JP7774385B2 - Foreign object protection device and foreign object protection method - Google Patents
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Description
本願発明は、シールドマシンの発進坑口や到達坑口内に設置される拡張式パッキンに関する技術であり、より具体的には、拡張パッキンの拡張を阻害するような異物をこの拡張パッキンまで移動させない異物防護装置と、これを用いた異物防護方法に関するものである。 This invention relates to technology related to expandable gaskets installed inside the departure and arrival tunnel entrances of shield machines. More specifically, it relates to a foreign object protection device that prevents foreign objects that would hinder the expansion of the expandable gasket from moving to the expandable gasket, and a foreign object protection method using the device.
シールド工法は、トンネル切羽の安定を図りつつシールドマシンで地中を掘進し、セグメントで覆工することによって、地下に鉄道トンネルや道路トンネル、上下水道用のトンネル、共同溝や電力通信用のトンネルなどを構築する工法である。 The shield tunneling method involves digging underground with a shield machine while stabilizing the tunnel face, and then lining the tunnel with segments to build underground railway tunnels, road tunnels, water and sewerage tunnels, utility conduits, and tunnels for power and communications.
シールド工法によって構築されるトンネル(以下、単に「シールドトンネル」という。)は地表面よりも深い位置で計画されることから、シールドトンネルの起点側にはシールドマシンを掘進深さまで降ろすための発進立坑が形成され、一方、シールドトンネルの終点側にはシールドマシンを地上に引き上げるための到達立坑が形成されるのが一般的である。 Tunnels constructed using the shield method (hereafter simply referred to as "shield tunnels") are planned to be located deeper than the ground surface, so a departure shaft is typically formed at the start of the shield tunnel to lower the shield machine to the excavation depth, while a destination shaft is typically formed at the end of the shield tunnel to pull the shield machine up to the ground.
シールドトンネルの掘進を行うにあたっては、当然ながら発進立坑内の掘進深さ(以下、「発進坑口」という。)にシールドマシンを設置する必要があり、通常は分割されたシールドマシンを地上から吊下ろして発進坑口で組み立てている。シールドマシンが組み立てられると発進坑口から地山に向かって掘進していくが、この掘進に伴って発進坑口には地下水や土砂が流入してくる。発進坑口への地下水や土砂の流入を許容すると、発進立坑が水没することによって作業員の人的災害が生じるおそれがあり、また地山が崩壊することによって周辺環境に相当な悪影響を与えるおそれがある。 When excavating a shield tunnel, it is naturally necessary to install a shield machine at the excavation depth within the departure shaft (hereinafter referred to as the "departure shaft portal"). Typically, the shield machine is suspended in sections from the ground and assembled at the departure shaft portal. Once assembled, the shield machine begins to excavate from the departure shaft portal into the natural ground, and as this excavation progresses, groundwater and soil begin to flow into the departure shaft portal. If groundwater and soil are allowed to flow into the departure shaft portal, there is a risk of the departure shaft becoming submerged, resulting in personal injury to workers, and there is also a risk of the natural ground collapsing, causing significant damage to the surrounding environment.
そこで図6に示すように、発進坑口にパッキンを設置することがある。発進坑口に設けられたリング状の坑口金物の内周側にパッキンを取り付け、このパッキンがシールドマシンの外周(つまりスキンプレート)と坑口金物との隙間を閉鎖することによって、発進坑口への地下水や土砂の流入を防ぐわけである。ただし、シールドマシンのカッタ回転部がパッキンを通過するときにこのパッキンに干渉してしまうこともあり、この場合は拡張式パッキンが好んで使用される。 For this reason, as shown in Figure 6, gaskets are sometimes installed at the departure tunnel entrance. The gasket is attached to the inner circumference of a ring-shaped tunnel entrance hardware installed at the departure tunnel entrance, and this gasket closes the gap between the outer circumference of the shield machine (i.e., the skin plate) and the tunnel entrance hardware, preventing groundwater and sediment from flowing into the departure tunnel entrance. However, the rotating part of the shield machine's cutter can sometimes interfere with this gasket when passing through it, so in these cases, expandable gaskets are preferred.
図7は、拡張式パッキンの動作の例を模式的に示すステップ図であり、図6に示す「A部」の拡大断面図である。図7(a)に示すように、はじめ拡張パッキンは坑口金物に沿うような位置にあり、スキンプレートと坑口金物との間には所定の隙間が生じている。これにより、カッタ回転部が拡張パッキンに干渉することなくシールドマシンは地山側に前進していくことができる。カッタ回転部が通過すると、図7(b)に示すように拡張パッキンが拡張し、スキンプレートと坑口金物との隙間が閉鎖される。これにより、シールドマシンの掘進中に生じる地下水や土砂が発進坑口に流入することを防ぐことができる。 Figure 7 is a step diagram showing a schematic example of the operation of the expandable gasket, and is an enlarged cross-sectional view of "Part A" shown in Figure 6. As shown in Figure 7(a), the expandable gasket is initially positioned along the wellhead hardware, leaving a specified gap between the skin plate and the wellhead hardware. This allows the shield machine to advance toward the natural ground without the cutter rotating part interfering with the expandable gasket. Once the cutter rotating part has passed, the expandable gasket expands as shown in Figure 7(b), closing the gap between the skin plate and the wellhead hardware. This prevents groundwater and soil generated during the shield machine's excavation from flowing into the starting tunnelhead.
カッタ回転部が拡張パッキンを通過すると若干の掘進が行われることとなり、すなわちある程度は掘削土砂が発進坑口に流入することもある。この場合、発進坑口に、特に拡張パッキン周辺に砂礫などが堆積していることもあり、その状態から拡張パッキンが拡張すると図8に示すようにスキンプレートと坑口金物との隙間が十分閉鎖されない結果となる。このようにスキンプレートと拡張パッキンとの間に砂礫が挟まった状態では地下水の流入を許してしまい、発進立坑が水没するおそれもあることから作業員の安全を考えると回避しなければならない。 When the rotating part of the cutter passes the expansion packing, some excavation will occur, which means that a certain amount of excavated soil may flow into the departure shaft. In this case, gravel and other materials may have accumulated at the departure shaft, particularly around the expansion packing. If the expansion packing expands in this state, the gap between the skin plate and the shaft opening hardware will not be sufficiently closed, as shown in Figure 8. When gravel is trapped between the skin plate and the expansion packing in this way, groundwater will be allowed to flow in, and there is a risk that the departure shaft will be submerged, so this must be avoided for the safety of workers.
これまでにも、発進立坑内への地下水の流入を課題とした対策技術が示されており、例えば特許文献1では、円筒形立坑のリング状鋼板に取り付けられたワイヤーブラシパッキンによって地下水の流入を防止する技術について提案している。 Technologies have been proposed to address the issue of groundwater inflow into the departure shaft. For example, Patent Document 1 proposes a technology that prevents groundwater from inflowing by using wire brush packing attached to a ring-shaped steel plate in a cylindrical shaft.
特許文献1に示される技術は、円筒形立坑内への地下水侵入を防止することを課題としており、これを解決するためにワイヤーブラシパッキン(あるいはパッキンシーリングチューブ)が掘進マシン外周に三次元状態に接触する構成としている。そして、当然ながらワイヤーブラシパッキンやパッキンシーリングチューブは止水可能な構造とされる。 The technology disclosed in Patent Document 1 aims to prevent groundwater from entering a cylindrical shaft, and to solve this problem, a wire brush packing (or packing sealing tube) is configured to contact the outer periphery of the tunneling machine in a three-dimensional manner. Naturally, the wire brush packing and packing sealing tube are designed to be watertight.
ところで、ワイヤーブラシのみで止水することは通常は考え難い。そこで特許文献1でも、「ワイヤーブラシパッキン200内にはグリス材21が充填される。(段落番号[0019])」こととしている。しかしながら、ワイヤーブラシパッキン200内にグリス材21を充填することで止水機能を果たすためには、相当量のグリス材21を必要とするうえ、その充填装置も設置しなければならないことから、止水のために相当のコストや手間がかかることとなる。また、仮にワイヤーブラシのみで止水する場合は、袋状の材料でワイヤーブラシを覆う構造としたり、相当に密なワイヤー配置構造としたりするなど、いずれにしろ特別なワイヤーブラシを利用することが考えられ、やはりその調達費用は押し上げられる。さらに、掘進マシン外周に三次元状態に接触することから、ワイヤーブラシは掘進マシンの全周にわたって設置されることとなり、この点においても止水のために相当のコストや手間がかかる。 However, it is generally difficult to achieve watertightness using wire brushes alone. Patent Document 1 therefore states, "The wire brush packing 200 is filled with grease material 21 (paragraph [0019])." However, filling the wire brush packing 200 with grease material 21 to achieve watertightness requires a considerable amount of grease material 21 and the installation of a filling device, resulting in considerable cost and effort. Furthermore, if watertightness were to be achieved using wire brushes alone, it would require the use of special wire brushes, such as a structure in which the wire brushes are covered with a bag-like material or a structure in which the wires are arranged quite densely, which would also increase procurement costs. Furthermore, because the wire brushes contact the outer periphery of the tunneling machine in a three-dimensional manner, they would need to be installed around the entire circumference of the tunneling machine, which also requires considerable cost and effort for watertightness.
本願発明の課題は、従来技術が抱える問題を解決することであり、すなわち特許文献1に示されるような従来技術よりも低コストで、掘削に伴う異物(砂礫など)による拡張パッキンの拡張阻害を抑制することができる異物防護装置と、これを用いた異物防護方法を提供することである。 The objective of the present invention is to solve the problems inherent in conventional technology, namely to provide a foreign object protection device and a foreign object protection method using the same that can suppress the obstruction of expansion of an expansion packing caused by foreign objects (such as gravel) during excavation, at a lower cost than conventional technology such as that shown in Patent Document 1.
本願発明は、拡張パッキンが拡張するまでの短期間だけ砂礫などの流入を防止することとし、したがって地下水の流過は許容するが砂礫などは通過させない遮蔽体を利用する、という点に着目してなされたものであり、これまでにない発想に基づいて行われた発明である。 The present invention is based on an unprecedented concept: it prevents the inflow of sand and gravel for a short period of time until the expansion packing expands, thereby utilizing a shield that allows groundwater to flow through but does not allow sand and gravel to pass through.
本願発明の異物防護装置は、シールドマシンの掘削に伴って生じる異物から発進坑口(あるいは到達坑口)に設置される拡張式パッキンを防護するもので、遮蔽体を備えたものである。この遮蔽体は、水を流過させるが異物は通過させない機能を有するものである。本願発明の異物防護装置は、拡張式パッキンより地山側であってシールドマシンのスキンプレート外周の一部(あるいは全部)に対応するように、発進坑口(あるいは到達坑口)に設置される。これにより、シールドマシンのカッタ回転部と拡張式パッキンとの間にある遮蔽体が、拡張式パッキンの拡張動作を阻害するような異物の通過を防ぐことができる。 The foreign object protection device of the present invention is equipped with a shield to protect the expandable packing installed at the departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) from foreign objects generated during excavation by the shield machine. This shield has the function of allowing water to pass through but not foreign objects. The foreign object protection device of the present invention is installed at the departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) on the natural ground side of the expandable packing and so as to correspond to part (or all) of the outer periphery of the skin plate of the shield machine. In this way, the shield located between the cutter rotating part of the shield machine and the expandable packing can prevent the passage of foreign objects that would interfere with the expansion action of the expandable packing.
本願発明の異物防護装置は、複数の線材によって形成されるブラシ状の遮蔽体を用いたものとすることもできる。 The foreign object protection device of the present invention can also use a brush-like shield formed from multiple wires.
本願発明の異物防護方法は、本願発明の異物防護装置を用いて、シールドマシンの掘削に伴って生じる異物から発進坑口(あるいは到達坑口)に設置される拡張式パッキンを防護する方法であって、異物防護装置設置工程と掘削工程を備えた方法である。このうち異物防護装置設置工程では、拡張式パッキンより地山側であってシールドマシンのスキンプレート外周の一部(あるいは全部)に対応するように、本願発明の異物防護装置を発進坑口(あるいは到達坑口)に設置する。一方の掘削工程では、発進坑口から地山(あるいは地山から到達坑口)に向かってシールドマシンによる掘削を行う。 The foreign object protection method of the present invention uses the foreign object protection device of the present invention to protect an expandable packing installed at the departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) from foreign objects generated during excavation by a shield machine. The method comprises a foreign object protection device installation process and an excavation process. In the foreign object protection device installation process, the foreign object protection device of the present invention is installed at the departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) on the natural ground side of the expandable packing and so as to correspond to part (or all) of the outer periphery of the skin plate of the shield machine. In the excavation process, the shield machine excavates from the departure tunnel entrance toward the natural ground (or from the natural ground to the arrival tunnel entrance).
本願発明の異物防護装置、及び異物防護方法には、次のような効果がある。
(1)少なくとも拡張パッキンが拡張するまでの間は砂礫などの流入を防止することから、拡張パッキンの拡張阻害を抑制することができる。その結果、拡張パッキンは十分に拡張してスキンプレートと坑口金物との隙間を閉鎖し、シールドマシン掘進中、発進坑口への地下水や土砂の流入を抑制することができ、発進立坑の水没や地山の崩壊を回避することができる。
(2)砂礫などは通過させないものの地下水の流過は許容することから、特別なワイヤーブラシ等を調達する必要がなく、したがって特許文献1に示されるような従来技術よりも低コストで実施することができる。
The foreign object protection device and method of the present invention have the following effects.
(1) Since the inflow of sand and gravel is prevented at least until the expansion packing expands, the expansion packing's expansion inhibition can be suppressed. As a result, the expansion packing expands sufficiently to close the gap between the skin plate and the tunnel head hardware, preventing groundwater and soil from flowing into the starting tunnel head during shield machine excavation, and preventing the starting shaft from being submerged or the ground from collapsing.
(2) Since it does not allow sand and gravel to pass through but allows groundwater to flow through, there is no need to procure special wire brushes, etc., and therefore it can be implemented at a lower cost than conventional techniques such as those shown in Patent Document 1.
本願発明の異物防護装置、及び異物防護方法の実施の例を図に基づいて説明する。 Examples of the foreign object protection device and foreign object protection method of the present invention are described below with reference to the accompanying drawings.
1.全体概要
本願発明は、シールドマシンが発進坑口から掘進を開始(つまり発進)するときや到達坑口まで到達するときに、拡張式パッキンの拡張を阻害するような異物(例えば砂礫など)から拡張式パッキンを保護するものである。より詳しくは、発進坑口(あるいは到達坑口)であって拡張式パッキンよりも地山側に配置された本願発明の異物防護装置が、拡張式パッキンの拡張動作開始までの間、シールドマシン発進に伴って生じる掘削土砂(例えば砂礫など)を遮断し、すなわち掘削土砂を拡張式パッキンまで移動させないことによって正常な拡張動作を可能にすることを目的として創案された発明である。なお、本願発明の異物防護装置は遮蔽体を備えており、そしてこの遮蔽体は地下水を流過させるが掘削土砂は通過させないという機能を有している。これにより本願発明の異物防護装置は、過度に高機能を求められることなく、拡張パッキンが拡張するまでの間は砂礫などの流入を防止することができる。
1. Overview The present invention protects an expandable gasket from foreign objects (e.g., gravel) that may impede its expansion when a shield machine begins excavation from a starting tunnel portal (i.e., starting) or reaches a destination tunnel portal. More specifically, the object protection device of the present invention, located at the starting tunnel portal (or destination tunnel portal) closer to the natural ground than the expandable gasket, blocks excavated soil (e.g., gravel) generated when the shield machine starts moving, preventing the excavated soil from moving toward the expandable gasket until the expandable gasket begins to expand, thereby enabling normal expansion. The object protection device of the present invention includes a shield that allows groundwater to pass through but prevents excavated soil from passing through. This prevents the inflow of gravel and other debris until the expandable gasket expands, without requiring excessively high performance.
2.異物防護装置
次に、本願発明の異物防護装置について詳しく説明する。なお、本願発明の異物防護方法は、本願発明の異物防護装置を用いて異物から拡張式パッキンを保護する方法である。したがって、まずは本願発明の異物防護装置について説明し、その後に本願発明の異物防護方法について説明することとする。
2. Foreign Object Protection Device Next, the foreign object protection device of the present invention will be described in detail. Note that the foreign object protection method of the present invention is a method of protecting an expandable packing from foreign objects using the foreign object protection device of the present invention. Therefore, the foreign object protection device of the present invention will be described first, and then the foreign object protection method of the present invention will be described.
図1は、本願発明の異物防護装置100が設置された発進坑口からシールドマシンMCが発進する状況を模式的に示す断面図である。本願発明の異物防護装置100が利用される発進坑口(あるいは到達坑口)には、リング状の坑口金物400の内周側に拡張式パッキン200が設置される。もちろんこの図に示すように、拡張式パッキン200に加えて予備パッキン300が設置された発進坑口(あるいは到達坑口)に本願発明の異物防護装置100を利用することもできる。 Figure 1 is a cross-sectional view showing a schematic diagram of a shield machine MC starting from a departure tunnel entrance where a foreign object protection device 100 of the present invention is installed. At the departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) where the foreign object protection device 100 of the present invention is used, an expandable packing 200 is installed on the inner periphery of a ring-shaped tunnel entrance hardware 400. Of course, as shown in this figure, the foreign object protection device 100 of the present invention can also be used at a departure tunnel entrance (or arrival tunnel entrance) where a spare packing 300 is installed in addition to the expandable packing 200.
異物防護装置100は、発進坑口(あるいは到達坑口)であって拡張式パッキン200よりも地山側に設置される。より詳しくは、図2(a)に示すようにリング状の坑口金物400の内周側に取り付けられる。なおこの図では、シールドマシンMCのスキンプレート外周の全部に対応するように、つまり坑口金物400の全周にわたって異物防護装置100が取り付けられているが、これに限らずのスキンプレート外周の一部に対応するように、つまり坑口金物400のうち部分的に(1又は2以上の個所に)異物防護装置100を取り付けてもよい。 The foreign object protection device 100 is installed at the departure (or arrival) tunnel entrance, closer to the natural ground than the expandable packing 200. More specifically, as shown in Figure 2(a), it is attached to the inner periphery of the ring-shaped tunnel entrance hardware 400. Note that in this figure, the foreign object protection device 100 is attached to correspond to the entire outer periphery of the skin plate of the shield machine MC, i.e., around the entire circumference of the tunnel entrance hardware 400. However, this is not limited to this, and the foreign object protection device 100 may also be attached to correspond to only a portion of the outer periphery of the skin plate, i.e., to a portion of the tunnel entrance hardware 400 (at one or more locations).
また異物防護装置100は、図2(b)や図2(c)に示すように遮蔽体110を備えている。図2(b)は遮蔽体110を具備する異物防護装置100の一部を正面から見た拡大図であり、図2(c)は異物防護装置100の遮蔽体110を側方から見た拡大図である。この遮蔽体110は、既述したようにシールドマシンMCの掘削に伴って生じる砂礫といった掘削土(以下、便宜上「異物」という。)は通過させない(遮蔽可能な)機能を有するとともに、地下水などの流体(液体やガスなど)は流過させる機能を有するものである。例えば図2では遮蔽体110として、複数の線材によって形成されるブラシ状のもの(ワイヤーブラシなど)を示している。そのほか遮蔽体110としては、メッシュ状のもの(金網など)、あるいはたわし状のもの(金たわしなど)なども利用することができる。ただし、シールドマシンMCの移動に応じて容易に変形し得る弾性を有し、かつ相当の強度を有する材質製とするのが望ましい。 The foreign object protection device 100 also includes a shield 110, as shown in Figures 2(b) and 2(c). Figure 2(b) is an enlarged front view of a portion of the foreign object protection device 100 including the shield 110, and Figure 2(c) is an enlarged side view of the shield 110 of the foreign object protection device 100. As previously mentioned, this shield 110 has the function of preventing (shielding) excavated soil such as gravel generated during excavation by the shield machine MC (hereinafter referred to as "foreign objects" for convenience) from passing through, while allowing fluids such as groundwater (liquids, gases, etc.) to pass through. For example, Figure 2 shows the shield 110 as a brush-like object (such as a wire brush) formed from multiple wires. Alternatively, a mesh-like object (such as wire mesh) or a scrubbing brush-like object (such as a metal scrubbing brush) can also be used as the shield 110. However, it is desirable to use a material that is elastic enough to easily deform in response to the movement of the shield machine MC, and also has considerable strength.
異物防護装置100は、図1に示すように遮蔽体110がシールドマシンMCの軸方向に対して略垂直(垂直含む)となるように設置するとよい。特許文献1をはじめとする従来技術では、発進坑口にワイヤーブラシなどを設置する場合、その姿勢が斜方向となるように(つまり、寝かせるように)設置していた。例えば特許文献1の場合、その図10に示されるようにワイヤーブラシパッキンの先端側が前方(シールドマシンMCの進行方向)に緩く傾くように設置されている。これは特許文献1のワイヤーブラシパッキンが、シールドマシンMCの進行の妨げとならないように配慮されたためであり、しかも止水性と密着性を目的としているためである。一方、本願発明の異物防護装置100(特に、遮蔽体110)は、異物の通過を防ぐことを目的とするものであって、地下水などの流過は許容することから、止水性と密着性は求められない。したがって、遮蔽体110を緩傾斜として(つまり、寝かせて)配置する必要がなく、またシールドマシンMC(スキンプレート)に密着させる必要もない。すなわち遮蔽体110は、シールドマシンMCの軸方向に対して略垂直となるように配置することができ、しかも遮蔽体110の先端とスキンプレートとの間に所定の隙間(ただし、想定される異物の大きさ以下の隙間)が生じた状態で設置することもできる。このようにシールドマシンMCの軸方向に対して略垂直となるように遮蔽体110を設置すると、流れてくる異物の通過を防ぐのみならず、付着(粘着)した異物をまさにブラシの先端で掃き取る効果も期待できる。 As shown in Figure 1, the foreign object protection device 100 should be installed so that the shield 110 is approximately perpendicular (including perpendicular) to the axial direction of the shield machine MC. In prior art, such as Patent Document 1, when wire brushes or other devices are installed at the starting tunnel entrance, they are installed at an angle (i.e., lying down). For example, in Patent Document 1, as shown in Figure 10, the tip of the wire brush packing is installed with a gentle tilt toward the front (the direction of travel of the shield machine MC). This is because the wire brush packing in Patent Document 1 is designed not to interfere with the travel of the shield machine MC, and is also intended to provide watertightness and adhesion. In contrast, the foreign object protection device 100 (particularly the shield 110) of the present invention is designed to prevent the passage of foreign objects and allows the flow of groundwater and other debris, so watertightness and adhesion are not required. Therefore, there is no need to install the shield 110 at a gentle tilt (i.e., lying down), nor is it necessary to place it in close contact with the shield machine MC (skin plate). In other words, the shield 110 can be positioned so that it is approximately perpendicular to the axial direction of the shield machine MC, and can also be installed with a specified gap (smaller than the size of the anticipated foreign object) between the tip of the shield 110 and the skin plate. Installing the shield 110 so that it is approximately perpendicular to the axial direction of the shield machine MC in this way not only prevents flowing foreign objects from passing through, but can also be expected to have the effect of sweeping away any adhering (sticky) foreign objects with the very tip of the brush.
図1では、シールドマシンMCが地山側に進行する際、カッタ回転部CTが干渉しないように拡張パッキン200は坑口金物400に沿うような位置にあり(つまり、折り畳まれており)、シールドマシンMCのスキンプレートと坑口金物400との間には所定の隙間が生じている。一方、カッタ回転部CTは既に地山内に進入しており、すなわちある程度の異物が発進坑口に流入している。ところが、遮蔽体110が地下水などは流過させるものの異物は通過させない機能を有することから、遮蔽体110が異物のそれ以上の移動(図では左側への移動)を制限し、つまり拡張パッキン200の位置まで異物が到達することを防止している。 In Figure 1, as the shield machine MC advances toward the natural ground, the expansion packing 200 is positioned along the wellhead hardware 400 (i.e., folded) so as not to interfere with the cutter rotating part CT, and a specified gap is created between the skin plate of the shield machine MC and the wellhead hardware 400. Meanwhile, the cutter rotating part CT has already advanced into the natural ground, meaning that a certain amount of foreign matter has flowed into the starting wellhead. However, since the shield 110 has the function of allowing groundwater and the like to pass through but not foreign matter, the shield 110 restricts the foreign matter from moving further (to the left in the figure), thereby preventing the foreign matter from reaching the position of the expansion packing 200.
このように、異物防護装置100の遮蔽体110によって掘削に伴う異物が遮断されることから、スキンプレートと拡張パッキン200との間に砂礫が挟まった状態(図8)を回避することができ、図3に示すように拡張パッキン200は十分に拡張してスキンプレートと坑口金物400との隙間を閉鎖することができる。その結果、シールドマシンMCによる掘進中、発進坑口への地下水や土砂の流入を抑制することができ、発進立坑の水没や地山の崩壊を回避することができる。 In this way, the shield 110 of the foreign object protection device 100 blocks foreign objects generated during excavation, preventing gravel from becoming trapped between the skin plate and the expansion packing 200 (Figure 8). As shown in Figure 3, the expansion packing 200 can expand sufficiently to close the gap between the skin plate and the wellhead hardware 400. As a result, the inflow of groundwater and soil into the starting tunnel entrance during excavation by the shield machine MC can be suppressed, preventing the starting shaft from being submerged and the ground from collapsing.
ここまでシールドマシンMCが発進坑口から発進する例で説明したが、本願発明の異物防護装置100は、シールドマシンMCが到達坑口に到達するケースにも利用することができる。図4では、シールドマシンMCが地山側から到達坑口に進入する際、カッタ回転部CTが干渉しないように拡張パッキン200は折り畳まれており、シールドマシンMCのスキンプレートと坑口金物400との間には所定の隙間が生じている。一方、シールドマシンMCは、その一部(図では左側)が地山内に残された状態で到達坑口を進行しており、すなわちある程度の異物が到達坑口に引き込まれている。ところが、遮蔽体110が地下水などは流過させるものの異物は通過させない機能を有することから、遮蔽体110が異物のそれ以上の移動(図では右側への移動)を制限し、つまり拡張パッキン200の位置まで異物が到達することを防止している。これにより、拡張パッキン200は十分に拡張してスキンプレートと坑口金物400との隙間を閉鎖することができる。 While the above explanation focuses on an example in which the shield machine MC departs from the departure tunnel portal, the foreign object protection device 100 of the present invention can also be used when the shield machine MC reaches the destination tunnel portal. In Figure 4, when the shield machine MC enters the destination tunnel portal from the natural ground, the expansion packing 200 is folded to prevent interference with the cutter rotating part CT, creating a predetermined gap between the skin plate of the shield machine MC and the tunnel portal hardware 400. Meanwhile, the shield machine MC proceeds through the destination tunnel portal with a portion of it (on the left side in the figure) remaining in the natural ground, meaning that a certain amount of foreign object has been drawn into the destination tunnel portal. However, because the shield 110 allows groundwater and other impurities to pass through but not foreign objects, the shield 110 restricts further movement of the foreign object (to the right in the figure), preventing it from reaching the position of the expansion packing 200. This allows the expansion packing 200 to expand sufficiently to close the gap between the skin plate and the tunnel portal hardware 400.
3.異物防護方法
続いて、本願発明の異物防護方法ついて説明する。なお、本願発明の異物防護方法は、ここまで説明した異物防護装置100を用いて異物から拡張式パッキンを保護する方法である。したがって、異物防護装置100について説明した内容と重複する説明は避け、本願発明の異物防護方法に特有の内容のみ説明することとする。すなわち、ここに記載されていない内容は、「2.異物防護装置」で説明したものと同様である。
3. Foreign Object Protection Method Next, the foreign object protection method of the present invention will be described. The foreign object protection method of the present invention is a method for protecting an expandable packing from foreign objects using the foreign object protection device 100 described up to this point. Therefore, we will avoid overlapping explanations with those described for the foreign object protection device 100 and will only describe details unique to the foreign object protection method of the present invention. In other words, details not described here are the same as those described in "2. Foreign Object Protection Device."
既述したとおり本願発明の異物防護装置100は、シールドマシンMCが発進坑口から発進するケースに利用することができるし、シールドマシンMCが到達坑口に到達するケースにも利用することができる。同様に、本願発明の異物防護方法に関しても、シールドマシンMCが発進坑口から発進するケースでも、シールドマシンMCが到達坑口に到達するケースでも実施することができる。なお便宜上ここでは、シールドマシンMCが発進坑口から発進する例で説明する。 As previously mentioned, the foreign object protection device 100 of the present invention can be used when the shield machine MC departs from the departure tunnel entrance, and can also be used when the shield machine MC reaches the destination tunnel entrance. Similarly, the foreign object protection method of the present invention can be implemented when the shield machine MC departs from the departure tunnel entrance, and when the shield machine MC reaches the destination tunnel entrance. For convenience, the following description will use an example in which the shield machine MC departs from the departure tunnel entrance.
図5は、本願発明の異物防護方法の主な工程を示すフロー図である。この図に示すように、まずは発進立坑を形成し(図5のStep10)、発進坑口に坑口金物400を設置する(図5のStep20)。そして、坑口金物400の内周側に本願発明の異物防護装置100を取り付ける(図5のStep30)。このとき、シールドマシンMCのスキンプレート外周の全部に対応するように(つまり、坑口金物400の全周にわたって)異物防護装置100を取り付けることもできるし、あるいはスキンプレート外周の一部に対応するように(つまり、坑口金物400のうち部分的に)異物防護装置100を取り付けることもできる。また、拡張式パッキン200や予備パッキン300も、坑口金物400の内周側の所定位置に設置する(図5のStep40)。ただしこの時点においては、拡張式パッキン200や予備パッキン300は坑口金物400に沿うような位置にある(つまり、折り畳まれている)。 Figure 5 is a flow chart showing the main steps of the foreign object protection method of the present invention. As shown in this figure, first, a starting shaft is formed (Step 10 in Figure 5), and then a wellhead hardware 400 is installed at the starting shaft entrance (Step 20 in Figure 5). Next, the foreign object protection device 100 of the present invention is attached to the inner periphery of the wellhead hardware 400 (Step 30 in Figure 5). At this time, the foreign object protection device 100 can be attached so as to correspond to the entire outer periphery of the skin plate of the shield machine MC (i.e., around the entire circumference of the wellhead hardware 400), or it can be attached so as to correspond to only a portion of the outer periphery of the skin plate (i.e., to a portion of the wellhead hardware 400). In addition, an expandable gasket 200 and a spare gasket 300 are also installed at predetermined positions on the inner periphery of the wellhead hardware 400 (Step 40 in Figure 5). However, at this point, the expandable packing 200 and spare packing 300 are positioned along the wellhead hardware 400 (i.e., folded).
地上から分割されたシールドマシンMCを発進立坑内に吊下ろし、発進坑口でシールドマシンMCを組み立てる(図5のStep50)。組み立てが完成すると、シールドマシンMCを地山側に移動させ(図5のStep60)、さらにカッタ回転部CTが拡張式パッキン200や予備パッキン300を通過すると、これら拡張式パッキン200や予備パッキン300を拡張する(図5のStep70)。図1に示すように、シールドマシンMCが移動していくとカッタ回転部CTが地山内に進入し、ある程度の異物が発進坑口に流入していくが、遮蔽体110が地下水などは流過させるものの異物は通過させない機能を有することから、遮蔽体110が異物のそれ以上の移動を制限する。これにより、スキンプレートと拡張パッキン200との間に砂礫が挟まった状態(図8)を回避することができ、図3に示すように拡張パッキン200は十分に拡張してスキンプレートと坑口金物400との隙間を閉鎖することができる。 The separated shield machine MC is lowered from the ground into the departure shaft, and the shield machine MC is assembled at the departure shaft entrance (Step 50 in Figure 5). Once assembly is complete, the shield machine MC is moved toward the natural ground (Step 60 in Figure 5). Furthermore, as the cutter rotating part CT passes through the expandable gasket 200 and spare gasket 300, these expandable gaskets 200 and spare gaskets 300 are expanded (Step 70 in Figure 5). As shown in Figure 1, as the shield machine MC moves, the cutter rotating part CT enters the natural ground, and a certain amount of foreign matter flows into the departure shaft entrance. However, because the shield 110 has the function of allowing groundwater and the like to pass through but not foreign matter, the shield 110 restricts further movement of the foreign matter. This prevents sand and gravel from becoming trapped between the skin plate and the expansion packing 200 (Figure 8), and allows the expansion packing 200 to expand sufficiently to close the gap between the skin plate and the wellhead hardware 400, as shown in Figure 3.
スキンプレートと坑口金物400との隙間が閉鎖されると、その状態を維持しつつ本格的にシールドマシンMCによる掘削を行っていく(図5のStep80)。 Once the gap between the skin plate and the wellhead metal fitting 400 is closed, full-scale excavation using the shield machine MC is carried out while maintaining this state (Step 80 in Figure 5).
本願発明の異物防護装置、及び異物防護方法は、地下に構築される道路トンネルのほか、鉄道トンネルや、上下水道用のトンネル、共同溝や電力通信用のトンネルの構築に際して利用することができる。また、小口径から大口径のシールドマシンによる掘進、あるいは泥水式シールド工法や土圧式シールド工法でも利用することができ、広範囲の土質に対応することもできる。本願発明によれば安全にトンネル構造物という社会基盤(社会インフラストラクチャ)を構築することができることを考えると、産業上利用できるばかりでなく社会的にも大きな貢献を期待し得る発明といえる。 The foreign object protection device and foreign object protection method of the present invention can be used in the construction of underground road tunnels, as well as railway tunnels, water and sewer tunnels, utility conduits, and tunnels for power and communications. They can also be used for excavation using small- to large-diameter shield machines, or for slurry shield tunneling and earth pressure shield tunneling, and can be used with a wide range of soil types. Given that the present invention enables the safe construction of social infrastructure such as tunnel structures, it is an invention that can be expected to not only be used industrially but also make a significant contribution to society.
100 本願発明の異物防護装置
110 (異物防護装置の)遮蔽体
200 拡張式パッキン
300 予備パッキン
400 坑口金物
CT カッタ回転部
MC シールドマシン
100 Foreign object protection device of the present invention 110 Shield (of foreign object protection device) 200 Expandable packing 300 Spare packing 400 Wellhead hardware CT Cutter rotating part MC Shield machine
Claims (2)
水を流過させるが前記異物は通過させない遮蔽体を、備え、
前記拡張式パッキンより地山側であって、前記シールドマシンのスキンプレート外周の一部又は全部に対応するように、前記発進坑口又は前記到達坑口に設置され、
前記遮蔽体は、前記シールドマシンの軸方向に対して垂直又は略垂直となる姿勢で、該遮蔽体の先端と前記スキンプレートとの間に所定の隙間が生じた状態で、設置され、
前記シールドマシンのカッタ回転部と前記拡張式パッキンとの間にある前記遮蔽体が、該拡張式パッキンの拡張動作を阻害する前記異物の通過を防ぐ、
ことを特徴とする異物防護装置。 A foreign object protection device that protects an expandable packing installed at a starting tunnel entrance or an arrival tunnel entrance from foreign objects generated by excavation by a shield machine,
a shield that allows water to pass through but does not allow the foreign matter to pass through;
It is installed at the departure tunnel entrance or the arrival tunnel entrance on the natural ground side of the expandable packing so as to correspond to part or all of the outer periphery of the skin plate of the shield machine,
the shielding body is installed in an orientation perpendicular or substantially perpendicular to the axial direction of the shield machine , with a predetermined gap being generated between the tip of the shielding body and the skin plate ,
The shielding body located between the cutter rotating part of the shield machine and the expandable packing prevents the passage of the foreign matter that hinders the expansion action of the expandable packing.
A foreign object protection device characterized by:
前記拡張式パッキンより地山側であって、前記シールドマシンのスキンプレート外周の一部又は全部に対応するように、前記異物防護装置を前記発進坑口又は前記到達坑口に設置する異物防護装置設置工程と、
前記発進坑口から地山に向かって、又は地山から前記到達坑口に向かって、前記シールドマシンによる掘削を行う掘削工程と、を備え、
前記異物防護装置は、水を流過させるが前記異物は通過させない遮蔽体を、有し、
前記遮蔽体は、前記シールドマシンの軸方向に対して垂直又は略垂直となる姿勢で、該遮蔽体の先端と前記スキンプレートとの間に所定の隙間が生じた状態で、設置され、
前記掘削工程において、前記シールドマシンのカッタ回転部と前記拡張式パッキンとの間にある前記遮蔽体が、該拡張式パッキンの拡張動作を阻害する前記異物の通過を防ぐ、
ことを特徴とする異物防護方法。 A method for protecting an expandable packing installed at a starting tunnel entrance or a destination tunnel entrance from foreign objects generated during excavation by a shield machine using a foreign object protection device,
a foreign object protection device installation process for installing the foreign object protection device at the departure tunnel entrance or the arrival tunnel entrance on the natural ground side of the expandable packing so as to correspond to a part or all of the outer periphery of the skin plate of the shield machine;
An excavation process in which excavation is performed by the shield machine from the starting tunnel entrance toward the natural ground or from the natural ground toward the arrival tunnel entrance,
The foreign object protection device has a shield that allows water to pass through but does not allow the foreign object to pass through;
the shielding body is installed in an orientation perpendicular or substantially perpendicular to the axial direction of the shield machine , with a predetermined gap being generated between the tip of the shielding body and the skin plate ,
In the excavation step, the shielding body located between the cutter rotating part of the shield machine and the expandable packing prevents the passage of the foreign matter that hinders the expansion action of the expandable packing.
A method for protecting against foreign objects.
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002004762A (en) | 2000-06-26 | 2002-01-09 | Kajima Corp | Water shut-off device of shield excavator joint |
| JP2002138791A (en) | 2000-10-30 | 2002-05-17 | Kyowa Exeo Corp | Propulsion method to the wellhead and support structure for entrance packing |
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