JPH09209685A - シールドマシーン到着用横坑のシール構造及びシール方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールドマシーン到着時の横坑のシール構造
において、地盤中の土砂、水等の縦坑内への流入を強固
に防止し、到着部において、シールドマシーンの到着位
置にずれが発生していても、このずれを吸収可能なシー
ル構造を提供することを目的とする。 【解決手段】 シールドマシーンの到着部に用いられ
て、ほぼ筒状をなす鋼製のリングの半径方向内側にほぼ
筒状をなすゴム層を該リングに密着して配置し、該ゴム
層の内部に流体の流入の為の空洞部を全周にわたり設
け、そして該ゴム層の内径を該シールドマシーンの外径
より小としたシールドマシーン到着用横坑のシール構造
を採用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は縦坑と横坑の継ぎ目
のプレートに固定するシール構造に関するものであり、
シールドマシーン或はセグメントとの間の漏水を防止す
る為、流体により膨満、収縮するシール構造にかかるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、地下鉄やトンネル等を掘削するに
際し、シールド工法が広く用いられている。シールド工
法は、縦坑を掘り、次いでこれよりシールドマシーンに
よってトンネル等の横坑を形成するものであり、シール
ドマシーンの推進に伴い回転カッターで土層が切削さ
れ、カッターチャンバー内に取り込まれた土砂をカッタ
ーチャンバー内に取りつけられたスクリューコンベアに
て運ばせて、更にベルトコンベアによって外部に排出さ
せる。そしてシールドマシーンを推進しつつセグメント
を順次組み込み、このセグメントと掘削された土面との
間に裏込材を流入充填するものである。このようにし
て、シールドマシーンによりトンネルが画成される。

【０００３】そしてシールドマシーンが所定の掘削作業
を終了し、トンネルの他端に到達することになるが、こ
の時他端には縦坑が形成されている。図５は従来のシー
ルドマシーンの到達時の様子を示す。図中２１は縦坑、
２２は横坑を示す。ここで、シールドマシーン１０は、
シールドマシーン１０が到着し貫通するに十分な広さの
貫通部を設けた縦坑２１の壁の貫通部に突入する。そし
て、シールドマシーン１０の外側の外形部（埋設筒）は
そのまま埋設されセグメントの延長として設置されトン
ネルを画成する。その後、縦坑２１の壁とシールドマシ
ーン１０の外形部との間には、セグメント周囲の土砂、
水等が縦坑２１内へ流入しない様に手当てがなされる。

【０００４】これには、地盤改良材の注入が主として行
われている。シールドマシーンの埋設筒を取り囲む地盤
１２に地盤改良材を注入し、該部分を強固な地盤とする
ことで土砂、水等の縦坑内部への流入を防止するもので
ある。或はシールドマシーンの発進時の縦坑とのシール
の場合には、図６に示されるようにチューブ状のゴムを
セグメントと縦坑の壁との間に配置し、このチューブ状
ゴムにエアーを流入しシールする構造などが提案されて
いる。即ち、セグメントの周囲にチューブ状のゴム１３
を配置し、このチューブ内に流体を注入することで、シ
ールドマシーン発進後のセグメント周囲を養生し対処す
るものである。

【０００５】しかしながら、地盤改良材の注入のみでは
強度的な不安が依然存在し、またチューブ状ゴムはシー
ルドマシーン到達部には発進部と同一に採用できない事
情があった。これは、シールドマシーンが前進しつつ掘
削作業を行うが、シールドマシーンの進行方向には、細
心の注意が払われるものの、水平、垂直両方向に本来設
定された方向からある程度ずれを生ずるのは避けがた
い。そして、チューブ状ゴムの変形のみではこのずれを
吸収するほどに対応できないなどの為である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、シールドマ
シーン到着時の横坑のシール構造において、地盤中の土
砂、水等の縦坑内への流入を強固に防止し、到着部にお
いて、シールドマシーンの到着位置にずれが発生してい
ても、このずれを吸収可能なシール構造及びそのシール
方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
シールドマシーンの到着部に用いられて、ほぼ筒状をな
す鋼製のリングの半径方向内側にほぼ筒状をなすゴム層
を該リングに密着して配置し、該ゴム層の内部に流体の
流入の為の空洞部を全周にわたり設け、そして該ゴム層
の内径を該シールドマシーンの外径より小としたことを
特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明は、ゴム層に代えスポ
ンジ層を用いたことを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、ゴム層が半径方向
に全周にわたり２層とし、外側のゴム層を内側のゴム層
より硬度が高いゴム層としたことを特徴とする。

【００１０】請求項４記載の発明は、２層よりなるゴム
層の内側のゴム層をスポンジ層としたことを特徴とす
る。

【００１１】請求項５の記載の発明は、ゴム層内の空洞
部内に全周にわたりゴム製袋体を配置し該ゴム製袋体に
流体を流入することで該ゴム層を半径方向内側に膨張さ
せてシールドマシーンとのシール性を確保することを特
徴とする。

【００１２】請求項６記載の発明は、ほぼ筒状をなす鋼
製のリングの半径方向内側にほぼ筒状をなすゴム層を該
リングに密着して配置し、該ゴム層の内部に流体の流入
の為の空洞部を全周にわたり設け、そして該ゴム層の内
径を該シールドマシーンの外径より小としたシールドマ
シーンのシール構造を横坑の到着部に配置し、そしてシ
ールドマシーンを該ゴム層を掘削させつつ到着させ、そ
の後該空洞部に流体を流入させ該ゴム層を半径方向内側
に膨張させてることで該横坑のシール性を確保すること
を特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の第１の実施の形態を第１
図に基づき説明する。図中１は、本発明に基づくシール
構造である。５はほぼ筒状、環状をなす鋼製のリングで
ある。シールドマシーンは円柱状の形状を持つためシー
ル構造も筒状となる。３は５の鋼製リングと同じくほぼ
筒状をなすゴム層で、このゴム層は、鋼製リングに接着
されている。このゴム層３は、１層のみでも機能しえる
が、この場合２層構造で、３１と３２よりなる。ゴム層
３１は、ゴム層３に強度を付与する目的で用いられ、ゴ
ム層３２に比較し硬度の高い硬質ゴムが採用されるが、
加硫された一般的には軟質なゴムで良い。そしてこのゴ
ム層３１の内部には、筒状をなすゴム層の内部全周にわ
たり、空洞部４が形成されている。そして、配管４１が
該空洞部に流体を供給するために接続されている。

【００１４】ゴム層３２は、この場合主にシールドマシ
ーン１０により掘削される部分である。このため、シー
ルドマシーン１０の外径とゴム層３２の内径とには、ｄ
で示される径差が存在する。ゴム層３２は、シールドマ
シーン１０により掘削される部分であるため、容易に掘
削されやすく、そして空洞部４に流体を供給後、シール
ドマシーンの外周を構成しそのまま放置埋設される埋設
筒との締めつけに十分の強度を得る程度の硬度のもであ
ればよく、この場合オイルが含入されたバラストマット
用ゴムが採用されている。発泡ゴムもこの条件を満たす
ものと言える。

【００１５】シールドマシーン１０が掘削作業を進行さ
せつつ、トンネルを作り、そしてトンネルの他端で、縦
坑に到着した状態を第１図（Ｂ）に示す（縦坑は省略さ
れている）。この時、シールドマシーン１０と、ゴム層
３２には、既に述べた径差ｄが存在するために、シール
ドマシーン１０はゴム層３２を掘削しつつ前進し、縦坑
に達する。シールドマシーン１０は十分に制御されつ進
行するが、ある程度の誤差が発生し、この誤差は通常、
概１００ｍｍ前後の偏心である。したがって、ゴム層３
２は１００ｍｍ前後の偏心を吸収する厚みを持てば良
い。そして、例えシールドマシーン１０が偏心し、その
進行方向に誤差が発生していても、径差を持ち掘削可能
なゴム層が配置され、そしてこのゴム層をシールドマシ
ーンが掘削し前進することで該誤差を吸収させるもので
ある。

【００１６】シールドマシーン１０が他端に到着後、外
形部を形成する埋設筒をそのままとし、シールドマシー
ン１０内部は撤去され、トンネルが画成される。そし
て、その後、空洞部４に流体を供給しゴム層３を内側方
向へ膨張させる。ここで、地盤からの外水圧は通常３ｋ
ｇ／ｃｍ² 程度であるため、この圧力の１．２〜１．５
倍の圧力に耐えうる様に空洞部に圧力が、この場合はエ
アーにより供給される。この結果、シールドマシーンと
ゴム層が強固に接触し確実にシール性を確保することと
なる。

【００１７】次に本発明に基づく第２の実施の形態を第
２図に基づき説明する。ゴム層部及び空洞部以外の構造
は、第１の実施の形態と同じであるため、該部分の上部
構造の断面についてのみ説明する。ここでは、ゴム層よ
りなる略袋状をなす袋体を空洞部内に配置してこれを膨
張させる構造としている。第２図においては、空洞部内
周に別体のゴム層４２がボルト、ナットによりリングに
取りつけられている。このゴム層４２は流体の流入した
場合、ゴム層３０を膨張させ流体のシール性を確保する
目的で別体にて設けられるもので略袋状をなす。この様
に別体にゴム性袋体を採用すればより確実に圧力を受け
止め、ゴム層３０の膨張をより確かなものとできる。そ
して、さらにゴム層３０はスポンジの１層からなる。ス
ポンジを採用することで、他端到着時にシールドマシー
ンはより容易に該層を掘削可能となる。そしてスポンジ
によっても、流体により空洞部を膨張させた場合、シー
ルドマシーンとのシール性は十分に確保され得る。その
後の流れは第１の実施の形態と同じであるので以下省略
する。

【００１８】第３図の構造は第３の実施の形態で第２図
とほぼ同じであるが、ゴム層４３がゴム性袋体として用
いられているが、ゴム層３０とは密着していなく、ゴム
層３０とゴム層４３の間には間隙が存在する。ゴム層４
３内部に流体を注入することで、先ずゴム層４３が膨張
し、その後該ゴム層４３が空洞部４の壁面を押圧するこ
とで、ゴム層３０全体が内部に膨張しシール性を確保す
る構造となっている。この場合袋体の取り付けが容易に
行い得る。

【００１９】次に、第４図は第４の実施の形態を示し、
空洞部４内部に扁平なホース４４がゴム性袋体として配
置されている。このホース４４に流体を注入すること
で、ゴム層３０を膨張させることでも本発明は達成され
る。このようなホースを採用することで、より確実に膨
張が図られる。第２の実施の形態から第４の実施の形態
においても、２層構造とし、スポンジ層とリングの間に
ゴム層を配置して全体に剛性を向上させ強固な構造とす
ることは可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べたところから明らかなよう
に、本発明によれば、シールドマシーン到着時の横坑の
シール構造において、地盤中の土砂、水等の縦坑内への
流入を強固に防止し、到着部において、シールドマシー
ンの到着位置にずれが発生していても、このずれを吸収
するシール構造及びシール方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図４】本発明の第４の実施の形態を示す断面図であ
る。

【図５】従来のシール構造を示す断面図である。

【図６】シ−ルドマシーン発進時のシール構造を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ シール構造 ３ ゴム層 ４ 空洞部 ５ リング １０ シールドマシーン １１ セグメント １２ 間隙部 １３ チューブ状ゴム層 ２１ 縦坑 ２２ 横坑

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールドマシーンの到着部に用いられて、
   ほぼ筒状をなす鋼製のリングの半径方向内側にほぼ筒状
   をなすゴム層を該リングに密着して配置し、該ゴム層の
   内部に流体の流入の為の空洞部を全周にわたり設け、そ
   して該ゴム層の内径を該シールドマシーンの外径より小
   としたことを特徴とするシールドマシーン到着用横坑の
   シール構造。
2. 【請求項２】ゴム層部分にスポンジ層を用いたことを特
   徴とする請求項１記載のシールドマシーン到着用横坑の
   シール構造。
3. 【請求項３】ゴム層が半径方向に全周にわたり２層と
   し、外側のゴム層を内側のゴム層より硬度が高いゴム層
   としたことを特徴とする請求項１記載のシールドマシー
   ン到着用横坑のシール構造。
4. 【請求項４】内側のゴム層をスポンジ層としたことを特
   徴とする請求項３記載のシールドマシーン到着用横坑の
   シール構造。
5. 【請求項５】ゴム層内の空洞部内に全周にわたりゴム性
   袋体を配置したことを特徴とする請求項１から請求項４
   のいずれか１項記載のシールドマシーン到着用横坑のシ
   ール構造。
6. 【請求項６】ほぼ筒状をなす鋼製のリングの半径方向内
   側にほぼ筒状をなすゴム層を該リングに密着して配置
   し、該ゴム層の内部に流体の流入の為の空洞部を全周に
   わたり設け、そして該ゴム層の内径を該シールドマシー
   ンの外径より小としたシールドマシーンのシール構造を
   横坑の到着部に配置し、そしてシールドマシーンを該ゴ
   ム層を掘削させつつ到着させ、その後該空洞部に流体を
   流入させ該ゴム層を半径方向内側に膨張させてることで
   該横坑のシール性を確保することを特徴とするシールド
   マシーン到着用横坑のシール方法。