JPH1181884A - シールド掘進機の同時裏込注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同時裏込注入装置がテールプレートから突出
すると、発進・到達立抗において同時裏込注入装置との
間のシールを行うのが困難になり、また裏込材供給孔か
ら裏込材注入口にかけてピグによる清掃ができない。 【解決手段】 注入装置本体１をテールプレートＴと一
体的に設けて半径方向突出量を低減し、この注入装置本
体１に設けたピストンロッド６を、裏込材注入口７と裏
込材供給孔１２の開口１２ａとを連通させる開放位置ｅ
にして裏込材をテールボイド部Ｂへ注入し、裏込材注入
口７を閉鎖して裏込材供給孔１２の開口１２ａと洗浄水
供給孔１３の開口１３ａとを連通させる閉鎖位置ｆにし
て洗浄水で裏込材供給孔１２を水洗するようにし、この
裏込材供給孔１２から裏込材注入口７と連通する開口１
２ａまでをほぼ同一内径で形成して、ピグＰ挿入による
内壁の清掃を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この出願に係る発明は、シー
ルド掘進機における同時裏込注入装置に関し、詳しくは
裏込材の注入とともに、裏込材供給孔の洗浄が容易にで
きる同時裏込注入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、シールド掘進機によって地山
を掘削してトンネルを形成する場合、セグメント構築後
のセグメント外面と地山との間の空間（以下「テールボ
イド部」という）に裏込材を注入することにより、この
テールボイド部を埋めてセグメント周囲の止水や安定化
を図っている。

【０００３】この裏込材は、シールド掘進機本体の一部
であるテールプレートの外面に設けられた同時裏込注入
装置によって注入されている。この同時裏込注入装置の
従来技術として、例えば特公平４−５５１１５号公報記
載の発明があり、この発明では、図５の同時裏込注入装
置を示す平面視の断面図と図６の同装置の配置を示すシ
ールド掘進機のテールプレート断面図のように、並設し
た第１の注入管５１と第２の注入管５２とからセメント
ミルクと凝固促進剤とを同時裏込注入装置後端の混合ノ
ズル孔５３へ供給することにより、この混合ノズル孔５
３で凝固速度の速い裏込材にしてテールボイド部Ｂへ注
入し、この混合ノズル孔５３内の裏込材は下流端まで移
動するプラグピストン５４を移動させることによってテ
ールボイド部Ｂへ排出している。このような同時裏込注
入装置ｍは、テールプレートｔの外面に設けられている
（従来例１）。

【０００４】また、他の従来技術として特公平５−１７
３５５号公報記載の発明があり、この発明では、裏込材
注入用配管の中空部から凝固剤を含む裏込材をテールボ
イド部へ注入し、注入後はこの裏込材注入用配管中空部
内の裏込材を、先端にシール体を固着した可撓性部材を
前進させることによってテールボイド部へ排出している
（従来例２）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、同時裏込注
入装置ｍをテールプレートｔの外面に設けた場合、発進
・到達立抗位置においてこの大きく突出する同時裏込注
入装置ｍ部分の余掘方法や止水方法が難しくなる、とい
う課題がある。特に、近年、従来から行われている地盤
改良や人力での土留壁取り壊し作業等を要することなく
シールド掘進機の発進・到達が可能となるように、シー
ルド掘進機の発進・到達位置をカッタービットで掘削可
能な新素材コンクリートによって形成した立抗を設ける
工事が増えており、例えば、ノムスト工法 [ＮＯＭＳＴ
工法 (Novel Material Shield-cuttable Tunnel-wall S
ystem )]では、カッタービットで切削可能な硬質壁のノ
ムスト部材を掘削しながら通過開口を形成することとな
るため、より同時裏込注入装置ｍ部分の余掘方法や止水
方法が難しくなる、という課題を生じる。

【０００６】一方、この同時裏込注入装置で注入する裏
込材は、テールボイド部で早期に固化させる必要性から
凝固剤を混入させているため、この裏込材が注入管内に
詰まるとその清掃作業に多くの時間と労力を要する、と
いう課題があり、この課題を解決する手段として、この
種、粘性を有するような流体を供給する管内を迅速、且
つ確実に清掃するピグ（独立発泡のウレタン樹脂材等か
らなるボール）を管内に挿入して内壁を確実に清掃する
手段が有望視されている。

【０００７】しかしながら、このような課題に対し、上
記従来例１では、同時裏込注入装置ｍがテールプレート
ｔの外面から大きく突出しているので、その同時裏込注
入装置ｍと立抗との間のシールを行うのが困難になる。
また、セメントミルクや凝固促進剤を供給する注入管５
１，５２内をピグによって清掃するとしても、注入管５
１，５２先端部でピグが通過できないためピグによる清
掃ができない。

【０００８】また、上記従来例２では、同時裏込注入装
置のシールド本体からの突出量を低減させることはでき
るが、注入用配管内にピグを挿入して清掃したとして
も、清掃後の注入用配管内を水洗するための構成がこの
注入用配管内を進退する可撓性部材に設けられているた
め、内部構造が複雑になって確実な作動を維持するため
のメンテナンスに時間と労力を要する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するために、この出願に係る発明は、裏込材注入口に連
通させた裏込材供給孔の開口を、この裏込材注入口に開
口させた洗浄水供給孔の開口よりも裏込材注入口側に設
け、この裏込材注入口に設けたピストンロッドを、裏込
材注入口と裏込材供給孔の開口とを連通させる開放位置
にして裏込材をテールボイド部へ注入し、裏込材注入口
を閉鎖して裏込材供給孔の開口と洗浄水供給孔の開口と
を連通させる閉鎖位置にして洗浄水で裏込材供給孔を水
洗するようにし、この裏込材供給孔の裏込材注入口と連
通する開口までをほぼ同一内径で形成することにより、
ピグを裏込材供給孔に挿入して裏込材注入口へ排出させ
ることにより内壁を清掃して、裏込材の詰まりを効果的
に除去する。

【００１０】

【発明の実施の形態】この出願に係る発明は、注入装置
本体をテールプレートの周方向に一体的に設けて半径方
向突出量を低減し、裏込材注入口に、裏込材を供給する
裏込材供給孔と、この裏込材供給孔に洗浄水を供給する
洗浄水供給孔とを連通させ、裏込材供給孔の開口をこの
洗浄水供給孔の開口よりも裏込材注入口側に設けるとと
もに、この裏込材注入口に、裏込材注入口と裏込材供給
孔の開口とを連通させる開放位置と、裏込材注入口を閉
鎖して裏込材供給孔の開口と洗浄水供給孔の開口とを連
通させる閉鎖位置とにスライド可能なピストンロッドを
設け、前記裏込材供給孔の裏込材注入口と連通する開口
までをほぼ同一内径で形成している。

【００１１】これにより、半径方向突出量を低減させて
発進・到達立抗位置における同時裏込注入装置部分の余
堀や止水方法を容易にするとともに、ピストンロッドを
開放位置にスライドさせて裏込材注入口と裏込材供給孔
の開口とを連通させた状態で裏込材供給孔から裏込材を
供給すれば、裏込材注入口からテールボイド部へ裏込材
を供給することができ、ピストンロッドを閉鎖位置にス
ライドさせて裏込材供給孔の開口と洗浄水供給孔の開口
とを連通させた状態で洗浄水供給孔から洗浄水を供給す
れば、裏込材供給孔内を水洗することができる。また、
この裏込材供給孔から裏込材注入口と連通する開口まで
をほぼ同一内径で形成することにより、ピグを裏込材供
給孔から裏込材注入口へ通過させて内壁を清掃すること
ができ、裏込材の詰まりを効果的に除去することができ
る。

【００１２】上記裏込材供給孔を裏込材注入口とほぼ平
行に並設し、この裏込材供給孔の裏込材注入口と連通す
る開口までをほぼ同一内径の滑らかな曲線で形成すれ
ば、裏込材供給孔と裏込材注入口とを隣接させて同時裏
込注入装置をコンパクトに形成することができるととも
に、ほぼ同一内径の滑らかな曲線で形成した裏込材供給
孔から裏込材注入口の開口までピグによる清掃ができ
る。

【００１３】また、裏込材供給孔の端部に所定半径のパ
イプを設けて裏込材注入口と連通させれば、このパイプ
によって裏込材供給孔から裏込材注入口へ滑らかな曲線
で連通させることができる。

【００１４】さらに、ピストンロッドの前後部にシール
部を形成するとともに、該シール部間を小径部に形成
し、該小径部にシール部径とほぼ同径の固定翼を設けれ
ば、ピストンロッドを裏込材供給孔の開口と洗浄水供給
孔の開口とが連通する閉鎖位置にスライドさせた時に小
径部の傾きを防止することができる。

【００１５】このような同時裏込注入装置に、所定間隔
で裏込材供給孔内へピグを挿入するピグ供給機を設けれ
ば、裏込材供給孔の内壁を定期的に清掃して裏込材の詰
まりを防止することができる。

【００１６】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１はこの出願に係る発明の同時
裏込注入装置の一実施例を示す側断面図であり、図２は
この同時裏込注入装置の後端部を示す拡大図で、(a) は
平面視の断面図、(b) は側断面図、(c) はＡ−Ａ断面図
である。図３はこの同時裏込注入装置の配置を示すシー
ルド掘進機のテールプレート断面図である。なお、以下
の説明では、シールド掘進機のカッターディスク側を
「前部」、テールシール側を「後部」という。

【００１７】図１に示すように、シールド掘進機本体Ｄ
の後部に設けられたテールプレートＴの一部として注入
装置本体１が一体的に設けられており、シールド掘進機
本体Ｄの外周からの突出量Ｈを低減させている。この注
入装置本体１には、前部機内側から後端まで貫通する案
内孔２が設けられ、この案内孔２の前部機内側には所定
角度で案内パイプ３が設けられている。

【００１８】そして、この案内パイプ３の前部には作動
ジャッキ４が設けられており、この作動ジャッキ４によ
って駆動する複数のリンク部材５ａを連結した作動部材
５が、上記案内パイプ３から案内孔２内にかけて設けら
れている。この作動部材５の後端にはピストンロッド６
が設けられており、作動ジャッキ４を伸縮させることに
よって作動部材５を介してピストンロッド６が軸方向に
摺動させられる。このピストンロッド６が位置する案内
孔２の後端が裏込材注入口７となる。なお、この実施例
では、複数のリンク部材５ａを用いることにより案内パ
イプ３から案内孔２内へと連なる作動部材５を構成して
いるが、ピストンロッド６を軸方向に摺動させることが
できる構成であれば他の構成であってもよい。また、作
動部材５の所定位置には、案内孔２及び案内パイプ３内
で進退する時のガイドとなるガイド部材５ｂが設けられ
ている。なお、８はテールシールであり、テールプレー
トＴとセグメントＳとの間をシールしている。

【００１９】このような同時裏込注入装置Ｍの後部にお
ける、地山ＧとセグメントＳとの間にテールボイド部Ｂ
が形成される。

【００２０】図２に示す拡大図に基づいて、以下にこの
同時裏込注入装置Ｍの構成を詳述する。上記作動部材５
の後端に連結されたピストンロッド６は、前部に案内孔
２とほぼ同径のシール部６ａが形成され、後部に裏込材
注入口７とほぼ同径のシール部６ｂが形成され、これら
シール部６ａ，６ｂ間の小径部６ｃ周囲には案内孔周壁
に接する複数の固定翼８が設けられている。

【００２１】上記前部のシール部６ａは、ピストンロッ
ド６側から案内孔２内へ水等が浸入するのを防止するた
めのものであり、このシール部６ａとともに前部のリン
ク部材５ａに設けられた２枚のシール部材９によって確
実なシール性を発揮するように構成されている。

【００２２】上記後部のシール部６ｂは、案内孔後端の
裏込材注入口７に設けられたシール材１０との間で水等
の浸入を防止するものであり、ピストンロッド６を後端
位置に位置させた時にこれらが接して水等の浸入が阻止
される。なお、このシール部６ｂの後部には突起６ｄが
形成されており、この突起６ｄの基部とシール部６ｂと
の間に角部６ｅを設けることにより、ピストンロッド６
の伸長時に内壁の裏込材を掻き取るようにしている。１
１はシール材１０の押え部材である。

【００２３】上記固定翼８は、小径部６ｃに水圧が作用
した時の傾きを防止するためのものであり、ピストンロ
ッド６を後端の閉鎖位置ｆにスライドさせた状態で後述
する裏込材パイプ１４の開口１２ａと洗浄水パイプ１５
の開口１３ａとの間に位置するように設けられている。

【００２４】このように構成された案内孔２の側部の注
入装置本体１には、案内孔２を挟むようにして両側に裏
込材供給孔１２と洗浄水供給孔１３とが並設されてお
り、図２(a) に示すように、裏込材供給孔１２と案内孔
２と洗浄水供給孔１３とがほぼ平行に設けられている。

【００２５】上記裏込材供給孔１２の後端は、注入装置
本体１の端部に設けられた裏込材パイプ１４によって案
内孔２の後部と連通させられており、ピストンロッド６
を閉鎖位置ｆにスライドさせたときにシール部６ｄより
も前部に開口１２ａが位置するように構成されている。
この裏込材パイプ１４を、裏込材供給孔１２との連結部
から滑らかな曲線で開口１２ａまで同一内径で形成する
ことにより、裏込材供給孔１２にピグＰを挿入すれば、
裏込材供給孔１２から裏込材パイプ１４を介して裏込材
注入口７まで連続的にピグ清掃を行うことができるよう
にしている。この裏込材パイプ１４の滑らかな曲線はピ
グＰが通過できるような曲線で形成されていればよい。
この実施例では約４５度で曲げられている。

【００２６】また、上記洗浄水供給孔１３の後端は、注
入装置本体１の端部に設けられた洗浄水パイプ１５によ
って案内孔２の後部と連通させられており、ピストンロ
ッド６を閉鎖位置ｆにスライドさせたときにシール部６
ａよりも後部で、ピストンロッド６を開放位置ｅにスラ
イドさせたときにシール部材６ｂよりも前部に開口１３
ａが位置するように構成されている。この実施例では、
上記裏込材パイプ１４と同様に、この洗浄水パイプ１５
を洗浄水供給孔１３との連結部から滑らかな曲線で形成
して開口１３ａまで同一内径で形成している。この実施
例では、この洗浄水パイプ１５も、上記裏込材パイプ１
４と同様に約４５度で曲げられている。この洗浄水パイ
プ１５は案内孔２の後部所定位置に洗浄水を供給できれ
ばよく、この構成に限定されるものではない。

【００２７】図３は、上記同時裏込注入装置の配置を示
すシールド掘進機のテールプレート断面図であり、この
実施例では、テールプレートＴ上部の中央とその両側部
の合計３箇所に同時裏込注入装置Ｍが設けられており、
このように同時裏込注入装置Ｍを３箇所に設けることに
よって、テールボイド部Ｂへの迅速、且つ均等な裏込材
の供給を図っている。なお、同時裏込注入装置Ｍを設け
る箇所や数量は、シールド掘進機の大きさや掘削する地
質、あるいは裏込材注入量等に応じて決定すればよい。

【００２８】図４は、上記実施例における同時裏込注入
装置の使用形態を示す図面であり、(a) は裏込め材の注
入状態、(b) はピグによる洗浄状態、(c) は水洗状態を
示す平面視の断面図である。これらの図面に基づいて、
上記構成の同時裏込注入装置Ｍによる裏込材の注入から
裏込材パイプ１４及び裏込材供給孔１２内の水洗を以下
に説明する。

【００２９】まず、(a) に示すように、作動部材５を前
方へスライドさせることによりピストンロッド６を前方
へスライドさせ、このピストンロッド６のシール部６ｂ
を裏込材パイプ１４の開口１２ａと洗浄水パイプ１５の
開口１３ａとの間の開放位置ｅに位置させる。この状態
では裏込材パイプ１４の開口１２ａが裏込材注入口７と
連通するため、裏込材供給孔１２から裏込材を供給する
と裏込材注入口７からテールボイド部Ｂへ裏込材が注入
される。

【００３０】この時、(b) に示すように、裏込材中にピ
グＰを挿入すれば、このピグＰが裏込材供給孔１２から
裏込材パイプ１４を介して裏込材注入口７まで内壁を清
掃して、テールボイド部Ｂへと排出される。従って、こ
のピグＰを所定間隔で裏込材中に挿入する図示しないピ
グ供給機を設ければ、定期的に内壁を洗浄することがで
き、早期固化性の裏込材を裏込材供給孔１２等の内壁に
付着させることなく、十分な清掃効果を得ることができ
る。このようにして裏込材中に順次ピグＰを挿入しなが
らテールボイド部Ｂへ裏込材を注入し、裏込材注入完了
時には、ピグＰを挿入して裏込材供給孔１２及び裏込材
パイプ１４内の裏込材をテールボイド部Ｂへ排出する。

【００３１】そして、(c)に示すように、裏込材の排出
完了後、作動部材５を後方へスライドさせることにより
ピストンロッド６を後方へスライドさせ、このピストン
ロッド６のシール部６ｂが裏込材注入口７のシール材１
０上に位置する閉鎖位置ｆにして裏込材注入口７を閉鎖
する。このようにピストンロッド６を後方へ摺動させる
ことにより、洗浄水パイプ１５の開口１３ａと裏込材パ
イプ１４の開口１２ａとを、ピストンロッド６の小径部
６ｃを介して連通させる。

【００３２】その後、洗浄水供給孔１３から洗浄水パイ
プ１５を介して洗浄水を供給すると、ピストンロッド６
の小径部６ｃと案内孔２の壁面との間を通った洗浄水が
開口１２ａから裏込材パイプ１４を介して裏込材供給孔
１２内へと流れ、これら裏込材パイプ１４及び裏込材供
給孔１２の内部を洗浄することができる。

【００３３】この時、ピストンロッド６の小径部６ｃに
設けられた固定翼８によって、水圧による小径部６ｃの
傾き等を防止しており、シール部６ａによって案内孔２
側、シール部６ｂによって裏込材注入口７側がシールさ
れている。なお、水圧が低ければ固定翼８を設けなくて
もよい場合もある。

【００３４】また、この実施例では、ピストンロッド６
の先端部に角部６ｅを形成することにより、ピストンロ
ッド６を閉鎖位置ｆ側へスライドさせた時に裏込材注入
口７まで裏込材を掻き取ってテールボイド部Ｂへ排出で
きるようにしている。

【００３５】なお、上記実施例では裏込材注入口７と裏
込材供給孔１２及び洗浄水供給孔１３をほぼ平行に並設
しているが、この裏込材供給孔１２又は洗浄水供給孔１
３をテールプレートＴの前部から裏込材注入口７に向け
て緩傾斜させて設けてもよく、これらの配置は上記実施
例に限定されるものではない。

【００３６】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うな形態で実施され、以下に記載するような効果を奏す
る。

【００３７】注入装置本体をテールプレートの周方向に
一体的に設けることにより半径方向突出量を低減し、ピ
ストンロッドを開放位置にスライドさせれば裏込材注入
口からテールボイド部へ裏込材を供給することができる
とともに、この裏込材供給孔にピグを挿入して裏込材供
給孔から裏込材注入口へ通過させて内壁を清掃すること
ができ、ピストンロッドを閉鎖位置にスライドさせれば
洗浄水供給孔から洗浄水を供給して裏込材供給孔内を水
洗することができ、テールプレートからの突出量が少な
く裏込材の詰まりを効果的に除去できる同時裏込注入装
置を提供することが可能となる。

【００３８】上記裏込材供給孔を裏込材注入口とほぼ平
行に並設してほぼ同一内径の滑らかな曲線で形成すれ
ば、同時裏込注入装置をコンパクトに形成することがで
きるとともに、裏込材供給孔から裏込材注入口の開口ま
でピグによる清掃ができ、確実な内壁の洗浄が可能とな
る。

【００３９】また、裏込材供給孔の端部に所定半径のパ
イプを設けて裏込材注入口と連通させれば、簡単な構成
でピグ清掃が可能となる。

【００４０】さらに、ピストンロッドの前後端部にシー
ル部を形成してその間の小径部にシール部径とほぼ同径
の固定翼を設ければ、ピストンロッドを閉鎖位置にスラ
イドさせて水洗する時の圧力によるピストンロッドの傾
きを防止することができ、安定した水洗作業を行うこと
が可能となる。

【００４１】このような同時裏込注入装置に、所定間隔
で裏込材供給孔内へピグを挿入するピグ供給機を設けれ
ば、裏込材供給孔の内壁をピグで定期的に清掃して裏込
材の詰まりを防止することができ、このピグによる清掃
と水洗とによって裏込材供給孔内の詰まり等を常に除去
して安定した裏込材注入作業を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る発明の同時裏込注入装置の一実
施例を示す側断面図である。

【図２】図１に示す同時裏込注入装置の後部を拡大した
図面であり、(a) は平面視の断面図、(b) は側断面図、
(c) はＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１に示す同時裏込注入装置の配置を示すシー
ルド掘進機のテールプレート断面図である。

【図４】図１に示す同時裏込注入装置の使用形態を示す
図面であり、(a) は裏込め材の注入状態、(b) はピグに
よる洗浄状態、(c) は水洗状態を示す平面視の断面図で
ある。

【図５】従来の同時裏込注入装置を示す平面視の断面図
である。

【図６】従来の同時裏込注入装置の配置を示すシールド
掘進機のテールプレート断面図である。

【符号の説明】

１…注入装置本体 ２…案内孔 ３…案内パイプ ４…作動ジャッキ ５…作動部材 ６…ピストンロッド ６ａ，６ｂ…シール部 ６ｃ…小径部 ７…裏込材注入口 ８…固定翼 ９…シール部材 １０…シール材 １１…押え部材 １２…裏込材供給孔 １２ａ…開口 １３…洗浄水供給孔 １３ａ…開口 １４…裏込材パイプ １５…洗浄水パイプ ｅ…開放位置 ｆ…閉鎖位置 Ｂ…テールボイド部 Ｔ…テールプレート Ｇ…地山 Ｓ…セグメント Ｐ…ピグ Ｍ…同時裏込注入装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 注入装置本体をシールド掘進機のテール
   プレート周方向に一体的に設けて半径方向突出量を低減
   し、該テールプレート後方のテールボイド部へ裏込材を
   注入する裏込材注入口を有する同時裏込注入装置におい
   て、 前記裏込材注入口に、裏込材を供給する裏込材供給孔
   と、該裏込材供給孔に洗浄水を供給する洗浄水供給孔と
   を連通させ、裏込材供給孔の開口を該洗浄水供給孔の開
   口よりも裏込材注入口側に設け、該裏込材注入口に、裏
   込材注入口と裏込材供給孔の開口とを連通させる開放位
   置と、裏込材注入口を閉鎖して裏込材供給孔の開口と洗
   浄水供給孔の開口とを連通させる閉鎖位置とにスライド
   可能なピストンロッドを設け、前記裏込材供給孔の裏込
   材注入口と連通する開口までをほぼ同一内径で形成した
   ことを特徴とする同時裏込注入装置。
2. 【請求項２】 裏込材供給孔を裏込材注入口とほぼ平行
   に並設し、該裏込材供給孔の裏込材注入口と連通する開
   口までをほぼ同一内径の滑らかな曲線で形成したことを
   特徴とする請求項１記載の同時裏込注入装置。
3. 【請求項３】 裏込材供給孔の端部に所定半径のパイプ
   を設けて裏込材注入口と連通させたことを特徴とする請
   求項２記載の同時裏込注入装置。
4. 【請求項４】 ピストンロッドの前後部にシール部を形
   成するとともに、該シール部間を小径部に形成し、該小
   径部にシール部径とほぼ同径の固定翼を設けたことを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載の同時裏込注入装
   置。
5. 【請求項５】 所定間隔で裏込材供給孔内へピグを挿入
   するピグ供給機を設けたことを特徴とする請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の同時裏込注入装置。