JP6628586B2 - 裏込め材浸入防止構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘削機のテール部における裏込め材浸入防止構造に関する。

シールド掘削機のテール部に設けられたテールシールは、裏込め材が浸入するのを防止するように構成されており、以前より種々のものが存在していた（たとえば特許文献１，２参照）。

特許文献１のテールシール構造は、シールド掘削機のスキンプレートのテール部内側に、内側保護板と外側保護板とに挟まれるようにワイヤブラシを設け、ワイヤブラシ内部に発泡樹脂を注入するとともに、発泡樹脂と外側保護板との間に非透水性膜を設ける構成になっている。

特許文献２のグラウト注入装置は、裏込め材用流路に設けられた圧力検知器でテールボイド部の圧力（裏込め材圧力）を検知するとともに、グリス用流路に設けられた圧力検知器でグリス圧力を検知し、グリス圧力が裏込め材用流路の圧力よりも高く保たれるように、制御装置で裏込め材用ポンプとグリス用ポンプを作動させる構成になっている。このような構造によって、テールシールの反転や破損を防止することができる。

特開平１１−５０７９４号公報 実開平２−７８６９４号公報

特許文献１のテールシール構造では、ワイヤブラシ内の止水性および耐久性を高めることができるものの、セグメントとワイヤブラシとの隙間から裏込め材が浸入するのを防止するのは困難であった。裏込め材がスキンプレートの内側に浸入すると、裏込め材が固化した後に、セグメントが変形したり破損したりする虞があった。

特許文献２の裏込め材浸入防止構造では、裏込め材供給用の圧力検知器が、裏込め材用ポンプと裏込め材注入用パイプの分岐ヘッダとの間に設けられ、グリス注入用の圧力検知器が、グリス用ポンプとグリス注入用パイプの分岐ヘッダとの間に設けられている。さらに、一つのグリス注入用ポンプで複数のグリス注入用パイプにグリスを供給している。かかる裏込め材浸入防止構造では、注入流路が切り替わるまで、その場所のグリス圧力を計測することができない。また、一ヶ所注入している間に他のグリス圧力が低下しても、優先的にグリスを注入して圧力を高めることができない。よって、グリスを順番に注入していく間に、圧力が逆転している箇所から裏込め材が浸入してしまう虞があった。

このような観点から、本発明は、裏込め材がスキンプレートの内側に浸入することを防止できる裏込め材浸入防止構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための本発明は、シールド掘削機のスキンプレート内側に設けられた少なくとも３列以上のテールシールと、前後に隣り合うテールシール間のグリース充填空間にグリースを供給するグリース供給手段と、前記スキンプレートの後方に裏込め材を供給する裏込め材供給手段と、前記裏込め材の裏込め圧を測定する裏込め圧測定手段と、前記グリース供給手段と前記裏込め材供給手段と前記裏込め圧測定手段とに接続された制御装置とを備えた裏込め材浸入防止構造である。前記グリース供給手段は、複数の前記グリース充填空間のうち最後尾に位置する後端グリース充填空間に前記グリースを供給する後端グリース供給装置と、前記後端グリース充填空間よりも前方に位置する前方グリース充填空間に前記グリースを供給する前方グリース供給装置とを備えている。前記後端グリース供給装置は、前記後端グリース充填空間に前記グリースを供給するための後端用ポンプと、前記後端用ポンプと前記後端グリース充填空間とを接続する後端用供給路と、前記後端用供給路の前記後端グリース充填空間側に設けられた複数の後端用注入口と、前記複数の後端用注入口にそれぞれ設けられた複数の注入圧測定手段とを備えている。前記前方グリース供給装置は、前記前方グリース充填空間に前記グリースを供給するための前方用ポンプと、前記前方用ポンプと前記前方グリース充填空間とを接続する前方用供給路と、前記前方用供給路の前記前方グリース充填空間側に設けられた複数の前方用注入口と、前記複数の前方用注入口にそれぞれ設けられた複数の注入圧測定手段とを備えている。前記複数の後端用注入口は、複数のグループに分けられており、前記後端用供給路は、前記後端用ポンプから延びる出発流路から分岐して前記各グループに繋がる複数の分岐流路を備えている。前記前方用供給路は、前記前方用ポンプから延びる出発流路から分岐して前記複数の前方用注入口に繋がる通常流路と、当該通常流路から分岐して前記後端用注入口の前記グループの一つに繋がるバックアップ流路とを備えている。前記制御装置は、前記裏込め圧測定手段で測定された前記裏込め圧より大きい設定圧力と、前記複数の前記注入圧測定手段で測定された前記後端グリース充填空間への前記グリースの注入圧とを比較し、前記後端グリース充填空間への前記グリースの注入圧が前記設定圧力より低下した際に、前記前方用ポンプで圧送した前記グリースを、前記バックアップ流路を介して前記後端グリース充填空間へ供給させる。

本発明者らは、後端グリース充填空間が、一段のテールシールを介して裏込め材と隣り合っていることから、常に後端グリース充填空間のグリース圧力を裏込圧よりも高く保持することが重要であることに着目した。そして、請求項１に係る発明は、後端グリース充填空間へのグリースの供給を、前方用ポンプを用いても行えるように構成したことを特徴としている。

請求項１に係る構成において各後端用注入口からのグリースの注入圧をそれぞれ測定すると、どの位置のグリースの圧力が低下したかが分かる。さらに、ある後端用注入口のグリースの注入圧が低下したときに、各流路の切替えを行うことで、後端用注入口のグループごとに後端用ポンプまたは前方用ポンプからグリースを供給することができる。これによって、各ポンプが受け持つ後端用注入口の数を少なくできるので、低下した注入圧を、短時間で所定の圧力に戻すことができ、ひいては、裏込め材がスキンプレートの内側に浸入することを防止できる。

また、本発明に係る裏込め材浸入防止構造において、前記制御装置は、前記前方用ポンプを用いて前記後端グリース充填空間にグリースを供給する際に、前記前方グリース充填空間への前記グリースの供給を停止させるものが好ましい。このような構成によれば、後端用注入口のグリースの注入圧が低下したときに、より一層短時間で低下した注入圧を所定の圧力に戻すことができる。

さらに、本発明に係る裏込め材浸入防止構造において、前記前方用ポンプを用いて前記後端グリース充填空間にグリースを供給する際に、前記前方用ポンプと前記後端用ポンプとは、前記後端用注入口の複数の前記グループのうち、異なるグループを優先順位の第１位としているものが好ましい。

また、本発明に係る裏込め材浸入防止構造において、前記後端用ポンプおよび前記前方用ポンプ用の予備ポンプをさらに備えており、前記予備ポンプは、前記後端用供給路および前記前方用供給路に接続されているものが好ましい。このような構成によれば、グリースの供給を停止することなく、グリースの貯留ドラムの交換やポンプのメンテナンスを行うことができる。

本発明によれば、裏込め材がスキンプレートの内側に浸入することを防止することができる。

本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のグリース供給手段のテールグリースダイヤグラムである。 本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のテールシールとグリース充填空間を示した断面図である。 本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のグリース供給手段の後端用注入口の配置位置を示した後面図である。 本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のグリース供給手段のテールグリース系統図を示した図であって通常時の状態を示している。 本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のグリース供給手段のテールグリース系統図を示した図であって注入圧低下時の状態を示している。 本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造のグリース供給手段のテールグリース注入管選択画面を示した図である。

以下、本発明の実施形態に係る裏込め材浸入防止構造を、添付した図面を参照しながら説明する。裏込 め材浸入防止構造は、テールシール内に裏込め材が浸入して固化することによって発生するセグメントの破損やテールグリースの止水効果の低下を防止するためのものである。まず、図１乃至図３を参照しながら裏込め材浸入防止構造１の構成を説明する。

図１に示すように、かかる裏込め材浸入防止構造１は、テールシール１０（図２参照）とグリース供給手段２０と裏込め材供給手段５０（図３参照）と裏込め圧測定手段５１（図３参照）と制御装置（図示せず）とを備えている。

図２に示すように、テールシール１０は、シールド掘削機２のスキンプレート３内側に少なくとも３列以上（本実施形態では４列）設けられている。テールシール１０は、スキンプレート３の内周面に沿って環状に形成されている。テールシール１０は、内側後方に延出するワイヤブラシ１１等を備えた公知のものである。４列のテールシール１０，１０・・は、シールド掘削機２の掘削方向前後に沿って所定の間隔をあけて配置されている。前後に隣り合うテールシール１０，１０間にグリース充填空間１２が形成されている。グリース充填空間１２は、前後のテールシール１０，１０とスキンプレート３とセグメント４とで囲われている。本実施形態では、４列のテールシール１０，１０・・によって、３列のグリース充填空間１２が形成されている。複数のグリース充填空間１２のうち最後尾に位置する後端グリース充填空間は、以下「後室１２Ｒ」と称する場合がある。後端グリース充填空間よりも前方に位置する前方グリース充填空間は、本実施形態では２つ形成されており、後室１２Ｒ寄りのグリース充填空間１２を「中室１２Ｍ」、前方のグリース充填空間１２を「前室１２Ｆ」と称する場合がある。

図１に示すように、グリース供給手段２０は、各グリース充填空間１２（図２参照）にテールグリースを供給するものである。グリース供給手段２０は、後端グリース充填空間にグリースを供給する後端グリース供給装置２１と、前方グリース充填空間にグリースを供給する前方グリース供給装置２２，２３とを備えている。本実施形態では、後端グリース供給装置２１は、後室１２Ｒ（図２参照）にグリースを供給する後室用グリース供給装置（以下、符号「２１」を付する）にて構成されている。前方グリース供給装置２２，２３は、中室１２Ｍ（図２参照）にグリースを供給する中室用グリース供給装置（以下、符号「２２」を付する）と、前室１２Ｆ（図２参照）にグリースを供給する前室用グリース供給装置（以下、符号「２３」を付する）とで構成されている。

後室用グリース供給装置２１は、後室用の第一ポンプ（後端用ポンプ）２４Ｒと、後室用供給路（後端用供給路）２５Ｒと、複数の後室用注入口（後端用注入口）２６Ｒ，２６Ｒ・・と、複数の注入圧測定手段２７Ｒ，２７Ｒ・・とを備えている。

第一ポンプ２４Ｒは、後室用供給路（後端用供給路）２５Ｒを介して複数の後室用注入口２６Ｒに接続されている。第一ポンプ２４Ｒは、テールグリースを圧送して、後室用注入口２６Ｒから後室１２Ｒ（図２参照）内に供給する。第一ポンプ２４Ｒは、グリースポンプ本体２４ａと、グリースの貯留ドラム２４ｂと、エアコンプレッサ２４ｃとを備えている。

後室用注入口２６Ｒは、スキンプレート３の内周面の後室１２Ｒに接する部分に形成されており、後室１２Ｒに向かって開口している。後室用注入口２６Ｒは、本実施形態では１８箇所設けられており、スキンプレート３の円周方向に沿って所定の角度ピッチ（２０度ピッチ）で均等に配置されている（図３中、四角で示した部分のスキンプレート３の内側に配置されている）。本実施形態では、１８個の後室用注入口２６Ｒは、６個ずつで３つのグループＧａ，Ｇｂ，Ｇｃ（円周方向に１２０度ずつ）に分けられている。

後室用注入口２６Ｒは、円周方向の全周に渡って設けられていればよく、個数は１８に限定されるものではない。また、グループを３つに分けたのは、グリース充填空間１２が、後室１２Ｒと中室１２Ｍと前室１２Ｆの３つに分けられ、それぞれにポンプが設けられているからである。つまり、グループの数は、ポンプの数に対応している。グリース充填空間１２が、さらに多数設けられ、ポンプの個数が増えていれば、ポンプの個数に合わせて後室用注入口２６Ｒをグループ分けするとよい。例えば、グリース充填空間１２が４つに分けられ、ポンプが４つ設けられている場合には、後室用注入口２６Ｒは、円周方向に９０度ずつの４つのグループに分けるとよい。

後室用供給路（後端用供給路）２５Ｒは、出発流路２５Ｒ１と、３つの中間分岐流路２５Ｒ２ａ，２５Ｒ２ｂ，２５Ｒ２ｃと、１８個の到達分岐流路２５Ｒ３，２５Ｒ３・・とを備えている。

出発流路２５Ｒ１は、第一ポンプ２４Ｒから延在している。出発流路２５Ｒ１には、圧力発信機２８と開閉弁２９が設置されている。圧力発信機２８は、第一ポンプ２４Ｒの吐出圧を検知して、その吐出圧の値を制御装置（図示せず）に発信する。開閉弁２９は、圧力発信機２８の下流側に設けられていて、テールグリースの供給のオン・オフを行う。

中間分岐流路２５Ｒ２ａ，２５Ｒ２ｂ，２５Ｒ２ｃは、出発流路２５Ｒ１から３つのグループＧａ，Ｇｂ，Ｇｃに向かってそれぞれ分岐している。各中間分岐流路２５Ｒ２ａ，２５Ｒ２ｂ，２５Ｒ２ｃには、開閉弁３０と圧力計３１がそれぞれ設置されている。開閉弁３０は、各流路の使用状態（閉塞、開放）の切替えを行う。圧力計３１は、開閉弁３０の下流側に設けられていて、流路内の圧力を計測する。

グループＧａに分岐された中間分岐流路２５Ｒ２ａからは、グループＧａの６つの後室用注入口２６Ｒ，２６Ｒ・・に繋がる６つの到達分岐流路２５Ｒ３，２５Ｒ３・・が分岐している。グループＧｂに分岐された中間分岐流路２５Ｒ２ｂからは、グループＧｂの６つの後室用注入口２６Ｒ，２６Ｒ・・に繋がる６つの到達分岐流路２５Ｒ３，２５Ｒ３・・が分岐している。グループＧｃに分岐された中間分岐流路２５Ｒ２ｃからは、グループＧｃの６つの後室用注入口２６Ｒ，２６Ｒ・・に繋がる６つの到達分岐流路２５Ｒ３，２５Ｒ３・・が分岐している。

各到達分岐流路２５Ｒ３には、開閉弁３２と圧力発信機（注入圧測定手段２７Ｒ）が設けられている。開閉弁３２は、各後室用注入口２６Ｒからのテールグリースの供給・停止の切替えを行う。注入圧測定手段２７Ｒは、後室用注入口２６Ｒの近傍の到達分岐流路２５Ｒ３に設置されている。テールシール１０の後室１２Ｒ内には圧力計が設けられないため、注入圧測定手段２７Ｒが後室用注入口２６Ｒの注入圧力（後室用注入口２６Ｒの近傍の管内圧力）を計測することで、後室１２Ｒ内のテールグリースの圧力を計測する役目を果たす。注入圧測定手段２７Ｒは、到達分岐流路２５Ｒ３の先端側流路（後室用注入口２６Ｒと開閉弁３２との間の部分）内の圧力を検知して、その圧力値を図示しない制御装置に発信する。なお、開閉弁３２が開いているときは、先端側流路内の圧力と、到達分岐流路２５Ｒ３の基端側流路内の圧力は同じである。

中間分岐流路２５Ｒ２ａと中間分岐流路２５Ｒ２ｂとの間には、グループＧａとグループＧｂの流路を繋ぐ連結流路２５Ｒ４が設けられている。中間分岐流路２５Ｒ２ｂと中間分岐流路２５Ｒ２ｃとの間には、グループＧｂとグループＧｃの流路を繋ぐ連結流路２５Ｒ４が設けられている。各連結流路２５Ｒ４には、開閉弁３３が設けられている。開閉弁３３は、連結流路２５Ｒ４の開閉を行う。連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３は、通常、閉じられている。開閉弁３３の開閉は手動にて行う。

中室用グリース供給装置２２は、中室用の第二ポンプ（前方用ポンプ）２４Ｍと、中室用供給路（前方用供給路）２５Ｍと、複数の中室用注入口（前方用注入口）２６Ｍと、複数の注入圧測定手段２７Ｍとを備えている。

第二ポンプ２４Ｍは、中室用供給路２５Ｍを介して複数の中室用注入口２６Ｍに接続されている。第二ポンプ２４Ｍは、テールグリースを圧送して、中室用注入口２６Ｍから中室１２Ｍ内に供給する。第二ポンプ２４Ｍは、第一ポンプ２４Ｒと同等の構成である。

中室用注入口２６Ｍは、スキンプレート３の内周面の中室１２Ｍに接する部分に形成されており、中室１２Ｍに向かって開口している。中室用注入口２６Ｍは、本実施形態では１８箇所設けられており、スキンプレート３の円周方向に沿って所定の角度ピッチ（２０度ピッチ）で均等に配置されている。中室用注入口２６Ｍは、図３中、丸で示した部分のスキンプレート３の内側に配置されており、後室用注入口２６Ｒと位相がずれた位置に設けられている。

図１に示すように、中室用供給路２５Ｍは、出発流路２５Ｍ１と、中間流路２５Ｍ２と、複数の到達分岐流路２５Ｍ３，２５Ｍ３・・とを備えている。

出発流路２５Ｍ１は、第二ポンプ２４Ｍから延在している。出発流路２５Ｍ１には、圧力発信機２８と開閉弁２９が設置されている。圧力発信機２８は、第二ポンプ２４Ｍの吐出圧を検知して、その吐出圧の値を制御装置に発信する。開閉弁２９は、圧力発信機２８の下流側に設けられていて、テールグリースの供給のオン・オフを行う。

中間流路２５Ｍ２は、出発流路２５Ｍ１から各到達分岐流路２５Ｍ３に向かって延在している。中間流路２５Ｍ２には、開閉弁３０が設置されている。中間流路２５Ｍ２からは、１８箇所の中室用注入口２６Ｍ，２６Ｍ・・に繋がる１８個の到達分岐流路２５Ｍ３，２５Ｍ３・・が分岐している。各到達分岐流路２５Ｍ３には、開閉弁３２と圧力発信機（注入圧測定手段２７Ｍ）が設けられている。開閉弁３２は、各中室用注入口２６Ｍからのテールグリースの供給・停止の切替えを行う。注入圧測定手段２７Ｍは、中室用注入口２６Ｍの近傍の到達分岐流路２５Ｍ３に設置されている。テールシール１０の中室１２Ｍ内には圧力計が設けられないため、注入圧測定手段２７Ｍが中室用注入口２６Ｍの注入圧力（中室用注入口２６Ｍの近傍の管内圧力）を計測することで、中室１２Ｍ内のテールグリースの圧力を計測する役目を果たす。注入圧測定手段２７Ｍは、到達分岐流路２５Ｍ３の先端側流路（中室用注入口２６Ｍと開閉弁３２との間の部分）内の圧力を検知して、その圧力値を制御装置に発信する。なお、開閉弁３２が開いているときは、先端側流路内の圧力と、到達分岐流路２５Ｍ３の基端側流路内の圧力は同じである。

中間流路２５Ｍ２には、後室用グリース供給装置２１のグループＧｂの中間分岐流路２５Ｒ２ｂに繋がるバックアップ流路３５Ｍが接続されている。バックアップ流路３５Ｍは、後室用注入口２６Ｒの注入圧力が低下した際に、テールグリースを第二ポンプ２４ＭからグループＧｂの後室用注入口２６Ｒに供給するためのものである。なお、連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３を手動にて開くことで、第二ポンプ２４ＭからのテールグリースをグループＧａおよびＧｃの後室用注入口２６Ｒに供給することもできる。バックアップ流路３５Ｍには、開閉弁３４と圧力計３１が設置されている。開閉弁３４は、中間流路２５Ｍ２の開閉弁３０と合わせて、バックアップ流路３５Ｍと中間流路２５Ｍ２の使用状態の切替えを行う。圧力計３１は、開閉弁３４の下流側に設けられていて、流路内の圧力を計測する。

前室用グリース供給装置２３は、前室用の第三ポンプ（前方用ポンプ）２４Ｆと、前室用供給路（前方用供給路）２５Ｆと、複数の前室用注入口（前方用注入口）２６Ｆと、複数の注入圧測定手段２７Ｆとを備えている。

第三ポンプ２４Ｆは、前室用供給路２５Ｆを介して複数の前室用注入口２６Ｆに接続されている。第三ポンプ２４Ｆは、テールグリースを圧送して、前室用注入口２６Ｆから前室１２Ｆ内に供給する。第三ポンプ２４Ｆは、第一ポンプ２４Ｒと同等の構成である。

前室用注入口２６Ｆは、スキンプレート３の内周面の前室１２Ｆに接する部分に形成されており、前室１２Ｆに向かって開口している。前室用注入口２６Ｆは、本実施形態では１８箇所設けられており、スキンプレート３の円周方向に沿って所定の角度ピッチ（２０度ピッチ）で均等に配置されている。前室用注入口２６Ｆは、図３中、三角で示した部分のスキンプレート３の内側に配置されており、後室用注入口２６Ｒおよび中室用注入口２６Ｍと位相がずれた位置に設けられている。

図１に示すように、前室用供給路２５Ｆは、出発流路２５Ｆ１と、中間流路２５Ｆ２と、複数の到達分岐流路２５Ｆ３，２５Ｆ３・・とを備えている。

出発流路２５Ｆ１は、第三ポンプ２４Ｆから延在している。出発流路２５Ｆ１には、圧力発信機２８と開閉弁２９が設置されている。圧力発信機２８は、第三ポンプ２４Ｆの吐出圧を検知して、その吐出圧の値を制御装置に発信する。開閉弁２９は、圧力発信機２８の下流側に設けられていて、テールグリースの供給のオン・オフを行う。

中間流路２５Ｆ２は、出発流路２５Ｆ１から各到達分岐流路２５Ｆ３に向かって延在している。中間流路２５Ｆ２には、開閉弁３０が設置されている。中間流路２５Ｆ２からは、１８箇所の前室用注入口２６Ｆ，２６Ｆ・・に繋がる１８個の到達分岐流路２５Ｆ３，２５Ｆ３・・が分岐している。各到達分岐流路２５Ｆ３には、開閉弁３２と圧力発信機（注入圧測定手段２７Ｆ）が設けられている。開閉弁３２は、各前室用注入口２６Ｆからのテールグリースの供給・停止の切替えを行う。注入圧測定手段２７Ｆは、前室用注入口２６Ｆの近傍の到達分岐流路２５Ｆ３に設置されている。テールシール１０の前室１２Ｆ内には圧力計が設けられないため、注入圧測定手段２７Ｆが前室用注入口２６Ｆの注入圧力（前室用注入口２６Ｆの近傍の管内圧力）を計測することで、前室１２Ｆ内のテールグリースの圧力を計測する役目を果たす。注入圧測定手段２７Ｆは、到達分岐流路２５Ｆ３の先端側流路（前室用注入口２６Ｆと開閉弁３２との間の部分）内の圧力を検知して、その圧力値を制御装置に発信する。なお、開閉弁３２が開いているときは、先端側流路内の圧力と、到達分岐流路２５Ｆ３の基端側流路内の圧力は同じである。

中間流路２５Ｆ２には、後室用グリース供給装置２１のグループＧｃの中間分岐流路２５Ｒ２ｃに繋がるバックアップ流路３５Ｆが接続されている。バックアップ流路３５Ｆは、後室用注入口２６Ｒの注入圧力が低下した際に、テールグリースを第三ポンプ２４ＦからグループＧｃの後室用注入口２６Ｒに供給するためのものである。なお、連結流路２５Ｒ４を開くことで、第三ポンプ２４ＦからのテールグリースをグループＧａおよびＧｂの後室用注入口２６Ｒに供給することもできる。バックアップ流路３５Ｆには、開閉弁３４と圧力計３１が設置されている。開閉弁３４は、中間流路２５Ｆ２の開閉弁３０と合わせて、バックアップ流路３５Ｆと中間流路２５Ｆ２の使用状態の切替えを行う。圧力計３１は、開閉弁３４の下流側に設けられていて、流路内の圧力を計測する。

なお、各出発流路２５Ｒ１，２５Ｍ１，２５Ｆ１には、予備流路３６を介して予備ポンプ３７が接続されている。予備ポンプ３７は、第一乃至第三ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆのグリースがなくなり貯留ドラム２４ｂを交換する際や、第一乃至第三ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆが故障してメンテナンスを行う際などの、第一乃至第三ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆのいずれかが停止する必要があるときに稼働する予備のポンプである。予備ポンプ３７は、第一ポンプ２４Ｒと同等の構成である。予備ポンプ３７は、各出発流路２５Ｒ１，２５Ｍ１，２５Ｆ１に分岐して繋がっており、各分岐流路には、開閉弁３８と圧力発信機２８が設けられている。開閉弁３８は、通常閉じられており、第一乃至第三ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆの貯留ドラム２４ｂの交換時、あるいは第一乃至第三ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆのいずれかが故障してメンテナンスを行う際に、該当するポンプに繋がる分岐流路の開閉弁３８が開かれる。

図３に示すように、裏込め材供給手段５０は、シールド掘削機２のスキンプレート３の後方に裏込め材を供給するものである。裏込め材供給手段５０は、裏込め材を圧送するポンプ（図示せず）と、供給路（図示せず）と、複数の裏込め材供給口５２とを備えている。

裏込め材供給口５２は、スキンプレート３の後端に形成されており、後方に向かって開口している。裏込め材は、裏込め材供給口５２を通じて、セグメント４と地山との隙間に供給される。裏込め材供給口５２は、本実施形態では１２箇所設けられており、スキンプレート３の円周方向に沿って所定の角度ピッチ（３０度ピッチ）で均等に配置されている。

裏込め圧測定手段５１は、裏込め材供給口５２ごとに隣接して設けられた土圧計にて構成されている。土圧計には、計測した圧力値を制御装置に発信する発信装置（図示せず）が接続されている。裏込め圧測定手段５１も、１２箇所設けられており、スキンプレート３の円周方向に沿って所定の角度ピッチ（３０度ピッチ）で均等に配置されている。以上のように、複数の裏込め圧測定手段５１，５１・・を、スキンプレート３の全周に渡って設けたことによって、シールド掘削機２の上部と下部における裏込め圧の違いを検出できる。特に、シールド掘削機２が大径になる程、上部と下部とで裏込め圧の差が大きくなるので、全周に土圧計を設けた効果が大きくなる。

制御装置は、グリース供給手段２０、裏込め材供給手段５０および裏込め圧測定手段５１の各部と電気的に接続されている。制御装置は、受信部と、比較部と、作動決定部と、送信部と、表示部とを備えている。制御装置は、各部の動作が適宜為されるようにプログラムされたマイクロコンピュータにて構成されている。

表示部は、モニターを備えており、各種データを表示する。各種データは、図４に示したテールグリース系統図に表示される。テールグリース系統図には、各注入口２６Ｒ，２６Ｍ，２６Ｆの注入圧と、各ポンプ２４Ｒ，２４Ｍ，２４Ｆからのテールグリースの供給経路が示されている。テールグリース系統図では、各注入口に通し番号がつけられている。各後室用注入口２６Ｒの注入圧は、ＴＧＲ１〜ＴＧＲ１８の枠に表示され、各中室用注入口２６Ｍの注入圧は、ＴＧＭ１〜ＴＧＭ１８の枠に表示され、各前室用注入口２６Ｆの注入圧は、ＴＧＦ１〜ＴＧＦ１８の枠に表示されている。なお、テールグリース系統図では、予備ポンプや圧力発信機は表示していない。図４では、通常時であって、全ての注入口２６Ｒ，２６Ｍ，２６Ｆの注入圧が正常な数値（例えば４．０ＭＰａ）を示した状態を表わしている。この状態では、第一ポンプ２４Ｒから全ての後室用注入口２６Ｒへテールグリースが供給され（流路範囲をハッチングＡにて表示する）、第二ポンプ２４Ｍから全ての中室用注入口２６Ｍへテールグリースが供給され（流路範囲をハッチングＢにて表示する）、第三ポンプ２４Ｆから全ての前室用注入口２６Ｆへテールグリースが供給されている（流路範囲をドットＣにて表示する）。

受信部は、各注入圧測定手段２７Ｒから送信された各後室用注入口２６Ｒの注入圧と、各注入圧測定手段２７Ｍから送信された各中室用注入口２６Ｍの注入圧と、各注入圧測定手段２７Ｆから送信された各前室用注入口２６Ｆの注入圧とを受信して、比較部に送る。

比較部では、設定圧力（例えば４．０ＭＰａ）が入力されており、後室用注入口２６Ｒ、中室用注入口２６Ｍ、前室用注入口２６Ｆの注入圧と設定圧力とを比較する。ここで、ある注入口の注入圧が低下すると、低下したという情報を注入口の位置情報と合わせて、作動決定部に送信する。設定圧力は、裏込め圧測定手段５１にて測定された裏込め圧よりも大きい値に設定されている。裏込め圧測定手段５１は、スキンプレート３の全周に渡って裏込め圧を計測しているので、全周における正確な裏込め圧を計測することができる。これによって、設定圧力は、全ての裏込め圧よりも大きい値とすることができ、実際の裏込め圧に即した精度の高い設定値とすることができる。

作動決定部では、シール性能上最も重要である後室用注入口２６Ｒにおいて注入圧が低下した注入口にテールグリースを優先的に供給するように、各開閉弁の開閉状態を決定する。つまり、第一ポンプ２４Ｒのみならず、通常時にはテールグリースを中室１２Ｍに供給する第二ポンプ２４Ｍ、およびテールグリースを前室１２Ｆに供給する第三ポンプ２４Ｆを用いて、テールグリースを後室１２Ｒに供給する。注入圧低下時における第一ポンプ２４Ｒの注入の優先順位は、後室グループＧａが１位であり、次いで後室グループＧｂ、後室グループＧｃの順である。なお、前記優先順位は一例であって、注入圧の低下状況やクリアランスの大小の状況などの現場の状況に応じて、優先順位を適宜変更することができる。第二ポンプ２４Ｍの注入の優先順位は、後室グループＧｂが１位であり、次いで中室１２Ｍである。第三ポンプ２４Ｆの注入の優先順位は、後室グループＧｃが１位であり、次いで前室１２Ｆである。同室内における注入の優先順位は、先に低圧になった注入口を上位とし、同時に低圧になった場合には、設定圧に対して一番圧力が低い注入口を上位とする。なお、従来は、全ての注入口に圧力計が設けられていなかったため、通し番号の若い順にグリースを供給していたところ、本実施形態では、実際の圧力に応じた効率的なグリースの供給を行うことができる。

以下に具体的な一例を、図５および図６を参照しながら説明する。図５および図６では、各グループＧａ，Ｇｂ，Ｇｃの後室用注入口２６Ｒの一つずつで注入圧が下った場合を説明する。図５に示すように、グループＧａの後室用注入口２６Ｒ（例えばＴＧＲ２）の注入圧が下がると、中間分岐流路２５Ｒ２ａの開閉弁３０は開いておき、中間分岐流路２５Ｒ２ｂの開閉弁３０と、中間分岐流路２５Ｒ２ｃの開閉弁３０とを閉じるように作動決定部で決定する。なお、グループＧａ，Ｇｂ間の連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３は通常時から閉じられている。さらに、グループＧａの後室用注入口２６Ｒのうち、注入圧が低下したＴＧＲ２の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は開いておき、その他（ＴＧＲ１,３〜６）の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は閉じるように作動決定部で決定する。これらの決定された作動信号は、送信部に送られ、送信部から各開閉弁へと作動指令が送信される。これによって、第一ポンプ２４Ｒからのテールグリースは、グループＧａのみに送られ、さらに、注入圧が低下したＴＧＲ２の後室用注入口２６Ｒひとつに集中して供給される（第一ポンプ２４Ｒからのテールグリースの流路範囲をハッチングＡにて表示する）。したがって、ＴＧＲ２の後室用注入口２６Ｒ近傍の後室１２Ｒ内に多くのテールグリースが供給され、後室１２Ｒ内の圧力が短時間で上昇する。このように短時間で後室１２Ｒ内の圧力が上昇することで、裏込め材が後室１２Ｒ内に浸入してくるのを防止できる。後室１２Ｒ内の圧力が上昇すると、後室用注入口２６Ｒの注入圧も上昇する。注入圧が設定圧力に戻ると、注入圧の上昇を受信部が受信して、比較部で注入圧が設定圧力に戻ったことを検知する。そして、この信号を受けた作動決定部では、各開閉弁の開閉状態を通常時の運転状況に戻す決定を行う。

グループＧｂの後室用注入口２６Ｒ（例えばＴＧＲ８）の注入圧が下がると、中室用グリース供給装置２２のバックアップ流路３５Ｍの開閉弁３４を開き、後室用グリース供給装置２１の中間分岐流路２５Ｒ２ｂの開閉弁３０と、中室用グリース供給装置２２の中間流路２５Ｍ２の開閉弁３０とを閉じるように作動決定部で決定する。なお、グループＧａ，Ｇｂ間の連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３と、グループＧｂ，Ｇｃ間の連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３は通常時から閉じられている。さらに、グループＧｂの後室用注入口２６Ｒのうち、注入圧が低下したＴＧＲ８の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は開いておき、その他（ＴＧＲ７,９〜１２）の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は閉じるように作動決定部で決定する。これらの決定された作動信号は、送信部に送られ、送信部から各開閉弁へと作動指令が送信される。これによって、第二ポンプ２４Ｍからのテールグリースは、グループＧｂのみに送られ、さらに、注入圧が低下したＴＧＲ８の後室用注入口２６Ｒひとつに集中して供給される（第二ポンプ２４Ｍからのテールグリースの流路範囲をハッチングＢにて表示する）。したがって、ＴＧＲ８の後室用注入口２６Ｒ近傍の後室１２Ｒ内に多くのテールグリースが供給され、後室１２Ｒ内の圧力が短時間で上昇する。このように短時間で後室１２Ｒ内の圧力が上昇することで、裏込め材が後室１２Ｒ内に浸入してくるのを防止できる。後室１２Ｒ内の圧力が上昇すると、後室用注入口２６Ｒの注入圧も上昇する。注入圧が設定圧力に戻ると、注入圧の上昇を受信部が受信して、比較部で注入圧が設定圧力に戻ったことを検知する。そして、この信号を受けた作動決定部では、各開閉弁の開閉状態を通常時の運転状況に戻す決定を行う。

グループＧｃの後室用注入口２６Ｒ（例えばＴＧＲ１５）の注入圧が下がると、前室用グリース供給装置２３のバックアップ流路３５Ｆの開閉弁３４を開き、後室用グリース供給装置２１の中間分岐流路２５Ｒ２ｃの開閉弁３０と、中室用グリース供給装置２２の中間流路２５Ｆ２の開閉弁３０とを閉じるように作動決定部で決定する。なお、グループＧｂ，Ｇｃ間の連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３は通常時から閉じられている。さらに、グループＧｂの後室用注入口２６Ｒのうち、注入圧が低下したＴＧＲ１５の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は開いておき、その他（ＴＧＲ１３，１４，１６〜１８）の後室用注入口２６Ｒに繋がる開閉弁３２は閉じるように作動決定部で決定する。これらの決定された作動信号は、送信部に送られ、送信部から各開閉弁へと作動指令が送信される。これによって、第三ポンプ２４Ｆからのテールグリースは、グループＧｃのみに送られ、さらに、注入圧が低下したＴＧＲ１５の後室用注入口２６Ｒひとつに集中して供給される（第三ポンプ２４Ｆからのテールグリースの流路範囲をドットＣにて表示する）。したがって、ＴＧＲ１５の後室用注入口２６Ｒ近傍の後室１２Ｒ内に多くのテールグリースが供給され、後室１２Ｒ内の圧力が短時間で上昇する。このように短時間で後室１２Ｒ内の圧力が上昇することで、裏込め材が後室１２Ｒ内に浸入してくるのを防止できる。後室１２Ｒ内の圧力が上昇すると、後室用注入口２６Ｒの注入圧も上昇する。注入圧が設定圧力に戻ると、注入圧の上昇を受信部が受信して、比較部で注入圧が設定圧力に戻ったことを検知する。そして、この信号を受けた作動決定部では、各開閉弁の開閉状態を通常時の運転状況に戻す決定を行う。

なお、グループＧａの一つの後室用注入口２６Ｒのみの注入圧が下がり、グループＧｂ，Ｇｃは正常圧力の場合には、第一ポンプ２４Ｒから注入圧が下った後室用注入口２６Ｒひとつに集中してテールグリースを供給する。第二ポンプ２４Ｍは、通常通り中室用注入口２６Ｍへテールグリースを供給し、第三ポンプ２４Ｆは、通常通り前室用注入口２６Ｆへテールグリースを供給する。

また、グループＧａ，Ｇｂの後室用注入口２６Ｒの一つずつで注入圧が下がり、グループＧｃは正常圧力の場合には、第一ポンプ２４Ｒから注入圧が下ったグループＧａの後室用注入口２６Ｒにテールグリースを供給するとともに、第二ポンプ２４Ｍから注入圧が下ったグループＧｂの後室用注入口２６Ｒにテールグリースを供給する。第三ポンプ２４Ｆは、通常通り前室用注入口２６Ｆへテールグリースを供給する。

さらに、グループＧａ，Ｇｃの後室用注入口２６Ｒの一つずつで注入圧が下がり、グループＧｂは正常圧力の場合には、第一ポンプ２４Ｒから注入圧が下ったグループＧａの後室用注入口２６Ｒにテールグリースを供給するとともに、第三ポンプ２４Ｆから注入圧が下ったグループＧｃの後室用注入口２６Ｒにテールグリースを供給する。第二ポンプ２４Ｍは、通常通り中室用注入口２６Ｍへテールグリースを供給する。

また、同一のグループ（例えばＧｃ）内で、複数の後室用注入口２６Ｒ，２６Ｒの注入圧が下がるとともに、隣のグループ（例えばＧｂ）での後室用注入口２６Ｒの注入圧の低下が発生していない場合には、グループＧｂ，Ｇｃ間の連結流路２５Ｒ４の開閉弁３３を開いて、第二ポンプ２４Ｍからのテールグリースを、グループＧｃへ供給することもできる。このようにすれば、複数の後室用注入口２６Ｒの注入圧が低下しているグループＧｃへ、第二ポンプ２４Ｍと第三ポンプ２４Ｆの二つのポンプでテールグリースを供給できるので、短時間で複数の後室用注入口２６Ｒ，２６Ｒの注入圧を復活させることができる。

制御装置では、前記したような後室用注入口２６Ｒの注入圧を一定にする制御の他に、テールグリース圧力と裏込め材圧力との関係を監視しており、常にテールグリース圧力が裏込め材圧力よりも高くなるように制御している。裏込め圧測定手段５１測定された裏込め材圧力は、受信部で受信されて、比較部に送られる。比較部では、各後室用注入口２６Ｒの注入圧とその近傍の裏込め材圧力とが比較される。近傍の裏込め材圧力は、当該後室用注入口２６Ｒから最も近い２箇所の圧力計（裏込め圧測定手段５１）の計測値の中間値を採用している。これによって、より正確な圧力値での比較が行われる。テールグリース圧力は、裏込め材圧力よりも所定の範囲で高くなるように制御されており、裏込め材圧力が上昇したときには、テールグリース圧力も上昇させる。つまり、後室用注入口２６Ｒの注入圧が低下したときと同様に、テールグリース圧力を上昇させる後室用注入口２６Ｒに、テールグリースを優先的に供給する。

表示部では、テールグリース注入管選択画面も表示できる。図６に示すように、テールグリース注入管選択画面では、各注入口の配置が示されたシールド掘削機２の背面図に、各注入口の注入圧が表示されている。このようなテールグリース注入管選択画面によれば、実際にどの位置で注入を行っているか、また実際にどの位置で注入圧の低下が発生しているかを、視覚的にイメージしながら確認することができる。

以上のような構成の裏込め材浸入防止構造１によれば、各後室用注入口２６Ｒの注入圧をそれぞれ測定しておくことで、後室１２Ｒ内において、どの位置のテールグリース圧力が低下したかが分かる。また、本実施形態では、後室１２Ｒの他に、中室１２Ｍと前室１２Ｆにおいても、それぞれ１８個ずつの注入圧測定手段２７Ｍ，２７Ｆを全周に渡って設けているので、各室において、常時圧力バランスを監視することができる。

さらに、シール性能上、最も重要となる後室１２Ｒにおける後室用注入口２６Ｒがグループ分けされており、且つ第二ポンプ２４ＭからグループＧｂへ繋がるバックアップ流路３５Ｍと、第三ポンプ２４ＦからグループＧｃへ繋がるバックアップ流路３５Ｆとを設けているので、第二ポンプ２４Ｍと第三ポンプ２４Ｆを、注入圧低下時の後室用注入口２６Ｒへの応援用のポンプとして利用できる。中室１２Ｍと前室１２Ｆは、後室１２Ｒよりもシールド掘削機２の内側へ設けられているので、第二ポンプ２４Ｍまたは第三ポンプ２４Ｆからのテールグリースの供給が一時的に停止されても問題ない。

そして、後室用注入口２６Ｒの注入圧が低下したときには、バックアップ流路３５Ｍ，３５Ｆを用いることで、各グループＧａ，Ｇｂ，Ｇｃに対して、それぞれ一つのポンプでテールグリースを供給できる。これによって、各ポンプが受け持つ後室用注入口２６Ｒの数を少なくできる（本実施形態では６箇所）ので、低下した注入圧を、短時間で所定の圧力に戻すことができる。特に、注入圧が低下したのみに、テールグリースを集中的に供給すれば、圧力復帰にかかる時間を大幅に短縮できる。したがって、常に、テールグリース圧力を裏込め材圧力よりも高く保持することができるので、裏込め材がスキンプレートの内側に浸入することを防止できる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施の形態に限定する趣旨ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、前記実施形態では、断面円形のシールド掘削機２に裏込め材浸入防止構造１を適用しているが、断面矩形のシールド掘削機であっても適用可能である。この場合、注入口は、全周に渡って所定間隔ピッチで設けるのが好ましく、各ポンプが受け持つ注入口の数が均等に分けられているのがよい。

１ 裏込め材浸入防止構造
２ シールド掘削機
３ スキンプレート
１０ テールシール
１２ グリース充填空間
１２Ｆ 前室（前方グリース充填空間）
１２Ｍ 中室（前方グリース充填空間）
１２Ｒ 後室（後端グリース充填空間）
２０ グリース供給手段
２１ 後室用グリース供給装置（後端グリース供給装置）
２２ 中室用グリース供給装置（前方グリース供給装置）
２３ 前室用グリース供給装置（前方グリース供給装置）
２４Ｆ 第三ポンプ（前方用ポンプ）
２４Ｍ 第二ポンプ（前方用ポンプ）
２４Ｒ 第一ポンプ（後端用ポンプ）
２５Ｆ 前室用供給路（前方用供給路）
２５Ｍ 中室用供給路（前方用供給路）
２５Ｒ 後室用供給路（後端用供給路）
２６Ｆ 前室用注入口（前方用注入口）
２６Ｍ 中室用注入口（前方用注入口）
２６Ｒ 後室用注入口（後端用注入口）
２７Ｆ 注入圧測定手段
２７Ｍ 注入圧測定手段
２７Ｒ 注入圧測定手段
３５Ｆ バックアップ流路
３５Ｍ バックアップ流路
５０ 裏込め材供給手段
５１ 裏込め圧測定手段
５２ 裏込め材供給口

Claims (4)

1. シールド掘削機のスキンプレート内側に設けられた少なくとも３列以上のテールシールと、前後に隣り合うテールシール間のグリース充填空間にグリースを供給するグリース供給手段と、前記スキンプレートの後方に裏込め材を供給する裏込め材供給手段と、前記裏込め材の裏込め圧を測定する裏込め圧測定手段と、前記グリース供給手段と前記裏込め材供給手段と前記裏込め圧測定手段とに接続された制御装置とを備えた裏込め材浸入防止構造において、
   前記グリース供給手段は、複数の前記グリース充填空間のうち最後尾に位置する後端グリース充填空間に前記グリースを供給する後端グリース供給装置と、前記後端グリース充填空間よりも前方に位置する前方グリース充填空間に前記グリースを供給する前方グリース供給装置とを備えており、
   前記後端グリース供給装置は、前記後端グリース充填空間に前記グリースを供給するための後端用ポンプと、前記後端用ポンプと前記後端グリース充填空間とを接続する後端用供給路と、前記後端用供給路の前記後端グリース充填空間側に設けられた複数の後端用注入口と、前記複数の後端用注入口にそれぞれ設けられた複数の注入圧測定手段とを備え、
   前記前方グリース供給装置は、前記前方グリース充填空間に前記グリースを供給するための前方用ポンプと、前記前方用ポンプと前記前方グリース充填空間とを接続する前方用供給路と、前記前方用供給路の前記前方グリース充填空間側に設けられた複数の前方用注入口と、前記複数の前方用注入口にそれぞれ設けられた複数の注入圧測定手段とを備え、
   前記複数の後端用注入口は、複数のグループに分けられており、
   前記後端用供給路は、前記後端用ポンプから延びる出発流路から分岐して前記各グループに繋がる複数の分岐流路を備え、
   前記前方用供給路は、前記前方用ポンプから延びる出発流路から分岐して前記複数の前方用注入口に繋がる通常流路と、当該通常流路から分岐して前記後端用注入口の前記グループの一つに繋がるバックアップ流路とを備え、
   前記制御装置は、前記裏込め圧測定手段で測定された前記裏込め圧より大きい設定圧力と、前記複数の注入圧測定手段で測定された前記後端グリース充填空間への前記グリースの注入圧とを比較し、前記後端グリース充填空間への前記グリースの注入圧が前記設定圧力より低下した際に、前記前方用ポンプで圧送した前記グリースを、前記バックアップ流路を介して前記後端グリース充填空間へ供給させる
   ことを特徴とする裏込め材浸入防止構造。
2. 前記制御装置は、前記前方用ポンプを用いて前記後端グリース充填空間にグリースを供給する際に、前記前方グリース充填空間への前記グリースの供給を停止させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の裏込め材浸入防止構造。
3. 前記前方用ポンプを用いて前記後端グリース充填空間にグリースを供給する際に、前記前方用ポンプと前記後端用ポンプとは、前記後端用注入口の複数の前記グループのうち、異なるグループを優先順位の第１位としている
   ことを特徴とする請求項１に記載の裏込め材浸入防止構造。
4. 前記後端用ポンプおよび前記前方用ポンプ用の予備ポンプをさらに備えており、
   前記予備ポンプは、前記後端用供給路および前記前方用供給路に接続されている
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の裏込め材浸入防止構造。

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