(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主カッタを有する主掘削機本体と、該主掘削機本体の側方に嵌合して副カッタを有する副掘削機本体と、前記主掘削機本体に対して前記副掘削機本体を側方に移動可能とする拡幅機構と、前記主掘削機本体及び前記副掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記主掘削機本体と前記副掘削機本体の嵌合部に前後方向に沿って装着されたサイドシールと、前記主掘削機本体の後部に周方向に沿って装着された主テールシールと、前記副掘削機本体の後部に周方向に沿って装着された副テールシールとを具え、前記サイドシールの後端部と、前記主掘削機本体及び前記副掘削機本体のうちの外側に嵌合する掘削機本体に装着された前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部とを重合密着させたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールをゴム製とする一方、前記主テールシール及び前記副テールシールを金属製ワイヤブラシとし、前記各シールを複数列配設してその間に潤滑剤を充填することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】
請求項２記載のトンネル掘削機において、前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部を湾曲して前記サイドシールの後端部と重合密着し、前記主テールシールあるいは前記副テールシールの直線部はトンネル構造体の外壁面に圧接する一方、前記サイドシールの後端部に重合密着する前記湾曲部は前記副テールシールあるいは前記主テールシールの外壁面に圧接することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】
請求項２記載のトンネル掘削機において、前記複数列のサイドシールに囲繞された第１空間部と、前記複数列の主テールシールあるいは前記副テールシールに囲繞された第２空間部との間に仕切り部材を設け、前記第１空間部にグリースを充填する一方、前記第２空間部に繊維を含有したグリースを充填することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項５】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールは、前記主掘削機本体と前記副掘削機本体の前嵌合部と上嵌合部と下嵌合部とに連続して装着されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項６】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールは、前記主掘削機本体あるいは前記副掘削機本体の一方に固定される基端部と、該基端部から延出して前記主掘削機本体あるいは前記副掘削機本体の他方に圧接するリップ部と、該リップ部に前記サイドシールの長手方向に所定間隔で形成された切欠部とを有することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項７】
請求項６記載のトンネル掘削機において、前記リップ部における前記サイドシールの長手方向に所定間隔で開口する開口部を形成し、前記切欠部と前記開口部とは千鳥状に位置することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項８】
請求項１または２記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールの後端部と前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部は保持板を介して重合密着し、該サイドシール及び該保持板の後端面に前記主テールシールあるいは前記副テールシールが圧接することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項９】
請求項１または２記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールは二又形状のリップ部を有し、該リップ部の後端部と前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部はインフレートシールを介して重合密着することを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項１０】
請求項９記載のトンネル掘削機において、前記サイドシールと前記主テールシールあるいは前記副テールシールを複数列配設し、該各サイドシール同士は第１インフレートシールを介して密着すると共に、該サイドシールと前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部は第２インフレートシールを介して重合密着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、地下自動車道路や地下鉄道などに使用する拡幅トンネルを掘削形成するトンネル掘削機、特にそのシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、筒状の掘削機本体の前部にカッタヘッドが回転自在に装着されると共に、この掘削機本体の後部にシールドジャッキ及びセグメントエレクタが装着されて構成されている。従って、このカッタヘッドを駆動モータによって旋回させながら、シールドジャッキによって掘削機本体を前進させることで、前方の地盤を掘削してトンネルを掘削形成し、エレクタ装置によってこの掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けてトンネルを構築することができる。
【０００３】
ところで、トンネルとして、例えば、地下に構築される自動車用高速道路は、分岐路や出口路のために途中で車線が増加したり、減少したりするため、この自動車用高速道路に使用するトンネルを掘削する場合、トンネル掘削断面形状を掘削途中で幅方向に広くしたり、狭くしたりする必要がある。また、地下鉄では、線路の途中に駅が設けられるため、この地下鉄に使用するトンネルを掘削する場合にあっても、同様にトンネル掘削断面形状を掘削途中で幅方向に変化させる必要がある。
【０００４】
このようなトンネル掘削断面形状を掘削途中で幅方向に変更する、所謂、拡幅式のシールド掘削機として、出願人は、例えば、特願平１０−６２６４７号（特開平１１−２５６９８０号）「トンネル掘削機及び掘削方法」として既に出願している。この出願のシールド掘削機は、主カッタ機構を有する主掘削機本体の両側にそれぞれ副カッタ機構を有する副掘削機本体を配設し、拡幅ジャッキにより主掘削機本体に対して副掘削機本体を側方へ旋回可能とし、矩形のトンネル掘削断面形状を途中で幅方向に広くしたり、狭くしたりすることができるようにしたものである。
【０００５】
一般的なシールド掘削機では、掘削機本体の内側でエレクタ装置がリング状にセグメントを組み立ててトンネルを形成するため、掘削機本体の後端部に周方向に沿って無端のテールシールを設け、トンネル掘削中にはこのテールシールを既設セグメントの外壁面に圧接してシールすることで、外部から掘削機本体内部への泥土や泥水の浸入を防止している。
【０００６】
しかし、上述した拡幅式のトンネル掘削機では、主掘削機本体に対して副掘削機本体が側方に移動して拡幅可能であるため、主掘削機本体と各副掘削機本体との嵌合部にシール部材が必要になり、また、各掘削機本体の後端部に無端のテールシールを設けることはできない。そこで、出願人は、例えば、特願平１０−２９０４０３号（特開２０００−１２０３８３号）「トンネル掘削機」では、各副掘削機本体に主掘削機本体と圧接する側部シールを設け、その側部シールに主掘削機本体の後端部の縦壁部に圧接する後部シールを一体に設ける一方、主掘削機本体及び各副掘削機本体の後端部にそれぞれ金属ブラシ製の主副テールシールを設け、各テールシール同士を重なり合わせている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、拡幅式のトンネル掘削機では、主掘削機本体に対して副掘削機本体が側方に移動するとき、外部から作用する土圧の変化や作動時の機械的あるいは電気的な誤差などにより、主掘削機本体と副掘削機本体との嵌合部の前後隙間量や上下隙間量が変化する。すると、上述したシール構造では、副掘削機本体に装着された後部シールが主掘削機本体の縦壁部から離間してここに隙間が生じる虞があり、十分なシール性を確保することができない。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、拡幅トンネルを掘削可能なトンネル掘削機にてシール性を向上することで機内への浸水を確実に防止することができるトンネル掘削機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】
上述の目的を達成するための請求項１の発明のトンネル掘削機は、主カッタを有する主掘削機本体と、該主掘削機本体の側方に嵌合して副カッタを有する副掘削機本体と、前記主掘削機本体に対して前記副掘削機本体を側方に移動可能とする拡幅機構と、前記主掘削機本体及び前記副掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記主掘削機本体と前記副掘削機本体の嵌合部に前後方向に沿って装着されたサイドシールと、前記主掘削機本体の後部に周方向に沿って装着された主テールシールと、前記副掘削機本体の後部に周方向に沿って装着された副テールシールとを具え、前記サイドシールの後端部と、前記主掘削機本体及び前記副掘削機本体のうちの外側に嵌合する掘削機本体に装着された前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部とを重合密着させたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールをゴム製とする一方、前記主テールシール及び前記副テールシールを金属製ワイヤブラシとし、前記各シールを複数列配設してその間に潤滑剤を充填することを特徴としている。
【００１２】
請求項３の発明のトンネル掘削機では、前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部を湾曲して前記サイドシールの後端部と重合密着し、前記主テールシールあるいは前記副テールシールの直線部はトンネル構造体の外壁面に圧接する一方、前記サイドシールの後端部に重合密着する前記湾曲部は前記副テールシールあるいは前記主テールシールの外壁面に圧接することを特徴としている。
【００１３】
請求項４の発明のトンネル掘削機では、前記複数列のサイドシールに囲繞された第１空間部と、前記複数列の主テールシールあるいは前記副テールシールに囲繞された第２空間部との間に仕切り部材を設け、前記第１空間部にグリースを充填する一方、前記第２空間部に繊維を含有したグリースを充填することを特徴としている。
【００１４】
請求項５の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールは、前記主掘削機本体と前記副掘削機本体の前嵌合部と上嵌合部と下嵌合部とに連続して装着されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項６の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールは、前記主掘削機本体あるいは前記副掘削機本体の一方に固定される基端部と、該基端部から延出して前記主掘削機本体あるいは前記副掘削機本体の他方に圧接するリップ部と、該リップ部に前記サイドシールの長手方向に所定間隔で形成された切欠部とを有することを特徴としている。
【００１６】
請求項７の発明のトンネル掘削機では、前記リップ部における前記サイドシールの長手方向に所定間隔で開口する開口部を形成し、前記切欠部と前記開口部とは千鳥状に位置することを特徴としている。
【００１７】
請求項８の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールの後端部と前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部は保持板を介して重合密着し、該サイドシール及び該保持板の後端面に前記主テールシールあるいは前記副テールシールが圧接することを特徴としている。
【００１８】
請求項９の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールは二又形状のリップ部を有し、該リップ部の後端部と前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部はインフレートシールを介して重合密着することを特徴としている。
【００１９】
請求項１０の発明のトンネル掘削機では、前記サイドシールと前記主テールシールあるいは前記副テールシールを複数列配設し、該各サイドシール同士は第１インフレートシールを介して密着すると共に、該サイドシールと前記主テールシールあるいは前記副テールシールの端部は第２インフレートシールを介して重合密着することを特徴としている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
図１に本発明の第１実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の概略であって図４のＩ部平面視、図２に図１のII−II断面、図３に副掘削機本体に装着されたサイドシールと副テールシールとの重合部を表す概略、図４に本実施形態の掘削機を表す概略、図５に図４のＶ−Ｖ断面を示す。
【００２２】
図４及び図５に示すように、本実施形態のトンネル掘削機１０において、主掘削機本体１１は前壁部１１ａと上下壁部１１ｂ，１１ｃとからなって横断面が矩形形状をなし、前壁部１１ａに前方の地盤を掘削する主カッタ機構１２が装着されている。この主掘削機本体１１の掘進方向両側部には左右の副掘削機本体１３，１４が外側に嵌合している。この副掘削機本体１３，１４はほぼ同様の構成をなし、前壁部１３ａ，１４ａと上下壁部１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃとからなって横断面が半円形状をなし、各前壁部１３ａ，１４ａに前方の地盤を掘削する副カッタ機構１５，１６が装着されている。そして、主掘削機本体１１と左右の副掘削機本体１３，１４との間には拡幅機構としての複数の拡幅ジャッキ１７，１８が架設されており、主掘削機本体１１に対して左右の副掘削機本体１３，１４がそれぞれ独立して側方へ移動可能となっている。
【００２３】
また、主掘削機本体１１及び副掘削機本体１３，１４は後部に推進ジャッキとしてのシールドジャッキ１９，２０，２１が装着されており、この各シールドジャッキ１９，２０，２１を伸長して既設のセグメント（あるいは鋼殻）Ｓへの押付反力により主掘削機本体１１及び副掘削機本体１３，１４を前進させることができる。更に、主掘削機本体１１及び各副掘削機本体１３，１４の後部にはそれぞれ既設トンネルの内壁面にセグメントを組付けるエレクタ装置２２，２３，２４がそれぞれ装備（図示では一つ）されている。
【００２４】
そして、主掘削機本体１１と各副掘削機本体１３，１４との嵌合部にて、外側に嵌合した副掘削機本体１３，１４の上下壁部１３ｂ，１３ｃ，１４ｂ，１４ｃの内周面には前後方向に沿ってサイドシール３１，３２が装着されている。一方、主掘削機本体１１の後端部の内周面には周方向に沿って主テールシール３３が装着されている。また、各副掘削機本体１３，１４の後端部の内周面には周方向に沿って副テールシール３４，３５が装着されている。そして、副掘削機本体１３，１４にて、サイドシール３１，３２の後端部と各副テールシール３４，３５の端部とが所定長さだけ重合して密着している。
【００２５】
以下、このサイドシール３１，３２、主テールシール３３、副テールシール３４，３５について詳細に説明するが、主掘削機本体１１に対して左右の副掘削機本体１３，１４の嵌合部はほぼ同様の構造であるため、ここでは、主掘削機本体１１と右副掘削機本体１３の上嵌合部、つまり、サイドシール３２、主テールシール３３、副テールシール３５などについて説明する。
【００２６】
図１乃至図３、図５に示すように、サイドシール３２はゴム（ニトリルゴム、ウレタンゴム、シリコンゴムなど）製の２本のリップシール４１ａ，４１ｂであって、副掘削機本体１４の内壁面に押え金具４２により固定される基端部４３と、この基端部４３から斜めに延出して主掘削機本体１１の外壁面に圧接するリップ部４４とを有している。そして、このリップシール４１ａ，４１ｂは主掘削機本体１１の前壁部１１ａ及び上下壁部１１ｂ，１１ｃと副掘削機本体１４の前壁部１４ａ及び上下壁部１４ｂ，１４ｃとの間にコ字状に連続し、２列に平行をなして固定されている。
【００２７】
また、主テールシール３３は多数の金属ブラシ４５の基部が押え板４６により束ねられた金属製ワイヤブラシシール４７ａ，４７ｂであって、主掘削機本体１１の後端部内面に周方向に沿って２列に平行をなして固定されており、各金属製ワイヤブラシシール４７ａ，４７ｂの間の空間部４８には繊維を含有したグリースが所定圧力にて注入されている。一方、副テールシール３５は多数の金属ブラシ４９の基部が押え板５０により束ねられた金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂであって、副掘削機本体１４の後端部内面に周方向に沿って２列に平行をなして固定されている。
【００２８】
この副テールシール３５を構成する各金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂは、端部が前方に湾曲してサイドシール３２を構成する各リップシール４１ａ，４１ｂと所定長さＬだけ重合して密着しており、両者が圧接した状態で装着されている。そして、各リップシール４１ａ，４１ｂに囲繞された第１空間部５２と、各金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂに囲繞された第２空間部５３との間にはゴム製の仕切り部材５４が取付けられ、第１空間部５２にグリースが充填される一方、第２空間部５３に繊維を含有したグリースが所定圧力にて注入されている。
【００２９】
従って、副掘削機本体１４に装着されたサイドシール３２（リップシール４１ａ，４１ｂ）が主掘削機本体１１の外壁面に圧接することで、主掘削機本体１１と副掘削機本体１４との側方嵌合部をシールできる。一方、主掘削機本体１１に装着された主テールシール３３（金属製ワイヤブラシシール４７ａ，４７ｂ）が既設セグメントＳの外壁面に圧接することで、主掘削機本体１１と既設セグメントＳとの後方嵌合部をシールできる。また、副掘削機本体１４に装着された副テールシール３５（金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂ）のうちの直線部Ｗｓはブラシ長が長くなって既設セグメントＳの外壁面に圧接することで、副掘削機本体１４と既設セグメントＳとの後方嵌合部をシールでき、湾曲部Ｗｃが主掘削機本体１１の外壁面に圧接することで、主掘削機本体１１と副掘削機本体１４との後方嵌合部をシールできる。
【００３０】
また、サイドシール３２（リップシール４１ａ，４１ｂ）の後端部に副テールシール３５（金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂ）の前方に湾曲した端部が重合密着することで、サイドシール３２と副テールシール３５とのシール連結部をシールできる。更に、主テールシール３３の金属製ワイヤブラシシール４７ｂに副テールシール３５の金属製ワイヤブラシシール５１ａが押圧すること、主テールシール３３と副テールシール３５とのシール隙間をシールできる。
【００３１】
ここで、上述した本実施形態のトンネル掘削機１０によるトンネルの掘削作業について説明する。
【００３２】
図４に示すように、掘削当初、前後の拡幅ジャッキ１７，１８を収縮して副掘削機本体１３，１４を主掘削機本体１１側に移動し、この主掘削機本体１１と２つの副掘削機本体１３，１４で構成する掘削機本体の幅を狭くしておく。そして、主カッタ機構１２及び副カッタ機構１５，１６を回転駆動しながら、複数のシールドジャッキ１９，２０，２１を伸長させると、主掘削機本体１１及び各副掘削機本体１３，１４が既設セグメントＳからの反力により一体となって前進し、各カッタ機構１２，１５，１６が前方の地盤を掘削してトンネルを形成する。
【００３３】
そして、シールドジャッキ１９，２０，２１が所定ストローク伸長して各掘削機本体１１，１３，１４が所定距離掘進してトンネルを掘削すると、シールドジャッキ１９，２０，２１の何れか一つを縮み方向に作動し、既設セグメントＳとの間に空所を形成し、この空所に各エレクタ装置２２，２３，２４によって新しいセグメントＳを装着し、隣接する既設セグメントＳ同士を連結することでリング状に組み付けていく。この繰り返しにより所定長さのトンネルを構築する。
【００３４】
このように縮幅トンネルを所定距離構築し、トンネル幅を拡大した拡幅トンネルを掘削する位置の所定距離手前までくると、副カッタ機構１５，１６に装着された図示しないコピーカッタにより側方の地盤を掘削しながら拡幅ジャッキ１７，１８を伸長することで掘削するトンネル幅を拡大していく。そして、トンネル幅が所定の幅まで拡大すると、拡幅ジャッキ１７，１９を停止し、この状態で前述と同様に掘削作業を行う。すると、縮幅トンネルから連続した拡幅トンネルが構築される。
【００３５】
この主掘削機本体１１に対する副掘削機本体１３，１４の拡幅時には、図１及び図２に示すように、副掘削機本体（１３）１４はサイドシール（３１）３２、副テールシール（３４）３５が主掘削機本体１１の外面に摺接しながら、また、各テールシール３３，３４，３５が既設セグメントＳの外壁面に摺接しながら側方に移動することとなり、掘削機本体１１，１３，１４の各嵌合部やセグメントＳとの嵌合部からの水や土砂の侵入を確実に防止できる。また、サイドシール（３１）３２の後端部に副テールシール（３４）３５の前方湾曲部が重合密着すると共に、主テールシール３３に副テールシール（３４）３５が押圧することとなり、各シールの連結部や隙間が確実にシールされ、内部への水や土砂の侵入を確実に防止できる。
【００３６】
このように本実施形態のトンネル掘削機１０にあっては、主掘削機本体１１の側方に副掘削機本体１３，１４を嵌合して拡幅ジャッキ１７，１８により側方に移動可能に構成し、各副掘削機本体１３，１４の側部にサイドシール３１，３２（リップシール４１ａ，４１ｂ）を装着して主掘削機本体１１との嵌合部をシールする一方、主掘削機本体１１の後端部に周方向に沿う主テールシール３３（金属製ワイヤブラシシール４７ａ，４７ｂ）を装着すると共に、各副掘削機本体１３，１４の後端部に周方向に沿う副テールシール３４，３５（金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂ）を装着し、サイドシール３１，３２の後端部と各副テールシール３４，３５の端部とを所定長さＬだけ重合して密着させている。
【００３７】
従って、ゴム製のリップシール４１ａ，４１ｂの後端部に金属製のワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂが常時重合密着することとなり、サイドシール３１，３２と副テールシール３４，３５とのシール連結部を確実にシールできる。また、主テールシール３３に副テールシール３５が押圧することとなり、主掘削機本体１１と副掘削機本体１３，１４とのシール隙間を確実にシールできる。その結果、主掘削機本体１１に対して副掘削機本体１３，１４が拡幅動作し、この主掘削機本体１１と副掘削機本体１３，１４との嵌合部の前後隙間量や上下隙間量が変化しても、サイドシール３１，３２がリップシール４１ａ，４１ｂであるため、その隙間変化量に応じて弾性変形して追従すると共に、サイドシール３１，３２の後端部が副テールシール３４，３５の端部に常時重合密着することで、十分なシール性を確保することができる。
【００３８】
また、サイドシール３１，３２、主テールシール３３、副テールシール３４，３５をそれぞれ２列配設してその間にグリースを所定圧をもって注入したことで、サイドシール３１，３２と主掘削機本体１１、副テールシール３４，３５と主掘削機本体１１、各テールシール３３，３４，３５と既設セグメント、主テールシール３３と副テールシール３４，３５との摩擦抵抗が油性により低減され、摩耗や損傷を防止できると共に、密着度が高められて止水性能を向上できる。この場合、サイドシール３１，３２と副テールシール３４，３５とは異なる材質のシールではあるが、所定長さＬだけ重合すると共に２列配設してグリースを注入することで両者は隙間なく密着してシールが連続することとなり、水や土砂の浸入を確実に防止することができる。
【００３９】
更に、サイドシール３１，３２の各リップシール４１ａ，４１ｂに囲繞された第１空間部５２と、副テールシール３４，３５の各金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂに囲繞された第２空間部５３との間には仕切り部材５４を取付け、第１空間部５２にグリースを充填する一方、第２空間部５３に繊維を含有したグリースを所定圧力にて注入したことで、金属製ワイヤブラシシール５１ａ，５１ｂのワイヤブラシの隙間にグリースに含有した繊維が入り込んで止水性能が向上する一方、リップシール４１ａ，４１ｂに対しては低コストなグリースだけでよく、両グリースの混合を防止してコストを低減できる。
【００４０】
図６に本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたサイドシールの平面視、図７に図６のVII−VII断面、図８に本発明の第３実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の概略、図９に図８のIX−IX断面、図１０に本発明の第４実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の断面、図１１に本発明の第５実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の平面視、図１２に図１１のXII−XII断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４１】
第２実施形態のトンネル掘削機において、図６及び図７に示すように、サイドシール６１はゴム製のリップシールであって、副掘削機本体１４の内壁面に押え金具６２により固定される基端部６３と、この基端部６３から斜めに延出する傾斜部６４と、この傾斜部６４の先端部に形成されて主掘削機本体１１の外壁面に圧接するリップ部６５とを有している。そして、このリップ部６５はその先端部に長手方向、つまり、各掘削機本体１１，１３，１４の上下嵌合部では前後方向、前嵌合部では上下方向に一定間隔で切欠部６６が形成されると共に、開口部６７が形成されており、この切欠部６６と開口部６７とは千鳥状に位置している。なお、切欠部６６や開口部６７は薄肉部であってもよい。
【００４２】
従って、主掘削機本体１１と副掘削機本体１４との前及び上下の嵌合部に装着されたサイドシール６１は、リップ部６５に切欠部６６及び開口部６７が形成されたことで長手方向に十分な弾性量が確保されることとなり、主掘削機本体１１に対して副掘削機本体１３，１４が拡幅動作し、両者の嵌合部の前後隙間量や上下隙間量が変化しても、その隙間変化量に応じてサイドシール６１が弾性変形しながら主掘削機本体１１の外壁面に適正に押圧するため、外部から掘削機本体内部への泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。
【００４３】
第３実施形態のトンネル掘削機において、図８及び図９に示すように、サイドシール７１の後端部と副テールシール３５の端部が保持板７２を介して重合密着し、サイドシール７１及び保持板７２の後端部に副テールシール３５が圧接している。
【００４４】
即ち、サイドシール７１は基端部４３からリップ部４４が斜めに延出したリップシール４１ａであって、副掘削機本体１４に押え金具４２により固定されている。保持板７２はリップシール４１ａの側面に押圧密着するように副掘削機本体１４に内壁面に固着されており、主掘削機本体１１の外壁面との間に所定隙間が設けられている。一方、副テールシール３５は金属製ワイヤブラシシール５１ａであって、副掘削機本体１４の後端部内面に周方向に沿って固定されており、端部が前方に湾曲して保持板７２と所定長さだけ重合して密着しており、リップシール４１ａと保持板７２とワイヤブラシシール５１ａは互いに圧接した状態で装着されている。また、このワイヤブラシシール５１ａは保持板７２に重合する手前の部分から後方、あるいはその部分だけが厚く構成され、保持板７２と主掘削機本体１１との隙間を閉塞するように、サイドシール７１及び保持板７２の後端面に圧接している。
【００４５】
従って、副掘削機本体１４にて、サイドシール７１と副テールシール３５の連結部では、リップシール４１ａとワイヤブラシシール５１ａが保持板７２を挟んで圧接した状態で装着されおり、ゴム製のリップシール４１ａ及び金属製のワイヤブラシシール５１ａは適正な状態に保持され、外圧による過大な変形を防止することができる。そのため、サイドシール７１（リップシール４１ａ）及び副テールシール３５（ワイヤブラシシール５１ａ）は両者の重合部であっても、主掘削機本体１１の外壁面を適正に押圧するため、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。そして、ワイヤブラシシール５１ａが保持板７２と主掘削機本体１１との隙間を閉塞するように、サイドシール７１及び保持板７２の後端部に圧接しており、シール連結部の隙間からの浸水も防止することができる。
【００４６】
第４実施形態のトンネル掘削機において、図１０に示すように、サイドシール８１は二又形状のリップ部を有し、副テールシール３５の端部とインフレートシール８２を介して重合密着している。
【００４７】
即ち、サイドシール８１はゴム製のリップシール８３であって、副掘削機本体１４の内壁面に押え金具８４，８５により固定される基端部８６と、この基端部８５から二又状に延出して主掘削機本体１１の外壁面に圧接する一対のリップ部８７，８８とを有している。一方、副テールシール３５は金属製ワイヤブラシシール５１ａであって、副掘削機本体１４の後端部内面に周方向に沿って固定されており、端部が前方に湾曲してリップシール４１ａとラップしている。また、副掘削機本体１４に内壁面にワイヤブラシシール５１ａの上部を押圧するように保持部材８９が押え金具９０により固着されている。そして、リップシール８３のリップ部８８とワイヤブラシシール５１ａとの間にはインフレートシール８２が介装されており、インフレートシール８２の中空部９１には図示しない流体（エアまたは油）供給源に連結された流体供給管９２が連結されている。そして、流体供給管９２から中空部９１に流体圧が供給されることで、インフレートシール８２が膨張し、リップシール４１ａのリップ部８８とワイヤブラシシール５１ａを押圧している。
【００４８】
従って、副掘削機本体１４にて、サイドシール８１と副テールシール３５の連結部では、リップシール８３とワイヤブラシシール５１ａが膨張したインフレートシール８２を挟んで押圧された状態となっており、ゴム製のリップシール８３及び金属製のワイヤブラシシール５１ａは適正な状態に保持され、外圧による過大な変形を防止することができる。そのため、サイドシール８１（リップシール８２）及び副テールシール３５（ワイヤブラシシール５１ａ）は両者の重合部であっても、インフレートシール８２と共に主掘削機本体１１の外壁面を適正に押圧するため、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。そして、インフレートシール８２は主掘削機本体１１を圧接しているため、リップシール８３とワイヤブラシシール５１ａとの間に隙間が発生することはない。
【００４９】
上述した第２、第３、第４実施形態において、サイドシール３１，３２、各テールシール３３，３４，３５を１列のみ説明したが、実際には２列配設され、第１実施形態と同様にその間にグリースが注入されている。
【００５０】
第５実施形態のトンネル掘削機において、図１１及び図１２に示すように、サイドシール101は二又形状のリップ部を有する２列のリップシール102，103により構成され、各リップシール102，103の後端部が第１インフレートシール104を介して密着すると共に、リップシール102と副テールシール３５の端部が第２インフレートシール105を介して重合密着している。
【００５１】
即ち、各リップシール102，103は副掘削機本体１４の内壁面に押え金具106，107によりそれぞれ固定される基端部108，109と、各基端部108，109から二又状に延出して主掘削機本体１１の外壁面に圧接する一対のリップ部110，111、112，113とを有している。一方、副テールシール３５は金属製ワイヤブラシシール５１ａであって、副掘削機本体１４の後端部内面に周方向に沿って固定されており、端部がリップシール102に近接している。
【００５２】
そして、リップシール102，103（リップ部111、112）の後端部の間に第１インフレートシール104が介装されており、第１インフレートシール104の中空部114には図示しない流体（エアまたは油）供給源に連結された流体供給管115が連結されている。また、リップシール102のリップ部113とワイヤブラシシール５１ａとの間には第２インフレートシール105が介装されており、第２インフレートシール105の中空部116には図示しない流体（エアまたは油）供給源に連結された流体供給管117が連結されている。そして、各流体供給管115，116から中空部114，116に流体圧が供給されることで、第１、第２インフレートシール104，105が膨張し、各リップシール102，103のリップ部111、112，113とワイヤブラシシール５１ａを押圧している。
【００５３】
従って、副掘削機本体１４にて、サイドシール101と副テールシール３５の連結部では、リップシール102，103及びワイヤブラシシール５１ａがそれぞれ膨張したインフレートシール104，105を挟んで押圧された状態となっており、ゴム製のリップシール102，103及び金属製のワイヤブラシシール５１ａは適正な状態に保持され、外圧による過大な変形を防止することができる。そのため、サイドシール101（リップシール102，103）及び副テールシール３５（ワイヤブラシシール５１ａ）は両者の重合部であっても、インフレートシール104，105と共に主掘削機本体１１の外壁面を適正に押圧するため、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。そして、インフレートシール104，105は主掘削機本体１１を圧接しているため、リップシール102，103とワイヤブラシシール５１ａとの間に隙間が発生することはない。
【００５４】
なお、上述の実施形態では、主掘削機本体１１の両側に副掘削機本体１３，１４を移動自在に設けたが、主掘削機本体１１の左右のいずれか一方のみに副掘削機本体１３（１４）を移動自在に設けてもよい。また、上述の実施形態では、主掘削機本体１１の側部の外側に副掘削機本体１３，１４を嵌合してトンネル掘削機１０を構成し、副掘削機本体１３，１４の内面にサイドシールと副テールシールを連続して設けたが、主掘削機本体１１の側部の内側に副掘削機本体１３，１４を嵌合してトンネル掘削機１０を構成し、主掘削機本体１１の内面にサイドシールと主テールシールを連続して設けてもよい。
【００５５】
【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請求項１の発明のトンネル掘削機によれば、主カッタを有する主掘削機本体の側方に副カッタを有する副掘削機本体を嵌合して拡幅機構により主掘削機本体に対して副掘削機本体を側方に移動可能とすると共に、推進ジャッキによって各副掘削機本体を前進可能とし、主掘削機本体と副掘削機本体の嵌合部に前後方向に沿ってサイドシールを装着する一方、主掘削機本体の後部に周方向に沿って主テールシールを装着すると共に、副掘削機本体の後部に周方向に沿って副テールシールを装着し、サイドシールの後端部と、主掘削機本体及び副掘削機本体のうちの外側に嵌合する掘削機本体に装着されたテールシールの端部とを重合密着させたので、掘削途中でトンネル幅を変更するために副掘削機本体が主掘削機本体に対して側方移動して両者の嵌合部の隙間量が変化しても、サイドシールと主テールシールあるいは副テールシールとは隙間なく連続して掘削機本体あるいは副掘削機本体に摺接するため、掘削機本体内部への浸水を確実に防止して防水性の向上を図ることができる。
【００５６】
また、請求項２の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールをゴム製とする一方、主テールシール及び副テールシールを金属製ワイヤブラシとし、各シールを複数列配設してその間に潤滑剤を充填したので、潤滑剤により各シールと各掘削機本体及びトンネル構造体との摩擦抵抗がり低減され、各シールの摩耗や損傷を防止することができると共に、密着度が高められて止水性能を向上することができる。
【００５８】
また、請求項３の発明のトンネル掘削機によれば、主テールシールあるいは副テールシールの端部を湾曲してサイドシールの後端部と重合密着し、主テールシールあるいは副テールシールの直線部をトンネル構造体の外壁面に圧接する一方、サイドシールの後端部に重合密着する湾曲部を副テールシールあるいは主テールシールの外壁面に圧接したので、主掘削機本体に対して副掘削機本体が側方移動して両者の嵌合位置が変化しても、テールシールは適正に圧接して外部からの泥水や泥土の浸入を防止することができる。
【００５９】
また、請求項４の発明のトンネル掘削機によれば、複数列のサイドシールに囲繞された第１空間部と、複数列の主テールシールあるいは副テールシールに囲繞された第２空間部との間に仕切り部材を設け、第１空間部にグリースを充填する一方、第２空間部に繊維を含有したグリースを充填したので、金属製ワイヤブラシシールのワイヤブラシの隙間にグリースに含有した繊維が入り込んで止水することで、止水性を向上することができる一方、ゴム製シールに対しては低コストなグリースだけでよく、両グリースの混合を防止してコストを低減することができる。
【００６０】
また、請求項５の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールを主掘削機本体と副掘削機本体の前嵌合部と上嵌合部と下嵌合部とに連続して装着したので、主掘削機本体と副掘削機本体との全ての嵌合部を一つのシールで止水することができ、装着性を向上することができると共に低コスト化を図ることができる。
【００６１】
また、請求項６の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールを、主掘削機本体あるいは副掘削機本体の一方に固定される基端部と、この基端部から延出して主掘削機本体あるいは副掘削機本体の他方に圧接するリップ部と、このリップ部にサイドシールの長手方向に所定間隔で形成された切欠部とから構成したので、サイドシールは切欠部によりリップ部に十分な弾性量が確保されることとなり、主掘削機本体に対して副掘削機本体が拡幅動作し、両者の嵌合部の前後隙間量や上下隙間量が変化しても、その隙間変化量に応じてサイドシールが弾性変形しながら主掘削機本体の外壁面に適正に押圧するため、外部から掘削機本体内部への泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。
【００６２】
また、請求項７の発明のトンネル掘削機によれば、リップ部におけるサイドシールの長手方向に所定間隔で開口する開口部を形成し、切欠部と開口部とを千鳥状に位置したので、主掘削機本体と副掘削機本体との嵌合部の隙間量に応じて、サイドシールは千鳥状の切欠部により適正に弾性変形しながら外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。
【００６３】
また、請求項８の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールの後端部と主テールシールあるいは副テールシールの端部を保持板を介して重合密着し、サイドシール及び保持板の後端面に主テールシールあるいは副テールシールが圧接したので、サイドシールとテールシールの連結部では、保持板により各シールは適正な状態に保持されて外圧による過大な変形が防止され、掘削機本体を適正に押圧することとなり、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができると共に、保持板に対応する隙間をテールシール圧接して閉塞しており、シール連結部の隙間からの浸水も防止することができる。
【００６４】
また、請求項９の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールに二又形状のリップ部を設け、リップ部の後端部と主テールシールあるいは副テールシールの端部をインフレートシールを介して重合密着したので、膨張したインフレートシールにより各シールは適正な状態に保持されて外圧による過大な変形が防止され、インフレートシールと共に掘削機本体を適正に押圧することとなり、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。
【００６５】
また、請求項１０の発明のトンネル掘削機によれば、サイドシールと主テールシールあるいは副テールシールを複数列配設し、各サイドシール同士を第１インフレートシールを介して密着すると共に、該サイドシールと主テールシールあるいは副テールシールの端部を第２インフレートシールを介して重合密着したので、膨張した第１、第２インフレートシールにより各シールは適正な状態に保持されて外圧による過大な変形が防止され、各インフレートシールと共に主掘削機本体１１を適正に押圧することとなり、外部からの泥土や泥水の浸入を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の概略であって図４のＩ部平面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】副掘削機本体に装着されたサイドシールと副テールシールとの重合部を表す概略図である。
【図４】本実施形態の掘削機を表す概略図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたサイドシールの平面図である。
【図７】図６のVII−VII断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の概略図である。
【図９】図８のIX−IX断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係るトンネル掘削機に装着されたシール装置の平面図である。
【図１２】図１１のXII−XII断面図である。
【符号の説明】
１０  トンネル掘削機
１１  主掘削機本体
１２  主カッタ機構
１３，１４  副掘削機本体
１５，１６  副カッタ機構
１７，１８  拡幅ジャッキ（拡幅機構）
１９，２０，２１  シールドジャッキ（推進ジャッキ）
３１，３２  サイドシール
３３  主テールシール
３４，３５  副テールシール
４１ａ，４１ｂ  リップシール
４７ａ，４７ｂ  ワイヤブラシシール
５１ａ，５１ｂ  ワイヤブラシシール
５４  仕切り部材
６１  サイドシール
６５  リップ部
６６  切欠部
６７  開口部（切欠部）
７１  サイドシール
７２  保持板
８１  サイドシール
８２  インフレートシール
８３  リップシール
８７，８８  リップ部
101   サイドシール
102  ，103  リップシール
104  ，105  インフレートシール
110  ，111  ，112  ，113  リップ部
【図１】
0003905721.tif 000002
【図２】
0003905721.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003905721.tif 000009
【図９】
0003905721.tif 000010
【図１０】
0003905721.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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