中空体の推進に用いるシール装置及びその止水体

【課題】土留め壁を備える坑内から管のような中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置において、中空体の軸線周りの又は軸線が移動する広範な動きを可能にすること。
【解決手段】シール装置は、土留め壁に水密的に取り付けられる、中空体を受け入れる開口を有する坑口プレートと、中空体の外周面に取り付けられる環状の止水体と、坑口プレートに取り付けられる、中空体を受け入れる開口を有する保持プレートとを有し、止水体は前記坑口プレートと前記保持プレートとの間に止水機能を維持しつつ移動可能に保持される。この止水体は、第１及び第２のシール部材と、前記両シール部材を保持する複数の分割部材とからなり、各分割部材はその内周面に前記第１のシール部材を受け入れる、その相対する両側面の少なくとも一方に前記第２のシール部材を受け入れ、分割部材は結合手段により分離可能に結合することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の断面形状を有する管やカルバートのような中空体をトンネル、立坑、横坑、斜坑等から推進する際に、地下水が坑内に侵入するのを阻止するために装備されるシール装置および該シール装置に用いる止水体に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水の水位にもよるが、発進坑内から到達坑内へ向けて管のような中空体を推進させる場合、その発進時における坑内への地下水の侵入は避けがたいため、予めその進入を阻止するための止水構造を設置するのが一般である。
【０００３】
従来、この種の止水構造には、当然ながら、主として止水機能が問われてきた。従来の止水構造の一つに、管の一部をスポンジ製のシートで取り巻き、このシートを周囲から締め具で締め、さらにこの締め具の周囲に型枠を配置してコンクリート又はモルタルを充填し、その固化物で管の回りにシートを固定するものがある。この止水構造では、コンクリートやモルタルの固化物は土留め壁に付着し、管又はシートと土留め璧との間からの地下水の侵入を阻止するため、止水機能には優れている。しかし、この止水構造において、管はその径方向への移動が固化物によって抑制されているため、シートの圧縮範囲という微小範囲でしか動くことができない。このため、管は、これが動くとき、シートを強く圧縮して破壊し、そのシール機能を失わせるおそれがある。
【０００４】
そのシール機能を失わせるような事態は、推進中における管の動きによって起こる。その管の動きとは、管を継ぎ足しながら一本の管路を地中に形成する場合、複数の管を継手により連結して並列的に順次推進してパイプルーフを形成する場合等において、地盤の地質は一定でないことにより管がその各部で受ける推進抵抗にばらつきがあること、管に対する推進力は必ずしも管の軸線方向に均一に及ぼされるとはかぎらず、ときに偏心して及ぼされること等の理由で生じるローリング、ピッチング、その他の動きであり、坑内では管軸線の移動を伴う管の運動又は軸線周りに角度的に移動する間の運動として現れる。この運動を抑制するとき、上記のように、シートを強く圧縮して破壊し、そのシール機能を失わせる結果となる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１８７５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、土留め壁を備える坑内から管のような中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置において、中空体の広範な移動を可能にすることにある。
【０００７】
また、本発明の他の目的は、この種シール装置の設置作業の能率を高めることにある。
【０００８】
さらに、本発明の他の目的は、この種シール装置の耐久性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
土留め壁を備える坑内から中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置及びこれに用いる止水体を提供する本発明は、その目的を達成するために、シール装置について、中空体がその中心軸線を移動するように動くことができまたその中心軸線の周りに角度的に移動するように動くことができるように、したがって、止水体が中空体と共に移動することができるように保持することを基本構想とし、また、止水体について、坑内又は坑外において中空体の外周で結合することができるように、現場施工によらない部品によって構成することを基本構想とする。
【００１０】
本発明に係るシール装置は、土留め壁に水密的に取り付けられる、中空体を受け入れる開口を有する坑口プレートと、前記中空体の外周面に取り付けられる止水体と、前記坑口プレートに取り付けられる、前記中空体を受け入れる開口を有する保持プレートとを含み、前記止水体は前記坑口プレートと前記保持プレートとの間に移動可能に保持される。
【００１１】
また、本発明に係る止水体は、それぞれが、内周面に内周溝を有し、内側面に周溝を有する複数の分割部材と、前記内周溝に配置された第１のシール部材と、前記周溝に配置された第２のシール部材と、前記分割部材を一体に結合する手段とを含む。この結合手段は、各分割部材の両端のそれぞれに設けられたフランジと、該フランジに設けられたボルト穴とを含み、前記分割部材は前記ボルト穴を経るボルトとナットとにより一体に結合される。これに代え、結合手段は、各分割部材の外周に設けられた溝と、該溝に配置される鋼線とを含み、前記分割部材を前記鋼線により一体に結合することもできる。
【００１２】
別な態様によれば、止水体は、ほぼ矩形の横断面形状を有し、外周面に溝が設けられた環状のシール部材と、前記溝に受け入れられる補強ワイヤとからなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、止水状態を保ったまま、止水体を中空体と共に坑口プレートと保持プレートとの間で移動させることができる。止水体の中空体と共にする移動には、中空体軸線周りの角度的運動のほか、その軸線を移動させる運動が含まれる。この移動は、止水体の外周にその運動を妨げるものがないことにより広範に行うことができる。
【００１４】
また、本発明によれば、止水構造を完成させるために坑内の発進口でのコンクリート打設やその固化を待つ必要はなく、止水体は坑内の発進口近傍において中空体に組み付けることも、坑内外において組み付けることも可能であり、作業能率を著しく向上させることができる。
【００１５】
さらに、本発明によれば、止水体を構成するシール部材は、水密性と耐磨耗性に優れた種々の合成材料によって製造することができ、しかも現場施工によるコンクリートなどの付着もないことから、耐久性が高く、管推進に繰り返し供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１，２に示すように、シール装置１０は、地山１２の崩壊を防ぐ土留め壁１４を備える坑内１６から中空体１８を推進する際に地下水が坑内に侵入するのを阻止するために、土留め璧１４及び中空体１８に関連して設置される。シール装置１０は、全体に、坑口プレート２０と、止水体２２と、保持プレート２４とを含む。
【００１７】
坑口プレート２０は、中空体１８を受け入れる開口２６を有し、土留め壁１４に取付けフレーム１５を介して水密的に取り付けられている。止水体２２は、中空体１８の外周面に取り付けられている。さらに、保持プレート２４は、中空体１８を受け入れる開口２８を有し、坑口プレート２０にこれから伸びるボルト３０に螺合するナット３２により着脱可能に取り付けられている。止水体２２は、坑口プレート２０と保持プレート２４との間に、止水機能を確保しつつ移動可能に保持されている。
【００１８】
図示の例において、中空体１８は、円形の管であるが、継手付き円形管、矩形管、継手付き矩形管、継手付きの円形又は矩形の多連管等であってもよい。ここにいう継手付き管は、該管の相対する両側の一方に雄形の、他方に雌形の継手を有するもののほか、両側とも雌形（図１４、１７）のものや両側とも雄形のものが含まれる。
【００１９】
また、図示の例において、土留め壁１４は鋼矢板から成り、坑口プレート２０は取付けフレーム１５を介して土留め璧に溶接された鋼板から成る。取付けフレーム１５は、四角形で、平行な１対のＨ型鋼１５ａとこれに溶接された平行な１対の鋼板１５ｂとからなり、全体に山止め壁１４に溶接されている。山止め壁１４と坑口プレート２０との間で止水性を確保することが必要であるが、図１，２の例に代え、坑口プレート２０は鋼製の山止め壁１４に取付けフレームを介さずに直接溶接してもよい。また、山止め壁は、コンクリートや泥水固化物のような固化物によって形成することもできる。この場合、取付けフレーム１５又は坑口プレート２０をアンカーボルト（図示せず）により山止め壁１４に固定する。
【００２０】
図３，４に示すように、坑口プレート２０から伸びるボルト３０（図示の例では１２本）は、坑口プレートの周囲に、開口２６の軸線に平行に配置され、その頭部が坑口プレートに溶接されている。保持プレート２４は、図５に示すように、坑口プレート２０に設けられたボルト３０に対応する位置に該ボルトを受け入れるボルト穴３４を有する。
【００２１】
（止水体の実施例１）
図６，７を参照するに、止水体２２は、無端の、すなわち環状の第１及び第２のシール部材３６，３８と、一体に結合されたとき両シール部材３６，３８を環状に保持する複数(図示の例では３つ)の分割部材４０と、分割部材を一体に結合する手段とを含む。各分割部材４０は、図９に示すように、その内周面に第１のシール部材３６を受け入れる内周溝４２を有し、内側面に第２のシール部材３８を受け入れる周溝４４を有する。また、各分割部材４０は、結合手段として、その両端のそれぞれにボルト穴４６を有するフランジ４８を有する。すべての分割部材４０はボルト・ナット５０（図６）により一体にかつ分離可能に結合される。分割部材４０を一体にかつ分離可能に結合する手段の他の例は、各分割部材の外周に設けられた溝に鋼線を配置し、これを締めて結合するもので、この溝と鋼線(いずれも図示せず)とは、後に説明する止水体５４の外周に設けられた溝とこれに配置された締め付けワイヤ５６との関係に似ている(図１２)。
【００２２】
図１を再び参照するに、止水体２２の第１のシール部材３６は中空体１８の外周面に、また第２のシール部材３８は坑口プレート２０の外面にそれぞれ接触した状態で坑口プレート２０と保持プレート２４との間に保持されており、地下水が山止め壁１４と、取付けフレーム１５と、坑口プレート２０と、中空体１８との間から坑内１６に侵入するのを阻止している。
【００２３】
変形例として、各分割部材４０の相対する両側面、すなわち内側面及び外側面のそれぞれに周溝を設け、内側面の周溝に第２のシール部材３８を配置し、外側面の周溝にコンタクト部材５２（図２０）を配置してもよい。コンタクト部材５２はシール性を備える必要はないが、シール部材３８と同じ摩擦係数の材料であることが好ましい。このため、シール部材３８と同じ材質の材料を配置することができる。
【００２４】
（止水体の実施例２）
図１０，１１に示す例では、３つの分割部材４０のそれぞれに有端の、すなわち円弧状のシール部材３６１，３８１が配置されている。止水体２２は３つの分割部材４０を有し、各分割部材は内周面に内周溝を有し、該内周溝に第１のシール部材３６１が配置されている。また、各分割部材４０の内側面に設けられた周溝に第２のシール部材３８１が配置され、外側面に設けられた周溝にコンタクト部材５２１が配置されている。先に説明した実施例におけると同様に、各分割部材４０は、結合手段として、その両端のそれぞれにボルト穴４６を有するフランジ４８を備える。分割部材２２は、中空体の１８の周りでボルト・ナット５０（図６）により一体に結合される。結合状態は、シール部材３６１，３８１及びコンタクト部材５２１が一体でなく、連続している点を除き、図６の例におけると同様である。分割部材４０の結合手段として、前記した溝とこれに配置される締め付け用鋼線を用いることもできる。
【００２５】
（止水体の実施例３）
図１２，１３に示す例では、止水体２２は２部品で構成されている。止水体２２は、ほぼ矩形の横断面形状を有し、外周面に溝が形成された環状のシール部材５４と、図１２に示した使用時にその溝に受け入れられる補強ワイヤ５６とから成る。シール部材５４は合成ゴム製である。
【００２６】
図１４，１５を参照するに、これらは、継手６０，６２を有する円形の管である中空体１８１の場合における、図２，６に相当する図であり、保持プレート２４の開口２８１と同じ形状の開口が坑口プレート（図示せず）にも形成されている。継手６０，６２はいずれも雌形であるが、双方を雄形とすることも、また一方を雄形とし他方を雌形とすることもできる。止水体２２は、全体が継手付きの管１８１の外周に取り付けることができるように形状付けられた３つの分割部材４０，４０１，４０１から成る（図１５）。この分割部材の結合手段は、前記したボルト・ナットを用いるもの及び鋼線を用いるものを使用することができる。継手付きの管である中空体１８１に用いる止水体２２も、前記した２つの実施例におけると同様に、種々の構成を採ることができる。
【００２７】
矩形の断面形状を有する管である中空体１８２に用いる止水体２２は、図１６に示すようにそれぞれが同形の４つの分割部材から成る。他方、連結部材６４により連結された、継手６０，６２を有する円形の２連管である中空体１８３に用いる止水体２２は、図１７に示すように、異形の４つの分割部材から成る。図示の例において、継手６０，６２はいずれも雌形であるが、双方を雄形とすることも、また一方を雄形とし他方を雌形とすることもできる。中空体１８２に用いる止水体２２も、前記した３つの実施例におけると同様に、種々の構成を採ることができる。
【００２８】
次に、止水体の実施例１の変形例に示した、環状の第１及び第２のシール部材３６，３８及びコンタクト部材５２と、これらの部材を環状に保持する分割部材４０とを含む止水体２２に例を取り、止水体の中空体への取付けについて説明する。まず、図１８に示すように、山止め壁１４に取付けフレーム１５を介して溶接した坑口プレート２０の近傍、又は坑外において、中空体１８の端部外周に保持プレート２４のほか、いずれも環状のコンタクト部材５２、第１シール部材３６及び第２シール部材３８を嵌め合わせる。さらに、３つの分割部材４０を中空体１８の外周の所定位置、例えば、第１シール部材３６とコンタクト部材５２との間に仮に置き(図１８)、ここから、全ての分割部材４０をその内周溝４２に第１のシール部材３６を受け入れるように該シール部材上に位置決める（図１９）。さらに、分割部材４０の周溝４４に第２のシール部材を嵌め込み、反対側の周溝４４’にコンタクト部材５２を嵌め込む。この状態で各分割部材４０のフランジ４８は突き合わされ、全ての分割部材４０はボルト穴４６を経るボルト・ナット５０により結合される。こうして、止水体２２が中空体１８の外周で完成し、該止水体はその第１シール部材３６の内周面と中空体１８の外周面との間に水密性を確保する。その後、止水体２２は、中空体１８の発進状態において、図２０示すように、坑口プレート２０と保持プレート２４との間に挟持される。
【００２９】
止水体の実施例２の、環状のシール部材を使用しないで、３つの分割部材４０のそれぞれに非環状の、すなわち有端のシール部材が配置されている止水体２２（図１０，１１）は、３つの分割部材４０を中空体の周りでボルト・ナット５０（図６）により結合し、該中空体に取り付けることができる。
【００３０】
また、止水体の実施例３の、２部品で構成された止水体２２は、先に説明した実施例１の変形例におけると同様に、中空体１８に環状のシール部材５４を嵌合させ、その後シール部材５４の外周溝に補強ワイヤ５６を配置し、これを締めてシール部材５４を中空体１８に固定する（図１２）。
【００３１】
図２０に示した状態において、中空体１８は、先端が地中に、後端が坑内にある状態の下で、第１及び第２のシール部材３６，３８によって止水状態を保ったまま、止水体２２を中空体１８と共に坑口プレート２０と保持プレート２４との間で自由に移動させることができる。中空体１８に対する推進抵抗のばらつき、中空体への偏心的な推進力の付与等による、止水体２２の中空体１８と共にする移動には、中空体軸線周りの角度的移動のほか、その軸線を移動させる移動があるが、これらの移動は、止水体２２の外周にその運動を拘束するものがないことから、広範に行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施例に係るシール装置が配置された坑内の発進坑口の部分縦断面図。
【図２】図１に示したシール装置の正面図。
【図３】図１に示したシール装置を構成する坑口プレートの正面図。
【図４】図３の線４−４に沿って得た坑口プレートの縦断面図。
【図５】図１に示したシール装置を構成する保持プレートの正面図。
【図６】図１に示したシール装置を構成する止水体の側面図。
【図７】図６の線７−７に沿って得た止水体の中央断面図。
【図８】図６に示した止水体を構成する分割体を結合解除状態で示す、分解正面図。
【図９】図８の線９−９に沿って得た止水体の中央断面図。
【図１０】止水体の第２の実施例を示す、図８と同様の分解正面図。
【図１１】図１０に示した止水体の、図９と同様の中央断面図。
【図１２】止水体の第３の実施例を示す、図１と同様の縦断面図。
【図１３】図１２に示した実施例についての、図２と同様の正面図。
【図１４】継手付き円形管である中空体とこれに取り付けられた止水体を示す、図２と同様の正面図。
【図１５】図１４に示した止水体の正面図。
【図１６】矩形の管である中空体とこれに取り付けられた止水体を示す、図２と同様の正面図。
【図１７】継手付きの２連の円形管である中空体とこれに取り付けられた止水体を示す、図２と同様の正面図。
【図１８】止水体の中空体への取付けの第１段階を示す断面図。
【図１９】分割部材の内周溝に第１シール部材が受け入れられた状態を示す、断面図。
【図２０】止水体が中空体の周りで結合され、中空体に固定された状態を示す、図１と同様の縦断面図。
【符号の説明】
【００３３】
１０シール装置
１４土留め壁
１６坑内
１８中空体
２０坑口プレート
２２止水体
２４保持プレート
２６，２８開口
３０，３２ボルトとナット
３６，３８シール部材
４０分割部材
４２内周溝
４４，４４’ 周溝
５０ボルト・ナット
５２コンタクト部材

【特許請求の範囲】
【請求項１】
土留め壁を備える坑内から中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置であって、前記土留め壁に水密的に取り付けられる、前記中空体を受け入れる開口を有する坑口プレートと、前記中空体の外周面に取り付けられる止水体と、前記坑口プレートに取り付けられる、前記中空体を受け入れる開口を有する保持プレートとを含み、前記止水体は前記坑口プレートと前記保持プレートとの間に移動可能に保持される、シール装置。
【請求項２】
前記中空体は円形管又は継手付き円形管である、請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記中空体は矩形管又は継手付き矩形管である、請求項１に記載のシール装置。
【請求項４】
前記中空体は継手付きの円形又は矩形の多連管である、請求項１に記載のシール装置。
【請求項５】
前記土留め壁は鋼矢板であり、前記坑口プレートは取付けフレームを介して前記鋼矢板に固定された鋼板であり、該鋼板はその周囲に取り付けられた、前記坑口プレートの開口の軸線に平行な複数のボルトを備える、請求項１に記載のシール装置。
【請求項６】
前記止水体は、それぞれが、内周面に内周溝を有し、内側面に周溝を有する複数の分割部材と、前記内周溝に配置された第１のシール部材と、前記周溝に配置された第２のシール部材と、前記分割部材を一体に結合する手段とを含む、請求項１に記載のシール装置。
【請求項７】
前記結合手段は、各分割部材の両端のそれぞれに設けられたフランジと、該フランジに設けられたボルト穴とを含み、前記分割部材は前記ボルト穴を経るボルトとナットとにより一体に結合される、請求項６に記載のシール装置。
【請求項８】
前記結合手段は、各分割部材の外周に設けられた溝と、該溝に配置される鋼線とを含み、前記分割部材は前記鋼線により一体に結合される、請求項６に記載のシール装置。
【請求項９】
前記第１及び第２のシール部材は無端の部材である、請求項６に記載のシール装置。
【請求項１０】
前記第１及び第２のシール部材は複数の有端の部材が連続して成る、請求項６に記載のシール装置。
【請求項１１】
各分割部材は、その外側面に周溝と、該周溝に配置されたコンタクト部材とを含む、請求項６ないし１０のいずれか１項に記載のシール装置。
【請求項１２】
前記止水体は、ほぼ矩形の横断面形状を有し、外周面に溝が設けられた環状のシール部材と、前記溝に受け入れられる補強ワイヤとからなる、請求項１に記載の止水装置。
【請求項１３】
前記シール部材は合成ゴム製である、請求項１２に記載のシール構造。
【請求項１４】
坑内から中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置に用いる止水体であって、それぞれが、内周面に内周溝を有し、内側面に周溝を有する複数の分割部材と、前記内周溝に配置された第１のシール部材と、前記周溝に配置された第２のシール部材と、前記分割部材を一体に結合する手段とを含む、止水体。
【請求項１５】
前記結合手段は、各分割部材の両端のそれぞれに設けられたフランジと、該フランジに設けられたボルト穴とを含み、前記分割部材は前記ボルト穴を経るボルトとナットとにより一体に結合される、請求項１４に記載のシール装置。
【請求項１６】
前記結合手段は、各分割部材の外周に設けられた溝と、該溝に配置される鋼線とを含み、前記分割部材は前記鋼線により一体に結合される、請求項１４に記載のシール装置。
【請求項１７】
前記第１及び第２のシール部材は無端の部材である、請求項１４に記載の止水体。
【請求項１８】
前記第１及び第２のシール部材は複数の線状の部材が連続して成る、請求項１４に記載のシール装置。
【請求項１９】
各分割部材は、その外側面に周溝と、該周溝に配置されたコンタクト部材とを含む、請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載の止水体。
【請求項２０】
坑内から中空体を推進する際の地下水の坑内への侵入を阻止するシール装置に用いる止水体であって、ほぼ矩形の横断面形状を有し、外周面に溝が設けられた環状のシール部材と、前記溝に受け入れられる補強ワイヤとからなる、請求項１に記載の止水体。
【請求項２１】
前記シール部材は合成ゴム製である、請求項２０に記載の止水体。

【図１】