シールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド坑口封止構造
【課題】トンネル掘削部の地下水及び土砂の圧力が高い場合でも封止機能を維持できるシールド坑口封止用パッキン及び封止構造の提供を課題とする。
【解決手段】筒状部材５０の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、筒状部材５０の内周面に沿って配置され、筒状部材５０側から供給される圧力水又は圧力空気によって筒状部材５０の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、ゴム部材５２に全面に亘って埋設された繊維補強層５４と、ゴム部材５２の両側端部に設けられ、ゴム部材５２の肉厚より大きい肉厚を有し、筒状部材５０に設けられた固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部５３，５３と、所定の剛性及び強度を有すると共に帯状のゴム部材５２の肉厚より大きな肉厚を有し、取付部５３内に埋設された抜け止め部材１１とを備えている。
【解決手段】筒状部材５０の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、筒状部材５０の内周面に沿って配置され、筒状部材５０側から供給される圧力水又は圧力空気によって筒状部材５０の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、ゴム部材５２に全面に亘って埋設された繊維補強層５４と、ゴム部材５２の両側端部に設けられ、ゴム部材５２の肉厚より大きい肉厚を有し、筒状部材５０に設けられた固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部５３，５３と、所定の剛性及び強度を有すると共に帯状のゴム部材５２の肉厚より大きな肉厚を有し、取付部５３内に埋設された抜け止め部材１１とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド坑口封止構造に係り、特に、立坑の側方にトンネルを掘削する場合などに好適なシールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド坑口封止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂がシールドマシンの外周面とトンネル内周面との隙間から、立坑内に流出するのを防止するため、各種の封止構造が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された封止構造は、図８に示すように、トンネル６２の入口又は出口（図８は入口を示す）に設けられ、シールドマシン６１の外径より大きな内径を有する筒状部材５０と、この筒状部材５０の内周面に沿って配置されたパッキン５１とを有している。なお、筒状部材５０とトンネル６２間の隙間には、ここからトンネル掘削部における地下水及び土砂が漏れないようにするため、コンクリートなどが充填されている。
【０００４】
上記のパッキン５１は、図９に示すように、帯状のゴム部材５２と、その両側端部に設けられた断面が楔状の取付部５３とを有している。
【０００５】
上記のゴム部材５２及び取付部５３内には、図１０に示すように、繊維補強層５４が埋設されている。この繊維補強層５４は、二層の繊維部材５５，５５が積層されて形成されている。
【０００６】
また、上記の繊維補強層５４は、取付部５３の根元部分の近傍で二層の繊維部材５５，５５が分離され、互いに所定の間隔をあけて取付部５３内に埋設されている。
【０００７】
更に、取付部５３には、各繊維部材５５，５５に積層されて別の補強繊維５６，５６が埋設されている。取付部５３における上記の繊維部材５５，５５の間には、硬質ゴム５７が設けられている。
【０００８】
図８に示したように、パッキン５１の取付部５３，５３のうち、立坑６０側に配置されるの一方の取付部５３は、その一方の面５３ａを筒状部材５０の内周面５０ａに当接させた状態で、筒状部材５０の内周面に設けられた固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とに挟持され、所定の位置に保持されている。
【０００９】
また、トンネル６２側に固定される他方の取付部５３は、ゴム部材５２と筒状部材５０との間に入り込むように折り返されて、取り付け部５３の他面５３ｂを筒状部材５０の内周面５０ａに当接させた状態で、固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とに挟持され、所定の位置に保持されている。
【００１０】
更に、筒状部材５０に設けられた供給口５９から、ゴム部材５２と筒状部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、圧力空気又は圧力水が供給され、ゴム部材５２が全周に亘って筒状部材５０の中心側にタイヤ状に膨張している。膨張後におけるゴム部材５２の内周面の直径は、シールドマシン６１における外周面６１ａの直径より小さくなる。
【００１１】
これにより、タイヤ状に膨張したゴム部材５２の内周面５２ａが、シールドマシン６１
の外周面６１ａに密接し、筒状部材５０とシールドマシン６１との隙間が封止される。
【００１２】
従って、トンネル６２の入口において、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂が、トンネル６２の内周面とシールドマシン６１の外周面６１ａとの隙間から、立坑６０内に流出するのを防止できる。
【００１３】
また、特許文献２には、上記の取付部５３、５３に突起を設けることにより、固定部材５８と筒状部材５０による取付部５３の挟持力を上げるパッキンが記載され、特許文献３には、上記のゴム部材５２と筒状部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、圧力水又は圧力空気に代えて、その内部で架橋して弾力性を有する部材が充填されたパッキンが記載されている。
【００１４】
更に、特許文献４には、上記の閉鎖空間６５内の圧力水又は圧力空気の圧力を高くした場合に、上記の取付部５３が所定の位置から移動するのを防止するため、固定部材５８における取付部５３との当接面に、凹凸が設けられたパッキンが記載されている。
【特許文献１】特開平８−３５３９２号公報
【特許文献２】特開平８−２７７６９３号公報
【特許文献３】特開平８−３１２２８７号公報
【特許文献４】特開２００１−１２１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、トンネル掘削位置が大深度で、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が１．０ＭＰａ程度と高い場合、この地下水及び土砂圧を封止するためには、パッキン５１内に供給する水圧又は空気圧を高くする必要があるが、従来のパッキン５１はその内部に供給する水圧又は空気圧を高くすると、ゴム部材５２に大きな張力が発生し、この張力により取付部５３が固定部材５８から外れてしまうおそれがあった。
【００１６】
上記のように、パッキン５１が固定部材５８から外れると、パッキン５１の封止機能が失われ、トンネル掘削部における地下水及び土砂が、筒状部材５０の内周面５０ａとシールドマシン６１の外周面との隙間から、立坑６０内に流出するという問題が発生する。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキンの封止機能を維持でき、地下水及び土砂が立孔内に流出するのを確実に防止できるシールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド孔口封止構造の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、前記シールドマシンの外周面と前記トンネル内周面との隙間から、前記トンネルを掘削すべき地盤に含まれる地下水及び土砂が前記立坑内に流出するのを防止するため、前記トンネルの入口又は出口に設けられ、且つ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材の内周面に沿って配置され、前記シールドマシンの外周面に密接されるパッキンであって、
前記筒状部材の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、前記筒状部材の内周面に沿って配置され、前記筒状部材側から供給される圧力水又は圧力空気によって前記筒状部材の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、
前記ゴム部材に全面に亘って埋設された繊維補強層と、
前記ゴム部材における両側端部に設けられると共に、前記ゴム部材の肉厚より大きい肉厚を有し、前記筒状部材に設けられた固定部材に係止されると共に、前記固定部材と前記
筒状部材とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部と、
所定の剛性及び強度を有すると共に前記帯状のゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有し、前記取付部内に埋設された抜け止め部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記の繊維補強層における二層の繊維部材は、例えばポリエステル補強コードを一方向に並べて織ることにより形成できる。この場合、二層の補強部材は、ポリエステル補強コードが互いにクロスするように配置するのが好ましい。
【００２０】
本発明では、取付部内に所定の強度及びゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有する抜け止め部材が埋設されているので、ゴム部材と筒状部材間に形成される閉鎖空間内に高圧の圧力水又は圧力空気が供給され、ゴム部材から取付部に大きな引張力が作用した場合でも、抜け止め部材が固定部材から外れることがないので、取付部が所定の位置に保持される。これにより、パッキンの封止機能を維持できる。
【００２１】
ここで、前記抜け止め部材は、鋼製又は樹脂製の線状部材とするのが好ましい。この場合は、抜け止め部材の入手が容易であると共に、抜け止め部材をインサート成型によって取付部内に容易に埋設できる。
【００２２】
また、前記繊維補強層が積層された二層の繊維部材によって形成され、前記二層の繊維部材が前記取付部の内部で分離されて互いに所定の間隔をあけて配置され、これらの分離された二層の繊維部材に、それぞれ別の補強繊維が積層されていることが好ましい。
【００２３】
この場合は、取付部の強度が高くなるので、上記の閉鎖空間内に供給される圧力水又は圧力空気の圧力が高い場合でも、取付部が破損するのを防止できる。
【００２４】
また、本発明は、上記のシールド坑口封止用パッキンを用いたシールド坑口封止構造であって、
前記トンネルの入り口又は出口に設けられ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材と、
前記筒状部材の所定の位置に固定され、前記シールド坑口用パッキンにおける前記取付部が係止されると共に、前記筒状部材と協働して前記取付部を挟持する固定部材と、
前記筒状部材の内周面と前記パッキンにおける前記ゴム部材との間に形成される閉鎖空間内に、所定の圧力を有する圧力水又は圧力空気を供給するべく、前記筒状部材に設けられた供給口とを備え、
前記パッキンにおける前記取付部のうち、一方の前記取付部は、その一方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定され、他方の前記取付部は、折り返されてその他方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定されていることを特徴とする。
【００２５】
上記の筒状部材としては、円筒部材が好ましいが、多角形など各種の筒状部材を用いることができる。
【００２６】
本発明では、トンネル掘削部の地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキンが固定部材から外れて封止機能を失うのを防止できるので、シールド坑口の封止を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力に応じて、パッキン内に供給する圧力水又は圧力空気の圧力を高くした場合に、パッキンの封止機能を維持できるので、トンネル掘削部における地下水及び土砂が立坑内に流出するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付した図１から図７に基づいて詳細に説明する。なお、図８〜図１０と同様の部分には、同一の符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキン１を示す。このシールド坑口封止用パッキン１は、帯状のゴム部材５２と、このゴム部材５２の両側端に設けられ断面が楔状の取付部５３，５３とを有している。取付部５３，５３の内部には、線状の抜け止め部材１１が全長に亘って埋設されている。
【００３０】
上記の帯状のゴム部材５２は、トンネル６２（図３参照）の入口に設けられる筒状部材５０の内周長と略同一長さＬ、及び所定の幅Ｗを有している。また、このゴム部材５２の内部には、図２に示すように、ゴム部材５２の全面に亘って繊維補強層５４が設けられている。
【００３１】
この繊維補強層５４は、二層の繊維部材５５，５５が積層されて形成されている。各繊維部材５５，５５は、例えばポリエステル補強コードが一方向に並べられて織られている。積層された二層の繊維部材５５，５５は、互いのボリエステル補強コードがクロスするように配置されている。
【００３２】
上記の二層の繊維部材５５，５５は、ゴム部材５２内では積層されているが、取付部５３，５３における根元部分の近傍で分離されている。これらの分離された二層の繊維部材５５，５５は、互いに所定の間隔をあけて、それぞれ取付部５３，５３の表裏面５３ａ，５３ｂ側に配置されている。
【００３３】
また、取付部５３，５３の厚さｔ１は、ゴム部材５２の厚さｔ２より厚く形成されている。これらの取付部５３，５３内には、二層の繊維部材５５，５５に別の補強繊維５６，５６が積層されて埋設されている。
【００３４】
また、取付部５３，５３における上記二層の繊維部材５５，５５の間には、硬質ゴム５７が設けられている。
【００３５】
上記の抜け止め部材１１は、取付部５３，５３の根元部分の近傍における硬質ゴム５７内に埋設されている。この抜け止め部材１１の厚さ（直径）Ｄは、ゴム部材５２の厚さｔ１よりもかなり大きく形成されている。本例では、抜け止め部材の直径がゴム部材５２の厚さｔ１の３倍程度に形成されている。
【００３６】
この抜け止め部材１１としては、所定の剛性及び強度を有する鋼製又は樹脂製の線状部材を使用できる。本例では、抜け止め部材１１として、鋼製のストランドワイヤーが使用されている。なお、抜け止め部材１１の剛性及び強度は、その周囲の部材、本例では硬質ゴム５７の剛性及び強度より高いものを使用する。
【００３７】
このストランドワイヤーは、周知のように、その中心に心網が配置され、この心線の周囲に素線が複数層によりあわせて形成されているので、これを内蔵した取付部５３，５３を、筒状部材５１（図６参照）の内周面に沿って容易に変形させることができる。
【００３８】
このように、本発明のパッキン１は、ゴム部材５２の肉厚ｔ１より大きな肉厚ｔ２を有する取付部５３，５３内に、所定の剛性及び強度を有し且つゴム部材５２の肉厚ｔ１より大きな厚さ（直径）Ｄを有するする抜け止め部材１１が埋設されているので、後述のよう
に、ゴム部材５２と筒状部材５１間に形成される閉鎖空間６５（図５参照）内に、高圧の圧力水又は圧力空気を供給した場合に、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００３９】
また、上記の抜け止め部材１１は、鋼製のストランドワイヤーであるので、市販のものを簡単に入手できると共に、この抜け止め部材１１をインサート成型によって取付部５３，５３内に容易に埋設でき、更にこの助止め部材１１を内蔵したゴム部材５２を筒状部材５０の内周面に沿って容易に変形させることができる。
【００４０】
また、抜け止め部材１１が、取付部５３，５３内の両方の繊維部材５５，５５に当接しているので、取付部５３，５３を筒状部材５０の中心線方向に引っ張る力が作用しても、取付部５３，５３が潰されるのを阻止できる。これにより、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００４１】
なお、本例では、取付部５３，５３に硬質ゴム５７が設けられており、この硬質ゴム５７は、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が比較的低い場合には抜け止め部材として機能する。
【００４２】
しかし、仮に、上記の抜け止め部材１１がない場合には、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合、硬質ゴム５７が変形してしまい、抜け止め部材としての機能が低下する。
【００４３】
そのため、本発明では、硬質ゴム５７内に、この硬質ゴム５７より剛性及び強度の高い抜け止め部材１１を設けることにより、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、抜け止め部材１１が変形するのを防止し、抜け止め部材としての機能を確実に保持できるようにしたものである。
【００４４】
また、取付部５３、５３内に、互いに間隔をあけて配置された両方の繊維部材５５，５５に、それぞれ別の補強繊維５６，５６が積層されているので、取付部５３，５３にその肉厚方向に対して交差する方向の引張力が作用した場合に、取付部５３，５３が延びたり、破損したりするのを防止できる。
【００４５】
なお、上記の実施形態では、取付部５３，５３の表裏面５３ａ，５３ｂ側に、繊維部材５５，５５及び補強繊維５６，５６を配置し、その間に抜け止め部材１１を埋設した場合について説明したが、図３に示すように、取付部５３内に補強繊維５６，５６を設けることなく、抜け止め部材１１を埋設しても良い。
【００４６】
また、取付部５３，５３には、図４に示すように、その表裏面５３ａ，５３ｂから突出する突条７５を一列又は二列以上設けることができる。図４は、突条７５を一列設けた場合を示す。
【００４７】
このように、取付部５３，５３に突条７５を設けることにより、取付部５３，５３に対する固定部材５８，５５と筒状部材５１との挟持力が増大するので、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図５は、本発明に係る第２実施形態のシールド坑口用パッキンを用いたシールド坑口封止構造を示す。
【００４９】
このシールド坑口封止構造は、立坑６０の側方にシールドマシン６１によってトンネル
６２を掘削する際に、トンネル６２の入り口又は出口、本例ではトンネル６２の入口に設けられシールドマシン６１の外径より大きな内径を有する筒状部材としての円筒部材５０と、この円筒部材５０の内周面に設けられた上記のパッキン１と、このパッキン１における両側端の取付部５３，５３を、互いに所定の間隔をあけて円筒部材５０の内周面に固定するべく、取付部５３，５３における楔形状の根元部が係止されると共に、取付部５３，５３を円筒部材５０の内周面と協働して挟持する固定部材５８，５８とを備えている。
【００５０】
また、円筒部材５０には、パッキン１における帯状のゴム部材５２を円筒部材５０の中心側に膨張させるべく、ゴム部材５２と円筒部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、所定の圧力を有する圧力空気又は圧力水、本例では圧力水を供給する供給口５９が設けられている。なお、図５中の符号６６は、上記の供給口５９に圧力水又は圧力空気を導くパイプである。
【００５１】
図６に示すように、上記のパッキン１における両方の取付部５３，５３のうち、立坑６０側に配置された一方の取付部５３は、その表面５３ａが円筒部材５０の内周面５０ａに当接して固定されている。また、他方の取付部５３は、図５に示すように、ゴム部材５２側に折り返され、その他方の表面５３ｂが円筒部材５０の内周面５０ａに当接して固定されている。
【００５２】
すなわち、パッキン１の両方の取付部５３，５３は、その先端面５３ｃ，５３ｃが立坑６０側に向けられて配置されている。これにより、シールドマシン６１が掘進した際に、シールドマシン６１に密接しているゴム部材５２は、取付部５３，５３に対して一直線になる方向に移動するので、取付部５３，５３とゴム部材５２との境界部分が折り曲げられて破損するのを防止できる。
【００５３】
上記の固定部材５８，５８は、図６に示すように、第１固定部材５８ａ，５８ａと、第２固定部材５８ｂ，５８ｂとを有している。第１固定部材５８ａ，５８ａには、その円筒部材５０と対向する側の面に取付部５３を挿入する凹部６７が設けられている。この凹部６７の底面には、断面楔形状に形成された取付部５３の根元部分における一方の傾斜面５３ｄを係止する係止面６７ａが設けられている。
【００５４】
一方、第２固定部材５８ｂ，５８ｂは、第１固定部材５８ａ，５８ａの凹部６７内に配置されている。この第２固定部材５８ｂ，５８ｂにおける第１固定部材５８ａ，５８ａとの対向面には、取付部５３の根元部分におけるもう一方の傾斜面５３ｅを係止するため、円筒部材５０に対して傾斜する傾斜面６９ａが設けられている。
【００５５】
上記の第１固定部材５８ａ及び第２固定部材５８ｂは、パッキン１のゴム部材５２が膨張した際に、ゴム部材５２から取付部５３に作用する引張力で、変形又は破損しない程度の十分な強度を有している。
【００５６】
また、上記の第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの間には、ゴム部材５２を通すために、ゴム部材５２の肉厚ｔ１と略同一の隙間ｄ１があいている。パッキン１における抜け止め部材１１の厚さ（直径）Ｄは、第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの隙間ｄ１よりも大きい。
【００５７】
上記の固定部材５８は、ボルト７１及び袋ナット７２によって円筒部材５０の内周面５０ａに固定されている。
【００５８】
シールドマシン６１によって立坑６０の側方にトンネル６２を掘削する際には、図５に示すように、円筒部材５０に設けられた供給口５９から、パッキン１のゴム部材５２と円
筒部材５０とによって形成された閉鎖空間６５内に、トンネル６２の掘削部分における地下水及び土砂の圧力に応じた所定の圧力を有する圧力水が供給される。
【００５９】
そうすると、図５中に二点差線で示すように、ゴム部材５２が、円筒部材５０の内周面に沿ってタイヤ状に膨張し、シールドマシン６１の外周面６１ａに密接する。
【００６０】
これにより、トンネル６２の掘削部に含まれる地下水及び土砂が、シールドマシン６１の外周面６１ａと、円筒部材５０の内周面５０ａとの隙間から、立坑６０内に流出するのを防止できる。
【００６１】
トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力が高い場合には、閉鎖空間６５内に供給する圧力水の圧力Ｐを高くする必要がある。そして、閉鎖空間６５内に供給される圧力水の圧力を高くした場合には、パッキン１のゴム部材５２に発生する張力が大きくなり、ゴム部材５２から取付部５３，５３に対して作用する引張力も大きくなる。
【００６２】
ここで、本発明では、上記のようにパッキン１の取付部５３、５３内に、所定の強度を有し且つ第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの隙間ｄ１より大きな直径Ｄを有する抜け止め部材１１が埋設されているので、取付部５３、５３に上記のように大きな引張力が作用しても、抜け止め部材１１が潰されることなく第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの間に係止された状態が保持される。
【００６３】
従って、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止し、所定の位置に保持できる。これにより、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキン１の封止機能を維持できるので、地下水及び土砂が立坑６０内に流出するのを確実に防止（抑制）できる。
【００６４】
なお、パッキン１のゴム部材５２と円筒部材５０間の閉鎖空間６５内に供給する圧力水の水圧は、後述するように、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力に対して、１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのがよい。
【００６５】
なお、上記の実施例では、トンネル６２の入口に本発明の封止構造を設けた場合について説明したが、本発明はトンネル６２の出口に設けることもできる。この場合は、パッキン１における取付部５３，５３の先端面５３ｃ，５３ｃをトンネル出口に設けられた立坑６０と反対側に向けて配置する。これにより、シールドマシン６１と共に移動したゴム部材５２が、取付部５３との境界部分で折り曲げられて破損するのを防止できる。
【００６６】
また、上記の実施例では、パッキン１を１個だけ設けた場合について説明したが、図７に示すように、二個のパッキン１Ａ，１Ｂを互いに所定の間隔をあけて設けることができる。
【００６７】
このように二個のパッキン１Ａ，１Ｂを適宜な間隔をあけて設けることにより、シールドマシン６１における凹溝状の中折れ部分７０に、一方のパッキン１Ａが入り込んだ場合でも、もう一方のパッキン１Ｂがシールドマシン６１の外周面６１ａに密接しているので、全体としての止水性能が良好に保持される。
【００６８】
本発明の封止構造における止水性能を確認するため、図７に示すように、実際のシールドマシン６１及び本発明の封止構造を用いて、封止構造における止水性能を確認した。なお、図７においては、細部の構造が省略されているが、封止構造における各部は上記で説明したのと同様である。
【００６９】
シールドマシン６１の外径は２，２８０ｍｍ、長さは５，０００ｍｍである。また、円筒部材５０の内径は２，６４０ｍｍ、長さは１，５５０ｍｍである。シールドマシン６１と円筒部材５０との隙間は、片方がｗ１、他方がｗ２であり、下記のように、これらの隙間ｗ１，ｗ２を変えた場合について試験を行った。
【００７０】
この試験では、二個のパッキン１Ａ，１Ｂを適宜な間隔をあけて配置し、これらのパッキン１Ａ，１Ｂの間に地下水及び土砂に相当する圧力Ｐ０を有する圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂ内に地下水及び土砂に応じて設定された圧力ＰＡ，ＰＢを有する圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂの止水性能を確認した。
【００７１】
〈試験項目〉
（ケース１）：Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の円筒部材５０に対する偏心量Ｘ＝０ｍｍ（ｗ１＝０、ｗ２＝０）とした場合の止水性能を確認する。
（ケース２）：Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の円筒部材５０に対する偏心量Ｘ＝１００ｍｍ（ｗ１＝８０ｍｍ、ｗ２＝２８０ｍｍ）とした場合の止水性能を確認する。
【００７２】
〈試験手順〉
１．パッキン１Ａ，１Ｂ内に圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂの内圧ＰＡ，ＰＢを０．５ＭＰａ程度まで加圧する。
２．パッキン１Ａ，１Ｂ間に圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を０．３ＭＰａ程度まで加圧する。
３．パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢと、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０とが、上記１、２の関係（ＰＡ／Ｐ０＝ＰＢ／Ｐ０＝０．５／０．３≒１．６７）を維持したまま、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０が１．０ＭＰａになるまで、圧力水を供給してパッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢ、及びパッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を加圧する。
４．パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を１．０ＭＰａに保持した状態で、シールドマシン６１を前進させ、パッキン１Ａ，１Ｂによる止水状態を確認する。
〈試験結果〉
（ケース１）パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の偏心量Ｘ＝０ｍｍとし、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ及びＰＢを１．３〜１．９ＭＰａの間で少しずつ変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能を確認した。
（ケース２）パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の偏心量Ｘ＝１００ｍｍとし、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ及びＰＢを１．３〜１．９ＭＰａの間で少しずつ変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能を確認した。
上記の試験結果を考慮し、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢは、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０すなわち地下水及び土砂の圧力の１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの取付部を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの別の取付部を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの別の取付部を示す断面図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態のシールド坑口封止構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態のパッキンを固定する固定部を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態の止水性能確認試験の試験装置を示す図である。
【図８】従来例に係るシールド坑口封止構造を示す断面図である。
【図９】従来例に係るシールド坑口封止用パッキンを示す斜視図である。
【図１０】従来例に係るシールド坑口封止用パッキンの取付部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１Ａ，１Ｂ シールド坑口封止用パッキン
１１ 抜け止め部材
５０ 筒状部材
５０ａ 筒状部材の内周面
５１ パッキン
５２ ゴム部材
５２ａ ゴム部材の内周面
５３ 取付部
５３ａ 取付部の表面
５３ｂ 取付部の裏面
５３ｃ 取付部の先端面
５３ｄ 取付部の一方の傾斜面
５３ｅ 取付部の他方の傾斜面
５４ 繊維補強層
５５ 繊維部材
５６ 補強繊維
５７ 硬質ゴム
５８ 固定部材
５８ａ 第１固定部材
５８ｂ 第２固定部材
５９ 供給口
６０ 立坑
６１ シールドマシン
６１ａ シールドマシンの外周面
６２ トンネル
６５ 閉鎖空間
６６ パイプ
６７ 固定部材の凹部
６７ａ 凹部内の係止面
６９ 係止部材
６９ａ 係止部材の傾斜面
７０ シールドマシンの中折れ部分
７１ ボルト
７２ 袋ナット
７５ 突条
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド坑口封止構造に係り、特に、立坑の側方にトンネルを掘削する場合などに好適なシールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド坑口封止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂がシールドマシンの外周面とトンネル内周面との隙間から、立坑内に流出するのを防止するため、各種の封止構造が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照。）。
【０００３】
上記特許文献１に記載された封止構造は、図８に示すように、トンネル６２の入口又は出口（図８は入口を示す）に設けられ、シールドマシン６１の外径より大きな内径を有する筒状部材５０と、この筒状部材５０の内周面に沿って配置されたパッキン５１とを有している。なお、筒状部材５０とトンネル６２間の隙間には、ここからトンネル掘削部における地下水及び土砂が漏れないようにするため、コンクリートなどが充填されている。
【０００４】
上記のパッキン５１は、図９に示すように、帯状のゴム部材５２と、その両側端部に設けられた断面が楔状の取付部５３とを有している。
【０００５】
上記のゴム部材５２及び取付部５３内には、図１０に示すように、繊維補強層５４が埋設されている。この繊維補強層５４は、二層の繊維部材５５，５５が積層されて形成されている。
【０００６】
また、上記の繊維補強層５４は、取付部５３の根元部分の近傍で二層の繊維部材５５，５５が分離され、互いに所定の間隔をあけて取付部５３内に埋設されている。
【０００７】
更に、取付部５３には、各繊維部材５５，５５に積層されて別の補強繊維５６，５６が埋設されている。取付部５３における上記の繊維部材５５，５５の間には、硬質ゴム５７が設けられている。
【０００８】
図８に示したように、パッキン５１の取付部５３，５３のうち、立坑６０側に配置されるの一方の取付部５３は、その一方の面５３ａを筒状部材５０の内周面５０ａに当接させた状態で、筒状部材５０の内周面に設けられた固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とに挟持され、所定の位置に保持されている。
【０００９】
また、トンネル６２側に固定される他方の取付部５３は、ゴム部材５２と筒状部材５０との間に入り込むように折り返されて、取り付け部５３の他面５３ｂを筒状部材５０の内周面５０ａに当接させた状態で、固定部材５８に係止されると共に、固定部材５８と筒状部材５０とに挟持され、所定の位置に保持されている。
【００１０】
更に、筒状部材５０に設けられた供給口５９から、ゴム部材５２と筒状部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、圧力空気又は圧力水が供給され、ゴム部材５２が全周に亘って筒状部材５０の中心側にタイヤ状に膨張している。膨張後におけるゴム部材５２の内周面の直径は、シールドマシン６１における外周面６１ａの直径より小さくなる。
【００１１】
これにより、タイヤ状に膨張したゴム部材５２の内周面５２ａが、シールドマシン６１
の外周面６１ａに密接し、筒状部材５０とシールドマシン６１との隙間が封止される。
【００１２】
従って、トンネル６２の入口において、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂が、トンネル６２の内周面とシールドマシン６１の外周面６１ａとの隙間から、立坑６０内に流出するのを防止できる。
【００１３】
また、特許文献２には、上記の取付部５３、５３に突起を設けることにより、固定部材５８と筒状部材５０による取付部５３の挟持力を上げるパッキンが記載され、特許文献３には、上記のゴム部材５２と筒状部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、圧力水又は圧力空気に代えて、その内部で架橋して弾力性を有する部材が充填されたパッキンが記載されている。
【００１４】
更に、特許文献４には、上記の閉鎖空間６５内の圧力水又は圧力空気の圧力を高くした場合に、上記の取付部５３が所定の位置から移動するのを防止するため、固定部材５８における取付部５３との当接面に、凹凸が設けられたパッキンが記載されている。
【特許文献１】特開平８−３５３９２号公報
【特許文献２】特開平８−２７７６９３号公報
【特許文献３】特開平８−３１２２８７号公報
【特許文献４】特開２００１−１２１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、トンネル掘削位置が大深度で、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が１．０ＭＰａ程度と高い場合、この地下水及び土砂圧を封止するためには、パッキン５１内に供給する水圧又は空気圧を高くする必要があるが、従来のパッキン５１はその内部に供給する水圧又は空気圧を高くすると、ゴム部材５２に大きな張力が発生し、この張力により取付部５３が固定部材５８から外れてしまうおそれがあった。
【００１６】
上記のように、パッキン５１が固定部材５８から外れると、パッキン５１の封止機能が失われ、トンネル掘削部における地下水及び土砂が、筒状部材５０の内周面５０ａとシールドマシン６１の外周面との隙間から、立坑６０内に流出するという問題が発生する。
【００１７】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキンの封止機能を維持でき、地下水及び土砂が立孔内に流出するのを確実に防止できるシールド坑口封止用パッキン及びこれを用いたシールド孔口封止構造の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。すなわち、本発明は、立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、前記シールドマシンの外周面と前記トンネル内周面との隙間から、前記トンネルを掘削すべき地盤に含まれる地下水及び土砂が前記立坑内に流出するのを防止するため、前記トンネルの入口又は出口に設けられ、且つ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材の内周面に沿って配置され、前記シールドマシンの外周面に密接されるパッキンであって、
前記筒状部材の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、前記筒状部材の内周面に沿って配置され、前記筒状部材側から供給される圧力水又は圧力空気によって前記筒状部材の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、
前記ゴム部材に全面に亘って埋設された繊維補強層と、
前記ゴム部材における両側端部に設けられると共に、前記ゴム部材の肉厚より大きい肉厚を有し、前記筒状部材に設けられた固定部材に係止されると共に、前記固定部材と前記
筒状部材とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部と、
所定の剛性及び強度を有すると共に前記帯状のゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有し、前記取付部内に埋設された抜け止め部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１９】
上記の繊維補強層における二層の繊維部材は、例えばポリエステル補強コードを一方向に並べて織ることにより形成できる。この場合、二層の補強部材は、ポリエステル補強コードが互いにクロスするように配置するのが好ましい。
【００２０】
本発明では、取付部内に所定の強度及びゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有する抜け止め部材が埋設されているので、ゴム部材と筒状部材間に形成される閉鎖空間内に高圧の圧力水又は圧力空気が供給され、ゴム部材から取付部に大きな引張力が作用した場合でも、抜け止め部材が固定部材から外れることがないので、取付部が所定の位置に保持される。これにより、パッキンの封止機能を維持できる。
【００２１】
ここで、前記抜け止め部材は、鋼製又は樹脂製の線状部材とするのが好ましい。この場合は、抜け止め部材の入手が容易であると共に、抜け止め部材をインサート成型によって取付部内に容易に埋設できる。
【００２２】
また、前記繊維補強層が積層された二層の繊維部材によって形成され、前記二層の繊維部材が前記取付部の内部で分離されて互いに所定の間隔をあけて配置され、これらの分離された二層の繊維部材に、それぞれ別の補強繊維が積層されていることが好ましい。
【００２３】
この場合は、取付部の強度が高くなるので、上記の閉鎖空間内に供給される圧力水又は圧力空気の圧力が高い場合でも、取付部が破損するのを防止できる。
【００２４】
また、本発明は、上記のシールド坑口封止用パッキンを用いたシールド坑口封止構造であって、
前記トンネルの入り口又は出口に設けられ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材と、
前記筒状部材の所定の位置に固定され、前記シールド坑口用パッキンにおける前記取付部が係止されると共に、前記筒状部材と協働して前記取付部を挟持する固定部材と、
前記筒状部材の内周面と前記パッキンにおける前記ゴム部材との間に形成される閉鎖空間内に、所定の圧力を有する圧力水又は圧力空気を供給するべく、前記筒状部材に設けられた供給口とを備え、
前記パッキンにおける前記取付部のうち、一方の前記取付部は、その一方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定され、他方の前記取付部は、折り返されてその他方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定されていることを特徴とする。
【００２５】
上記の筒状部材としては、円筒部材が好ましいが、多角形など各種の筒状部材を用いることができる。
【００２６】
本発明では、トンネル掘削部の地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキンが固定部材から外れて封止機能を失うのを防止できるので、シールド坑口の封止を確実に行うことができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、本発明によれば、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力に応じて、パッキン内に供給する圧力水又は圧力空気の圧力を高くした場合に、パッキンの封止機能を維持できるので、トンネル掘削部における地下水及び土砂が立坑内に流出するのを確実に防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態を添付した図１から図７に基づいて詳細に説明する。なお、図８〜図１０と同様の部分には、同一の符号を付けてその詳細な説明を省略する。
【００２９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキン１を示す。このシールド坑口封止用パッキン１は、帯状のゴム部材５２と、このゴム部材５２の両側端に設けられ断面が楔状の取付部５３，５３とを有している。取付部５３，５３の内部には、線状の抜け止め部材１１が全長に亘って埋設されている。
【００３０】
上記の帯状のゴム部材５２は、トンネル６２（図３参照）の入口に設けられる筒状部材５０の内周長と略同一長さＬ、及び所定の幅Ｗを有している。また、このゴム部材５２の内部には、図２に示すように、ゴム部材５２の全面に亘って繊維補強層５４が設けられている。
【００３１】
この繊維補強層５４は、二層の繊維部材５５，５５が積層されて形成されている。各繊維部材５５，５５は、例えばポリエステル補強コードが一方向に並べられて織られている。積層された二層の繊維部材５５，５５は、互いのボリエステル補強コードがクロスするように配置されている。
【００３２】
上記の二層の繊維部材５５，５５は、ゴム部材５２内では積層されているが、取付部５３，５３における根元部分の近傍で分離されている。これらの分離された二層の繊維部材５５，５５は、互いに所定の間隔をあけて、それぞれ取付部５３，５３の表裏面５３ａ，５３ｂ側に配置されている。
【００３３】
また、取付部５３，５３の厚さｔ１は、ゴム部材５２の厚さｔ２より厚く形成されている。これらの取付部５３，５３内には、二層の繊維部材５５，５５に別の補強繊維５６，５６が積層されて埋設されている。
【００３４】
また、取付部５３，５３における上記二層の繊維部材５５，５５の間には、硬質ゴム５７が設けられている。
【００３５】
上記の抜け止め部材１１は、取付部５３，５３の根元部分の近傍における硬質ゴム５７内に埋設されている。この抜け止め部材１１の厚さ（直径）Ｄは、ゴム部材５２の厚さｔ１よりもかなり大きく形成されている。本例では、抜け止め部材の直径がゴム部材５２の厚さｔ１の３倍程度に形成されている。
【００３６】
この抜け止め部材１１としては、所定の剛性及び強度を有する鋼製又は樹脂製の線状部材を使用できる。本例では、抜け止め部材１１として、鋼製のストランドワイヤーが使用されている。なお、抜け止め部材１１の剛性及び強度は、その周囲の部材、本例では硬質ゴム５７の剛性及び強度より高いものを使用する。
【００３７】
このストランドワイヤーは、周知のように、その中心に心網が配置され、この心線の周囲に素線が複数層によりあわせて形成されているので、これを内蔵した取付部５３，５３を、筒状部材５１（図６参照）の内周面に沿って容易に変形させることができる。
【００３８】
このように、本発明のパッキン１は、ゴム部材５２の肉厚ｔ１より大きな肉厚ｔ２を有する取付部５３，５３内に、所定の剛性及び強度を有し且つゴム部材５２の肉厚ｔ１より大きな厚さ（直径）Ｄを有するする抜け止め部材１１が埋設されているので、後述のよう
に、ゴム部材５２と筒状部材５１間に形成される閉鎖空間６５（図５参照）内に、高圧の圧力水又は圧力空気を供給した場合に、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００３９】
また、上記の抜け止め部材１１は、鋼製のストランドワイヤーであるので、市販のものを簡単に入手できると共に、この抜け止め部材１１をインサート成型によって取付部５３，５３内に容易に埋設でき、更にこの助止め部材１１を内蔵したゴム部材５２を筒状部材５０の内周面に沿って容易に変形させることができる。
【００４０】
また、抜け止め部材１１が、取付部５３，５３内の両方の繊維部材５５，５５に当接しているので、取付部５３，５３を筒状部材５０の中心線方向に引っ張る力が作用しても、取付部５３，５３が潰されるのを阻止できる。これにより、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００４１】
なお、本例では、取付部５３，５３に硬質ゴム５７が設けられており、この硬質ゴム５７は、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が比較的低い場合には抜け止め部材として機能する。
【００４２】
しかし、仮に、上記の抜け止め部材１１がない場合には、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合、硬質ゴム５７が変形してしまい、抜け止め部材としての機能が低下する。
【００４３】
そのため、本発明では、硬質ゴム５７内に、この硬質ゴム５７より剛性及び強度の高い抜け止め部材１１を設けることにより、トンネル掘削部に含まれる地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、抜け止め部材１１が変形するのを防止し、抜け止め部材としての機能を確実に保持できるようにしたものである。
【００４４】
また、取付部５３、５３内に、互いに間隔をあけて配置された両方の繊維部材５５，５５に、それぞれ別の補強繊維５６，５６が積層されているので、取付部５３，５３にその肉厚方向に対して交差する方向の引張力が作用した場合に、取付部５３，５３が延びたり、破損したりするのを防止できる。
【００４５】
なお、上記の実施形態では、取付部５３，５３の表裏面５３ａ，５３ｂ側に、繊維部材５５，５５及び補強繊維５６，５６を配置し、その間に抜け止め部材１１を埋設した場合について説明したが、図３に示すように、取付部５３内に補強繊維５６，５６を設けることなく、抜け止め部材１１を埋設しても良い。
【００４６】
また、取付部５３，５３には、図４に示すように、その表裏面５３ａ，５３ｂから突出する突条７５を一列又は二列以上設けることができる。図４は、突条７５を一列設けた場合を示す。
【００４７】
このように、取付部５３，５３に突条７５を設けることにより、取付部５３，５３に対する固定部材５８，５５と筒状部材５１との挟持力が増大するので、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止できる。
【００４８】
（第２の実施形態）
図５は、本発明に係る第２実施形態のシールド坑口用パッキンを用いたシールド坑口封止構造を示す。
【００４９】
このシールド坑口封止構造は、立坑６０の側方にシールドマシン６１によってトンネル
６２を掘削する際に、トンネル６２の入り口又は出口、本例ではトンネル６２の入口に設けられシールドマシン６１の外径より大きな内径を有する筒状部材としての円筒部材５０と、この円筒部材５０の内周面に設けられた上記のパッキン１と、このパッキン１における両側端の取付部５３，５３を、互いに所定の間隔をあけて円筒部材５０の内周面に固定するべく、取付部５３，５３における楔形状の根元部が係止されると共に、取付部５３，５３を円筒部材５０の内周面と協働して挟持する固定部材５８，５８とを備えている。
【００５０】
また、円筒部材５０には、パッキン１における帯状のゴム部材５２を円筒部材５０の中心側に膨張させるべく、ゴム部材５２と円筒部材５０との間に形成される閉鎖空間６５内に、所定の圧力を有する圧力空気又は圧力水、本例では圧力水を供給する供給口５９が設けられている。なお、図５中の符号６６は、上記の供給口５９に圧力水又は圧力空気を導くパイプである。
【００５１】
図６に示すように、上記のパッキン１における両方の取付部５３，５３のうち、立坑６０側に配置された一方の取付部５３は、その表面５３ａが円筒部材５０の内周面５０ａに当接して固定されている。また、他方の取付部５３は、図５に示すように、ゴム部材５２側に折り返され、その他方の表面５３ｂが円筒部材５０の内周面５０ａに当接して固定されている。
【００５２】
すなわち、パッキン１の両方の取付部５３，５３は、その先端面５３ｃ，５３ｃが立坑６０側に向けられて配置されている。これにより、シールドマシン６１が掘進した際に、シールドマシン６１に密接しているゴム部材５２は、取付部５３，５３に対して一直線になる方向に移動するので、取付部５３，５３とゴム部材５２との境界部分が折り曲げられて破損するのを防止できる。
【００５３】
上記の固定部材５８，５８は、図６に示すように、第１固定部材５８ａ，５８ａと、第２固定部材５８ｂ，５８ｂとを有している。第１固定部材５８ａ，５８ａには、その円筒部材５０と対向する側の面に取付部５３を挿入する凹部６７が設けられている。この凹部６７の底面には、断面楔形状に形成された取付部５３の根元部分における一方の傾斜面５３ｄを係止する係止面６７ａが設けられている。
【００５４】
一方、第２固定部材５８ｂ，５８ｂは、第１固定部材５８ａ，５８ａの凹部６７内に配置されている。この第２固定部材５８ｂ，５８ｂにおける第１固定部材５８ａ，５８ａとの対向面には、取付部５３の根元部分におけるもう一方の傾斜面５３ｅを係止するため、円筒部材５０に対して傾斜する傾斜面６９ａが設けられている。
【００５５】
上記の第１固定部材５８ａ及び第２固定部材５８ｂは、パッキン１のゴム部材５２が膨張した際に、ゴム部材５２から取付部５３に作用する引張力で、変形又は破損しない程度の十分な強度を有している。
【００５６】
また、上記の第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの間には、ゴム部材５２を通すために、ゴム部材５２の肉厚ｔ１と略同一の隙間ｄ１があいている。パッキン１における抜け止め部材１１の厚さ（直径）Ｄは、第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの隙間ｄ１よりも大きい。
【００５７】
上記の固定部材５８は、ボルト７１及び袋ナット７２によって円筒部材５０の内周面５０ａに固定されている。
【００５８】
シールドマシン６１によって立坑６０の側方にトンネル６２を掘削する際には、図５に示すように、円筒部材５０に設けられた供給口５９から、パッキン１のゴム部材５２と円
筒部材５０とによって形成された閉鎖空間６５内に、トンネル６２の掘削部分における地下水及び土砂の圧力に応じた所定の圧力を有する圧力水が供給される。
【００５９】
そうすると、図５中に二点差線で示すように、ゴム部材５２が、円筒部材５０の内周面に沿ってタイヤ状に膨張し、シールドマシン６１の外周面６１ａに密接する。
【００６０】
これにより、トンネル６２の掘削部に含まれる地下水及び土砂が、シールドマシン６１の外周面６１ａと、円筒部材５０の内周面５０ａとの隙間から、立坑６０内に流出するのを防止できる。
【００６１】
トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力が高い場合には、閉鎖空間６５内に供給する圧力水の圧力Ｐを高くする必要がある。そして、閉鎖空間６５内に供給される圧力水の圧力を高くした場合には、パッキン１のゴム部材５２に発生する張力が大きくなり、ゴム部材５２から取付部５３，５３に対して作用する引張力も大きくなる。
【００６２】
ここで、本発明では、上記のようにパッキン１の取付部５３、５３内に、所定の強度を有し且つ第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの隙間ｄ１より大きな直径Ｄを有する抜け止め部材１１が埋設されているので、取付部５３、５３に上記のように大きな引張力が作用しても、抜け止め部材１１が潰されることなく第１固定部材５８ａと第２固定部材５８ｂとの間に係止された状態が保持される。
【００６３】
従って、取付部５３，５３が固定部材５８から外れるのを防止し、所定の位置に保持できる。これにより、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力が高い場合でも、パッキン１の封止機能を維持できるので、地下水及び土砂が立坑６０内に流出するのを確実に防止（抑制）できる。
【００６４】
なお、パッキン１のゴム部材５２と円筒部材５０間の閉鎖空間６５内に供給する圧力水の水圧は、後述するように、トンネル掘削部における地下水及び土砂の圧力に対して、１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのがよい。
【００６５】
なお、上記の実施例では、トンネル６２の入口に本発明の封止構造を設けた場合について説明したが、本発明はトンネル６２の出口に設けることもできる。この場合は、パッキン１における取付部５３，５３の先端面５３ｃ，５３ｃをトンネル出口に設けられた立坑６０と反対側に向けて配置する。これにより、シールドマシン６１と共に移動したゴム部材５２が、取付部５３との境界部分で折り曲げられて破損するのを防止できる。
【００６６】
また、上記の実施例では、パッキン１を１個だけ設けた場合について説明したが、図７に示すように、二個のパッキン１Ａ，１Ｂを互いに所定の間隔をあけて設けることができる。
【００６７】
このように二個のパッキン１Ａ，１Ｂを適宜な間隔をあけて設けることにより、シールドマシン６１における凹溝状の中折れ部分７０に、一方のパッキン１Ａが入り込んだ場合でも、もう一方のパッキン１Ｂがシールドマシン６１の外周面６１ａに密接しているので、全体としての止水性能が良好に保持される。
【００６８】
本発明の封止構造における止水性能を確認するため、図７に示すように、実際のシールドマシン６１及び本発明の封止構造を用いて、封止構造における止水性能を確認した。なお、図７においては、細部の構造が省略されているが、封止構造における各部は上記で説明したのと同様である。
【００６９】
シールドマシン６１の外径は２，２８０ｍｍ、長さは５，０００ｍｍである。また、円筒部材５０の内径は２，６４０ｍｍ、長さは１，５５０ｍｍである。シールドマシン６１と円筒部材５０との隙間は、片方がｗ１、他方がｗ２であり、下記のように、これらの隙間ｗ１，ｗ２を変えた場合について試験を行った。
【００７０】
この試験では、二個のパッキン１Ａ，１Ｂを適宜な間隔をあけて配置し、これらのパッキン１Ａ，１Ｂの間に地下水及び土砂に相当する圧力Ｐ０を有する圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂ内に地下水及び土砂に応じて設定された圧力ＰＡ，ＰＢを有する圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂの止水性能を確認した。
【００７１】
〈試験項目〉
（ケース１）：Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の円筒部材５０に対する偏心量Ｘ＝０ｍｍ（ｗ１＝０、ｗ２＝０）とした場合の止水性能を確認する。
（ケース２）：Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の円筒部材５０に対する偏心量Ｘ＝１００ｍｍ（ｗ１＝８０ｍｍ、ｗ２＝２８０ｍｍ）とした場合の止水性能を確認する。
【００７２】
〈試験手順〉
１．パッキン１Ａ，１Ｂ内に圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂの内圧ＰＡ，ＰＢを０．５ＭＰａ程度まで加圧する。
２．パッキン１Ａ，１Ｂ間に圧力水を供給し、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を０．３ＭＰａ程度まで加圧する。
３．パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢと、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０とが、上記１、２の関係（ＰＡ／Ｐ０＝ＰＢ／Ｐ０＝０．５／０．３≒１．６７）を維持したまま、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０が１．０ＭＰａになるまで、圧力水を供給してパッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢ、及びパッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を加圧する。
４．パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０を１．０ＭＰａに保持した状態で、シールドマシン６１を前進させ、パッキン１Ａ，１Ｂによる止水状態を確認する。
〈試験結果〉
（ケース１）パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の偏心量Ｘ＝０ｍｍとし、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ及びＰＢを１．３〜１．９ＭＰａの間で少しずつ変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能を確認した。
（ケース２）パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールドマシン６１の偏心量Ｘ＝１００ｍｍとし、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ及びＰＢを１．３〜１．９ＭＰａの間で少しずつ変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能を確認した。
上記の試験結果を考慮し、パッキン１Ａ，１Ｂ内の圧力ＰＡ，ＰＢは、パッキン１Ａ，１Ｂ間の圧力Ｐ０すなわち地下水及び土砂の圧力の１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのがよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンを示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの取付部を示す図であり、図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの別の取付部を示す断面図である。
【図４】本発明に係る第１実施形態のシールド坑口封止用パッキンの別の取付部を示す断面図である。
【図５】本発明に係る第２実施形態のシールド坑口封止構造を示す断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態のパッキンを固定する固定部を示す断面図である。
【図７】本発明に係る第２実施形態の止水性能確認試験の試験装置を示す図である。
【図８】従来例に係るシールド坑口封止構造を示す断面図である。
【図９】従来例に係るシールド坑口封止用パッキンを示す斜視図である。
【図１０】従来例に係るシールド坑口封止用パッキンの取付部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７４】
１，１Ａ，１Ｂ シールド坑口封止用パッキン
１１ 抜け止め部材
５０ 筒状部材
５０ａ 筒状部材の内周面
５１ パッキン
５２ ゴム部材
５２ａ ゴム部材の内周面
５３ 取付部
５３ａ 取付部の表面
５３ｂ 取付部の裏面
５３ｃ 取付部の先端面
５３ｄ 取付部の一方の傾斜面
５３ｅ 取付部の他方の傾斜面
５４ 繊維補強層
５５ 繊維部材
５６ 補強繊維
５７ 硬質ゴム
５８ 固定部材
５８ａ 第１固定部材
５８ｂ 第２固定部材
５９ 供給口
６０ 立坑
６１ シールドマシン
６１ａ シールドマシンの外周面
６２ トンネル
６５ 閉鎖空間
６６ パイプ
６７ 固定部材の凹部
６７ａ 凹部内の係止面
６９ 係止部材
６９ａ 係止部材の傾斜面
７０ シールドマシンの中折れ部分
７１ ボルト
７２ 袋ナット
７５ 突条
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、前記シールドマシンの外周面と前記トンネル内周面との隙間から、前記トンネルを掘削すべき地盤に含まれる地下水及び土砂が前記立坑内に流出するのを防止するため、前記トンネルの入口又は出口に設けられ、且つ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材の内周面に沿って配置され、前記シールドマシンの外周面に密接されるパッキンであって、
前記筒状部材の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、前記筒状部材の内周面に沿って配置され、前記筒状部材側から供給される圧力水又は圧力空気によって前記筒状部材の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、
前記ゴム部材に全面に亘って埋設された繊維補強層と、
前記ゴム部材における両側端部に設けられると共に、前記ゴム部材の肉厚より大きい肉厚を有し、前記筒状部材に設けられた固定部材に係止されると共に、前記固定部材と前記筒状部材とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部と、
所定の剛性及び強度を有すると共に前記帯状のゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有し、前記取付部内に埋設された抜け止め部材と、を備えたことを特徴とするシールド坑口封止用パッキン。
【請求項２】
前記抜け止め部材は、鋼製又は樹脂製の線状部材であることを特徴とする請求項１に記載のシールド坑口封止用パッキン。
【請求項３】
前記繊維補強層が積層された二層の繊維部材によって形成され、前記二層の繊維部材が前記取付部の内部で分離されて互いに所定の間隔をあけて配置され、これらの分離された二層の繊維部材に、それぞれ別の補強繊維が積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド坑口封止用パッキン。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のシールド坑口封止用パッキンを用いたシールド坑口封止構造であって、
前記トンネルの入り口又は出口に設けられ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材と、
前記筒状部材の所定の位置に固定され、前記シールド坑口用パッキンにおける前記取付部が係止されると共に、前記筒状部材と協働して前記取付部を挟持する固定部材と、
前記筒状部材の内周面と前記パッキンにおける前記ゴム部材との間に形成される閉鎖空間内に、所定の圧力を有する圧力水又は圧力空気を供給するべく、前記筒状部材に設けられた供給口とを備え、
前記パッキンにおける前記取付部のうち、一方の前記取付部は、その一方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定され、他方の前記取付部は、折り返されてその他方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定されていることを特徴とするシールド坑口封止構造。
【請求項１】
立坑の側方にシールドマシンによってトンネルを掘削する際に、前記シールドマシンの外周面と前記トンネル内周面との隙間から、前記トンネルを掘削すべき地盤に含まれる地下水及び土砂が前記立坑内に流出するのを防止するため、前記トンネルの入口又は出口に設けられ、且つ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材の内周面に沿って配置され、前記シールドマシンの外周面に密接されるパッキンであって、
前記筒状部材の内周長と略同一長さ及び所定の幅を有し、前記筒状部材の内周面に沿って配置され、前記筒状部材側から供給される圧力水又は圧力空気によって前記筒状部材の中心側に膨張する帯状のゴム部材と、
前記ゴム部材に全面に亘って埋設された繊維補強層と、
前記ゴム部材における両側端部に設けられると共に、前記ゴム部材の肉厚より大きい肉厚を有し、前記筒状部材に設けられた固定部材に係止されると共に、前記固定部材と前記筒状部材とによって挟持され、所定の位置に保持される取付部と、
所定の剛性及び強度を有すると共に前記帯状のゴム部材の肉厚より大きな肉厚を有し、前記取付部内に埋設された抜け止め部材と、を備えたことを特徴とするシールド坑口封止用パッキン。
【請求項２】
前記抜け止め部材は、鋼製又は樹脂製の線状部材であることを特徴とする請求項１に記載のシールド坑口封止用パッキン。
【請求項３】
前記繊維補強層が積層された二層の繊維部材によって形成され、前記二層の繊維部材が前記取付部の内部で分離されて互いに所定の間隔をあけて配置され、これらの分離された二層の繊維部材に、それぞれ別の補強繊維が積層されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド坑口封止用パッキン。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のシールド坑口封止用パッキンを用いたシールド坑口封止構造であって、
前記トンネルの入り口又は出口に設けられ前記シールドマシンの外径より大きな内径を有する筒状部材と、
前記筒状部材の所定の位置に固定され、前記シールド坑口用パッキンにおける前記取付部が係止されると共に、前記筒状部材と協働して前記取付部を挟持する固定部材と、
前記筒状部材の内周面と前記パッキンにおける前記ゴム部材との間に形成される閉鎖空間内に、所定の圧力を有する圧力水又は圧力空気を供給するべく、前記筒状部材に設けられた供給口とを備え、
前記パッキンにおける前記取付部のうち、一方の前記取付部は、その一方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定され、他方の前記取付部は、折り返されてその他方の表面が前記筒状部材の内周面に当接して固定されていることを特徴とするシールド坑口封止構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００６−６３６５４（Ｐ２００６−６３６５４Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４７７８２（Ｐ２００４−２４７７８２）
【出願日】平成１６年８月２７日（２００４．８．２７）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２７日（２００４．８．２７）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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