JPH0517355B2 - - Google Patents

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地山の空間に裏込材を注入
し、かつ、連続動作で裏込材の押し出された後の
裏込材通路を洗浄することができるようにした装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

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つ
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三個所に設置され
る。

第５図に示した同時裏込材注入装置１の注入パ
イプ４からは、二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作用でシリ
ンダ５Ａに導入され、裏込材通路であるシリンダ
５Ａの開口部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５Ａ内を摺動して移動するシール体７
は、ロツド８を介してジヤツキ５Ｂのピストン９
に連結されており、シールド掘進機の一リング分
の掘削が終りに近づくと、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５Ａ中に残留した裏込
材を押し出した後、開口部６の位置にとどまるの
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の開口部６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
に、シリンダ５Ａ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５Ａの洗浄とを行う機能を有す
る。なお、上記したような構成を備えると共にそ
れを機能させるようにしたものとして、特公昭59
−18518号公報に記載された裏込め注入工法があ
る。

一方、図示しないが、シールド本体のスキンプ
レートの外面に、水平移動可能な裏込材注入管が
取り付けられ、テールプレートの後方に向けて裏
込材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ようになつてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、第５図に示す同時裏込材注入装置１
は全長にわたつて、第８図に示す半円状の外筒１
３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。したがつて、シールド掘進機により
掘削されるトンネル径よりも、突出する箇所の部
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。

後者の例では、前者のようなスキンプレート外
にジヤツキを設ける必要がないので、同時裏込材
注入装置の外方へ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、裏込材の注入が終りに近づ
くと、注入管に対する裏込材の導入を停止し、グ
リースを注入管に供給する。

その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、裏込材の注入作業が再開さ
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、その排出動作において、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
れることになるので、裏込材充填部における空間
の裏込材の性状が損なわれる問題がある。

上記した例においてシール体を進退させたり、
注入管を前後動させるアクチユエータは機軸に平
行して取り付けられるために、その取付位置が限
定され、機内での設置上の自由度が極めて低くな
る欠点がある。

ところで、特公昭44−18148号公報には、パイ
プの中にピストンを挿入し、機内側からパイプの
先端開口近傍まで延びるフレキシブルシヤフトを
ピストンに接続した構造のモルタル流入防止装置
が記載されている。

このようなフレキシブルシヤフトの採用によ
り、長いパイプの中に挿入されたピストンをフレ
キシブルシヤフトにより押してパイプの先端開口
をピストンで閉止させたり、フレキシブルシヤフ
トを引き寄せてピストンをパイプから抜き出すこ
とができる。すなわち、パイプが曲がつていても
フレキシブルシヤフトを使用すれば、その先端に
取り付けられたピストンなどを変位させることが
できる。

上記のフレキシブルシヤフトは、前面に圧力の
作用していないピストンを押したり、ピストンを
引き出したりすることができるが、パイプの先端
開口に位置するピストンの前面にモルタルなどに
よる圧力が作用する場合には、ピストンが後退し
ないようにするほどの支持力は有していない。し
たがつて、ピストンの背後に高圧空気を送るなど
してピストンの位置保持を図らなければならない
欠点がある。

本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、
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
量を可及的に低減できること、パイプ内に供給さ
れた裏込材を押し出すための力を十分に伝達でき
たり、注入された裏込材から受ける反力に耐えら
れるフレキシブルな部材を裏込材通路に配置して
おくことができるようにすること、シール体の進
退に必要なアクチユエータの設置位置における制
約を少なくして、機内における装置のレイアウト
の自由度を大きく確保すること、それにより、シ
ールド掘進機が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と裏込材通路の
洗浄機能とを発揮させやすくできることを実現し
たシールド掘進機における同時裏込材注入装置を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、テールプレートに機軸方向へ延びる
中空孔が形成され、該中空孔内に裏込材を後方へ
押し出すために移動するシール体が配置されたシ
ールド掘進機に適用される。

その特徴とするところは、第１図を参照して、
中空孔２２に連通して機内３４へ延びるパイプ２
３が接続される。先端にはシール体２５を備え、
中空孔２２内でシール体２５を移動させるため、
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が設けられる。この可撓性部材２
４は、前後を連通する流通路４２（第３図参照）
の形成した球体４０を接続して形成される。

一方、パイプ２３の他端２３ａには、可撓性部
材２４を介して、シール体２５を移動させるジヤ
ツキ３７が設置される。そして、中空孔２２に
は、裏込材を中空孔２２内に供給する裏込材注入
用配管２６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、シール体２５の後方の中空孔２２内
が裏込材で満たされる。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
動の開始に伴つて可撓性部材２４がパイプ２３お
よび中空孔２２内を前進する。シール体２５が開
口部３３まで移動すると、中空孔２２中の裏込材
は全部払い出され、その位置に停止される。この
ようにして、トンネル壁の外方に形成された空間
には裏込材が注入される。

そして、シール体２５の背後の中空孔２２内に
洗浄水が供給される。その洗浄水は、可撓性部材
２４の各球体４０に形成した流通路４２を経て中
空孔２２内に充満される。

ジヤツキ３７の作動で、シール体２５が可撓性
部材２４と共に後退されると、その後退動作に伴
つて、中空部２２の洗浄水は排出され、シール体
２５の後方の中空孔２２内に再度裏込材が供給さ
れ、上記の作動が繰り返される。

〔発明の効果〕

本発明によれば、シール体を先端に備え、テー
ルプレートの機軸方向へ延びる中空孔およびその
中空孔に連通して機内へ延びるパイプの内部で押
し引き可能な可撓性部材が設けられ、可撓性部材
を介して、シール体を移動させるジヤツキがパイ
プの他端に設置されているので、多くの装置や機
器の設置された機内におけるジヤツキの取付位置
や取付姿勢の選択上の自由度が向上する。

それによつて、テール部には、中空孔を設ける
に必要なスペースのみを確保すればよい。それゆ
えに、テール部での外方または内方への突出量を
最小限に抑制でき、シールド掘進機の操縦性もよ
くなり、また、地山の地盤低下や崩壊を防止する
ことができる。

加えて、可撓性部材は球体が接続させたもので
あり、パイプの内部での押し引きによる力の伝達
が確実となる。それのみならず、球体には流通路
が形成されており、シール体を中空孔から取り除
くことなく、裏込材を注入した後の中空孔内を洗
浄水で充満しかつ洗浄することができる。その洗
浄水はシール体を後退させるだけで排出され、中
空孔内へ次の裏込材を直ちに供給して、作業能率
を向上を図ることができる。

〔実施例〕

以下に、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に機軸３０の方向へ延びる中空孔
２２を有し、その中空孔２２内にシール体２５を
設けたシールド掘進機に使用される。

これは、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により構成されてい
る。

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が一体化され
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（図示は三つ）には、第１図に
示すようなシール体２５が嵌入される上記した中
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が取り付けられ、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つてい
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２
１の前部位置で機内３４に向く開口部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。

上記の開口部３６には、部分的な曲がりを有し
て機内３４に延設されるパイプ２３が取り付けら
れ、そのパイプ２３は、その他端２３ａに形成し
たフランジ２３Ａを介して油圧ジヤツキ３７に取
り付けられている。なお、油圧ジヤツキ３７は、
柱４９に固定され、また、裏込材注入用配管２６
の接続部位よりも裏込材が押し出される方向にお
ける上流側部位のパイプ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が接続されている。

ちなみに、シールド掘進機２８が小径のトンネ
ルを掘削するような小型のものである場合、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方多に移動でき
るようになつている。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３
３の位置から、第１図に示す後退位置Ｒに至る距
離を前進や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２
７から洗浄水が供給されるようになつている。

前述した可撓性部材２４は、先端に前記のシー
ル体２５を備え、中空孔２２内でシール体２５を
移動させるために、その中空孔２２およびパイプ
２３内で押し引き可能である。そのために、前後
を連通する流通路４２が形成されている球体４０
を接続したものからなつている。これは、第３図
および第４図に示すように、ワイヤーロープ３８
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のピストンロツドに接続される。さら
に、ワイヤーロープ３８の端部３８ｂにシール体
２５が接続されるので、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。

その移動の際に、ワイヤーロープ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と共
にシール体２５を引いて後退させ、ピストンロツ
ドからの力をメタル３９や球体４０を介してシー
ル体２５を押して前進させる。

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の半体が固着され、その貫通孔３９Ａにワ
イヤーロープ３８が挿通される。このメタル３９
の隣接位置には、貫通孔４０Ａにワイヤーロープ
３８を挿通させた球体４０が、複数のメタル３９
の間に介在され、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３９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〓
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つている。

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
る。したがつて、可撓性部材２４はパイプ２３の
曲がり部２３ｂ，２３ｃを連続して通過すること
ができる。ちなみに、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
る。

球体４０の四箇所に洗浄水の流通路としての半
円形の溝４２が刻設され、洗浄水が洗浄用配管２
７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
になつている。また、シール体２５には、シール
性を付与するための二つのシールリング４３，４
３が嵌め込まれているので、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し、また、中空孔２２内
を洗浄することができる。

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
面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り換えられて、裏
込材がポンプの押出作用で裏込材注入用配管２６
から中空孔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３
３から空間４６に向けて押し出されるので、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
二種の薬液によりなつており、時間経過に伴つて
固化し地山を強化する。このように、裏地材の注
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２
８は停止して図示しないシールドジヤツキを退避
させる。一方、再度切換弁が切り換えられ、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、ほぼ全体
がパイプ２３内に収容された可撓性部材２４を矢
印４７方向へ前進させる。

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２
２の裏込材全量を開口部３３から払い出させる。

この前進中の第３図に示す可撓性部材２４で
は、貫通孔３９Ａ，４０Ａにワイヤーロープ３８
が挿通されたメタル３９および球体４０が、相互
に球面４１での面接触によつ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。裏込材の払い出し終えたシール体２５は、開
口部３３の位置にとどまり、空間４６から矢印３
２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。シール体２５によつてその
漏洩が防止されるので、中空孔２２は洗浄水で充
満された状態となる。その際、洗浄水は球体４０
の溝４２を流過するので、中空孔２２は用意に洗
浄水で充たされ、洗浄準備が完了する。シール体
２５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の構築が行われ、トンネル壁
４５に組立てられると、シールド掘進機２８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り換えられるので、中空孔
２２に充満した洗浄水はシール体２５の後退につ
れて裏込材注入配管２６に流入し、中空孔２２の
裏込材と共に廃棄される。

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の外面の間に形成さ
れる空間４６が増加すると、裏込材注入用配管２
６から裏込材が中空孔２２に導入され、空間４６
に向けて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、洗浄用配
管２７を使用することなく、裏込材注入用配管２
６に取り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わ
せるようにすることもできる。

このように、テールプレートや機内において、
例えば三箇所に装備された同時裏込材注入装置の
外方に拡がる突出量が抑制されているので、シー
ルド掘進機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壁の構築工事
を行うことができる。

しかも、シール体の移動のために中空孔および
パイプの内部を挿通する可撓性部材が使用される
ので、多くの装置や機器の設置された機内におけ
る油圧ジヤツキの取付位置や取付姿勢の制約が少
なく、その自由度が与えられやすくなる利点があ
る。それによつて、テール部には、中空孔を設け
るに必要なスペースのみを確保すればよいことに
なり、上記したごとく、テール部での外方または
内方への突出量を最小限にとどめることができ
る。その結果、地山への影響が少なくなるだけで
なく、シールド掘進機の操縦性もよくなり、ま
た、地山の地盤低下や崩壊を防止することができ
る。

可撓性部材は球体を接続したものであり、その
可撓性部材をジヤツキによつて押すことにより、
裏込材を押し出す操作力を伝達することができ
る。そして、裏込材を注入した後の力がシール体
に作用しても、その反力をジヤツキで位置の保持
さた可撓性部材によつて対抗させることができ
る。

球体には流通路としての溝が形成されており、
可撓性部材が中空孔やパイプ内に存在しても、そ
の溝を介して洗浄水を充満させることができ、裏
込材の付着などを確実に取り除くことが可能とな
る。その洗浄工程は裏込材を押し出した後の復元
工程で実現され、可撓性部材を中空孔内などに残
したまま行われ、作業能率の向上が図られる。

【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
ルプレートの断面拡大図、第３図は同時裏込材注
入装置における可撓性部材の部分断面図、第４図
は第３図の−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図は動入裏込
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。 ２０……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、２
３ａ……他端、２４……可撓性部材、２５……シ
ール体、２６……裏込材注入用配管、２８……シ
ールド掘進機、３０……機軸、３４……機内、３
７……ジヤツキ、４０……球体、４２……流通路
（溝）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ テールプレートに機軸方向へ延びる中空孔が
   形成され、該中空孔内に裏込材を後方へ押し出す
   ために移動するシール体が配置されたシールド掘
   進機において、 上記中空孔に連通して機内へ延びるパイプが接
   続され、 先端には前記シール体を備え、前記中空孔内で
   該シール体を移動させるため、該中空孔および前
   記パイプ内で押し引き可能な可撓性部材が設けら
   れ、 その可撓性部材は、前後を連通する流通路の形
   成した球体を接続して形成され、 前記パイプの他端には、上記可撓性部材を介し
   て、前記シール体を移動させるジヤツキが設置さ
   れ、 前記中空孔には、裏込材を該中空孔内に供給す
   る裏込材注入用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。