JP3149833B2 - 取水トンネル用シールド掘進機のテール構造 - Google Patents

取水トンネル用シールド掘進機のテール構造

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、取水トンネル用
シールド掘進機のテール構造に関し、特に、この種のシ
ールド掘進機のテールシール部の改良技術に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】降雨の少ない島や砂漠地域などにおいて
は、飲料水を確保するために海岸の近傍に海水淡水化プ
ラントが建設されている。また、海水は、例えば、塩の
製造プラントの処理原水となっており、この種の海水処
理施設では、海水を淡水化させる装置などに海水を導入
する必要がある。
【0003】そこで、このような海水処理施設において
は、従来、多数の取水孔を貫通形成した塩化ビニル管に
不織布を巻き付けたものや、有孔ヒューム管を埋設した
取水トンネルにより海水を取り入れていた。
【0004】ところが、このような構成の取水トンネル
は、開削工法や沈埋工法で埋設するので、埋設位置の直
上部周辺を埋設作業のために専有することに起因する施
工上の制約が多くなる。
【0005】そこで、本発明者らは、この種の取水トン
ネルをシールド工法により構築する技術を開発し、特願
平9−218492号で提案している。この構築方法に
用いるセグメントは、図8に示すように、従来から、通
常のシールド工法で用いられているスチールセグメント
やダクタイルセグメントなどの本体プレート1の外側に
透水部材2を取付けて一体化したものである。
【0006】透水部材2は、ポーラスコンクリートなど
で構成され、この透水部材2を通った地下水などを、ス
キンプレートに設けられた取水孔(図示省略)から内部
に積極的に取込む構造になっている。
【0007】しかしながら、このような取水セグメント
3を用いてシールド掘進機により取水トンネルを構築す
る際には、特に、シールド掘進機のテール部分の構造
に、以下に説明する技術的な課題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】すなわち、通常のシー
ルド工法に用いられるシールド掘進機のテール構造は、
一般的に、図7に示すように、スキンプレート4のテー
ル側内周面に、セグメント5の外周面に摺接する複数段
のテールブラシ6を配置し、テールブラシ6間にテール
グリス7を充填することにより、外水が内部に水が入り
込むのを防止していた。
【0009】ところが、このような構成のテール構造を
前述した取水セグメント3に適用すると、図8に示すよ
うに、テールブラシ6が取水セグメント3の外周面に摺
接した場合でも、透水部材2の全体を覆うことができな
いので、同図に実線矢印で示すような経路で、外水が浸
入し、テールシールとしての機能が発揮されない。
【0010】また、仮に、テールブラシ6で透水部材2
の全体を覆うことができても、テールブラシ6間にテー
ルグリス7を充填すると、テールグリス7が透水部材2
の孔を塞ぎ、透水部材2の透水性を低下させるので、テ
ールグリス7を用いることもできず、テールグリス7を
充填しないと、テールブラシ6の間隙から外水が浸入し
て、同様にテールシールとしての機能が得られない。
【0011】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであって、その目的とするところは、取水セグ
メントを用いた場合に、外水の浸入を防止することがで
きるシールド掘進機のテール構造を提供することにあ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、掘削壁面に設置された取水セグメントの
外周面とスキンプレートのテール側内周面との間に介装
されて、前記スキンプレート内への外水の流入を阻止す
るテールシール部を備えた取水トンネル用シールド掘進
機であって、前記テールシール部は、前記スキンプレー
トの軸方向に沿って配置された第1および第2テールシ
ールを有し、前記シールド掘進機の掘進時や前記取水セ
グメントの組立時に、前記第1および第2テールシール
のいずれが一方が、前記取水セグメントの非透水部に常
時圧接するように配置した。このように構成したシール
ド掘進機のテール構造によれば、シールド掘進機の掘進
時や取水セグメントの組立時に、第1および第2テール
シールのいずれか一方が、取水セグメントの非透水部に
常時圧接するので、外水の浸入を防ぐことができる。前
記第1テールシールは、前記スキンプレートの軸方向に
沿って移動自在に設けられ、前記第1および第2テール
シールを前記非透水部に圧接,離間可能に構成するとと
もに、前記シールド掘進機の掘進時に、前記第1テール
シールをさせないで前記非透水部に圧接させるととも
に、前記第2テールシールを前記非透水部から離間させ
ることができる。この構成によれば、シールド掘進機の
掘進時に、第1テールシールを移動不能な状態で非透水
部に圧接させるとともに、第2テールシールを非透水部
から離間させるので、第1および第2テールシールが、
シールド掘進機の掘進に伴って、取水セグメントに摺接
しながら移動することがなくなり、各テールシールとセ
グメントとの間の摩擦がなく、テールシールの耐久性が
向上し、長距離掘進において、テールシールの交換回数
の低減が図れる。前記第1テールシールは、前記スキン
プレートの軸方向に沿って移動自在に配置されたテール
リングと、前記テールリングに固着された拡径および縮
径自在なシールチューブと、前記シールチューブの拡径
に伴って、前記非透水部に圧接するとともに、前記シー
ルチューブの縮径に伴って、前記非透水部から離間する
パッキンとで構成することができる。この構成によれ
ば、テールリングが移動自在になっているので、これを
シールド掘進機側に引出すことにより、第1テールシー
ルのシールチューブやパッキンの交換が簡単に行える。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図1か
ら図6は、本発明にかかる取水トンネル用シールド掘進
機のテール構造の一実施例を示している。
【0014】図1は、シールド掘進機のテール部分の断
面図であり、同図に示した符号10は、シールド掘進機
の円筒状に形成されたスキンプレートであり、符号3
は、前記従来技術の欄で説明した取水セグメントであ
る。
【0015】取水セグメント3は、通常のセグメントと
同様に、シールド掘進機の掘進に伴って、そのテール部
側に順次環状に組立てられ、スチールセグメントやダク
タイルセグメントなどの本体プレート1の外側に透水部
材2を取付けて一体化している。
【0016】各取水セグメント3の本体プレート1に
は、取水トンネルの工事中は、蓋体により閉止されてい
て、トンネルの構築後に解放される取水孔(図示省略)
が設けられているとともに、透水部材2の両端側には、
本体プレート1の一部が露出していて、この露出部分
は、非透水部1aとなっている。
【0017】図1に示したテール構造では、シールド掘
進機のスキンプレート10の軸方向に沿って第1および
第2テールシール12,14と、スキンプレート10の
後端に第3テールシール16が設けられている。
【0018】第1テールシール12は、スキンプレート
10のテール側の内周面に沿った環状のテールリング1
2aと、テールリング12aの内面側に固設されたシー
ルチューブ12bと、シールチューブ12bの近傍に設
けられたパッキン12cとから構成されている。
【0019】テールリング12aは、スキンプレート1
0の内周面に接して、スキンプレート10の軸方向(図
1の前後方向)に沿って移動自在に設けられていて、例
えば、図外のジャッキなどのアクチュエータにより移動
させられる。
【0020】シールチューブ12bは、中空断面のゴム
などで構成され、テールリング12aの内周面に沿っ
て、その全周に亙って環状に設けられ、一端がテールリ
ング12aの内周面に固着されている。
【0021】このシールチューブ12bは、図外のコン
プレッサや油圧ユニットなどに開閉弁を介して接続され
ていて、圧縮空気やオイルなどの加圧流体を供給するこ
とにより拡径するとともに、加圧流体を抜くことにより
縮径する。
【0022】パッキン12cは、ゴム板などにより構成
されていて、テールリング12aの内周面に沿って、そ
の全周に亙って環状に設けられている。
【0023】このパッキン12cは、一端側だけがテー
ルリング12aの内周面に固着されていて、他端側は、
自由端となっていて、この自由端側が、シールチューブ
12bの外面に接着されている。
【0024】このように構成された第1テールシール1
2においては、シールチューブ12bを拡径させると、
この拡径に伴って、パッキン12cの自由端側が内方側
に押圧され、パッキン12cの先端側が、取水セグメン
ト3の非透水部1aに圧接する。
【0025】また、シールチューブ12bを縮径させる
と、縮径に伴って、パッキン12cの自由端側がシール
チューブ12b側に移動し、パッキン12cの先端側
が、取水セグメント3の非透水部1aから離間する。
【0026】第2テールシール14は、第1テールシー
ル12の後部側に配置されていて、スキンプレート10
の内周面に固着されたシールチューブ14aと、パッキ
ン14bとを備えている。
【0027】シールチューブ14aは、第1テールシー
ル12のシールチューブ12aと同様に、スキンプレー
ト10の内面に沿って周回するように環状に配置されて
いる。
【0028】このシールチューブ14aは、図外のコン
プレッサや油圧ユニットなどに開閉弁を介して接続され
ていて、圧縮空気やオイルなどの加圧流体を供給するこ
とにより拡径するとともに、加圧流体を抜くことにより
縮径する。
【0029】パッキン14bは、ゴム板などにより構成
されていて、スキンプレート10の内面に沿って周回す
るように環状に配置されている。
【0030】このパッキン14bは、一端側だけがスキ
ンプレート10の内周面に固着されていて、他端側は、
自由端となっていて、この自由端側が、シールチューブ
14aの外面に接着されている。
【0031】このように構成された第2テールシール1
4においては、第1テールシール12と同様に、シール
チューブ14aを拡径させると、この拡径に伴って、パ
ッキン14bの自由端側が内方側に押圧され、パッキン
14bの先端側が、第1テールシール12と別の取水セ
グメント3の非透水部1aに圧接する。
【0032】第3テールシール16は、スキンプレート
10の後端側に内面に一端が固設された環状のテールブ
ラシから構成されていて、取水セグメント3の外周面に
摺接するようになっている。
【0033】なお、この第3テールシール16は、一般
的な土砂シールと同様な役目を果たすものであり、土砂
や裏込めの流入を阻止する。
【0034】次に、上記構成のテール構造の作動につい
て説明する。図1から図6は、で、シールド掘進機の掘
進時および取水セグメント3の組立時におけるテール構
造の作動状態を示している。
【0035】図1は、シールド掘進機の掘進前の状態を
示しており、この状態では、取水セグメント3が3リン
グ分連結されていて、直前に組立られた左端の取水セグ
メント3の非透水部1aの直上に第1テールシール12
が位置し、第2テールシール14は、中央の取水セグメ
ント3の連結部分の直上に位置している。
【0036】また、第3テールシール16は、右端の取
水セグメント3の透水部材2の外周面に摺接している。
この掘進前の状態では、第1テールシール12のシール
チューブ12bが拡径されていて、パッキン12cが左
端の取水セグメント3の非透水部1aに圧接することに
より、外水の浸入が防止されている。
【0037】一方、第2テールシール14、シールチュ
ーブ14aは、縮径されていて、パッキン14bは、取
水セグメント3の非透水部1aから上方に離間してい
る。
【0038】図1の状態からシールド掘進機の掘進が開
始されると、第1テールシール12は、テールリング1
2aを移動させないで、そのままの位置に留め、スキン
プレート10だけが前進する。
【0039】そして、取水セグメント3の軸長に相当す
る1リング分の掘進が終了するまで、第1および第2テ
ールシール12,14の作動状態は、そのまま維持され
る。
【0040】このときの第1および第2テールシール1
2,14の作動状態と、相互の位置関係が図2に示され
ており、この状態では、第2テールシール14が第1テ
ールシール12に1リング分に相当する距離だけだけ近
接している。
【0041】次いで、図3に示すように、第3リングの
左側に、新たな取水セグメント3が組立てられ。この新
設取水セグメント3の組立が完了するまで、第1および
第2テールシール12,14の作動状態は、前述した状
態に維持される。
【0042】新設取水セグメント3組立および連結が完
了すると、図4に示すように、まず、第2テールシール
14のシールチューブ14aが拡径され、パッキン14
bを取水セグメント3の非透水部1aに圧接させて、こ
の第2テールシール14の作動により外水の浸入を防
ぐ。
【0043】次いで、第1テールシール12のシールチ
ューブ12bを縮径させて、パッキン12cを非透水部
1aから上方に離間させ、テールリング12aを1リン
グ分の長さに相当する距離だけ前方に移動させる。
【0044】この移動の終了した状態が図5に示されて
いる。テールリング12aの移動が完了するまで、第2
テールシール14のシールチューブ14aは、拡径状態
に維持され、パッキン14bを非透水部1aに圧接する
ことにより、外水の浸入を阻止する。
【0045】そして、テールリング12aの移動が完了
すると、第1テールシール12のシールチューブ12b
を拡径して、パッキン12cを取水セグメント3の非透
水部1aに圧接することにより、外水の浸入を阻止した
後に、第2テールシール14のシールチューブ14aを
縮径し、パッキン14bを非透水部1aから離間させ、
以後は、シールド掘進機の掘進に伴って、同様な作動状
態を繰り返すことになる。
【0046】さて、以上のように構成されたシール構造
によれば、シールド掘進機の掘進時や取水セグメントの
組立時に、第1および第2テールシール12,14のい
ずれか一方が、取水セグメント3の非透水部1aに常時
圧接するので、外水の浸入を防ぐことができる。
【0047】また、本実施例の場合には、シールド掘進
機の掘進時に、第1テールシール12を移動させない
で、非透水部1aに圧接させるとともに、第2テールシ
ール14を非透水部1aから離間させるので、第1およ
び第2テールシール12,14が、シールド掘進機の掘
進に伴って、取水セグメント3に摺接しながら移動する
ことがなくなり、各テールシール12,14とセグメン
ト3との間の摩擦がなく、テールシール12,14の耐
久性が向上し、長距離掘進において、テールシール1
2,14の交換回数の低減が図れる。
【0048】さらに、本実施例の場合には、テールリン
グ12aが移動自在になっているので、これをシールド
掘進機側に引出すことにより、第1テールシール12の
シールチューブ12bやパッキン12cの交換が簡単に
行える。
【0049】なお、上記実施例では、第1テールシール
12のテールリング12aに1個のシールチューブ12
b,パッキン12cを配置した場合を例示したが、本発
明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、テ
ールリング12aに、非透水部1aの長さに相当する間
隔だけ距離を置いて、一対のシールチューブ12b,パ
ッキン12cを配置し、これらを同時に作動させるよう
にしてもよい。
【0050】
【発明の効果】以上、実施例で詳細に説明したように、
本発明にかかる取水トンネル用シールド掘進機のテール
構造によれば、取水セグメントを用いた場合に、外水の
浸入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる取水トンネル用シールド掘進機
のテール構造の一実施例をを示すシールド掘進機の掘進
前の状態の断面図である。
【図2】図1の状態からシールド掘進機を掘進させた状
態の断面図である。。
【図3】図2の状態で取水セグメントを組立てた状態の
断面図である。
【図4】図3の状態で本発明の第1テールシールを前方
移動させる前の状態の断面図である。
【図5】図4の状態から本発明の第1テールシールを前
方移動させた後の状態の断面図である。
【図6】図6の状態からシールド掘進機を掘進させる前
の状態の断面図である。
【図7】従来のシールド掘進機のテール構造の一例を示
す断面図である。
【図8】図7のテール構造を取水セグメントに適用した
場合の説明図である。
【符号の説明】
1 本体プレート 1a 非透水部 2 透水部材 3 取水セグメント 10 スキンプレート 12 第1テールシール 12a テールリング 12b シールチューブ 12c パッキン 14 第2テールシール 14a シールチューブ 14b パッキン 16 第3テールシール
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 掘削壁面に設置された取水セグメントの
    外周面とスキンプレートのテール側内周面との間に介装
    されて、前記スキンプレート内への外水の流入を阻止す
    るテールシール部を備えた取水トンネル用シールド掘進
    機であって、 前記テールシール部は、前記スキンプレートの軸方向に
    沿って配置された第1および第2テールシールを有し、
    前記シールド掘進機の掘進時や前記取水セグメントの組
    立時に、前記第1および第2テールシールのいずれが一
    方が、前記取水セグメントの非透水部に常時圧接するよ
    うに配置したことを特徴とする取水トンネル用シールド
    掘進機のテール構造。
  2. 【請求項2】 前記第1テールシールは、前記スキンプ
    レートの軸方向に沿って移動自在に設けられ、 前記第1および第2テールシールを前記非透水部に圧
    接,離間可能に構成するとともに、 前記シールド掘進機の掘進時に、前記第1テールシール
    を移動させないで前記非透水部に圧接させるとともに、
    前記第2テールシールを前記非透水部から離間させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の取水トンネル用シールド
    掘進機のテール構造。
  3. 【請求項3】 前記第1テールシールは、前記スキンプ
    レートの軸方向に沿って移動自在に配置されたテールリ
    ングと、 前記テールリングに固着された拡径および縮径自在なシ
    ールチューブと、 前記シールチューブの拡径に伴って、前記非透水部に圧
    接するとともに、前記シールチューブの縮径に伴って、
    前記非透水部から離間するパッキンとを有することを特
    徴とする請求項2記載の取水トンネル用シールド掘進機
    のテール構造。
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