セグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法
【課題】 拡幅セグメントを拡幅する際のシール部材の破損を防止するとともに、将来のセグメント間に目開きが生じた際にも止水性を確保することを目的とする。
【解決手段】 坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメント４と拡幅セグメント４に接合されるリング状の接合セグメント３´とのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、互いに対向する拡幅セグメント４のリング間端面４ａと接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に介在されているとともに、接合セグメント３´の周方向に沿って延在するシール部材１３と、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるとともに、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられたシール部材１３の圧力を調整する圧力調整手段１４とが備えられている。
【解決手段】 坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメント４と拡幅セグメント４に接合されるリング状の接合セグメント３´とのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、互いに対向する拡幅セグメント４のリング間端面４ａと接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に介在されているとともに、接合セグメント３´の周方向に沿って延在するシール部材１３と、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるとともに、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられたシール部材１３の圧力を調整する圧力調整手段１４とが備えられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡幅セグメントとその拡幅セグメントに接合される接合セグメントのリング間を止水するセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法によるトンネル工事においては、一般に、シールド機による掘削作業に追従させてセグメントを組み立てて、掘削されたトンネルの内壁面を覆工する作業を行う。セグメントは、湾曲に形成された複数のセグメント部材を環状に組み立てた構成からなる。
一方、シールド機を用いて構築されるトンネルに例えば非常駐車帯や分岐合流部等を設ける際、前後のトンネルよりも内径が広げられた拡幅部をトンネル内に形成する必要がある。また、小口径シールド工法では、坑内を走行するトロッコをすれ違わせるための拡幅部を形成する必要があり、この拡幅部は施工時に一時的に形成されて後で前後のトンネルと同じように縮幅する必要がある。
【０００３】
拡幅部を形成する場合、通常は地上から掘削して余掘り部を形成し、この余掘り部に拡幅部用のセグメントを形成して拡幅部を形成する。近年、掘削途中で掘削面積を自由に拡幅できるシールド機が提案されており、このシールド機を用いて必要部分のみを拡幅断面で拡幅する方法がある（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
また、上記した拡幅自在のシールド機で坑内の一区間を拡幅して拡幅部を形成するとき、当該区間に拡幅セグメントを設置する必要がある。拡幅セグメントは、ヒンジによって回転自在に取り付けられた拡幅セグメント部材が備えられ、この拡幅セグメント部材をジャッキで内側から余掘り部方向に押してヒンジを中心に外側に回動させて押し広げる構成となっている。また、近年では、坑の幅方向にスライドするスライド部材が備えられ、拡幅セグメント部材を水平方向にスライドさせる構成からなる拡幅セグメントが提案されている。
【０００５】
上記した構成からなる拡幅セグメントとこの拡幅セグメントに接合される拡幅しないセグメント（以下、接合セグメントと記す。）との間には、拡幅セグメントのリング間端面（セグメントの周方向に延在する端面であり、以下同じ。）と接合セグメントのリング間端面との間から地下水がセグメント内に浸入することを防止するシール構造が形成される。従来のセグメント間のシール構造は、接合セグメントのリング間端面に付設されているとともに接合セグメントの周方向に延在して環状に形成されたシール部材からなっており、このシール部材が、拡幅前（縮幅時）の拡幅セグメントのリング間端面に密着されるとともに拡幅後の拡幅セグメントのリング間端面にも密着される構成となっている。
【０００６】
ところで、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の継手箇所には、地震等の影響によりセグメント同士を繋ぐボルトが緩み、或いはセグメントが変形・移動することで、将来的に両セグメントのリング間端面の間が拡がって２ｍｍ程度の隙間が生じる現象（以下、目開きと記す。）が起こることが予想される。このため、この目開きが生じたときにも、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性能を確保するべく、従来、拡幅セグメントと接合セグメントとを継手させる際、シール部材を膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に密着させている。これによって、将来、目開きが生じた場合にもシール部材が拡幅セグメントのリング間端面に密着し、リング間継手箇所の止水性を確保することができる。
【特許文献１】特開２００２−８９１７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来のセグメント間のシール構造では、シール部材が拡幅前の拡幅セグメントのリング間端面に対して膨大な圧力で密着されており、拡幅セグメントを拡幅する際、シール部材が膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に密着された状態のまま、拡幅セグメント部材をスライド移動させることになるため、シール部材が破損する虞があり、シール部材が破損すると止水性を確保することができなくなるという問題がある。一方、シール部材の破損を防止するためにシール部材の圧力を小さくすると、上記した将来の目開き時に止水性能を確保することができなくなるという問題がある。
【０００８】
また、シールド機を掘進させる際に、接合セグメントのリング間端面から反力をとる場合があるが、この場合、シールド機の反力をとる部分（例えば、スプレッダー）と接合セグメントのリング間端面との間にシール部材が介在され、シール部材がスプレッダーに潰されて破損する場合があるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、拡幅セグメントを拡幅する際のシール部材の破損を防止するとともに、将来のセグメント間に目開きが生じた際にも止水性を確保することができるセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法を提供することを目的としている。
さらに、接合セグメントのリング間端面からシールド機を掘進させる際の反力をとる場合であっても、シール部材が破損することを防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに、前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材と、該シール部材を前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けるとともに、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられた前記シール部材の圧力を調整する圧力調整手段とが備えられていることを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、拡幅セグメントのリング間端面に密着するシール部材の圧力は、圧力調整手段によって適宜調節可能であり、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際のシール部材の圧力と拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力とがそれぞれ最適な圧力に設定される。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のセグメント間のシール構造において、前記接合セグメントのリング間端面には、前記接合セグメントの周方向に沿って凹部が形成され、該凹部の中に、前記シール部材が出入り可能に嵌合されていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてなく、シール部材が不要なときには、シール部材が凹部内に収容され、シール部材が接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態になる。また、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてリング間を止水するときには、シール部材が凹部内から突出されて拡幅セグメントのリング間端面に密着された状態となる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のセグメント間のシール構造において、前記シール部材は、前記拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が、前記圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなっていることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、基板上に積層された弾性材は変形し難く、弾性材が拡幅セグメントのリング間端面の全面に亘って隙間無く密着される。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のセグメント間のシール構造において、前記シール部材と前記接合セグメントとの間を止水する止水部材が備えられていることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴により、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に形成された隙間が止水部材によって塞がれる。特に、シール部材を拡幅セグメントのリング間端面に大きな圧力で押し付けることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に隙間があいた場合に、当該隙間が塞がれる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール方法において、前記拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材を、地下水圧と同等の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付け、拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅した後は、前記シール部材を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けることを特徴としている。
【００１９】
このような特徴により、拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、地下水の浸入を防ぐための必要最低限な圧力でシール部材が拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられ、シール部材の圧力が必要以上に大きくならない。一方、拡幅セグメントが拡幅若しくは縮幅した後は、シール部材が将来のリング間の目開きが生じた場合にも止水性を確保できる程度の膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るセグメント間のシール構造およびシール方法によれば、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際のシール部材の圧力と拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力とがそれぞれ最適な圧力に設定されるため、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際にシール部材の圧力を必要以上に大きくする必要がなく、シール部材が破損することを防止することができるとともに、拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力を膨大な圧力に調整することができ、将来、目開きが生じた場合でもセグメントのリング間の止水性を確保することができる。
【００２１】
また、接合セグメントのリング間端面に、接合セグメントの周方向に沿って凹部を形成し、この凹部の中にシール部材を出入り可能に嵌合させることで、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてないときには、シール部材が凹部内に収容されて接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態になり、また、接合セグメントを拡幅セグメントに接合させたときには、シール部材が凹部内から突出された状態となる。このように、シール部材は必要なときだけ突出するようになっているため、取り付け時やその他のときにシール部材が破損し難くなり、シール部材の破損を防止することができる。また、シールド機を掘進させるために、接合セグメントのリング間端面から反力をとる場合に、シール部材が凹部内に収容されて接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態にすることで、シール部材がシールド機の反力をとる部分によって潰されることがなく、シール部材の破損を防止することができる。
【００２２】
また、拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなるシール部材を使用することで、基板上に積層された弾性材は変形し難く、弾性材が拡幅セグメントのリング間端面の全面に亘って隙間無く密着されるため、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性を確保することができる。
【００２３】
また、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間を止水する止水部材を備えることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に形成された隙間が止水部材によって塞がれるため、シール部材を拡幅セグメントのリング間端面に大きな圧力で押し付けることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に隙間があいた場合にも当該隙間が塞がれ、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の第１，第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１はシールド機Ｘによって掘削されたトンネルＴ内に覆工２を組み立てる状況を表した平面図であり、図２は組み立てられた覆工２を表す斜視図である。
図１，図２に示すように、地山の中には、シールド機Ｘによって断面円形状のトンネルＴが掘削されており、このトンネルＴの一部には、トンネルＴの幅方向に拡幅された断面小判形状の拡幅部Ｔ´が形成されている。
【００２６】
トンネルＴ内には、トンネルＴの内壁面を覆う覆工２が組み立てられている。この覆工２は、複数の環（リング）状のセグメント３…，４…をトンネルＴの軸線方向に連結させた構成からなり、各セグメント３…，４…はトンネルＴの内壁面に沿ってそれぞれ配設されている。セグメント３…，４…には、断面円形状のトンネルＴの内壁面に沿って形成される断面形状円形の通常の円形セグメント３…と断面小判形状の拡幅部Ｔ´の内壁面に沿って形成される断面小判形状の拡幅セグメント４…とがある。
【００２７】
図３（ａ）は図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、拡幅セグメント４…が拡幅される前の状態（縮幅状態）にあるときの図であり、図３（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、拡幅セグメント４…が拡幅された後の状態（拡幅状態）にあるときの図である。
【００２８】
図２，図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、円形セグメント３…は、弓形に形成された複数のセグメント部材５…を環状に組み立てた構成からなっている。各セグメント部材５…の端面のうち、円形セグメント３の軸線方向に沿って延在する直線的な端面（部材間端面５ａ）には、図示せぬ孔が複数あけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるセグメント継手６…によって、隣接するセグメント部材５，５同士は接合されている。
【００２９】
拡幅セグメント４…は、トンネルＴの拡幅部Ｔ´の天井面に対向する上基部セグメント７と、拡幅部Ｔ´の底面に対向する下基部セグメント８と、拡幅部Ｔ´の両側の側壁面にそれぞれ対向する移動自在の移動セグメント９，９とから構成されている。拡幅セグメント４は、両側の移動セグメント９，９をそれぞれトンネルＴの幅方向に移動させることで拡幅・縮幅される。移動セグメント９，９は、弓形に形成された複数のセグメント部材１０…を半円弧状に組み立てた構成からなっている。各セグメント部材１０…の端面のうち、拡幅セグメント４の軸線方向に沿って延在する直線的な端面（部材間端面１０ａ）には、図示せぬ複数の孔があけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるセグメント継手１１…によって、隣接するセグメント部材１０，１０同士は接合されている。
【００３０】
円形セグメント３の端面（リング間端面３ａ）、つまり各セグメント部材５…の端面のうち円形セグメント３の周方向に延在する円弧状の端面、および、拡幅セグメント４の端面（リング間端面４ａ）、つまり各セグメント部材１０…の端面のうち拡幅セグメント４の周方向に延在する円弧状の端面には、図示せぬ複数の孔がそれぞれあけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるリング間継手１２…によって、隣接する円形セグメント３，３同士、隣接する拡幅セグメント４，４同士が各々接合されている。
【００３１】
図４は拡幅セグメント４に接合される円形セグメント（接合セグメント３´）を表した斜視図であり、図５は接合セグメント３´の内側面の拡大斜視図であり、図６は拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間を止水するシール構造を表した拡大断面図である。なお、図４には後述するシリンダー１４が省略されて図示されてなく、また、図５には後述するシール部材１３が省略されて図示されていない。
【００３２】
図３（ａ），図３（ｂ），図４，図５，図６に示すように、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間を止水するシール構造は、互いに対向する拡幅セグメント４のリング間端面４ａと接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に介在されたシール部材１３と、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるシリンダー（圧力調整手段）１４と、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間を止水するＯリング（止水部材）１５とから構成されている。
【００３３】
シール部材１３は、接合セグメント３´の周方向に沿って延在する薄板状の部材であり、シリンダー１４によって押圧される基板１８上に、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される弾性材１７を積層させた構成からなっている。また、シール部材１３は、接合セグメント３´のリング間端面３ａに形成されて接合セグメント３´の周方向に沿って延在する環状の凹部１６内に出入り可能に嵌合されており、シール部材１３の厚さは、凹部１６の深さは同等或いは凹部１６の深さより薄くなっている。また、シール部材１３は、止水性を確保できる継手具１９を介して複数の円弧状の部材１３ａ…を環状に連結した構成からなっており、シール部材１３を構成する部材１３ａ…の継手箇所は、接合セグメント３´や拡幅セグメント４を構成するセグメント部材５…，１０…の継手箇所と位置をずらしてある。
【００３４】
シリンダー１４は、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるとともに、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けたシール部材１３の圧力を調整するものである。シリンダー１４は、接合セグメント３´側に配置されており、接合セグメント３´の内側面に設けられている。シリンダー１４のピストン２０は、接合セグメント３´のリング間端面３ａに形成された凹部１６の底面を貫通して設けられており、凹部１６の底面には、ピストン２０を挿通させるための孔２１が形成されている。ピストン２０の先端は、前記孔２１を挿通してシール部材１３の基板１８に接合されている。また、シリンダー１４は、所定の間隔をあけて複数平行に並べられており、複数のシリンダー１４…は、接合セグメント３´の縦リブ（接合セグメント３´の軸線方向に沿って延在するリブ）２２…間に配置されている。
【００３５】
Ｏリング１５は、例えばゴム系材料等の弾性材料からなる止水部材であり、シール部材１３の両側面に沿ってそれぞれ設けられており、シール部材１３の両側面と当該両側面にそれぞれ対向する凹部１６の両側面との間に介在されている。
【００３６】
図７は拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。図７に示すように、複数のシリンダー１４…の間には、隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合するリング間継手２３…が配設されている。このリング間継手２３…は、両端に雄ネジが切られたボルト２４と、このボルト２４の両端に螺合されるナット２５，２５と、ワッシャ２６とから構成されており、ボルト２４を、接合セグメント３´のリング間端面３ａ（凹部１６の底面）に形成された孔２７と拡幅セグメント４のリング間端面４ａに形成された孔２８とシール部材１３に形成された孔２９とにそれぞれ挿通させ、両側からナット２５，２５で締結する構成からなっている。拡幅セグメント４のリング間端面４ａには、縮幅状態のときにボルト２４を挿通させる孔２８ａと、拡幅状態のときにボルト２４を挿通させる孔２８ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３７】
次に、上記した構成からなる拡幅セグメント４を拡幅する際の接合セグメント３´と拡幅セグメント４とのリング間のシール方法について説明する。
【００３８】
まず、図１に示すように、シールド機Ｘを掘進させてトンネルＴを掘削するとともに、掘削されたトンネルＴ内にセグメント３，４を順次組み立てていく。このとき、トンネルＴの拡幅部Ｔ´の箇所には拡幅セグメント４を組み立てる。このとき、拡幅セグメント４は、図３（ａ）に示す縮幅状態になっており、その断面形状は円形セグメント３と同じ円形になっている。
【００３９】
次に、図６に示すように、シリンダー１４によって、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられるシール部材１３の圧力Ｐ１を、拡幅セグメント４の外側で湧き出る地下水圧Ｐ２と同等の圧力に調整する。具体的には、地下水圧Ｐ２が０．６Ｍｐａの場合は、シール部材１３が０．６Ｍｐａの圧力で拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押し付けるようにシリンダー１４を調整する。なお、シリンダー１４によるシール部材１３の圧力Ｐ１の調整を、拡幅セグメント４の拡幅直前に行ってもよく、或いは、接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合させた組立当初に行ってもよい。
【００４０】
次に、隣接する拡幅セグメント４，４同士を接合するリング間継手１２…や隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合するリング間継手２３…をそれぞれ取り外し、拡幅セグメント４をトンネルＴの幅方向に拡幅させ、図３（ｂ）に示す拡幅状態にする。このとき、上述した方法によってシール部材１３の圧力Ｐ１は調整されており、シール部材１３は地下水圧Ｐ２と同等の圧力Ｐ１で拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押し付けている。
【００４１】
次に、拡幅セグメント４を拡幅させた後、図８に示すように、シリンダー１４によって、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられるシール部材１３の圧力Ｐ１を増大させ、将来のリング間（接合セグメント３´のリング間端面３ａと拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間）に目開きＤが生じた場合にも止水性を確保できる程度の圧力Ｐ１´に調整する。具体的には、将来の目開き量（例えば２ｍｍ）を想定し、その目開きＤが生じた場合にも地下水圧Ｐ２と同等以上の圧力でシール部材１３が拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押圧するように、シリンダー１４を調整する。
【００４２】
また、拡幅セグメント４を拡幅させた後、その拡幅された位置で、リング間継手１２…，２３…を取り付け、隣接する拡幅セグメント４，４同士および隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とをそれぞれ接合する。
最後に、図示せぬ注入口から、シール部材１３の裏側に形成された凹部１６の内部空間の中に、充填性に優れた樹脂剤などからなる裏込め材２９を充填する。
【００４３】
上記した構成からなるセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法によれば、拡幅セグメント４を拡幅する際のシール部材１３の圧力Ｐ１と拡幅した後のシール部材１３の圧力Ｐ１´とがそれぞれ最適な圧力に設定されるため、拡幅セグメント４を拡幅する際にシール部材１３の圧力Ｐ１を必要以上に大きくする必要がなく、シール部材１３が破損することを防止することができる。また、拡幅した後のシール部材１３の圧力Ｐ´を膨大な圧力に調整することができ、将来、目開きＤが生じた場合でも接合セグメント３´と拡幅セグメント４とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４４】
また、接合セグメント３´のリング間端面３ａに凹部１６を形成し、この凹部１６の中にシール部材１３を出入り可能に嵌合させることで、接合セグメント３´が拡幅セグメント４に接合されてないときには、シール部材１３が凹部１６内に収容されてシール部材１３の弾性材１７の表面と接合セグメント３´のリング間端面３ａとが面一になり、接合セグメント３´のリング間端面から全く突出しない状態になる。また、接合セグメント３´を拡幅セグメント４に接合させたときには、シール部材１３が凹部１６内から突出された状態となる。このように、シール部材１３は必要なときだけ突出するようになっているため、取り付け時やその他のときにシール部材１３が破損し難くなり、シール部材１３の破損を防止することができる。
【００４５】
また、図１，図９に示すように、シールド機Ｘを掘進させるために、接合セグメント３´のリング間端面３ａから反力をとる場合に、シール部材１３が凹部１６内に収容されて接合セグメント３´のリング間端面３ａから全く突出しない状態にすることで、シール部材１３がシールド機Ｘの反力をとるスプレッダーＸ´によって潰されることがなく、シール部材１３の破損を防止することができる。
【００４６】
また、シール部材１３は、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される弾性材１７がシリンダー１４によって押圧される基板１８上に積層された構成からなるため、基板１８上に積層された弾性材１７は変形し難く、弾性材１７が拡幅セグメント４のリング間端面４ａの全面に亘って隙間無く密着される。これによって、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４７】
また、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間を止水するＯリング１５が備えられているため、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に形成された隙間がＯリング１５によって塞がれるため、シール部材１３を大きな圧力で拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けることで、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に隙間があいた場合にも当該隙間が塞がれる。これによって、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
次に本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の第２の実施の形態について説明する。
【００４９】
図１０は拡幅セグメント４…が拡幅される前の状態（縮幅状態）にあるときの図であり、図１１は拡幅セグメント４…が拡幅された後の状態（拡幅状態）にあるときの図である。なお、第２の実施の形態の構成のうち、上述した第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付すことでその説明を省略する。
【００５０】
図１０，図１１に示すように、シール部材１１３の基板１１８には、シール部材１１３の延在方向に沿って延在する断面凹状の溝１１８ａ，１１８ｂが間隔をあけて２本平行に形成されている。これらの溝１１８ａ，１１８ｂ内には、溝１１８ａ，１１８ｂに沿って延在する弾性材１１７，１１７がそれぞれ付設されている。この弾性材１１７，１１７は基板１１８の表面よりも突出して設けられており、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される。
【００５１】
また、基板１１８には、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着された際に、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填性に優れた充填材１３０を充填するための充填手段１３１が備えられている。この充填手段１３１は、基板１１８を貫通する注入孔１３２と、基板１１８の裏面側で注入孔１３２に連通されたジョイント１３３と、このジョイント１３３を介して注入孔１３２に接続されるチューブ１３４とから構成されている。
【００５２】
注入孔１３２は、２本の溝１１８ａ，１１８ｂの間の位置に形成されている。チューブ１３４は、充填材１３０を圧送する図示せぬ圧送手段に接続されており、必要に応じてジョイント１３３から取り外し自在な構成になっている。
【００５３】
上記した構成からなるシール部材１１３を備えたセグメント間のシール構造では、２本の弾性材１１７，１１７のうち何れか一方が損傷して止水性を確保することができなくなった場合に、図示せぬ圧送手段によって充填材１３０を圧送し、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填材１３０を充填し、新たなシール部を形成することができる。なお、チューブ１３４は充填材１３０を注入するときだけジョイント１３３に接続させればよく、通常はチューブ１３４は外されている。
【００５４】
また、上記した構成からなるシール部材１１３を備えたセグメント間のシール構造では、弾性材１１７が損傷した場合に限らず、拡幅セグメント４を拡幅した後に充填材１３０を充填させてもよい。具体的には、拡幅セグメント４を拡幅した後、ジョイント１３３にチューブ１３４を差し込んで接続し、図示せぬ圧送手段によって充填材１３０を圧送し、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填材１３０を充填し、新たなシール部を形成する。これによって、拡幅後の止水性能を向上させることができる。
【００５５】
以上、本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、拡幅セグメント４を拡幅する場合について説明したが、本発明は、拡幅セグメントを縮幅させる場合でもよい。
【００５６】
また、上記した実施の形態では、圧力調整手段としてシリンダー１４を使用しているが、本発明は、圧力調整手段としてネジ式ジャッキ機構やパンタグラフ機構、ボールネジ機構、バネによる付勢機構等を使用してもよい。また、拡幅セグメントの拡幅・縮幅後に、圧力調整手段によって、シール部材の圧力を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力に調整した後、圧力調整手段をサポートパイプに盛り替えてもよい。
【００５７】
また、上記した実施の形態では、シール部材１３と接合セグメント３´との間を止水する止水部材としてＯリング１５が使用されているが、本発明は、シール部材と接合セグメントとの間に介在されるゴムパッキンや、シール部材と接合セグメントとの隙間を塞ぐ薄布状のゴムカバーでもよく、その他の構成からなる止水部材であってもよい。
【００５８】
また、本発明は、接合セグメントのリング間端面に凹部が形成されていなくてもよく、或いは弾性材と基板とからなるシール部材以外のシール部材であってもよく、止水部材が備えられていなくてもよく、上記した構成を適宜組み合わせた構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのセグメント組立状況を表した平面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための組み立てられたセグメントの斜視図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、（ａ）は拡幅セグメントが拡幅される前の状態の図であり、（ｂ）は拡幅セグメントが拡幅された後の状態の図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための接合セグメントを表した斜視図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための接合セグメントの拡大斜視図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間のシール構造を表した拡大断面図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【図８】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間のシール方法を表した拡大断面図である。
【図９】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのシールド機を掘進させる際の接合セグメントを表した拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
３´ 接合セグメント
３ａ （接合セグメントの）リング間端面
４ 拡幅セグメント
４ａ （拡幅セグメントの）リング間端面
１３，１１３ シール部材
１４ シリンダー（圧力調整手段）
１５ Ｏリング（止水部材）
１６ 凹部
１７，１１７ 弾性材
１８，１１８ 基板
Ｔ トンネル（坑）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、拡幅セグメントとその拡幅セグメントに接合される接合セグメントのリング間を止水するセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法によるトンネル工事においては、一般に、シールド機による掘削作業に追従させてセグメントを組み立てて、掘削されたトンネルの内壁面を覆工する作業を行う。セグメントは、湾曲に形成された複数のセグメント部材を環状に組み立てた構成からなる。
一方、シールド機を用いて構築されるトンネルに例えば非常駐車帯や分岐合流部等を設ける際、前後のトンネルよりも内径が広げられた拡幅部をトンネル内に形成する必要がある。また、小口径シールド工法では、坑内を走行するトロッコをすれ違わせるための拡幅部を形成する必要があり、この拡幅部は施工時に一時的に形成されて後で前後のトンネルと同じように縮幅する必要がある。
【０００３】
拡幅部を形成する場合、通常は地上から掘削して余掘り部を形成し、この余掘り部に拡幅部用のセグメントを形成して拡幅部を形成する。近年、掘削途中で掘削面積を自由に拡幅できるシールド機が提案されており、このシールド機を用いて必要部分のみを拡幅断面で拡幅する方法がある（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００４】
また、上記した拡幅自在のシールド機で坑内の一区間を拡幅して拡幅部を形成するとき、当該区間に拡幅セグメントを設置する必要がある。拡幅セグメントは、ヒンジによって回転自在に取り付けられた拡幅セグメント部材が備えられ、この拡幅セグメント部材をジャッキで内側から余掘り部方向に押してヒンジを中心に外側に回動させて押し広げる構成となっている。また、近年では、坑の幅方向にスライドするスライド部材が備えられ、拡幅セグメント部材を水平方向にスライドさせる構成からなる拡幅セグメントが提案されている。
【０００５】
上記した構成からなる拡幅セグメントとこの拡幅セグメントに接合される拡幅しないセグメント（以下、接合セグメントと記す。）との間には、拡幅セグメントのリング間端面（セグメントの周方向に延在する端面であり、以下同じ。）と接合セグメントのリング間端面との間から地下水がセグメント内に浸入することを防止するシール構造が形成される。従来のセグメント間のシール構造は、接合セグメントのリング間端面に付設されているとともに接合セグメントの周方向に延在して環状に形成されたシール部材からなっており、このシール部材が、拡幅前（縮幅時）の拡幅セグメントのリング間端面に密着されるとともに拡幅後の拡幅セグメントのリング間端面にも密着される構成となっている。
【０００６】
ところで、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の継手箇所には、地震等の影響によりセグメント同士を繋ぐボルトが緩み、或いはセグメントが変形・移動することで、将来的に両セグメントのリング間端面の間が拡がって２ｍｍ程度の隙間が生じる現象（以下、目開きと記す。）が起こることが予想される。このため、この目開きが生じたときにも、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性能を確保するべく、従来、拡幅セグメントと接合セグメントとを継手させる際、シール部材を膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に密着させている。これによって、将来、目開きが生じた場合にもシール部材が拡幅セグメントのリング間端面に密着し、リング間継手箇所の止水性を確保することができる。
【特許文献１】特開２００２−８９１７０号公報
【特許文献２】特開２００１−３２９７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来のセグメント間のシール構造では、シール部材が拡幅前の拡幅セグメントのリング間端面に対して膨大な圧力で密着されており、拡幅セグメントを拡幅する際、シール部材が膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に密着された状態のまま、拡幅セグメント部材をスライド移動させることになるため、シール部材が破損する虞があり、シール部材が破損すると止水性を確保することができなくなるという問題がある。一方、シール部材の破損を防止するためにシール部材の圧力を小さくすると、上記した将来の目開き時に止水性能を確保することができなくなるという問題がある。
【０００８】
また、シールド機を掘進させる際に、接合セグメントのリング間端面から反力をとる場合があるが、この場合、シールド機の反力をとる部分（例えば、スプレッダー）と接合セグメントのリング間端面との間にシール部材が介在され、シール部材がスプレッダーに潰されて破損する場合があるという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、拡幅セグメントを拡幅する際のシール部材の破損を防止するとともに、将来のセグメント間に目開きが生じた際にも止水性を確保することができるセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法を提供することを目的としている。
さらに、接合セグメントのリング間端面からシールド機を掘進させる際の反力をとる場合であっても、シール部材が破損することを防止することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明は、坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに、前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材と、該シール部材を前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けるとともに、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられた前記シール部材の圧力を調整する圧力調整手段とが備えられていることを特徴としている。
【００１１】
このような特徴により、拡幅セグメントのリング間端面に密着するシール部材の圧力は、圧力調整手段によって適宜調節可能であり、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際のシール部材の圧力と拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力とがそれぞれ最適な圧力に設定される。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のセグメント間のシール構造において、前記接合セグメントのリング間端面には、前記接合セグメントの周方向に沿って凹部が形成され、該凹部の中に、前記シール部材が出入り可能に嵌合されていることを特徴としている。
【００１３】
このような特徴により、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてなく、シール部材が不要なときには、シール部材が凹部内に収容され、シール部材が接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態になる。また、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてリング間を止水するときには、シール部材が凹部内から突出されて拡幅セグメントのリング間端面に密着された状態となる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のセグメント間のシール構造において、前記シール部材は、前記拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が、前記圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなっていることを特徴としている。
【００１５】
このような特徴により、基板上に積層された弾性材は変形し難く、弾性材が拡幅セグメントのリング間端面の全面に亘って隙間無く密着される。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載のセグメント間のシール構造において、前記シール部材と前記接合セグメントとの間を止水する止水部材が備えられていることを特徴としている。
【００１７】
このような特徴により、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に形成された隙間が止水部材によって塞がれる。特に、シール部材を拡幅セグメントのリング間端面に大きな圧力で押し付けることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に隙間があいた場合に、当該隙間が塞がれる。
【００１８】
請求項５記載の発明は、坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール方法において、前記拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材を、地下水圧と同等の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付け、拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅した後は、前記シール部材を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けることを特徴としている。
【００１９】
このような特徴により、拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、地下水の浸入を防ぐための必要最低限な圧力でシール部材が拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられ、シール部材の圧力が必要以上に大きくならない。一方、拡幅セグメントが拡幅若しくは縮幅した後は、シール部材が将来のリング間の目開きが生じた場合にも止水性を確保できる程度の膨大な圧力で拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るセグメント間のシール構造およびシール方法によれば、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際のシール部材の圧力と拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力とがそれぞれ最適な圧力に設定されるため、拡幅セグメントを拡幅或いは縮幅する際にシール部材の圧力を必要以上に大きくする必要がなく、シール部材が破損することを防止することができるとともに、拡幅或いは縮幅した後のシール部材の圧力を膨大な圧力に調整することができ、将来、目開きが生じた場合でもセグメントのリング間の止水性を確保することができる。
【００２１】
また、接合セグメントのリング間端面に、接合セグメントの周方向に沿って凹部を形成し、この凹部の中にシール部材を出入り可能に嵌合させることで、接合セグメントが拡幅セグメントに接合されてないときには、シール部材が凹部内に収容されて接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態になり、また、接合セグメントを拡幅セグメントに接合させたときには、シール部材が凹部内から突出された状態となる。このように、シール部材は必要なときだけ突出するようになっているため、取り付け時やその他のときにシール部材が破損し難くなり、シール部材の破損を防止することができる。また、シールド機を掘進させるために、接合セグメントのリング間端面から反力をとる場合に、シール部材が凹部内に収容されて接合セグメントのリング間端面から殆ど突出しない或いは全く突出しない状態にすることで、シール部材がシールド機の反力をとる部分によって潰されることがなく、シール部材の破損を防止することができる。
【００２２】
また、拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなるシール部材を使用することで、基板上に積層された弾性材は変形し難く、弾性材が拡幅セグメントのリング間端面の全面に亘って隙間無く密着されるため、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性を確保することができる。
【００２３】
また、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間を止水する止水部材を備えることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に形成された隙間が止水部材によって塞がれるため、シール部材を拡幅セグメントのリング間端面に大きな圧力で押し付けることで、シール部材と接合セグメントのリング間端面との間に隙間があいた場合にも当該隙間が塞がれ、拡幅セグメントと接合セグメントとのリング間の止水性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の第１，第２の実施の形態について、図面に基いて説明する。
【００２５】
［第１の実施の形態］
図１はシールド機Ｘによって掘削されたトンネルＴ内に覆工２を組み立てる状況を表した平面図であり、図２は組み立てられた覆工２を表す斜視図である。
図１，図２に示すように、地山の中には、シールド機Ｘによって断面円形状のトンネルＴが掘削されており、このトンネルＴの一部には、トンネルＴの幅方向に拡幅された断面小判形状の拡幅部Ｔ´が形成されている。
【００２６】
トンネルＴ内には、トンネルＴの内壁面を覆う覆工２が組み立てられている。この覆工２は、複数の環（リング）状のセグメント３…，４…をトンネルＴの軸線方向に連結させた構成からなり、各セグメント３…，４…はトンネルＴの内壁面に沿ってそれぞれ配設されている。セグメント３…，４…には、断面円形状のトンネルＴの内壁面に沿って形成される断面形状円形の通常の円形セグメント３…と断面小判形状の拡幅部Ｔ´の内壁面に沿って形成される断面小判形状の拡幅セグメント４…とがある。
【００２７】
図３（ａ）は図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、拡幅セグメント４…が拡幅される前の状態（縮幅状態）にあるときの図であり、図３（ｂ）は図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、拡幅セグメント４…が拡幅された後の状態（拡幅状態）にあるときの図である。
【００２８】
図２，図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、円形セグメント３…は、弓形に形成された複数のセグメント部材５…を環状に組み立てた構成からなっている。各セグメント部材５…の端面のうち、円形セグメント３の軸線方向に沿って延在する直線的な端面（部材間端面５ａ）には、図示せぬ孔が複数あけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるセグメント継手６…によって、隣接するセグメント部材５，５同士は接合されている。
【００２９】
拡幅セグメント４…は、トンネルＴの拡幅部Ｔ´の天井面に対向する上基部セグメント７と、拡幅部Ｔ´の底面に対向する下基部セグメント８と、拡幅部Ｔ´の両側の側壁面にそれぞれ対向する移動自在の移動セグメント９，９とから構成されている。拡幅セグメント４は、両側の移動セグメント９，９をそれぞれトンネルＴの幅方向に移動させることで拡幅・縮幅される。移動セグメント９，９は、弓形に形成された複数のセグメント部材１０…を半円弧状に組み立てた構成からなっている。各セグメント部材１０…の端面のうち、拡幅セグメント４の軸線方向に沿って延在する直線的な端面（部材間端面１０ａ）には、図示せぬ複数の孔があけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるセグメント継手１１…によって、隣接するセグメント部材１０，１０同士は接合されている。
【００３０】
円形セグメント３の端面（リング間端面３ａ）、つまり各セグメント部材５…の端面のうち円形セグメント３の周方向に延在する円弧状の端面、および、拡幅セグメント４の端面（リング間端面４ａ）、つまり各セグメント部材１０…の端面のうち拡幅セグメント４の周方向に延在する円弧状の端面には、図示せぬ複数の孔がそれぞれあけられており、この孔に挿装されるボルト等からなるリング間継手１２…によって、隣接する円形セグメント３，３同士、隣接する拡幅セグメント４，４同士が各々接合されている。
【００３１】
図４は拡幅セグメント４に接合される円形セグメント（接合セグメント３´）を表した斜視図であり、図５は接合セグメント３´の内側面の拡大斜視図であり、図６は拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間を止水するシール構造を表した拡大断面図である。なお、図４には後述するシリンダー１４が省略されて図示されてなく、また、図５には後述するシール部材１３が省略されて図示されていない。
【００３２】
図３（ａ），図３（ｂ），図４，図５，図６に示すように、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間を止水するシール構造は、互いに対向する拡幅セグメント４のリング間端面４ａと接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に介在されたシール部材１３と、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるシリンダー（圧力調整手段）１４と、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間を止水するＯリング（止水部材）１５とから構成されている。
【００３３】
シール部材１３は、接合セグメント３´の周方向に沿って延在する薄板状の部材であり、シリンダー１４によって押圧される基板１８上に、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される弾性材１７を積層させた構成からなっている。また、シール部材１３は、接合セグメント３´のリング間端面３ａに形成されて接合セグメント３´の周方向に沿って延在する環状の凹部１６内に出入り可能に嵌合されており、シール部材１３の厚さは、凹部１６の深さは同等或いは凹部１６の深さより薄くなっている。また、シール部材１３は、止水性を確保できる継手具１９を介して複数の円弧状の部材１３ａ…を環状に連結した構成からなっており、シール部材１３を構成する部材１３ａ…の継手箇所は、接合セグメント３´や拡幅セグメント４を構成するセグメント部材５…，１０…の継手箇所と位置をずらしてある。
【００３４】
シリンダー１４は、シール部材１３を拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けるとともに、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けたシール部材１３の圧力を調整するものである。シリンダー１４は、接合セグメント３´側に配置されており、接合セグメント３´の内側面に設けられている。シリンダー１４のピストン２０は、接合セグメント３´のリング間端面３ａに形成された凹部１６の底面を貫通して設けられており、凹部１６の底面には、ピストン２０を挿通させるための孔２１が形成されている。ピストン２０の先端は、前記孔２１を挿通してシール部材１３の基板１８に接合されている。また、シリンダー１４は、所定の間隔をあけて複数平行に並べられており、複数のシリンダー１４…は、接合セグメント３´の縦リブ（接合セグメント３´の軸線方向に沿って延在するリブ）２２…間に配置されている。
【００３５】
Ｏリング１５は、例えばゴム系材料等の弾性材料からなる止水部材であり、シール部材１３の両側面に沿ってそれぞれ設けられており、シール部材１３の両側面と当該両側面にそれぞれ対向する凹部１６の両側面との間に介在されている。
【００３６】
図７は拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。図７に示すように、複数のシリンダー１４…の間には、隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合するリング間継手２３…が配設されている。このリング間継手２３…は、両端に雄ネジが切られたボルト２４と、このボルト２４の両端に螺合されるナット２５，２５と、ワッシャ２６とから構成されており、ボルト２４を、接合セグメント３´のリング間端面３ａ（凹部１６の底面）に形成された孔２７と拡幅セグメント４のリング間端面４ａに形成された孔２８とシール部材１３に形成された孔２９とにそれぞれ挿通させ、両側からナット２５，２５で締結する構成からなっている。拡幅セグメント４のリング間端面４ａには、縮幅状態のときにボルト２４を挿通させる孔２８ａと、拡幅状態のときにボルト２４を挿通させる孔２８ｂとがそれぞれ形成されている。
【００３７】
次に、上記した構成からなる拡幅セグメント４を拡幅する際の接合セグメント３´と拡幅セグメント４とのリング間のシール方法について説明する。
【００３８】
まず、図１に示すように、シールド機Ｘを掘進させてトンネルＴを掘削するとともに、掘削されたトンネルＴ内にセグメント３，４を順次組み立てていく。このとき、トンネルＴの拡幅部Ｔ´の箇所には拡幅セグメント４を組み立てる。このとき、拡幅セグメント４は、図３（ａ）に示す縮幅状態になっており、その断面形状は円形セグメント３と同じ円形になっている。
【００３９】
次に、図６に示すように、シリンダー１４によって、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられるシール部材１３の圧力Ｐ１を、拡幅セグメント４の外側で湧き出る地下水圧Ｐ２と同等の圧力に調整する。具体的には、地下水圧Ｐ２が０．６Ｍｐａの場合は、シール部材１３が０．６Ｍｐａの圧力で拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押し付けるようにシリンダー１４を調整する。なお、シリンダー１４によるシール部材１３の圧力Ｐ１の調整を、拡幅セグメント４の拡幅直前に行ってもよく、或いは、接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合させた組立当初に行ってもよい。
【００４０】
次に、隣接する拡幅セグメント４，４同士を接合するリング間継手１２…や隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とを接合するリング間継手２３…をそれぞれ取り外し、拡幅セグメント４をトンネルＴの幅方向に拡幅させ、図３（ｂ）に示す拡幅状態にする。このとき、上述した方法によってシール部材１３の圧力Ｐ１は調整されており、シール部材１３は地下水圧Ｐ２と同等の圧力Ｐ１で拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押し付けている。
【００４１】
次に、拡幅セグメント４を拡幅させた後、図８に示すように、シリンダー１４によって、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けられるシール部材１３の圧力Ｐ１を増大させ、将来のリング間（接合セグメント３´のリング間端面３ａと拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間）に目開きＤが生じた場合にも止水性を確保できる程度の圧力Ｐ１´に調整する。具体的には、将来の目開き量（例えば２ｍｍ）を想定し、その目開きＤが生じた場合にも地下水圧Ｐ２と同等以上の圧力でシール部材１３が拡幅セグメント４のリング間端面４ａを押圧するように、シリンダー１４を調整する。
【００４２】
また、拡幅セグメント４を拡幅させた後、その拡幅された位置で、リング間継手１２…，２３…を取り付け、隣接する拡幅セグメント４，４同士および隣接する接合セグメント３´と拡幅セグメント４とをそれぞれ接合する。
最後に、図示せぬ注入口から、シール部材１３の裏側に形成された凹部１６の内部空間の中に、充填性に優れた樹脂剤などからなる裏込め材２９を充填する。
【００４３】
上記した構成からなるセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法によれば、拡幅セグメント４を拡幅する際のシール部材１３の圧力Ｐ１と拡幅した後のシール部材１３の圧力Ｐ１´とがそれぞれ最適な圧力に設定されるため、拡幅セグメント４を拡幅する際にシール部材１３の圧力Ｐ１を必要以上に大きくする必要がなく、シール部材１３が破損することを防止することができる。また、拡幅した後のシール部材１３の圧力Ｐ´を膨大な圧力に調整することができ、将来、目開きＤが生じた場合でも接合セグメント３´と拡幅セグメント４とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４４】
また、接合セグメント３´のリング間端面３ａに凹部１６を形成し、この凹部１６の中にシール部材１３を出入り可能に嵌合させることで、接合セグメント３´が拡幅セグメント４に接合されてないときには、シール部材１３が凹部１６内に収容されてシール部材１３の弾性材１７の表面と接合セグメント３´のリング間端面３ａとが面一になり、接合セグメント３´のリング間端面から全く突出しない状態になる。また、接合セグメント３´を拡幅セグメント４に接合させたときには、シール部材１３が凹部１６内から突出された状態となる。このように、シール部材１３は必要なときだけ突出するようになっているため、取り付け時やその他のときにシール部材１３が破損し難くなり、シール部材１３の破損を防止することができる。
【００４５】
また、図１，図９に示すように、シールド機Ｘを掘進させるために、接合セグメント３´のリング間端面３ａから反力をとる場合に、シール部材１３が凹部１６内に収容されて接合セグメント３´のリング間端面３ａから全く突出しない状態にすることで、シール部材１３がシールド機Ｘの反力をとるスプレッダーＸ´によって潰されることがなく、シール部材１３の破損を防止することができる。
【００４６】
また、シール部材１３は、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される弾性材１７がシリンダー１４によって押圧される基板１８上に積層された構成からなるため、基板１８上に積層された弾性材１７は変形し難く、弾性材１７が拡幅セグメント４のリング間端面４ａの全面に亘って隙間無く密着される。これによって、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４７】
また、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間を止水するＯリング１５が備えられているため、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に形成された隙間がＯリング１５によって塞がれるため、シール部材１３を大きな圧力で拡幅セグメント４のリング間端面４ａに押し付けることで、シール部材１３と接合セグメント３´のリング間端面３ａとの間に隙間があいた場合にも当該隙間が塞がれる。これによって、拡幅セグメント４と接合セグメント３´とのリング間の止水性を確保することができる。
【００４８】
［第２の実施の形態］
次に本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の第２の実施の形態について説明する。
【００４９】
図１０は拡幅セグメント４…が拡幅される前の状態（縮幅状態）にあるときの図であり、図１１は拡幅セグメント４…が拡幅された後の状態（拡幅状態）にあるときの図である。なお、第２の実施の形態の構成のうち、上述した第１の実施の形態と同様の構成については同じ符号を付すことでその説明を省略する。
【００５０】
図１０，図１１に示すように、シール部材１１３の基板１１８には、シール部材１１３の延在方向に沿って延在する断面凹状の溝１１８ａ，１１８ｂが間隔をあけて２本平行に形成されている。これらの溝１１８ａ，１１８ｂ内には、溝１１８ａ，１１８ｂに沿って延在する弾性材１１７，１１７がそれぞれ付設されている。この弾性材１１７，１１７は基板１１８の表面よりも突出して設けられており、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着される。
【００５１】
また、基板１１８には、拡幅セグメント４のリング間端面４ａに密着された際に、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填性に優れた充填材１３０を充填するための充填手段１３１が備えられている。この充填手段１３１は、基板１１８を貫通する注入孔１３２と、基板１１８の裏面側で注入孔１３２に連通されたジョイント１３３と、このジョイント１３３を介して注入孔１３２に接続されるチューブ１３４とから構成されている。
【００５２】
注入孔１３２は、２本の溝１１８ａ，１１８ｂの間の位置に形成されている。チューブ１３４は、充填材１３０を圧送する図示せぬ圧送手段に接続されており、必要に応じてジョイント１３３から取り外し自在な構成になっている。
【００５３】
上記した構成からなるシール部材１１３を備えたセグメント間のシール構造では、２本の弾性材１１７，１１７のうち何れか一方が損傷して止水性を確保することができなくなった場合に、図示せぬ圧送手段によって充填材１３０を圧送し、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填材１３０を充填し、新たなシール部を形成することができる。なお、チューブ１３４は充填材１３０を注入するときだけジョイント１３３に接続させればよく、通常はチューブ１３４は外されている。
【００５４】
また、上記した構成からなるシール部材１１３を備えたセグメント間のシール構造では、弾性材１１７が損傷した場合に限らず、拡幅セグメント４を拡幅した後に充填材１３０を充填させてもよい。具体的には、拡幅セグメント４を拡幅した後、ジョイント１３３にチューブ１３４を差し込んで接続し、図示せぬ圧送手段によって充填材１３０を圧送し、基板１１８と拡幅セグメント４のリング間端面４ａとの間であって２本の弾性材１１７，１１７の間に充填材１３０を充填し、新たなシール部を形成する。これによって、拡幅後の止水性能を向上させることができる。
【００５５】
以上、本発明に係るセグメント間のシール構造およびセグメント間のシール方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、拡幅セグメント４を拡幅する場合について説明したが、本発明は、拡幅セグメントを縮幅させる場合でもよい。
【００５６】
また、上記した実施の形態では、圧力調整手段としてシリンダー１４を使用しているが、本発明は、圧力調整手段としてネジ式ジャッキ機構やパンタグラフ機構、ボールネジ機構、バネによる付勢機構等を使用してもよい。また、拡幅セグメントの拡幅・縮幅後に、圧力調整手段によって、シール部材の圧力を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力に調整した後、圧力調整手段をサポートパイプに盛り替えてもよい。
【００５７】
また、上記した実施の形態では、シール部材１３と接合セグメント３´との間を止水する止水部材としてＯリング１５が使用されているが、本発明は、シール部材と接合セグメントとの間に介在されるゴムパッキンや、シール部材と接合セグメントとの隙間を塞ぐ薄布状のゴムカバーでもよく、その他の構成からなる止水部材であってもよい。
【００５８】
また、本発明は、接合セグメントのリング間端面に凹部が形成されていなくてもよく、或いは弾性材と基板とからなるシール部材以外のシール部材であってもよく、止水部材が備えられていなくてもよく、上記した構成を適宜組み合わせた構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのセグメント組立状況を表した平面図である。
【図２】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための組み立てられたセグメントの斜視図である。
【図３】図１に示すＡ−Ａ間の断面図であり、（ａ）は拡幅セグメントが拡幅される前の状態の図であり、（ｂ）は拡幅セグメントが拡幅された後の状態の図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための接合セグメントを表した斜視図である。
【図５】本発明に係る第１の実施の形態を説明するための接合セグメントの拡大斜視図である。
【図６】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間のシール構造を表した拡大断面図である。
【図７】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【図８】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのリング間のシール方法を表した拡大断面図である。
【図９】本発明に係る第１の実施の形態を説明するためのシールド機を掘進させる際の接合セグメントを表した拡大断面図である。
【図１０】本発明に係る第２の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態を説明するためのリング間の接合構造を表した拡大断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
３´ 接合セグメント
３ａ （接合セグメントの）リング間端面
４ 拡幅セグメント
４ａ （拡幅セグメントの）リング間端面
１３，１１３ シール部材
１４ シリンダー（圧力調整手段）
１５ Ｏリング（止水部材）
１６ 凹部
１７，１１７ 弾性材
１８，１１８ 基板
Ｔ トンネル（坑）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、
互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに、前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材と、
該シール部材を前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けるとともに、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられた前記シール部材の圧力を調整する圧力調整手段と
が備えられていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項２】
請求項１記載のセグメント間のシール構造において、
前記接合セグメントのリング間端面には、前記接合セグメントの周方向に沿って凹部が形成され、該凹部の中に、前記シール部材が出入り可能に嵌合されていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のセグメント間のシール構造において、
前記シール部材は、前記拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が、前記圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなっていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のセグメント間のシール構造において、
前記シール部材と前記接合セグメントとの間を止水する止水部材が備えられていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項５】
坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール方法において、
前記拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材を、地下水圧と同等の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付け、
拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅した後は、前記シール部材を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けることを特徴とするセグメント間のシール方法。
【請求項１】
坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール構造において、
互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに、前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材と、
該シール部材を前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けるとともに、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けられた前記シール部材の圧力を調整する圧力調整手段と
が備えられていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項２】
請求項１記載のセグメント間のシール構造において、
前記接合セグメントのリング間端面には、前記接合セグメントの周方向に沿って凹部が形成され、該凹部の中に、前記シール部材が出入り可能に嵌合されていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項３】
請求項１または２記載のセグメント間のシール構造において、
前記シール部材は、前記拡幅セグメントのリング間端面に密着される弾性材が、前記圧力調整手段によって押圧される基板上に積層された構成からなっていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のセグメント間のシール構造において、
前記シール部材と前記接合セグメントとの間を止水する止水部材が備えられていることを特徴とするセグメント間のシール構造。
【請求項５】
坑の半径方向に拡幅若しくは縮幅するリング状の拡幅セグメントと該拡幅セグメントに接合されるリング状の接合セグメントとのリング間を止水するセグメント間のシール方法において、
前記拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅するときは、互いに対向する前記拡幅セグメントのリング間端面と前記接合セグメントのリング間端面との間に介在されているとともに前記接合セグメントの周方向に沿って延在するシール部材を、地下水圧と同等の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付け、
拡幅セグメントを拡幅若しくは縮幅した後は、前記シール部材を、将来のリング間の目開き時にも止水性を確保できる程度の圧力で、前記拡幅セグメントのリング間端面に押し付けることを特徴とするセグメント間のシール方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−５１４３３（Ｐ２００７−５１４３３Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３５７１２（Ｐ２００５−２３５７１２）
【出願日】平成１７年８月１６日（２００５．８．１６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１６日（２００５．８．１６）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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