JP6419557B2 - シールドマシン、シールドマシンのためのシール材供給装置およびシール材供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、シールドマシンのためのシール材供給技術に関する。

シールドマシンのスキンプレートとセグメントの隙間を通って地山からシールドマシンに水が流入することを防止するために、多くのシールドマシンにはテールブラシが設けられている。テールブラシはスキンプレートの内周面に円周方向に環を描くように配置され、既設のセグメントの外周面へと延伸する先端部が当該外周面へ押し当てられることにより、スキンプレートとセグメントの隙間を塞ぐ。

テールブラシによる水の封止性を高めるために、複数段のテールブラシを備えるシールドマシンも実用化されている。シールドマシンが複数段のテールブラシを備える場合、水の封止性をさらに高めるために、テールブラシの間の空間にシール材が注入される場合が多い。シールドマシンが掘進に伴い前進すると、テールブラシはセグメントの外周面上を滑りながら移動する。当該移動に伴い、テールブラシの間のシール材の一部がセグメントの外周面に付着し、テールブラシの間の空間から出てゆく。そのため、テールブラシによる水の封止性を高く維持するためには、テールブラシの間の空間に対し、シールドマシンの前進に伴い失われるシール材を補給する必要がある。

テールブラシの間の空間にシール材の補給が行われる場合、シール材の注入圧力が高すぎると既設のセグメントの破損等が生じる危険性が高まる。一方、シール材の注入圧力が低すぎると、水の封止性が低下してシールドマシンへの水の流入が生じる危険性が高まる。従って、テールブラシの間の空間に充填されるシール材の圧力は適切な範囲内となるように管理される必要がある。

テールブラシの間の空間に充填されるシール材の圧力を管理する技術を開示する文献として、例えば特許文献１および２がある。

特許文献１には、テールブラシの間の空間へ注入されるシール材の注入圧力をセンサにより検出し、検出した注入圧力が基準値に達していない間はシール材を圧送するポンプを稼働し、検出した注入圧力が基準値以上となった場合は当該ポンプの稼働を停止する仕組みが記載されている。また、特許文献２には、テールブラシの間の空間へシール材を供給するグリス供給ポンプの供給圧力を基準供給圧力よりも高く維持するようにグリス供給ポンプを制御する仕組みが記載されている。

特開平１１−２００７８６号公報 特開２００８−２９７８２１号公報

テールブラシの間の空間に圧力計を配置すれば、当該空間に充填されたシール材の圧力を正確に知ることができる。しかしながら、テールブラシの間の空間に配置された圧力計はメインテナンスすることが難しい。

そのため、シール材の圧送元または圧送の経路上におけるシール材の圧力を実測し、当該実測された圧力からテールブラシの間の空間に充填されているシール材の圧力を推計することが行われている。この方法による場合、圧力の実測の位置からテールブラシの間の空間に至るシール材の移動経路における圧力損失を正確に特定することは容易ではない。そのため、作業員は、圧力の推計値を参考にしつつ、経験によりシール材の注入圧力を調整している場合が多い。この場合、作業員の経験が十分でなければシール材の圧力が適正に保たれない危険性がある。

本発明は、上記の事情に鑑み、テールブラシの間の空間に充填されたシール材の圧力を正確に知ることが出来ない場合であっても、当該空間に対し、シール材を適切に供給するための手段を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は、掘進中に計測されたシールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度の少なくとも一つを示すデータを取得し、当該データに基づいて、前記シールドマシンが有する複数段のテールブラシの間の空間に対するシール材の注入量を制御する制御手段を備えるシールドマシンのためのシール材供給装置を第１の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第１の態様にかかるシール材供給装置であって、前記制御手段は、前記空間に対するシール材の注入量が掘進中に計測された前記シールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度のいずれかに比例する値に近付くように前記空間に対するシール材の注入量を制御する、という構成を第２の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第１または第２の態様にかかるシール材供給装置であって、前記制御手段は、シール材を収容する収容体と、前記収容体との相対位置を変化させながら前記収容体に収容されているシール材を当該相対位置の変化量に応じた量だけ前記収容体から押し出す押出部材とを備えるポンプの、前記収容体と前記押出部材の相対位置の変化量を制御することにより、前記空間に対するシール材の注入量を制御する、という構成を第３の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第１乃至第３の態様にかかるシール材供給装置であって、使用前に所定量のシール材を収容する交換可能なカートリッジを備え、前記制御手段は前記カートリッジから前記空間に対し注入されるシール材の注入量を制御する、という構成を第４の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第１乃至第４のいずれかの態様にかかるシール材供給装置を備えるシールドマシンを第５の態様として提案する。

また、本発明は、掘進中に計測されたシールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度の少なくとも一つに基づいて、前記シールドマシンが有する複数段のテールブラシの間の空間に対するシール材の注入量を制御するステップを備えるシールドマシンのためのシール材供給方法を第６の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第６の態様にかかるシール材供給方法であって、前記シールドマシンのセグメントの１リング分の掘進の各々に関し、当該掘進の開始前に、前記空間に対しシール材の注入を行うポンプに、当該掘進中に前記空間に対し注入されるべき量以上のシール材を補給するステップを備える、という構成を第７の態様として提案する。

また、本発明は、上記の第６または第７の態様にかかるシール材供給方法であって、前記空間に対するシール材の注入量を制御するステップにおいて、前記空間に対するシール材の注入量が掘進中に計測された前記シールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度のいずれかに比例する値に近付くように、前記空間に対するシール材の注入量を制御する、という構成を第８の態様として提案する。

本発明によれば、シールドマシンが有する複数段のテールブラシの間の空間に対しシール材を適切に供給することが可能となる。

一実施形態にかかるシールドマシンの構成を示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンが備えるシール材供給ポートの配置を示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンが備えるテールブラシおよびその周辺の構成を示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンが備えるシール材供給装置の構成を示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンにおけるシール材の供給に伴う作業員の操作およびシールドマシンの動作のフローを示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンが備えるシール材供給装置の構成を示した図。 一実施形態にかかるシールドマシンが備えるシール材供給装置の制御部の構成を示した図。

［第１実施形態］
以下に図を参照しつつ、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、第１実施形態において用いられるシールドマシン１と、シールドマシン１の掘削により地山Ｇの中に形成されたトンネルの内周面を覆うように組み立てられたセグメント２を模式的に示した断面図である。なお、図１における左方向がシールドマシン１の進行方向である。また、図２は、シールドマシン１の内部を進行方向の前方から後方に向かい見た図である。図１は、図２のＩ−Ｉ矢視である。

シールドマシン１は、円筒形状の筐体１１と、シールドマシン１の進行方向の前方端面に配置されたカッター１２と、既設のセグメント２の前方端面に対し押し当てられた状態で伸張することによりシールドマシン１を前進させる複数のジャッキ１３と、筐体１１から進行方向の後方へ延伸する円筒形状のスキンプレート１４と、各々がスキンプレート１４の内周面に円周方向に環を成すように取り付けられたテールブラシ１５−１およびテールブラシ１５−２と、テールブラシ１５−１とテールブラシ１５−２の間の空間にシール材Ｓを供給する１または複数のシール材供給装置１６を備える。なお、シール材供給装置１６は図１および図２に図示されるシール材供給ポート１１６に接続されるが、図１および図２におけるシール材供給装置１６の図示を省略している。

以下、テールブラシ１５−１およびテールブラシ１５−２を「テールブラシ１５」と総称する。なお、図１に例示のシールドマシン１が備えるテールブラシ１５は２段であるが、シールドマシン１が３段以上のテールブラシ１５を備えてもよい。また、シールドマシン１は８本のジャッキ１３を備え、図１にはそれらのジャッキ１３のうち４本が図示されているが、シールドマシン１が備えるジャッキ１３の数は８本に限られない。また、シールドマシン１は４つのシール材供給ポート１１６を備え、図１にはそれらのシール材供給ポート１１６のうち３つが図示されているが、シールドマシンが備えるシール材供給ポート１１６の数は４つに限られない。

シールドマシン１は、ジャッキ１３の伸張に伴いカッター１２により前方の地山Ｇを掘削しつつ前進する。シールドマシン１はジャッキ１３を伸張させながらセグメント１リングの幅（１リング分のセグメント２のシールドマシン１の進行方向の長さ）とほぼ同じ距離だけ掘進した後、掘進を停止する。その後、作業員は、例えば複数のジャッキ１３のうちセグメント２を配置したい場所のジャッキ１３を収縮させ、生じた空間にセグメント２を順次配置し、セグメント２をリング状に組み立てる。その後、ジャッキ１３が伸張され、新設されたセグメント２のリングの前方端面に対しジャッキ１３が押し当てられた状態で伸張が再開され、同時にカッター１２による地山Ｇの掘削が再開される。このように、ジャッキ１３の伸張、収縮、セグメント２の組み立て、という作業が繰り返されることで、連結された複数のセグメント２のリングにより内周面が被覆されたトンネルが地山Ｇの中に形成されていく。

なお、シールドマシン１は図１および図２に示す構成部の他に、例えば地山Ｇから掘削した土砂をトンネルの後方へと排出する機構やシールドマシン１の運転を制御する制御装置等を備えている。

図３は、シールドマシン１の円周方向のシール材供給ポート１１６が配置されている位置におけるテールブラシ１５およびその周辺の構成部を拡大して模式的に示した図である。図３に示されるように、テールブラシ１５の各々は、スキンプレート１４の内周面上に配置され、スキンプレート１４の内周面から既設のセグメント２の外周面へと延伸し、その先端部分がセグメント２の外周面に対し押し当てられるように配置されている。その状態でシールドマシン１が前進すると、テールブラシ１５はその先端部をセグメント２の外周面に擦りつけながらシールドマシン１の進行方向に移動する。

テールブラシ１５の各々にはシール材が充填されている。さらに、複数段のテールブラシ１５の間の空間、すなわち、テールブラシ１５−１とテールブラシ１５−２の間の空間（以下、「ブラシ間空間」という）には、スキンプレート１４の内部に設けられた注入路１４１を通じて注入されたシール材Ｓが充填されている。シール材Ｓの一部はセグメント２の外周面に付着し、シールドマシン１の移動に伴いブラシ間空間から出て行く。そのため、シールドマシン１の移動中、ブラシ間空間に対しシール材供給装置１６によるシール材Ｓの補給が必要となる。

なお、テールブラシ１５−２の後方において地山Ｇの内周面とセグメント２の外周面の間に生じる空間には、例えばセグメント２を放射状に貫通するように設けられた注入路（図示略）を通じて、裏込材Ｂが充填される。

以下の説明において、スキンプレート１４には４つのシール材供給ポート１１６の各々に対応する４つの注入路１４１が設けられており、４つのシール材供給ポート１１６の各々に個別のシール材供給装置１６接続されるものとする。しかしながら、１つのシール材供給装置１６が４つに分岐するシール材Ｓの供給経路を備え、それらの供給経路の各々がシール材供給ポート１１６の各々に接続される構成が採用されてもよい。

図４は、シール材供給装置１６の構成を模式的に示した図である。以下の説明において、便宜的に図４の左側を上流側、図４の右側を下流側と呼ぶ。シール材供給装置１６は、まず、シリンダ１６１と、シリンダ１６２と、ピストン１６３を備える。シリンダ１６１およびシリンダ１６２の形状は通常、円筒形状であるが、筒形状であれば断面の形状は円に限られない。

ピストン１６３はロッド１６３１と、ロッド１６３１の一方の端部に設けられたヘッド１６３２と、ロッド１６３１の他方の端部に設けられたヘッド１６３３を備える。ヘッド１６３２はシリンダ１６１に収容され、ヘッド１６３３はシリンダ１６２に収容される。ロッド１６３１は、シリンダ１６１の上流側の底面においてシリンダ１６１の内外に貫通しており、また、シリンダ１６２の下流側の底面においてシリンダ１６２の内外に貫通している。なお、シリンダ１６２の下流側の底面におけるロッド１６３１の貫通部においては、ロッド１６３１の軸方向の移動を許容しつつシリンダ１６２内の作動油が外部に対し漏れ出ないように水密封止がなされている。

また、ロッド１６３１の側面上には、軸方向に、シリンダ１６１とロッド１６３１の相対位置を示す目盛が刻まれている。作業員は、シリンダ１６１の基準位置（例えば、上流側底面の外表面の位置）がロッド１６３１の目盛のいずれを指すかを目視することにより、シリンダ１６１とロッド１６３１の相対位置を知ることができる。

また、シール材供給装置１６は、シール材Ｓを貯蔵するタンク１６４と、タンク１６４からシリンダ１６１の内側のヘッド１６３２より下流側の空間へと通じるシール材Ｓの経路１８１と、経路１８１上に設けられ、シール材Ｓをタンク１６４からシリンダ１６１へと圧送するポンプ１６５を備える。また、経路１８１上のポンプ１６５とシリンダ１６１の間には切替バルブ１６６が配置されており、シリンダ１６１からシール材Ｓをシール材供給ポート１１６へ導く経路１８４上には切替バルブ１６７が配置されている。ポンプ１６５によりシール材Ｓがタンク１６４からシリンダ１６１へと圧送されるときには切替バルブ１６６が開かれ（開放状態）、切替バルブ１６７が閉じられて（閉鎖状態）、シール材供給ポート１１６からシリンダ１６１へのシール材Ｓの逆流が防止される。また、ピストン１６３によりシリンダ１６１からシール材供給ポート１１６へシール材Ｓが押し出されるときには、切替バルブ１６６が閉じられ（閉鎖状態）、切替バルブ１６７が開かれて（開放状態）、シリンダ１６１からタンク１６４へのシール材Ｓの逆流が防止される。

また、シール材供給装置１６は、作動油を貯蔵するタンク１６８と、タンク１６８からシリンダ１６２の内側のヘッド１６３３より上流側の空間へと通じる作動油の経路１８２と、経路１８２上に設けられ、作動油をタンク１６８からシリンダ１６２へと圧送するポンプ１６９と、経路１８２上のポンプ１６９とシリンダ１６２の間の位置に設けられ、経路１８２を流れる作動油の流量を制御する流量制御バルブ１７０を備える。

また、シール材供給装置１６は、シリンダ１６２の内側のヘッド１６３３より下流側の空間からタンク１６８へと通じる作動油の経路１８３と、経路１８２上の流量制御バルブ１７０とシリンダ１６２の間の位置および経路１８３上の任意の位置にまたがるように配置され、経路１８２および経路１８３を流れる作動油の流れの方向を同時に切り替える切替バルブ１７１を備える。切替バルブ１７１は、作動油が経路１８２を通じてタンク１６８からシリンダ１６２へと流れることを許容し、かつ、作動油が経路１８３を通じてシリンダ１６２からタンク１６８へと流れることを許容する状態（以下、「駆動状態」という）と、作動油が経路１８２を通じてシリンダ１６２からタンク１６８へと流れることを許容し、かつ、作動油が経路１８３を通じてタンク１６８からシリンダ１６２へと流れることを許容する状態（以下、「非駆動状態」という）のいずれかの状態を選択的に取り得る。また、流量制御バルブ１７０から経路１８３に向かい、作動油のリターンのための経路１８５が設けられている。

シール材供給装置１６は、シリンダ１６１の内側のヘッド１６３２より下流側の空間から外部へと通じる経路１８４により、シール材供給ポート１１６を経て注入路１４１へと通じている。

図５は、ブラシ間空間へのシール材Ｓの供給に伴う作業員のシールドマシン１に対する操作およびシールドマシン１の動作のフローを示した図である。まず、シールドマシン１のセグメント１リング分の掘進の開始に先んじて、作業員はポンプ１６９の停止を確認した後、切替バルブ１６６を開放状態、切替バルブ１６７を閉鎖状態、切替バルブ１７１を非駆動状態に切り替え、続いて、ポンプ１６５を運転させる。これにより、タンク１６４からシール材Ｓが経路１８１を通じてシリンダ１６１に補給される（ステップＳ１０１）。

シール材Ｓがシリンダ１６１に補給される間、ピストン１６３はシリンダ１６１内のシール材Ｓの圧力により上流方向へと押し戻されるように移動する。このピストン１６３の移動に伴い、シリンダ１６２の上流側の空間に充填していた作動油は経路１８２を通じてタンク１６８へと流出するとともに、シリンダ１６２の下流側の空間に経路１８３を通じてタンク１６８から作動油が流れ込む。

作業員は、シリンダ１６１の基準位置（例えば、シリンダ１６１の上流側の底面の外表面）がロッド１６３１に刻まれた目盛において指し示す位置の変化量を目視（すなわち、シリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量を計測）することで、その時点でシリンダ１６１内に充填されているシール材Ｓの量を知ることができる。作業員は、シリンダ１６１内に充填されているシール材Ｓの量が、セグメント１リング分の掘進中にブラシ間空間に供給されるべきシール材Ｓの量（以下、「Ｖ」とする）以上となったことを確認した後、ポンプ１６５の運転を停止し、切替バルブ１６６を閉鎖状態、切替バルブ１６７を開放状態、切替バルブ１７１を駆動状態に切り替える。このように、シールドマシン１による掘進の開始前に、量Ｖ以上のシール材Ｓが予めシリンダ１６１に充填されることにより、掘進中にシリンダ１６１内のシール材Ｓがなくなることがなく、ブラシ間空間へのシール材Ｓの連続的かつ安定的な供給が確保される。

なお、セグメント１リング分の掘進中にブラシ間空間に供給されるべきシール材Ｓの量Ｖは、例えば、シールドマシン１の実運転が開始される前に試験的に行った掘削においてテールブラシ１５−２が通過した後のセグメント２の外表面上に付着していたシール材Ｓの厚さの計測値Ｔを用いて、以下の計算式により概算される。
Ｖ＝Ｔ×Ｄ×π×Ｗ（ただし、Ｄはリング状に組み立てられたセグメント２の直径、πは円周率、Ｗはセグメント２の掘進方向の長さ）

ただし、量Ｖの特定において、必ずしも上述した試験的な掘削が行われる必要はなく、セグメント２の外表面上に付着するシール材Ｓの厚さＴとしてシミュレーションによる推定値等が用いられてもよい。

図５のフローの説明に戻る。続いて、シールドマシン１がセグメント１リング分の掘進を開始すると（ステップＳ１０２；Ｙｅｓ）、作業員は速やかにポンプ１６９を運転させる。これに伴い、作動油がタンク１６８から経路１８２を通じてシリンダ１６２の上流側の空間に圧入されるとともに、シリンダ１６２の下流側の空間に充填していた作動油が経路１８３を通じてタンク１６８へと流出する。ピストン１６３は、シリンダ１６２の上流側の空間に圧入される作動油の圧力に駆動されて、上流側から下流側へと移動する。この移動に伴い、シリンダ１６１に充填されていたシール材Ｓが経路１８４を通じてシール材供給ポート１１６へと押し出される。その結果、シール材供給装置１６からブラシ間空間に対するシール材Ｓの供給が行われる（ステップＳ１０３）。

ステップＳ１０３におけるシール材Ｓの供給は、シールドマシン１が掘進中（ステップＳ１０４；Ｎｏ）、継続される。シールドマシン１が掘進の間、作業員は適当な時間間隔で、シールドマシン１の掘進距離Ｄ１を、例えばシールドマシン１の運転を制御する制御装置のモニタ等から読み取るとともに、ロッド１６３１に刻まれた目盛をシリンダ１６１の基準位置が指し示す位置を目視してシリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量Ｄ２（掘進開始時点における位置からの変位量）を計測する。そして、作業員は、計測した変化量Ｄ２と、掘進距離Ｄ１に所定の比例係数ａを乗じた値、すなわち（Ｄ１×ａ）とを比較する。なお、比例係数ａは、上述したセグメント１リング分の掘進中にブラシ間空間に供給されるべきシール材Ｓの量Ｖに基づき、予め掘進距離の単位量当たりにブラシ間空間から出て行くシール材Ｓの量に応じて特定された数値である。作業員は、変化量Ｄ２が（Ｄ１×ａ）より小さければ経路１８２における流量を増やし、変化量Ｄ２が（Ｄ１×ａ）より大きければ経路１８２における流量を減らすように、流量制御バルブ１７０を調整する。この調整により、変化量Ｄ２が掘進距離Ｄ１に比例した値に近付くように、ピストン１６３に加えられる駆動力が調整されることになる。その結果、シールドマシン１の掘進距離に応じた適量のシール材が確実にブラシ間空間に供給されることになる。

シールドマシン１によるセグメント１リング分の掘進が完了すると（ステップＳ１０４；Ｙｅｓ）、作業員は速やかにポンプ１６９を停止する。セグメント１リング分の掘進の完了に伴い、到達位置までの掘進が完了した場合（ステップＳ１０５；Ｙｅｓ）、一連の作業が終了する。一方、まだ到達位置までの掘進が完了していない場合（ステップＳ１０５；Ｎｏ）、作業員によるセグメント２の組み立てが行われる（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０１の作業に戻る。すなわち、シールドマシン１による次のセグメント１リング分の掘進に関し、上記のステップＳ１０１〜Ｓ１０６の作業が繰り返される。なお、到達位置までの掘進が完了した時点でさらに１リング分のセグメント２の組み立てが可能な場合、作業員により最後の１リング分のセグメント２の組み立てが行われた後に一連の作業が終了してもよい。

上述したシールドマシン１の構成および作業員による作業によれば、シール材供給装置１６からブラシ間空間に対し、適量のシール材Ｓが確実に供給される。また、シールドマシン１の掘進中にシール材供給装置１６からブラシ間空間に対し供給されるべきシール材Ｓが不足することはないため、ブラシ間空間に対し連続的かつ安定的にシール材Ｓの供給が行われる。その結果、ブラシ間空間におけるシール材Ｓの量が適正値に保たれる。

［第２実施形態］
以下に、本発明の第２実施形態を説明する。第２実施形態においては、第１実施形態において用いられるシールドマシン１が備えるシール材供給装置１６に代えて、シール材供給装置２６が用いられる。この点を除き、第２実施形態は第１実施形態と同様である。従って、以下に第２実施形態において用いられるシール材供給装置２６の構成および動作を中心に説明し、第２実施形態が第１実施形態と共通する点に関しては適宜その説明を省略する。

図６は、シール材供給装置２６の構成を模式的に示した図である。なお、図６において、シール材供給装置２６の構成部のうち、第１実施形態にかかるシール材供給装置１６の構成部と共通するものには、図４において用いた符号と同じ符号が用いられている。シール材供給装置２６は、シール材供給装置１６が備える全ての構成部に加え、シリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量を計測するセンサ２６１と、制御部２６２を備える。なお、センサ２６１が直接計測するのは、シリンダ１６２とピストン１６３の相対位置の変化量であるが、シリンダ１６２とピストン１６３の相対位置の変化量と、シリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量は同一であるため、以下、これらの変化量を区別しない。

センサ２６１は、例えば磁歪式変位センサであり、ピストン１６３のヘッド１６３３に取り付けられたリング状の磁石と、当該磁石を貫通するように配置された金属線であるウェーブガイドと、ウェーブガイドに電流パルス信号（スタート信号）を出力するとともに、ウェーブガイドを流れる電流パルス信号が磁石の近傍に達した際に発生する電流パルス信号（ストップ信号）を検出し、スタート信号の出力からストップ信号の検出までの時間に基づき変位量を計測するセンサ本体とを備える。ただし、センサ２６１が変位量を計測する方式はこれに限られず、いずれの方式の変位計がセンサ２６１として採用されてもよい。センサ２６１は、計測した変化量Ｄ２を示す変化量データを継続的に制御部２６２に対し出力する。

制御部２６２は、センサ２６１と、流量制御バルブ１７０と、シールドマシン１の動作を制御する制御装置（図示略）とに接続されている。図７は、制御部２６２の構成を示した図である。制御部２６２は、シールドマシン１の掘進距離Ｄ１を示す掘進距離データをシールドマシン１の制御装置から継続的に取得する掘進距離取得部２６２１と、センサ２６１により計測された変化量Ｄ２を示す変化量データを継続的に取得する変化量取得部２６２２と、掘進距離取得部２６２１が取得した掘進距離データおよび変化量取得部２６２２が取得した変化量データを記憶する記憶部２６２３と、記憶部２６２３に記憶されている掘進距離データおよび変化量データに基づき流量制御バルブ１７０に対する制御信号を生成する制御信号生成部２６２４と、制御信号生成部２６２４が生成した制御信号を流量制御バルブ１７０に対し出力する制御信号出力部２６２５を備える。

制御信号生成部２６２４は、シールドマシン１の掘進中、すなわち、図５に示したフローにおけるステップＳ１０３の間、例えば所定時間の経過毎に、掘進距離取得部２６２１が最後に取得した掘進距離データと、変化量取得部２６２２が最後に取得した変化量データとを記憶部２６２３から読み出し、読み出した掘進距離データが示す掘進距離Ｄ１に所定の比例係数ａを乗じた（Ｄ１×ａ）と、読み出した変化量データが示す変化量Ｄ２とを比較し、以下のように制御信号を生成する。

（ａ）Ｄ２＜（Ｄ１×ａ）の場合、流量の増加を指示する制御信号を生成する。
（ｂ）Ｄ２＝（Ｄ１×ａ）の場合、流量の維持を指示する制御信号を生成する。
（ｃ）Ｄ２＞（Ｄ１×ａ）の場合、流量の減少を指示する制御信号を生成する。

上述した第２実施形態によれば、シール材Ｓをブラシ間空間に対し圧送するためのピストン１６３に対する駆動力の調整が自動で行われるため、作業員の手間が省け望ましい。

なお、第２実施形態において、制御部２６２が以下の処理を行う構成が採用されてもよい。
（１）シールドマシン１のセグメント１リング分の掘進の完了に伴い、ポンプ１６９に対し運転停止を指示する制御信号を出力する。
（２）（１）の処理に続き、切替バルブ１６６に対し開放状態への切り替えを、切替バルブ１６７に対し閉鎖状態への切り替えを、切替バルブ１７１に対し非駆動状態への切り替えを、それぞれ指示する制御信号を出力する。
（３）（２）の処理に続き、ポンプ１６５に対し運転開始を指示する制御信号を出力する。
（４）（３）の処理の後、センサ２６１から出力される変化量データが示す変化量Ｄ２が、シリンダ１６１に充填されているシール材Ｓの量が量Ｖ以上を示す変化量に達した場合、ポンプ１６５に対し運転停止を指示する制御信号を出力する。
（５）（４）の処理に続き、切替バルブ１６６に対し閉鎖状態への切り替えを、切替バルブ１６７に対し開放状態への切り替えを、切替バルブ１７１に対し駆動状態への切り替えを、それぞれ指示する制御信号を出力する。
（６）シールドマシン１のセグメント１リング分の掘進の開始に伴い、ポンプ１６９に対し運転開始を指示する制御信号を出力する。

上記の構成が採用されることにより、ポンプ１６９およびポンプ１６５の運転の開始および停止、切替バルブ１７１の切り替えが自動的に行われ、作業員の手間が省かれる。

［変形例］
上述の実施形態は本発明に一具体例であって、本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。

（１）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、シリンダ１６１に対するシール材Ｓの補給は、ポンプ１６５によりタンク１６４に貯蔵されているシール材がシリンダ１６１に対し注入されることにより行われる。シリンダ１６１に対するシール材Ｓの補給の方式はこれに限られない。例えば、量Ｖ以上の所定量のシール材Ｓが予め充填された交換可能なカートリッジをシリンダ１６１に装填することにより、シリンダ１６１へのシール材Ｓの補給が行われる構成が採用されてもよい。この変形例によれば、ポンプに対するシール材の補給作業に要する時間が短縮される。

（２）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、シリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量Ｄ２を計測し、計測した変化量Ｄ２を掘進距離Ｄ１に比例する値（Ｄ１×ａ）に近付けるように流量制御バルブ１７０の調整が行われる。これに代えて、経路１８２を流れシリンダ１６２に流れ込む作動油の流量を掘進距離に比例する値に近付けるように流量制御バルブ１７０の調整が行われる構成としてもよい。この変形例において、シール材供給装置１６（第１実施形態）またはシール材供給装置２６（第２実施形態）は、例えば経路１８２上に作動油の流量を計測する流量計を備える。第１実施形態を変形した場合、作業員は流量計から読み取った流量（以下、流量Ｆとする）が掘進距離Ｄ１に所定の比例係数ｂを乗じた値、すなわち（Ｄ１×ｂ）より小さければ流量を増やし、大きければ流量を減らすように、流量制御バルブ１７０を調整する。また、第２実施形態を変形した場合、制御部２６２は、流量計から取得する流量Ｆが（Ｄ１×ｂ）より小さければ流量を増やす制御信号を流量制御バルブ１７０に対し出力し、大きければ流量を減らす制御信号を流量制御バルブ１７０に対し出力する。この変形例によっても、シール材供給装置１６からブラシ間空間に対し、適量のシール材Ｓが確実に供給される。

（３）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、ピストン１６３を駆動する仕組みとして、作動油の流量に応じてシリンダ１６１とピストン１６３の相対位置の変化量を変化させる油圧駆動装置が採用されている。ピストン１６３を駆動する仕組みは油圧駆動装置に限られない。例えば、電動モータで回転駆動されて軸方向に移動するスクリューによりピストン１６３が駆動される方式など、いずれの方式が採用されてもよい。

（４）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、シール材Ｓをブラシ間空間に対し圧送するためのポンプとしてピストンポンプが採用される。シール材Ｓをブラシ間空間に対し圧送するためのポンプの方式はピストンポンプに限られず、ポンプから押し出されるシール材Ｓの流量を制御可能な方式であれば、いずれの方式のポンプが採用されてもよい。

ポンプから押し出されるシール材Ｓの流量を制御可能なポンプとして好適なものとして、ピストンポンプ以外に、例えば、スクイズポンプ、モーノポンプ等がある。ピストンポンプ、スクイズポンプ、モーノポンプは、流体を収容する収容体と、当該収容体との相対位置を変化させながら当該収容体に収容されている流体を当該相対位置の変化量に応じた量だけ当該収容体から押し出す押出部材とを備える。なお、ピストンポンプにおいて、収容体はシリンダであり、押出部材はピストンである。また、スクイズポンプにおいて、収容体はチューブであり、押出部材はローラである。また、モーノポンプにおいて、収容体はステータであり、押出部材はロータである。また、ピストンポンプにおける収容体と押出部材の相対位置の変化は直線方向の変化であり、スクイズポンプおよびモーノポンプにおける収容体と押出部材の相対位置の変化は回転方向の変化である。

本発明において、ピストンポンプ等に例示される方式のポンプ、すなわち、収容体と収容体の相対位置を変化させながら収容体内の流体を押し出す押出部材とを備えるポンプが採用される場合、制御部は、収容体と押出部材の相対位置の変化量を制御することで、ブラシ間空間に対するシール材の注入量を高い精度で制御することができる。

（５）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、ブラシ間空間に対するシール材Ｓの注入量は、シールドマシン１の掘進距離に基づき制御される。ブラシ間空間に対するシール材Ｓの注入量の制御に用いるパラメータとして、掘進距離に代えて、もしくは加えて、掘進時間また掘進速度が用いられてもよい。例えば、掘進速度が概ね一定である場合、掘進距離に代えて掘進時間に基づき、ブラシ間空間に対するシール材Ｓの注入量の制御が行われてもよい。この場合、例えば、セグメント１リング分の掘進の開始時刻を基準時刻とし、基準時刻以降のシール材Ｓの注入量が、基準時刻からの経過時間（掘進時間）に所定の比例係数を乗じた値に近付くように、シール材Ｓの注入量の制御が行われる。また、例えば、単位時間内における掘進距離、すなわち掘進速度に所定の比例乗数を乗じた値に、当該単位時間に後続する単位時間内におけるシール材Ｓの注入量が近付くように、ブラシ間空間に対するシール材Ｓの注入量の制御が行われてもよい。また、掘進距離が同じであっても、掘進速度に応じてセグメント２の外周面上に付着するシール材Ｓの厚さが変化するような場合、掘進速度（掘進距離を掘進時間で除した値）に基づきブラシ間空間に対するシール材Ｓの注入量の制御が行われてもよい。この場合、ブラシ間空間に対するシール材のより適正な注入が可能となる。

（６）上述した第１実施形態および第２実施形態においては、セグメント２の外周面上に付着するシール材Ｓの厚さＴが正しく特定されることが前提となっている。従って、厚さＴの特定が不正確であれば、ブラシ間空間に対する適正なシール材Ｓの注入が行われない可能性がある。そこで、ブラシ間空間のシール材Ｓの圧力の推定値に基づき、シール材の注入量の制御に用いる比例係数（第１実施形態におけるａ、第２実施形態におけるｂ）が調整されてもよい。

この変形例においては、例えば、経路１８４上にシール材の圧力を計測する圧力計が配置される。そして、当該圧力計による計測値が所定期間以上、上昇傾向を示す場合、ブラシ間空間に対し注入されるシール材の流量が少なくなるように比例係数が調整される。一方、当該圧力計による計測値が所定期間以上、下降傾向を示す場合、ブラシ間空間に対し注入されるシール材の流量が多くなるように比例係数が調整される。

この変形例によれば、仮にセグメント２の外周面上に付着するシール材Ｓの厚さＴが正しく特定できなくても、比例係数が調整されることにより、ブラシ間空間に対する適正なシール材の注入が実現される。

１…シールドマシン、２…セグメント、１１…筐体、１２…カッター、１３…ジャッキ、１４…スキンプレート、１５…テールブラシ、１６…シール材供給装置、２６…シール材供給装置、１１６…シール材供給ポート、１４１…注入路、１６１…シリンダ、１６２…シリンダ、１６３…ピストン、１６４…タンク、１６５…ポンプ、１６６…切替バルブ、１６７…切替バルブ、１６８…タンク、１６９…ポンプ、１７０…流量制御バルブ、１７１…切替バルブ、１８１…経路、１８２…経路、１８３…経路、１８４…経路、２６１…センサ、２６２…制御部、１６３１…ロッド、１６３２…ヘッド、１６３３…ヘッド、２６２１…掘進距離取得部、２６２２…変化量取得部、２６２３…記憶部、２６２４…制御信号生成部、２６２５…制御信号出力部

Claims (8)

1. 掘進中に計測されたシールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度の少なくとも一つを示すデータを取得し、当該データに基づいて、前記シールドマシンが有する複数段のテールブラシの間の空間に対するシール材の注入量を制御する制御手段
   を備えるシールドマシンのためのシール材供給装置。
2. 前記制御手段は、前記空間に対するシール材の注入量が掘進中に計測された前記シールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度のいずれかに比例する値に近付くように前記空間に対するシール材の注入量を制御する
   請求項１に記載のシール材供給装置。
3. 前記制御手段は、シール材を収容する収容体と、前記収容体との相対位置を変化させながら前記収容体に収容されているシール材を当該相対位置の変化量に応じた量だけ前記収容体から押し出す押出部材とを備えるポンプの、前記収容体と前記押出部材の相対位置の変化量を制御することにより、前記空間に対するシール材の注入量を制御する
   請求項１または２に記載のシール材供給装置。
4. 使用前に所定量のシール材を収容する交換可能なカートリッジを備え、
   前記制御手段は前記カートリッジから前記空間に対し注入されるシール材の注入量を制御する
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシール材供給装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のシール材供給装置を備えるシールドマシン。
6. 掘進中に計測されたシールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度の少なくとも一つに基づいて、前記シールドマシンが有する複数段のテールブラシの間の空間に対するシール材の注入量を制御するステップ
   を備えるシールドマシンのためのシール材供給方法。
7. 前記シールドマシンのセグメントの１リング分の掘進の各々に関し、当該掘進の開始前に、前記空間に対しシール材の注入を行うポンプに、当該掘進中に前記空間に対し注入されるべき量以上のシール材を補給するステップ
   を備える請求項６に記載のシール材供給方法。
8. 前記空間に対するシール材の注入量を制御するステップにおいて、前記空間に対するシール材の注入量が掘進中に計測された前記シールドマシンの掘進距離、掘進時間、および掘進速度のいずれかに比例する値に近付くように、前記空間に対するシール材の注入量を制御する
   請求項６または７に記載のシール材供給方法。

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