JP2971900B2 - シールド掘進機におけるテールシール交換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、掘進途中でテールシールが破損したり摩耗
したりしてシール機能を喪失した場合に対処するための
テールシール部緊急止水装置を装備したシールド掘進機
におけるテールシール交換方法に関する。

〔従来の技術〕

シールド掘進機の立坑側端部に装備され、セグメント
外周部に接触して機内と地山との間を隔離するテールシ
ールは、掘進途中で異物のかみ込みなどにより破損し、
突然出水する場合がある。また、掘進が長距離にわたる
場合には、途中でテールシールが摩耗してシール機能を
失い、交換しなければならない場合がある。

このような場合、従来はテールシール段間に塑性流動
性を持つシール材を注入したり、機内に侵入した水をポ
ンプで排出しながら、第９図、第10図に示すように、地
上または坑内からの薬液注入や凍結工法によりテール部
周辺の地山を固め、止水してからテールシール８の交換
を行っていた。第９図、第10図において、21は薬液注入
管または凍結管、22は地山の薬液注入部または凍結部、
23は地表面を示す。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、薬液注入や凍結工法を用いている
ため、止水効果が得られるまでに多くの日数を要し、費
用も高い、特に、大深度トンネル、海底トンネルなどの
ように高水圧の滞水層を含む地山を掘進する場合には、
テールシールの破損により突然多量の出水が生じる事態
が予想され、上記従来技術ではこのような緊急の事態に
対処できない。

特許第2680633号公報には、薬液注入や凍結工程によ
らないテールシール交換方法として、テールシール段間
でテールプレート内周部（またはセグメント外周部）に
装備した、遮断袋と称する中空シールを流体の注入によ
り膨張させ、この膨張させた遮断袋をセグメント外周部
（またはテールプレート内周部）に接触させることによ
り、テールシール段間を止水した状態で、遮断袋より機
内側（切羽側）のテールシールの交換を行う方法が記載
されている。

しかし、この方法では、遮断袋より地山側（立坑側）
のテールシール、特に土砂や裏込材との接触によって傷
つきやすい地山側最終段のテールシールの交換ができな
いため、テールシールの完全な機能回復は望めない。ま
た、テールシール部の緊急止水を行うために遮断袋をテ
ールシール段間のテールプレート側に装備した場合は、
遮断袋の点検や交換ができないので、地山側からテール
シール段間に侵入した異物と接触して遮断袋が傷つき、
用をなさなくなる心配がある。

本発明は上記の点にかんがみなされたもので、掘進途
中でテールシールが破損して突然出水した場合でも、ま
た摩耗したテールシールを交換する場合でも、薬液注入
や凍結工法によらず、より安い費用で短時間に全てのテ
ールシールの交換ができ、かつテールシール部の緊急止
水およびテールシール交換時の止水がいつでも確実に行
える、信頼性の高いテールシール部緊急止水装置を装備
したシールド掘進機におけるテールシール交換方法を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本願発明は、テールシー
ルより切羽側に位置するシールド本体のテールプレート
またはテールシール取付プレートの内周部に、流体の注
入により膨張してセグメント外周部に接触する緊急止水
用中空シールを装備し、かつテールシール取付プレート
にテールシールより立坑側に延長してセグメント外周部
に装備したテールシール交換用中空シールと接触する止
水用の延長部からなるテールシール部緊急止水装置を備
えたシールド掘進機におけるテールシール交換方法があ
って、前記緊急止水用中空シールに流体を注入して膨張
させ、前記セグメント外周部に接触させることにより、
テールシール部からの出水に対して緊急止水を行う第１
工程と、前記緊急止水用中空シールより切り羽側のテー
ル部で外周部にテールシール交換用中空シールを装備し
たセグメントを組立て前記止水用の延長部を形成する第
２工程と、前記止水用の延長部を形成した後、通常通り
の掘進と後続セグメントの組立をくり返し行い、前記テ
ールシール交換用中空シールがテールシールより立坑側
に延びたテールシール取付プレートの延長部と対向する
位置まで前記シールド本体を前進させる第３工程と、こ
の位置で前記テールシール交換用中空シールに流体を注
入して膨張させ、前記テールシール取付プレートの立坑
側延長部に接触させることにより、テールシールと地山
との間を止水する第４工程と、その後、テールシールが
接触しているセグメントを取り除き、テールシールを交
換する第５工程とからなる。

〔作用〕

テールシールより切羽側に位置するテールプレートま
たはテールシール取付プレートの内周部に装備された緊
急止水用中空シールは、テールシール部からの出水時
に、即座に流体を注入することによって膨脹し、セグメ
ント外周部に接触して、機内への土砂、地下水の侵入を
防止する。

一方、セグメント外周部に装備されたテールシール交
換用中空シールは、テールシール交換時に、テールシー
ルより立坑側に伸びたテールシール取付プレートの延長
部と対向する位置で流体を注入することによって膨脹
し、前記テールシール取付プレートの立坑側延長部に接
触して、テールシールと地山との間を止水する。

したがって、この緊急止水用とテールシール交換用の
２つの中空シールを使い分けることにより、いつでもテ
ールシール部の緊急止水と全てのテールシールの交換が
できる。

〔実施例〕

以下、本発明の第１の実施例を第１図〜第６図を用い
て説明する。

第１図において、１はシールド本体、２はテールプレ
ート、３はカッタホイル、４はカッタ駆動装置、５は排
土用スクリュウコンベア、６はシールドジャッキ、７は
スプレッダ、８はテールシール、９はテールシール取付
プレート、10,11,12はセグメント、13は地山を示す。

本実施例では、テールシール８より切羽側に位置し、
シールドジャッキ６が全ストローク伸長しても届かない
テールプレート２の内周部に緊急止水用中空シール14が
装備されている。この中空シール14は、ゴム系の弾性体
により連続したチューブ状に形成されており、水などの
流体を注入することにより膨らませることができる。

第２図は緊急止水用中空シール14とその周辺部の拡大
図で、15は中空シール14をテールプレート２に固定して
いるシール押え、16は中空シール14に流体を注入する配
管であり、テールプレート２を通して図示しないポンプ
に接続されている。中空シール14は、第２の２点鎖線1
4′で示すように膨らませることにより、セグメント10
の外周部に接触してテールシール８と機内とを隔離する
止水壁を構成し、通常はセグメント10から離れて摩耗し
ないようにしている。

テールシール８は、例えば鋼製ブラシ状のシールで、
テールシール取付プレート９の切羽側端部と立坑側端部
との間に４段装備されており、テールシール取付プレー
ト９には、立坑側最終段のテールシールよりさらに立坑
側に伸びた止水用の延長部9aが設けられている。

テールシール交換用中空シール17は、テールシール交
換時に使用されるセグメント11の外周部に装備されてい
る。この中空シール17もゴム系の弾性体により連続した
チューブ状に形成されており、水などの流体を注入する
ことにより膨らませることができる。

第３図，第４図はテールシール交換用中空シール17と
その周辺部の拡大図で、中空シール17はセグメント11の
外周部の凹状に形成された部分11aに納まるように、セ
グメント組立時に切羽側から装着され、接着剤により固
定される。中空シール17に流体を注入する配管18はセグ
メント11の切羽側端面に設けられた溝11bを通して図示
しないポンプに接続され、配管18と溝11bの隙間には接
着性を有するシール材が充填されている。この中空シー
ル17は、第３図の２点鎖線17′で示すように膨らませる
ことにより、前述したテールシール取付プレート９の立
坑側延長部9aに接触してテールシール８と地山13との間
に止水壁を構成する。

第５図は掘進途中でテールシールが破損して突然出水
した場合のテールシール交換方法の説明図で、このテー
ルシール交換方法は次の５工程からなる。

（１）第１工程；テールシール８より切羽側に位置する
テールプレート２の内周部に装備されている緊急止水用
中空シール14を流体の注入により膨脹させ、この膨脹さ
せた中空シール14をセグメント10の外周部に接触させる
ことにより、テールシール部からの出水に対して緊急止
水を行う（第５図（ａ））。

（２）第２工程；外周部にテールシール交換用中空シー
ル17を装備したセグメント11を緊急止水用中空シール14
より切羽側のテール部で図示しないエレクタを用いて組
立てる（第５図（ｂ））。

（３）第３工程；セグメント11の組立完了後、通常通り
の掘進と後続セグメント12の組立をくり返し行い、セグ
メント11に装着した中空シール17がテールシール取付プ
レート９の立坑側延長部9aと対向する位置までシールド
本体１を前進させる（第５図（ｃ））。

（４）第４工程；この位置でセグメント11に装備した中
空シール17を流体の注入により膨脹させ、この膨脹させ
た中空シール17をテールシール取付プレート９の立坑側
延長部9aに接触させることにより、テールシール８と地
山13との間を止水する（第５図（ｄ））。

（５）第５工程；その後、テールシール８に接触してい
るセグメント12を取り除き、テールシール８を交換する
（図示せず）。

なお、テールシール８は、摩耗により徐々に機能の低
下が進行する。テールシール８の摩耗により出水が発生
しても、その出水量が少ない状態であれば、通常のポン
プ排水により対処できるので、前記第１工程の緊急止水
を行わずにテールシールを交換するようにしてもよい。

第６図は掘進途中で摩耗したテールシールを交換する
方法の説明図で、このテールシール交換方法は次の４工
程からなる。

通常の掘進状態で緊急止水を行うことなく（第６図
（ａ））、 （１′）第１工程；外周部にテールシール交換用中空シ
ール17を装備したセグメント11を緊急止水用中空シール
14より切羽側のテール部で図示しないエレクタを用いて
組立てる（第６図（ｂ））。

（２′）第２工程；セグメント11の組立完了後、通常通
りの掘進と後続セグメント12の組立をくり返し行い、セ
グメント11に装備した中空シール17がテールシール取付
プレート９の立坑側延長部9aと対向する位置までシール
ド本体１を前進させる。（第６図（ｃ））。

（３′）第３工程；この位置でセグメント11に装備した
中空シール17を流体の注入により膨脹させ、この膨脹さ
せた中空シール17をテールシール取付プレート９の立坑
側延長部9aに接触させることにより、テールシール８と
地山13との間を止水する（第６図（ｄ））。

（４′）第４工程；その後、テールシール８に接触して
いるセグメント12を取り除き、テールシール８を交換す
る（図示せず）。

本発明の第２の実施例を第７図に示す。本実施例で
は、テールシール交換時に使用するセグメント11の外周
部にテールシール交換用中空シール17が切羽側と立坑側
の２段に装備されている。これらの中空シール17はセグ
メントピース１個ごとに分割して取付けられ、セグメン
ト組立時に円周方向に隙間なく接続される。テールシー
ル交換時には、２段の中空シール17に配管18より流体を
注入し、膨脹させた中空シール17をそれぞれテールシー
ル取付プレート９の延長部9aに接触させる。それでも漏
水を抑えきれない場合は、２段の中空シール17の間にセ
グメント11のシール材注入口19より塑性流動性を持つシ
ール材20を地下水圧より高い圧力で注入することによ
り、漏水を完全に止めることができる。

上記各実施例ではテールシール取付プレート９の立坑
側延長部9aをテールシール取付部と同じ板厚にしている
が、第８図に示すように、立坑側延長部9aを二重にする
などしてこの部分の板厚ｔを厚くすることにより、テー
ルシール交換用中空シール17を小形化することができ
る。

テールシール８の段数は実施例では４段としたが、何
段でもよい。また、中空シール14および17の断面形状は
図示の形状に限定されず、任意でよい。

なお、緊急止水用中空シール14は、通常掘進時にはセ
グメント10の背後に位置しているが、セグメント端面と
スプレッダ７の間に角材等のスペーサをはさんでシール
ドジャッキ６の全ストローク以上にシールド本体１を推
進し、中空シール14をセグメント端面より切羽側に出す
ことで、いつでも点検、交換ができる（第２図参照）。

〔発明の効果〕

本発明によれば、テールシールより切羽側のテールプ
レートまたはテールシール取付プレートの内周部に装備
した緊急止水用中空シールを膨脹させ、セグメント外周
部に接触させることで、テールシールの破損による突然
の出水にも迅速に対処できる。また、セグメントの外周
部に装備したテールシール交換用中空シールを膨脹さ
せ、テールシールより立坑側に伸びたテールシール取付
プレートの延長部に接触させることにより、テールシー
ルと地山との間を止水できるので、薬液注入や凍結工法
によらず、より安い費用で短時間に全てのテールシール
の交換を行うことができる。

その上、テールシールより切羽側に装備された緊急止
水用中空シールはシールド本体の推進距離を伸ばすこと
で、いつでも点検、交換ができ、またセグメント外周部
に装備されたテールシール交換用中空シールは常に新品
であるため、信頼性が高く、確実に止水することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のテールシール部緊急止水装置を装備し
たシールド掘進機の一実施例を示す側断面図、第２図は
第１図のＡ部拡大図、第３図は第１図のＢ部拡大図、第
４図は第３図のＣ矢視図、第５図はテールシールが破損
して突然出水した場合のテールシール交換方法の説明
図、第６図は摩耗したテールシールの交換方法の説明
図、第７図は本発明の第２実施例の要部側断面図、第８
図は本発明の第３実施例の要部側断面図、第９図および
第10図は従来技術の説明図である。 １……シールド本体、２……テールプレート、８……テ
ールプレート、９……テールシール取付プレート、9a…
…テールシール取付プレートの立坑側延長部、10,11,12
……セグメント、14……緊急止水用中空シール、16……
流体注入用配管、17……テールシール交換用中空シー
ル、18……流体注入用配管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 泰雄 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭51−128132（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−19492（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】テールシールより切羽側に位置するシール
   ド本体のテールプレートまたはテールシール取付プレー
   トの内周部に、流体の注入により膨張してセグメント外
   周部に接触する緊急止水用中空シールを装備し、かつテ
   ールシール取付プレートにテールシールより立坑側に延
   長してセグメント外周部に装備したテールシール交換用
   中空シールと接触する止水用の延長部からなるテールシ
   ール部緊急止水装置を備えたシールド掘進機におけるテ
   ールシール交換方法であって、前記緊急止水用中空シー
   ルに流体を注入して膨張させ、前記セグメント外周部に
   接触させることにより、テールシール部からの出水に対
   して緊急止水を行う第１工程と、前記緊急止水用中空シ
   ールより切り羽側のテール部で外周部にテールシール交
   換用中空シールを装備したセグメントを組立て前記止水
   用の延長部を形成する第２工程と、前記止水用の延長部
   を形成した後、通常通りの掘進と後続セグメントの組立
   をくり返し行い、前記テールシール交換用中空シールが
   テールシールより立坑側に延びたテールシール取付プレ
   ートの延長部と対向する位置まで前記シールド本体を前
   進させる第３工程と、この位置で前記テールシール交換
   用中空シールに流体を注入して膨張させ、前記テールシ
   ール取付プレートの立坑側延長部に接触させることによ
   り、テールシールと地山との間を止水する第４工程と、
   その後、テールシールが接触しているセグメトを取り除
   き、テールシールを交換する第５工程とからなることを
   特徴とするシールド掘進機におけるテールシール交換方
   法。