JP3235425B2 - シールド掘進機のテールシール構造 - Google Patents

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、シールド掘進機
のテールシール構造に関し、特に、シールド掘進機のテ
ール部分において、スキンプレートとこれの内側に組み
立てられるセグメントとの間のテールクリアランス部に
介在して、シールド掘進機の後方に位置するセグメント
の外周部分に充填した裏込め材が、シールド掘進機の内
部に流入するのを防止するためのシールド掘進機のテー
ルシール構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】特に都市土木の分野において、地下水の
存在する地盤や、比較的軟弱な地盤中にトンネルを掘削
形成する方法として、シールド掘進機を用いたトンネル
工法が知られている。このシールド掘進機を用いたトン
ネル工法は、一般に、シールド掘進機により切羽面を掘
削しながら、その後方にセグメントを組み立てて覆工体
を形成し、かかる覆工体によりトンネル内壁面を防護す
るとともに、この覆工体から推進反力を得つつトンネル
を掘削形成して行くものである。

【０００３】すなわち、このシールド掘進機によれば、
その先端部分に切羽面の地山を切削するカッターディス
クを備えるとともに、このカッターディスクの後方のス
キンプレートによって覆われた作業空間内には、これの
前方部分にカッターディスクの駆動装置や制御装置、掘
削土砂の排出装置等が設けられ、また、後方部分にはセ
グメントの組立施設やシールドジャッキ等が設けられて
いる。そして、この後方部分でリング状の覆工体として
形成されたセグメントの先端面にシールドジャッキを押
し当て、このシールドジャッキ伸張させることによっ
て、組み立てたセグメントに対してスキンプレートを摺
動させながらシールド掘進機を前進させて行く。

【０００４】また、かかるセグメントに対するスキンプ
レートのスムースな摺動を可能とするために、スキンプ
レートとセグメントとの間には、隙間を保持してこれら
の密着を回避すべく、いわゆるテールクリアランス部が
設けられており、したがって、スキンプレートの前進摺
動に伴って、スキンプレートの後方に位置するセグメン
トの外周部分の地山には、このテールクリアランス部の
厚さにスキンプレートの厚さを加えたものに相当する厚
さの空隙が生じることになる。

【０００５】このため、この空隙には、トンネルの内部
から裏込めモルタル等の裏込め材を注入充填して、周囲
の地山がこの空隙の存在によって崩壊するのを防止する
必要を生じるが、その一方で、注入された裏込め材が、
上記スキンプレートとセグメントとの間のテールクリア
ランス部を介して、シールド掘進機の内部に流入するの
を防止する必要があり、かかる裏込め材の流入を防止す
るための構造として、一般に、スキンプレートのテール
部にテールシール構造が設けられている。

【０００６】すなわち、このテールシール構造は、従来
は、例えば図３に示すように、シールド掘進機１０のテ
ール部１１において、一端部がシールド掘進機１０のス
キンプレート１２に取り付けられるとともに、このスキ
ンプレート１２から内方に向かって延設されることによ
り、他端部がセグメント１３の外周面に摺接する、金属
薄板やゴム板等によって形成されるリング状のテールシ
ール３０を、トンネルの軸方向に間隔をおいて一対設け
るとともに、これらのテールシール３０の間に形成され
るリング状の空間部分３１に、グリース３２を充填する
ことによって構成されていた。また、図４に示すよう
に、これらのテールシール３０の内側部分にワイヤブラ
シ３３を設けるとともに、空間部分３１に充填されるグ
リース３２に繊維を混入して、かかるワイヤブラシ３３
や繊維とグリース３２との絡み合いによって止水性を高
めた構造のものも採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のテールシール構造によれば、上記グリース３２は、
シールド掘進機１０による掘進作業の開始前に硬めのも
のを手塗りで塗布し、さらに掘進中に軟らかめのものを
連続的又は断続的に追加注入しながら使用するものであ
るが、このグリース３２は流動性が悪いため、特にグリ
ース３２に繊維が混入されている場合には、その注入作
業が困難となり、テールシール３０の間に形成される空
間部分３１の全体にグリース３２を追加充満させるため
には、多くの時間と手間を要することになるという課題
があった。

【０００８】また、セグメント１３の内面に数多くの注
入口を装備したり、流動性の高いグリース３２を使用し
たりする工夫もなされているが、地山側への漏出などに
より、高価なグリース３２を多量に使用することになる
という課題があった。

【０００９】そこで、この発明は、上記従来の課題に着
目してなされたもので、流動性が悪く高価なグリースを
用いることなく、施工性に優れ、安価かつ容易に設置す
ることのできるシールド掘進機のテールシール構造を提
供することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、シールド
掘進機のテール部において、スキンプレートとこれの内
側に組み立てられるセグメントとの間のテールクリアラ
ンス部に介在して、シールド掘進機の後方に位置するセ
グメントの外周部分に充填した裏込め材が、前記テール
クリアランス部を介してシールド掘進機の内部に流入す
るのを防止するためのシールド掘進機のテールシール構
造であって、一端部がスキンプレートに取り付けられる
とともに、このスキンプレートから内方に向かって延設
されることにより他端部がセグメントの外周面に摺接す
るリング状のテールシールを、トンネルの軸方向に間隔
をおいて複数設けるとともに、隣接するテールシールの
間に形成されるリング状の空間部分には、有機高分子を
主材とするポリマーに無機系のゲル化剤を加えることに
よりゲル化させて形成され、天然高分子である植物性粘
質物からなるゲル状物質とゲル化剤との組み合わせから
なるゲル化泥水によって構成される、粘度が１００００
〜４００００ｃｐのこんにゃく状物質を充填することを
特徴とするシールド掘進機のテールシール構造にある。

【００１１】

【００１２】すなわち、この発明によれば、隣接するテ
ールシールの間に形成されるリング状の空間部分には、
有機高分子を主材とするポリマーに無機系のゲル化剤を
加えることによりゲル化させて形成され、天然高分子で
ある植物性粘質物からなるゲル状物質とゲル化剤との組
み合わせからなるゲル化泥水によって構成される、粘度
が１００００〜４００００ｃｐのこんにゃく状物質を充
填する。

【００１３】ここで、かかるこんにゃく状物質は、好ま
しくは１００００〜４００００ｃｐ（センチポワーズ）
程度、さらに好ましくは２５０００ｃｐ程度の高い粘度
を有し、他のパテグリスなどと異なり、材料を現場で調
合し、粘度や稠度を調整するものであるため、流動性の
調整を現場において容易に行うことができ、この適度な
流動性によって、小さな隙間に一体として入り込んで行
き、この隙間を容易に充填することのできる機能をも備
えるものである。

【００１４】また、かかるこんにゃく状物質を形成する
ための、有機高分子を主材とするポリマーとしては、好
ましくは、マンノース残基を分子内に含む水溶性高分
子、さらに好ましくは、例えば、植物性粘質物等の水溶
性高分子を用いることができ、かかる水溶性高分子の水
溶液に、必要に応じてほう砂やほう酸等の添加剤を添加
したものに、ゲル化剤を加えることによって、容易にこ
んにゃく状物質とすることができる。なお、無機系のゲ
ル化剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、消石灰、
炭酸ナトリウムなどのアルカリ性物質を用いることが好
ましい。すなわち、水溶性高分子の水溶液からなるゲル
状物質は、その水素イオン濃度（ｐＨ）の変化によっ
て、数十ｃｐから数万ｃｐにわたってその粘度を変化さ
せ、ｐＨの値が高いものほど粘度が高くなるものである
ため、アルカリ性物質を添加することにより、かかるゲ
ル状物質を容易に高粘度化することができるからであ
る。

【００１５】そして、好ましい水溶性高分子である植物
性粘質物としては、グワガムあるいはその変成品、ロー
ストビーンガム、ガラクトマンノース重合体を主成分と
する天然高分子等を単独あるいは併用して用いることが
できる。

【００１６】なお、かかる植物性粘質物は、安価で入手
が容易であるとともに、これのゲル状の水溶液は、ゲル
化剤としての水酸化ナトリウム、消石灰、炭酸ナトリウ
ムなどのアルカリ性物質や、解ゲル剤としての硫酸バン
ド、塩化アルミニウム、希硫酸、希塩酸などの酸性物質
による粘度の管理が特に容易であり、また、他の水溶性
高分子と同様に難燃性かつ無害であるため取り扱いもま
た容易である。

【００１７】また、上記有機高分子を主材とするポリマ
ーに無機系のゲル化剤を加えることによりゲル化させて
形成されるこんにゃく状物質に、変質防止剤を添加すれ
ば、バクテリアなどによる有機高分子の変質、分解を防
止して、その粘度を長期間容易に保持することができ
る。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施の態
様すなわち一実施例に付いて、添付図面を参照しつつ詳
細に説明する。この実施例にかかるシールド掘進機のテ
ールシール構造は、図１に示すように、シールド掘進機
１０のテール部１１において、スキンプレート１２とこ
れの内側に組み立てられるセグメント１３との間のテー
ルクリアランス部１４に介在して、シールド掘進機１０
の後方に位置するセグメント１３の外周部分に充填した
裏込め材１５が、前記テールクリアランス部１４を介し
てシールド掘進機１０の内部に流入するのを防止するた
めに設けられたものである。

【００１９】ここで、この実施例のシールド掘進機１０
は、例えば土圧式、あるいは泥水式等の、図３に従来技
術として示すシールド掘進機１０と略同様の構造を主た
る構成として備えるのもので、その先端部分に切羽面の
地山を切削するカッターディスク２０を備えるととも
に、このカッターディスク２０の後方のスキンプレート
１２によって覆われた作業空間２１には、その前方部分
に、掘削土砂を充填する隔室２４、及びカッターディス
クの駆動装置や制御装置、掘削土砂の排出装置等が設け
られ（図示省略）、また作業空間２１の後方部分にセグ
メント１３の組立施設（図示省略）やシールドジャッキ
２２等が設けられている。また、このシールド掘進機１
０によれば、スキンプレート１２によって覆われる作業
空間２１の後方部分において、リング状の覆工体として
形成されたセグメント１３の先端面にシールドジャッキ
２２を押し当て、これを伸張させることによって、組み
立てたセグメント１３に対してスキンプレート１２を摺
動させながらシールド掘進機１０を前進させつつ、トン
ネルの掘進作業が行われることになる（図３参照）。

【００２０】そして、この実施例のテールシール構造
は、図１に示すように、一端部がスキンプレート１２に
取り付けられるとともに、このスキンプレート１２から
内方に向かって延設されることにより、他端部がセグメ
ント１３の外周面に付勢された状態で密着摺接する、ブ
ラシ状のリング状のテールシール１６を、トンネルの軸
方向に間隔をおいて二箇所に設けるとともに、かかる一
対のテールシール１６の間に形成されるリング状の空間
部分１７には、例えば植物性粘質物の水溶液にアルカリ
性物質を添加して、２５０００ｃｐ程度の高粘度にゲル
化させた、こんにゃく状充填材１８を注入充填すること
によって構成されている。

【００２１】すなわち、上記一対のリング状のテールシ
ール１６は、シールド掘進機１０による掘進作業の開始
前に、当該テールシール１６の周方向と直交する方向の
一端部を、例えば溶着や接着剤等の固定手段を介して、
スキンプレート１２の円形の内周面に沿って、当該内周
面に各々密着固定させることにより取り付けられる。

【００２２】一方、こんにゃく状充填材１８は、シール
ド掘進機１０の発進段階において、スキンプレート１２
の内側にセグメント１３が数リング組み立てられ、この
セグメント１３の外周面に各テールシール１６が摺接し
てテールクリアランス部１４に空間部分１７が形成され
たら、これより後方に位置するセグメント１３の外周部
分に裏込め材１５を注入する作業に先立って、スキンプ
レート１２の外側に設けた注入路１９を介して、スキン
プレートに１２よって覆われた作業空間２１から、空間
部分１７に向かって注入充填されることになる。

【００２３】すなわち、注入路１９は、その一端が、作
業空間２１内におけるセグメント１３の組立作業に支障
のない位置において、スキンプレート１２の内周面に注
入口２５として開口するとともに、スキンプレート１２
の外周面に沿って後方に延長した後、スキンプレート１
２の後端部分において空間部分１７と連通するように構
成され、また、図２に示すように、この注入路１９は、
スキンプレート１２の周方向に等角度間隔で４箇所設け
られ、注入路１９を介して、こんにゃく状充填材１８を
空間部分１７に容易に充填しあるいは補充することがで
きるようになっている。

【００２４】なお、こんにゃく状充填材１８を充填しあ
るいは補充する作業が終了したら、注入口２５を閉塞す
ることによって、空間部分１７及び注入路１９に充填材
１８が連続充填されている状態を容易に保持することが
できるとともに（図１参照）、必要に応じて加圧状態で
連続充填しておくこともでき、これによって、この実施
例のテールシール構造は、裏込め材１５からの圧力に抗
して、裏込め材１５や地下水のシールド掘進機１０の内
部への流入を容易に防止することができることになる。
また、シールド掘進機１０の前進摺動に伴って、充填材
１８の一部が潤滑材として使用されつつ漏出すること等
により、空間部分１７における充填材１８の充填量が不
足することになる場合でも、注入口２５から、新たにこ
んにゃく状の充填材１８を注入あるいは圧入して、注入
路１９に残置されている充填材１８を空間部分１７の方
に押し出すようにすることにより、容易に空間部分１７
へ充填材１８を補充することができる。

【００２５】そして、この実施例のテールシール構造に
よれば、こんにゃく状充填材１８は、その高い粘度によ
り、一対のテールシール１６の間の空間部分１７に充填
されて、これらのテールシール１６と一体となることに
よってあたかも止水壁のような機能を果たし、裏込め材
１５からの圧力に抵抗しつつ、裏込め材１５や地下水の
流入を容易に防止することができるとともに、セグメン
ト１３の継目部分の不陸等によりセグメント１３の外周
面に凹凸が生じてテールシール１６が密着せず、これら
の間に隙間が生じている場合でも、粘度の高いこんにゃ
く状充填材１８がこの隙間に侵入し、あたかも皮膜状の
止水膜となって、当該隙間からの裏込め材１５や地下水
の流入を確実に防止することもできる。

【００２６】また、このこんにゃく状充填材１８は、粘
度が高い一方で、他のパテグリスなどと異なり、材料を
現場で調合し、粘度や稠度を調整するものであるため、
流動性の調整を現場において容易に行うことができ、こ
の適度な流動性によって、上述のような、注入路１９を
介した空間部分１７への注入充填作業あるいは補充作業
を容易かつ迅速に行うことができる。

【００２７】さらに、こんにゃく状充填材１８の原料と
なる植物性粘質物は、安価で入手が容易であるととも
に、水に溶かしてｐＨを高くすることにより、容易にこ
んにゃく状の充填材１８とすることができ、また粘度の
調整も容易に行うことができることに加えて、かかる植
物性粘質物を用いて製造した充填材１８は難燃性でかつ
無害であるため、トンネル坑内における取り扱いも容易
である。

【００２８】なお、上記実施例では、テールクリアラン
ス部１４に一対のテールシール１６を設け、リング状の
空間部分１７を一箇所形成する場合について記載した
が、この発明はかかる実施の態様のものに限定されるも
のではなく、例えばさらに確実な止水性を確保するため
には、３箇所以上にテールシール１６を設けて空間部分
１７を２箇所以上形成し、各空間部分１７に充填材１８
を充填してこの発明のテールシール構造とすることもで
きる。また、各空間部分１７に適宜ワイヤブラシを併設
することもできる。

【００２９】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
シールド掘進機のテールシール構造によれば、スキンプ
レートとセグメントとの間のテールクリアランス部に形
成された、隣接するテールシール間のリング状の空間部
分に、有機高分子を主材とするポリマーに無機系のゲル
化剤を加えることによりゲル化させて形成され、天然高
分子である植物性粘質物からなるゲル状物質とゲル化剤
との組み合わせからなるゲル化泥水によって構成され
る、粘度が１００００〜４００００ｃｐのこんにゃく状
物質を充填することにより構成され、かかるこんにゃく
状物質は安価に製造できるとともに、流動性に富むの
で、流動性が悪く高価なグリースを用いることなく、優
れた止水性を備えるテールシール構造を容易に設置する
ことができるとともに、その機能を維持するためのこん
にゃく状物質の補充作業を容易に行うこともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるシールド掘進機の
テールシール構造の構成を示す略示縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａに沿った横断面図である。

【図３】従来のテールシール構造の一例を説明する略示
縦断面図である。

【図４】図３のＢ部の拡大図である。

【符号の説明】

１０ シールド掘進機 １１ テール部 １２ スキンプレート １３ セグメント １４ テールクリアランス部 １５ 裏込め材 １６ テールシール １７ 空間部分 １８ こんにゃく状充填材 １９ 注入路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−94427（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−167997（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機のテール部において、ス
   キンプレートとこれの内側に組み立てられるセグメント
   との間のテールクリアランス部に介在して、シールド掘
   進機の後方に位置するセグメントの外周部分に充填した
   裏込め材が、前記テールクリアランス部を介してシール
   ド掘進機の内部に流入するのを防止するためのシールド
   掘進機のテールシール構造であって、 一端部がスキンプレートに取り付けられるとともに、こ
   のスキンプレートから内方に向かって延設されることに
   より他端部がセグメントの外周面に摺接するリング状の
   テールシールを、トンネルの軸方向に間隔をおいて複数
   設けるとともに、隣接するテールシールの間に形成され
   るリング状の空間部分には、有機高分子を主材とするポ
   リマーに無機系のゲル化剤を加えることによりゲル化さ
   せて形成され、天然高分子である植物性粘質物からなる
   ゲル状物質とゲル化剤との組み合わせからなるゲル化泥
   水によって構成される、粘度が１００００〜４００００
   ｃｐのこんにゃく状物質を充填することを特徴とするシ
   ールド掘進機のテールシール構造。