JPH09209694A - テールシール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テールシール装置及びトンネル掘削機におい
て、掘削機本体の外径を変化させずにグリース注入通路
を設けることで防水等の信頼性の向上を図る。 【解決手段】 後胴１２の後部に既設のセグメントＳの
外周面に圧接する前後一対のテールパッキン４５，４６
を装着すると共に、この後胴１２の板厚内にその軸方向
に沿ってグリース注入溝５２を形成し、このグリース注
入溝５２の一方を後胴１２の内部に延設して端部にグリ
ース注入口５３を形成する一方、他方を各テールパッキ
ン４５，４６の間まで延設して端部に掘削機本体の内周
面に開口するグリース吐出口５６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの掘削作
業時に掘削機内部への地下水等が漏洩を防止するための
テールシール装置及びこのテールシール装置が適用され
たトンネル掘削機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削機において、掘削機本体と
しての円筒形状をなすスキンプレートの前部には多数の
カッタビットが固定されたカッタヘッドが回転自在に装
着されており、このカッタヘッドはスキンプレートに装
着された駆動モータによって回転することができる。ま
た、スキンプレートの前部にはバルクヘッドによってチ
ャンバ室が形成されており、スキンプレート内に搭載さ
れたスクリューコンベヤの前端部がこのチャンバ室内に
位置している。更に、スキンプレートの後部外周辺には
円周方向に複数のシールドジャッキが並設されると共
に、セグメントエレクタが設けられている。

【０００３】従って、トンネルを掘削形成するには、ま
ず、複数のシールドジャッキを伸長し、既設のセグメン
トへの押し付け反力によってスキンプレートを前進させ
る一方、駆動モータによりカッタヘッドを回転させ、多
数のカッタビットによって前方の地盤を掘削する。そし
て、カッタビットによって掘削された土砂はチャンバ室
内に取り込まれ、スクリューコンベヤにより外部に排出
される。次に、シールドジャッキの何れか一つを縮み方
向に作動して既設のセグメントとの間に空所を形成し、
セグメントエレクタによってこの空所に新しいセグメン
トを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さの
トンネルを掘削形成していく。

【０００４】ところで、セグメントは掘削されたトンネ
ルの内壁面に組付けられるが、スキンプレートの内径に
対してセグメントの外径は若干小さいものとなってい
る。そして、せグメントは必ずしもスキンプレートと同
心円状に組み立てられるものではなく、偏心したり、楕
円状になったりすることもある。特に、曲線施工の場
合、セグメントとスキンプレートとのクリアランスは均
等になることは少ない。そのため、このスキンプレート
の後部にはテールシール装置が設けられており、施工中
にセグメントとの間の隙間からスキンプレートの内部に
泥水や泥土などが侵入しないようにしている。

【０００５】図４に従来のテールシール装置を表すシー
ルド掘削機後部の断面、図５に従来のテールパッキンの
概略を示す。

【０００６】図４及び図５に示すように、円筒状をなす
スキンプレート１０１の後部において、その内周面には
前後一対のテールパッキン１０２，１０３が所定の間隔
をもって装着されている。この一対のテールパッキン１
０２，１０３はほぼ同様の構成となっており、先端部が
スキンプレート１０１の中心側に折曲して既設のセグメ
ントＳの外周面に圧接している。即ち、このテールパッ
キン１０２，１０３は、複数のワイヤブラシ１０４の基
端部が束ねられると共に上保護板１０５と下保護板１０
６によって挾持され、更に、コ字形状の押え板１０７に
保持されている。そして、この押え板１０７が取付ピン
１０８によってスキンプレート１０１の内周面に固定さ
れている。

【０００７】また、スキンプレート１０１の外周面には
内側にグリース供給溝１０９が形成されたカバー１１０
が固定されており、このグリース供給溝１０９の前端部
はスキンプレート１０１に形成されたグリース注入口１
１１に連通し、後端部は前後一対のテールパッキン１０
２，１０３の間に形成されたグリース吐出口１１２に連
通している。なお、グリース注入口１１１には図示しな
いホースを介してグリース供給機が接続されている。

【０００８】従って、掘削作業中は、グリース供給機に
よってグリースをグリース供給溝１０９を介してグリー
ス吐出口１１２から吐出させる。すると、テールパッキ
ン１０２，１０３の間に位置するスキンプレート１０１
とセグメントＳとの空間部にはグリースが充満し、且
つ、所定の圧力にて維持されることで、スキンプレート
１０１の後部からの水や土砂の侵入を防止している。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したテールシール
装置にあっては、グリース供給機からテールパッキン１
０２，１０３の間に位置するスキンプレート１０１とセ
グメントＳとの空間部にグリースを供給する通路を形成
するために、スキンプレート１０１の外周面に内側にグ
リース供給溝１０９が形成されたカバー１１０を固定し
ている。そのため、このカバー１１０が装着された部分
だけ掘削機本体の外径が大きくなってしまい、掘削機本
体（スキンプレート１０１）の推進抵抗となってしまう
という問題があった。そして、このカバー１１０による
スキンプレート１０１の外径拡大は、掘削機本体のロー
リング（円周方向の回転）の修正にも悪影響を及ぼして
いる。そして、掘進時にカバー１１０が推進抵抗となる
ことで、このカバー１１０が磨耗したり、破損してしま
うことがあり、グリース供給、即ち、テール部の防水に
支障をきたしてしまう。

【００１０】更に、シールド掘削機による掘進開始時
に、掘削機本体（スキンプレート１０１）から水や土砂
が侵入しないように、このスキンプレート１０１の後部
外周面に適合した図示しないエントランスパッキンを設
けている。ところが、前述したように、スキンプレート
１０１の外周面にカバー１１０を固定しているため、複
雑な形状のエントランスパッキンを用意する必要があ
り、高コストとなってしまう。

【００１１】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、掘削機本体の外径を変化させずにグリース注入
通路を設けることで防水等の信頼性の向上を図ったテー
ルシール装置及びトンネル掘削機を提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの本発明のテールシール装置は、筒状をなす掘削機本
体の後部に既設のセグメント外周面に圧接する前後一対
のテールパッキンが装着されると共に、前記掘削機本体
内にその軸方向に沿ってグリース注入通路が形成され、
該グリース注入通路の一方が該掘削機本体の内部に延設
されて端部にグリース注入口が形成され、前記グリース
注入通路の他方が前記前後一対のテールパッキンの間ま
で延設されて端部が前記掘削機本体の内周面に開口する
グリース吐出口が形成されたことを特徴とするものであ
る。

【００１３】従って、グリース注入通路を掘削機本体内
にその軸方向に沿って形成し、先端を前後一対のテール
パッキンの間まで延設して掘削機本体の内周面に開口す
るグリース吐出口を形成したことで、掘削機本体の外径
を拡大せずにグリース注入通路を設けることができ、掘
削機本体の後部からの水や土砂の侵入を確実に防止でき
る。

【００１４】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進機構と、
前記掘削機本体の前部に回転自在に装着されたカッタヘ
ッドと、該カッタヘッドを駆動回転するカッタヘッド駆
動機構と、前記カッタヘッドの前面部に装着されたカッ
タと、前記掘削機本体の後部に装着されて既設のセグメ
ント外周面に圧接する前後一対のテールパッキンと、前
記掘削機本体内にその軸方向に沿って形成されて一方が
該掘削機本体内に延設されて端部にグリース注入口が形
成され、他方が前記前後一対のテールパッキンの間まで
延設されて端部に前記掘削機本体の内周面に開口するグ
リース吐出口が形成されたグリース注入通路と、前記掘
削機本体の後部に装着されて既設トンネル内に搬入され
たセグメントを該既設トンネルの内壁面に組付けるセグ
メントエレクタとを具えたことを特徴とするものであ
る。

【００１５】従って、推進機構によって掘削機本体を前
進させると共にカッタヘッド駆動機構によってカッタヘ
ッドを駆動回転すると、多数のカッタが前方の地盤に押
し付けられることでこの地盤を掘削し、トンネルを掘削
する。このとき、グリースがグリース注入通路によって
前後一対のテールパッキンの間の掘削機本体とセグメン
トとの空間部に供給されることで、掘削機本体の後部か
らの水や土砂の侵入を確実に防止でき、このグリース注
入通路が掘削機本体内に形成されたことで、掘削機本体
の外径は拡大せずに推進抵抗となることはない。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１７】本発明のテールシール装置において、筒状
をなす掘削機本体の後部内周面には前後一対のテールパ
ッキンが装着されており、各テールパッキンは既設のセ
グメント外周面に圧接するようになっている。また、こ
の掘削機本体の板厚内にその軸方向に沿ってグリース注
入通路が複数形成されており、この複数のグリース注入
通路は掘削機本体の周方向にほぼ均等間隔で平行をなす
ように配設されている。そして、このグリース注入通路
の前端部は掘削機本体の内周面に開口してグリース注入
口が形成される一方、グリース注入通路の後端部は前後
一対のテールパッキンの間まで延設されると共に掘削機
本体の内周面に開口してグリース吐出口が形成されてい
る。

【００１８】このようにグリース注入通路を掘削機本体
内にその軸方向に沿って複数形成し、後端部を前後一対
のテールパッキンの間まで延設して掘削機本体の内周面
に開口するグリース吐出口を形成したことで、掘削機本
体の外径を拡大せずにグリース注入通路を設けることが
でき、掘削機本体の後部からの水や土砂の侵入を確実に
防止できる。

【００１９】また、本発明のトンネル掘削機は、筒状の
掘削機本体が複数のシールドジャッキなどの推進機構に
よって前進可能であり、この掘削機本体の前部には多数
のカッタが装着されたカッタヘッドが回転自在に装着さ
れ、駆動モータなどのカッタヘッド駆動機構によって駆
動回転可能となっている。一方、掘削機本体の後部には
既設トンネル内に搬入されたセグメントを既設トンネル
の内壁面に組付けるセグメントエレクタが設けられてい
る。また、この掘削機本体の後部内周面には前後一対の
テールパッキンが装着されており、各テールパッキンは
既設のセグメント外周面に圧接するようになっている。
そして、この掘削機本体の板厚内にはその軸方向に沿っ
てグリース注入通路が複数形成されており、このグリー
ス注入通路の前端部は掘削機本体の内部に延設されてグ
リース注入口が形成されると共にグリース供給機が接続
される一方、グリース注入通路の後端部は前後一対のテ
ールパッキンの間まで延設されると共に掘削機本体の内
周面に開口してグリース吐出口が形成されている。

【００２０】従って、シールドジャッキを伸長すること
によって掘削機本体を前進させると共に駆動モータによ
ってカッタヘッドを駆動回転すると、多数のカッタが前
方の地盤に押し付けられることでこの地盤を掘削し、ト
ンネルを掘削する。このとき、グリース供給機によって
グリースがグリース注入通路を通して前後一対のテール
パッキンの間の掘削機本体とセグメントとの空間部に供
給され、且つ、所定のグリース圧力に維持されること
で、掘削機本体の後部から内部への水や土砂の侵入を確
実に防止でき、また、このグリース注入通路が掘削機本
体の板厚内に形成されたことで、掘削機本体の外径は拡
大せずに推進抵抗となることはない。

【００２１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００２２】図１に本発明の一実施例に係るテールシー
ル装置を表すシールド掘削機後部の断面、図２にテール
パッキンの概略、図３に本実施例のテールシール装置が
適用されたトンネル掘削機としてのシールド掘削機の断
面を示す。

【００２３】図３に示すように、シールド掘削機におい
て、掘削機本体は円筒形状をなす前胴１１と後胴１２と
から構成されており、この前胴１１の前部には軸受１３
によってカッタヘッド１４が回転自在に装着されてお
り、このカッタヘッド１４は前面には多数のローラカッ
タ１５が装着されている。そして、このカッタヘッド１
４の後部にはリングギヤ１６が一体に固定される一方、
前胴１１にはカッタ旋回モータ１７が固定されており、
このカッタ旋回モータ１７の駆動ギヤ１８がリングギヤ
１６に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ１７
を駆動して駆動ギヤ１８を回転駆動すると、この駆動ギ
ヤ１８が噛み合うリングギヤ１６が回転してカッタヘッ
ド１４を旋回し、ローラカッタ１５によって岩盤をせん
断破壊することができる。

【００２４】一方、後胴１２は前胴１１の後部に球面軸
受１９によって揺動自在に連結されており、この前胴１
１と後胴１２との間には複数本の中折ジャッキ２０が架
設されている。従って、この中折ジャッキ２０を伸縮操
作することで、カッタヘッド１４を有する前胴１１を後
胴１２に対して屈曲し、その掘進方向を変更することが
できる。

【００２５】また、前胴１１にはバルクヘッド２１が固
定されることで、チャンバ室２２が形成されている。そ
して、前胴１１及び後胴１２内にはずりを排出するスク
リューコンベヤ２３が配設されており、このスクリュー
コンベヤ２３の前端部がチャンバ室２２内に位置してい
る。従って、ローラカッタ１５の破砕によって生じたず
りはチャンバ室２２内に集積され、スクリューコンベヤ
２３によって外部に排出される。

【００２６】後胴１２の後部には円周方向に複数のシー
ルドジャッキ２４が並設されており、後方に伸びる駆動
ロッドの先端部にはスプレッダ２５が取付けられてい
る。従って、このシールドジャッキ２４を作動して掘進
方向後方に駆動ロッドを伸長させると、掘削したトンネ
ル内周面に構築された既設のセグメントＳにスプレッダ
２５を押し付けることで、その反力により前胴１１及び
後胴１２を前進することができる。

【００２７】また、この後胴１２の後部にはシールドジ
ャッキ２４によって前進した後胴１３と既設のセグメン
トＳとの間の空所に新しいセグメントＳを装着するセグ
メントエレクタ２６が装着されている。即ち、後胴１３
の後部に固定された固定板２７には複数つの支持ローラ
２８によって回転リング２９が回転自在に支持されてお
り、この回転リング２９には揺動リンク機構３０を介し
て連結ピン３１が装着されている。従って、セグメント
Ｓを連結ピン３１によって連結した状態で揺動リンク機
構３０によって吊上げ、図示しない駆動モータを駆動し
て回転リング２９を旋回することで、保持したセグメン
トＳをトンネル内壁面に沿って移動することができる。

【００２８】更に、この後胴１２の後部にはトンネルの
掘削作業時に掘削機内部への地下水の漏洩を防止するた
めのテールシール装置４１が設けられている。即ち、図
１及び図２に示すように、後胴１２の後部において、内
径が拡大するようにその内周面に段部４２が形成されて
おり、第１内周面４３と第２内周面４４が設けられてい
る。そして、この第２内周面４４には前後一対の第１及
び第２テールパッキン４５，４６が所定の間隔をもって
装着されている。この一対のテールパッキン４５，４６
はほぼ同様の構成となっており、先端部が後胴１２の中
心側に折曲して既設のセグメントＳの外周面に圧接して
いる。

【００２９】即ち、このテールパッキン４５，４６は、
複数のワイヤブラシ４７の基端部が束ねられると共に上
保護板４８と下保護板４９によって挾持され、更に、コ
字形状の押え板５０に保持されて構成されている。そし
て、この押え板５０が多数の取付ピン５１によって後胴
１２の第２内周面４４に固定されている。また、後胴１
２の後部における第１内周面４３に対応する板厚内に
は、グリース供給溝５２が後胴１２の軸心方向に沿って
複数形成されている。そして、このグリース供給溝５２
の前端部（図１にて左端部）は後胴１２の内部に開口す
るグリース注入口５３を有する注入管５４に連通してい
る。一方、後胴１２の段部４２に固定された第１テール
パッキン４５内にはグリース吐出管５５が挿嵌されてお
り、このグリース吐出管５５の基端部はグリース供給溝
５２の後端部に連通し、先端部にはグリース吐出口５６
が形成され、前後一対のテールパッキン４５，４６の間
の後胴１２の内部に開口している。なお、グリース注入
口５３には図示しないホースを介してグリース供給機と
してのグリースポンプが接続されている。

【００３０】このように構成されたシールド掘削機によ
って地盤を掘削してトンネルを構築するには、図３に示
すように、カッタ旋回モータ１７を駆動してカッタヘッ
ド１４を回転駆動させながら、各シールドジャッキ２４
を伸長することにより、その押し付け反力によって前胴
１１及び後胴１２を前方へ移動させる。すると、旋回す
るカッタヘッド１４のローラカッタ１５が岩盤をせん断
破壊して掘削する。そして、このローラカッタ１５の岩
盤掘削によって生じたずりはカッタヘッド１４の隙間か
らチャンバ室２２内に落下し、スクリューコンベヤ２３
によって外部に排出される。なお、この掘削時に各中折
ジャッキ２０を伸縮することで、前胴１１は後胴１２に
対して折れ曲がり、カッタヘッド１４の向きを変えてト
ンネルの掘削方向を変更することができる。

【００３１】そして、各シールドジャッキ２４を所定ス
トローク伸長すると、このシールドジャッキ２４の駆動
を停止し、このシールドジャッキ２４の何れか一つを縮
み方向に作動し、スプレッダ２５と既設のセグメントＳ
との間に空所を形成し、この空所にセグメントエレクタ
２６によって新しいセグメントＳを装着する。即ち、図
示しない台車によってトンネル内に搬入されたセグメン
トＳに対して、作業者はこのセグメントＳに図示しない
吊り金具を螺合する。そして、セグメントエレクタ２６
の揺動リンク機構３０によって吊り金具と連結ピン３１
とを位置合せして連結する。そして、セグメントＳを保
持した状態で回転リング２９を旋回することで、保持し
たセグメントＳをトンネル内壁面に沿って移動し、トン
ネル内壁面の所定の位置に組付ける。この繰り返しによ
ってトンネルを構築していく。

【００３２】このようなトンネル掘削作業中には、テー
ルシール装置４１によって後胴１２の後部から後胴１２
（掘削機本体）の内部への地下水や土砂などの漏洩が防
止されている。即ち、図１に示すように、掘削作業中、
グリースポンプによってグリースをグリース注入口５３
からグリース供給溝５２に供給し、このグリース供給溝
５２を介してグリース吐出口５６から吐出させている。
すると、各テールパッキン４５と４６の間に位置する後
胴１２とセグメントＳとの空間部にはグリースが充満
し、且つ、所定の圧力にて維持される。そのため、後胴
１２の後部からの水や土砂の侵入が防止されている。

【００３３】このように本実施例のテールシール装置４
１にあっては、トンネル掘削作業中に、後胴１２の後部
からの水や土砂の侵入を確実に防止することができ、グ
リース注入溝５２を後胴１２の板厚内に形成したこと
で、後胴１２（掘削機本体）の外径を拡大せずにグリー
ス注入通路を設けることができ、掘削抵抗となることは
なく良好にトンネル掘削作業を行うことができる。

【００３４】

【発明の効果】以上、実施例を挙げて詳細に説明したよ
うに、本発明のテールシール装置によれば、掘削機本体
の後部に既設のセグメント外周面に圧接する前後一対の
テールパッキンを装着すると共に、この掘削機本体内に
その軸方向に沿ってグリース注入通路を形成し、このグ
リース注入通路の一方を掘削機本体の内部に延設して端
部にグリース注入口を形成する一方、他方を前後一対の
テールパッキンの間まで延設して端部に掘削機本体の内
周面に開口するグリース吐出口を形成したので、掘削機
本体の外径を拡大せずにグリース注入通路を設けること
ができ、掘削機本体の後部からの水や土砂の侵入を確実
に防止できる。

【００３５】また、本発明のトンネル掘削機によれば、
筒状の掘削機本体を推進機構によって前進可能とし、こ
の掘削機本体の前部に多数のカッタが装着されたカッタ
ヘッドを回転自在に装着してカッタヘッド駆動機構によ
って駆動回転可能とすると共に掘削機本体の後部にセグ
メントエレクタを設け、また、掘削機本体の後部に既設
のセグメント外周面に圧接する前後一対のテールパッキ
ンを装着すると共に、掘削機本体内にその軸方向に沿っ
て一方が掘削機本体内に延設されてグリース注入口が形
成され、他方が各テールパッキンの間まで延設されて掘
削機本体の内周面に開口するグリース吐出口が形成され
たグリース注入通路を設けたので、トンネルを掘削時に
は、グリースがグリース注入通路によって前後一対のテ
ールパッキンの間の掘削機本体とセグメントとの空間部
に供給されることで、掘削機本体の後部からの水や土砂
の侵入を確実に防止することができ、また、このグリー
ス注入通路が掘削機本体内に形成されたことで、掘削機
本体の外径は拡大せずに推進抵抗となることはなく、そ
の結果、信頼性の向上及びトンネル掘削作業の作業効率
を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るテールシール装置を表
すシールド掘削機後部の断面図である。

【図２】テールパッキンの概略図である。

【図３】本実施例のテールシール装置が適用されたトン
ネル掘削機としてのシールド掘削機の断面図である。

【図４】従来のテールシール装置を表すシールド掘削機
後部の断面図である。

【図５】従来のテールパッキンの概略図である。

【符号の説明】

１１ 前胴（トンネル掘削機本体） １２ 後胴（トンネル掘削機本体） １４ カッタヘッド １５ ローラカッタ １７ カッタ旋回モータ ２４ シールドジャッキ ３６ セグメントエレクタ ４１ テールシール装置 ４５ 第１テールパッキン ４６ 第２テールパッキン ５２ グリース供給溝 ５３ グリース注入口 ５６ グリース吐出口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状をなす掘削機本体の後部に既設のセ
   グメント外周面に圧接する前後一対のテールパッキンが
   装着されると共に、前記掘削機本体内にその軸方向に沿
   ってグリース注入通路が形成され、該グリース注入通路
   の一方が該掘削機本体の内部に延設されて端部にグリー
   ス注入口が形成され、前記グリース注入通路の他方が前
   記前後一対のテールパッキンの間まで延設されて端部が
   前記掘削機本体の内周面に開口するグリース吐出口が形
   成されたことを特徴とするテールシール装置。
2. 【請求項２】 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前
   進させる推進機構と、前記掘削機本体の前部に回転自在
   に装着されたカッタヘッドと、該カッタヘッドを駆動回
   転するカッタヘッド駆動機構と、前記カッタヘッドの前
   面部に装着されたカッタと、前記掘削機本体の後部に装
   着されて既設のセグメント外周面に圧接する前後一対の
   テールパッキンと、前記掘削機本体内にその軸方向に沿
   って形成されて一方が該掘削機本体内に延設されて端部
   にグリース注入口が形成され、他方が前記前後一対のテ
   ールパッキンの間まで延設されて端部に前記掘削機本体
   の内周面に開口するグリース吐出口が形成されたグリー
   ス注入通路と、前記掘削機本体の後部に装着されて既設
   トンネル内に搬入されたセグメントを該既設トンネルの
   内壁面に組付けるセグメントエレクタとを具えたことを
   特徴とするトンネル掘削機。