| 【発明の名称】 |
シールド掘進機のテールシール交換機構 |
| 【発明者】 |
【氏名】佐久間 裕治
【氏名】輪違 隆志
【氏名】吉田 譲
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| 【要約】 |
【課題】最後列を含めた全てのテールシールを交換できると共に、交換費用の低コスト化および交換期間の短縮化を図ったシールド掘進機のテールシール交換機構を提供する。
【解決手段】シールド掘進機のテールプレート１の内周面に取り付けたテールシール３ａ、３ｂを交換する機構であって、テールプレート１の後端に接続されテールシール３ａ、３ｂよりも後方に延出された延長プレート４と、既設セグメント２に接続され掘進に応じて後方に送られて延長プレート４の対向位置となる特殊セグメント７と、特殊セグメント７に径方向外方に出没自在に設けられ突出時に延長プレート４に当接するシール部材１２とを備えたもの。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 シールド掘進機のテールプレートの内周面に取り付けたテールシールを交換する機構であって、テールプレートの後端に接続され上記テールシールよりも後方に延出された延長プレートと、既設セグメントに接続され掘進に応じて後方に送られて上記延長プレートの対向位置となる特殊セグメントと、該特殊セグメントに径方向外方に出没自在に設けられ突出時に上記延長プレートに当接するシール部材とを備えたことを特徴とするシールド掘進機のテールシール交換機構。
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【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プレートの内周面に取り付けたテールシールを交換する機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機のテールプレートの内周面には、その内側に位置する既設セグメントの外周面との間をシールするためのテールシールが、軸方向に所定間隔を隔てて複数列状に配置されて取り付けられている。これらテールシールは、シールド掘進機の掘進中に既設セグメントの外周面に押し付けられて擦り付けられて摩耗するため、長距離掘進を行う場合には交換が必要となる。
【０００３】従来、テールシールの交換は、掘進経路の途中に地上から中間立坑を設け、そこにシールド掘進機を導いて中間立坑内にて交換する中間立坑工法や、テールプレートの周辺地山を地上からの薬剤注入によって地盤改良したり凍結したりして地山の自立と止水を確保した後、テールシールが押し付けられている部分の既設セグメントを取り外してテールシールを坑内に露出させ、それらの交換を行う地盤改良工法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの両工法は、いずれも掘進経路の途中にて中間立坑の構築や薬剤注入等の地上作業が必要となるため、地上の交通状況等によっては不可能な場合がある。また、掘進経路が大深度の場合や海底を掘進する場合には、地上からの中間立坑の構築や薬剤注入等は実際上不可能である。また、中間立坑の構築や薬剤注入等による地盤改良には、相当の工事期間およびコストが必要となる。
【０００５】地盤改良工法にあっては、地山が地盤改良や凍結されているとはいえ、坑内への地下水の噴発を完全に防止することが困難なため万全を期して最後列のテールシールを残し、それより前方のテールシールのみを交換している。従って、地盤改良工法にあっては、中間立坑工法では可能な最後列のテールシールの交換ができないという問題がある。
【０００６】以上の事情を考慮して創作された本発明の目的は、最後列を含めた全てのテールシールを交換できると共に、交換費用の低コスト化および交換期間の短縮化を図ったシールド掘進機のテールシール交換機構を提供することにある。
【０００７】
【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プレートの内周面に取り付けたテールシールを交換する機構であって、テールプレートの後端に接続され上記テールシールよりも後方に延出された延長プレートと、既設セグメントに接続され掘進に応じて後方に送られて上記延長プレートの対向位置となる特殊セグメントと、該特殊セグメントに径方向外方に出没自在に設けられ突出時に上記延長プレートに当接するシール部材とを備えたものである。
【０００８】本発明によれば、特殊セグメントから突出させたシール部材を延長プレートに押し当てることにより、延長プレートと特殊セグメントとの間が止水されるので、その押し当て箇所より掘進方向前方に位置する全テールシールを、シールド掘進機の内部から地中作業のみで交換できる。すなわち、側部地山の地下水はシール部材によって止水されるので、地上からの薬剤注入や中間立坑の構築は不要であり、交換費用の低コスト化および交換期間の短縮化を推進できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１０】シールド掘進機は、シールド本体の前部に設けられたカッタによって切羽を掘削しつつ、シールド本体内にて組み立てられ実質的なトンネル壁となるセグメントに反力をとって、推進ジャッキによってシールド本体を前進させるものである。シールド本体は、掘進機の外殻となる円筒状のシールドフレームを有し、シールドフレームの後端部には、図１に示すように、円筒状のテールプレート１が設けられている。
【００１１】テールプレート１の内周面には、既設セグメント２との隙間を止水するためのブラシ状のテールシール３ａ、３ｂが、掘進方向に所定間隔を隔てて２列取り付けられている。テールシール３ａ、３ｂは、図例では２列配置されているが、３列以上配置してもよい。テールプレート１の後端には、当該テールプレート１を後方に延出するように円筒状に形成され、上記テールシール３ａ、３ｂよりも掘進方向後方に位置する延長プレート４が設けられている。
【００１２】他方、既設セグメント２には、当該セグメント２にボルト５で連結された後に次のセグメント２がボルト６で連結され、シールド掘進機の掘進に応じて後方に送られ、上記延長プレート４の対向位置となる特殊セグメント７が連結されている。特殊セグメント７は、既設セグメント２にボルト５、６で連結される特殊セグメント本体８と、特殊セグメント本体８にボルト９で連結される押え板１０とからなり、通常のセグメント２と同様にトンネルの周方向に複数に分割されている。
【００１３】特殊セグメント本体８は、既設セグメント２の側面に当接しボルト５のネジ穴５ａが形成された側板部８ａと、坑内に露出する底板部８ｂと、次のセグメント２の側面に当接しボルト６のネジ穴６ａが形成されたブロック部８ｃとからなっている。これら側板部８ａと底板部８ｂとブロック部８ｃとは、溶接等によって一体化されている。ブロック部８ｃは、押え板１０を連結するボルト９のネジ穴９ａが形成されたフランジ１１を有している。このフランジ１１と押え板１０との間には、特殊セグメント７の径方向外方に出没するシール部材１２が、ボルト９によって装着されている。
【００１４】シール部材１２は、本実施形態にあっては、ゴムの如き可撓性および弾性を有するゴム質板材１３からなり、その没入時には特殊セグメント７内に収容され、突出時には延長プレート４に当接する。ゴム質板材１３は、トンネルの周方向に沿って一体的なリング状に形成されており、自然状態で平板状になるものである。ゴム質板材１３は、その内周側部がフランジ１１と押え板１０との間にボルト９によって挟持され、外周側部には周方向に所定間隔を隔ててアンカー金具１４が取り付けられている。
【００１５】アンカー金具１４には、索１５を介して引き寄せ金具１６が接続されている。引き寄せ金具１６は、底板部８ｂに取り付けられた筒状のカイド金具１７に収容されており、カイド金具１７に対してトンネルの径方向に移動するようになっている。すなわち、引き寄せ金具１６は、ガイド金具１７に形成されたメネジに螺合するオネジ１８が刻設されたロッド部１６ａと、ロッド部１６ａをネジって螺進させるべく把持される把持部１６ｂとからなっている。なお、引き寄せ金具１６は、トンネルの周方向に所定間隔を隔てて複数配置されている。
【００１６】引き寄せ金具１６をトンネルの径方向内方に螺進させると、ゴム質板材１３が索１５を介して引き寄せられて屈曲され特殊セグメント７内に収容される。引き寄せ金具１６をトンネルの径方向外方に螺進させると、引き寄せられていたゴム質板材１３が解放されて平板状に戻ろうとする復元力により特殊セグメント７から突出し、延長プレート４の隅部４ａに当接する。なお、引き寄せ金具１６の螺進は、トンネルの周方向に所定間隔を隔てて複数配置された各引き寄せ金具１６のバランスをとりつつ徐々に行う。
【００１７】以上の構成からなるテールシール交換機構を用いてテールシール３ａ、３ｂを交換する様子を図２および図３に基づいて説明する。
【００１８】先ず、図２(a) に示すように、推進ジャッキ１９を伸長させてシールド掘進機を前進させた後、推進ジャッキ１９を収縮させて既設セグメント２とジャッキシュー１９ａとの間に特殊セグメント７を組み付けるためのスペース２０を形成する。次に、図２(b) に示すように、そのスペース２０において、既設セグメント２に図１で説明した特殊セグメント７を連結する。かかる特殊セグメント７の連結手順を図３(a),(b),(c) に示す。
【００１９】先ず、図３(a) に示すように、既設セグメント２に特殊セグメント７を構成する特殊セグメント本体８をボルト５で連結する。特殊セグメント本体８は、通常のセグメント２と同様にトンネルの周方向に複数に分割されているため、それぞれを順次既設セグメント２に連結することにより、それらをリング状に繋げる。
【００２０】この結果、それぞれ円弧状に形成された特殊セグメント本体８の側板部８ａと底板部８ｂとブロック部８ｃとが、それぞれトンネルの周方向にリング状に繋がることになる。なお、上述のように既設セグメント２に特殊セグメント本体８を連結するのではなく、予め特殊セグメント本体８を連結したセグメント２をエレクタによって１リング前の既設セグメント２に組み付けるようにしてもよい。
【００２１】次に、図３(b) に示すように、ガイド金具１７に、引き寄せ金具１６を螺合させ、索１５を取り付ける。なお、予め索１５を取り付けた引き寄せ金具１６を、ガイド金具１７に取り付けておいてもよい。次に、索１５の先端をゴム質板材１３のアンカー金具１４に取り付け、そのゴム質板材１３の内周側部をブロック部８ｃのフランジ１１に当てがい、押え板１０で押えてボルト９で固定する。
【００２２】この際、ゴム質板材１３は、シール性能を高めるべくトンネルの周方向に一体的なリング状に形成されているが、特殊セグメント本体８の前方にはスペース２０が確保されているため、そのスペース２０から軸方向後方のブロック部８ｃに挿通することにより、問題なく装着できる。また、押え板１０は、トンネルの周方向に複数に分割されているため、それぞれを順次ブロック部８ｃにボルト９で固定し、それらをリング状に繋げる。こうして、図２(b) に示すように、既設セグメント２に特殊セグメント７が連結される。
【００２３】次に、図３(c) に示すように、通常のセグメント２をエレクタを用いて特殊セグメント７の特殊セグメント本体８のブロック部８ｃにボルト６によって連結し、図２(c) に示すように、推進ジャッキ１９を伸長させると共に順次セグメント２を組み付けてシールド掘進機を前進させ、相対的に特殊セグメント７を延長プレート４の対向位置にまで後方に送り出す。この際、ゴム質板材１３は、アンカー金具１４および索１５によって引き寄せられて特殊セグメント７内に収容されているので、テールシール３ａ、３ｂが通過するときに邪魔になることはない。
【００２４】次に、アンカー金具１４を径方向外方に螺進させ、引き寄せていたゴム質板材１３を解放する。このとき、引き寄せ金具１６の螺進は、前述したようにトンネルの周方向に所定間隔を隔てて複数配置された各引き寄せ金具１６のバランスをとりつつ徐々に行う。すると、ゴム質板材１３は、平板状に戻ろうとする復元力により特殊セグメント７から突出し、図１に仮想線１３ａで示すように延長プレート４の隅部４ａに所定の押付力で当接する。これにより、延長プレート４と特殊セグメント７との間が周方向に沿って止水される。
【００２５】止水性能は、ゴム質板材１３の材質や板厚を調節して復元力を高めると共に、隅部４ａをシャープに形成して食い込みを良くすること等によって向上する。また、本実施形態では、ゴム質板材１３を延長プレート４の隅部４ａに押し当てているので、側部地山の土圧水圧がゴム質板材１３に加わって押当力が高まるセルフ締付効果が発揮され、これによっても止水性能が高まる。なお、上記土圧水圧が過度に高い場合に生じる虞のあるゴム質板材１３の反転現象は、セグメント２の外周面と面一となるように形成された押え板１０によって抑えられる。
【００２６】こうして、延長プレート４と特殊セグメント７との間が止水されたならば、図２(d) に示すように、特殊セグメント７より掘進方向前方のセグメント２、２を坑内から取り外し、テールプレート１の内周面に取り付けたテールシール３ａ、３ｂを全て坑内２１に露出させる。これにより、露出した全テールシール３ａ、３ｂを最後列のもの３ａも含めて、シールド掘進機の内部から地中作業のみで交換できる。その後、取り外したセグメント２、２を再び取り付け、推進ジャッキ１９を伸長させて通常の掘進を行う。
【００２７】以上説明したテールシールの交換によれば、掘進経路の途中にて中間立坑の構築や薬剤注入等の地上作業が不要となるため、地上の交通状況等に拘らずに地中作業のみで施工（テールシール３ａ、３ｂの交換作業）が可能となる。よって、大深度掘進や海底掘進に好適である。また、中間立坑の構築が不要になるため、交換費用の低コスト化および交換期間の短縮化を図ることができる。
【００２８】また、本実施形態によれば、従来の地盤改良工法の場合不可能であった、最後列のもの３ａをも含めた全てのテールシール３ａ、３ｂを交換できる。また、シールド掘進機側には、テールプレート１に延長プレート４を取り付けるのみで済み、特殊な改造を施す必要がないので、掘進機自体のコストは殆ど変わらない。また、特殊セグメント７を複数セット（複数リング分）用意しておけば、交換回数に制限がなくなる。
【００２９】なお、上記ゴム質板材１３のみでは止水性が充分でないと判断した場合には、特殊セグメント７の近傍の側部地山を掘進機内から部分的に薬剤注入や凍結によって地盤改良し、止水性を高めるようにしてもよい。この場合でも、機内から側部地山への薬注範囲や凍結範囲は小範囲で済むので、低コスト化および工期短縮を推進できる。
【００３０】別の実施形態を図４に示す。図示するように、この実施形態は、ゴム質板材１３をプッシュロッド２２で押し上げて延長プレート４の隅部４ａに押し付けるようにした点のみが前実施形態と相違しており、その他は同様の構成となっているため、相違点のみ説明する。ゴム質板材１３は、前実施形態と同様の材質および形状のものが用いられているが、自然状態で図４に仮想線１３ａではなく実線で示すように屈曲状態である点が異なっている。よって、ゴム質板材１３は、プッシュロッド２２の収縮時に特殊セグメント７内に収容され、プッシュロッド２２の伸長時に特殊セグメント７から突出する。
【００３１】プッシュロッド２２は、油圧シリンダ２３や電動シリンダまたは押し上げボルトにより駆動され、トンネルの周方向に所定間隔を隔てて複数配置されている。プッシュロッド２２の先端部には、ゴム質板材１３を均一に延長プレート４に押し付けるため、延長プレート４の曲率に合わせて円弧状に形成された押え部材２４が取り付けられている。本実施形態によれば、前実施形態と同様の作用効果を奏することは勿論、プッシュロッド２２の押付力をシリンダ２３で高めることにより、止水性能を容易に高めることが可能になる。
【００３２】また、これまでの実施形態はゴム質板材１３によりシール部材１２を構成したものを説明したが、これに限らず例えば流体の流入出によって膨張収縮する袋体を特殊セグメント７に取り付け、それを膨張時に延長プレート４に当接させると共に収縮時に特殊セグメント７内に収容させるようにし、かかる袋体によってシール部材１２を構成するようにしてもよい。
【００３３】更に別の実施形態を図５に示す。図示するように、この実施形態は、テールプレート１の内周面に円筒状のスライドプレート２５を軸方向に移動自在に設け、通常掘進時には図５(a) に示すようにスライドプレート２５の後端２５ａとテールプレート１の後端１ａとを合わせた状態に保持し、テールシール３ａ、３ｂを交換するときには図５(b) に示すように推進ジャッキ１９および連結ピン２６によりスライドプレート２５を前進させてそれまで覆われていたテールプレート１の内周面１ｂを露出させ、その露出部分を図１に示す延長プレート４として利用するようにしたものである。
【００３４】本実施形態によれば、掘進機側からテールボイド２７に充填される裏込剤によって延長プレート４の内周面側が閉塞する事態を回避できる。すなわち、図１において、延長プレート４の後方のテールボイド２７には通常掘進機から裏込剤が充填されるため、延長プレート４が常に最後列のテールシール３ａよりも後方に延出されていると、その延長プレート４の内側が裏込剤によって閉塞してしまうことが考えられる。そこで、本実施形態は、図５(a) に示すように通常掘進時にはテールプレート１の内周面１ｃをスライドプレート２５によって覆っておき、テールシール３ａ、３ｂを交換するときにのみスライドプレート２５を前進させてテールプレート１の内周面１ｃを露出させ、それを延長プレート４として用いるようにし、上述した裏込剤による閉塞を回避したのである。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るシールド掘進機のテールシール交換機構によれば、最後列を含めた全てのテールシールを交換できると共に、交換費用の低コスト化および交換期間の短縮化を図ることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１０年８月３１日（１９９８．８．３１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８０２１
【弁理士】
【氏名又は名称】絹谷 信雄
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| 【公開番号】 |
特開２０００−７３６８９（Ｐ２０００−７３６８９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年３月７日（２０００．３．７） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２４５５８８ |
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