JP3563520B2 - Lateral seal structure and method for arrival of shield machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明が属する技術分野】
本発明は縦坑と横坑の継ぎ目のプレートに固定するシール構造に関するものであり、シールドマシーン或はセグメントとの間の漏水を防止する為、流体により膨満、収縮するシール構造にかかるものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、地下鉄やトンネル等を掘削するに際し、シールド工法が広く用いられている。シールド工法は、縦坑を掘り、次いでこれよりシールドマシーンによってトンネル等の横坑を形成するものであり、シールドマシーンの推進に伴い回転カッターで土層が切削され、カッターチャンバー内に取り込まれた土砂をカッターチャンバー内に取りつけられたスクリューコンベアにて運ばせて、更にベルトコンベアによって外部に排出させる。そしてシールドマシーンを推進しつつセグメントを順次組み込み、このセグメントと掘削された土面との間に裏込材を流入充填するものである。このようにして、シールドマシーンによりトンネルが画成される。
【0003】
そしてシールドマシーンが所定の掘削作業を終了し、トンネルの他端に到達することになるが、この時他端には縦坑が形成されている。図5は従来のシールドマシーンの到達時の様子を示す。図中21は縦坑、22は横坑を示す。ここで、シールドマシーン10は、シールドマシーン10が到着し貫通するに十分な広さの貫通部を設けた縦坑21の壁の貫通部に突入する。そして、シールドマシーン10の外側の外形部(埋設筒)はそのまま埋設されセグメントの延長として設置されトンネルを画成する。その後、縦坑21の壁とシールドマシーン10の外形部との間には、セグメント周囲の土砂、水等が縦坑21内へ流入しない様に手当てがなされる。
【0004】
これには、地盤改良材の注入が主として行われている。シールドマシーンの埋設筒を取り囲む地盤12に地盤改良材を注入し、該部分を強固な地盤とすることで土砂、水等の縦坑内部への流入を防止するものである。或はシールドマシーンの発進時の縦坑とのシールの場合には、図6に示されるようにチューブ状のゴムをセグメントと縦坑の壁との間に配置し、このチューブ状ゴムにエアーを流入しシールする構造などが提案されている。即ち、セグメントの周囲にチューブ状のゴム13を配置し、このチューブ内に流体を注入することで、シールドマシーン発進後のセグメント周囲を養生し対処するものである。
【0005】
しかしながら、地盤改良材の注入のみでは強度的な不安が依然存在し、またチューブ状ゴムはシールドマシーン到達部には発進部と同一に採用できない事情があった。これは、シールドマシーンが前進しつつ掘削作業を行うが、シールドマシーンの進行方向には、細心の注意が払われるものの、水平、垂直両方向に本来設定された方向からある程度ずれを生ずるのは避けがたい。そして、チューブ状ゴムの変形のみではこのずれを吸収するほどに対応できないなどの為である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、シールドマシーン到着時の横坑のシール構造において、地盤中の土砂、水等の縦坑内への流入を強固に防止し、到着部において、シールドマシーンの到着位置にずれが発生していても、このずれを吸収可能なシール構造及びそのシール方法を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、縦孔のシールドマシーン到着用横抗に用いられて、ほぼ筒状をなす鋼製の埋め込みリングの内側にほぼ筒状をなすゴム層を該リングに密着して配置し、該ゴム層の内部に流体の流入の為の空洞部を全周にわたり設け、そして該ゴム層の内径を該シールドマシーンの外径より小としたことを特徴とする。
【0008】
請求項2記載の発明は、ゴム層が半径方向に全周にわたり2層とし、外側のゴム層を内側のゴム層より硬度が高いゴム層としたことを特徴とする。
【0009】
請求項3の記載の発明は、ゴム層内の空洞部内に全周にわたりゴム製袋体を配置し該ゴム製袋体に流体を流入することで該ゴム層を半径方向内側に膨張させてシールドマシーンとのシール性を確保することを特徴とする。
【0010】
請求項4記載の発明は、ほぼ筒状をなす鋼製の埋め込みリングの内側にほぼ筒状をなすゴム層を該リングに密着して配置し、該ゴム層の内部に流体の流入の為の空洞部を全周にわたり設け、そして該ゴム層の内径を該シールドマシーンの外径より小としたシールドマシーンのシール構造を縦抗の到着用横抗に配置し、そしてシールドマシーンを該ゴム層を掘削させつつ到着させ、その後該空洞部に流体を流入させ該ゴム層を半径方向内側に膨張させることで該横坑のシール性を確保することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の第1の実施の形態を第1図に基づき説明する。図中1は、本発明に基づくシール構造である。5はほぼ筒状、環状をなす鋼製の埋め込みリングである。シールドマシーンは円柱状の形状を持つためシール構造も筒状となる。3は5の鋼製リングと同じくほぼ筒状をなすゴム層で、このゴム層は、鋼製リングに接着されている。このゴム層3は、1層のみでも機能しえるが、この場合2層構造で、31と32よりなる。ゴム層31は、ゴム層3に強度を付与する目的で用いられ、ゴム層32に比較し硬度の高い硬質ゴムが採用されるが、加硫された一般的には軟質なゴムで良い。そしてこのゴム層31の内部には、筒状をなすゴム層の内部全周にわたり、空洞部4が形成されている。そして、配管41が該空洞部に流体を供給するために接続されている。
【0012】
ゴム層32は、この場合主にシールドマシーン10により掘削される部分である。このため、シールドマシーン10の外径とゴム層32の内径とには、dで示される径差が存在する。ゴム層32は、シールドマシーン10により掘削される部分であるため、容易に掘削されやすく、そして空洞部4に流体を供給後、シールドマシーンの外周を構成しそのまま放置埋設される埋設筒との締めつけに十分の強度を得る程度の硬度のもであればよく、この場合オイルが含入されたバラストマット用ゴムが採用されている。発泡ゴムもこの条件を満たすものと言える。
【0013】
シールドマシーン10が掘削作業を進行させつつ、トンネルを作り、そしてトンネルの他端で、縦坑に到着した状態を第1図(B)に示す(縦坑は省略されている)。この時、シールドマシーン10と、ゴム層32には、既に述べた径差dが存在するために、シールドマシーン10はゴム層32を掘削しつつ前進し、縦坑に達する。シールドマシーン10は十分に制御されつ進行するが、ある程度の誤差が発生し、この誤差は通常、概100mm前後の偏心である。したがって、ゴム層32は100mm前後の偏心を吸収する厚みを持てば良い。そして、例えシールドマシーン10が偏心し、その進行方向に誤差が発生していても、径差を持ち掘削可能なゴム層が配置され、そしてこのゴム層をシールドマシーンが掘削し前進することで該誤差を吸収させるものである。
【0014】
シールドマシーン10が他端に到着後、外形部を形成する埋設筒をそのままとし、シールドマシーン10内部は撤去され、トンネルが画成される。そして、その後、空洞部4に流体を供給しゴム層3を内側方向へ膨張させる。ここで、地盤からの外水圧は通常3kg/cm2 程度であるため、この圧力の1.2〜1.5倍の圧力に耐えうる様に空洞部に圧力が、この場合はエアーにより供給される。この結果、シールドマシーンとゴム層が強固に接触し確実にシール性を確保することとなる。
【0015】
次に本発明に基づく第2の実施の形態を第2図に基づき説明する。ゴム層部及び空洞部以外の構造は、第1の実施の形態と同じであるため、該部分の上部構造の断面についてのみ説明する。ここでは、ゴム層よりなる略袋状をなす袋体を空洞部内に配置してこれを膨張させる構造としている。第2図においては、空洞部内周に別体のゴム層42がボルト、ナットによりリングに取りつけられている。このゴム層42は流体の流入した場合、ゴム層30を膨張させ流体のシール性を確保する目的で別体にて設けられるもので略袋状をなす。この様に別体にゴム性袋体を採用すればより確実に圧力を受け止め、ゴム層30の膨張をより確かなものとできる。そして、さらにゴム層30はゴムを発泡させたスポンジ様ゴムの1層からなる。ゴム層30にスポンジ様ゴム層を採用することで、他端到着時にシールドマシーンはより容易に該層を掘削可能となる。そしてスポンジ様ゴム層によっても、流体により空洞部を膨張させた場合、シールドマシーンとのシール性は十分に確保され得る。その後の流れは第1の実施の形態と同じであるので以下省略する。
【0016】
第3図の構造は第3の実施の形態で第2図とほぼ同じであるが、ゴム層43がゴム性袋体として用いられているが、ゴム層30とは密着していなく、ゴム層30とゴム層43の間には間隙が存在する。ゴム層43内部に流体を注入することで、先ずゴム層43が膨張し、その後該ゴム層43が空洞部4の壁面を押圧することで、ゴム層30全体が内部に膨張しシール性を確保する構造となっている。この場合袋体の取り付けが容易に行い得ることになる。
【0017】
次に、第4図は第4の実施の形態を示し、空洞部4内部に扁平なホース44がゴム性袋体として配置されている。このホース44に流体を注入することで、ゴム層30を膨張させることでも本発明は達成される。このようなホースを採用することで、より確実に膨張が図られる。第2の実施の形態から第4の実施の形態においても、2層構造とし、スポンジ様ゴム層とリングの間にゴム層を配置して全体に剛性を向上させ強固な構造とすることは可能である。
【0018】
【発明の効果】
以上に述べたところから明らかなように、本発明によれば、シールドマシーン到着時の横坑のシール構造において、地盤中の土砂、水等の縦坑内への流入を強固に防止し、到着部において、シールドマシーンの到着位置にずれが発生していても、このずれを吸収するシール構造及びシール方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態を示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施の形態を示す断面図である。
【図3】本発明の第3の実施の形態を示す断面図である。
【図4】本発明の第4の実施の形態を示す断面図である。
【図5】従来のシール構造を示す断面図である。
【図6】シ−ルドマシーン発進時のシール構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シール構造
3 ゴム層
4 空洞部
5 埋め込みリング
10 シールドマシーン
11 セグメント
12 間隙部
13 チューブ状ゴム層
21 縦坑
22 横坑
30 ゴム層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE
[0002]
[Prior art]
In recent years, when excavating a subway, a tunnel, or the like, a shield method is widely used. In the shield method, a shaft is dug, and then a horizontal shaft such as a tunnel is formed by a shield machine.The soil layer is cut by a rotary cutter as the shield machine is propelled, and the earth and sand taken into the cutter chamber is removed. Is transported by a screw conveyor mounted in the cutter chamber, and further discharged to the outside by a belt conveyor. Then, segments are sequentially incorporated while the shield machine is propelled, and a backing material is filled between the segments and the excavated soil surface. In this way, a tunnel is defined by the shield machine.
[0003]
Then, the shield machine finishes the predetermined excavation work and reaches the other end of the tunnel. At this time, a shaft is formed at the other end. FIG. 5 shows a state when the conventional shield machine arrives. In the figure, 21 indicates a vertical shaft, and 22 indicates a horizontal shaft. Here, the
[0004]
This is mainly done by injecting soil improvement material. The ground improvement material is injected into the
[0005]
However, there is still an uneasiness in the strength only by injecting the ground improvement material, and there is a situation that the tubular rubber cannot be adopted at the shield machine reaching part in the same manner as the starting part. This is because the excavation work is performed while the shield machine is moving forward.However, although the shield machine is moved with great care, it is necessary to avoid some deviation from the originally set horizontal and vertical directions. I want to. The reason is that the deformation of the tubular rubber alone cannot cope with the displacement.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention, in a seal structure of a horizontal shaft upon arrival of a shield machine, strongly prevents soil, sand, water, and the like in the ground from flowing into a vertical shaft, and the arrival position of the shield machine is shifted at an arrival portion. It is another object of the present invention to provide a sealing structure and a sealing method capable of absorbing the displacement.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a substantially cylindrical rubber layer is disposed in close contact with a substantially cylindrical steel embedded ring which is used as a shield for arriving at a vertical hole shield machine. Further, a cavity portion for inflow of a fluid is provided inside the rubber layer over the entire circumference, and the inner diameter of the rubber layer is smaller than the outer diameter of the shield machine.
[0008]
The invention according to claim 2 is characterized in that two rubber layers are provided over the entire circumference in the radial direction, and the outer rubber layer is a rubber layer having higher hardness than the inner rubber layer.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, a rubber bag is disposed all around the cavity in the rubber layer and a fluid flows into the rubber bag to inflate the rubber layer radially inward to provide a shield. It is characterized by ensuring sealing properties with the machine.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, a substantially cylindrical rubber layer is provided in close contact with the substantially cylindrical steel embedded ring inside the ring, and a fluid for flowing fluid into the rubber layer is provided inside the rubber layer. A hollow portion is provided over the entire circumference, and the seal structure of the shield machine, in which the inner diameter of the rubber layer is smaller than the outer diameter of the shield machine, is arranged in the horizontal plane for arrival of the vertical machine, and the shield machine is attached to the rubber layer. It is characterized by securing the sealability of the cross shaft by arriving while excavating and then injecting fluid into the cavity to expand the rubber layer radially inward.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure,
[0012]
The
[0013]
FIG. 1 (B) shows a state in which the
[0014]
After the
[0015]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. Since the structure other than the rubber layer portion and the cavity portion is the same as that of the first embodiment, only the cross section of the upper structure of the portion will be described. Here, a substantially bag-shaped bag body made of a rubber layer is arranged in the hollow portion and expanded. In FIG. 2, a
[0016]
The structure of FIG. 3 is substantially the same as that of FIG. 2 in the third embodiment, but the rubber layer 43 is used as a rubber bag, but is not in close contact with the
[0017]
Next, FIG. 4 shows a fourth embodiment, in which a
[0018]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, in the seal structure of the horizontal shaft upon arrival of the shield machine, the inflow of earth and sand in the ground, water, etc. into the vertical shaft is strongly prevented, and the arrival portion The present invention provides a sealing structure and a sealing method for absorbing a shift even if a shift occurs in an arrival position of a shield machine.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a conventional sealing structure.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing the seal structure when the shield machine starts.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
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