JPH02176096A - シールド掘進機のテールシール装置 - 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、シールド掘進機のテールシール装置に係り、
特に高土圧、高水圧下での坑内漏水防止に有効なテール
シール装置に関する。

〔従来の技術〕

最近のシールド掘進機では、テールシールの止水効果を
高める手段として、テールシール段間に流動性のあるシ
ール材（例えば、日本グリース■商品名「ウォーターシ
ールグリース」）を注入することが行われている。しか
し、注入されたシール材はテールシールとセグメントの
摺動時にセグメント外表面に付着して地山側に漏出し、
やがてその止水効果が失われてしまうので、従来はテー
ルシールとセグメントとの間から坑内側に漏水が生じた
時、あるいは経験的に期間を決めて定期的に、テールシ
ール段間へのシール材の補給を行っていた。第６図は従
来のシール材注入方法を示す図で、セグメント９のグラ
ウトホールに注入ポンプ１３を接続し、テールプレー）
１ａに装着されたテールシール８の段間のシール材注入
部１０にシール材を注入する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、テールシールに働く地下水圧や裏込
注入圧等の他山圧力に対応してテールシール段間のシー
ル材圧力を適正に管理する点についての配慮がなされて
いないため、シール材の注入によりテールシール段間の
シール材圧力が一時的に高（なったとしても、シール材
の漏出や他山圧力の変動によりシール材圧力が他山圧力
より相対的に低下して止水効果が失われ、地下水圧が高
い場合、予期しない坑内への漏水が発生する恐れがあっ
た。近年、シールド工事が多様化し、土破りの高いトン
ネルや海底下トンネル建設の需要が増えるに従い、工事
の安全性確保の而から高土圧、高水圧に耐え得るテール
シール装置の開発が重要課題となりつつある。

本発明は上記の点にかんがみなされたもので、その目的
は、テールシール段間のシール材注入部の圧力を地山圧
力に対応して自動制御することにより、高土圧、高水圧
下での坑内漏水を防止し、安全性を確保できるようにし
たシールド掘進機のテールシール装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、テー
ルシール段間のシール材圧力を計測する第１の圧力セン
サと、テールシールに働く地山圧力を計測する第２の圧
力センサと、シール材注入のためテールプレートの注入
口に接続した注入管および注入ポンプと、注入ポンプ制
御装置とを有し、前記注入ポンプ制御装置は、前記第２
の圧力センサの計測値に基づいてシール材圧力の上下限
を設定する手段と、前記第１の圧力センサの計測値をこ
れら上下限の設定値と比較し、シール材圧力がこれら上
下限の設定値の間に保たれるように前記注入ポンプの運
転を制御する手段とを含むことを特徴とする。

同様の目的で請求項２記載の発明は、テールシール段間
のシール材圧力を計測する第１の圧力センサと、テール
シールに働く地山圧力を計測する第２の圧力センサと、
シール材注入のためテールプレートの注入口に接続した
注入管および注入ポンプと、注入ポンプ制御装置とを有
し、前記注入ポンプ制御装置は、前記第２の圧力センサ
の計測値に基づいてシール材圧力の目標値を設定する手
段と、前記第１の圧力センサの計測値を前記目標値と比
較し、それらが一致するように前記注入ポンプの運転を
制御する手段とを含むことを特徴とする 請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明に
おいて、第２の圧力センサをテールプレート後端近傍に
設置したことを特徴とする。

〔作用〕

請求項１記戦の発明では、注入ポンプ制御装置は、第２
の圧力センサが計測した他山圧力に基づき、次式に示す
ようにテールシール段間のシール材圧力の上下限を設定
する。

Ｐ　ｔ＋ｌ　＝　Ｐ　ｗ　”ｐ＋　　・・・・・・・・
・　（１）Ｐｇｚ＝Ｐｗ　　９ｚ　　・・・・・・・・
・　（２）Ｐ９１：シール材圧力の上限設定値 Ｐ、２；シール材圧力の下限設定値 Ｐイ　：地山圧力 ｐｌ　：地山側テールシールとセグメントとの間のシー
ル材通過抵抗 ｐ２　：止水可能な限界差圧 ここで、ｐ＋、ｐｚは実験的に求められた値である。

一方、注入ポンプ制御装置は、第１の圧力センサが計測
したシール材圧力Ｐ９をその時点での上下限設定値Ｐ９
１１　　ｐｌ２と比較し、シール材圧力Ｐ９が低下して
下限Ｐ９□に達するとシール材の注入を開始、シール材
圧力Ｐ９が上界して上限Ｐ　９１に達するとシール材の
注入を停止して、シール材圧力Ｐ、を地山圧力Ｐ、に対
応した上下限設定値Ｐ７．。

Ｐ９□の間に保つように注入ポンプの運転制御を行う。

また、請求項２記載の発明では、注入ポンプ制御装置は
、第２の圧力センサが計測した他山圧力をもとに、例え
ば地山圧力より若干高めの目標値を設定し、第１の圧力
センサが計測したシール材圧力を上記目標値と比較して
、目標値より低ければシール材を注入し、高ければ注入
を停止することによりシール材圧力が上記目標値と一致
するように注入ポンプの運転を制御する。

これらの注入ポンプの運転制御によって、シール材の消
費量を過大とせずにシール材による止水効果を維持する
ことができる。

第２の圧力センサとしては、バルクヘッドに設置した切
羽水圧計を利用し、その計測値を地山圧力Ｐ５として注
入ポンプ制御装置に入力することもできるが、テールシ
ールに働く地山圧力（裏込注入圧をも含む）をより正確
に感知し、それに対応したシール材の圧力管理を行うた
めには、第２の圧力センサをテールプレー１端近傍に設
置することが望ましい。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面により説明する。

第１図は本発明によるテールシール装置の一実施例の全
体構成図、第２図は第１図のＡ部詳細図、第３図は第１
図のＢ部詳細図である。第１図〜第３図において、１は
シールド本体、２はカッタホイール、３はパルりへ・ン
ド、４はバルクヘッド３に設置された切羽水圧計、５は
排土用スクリューコンベア、６はカッタ駆動用モータ、
７はシールドジヤツキ、８はテールシール、９はセグメ
ントを示す。テールシール８の種類や設置段数は任意で
あるが、本実施例では、テールシールとして鋼線の束を
主体としたブラシシールを用い、テールプレー１−１３
の地山側と機内側の２段に設置したブラシシールの間に
シール材注入部１０を形成している。

シール材注入部１０に流動性のあるシール材を注入する
ため、テールプレート１ａに設けた注入口１１と機内に
設置した注入ポンプ１３との間を注入管１２で接続する
。１４は注入ポンプ駆動用モータ、１５はシール材タン
ク、１６は注入管１２の保護カバーである。

一方、テールプレート１ａの外周部にシール材注入部１
０内のシール材圧力を計測する第１の圧力センサ１７を
、またテールプレー）１ａの後端近傍にテールシール８
に働く地山圧力（地下水圧および裏込注入圧）を計測す
る第２の圧力センサ１８をそれぞれ設置し、これら圧力
センサｌＴ、１Ｂの出力信号を配線１９．２０にて圧力
伝送器２１．２２に導き、ここで、増幅した信号を機内
に設置した注入ポンプ制御装置２５に配線２３．２４に
て伝送する。２６は圧力センサ１７．１８と配線１９．
２０の保護カバーである。

注入ポンプ制御装置２５は、圧力伝送器２１．２２から
の信号と電ｆ！Ｘ２７を入力し、配線２８にて接続され
た注入ポンプ駆動用モータ１４の起動、停止を制御する
。

第４図は注入ポンプ制御装置２５の構成例を示すブロッ
ク図である。注入ポンプ制御装置２５内の圧力設定部２
９では、第２の圧力センサ１８が計測した他山圧力Ｐ１
とあらかじめ人力された値ｐ１．ｌ）ｚとから、式（１
１，（２１によりシール材圧力の上限設定値Ｐ、い下限
設定値Ｐ、□を演算する。

第１の圧力センサ１７が計測したシール材注入部１０内
のシール材圧力ｌ）９は、比較器３０で上限設定値Ｐ９
１と、比較ｉ！Ｓ３１で下限設定値Ｐ９□とそれぞれ比
較され、それらの判定出力により、シール材圧力Ｐ、が
低下して下限設定値Ｐｑｔに達すると、モータ制御部３
２がモータ１４を起動させ、シール材圧力Ｐ、が上昇し
て上限設定値Ｐ、Ｉに達すると、モータ制御部３２がモ
ータ１４を停止させる。モータ制御部３２は自己保持機
能を有しており、シール材圧力が下限から上限へ変化す
る間、注入ポンプＩ３を運転状態に保持し、シール材圧
力が上限から下限へ変化する間、注入ポンプ１３を停止
状態に保持する。

第５図は、このように地山圧力の計測値に基づいてシー
ル材圧力の上下限を設定し、シール材の注入制御を行っ
た場合の制御の経過を示す図である。すなわち、シール
材注入部１０内のシール材圧力は、他山圧力Ｐ、、が変
化しても、常にＰ　ｗ　＋ｐ　ＩとＰｗ　＋ｐｔの間の
適正値に保たれ、シール材による止水効果を維持するこ
とができる。

図示は省略するが、注入ポンプ制御装置２５内の圧力設
定部で地山圧力の計測値に基づいてシール材圧力のある
目標値（例えば、他山圧力より若干高めの値）を設定し
、シール材圧力の計測値を上記目標値と比較して、それ
らが一致するように注入ポンプ１３の運転を制御する構
成としても、上記と同様の目的を達成できることは明ら
かである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、テールシール段間のシール材圧力と、
テールシールに働く地山圧力の両方の計測値に基づいて
、シール材圧力を他山圧力に対応した適正値に保つよう
に自動制御することができるので、高土圧、高水圧下の
シールド工事において、シール材の消費量を過大にする
ことなく、シール材による止水効果を維持して坑内への
漏水を防止し、工事の安全性を確保できるという効果が
ある。

特に、地山圧力を計測する第２の圧力センサをテールプ
レート後端近傍に設置することにより、地下水圧だけで
なく、テールシールに働＜裏込注入圧をも感知して、よ
り適正なシール材の圧力管理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるテールシール装置の一実施例の全
体構成図、第２図は第１図のＡ部詳細図、第３図は第１
図のＢ部詳細図、第４図は注入ポンプ制御装置の構成例
を示すブロック図、第５図はシール材圧力の制御の経過
を示すグラフ、第６図は従来のテールシール装置におけ
るシール材注入方法を示す図である。 １・・・シールド本体、ｌａ・・・テールプレート、８
・・・テールシール、９・・・セグメント、１０・・・
シール材注入部、１１・・・注入口、１２・・・注入管
、１３・・・注入ポンプ、１７・・・第１の圧力センサ
、１８・・・第２の圧力センサ、２５・・・注入ポンプ
制御装置、２９・・・圧力設定部、３０．３１・・・比
較器、３２・・・モータ制御部第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、テールプレートに装着したテールシールとテールシ
   ール段間に注入した流動性のあるシール材により、テー
   ルプレートとセグメント外表面との間の止水を行うシー
   ルド掘進機のテールシール装置において、テールシール
   段間のシール材圧力を計測する第１の圧力センサと、テ
   ールシールに働く地山圧力を計測する第２の圧力センサ
   と、シール材注入のためテールプレートの注入口に接続
   した注入管および注入ポンプと、注入ポンプ制御装置と
   を有し、前記注入ポンプ制御装置は、前記第２の圧力セ
   ンサの計測値に基づいてシール材圧力の上下限を設定す
   る手段と、前記第１の圧力センサの計測値をこれら上下
   限の設定値と比較し、シール材圧力がこれら上下限の設
   定値の間に保たれるように前記注入ポンプの運転を制御
   する手段とを含むことを特徴とするシールド掘進機のテ
   ールシール装置。 ２、テールプレートに装着したテールシールとテールシ
   ール段間に注入した流動性のあるシール材により、テー
   ルプレートとセグメント外表面との間の止水を行うシー
   ルド掘進機のテールシール装置において、テールシール
   段間のシール材圧力を計測する第１の圧力センサと、テ
   ールシールに働く地山圧力を計測する第２の圧力センサ
   と、シール材注入のためテールプレートの注入口に接続
   した注入管および注入ポンプと、注入ポンプ制御装置と
   を有し、前記ポンプ注入制御装置は、前記第２の圧力セ
   ンサの計測値に基づいてシール材圧力の目標値を設定す
   る手段と、前記第１の圧力センサの計測値を前記目標値
   と比較し、それらが一致するように前記注入ポンプの運
   転を制御する手段とを含むことを特徴とするシールド掘
   進機のテールシール装置。 ３、第２の圧力センサをテールプレート後端近傍に設置
   したことを特徴とする請求項１または２記載のシールド
   掘進機のテールシール装置。