(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機におけるスキンプレートの後端部に周方向に沿って固定され、セグメントの組み立てによる覆工の外周面に圧接されて、前記スキンプレートと前記覆工の外周面との隙間をシールするシールド掘進機のテールシールにおいて、
前記スキンプレートの後部側内周面に周方向に沿って開口させたリング状溝が１つもしくは複数個設けられ、前記リング状溝には内周面に止水機能を有するリング状テールパッキンが内周方向に摺動自在に嵌め込まれ、前記スキンプレート側には前記リング状テールパッキンをその内周が前記覆工の外周面に接触する方向に押圧する押圧手段が設けられ、かつ前記リング状テールパッキンには、その内周面に凹溝が形成され、該凹溝内に流動性シール材供給手段によって磁性を有する流動性シール材が供給させるとともに、該凹溝内に前記磁性を有する流動性シール材を存在させるための磁気発生装置が接続されていることを特徴とするシールド掘進機のテールシール。
【請求項２】
前記押圧手段は前記リング状溝内で前記リング状テールパッキンの外周面に圧力をかける流体圧供給系により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機のテールシール。
【請求項３】
複数個配置した前記リング状テールパッキン間に流動性シール材供給手段によって磁性を有する流動性シール材を供給させるとともに、該磁性を有する流動性シール材を前記リング状テールパッキン間に存在させるための磁気発生装置が備えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘進機のテールシール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機におけるスキンプレートの後端部内部にて組み立てられた覆工と、スキンプレートとの隙間をシールするシールド掘進機のテールシールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールド工法においては、シールド掘進機のテール部内面にて複数のセグメントをリング状に組み立てて覆工を延長させ、これに反力を取ってシールド掘進機を押し出しつつ掘進するようにしている。シールド掘進機内で組み立てられた覆工の外径は、シールド掘進機のスキンプレート内径より小さいため、施工状況に応じた隙間（以下、テールクリアランスと記す。）が生じている。
【０００３】
このためシールド掘進機のテール部では、このテールクリアランスから地下水や裏込め材等がシールド掘進機内に侵入するのを防止するため、図４及び図５に示すように、シールド掘進機１のスキンプレート２のテール部内面に、覆工３の外周面に摺接するテールシール４が設置されている。覆工３は、複数のセグメント５をリング状に組み立て形成されている。テールシール４は、一般に、円周方向に連続させたリング状のワイヤーブラシ６を２段〜３段に設置して形成されていて、地下水や裏込め材等がスキンプレート２と覆工３との間のテールクリアランス７からシールド掘進機１内に流入するのを防止するようになっている。
【０００４】
各ワイヤーブラシ６の進行方向の前面側には、図５に示すように保護バネ８が設置されると共に、隣接するワイヤーブラシ６，６間のスペースにはテールシールグリス９が充填されてる。図中１０は、覆工３の前端面に反力を取ってシールド掘進機を前進させたるためのシールドジャッキである。
【０００５】
このようなシールド掘進機１を用いたトンネル施工において、上下左右方向の曲線施工時には、図６に示すようにシールド掘進機１の掘進方向制御によって、シールド掘進機１の中心線方向Ｘ１と、その内部で組み立てられた覆工３の中心線方向Ｘ２との間に角度θを生じ、テールクリアランス７内において、覆工３の後端が円周方向のいずれかに偏ることとなるが、その偏りをテールシール４の弾力によって吸収し、その吸収許容範囲内にて曲線施工が可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の如き従来のシールド掘進機１においては、テールシール４の弾力による吸収許容範囲内にて曲線施工が可能となっているものであるが、掘進施工中にテールシールグリス９が漏出し、裏込め材がワイヤーブラシ６間に詰まり、テールシール４の吸収許容範囲が当初に比べて小さくなっていることが多く、予め設定された曲線施工に耐え得ない状態となり、無理に掘進作業を続行すると、シールド掘進機１の必要推進力の増加、覆工３やテールシール４の損傷等を招き、その結果、裏込め材や土砂や地下水のシールド掘進機１内への流入、テールシールグリス９の漏出等の問題点が生じる。
【０００７】
テールシール４の交換をするにしても、別途中間立坑を構築してその中で交換作業を行ったり、地盤改良を行った上で行わなければならず、多大な時間とコストがかかる上に、安全面からも、決して安全な作業とは言えない。
【０００８】
今後、さらなる長距離施工、即ち、立坑間の長さを長くして同一シールド掘進機１で長い距離の掘進を行う施工や、曲率半径を小さくした急曲線施工が求められると、テールシール４の破損、摩耗、交換が特に問題になってくる。
【０００９】
また、大深度、高水圧条件下での施工においては、ワイヤーブラシ６を三重配置して取り付けているが、この場合には、テールシール４部分が長くなり、その結果、シールド掘進機１の機長が長くなると共に、シールド掘進機１と覆工３との中心線方向の角度θの許容値が小さくなり、曲線施工に支障を来す等の問題点もある。
【００１０】
本発明の目的は、従来に比べて剛性部のシールド機長を短くすることができるシールド掘進機のテールシールを提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、スキンプレートと覆工との競りの問題を緩和できるシールド掘進機のテールシールを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、リング状テールパッキンと覆工との密着を良好に行わせることができ、またリング状テールパッキンの摩耗を防止できる半永久的なシールド掘進機のテールシールを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、シールド掘進機におけるスキンプレートの後端部に周方向に沿って固定され、セグメントの組み立てによる覆工の外周面に圧接されて、スキンプレートと覆工の外周面との隙間をシールするシールド掘進機のテールシールにおいて、スキンプレートの後部側内周面に周方向に沿って開口させてリング状溝が設けられ、該リング状溝には内周面に止水機能を有するリング状テールパッキンが内周方向に摺動自在に嵌め込まれ、スキンプレート側にはリング状テールパッキンをその内周が覆工の外周面に接触する方向に押圧する押圧手段が設けられ、かつ前記リング状テールパッキンには、その内周面に凹溝が形成され、該凹溝内に流動性シール材供給手段によって磁性を有する流動性シール材が供給させるとともに、該凹溝内に前記磁性を有する流動性シール材を存在させるための磁気発生装置が接続されていることにある。
【００１４】
このようにスキンプレートの後部側内周面に周方向に沿って開口させてリング状溝を設け、このリング状溝にリング状テールパッキンを内周方向に摺動自在に嵌め込み、スキンプレート側にはリング状テールパッキンをその内周が覆工の外周面に接触する方向に押圧する押圧手段を設けると、従来に比べて剛性部のシールド機長を短くすることができ、このためスキンプレートと覆工との競りの問題を緩和することができる。また、リング状テールパッキンはその内周面に存在するシール材により、リング状テールパッキンと覆工との間の微細なクリアランスを止水することができ、またリング状テールパッキンの摩耗を防止させることができる。
【００１５】
本発明における押圧手段は、リング状溝内でリング状テールパッキンの外周面に圧力をかける流体圧供給系により構成されていることが好ましい。このように構成すると、リング状テールパッキンを流体圧供給系から供給する流体圧により容易に覆工の外周面に接触させることができる。
【００１６】
また、複数個配置した前記リング状テールパッキン間に流動性シール材供給手段によって磁性を有する流動性シール材を供給させるとともに、該磁性を有する流動性シール材を前記リング状テールパッキン間に存在させるための磁気発生装置を備えることが好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明に係るシールド掘進機のテールシールにおける実施の形態の一例を示したものである。
【００１８】
本例のシールド掘進機のテールシールにおいては、シールド掘進機１のスキンプレート２の後部側内周面に周方向に沿って開口させたリング状溝１１が設けられている。このリング状溝１１には、内周面に止水機能を有するリング状テールパッキン１２が内周方向に摺動自在に嵌め込まれている。このリング状テールパッキン１２は、例えば、十分な剛性を有する鋼材、柔軟性を有するゴム材等の素材により構成されている。スキンプレート２内には、リング状テールパッキン１２の周面に接触してシールを行うＯリングよりなるシール手段１３が埋め込まれている。スキンプレート２側には、リング状テールパッキン１２をその内周が覆工３の外周面に接触する方向に押圧する押圧手段１４が設けられている。この押圧手段１４は、リング状溝１１内でリング状テールパッキン１２の外周面に圧力をかける流体圧を供給する流体圧供給系１５により構成されている。流体圧として本例では油圧を用い、流体圧供給系１５として本例では油圧通路がスキンプレート２内に設けられている。
【００１９】
リング状テールパッキン１２には、その内周面の凹溝１６に磁性を有する流動性シール材（以下磁性流体と記す）１７を供給する磁性流体供給手段１８が接続されているとともに、前記磁性流体を凹溝１６内に存在させる磁気発生装置（図示せず）が接続されている。
【００２０】
磁性流体としては、一例として、グリース状の粘性を有する高粘度流動性材料に磁鉄鉱粉末等の磁化性粉体を混合させたものを使用する。高粘度流動性材料としては、グリース等の油性材料の他、合成樹脂が使用できる。
【００２１】
磁性流体供給手段１８は、磁性流体１７を供給する非磁性のプラスチック等の配管により構成されている。
【００２２】
このようにスキンプレート２の後部側内周面に周方向に沿って開口させてリング状溝１１を設け、このリング状溝１１にリング状テールパッキン１２を内周方向に摺動自在に嵌め込み、スキンプレート２側にはリング状テールパッキン１２をその内周が覆工３の外周面に接触する方向に押圧する押圧手段１４を設けると、この押圧手段１４による押圧でリング状テールパッキン１２が中心方向に押し出され、その内周が覆工３の外周面に接触してシールを行うことになる。この状態で、リング状テールパッキン１２の内周の凹溝１６には、磁性流体供給手段１８により磁性流体１７が供給されて存在しているので、シールが一層良好に行われることになる。また、磁性流体１７は潤滑材としても作用し、リング状テールパッキン１２の内周面が覆工３の外周面に接触して摺動する際の該リング状テールパッキン１２の摩耗を抑制することができる。
【００２３】
本例のシールド掘進機のテールシールのように、スキンプレート２の後部側内周面に周方向に沿って設けたリング状溝１１にリング状テールパッキン１２を内周方向に摺動自在に嵌め込み、このリング状テールパッキン１２を押圧手段１４により覆工３の外周面に接触する方向に押圧すると、従来のシールド掘進機１に比べて剛性部のシールド機長を短くすることができ、このため曲線施工時におけるスキンプレート２と覆工３との競りの問題を緩和することができる。
【００２４】
また押圧手段１４を、リング状溝１１内でリング状テールパッキン１２の外周面に圧力をかける流体圧供給系１５により構成すると、リング状テールパッキン１２を流体圧供給系１５から供給する流体圧により容易に覆工３の外周面に接触させることができる。
【００２５】
またリング状テールパッキン１２に、その内周面に磁性流体１７を存在させる磁性流体供給手段１８と磁気発生装置（図示せず）を接続すると、このリング状テールパッキン１２はその内周面に存在する磁性流体１７により、リング状テールパッキン１２と覆工３との微細なクリアランスの止水を良好に行わせることができ、またリング状テールパッキン１２の摩耗を防止させることができる。
【００２６】
上記例では、スキンプレート２の後部側内周面にリング状テールパッキン１２を１個配置した例について示したが、このリング状テールパッキン１２は複数個並設することもできる。
【００２７】
また、図３に示すように複数個並設したリング状テールパッキン１２，１２間にも、磁気発生装置と流動性シール材供給手段１８を設置し、リング状テールパッキン間に磁性流体１７を充填してもよい。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るシールド掘進機のテールシールでは、スキンプレートの後部側内周面に周方向に沿って設けたリング状溝に内周面に止水機能を有するリング状テールパッキンを内周方向に摺動自在に嵌め込み、このリング状テールパッキンを押圧手段により覆工の外周面に接触する方向に押圧するので、従来のシールド掘進機に比べて剛性部のシールド機長を短くすることができ、このため曲線施工時のスキンプレートと覆工との競り問題を緩和することができる。
【００２９】
また押圧手段を、リング状溝内でリング状テールパッキンの外周面に圧力をかける流体圧供給系により構成すると、リング状テールパッキンを流体圧供給系から供給する流体圧により容易に覆工の外周面に接触させることができる。
【００３０】
また、リング状テールパッキンには、その内周面に凹溝が形成され、該凹溝内に流動性シール材供給手段によって磁性を有する流動性シール材が供給させるとともに、該凹溝内に前記磁性を有する流動性シール材を存在させるための磁気発生装置が接続させると、このリング状テールパッキンはその内周面に存在する磁性流体により、リング状テールパッキンと覆工との微細なクリアランスの止水を良好に行わせることができ、またリング状テールパッキンの摩耗を防止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機のテールシールにおける実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【図２】同上の要部の断面図である。
【図３】本発明の実施形態の他の例の要部拡大断面図である。
【図４】従来のシールド掘進機のテールシールを示す縦断面図である。
【図５】同上の要部拡大図である。
【図６】従来のシールド掘進機による曲線施工時におけるシールド掘進機の中心線方向と、その内部で組み立てられた覆工の中心線方向との間の角度を示す説明図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
２  スキンプレート
３  覆工
４  テールシール
５  セグメント
６  ワイヤーブラシ
７  テールクリアランス
８  保護バネ
９  テールシールグリス
１０  シールドジャッキ
１１  リング状溝
１２  リング状テールパッキン
１３  シール手段
１４  押圧手段
１５  流体圧供給系
１６  凹溝
１７  磁性流体（流動性シール材）
１８  磁性流体供給手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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