JPH0696936B2 - 竪坑の坑壁への穿孔に用いる密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シールド型トンネル掘削機を受け入れる穴を
竪坑の坑壁に穿つために用いる密封装置に関する。

（従来の技術） シールド型トンネル掘削機を用いるトンネルの構築また
は管路の敷設のための掘削工法では、発進竪坑からの掘
削機の発進に先立って、掘削機を受け入れる発進口が発
進竪坑の坑壁に形成される。この際、竪坑の周囲に地下
水があったり、竪坑の周囲が軟弱地盤であると、発進口
が坑壁に穿たれたことにより、竪坑の周囲の地下水また
は土砂（以下、「土砂等」という。）が発進口から竪坑
内へ流入し、竪坑内に設置した機械設備が使用不能にな
ることがある。

発進口の形成時に、竪坑の周囲の土砂等が発進口から竪
坑内へ流出することを防止する方法として、竪坑の周り
の地盤中に地盤改良剤を注入して竪坑の周囲に止水帯を
形成する方法と、竪坑の周りに矢板を打ち込むことによ
り、竪坑の周囲に止水壁を形成する方法とが提案され、
実施されている。しかし、いずれの方法も、竪坑の周囲
に止水帯または止水壁を形成する作業が複雑であるか
ら、止水のための工事に長時間を要し、多量の薬剤また
は材料を必要とし、その結果高価になる。

上記課題を解決すべく、竪坑の周囲に止水帯または止水
壁を形成することなく、竪坑の周囲の土砂等が坑壁の発
進口から竪坑内へ流入することを防止する方法および装
置が提案されている。この方法および装置は、掘削機が
一端部の側から他端部の側に通過可能の内部空間を有す
る本体をその他端部の側において坑壁に固定し、掘削機
を受け入れる開口を有するシール部材を内部空間への掘
削機用入口部において掘削機と本体との間のシール作用
をさせるべく本体の前記一端部の側に配置し、それによ
り内部空間と外部とを遮断する。

しかし、内部空間を有する本体とシールとを用いる方法
および装置では、発進口付近の覆工の周りに注入した裏
込め材が硬化する前に土砂等が覆工の周りを経て発進口
から本体の内部空間に流出する。また、発進口付近の覆
工の周りに注入した裏込め材が硬化する前に地下水圧や
土圧が予定値（シール部材のシール限界）を越える値に
上昇すると、シール部材のシール機能が低下し、土砂等
が発進口および本体の内部空間を経て竪坑内に流出する
から、シール限界の大きいシール部材を用いなければな
らない。さらに、裏込め材が流動性を有するから、発進
口付近の覆工の周りに注入した裏込め材が発進口を経て
本体の内部空間に流出してしまう。

（発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、シール限界の小さいシール部材であっ
ても、本体の内部空間への地下水、土砂および裏込め材
等の流出を防止することができるとともに、地下水圧や
土圧が予定値を越える値に上昇しても、本体の内部空間
および竪坑への土砂等の流出を防止することができる、
密封装置とすることにある。

（課題を解決するための手段、発明の作用、効果） 本発明の、シール型トンネル掘削機を受け入れる穴を竪
坑の坑壁に穿つために用いる密封装置は、一端部の側に
おいて前記坑壁に固定される本体であって前記掘削機が
前記本体の他端部の側から一端部の側に通過可能の内部
空間を有しかつ前記掘削機が前記本体の外部から前記内
部空間内に移動する入口を前記他端部の側にまた前記掘
削機が前記内部空間から前記発進口に向けて移動する出
口を前記一端部の側にそれぞれ有する本体と、前記掘削
機を受け入れる開口を有するシールであって前記入口お
よび前記出口に配置されて前記内部空間と前記外部とを
遮断すべく前記掘削機と前記本体との間のシール作用を
するシールとを含む。

坑壁への発進口の形成時、本体は一端部の側において坑
壁に取り付けられ、また掘削機はその先端部を本体の入
口に受け入れられる。このため、本体の入口は該入口に
配置されたシールと掘削機とにより閉鎖され、本体の一
端部（出口の側の端部）は坑壁により閉鎖されるから、
本体の内部空間は本体の外部から遮断される。その結
果、穿孔時、発進口から本体の内部空間に土砂等が流入
し始めたとき、本体の内部空間を高圧に維持しつつ穿孔
作業をすることにより、発進口から本体の内部空間への
土砂等の流出を防止することができる。

発進口が坑壁に形成されると、掘削機が前進される。掘
削機の先端部が本体の出口に達すると、本体の出口が該
出口に配置されたシールと掘削機とにより閉鎖されるか
ら、本体の内部空間は発進口から遮断される。これによ
り、発進口から本体の内部空間内への土砂等の流出を防
止することができる。

掘削機による掘削が進行すると、掘削機の後方に覆工が
組み立てられ、本体の入口および出口のそれぞれはそれ
に配置されたシールと覆工とにより閉鎖される。このた
め、本体の内部空間はその外部と発進口とから遮断され
る。これにより、地下水圧、土圧等が予定値を越えて
も、本体の内部空間の圧力を高めて発進口側の空間の圧
力と本体の内部空間の圧力との差を小さくすることによ
り、発進口から本体の内部空間への土砂等の流出を防止
することができる。

掘削機が竪坑から所定距離前進されると、裏込め材が覆
工の周りに注入される。この裏込め材は、通常流動性を
有するから、発進口から本体の内部空間に流出しようと
する。しかし、本体の出口がこれに配置されたシールと
覆工とにより閉鎖されているから、発進口から内部空間
への裏込め材の流出を防止することができる。

上記のように本発明によれば、掘削機と前記本体との間
のシール作用をするシールを、掘削機が外部から本体の
内部空間に移動するための入口および内部空間から発進
口に向けて移動するための出口のそれぞれに配置したか
ら、シール限界の小さいシール部材であっても、本体の
内部空間への地下水、土砂および裏込め材等の流出を防
止することができるとともに、地下水圧や土圧が予定値
を越える値に上昇しても、本体の内部空間および竪坑へ
の土砂等の流出を防止することができる。

さらに、一端部の側において前記坑壁に取り付けられる
筒状の取付体であって前記本体を前記坑壁に取り付ける
べく前記取付体の他端部の側において前記本体の前記一
端部の側に取り付けられた、前記掘削機の外径寸法より
も大きい内径寸法を有する取付体を含むことができる。

さらに、作業者が前記内部空間から前記外部におよびこ
れの逆に通過可能の補助空間を有する補助本体であって
前記補助空間が前記内部空間に連通するように前記本体
の前記入口および前記出口以外の部位に取り付けられた
補助本体と、前記内部空間および前記補助空間を互いに
遮断する第１の隔壁であって前記内部空間および前記補
助空間を相互に連通させる第１の開口を有する第１の隔
壁と、前記補助空間と前記外部とを遮断する第２の隔壁
であって前記補助空間と前記外部とを相互に連通させる
第２の開口を有する第２の隔壁と、前記第１の開口を解
除可能に閉鎖する第１のドアと、前記第２の開口を解除
可能に閉鎖する第２のドアとを含むことが好ましい。こ
れにより、穿孔時、作業者は、補助空間を介して外部か
ら本体の内部空間へまたはその逆に移動することができ
る。

さらに、空気が前記内部空間と前記外部との間で移動す
ることを許す第１の流路と、空気が前記内部空間および
前記補助空間の間で互いに移動することを許す第２の流
路と、空気が前記内部空間および前記補助空間の間で互
いに移動することを許す第３の流路と、空気が前記補助
空間と前記外部との間で移動することを許す第４の流路
と、空気が前記補助空間と前記外部との間で移動するこ
とを許す第５の流路と、前記第１の流路を解除可能に閉
鎖する、前記外部で操作可能の第１のバルブと、前記第
２の流路を解除可能に閉鎖する、前記補助空間内で操作
可能の第２のバルブと、前記第３の流路を解除可能に閉
鎖する、前記内部空間内で操作可能の第３のバルブと、
前記第４の流路を解除可能に閉鎖する、前記補助空間内
で操作可能の第４のバルブと、前記第５の流路を解除可
能に閉鎖する、前記外部で操作可能の第５のバルブとを
含むことが好ましい。これにより、作業者は、本体の内
部空間を高圧に維持しつつ、補助空間を介して本体の内
部空間に容易に出入りすることができる。

（実施例） 第１図および第２図に示す密封装置10は、竪坑12の坑壁
14にシールド壁トンネル掘削機16のための発進口18を形
成するために、竪坑12に配置される。

密封装置10は、掘削機16が第２図において右方から左方
へ通過することを許す内部空間20を規定する筒状の第１
の本体22を含む。第１の本体22の前端（一端部の側）お
よび後端（他端部の側）には、それぞれ、内部空間20に
対する掘削機16用の出口および入口を形成するリング板
24および26が第１の本体22からこれの中心へ向けて伸び
るように溶接等により気密的に固定されている。

リング板24には、第１の本体22を坑壁14に取り付けるた
めの筒状の取付体28が第１の本体22から前方へ同軸的に
伸びるように溶接等により気密的に固定されている。取
付体28は、これの先端部に設けられたフランジ部30にお
いて複数のボルト32により、坑壁14に取り付けられる。
取付体28により規定される内部空間34は、掘削機16の通
過を許す大きさすなわち掘削機16の外径寸法より大きい
内径寸法を有する。

リング板24および26の後端面には、それぞれ、シール36
および38が複数のボルト40および42により取り付けられ
ている。各シール36,38は、ゴムのような弾性変形可能
の材料からなる環状のシール板44と、該シール板の背後
に配置された環状の当て板46とを含む。シール板44は、
掘削機16の外形寸法より小さい内径寸法を有する。

各当て板46は、その一方を第１図に示すように、シール
板44を対応するリング板24,26に押圧する環状部46aと、
該環状部の内周縁から環状部の中心に向けて突出する複
数の突出片46bとを含む。各突出片46bは、環状部46aの
内周縁に沿って順次設けられている。突出片46bの先端
を結ぶ線により規定される円の直径寸法は、シール板44
の内径寸法よりやや大きい。当て板46は、鋼板のように
塑性変形可能の金属板からなる。

密封装置10は、また、作業者が内部空間20へ出入りする
ための筒状の第２の本体（補助本体）48を含む。第２の
本体48は、該第２の本体の内部空間（補助空間）50が第
１の本体22の内部空間20に連通し、第２の本体48の軸線
が第１の本体22の軸線と交差し、さらに、第２の本体48
が第１の本体22から側方へ伸びるように、第１の本体22
に溶接等により気密的に取り付けられている。

第３図に示すように、第２の本体48には、内部空間20,5
0を区画する隔壁52と、内部空間50と外部すなわち竪坑1
2内の空間とを区画する隔壁54とが取り付けられてい
る。隔壁52および54には、それぞれ、作業者が通行可能
の開口56および58が形成されている、開口56および58
は、それぞれ、隔壁52および54に螺着されたドア60およ
び62により開放可能に閉鎖されている。ドア60および62
は、それぞれ、開口56および58を閉鎖した状態に解除可
能に維持するロック機構を備える。

密封装置10は、さらに、内部空間20と外部とを連通する
パイプ64と、本体22,48の内部空間20,50を相互に連通す
る二つのパイプ66,68と、内部空間50と外部とを相互に
連通する二つのパイプ70,72とを含む。

パイプ64,66,68,70および72には、それぞれ、バルブ74,
76,78,80および82が取り付けられている。バルブ74,82
は、本体22,48の外部で操作することができるように、
本体22,48の外部に配置されている。バルブ76,80は、内
部空間50内で操作することができるように、内部空間50
に配置されている。バルブ78は、内部空間20で操作する
ことができるように、内部空間20に配置されている。

穿孔時、先ず、密封装置10が、取付体28のフランジ部30
においてボルト32により坑壁14に取り付けられるととも
に第１図に示すように台84に支持される。次いで、掘削
機16の先端部の側が、第２図に示すように、リング板26
により形成される入口を介して内部空間20に挿入され
る。これにより、第２図に点線で示すようにシール38の
シール板44の内周部と、当て板46の突出片46bとが掘削
機16により前方へ折り曲げられ、その結果シール板44の
内周部が掘削機16の外周面に接触することにより、掘削
機16とリング板26との間に気密性が維持される。

次いで、作業者が内部空間50または掘削機16を経て内部
空間20に入り、坑壁14に発進口18を形成する。このと
き、リング板26により形成される入口は該入口に配置さ
れたシール38と掘削機16とにより閉鎖され、取付体28の
先端部の側は坑壁14により閉鎖されるから、内部空間2
0,34は第１の本体22の外部すなわち竪坑12内の空間から
遮断される。

発進口18の形成途中において、坑壁14に小さな穴が形成
されたことにより、該穴から内部空間34に地下水または
土砂が流入し始めると、先ずドア60,62が閉じられ、次
いで内部空間20への地下水または土砂の流入を停止させ
るべく内部空間20内が所定の圧力に高められ、この状態
で、発進口18を穿つ作業が再開される。これにより、発
進口18から内部空間20,34への土砂等の流出を防止する
ことができる。

内部空間20を所定の圧力に高めるための空気は、パイプ
64または掘削機16を利用して供給することができる。

内部空間20が所定の圧力に維持されている間、シール板
44には、これが後方へ折り返される力が作用する。しか
し、この力によるシール板44の折り返しは、当て板46の
突出片46bにより阻止される。

発進口18が坑壁14に形成されると、掘削機16が前進され
る。掘削機16の先端部がリング板24により形成される出
口に達すると、その出口が該出口に配置されたシール36
と掘削機16とにより閉鎖されるから、内部空間20は内部
空間34から遮断される。これにより、発進口18から内部
空間20内への土砂等の流出を防止することができる。

掘削機16による掘削が進行すると、掘削機16の後方に覆
工が組み立てられ、本体の入口および出口のそれぞれは
それに配置されたシール38および34と覆工とにより閉鎖
される。このため、内部空間28はその外部および内部空
間34から遮断される。これにより、地下水圧、土圧等が
予定値を越えても、内部空間20の圧力を高めて内部空間
34の圧力と内部空間20の圧力との差を小さくすることに
より、発進口18から内部空間20への土砂等の流出を防止
することができる。

掘削機16が竪坑12から所定距離前進されると、裏込め材
が覆工の周りに注入される。この裏込め材は、通常流動
性を有するから、発進口18から内部空間20に流出しよう
とする。しかし、本体の出口がこれに配置されたシール
36と覆工とにより閉鎖されているから、発進口18から内
部空間20への裏込め材の流出を防止することができる。

坑壁14の破壊物は、穿孔作業の間にまたは穿孔終了後
に、第２の本体48を利用してまたは掘削機16の土砂排出
機構を利用して排出される。しかし、第１の本体22また
は取付体28に土砂排出機構を取り付け、この土砂排出機
構を利用して排出してもよい。穿孔作業の間、作業者
は、第２の本体48または掘削機16を利用して内部空間20
に出入りすることができる。

穿孔作業が終了すると、掘削機16が前進されて、掘削機
16による掘削作業が行われる。掘削作業の間、内部空間
20への地下水または土砂の流入を停止させるべく内部空
間20内を所定の圧力に維持してもよい。しかし、密封装
置10によれば、シール36が配置されているから、内部空
間20内を所定の圧力に維持することなく、内部空間20へ
の地下水または土砂の流入を阻止することができる。

密封装置10は、所定の距離の掘削が終了した後または掘
削機16による掘削跡に配置された覆工の外周の裏込め材
が充填された後、撤去される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の密封装置の一実施例を示す正面図、第
２図は第１図の２−２線に沿って得た断面図、第３図は
第１図の３−３線に沿って得た断面図である。 10:密封装置、12:竪坑、 14:坑壁、16:シールド型トンネル掘削機、 18:発進口、20:第１の本体の内部空間、 22:第１の本体、24:出口を形成するリング板、 26:入口を形成するリング板、28:取付体、 34:取付体の内部空間、36,38:シール、 48:第２の本体（補助本体）、50:第２の本体の内部空間
（補助空間）、 52,54:隔壁、56,58:開口、 60,62:ドア、64,66,68,70,72:パイプ、 74,76,78,80,82:バルブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド型トンネル掘削機のための発進口
   を竪坑の坑壁に穿つために用いる密封装置であって、一
   端部の側において前記坑壁に固定される本体であって前
   記掘削機が前記本体の他端部の側から一端部の側に通過
   可能の内部空間を有しかつ前記掘削機が前記本体の外部
   から前記内部空間内に移動する入口を前記他端部の側に
   また前記掘削機が前記内部空間から前記発進口に向けて
   移動する出口を前記一端部の側にそれぞれ有する本体
   と、前記掘削機を受け入れる開口を有するシールであっ
   て前記入口および前記出口に配置されて前記内部空間と
   前記外部とを遮断すべく前記掘削機と前記本体との間の
   シール作用をするシールとを含む、密封装置。
2. 【請求項２】さらに、一端部の側において前記坑壁に取
   り付けられる筒状の取付体であって前記本体を前記坑壁
   に取り付けるべく前記取付体の他端部の側において前記
   本体の前記一端部の側に取り付けられた、前記掘削機の
   外径寸法より大きい内径寸法を有する取付体を含む、請
   求項１に記載の密封装置。
3. 【請求項３】さらに、作業者が前記外部から前記内部空
   間におよびこれの逆に通過可能の補助空間を有する補助
   本体であって前記補助空間が前記内部空間に連通するよ
   うに前記本体の前記入口および前記出口以外の部位に取
   り付けられた補助本体と、前記内部空間および前記補助
   空間を互いに遮断する第１の隔壁であって前記内部空間
   および前記補助空間を相互に連通させる第１の開口を有
   する第１の隔壁と、前記補助空間と前記外部とを遮断す
   る第２の隔壁であって前記補助空間と前記外部とを相互
   に連通させる第２の開口を有する第２の隔壁と、前記第
   １の開口を解除可能に閉鎖する第１のドアと、前記第２
   の開口を解除可能に閉鎖する第２のドアとを含む、請求
   項１または２に記載の密封装置。
4. 【請求項４】さらに、空気が前記内部空間と前記外部と
   の間で移動することを許す第１の流路と、空気が前記内
   部空間および前記補助空間の間で互いに移動することを
   許す第２の流路と、空気が前記内部空間および前記補助
   空間の間で互いに移動することを許す第３の流路と、空
   気が前記補助空間と前記外部との間で移動することを許
   す第４の流路と、空気が前記補助空間と前記外部との間
   で移動することを許す第５の流路と、前記第１の流路を
   解除可能に閉鎖する、前記外部で操作可能の第１のバル
   ブと、前記第２の流路を解除可能に閉鎖する、前記補助
   空間内で操作可能の第２のバルブと、前記第３の流路を
   解除可能に閉鎖する、前記内部空間内で操作可能の第３
   のバルブと、前記第４の流路を解除可能に閉鎖する、前
   記補助空間内で操作可能の第４のバルブと、前記第５の
   流路を解除可能に閉鎖する、前記外部で操作可能の第５
   のバルブとを含む、請求項（３）に記載の密封装置。