JPH09177489A - トンネル掘進機のテールシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 急曲線・大深度下での長距離掘進を可能にす
るために、耐圧・耐久性を向上するトンネル掘進機のテ
ールシール装置を提供する。 【解決手段】 内側保護板と外側保護板との間にワイヤ
ブラシ層を挟持するように形成したトンネル掘進機のテ
ールシール装置において、前記外側保護板よりも外側に
設置され、かつスキンプレートの内方に折曲した折曲部
を有すると共に、円周方向の各隣接部が互いに重なる複
数の裏込材シール部材よりなるトンネル掘進機のテール
シール装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトンネル掘進機のテ
ールシール装置に関し、特に、急曲線・大深度下での長
距離掘進を可能とするトンネル掘進機のテールシール装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル掘進機のテールシール装置に関
する従来技術としては、図８〜図１１に示すような従来
技術があった。

【０００３】図８および図９に示す第１の従来技術につ
いて説明する。図８（Ａ）に縦断面図を示すように、ト
ンネル掘進機のテールリング５１の内径面に３段のテー
ルシール装置５０（前段テールシール５０ａ、中段テー
ルシール５０ｂ、後段テールシール５０ｃ）を装着して
セグメント５２の外周面との間をシールしている。前記
テールシール装置５０は、図８（Ａ）のＳ部詳細として
図８（Ｂ）およびその下面図である図８（Ｃ）に示すよ
うに、幅ａ，ｂを有する内側、外側の各保護板５３，５
４に挟まれたワイヤブラシ層５５の一端側５５ａをバン
ド５６により束ねて、その外側を幅ａのベースプレート
５７により皿リベット５８で固定することにより保持し
て構成された、複数のテールシールエレメント５０ａ1
〜５０ａn ，５０ｂ1 〜５０ｂn ，５０ｃ1 〜５０ｃn
よりなる。なお、前記テールシール装置５０がセグメン
ト５２に過度に押し付けられて破損しないように、テー
ルリング５１の内径面に沿ってゲージリング５９が設置
されている。

【０００４】前記テールシール装置５０は図９（Ａ）に
示す一部を切欠いた斜視図のように、複数のテールシー
ルエレメント５０1 〜５０n をテールリング５１の内径
面に沿って円形に組み立ててテールリング５１に溶接さ
れる。この時、図９（Ｃ）に示す外側保護板５４の
〔（ｂ−ａ）／２〕の部分は、図９（Ｂ）において斜線
で示すように、互いに隣接するテールシールエレメント
５０1 〜５０n の外側保護板５４およびワイヤブラシ層
５５をラップさせることによりシール性を向上させてい
る。図９（Ｃ）は図１０（Ｂ）の縦断面図である。

【０００５】図１０に示す第２の従来技術について説明
する。図１０（Ａ）においてブラシ型パッキン７６はス
キンプレート７１の内周に沿って多数設けられている。
各ブラシ型パッキン７６は従来のものと同様に、外側保
護板７７、内側保護板７８、ワイヤブラシ７９および金
網８０を備えている。ブラシ型パッキン７６は外側保護
板７７の外端部８６がスキンプレート７１の半径方向内
側に向かって折り曲げられている。図１０（Ｂ）には、
ブラシ型パッキン７６を用いたテール構造が示されてい
る。前ブラシ部８１も後ブラシ部８２も前記ブラシ型パ
ッキン７６が採用されているが、後ブラシ部８２だけに
前記ブラシ型パッキン７６を採用してもよい。前ブラシ
部８１と後ブラシ部８２の間の空間８３にはグラウトホ
ール８４または配管から止水用のグリースが注入され
る。稼働中、マシン（Ｍ）が前進（矢印（Ｆ）方向）し
ても、外端部８６がセグメント７５にほぼ垂直に接して
おり、空間８３内のグリースが地山（Ａ）に流出するこ
とが防止されると同時に、地山（Ａ）と機内側の圧力差
により地山（Ａ）からの泥、水、裏込注入材の逆流が防
止される。また目開からグリースが機内に逆流するのを
防ぐことにも効果がある。

【０００６】図１１に示す第３の従来技術について説明
する。図１１（Ａ）において、Ｌ字型の規制具１０７
が、外側保護板９７の基部およびスキンプレート９１に
取り付けられており、この規制具１０７の先端が外側保
護板９７の表面に接するようになっている。なお内側保
護板９８、ワイヤブラシ９９および金網１００について
は図１１と同様のため説明を省略する。図１１（Ｂ）に
おいて、前記ブラシ型パッキン９６を用いたシール構造
が示されている。図示の例では、前ブラシ部１０１も後
ブラシ部１０２も（Ａ）に示すブラシ型パッキン９６で
あるが、後ブラシ部１０２だけに同じタイプのブラシ型
パッキン９６を採用してもよい。稼働中にセグメント９
５の外表面に外側保護板９７が強制的に押しつけられる
ので、空間１０３内のグリースが外部に持ち去られるこ
とがないと同時に、地山（Ａ）からの泥、水、裏込注入
材の逆流が防止される。また目開からグリースが機内に
逆流するのを防ぐことにも効果がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記第１の従
来の技術においては次のような問題があった。テールシ
ール５０がセグメント５２の外周に接触して変形すると
き、ワイヤブラシ層５５が裏込材に対してむきだしとな
るため、裏込材がワイヤブラシ層５５内に侵入して付着
固化する。また、テールクリアランスの変化に応じてグ
リース室内の容積が増大変化する場合には、裏込材をグ
リース室に吸い込む作用が生じてテールシール５０ある
いはグリース室に裏込材が侵入して付着固化する。この
ように、テールシール５０が固着を生じた状態では柔軟
性がなくなり、テールクリアランスの変化に対して追従
性が損なわれる。このためテールクリアランスＣまたは
ｃが小さくなる方向に偏心すると、セグメント５２の剛
性が大きいためテールシール５０が無理矢理押しつぶさ
れ、かつ掘進に伴う摺動で内側保護板５３やブラシ層５
５が引きちぎられて損傷を起こしテールシール５０の止
水性が損なわれる。

【０００８】また、第２の従来の技術においては次のよ
うな問題があった。外側保護板７７自身がスキンプレー
ト７１の内方に折り曲げられているため、この外側保護
板７７の折曲部８６先端がセグメント７５外周に摺接し
てテールシールが変形する時、外側保護板７７がセグメ
ント７５外周により押し上げられるので、外側保護板７
７と内側保護板７８に挟まれているワイヤブラシ７９の
圧密性を確保することが困難であり、テールシールの止
水性が低下する。また、外側保護板７７の折曲部８６先
端には耐磨耗材がないため磨耗の進行が早く、磨耗した
際に、裏込材等のワイヤブラシ７９への侵入を防止でき
ないため、テールシールの止水性が低下する。

【０００９】更に、第３の従来の技術においては次のよ
うな問題があった。稼働中にはセグメント９５の外表面
に外側保護板９７が強制的に押しつけられるので、空間
１０３内のグリースが外部に持ち去られることがないと
同時に、地山（Ａ）からの泥、水、裏込材の逆流が防止
されるが、反面、急曲線トンネル施工時のようにテール
クリアランスが小さくなり、規制具１０７の規制量をオ
ーバすると外側保護板９７およびワイヤブラシ９９に過
度の力が作用するため、外側保護板９７およびワイヤブ
ラシ９９が磨耗し易くなる。

【００１０】本発明に係るテールシール装置は、前記問
題を解決するために耐圧・耐久性を向上させることによ
り、急曲線・大深度下での長距離掘進を可能にすること
を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段、および作用効果】上記目
的を達成するため、本発明に係るトンネル掘進機のテー
ルシール装置は次のように構成される。

【００１２】第１の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、内側保護板と外側保護板との間にワイヤ
ブラシ層を挟持するように形成したトンネル掘進機のテ
ールシール装置において、前記外側保護板よりも外側に
設置し、かつスキンプレートの内方に折曲した折曲部を
有すると共に、円周方向の各隣接部が互いに重なる複数
の裏込材シール部材よりなる。

【００１３】第１の発明によれば、外側保護板よりも外
側に設置され、かつスキンプレートの内方に折曲した折
曲部を有すると共に、円周方向の各隣接部が互いに重な
る複数の裏込材シール部材により、ワイヤブラシ層が裏
込材に対してむきだしとならないように覆われるため、
ワイヤブラシ層内に裏込材が侵入して付着固化すること
を防止することができる。そのため、裏込材の固着によ
るテールシールの追従性不良によるワイヤブラシ層、保
護板の破損が防止できるため、テールシールの破損を防
ぎ、内側保護板のむしれ、破断およびその後のブラシ層
の急速な磨耗に対する耐久性を向上させ、シールド掘進
機の長距離掘進を可能とする。同時に、裏込材シール部
材がセグメントの外周に接触して変形しても、ワイヤブ
ラシ層は内側保護板と外側保護板との間に挟持されてい
るため、ワイヤブラシ部の圧密性を従来どおり確保で
き、この面からも止水性を維持できる。

【００１４】第２の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、第１の発明において前記裏込材シール部
材はテールリング内周に設置する。第２の発明によれ
ば、裏込材シール部材の設置スペースが比較的広いた
め、裏込材シール部材のスキンプレートへの取り付けが
簡単となる。

【００１５】第３の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、第１の発明において、前記裏込材シール
部材はテールリング後端面に設置する。第３の発明によ
れば、裏込材シール部材の設置スペースは狭いが、スキ
ンプレート外であるため、取付・取外作業が簡単とな
る。

【００１６】第４の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、第１の発明において、前記裏込材シール
部材は外側保護板と別体的に設置する。第４の発明によ
れば、裏込材シール部材を外側保護板と別体にすること
でテールシール変形時、裏込材シール部材のみセグメン
トに押し上げられるが、外側保護板と内側保護板に挟ま
れているワイヤブラシ部の圧密性は従来どおり確保でき
るので止水性を損なわない。

【００１７】第５の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、第１の発明において、前記裏込材シール
部材の後端部先端に設置された、セグメント外周と摺接
する耐磨耗材を設置する。第５の発明によれば、裏込材
シール部材後端部先端に耐磨耗材を設けたことにより、
裏込材シール部材後端部先端の耐久性は向上するため、
裏込材がワイヤブラシ層内に侵入することがないのでワ
イヤブラシの耐久性が更に向上すると共に、テールシー
ル変形時、裏込材シール部材のみセグメントに押し上げ
られるので、ワイヤブラシの止水性を向上させる。

【００１８】第６の発明に係るトンネル掘進機のテール
シール装置は、第１〜第５の発明において、前記裏込材
シール部材または外側保護板の内表面または外表面のす
くなくとも一方に裏込材付着防止剤を塗布する。第６の
発明によれば、裏込材シール部材または外側保護板の内
表面または外表面のすくなくとも一方には裏込付着防止
剤が塗布されているため、仮に裏込材が侵入することが
あっても、テールリング内周と外側保護板の内表面また
は外表面に裏込材が付着し、このため外側保護板の追従
性が損なわれて破損することを防止できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトンネル掘進
機のテールシール装置に関する各実施例を図１〜図８に
より詳述する。図１は、本発明に係るテールシール装置
を装着したトンネル掘進機の縦断面図、図２は、本発明
に係るテールシール装置の第１実施例を示す図で、図１
のＰ部詳細図、図３は、図２のＱ部詳細斜視図で、
（Ａ）は、Ｙ視図、（Ｂ）は、Ｚ視図、図４は、図２の
Ｑ部詳細断面図、図５は、本発明の第３実施例を示す図
で、図２に相当する図、図６は、図５のＲ部詳細斜視図
で、（Ａ）は、Ｙ視図、（Ｂ）は、Ｚ視図、図７は、図
５のＲ部詳細断面図である。

【００２０】図１を参照してトンネル掘進機の概要につ
いて説明する。トンネル掘進機１のシールド本体２は、
前胴２ａと後胴２ｂとに分割されており、前胴２ａの前
端にはカツタヘッド３が回転自在に取り付けられ、後胴
２ｂにはセグメントエレクタ装置４が設置されている。
また、後胴２ｂにはシールドジャッキ５が設けられ、前
胴２ａと後胴２ｂとに跨がってアーティキュレートジャ
ッキ６が設けられている。トンネル掘進機１は、シール
ド本体２の内周に沿って複数個配設された前記シールド
ジャッキ５が、セグメント７から反力をとって前胴２ａ
を推進させながらカツタヘッド３を回転させ、前方の地
山８を掘削する。

【００２１】アーティキュレートジャッキ６はシールド
本体２の内周に沿って複数個配設され、アーティキュレ
ートジャッキ６の操作により、シールド掘進機１の掘進
方向を変更して曲線掘削することができる。そして、前
胴２ａに設けた隔壁９の背面には、カッタヘッド３を回
転させるカッタ駆動モータ１０が取り着けられている。
また、隔壁９の前面とカッタヘッド３との間にはチャン
バ１２が設けられ、このチャンバ１２に取り込まれた掘
削土砂を排出可能な適度の泥土とするため、チャンバ１
２に適量の泥水を供給する送泥管１３と、チャンバ１２
内の泥土を後方に搬送する排泥管１４とが前記隔壁９に
取り付けられている。

【００２２】また、後胴２ｂに旋回自在に装着された旋
回リング１１にはセグメントエレクタ装置４が取り付け
られ、旋回リング１１を旋回させることにより、セグメ
ントエレクタ装置４に把持されたセグメント７を、掘削
したトンネル壁に沿って円筒状に組み立てることができ
る。このようにして組み立てられたセグメント７の外周
とトンネル掘進機１の後胴２ｂとの間隙は、図１のＰ部
詳細図である図２に示すように、後胴２ｂの後端に接続
されたテールリング２ｃの内周面、あるいは図６に示す
ように、テールリング２ｃの後端に設置されたテールシ
ール装置２０（前段テールシール２０ａ，中段テールシ
ール２０ｂ，後段テールシール２０ｃ）により、トンネ
ル掘進機１内へ地下水あるいは裏込材等が侵入しないよ
うにシールされている。

【００２３】図２において後胴２ｂの外周面には裏込材
付着防止剤注入管３６が固定されており、この注入管３
６から掘進機１後方のボイドに裏込材付着防止剤を注入
すると共に、裏込材付着防止剤注入口３７からは、各テ
ールシール２０ａ，２０ｂ，２０ｃ間の空間に裏込材を
注入することにより、図３および図４に後述する裏込材
シール部材３０または外側保護板２２の内表面および外
表面に裏込材付着防止剤が塗布される。

【００２４】図２のＱ部詳細図である図３および図４に
基づいて、本発明に係るテールシール装置の第１実施例
を説明する。テールシール２０の構成については図８、
図９に示す第１の従来技術と同様のため説明を省略す
る。テールシール２０を構成するベースプレート２５と
テールリング２ｃ内周との間には、裏込材シール部材３
０の前部が挟持固定されており、この裏込材シール部材
３０の後部は外側保護板２２の外側において、テールリ
ング２ｃの内方に折曲した折曲部３１を有すると共に、
円周方向の各隣接部が互いにＬなる幅だけ重なる状態に
設置されている。また裏込材シール部材３０の折曲部３
１先端部には耐磨耗部材３２が固定されている。

【００２５】次に図３および図４に示す本発明の第１実
施例の作用について説明する。テールシール２０がセグ
メント７の外周に乗り上げたシール状態のときには、裏
込材シール部材３０の折曲部３１先端に固定された耐磨
耗部材３２がセグメント７の外周上Ｐ点でＦなる力を受
けて、図３および図４に二点鎖線で示す状態に変形して
セグメント７の外周を摺接する。このように、テールシ
ール２０の外方は裏込材シール部材３０により覆われる
ため、裏込材がテールシール２０に侵入することがない
と共に、耐磨耗部材３２はセグメント７の外周からＦな
る力を受けて摺接するが、耐磨耗部材３２であるため、
裏込材がテールシール２０に侵入することを確実に防止
する。特に裏込材シール部材３０は外側保護板２２と別
体に形成されているため、裏込材シール部材３０と外側
保護板２２との間には隙間３３が形成されて、テールシ
ール２０のセグメント７へのシール機能を保証すること
ができる。なお本実施例では耐磨耗部材３２を設けた
が、裏込材シール部材３０と外側保護板２２との隙間３
３を形成すれば、耐磨耗部材３２がなくてもよい。この
場合簡素な構成にすることができる。

【００２６】図１の別のＰ部詳細図を示す図５におい
て、この図５のＲ部詳細図である図６および図７に基づ
き、本発明に係るテールシール装置の第２実施例を説明
する。テールシール２０の構成については図８、図９に
示す第１の従来技術と同様のため説明を省略する。本第
２実施例における裏込材シール部材３０ｂは、テールリ
ング２ｃの後端面に固定された取付部材３５に設置され
ており、この裏込材シール部材３０ｂの後部は外側保護
板２２の外側において、テールリング２ｃの内方に折曲
した折曲部３１ｂを有すると共に、円周方向の各隣接部
が互いにＬｂなる幅だけ重なる状態に設置されている。
また裏込材シール部材３０ｂの折曲部３１ｂ先端部には
耐磨耗部材３２ｂが固定されている。

【００２７】図２と同様に、図５において後胴２ｂの外
周面には裏込材付着防止剤注入管３６ｂが固定されてお
り、この注入管３６ｂから掘進機１後方のボイドに裏込
材付着防止剤を注入すると共に、裏込材付着防止剤注入
口３７ｂからは、各テールシール２０ａ，２０ｂ，２０
ｃ間の空間に裏込材を注入することにより、図３および
図４に後述する裏込材シール部材３０ｂまたは外側保護
板２２の内表面および外表面に裏込材付着防止剤が塗布
される。

【００２８】次に図６および図７に示す本発明の第２実
施例の作用について説明する。テールシール２０がセグ
メント７の外周に乗り上げたシール状態のときには、裏
込材シール部材３０ｂの折曲部３１ｂ先端に固定された
耐磨耗部材３２ｂがセグメント７の外周上Ｐｂ点でＦｂ
なる力を受けて、図６および図７に二点鎖線で示す状態
に変形してセグメント７の外周を摺接する。このよう
に、テールシール２０の外方は裏込材シール部材３０ｂ
により覆われるため、裏込材がテールシール２０に侵入
することがないと共に、耐磨耗部材３２ｂはセグメント
７の外周からＦｂなる力を受けて摺接するが、耐磨耗部
材３２ｂであるため、裏込材がテールシール２０に侵入
することを確実に防止する。特に裏込材シール部材３０
ｂは外側保護板２２と別体に形成されているため、裏込
材シール部材３０ｂと外側保護板２２との間には隙間３
３ｂが形成されて、テールシール２０のセグメント７へ
のシール機能を保証することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るテールシール装置を装着したトン
ネル掘進機の縦断面図である。

【図２】本発明に係るテールシール装置の第１実施例を
示す図で、図１のＰ部詳細図である。

【図３】図２のＱ部詳細斜視図で、（Ａ）は、Ｙ視図、
（Ｂ）は、Ｚ視図である。

【図４】図２のＱ部詳細断面図である。

【図５】本発明の第２実施例を示す図で、図２に相当す
る図である。

【図６】図５のＲ部詳細斜視図で、（Ａ）は、Ｙ視図、
（Ｂ）は、Ｚ視図である。

【図７】図５のＲ部詳細断面図である。

【図８】第１の従来技術の詳細を示す図である。

【図９】第１の従来技術の組立状態を示す図である。

【図１０】第２の従来技術を示す図である。

【図１１】第３の従来技術を示す図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘進機 ２ シールド本体 ２ａ 前胴 ２ｂ 後胴 ２ｃ テールリング ３ カツタヘッド ４ セグメントエレクタ装置 ５ シールドジャッキ ６ アーティキュレートジャッキ ７ セグメント ８ 地山８ ９ 隔壁 １０ カッタ駆動モータ １１ 旋回リング １２ チャンバ １３ 送泥管 １４ 排泥管 １５ ガイドローラ ２０ テールシール ２０ａ 前段テールシール ２０ｂ 中段テールシール ２０ｃ 後段テールシール ２０ｃ1 〜２０ｃn 後段テールシールエレメント ２１ 内側保護板 ２２ 外側保護板 ２３ ワイヤブラシ ２４ 金網 ２５ ベースプレート ２７ ゲージリング ３０，３０ａ，３０ｂ 裏込材シール部材 ３１，３１ａ，３１ｂ 折曲部 ３２ 耐摩耗部材 ３３，３３ａ，３３ｂ 隙間 ３４ 裏込材付着防止層 ３５ 固定部材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内側保護板と外側保護板との間にワイヤ
   ブラシ層を挟持するように形成したトンネル掘進機のテ
   ールシール装置において、前記外側保護板よりも外側に
   設置し、かつスキンプレートの内方に折曲した折曲部を
   有すると共に、円周方向の各隣接部が互いに重なる複数
   の裏込材シール部材よりなることを特徴とするトンネル
   掘進機のテールシール装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のトンネル掘進機のテール
   シール装置において、前記裏込材シール部材はテールリ
   ング内周に設置することを特徴とするトンネル掘進機の
   テールシール装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のトンネル掘進機のテール
   シール装置において、前記裏込材シール部材はテールリ
   ング後端面に設置することを特徴とするトンネル掘進機
   のテールシール装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のトンネル掘進機のテール
   シール装置において、前記裏込材シール部材は外側保護
   板と別体的に設置することを特徴とするトンネル掘進機
   のテールシール装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のトンネル掘進機のテール
   シール装置において、前記裏込材シール部材の後端部先
   端に、セグメント外周と摺接する耐磨耗材を設置するこ
   とを特徴とするトンネル掘進機のテールシール装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項５記載のトンネル掘進
   機のテールシール装置において、前記裏込材シール部材
   または外側保護板の内表面または外表面の少なくとも一
   方に裏込材付着防止剤を塗布することを特徴とするトン
   ネル掘進機のテールシール装置。