JPH06200699A - シールド機におけるシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削されたトンネルに現場打ちするコンクリ
ートの被覆用不透水膜をシールド機内から破損を防止し
ながら引き出すと共に打設したコンクリートが機内側に
浸入するのを阻止する。 【構成】 シールド機本体１内に設けている不透水膜格
納室６の不透水膜引出口８に内外一対の弾性シール材1
1、12を装着してこれらの弾性シール材11、12により不
透水膜５を引出口８の内壁に摺接させることなく挟持状
態で引き出すと共に一方の弾性シール材12を径方向に膨
張可能にしてシール圧を増大させ、シールド機本体１の
後胴４内に組み立てられる型枠７上にコンクリート34を
打設した際にそのコンクリート34が後胴４の外周面から
機内側に回り込むのを阻止するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削中のトンネルに現
場打ちコンクリート覆工を施すと共に該コンクリート覆
工を不透水膜により被覆するようにしたシールド機にお
いて、打設したコンクリートが機内に浸入するのを防止
するシール装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シールド機により掘削された
トンネルに現場打ちコンクリート覆工を施すには、シー
ルド機の後部から適宜長さ後方部に亘るトンネル内周面
に型枠を組立て、この型枠とトンネル掘削壁面間にコン
クリートを充填することにより行っている。

【０００３】この場合、コンクリートが直接掘削地盤に
接触してコンクリートの一部が掘削地盤中に浸透し、コ
ンクリートの充填量が余分に必要として不経済であるば
かりでなく、地下水や土砂等の混入によってコンクリー
トが品質低下を引き起こして所定強度のコンクリート覆
工が得られなくなる虞れがあり、さらに、コンクリート
の固化後においては、地下水が該コンクリート覆工に浸
透してトンネル内に浸入するという問題点がある。この
ため、シールド機の後部に不透水膜格納室を設け、該不
透水膜格納室の後端のリング状引出口から筒状の不透水
膜を掘削地盤側に引き出して該不透水膜と型枠間にコン
クリートを充填することが行われるようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、不透水
膜格納室からリング状引出口を通じて掘削地盤側に不透
水膜を引き出すと、不透水膜の引出口はコンクリート打
設部側に連通しているで打設したコンクリートが該引出
口から機内側に浸入することになる。この浸入を防止す
るために、引出口を構成している対向周壁面の一方にシ
ール材を装着して不透水膜を他方の対向周壁面に圧接さ
せながら引き出しているが、周壁面との摺接によって不
透水膜が破損し、その破損箇所から地下水や土砂が打設
コンクリートに浸入して所期の目的を達成し得ないこと
になる。

【０００５】このような不透水膜の破損を防止するに
は、シール材の圧接力を小さくすればよいが、それでは
高圧で充填するコンクリートの圧力に耐えられなくなる
という問題点があった。本発明はこのような問題点を全
面的に解消し得るシールド機におけるシール装置の提供
を目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のシールド機におけるシール装置は、シール
ド機本体の後部に不透水膜格納室を設けて該不透水膜格
納室の後端部に形成しているリング状の引出口から格納
室内の不透水膜を引き出し、シールド機後方側に組み立
てられた型枠と掘削地盤との間に充填されるコンクリー
トを該不透水膜によって被覆するようにしたシールド機
において、上記不透水膜の引出口を形成している内外筒
状壁の対向面に先端部が互いに接触可能な内外シール材
を装着し、これらの内外シール材の先端面間で上記不透
水膜を挟持しながら引き出すように構成しているもので
ある。

【０００７】さらに、上記のように構成されたシール装
置において、請求項２に記載した発明は、上記内外シー
ル材を断面舌状に形成し、これらのシール材の少なくと
もいずれか一方に加圧室を設けて該加圧室内に流体圧を
作用させることにより径方向に拡縮させるように構成し
ているものであり、又、請求項３に記載した発明は、上
記加圧室を有するシール材を後部側にして出入口の前後
に夫々内外一対のシール材を配設したものであり、請求
項４に記載の発明は、内外シール材とその後方側のシー
ルド機後胴部外周面との間の空隙部に加圧流体を供給す
るように構成しているものである。

【０００８】

【作用】シールド機の後部から適宜長さ後方部に亘るト
ンネル内周面に型枠を組み立てると共にシールド機の前
進に従って格納室から引出口を通じて円筒状の不透水膜
を後方に引き出す。この時、不透水膜は引出口の内外筒
状壁の対向面に装着しているシール材の先端間に挟持さ
れた状態で内外筒状壁に摺接することなく引き出され
る。さらに、この不透水膜と上記型枠との間の空間に該
型枠の適所に設けた充填口を通じてコンクリートを充填
すると、充填したコンクリートが不透水膜の内周面に沿
って引出口側に流動するが、上記内外シール材によって
機内に浸入するのを阻止される。

【０００９】又、上記請求項２に記載しているように、
内外シール材を断面舌状に形成し、その少なくともいず
れかのシール材に流体圧を作用させて膨張させるように
すれば、コンクリート充填時における圧力に対応して両
シール材の圧着力を調整することができ、大きなコンク
リート充填圧にも拘わらず、コンクリートの浸入を確実
に阻止し得る。なお、請求項３に記載しているように、
内外一対のシール材を出入口の前後に夫々設けておくこ
とによって一層安定した状態で不透水膜の引き出しが可
能となるものである。

【００１０】さらに、請求項４に記載しているように、
内外シール材とその後方側のシールド機後胴部外周面と
の間の空隙部に加圧流体を供給するように構成しておけ
ば、該加圧流体によって不透水膜を掘削地盤に押し付け
て地盤の崩壊を防止し得ると共に、その圧力をコンクリ
ート圧密時に大きくすることによってコンクリートを打
設箇所側に押圧した状態とし、引出口側へのコンクリー
トの回りを阻止し得るものである。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
１はシールド機本体で、地盤を掘削する前胴２と、円筒
状不透水膜５の格納室６を備えた中胴３と、型枠７の組
立空間を備えた後胴４とから構成されている。中胴３に
備えている格納室６は、前胴２と同径の外筒3aと小径で
短寸の内筒3bとの前端部間に円環形状の前壁板3cを固着
すると共に内筒3bの後端に円環形状の後壁板3dを固着す
ることによって形成されてあり、この後壁板3bの外周縁
に後方に向かって後端が外筒3aの後端に達する短筒体か
らなる引出口形成用内周壁3eが一体に設けられ、該内周
壁3eと対向する外筒3aの後部を外周壁としてこれらの内
外周壁の対向面間でリング状の不透水膜引出口８を形成
してある。

【００１２】この引出口８を形成している内外筒状周壁
の対向面において、その前後部に先端部が互いに接触し
た内外一対の前部シール材９、10、及び後部シール材1
1、12を全周に亘って装着してある。これらの内外シー
ル材において、前部の内外シール材９、10はブラシシー
ルから構成されている一方、後部の内外シール材11、12
は舌状断面を有するゴム等の弾性シールパッキンより構
成されている。さらに、後部側の内外シール材11、12に
おいて、内周壁3eの外周面に装着している内側のシール
材12は、図２、図６に示すように、内周面中央部を外径
方向に湾曲させて内周壁3eとの間で加圧室13を形成して
いるリング部12a の前後端を内周壁3eに固着していると
共に該リング部12a の外周面中央部から斜め後方に向か
って断面舌状のシール部12b を突設してなり、該シール
部12b の外周面を外側のシール材11に弾性的に圧接させ
てある。

【００１３】引出口８を形成している内周壁3e内には圧
縮空気等の圧力流体供給通路14が設けられており、該通
路14の一端を上記加圧室13に連通させていると共に他端
側を格納室６内から機内の圧力流体供給源（図示せず）
に適宜な配管を通じて連通させている。又、格納室６の
内筒3bの適所は開閉可能な蓋部に形成されて格納室６内
に不透水膜５を供給可能にしている。この不透水膜５は
トンネル長さ方向に一定幅を有する円環状の膜であり、
格納室６内に配設した溶着器15によって先に引き出され
る不透水膜５の後端周縁に溶着、一体化して引出口８か
ら引き出すようにしている。

【００１４】シールド機本体１の後胴４は上記前胴２及
び中胴３よりもやゝ小径に形成された筒体からなり、そ
の前端に円環状の支持板4aの外周縁を一体的に固着して
いると共に該支持板4aの前面外周部に前方に向かって連
結筒部4bを一体に突設してあり、該連結筒部4bの前半部
を上記引出口８の内周壁3eの内周面に対向させてこれら
の対向面に介在したシールパッキン16を介して相互に前
後摺動自在に且つ屈折可能に構成している。

【００１５】この連結筒部4b内には、周方向に適宜間隔
毎に複数本の推進ジャッキ17と中折れジャッキ18とを交
互に配設してあり、中折れジャッキ18はその前端を上記
引出口８の後壁板3dの後面に固定していると共にロッド
端を後胴４の支持板4aの前面に径方向に傾動可能に枢着
してある。一方、推進ジャッキ17は連結筒部4bの内周面
に固着されていると共にそのロッドを支持板4aに貫設し
た通孔部を通じて後胴４内に臨ませ、支持板4aの後面側
に内装しているリング形状のプレスリング19の前面に一
体的に固着してある。

【００１６】このプレスリング19の後面の内周側から後
方の後胴４内に上記型枠７が組立てられると共に、これ
らの型枠７と後胴４の内周面間で形成されたコンクリー
ト充填空間部20の前端側に、内外周端面が型枠７と後胴
４との対向面に摺接したリング状妻板21を配設し、プレ
スリング19の外周部複数箇所内に装着したプレスジャッ
キ22のロッド端を該妻板21の前面に固着してプレスジャ
ッキ22の作動により妻板21を前後動させるように構成し
ている。23は型枠７に適所に内外周面間に亘って貫設し
たコンクリート注入口である。

【００１７】又、上記連結筒部4bの後半部適所には該連
結筒部4bの外周面側に連通する加圧流体供給口24が穿設
されてあり、この供給口24を通じて機内から泥水等の加
圧流体25を供給するように構成している。さらに、上記
中胴３の外周面適所には、図２に示すように、グリース
等の粘性を有する流動物質の供給パイプ26が取付けられ
てあり、このパイプ26から後部の外側シール材11の前後
空間部内に中胴３に穿設した前後通孔27、28を通じて低
圧の流動物質29を供給し、後側空間部内に供給する加圧
流体25によって不透水膜５が中胴３の内面に強く圧接す
るのを防止すると共に前側空間部内に供給する流動物質
29によって前部外側のブラシシール材９の目詰めを行っ
ている。なお、前部内側のブラシシール材10において
も、図示していないが引出口８を形成している内周壁3c
内を通じて前側空間部内に流動物質29を供給するように
構成している。

【００１８】シールド機本体１の前胴２の開口前端に
は、モータ30によって回転するカッタヘッド31を配設し
ていると共に該カッタヘッド31によって掘削された土砂
の取入室32にコンベア35の前端を臨ませて土砂の排出を
行うようにしてあり、又、この前胴２の後端と中胴３の
前端部とは周方向に複数本配設した中折ジャッキ33によ
って屈折可能に連結してある。

【００１９】このように構成したシールド機によって掘
削されたトンネルに、不透水膜５によって被覆しながら
場所打ちコンクリート覆工を施工するには、推進ジャッ
キ17を伸長させると共にカッタヘッド31を回転させて一
定長さのトンネルを掘進したのち、推進ジャッキ17のロ
ッドを収縮させると、プレスリング19が前進して後胴４
の支持板4aの後面部に達し、図２に示すように、後胴４
内に次の型枠組立用空間部20が設けられる。

【００２０】この空間部20内に図３に示すように、新た
な型枠７を組立てたのち、該型枠７に設けている注入口
23から後胴４と型枠７間の空間部20にコンクリート34を
充填、打設する。コンクリート34の打設と共に推進ジャ
ッキ17のロッドを伸長させて図４に示すように、次の一
定長さのトンネル部を掘進する。即ち、推進ジャッキ17
のロッドを伸長させると、型枠７の前端面に当接してい
るプレスリング19に反力をとってシールド機本体１が前
進し、その前進に従って空間部20内に充填されるコンク
リート34は型枠７と共に後胴４から後方に相対的に送り
出されると共に格納室６内から引出口８を通じて円筒状
の不透水膜５が引き出され、後胴４の外周面と掘削地盤
との間を通過して充填したコンクリート34を被覆する。

【００２１】後胴４から後方に送り出されたコンクリー
ト34は、後胴４の外周面と掘削地盤との間の隙間に浸入
しようとするが、その浸入は加圧流体供給口24から後側
の内外シール材11、12と後胴４の後端部間の空間に注
入、充填された加圧流体25によって内外シール材11、12
側に浸入するのを阻止され、又、浸入してもこれらの内
外シール材11、12によって不透水膜格納室６側に浸入す
るのを阻止される。この場合、コンクリート34はシール
ド機本体１の推進に従って充填されるので、後胴４の外
周部側に浸入しようとする圧力が小さく、そのため、加
圧流体25の注入圧を低圧にしていると共に後部内側のシ
ール材12の膨張圧を弱くして内外シール材11、12による
不透水膜５の挟持圧力を低下させ、不透水膜５の円滑な
引き出しを行っている。

【００２２】このように、シールド機本体１により掘進
しながらコンクリート34の充填を行うと、胴部４内の前
端部側にコンクリート34が充分に充填されない部分が生
じると共に充填したコンクリート34は圧密状態になって
いないので、シールド機機本体１が一定長さ掘進すると
共に型枠７上に一定量のコンクリート34が注入される
と、一旦シールド機本体１を停止させ、図５に示すよう
に、プレスジャッキ22のロッドを伸長させてリング状の
妻板21を後方に押し出す。

【００２３】この妻板21の押し出しによって空間部20に
打設されているコンクリート34は型枠７上を後方に加圧
され、加圧されたコンクリート34は不透水膜５を掘削地
盤側に押し付けながら圧密されると共に後胴４と不透水
膜５との隙間内に流動する。この流動圧は上記コンクリ
ート充填時における浸入圧よりも大きく、そのため、加
圧流体25の注入圧を高圧にして後胴４と不透水膜５との
間の流体25の圧力を高めることによりコンクリート34の
浸入を阻止すると共に、シール材12の加圧室13に注入す
る空気圧を上昇させて該シール材12の膨張圧を増大さ
せ、外側のシール材11との密着力を大きくして加圧流体
25やコンクリート34の機内への浸入を防止するものであ
る。

【００２４】こうして充填したコンクリート34の圧密が
完了し且つ適当に硬化すると、プレスジャッキ22を作動
させて妻板21を元の位置であるプレスリング19側に引き
寄せると共に推進ジャッキ17のロッドを収縮させてプレ
スリング19を後胴４の前端部にまで復帰させる。この復
帰によって後胴４内に型枠７の組立空間部が設けられ、
再び上記同様にして後胴４から後方に押し出した既設の
型枠７とプレスリング19間に次の型枠７を組み立て、推
進ジャッキ17のロッドを伸長させてトンネルの掘進を行
い、その掘進に従って不透水膜５を後方に送り出すと共
に型枠７と後胴４間の空間部20にコンクリート34を充填
するものである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明のシールド機におけ
るシール装置によれば、シールド機本体に設けた不透水
膜格納室の引出口を形成している内外筒状壁の対向面に
先端部が互いに接触可能な内外シール材を装着し、これ
らの内外シール材の先端面間で上記不透水膜を挟持しな
がら引き出すように構成しているので、不透水膜を引出
口の内外筒状壁に摺接させることなく円滑に引き出すこ
とができ、従って、不透水膜の破損を防止することがで
きて地下水や土砂等がトンネル内に浸入するのを確実に
阻止し得るものであり、その上、引き出した不透水膜と
型枠との間の空間に充填されるコンクリートが機内側に
浸入するのもこれらのシール材によって阻止できるもの
である。

【００２６】又、上記内外シール材を断面舌状に形成
し、その少なくともいずれかのシール材に流体圧を作用
させて膨張させるように構成しているので、コンクリー
ト充填中においてはその膨張圧を小さくして内外シール
材による不透水膜の挟持圧を低下させることにより不透
水膜を円滑に引き出することができ、充填したコンクリ
ートの圧密時には、膨張圧を上昇させて内外シール材間
から機内へのコンクリートの浸入を一層確実に防止しえ
るものである。

【００２７】さらに、内外シール材とその後方側のシー
ルド機後胴部外周面との間の空隙部に加圧流体を供給す
るように構成しておけば、該加圧流体によって不透水膜
を掘削地盤に押し付けて地盤の崩壊を防止し得ると共
に、その圧力をコンクリート圧密時に大きくすることに
よってコンクリートを打設箇所側に押圧した状態とし、
引出口側へのコンクリートの回りを阻止し得るばかりで
なく良好なコンクリート覆工が可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド機全体の簡略縦断側面図、

【図２】プレスリングを前進させて型枠組立空間部を設
けた状態の要部の縦断側面図、

【図３】コンクリート充填中における要部の縦断側面
図、

【図４】シールド機を前進させた状態の要部の縦断側面
図、

【図５】コンクリート圧密中における要部の縦断側面
図、

【図６】後側の内外シール材の拡大断面図。

【符号の説明】

１ シールド機本体 ５ 不透水膜 ６ 格納室 ７ 型枠 ８ 引出口 ９〜12 シール材 13 加圧室 17 推進ジャッキ 20 コンクリート充填空間部 25 加圧流体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機本体の後部に不透水膜格納室
   を設けて該不透水膜格納室の後端部に形成しているリン
   グ状の引出口から格納室内の不透水膜を引き出し、シー
   ルド機後方側に組み立てられた型枠と掘削地盤との間に
   充填されるコンクリートを該不透水膜によって被覆する
   ようにしたシールド機において、上記不透水膜の引出口
   を形成している内外筒状壁の対向面に先端部が互いに接
   触可能な内外シール材を装着し、これらの内外シール材
   の先端面間で上記不透水膜を挟持しながら引き出すよう
   に構成したことを特徴とするシールド機におけるシール
   装置。
2. 【請求項２】 上記内外シール材は断面舌状に形成され
   ていると共に、少なくともいずれか一方のシール材に加
   圧室を設けて該加圧室内に流体圧を作用させることによ
   り径方向に拡縮させるように構成したことを特徴とする
   請求項１記載のシールド機におけるシール装置。
3. 【請求項３】 上記内外一対のシール材を引出口の前後
   に夫々配設すると共に加圧室を備えた上記シール材を後
   部側に配設していることを特徴とする請求項１又は２記
   載のシールド機におけるシール装置。
4. 【請求項４】 内外シール材とその後方側のシールド機
   後胴部外周面との間の空隙部に加圧流体を供給するよう
   に構成したことを特徴とする請求項１、２、又は３記載
   のシールド機におけるシール装置。