に地山水圧にバランスす
る圧力をもつ圧力流体を注入してシールを行わせるよう
にしたので、パツキン部材の逆めくれや掘削管との接触
部における裂断が解消される。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９Ｉ！ｉ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
パツキンの接触径を任意に調整することがで舎るので、
シールド機械の外径に拘わらず対応することができ、エ
ントランスパツ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】

第１図は実施例に係るエントランスパツキン装直の使用
状態断面図、第２図は第１図の断面図、第３図は円錐形
パツ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ツキンの斜視図、第５図は
円錐形パツキンの断面図、第６図は同パツキンの補強芯
材の配Ｗ１ｒＩ４、第７図は従来例のエントランスパツ
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ツキン装置の部分断面図である。 １０・・・・・・立坑、１４・・・・・・坑口、２０・
・・・・・エントランスパツキン装置、２２・・・・・
・フランジ形パツキン、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。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）、坑口を通る掘削管の外周に密着させる少なくと
   も一対のパッキン部材によって前記掘削管の外周部に流
   体封入空間を形成し、この空間内に地山側圧力変化に合
   せてバランスする圧力をもつ圧力流体を供給して坑口に
   おける掘削管との間のシールをなすことを特徴とする坑
   口シール方法。
2. （２）、坑口を通る掘削管の外周に密着されるフランジ
   形パッキンと、このフランジ形パッキンを坑口に取り付
   ける治具と、この治具に取り付けられ前記フランジ形パ
   ッキンとともに前記掘削管の外表面に流体封入空間を形
   成する円錐形パッキンと、前記流体封入空間に接続され
   る流体注入口とを備えたことを特徴とするエントランス
   パッキン装置。
3. （３）、前記円錐形パッキンの小径側の外周には締め付
   けバンドを取り付けたことを特徴とする請求項２に記載
   のエントランスパッキン装置。
4. （４）、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材。
5. （５）、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４に記載のパッキン部材。