JPS62258099A - シ−ルド掘進機における同時裏込材注入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド掘進機における同時裏込材注入装置に
係り、詳しくは、セグメントリングで構築されたトンネ
ル壁と連山の空間に裏込材を注入する装置に関するもの
である。

〔従来技術〕

シールド掘進機がトンネルを掘削すると、テールプレー
ト内側にセグメントリングが構築されてトンネル壁が形
成される。そのセグメントリングの外面と、掘進機が掘
削するトンネルとの間で空間を生じるので、シールド掘
進機の掘進に伴って、その空間を埋めるための裏込材が
注入される。

第５図に示すように、同時裏込材注入装置１は、シール
ド掘進機の本体を構成するスキンプレート２に装着され
ると共に、テールプレート３の後方に延設され、第６図
に示すように、スキンプレート２の上半部の外周面の３
個所に設置される。第５図に示す同時裏込材注入装置１
の注入パイプ４から、２種の薬液よりなる裏込材が図示
しない裏込材注入用のポンプの押込み作用でシリンダ５
Ａに導入され、開口部６からセグメントリング外方の空
間に向けて注入される。シリンダ５Δ内を摺動するシー
ル体７は、ロッド８を介してジヤツキ５Ｂのピストン９
に連結されており、シールド掘逸機の１リング分の掘削
が終りに近づ（と、同時裏込材注入用ポンプが停止され
る。シール体７が、第７図に示す開口部６に移動してシ
リンダ５人中に残留した裏込材を押し出した後、開口部
６の位置に留まるので、逆流による異物の侵入が防止さ
れる。シール体７は、裏込材の注入が再開されるまでシ
リンダ５Ａを閉止するので、洗浄用配管１０から洗浄水
が供給されると、洗浄水がシリンダ５Ａ内に充満される
。シリンダ５Ａに裏込材を導入させるため、シール体７
が戻される際、シリンダ５八に付着した裏込材は洗浄水
と共に廃棄される。このように、同時裏込材注入装置１
は裏込材の注入と、シリンダ５Δの洗浄を行なう機能を
育する。

一方、図示しないが、シールド本体のスキンプレー１・
の外面に、水平移動可能な裏込材注入管が取付けられ、
テールプレートの後方に向けて裏込（オを払い出させる
同時裏込材注入装置がある。この注入管の出口に嵌合し
ているワイヤブラシ付きの出口部材が設置され、裏込材
の注入時に、注入管がこのワイヤブラシに向けて前進し
てワイヤブラシを押し開き、注入が終われば注入管が後
退するので、ワイヤブラシは閉じる。その閉止により異
物の入り込みが防止される。この同時裏込材注入装置は
、上述の注入装置と同様に裏込材を注入することができ
る。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した前者の例では、シリンダに付着した裏込材を洗
浄水によって除去できると共に、注入作業が円滑に行な
われる。ところで、第５図に示す同時裏込材注入装置１
は全長にわたって、第８図に示す半円状の外筒１３に覆
われて、半径分がスキンプレート２の外方に突出するの
で、シールド掘進機により掘削されるトンネル径よりも
突出する個所の部分だけ余分に掘削する必要がある。そ
の結果、掘削作業の能率化が阻まれると共に地盤の弛み
や崩壊を招くなどの問題がある。

後者では、前者のようなスキンプレート外にジャ、キを
設ける必要がないので、同時裏込材注入装置の突出量を
減少させることができる。一方、裏込材注入管や出口部
材に付着した裏込材を除去するため、裏込材注入が終り
に近づくと、注入管に対する裏込材の導入を停止して、
裏込材に代えてグリースを注入管に供給する。注入管に
充填されたグリースは、錆止めとして作用すると共に、
裏込材注入が再開されたときに、付着した裏込材を排出
することができる。ところで、その排出に伴って、グリ
ースと混合された裏込材がトンネル壁外方の空間を充填
する。その結果、トンネル壁外方の空間に、グリースな
どの不純物を多く混入した裏込材が注入されるので、注
入・充填された空間の裏込材の性状が損なわれるなどの
問題がある。

本発明は、上述の問題点を解決するためになされたもの
である。その目的は、シールド掘進機を構成するスキン
プレートの外方に広がる同時裏込材注入装置の突出量を
減少させることにより、シールド掘進機の掘削する突出
余掘量を少なくして、トンネル形成に伴う地盤低下や崩
壊を防止すると共に、円滑な裏込材注入機能を保持させ
ることができる同時裏込材注入装置を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のシールド掘進機における同時裏込材注入装置の
特徴は、第１図に示すように、シールド掘進機２８のテ
ールプレート２１中に機軸３０方向の中空孔２２が設け
られると共に、この中空孔２２に連通して機内３４に延
びるパイプ２３が接続され、先端にシール体２５が取り
付けられ、中空孔２２およびパイプ２３内で押し引き可
能な可撓性部材２４が設けられ、パイプ２３の他端２３
ａには可撓性部材２４を介してシール体２５を変位させ
るジヤツキ３７が設置され、中空孔２２の途中に裏込材
注入用および洗浄用の配管２６．２７が接続されている
ことである。

〔作　　　用〕

裏込材注入用配管２６より裏込材が中空孔２２に導入さ
れ、さらに、裏込材は開口部３３から払い出される。裏
込材注入用配管２６からの裏込材の供給が停止され、ジ
ヤツキ３７の作動に伴って可撓性部材２４が前進し、シ
ール体２５が開口部３３まで移動して中空孔２２中の裏
込材を払い出した後、その位置に留まる。このようにし
て、トンネル壁の外方に形成された空間は裏込材で充填
される。続いて、洗浄用の配管から洗浄水が供給される
と、シール体２５で漏洩を防止しているので、パイプ２
３や中空孔２２は洗浄水で充満される。ジヤツキ３７の
作動で、シール体２５は可撓性部材２４と共に後退して
停止する。そのシール体２５の後退に伴って、中空孔２
２に付着した裏込材は洗浄水と一緒に配管２６から廃棄
され、中空孔２２は清掃される。

〔発明の効果〕

シールド掘進機のテールプレート中に機軸方向の中空孔
が設けられると共に、この中空孔に連通して機内に延び
るパイプが接続され、先端にシール体が取り付けられ、
中空孔およびバイブ内で押し引き可能な可撓性部材が設
けられ、パイプの他端には可撓性部材を介してシール体
を変位させるジヤツキが設置され、中空孔の途中に裏込
材注入用および洗浄用の配管が接続されているので、シ
ールド掘進機の外方に広がるテールプレートの突出量を
大幅に減少させることができる。その結果、トンネル形
成に伴って発生する地山の地盤低下や崩壊を防止するこ
とができる。さらに、必要に応じて、中空孔などを洗浄
して付着した裏込材を除去することができるので、故障
の発生が防１ヒされると共にその耐久性を高めることが
できる。

〔実　施　例〕

以下、本発明のシールド掘進機における同時裏込材注入
装置を、その実施例に基づいて詳細に説明する。

第１図に示す同時裏込材注入装置２０は、テールプレー
ト２１の部材２１Ｂ（第２図参照）の中空孔２２と、パ
イプ２３と、可撓性部材２４と、シール体２５と、裏込
材注入用配管２６と、洗浄用配管２７により構成される
。

第１図に示すシールド掘進機２８の本体は、円筒状のス
キンプレート２９により形成され、そのスキンプレート
２９の後方にテールプレート２１が一体化さている。こ
のテールプレート２１は、第２図に示すように、スキン
プレート２９よりやや厚肉に形成された部材２１Ａと、
その部材２１Ａより厚手な部材２１Ｂとで形成される。

その部材２１Ｂ（図示は３個）には、第１図に示すよう
なシール体２５が嵌入される中空孔２２が機軸３０方向
に穿設されている。なお、テールプレート２１の後端に
複数のテールシール３１が取付けられ、注入された裏込
材の矢印３２方向への逆流を防止するようになっている
。また、中空孔２２は、シールド掘進機２８の後方に開
口された開口部３３と、テールプレート２１の前部位置
で機内３４に向く開１］部３５．３６が設けられ、その
開口部３５に連通する裏込材注入用配管２６が接続され
る。なお、この裏込材注入用配管２６には、図示しない
裏込材注入用ポンプや切換弁などが接続される。また、
開口部３６に、部分的な曲がりを有して機内３４に延設
されるパイプ２３が取付けられ、そのパイプ２３は、そ
の他端２３ａに形成されたフランジ２３Ａで油圧ジヤツ
キ３７に取行けられる。なお、油圧ジヤツキ３７は、柱
４９に固定されている。また、パイプ２３には、洗浄水
をパイプ２３や中空孔２２に供給するための洗浄用配管
２７が接続される。

なお、シールド掘進機２８が小径のトンネル掘削するよ
うな小型である場合、この油圧ジヤツキ３７を水平方向
に設置すると共に、パイプ２３をＵターンさせることに
より狭い機内に収容することができる。

シール体２５および可撓性部材２４を詳述すると、第１
図に示すシール体２５は、中空孔２２内に摺動自在に嵌
入され、機軸３０方向に移動できるようになっている。

第３図に示すように、シール体２５が前進して、その端
面２５ａが開口部３３の位置から、第１図に示す後退位
置Ｒに至る距離を前進・後退することができる。また、
シール体２５が後退すると、裏込材注入用配管２６から
裏込材が注入され、前進した状態で洗浄用配管２７から
洗浄水が供給されるようになっている。

第３図および第４図に示す可撓性部材２４は、ワイヤー
ロー１３８と、複数のメタル３９と複数の球体４０によ
り構成される。

ワイヤーロープ３８の端部３８ａは油圧ジヤツキ３７の
ピストンロッドに接続される。さらに、ワイヤーロープ
３８の端部３８　ｂにシール体２５が接続されているの
で、上述のように、シール体２５は中空孔２２の開口部
３３から第１図に示す後退位置Ｒまで移動することがで
きる。その移動が行なわれる際、ワイヤーローブ３８は
、中空孔２２および曲がり部２３ｂ、２３ｃを有するパ
イプ２３内で、複数の球体４０やメタル３９と一緒にシ
ール体２５を引いて後退させ、前進は、ピストンロッド
からの力をメタル３９や球体４０を介してシール体２５
を押して行なう、また、メタル３９の両端部に凹状の球
面４１が形成され、シール体２５の端面２５ｂには、メ
タル３９の半休が固着され、その貫通孔３９Ａにワイヤ
ーロー１３８が挿通される。このメタル３９の隣接位置
に、貫通孔４０Ａにワイヤーローブ３８が挿通された球
体４０が、複数のメタル３９の間に介在して設けられ、
常に、メタル３９の球面４１に当接して摺動可能な状態
に保持される。このように、複数の球体４０とメタル３
９が交互に配設されて、一連の数珠のような形態の可撓
性部材２４が形成される。本例では、球体４０は、中空
孔２２やパイプ２３の内面と僅かな間隙を有するような
大きさとされ、それらの内面でガイドされるようになっ
ている。なお、球体４０の表面４０ａが球面４１に面接
触するので、球体４０は中空孔２２およびパイプ２３中
を移動するときに、メタル３９と円滑な摺動をしながら
相互間で、必要な曲がりを生じさせながら移動すること
が可能となる。したがって、可撓性部材２４はパイプ２
３の曲がり部２３ｂ、２３ｃを連続して通過することが
できる。

なお、本例では、球体４０として鋼球が用いられ、メタ
ル３９は摺動部材として要求される耐摩耗性を備えたブ
ロンズが採用されている。

球体４０の４個所に半円形の溝４２が刻設され、洗浄水
が洗浄用配管２７から供給されると、洗浄水はそれらの
溝４２を流過して中空孔２２やパイプ２３を充満するよ
うになっている。また、シール体２５には、シール性を
付与させるための２本のピストンリング４３が嵌め込ま
れ°ζいるので、シール体２５は中空孔２２の内面を押
圧しながら移動することができる。

このような構成の実施例によれば、次のように同時裏込
材注入装置を作動させて、裏込材をトンネル壁外方の空
間に注入させることができる。

第１図に示すシールド掘進機２８が図示しないシールド
ジヤツキでセグメントリング４４の端部を押圧して掘進
する間に、地山に囲まれたトンネルと、構築されたセグ
メントリング４４よりなるトンネル壁４５の外方との空
間４６が順次形成される。そして、シールド掘進機２８
の掘進中、可撓性部材２４に装着されたシール体２５は
後退位置Ｒに位置すると共に、裏込材注入用配管２６に
おける図示しない切換弁が切換えられて、裏込材がポン
プの押出し作用で裏込材注入用配管２６がら中空孔２２
に導入される。その裏込材は中空孔２２を移送され開口
部３３がら空間４６に向けて払い出されるので、裏込材
は空間４６を埋めて地山とトンネル壁４５外面間の充填
物となる。その裏込材は、凝固剤を含む２種の薬液より
なっているので、時間経過に伴って固化して地山を強化
する。このように、裏込材の注入を続行させながらシー
ルド掘進機２８の掘進が行われる。

一定距離の掘進が終わると、シールド掘進機２８は停止
してシールドジヤツキを退避させる。一方、再度切換弁
が切換えられ、裏込材注入用配管２６からの裏込材の供
給を停止すると共に、油圧ジヤツキ３７を作動させ、は
ぼ全体がパイプ２３内に収容された可撓性部材２４を矢
印４７方向に前進させる。その先端に固着されたシール
体２５は、後退位置Ｒから矢印４８方向に前進し、第３
図に示すピストンリング４３の作用に助けられて、中空
孔２２の裏込材全量を開口部３３から払い出させる。な
お、前進中の第３図に示す可撓性部材２４では、貫通孔
３９Ａ、４０Ａにワイヤーロー１３８が挿通されたメタ
ル３９および球体４０が、相ｄに球面４１での面接触に
よって曲がり可能な状態にあり、加えて、球体４０がパ
イプ２３や中空孔２２の内面でガイドされるので、可撓
性部材２４はパイプ２３および中空孔２２内を円滑に移
動する。裏込材の払い出しを終えたシール体２５は、開
口部３３の位置に留まり、空間４６から矢印３２方向に
逆流する異物の侵入を阻止する。

次に、洗浄用配管２７から洗浄水が供給され、その洗浄
水はパイプ２３を充たすと共に、中空孔２２にも導入さ
れるが、シール体２５で漏洩が防止されるので、中空孔
２２は洗浄水で充満された状態とべる。その際、洗浄水
は球体４０の溝４２を流過するので、中空孔２２は容易
に洗浄水で充たされて洗浄準備が完了する。シール体２
５が、第３図に示すような位置にある間に、セグメント
リング４４の構築が行なわれ、トンネル壁４５に組立て
られると、シールド掘進ｔ５２８の掘進が再開可能な状
態となる。そのときに、油圧ジヤツキ３７が作動して、
シール体２５を矢印３２方向に後退させる。その際、裏
込材注入用配管２６を排水パイプに接続させるために切
換弁が切換えられるので、中空孔２２に充満した洗浄水
はシール体２５の後退に連れて裏込材注入配管２６に流
入し°ζ、中空孔２２の裏込材と一緒に廃棄される。シ
ール体２５が後退位置Ｒで停止した状態で、シールドジ
ヤツキはトンネル壁４５の端面を押圧し、シールド掘進
機２８は掘進する。上述したように、地山とトンネル壁
４５外面の間に形成される空間４６が増加すると、裏込
材注入用配管２６から裏込材が中空孔２２に導入され、
空間４６に向け°ζ掘削と同時に裏込材の注入が開始さ
れる。なお、洗浄用配管２７より洗浄水を供給して裏込
材注入用配管２６から排出させたが、逆に裏込材注入用
配管２６より洗浄水を供給して洗浄用配管２７から排出
させるような洗浄も行なうことができる。

さらに、洗浄用配管２７を設けることなく、裏込材注入
用配管２６に取付けられる切換弁を操作して、裏込材注
入用配管２６のみから洗浄水の供給と排出を行なわせて
もよい。

このように、テールプレート２１や機内３４において、
３個所に装備された同時裏込材注入装置２０の外方に広
がる突出量が抑制され”ζいるので、シールド掘進機２
８が少ない突出余掘量を掘削するだけで、予定された径
を有するトンネルＰｉ４５の構築工事を行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の同時裏込材注入装置の全体図、第２図
は第１図の■−■線矢視におけるテールプレー１・の断
面拡大図、第３図は同時裏込材注入装置の要部の部分断
面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線矢視断面図、第５
図は従来の同時裏込材注入装置の全体図、第６図は同時
裏込材注入装置の配置概要図、第７図は従来の同時裏込
材注入装置の部分拡大図、第８図は第５図の■−■線矢
視図である。 ２〇−同時裏込材注入装置、２１−・・テールプレート
、２２−中空孔、２３−パイプ、２３ａ・・−他端、２
４・−可（え性部材、２５−シール体、２６−・−裏込
材注入用配管、２７−洗浄用配管、２８−シールド掘進
機、３〇−機軸、３４−・−機内、３７−・ジャ・７キ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド掘進機のテールプレート中に機軸方向の
   中空孔が設けられると共に、この中空孔に連通して機内
   に延びるパイプが接続され、 先端にシール体が取り付けられ、前記中空孔およびパイ
   プ内で押し引き可能な可撓性部材が設けられ、 前記パイプの他端には可撓性部材を介してシール体を変
   位させるジャッキが設置され、前記中空孔の途中に裏込
   材注入用および洗浄用の配管が接続されていることを特
   徴とするシールド掘進機における同時裏込材注入装置。