シールド掘削機の到達方法及びエントランス装置
【課題】立坑へのシールド掘削機の到達時にシール部材の損傷を防ぐことができ、シールド掘削機の到達誤差を吸収できるシール部材を設けることで、コンパクトなエントランス装置を提供する。
【解決手段】立坑３の内壁面に取付けられる筒状のエントランス装置５の内面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機１に圧接して地山６０とシールド掘削機１との間のシール性を確保するシール部材５１を備える。シール部材５１の内側には、エントランス装置５の底部側に位置し、シール部材２１を覆う保護装置２１を設ける。保護装置２１は、シールド掘削機１の立坑到達時に立坑壁部（新素材コンクリート１５からなる壁部 ）が掘削された際、その一部がエントランス装置５の底部に落下する。保護装置２１は、その崩壊片を受け止め、シールド掘削機１に押圧されてシール部材２１の全体が露出する位置まで移動する。
【解決手段】立坑３の内壁面に取付けられる筒状のエントランス装置５の内面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機１に圧接して地山６０とシールド掘削機１との間のシール性を確保するシール部材５１を備える。シール部材５１の内側には、エントランス装置５の底部側に位置し、シール部材２１を覆う保護装置２１を設ける。保護装置２１は、シールド掘削機１の立坑到達時に立坑壁部（新素材コンクリート１５からなる壁部 ）が掘削された際、その一部がエントランス装置５の底部に落下する。保護装置２１は、その崩壊片を受け止め、シールド掘削機１に押圧されてシール部材２１の全体が露出する位置まで移動する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立坑へのシールド掘削機の到達時に用いるエントランス装置及びシールド掘削機の到達方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールド掘削機によって地中にトンネルを構築する際、シールド掘削機の到達位置には立坑が構築され、掘削を終了したシールド掘削機は立坑の壁面を破壊して立坑内に進入する。
【０００３】
前記立坑のシールド掘削機が到達する部位の壁面には、到達時に高圧のトンネル内から土砂や地下水等を含む地山が立坑内に流入するのを防止するため、例えば、特許文献１に示すような、所定のエントランス装置が設けられる場合がある。
【０００４】
上記のエントランス装置は中空の円筒形であって、その一端がシールド掘削機が進入する壁面に取り付けられ、その内周面に、ゴム製のリング状のシール部材が設けられる。シールド装置の到達時にはシール部材が膨張して、これがシールド掘削機の周壁面と強く接触する。このような構造によって、地山の圧力が高く、高圧力が作用する大深度掘削用のシールド装置の場合でも、シールド掘削機とエントランス装置との間の確実なシール性が保持される。
【０００５】
そして、エントランス装置内へシールド掘削機が進入するとき、その最先端に位置するシールド掘削機の掘削刃がシールド部材に接するように通過し、かつ立坑壁を破壊した際には掘削土がエントランス装置側に崩れ、シール部材の上に落下する等、外部要因によってシール部材は損傷し易い条件下にある。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１の装置では、エントランス装置の外周面に設けたシール部材の内側に位置する移動可能な保護筒体を設け、掘削刃を保護筒内の内部を通過させ、かつ掘削土を保護筒内に落下させることで、シール部材の損傷を防止する構造となっている。
【０００７】
また、シールド掘削機がエントランス室内へ進入するとき、例えば、数センチメートル単位の到達誤差が生じて、予定位置の中心からずれて到達する場合がある。このとき、リング状のシール部材は、シールド掘削機の表面に強く接触する部分と、反対に弱く接触する部分が生じて、均一なシール性能が得られなくなり、最悪の場合にはシール不足による地山の侵入があり得る。この場合には、保護筒体の位置を修正する位置決め修正手段を設け、到達予定位置のずれに対応している。
【特許文献１】特開２００４−９２２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の装置はいわば内外の筒体を備えた二重構造となり、構造が複雑で高価となる問題がある。また、保護筒体の位置を修正する位置決め修正手段は、伸縮ロッドとシリンダからなるジャッキであって、エントランス装置の外周に突出して設けられる。
【０００９】
このように、ジャッキを外周の数箇所に設けるのは装置が複雑化するばかりでなく、エントランス装置を設置する場合、さらにこの修正手段であるジャッキが収まる空間が確保されるように立坑の大きさを設計する必要がある。通常、立坑の大きさは、その内部で掘
削終了後のシールド装置を分解できることを基準に設計され、様々な条件からミニマムな大きさに設定されるので、エントランス装置としては、出来る限り余分な空間を要しない構造であることが望ましい。
【００１０】
上記の理由から、その機能を損なうことなく、よりコンパクトで立坑を拡大させることなく、かつその製造や施工コストを抑制できるエントランス装置が要望されていた。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に鑑みてされたもので、簡易な構造で立坑へのシールド掘削機の到達時におけるシール部材の損傷を防ぐことができると共に、シールド装置の到達誤差をシール部材により吸収可能とし、到達誤差を調整するための特別な機構を排除することで、全体の大きさをよりコンパクトにしたエントランス装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するために、本発明は次のような構成とした。すなわち、トンネル掘削を実施したシールド掘削機が到達する地点に立坑を構築し、この立坑内のシールド掘削機の進入位置にエントランス装置を設置する工程と、
前記エントランス装置におけるエントランス室内の内周面には、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張するリング状のシール部材を取り付けるとともに、少なくともエントランス室の底部側のシール部材を覆うように保護装置を設置する工程と、
シールド掘削機がエントランス装置が取り付けられた立坑の所定位置の壁面を掘削して、エントランス室内に進入する工程と、
シールド掘削機の進入に伴い掘削された立坑の壁部の崩壊片を受け止めた保護装置が崩壊片を載せた状態で、シール部材の存在領域から外れる位置まで移動する工程と、
前記シール部材を、エントランス室内に進入したシールド掘削機の外周面全体に圧接するように膨脹させて、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、シールド掘削機が立坑に到達してエントランス室内へ進入する際、シールド掘削機によって破壊された立坑の壁面の崩壊片は保護装置上に落下する。よって、シール部材に損傷を与えることがなくなる。なお、この崩壊片は、壁面を構成していたコンクリート片や地山の土砂が含まれる。
【００１４】
また、本発明のシールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置は、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機に圧接して地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材と、
待機状態にある前記シール部材の内側であってエントランス室の底部側に位置し、エントランス室内の底部側のシール部材を覆う保護装置と、を設け、
この保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に立坑壁が掘削された際、エントランス室の底部に落下する立坑壁部の崩壊片を受け止め、かつ前記エントランス室内へのシールド掘削機の進入に伴い、シール部材の全体が露出する位置まで、崩壊片を載せた保護装置が移動することを特徴とする。
【００１５】
前記保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が内部に落下するように上面が開口した容器状とすることが好ましい。
より具体的には、前記保護装置は略半円筒形であり、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、少なくとも開口した上面部の縁部の近傍には、
凹部または凸部を有する変形防止手段を形成することができる。
【００１６】
このようにすれば、最小限の大きさで、かつ衝撃に対する補強がされているので、コンクリート等からなる崩壊片が落下した際、これらを支障なく受け止めることができる。この場合、エントランス装置全体が内外壁を備えた二重構造ではないので、その構造が簡略になる。
【００１７】
また、シールド掘削機の外周面に存在する凹凸、例えば、中折れ式のシールド掘削機の折曲り部の凹部等、を考慮して確実なシール性を確保するため、リング状のシール部材は、シールド掘削機のエントランス室内への進入方向に対して所定の間隔を有して複数配置するのが好ましい。
【００１８】
また、前記保護装置は、エントランス室の底部側（シールド掘削機よりも外周側）に位置するが、全体として軽量であるので、シールド掘削機の推進に伴い、これに押されて容易に崩壊片を載せた状態でシール部材の存在領域から外れた位置まで移動する。このような構造であるので、シールド掘削機が進入すると、この外周面に接するシール部材の全体がエントランス室内に露出する。
【００１９】
本発明のシールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置においては、前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力が上昇するとエントランス室の内側へ向けて膨張してシールド掘削機に圧接し、地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材を備え、
前記シール部材内の圧力を調整する圧力制御手段を設け、エントランス室内へのシールド掘削機の進入位置が予定位置からずれた場合には、シール部材の内部圧力を調整して前記シール部材の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保することができる。
【００２０】
この場合、シール部材を複数設け、これらのシール部材及びシール部材間の圧力を調整することができる。
上記ように、シール部材、あるいは複数のシール部材とこれらの間の密封された空間の圧力の膨張度を調整できれば、通常生じる範囲のシールド掘削機の到達誤差に対しては、特別な装置を設けることなく対処できるので、立坑の拡大を抑制でる。また、エントランス装置を簡易な構造でコンパクトにできるので、施工コスト削減に有利である。
さらに本発明では、前記保護装置は、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が保護装置上に落下するように設置され、ストッパを外すことでシールド掘削機により押されて移動する。
【００２１】
なお、シール部材を複数設けることで、各シール部材をそれぞれ独立した膨張圧に調整できるため、シールド掘削機の本体部から径が小さくなる後半のセグメント領域にわたってシール部材をほぼ均一の膨張圧で弾接させることが可能となり、段差を有するシール周壁面に対して確実なシール性能が得られる。特に、中折れ式のシールド掘削機では、その折曲部に凹部が存在するが、その凹部に接したシール部材のシール性が損なわれる場合でも、他のシール部材によってシール性を保持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来の二重円筒構造を廃した簡易な構造のエントランス装置により、立坑へのシールド掘削機の到達時におけるシール部材の損傷を防ぐことができる。
【００２３】
また、シールド掘削機の到達位置の誤差が生じた場合でも、シール部材のシール性を損なうことが減少する。この場合、誤差が通常生じる範囲であれば、別個の位置ずれ調整機構を設ける必要がないので、装置全体の大きさをよりコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図１ないし図８を参照して説明する。
図１は、本発明のシールド掘削機の到達方法の作業手順を示す図である。
所定長さのトンネルを地中に構築したシールド掘削機１が到達する立坑３内には、円筒状のエントランス装置５が設けられる。以下、その手順を（１）ないし（６）において、図１(ａ）から（ｅ）を引用しながら説明する。
【００２５】
（１）立坑３の構築とエントランス装置５の設置
図１（ａ）に示されるように、トンネル掘削を終了したシールド掘削機１が到達する地点に、立坑３が構築される。この立坑３は、例えばケーソン工法、あるいは、その他の公知の地下連続壁工法等の方法によって構築することができる。
シールド掘削機１は、図１及び図２に示すように、最先端面に掘削刃７を備えた円筒状の本体部９を備え、外径が小さくなるセグメント領域１１（図１）が後方に連続する構造である。
【００２６】
通常は、立坑３の壁部３ａは、到達坑口１３を除き、鉄筋コンクリートで形成される。ただし、前記壁部３ａは、鉄筋コンクリート製にこだわらず鋼製等であってもよい。立坑３には、前記シールド掘削機１が到達する位置に、シールド掘削機１の本体部９の径より径大な到達坑口１３が設けられる。この到達坑口１３は、例えば、新素材コンクリート１５によって完全に閉塞される。新素材コンクリート１５は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強筋材が用いられ、所定の耐圧を備えることと、シールド掘削機１の掘削刃７による掘削が可能である。
【００２７】
シールド到達におけるエントランス装置５は、図１（ｂ）に示すように、立坑３内で前記新素材コンクリート１５によって形成された到達坑口１３の範囲内に配置される。なお、この到達坑口１３は、シールド掘削機１によって掘削され得るものであればよく、必ずしも新素材コンクリート１５で形成する必要はない。
前記エントランス装置５は略円筒管状であり、シールド掘削機１の到達の方向、高さを確認し、その真円度、及び前後方向を適切に決定し、既設架台２上に載置して到達坑口コンクリート部１３に設けられる。
【００２８】
シールド到達におけるエントランス装置５は、前記到達坑口１３に接するエントランス室１７と、シール部材５１と、保護装置２１とを備えた構造となっている。
【００２９】
図１及び図２に示すように、エントランス装置５は円筒状の鋼管であって、その一側５ａは開口しており、新素材コンクリート１５によって形成された到達坑口１３の部分に対応するように装着される。その反対側には、分解及び取外し可能な耐圧壁２３が設けられる。大深度トンネルである場合等、必要に応じて支保工１９により耐圧壁２３を補強する。耐圧壁２３の取付け後は、エントランス室１７内に、周知の方法により水等を充填して高圧とし、シールド掘削機１の到達に備える。このようにして、シールドの切羽土水圧に対抗するのに必要な圧力を、エントランス室１７内に保持した状態とする。
また、内部のエントランス室１７の下半部には、保護装置２１が移動可能に設けられている。保護装置２１の設置については、（３）で後述する。
【００３０】
（２）シール部材５１の設置
エントランス室１７内の内周面には、シール部材５１（シールド坑口封止用パッキン）
が設けられる。図２ないし図６に、本発明に係る第１実施形態のシール部材５１が示されている。この例では、シール部材５１は前後方向に２個設けられているが、シール部材５１は単数であってもよい。
図３に示すように、シール部材５１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た断面が楔状の取付部５３、５３とを有している。図４は、シール部材５１を展開して示した図である。
【００３１】
上記の帯状のゴム部材５２は、エントランス室１７の内周と略同一長さで、所定の幅を有している。また、このゴム部材５２の内部には、図４に示すように、ゴム部材５２の全面に亘って補強繊維層５４が設けられている。
【００３２】
この補強繊維層５４は、二層の繊維部材５５、５５が積層されている。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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、取付部５３、５３の厚さは、ゴム部材５２の厚さ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が外側に積層されて埋設されている。
【００３５】
また、図５に示すように、取付部５３、５３における上記二層の繊維部材５５、５５の間には、変形しにくい硬質ゴム５７が設けられている。この硬質ゴム５７によって取付部５３、５３の抜け出しが抑制される。
【００３６】
このように、本発明のシール部材１は、ゴム部材５２の厚さより大きな厚さを有する取付部５３ａ、５３ｂを備えているので、ゴム部材５２と円筒部材５１間に形成される閉鎖空間５９（図３参照）内に、供給管６１を介して高圧の圧力水又は空気を供給した場合に、取付部５３ａ、５３ｂが固定部材５５に係止された状態が保持され、シール部材５１が所定の固定位置から位置ずれしたり、完全に外れてしまうことが防止できる。
【００３７】
なお、このシール部材は、図６に示すように、シールド掘削機１のエントランス室１７内への進入位置が予定位置からずれた場合には、必要により、すなわち、ずれの大きさ等に応じて内部圧力を調整する。
このようにして、シールド掘削機１がエントランス室１７の中心からずれて進入したような場合でも、シール部材５１の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機１と地山との間のシール性を確保することができる。
【００３８】
この場合、シール部材５１の内部圧力を調整する手段（圧力制御手段）として、図６に示すように、それぞれ、第１ポンプ装置Ｐ１、第２ポンプ装置Ｐ２及び第３ポンプ装置Ｐ３が、図示しない水または空気の供給源に接続されて設置される。第１ポンプ装置Ｐ１は、第１シール部材５１ａに接続され、その内部に水または空気を供給する。同様に、第２ポンプ装置Ｐ２は第２シール部材５１ｂに、また第３ポンプ装置Ｐ３は、第１シール部材５１ａと第２シール部材５１ｂとの間の空間５１ｃに、それぞれ水または空気を供給することができる。
【００３９】
このようにして、シールド掘削機１の到達位置が、エントランス室１７の中心からずれた場合でも、第１シール部材５１ａ、第２シール部材５１ｂ、また空間５１ｃの圧力を適切に調整し、第１シール部材５１ａ、第２シール部材５１ｂがシールド掘削機１の外周面に密着してシール性が保持されるようにする。
【００４０】
（３）シール部材５１を覆う保護装置２１の設置
シール部材５１の内側（エントランス室１７のさらに内周側）に位置する保護装置２１は、図７及び図８に示すように、半円筒管状である。
【００４１】
この保護装置２１は、シール部材５１の両側にそれぞれ設置した移動用キャスタ６７により支持されている。この移動用キャスタ６７（６７ａ、６７ｂ及び６７ｃ）は、図７に示すように、最下端中央に設置した第１キャスタ６７ａに対し、円周方向に所定の角度をもって、左右に第２キャスタ６７ｂ、６７ｃを設置している。したがって、保護装置２１は、ぐらつくことなくシールド掘削機１の進入方向に沿ってスライド移動可能である。
【００４２】
また、保護装置２１は、その他側の両側の上端部において、ローリング防止金具６２ａ、６２ｂを備えている。このローリング防止金具６２ａ、６２ｂによって、保護装置２１は所定の移動時以外は、エントランス室１７内でローリングすることが防止されている。
前記ローリング防止金具６２ａ、６２ｂは、エントランス室１７の外部から貫通し、エントランス室１７内側の端部には、板状のストッパ６４ａ、６４ｂが一体に連設されている。
前記保護装置２１は、例えば、エントランス室１７の外側から保護装置２１を貫通するように挿入された抜き差し可能なロックピン等からなるストッパ６４ｃが設けられ、前記ストッパ６４ａ、６４ｂと共に、所定位置に保護装置２１を固定支持しておけば、前後方向にスライドすることはない。
このようにすれば縮小した待機状態（図２）の底部側に位置するシール部材５１は、保護装置２１によって覆われている状態が保持される。
【００４３】
保護装置２１は、開口した上面部の縁部の近傍と底部付近には、凸部２１ａ，２１ｂを設け、衝撃を受けた場合の変形防止手段としている。
また、保護装置２１は、一端にシールド掘削機１の先端部と当接し合う端部壁６６が設けられる。シールド掘削機１がエントランス室１７内まで推進され、前記端部壁６６にシールド掘削機１の先端が当接する際、前記ストッパ６４ａ、６４ｂ及び６４ｃを外して保護装置２１のスライドをフリーにすれば、そのままシールド掘削機１に押圧され、図２で矢印Ｂで示す方向に前進する。すると、図１（ｃ）に示すように、保護装置２１が耐圧壁２３側へ移動する。したがって、シールド掘削機１がエントランス室１７内に進入するのに伴い、保護装置２１によって一部が覆われていたシール部材５１の全体が、エントランス室１７内において露出する。
【００４４】
なお、保護装置２１は、掘削土を始めとする外部要因に対してシール部材５１の保護を図る構造となっていればよく、例えば、パイプ管、目の細かいメッシュ筒管等いずれの手段であってもよい。
【００４５】
このようなシールド到達におけるエントランス装置５によれば、図２に示すようにシールド掘削機１が立坑３を貫通し、エントランス室１７内への進入するとき、シールド掘削機１の掘削刃７によって掘削された新素材コンクリート１５の崩壊片及び掘削土は保護装置２１内に落下する。この結果、シール部材５１に損傷等の悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００４６】
一方、シールド掘削機１の進入時には、移動防止金具６４を取り去ると共に、シールド
掘削機１の先端を保護装置２１の端部壁６６に当接させると、スライド可能なフリー状態にある保護装置２１は、図１（Ｃ）に示すように、シールド掘削機１の前進に合わせてスライド移動し、上述のようにシール部材５１の全体がエントランス室１７の内周面に露出する。この露出時にはシール部材５１が膨張可能となり、図１（ｃ）及び(ｄ)、また図６に示すように、シールド掘削機１の周壁面と確実に弾接し合い確実なシール性能が得られるようになる。
【００４７】
（４）シールド掘削機１の到達位置確認とシール部材５１内の加圧
シールド掘削機１が立坑３に到達した時には、シールド掘削機１が立坑３の壁部（到達坑口コンクリート部１３）を貫通してエントランス室１７内へ進入するため、その到達誤差がシール部材５１によるシール性を確保する上で、許容変位量以内であることを確認する。
【００４８】
このようなシールド掘削機の進入時、上述のように、保護装置２１は、シールド掘削機１の前進に合わせてエントランス室１７の端部（耐圧壁２３側）までスライド移動し、上述のようにシール部材５１を露出させる。シールド掘削機１が立坑３内の所定位置まで推進したら、シール部材５１内に、外水圧を考慮した封入圧を作用させて、所定の圧力まで加圧し、シール部材５１の作用状況を確認する。シールド掘削機１との間で漏水があれば、封入圧を徐々に増加し止水を行う。
【００４９】
（５）耐圧壁２３及び保護装置２１の撤去
シール部材５１による止水状況が完全なものであることを確認した後、図１（ｄ）に示すように、耐圧壁２３及び保護装置２１を撤去する。
【００５０】
（６）シール部材５１内への充填材の注入
次に、シールド残置及び引出し完了後の坑口部の止水性を確保するため、シール部材５１内に充填材を注入し、充填材を固化させることで坑口部の止水を行う。充填材としては、充填後の体積変化による漏水の発生防止を考慮して、例えば、無収縮モルタル等を使用することが望ましい。注入はシール部材５１の加圧用の配管を使用することができる。
【００５１】
（シール部材による止水性確認試験）
次に、本発明の封止構造、すなわちシール部材５１による止水性能を確認するため、図６に示すように、実際のシールド掘削機１及び本発明の封止構造を用いて、その止水性能を確認した。なお、図６においては、シールド掘削機１は偏心して到達している。
【００５２】
本発明のシール部材を備えたエントランス装置５について、次のような条件でシール試験を行った。ここでは、シール部材５１は、互いに所定の間隔をあけて二個設けられている。
【００５３】
＜前提条件＞
（１） シールド掘削機１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。
（２）シールド掘削機１と円筒部材５０（エントランス室１７）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を変化させた。
【００５４】
（３）シール部材５１ａ、５１ｂ間に地下水に相当する圧力を有する外水を供給し、シール部材５１ａ、５１ｂ自体には、地下水に応じて設定された圧力を有する圧力水を供給することにより、シール部材５１ａ、５１ｂの止水性能を確認した。
【００５５】
＜試験項目＞
（対照）：外水圧１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の円筒部材５０（エントランス室１７）に対する偏芯量０ｍｍ（上記のｗ１＝０、ｗ２＝０）とした場合の止水性能を確認する。
（試験例）：外水圧１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の円筒部材５０（エントランス室１７）に対する偏心量１００ｍｍ（上記のｗ１＝８０ｍｍ、ｗ２＝２８０ｍｍ）とした場合の止水性能を確認し、これを上記の（対照）と比較検討する。
【００５６】
＜試験手順＞
（１）シール部材５１ａ、５１ｂ内にそれぞれ圧力水を供給し、シール部材５１ａ、５１ｂの内圧ＰＡ、ＰＢを０．５ＭＰａ程度まで加圧した。
（２）シール部材５１ａ、５１ｂの間の空間５１ｃの外水圧の圧力Ｐ０を０．３ＭＰａ程度まで加圧した。
（３）シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ、ＰＢと、これらシール部材５１ａ、５１ｂ間の空間５１ｃの圧力Ｐ０とが、上記１、２の関係（ＰＡ（ＰＢ）／Ｐ０＝０．４／０．３≒１．６７）を維持したまま、シール部材５１ａ、５１ｂ間の圧力が１．０ＭＰａになるまで、上記のＰＡ、ＰＢ、Ｐ０を加圧した。
（４）シール部材５１ａ、５１ｂ間の圧力を１．０ＭＰａに保持した状態で、シールド掘削機１を前進させ、シール部材５１ａ、５１ｂによる止水状態を確認した。
【００５７】
＜試験結果＞
（対照）外水圧Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の偏芯量０ｍｍとし、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ（ＰＢ）を１．５〜１．９ＭＰａに変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能が確認できた。
（試験例）外水圧Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の偏芯量１００ｍｍとし、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ（ＰＢ）を１．５〜１．９ＭＰａに変化させたところ、何れの圧力でも良好な止水性能が示され、対照と比較して遜色ないことが確認された。
上記結果を考慮すると、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ、ＰＢは、外水圧Ｐ０すなわち地下水の圧力の１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのが好ましいことが理解できる。
【００５８】
以上のことから、シールド掘削機１の到達位置がずれた場合であっても、通常発生し得る程度の誤差であれば、シールド部材の内圧やシールド部材間の圧力を調整することで、充分なシール性（止水性）が得られることが判明した。
【００５９】
また、シールド部材５１が複数設けられた封止構造では、シールド掘削機１が蛇行したとき、すなわち、立坑への到達時にその中心が予定箇所よりずれた場合、それぞれのシールド部材５１ａ、５１ｂと、シールド部材５１ａ、５１ｂ間の圧力を、別々にコントロールすることもできるので、止水性能低下を防止するのにより有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法の概略を説明する図であって、（ａ）から（ｅ）は立坑内にエントランス装置を装着し、シールド掘削機を到達させる手順を経時的に説明する図である。
【図２】エントランス装置が立坑内に設置された状態を示す一部を破断した図である。
【図３】シール部材の構造を示す断面図である。
【図４】シール部材を展開した状態を示す図である。
【図５】シール部材の取付部の構造を示す断面図である。
【図６】シールド掘削機がエントランス装置に到達し、シール部材に接触した状態を示す図である。
【図７】エントランス装置の正面図である。
【図８】保護装置の正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ シールド掘削機
３ 立坑
５ シールド到達におけるエントランス装置
１７ エントランス室
５１ シール部材
２１ 保護装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立坑へのシールド掘削機の到達時に用いるエントランス装置及びシールド掘削機の到達方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールド掘削機によって地中にトンネルを構築する際、シールド掘削機の到達位置には立坑が構築され、掘削を終了したシールド掘削機は立坑の壁面を破壊して立坑内に進入する。
【０００３】
前記立坑のシールド掘削機が到達する部位の壁面には、到達時に高圧のトンネル内から土砂や地下水等を含む地山が立坑内に流入するのを防止するため、例えば、特許文献１に示すような、所定のエントランス装置が設けられる場合がある。
【０００４】
上記のエントランス装置は中空の円筒形であって、その一端がシールド掘削機が進入する壁面に取り付けられ、その内周面に、ゴム製のリング状のシール部材が設けられる。シールド装置の到達時にはシール部材が膨張して、これがシールド掘削機の周壁面と強く接触する。このような構造によって、地山の圧力が高く、高圧力が作用する大深度掘削用のシールド装置の場合でも、シールド掘削機とエントランス装置との間の確実なシール性が保持される。
【０００５】
そして、エントランス装置内へシールド掘削機が進入するとき、その最先端に位置するシールド掘削機の掘削刃がシールド部材に接するように通過し、かつ立坑壁を破壊した際には掘削土がエントランス装置側に崩れ、シール部材の上に落下する等、外部要因によってシール部材は損傷し易い条件下にある。
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１の装置では、エントランス装置の外周面に設けたシール部材の内側に位置する移動可能な保護筒体を設け、掘削刃を保護筒内の内部を通過させ、かつ掘削土を保護筒内に落下させることで、シール部材の損傷を防止する構造となっている。
【０００７】
また、シールド掘削機がエントランス室内へ進入するとき、例えば、数センチメートル単位の到達誤差が生じて、予定位置の中心からずれて到達する場合がある。このとき、リング状のシール部材は、シールド掘削機の表面に強く接触する部分と、反対に弱く接触する部分が生じて、均一なシール性能が得られなくなり、最悪の場合にはシール不足による地山の侵入があり得る。この場合には、保護筒体の位置を修正する位置決め修正手段を設け、到達予定位置のずれに対応している。
【特許文献１】特開２００４−９２２３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の従来の装置はいわば内外の筒体を備えた二重構造となり、構造が複雑で高価となる問題がある。また、保護筒体の位置を修正する位置決め修正手段は、伸縮ロッドとシリンダからなるジャッキであって、エントランス装置の外周に突出して設けられる。
【０００９】
このように、ジャッキを外周の数箇所に設けるのは装置が複雑化するばかりでなく、エントランス装置を設置する場合、さらにこの修正手段であるジャッキが収まる空間が確保されるように立坑の大きさを設計する必要がある。通常、立坑の大きさは、その内部で掘
削終了後のシールド装置を分解できることを基準に設計され、様々な条件からミニマムな大きさに設定されるので、エントランス装置としては、出来る限り余分な空間を要しない構造であることが望ましい。
【００１０】
上記の理由から、その機能を損なうことなく、よりコンパクトで立坑を拡大させることなく、かつその製造や施工コストを抑制できるエントランス装置が要望されていた。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に鑑みてされたもので、簡易な構造で立坑へのシールド掘削機の到達時におけるシール部材の損傷を防ぐことができると共に、シールド装置の到達誤差をシール部材により吸収可能とし、到達誤差を調整するための特別な機構を排除することで、全体の大きさをよりコンパクトにしたエントランス装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を達成するために、本発明は次のような構成とした。すなわち、トンネル掘削を実施したシールド掘削機が到達する地点に立坑を構築し、この立坑内のシールド掘削機の進入位置にエントランス装置を設置する工程と、
前記エントランス装置におけるエントランス室内の内周面には、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張するリング状のシール部材を取り付けるとともに、少なくともエントランス室の底部側のシール部材を覆うように保護装置を設置する工程と、
シールド掘削機がエントランス装置が取り付けられた立坑の所定位置の壁面を掘削して、エントランス室内に進入する工程と、
シールド掘削機の進入に伴い掘削された立坑の壁部の崩壊片を受け止めた保護装置が崩壊片を載せた状態で、シール部材の存在領域から外れる位置まで移動する工程と、
前記シール部材を、エントランス室内に進入したシールド掘削機の外周面全体に圧接するように膨脹させて、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、シールド掘削機が立坑に到達してエントランス室内へ進入する際、シールド掘削機によって破壊された立坑の壁面の崩壊片は保護装置上に落下する。よって、シール部材に損傷を与えることがなくなる。なお、この崩壊片は、壁面を構成していたコンクリート片や地山の土砂が含まれる。
【００１４】
また、本発明のシールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置は、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機に圧接して地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材と、
待機状態にある前記シール部材の内側であってエントランス室の底部側に位置し、エントランス室内の底部側のシール部材を覆う保護装置と、を設け、
この保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に立坑壁が掘削された際、エントランス室の底部に落下する立坑壁部の崩壊片を受け止め、かつ前記エントランス室内へのシールド掘削機の進入に伴い、シール部材の全体が露出する位置まで、崩壊片を載せた保護装置が移動することを特徴とする。
【００１５】
前記保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が内部に落下するように上面が開口した容器状とすることが好ましい。
より具体的には、前記保護装置は略半円筒形であり、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、少なくとも開口した上面部の縁部の近傍には、
凹部または凸部を有する変形防止手段を形成することができる。
【００１６】
このようにすれば、最小限の大きさで、かつ衝撃に対する補強がされているので、コンクリート等からなる崩壊片が落下した際、これらを支障なく受け止めることができる。この場合、エントランス装置全体が内外壁を備えた二重構造ではないので、その構造が簡略になる。
【００１７】
また、シールド掘削機の外周面に存在する凹凸、例えば、中折れ式のシールド掘削機の折曲り部の凹部等、を考慮して確実なシール性を確保するため、リング状のシール部材は、シールド掘削機のエントランス室内への進入方向に対して所定の間隔を有して複数配置するのが好ましい。
【００１８】
また、前記保護装置は、エントランス室の底部側（シールド掘削機よりも外周側）に位置するが、全体として軽量であるので、シールド掘削機の推進に伴い、これに押されて容易に崩壊片を載せた状態でシール部材の存在領域から外れた位置まで移動する。このような構造であるので、シールド掘削機が進入すると、この外周面に接するシール部材の全体がエントランス室内に露出する。
【００１９】
本発明のシールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置においては、前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力が上昇するとエントランス室の内側へ向けて膨張してシールド掘削機に圧接し、地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材を備え、
前記シール部材内の圧力を調整する圧力制御手段を設け、エントランス室内へのシールド掘削機の進入位置が予定位置からずれた場合には、シール部材の内部圧力を調整して前記シール部材の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保することができる。
【００２０】
この場合、シール部材を複数設け、これらのシール部材及びシール部材間の圧力を調整することができる。
上記ように、シール部材、あるいは複数のシール部材とこれらの間の密封された空間の圧力の膨張度を調整できれば、通常生じる範囲のシールド掘削機の到達誤差に対しては、特別な装置を設けることなく対処できるので、立坑の拡大を抑制でる。また、エントランス装置を簡易な構造でコンパクトにできるので、施工コスト削減に有利である。
さらに本発明では、前記保護装置は、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が保護装置上に落下するように設置され、ストッパを外すことでシールド掘削機により押されて移動する。
【００２１】
なお、シール部材を複数設けることで、各シール部材をそれぞれ独立した膨張圧に調整できるため、シールド掘削機の本体部から径が小さくなる後半のセグメント領域にわたってシール部材をほぼ均一の膨張圧で弾接させることが可能となり、段差を有するシール周壁面に対して確実なシール性能が得られる。特に、中折れ式のシールド掘削機では、その折曲部に凹部が存在するが、その凹部に接したシール部材のシール性が損なわれる場合でも、他のシール部材によってシール性を保持することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来の二重円筒構造を廃した簡易な構造のエントランス装置により、立坑へのシールド掘削機の到達時におけるシール部材の損傷を防ぐことができる。
【００２３】
また、シールド掘削機の到達位置の誤差が生じた場合でも、シール部材のシール性を損なうことが減少する。この場合、誤差が通常生じる範囲であれば、別個の位置ずれ調整機構を設ける必要がないので、装置全体の大きさをよりコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明を図１ないし図８を参照して説明する。
図１は、本発明のシールド掘削機の到達方法の作業手順を示す図である。
所定長さのトンネルを地中に構築したシールド掘削機１が到達する立坑３内には、円筒状のエントランス装置５が設けられる。以下、その手順を（１）ないし（６）において、図１(ａ）から（ｅ）を引用しながら説明する。
【００２５】
（１）立坑３の構築とエントランス装置５の設置
図１（ａ）に示されるように、トンネル掘削を終了したシールド掘削機１が到達する地点に、立坑３が構築される。この立坑３は、例えばケーソン工法、あるいは、その他の公知の地下連続壁工法等の方法によって構築することができる。
シールド掘削機１は、図１及び図２に示すように、最先端面に掘削刃７を備えた円筒状の本体部９を備え、外径が小さくなるセグメント領域１１（図１）が後方に連続する構造である。
【００２６】
通常は、立坑３の壁部３ａは、到達坑口１３を除き、鉄筋コンクリートで形成される。ただし、前記壁部３ａは、鉄筋コンクリート製にこだわらず鋼製等であってもよい。立坑３には、前記シールド掘削機１が到達する位置に、シールド掘削機１の本体部９の径より径大な到達坑口１３が設けられる。この到達坑口１３は、例えば、新素材コンクリート１５によって完全に閉塞される。新素材コンクリート１５は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の補強筋材が用いられ、所定の耐圧を備えることと、シールド掘削機１の掘削刃７による掘削が可能である。
【００２７】
シールド到達におけるエントランス装置５は、図１（ｂ）に示すように、立坑３内で前記新素材コンクリート１５によって形成された到達坑口１３の範囲内に配置される。なお、この到達坑口１３は、シールド掘削機１によって掘削され得るものであればよく、必ずしも新素材コンクリート１５で形成する必要はない。
前記エントランス装置５は略円筒管状であり、シールド掘削機１の到達の方向、高さを確認し、その真円度、及び前後方向を適切に決定し、既設架台２上に載置して到達坑口コンクリート部１３に設けられる。
【００２８】
シールド到達におけるエントランス装置５は、前記到達坑口１３に接するエントランス室１７と、シール部材５１と、保護装置２１とを備えた構造となっている。
【００２９】
図１及び図２に示すように、エントランス装置５は円筒状の鋼管であって、その一側５ａは開口しており、新素材コンクリート１５によって形成された到達坑口１３の部分に対応するように装着される。その反対側には、分解及び取外し可能な耐圧壁２３が設けられる。大深度トンネルである場合等、必要に応じて支保工１９により耐圧壁２３を補強する。耐圧壁２３の取付け後は、エントランス室１７内に、周知の方法により水等を充填して高圧とし、シールド掘削機１の到達に備える。このようにして、シールドの切羽土水圧に対抗するのに必要な圧力を、エントランス室１７内に保持した状態とする。
また、内部のエントランス室１７の下半部には、保護装置２１が移動可能に設けられている。保護装置２１の設置については、（３）で後述する。
【００３０】
（２）シール部材５１の設置
エントランス室１７内の内周面には、シール部材５１（シールド坑口封止用パッキン）
が設けられる。図２ないし図６に、本発明に係る第１実施形態のシール部材５１が示されている。この例では、シール部材５１は前後方向に２個設けられているが、シール部材５１は単数であってもよい。
図３に示すように、シール部材５１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た断面が楔状の取付部５３、５３とを有している。図４は、シール部材５１を展開して示した図である。
【００３１】
上記の帯状のゴム部材５２は、エントランス室１７の内周と略同一長さで、所定の幅を有している。また、このゴム部材５２の内部には、図４に示すように、ゴム部材５２の全面に亘って補強繊維層５４が設けられている。
【００３２】
この補強繊維層５４は、二層の繊維部材５５、５５が積層されている。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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、取付部５３、５３の厚さは、ゴム部材５２の厚さ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が外側に積層されて埋設されている。
【００３５】
また、図５に示すように、取付部５３、５３における上記二層の繊維部材５５、５５の間には、変形しにくい硬質ゴム５７が設けられている。この硬質ゴム５７によって取付部５３、５３の抜け出しが抑制される。
【００３６】
このように、本発明のシール部材１は、ゴム部材５２の厚さより大きな厚さを有する取付部５３ａ、５３ｂを備えているので、ゴム部材５２と円筒部材５１間に形成される閉鎖空間５９（図３参照）内に、供給管６１を介して高圧の圧力水又は空気を供給した場合に、取付部５３ａ、５３ｂが固定部材５５に係止された状態が保持され、シール部材５１が所定の固定位置から位置ずれしたり、完全に外れてしまうことが防止できる。
【００３７】
なお、このシール部材は、図６に示すように、シールド掘削機１のエントランス室１７内への進入位置が予定位置からずれた場合には、必要により、すなわち、ずれの大きさ等に応じて内部圧力を調整する。
このようにして、シールド掘削機１がエントランス室１７の中心からずれて進入したような場合でも、シール部材５１の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機１と地山との間のシール性を確保することができる。
【００３８】
この場合、シール部材５１の内部圧力を調整する手段（圧力制御手段）として、図６に示すように、それぞれ、第１ポンプ装置Ｐ１、第２ポンプ装置Ｐ２及び第３ポンプ装置Ｐ３が、図示しない水または空気の供給源に接続されて設置される。第１ポンプ装置Ｐ１は、第１シール部材５１ａに接続され、その内部に水または空気を供給する。同様に、第２ポンプ装置Ｐ２は第２シール部材５１ｂに、また第３ポンプ装置Ｐ３は、第１シール部材５１ａと第２シール部材５１ｂとの間の空間５１ｃに、それぞれ水または空気を供給することができる。
【００３９】
このようにして、シールド掘削機１の到達位置が、エントランス室１７の中心からずれた場合でも、第１シール部材５１ａ、第２シール部材５１ｂ、また空間５１ｃの圧力を適切に調整し、第１シール部材５１ａ、第２シール部材５１ｂがシールド掘削機１の外周面に密着してシール性が保持されるようにする。
【００４０】
（３）シール部材５１を覆う保護装置２１の設置
シール部材５１の内側（エントランス室１７のさらに内周側）に位置する保護装置２１は、図７及び図８に示すように、半円筒管状である。
【００４１】
この保護装置２１は、シール部材５１の両側にそれぞれ設置した移動用キャスタ６７により支持されている。この移動用キャスタ６７（６７ａ、６７ｂ及び６７ｃ）は、図７に示すように、最下端中央に設置した第１キャスタ６７ａに対し、円周方向に所定の角度をもって、左右に第２キャスタ６７ｂ、６７ｃを設置している。したがって、保護装置２１は、ぐらつくことなくシールド掘削機１の進入方向に沿ってスライド移動可能である。
【００４２】
また、保護装置２１は、その他側の両側の上端部において、ローリング防止金具６２ａ、６２ｂを備えている。このローリング防止金具６２ａ、６２ｂによって、保護装置２１は所定の移動時以外は、エントランス室１７内でローリングすることが防止されている。
前記ローリング防止金具６２ａ、６２ｂは、エントランス室１７の外部から貫通し、エントランス室１７内側の端部には、板状のストッパ６４ａ、６４ｂが一体に連設されている。
前記保護装置２１は、例えば、エントランス室１７の外側から保護装置２１を貫通するように挿入された抜き差し可能なロックピン等からなるストッパ６４ｃが設けられ、前記ストッパ６４ａ、６４ｂと共に、所定位置に保護装置２１を固定支持しておけば、前後方向にスライドすることはない。
このようにすれば縮小した待機状態（図２）の底部側に位置するシール部材５１は、保護装置２１によって覆われている状態が保持される。
【００４３】
保護装置２１は、開口した上面部の縁部の近傍と底部付近には、凸部２１ａ，２１ｂを設け、衝撃を受けた場合の変形防止手段としている。
また、保護装置２１は、一端にシールド掘削機１の先端部と当接し合う端部壁６６が設けられる。シールド掘削機１がエントランス室１７内まで推進され、前記端部壁６６にシールド掘削機１の先端が当接する際、前記ストッパ６４ａ、６４ｂ及び６４ｃを外して保護装置２１のスライドをフリーにすれば、そのままシールド掘削機１に押圧され、図２で矢印Ｂで示す方向に前進する。すると、図１（ｃ）に示すように、保護装置２１が耐圧壁２３側へ移動する。したがって、シールド掘削機１がエントランス室１７内に進入するのに伴い、保護装置２１によって一部が覆われていたシール部材５１の全体が、エントランス室１７内において露出する。
【００４４】
なお、保護装置２１は、掘削土を始めとする外部要因に対してシール部材５１の保護を図る構造となっていればよく、例えば、パイプ管、目の細かいメッシュ筒管等いずれの手段であってもよい。
【００４５】
このようなシールド到達におけるエントランス装置５によれば、図２に示すようにシールド掘削機１が立坑３を貫通し、エントランス室１７内への進入するとき、シールド掘削機１の掘削刃７によって掘削された新素材コンクリート１５の崩壊片及び掘削土は保護装置２１内に落下する。この結果、シール部材５１に損傷等の悪影響を及ぼすことがなくなる。
【００４６】
一方、シールド掘削機１の進入時には、移動防止金具６４を取り去ると共に、シールド
掘削機１の先端を保護装置２１の端部壁６６に当接させると、スライド可能なフリー状態にある保護装置２１は、図１（Ｃ）に示すように、シールド掘削機１の前進に合わせてスライド移動し、上述のようにシール部材５１の全体がエントランス室１７の内周面に露出する。この露出時にはシール部材５１が膨張可能となり、図１（ｃ）及び(ｄ)、また図６に示すように、シールド掘削機１の周壁面と確実に弾接し合い確実なシール性能が得られるようになる。
【００４７】
（４）シールド掘削機１の到達位置確認とシール部材５１内の加圧
シールド掘削機１が立坑３に到達した時には、シールド掘削機１が立坑３の壁部（到達坑口コンクリート部１３）を貫通してエントランス室１７内へ進入するため、その到達誤差がシール部材５１によるシール性を確保する上で、許容変位量以内であることを確認する。
【００４８】
このようなシールド掘削機の進入時、上述のように、保護装置２１は、シールド掘削機１の前進に合わせてエントランス室１７の端部（耐圧壁２３側）までスライド移動し、上述のようにシール部材５１を露出させる。シールド掘削機１が立坑３内の所定位置まで推進したら、シール部材５１内に、外水圧を考慮した封入圧を作用させて、所定の圧力まで加圧し、シール部材５１の作用状況を確認する。シールド掘削機１との間で漏水があれば、封入圧を徐々に増加し止水を行う。
【００４９】
（５）耐圧壁２３及び保護装置２１の撤去
シール部材５１による止水状況が完全なものであることを確認した後、図１（ｄ）に示すように、耐圧壁２３及び保護装置２１を撤去する。
【００５０】
（６）シール部材５１内への充填材の注入
次に、シールド残置及び引出し完了後の坑口部の止水性を確保するため、シール部材５１内に充填材を注入し、充填材を固化させることで坑口部の止水を行う。充填材としては、充填後の体積変化による漏水の発生防止を考慮して、例えば、無収縮モルタル等を使用することが望ましい。注入はシール部材５１の加圧用の配管を使用することができる。
【００５１】
（シール部材による止水性確認試験）
次に、本発明の封止構造、すなわちシール部材５１による止水性能を確認するため、図６に示すように、実際のシールド掘削機１及び本発明の封止構造を用いて、その止水性能を確認した。なお、図６においては、シールド掘削機１は偏心して到達している。
【００５２】
本発明のシール部材を備えたエントランス装置５について、次のような条件でシール試験を行った。ここでは、シール部材５１は、互いに所定の間隔をあけて二個設けられている。
【００５３】
＜前提条件＞
（１） シールド掘削機１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。
（２）シールド掘削機１と円筒部材５０（エントランス室１７）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を変化させた。
【００５４】
（３）シール部材５１ａ、５１ｂ間に地下水に相当する圧力を有する外水を供給し、シール部材５１ａ、５１ｂ自体には、地下水に応じて設定された圧力を有する圧力水を供給することにより、シール部材５１ａ、５１ｂの止水性能を確認した。
【００５５】
＜試験項目＞
（対照）：外水圧１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の円筒部材５０（エントランス室１７）に対する偏芯量０ｍｍ（上記のｗ１＝０、ｗ２＝０）とした場合の止水性能を確認する。
（試験例）：外水圧１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の円筒部材５０（エントランス室１７）に対する偏心量１００ｍｍ（上記のｗ１＝８０ｍｍ、ｗ２＝２８０ｍｍ）とした場合の止水性能を確認し、これを上記の（対照）と比較検討する。
【００５６】
＜試験手順＞
（１）シール部材５１ａ、５１ｂ内にそれぞれ圧力水を供給し、シール部材５１ａ、５１ｂの内圧ＰＡ、ＰＢを０．５ＭＰａ程度まで加圧した。
（２）シール部材５１ａ、５１ｂの間の空間５１ｃの外水圧の圧力Ｐ０を０．３ＭＰａ程度まで加圧した。
（３）シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ、ＰＢと、これらシール部材５１ａ、５１ｂ間の空間５１ｃの圧力Ｐ０とが、上記１、２の関係（ＰＡ（ＰＢ）／Ｐ０＝０．４／０．３≒１．６７）を維持したまま、シール部材５１ａ、５１ｂ間の圧力が１．０ＭＰａになるまで、上記のＰＡ、ＰＢ、Ｐ０を加圧した。
（４）シール部材５１ａ、５１ｂ間の圧力を１．０ＭＰａに保持した状態で、シールド掘削機１を前進させ、シール部材５１ａ、５１ｂによる止水状態を確認した。
【００５７】
＜試験結果＞
（対照）外水圧Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の偏芯量０ｍｍとし、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ（ＰＢ）を１．５〜１．９ＭＰａに変えて試験した結果、何れの圧力でも良好な止水性能が確認できた。
（試験例）外水圧Ｐ０＝１．０ＭＰａ、シールド掘削機１の偏芯量１００ｍｍとし、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ（ＰＢ）を１．５〜１．９ＭＰａに変化させたところ、何れの圧力でも良好な止水性能が示され、対照と比較して遜色ないことが確認された。
上記結果を考慮すると、シール部材５１ａ、５１ｂ内の圧力ＰＡ、ＰＢは、外水圧Ｐ０すなわち地下水の圧力の１．３倍以上、好ましくは１．５倍以上にするのが好ましいことが理解できる。
【００５８】
以上のことから、シールド掘削機１の到達位置がずれた場合であっても、通常発生し得る程度の誤差であれば、シールド部材の内圧やシールド部材間の圧力を調整することで、充分なシール性（止水性）が得られることが判明した。
【００５９】
また、シールド部材５１が複数設けられた封止構造では、シールド掘削機１が蛇行したとき、すなわち、立坑への到達時にその中心が予定箇所よりずれた場合、それぞれのシールド部材５１ａ、５１ｂと、シールド部材５１ａ、５１ｂ間の圧力を、別々にコントロールすることもできるので、止水性能低下を防止するのにより有利である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の方法の概略を説明する図であって、（ａ）から（ｅ）は立坑内にエントランス装置を装着し、シールド掘削機を到達させる手順を経時的に説明する図である。
【図２】エントランス装置が立坑内に設置された状態を示す一部を破断した図である。
【図３】シール部材の構造を示す断面図である。
【図４】シール部材を展開した状態を示す図である。
【図５】シール部材の取付部の構造を示す断面図である。
【図６】シールド掘削機がエントランス装置に到達し、シール部材に接触した状態を示す図である。
【図７】エントランス装置の正面図である。
【図８】保護装置の正面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１ シールド掘削機
３ 立坑
５ シールド到達におけるエントランス装置
１７ エントランス室
５１ シール部材
２１ 保護装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘削を実施したシールド掘削機が到達する地点に立坑を構築し、この立坑内のシールド掘削機の進入位置にエントランス装置を設置する工程と、
前記エントランス装置におけるエントランス室内の内周面には、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張するリング状のシール部材を取り付けるとともに、少なくともエントランス室の底部側のシール部材を覆うように保護装置を設置する工程と、
シールド掘削機がエントランス装置が取り付けられた立坑の所定位置の壁面を掘削して、エントランス室内に進入する工程と、
シールド掘削機の進入に伴い掘削された立坑の壁部の崩壊片を受け止めた保護装置が崩壊片を載せた状態で、シール部材の存在領域から外れる位置まで移動する工程と、
前記シール部材を、エントランス室内に進入したシールド掘削機の外周面全体に圧接するように膨脹させて、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保する工程と、を含むことを特徴とするシールド掘削機の到達方法。
【請求項２】
シールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置において、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機に圧接して地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材と、
待機状態にある前記シール部材の内側であってエントランス室の底部側に位置し、エントランス室内の底部側のシール部材を覆う保護装置と、を設け、
この保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に立坑壁が切削された際、エントランス室の底部に落下する立坑壁部の崩壊片を受け止め、かつ前記エントランス室内へのシールド掘削機の進入に伴い、シール部材の全体が露出する位置まで、崩壊片を載せた保護装置が移動することを特徴とするエントランス装置。
【請求項３】
前記保護装置は、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が保護装置上に落下して受け止められるように設置され、シールド掘削機により押圧されて移動することを特徴とする請求項２に記載のエントランス装置。
【請求項４】
シールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置において、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力が上昇するとエントランス室の内側へ向けて膨張してシールド掘削機に圧接し、地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材を備え、
前記シール部材内の圧力を調整する圧力制御手段を設け、エントランス室内へのシールド掘削機の進入位置が予定位置からずれた場合には、シール部材の内部圧力を調整して前記シール部材の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保することを特徴とする請求項２または３に記載のエントランス装置。
【請求項５】
シール部材を複数設け、これらのシール部材及びシール部材間の圧力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装置。
【請求項１】
トンネル掘削を実施したシールド掘削機が到達する地点に立坑を構築し、この立坑内のシールド掘削機の進入位置にエントランス装置を設置する工程と、
前記エントランス装置におけるエントランス室内の内周面には、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張するリング状のシール部材を取り付けるとともに、少なくともエントランス室の底部側のシール部材を覆うように保護装置を設置する工程と、
シールド掘削機がエントランス装置が取り付けられた立坑の所定位置の壁面を掘削して、エントランス室内に進入する工程と、
シールド掘削機の進入に伴い掘削された立坑の壁部の崩壊片を受け止めた保護装置が崩壊片を載せた状態で、シール部材の存在領域から外れる位置まで移動する工程と、
前記シール部材を、エントランス室内に進入したシールド掘削機の外周面全体に圧接するように膨脹させて、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保する工程と、を含むことを特徴とするシールド掘削機の到達方法。
【請求項２】
シールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置において、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力を高くすることで内側へ向けて膨張し、シールド掘削機に圧接して地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材と、
待機状態にある前記シール部材の内側であってエントランス室の底部側に位置し、エントランス室内の底部側のシール部材を覆う保護装置と、を設け、
この保護装置は、シールド掘削機の立坑到達時に立坑壁が切削された際、エントランス室の底部に落下する立坑壁部の崩壊片を受け止め、かつ前記エントランス室内へのシールド掘削機の進入に伴い、シール部材の全体が露出する位置まで、崩壊片を載せた保護装置が移動することを特徴とするエントランス装置。
【請求項３】
前記保護装置は、待機状態にある前記シール部材の内側のエントランス室の底部側に位置し、シールド掘削機の立坑到達時に前記崩壊片が保護装置上に落下して受け止められるように設置され、シールド掘削機により押圧されて移動することを特徴とする請求項２に記載のエントランス装置。
【請求項４】
シールド掘削機を立坑に到達させるために立坑内に設置されるエントランス装置において、
前記シールド掘削機の外径よりも径大で、前記立坑の内壁面に取付けられる筒状のエントランス室と、前記エントランス室の内壁面に設けられ、内部圧力が上昇するとエントランス室の内側へ向けて膨張してシールド掘削機に圧接し、地山とシールド掘削機との間のシール性を確保するシール状態及び縮小した待機状態に切換え可能なリング状のシール部材を備え、
前記シール部材内の圧力を調整する圧力制御手段を設け、エントランス室内へのシールド掘削機の進入位置が予定位置からずれた場合には、シール部材の内部圧力を調整して前記シール部材の非均等な膨張を許容することで、シールド掘削機と地山との間のシール性を確保することを特徴とする請求項２または３に記載のエントランス装置。
【請求項５】
シール部材を複数設け、これらのシール部材及びシール部材間の圧力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装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−６３６７２（Ｐ２００６−６３６７２Ａ）
【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２００４−２４８４５９（Ｐ２００４−２４８４５９）
【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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