JPH05195692A - 前進、後退が可能なシールド機のテールシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 シールド機同士の地中接合のため前進掘削、
又は後退掘削をするシールド機に実施されるテールシー
ル構造を提供する。 【構成】 テールスキンプレート１とその内側に組み立
てたセグメント２との間の止水性を確保するテールシー
ル構造３において、テールスキンプレート１の後部の内
周面にシールド機の前進用及び後退用の一対から成るテ
ールシール３ａ、３ｂが設置され、テールシール３ａ、
３ｂは、弾性的な線材の束４が後向き湾曲状及び前向き
湾曲状に形成されていると共に、各線材の束４の中の基
部に膨張、収縮が自在なコントロール材５が設置され、
各コントロール材５は前進用又は後退用の液体配管６、
７と系統別に接続されている。 【効果】 シールド機の前進掘削時又は後退掘削時に、
テールスキンプレートとセグメントとの止水性が十分に
確保される。その上、シールド機の前進又は後退時に反
対向きとなるテールシールがバックリング等を生ずる不
都合もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トンネルなどを構築
する長距離シールド工法の施工において、シールド機同
士の地中接合のために前進の掘削、又は後退の掘削が可
能なシールド機に実施されるテールシール構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来一般のシールド機は、セグメントを
反力台として前向きにのみ推進し掘削する構成である。
従って、シールド機の後部において、テールスキンプレ
ートとその内側に組み立てたセグメントとの間の止水性
を確保するテールシール構造は前進用としてのみ構成さ
れている。それは弾性的な線材の束（ブラシ）を後ろ向
き彎曲状にテールスキンプレートの内周面に設置した前
進掘削専用の構成で実施されている。前記線材の束に
は、通常グリースの如き固形又は粘稠性の油性材がべっ
とり塗布され線材間の隙間が水密的に閉塞されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】従来、シールド機の
地中接合の技術は、既にいくつか公知に属する（例えば
特開昭６２−２８８２９８号特開昭６３−１６７８９５
号公報などを参照）。シールド機の地中接合を精度良く
経済的に実施できれば、立坑を省略でき、長距離シール
ド工法の施工を楽に経済的に行なえる。また、長距離の
海底横断シールド工法も、海底下での地中接合を実施す
ることによって安全に、経済的に施工できる。このよう
な次第で、現在、シールド機の地中接合に関する技術的
ニーズは増加しており、研究開発が進められている。

【０００４】シールド機の地中接合方法に関しては、現
在のところ、凍結工法併用の地中接合方法が唯一信頼性
のある実用化された技術と考えられている。しかし、こ
の方法の実施は、工期、コストの面からみて一般的に利
用できる技術とは言い難い。一方、上述した特開昭６２
−２８８２９８号、特開昭６３−１６７８９５号公報に
記載された地中接合方法を縦覧しても、前記凍結工法併
用の技術にとって代るだけの確立された技術に完成され
ていない。

【０００５】そこで本発明者らは、シールド機の外径に
比して半径が１ｍ〜２ｍも大きい拡径コンクリート塊
を、地中接合の地点に、シールド計画線に沿う円柱形状
に構築し、この拡径コンクリート塊を左右から２台のシ
ールド機で掘削して地中接合を安全に、確実に達成する
と共にシールドトンネルを貫通させる工法の開発を進め
ている。同工法を実用化するためには、拡径コンクリー
ト塊の構築が必須条件であり、拡径ビットを使用した拡
径掘削を行ない拡径空洞部を作る必要がある。拡径掘削
の方法は、前進掘削の方法と、後退掘削の方法とに大別
される。いずれの掘削方法を採用するにしても、シール
ド機は前進掘削のみならず、一定ストロークの後退掘削
も行なわねばならない。しかし、シールド機の後退掘削
時には、従前のテールシール構造だと線材が所謂バック
リング等を起こして破損するなどの問題があり、この点
を解決することが重要な技術的課題になっている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の課題を解
決するための手段として、この発明に係る前進、後退が
可能なシールド機のテールシール構造は、図面に実施例
を示しているとおりシールド機の後部のテールスキンプ
レート１とその内側に組み立てたセグメント２との間の
止水性を確保するテールシール構造３において、 イ） テールスキンプレート１の後部の内周面に、シー
ルド機の前進用及び後退用の一対から成るテールシール
３ａ，３ｂが設置されていること、 ロ） 前記一対のテールシール３ａ，３ｂは、弾性的な
線材の束４が後向き湾曲状及び前向き湾曲状に形成さ
れ、各線材の束４の中の基部に膨張、収縮が自在なコン
トロール材５が設置され、各コントロール材５は前進用
又は後退用の液体配管６、７と系統別に接続されている
こと、 ハ） シールド機の前進又は後退時には、対応する前進
用又は後退用のテールシール３ａ（又は３ｂ）の液体配
管６（又は７）に加圧液体を供給してコントロール材５
を膨張させ、線材の束４を起立させてシール状態とな
し、他側のテールシール３ｂの液体配管７は減圧してそ
の線材の束４を伏せ状態に制御すること、をそれぞれ特
徴とする。

【０００７】第２の発明は、やはりシールド機の後部の
テールスキンプレート１とその内側に組み立てたセグメ
ント２との間の止水性を確保するテールシール構造３に
おいて、 イ） テールスキンプレート１の後部の内周面に、１個
又は複数個のテールシール３ａ，３ｂが設置されている
こと、 ロ） 前記のテールシール３ａ，３ｂは、弾性的な線材
の束４が略半楕円形状に形成され、線材の束４の中に膨
張、収縮が自在なコントロール材５が設置され、各コン
トロール材５は液体配管６、７と系統別に接続されてい
ること、 ハ） シールド機の前進又は後退時には、テールシール
３ａ（及び３ｂ）の液体配管６（及び７）に加圧液体を
供給しコントロール材５を膨張させて線材の束４を起立
させてシール状態に制御すること、を特徴とする。

【０００８】

【作用】シールド機が前進するときは、前進用のテール
シール３ａの液体配管６に加圧液体（圧油）を供給し、
そのコントロール材５を膨張させると、当該前進用テー
ルシール３ａの線材の束４が強制的に起立されセグメン
ト２と強く接触させてシール状態となる。よって、シー
ルド機の後部の止水性は十分に確保される。他方、後退
用のテールシール３ｂの液体配管７は減圧し、コントロ
ール材５を収縮状態にすると、その線材の束４は伏せる
状態となり、セグメント２との接触が解消され、又は接
触圧力が低下するから、シールド機の前進にもかかわら
ず、バックリング等の不都合は生じない。

【０００９】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。
図１はシールド機のテールスキンプレート１とその内側
に組立てたセグメント２との間の止水性を確保するテー
ルシール構造３の使用状態を必要部分だけ抽出した形で
示している。その構造詳細は図２及び図３に示したよう
に、テールスキンプレート１の後部の内周面に、シール
ド機の前進用テールシール３ａと後退用テールシール３
ｂの一対が設置されている。前記一対のテールシール３
ａ，３ｂは、例えば鋼線の如き弾性的な金属線材の束４
を、前進用テールシール３ａは後ろ向きの湾曲状に、そ
して、後退用テールシール３ｂは前向き湾曲状に設置さ
れている。しかも線材の束４には、グリース等の固形油
材１０がべっとり塗布され隙間を水密的に埋め尽して止
水性能が確保されている。各線材の束４の中の基部に
は、圧油の如き加圧液体によって膨張され、又は減圧に
よって収縮される、例えば合成ゴム等の弾性シートで作
られたオイルバッグの如きコントロール材５が設置され
ている。前進用の各コントロール材５は、テールスキン
プレート１の内周面に沿って配設された前進用系統の液
体配管６と、非膨張性のゴム又は金属又はプラスチック
製の細管８で接続されている。同様に、後退用の各コン
トロール材５は、後退用系統の液体配管７と非膨張性の
細管９で接続されている。要するに、本実施例のテール
シール構造３は、前進用と後退用とで一対をなすテール
シール３ａ，３ｂが、各々の線材の束４、４の包絡面１
０が、テールスキンプレート１の内周面に全体として略
半楕円形状となる配置で背中合わせに設置された構成を
特徴とする。各液体配管６、７は、図示を省略した液圧
（油圧）制御装置と接続されている。

【００１０】従って、シールド機が矢印Ｐ方向へ前進掘
削をする際には、液圧制御装置を通じて前進用系統の液
体配管６へ高圧液体が供給される。すると液圧によって
同系統のコントロール材５が大きく膨張され、同コント
ロール材５の膨張にしたがって前進用テールシール３ａ
の線材の束４が強制的に起立させられ、セグメント２と
の接触状態、接触圧力が強くなって止水性が確保される
（図２Ａ）。一方、後退用系統の液体配管７は逆に減圧
され、同系統のコントロール材５は収縮されるので、後
退用テールシール３ｂの線材の束４は支えを失って伏せ
る状態となり、セグメント２との接触は解除され又は接
触圧力が著しく減少する。よって、シールド機の前進時
にも後退用テールシール３ｂの線材の束４にバックリン
グ等の不都合は生じない。このときの一対のテールシー
ル３ａ、３ｂの形状の変化を象徴的に例示したのが図３
の点線及び実線の包絡線１０であり、いわば前側が大き
く後ろ側が小さいひょうたん形状になる。

【００１１】逆に、シールド機が後退掘削するときは、
図２Ｂのように後退用のテールシールが起立されてセグ
メント２との接触圧力が強くなり、逆に前進用テールシ
ール３ａは伏せてセグメント２との接触が解除され、目
的の機能と作用効果が奏されるのである。

【００１２】

【第２の実施例】上記の第１実施例は、前進用と後退用
とで一対をなすテールシール３ａと３ｂを図３のように
テールスキンプレート１の内周面に全体として略半楕円
形状の配置となるように向かい合わせに設置した構成で
あるのに対し、図４の実施例は、２個のテールシール３
ａ，３ｂそれぞれの線材の束４、４を独立した半楕円形
状に形成し、テールスキンプレート１の内周面に設置し
た構成を特徴とする。勿論、本実施例のテールシール構
造３も、２個のテールシール３ａ，３ｂの線材の束４、
４の中にコントロール材５が設置され、これらが非膨張
性の細管８、９によって液体配管６又は７と系統別に接
続されている。本実施例のテールシール構造３は、シー
ルド機の前進掘削又は後退掘削のいずれであっても、図
示を省略した液圧制御装置を通じて２個のテールシール
３ａ，３ｂを共に起立させテールスキンプレート１との
接触圧力を高めることによって止水性が確保される。従
って、テールシールは１個であっても良く、又は２個以
上でも良い訳である。

【第３の実施例】上記の第１実施例において、前進用と
後退用の一対から成るテールシール３ａと３ｂは全体と
して半楕円形状の包絡面１０（図３）を形成する向い合
わせの配置とされているのに対し、図５と図６に示した
本実施例は、前進用と後退用の一対から成るテールシー
ル３ａと３ｂが、中央に位置する前進系及び後退系の液
体配管６、７を対称点として背中合わせの配置で設置さ
れた構成を特徴とする。勿論、本実施例の場合も、前進
用および後退用のテールシール３ａと３ｂは、弾性的な
線材の束４を後向き又は前向き湾曲状に形成され、各々
の線材の束４の中の基部にコントロール材５が設置さ
れ、これらが非膨張性の細管８、９によって前進用系統
の液体配管６又は後退用系統の液体配管７と接続されて
いる。従って、シールド機の前進掘削時には前進用テー
ルシール３ａが、そして、後退掘削時には後退用テール
シール３ｂが図示を省略した液圧制御装置を通じて上記
第１実施例と全く同様な制御で使用されるのである。

【００１３】

【本発明が奏する効果】本発明に係る前進、後退が可能
なシールド機のテールシール構造によれば、シールド機
の前進掘削時又は後退掘削時に、テールスキンプレート
１とその内側に組立てたセグメント２との止水性が十分
に確保される。その上、シールド機の前進又は後退時に
反対向きとなるテールシール３ａ又は３ｂの線材の束４
がバックリング等を生ずる不都合もないから、シールド
機同士の地中接合の実現に大きく寄与するのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の主要部分のみ示した断面図であ
る。

【図２】Ａ、Ｂはテールシール構造を拡大し異なる作動
状態で示した断面図である。

【図３】テールシールの動作態様を示した断面図であ
る。

【図４】第２実施例のテールシール構造を示した断面図
である。

【図５】第３実施例の主要部分のみを示した断面図であ
る。

【図６】テールシール構造を拡大した断面図である。

【符号の説明】

１ テールスキンプレート ２ セグメント ３ テールシール構造 ３ａ，３ｂ テールシール ４ 線材の束 ５ コントロール材 ６，７ 液体配管 ８，９ 細管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 清 大阪府枚方市上野三丁目１番１号 株式会 社小松製作所大阪工場内 (72)発明者 浅井 勝稔 東京都江東区南砂二丁目５番14号 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 藤井 義文 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 内田 泰三 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 (72)発明者 神崎 靖 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機の後部のテールスキンプレー
   トとその内側に組み立てたセグメントとの間の止水性を
   確保するテールシール構造において、 イ） テールスキンプレートの後部の内周面に、シール
   ド機の前進用及び後退用の一対から成るテールシールが
   設置されていること、 ロ） 前記一対のテールシールは、弾性的な線材の束が
   後向き湾曲状及び前向き湾曲状に形成され、各線材の束
   の中の基部に膨張、収縮が自在なコントロール材が設置
   され、各コントロール材は前進用又は後退用の液体配管
   と系統別に接続されていること、 ハ） シールド機の前進又は後退時には、対応する前進
   用又は後退用のテールシールの液体配管に加圧液体を供
   給してコントロール材を膨張させ線材の束を起立させて
   シール状態となし、他側のテールシールの液体配管は減
   圧してその線材の束を伏せ状態に制御すること、をそれ
   ぞれ特徴とする、前進、後退が可能なシールド機のテー
   ルシール構造。
2. 【請求項２】 シールド機の後部のテールスキンプレー
   トとその内側に組み立てたセグメントとの間の止水性を
   確保するテールシール構造において、 イ） テールスキンプレートの後部の内周面に、１個又
   は複数個のテールシールが設置されていること、 ロ） 前記のテールシールは、弾性的な線材の束が略半
   楕円形状に形成され、線材の束の中に膨張、収縮が自在
   なコントロール材が設置され、各コントロール材は前進
   用又は後退用の液体配管と系統別に接続されているこ
   と、 ハ） シールド機の前進又は後退時には、テールシール
   の液体配管に加圧液体を供給してコントロール材を膨張
   させ線材の束を起立させてシール状態に制御すること、
   をそれぞれ特徴とする、前進、後退が可能なシールド機
   のテールシール構造。