JP2013087531A - テールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイヤブラシの高さ調整が可能で、シール性の向上が図れると共に汎用性を高められるテールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機を提供する。
【解決手段】筒状に配されるワイヤブラシ３０の前後両端部を断面コ字形でリング状の押え板３１Ａ，３１Ｂで担持し、ワイヤブラシ後端側の押え板３１Ｂを筒状のスキンプレート１の後部内周面に固定すると共に、ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａを押しボルト３２により前後方向へ移動可能にスキンプレート１の後部内周面に支持させ、前記ワイヤブラシ３０はワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａの前方移動による直線状態から当該押え板３１Ａの後方移動により弧状に変形して既設セグメントＳの外周面に圧接可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、トンネルの掘削作業時に掘削機内部への地下水等の漏洩を防止するためのテールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機に関する。

この種、テールシール装置として、例えば図４に示すようなものが有る（特許文献１参照）。これによれば、円筒状をなすスキンプレート１００の後部にはその内周面に沿って前後一対のテールシール１０１Ａ，１０１Ｂが所定の間隔をもって装着されている。この一対のテールシール１０１Ａ，１０１Ｂはほぼ同様の構成となっており、先端部がスキンプレート１００の中心側に折曲して既設のセグメントＳの外周面に圧接している。即ち、この各テールシール１０１Ａ，１０１Ｂは、複数のワイヤブラシ１０２の基端部が束ねられると共に外保護板１０３ａと内保護板１０３ｂによって挾持され、更に、コ字形状の押え板１０４に挾持されている。そして、この押え板１０４が複数の取付ピン１０５によってスキンプレート１００の内周面に固定されている。

また、スキンプレート１００の外周面には内側にグリース供給溝１０６が形成されたカバー１０７が固定されており、このグリース供給溝１０６の前端部はスキンプレート１００に形成されたグリース注入口１０８に連通し、後端部は前後一対のテールシール１０１Ａ，１０１Ｂの間に形成されたグリース吐出口１０９に連通している。なお、グリース注入口１０８には図示しないホースを介してグリース供給機が接続されている。

従って、掘削作業中は、グリース供給機によってグリースをグリース供給溝１０６を介してグリース吐出口１０９から吐出させる。すると、テールシール１０１Ａ，１０１Ｂの間に位置するスキンプレート１００とセグメントＳとの空間部にはグリースが充満し、且つ、所定の圧力にて維持されることで、スキンプレート１００の後部からの水や土砂の侵入を防止している。

特開平１０−２３８２９１号公報

ところで、特許文献１で開示されたようなテールシール装置にあっては、テールシール１０１Ａ，１０１Ｂを一旦スキンプレート１００の内周面に固定したら、その高さ、言い換えれば既設セグメントＳの外周面に圧接する力（シール圧）を調整することができないという不具合があった。

即ち、複数のワイヤブラシ１０２の先端が摩耗した場合には前記シール圧が低下するし、掘削機の旋回時には旋回内周部のテールシール１０１Ａ，１０１Ｂ部分と旋回外周部のテールシール１０１Ａ，１０１Ｂ部分では前記シール圧が変化し、このような場合にはテールシール１０１Ａ，１０１Ｂの高さ調整が必要であるが、それができないのである。また、テールシール装置を推進工法（押管工法）に適用した場合には、複数のワイヤブラシの先端がプレスリングの外周面を前後方向へ交互に摺動することになるので、ワイヤブラシの先端が反転を繰り返してヘたるなどしてシール性が低下するという不具合もあった。

そこで、本発明は、テールシール（ワイヤブラシ）の高さ調整が可能で、シール性の向上が図れると共に汎用性を高められるテールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機を提供することを目的とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係るテールシール装置は、
筒状に配されるワイヤブラシの前後両端部を断面コ字形でリング状の押え板で担持し、
前記ワイヤブラシ後端側の押え板を筒状の掘削機本体の後部内周面に固定すると共に、
前記ワイヤブラシ前端側の押え板を駆動手段により前後方向へ移動可能に前記掘削機本体の後部内周面に支持させ、
前記ワイヤブラシは前記ワイヤブラシ前端側の押え板の前方移動による直線状態から当該押え板の後方移動により弧状に変形して筒状の掘進反力受け部材の外周面に圧接可能となる、
ことを特徴とする。

また、
前記ワイヤブラシ前端側の押え板は断面Ｌ字型でリング状のケーシング内を前後方向へ移動し、
前記駆動手段は前記ケーシングの縦壁部に固設したナットに螺合してその先端がケーシング内に貫入し前記押え板の背面側に回動可能でかつ前後方向に係止されて連接する押しボルトである、
ことを特徴とする。

また、
前記ケーシング内にリング状の押しプレートが前後方向へ移動可能に収装され、
前記押しプレートの後面に前記ワイヤブラシ前端側の押え板の背面が固設される一方、押しプレートの前面に前記押しボルトの先端に付設された小円板が回動可能でかつ前後方向に係止して収容されるリップ付き溝型断面で円形筐体の係止部材が固設される、
ことを特徴とする。

斯かる目的を達成するための本発明に係るトンネル掘削機は、
筒状の掘削機本体と、
前記掘削機本体を前進させる推進手段と、
前記掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、
前記カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、
前記掘削機本体の後部に配設された筒状の掘進反力受け部材と、
を備えたトンネル掘削機において、
前記掘削機本体の後部内周面に前述したテールシール装置を装備したことを特徴とする。

本発明に係るテールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機によれば、駆動手段によりワイヤブラシ前端側の押え板を前後方向へ移動させることで、ワイヤブラシが弧状に変形し、その高さ調整が可能となって所要のシール圧が得られるので、シール性の向上が図れると共に汎用性を高められる。

本発明の一実施例を示すテールシール装置の断面図である。 テールシール装置の作用説明図である。 本テールシール装置を備えた泥土圧式シールド掘削機の概略構成図である。 従来のテールシール装置の断面図である。

以下、本発明に係るテールシール装置及び該テールシール装置を備えたトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示すテールシール装置の断面図、図２はテールシール装置の作用説明図、図３は本テールシール装置を備えた泥土圧式シールド掘削機の概略構成図である。

図３に示すように、泥土圧式シールド掘削機（トンネル掘削機）の筒状をなす掘削機本体１の隔壁（バルクヘッド）３には、カッタヘッド４が軸受等を介して回転自在に装着される。カッタヘッド４の前面にはその回転中心部から放射状をなして複数本のカッタスポーク５がその各々の間に面板（図示せず）を配して固定される。このカッタスポーク５及び面板には多数のカッタビット７が装着される。また、カッタヘッド４の回転中心部にはフィッシュテールカッタ８が装着される。さらに、カッタヘッド４の径方向へ油圧ジャッキ９により伸縮（出没）可能に、適当数のコピーカッタ１０が装着される。そして、カッタヘッド４の後部にはリングギア１１が固定される。

一方、前記隔壁３には、カッタヘッド駆動手段としてのカッタ旋回モータ１２が取り付けられ、このカッタ旋回モータ１２の駆動ギア１３が前記リングギア１１に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ１２を稼働して駆動ギア１３を回転駆動すると、リングギア１１を介してカッタヘッド４が回転される。また、隔壁３の中央部には、ロータリジョイント１４が組み付けられ、このロータリジョイント１４を介して前記コピーカッタ１０の油圧ジャッキ９等に対し図示しない油圧源からの圧油の給，排が行われるようになっている。

前記掘削機本体１の内部にはスクリューコンベヤ１７が配設され、カッタヘッド４で掘削された土砂をトンネルの後方へ排出可能になっている。即ち、スクリューコンベヤ１７の前端部（取出口）が隔壁３の下部を貫通して前記カッタヘッド４と隔壁３とで画成されたチャンバ室１８に開口すると共に、後下部に設けた排出口（ジャッキ１９駆動のゲート２０で開閉される）がトンネル内の長手方向に配設された図示しないベルトコンベア上に対向するのである。このスクリューコンベヤ１７は、後上がりに傾斜して配置された円筒管１７ａの内部に、駆動モータ１７ｂによって回転可能にスクリュー翼１７ｃが装着されてなる。

前記掘削機本体１の内周部には、覆工部材としてトンネルの内周面に構築された（組み立てられた）既設のセグメント（筒状の掘進反力受け部材）Ｓに対し伸縮し得る推進ジャッキ２２が円周方向へ所定間隔離間して多数本配設される。また、掘削機本体１の後端部（スキンプレート）は、テールシール装置２３を介して前記既設セグメントＳの外周に嵌合している。また、掘削機本体１の後部には前記セグメントＳを組み立てるエレクタ２５と後方張出台２４が組み付けられ、この後方張出台２４上に、組み立てたセグメントＳの真円保持を行うセグメントアジャスタ２６が装備される。

このように構成されるため、泥土圧式シールド掘削機による掘削にあたっては、先ず、全ての推進ジャッキ２２が縮んだ初期位置（図３の状態）で、カッタ旋回モータ１２を稼働させてカッタヘッド４を回転させる。

次に、前記状態から全て又は任意の推進ジャッキ２２を伸ばして掘削機本体１を１ストローク推進（前進）させる。この際、推進反力は既設セグメントＳで受ける。そして、この推進により、カッタヘッド４に装着された多数のカッタビット７が前方の地盤を掘削する。掘削された土砂はチャンバ室１８からスクリューコンベヤ１７等によって外部に排出される。

次に、カッタヘッド４の旋回を止めた状態で、推進ジャッキ２２を部分的に順次縮めてエレクタ２５及びセグメントアジャスタ２６によりセグメントＳを組み立てると共にその真円保持を行う。

以降、前述した工程を繰り返して、所定長さのトンネルを掘削・形成していくが、これらの工程中、テールシール装置２３はスキンプレートの内周面と既設セグメントＳの外周面との隙間をシールして掘削機本体１の内部への地下水等の漏洩を防止する。

そして、本実施例では、前述したテールシール装置２３は、図１に示すように、筒状に配されるワイヤブラシ３０の前後両端部を断面コ字形でリング状の押え板３１Ａ，３１Ｂで担持し、ワイヤブラシ後端側の押え板３１Ｂを筒状の掘削機本体（スキンプレート）１の後端部内周面に溶接等で固定すると共に、ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａを押しボルト３２及びナット３３（駆動手段）により前後（掘進）方向へ移動可能に前記スキンプレート１の後端部内周面に支持させてなる。

そして、前記ワイヤブラシ３０は、図２に示すように、ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａの前方移動（位置）による直線状態（図２の（ａ）参照）から当該押え板３１Ａの後方移動により弧状に変形して（撓んで）その頂部が既設セグメントＳの外周面に圧接し（図２の（ｂ）参照）、スキンプレート１の後端部内周面と既設セグメントＳの外周面との隙間をシール可能になっている。

図示例では、前記ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａは断面Ｌ字型でリング状のケーシング３４内を前後方向へ移動し、このケーシング３４の縦壁部３４ａに前記ナット３３が固設されている。そして、前記押しボルト３２はナット３３に螺合してその先端がケーシング３４内に貫入し、前記押え板３１Ａの背面側に回動可能でかつ前後方向に係止されて連接されている。

更に、詳細には、前記ケーシング３４内にリング状の押しプレート３５が前後方向へ移動可能に収装され、この押しプレート３５の後面に前記ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａの背面が固設される一方、押しプレート３５の前面に前記押しボルト３２の先端に付設された小円板３６が回動可能でかつ前後方向に係止して収容されるリップ付き溝型断面で円形筐体の係止部材３７が固設されている。尚、押しプレート３５は周方向に複数分割されると共に、係止部材３７は押しボルト３２に対応した数で周方向に複数配設される。

従って、本テールシール装置２３にあっては、図２に示すように、押しボルト３２を正逆方向に螺回転させることで、押しプレート３５を介してワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａを前後方向へ移動させることができる。

これにより、ワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａが最前方に位置させられると、図２の（ａ）のように、ワイヤブラシ３０が直線状態（フラットな状態）となり、既設セグメントＳの外周面との間に所定の隙間が形成される。従って、組付け時等においてテールシール装置２３をこのような状態にすることで円滑な組付け作業が行える。

上記状態からワイヤブラシ前端側の押え板３１Ａを後方へ移動させると、図２の（ｂ）のように、ワイヤブラシ３０が弧状に変形して（撓んで）その頂部が既設セグメントＳの外周面に圧接し、スキンプレート１の後端部内周面と既設セグメントＳの外周面との隙間をシールする。即ち、押しボルト３２のねじ込み度合いによりワイヤブラシ３０の高さが調整可能となって所要のシール圧が得られ、シール性の向上が図れると共に汎用性を高められるのである。

従って、例えばワイヤブラシ３０部分を低く調整する先端が摩耗した場合にはワイヤブラシ３０の高さを高く調整すれば良く、また掘削機本体１の旋回時には旋回内周部のワイヤブラシ３０部分を低く調整する一方、旋回外周部のワイヤブラシ３０部分を高く調整することで、常に一定のシール圧を保持することができる。

更には、本実施例のテールシール装置２３を推進工法（押管工法）に適用した場合には、弧状に変形したワイヤブラシ３０の頂部がプレスリング（筒状の掘進反力受け部材）の外周面を前後方向へ交互に摺動することになるので、従来のワイヤブラシの先端がプレスリングの外周面を前後方向へ交互に摺動することでワイヤブラシの先端が反転を繰り返してヘたるなどしてシール性が低下するというようなことは生じない。

尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、駆動手段は押しボルト３２及びナット３３に代えて油圧ジャッキやその他のアクチュエータを用いても良いし、ケーシング３４内にゴムシールを収装して異物の侵入を防止するようにしても良い。

本発明に係るトンネル掘削機は、泥土圧式シールド掘削機に限らず、泥水式シールド掘削機やトンネルボーリングマシーン（ＴＢＭ）等にも適用することができる。

１ 掘削機本体
３ 隔壁
４ カッタヘッド
５ カッタスポーク
７ カッタビット
８ フィッシュテールカッタ
９ 油圧ジャッキ
１０ コピーカッタ
１１ リングギア
１２ カッタ旋回モータ
１３ 駆動ギア
１４ ロータリジョイント
１７ スクリューコンベヤ
１８ チャンバ室
１９ ジャッキ
２０ ゲート
２２ 推進ジャッキ
２３ テールシール
２４ 後方張出台
２５ エレクタ
２６ セグメントアジャスタ
３０ ワイヤブラシ
３１Ａ，３１Ｂ 押え板
３２ 押しボルト
３３ ナット
３４ ケーシング
３５ 押しプレート
３６ 小円板
３７ 係止部材
Ｓ セグメント

Claims (4)

1. 筒状に配されるワイヤブラシの前後両端部を断面コ字形でリング状の押え板で担持し、
   前記ワイヤブラシ後端側の押え板を筒状の掘削機本体の後部内周面に固定すると共に、
   前記ワイヤブラシ前端側の押え板を駆動手段により前後方向へ移動可能に前記掘削機本体の後部内周面に支持させ、
   前記ワイヤブラシは前記ワイヤブラシ前端側の押え板の前方移動による直線状態から当該押え板の後方移動により弧状に変形して筒状の掘進反力受け部材の外周面に圧接可能となる、
   ことを特徴とするテールシール装置。
2. 前記ワイヤブラシ前端側の押え板は断面Ｌ字型でリング状のケーシング内を前後方向へ移動し、
   前記駆動手段は前記ケーシングの縦壁部に固設したナットに螺合してその先端がケーシング内に貫入し前記押え板の背面側に回動可能でかつ前後方向に係止されて連接する押しボルトである、
   ことを特徴とする請求項１に記載のテールシール装置。
3. 前記ケーシング内にリング状の押しプレートが前後方向へ移動可能に収装され、
   前記押しプレートの後面に前記ワイヤブラシ前端側の押え板の背面が固設される一方、押しプレートの前面に前記押しボルトの先端に付設された小円板が回動可能でかつ前後方向に係止して収容されるリップ付き溝型断面で円形筐体の係止部材が固設される、
   ことを特徴とする請求項２に記載のテールシール装置。
4. 筒状の掘削機本体と、
   前記掘削機本体を前進させる推進手段と、
   前記掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘッドと、
   前記カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆動手段と、
   前記掘削機本体の後部に配設された筒状の掘進反力受け部材と、
   を備えたトンネル掘削機において、
   前記掘削機本体の後部内周面に前述したテールシール装置を装備した、
   ことを特徴とするトンネル掘削機。

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