JPH0630956Y2 - シールド掘進機のグラウト注入装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、トンネルの施工に用いられるシールド掘進
機で、掘進機本体の後方のテールプレートにテールシー
ルを取り付けているとともに、テールプレートの後方の
テールボイド部に裏込材を注入するように構成されたシ
ールド掘進機のグラウト注入装置に関するものである。

［従来の技術］ この種のシールド掘進機において、従来から、テールプ
レートの後方のテールボイド部にグラウトモルタルなど
の裏込材を自動的に、かつ連続的に供給する裏込材注入
装置を備えたものが知られている（たとえば、特公昭６
０−１８７９９号公報、特開昭５６−１６３３９９号公
報参照）。

上記のように、掘進と同時にテールボイド部に裏込材を
供給することにより、テールボイド部からセグメント内
の坑内やシールド掘進機本体内への泥水の流入を防止で
きるとともに、セグメントをトンネルに支持させること
ができる。

一方、テールプレートに取り付けられたテールシール
は、テールプレートとその内側のセグメントとの間の間
隙を止水するものである。このテールシールによる止水
効果を長期間にわたり維持するとともに、テールシール
自体の寿命を延ばすために、テールシール間の間隙にグ
リスを注入することも重要である。

従来、このようなグリスの注入手段として、セグメント
に径方向に貫通する孔をあけておき、セグメントの内側
からその孔を通じてグリスを注入することも知られてい
た。

［考案が解決しようとする課題］ 上記先行技術の裏込材注入装置を備えたシールド掘進機
では、掘削速度の変化やトンネルの外周の地山に空間が
できたり、地山の崩れなどによるテールボイド部の空隙
体積が変化した場合、テールボイド部の圧力が変化す
る。これに対し、グリスはセグメントに形成した貫通孔
から注入されているので、その貫通孔がテールシールに
より閉塞されることがあり、そのため、注入がバツチ処
理となり、連続注入が難しい。したがつて、テールシー
ル間のグリス圧力が低くなることがある。その結果、テ
ールボイド部の圧力がテールシール間のグリス圧力より
も著しく大きくなつて、テールボイド部に最も近い最後
部のテールシールが大きな圧力差によつて反転したり、
破損する可能性がある。

この考案は上記実情に鑑みてなされたもので、グリスを
連続的に注入するとともに、常に裏込材の圧力よりもテ
ールシール間の圧力を高くして、テールシールの反転や
破損を防止することができるシールド掘進機のグラウト
注入装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、この考案に係るシールド掘
進機本体内から環状のテールプレートに沿って後方に延
び、テールプレートの後方のテールボイド部に裏込材を
注入する裏込材用通路と、上記シールド掘進機本体内か
ら上記テールプレートに沿って後方に延び、テールプレ
ートに取り付けられたテールシール間の間隙にグリスを
注入するグリス用通路と、上記両通路にそれぞれ裏込材
およびグリスを供給する裏込材用ポンプおよびグリス用
ポンプと、これら両ポンプによる吐出量を調節する調節
装置と、上記テールボイド部の圧力を検知する圧力検知
器と、上記グリス圧力を検知する圧力検知器と、これら
両圧力検知器による検知圧力をそれぞれ受けて、グリス
圧力がテールボイド部の圧力よりも常に設定値だけ高い
圧力に保持されるように上記調節装置を介して上記両ポ
ンプの吐出量を自動調節する制御装置とを備えているも
のである。

〔作用〕

この考案によれば、環状のテールプレートに沿って後方
に延びる状態で裏込材通路およびグリス用通路を配設し
たので、裏込材およびグリスをともに連続的に注入する
ことが可能である。また、テールボイド部の圧力が地山
の崩れなどによって変化した場合は、そのテールボイド
部の圧力検知器からの検知信号が制御装置に入力され、
この制御装置の出力信号により調節装置を介して裏込材
用ポンプの吐出量が自動調節されてテールボイド部の圧
力が設定値に制御され、裏込材が過不足なくテールボイ
ド部に注入される。このとき、グリス圧力を検知する圧
力検知器からの検知信号も上記制御装置に入力されてお
り、テールボイド部における制御圧力よりも常に設定値
だけ高い圧力に保持されるように、上記調節装置を介し
てグリス用ポンプの吐出量も自動調節されることにな
る。したがって、テールボイド部の圧力よりもテールシ
ール間の圧力が常に設定値だけ高く保たれて、テールシ
ールの反転や破損を確実を防止することができる。

［実施例］ 以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はこの考案に係るシールド掘進機の概略縦断面図
を示し、同図において、１はシールドフレーム、２はカ
ツタ、３はカツタ室で、これらによりシールド掘進機本
体４が構成されている。このシールド掘進機本体４は、
カツタ２によりトンネルを掘削し、その掘削土砂をカツ
タ室３内に取り込んだのち、スクリユウコンベヤ５で後
方へ搬送しつつ、前方Ｆへ進むものである。

６は環状のテールプレートで、上記シールド掘進機本体
４のシールドフレーム１の後部に連設されている。７は
セグメント、８はテールボイド部で、上記テールプレー
ト６の後方Ｒで、上記セグメント７と地山９との間に生
じるものである。１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄは環
状のテールシールで、上記テールプレート６の内周にお
ける前後に適当間隔を隔てた４個所に取付けられ、その
後端部が上記セグメント７の外周面に弾接している。

第２図はテールボイド部８および４個のテールシール１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの前後間の間隙１０Ａ，
１０Ｂ，１０Ｃにそれぞれグウトモルタルなどの裏込材
およびびグリスを注入する装置を示す要部の拡大縦断面
図で、同図において、１１は裏込材注入用パイプ（裏込
材用通路）で、円周方向にほぼ等角度ピツチで複数本配
置されている。これら複数本の裏込材注入用パイプ１１
は、第１図のように、上記シールド掘進機本体４内から
上記テールプレート６に沿ってテールプレート６の後端
まで延び、その先端１１ａから上記テールボイド部８に
裏込材（グラウトモルタル）を注入する。

１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃはグリス注入用パイプ（グリス
用通路）で、円周方向にほぼ等角度ピツチで、かつ上記
裏込材注入用パイプ１１に対して円周方向に交互に配置
されている。これらグリス注入用パイプ１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃは、第３図で概略的に示すように、長さが３
段階で各々同数本毎に区別され、かつこれら長さの異な
るパイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃが上記裏込材注入用パ
イプ１１を挟んで円周方向に交互に配置されている。ま
た、上記各グリス注入用パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ
は上記裏込材注入用パイプ１１と同様に、第１図および
第２図のように、シールド掘進機本体４内から上記テー
ルプレート６に沿って後方に延びている。そして、最も
短かいパイプ１２Ａがテールシール１０ａ，１０ｂ間の
間隙１０Ａに、中間の長さのパイプ１２Ｂがテールシー
ル１０ｂ，１０ｃ間の間隙１０Ｂに、また最も長いパイ
プ１２Ｃがテールシール１０ｃ，１０ｄ間の間隙１０Ｃ
に開口し、それぞれグリスを注入する。

１３は裏込材用ポンプで、供給管１４および分岐ヘツダ
１５を介して上記複数本の裏込材注入用パイプ１１に接
続されている。１６はグリス用ポンプで、供給管１７お
よび分岐ヘツダ１８を介して上記グリス注入用パイプ１
２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに接続されている。

１９および２０はそれぞれ圧力検知器で、上記裏込材用
供給管１４およびグリス用供給管１７の途中に介装され
て、上記テールボイド部８およびグリス圧力を検知し、
それらの圧力信号Ｐ１０およびＰ２０を制御装置２１に
送信する。

第４図は上記制御装置２１を含む圧力自動調節装置の概
略ブロツク図であり、同図において、２２および２３は
圧力設定器で、裏込材注入用パイプ１１内およびグリス
注入用パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（第２図）内の圧
力をそれぞれＰ１およびＰ２に設定するもので、Ｐ１＜
Ｐ２の関係に設定される。２４および２５は比較器で、
一方の比較器２４は裏込材側の設定圧力Ｐ１と圧力検知
器１９による検知圧力Ｐ１０とを比較し、他方の比較器
２５はグリス側の設定圧力Ｐ２と圧力検知器２０による
検知圧力Ｐ２０とを比較する。以上の圧力設定器２２，
２３および比較器２４，２５により上記制御装置２１が
構成されている。

２６および２７は上記ポンプ１３および１６を駆動する
可変速モータ、２８および２９は調整装置で、上記モー
タ２６および２７の回転速度を調節する、たとえば可変
抵抗器などが組込まれている。これら調節装置２８およ
び２９は、上記制御装置２１における比較器２４および
２５からの出力信号にもとづいて、上記裏込材注入用パ
イプ１１（第２図）内の圧力およびグリス注入用パイプ
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（第２図）内の圧力が上記設定
圧力Ｐ１およびＰ２に維持されるように、モータ２６お
よび２７の回転速度を自動制御する。これにより、ポン
プ１３および１６の吐出量が上記したＰ１＜Ｐ２の関係
を保つように調節される。

つぎに、上記構成の動作について説明する。

第１図のシールド掘進機本体４の掘進にともない、その
後方Ｒに形成されたトンネルの内側に沿ってセグメント
７が順次組立てられる。このようにして組立られたセグ
メント７の外周面には、４つのテールシール１０ａ，１
０ｂ，１０ｃ，１０ｄが弾接しており、セグメント７の
外周面とテールプレート６との間に形成される間隙が止
水されている。

以上の状態での掘進作業時において、テールプレート６
の後方Ｒのテールボイド部８には、第２図のポンプ１
３、供給管１４、分岐ヘツダ１５および複数本の裏込材
注入用パイプ１１を経てグラウトモルタルなどの裏込材
が連続的に注入される。同時に、４つのテールシール１
０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄの間の間隙１０Ａ，１０
Ｂ，１０Ｃには、ポンプ１６、供給間１７、ヘツダ１８
および長さの異なるグリス注入用パイプ１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃを経て、グリスがそれぞれ連続的に注入され
る。

ここで、推進速度の変化や地山の崩れなどによるテール
ボイド部８の空隙体積の減少により、テールボイド部８
の圧力が急激に上昇する場合がある。この場合、裏込材
用供給管１４内の圧力も次第に上昇するが、圧力検知器
１９により上記裏込材用供給管１４内の圧力Ｐ１０が検
知され、その検知圧力Ｐ１０が制御装置２１における第
４図の比較器２４に入力される。ついで、比較器２４に
おいて、設定器２２から入力される設定圧力Ｐ１と上記
検知圧力Ｐ１０とが比較される。そして、この比較器２
４からの出力信号（差信号）が調節装置２８に入力され
てモータ２６の回転速度、つまりはポンプ１３の吐出量
が調節され、裏込材注入用パイプ１１内の圧力およびテ
ールボイド部８の圧力が設定圧力Ｐ１に自動制御され
る。

一方、グリス注入用パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ内の
圧力は、圧力検知器２０による検知圧力Ｐ２０と設定器
２３による設定圧力Ｐ２とを比較器２５で比較するとと
もに、その出力信号により調節装置２９を介してポンプ
１６の吐出量を調節することで、設定圧力Ｐ２に自動制
御されている。

したがって、裏込材の注入圧力の設定値を高くして、注
入量の過不足を防止でき、また、テールボイド部に急激
な圧力上昇が生じても、上記したＰ１＜Ｐ２の関係が保
たれるので、第２図のテールシール１０ｄの反転、破損
を防止することができる。

なお、最も前方のテールシール１０ａが反転することは
ない。それは、各テールシール１０ａ，１０ｂの前後間
の間隙１０Ａの圧力が、上記のように、いつもほぼ所定
値に保たれており、設定圧力よりも大きくなることがな
いからである。また、上記前部のテールシール１０ａが
たとえ反転、破損しても、これらは掘進作業中でも交換
することができる。

第５図はこの考案の別の実施例による自動調節装置の概
略ブロツク図を示し、同図において、３０は差動検出器
で、上記両圧力検知器１９，２０による検知圧力Ｐ１
０，Ｐ２０をそれぞれ入力して実際の差圧ΔＰ３０を演
算する。このとき、ポンプ１３（第２図）による裏込材
の吐出量は一定にしている。３１は差圧設定器で、裏込
材注入用パイプ１１（第２図）内の圧力Ｐ１とグリス注
入用パイプ１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ（第２図）内の圧力
Ｐ２との差圧ΔＰ３を設定する。３２は比較器で、上記
差動検出器３０で演算された実際の差圧ΔＰ３０と上記
差圧設定器３１による設定差圧ΔＰ３とを比較する。以
上の差動検出器３０、差圧設定器３１および比較器３２
により制御装置２１が構成されている。

この制御装置２１における比較器３２からの出力信号は
グリス用ポンプ１６を駆動させる可変速モータ２７の調
節装置２９に入力されるようになつている。

以上の第５図で示す構成の自動調節装置は、掘削速度の
変化などによりテールボイド部８（第２図）の圧力が変
化した場合、上記差動検出器３０により演算される実際
の差圧ΔＰ３０が変化し、この差圧ΔＰ３０と設定差圧
ΔＰ３とを比較する比較器３２からの出力信号にもとづ
いて、モータ２７の回転速度を調節して、ポンプ１６の
吐出量を調節する。これにより、差圧が設定値に保たれ
るので、テールシール１０ｄ（第２図）の反転、破損を
防止することができる。

なお、上記第５図の実施例は裏込材用ポンプ１３（第２
図）の吐出量を一定にし、グリス用ポンプ１６の吐出量
を調節することで、テールシール１０ｄ（第２図）の反
転、破損を防止するようにしたが、これとは反対にして
もよい。つまり、グリス用ポンプ１６の吐出量を一定に
し、第６図のように、裏込材用ポンプ１３の吐出量を調
節することで、テールシール１０ｄ（第２図）の反転、
破損を防止するようにしても、上記と同様の効果を奏す
る。

また、第２図の供給管１４および１６の途中またはいず
れか１方の供給管１４，１６の途中に流量調整弁や圧力
調節弁を介装し、これを第４図の制御装置２１の比較器
２４および２５または第５図の比較器３２からの出力信
号により調節するようにしても、上記各実施例と同様の
効果を奏する。

また、圧力検知器１９，２０により、第２図のテールボ
イド部８およびテールシール間の間隙１０Ｃの圧力を直
接に検知してもよい。

［考案の効果］ 以上のように、この考案によれば、環状のテールプレー
トに沿って後方に延びる状態で裏込材通路およびグリス
用通路を配設したので、裏込材およびグリスをともに連
続的に注入することができる。しかも、テールボイド部
の圧力が地山の崩れなどによって変化したとき、これに
対応して裏込材用ポンプの吐出量の自動調節によりテー
ルボイド部の圧力を設定値に制御して、裏込材を過不足
なくテールボイド部に注入することができ、かつ、この
とき、グリス用ポンプの吐出量も自動調節されてテール
ボイド部における制御圧力よりもテールシール間の圧力
を常に設定値だけ高い圧力に保持させることができるの
で、テールボイド部の圧力がテールシール間の圧力より
高くなって、テールシールが反転されたり、破損される
といった不良事態の発生を確実に防止することができる
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案に係るシールド掘進機の概略縦断面
図、第２図は第１図の要部の拡大縦断面図、第３図は第
１図のIII−III線に沿つた概略断面図、第４図は自動調
節装置の概略ブロツク図、第５図はこの考案の他の実施
例を示す自動調節装置の概略ブロツク図、第６図はさら
に他の実施例を示す同ブロツク図である。 ４……シールド掘進機本体、６……テールプレート、８
……テールボイド部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ
……テールシール、１１……裏込材注入用パイプ（裏込
材用通路）、１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ……グリス注入用
パイプ（グリス用通路）、１３……裏込材用ポンプ、１
６……グリス用ポンプ、１９，２０……圧力検知器、２
１……制御装置、２８，２９……調節装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 近藤 保徳 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献 特開 昭63−176596（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機本体内から環状のテールプ
   レートに沿って後方に延び、テールプレートの後方のテ
   ールボイド部に裏込材を注入する裏込材用通路と、上記
   シールド掘進機本体内から上記テールプレートに沿って
   後方に延び、テールプレートに取り付けられたテールシ
   ール間の間隙にグリスを注入するグリス用通路と、上記
   両通路にそれぞれ裏込材およびグリスを供給する裏込材
   用ポンプおよびグリス用ポンプと、これら両ポンプによ
   る吐出量を調節する調節装置と、上記テールボイド部の
   圧力を検知する圧力検知器と、上記グリス圧力を検知す
   る圧力検知器と、これら両圧力検知器による検知圧力を
   それぞれ受けて、グリス圧力がテールボイド部の圧力よ
   りも常に設定値だけ高い圧力に保持されるように上記調
   節装置を介して上記両ポンプの吐出量を自動調節する制
   御装置とを備えているシールド掘進機のグラウト注入装
   置。