JPH09310583A

JPH09310583A - シール装置

Info

Publication number: JPH09310583A
Application number: JP8128447A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Yamada; 茂弘山田; Norio Kainuma; 憲男貝沼; Takeshi Ariizumi; 毅有泉
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; IHI Corp
Current assignee: IHI Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1996-05-23
Filing date: 1996-05-23
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド掘進機のテールシールの交換時等に
用いるシール装置であって、繰り返し使用したときの耐
久性に優れると共に、十分な押付力を発揮できるテール
シール装置を提供する。【解決手段】シールド掘進機のテール部内周面２ａと
その内側の既設セグメント外周面３ａとの間をシールす
るテールシール装置５において、上記テール部内周面２
ａに、伸び代となる折畳み部を有する袋体６を設けると
共に、通常は上記袋体６を折畳む方向に付勢し袋体６が
加圧されたときにはその膨らみ力により既設セグメント
外周面３ａに押付けられるシール部材７を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機の
テールシールの交換時や緊急止水時等に用いるのに好適
なシール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機のテール部内周面には、
その内側に位置する既設セグメント外周面との間をシー
ルするテールシールが設けられている。テールシール
は、掘進中に既設セグメント外周面に押し付けられて擦
り付けられる。よって、長距離掘進を行う場合、テール
シールの交換は不可欠である。

【０００３】従来、テールシールの交換は、周辺地山を
凍結や薬注により止水して行う方法が採用されていた
が、多額の費用と工期の長期化を招いていた。そこで、
特開平2-108795号公報等に開示されたように、シールド
掘進機のテール部やセグメントに加圧膨脹型の袋体を取
り付け、かかる袋体を膨脹させてテール部とセグメント
との間を塞ぎ、一時的に止水するようにしたものが提案
されている。

【０００４】しかし、このタイプでは、袋体をゴム風船
のように膨脹収縮させて止水するため、十分な容積変化
を得るためにはかかる袋体を薄肉にする必要があり、こ
れが直接相手側（テール部またはセグメント）に圧着さ
れるため損傷しやすい。また、高水圧下においては、上
記袋体が水圧に押されてテール部とセグメントとの間に
食い込むため、さらに損傷しやすい。

【０００５】他方、テールシールの損傷等の原因により
テール部とセグメントとの間から水が浸入した際に、こ
れを即座に止水する緊急止水シールとして図９に示すも
のが知られている（実開平2-54893 号公報等）。図示す
るようにこのシールは、テール部内周面ａに、加圧室ｂ
を覆って可撓性を有する膨脹膜ｃを設けると共に、その
膨脹膜ｃの膨出部よりも切羽側において起倒自在にシー
ル部材ｄを設けたものである。

【０００６】この構成によれば、加圧室ｂ内に加圧流体
を導入して膨脹膜ｃを膨脹させ、シール部材ｄを押し出
してその先端をセグメントｅに押し付けることにより、
一時的な緊急止水が達成される。こうすれば、損傷しや
すい膨脹膜ｃではなく、丈夫なシール部材ｄによって実
質的にシールすることとなり、信頼性が高まる。これを
利用すれば膨脹膜ｃの損傷を気にすることなくテールシ
ールの交換を行うことも可能である。

【０００７】しかし、このタイプの場合にも膨脹膜ｃを
ゴム風船のように膨脹収縮させているため、繰り返しの
使用により膨脹膜ｃに皺等が生じて劣化してしまい、耐
久性に劣る。また、加圧使用した後に減圧したとき膨脹
膜ｃが加圧前の状態へ完全に復帰しない可能性があり、
この場合、シール部材ｄが垂れ下がったままの状態とな
るため、掘進に伴ってセグメントｅに擦られて摩耗して
しまう。

【０００８】また、膨脹容積変化を膨脹膜ｃの伸び変形
のみに頼っていることから、膨脹膜ｃの取付ボルトｆの
スパンｇを広く取らざるを得ず、そのためシールド機の
機長が長くなり、曲線施工が不利となる。また、膨脹膜
ｃの膨脹容積変化が乏しいため、シール部材ｄの押出力
不足となってシール力を高めることができない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上の事情を考慮して
創作された本発明の目的は、シールド掘進機のテールシ
ール交換時や緊急止水時に用いるシール装置であって、
繰り返し使用したときの耐久性に優れると共に、十分な
押付力を発揮でき、且つ軸方向の機長を短くできるシー
ル装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、シールド掘進機のテール部内周面に、伸び代と
なる折畳み部を有する袋体を設けると共に、通常は上記
袋体を折畳む方向に付勢し袋体が加圧されたときにはそ
の膨らみ力により既設セグメント外周面に押付けられる
シール部材を設けて構成されている。

【００１１】上記袋体は、伸び代となる折畳み部を有す
るため、伸び変形することなく膨らんだり萎んだりす
る。よって、繰返し使用による袋体の劣化が抑制され
る。また、十分な膨らみ力を発揮できるので、シール部
材を既設セグメント外周面に強く押し付けることができ
シール力が高まる。また、袋体への加圧を止めれば、袋
体を折畳む方向に付勢力を有するシール部材が自動的に
既設セグメントから離間するため、掘進中にシール部材
が既設セグメントに擦られて摩耗することはない。

【００１２】また、上記袋体およびシール部材の切羽側
の端部をテール部内周面に固定し、その反対側の端部を
自由端とすれば、取付箇所が一か所だけとなるためシー
ルド機の機長を短くでき、曲線施工が容易となる。

【００１３】なお、上記袋体およびシール部材を、シー
ルド掘進機のテール部ではなく、既設セグメント側に設
けてもよいことは勿論である。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面を
用いて説明する。

【００１５】図１は本実施形態に係るシール装置を備え
たシールド掘進機のテール部の側断面図、図２は図１の
要部拡大図、図３はシール装置の作動の様子を示す図で
ある。

【００１６】図１に示すように、シールド掘進機の外郭
となる円筒状のシールドフレーム１の後端部には、それ
より板厚が薄く形成された円筒状のテールプレート２
（特許請求の範囲のテール部に相当する）が取付けられ
ている。テールプレート２の内周面２ａには、その内側
の既設セグメント３の外周面３ａとの間をシールするた
めのブラシ状のテールシール４ａ，４ｂ，４ｃが、軸方
向に所定間隔を隔てて３列取付けられている。なお、こ
れらテールシール４ａ〜４ｃは３列に限定されることは
ない。テールシール４ｂと４ｃとの間には、本実施形態
に係るテールシール装置５が設けられている。

【００１７】このテールシール装置５は、図２および図
３に示すように、テールプレート２の内周面２ａに、伸
び代となる折畳み部を有する袋体６を設けると共に、通
常は上記袋体６を折畳む方向に付勢し袋体６が加圧され
たときにはその膨らみ力により既設セグメント外周面３
ａに押付けられるシール部材７を設けて構成されてい
る。上記袋体６には、流体移送管８を通じてシールドフ
レーム１の機内から空気や水等の流体が供給排出される
ようになっており、これにより袋体６が適宜加減圧され
て膨らんだり萎んだりするようになっている。

【００１８】袋体６は、図５に示すように、可撓性を有
する無端帯状の薄膜９を軸方向に折り返して重ね合わ
せ、その端部１０ａを気密に接合したものであり、内部
減圧時は折り畳まれて薄い平板状になり、加圧時はセグ
メント３側に十分膨らめるようになっている。本実施形
態では、二つ折りされた袋体６の全体が特許請求の範囲
の折畳み部を構成するが、これに限らず例えば蛇腹状の
折畳み部を設けてもよい。また、上記袋体６の端部１０
ｂの内面同志を接着して補強するようにしてもよい。か
かる袋体６の外径Ｄ₁はテールプレート２の内径Ｄ₂よ
り僅かに小さく形成されている。

【００１９】上記袋体６は、加圧時に膨らむことが要件
であり伸びる必要はない。そのため、袋体６の材質に
は、通常のゴム膜のほか、金属膜または樹脂膜をサンド
イッチした耐久性に優れた複合ゴム膜等を用いてもよ
い。また、袋体６には、内部に流体（水、空気等）を供
給排出するための給排口１１が、少なくとも一か所設け
られている。この給排口１１は上記流体移送管８に接続
される。

【００２０】他方、シール部材７は、図４に示すよう
に、袋体６の内径Ｄ₃より僅かに小径に形成されたリン
グ部１２とその後端部に一体的に形成されたフレア部１
３とからなり、ゴム質の材料から成形されている。フレ
ア部１３は、その切羽側の端部が小径で、それと反対側
の端部が少し拡径されている。これにより、フレア部１
３は、図２に示すように袋体６を萎ませたときに、袋体
６を折畳み方向に付勢するのである。

【００２１】また、フレア部１３には、長方形状に形成
された金属製の支え部材１４が、周方向に所定間隔を隔
てて複数埋設されている。これら支え部材１４は、図３
に示すように袋体６を膨らませてシール部材７の先端部
を既設セグメント３に押し付けたとき、シール部材７が
屈曲反転したり隙間部へ食い込むことを防止し、シール
部材７の先端部を既設セグメント３に適正に押し付ける
ためのものである。ただし、フレア部１３が支え部材１
４がなくても外水圧等に十分耐えられる強度を有すると
きには、上記支え部材１４を設けてなくてもよい。

【００２２】かかるシール部材７と上記袋体６とは、シ
ール部材７のリング部１２と袋体６の切羽側の端部１０
ａとが重合されて、テールプレート２の内周面２ａに押
え部材１５を介してボルト１６で取付けられる。詳しく
は、テールプレート２の内周面２ａに形成された穴１７
に袋体６の給排口１１の凸部１８を係合させ、その上に
シール部材７を覆うように配置し、その上に押え部材１
５を配置し、これらをボルト１６でテールプレート２に
設けたネジ孔３０に挿通して共締めしている。これによ
り、袋体６の切羽と反対側の端部１０ｂが自由端とな
る。

【００２３】ボルト１６は、シール部材７および袋部材
６に加わる応力や外力を考慮して、図４および図５に示
すように周方向に沿って千鳥状に二列配置されている。
つまり、図中、１９，２０はボルト１６の挿通孔であ
る。また、テールプレート２には、挿通孔１９，２０に
対応させた位置にネジ孔３０を設けている。押え部材１
５は、シール部材７のリング部１２の内周面に沿って円
弧状に形成された複数の円弧材からなる。また、図２お
よび図３中、２１はテールプレート２の内周面２ａに沿
って取付けられた丸棒である。なお、上記押え部材１５
の切羽側端部を丸棒２１に溶接して、ボルト１６への剪
断方向の負荷を軽減するようにしてもよい。

【００２４】袋体６の給排口１１に接続された流体移送
管８は、図１に示すように、テールプレート２の外周面
に位置する。よって、テールプレート２の外周面には、
流体移送管８を覆うカバー２２が設けられている。カバ
ー２２は、図６に示すようにアングル材や半割り円筒材
等が用いられ、その前後端部に蓋部材２３を有する。流
体移送管８の端部は、図１に示すように、シールドフレ
ーム１を水密貫通、またはシールドフレーム１に設けた
配管用穴３１の両端部で配管を水密接続して掘進機内部
に導かれ、開閉弁２４および配管２４ａを介して流体
（空気、水等）を圧送するポンプＰ₁（空気圧縮機を含
む）に接続されている。配管２４ａには排出弁２５を有
する配管２５ａが接続され、袋体６内の空気や水等の流
体を排出するようにしている。配管２５ａには、排出用
のポンプＰ₂を接続するようにしてもよい。

【００２５】以上の構成からなる本実施形態の作用につ
いて述べる。

【００２６】通常時には、まず排出弁２５を開いて袋体
６内の流体をシール部材７の付勢力（戻り力）によって
排出させる。その後、開閉弁２４を閉じ、袋体６を減圧
状態に保持しておく。こうすれば、図２に示すように、
袋体６は萎んで折畳まれた状態となり、シール部材７の
フレア部１３が袋体６を折畳み方向に付勢するため、シ
ール部材７が引き込まれた状態となる。

【００２７】テールシール４ａ，４ｂを交換する場合、
またはテールシール４ａ，４ｂ，４ｃが破損するなどし
て緊急止水シールする場合には、ポンプＰ₁により袋体
６に流体を供給して、袋体６を加圧する。すると、図３
に示すように袋体６が膨らんでその膨らみ力によりシー
ル部材７が既設セグメント３に押付けられ、シールが達
成される。

【００２８】このとき既設セグメント３に形成された裏
込剤注入口２６から充填剤を注入し、シール性を高めて
もよい。また、一旦袋体６が所定の圧力まで加圧される
か又は袋体６内に所定量の流体が供給されたなら、袋体
６が十分膨らんだと見なして開閉弁２４を閉じてポンプ
Ｐ₁を停止するようにしてもよい。

【００２９】ここで、袋体６は、伸び代となる折畳み部
（本実施形態では袋体６全体が相当する）を有するた
め、伸び変形することなく膨らんだり萎んだりする。よ
って、繰返し使用による袋体６の劣化が少ない。すなわ
ち、袋体６の材料の疲労や残留歪が少なく、繰り返し使
用する場合の耐久性が高まる。

【００３０】また、膨脹時の反力となる袋体６の伸び変
形なしで大きな膨脹容積変化が得られるため、例えシー
ル部材７のフレア部１３が袋体６を折畳み方向に付勢し
ていても、シール部材７を既設セグメント３に強く押し
付けることができ、シール力が高まる。よって、大深度
海底トンネルなどの高水圧下にも採用できる。

【００３１】このように、袋体６の膨らみ力でシール部
材７を既設セグメント外周面３ａに押し付けることで、
緊急止水シールが達成される。また、テールシール４
ａ，４ｂを交換する場合には、シール部材７より前方
（切羽側）の既設セグメント３を取り外し、露出したテ
ールシール４ａ，４ｂを交換し、再びセグメント３を取
付ければよい。

【００３２】その後、通常の掘進を行うには、排出弁２
５を開いて、袋体６内の流体を配管２５ａより排出して
減圧させる。ここで、作動流体に水を用いるときには、
水が袋体６の底に溜まることがあるため、排出用のポン
プＰ₂によって袋体６内の水を積極的に排出することが
この好ましい。作動流体が空気の場合はポンプＰ₂は不
要である。

【００３３】すると、袋体６が図２に示すように萎んで
折り畳まれ、同時にシール部材７のフレア部１３が袋体
６を折畳む方向に付勢するため、シール部材７が自動的
に既設セグメント３から離間してシールが解放される。
この状態で開閉弁２４を閉じて袋体６を減圧状態に保持
する。

【００３４】なお、袋体６を減圧しても、シール部材７
に高い水圧が作用していると、既設セグメント３から離
間しないことがある。この場合、シール部材７と既設セ
グメント３の外周面３ａとテールプレート２の内周面２
ａとテールシール４ｂとで形成される空間４０に、テー
ルプレート２に設けた充填剤注入管（図示せず）または
既設セグメント３に設けた裏込材注入管（図示せず）か
ら充填剤を注入し、空間４０の圧力を外水圧に略等しい
か又はそれより高くすれば、容易にシール部材７を既設
セグメント３から離間させることができる。

【００３５】このように、シール部材７は、通常時には
引き込まれて既設セグメント３から離間され止水負荷を
掛けることなく温存されるため、シール部材７自体の長
寿命化を推進できる。よって、上記袋体６の長寿命化と
相俟って、装置全体の耐久性が大幅に高まる。

【００３６】また、上記袋体６およびシール部材７の切
羽側の端部１０ａをテール部内周面２ａに固定し、その
反対側の端部１０ｂを自由端としているので、取付箇所
が一か所だけとなって加工や取付作業が容易となる。ま
た、取付箇所が一か所なのでその取付スペースが小さく
て済み、シールド機の機長を短くでき、曲線施工が容易
となる。

【００３７】なお、図１において、テールシール４ｃと
本実施形態に係るシール装置５の位置関係を入れ替えた
配置（図示せず）、すなわち該シール装置５を最後部に
配置してもよい。こうすれば、後部のテールシール４ｃ
も含めて全てのテールシール４ａ〜４ｃを交換すること
ができる。

【００３８】また、図１において、シール装置５の前方
（切羽側）のテールシール４ａ，４ｂは２列に限らず１
列であってもよいし３列以上でもよい。また、シール装
置５の後方（切羽と反対側）のテールシール４ｃは１列
に限らず２列以上でもよい。別の実施形態を図７に示
す。

【００３９】図示するように、これは、前実施形態と同
様のシール装置５をセグメント側に設けたものであるた
め、シール装置５自体の詳しい説明は省略する。

【００４０】このシール装置５は、特殊セグメント３ｘ
の前端面３ｙに袋体６およびシール部材７を押え部材１
５を介してボルトナット１６により取り付けられてい
る。押え部材１５とセグメント３ｘとの前端面３ｙと
は、ボルトナット１６ｘによっても締結されている。シ
ール部材７は、ゴム等の可撓性材料からなり、自然状態
では図７(b) に示すように後端部７ｘが所定の角度αで
縮径する形状に成形されている。これにより、シール部
材７は、上記袋体６を折畳む方向に付勢する。図中３１
は特殊セグメント３ｘに通常のセグメント３を締結する
ボルトである。

【００４１】テールプレート内周面２ａには、テールシ
ール４ｃに隣接させてリング状の当て板５０が設けられ
ている。当て板５０は、テールシール４ｃの取付部の厚
みに略等しく、その前端にテーパ部５０ａを有してい
る。これにより、シール部材７が図中二点鎖線で示す状
態への戻りが不十分な場合であっても、シールド機の掘
進に伴ってシール部材７の先端７ｘがテーパ部５０ａに
乗り上げるため、シール部材７の先端７ｘがテールシー
ル４ｃの丸棒２１に引っ掛かることを防止できる。ま
た、この当て板５０は、シール時におけるシール部材７
の作動角度すなわち袋体６の膨らみ量を少なくする作用
も果たす。なお、丸棒２１は、当て板５０と兼用して省
略してもよい。

【００４２】かかるシール装置５は、以下のようにして
作動させる。先ず、特殊セグメント３ｘをエレクタによ
って掘削側面に１リング分張設する。そして、その特殊
セグメント３ｘの前端面３ｙに上述のシール装置５を取
り付ける。そして、掘進ジャッキによって掘進機本体を
前進させ、相対的に特殊セグメント３ｘの位置を図７に
示すように再後端部のテールシール４ｃの直前に位置さ
せる。その後、前実施形態と同様に袋体６を膨らませて
シールするのである。

【００４３】このように、シール装置５をセグメント３
ｘ側に設けることにより、シールド掘進機自体はシンプ
ルな構成となり、機長がさほど長くなることもなく、図
６に示すようなテールプレート２の外周面に出っ張るカ
バー２２も不要となる。

【００４４】なお、図８に示すように、セグメントの外
周面に上記シール装置を取り付けてもよい。これは、基
本的な構成および作用効果は同一であるため、説明を省
略する。また、シール装置５は、これまで説明した実施
形態の如く円筒形のシールドフレームおよびテールプレ
ートに限らず、異形断面シールド掘進機（矩形断面、楕
円断面、半円状断面、その他）に対応できることは勿論
である。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような優れた効果を発揮できる。

【００４６】(1)請求項１または３記載の発明によれ
ば、袋体が伸び変形せずに膨らんだり萎んだりするた
め、繰り返し使用したときの耐久性が向上する。

【００４７】(2)請求項１または３記載の発明によれ
ば、膨脹時の反力となる袋体の伸び変形なしで大きな膨
脹容積変化が得られるため、シール部材を相手側の面に
強く押し付けることができ、シール力を高めることがで
きる。

【００４８】(3)請求項２または４記載の発明によれ
ば、袋体およびシール部材の取付箇所が一か所だけとな
るため、シールド機の機長の増加を最小に抑えることが
でき、曲線施工が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に示すテールシール装置を
備えたシールド掘進機のテール部の側面図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】テールシール装置の作動の様子を示す図であ
る。

【図４】シール部材の斜視図である。

【図５】袋体の斜視図である。

【図６】テールプレートの横断面図である。

【図７】別の実施形態を示す説明図である。

【図８】別の実施形態を示す説明図である。

【図９】従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１シールドフレーム２テール部としてのテールプレート２ａテール部内周面としてのテールプレート内周面３既設セグメント３ａ既設セグメント外周面５テールシール装置６袋体（折畳み部を兼ねる）７シール部材

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【手続補正書】

【提出日】平成８年５月２７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図４】

【図２】

【図３】

【図５】

【図６】

【図７】

【図９】

【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者有泉毅神奈川県横浜市鶴見区江ケ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機のテール部内周面とその
内側の既設セグメント外周面との間をシールするシール
装置において、上記テール部内周面に、伸び代となる折
畳み部を有する袋体を設けると共に、通常は上記袋体を
折畳む方向に付勢し袋体が加圧されたときにはその膨ら
み力により既設セグメント外周面に押付けられるシール
部材を設けたことを特徴とするシール装置。
【請求項２】上記袋体およびシール部材の切羽側の端
部をそれぞれ上記テール部内周面に固定し、その反対側
の端部を自由端とした請求項１記載のシール装置。
【請求項３】シールド掘進機のテール部内周面とその
内側の既設セグメント外周面との間をシールするテール
シール装置において、上記既設セグメントの外周面また
は前端面に、伸び代となる折畳み部を有する袋体を設け
ると共に、通常は袋体を折畳む方向に付勢し袋体が加圧
されたときにはその膨らみ力によりテール部内周面に押
付けられるシール部材を設けたことを特徴とするシール
装置。
【請求項４】上記袋体およびシール部材の切羽側の端
部を上記既設セグメント外周面または前端面にそれぞれ
固定し、その反対側の端部を自由端とした請求項３記載
のシール装置。