特許 7366502 シールド掘進機取扱方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-13

(45)【発行日】2023-10-23

(54)【発明の名称】シールド掘進機取扱方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20231016BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 B

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019238627

(22)【出願日】2019-12-27

(65)【公開番号】P2021107620

(43)【公開日】2021-07-29

【審査請求日】2022-11-21

(73)【特許権者】

【識別番号】521478094

【氏名又は名称】地中空間開発株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000166432

【氏名又は名称】戸田建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小田 誠

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 浩靖

(72)【発明者】

【氏名】原 昌広

(72)【発明者】

【氏名】松原 剛

(72)【発明者】

【氏名】竹内 和彦

(72)【発明者】

【氏名】市川 政美

【審査官】湯本 照基

(56)【参考文献】

【文献】特開２００３－２３２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１２５８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１７７３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０１５６９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－０６４７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－００４３８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２７２３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４２０９２６８（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

後胴のシールプレートに３つ以上のテールシールが取り付けられるシールド掘進機の取扱方法であって、
前記シールド掘進機が急曲進区間を掘進するときは、前記３つ以上のテールシールとして、第１長さの最前段テールシールと、前記第１長さよりも短い第２長さの少なくとも１つの中段テールシールと、前記第２長さよりも長い第３長さの最後段テールシールを用い、
前記シールド掘進機が高水圧区間を掘進するときは、前記３つ以上のテールシールとして、前記第２長さの最前段テールシールおよび少なくとも２つの前記第２長さの中段テールシールと、前記第３長さの最後段テールシールを用いる、シールド掘進機取扱方法。

【請求項2】

前記シールプレートは、前後方向に並ぶ少なくとも４つのシール取付部と、それらの間に位置する少なくとも３つの給脂ポートを有し、
前記シールド掘進機が前記急曲進区間を掘進するときは、前記少なくとも４つのシール取付部のうちの前から２番目のシール取付部にテールシールを取り付けず、前記少なくとも３つの給脂ポートのうち前記テールシールが取り付けられない前記シール取付部に隣接する１つの給脂ポートを閉塞し、残りの給脂ポートからテールシールの間のシール室にグリスを供給し、
前記シールド掘進機が前記高水圧区間を掘進するときは、前記少なくとも３つの給脂ポートの全てからテールシールの間のシール室にグリスを供給する、請求項１に記載のシールド掘進機取扱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シールド掘進機の取扱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、トンネルを掘削するシールド掘進機は、前胴と後胴との間で中折れ可能となっており、後胴のシールプレートには、後胴の内側で組み立てられるセグメントとシールプレートとの間をシールする複数のテールシールが取り付けられる。例えば、特許文献１には、シールプレートに３つのテールシールが取り付けられたシールド掘進機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３０４４３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したテールシールは、一般的に、ワイヤブラシである。シールド掘進機のシールプレートに３つ以上のテールシールが取り付けられる場合、通常は、最前段および中段のテールシールに短いテールシールが用いられ、最後段のテールシールに長いテールシールが用いられる。

【0005】

ところで、トンネルには、急曲進区間と高水圧区間とが混在するトンネルもある。ここで、「急曲進区間」とは、トンネルの曲率半径がシールド掘進機の水平方向の幅（円形断面の場合は直径）の３０倍以下の区間であり、「高水圧区間」とは、水圧が０．４ＭＰａＧ以上の区間をいう。

【0006】

このようなトンネルを掘削する場合、上述したように最前段テールシールおよび中段テールシールが短く、最後段テールシールが長い構成では、シールド掘進機が急曲進区間を掘進する際に、最前段テールシールの掛かり代（セグメントへ押し付けられる部分の長さ）が短くなり、止水性に問題がある。このような観点からは、最前段テールシールの長さを長くすることが考えられる。

【0007】

一方、シールド掘進機が高水圧区間を掘進する際には、テールシールの数が３つでは不十分であるため、テールシールの数を４つ以上とすることが望ましい。しかしながら、シールプレートの長さは急曲進区間の最小曲率半径により制約されるため、上述したように最前段のテールシールの長さを長くした場合には、テールシールの数を４つ以上とすることが困難である。

【0008】

そこで、本発明は、急曲進区間と高水圧区間とが混在するトンネルを掘削する際に好適なシールド掘進機の取扱方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前記課題を解決するために、本発明のシールド掘進機の取扱方法は、後胴のシールプレートに３つ以上のテールシールが取り付けられるシールド掘進機の取扱方法であって、
前記シールド掘進機が急曲進区間を掘進するときは、前記３つ以上のテールシールとして、第１長さの最前段テールシールと、前記第１長さよりも短い第２長さの少なくとも１つの中段テールシールと、前記第２長さよりも長い第３長さの最後段テールシールを用い、前記シールド掘進機が高水圧区間を掘進するときは、前記３つ以上のテールシールとして、前記第２長さの最前段テールシールおよび少なくとも２つの中段テールシールと、前記第３長さの最後段テールシールを用いる、ことを特徴とする。

【0010】

上記の構成によれば、シールド掘進機が急曲進区間を掘進するときは、最前段テールシールとして長いテールシールが用いられるので、最前段テールシールの掛かり代が長くなり、十分な止水性を確保することができる。一方、シールド掘進機が高水圧区間を掘進するときは、最前段テールシールが短いテールシールに交換されるとともに、テールシールの数も増やされる。従って、高水圧区間でも十分な止水性を確保することができる。すなわち、本発明のシールド掘進機の取扱方法は、急曲進区間と高水圧区間とが混在するトンネルを掘削する際に好適である。

【0011】

前記シールプレートは、前後方向に並ぶ少なくとも４つのシール取付部と、それらの間に位置する少なくとも３つの給脂ポートを有し、前記シールド掘進機が前記急曲進区間を掘進するときは、前記少なくとも４つのシール取付部のうちの前から２番目のシール取付部にテールシールを取り付けず、前記少なくとも３つの給脂ポートのうち前記テールシールが取り付けられない前記シール取付部に隣接する１つの給脂ポートを閉塞し、残りの給脂ポートからテールシールの間のシール室にグリスを供給し、前記シールド掘進機が前記高水圧区間を掘進するときは、前記少なくとも３つの給脂ポートの全てからテールシールの間のシール室にグリスを供給してもよい。この構成によれば、シールド掘進機が急曲進区間を掘進する際に全ての給脂ポートからグリスが供給される場合に比べて、グリスの消費量を抑制することができる。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、急曲進区間と高水圧区間とが混在するトンネルを掘削する際に好適なシールド掘進機の取扱方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態に係る取扱方法の対象であるシールド掘進機が急曲進区間を掘進するときの断面図である。

【図2】図１の要部拡大図である。

【図3】図１に示すシールド掘進機が高水圧区間を掘進するときの断面図である。

【図4】図３の要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

図１に、本発明の一実施形態に係る取扱方法の対象であるシールド掘進機１を示す。シールド掘進機１は、地山を掘削するカッターヘッド１１と、カッターヘッド１１を図略のバルクヘッドを介して回転可能に支持する筒状の前胴１２と、中折れ機構を介して前胴１２と接続された筒状の後胴１３を含む。

【0015】

後胴１３の前部には、後胴１３の内側で組み立てられたセグメント５を押圧してシールド掘進機１を前進させるための複数のシールドジャッキ１６が設けられている。後胴１３は、前側のスキンプレート１４と、後側のシールプレート１５を含む。

【0016】

シールプレート１５には、３つ以上のテールシール２が取り付けられる。テールシール２は、セグメント５とシールプレート１５との間をシールする。これにより、後胴１３の後方のテールボイド（地山とセグメント５の間の隙間）に注入される裏込材あるいは地下水や泥水などが後胴１３内に侵入することが防止される。テールシール２は、環状であり、後胴１３の軸方向（前後方向）に並んでいる。テールシール２は、例えばワイヤブラシである。

【0017】

本実施形態では、図１に示すようにシールド掘進機１が急曲進区間を掘進するときはシールプレート１５に３つのテールシール２が取り付けられ、図３に示すようにシールド掘進機１が高水圧区間を掘進するときはシールプレート１５に４つのテールシール２が取り付けられる。

【0018】

なお、急曲進区間は低水圧区間でもあり、高水圧区間は緩曲進区間（トンネルの曲率半径が比較的に大きい区間）でもある。シールド掘進機１が急曲進区間でも高水圧区間でもない区間（例えば、緩曲進で低水圧の区間）を掘進するときは、テールシール２の取付態様は図１と図３のどちらであってもよい。

【0019】

図２および図４は、それぞれ図１および図３の要部拡大図である。ただし、図２および図４では、図面の簡略化のために、セグメント５を直線で描いている。

【0020】

本実施形態では、シールプレート１５が、図４に示すように、前後方向に並ぶ４つのシール取付部２ａ～２ｄを有する。これらのシール取付部２ａ～２ｄには、テールシール２が取り付け可能である。

【0021】

また、シールプレート１５には、シール取付部２ａ～２ｄの間に位置する３つの給脂ポート４１，４３，４５が設けられているとともに、これらの給脂ポート４１，４３，４５とそれぞれ連通する３つの給脂路４２，４４，４６が設けられている。

【0022】

シールド掘進機１が急曲進区間を掘進する場合、図２に示すように、最も前方のシール取付部２ａに、比較的に長い第１長さの最前段テールシール２１が取り付けられ、後から２番目のシール取付部２ｃに、比較的に短い（第１長さよりも短い）第２長さの中段テールシール２２が取り付けられ、最も後方のシール取付部２ｄに、比較的に長い（第２長さよりも長い）第３長さの最後段テールシール２３が取り付けられる。つまり、前から２番目のシール取付部２ｂにはテールシールが取り付けられない。なお、第１長さと第３長さは同じであっても異なってもよい。

【0023】

上記のテールシール２の取付態様により、最前段テールシール２１と中段テールシール２２との間に比較的に大きなシール室３１が形成され、中段テールシール２２と最後段テールシール２３との間に比較的に小さなシール室３２が形成される。

【0024】

また、比較的に大きなシール室３１と連通する、テールシール２が取り付けられないシール取付部２ｂに隣接する給脂ポート４１，４３の一方がプラグ４０により閉塞される。図例では給脂ポート４３が閉塞されているが、給脂ポート４３の代わりに給脂ポート４１が閉塞されてもよい。そして、給脂ポート４１からシール室３１にグリスが供給されるとともに、給脂ポート４５からシール室３２にグリスが供給される。

【0025】

一方、シールド掘進機１が高水圧区間を掘進する場合、図４に示すように、最も前方のシール取付部２ａには、比較的に長い第１長さの最前段テールシール２１に代えて、比較的に短い第２長さの最前段テールシール２４が取り付けられる。また、前から２番目のシール取付部２ｂには、比較的に短い第２長さの中段テールシール２５が取り付けられる。後ろから２番目のシール取付部２ｃおよび最も後方のシール取付部２ｄに取り付けられるテールシール２は、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進する場合と同じである。

【0026】

上記のテールシール２の取付態様により、最前段テールシール２４と中段テールシール２５との間に比較的に小さなシール室３３が形成されるとともに、中段テールシール２５，２２同士の間に比較的に小さなシール室３３が形成される。中段テールシール２２と最後段テールシール２３との間のシール室３２は、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進する場合と同じである。

【0027】

シールド掘進機１が高水圧区間を掘進する場合は、給脂ポート４３からプラグ４０が取り除かれて、全ての給脂ポート４１，４３，４５が解放される。そして、全ての給脂ポート４１，４３，４５からそれぞれシール室３３，３４，３２にグリスが供給される。

【0028】

以上説明したように、本実施形態のシールド掘進機１の取扱方法では、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進するときは、最前段テールシール２１として長いテールシールが用いられるので、最前段テールシール２１の掛かり代が長くなり、十分な止水性を確保することができる。一方、シールド掘進機１が高水圧区間を掘進するときは、最前段テールシール２１が短いテールシール２４に交換されるとともに、テールシール２の数も増やされる。従って、高水圧区間でも十分な止水性を確保することができる。すなわち、本実施形態のシールド掘進機１の取扱方法は、急曲進区間と高水圧区間とが混在するトンネルを掘削する際に好適である。

【0029】

また、本実施形態では、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進する際に給脂ポート４３が閉塞されるので、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進する際に全ての給脂ポート４１，４３，４５からグリスが供給される場合に比べて、グリスの消費量を抑制することができる。

【0030】

（変形例）
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

【0031】

例えば、シールプレート１５に取り付けられるシールプレート１５の数は、シールド掘進機１が急曲進区間を掘進するときは４つ以上、シールド掘進機１が高水圧区間を掘進するときは５つ以上であってもよい。

【符号の説明】

【0032】

１ シールド掘進機
１３ 後胴
１５シールプレート
２ テールシール
２１，２４ 最前段テールシール
２２，２５ 中段テールシール
２３ 最後段テールシール
２ａ～２ｄ シール取付部
３１～３４ シール室
４１，４３，４５ 給脂ポート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】