JP3158019B2 - シールド機のテールシール構造、及びワイヤブラシシールの発泡樹脂注入方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、シールド機のテ
ールシール構造、及びワイヤブラシシールの発泡樹脂注
入方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、シールド機を用いてトンネルなど
を構築する場合、図１０のシールド機１０１の概略構成
図に示すように、シールド機１０１の前面でカッタ１０
３により掘削を行ない、スキンプレート１０５内側の後
方でセグメント１０７を組み立て、このセグメント１０
７から反力をとってシールド機１０１が推進する。

【０００３】シールド機１０１後方のテール部Ｆでは、
シールド機１０１のスキンプレート１０５とセグメント
１０７との間から地下水、泥水、裏込材などがシールド
機１０１内に侵入することを防ぐためにテール部Ｆにシ
ールが行われる（テールシール）。このテールシールに
は、ゴムシールやブラシシールが用いられていた。

【０００４】一般に多く使用されているワイヤブラシ型
テールシールは、それ自体では、止水効果は少ない。こ
のため、ワイヤブラシ型テールシールの止水効果を向上
させるために内部にテールシールグリースを詰め込む。
さらに止水効果および耐久性を向上させるためにテール
シールグリースを、セグメントグラウトホールまたはシ
ールド機１０１に組み込まれた専用注入管より、継続的
に間欠注入していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ワイヤブラシシールでは、以下のような問題点があっ
た。すなわち、 （ａ）ワイヤブラシの中にグリースを詰め込む方式で
は、グリースがテールクリアランスの縮小あるいは時間
経過とともにテールシールから絞り出されるが、テール
シールの中にテールシールグリースを追加注入すること
は困難である。

【０００６】（ｂ）クリアランスの変化等により、テー
ルシール内に裏込材料が侵入して固結した場合には、テ
ールシールの弾力性が減少し、クリアランスの変化に追
従できず隙間が生じたりして漏水することがある。 （ｃ）クリアランスが小さくなった際にはテールシール
に過大な力が加わり、テールシールが破損することがあ
る。

【０００７】（ｄ）シールド機がバッキングすることに
より、テールシールの内側保護板が折損し、その後ブラ
シを構成するワイヤ自体が同様にカギ型に折れ曲がり切
断してしまう。本発明は、このような問題に鑑みてなさ
れたもので、その目的とするところは、止水性および耐
久性が良好なシールド機のテールシール構造、及びワイ
ヤブラシシールの発泡樹脂注入方法を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】 前述した目的を達成す
るために第１の発明は、シールド機のスキンプレートの
テール部内側に設けられ、ワイヤブラシの内側と外側を
保護板で挟んだワイヤブラシシールに発泡樹脂を注入す
るための発泡樹脂注入方法であって、（ａ）最下位に位
置する前記ワイヤブラシシールの先端部を覆材で覆い、
（ｂ）前記覆材に注入口を設け、前記注入口から発泡樹
脂を注入し、（ｃ）前記発泡樹脂がゲル化した後、シー
ルド機を前記発泡樹脂の１回の注入幅の分ずらすように
回転させる工程を繰り返すことを特徴とするワイヤブラ
シシールの発泡樹脂注入方法である。また、第２の発明
は、ワイヤブラシの内側と外側を保護板で挟み、根元部
にベースプレートを設けたワイヤブラシピースに発泡樹
脂を注入し、前記発泡樹脂を注入したワイヤブラシピー
スをシールド機のテール部内側に複数個リング状に取り
付け、前記取り付けた複数のワイヤブラシピースの隙間
に樹脂を注入することを特徴とするワイヤブラシシール
の発泡樹脂注入方法である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は第１
の実施の形態に係るシールド機１の概略構成を示す断面
図である。シールド機１の前面でカッタ３により地山５
の掘削を行ない、スキンプレート７の後方のテールプレ
ート９の内面でセグメント１１を組み立て、このセグメ
ント１１から反力をとってシールド機１が掘進方向Ａへ
推進する。

【００１０】シールド機１後方のテール部Ｂには、スキ
ンプレート７およびテールプレート９と、セグメント１
１との間から地下水、泥水、裏込材などがシールド機１
内に侵入することを防ぐために、テールプレート９内面
全周に環状にワイヤブラシシール１３が設けられる。

【００１１】次にワイヤブラシシール１３について説明
する。図２は、図１のＢ部の拡大図で、ワイヤブラシシ
ール１３および周辺の構造を断面図で詳細に示してお
り、図３は、ワイヤブラシシール１３の配置を示す部分
展開図である。ワイヤブラシシール１３は、ワイヤブラ
シ１５の両側を柔軟性のある外側保護板１７と内側保護
板１９とで挟み、ワイヤブラシ１５のワイヤ部分に発泡
樹脂を注入したものである。

【００１２】外側保護板１７と内側保護板１９の根元部
分全体を、ベースプレート２１が覆っている。このベー
スプレート２１をリベット２３でテールプレート９の内
側面に取り付ける。２５は保護リングである。

【００１３】３列の環状のワイヤブラシ１５ａ、１５
ｂ、１５ｃが、全体としてワイヤブラシシール１３を構
成する。ワイヤブラシ１５ｃの外側保護板１７より後ろ
の部分では、地山５とセグメント１１との間にモルタル
などの裏込材２７が注入される。地山５とセグメント１
１との間には、裏込材２７の他に泥水や地下水などの外
部流動物が存在するが、ほとんどの外部流動物が３列目
のワイヤブラシ１５に阻まれ、わずかに侵入した外部流
動物も、２列目、１列目のワイヤブラシ１５ｂ、１５ａ
に阻まれるため、シールド機１の内部には侵入しない。

【００１４】シールド機１では、ワイヤブラシシール１
３で、テールプレート９とセグメント１１との間をシー
ルし、シールド機１の内部に外部流動物が侵入しないよ
うにしつつ、掘進方向Ａへの掘削を継続する。またシー
ルド機１はバッキングにより、掘進方向Ａとは逆の方向
に逆戻りすることがあるが、ワイヤブラシシール１３は
柔軟性があるため、折損することなく対応することがで
きる。

【００１５】次にワイヤブラシ１５への発泡樹脂の注入
について説明する。図４は発泡樹脂の手作業による注入
方法を示す図であり、図１、図２および図３のＣ−Ｃ部
分の横断面を示している。ただし、図４にはセグメント
１１は示されない。また、図５は発泡樹脂の手作業によ
る注入方法を示す拡大図であり、図６はワイヤブラシ１
５ｃの稼働時の状態を示す図である。

【００１６】まず、シールド機１にワイヤブラシシール
１３を取り付けた後、最下位に位置する所定の注入幅の
ワイヤブラシ１５に、ガムテープ３５などの覆いを設け
る。ガムテープ３５は、外側保護板１７の側面、ワイヤ
ブラシ１５の先端部、内側保護板１９との側面部を覆う
ように設け、発泡樹脂がガムテープ３５の内側に限定し
て注入されるようにするためのものである。

【００１７】次に、ガムテープ３５に設けた開口から、
ワイヤブラシ１５の内部にロート３１の注入口を差し込
み、発泡樹脂容器３３から、ロート３１を介して発泡樹
脂をワイヤブラシ１５内に流し込む。発泡樹脂はワイヤ
ブラシ１５のブラシ部分の間隙に自然に拡散して充填さ
れる（図６の混在部３７）。またワイヤブラシ１５とガ
ムテープ３５との間には、発泡樹脂のみからなる部分
（図６の発泡樹脂部３９）が生じる。また、発泡樹脂
は、注入後１０分ないし２０分でゲル化する。

【００１８】上述の注入作業を３列のワイヤブラシ１５
ａ、１５ｂ、１５ｃに対して、それぞれ行ない、発泡樹
脂がゲル化した後、ワイヤブラシ１５への１回の注入幅
の分だけずらすように、シールド機１を例えば図４のＤ
方向にローリングさせる。そして、ワイヤブラシ１５の
うち前に注入した部分に隣接する部分に対して、同様の
手順で注入を行なう。したがって、３列のワイヤブラシ
１５への注入〜ゲル化〜Ｄ方向への旋回〜隣接部分への
注入、のサイクルを繰り返して手作業により、ワイヤブ
ラシ１５への発泡樹脂の注入を行なう。図４の例では太
い円弧で示した部分が注入済み部分Ｅであり、一周して
注入すると、発泡樹脂は環状のワイヤブラシ１５全体に
わたり連続するように充填されることになる。

【００１９】ワイヤブラシ１５全周への発泡樹脂の注入
およびゲル化が完了した後、シールド機１で掘削を開始
する。図６に示すように稼働時においては、ワイヤブラ
シ１５はセグメント１１に押し付けられ、図５に示す注
入時のワイヤブラシ１５に比べてテールプレート９に対
する角度が小さくなる。したがって、ワイヤブラシ１５
全体がバネとして働き、セグメント１１へ強く押しつけ
られる。したがってテールプレート９とセグメント１１
との間の距離（クリアランス）が部分的に異なっても、
確実なシールが行なえる。

【００２０】なお、ワイヤブラシ先端の形状は、セグメ
ント１１の外周面に押しつけられた状態でセグメント１
１に広い面積で密着するように、あらかじめ設計されて
いる。図６の例では、ワイヤブラシ１５ｃの先端部およ
び発泡樹脂部３９が、広い面積でセグメント１１に密着
し、裏込材２７の侵入を防止する。

【００２１】図７は発泡樹脂の特性を示す図である。発
泡樹脂は母材としての液体と発泡剤である液体とを混合
したもので、本実施の形態では、見かけ密度は平均で
０．１２ｇ／ｃｍ３、５０％圧縮強度は平均で０．２７
ｋｇｆ／ｃｍ２、独泡率は平均で３７％のものを使用し
た。なお、この発泡樹脂は難燃剤を添加することにより
難燃にする。

【００２２】ワイヤブラシシール１３では、ワイヤブラ
シ１５と発泡樹脂が一体化した耐摩耗性のもので、強度
はワイヤブラシ１５が受け持ち、止水性および弾力性は
注入した発泡樹脂が受け持つ。シールド機１がバッキン
グし掘進方向Ａと逆方向へ戻る場合、ワイヤブラシシー
ル１３では、ワイヤが弾性体の中に拘束されているため
逆方向に折れ曲りにくい。したがって、バッキングによ
りワイヤが逆方向に押し出されて折損することを避けら
れる。

【００２３】以上、詳細に説明したように、第１の実施
の形態に係るワイヤブラシシール１３は、止水効果が大
きいため、テールシールグリースの追加注入が不要とな
り、注入量を大幅に減らすことが可能である。

【００２４】また、ワイヤブラシシール１３は、テール
クリアランスの変化に柔軟に対応でき、テールクリアラ
ンスが大きい場合にも漏水が発生しにくい。また、ワイ
ヤブラシシール１３は、高水圧の場合にも、止水性を発
揮することができる。

【００２５】またワイヤブラシシール１３は裏込材２７
が侵入しにくい材質であり、またシールド機１のバッキ
ングにも強い柔軟な構造であるため、損傷を受けにく
く、ワイヤブラシシール１３を交換せずに長距離を掘進
することが可能となるので経済的であり、シールド工事
全体の工期も短縮できる。なお、本実施の形態におい
て、ワイヤブラシ１５は３列設けるものとしたが、２
列、４列、あるいは任意の列だけ設けることも可能であ
る。

【００２６】次に、第２の実施の形態について説明す
る。第２の実施の形態は第１の実施の形態とほぼ同様で
あるが、発泡樹脂の注入をシールドマシンの内部で行な
わず、図８に示すように、あらかじめ工場などで、発泡
樹脂を注入する。図８では１ピースのワイヤブラシピー
ス５１に発泡樹脂を注入する方法を示す。ワイヤブラシ
ピース５１は、例えば１０ｃｍあるいは２０ｃｍ幅のワ
イヤブラシ５３を外側保護板５５および内側保護板５７
で挟んだものである。多数のワイヤブラシピース５１を
並べて配置し、１ピースごとに、このワイヤブラシ５３
のブラシの間隙にロート５９で発泡樹脂を注入する。

【００２７】発泡樹脂は、母材である液体６１と発泡剤
である液体６３とを、それぞれポンプ６５、ポンプ６７
で所定の量だけ汲み上げてミキサ６９で混合したもので
ある。また、ミキサ６９には難燃剤（図示せず）を添加
し、発泡樹脂を難燃性にする。

【００２８】図９は、シールド現場にて、発泡樹脂を注
入したワイヤブラシピース５１を、シールド機１に取り
付けて、ワイヤブラシシール７１を構成した様子を部分
的に示したものである。各ワイヤブラシピース５１のベ
ースプレート７３部分をテールプレート７５の内面の所
定の位置に縦横に配置し、溶接で固定する。そのままで
は各ワイヤブラシピース５１の間に隙間が存在するの
で、樹脂７９を充填して連続した構造とする。

【００２９】以上、詳細に説明したように、第２の実施
の形態においては、ワイヤブラシピース５１を工場など
であらかじめ用意しておくことができる。したがって、
シールド現場においては、ワイヤブラシピース５１の取
付および間隙への樹脂７９の充填のみ行なえばよく、作
業時間を大幅に減らすことが可能であり、シールド工事
全体の工期も短縮できる。

【００３０】

【発明の効果】 以上、詳細に説明したように、本発明
によれば、止水性、耐久性に優れ、作業効率の良い、シ
ールド機のテールシール構造、及びワイヤブラシシール
の発泡樹脂注入方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 シールド機１の概略構成を示す断面図

【図２】 図１のＢ部の拡大図

【図３】 ワイヤブラシシール１３の配置を示す部分展
開図

【図４】 発泡樹脂の手作業による注入方法を示す図

【図５】 発泡樹脂の手作業による注入方法を示す拡大
図

【図６】 ３列目のワイヤブラシ１５ｃの稼働時の状態
を示す図

【図７】 発泡樹脂の特性を示す図

【図８】 工場での発泡樹脂の注入方法を示す図

【図９】 ワイヤブラシピース５１のシールド機１への
取付け状態を示す部分展開図

【図１０】 シールド機１０１の概略構成図

【符号の説明】

１………シールド機 ３………カッタ ５………地山 ７………スキンプレート ９………テールプレート １１………セグメント １３………ワイヤブラシシール １５………ワイヤブラシ １７………外側保護板 １９………内側保護板 ２１………ベースプレート ２３………リベット ２５………保護リング ２７………裏込材 ３１………ロート ３３………発泡樹脂容器 ３５………ガムテープ ３７………混在部 ３９………発泡樹脂部 ５１………ワイヤブラシピース ５３………ワイヤブラシ ５５………外側保護板 ５７………内側保護板 ５９………ロート ６５、６７………ポンプ ６９………ミキサ ７１………ワイヤブラシシール ７３………ベースプレート ７５………テールプレート ７７………リベット

フロントページの続き (72)発明者 佐々木 哲也 東京都港区元赤坂一丁目３番８号 鹿島 建設株式会社東京支店 内 (72)発明者 五十嵐 寛昌 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 今立 文雄 東京都調布市飛田給二丁目19番１号 鹿 島建設株式会社 技術研究所 内 (72)発明者 加藤 誠 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (56)参考文献 実開 昭57−142099（ＪＰ，Ｕ) 実開 平４−30196（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−43261（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機のスキンプレートのテール部
   内側に設けられ、ワイヤブラシの内側と外側を保護板で
   挟んだワイヤブラシシールに発泡樹脂を注入するための
   発泡樹脂注入方法であって、 （ａ）最下位に位置する前記ワイヤブラシシールの先端
   部を覆材で覆い、 （ｂ）前記覆材に注入口を設け、前記注入口から発泡樹
   脂を注入し、 （ｃ）前記発泡樹脂がゲル化した後、シールド機を前記
   発泡樹脂の１回の注入幅の分ずらすように回転させる工
   程を繰り返すことを特徴とするワイヤブラシシールの発
   泡樹脂注入方法。
2. 【請求項２】 ワイヤブラシの内側と外側を保護板で挟
   み、根元部にベースプレートを設けたワイヤブラシピー
   スに発泡樹脂を注入し、 前記発泡樹脂を注入したワイヤブラシピースをシールド
   機のテール部内側に複数個リング状に取り付け、 前記取り付けた複数のワイヤブラシピースの隙間に樹脂
   を注入することを特徴とするワイヤブラシシールの発泡
   樹脂注入方法。