(57)【要約】【課題】  テールシールの交換等の整備を行うにあたり、発火のおそれを小さくするとともに、作業効率を向上させ、さらには高い止水性を実現することができるシールド掘進機におけるテールシールの整備方法および装置を提供する。【解決手段】  シールド掘進機１における外筒部１０の後方には、テールシール２０が設けられている。テールシール２０のメンテナンスを行う際、セグメントＳとして、アイスパッキン造成管２５が設けられた特殊セグメントＳ１を設置し、アイスパッキン造成管２５に冷却流体を循環供給することにより、外筒部１０とセグメントＳとの間の地山にアイスパッキンＰを形成する。このアイスパッキンＰによって外筒部１０とセグメントＳとの間を止水して、テールシール２０のメンテナンスを行う。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外筒部の後端部にテールシールが設けられ、後方に組み立てたセグメントと外筒部の内側とを前記テールシールによって塞ぐことにより、前記外筒部内への地下水の侵入を防止するシールド掘進機におけるテールシールを整備するにあたり、
前記テールシールの直後位置における地山を凍結装置によって凍結させて、前記外筒部と前記セグメントとの間に凍土を形成した後、前記テールシールの整備を行うことを特徴とするシールド掘進機におけるテールシールの整備方法。
【請求項２】
前記テールシールは、前記外筒部の延在方向に沿って離間して配設された複数のテールシール部材からなり、
前記凍結装置は、前記複数のテールシール部材のうちの最後部のテールシール部材の直後位置における地山を凍結させる請求項１に記載のシールド掘進機におけるテールシールの整備方法。
【請求項３】
前記テールシールの整備は、テールシール部材の交換またはテールシール部材間に侵入した異物の除去作業である請求項１または請求項２に記載のシールド掘進機におけるテールシールの整備方法。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機におけるテールシールの整備方法に用いられ、
前記凍結装置が、凍結させられる地山の直前位置におけるテールシールと当接するセグメントに設けられているシールド掘進機におけるテールシールの整備装置。
【請求項５】
前記凍結装置は、前記セグメントにおける先端部に設けられている請求項４に記載のシールド掘進機におけるテールシールの整備装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機におけるテールシールの整備方法に用いられ、
前記凍結装置は、前記外筒部のうち、凍結させられる地山の直前位置におけるテールシールが取り付けられている位置に設けられているシールド掘進機におけるテールシールの整備装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機におけるテールシールの整備方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機においては、その後方において、外筒部とセグメントとの間から外筒部の内部に地下水が浸入することを防止するために、テールシールが設けられている。テールシールは、外筒部の後端部に設けられており、その先端が、セグメントと密閉することにより、外筒部とセグメントとの間を止水している。このテールシールは、シールド掘進機における掘進が進行するにつれて磨耗等することから、適宜交換したり、修理したりすることが行われる。
【０００３】
テールシールの交換等を行う際には、外筒部とセグメントとの間を止水する必要が生じる。テールシールの交換等を行う際に外筒部とセグメントとの間を止水する方法として、従来、セグメントの先端に発泡ウレタンで形成されたテールシールを設け、このテールシールで外筒部とセグメントとの間を止水するシールド機テールシールの緊急止水装置がある（たとえば特許文献１）。
【特許文献１】特開平１０−１３１６８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１に開示された緊急止水装置では、セグメントに設けられたテールシールを外筒部に押し付けて止水を図っている。このため、高い止水性は得られるものの、止水性をさらに高める余地があるものであった。また、テールシールとして発泡ウレタンを用いている。発泡ウレタンは可燃性であることから、テールシールの撤去の際にガス切断器を用いると、発泡ウレタンを発火させてしまうおそれがあるという問題があった。さらに、新しいテールシールを取り付ける際には、溶接を行わなければならないことから、テールシールシールを発火させないように慎重に作業を進めなければならず、作業効率が悪いという問題もあった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、テールシールシールの交換等の整備を行うにあたり、発火のおそれを小さくするとともに、作業効率を向上させ、さらには高い止水性を実現することができるシールド掘進機におけるテールシールの整備方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機におけるテールシールの整備方法は、外筒部の後端部にテールシールが設けられ、後方に組み立てたセグメントと外筒部の内側とをテールシールによって塞ぐことにより、外筒部内への地下水の侵入を防止するシールド掘進機におけるテールシールを整備するにあたり、テールシールの直後位置における地山を凍結装置によって凍結させて、外筒部とセグメントとの間に凍土を形成した後、テールシールの整備を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明に係るシールド掘進機におけるテールシールの整備方法では、テールシールの直後位置における地山を凍結装置によって凍結させて、地山を凍結させて凍土（アイスパッキン）を形成している。このアイスパッキンを形成することにより、外筒部からテールシールを取り外した際に、外筒部の後端部とセグメントとの間から地下水が外筒部の内部に流入することを防止することができる。したがって、テールシールの交換等の整備を行うにあたり発泡ウレタンなどを用いる高い止水性を発揮することができるので、発火のおそれを小さくすることができる。また、外筒部の後端部とセグメントとの間を確実に止水することができるので、テールシールの交換作業などの作業効率を向上させるとともに高い止水性を実現することができる。
【０００８】
なお、本発明にいうテールシールの整備とは、テールシールのメンテナンス一般の作業等をいい、テールシールの清掃、交換、修理、保守、テールシール部材間に侵入した異物の除去等の作業をいう。
【０００９】
ここで、テールシールは、外筒部の延在方向に沿って離間して配設された複数のテールシール部材からなり、凍結装置は、複数のテールシール部材のうちの最後部のテールシール部材の直後位置における地山を凍結させる態様とすることができる。
ル部材の直後位置における地山を凍結させる態様とすることができる。
【００１０】
このように、凍結装置は、複数のテールシール部材のうちの最後部のテールシール部材の直後位置における地山を凍結させることにより、その前段のテールシール部材の整備作業を容易に行うことができる。
【００１１】
また、テールシールの整備は、テールシール部材の交換またはテールシール部材間に侵入した異物の除去作業である態様とすることができる。ここでいう異物として代表的には、裏込め注入材などを挙げることができる。
【００１２】
他方、上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機におけるテールシールの整備装置は、上記シールド掘進機におけるテールシールの整備方法に用いられ、凍結装置が、凍結させられる地山の直前位置におけるテールシールと当接するセグメントに設けられているものである。
【００１３】
凍結装置が、凍結させられる地山の直前位置におけるテールシールと当接するセグメントに設けられていることにより、テールシールの後方の地山を容易に凍結させることができる。
【００１４】
ここで、凍結装置は、セグメントにおける先端部に設けられている態様とすることができる。
【００１５】
凍結装置がセグメントにおける先端部に設けられていることにより、最前部に位置するセグメントと外筒部との間における地山を直接凍結させることができる。このため、側面視した状態で外筒部の後端部とセグメントの先端部とが重ならないようにすることができるので、セグメントが邪魔となることなく、外筒部の内側から最後部のテールシールの整備を容易に行うことができる。
【００１６】
また、上記シールド掘進機におけるテールシールの整備方法に用いられ、凍結装置は、外筒部のうち、凍結させられる地山の直前位置におけるテールシールが取り付けられている位置に設けられている態様とすることもできる。
【００１７】
凍結装置がこの位置に設けられていることにより、テールシールの後方の地山を容易に凍結させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るシールド掘進機におけるテールシールの整備方法および装置によれば、テールシールの交換等の整備を行うにあたり、発火のおそれを小さくするとともに、作業効率を向上させ、さらには高い止水性を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は本発明の第１の実施形態に係るテールシール整備装置を備えるシールド掘進機の側断面図、図２は本発明の実施形態に係るシールド掘進機における後端部の拡大側断面図である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機１は、外筒部１０を備えている。また、外筒部１０における後部には、シールドジャッキ１７が設けられている。シールドジャッキ１７は、シールドジャッキシリンダ１７Ｂおよびシールドジャッキロッド１７Ａを備えており、シールドジャッキロッド１７Ａの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１７ＡでセグメントＳを押圧することにより、セグメントＳに反力をとってシールド掘進機１を前進させる。
【００２１】
さらに、外筒部１０の後端部には、テールシール２０が設けられている。テールシール２０は、シールド掘進機１の後端部において、セグメントＳとシールド掘進機１との間を止水しており、地山における地下水や土砂の侵入を防止している。テールシール２０は、図２に示すように、１段目テールシール部材（以下「第１テールシール部材」という）２１と、２段目テールシール部材（以下「第２テールシール部材」という）２２と、３段目テールシール部材（以下「第３テールシール部材」という）２３と、を備えている。このうち、第３テールシール部材２３が外筒部１０の内側の最後端部に設けられており、外筒部１０の内側におけるその前方に第２テールシール部材２２が設けられ、外筒部１０の内側におけるさらにその前方に第１テールシール部材２１が設けられている。後方に組み立てたセグメントＳと外筒部１０の内側とをテールシール２０によって塞ぐことにより、外筒部１０内への土砂等の侵入を防止している。
【００２２】
また、外筒部１０における後端部には、温度計を挿入可能とされた挿入孔が形成されている。この挿入孔には、常時温度計Ｔが挿入されており、この温度計Ｔによって、外筒部１０の周囲における地山の温度を計測することができる。他方、シールドトンネルとして組み立てられたセグメントＳのうち、最先端に位置する特殊セグメントＳ１には、冷却流体が循環供給されるアイスパッキン造成管２５が設けられている。なお、冷却流体としては、冷却流体が冷熱を有する液体や気体、たとえば液体窒素や気体窒素などを用いることができる。あるいは、液体窒素などの冷熱を吸収して冷却された流体な気体などの冷媒（ブライン）を用いることもできる。
【００２３】
図３に示すように、特殊セグメントＳ１同士の間における各アイスパッキン造成管２５の連結位置には、Ｏリング２６が介在されている。このＯリング２６を介して各アイスパッキン造成管２５同士が連結される。ただし、図４に示すように、特殊セグメントＳ１同士の間における各アイスパッキン造成管２５同士を、フレキシブルホース２７で接続する態様とすることもできる。
【００２４】
図１に示すように、アイスパッキン造成管２５には、冷媒タンク２４が接続されており、図示しないポンプを作動させることにより、アイスパッキン造成管２５に対してマイナス温度とされた冷却流体が循環供給される。このアイスパッキン造成管２５に冷却流体が循環供給されことにより、外筒部１０の後端部周囲近傍における地山を凍結させることができる。
【００２５】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機１におけるテールシールの整備方法の手順について説明する。ここでは、テールシールの整備方法として、テールシールの交換作業を行う例について説明する。
【００２６】
シールド掘進機１によって掘進を行っている際には、カッタヘッド１１を回転させることにより、地山を掘削する。また、シールド掘進機１を前進させる際、シールドジャッキ１７の伸縮を繰り返し、シールド掘進機１が前進する際にセグメントＳが組み立てられる。ここのセグメントＳとしては、アイスパッキン造成管２５が設けられていない通常セグメントＳ２が用いられる。また、外筒部１０の後端部よりもさらに後方では、図示しない裏込め注入装置によって、組み立てられたセグメントＳと地山との間に裏込め注入材が注入される。
【００２７】
シールド掘進機１が掘進を行う際、シールド掘進機１の後端部には、テールシール２０が設けられており、テールシール２０によってシールド掘進機１の後端部とセグメントＳとの間における止水が図られている。ところが、シールド掘進機１の掘進が進行すると、テールシール２０に磨耗等が生じ、図５（ａ）に示すように、漏水Ｗが生じ始める。漏水Ｗが生じると、テールシール２０の交換を要することとなる。テールシール２０の交換は、次のようにして行われる。
【００２８】
テールシール２０を交換する時期となると、図５（ｂ）に示すように、セグメントＳとしてアイスパッキン造成管２５が設けられた特殊セグメントＳ１を先端に組み付ける。続いて、さらに掘進を進行し、図５（ｃ）に示すように、先端に通常セグメントＳ２を組み付ける。このとき、特殊セグメントＳ１におけるアイスパッキン造成管２５には、冷却流体を循環供給し、外筒部１０とセグメントＳとの間における地山の凍結を開始する。
【００２９】
地山の凍結を行う間、温度計Ｔを挿入孔に挿入し、地山における土砂の温度管理を行う。温度管理では、地山の温度が０度以下となっているか否かを確認し、０度以下となっている場合には、地山が凍結していると判断する。地山の凍結を開始して、ある程度の時間が経過すると、図５（ｄ）に示すように、外筒部１０における後端部とセグメントＳとの間には、凍土となるアイスパッキンＰが形成される。このアイスパッキンＰは、最後部に位置する第３テールシール部材２３に沿って形成される。アイスパッキンＰが形成されることにより、外筒部１０における後端部とセグメントＳとの間からの漏水が防止される。
【００３０】
このようにアイスパッキンＰを外筒部１０とセグメントＳとの間においてシールド掘進機１の全周にわたって形成したら、図６（ａ）に示すように、一旦取り付けたセグメントＳを取り外し、外筒部１０の内側から第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２が見えるようにする。その後、図６（ｂ）に示すように、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２を取り外し、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２を交換する。この間、アイスパッキン造成管２５には、冷却流体を循環供給し続け、外筒部１０における後端部とセグメントＳとの間に形成したアイスパッキンＰを維持する。
【００３１】
その後、図６（ｃ）に示すように、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２として新品を取り付ける。そして、アイスパッキン造成管２５における冷却流体の循環供給を停止し、図６（ｄ）に示すように、アイスパッキンＰを解凍する。それから、取り外したセグメントＳを再び取り付けて、シールド掘進機１における掘進を再開する。
【００３２】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機１においては、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２を交換するにあたり、アイスパッキン造成管２５に冷却流体を循環供給することにより、アイスパッキンＰを造成し、外筒部１０とセグメントＳとの間を止水している。このため、外筒部１０の後方からの外筒部１０内に対する漏水を防止しながら、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２の交換を行うことができる。このとき、発泡ウレタンなどを用いる必要がないので、テールシールの交換作業中における発火のおそれを小さくすることができる。また、外筒部１０の後端部とセグメントＳとの間を確実に止水することができるので、テールシールの交換作業などの作業効率を向上させるとともに高い止水性を実現することができる。
【００３３】
次に、最後部に位置する第３テールシール部材２３の交換する場合について説明する。第３テールシール部材２３を交換する際には、図７（ａ）に示すように、セグメントＳとして、先端部にアイスパッキン造成管２５が設けられた特別セグメントＳ３を用いる。第３テールシール部材２３を交換する際には、特別セグメントＳ３におけるアイスパッキン造成管２５に冷却流体を循環供給することにより、外筒部１０とセグメントＳとの間にアイスパッキンＰを造成する。
【００３４】
たとえば、第１テールシール部材２１および第２テールシール部材２２の交換を行う際に用いる特殊セグメントＳ１を用いて第３テールシール部材２３の交換を行うとすると、図７（ｂ）に示すように、側面視した状態で外筒部１０の後端部と特殊セグメントＳ１の先端部とが重なってしまう。このため、外筒部１０の内側から第３テールシール部材２３を交換しようとしても、作業員の手などが届き難く、第３テールシール部材２３の交換作業に手間取ることとなってしまう。
【００３５】
この点、アイスパッキン造成管２５が設けられた特別セグメントＳ３を用いると、外筒部１０の後端部とセグメントＳの先端部とが重ならないようにすることができ、作業員の手などが第３テールシール部材２３に容易に届くようになる。このため、第３テールシール部材２３の交換作業を容易に行うことができる。
【００３６】
また、シールド掘進機１による掘進を進めていくと、図８に示すように、裏込め注入装置による裏込め注入材Ｕが少量ずつ第３テールシール部材２３〜第１テールシール部材２１を越えて、第１テールシール部材２１〜第３テールシール部材２３の間に滞留する。この裏込め注入材Ｕの滞留量が多量となると、テールシール２０による止水性が低下するので、滞留した裏込め注入材Ｕを除去する作業が必要となる。
【００３７】
このような裏込め注入材Ｕを除去する作業を行う際には、図８に示すように、特別セグメントＳ３を用いて、第３テールシール部材２３を交換する作業と同様にして、外筒部１０とセグメントＳとの間にアイスパッキンＰを造成する。外筒部１０とセグメントＳとの間にアイスパッキンＰを造成することにより、外筒部１０内における地下水の漏水を防止することができるので、裏込め注入材Ｕを除去する作業を確実に行うことができる。また、外筒部１０の後端部とセグメントＳの先端部とが重ならないようにすることができるので、第２テールシール部材２２と第３テールシール部材２３との間においても、裏込め注入材Ｕを除去する作業を確実に行うことができる。
【００３８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態と比較して、アイスパッキン造成管２５の取付位置が異なっている。図９に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機におけるテールシールの整備装置では、外筒部１０における後端部にアイスパッキン造成管２５が設けられている。また、アイスパッキン造成管２５を外筒部１０に設ける場合には、温度計ＴをセグメントＳに設けている。
【００３９】
外筒部１０におけるアイスパッキン造成管２５の取付位置は、図１０（ａ）に示すように、外筒部１０の外側、図１０（ｂ）に示すように、外筒部１０の内部、図１０（ｃ）に示すように、外筒部１０の内側のいずれの位置とすることもできる。また、アイスパッキン造成管２５には、冷媒タンク２４が接続されており、図示しないポンプを作動させることにより、アイスパッキン造成管２５に対してマイナス温度とされた冷却流体が循環供給される。
【００４０】
アイスパッキン造成管２５に対して冷却流体を循環供給する際には、アイスパッキン造成管２５が外筒部１０の外側に設けられている場合には、図１１に破線Ａで示すように、冷却流体をアイスパッキン造成管２５に供給するための流路を外筒部１０の外側に設ける。また、アイスパッキン造成管２５が外筒部１０の内部に設けられている場合には、破線Ｂで示すように、冷却流体をアイスパッキン造成管２５に供給するための流路を外筒部１０の内部に設ける。さらに、アイスパッキン造成管２５が外筒部１０の外側に設けられている場合には、破線Ｃで示すように、冷却流体をアイスパッキン造成管２５に供給するための流路を外筒部１０の内側に設ける。
【００４１】
このように、アイスパッキン造成管２５をシールド掘進機１における外筒部１０に設けた場合でも、アイスパッキン造成管２５に冷却媒体を循環供給することにより、外筒部１０の後端部周囲近傍における地山を凍結させることができる。そして、地山を凍結させてアイスパッキンを造成することにより、外筒部１０とセグメントＳとの間を止水することができる。このため、外筒部１０の後方からの外筒部１０内に対する漏水を防止しながら、テールシール２０の整備作業を行うことができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記の実施形態では、温度計Ｔを設けたままとしているが、アイスパッキンＰを造成する際に、温度計を挿入孔に挿入する態様とすることもできる。さらに、テールシールの整備としては、テールシールの交換や異物除去のほか、テールシールの保守、点検などの作業を含むことができる。また、異物としては裏込め注入材のほか、地山から流入する土砂であってもよい。さらに、冷凍管以外の凍結装置を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】第１の形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２】シールド掘進機における後端部の拡大側断面図である。
【図３】Ｏリングが設けられたセグメントの正断面図である。
【図４】アイスパッキン造成管同士がフレキシブルホースで接続されたセグメントの正断面図である。
【図５】テールシールの交換を行う工程を側面視した工程図であるである。
【図６】図５に続く工程を示す工程図である。
【図７】（ａ）は特別セグメントを用いてアイスパッキンを造成したテールシールの側断面図、（ｂ）は特殊セグメントを用いてアイスパッキンを造成したテールシールの側断面図である。
【図８】裏込め注入材が滞留するテールシールの側断面図である。
【図９】第２の形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図１０】シールド掘進機における後端部の拡大側断面図であり、（ａ）は外筒部の外側にアイスパッキン造成管を設けた場合、（ｂ）は外筒部の内部にアイスパッキン造成管を設けた場合、（ｃ）は外筒部のうち側にアイスパッキン造成管を設けた場合である。
【図１１】シールド掘進機における後端部の拡大側断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…シールド掘進機
１０…外筒部
１１Ａ…カッタビット
１１…カッタヘッド
１２…仕切り板
１３…チャンバ
１４…回転軸
１５…送泥管
１６…排泥管
１７…シールドジャッキ
１７Ｂ…シールドジャッキシリンダ
１７A…シールドジャッキロッド
２０…テールシール
２１…第１テールシール部材
２２…第２テールシール部材
２３…第３テールシール部材
２４…冷媒タンク
２５…アイスパッキン造成管
２６…Ｏリング
２７…フレキシブルホース
Ｐ…アイスパッキン
Ｓ…セグメント
Ｓ１…特殊セグメント
Ｓ２…通常セグメント
Ｓ３…特別セグメント
Ｔ…温度計
Ｕ…裏込め注入材
Ｗ…漏水
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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