(57)【要約】【課題】シールド工法の施工途中において、スキンプレート内を的確に止水しながら、短時間且つ低コストで容易にテールシールの交換を行うことのできるシールド掘削機、及びシールド掘削機のテールシール交換方法を提供する。【解決手段】シールド掘削機のスキンプレート１４を、スキンプレート本体部１４ａとスライド部１４ｂとからなる二重筒構造とし、スキンプレート本体部１４ａの後端部近傍位置の内周側に、セグメントの外周側と摺動してセグメントとスキンプレート１４との間隙部Ｃをシールするテールシール１７，１７ｔを設け、スライド部１４ｂを後方側にスライドさせた際に、スライド部１４ｂがテールシール１７，１７ｔの位置よりも後方側に突出することで、スキンプレート１４が所定長さ伸長されたテール伸長部１４ｔが形成され、袋付きセグメント２２によって止水できるようにした。【選択図】　　　図７
2004060233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントが順次筒状に組み立てられていくシールド掘削機であって、
前記スキンプレートは、スキンプレート本体部と、該スキンプレート本体部の外周側に配置され且つ該スキンプレート本体部に対し前後方向にスライド可能とされたスライド部とからなる二重筒構造とされるとともに、前記スキンプレート本体部の後端部近傍位置の内周側に、前記セグメントの外周側と摺動して該セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールするテールシールが設けられ、前記スライド部を後方側にスライドさせた際に、該スライド部が前記テールシールの位置よりも後方側に突出することで、前記スキンプレートが所定長さ伸長されたテール伸長部が形成されることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントが順次筒状に組み立てられていくシールド掘削機であって、
前記スキンプレートは、スキンプレート本体部と、該スキンプレート本体部の内周側に配置され且つ該スキンプレート本体部に対し前後方向にスライド可能とされたスライド部とからなる二重筒構造とされるとともに、前記スライド部の後端部近傍位置の内周側に、前記セグメントの外周側と摺動して該セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールするテールシールが設けられ、
前記スライド部を前方側にスライドさせた際に、前記テールシールが前記スキンプレート本体部の後端部よりも前方側に没入することで、該テールシールよりも後方側の前記スキンプレート本体部の内周側が所定長さ露出されたテール露出部が形成されることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項３】
シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、
前記シールド掘削機として、前記スキンプレートを前記テールシールが設けられた位置から更に後方に所定長さ延出させたテール延出部を有するシールド掘削機を用い、
外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テールシールが前記シールセグメントの位置を通過するまで前記シールド掘削機を掘進させて、前記シール手段を前記テール延出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とするシールド掘削機のテールシール交換方法。
【請求項４】
シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、
前記シールド掘削機として、請求項１に記載のシールド掘削機を用い、
外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テールシールが前記シールセグメントの位置を通過するまで前記シールド掘削機を掘進させるとともに、前記スライド部を後方側にスライドさせ、前記シール手段を前記テール伸長部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とするシールド掘削機のテールシール交換方法。
【請求項５】
シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、
前記シールド掘削機として、請求項２に記載のシールド掘削機を用い、
前記スライド部を前方側にスライドさせた状態としておいて、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テール露出部の位置が前記シールセグメントの外周位置にくるまで前記シールド掘削機を掘進させて、前記シール手段を前記テール露出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とするシールド掘削機のテールシール交換方法。
【請求項６】
シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、
前記シールド掘削機として、請求項２に記載のシールド掘削機を用い、
前記スライド部を後方側にスライドさせた状態としておいて、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テール露出部の位置が前記シールセグメントの外周位置にくるまで前記シールド掘削機を掘進させるとともに、前記スライド部を前方側にスライドさせ、前記シール手段を前記テール露出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とするシールド掘削機のテールシール交換方法。
【請求項７】
前記シール手段は、前記シールセグメントの外周側に設けられ、充填剤が充填されることにより外側に向けて膨張する袋体とされていることを特徴とする請求項３〜６の何れかに記載のシールド掘削機のテールシール交換方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機、及びシールド掘削機のテールシール交換方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、シールド工法を施工するための、一般的なシールド掘削機の全体構成を示す概略側断面図である。このシールド掘削機１００は、地山に掘削孔を掘進するためのカッター１１１をシールド本体１１２の前方側に備えるとともに、シールド本体１１２から後方側に向けて筒状をなして延在するスキンプレート１１３を備えた構成となっている。
【０００３】
シールド本体１１２の内部又はスキンプレート１１３の内部には、推進ジャッキ１１４が周方向に複数備えられている。この推進ジャッキ１１４は、掘進軸線方向に伸縮することで、スキンプレート１１３の内側に順次組み立てられていくセグメント１２１を押圧し、その反力でシールド掘削機１００を掘進させるものである。この他にも、シールド本体１１２内部又はスキンプレート１１３内部には、掘削した土砂を後方に送るための搬送装置や、セグメントを所定形状に組み立てるエレクタ等といった、各種装置が備えられている。また、シールド本体１１２には、カッター１１１を首振り可能に支持するための首振り装置１１２ｆが設けられており、急曲線施工に容易に対応できるようになっている。
【０００４】
スキンプレート１１３は、シールド本体１１２と外形及び断面積が略同一となっている筒状体であって、シールド掘削機１００の外殻をなすものである。このスキンプレート１１３の内側に、セグメント１２１をリング状に組み立てていくとともに、これを順次筒状に連結していくことで、シールド掘削機１００の後方には、シールドトンネルが順次築造されていく。
【０００５】
スキンプレート１１３のテール部つまり後端近傍位置の内周側には、セグメント１２１の外周側に押圧されて、スキンプレート１１３の内周側とセグメント１２１の外周側との間隙部Ｃをシールするための、４段のテールシール１１５，１１５ｔが取り付けられている。これらテールシール１１５，１１５ｔは、シールド掘削機１００の掘進に伴ってセグメント１２１の外周側と摺動され、間隙部Ｃをシールしながら移動していく。そのため、掘削孔内に存在する水がスキンプレート１１３の内部に侵入してくることが防止され、スキンプレート１１３内の止水が行われるようになっている。
なお、テールシール１１５ｔよりも前方側で、少なくとも２リング分のセグメント２１を組み立てることができるように、スキンプレート１１３の長さが設定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
テールシールは、セグメントの外周面と常時摺動しているので、例えば、掘進が長距離になる場合のシールド工法の施工途中において摩耗、破損等すると、新たなテールシールに交換する必要がある。この交換時には、テールシールで止水を行うことができなくなるので、他の手段によって止水を行う必要がある。従来は、薬液注入等によってテール部の止水を行い、セグメントを解体した後にテールシールの交換を行っていた。或いは、非常用の緊急止水装置を一時的に用いることによりシールを行うこともあった。
【０００７】
薬液を使用する場合には、テールシール交換の度に薬液注入を行わなくてはならず、コストの高騰及び工程の増加を招いてしまうとともに、止水の確実性等にも問題があった。また、緊急止水装置を使用する場合には、複数回のテールシール交換への対応が困難であるとともに、最後段のテールシール（図１４の例ではテールシール１１５ｔ）の交換ができないといった問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、シールド工法の施工途中において、スキンプレート内を的確に止水しながら、短時間で且つ低コストで容易にテールシールの交換を行うことのできるシールド掘削機、及びシールド掘削機のテールシール交換方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントが順次筒状に組み立てられていくシールド掘削機であって、前記スキンプレートは、スキンプレート本体部と、該スキンプレート本体部の外周側に配置され且つ該スキンプレート本体部に対し前後方向にスライド可能とされたスライド部とからなる二重筒構造とされるとともに、前記スキンプレート本体部の後端部近傍位置の内周側に、前記セグメントの外周側と摺動して該セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールするテールシールが設けられ、前記スライド部を後方側にスライドさせた際に、該スライド部が前記テールシールの位置よりも後方側に突出することで、前記スキンプレートが所定長さ伸長されたテール伸長部が形成されることを特徴とする。
【００１０】
このように、テールシールの位置よりも後方側に突出するスライド部を備えるようにしているので、テールシールの交換時にのみスキンプレートをテールシールよりも伸長させて、このテール伸長部にセグメント側からシールを施すことで、スキンプレート内を止水して、テールシールの交換を行うことができる。そのため、通常のシールド工法施工時には、シールド掘削機の全長を従来通りの長さとしておくことができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントが順次筒状に組み立てられていくシールド掘削機であって、前記スキンプレートは、スキンプレート本体部と、該スキンプレート本体部の内周側に配置され且つ該スキンプレート本体部に対し前後方向にスライド可能とされたスライド部とからなる二重筒構造とされるとともに、前記スライド部の後端部近傍位置の内周側に、前記セグメントの外周側と摺動して該セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールするテールシールが設けられ、前記スライド部を前方側にスライドさせた際に、前記テールシールが前記スキンプレート本体部の後端部よりも前方側に没入することで、該テールシールよりも後方側の前記スキンプレート本体部の内周側が所定長さ露出されたテール露出部が形成されることを特徴とする。
【００１２】
このように、スキンプレート本体部の後端部近傍位置よりも前方側にテールシールを没入させるスライド部を備えるようにしているので、テールシールの交換時にのみテールシールをスキンプレート内に移動させ、その後方側のテール露出部にセグメント側からシールを施すことで、スキンプレート内を止水して、テールシールの交換を行うことができる。そのため、シールド掘削機の全長を従来通りの長さとしておくことができるとともに、スキンプレートの内側からスライド操作を容易に行うことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、前記シールド掘削機として、前記スキンプレートを前記テールシールが設けられた位置から更に後方に所定長さ延出させたテール延出部を有するシールド掘削機を用い、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テールシールが前記シールセグメントの位置を通過するまで前記シールド掘削機を掘進させて、前記シール手段を前記テール延出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とする。
【００１４】
このように、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントと、テールシールよりも後方側に延出するテール延出部を有するシールド掘削機とを用いて、テールシールよりも後方側の間隙部をシールするようにしているので、止水されたスキンプレート内で、テールシールを容易に短時間で交換することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、前記シールド掘削機として、請求項１に記載のシールド掘削機を用い、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テールシールが前記シールセグメントの位置を通過するまで前記シールド掘削機を掘進させるとともに、前記スライド部を後方側にスライドさせ、前記シール手段を前記テール伸長部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とする。
【００１６】
このように、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントと、テールシールよりも後方側に突出するスライド部を備えたシールド掘削機とを用いて、テールシールよりも後方側の間隙部をシールするようにしているので、テールシール交換時にのみシールド掘削機の全長を伸ばして、止水されたスキンプレート内で、テールシールを短時間で容易に交換することができる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、前記シールド掘削機として、請求項２に記載のシールド掘削機を用い、前記スライド部を前方側にスライドさせた状態としておいて、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テール露出部の位置が前記シールセグメントの外周位置にくるまで前記シールド掘削機を掘進させて、前記シール手段を前記テール露出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、シールド掘削機の後方側に備えられた筒状をなすスキンプレートの内側に、セグメントを順次筒状に組み立てていくとともに、前記スキンプレートの内周側に設けられたテールシールを前記セグメントの外周側と摺動させて、前記セグメントと前記スキンプレートとの間隙部をシールしながら前記シールド掘削機を掘進させていき、シールドトンネルを築造していくシールド工法の施工途中において、前記テールシールを交換する方法であって、前記シールド掘削機として、請求項２に記載のシールド掘削機を用い、前記スライド部を後方側にスライドさせた状態としておいて、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントを、前記テールシールよりも前方側で組み立て、前記テール露出部の位置が前記シールセグメントの外周位置にくるまで前記シールド掘削機を掘進させるとともに、前記スライド部を前方側にスライドさせ、前記シール手段を前記テール露出部に当接するように突出させて前記間隙部をシールした後に、前記テールシールを交換することを特徴とする。
【００１９】
このように、外側に突出するシール手段を備えたシールセグメントと、スキンプレート本体部の後端部近傍位置よりも前方側にテールシールを没入させるスライド部を備えたシールド掘削機とを用いて、テールシールよりも後方側の間隙部をシールするようにしているので、スキンプレート交換時にもシールド掘削機の全長を伸ばすことなく、止水されたスキンプレート内で、テールシールを短時間で容易に交換することができる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の何れかに記載のシールド掘削機のテールシール交換方法であって、前記シール手段は、前記シールセグメントの外周側に設けられ、充填剤が充填されることにより外側に向けて膨張する袋体であることを特徴とする。
【００２１】
このように、袋体を有するセグメントをシールセグメントとして用いるようにしているので、充填剤の充填量や注入圧によって、袋体の外側への突出量を制御できるので、簡易且つ的確に間隙部をシールすることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシールド掘削機、及びシールド掘削機のテールシール交換方法の第１乃至第３の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００２３】
［第１の実施形態］
先ず、第１の実施形態について、図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本実施形態において用いるシールド掘削機１Ａの全体構成を示す概略側断面図である。このシールド掘削機１Ａは、地山に掘削孔を掘進するためのカッター１１をシールド本体１２の前方側に備えるとともに、シールド本体１２から後方側に向けて筒状をなして延在するスキンプレート１３を備えた構成となっている。
【００２４】
シールド本体１２の内部又はスキンプレート１３の内部には、推進ジャッキ１６が周方向に複数備えられている。この推進ジャッキ１６は、掘進軸線方向に伸縮することで、スキンプレート１３の内側に順次組み立てられていくセグメント２１を押圧し、その反力でシールド掘削機１Ａを掘進させるものである。この他にも、シールド本体１２内部又はスキンプレート１３内部には、掘削した土砂を後方に送るための搬送装置や、セグメントを所定形状に組み立てるエレクタ等といった、各種装置が備えられている。
また、シールド本体１２には、カッター１１を首振り可能に支持するための首振り装置１２ｆが設けられており、急曲線施工に容易に対応できるようになっている。この首振り装置１２ｆは、急曲線施工への対応が特に必要ない場合には、設けられていなくともよい。
【００２５】
スキンプレート１３は、シールド本体１２と外形及び断面積が略同一となっている筒状体であって、シールド掘削機１Ａの外殻をなすものである。このスキンプレート１３の内側に、セグメント２１をリング状に組み立てていくとともに、これを順次筒状に連結していくことで、シールド掘削機１Ａの後方には、シールドトンネルが順次築造されていく。
【００２６】
スキンプレート１３の後方の内周側には、セグメント２１の外周側に押圧されて、スキンプレート１３の内周側とセグメント２１の外周側との間隙部Ｃをシールする、テールシールが取り付けられている。ここでは、テールシールを４段とし、前３段のテールシールを符号１７、最後段のテールシールを符号１７ｔとして、各々示している。これらテールシール１７，１７ｔは、シールド掘削機１Ａの掘進に伴ってセグメント２１の外周側と摺動され、間隙部Ｃをシールしながら移動していく。そのため、間隙部Ｃをシールして、掘削孔内に存在する水等がスキンプレート１３の内部に侵入してくることが的確に防止されるようになっている。また、テールシール１７，１７ｔとともに潤滑剤注入機構（図示省略）が設けられており、グリース等の潤滑剤を摺動部に注入して、テールシール１７，１７ｔが円滑に摺動できるようになっている。
【００２７】
なお、テールシール１７ｔの構成は、テールシール１７の構成とほぼ同一となっているが、周囲の水圧等の程度によっては、テールシール１７よりも若干大型として、より高いシール性能を確保できるようにしてもよい。また、テールシール１７，１７ｔを計４段設けるようにしているが、これに限定されるものではなく、周囲の水圧等の程度によって、段数は適宜変更可能である。
また、テールシール１７ｔよりも前方側で、少なくとも２リング分のセグメント２１を組み立てることができるように、スキンプレート１３の長さが設定されている。
【００２８】
このスキンプレート１３の、テールシール１７ｔが取り付けられている位置から更に後方側には、スキンプレート１３を所定長さ延出させたテール延出部１３ｔが形成されている。このテール延出部１３は、後述する袋付きセグメント２２を用いて、最後段のテールシール１７ｔよりも後方側をシール可能とするためのものである。すなわち、ここでいう「所定長さ」とは、袋付きセグメント２２によって間隙部Ｃをシールすることができるだけの長さであればよい。このようなテール延出部１３ｔが形成されているので、シールド掘削機１Ａの全長は、従来例において示したシールド掘削機１００の全長よりも、テール延出部１３ｔの分だけ長くなっている。
【００２９】
このシールド掘削機１Ａを用いて、シールド工法を施工し、シールドトンネルを築造していく。すなわち、スキンプレート１３の内側にセグメント２１を組み立ててセグメントリングを構成し、掘削孔内にシールドトンネルを築造していく。これとともに、推進ジャッキ１６によって、最前部に覆工されたセグメント２１を順次押圧していくことで、その反力によってシールド掘削機１Ａは掘進方向への推進力を得て、シールド掘削機１Ａを掘進させていく。すなわち、シールド掘削機１Ａが掘進するに従い、その後方側の掘削孔内は順次セグメント２１によって覆工されていき、シールドトンネルが築造されていく。このとき、テールシール１７，１７ｔによって間隙部Ｃはシールされているので、掘削孔内に存在する水がスキンプレート１３の内部に侵入してくることが防止されて、スキンプレート１１３内の止水が行われる。
【００３０】
このようなシールド工法の施工途中において、テールシール１７，１７ｔを、新たなテールシールに交換する場合の交換方法について、以下に説明する。
先ず、図２に示すように、少なくともテールシール１７ｔよりも前方側で、袋付きセグメント（シールセグメント）２２を組み立てる。この袋付きセグメント２２は、外形や大きさ等はセグメント２１とほぼ同一であるが、外周側に膨張する袋体（シール手段）２２ｂを備えた構成となっている点が、セグメント２１と異なっている。この袋付きセグメント２２には、内周側から袋体２２ｂ内にグラウト等の充填剤を注入・充填することができる注入孔（図示省略）が設けられている。
【００３１】
この袋付きセグメント２２は、セグメントと掘削孔内壁との間隙部（テールボイド）を区画するために従来から用いられている、袋付きセグメントと同様の構成となっている。すなわち本来は、内周側から袋体２２ｂに充填剤を充填して袋体２２ｂを膨張させ、掘削孔の内壁に当接・密着させて、テールボイドを掘進軸線方向に所定区間毎に区画するために用いられるものである。このように区画されたテールボイドに、モルタル等の裏込め材を注入充填して、地山の肌落ちによる地盤の緩みが防止される。このとき、テールボイドは短区間毎に区画されているので、各区画毎に高圧で裏込め材を注入することが可能となる。
【００３２】
袋付きセグメント２２の内周側から注入孔を介して袋体２２ｂにグラウトを充填して、膨脹した袋体２２ｂを地山に密着させるようにしているので、これら袋付きセグメント２２の袋体２によってテールボイドが軸線方向へ区画され、この区画されたテールボイドへの高圧での裏込め材の注入が可能となる。ここでは、袋体２２ｂを、テール延出部１３ｔの内側に当接・密着するまで膨張させることで、テール延出部１３ｔ内側の間隙部Ｃを区画する。
【００３３】
次に図３（ａ）に示すように、袋付きセグメント２２の前方側に、セグメント２１ａを組み立てる。このセグメント２１ａは、セグメント２１と同一構成であるが、推進ジャッキ１６によって押圧されるため、つまりシールド掘削機１Ａを推進させるために、一時的に組み立てられるものであって、シールドトンネルを築造するためのものではない。後述するように、シールド掘削機１Ａを所定位置まで推進させたら解体されるものであるので、敢えて符号を区別している。
そして、セグメント２１ａを推進ジャッキ１６で押圧して、テールシール１７ｔが袋付きセグメント２２の位置を通過するまでシールド掘削機１Ａを掘進させる。すなわち、テール延出部１３ｔが袋付きセグメント２２の外周側に位置するように、スキンプレート１３を前方側へと移動させる。
【００３４】
こうしておいて、袋体２２ｂ内に充填剤を注入・充填して袋体２２ｂを膨張させ、テール延出部１３ｔに当接・密着するように、外側に突出させる。こうすることで、間隙部Ｃはシールされ、掘削孔内に存在する水がスキンプレート１３の内部に侵入してくることが防止されて、スキンプレート１３内の止水が行われる。
【００３５】
そして、推進用のセグメント２１ａを解体し、スキンプレート１３の内側にテールシール１７，１７ｔ露出させて、スキンプレート１３内側から交換可能な状態とする。その後、図４（ａ）に示すように、テールシール１７，１７ｔを取り外して新たなテールシール１８，１８ｔを取り付ける。
【００３６】
これで、テールシール交換作業は終了したので、図４（ｂ）に示すように、袋付きセグメント２２の前側にセグメント２１を組み立てる。このとき、テールシール１８，１８ｔはセグメント２１の外周側に位置しているので、これらテールシール１８，１８ｔによって、間隙部Ｃはシールされる。
この後、再び通常のシールド工法の施工に戻り、シールドトンネルの築造を更に続けていく。
【００３７】
なお、間隙部Ｃを一時的にシールするために用いていた袋付きセグメント２２は、テールボイドを区画するためにそのまま用いることができる。すなわち、袋体２２ｂを更に膨張させて、掘削孔の内壁に当接・密着させれば、テールボイドを掘進軸線方向に多数の区間に区画することができ、これら各区間に裏込め材を高圧で充填することが可能となる。
【００３８】
本実施形態に係るシールド掘削機のテールシール交換方法においては、スキンプレート１３をテールシール１７ｔが設けられた位置から更に後方に所定長さ延出させたテール延出部１３ｔを有するシールド掘削機１Ａを用い、外側に突出する袋体２２ｂを備えた袋付きセグメント２２を、テールシール１７ｔよりも前方側で組み立て、テールシール１７ｔが袋付きセグメント２２の位置を通過するまでシールド掘削機１Ａを掘進させて、袋体２２ｂをテール延出部１３ｔに当接するように膨張・突出させて間隙部Ｃをシールした後に、テールシール１７，１７ｔをテールシール１８，１８ｔに各々交換するようにしている。このように、最後段のテールシール１７ｔよりも後方側の間隙部Ｃをシールするようにしているので、シールされたスキンプレート１３内で、テールシール１７，１７ｔを、短時間で容易に交換することができる。そのため、交換時間の短縮化及びコストの低廉化を図りつつ、全段のテールシールを的確に交換することができる。
【００３９】
また、テールボイドを複数に区画するために用いる、袋体２２ｂを有する袋付きセグメント２２を、間隙部Ｃをシールするためのセグメントとして用いるようにしているので、充填剤の充填量や注入圧によって、袋体２２ｂの外側への突出量を制御でき、簡易且つ的確に止水を行うことができる。そのため、止水を行わせるための特別な薬品や装置等を必要とせずに、袋付きセグメント２２を予め組み立てておいた位置で間隙部Ｃを的確にシールすることができ、シールド工法の施工途中においてテールシール１７，１７ｔを何度でも交換することができる。これにより、施工の安定化を図り、ひいては施工コストの低廉化を図ることができる。
【００４０】
［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態について、図５乃至図８を用いて説明する。
なお、本実施形態に係るシールド掘削機１Ｂは、上記第１の実施形態におけるシールド掘削機１Ａと比較して、スキンプレートの構成のみが異なっており、他の構成要素は同一である。そのため、上記シールド掘削機１Ａにおけると同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳しい説明は省略することとする。
【００４１】
図５は、本実施形態において用いるシールド掘削機１Ｂの全体構成を示す概略側断面図である。このシールド掘削機１Ｂは、地山を掘進するためのカッター１１をシールド本体１２の前方側に備えるとともに、筒状をなしてシールド本体１２から後方側に向けて延在するスキンプレート１４を備えた構成となっている。
【００４２】
スキンプレート１４は、シールド本体１２と外形及び断面積が略同一となっている筒状体であって、シールド掘削機１Ｂの外殻をなすものである。このスキンプレート１４は、スキンプレート本体部１４ａとスライド部１４ｂとからなる二重筒構造とされている。
スキンプレート本体部１４ａは、スキンプレート１４の主要部を構成するもので、シールド本体１２に一体的に固定されており、従来例において示したスキンプレート１１３と同様の長さを有している。
【００４３】
スキンプレート本体部１４ａの後端近傍位置の内周側には、セグメント２１の外周側に当接・密着されることで、スキンプレート１３の内周側とセグメント２１の外周側との間隙部Ｃをシールする、計４段のテールシール１７，１７ｔが取り付けられている。最後段のテールシール１７ｔは、スキンプレート本体部１４ａの後端部近傍に位置するように設けられている。すなわち、テールシール１７ｔよりも前方側で、少なくとも２リング分のセグメント２１を組み立てることができるように、スキンプレート本体部１４ａの長さが設定されている。
【００４４】
スライド部１４ｂは、スキンプレート本体部１４ａ後部の外周側に配置されるとともに、スキンプレート本体部１４ａに対し前後方向にスライド可能とされた筒状体である。このスライド部１４ｂは、通常のシールド工法施工時には、前方側にスライドされており、その後端部がスキンプレート本体部１４ａの後端部にほぼ重なるように位置した状態で、ボルト等によってスキンプレート本体部１４ａと連結固定されている。すなわちスライド部１４ｂは、通常時にはスキンプレート本体部１４ａ後部の外周側に収納された状態となっているので、通常時のシールド掘削機１Ｂの全長は、従来例において示したシールド掘削機１００の全長と略同一となっている。
【００４５】
スライド部１４ｂは、後方側にスライドさせた際に、スキンプレート本体部１４ａの後端部から後方側へと突出する。すなわち、スライド部１４ｂが、最後段のテールシール１７ｔが取り付けられている位置よりも後方側へと突出することで、スキンプレート１４は、後方側に所定長さ伸長された状態となる。このように、所定長さ伸長された部分である「テール伸長部」を、符号１４ｔとして図示している。このテール伸長部１４ｔは、袋付きセグメント２２を用いて、最後段のテールシール１７ｔよりも後方側をシール可能とするためのものであって、ここでいう「所定長さ」とは、袋付きセグメント２２によって間隙部Ｃをシールすることができるだけの長さであればよい。
なお、スキンプレート本体部１４ａとスライド部１４ｂとは、互いに厚さ方向にほぼ隙間無く密接配置された状態でスライドするようになっており、摺動部分の止水性は確保されるようになっている。
【００４６】
こうしたシールド掘削機１Ｂを用いたシールド工法の施工途中において、テールシール１７，１７ｔが摩耗、破損等して、新たなテールシールに交換する必要がある場合の交換方法について、以下に説明する。
先ず、図６に示すように、少なくともテールシール１７ｔよりも前方側で、袋付きセグメント２２を組み立てる。またその前方側に、推進用のセグメント２１ａを組み立てておく。
【００４７】
次に図７（ａ）に示すように、テールシール１７ｔが袋付きセグメント２２の位置を通過するまでシールド掘削機１Ｂを掘進させるとともに、スライド部１４ｂを後方側にスライドさせる。すなわち、テール伸長部１４ｔが袋付きセグメント２２の外周側に位置する状態とする。
【００４８】
そして、図７（ｂ）に示すように、袋体２２ｂ内にグラウトを注入・充填して袋体２２ｂを膨張させ、テール伸長部１４ｔに当接・密着するように、外周側に突出させる。こうすることで、テールシール１７，１７ｔによって間隙部Ｃはシールされ、掘削孔内に存在する水がスキンプレート１４の内部に侵入してくることが防止されて、スキンプレート１４内の止水が行われる。
【００４９】
こうしておいて、推進用のセグメント２１ａを解体し、スキンプレート１３の内側にテールシール１７，１７ｔを露出させて、スキンプレート１３内側から交換可能な状態とする。すなわち、テールシール１７，１７ｔを取り外し、新たなテールシール１８，１８ｔを取り付ける。
【００５０】
これで、テールシール交換作業は終了したので、袋付きセグメント２２の前側にセグメント２１を組み立てる。このとき、テールシール１８，１８ｔはセグメント２１の外周側に位置しているので、これらテールシール１８，１８ｔによって、間隙部Ｃはシールされる。すなわち、テールシール交換作業の間に間隙部Ｃをシールするために用いていたテール伸長部１４ｔは不要となるので、スライド部１４ｂを前方側にスライドさせて通常時の状態に戻して、シールド掘削機１Ｂの全長を元に戻す。
この後、再び通常のシールド工法の施工に戻り、シールドトンネルの築造を更に続けていく。
【００５１】
本実施形態に係るシールド掘削機１Ｂにおいては、スキンプレート１４を、スキンプレート本体部１４ａと、その外周側に配置されたスライド部１４ｂとからなる二重筒構造とするとともに、スキンプレート本体部１４ａの後端部近傍位置の内周側にテールシール１７，１７ｔを設け、スライド部１４ａを後方側にスライドさせた際に、スライド部１４ｂがテールシール１７，１７ｔの位置よりも後方側に突出することで、スキンプレート１４が所定長さ伸長されたテール伸長部１４ｔが形成されるようにしている。
【００５２】
また、本実施形態に係るシールド掘削機のテールシール交換方法においては、シールド掘削機１Ｂを用い、外側に突出する袋体２２ｂを備えた袋付きセグメント２２を、テールシール１７ｔよりも前方側で組み立て、テールシール１７ｔが袋付きセグメント２２の位置を通過するまで前記シールド掘削機１Ｂを掘進させるとともに、スライド部１４ｂを後方側にスライドさせ、袋体２２ｂをテール伸長部１４ｔに当接するように膨張・突出させて間隙部Ｃをシールした後に、テールシール１７，１７ｔをテールシール１８，１８ｔに各々交換するようにしている。
【００５３】
このように、スライド部１４ｂを後方側にスライドさせ、テール伸長部１４ｔを形成することで間隙部Ｃをシールするようにしているので、テールシール１７，１７ｔの交換時にのみテール伸長部１４ｔを形成することができ、テールシール１７，１７ｔの交換時間の短縮化及びコストの低廉化を図りつつ、全段のテールシールを的確に交換することができる。そのため、通常時にはシールド掘削機１Ｂの全長を長くすることなく、急曲線施工にも容易に対応可能とすることができ、多様な施工に柔軟に対応させることができるので、更に施工の安定化を図り、施工コストの低廉化を図ることができる。
【００５４】
また、スキンプレート本体部１４ａとスライド部１４ｂとを、互いに厚さ方向にほぼ隙間無く密接配置した状態でスライドさせるようにしているので、テール伸長部１４ｔの形成時にスライド部１４ｂの内側に裏込め材等が入り込んだとしても、スライド部１４ｂを収納させれば裏込め材等を除去することができる。そのため、困難な作業である裏込め材等の除去作業を不要とすることができる。
【００５５】
［第３の実施形態］
次に、第３の実施形態について、図９乃至図１３を用いて説明する。
なお、本実施形態に係るシールド掘削機１Ｃは、上記第１の実施形態におけるシールド掘削機１Ａと比較して、スキンプレートの構成のみが異なっており、他の構成要素は同一である。そのため、上記シールド掘削機１Ａにおけると同一の構成要素については同一の符号を付して、その詳しい説明は省略することとする。
【００５６】
図９は、本実施形態において用いるシールド掘削機１Ｃの全体構成を示す概略側断面図である。このシールド掘削機１Ｃは、地山を掘進するためのカッター１１をシールド本体１２の前方側に備えるとともに、筒状をなしてシールド本体１２から後方側に向けて延在するスキンプレート１５を備えた構成となっている。
【００５７】
スキンプレート１５は、シールド本体１２と外形及び断面積が略同一となっている筒状体であって、シールド掘削機１Ｃの外殻をなすものである。このスキンプレート１５は、スキンプレート本体部１５ａとスライド部１５ｂとからなる二重筒構造とされている。
スキンプレート本体部１５ａは、スキンプレート１５の主要部を構成するもので、シールド本体１２に一体的に固定されており、従来例において示したスキンプレート１１３と同様の長さを有している。すなわち、テールシール１７ｔよりも前方側で、少なくとも２リング分のセグメント２１を組み立てることができるように、スキンプレート本体部１５ａの長さが設定されている。
【００５８】
スライド部１５ｂは、スキンプレート本体部１５ａ後部の内周側に配置されるとともに、スキンプレート本体部１５ａに対し前後方向にスライド可能とされた筒状体である。このスライド部１５ｂは、通常のシールド工法施工時には、後方側にスライドされており、その後端部がスキンプレート本体部１５ａの後端部にほぼ重なるように位置した状態で、ボルト等によってスキンプレート本体部１５ａと連結固定されている。
【００５９】
スライド部１５ｂ後部の内周側には、セグメント２１の外周側に当接・密着されることで、スキンプレート１３の内周側とセグメント２１の外周側との間隙部Ｃをシールする、計４段のテールシール１７，１７ｔが取り付けられている。最後段のテールシール１７ｔは、スライド部１５ｂの後端部近傍に位置するように設けられている。
【００６０】
このスライド部１５ｂは、前方側にスライドさせた際に、スキンプレート本体部１５ａ内のシールド本体１２側に没入する。すなわち、スライド部１５ｂが、スキンプレート本体部１５ａの後端部の位置よりも前方側へと没入することで、テールシール１７ｔよりも後方側のスキンプレート本体部１５ａの内周側が、所定長さ露出された状態となって、テール露出部１５ｔが形成される。すなわちスライド部１５ｂは、通常時には、スキンプレート本体部１５ａの後端部近傍位置の内周側に位置しており、後方側に突出することはない。このため、シールド掘削機１Ｃの全長は、従来例において示したシールド掘削機１００の全長と略同一となっている。
なお、スキンプレート本体部１５ａとスライド部１５ｂとは、互いに厚さ方向にほぼ隙間無く密接配置された状態でスライドするようになっており、摺動部分の止水等は確保されるようになっている。
【００６１】
こうしたシールド掘削機１Ｃを用いたシールド工法の施工途中において、テールシール１７，１７ｔが摩耗、破損等して、新たなテールシールに交換する必要がある場合の交換方法について、以下に説明する。
先ず、図１１に示すように、少なくともテールシール１７ｔよりも前方側で、袋付きセグメント２２を組み立てる。なおこの図においては、スライド部１５ｂを前方側にスライドさせた状態としておいて、袋付きセグメント２２をテールシール１７ｔよりも前方側で組み立てるようにしているが、これに限定されるものではない。図示は省略するが、スライド部１５ｂを後方側にスライドさせた状態、つまり通常時の状態としておいて、袋付きセグメント２２をテールシール１７ｔよりも前方側で組み立て、その後スライド部１５ｂを前方側にスライドさせるようにしてもよい。すなわち、スキンプレート１５内の止水が行われるのであれば、順序は問わない。
【００６２】
次に、図１２（ａ）に示すように、袋付きセグメント２２の前方側に、推進用のセグメント２１ａを組み立てて、テール露出部１５ｔの位置が袋付きセグメント２２の位置にくるまでシールド掘削機１Ｃを掘進させる。すなわち、テール露出部１５ｔが袋付きセグメント２２の外周側に位置する状態とする。
【００６３】
そして、図１２（ｂ）に示すように、袋体２２ｂ内にグラウトを注入・充填して袋体２２ｂを膨張させ、テール露出部１５ｔに当接・密着するように外周側に突出させる。こうすることで、テールシール１７，１７ｔによって間隙部Ｃはシールされ、掘削孔内に存在する水がスキンプレート１５の内部に侵入してくることが防止されて、スキンプレート１５内の止水が行われる。
【００６４】
こうしておいて、図１２（ｃ）に示すように、推進用のセグメント２１ａを解体し、スキンプレート１５の内側にテールシール１７，１７ｔを露出させて、スキンプレート１５内側から交換可能な状態とする。すなわち、テールシール１７，１７ｔを取り外し、新たなテールシール１８，１８ｔを取り付ける。
【００６５】
これで、テールシール交換作業は終了したので、袋付きセグメント２２の前側にセグメント２１を組み立てる。このとき、テールシール１８，１８ｔはセグメント２１の外周側に位置しているので、これらテールシール１８，１８ｔによって、間隙部Ｃはシールされる。すなわち、テールシール交換作業の間に間隙部Ｃをシールするために用いていたテール露出部１４ｔは不要となるので、シールド掘削機１Ｃを掘進させながら、スライド部１４ｂを後方側にスライドさせて通常時の状態に戻し、テールシール１７ｔを元の位置、つまりスキンプレート１５後端部近傍の位置に戻す。
この後、再び通常のシールド工法の施工に戻り、シールドトンネルの築造を更に続けていく。
【００６６】
本実施形態に係るシールド掘削機１Ｃにおいては、スキンプレート１５を、スキンプレート本体部１５ａと、その内周側に配置されたスライド部１５ｂとからなる二重筒構造とするとともに、スライド部１５ｂの後端部近傍位置の内周側にテールシール１７ｔを設け、スライド部１５ｂを前方側にスライドさせた際に、テールシール１７ｔがスキンプレート本体部１５ａの後端部よりも前方側に没入することで、テールシール１７ｔよりも後方側のスキンプレート本体部１５ａの内周側が所定長さ露出されたテール露出部１５ｔが形成されるようにしている。
【００６７】
また、本実施形態に係るシールド掘削機のテールシール交換方法においては、シールド掘削機１Ｃを用い、スライド部１５ｂを前方側にスライドさせた状態としておいて、外側に突出する袋体２２ｂを備えた袋付きセグメント２２を、テールシール１７ｔよりも前方側で組み立て、テール露出部１５ｔが袋付きセグメント２２の外周位置にくるまでシールド掘削機１Ｃを掘進させて、袋体２２ｂをテール露出部１５ｔに当接するように膨張・突出させて間隙部Ｃをシールした後に、テールシール１７，１７ｔをテールシール１８，１８ｔに各々交換するようにしている。
あるいは、スライド部１５ｂを通常時の状態としておいて、袋付きセグメント２２をテールシール１７ｔよりも前方側で組み立て、テール露出部１５ｔの位置が袋付きセグメント２２の外周位置にくるまでシールド掘削機１Ｃを掘進させるとともに、スライド部１５ｂを前方側にスライドさせて、袋体２２ｂをテール露出部１５ｔに当接するように膨張・突出させて間隙部Ｃをシールした後に、テールシール１７，１７ｔをテールシール１８，１８ｔに各々交換するようにしている。
【００６８】
このように、スライド部１５ｂを前方側にスライドさせ、テール露出部１５ｔを形成することで間隙部Ｃをシールするようにしているので、シールド掘削機１Ｃの全長を長くすることなく、テールシール１７，１７ｔの交換を行うことができる。そのため、急曲線施工にも容易に対応可能とすることができるとともに、急曲線施工の途中においても全段のテールシールを容易且つ的確に交換することができるので、更に多様な施工に柔軟に対応させることができる。
【００６９】
また、スキンプレート本体部１５ａの内側に位置する部材である、スライド部１５ｂをスライド可能としているので、スキンプレート１５の内側からスライド操作を容易に行うことができ、施工性をより向上させるとともに、修理や点検等も容易に行うことができる。
【００７０】
更に、スキンプレート本体部１５ａとスライド部１５ｂとを、互いに厚さ方向にほぼ隙間無く密接配置した状態でスライドさせるようにしているので、テール露出部１５ｔの形成時にその内側に裏込め材等が入り込んだとしても、スライド部１５ｂを後方側にスライドさせれば、裏込め材等を除去することができる。そのため、困難な作業である裏込め材等の除去作業を不要とすることができる。
【００７１】
なお、上記各実施形態においては、スキンプレートとセグメントとの間隙部をシールするために袋付きセグメントを用いるようにしているが、間隙部をシールすることのできるシール手段を備えたものであれば、他の形態のセグメントを用いても差し支えない。例えばシール手段を、セグメントの外周側に回動可能に取り付けた複数の板状体とし、シール時にはこれら板状体を外側に回動・突出させて、スキンプレート内周側に当接させるような構成としてもよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、上記の如き構成を採用しているので、シールド工法の施工途中において、スキンプレート内を的確に止水しながら、短時間で且つ低コストで容易にテールシールの交換を行うことのできるシールド掘削機、及びシールド掘削機のテールシール交換方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態において用いるシールド掘削機を示す概略側断面図である。
【図２】図１に示したシールド掘削機における、スキンプレートのテール突出部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図３】図２の続きの図であって、スキンプレートのテール突出部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図４】図３の続きの図であって、スキンプレートのテール突出部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態において用いるシールド掘削機を示す概略側断面図である。
【図６】図５に示したシールド掘削機における、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図７】図６の続きの図であって、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図８】図７の続きの図であって、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態において用いるシールド掘削機を示す概略側断面図である。
【図１０】図９に示したシールド掘削機における、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図１１】図１０の続きの図であって、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図１２】図１１の続きの図であって、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図１３】図１２の続きの図であって、スキンプレートのスライド部の近傍位置を拡大して示す概略側断面図である。
【図１４】従来のシールド掘削機の一例を示す概略側断面図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ　シールド掘削機
１１　カッター
１２　シールド本体
１３，１４，１５　スキンプレート
１３ｔ　テール延出部
１４ａ，１５ａ　スキンプレート本体部
１４ｂ，１５ｂ　スライド部
１４ｔ　テール伸長部
１５ｔ　テール露出部
１６　推進ジャッキ
１７，１７ｔ　テールシール
１８，１８ｔ　テールシール
２１，２１ａ　セグメント
２２　袋付きセグメント（シールセグメント）
２２ｂ　袋体（シール手段）
【図１】
2004060233.tif 000003
【図２】
2004060233.tif 000004
【図３】
2004060233.tif 000005
【図４】
2004060233.tif 000006
【図５】
2004060233.tif 000007
【図６】
2004060233.tif 000008
【図７】
2004060233.tif 000009
【図８】
2004060233.tif 000010
【図９】
2004060233.tif 000011
【図１０】
2004060233.tif 000012
【図１１】
2004060233.tif 000013
【図１２】
2004060233.tif 000014
【図１３】
2004060233.tif 000015
【図１４】
2004060233.tif 000016