(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
弧状の取付部と、これから一方方向に所定角度折曲して延出された弾性を有する支持部からなる上下一対の保護板と、該上下一対の保護板の間に配設されて先端部が前記弾性を有する支持部よりも前方に突出するワイヤブラシと、弧状をなして前記ワイヤブラシの基端部を挾持した前記上下一対の保護板の弧状の取付部を外側より挾持するケーシングとを具えると共に、前記上下一対の保護板は、一枚の平板を折曲することで取付部及び支持部が形成され、該支持部を前記折曲方向とほぼ直交する方向で切断して重ね合わせることで前記弧状の取付部及び前記弾性を有する支持部が形成されたことを特徴とする曲線テールシール。
【請求項２】
請求項１に記載の曲線テールシールにおいて、直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体の曲線部の内周側に設置されることを特徴とする曲線テールシール。
【請求項３】
直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、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手段と、前記掘削機本体の後部内周側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シールと、前記掘削機本体の後部に装着されてトンネル内に搬入されたセグメントを該トンネルの内壁面に組付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記テールシールとして請求項１に記載の曲線テールシールを有することを特徴とするトンネル掘削機。
【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の漏洩を防止するための曲線テールシール及びこの曲線テールシール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】
トンネル掘削機において、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、セ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１１に従来のテールシールを表すトンネル掘削機後部の断面、図１２にこのトンネル掘削機の背面視を示す。
【０００６】
図１１及び図１２に示すように、円筒状をなすスキンプレート001の後部にはその内周面に沿って前後一対のテールシール002，003が所定の間隔をもって装着されている。この一対のテールシール002，003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001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、この各テールシール002，003は、複数のワイヤブラシ004の基端部が束ねられると共に上保護板005と下保護板006によって挾持され、更に、コ字形状の押え板007に挾持されている。そして、この押え板007が取付ピン008によってスキンプレート001の内周面に固定されている。
【０００７】
また、スキンプレート001の外周面には内側にグリース供給溝009が形成されたカバー010が固定されており、このグリース供給溝009の前端部はスキンプレート001に形成されたグリース注入口011に連通し、後端部は前後一対のテールシール002，003の間に形成されたグリース吐出口012に連通している。なお、グリース注入口011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009を介してグリース吐出口012から吐出させる。すると、テールシール002，003の間に位置するスキンプレート001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001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】
ところで、トンネル掘削機によって掘削するトンネルはその使用目的に合わせた断面形状となっており、円形断面、楕円断面、矩形断面形状などがある。そのため、トンネル掘削機（スキンプレート001）は、これらの各トンネルの断面形状に合わせた形状となっており、上述した従来のテールシールにあっては、各断面形状のスキンプレート001の後部内周面に各テールシール002，003を装着していた。
【００１０】
従来のテールシールの各テールシール002，003は、図１２に示すように、幅方向（取付状態でスキンプレート001の周方向）に対しては直線的な平面となっている。そのため、大径のスキンプレート001には隣接するテールシール002，003同士の取付角度を変えることで、このテールシール002，003をスキンプレート001の内周面に周方向に沿わせ、ワイヤブラシ004をセグメントＳの外周面の周方向に沿ってほぼ均一に押し付けることができる。ところが、小径のスキンプレート001や矩形のスキンプレート001の角部に対しては隣接するテールシール002，003同士の取付角度が大きくなり、スキンプレート001の周方向でワイヤブラシ004の量にばらつきがでてしまう。すると、このワイヤブラシ004によるセグメントＳの外周面への押付力が周方向で異なり、特に、テールシール002，003の隣接部ではこの押付力の低下が著しく、ここからスキンプレート001の内部に水や土砂が侵入してしまう虞がある。
【００１１】
本発明はこのような問題を解決するものであって、掘削するトンネルの断面形状に拘らずに確実に防水することで信頼性の向上を図った曲線テールシール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曲線テールシールは、弧状の取付部と、これから一方方向に所定角度折曲して延出された弾性を有する支持部からなる上下一対の保護板と、該上下一対の保護板の間に配設されて先端部が前記弾性を有する支持部よりも前方に突出するワイヤブラシと、弧状をなして前記ワイヤブラシの基端部を挾持した前記上下一対の保護板の弧状の取付部を外側より挾持するケーシングとを具えると共に、前記上下一対の保護板は、一枚の平板を折曲することで取付部及び支持部が形成され、該支持部を前記折曲方向とほぼ直交する方向で切断して重ね合わせることで前記弧状の取付部及び前記弾性を有する支持部が形成されたことを特徴とするものである。
【００１３】
また、前記曲線テールシールにおいて、直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体の曲線部の内周側に設置されることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明のトンネル掘削機は、直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、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手段と、前記掘削機本体の後部内周側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シールと、前記掘削機本体の後部に装着されてトンネル内に搬入されたセグメントを該トンネルの内壁面に組付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記テールシールとして前記曲線テールシールを有することを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の一実施例に係る曲線テールシールの正面視、図２に図１のII−II断面、図３に曲線テールシールの平面視、図４に上保護板の斜視、図５にこの上保護板を展開した平面視、図６に下保護板の斜視、図７にこの下保護板を展開した平面視、図８に本実施形態のテールシール装置が適用されたトンネル掘削機の側断面概略、図９にこのトンネル掘削機の背面視、図１０に矩形断面のトンネル掘削機に本実施形態の曲線テールシールを装着したときの平面及び要部断面を示す。
【００１７】
図８及び図９に示すように、トンネル掘削機において、掘削機本体は矩形で隅部が弧状をなした筒形状となっており、互いに連結された前胴１１と後胴１２とから構成されている。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１４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。
【００１８】
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１１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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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１２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１２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。
【００２２】
更に、後胴１２の後部にはトンネルの掘削作業時に、この後胴１２のと既設セグメントＳとの間から掘削機内部への地下水等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。このテールシール装置４１は、後胴１２の内周直線部に装着された直線テールシール４２，４３と、後胴１２の内周曲線部に装着された曲線テールシール４４とから構成され、各テールシール４２，４３，４４は後胴１２の内周面に周方向に連続して並設されている。
【００２３】
ここで、曲線テールシール４４について詳細に説明する。この曲線テールシール４４は、図１乃至図３に示すように、複数のワイヤブラシ５１の基端部が束ねられると共に上保護板６１と下保護板７１によって挾持され、その基端部がコ字形状のケーシング８１に保持されて構成されている。そして、このケーシング８１が後胴１２の内周面に固定されている。
【００２４】
ワイヤブラシ５１は線状ワイヤの一端部が複数本束ねられたものであり、ここでは２束用いている。
【００２５】
上保護板６１は、図４及び図５に示すように、一枚の弾性を有する薄板を所定形状に形成し、基端の取付部６２に取付用孔６３を多数形成すると共に、取付部６２に対して支持部６４を区切るように両者の間に第１切断線６５を形成すると共に、支持部６４の中央部にこの第１切断線６５に交差する第２切断線６６を形成する。更に、取付部６２と支持部６４との間の第１切断線６５の両側にはこれと連続するように第１折曲線６７を形成すると共に、支持部６４に左右一対の第２及び第３折曲線６８，６９を形成する。そして、第１切断線６５及び第２切断線６６で切断された左右の支持部６４ａ，６４ｂを重ね合わせることで、取付用孔６３を有する取付部６２は弧状をなし、左右の支持部６４ａ，６４ｂが重なった支持部６４は弾性を有することとなり、取付部６２と支持部６４との間には隙間７０が形成される。
【００２６】
一方、下保護板７１もこの上保護板６１とほぼ同様の形状をなし、図６及び図７に示すように、一枚の弾性を有する薄板を所定形状に形成し、基端の取付部７２に取付用孔７３を多数形成すると共に、取付部７２に対して支持部７４を区切るように両者の間に第１切断線７５を形成すると共に、支持部７４の中央部にこの第１切断線７５に交差する第２切断線７６を形成する。更に、取付部７２と支持部７４との間の第１切断線７５の両側にはこれと連続するように第１折曲線７７を形成すると共に、支持部７２に左右一対の第２折曲線７８を形成する。そして、第１切断線７５及び第２切断線７６で切断された左右の支持部７４ａ，７４ｂを重ね合わせることで、取付用孔７３を有する取付部７２は弧状をなし、左右の支持部７４ａ，７４ｂが重なった支持部７４は弾性を有することとなり、取付部７２と支持部７４との間には隙間７９が形成される。
【００２７】
ケーシング８１は、図１乃至図３に示すように、各保護板６１，７１よりも厚い板を断面コ字形状でほぼ９０°に湾曲して形成しており、取付用孔８２が形成されている。
【００２８】
このように各構成部材が形成されると、ワイヤブラシ５１を上保護板６１と下保護板７１とで挟み込み、ワイヤブラシ５１の束ねられた基端部を各保護板６１，７１の取付部６２，７２で挾持した状態で、それぞれの左右の支持部６４ａ，６４ｂと７４ａ，７４ｂを重ね合わせることで、各取付部６２，７２を弧状とする。この状態で、ワイヤブラシ５１の基端部を挾持した各保護板６１，７１の取付部６２，７２をケーシング８１内に押し入れることで、このワイヤブラシ５１及び各保護板６１，７１がケーシング８１によって一体化された曲線テールシール４４が構成される。そして、固定ピン９１が各取付用孔６３，７３，８２を貫通して後胴１２の内周面に固着することで、この曲線テールシール４４が後胴１２の内周曲線部に装着される。
【００２９】
従って、この曲線テールシール４４は、後胴１２の内周曲線部に装着された状態で、弧状の取付部６２，７２から後方に延出して内方に折曲した弾性を有する支持部６４，７４を有し、各保護板６１，７１から突出したワイヤブラシ５１が既設セグメントＳの外周面に圧接している。この場合、各保護板６１，７１の左右の支持部６４ａ，６４ｂと７４ａ，７４ｂが重なり合っていることで、支持部６４，７４は弾性力を有し、ワイヤブラシ５１を既設セグメントＳの外周面に押し付けている。また、曲線テールシール４４の取付部６２，７２は、図１に詳細に示すように、中央の曲線領域Ａと左右の直線領域Ｂ，Ｃを有しており、各直線領域Ｂ，Ｃはこの曲線テールシール４４と隣接して後胴１２に装着される直線テールシール４２，４３と連続するように接触して配設する。
【００３０】
なお、テールシール装置４１の曲線テールシール４４について詳細に説明したが、直線テールシール４２，４３は従来のものとほぼ同様であり、図示しないが、複数束のワイヤブラシの基端部が上下一対の保護板のよって挾持された状態でケーシング内に装着されたものであり、各保護板は平坦な基端部に対して支持部が所定角度折曲して形成され、且つ、ケーシングは断面コ字形状で幅方向は直線状となっている。
【００３１】
このように構成されたトンネル掘削機によってトンネルを構築するには、図８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。
【００３２】
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。
【００３３】
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９に示すように、後胴１２の後部内周面において、４つの内周曲線部（隅部）には曲線テールシール４４が装着され、内周直線部には長さの異なる各直線テールシール４２，４３が装着され、各テールシール４２，４３，４４の間に隙間が空かないように連続して配設されている。この状態で掘削作業を行うと、後胴１２の内周直線部では各直線テールシール４２，４３が既設セグメントＳの外周面に圧接し、また、図１に示すように、後胴１２の内周曲線部では曲線テールシール４４のワイヤブラシ５１が各保護板６１，７１の弾性力によって既設セグメントＳの外周面に圧接しており、後胴１２の後部からの水や土砂の侵入が防止される。
【００３４】
このように本実施形態のテールシール装置４１にあっては、後胴１２の内周直線部では直線テールシール４２，４３を装着し、内周曲線部には曲線テールシール４４を配設することで、各テールシール４２，４３，４４が適正に既設セグメントＳの外周面に圧接することで、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、良好にトンネル掘削作業を行うことができる。
【００３５】
なお、上述の実施形態では、前胴１１と後胴１２で構成する掘削機本体が矩形で隅部が弧状をなす筒形状のものであって、この後胴１２の後部にテールシール装置４１を装着して説明したが、掘削機本体の形状はこの矩形に限定されるものではない。例えば、図１０に示すように、後胴１２が矩形で隅部が角形状をなす場合には、この隅部に補充部材９５を介して曲線テールシール４４を装着すればよい。また、この隅部の角度も９０°に限るものではない。
【００３６】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように、本発明の曲線テールシールによれば、弧状の取付部と、これから一方方向に所定角度折曲して延出された弾性を有する支持部からなる上下一対の保護板と、該上下一対の保護板の間に配設されて先端部が前記弾性を有する支持部よりも前方に突出するワイヤブラシと、弧状をなして前記ワイヤブラシの基端部を挾持した前記上下一対の保護板の弧状の取付部を外側より挾持するケーシングとを具えると共に、前記上下一対の保護板は、一枚の平板を折曲することで取付部及び支持部が形成され、該支持部を前記折曲方向とほぼ直交する方向で切断して重ね合わせることで前記弧状の取付部及び前記弾性を有する支持部が形成されたので、テールシール装置の装着する位置が曲面部であっても容易に装着することができ、しかも、弾性を有する支持部によってこのワイヤブラシが弾圧することで確実に防水することができ、信頼性の向上を図ることができる。また、各保持板に容易に弾性力を具備させることができ、装置の小型軽量化及びコストの低減を図ることができる。
【００３７】
また、本発明の曲線テールシールによれば、直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体の曲線部の内周側に設置されるので、直線テールシール及び曲線テールシールによって掘削機本体の内周側を連続してシールすることで、掘削機内部への浸水を確実に防止することができる。
【００３８】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、直線部と曲線部を有する矩形筒状断面の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、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手段と、前記掘削機本体の後部内周側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シールと、前記掘削機本体の後部に装着されてトンネル内に搬入されたセグメントを該トンネルの内壁面に組付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記テールシールとして前記曲線テールシールを有するので、トンネルを掘削時には、曲線テールシールの弾性を有する支持部によってワイヤブラシがセグメント内周面に弾圧することで、掘削するトンネルの断面形状に拘らず、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、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曲線テールシールの正面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】曲線テールシールの平面図である。
【図４】上保護板の斜視図である。
【図５】上保護板を展開した平面図である。
【図６】下保護板の斜視図である。
【図７】下保護板を展開した平面図である。
【図８】本実施形態のテールシール装置が適用されたトンネル掘削機の側断面概略図である。
【図９】トンネル掘削機の背面図である。
【図１０】矩形断面のトンネル掘削機に本実施形態の曲線テールシールを装着したときの要部断面図である。
【図１１】従来のテールシール装置を表すトンネル掘削機後部の断面図である。
【図１２】従来のトンネル掘削機の背面図である。
【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
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
４２，４３  直線テールシール
４４  曲線テールシール
６２，７２  取付部
６４，７４  支持部
５１  ワイヤブラシ
６１  上保護板
７１  下保護板
８１  ケーシング
【図１】
0003631873.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003631873.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003631873.tif 000008
【図８】
0003631873.tif 000009
【図９】
0003631873.tif 000010
【図１０】
0003631873.tif 000011
【図１１】
0003631873.tif 000012
【図１２】
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