特許 7471204 シール構造及びシール方法

(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】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】シール構造及びシール方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20240412BHJP

【ＦＩ】

E21D11/00 B

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020194445

(22)【出願日】2020-11-24

(65)【公開番号】P2022083156

(43)【公開日】2022-06-03

【審査請求日】2023-05-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002468

【氏名又は名称】弁理士法人後藤特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】江嵜 智和

(72)【発明者】

【氏名】福田 昌弘

(72)【発明者】

【氏名】福田 勝仁

(72)【発明者】

【氏名】山本 宙生

【審査官】佐久間 友梨

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０７４３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１５９４８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－０３５１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０３２４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０５８０９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０４１３９９８９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １／００－９／１４

１１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネルを掘進する掘進機の枠体と、前記枠体内で構築されるトンネル構造体と、の間、又はトンネルの坑口を形成する枠体と、前記枠体を通って地山内に推進されるトンネル構造体と、の間をシールするシール構造であって、
前記枠体に前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて設けられ、前記枠体の内周面と前記トンネル構造体の外周面との間にシール室を形成する複数のブラシと、
前記シール室に充填され、前記枠体の内周面と前記トンネル構造体の外周面との間をシールするグリースと、
前記シール室に充填された前記グリースを冷却する冷却手段と、を備え、
前記冷却手段は、前記グリースの温度を０℃以上１００℃以下に制御する、
シール構造。

【請求項2】

前記冷却手段は、
前記枠体に前記トンネルの周方向に互いに間隔を空けて設けられる複数の通路と、
前記複数の通路に熱媒体を供給する熱媒体供給部と、
前記複数の通路毎に、前記熱媒体供給部から前記複数の通路への前記熱媒体の流量又は温度を制御する制御部と、を備える、
請求項１に記載のシール構造。

【請求項3】

トンネルを掘進する掘進機の枠体と、前記枠体内で構築されるトンネル構造体と、の間、又はトンネルの坑口を形成する枠体と、前記枠体を通って地山内に推進されるトンネル構造体と、の間をシールするシール方法であって、
前記枠体の内周面と前記トンネル構造体の外周面との間にシール室を形成する複数のブラシを前記枠体に前記トンネルの軸方向に互いに間隔を空けて設け、
前記枠体の内周面と前記トンネル構造体の外周面との間をシールするグリースを前記シール室に充填し、
前記シール室に充填された前記グリースを冷却し、前記グリースの温度を０℃以上１００℃以下に制御する、
シール方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、枠体とトンネル構造体との間をシールするシール構造及びシール方法に関する。

【背景技術】

【0002】

シールド工法又は推進工法を用いてトンネルを構築する場合には、シールド掘進機内又は坑口への地下水や土砂の流入を防止するシール構造が用いられる。特許文献１には、シールド掘進機内への地下水や土砂の流入を防止するシール構造が開示されている。特許文献１に開示されたシール構造は、シールド掘進機のテール部にシールド掘進機の前後方向に間隔を空けて複数列設けられるブラシを備える。ブラシは、テール部の内周に沿って構築されるセグメントリングの外周面に摺接し、テール部とセグメントリングとの間にシール室を区画する。シール室にはグリースが充填される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平６－５８０９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に開示されるシール構造では、例えば地下水や地山の温度が上昇することによりグリースが加温されることがある。グリースは油分を含んでいるため、グリースが加温されると、グリースの粘性が低下する。その結果、グリースがブラシから漏出し、テール部等の枠体と、セグメントリング等のトンネル構造体と、の間におけるシール性が低下するおそれがある。

【0005】

本発明は、枠体とトンネル構造体との間におけるシール性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、トンネルを掘進する掘進機の枠体と、枠体内で構築されるトンネル構造体と、の間、又はトンネルの坑口を形成する枠体と、枠体を通って地山内に推進されるトンネル構造体と、の間をシールするシール構造であって、枠体にトンネルの軸方向に互いに間隔を空けて設けられ、枠体の内周面とトンネル構造体の外周面との間にシール室を形成する複数のブラシと、シール室に充填され、枠体の内周面とトンネル構造体の外周面との間をシールするグリースと、シール室に充填されたグリースを冷却する冷却手段と、を備え、冷却手段は、グリースの温度を０℃以上１００℃以下に制御する。

【0007】

また、本発明は、トンネルを掘進する掘進機の枠体と、枠体内で構築されるトンネル構造体と、の間、又はトンネルの坑口を形成する枠体と、枠体を通って地山内に推進されるトンネル構造体と、の間をシールするシール方法であって、枠体の内周面とトンネル構造体の外周面との間にシール室を形成する複数のブラシを枠体にトンネルの軸方向に互いに間隔を空けて設け、枠体の内周面とトンネル構造体の外周面との間をシールするグリースをシール室に充填し、シール室に充填されたグリースを冷却し、グリースの温度を０℃以上１００℃以下に制御する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、枠体とトンネル構造体との間におけるシール性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係るシール構造が用いられるシールド工法を説明するための断面図である。

【図2】（ａ）は、本発明の第１実施形態に係るシール構造の周辺を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図であり、（ｃ）は図２（ａ）に示すＩＩＣ－ＩＩＣ線に沿う断面図である。

【図3】冷却システムの回路図である。

【図4】グリース供給システムの回路図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係るシール構造が用いられる推進工法を説明するための断面図である。

【図6】（ａ）は、本発明の第２実施形態に係るシール構造の周辺を示す拡大断面図であり、（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩＢ－ＶＩＢ線に沿う断面図であり、（ｃ）は図６（ａ）に示すＶＩＣ－ＶＩＣ線に沿う断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態に係るシール構造及びシール方法について、図面を参照して説明する。

【0011】

＜第１実施形態＞
まず、図１から図４を参照して、本発明の第１実施形態に係るシール構造１００及びシール方法について説明する。シール構造１００及びシール方法は、いわゆるシールド工法において用いられる。

【0012】

図１は、シールド工法の概略を説明するための図である。シールド工法では、図１に示すシールド掘進機１を用いてシールドトンネルＴ１を構築する。

【0013】

シールド掘進機１は、地山の内壁Ｗ１を支持可能な中空の胴体（枠体）２と、胴体２に回転可能に装着されたカッタ３と、を備えている。胴体２の内部では、シールド掘進機１の前進に伴ってセグメントリング（トンネル構造体）４が順次構築される。

【0014】

胴体２には、ジャッキ５が固定される。ジャッキ５は、セグメントリング４から反力を得て胴体２をトンネルＴ１の軸方向に推進し、カッタ３を地山に軸方向に押付ける。胴体２が推進されてセグメントリング４が胴体２から出ると、セグメントリング４の外周面と地山の内壁Ｗ１との間に裏込め材（図示省略）が充填される。

【0015】

カッタ３は、モータ６の駆動により胴体２に対して回転する。カッタ３には、トンネルＴ１の軸方向に突出するカッタビット３ａが複数設けられている。カッタ３が地山に押付けられた状態で回転すると、地山がカッタビット３ａにより軸方向に掘削される。地山の掘削により生じる泥土は、胴体２内に形成されるチャンバ２ａに取り込まれ、スクリュコンベア７を用いて排出される。

【0016】

シールド工法では、胴体２の内周面がセグメントリング４の外周面と間隔を空けて対向する。胴体２の内周面とセグメントリング４の外周面との間がシールされていないと、地山の地下水や土砂等が胴体２の内部に流入するおそれがある。シール構造１００は、シールド掘進機１の後部（テール部）に設けられ、胴体２とセグメントリング４の間をシールするために用いられる。図２を参照して、シール構造１００について詳述する。

【0017】

図２（ａ）は、シール構造１００の周辺を示す拡大断面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＩＩＢ－ＩＩＢ線に沿う断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すＩＩＣ－ＩＩＣ線に沿う断面図である。図２では、説明の便宜上、胴体２の厚さ、及び胴体２とセグメントリング４との間隔を誇張して描いている。

【0018】

図２（ａ）に示すように、シール構造１００は、胴体２の内周面に軸方向に互いに間隔を空けて設けられる複数のブラシ１０を備えている。ブラシ１０は、環状に形成されており、セグメントリング４の外周面に摺接する。軸方向に間隔を空けて配置される２つのブラシ１０によって、胴体２の内周面とセグメントリング４の外周面との間にシール室１１が形成される。ブラシ１０はワイヤ等が束ねられたものであってもよいし、ゴム製の部材からなるものであってもよい。

【0019】

シール室１１には、胴体２の内周面とセグメントリング４の外周面との間をシールするグリース２０が充填される。

【0020】

ここで、シール室１１に充填されたグリース２０は、例えば地下水や地山の温度が上昇することにより加温されることがある。グリース２０には加温に伴って粘性が低下する性質がある。グリース２０の粘性が低下すると、グリース２０がブラシ１０から漏出する。その結果、シール室１１におけるグリース２０が減少し、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性が低下するおそれがある。

【0021】

このようなグリース２０の粘性の低下を防止するため、シール構造１００は、シール室１１に充填されたグリース２０を冷却する冷却システム（冷却手段）３０を備えている。冷却システム３０によりグリース２０を冷却しグリース２０の温度上昇を抑制することで、グリース２０の粘性を維持することが可能となる。これにより、ブラシ１０からグリース２０が漏出することを軽減することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性を向上させることができる。

【0022】

冷却システム３０は、熱媒体を循環させてグリース２０を冷却する。具体的には、冷却システム３０は、シールド掘進機１の胴体（スキンプレート）２に設けられた複数の通路３１ａ～３１ｈと、グリース２０を冷却する熱媒体を通路３１ａ～３１ｈに供給する熱媒体ポンプ（熱媒体供給部）３２と、熱媒体の温度を調節する温度調節器（制御部）３３と、を備えている。

【0023】

熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３は、セグメントリング４の内部を移動可能な不図示の台車に設けられる。シールド掘進機１の前進に伴って、熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３は、セグメントリング４内をシールド掘進機１に追従して移動する。熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３は、胴体２に固定されていてもよい。

【0024】

温度調節器（制御部）３３は、熱媒体を冷却して熱媒体の温度を制御する、具体的には熱媒体の温度を下げる。温度調節器３３により冷却された熱媒体が熱媒体ポンプ３２を用いて通路３１ａ～３１ｈに供給されると、シール室１１に充填されたグリース２０が冷却される。

【0025】

図２では、通路３１ａ～３１ｈは、胴体２の内部に配置された配管によって形成されているが、胴体２の内周面又は外周面に設けられた配管によって形成されてもよい。

【0026】

シール室１１に供給されたグリース２０は、トンネルＴ１の周方向全体ではなく、周方向の一部において局所的に加温されることがある。そのため、グリース２０全体を均一に冷却すると、加温されていない部分のグリース２０の温度が下がり過ぎ、粘性が高くなり過ぎることがある。粘性が高くなり過ぎたグリース２０は、セグメントリング４の外周面に固着する。固着したグリース２０は、胴体２が移動するときにブラシ１０によって拭い取られずにセグメントリング４の外周面に付着したままシール室１１から出てしまう。その結果、シール室１１におけるグリース２０が減少し、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性が低下するおそれがある。

【0027】

冷却システム３０は、後述する構成により、グリース２０を局所的に冷却可能である。そのため、シール室１１に充填されたグリース２０のうち、地下水や地山によって加温された部分のみを局所的に冷却することができる。したがって、グリース２０における一部の温度が下がり過ぎて粘性が高くなり過ぎるのを防止することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0028】

図２及び図３を参照して、冷却システム３０について詳述する。図３は、冷却システム３０の回路図である。図３では、胴体２及びブラシ１０を周方向に展開した状態を示している。

【0029】

図２及び図３に示すように、通路３１ａ～３１ｈは、トンネルＴ１の周方向に互いに間隔を空けて設けられる。各通路３１ａ～３１ｈは、シール室１１の外側をトンネルＴ１の軸方向に沿って延びており、胴体２の後端付近で折り返されている。

【0030】

冷却システム３０は、通路３１ａ～３１ｈにそれぞれ設けられる制御弁（制御部）３５ａ～３５ｈを更に備えている。制御弁３５ａ～３５ｈは、別々に作動可能であり、閉弁状態では熱媒体ポンプ３２から通路３１ａ～３１ｈへの熱媒体の供給をそれぞれ遮断し、開弁状態では熱媒体ポンプ３２から通路３１ａ～３１ｈへの熱媒体の供給をそれぞれ許容する。制御弁３５ａ～３５ｈは、それぞれ熱媒体の流量を調整し制御可能である。

【0031】

このように、制御弁３５ａ～３５ｈは、通路３１ａ～３１ｈ毎に、熱媒体ポンプ３２から通路３１ａ～３１ｈへの熱媒体の流れ、すなわち流量を制御する。そのため、熱媒体は、通路３１ａ～３１ｈのうち、制御弁３５ａ～３５ｈによって熱媒体の流れが許容された通路にのみ熱媒体ポンプ３２から供給される。したがって、シール室１１に充填されたグリース２０のうち、地下水や地山によって加温された部分のみを局所的に冷却することができる。

【0032】

制御弁３５ａ～３５ｈは、例えば作業員によって操作される。作業員は、ブラシ１０からの漏水又はグリース２０の温度上昇を確認したときに、制御弁３５ａ～３５ｈを開弁し、熱媒体を通路３１ａ～３１ｈに供給してグリース２０を冷却する。ブラシ１０からの漏水は、ブラシ１０を監視するカメラ４１を用いることにより確認可能である。グリース２０の温度は、シール室１１に設けられる温度計４２を用いることにより確認可能である。

【0033】

カメラ４１は、ブラシ１０の全周を監視可能に構成されていることが好ましい。また、温度計４２は、トンネルＴ１の周方向に複数の位置でグリース２０の温度を測定可能に構成されていることが好ましい。温度計４２として、例えば胴体２の内周に環状に設けられた温度測定用の光ファイバケーブルを用いることができる。

【0034】

制御弁３５ａ～３５ｈは、不図示のコントローラを用いて自動的に比例制御されてもよい。具体的には、制御弁３５ａ～３５ｈを開閉する駆動部（不図示）と、駆動部に制御信号を出力するコントローラ（不図示）と、を設ける。コントローラは、例えばブラシ１０からの漏水をカメラ４１に撮影された画像から画像処理により検出し、検出結果に基づいて駆動部に制御信号を出力し駆動部により制御弁３５ａ～３５ｈを開閉する。コントローラは、温度計４２を用いて測定されたグリース２０の温度に基づいて駆動部に制御信号を出力し駆動部により制御弁３５ａ～３５ｈを開閉してもよい。コントローラは、例えば制御プログラム等を実行するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵにより実行される制御プログラムを記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ－Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＣＰＵの演算結果等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備えるマイクロコンピュータである。コントローラは、１つのマイクロコンピュータによって構成されていてもよいし、複数のマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。

【0035】

また、冷却システム３０は、グリース２０を加温可能であってもよい。具体的には、温度調節器３３が熱媒体を加熱し、加熱された熱媒体を熱媒体ポンプ３２が通路３１ａ～３１ｈに送出することにより、シール室１１に充填されたグリース２０が加温される。冷却システム３０によるグリース２０の加温は、例えば地下水や地山の温度が低下することによりグリース２０の温度が低下したときに有効である。すなわち、冷却システム３０を用いてグリース２０を加温することにより、グリース２０の温度が低下するのを防止することができる。したがって、グリース２０の粘性を維持することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性を向上させることができる。

【0036】

通路３１ａ～３１ｈのうち一部の通路に冷却用の熱媒体が供給され、残りの通路に加温用の熱媒体が供給されるように冷却システム３０が構成されていてもよい。具体的には、熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３を一対設け、一方の熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３を用いて通路３１ａ～３１ｈのうち一部の通路に冷却用の熱媒体を供給し他方の熱媒体ポンプ３２及び温度調節器３３を用いて通路３１ａ～３１ｈのうち残りの通路に加温用の熱媒体を供給してもよい。この場合には、トンネルＴ１の周方向全体に渡ってグリース２０の温度を略均一にすることができる。したがって、グリース２０の粘性を周方向全体に渡って維持することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0037】

冷却システム３０を用いてシール室１１内のグリース２０の温度を０℃以上１００℃以下の範囲で制御することがより好ましい。この場合には、グリース２０の粘性をシールに適した粘性に管理することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0038】

図２（ｂ）に示すように、シール構造１００は、シール室１１にグリース２０を供給するグリース供給システム５０を備えている。図２及び図４を参照して、グリース供給システム５０について詳述する。図４は、グリース供給システム５０の回路図である。図４では、図３と同様に、胴体２及びブラシ１０を周方向に展開した状態を示している。

【0039】

図２及び図４に示すように、グリース供給システム５０は、胴体２に設けられた供給通路５１ａ～５１ｄと、グリース２０を貯留するタンク５２と、タンク５２から供給通路５１ａ～５１ｄにグリース２０を送出するグリースポンプ５３と、を備えている。

【0040】

供給通路５１ａ～５１ｄは、胴体２の内周面に形成された供給口５５ａ～５５ｄを通じてシール室１１に連通している。グリースポンプ５３を用いて供給通路５１ａ～５１ｄに送出されたグリース２０は、供給口５５ａ～５５ｄを通じてシール室１１に供給される。

【0041】

供給口５５ａ～５５ｄは、トンネルＴ１の周方向に互いに間隔を空けて設けられる。グリース供給システム５０は、グリースポンプ５３から供給通路５１ａ～５１ｄへのグリース２０の流れをそれぞれ制御する制御弁５６ａ～５６ｄを更に備えている。制御弁５６ａ～５６ｄは、別々に作動可能である。制御弁５６ａ～５６ｄは、作業員によって操作されてもよいし、不図示のコントローラを用いて自動的に制御されてもよい。

【0042】

グリース供給システム５０は、タンク５２に貯留されたグリース２０を加温する加温器５７を更に備えている。そのため、グリースポンプ５３は、加温器５７を用いて加温され粘性が低下したグリース２０を供給通路５１ａ～５１ｄに送出する。したがって、シール室１１にグリース２０を容易に供給することができ、シール室１１にグリース２０を充填した状態を容易に維持することができる。これにより、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0043】

つまり、シール構造１００では、シール室１１に供給される前のグリース２０を加温器５７により加温することができ、シール室１１に供給された後のグリース２０を冷却システム３０により冷却することができる。したがって、粘性が維持されたグリース２０をシール室１１に充填することができ、シール性をより向上させることができる。

【0044】

加温器５７は、例えば電力の供給により発熱するヒータである。加温器５７は、熱媒体を介してグリース２０を加温するヒートポンプであってもよい。図示を省略するが、加温器５７は、供給通路５１ａ～５１ｄの外周に配置され、供給通路５１ａ～５１ｄを流れるグリース２０を加温可能に形成されていてもよい。

【0045】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0046】

本実施形態では、冷却システム３０は、シール室１１に充填されたグリース２０を冷却する。そのため、グリース２０の温度が上昇するのを冷却システム３０により防止することができる。したがって、グリース２０の粘性を維持することができる。これにより、ブラシ１０からグリース２０が漏出するのを軽減することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性を向上させることができる。

【0047】

また、制御弁３５ａ～３５ｈは、通路３１ａ～３１ｈ毎に、熱媒体ポンプ３２から通路３１ａ～３１ｈへの熱媒体の流れを制御する。そのため、熱媒体は、通路３１ａ～３１ｈのうち、制御弁３５ａ～３５ｈによって熱媒体の流れが許容された通路にのみ熱媒体ポンプ３２から供給される。したがって、シール室１１に充填されたグリース２０のうち、地下水や地山によって加温された部分のみを局所的に冷却することができる。これにより、グリース２０における一部の温度が下がり過ぎて粘性が高くなり過ぎるのを防止することができ、胴体２とセグメントリング４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0048】

制御弁３５ａ～３５ｈを用いて通路３１ａ～３１ｈにおける熱媒体の流量を別々に制御するのに代えて、複数の熱媒体ポンプ３２を通路３１ａ～３１ｈにそれぞれ接続し、複数の熱媒体ポンプ３２の作動を別々に制御して通路３１ａ～３１ｈにおける熱媒体の流量を別々に制御してもよい。

【0049】

また、通路３１ａ～３１ｈにおける熱媒体の流量を別々に制御するのに代えて、複数の温度調節器３３を通路３１ａ～３１ｈにそれぞれ接続し、複数の温度調節器３３の作動を別々に制御して通路３１ａ～３１ｈにおける熱媒体の温度を別々に制御してもよい。つまり、複数の通路３１ａ～３１ｈ毎に、熱媒体ポンプ３２から複数の通路３１ａ～３１ｈへの熱媒体の温度を制御してもよい。

【0050】

＜第２実施形態＞
次に、図５及び図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るシール構造２００及びシール方法について説明する。シール構造２００及びシール方法は、いわゆる推進工法において用いられる。

【0051】

図５は、推進工法の概略を説明するための図である。推進工法では、図５に示す推進機２０１を用いてトンネルＴ２を立坑Ｈから掘進する。

【0052】

推進機２０１は、地山の内壁Ｗ２を支持可能な胴体２０２と、胴体２０２に回転可能に装着されたカッタ２０３と、を備えている。胴体２０２の内部には、カッタ２０３を回転させる不図示のモータが設けられる。カッタ２０３には、トンネルＴ２の軸方向に突出するカッタビット２０３ａが複数設けられている。カッタ２０３が地山に押付けられた状態で回転すると、地山がカッタビット２０３ａにより軸方向に掘削される。地山の掘削により生じる泥土は、胴体２０２の内部に設けられる不図示のスクリュコンベアを用いて排出される。

【0053】

立坑Ｈ（発進基地）には、ジャッキ２０５が設けられる。ジャッキ２０５は、立坑Ｈの内壁から反力を得て推進機２０１をトンネルＴ２の軸方向に推進する。推進機２０１の前進に伴って、推進機２０１とジャッキ２０５の間に推進管（トンネル構造体）２０４が順次、追加供給されて設けられる。推進機２０１とジャッキ２０５の間に推進管２０４が設けられた状態では、ジャッキ２０５の推進力は、推進管２０４を通じて推進機２０１に伝達され推進機２０１は前進する。推進管２０４に代えて、複数のセグメントが連結されて生成されたセグメントリングが用いられてもよい。

【0054】

トンネルＴ２の坑口Ｐ２は、地山を支持する支持管体（枠体）２０８によって形成される。推進管２０４は、トンネルＴ２の掘進に伴って、支持管体２０８を通って地山内にジャッキ２０５により推進される。枠体は、立坑Ｈを構成する壁体の開口に設置されてもよいし、立坑Ｈの壁体に設けられた開口であって、壁体の一部が枠体を構成してもよい。後述する通路２３１が設けられる枠体は立坑Ｈの開口部の付近に設けられていればよく、立坑Ｈの内側（地山側と反対側）に設けられていてもよい。したがって、枠体は地山を支持するものでなくてもよく、通路２３１を設けることができるものであればよい。

【0055】

推進工法では、支持管体２０８の内周面が推進管２０４の外周面と間隔を空けて対向する。支持管体２０８の内周面とセグメントリング４の外周面との間がシールされていないと、地山の地下水や土砂等が立坑Ｈに流入するおそれがある。シール構造２００は、支持管体２０８と推進管２０４の間をシールするために用いられる。シール構造２００について、図６を参照して詳述する。

【0056】

図６（ａ）は、シール構造２００の周辺を示す拡大断面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＶＩＢ－ＶＩＢ線に沿う断面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すＶＩＣ－ＶＩＣ線に沿う断面図である。図６では、説明の便宜上、支持管体２０８の厚さ、及び支持管体２０８と推進管２０４との間隔を誇張して描いている。

【0057】

図６（ａ）に示すように、シール構造２００は、支持管体２０８の内周に軸方向に互いに間隔を空けて設けられる複数のブラシ２１０を備えている。ブラシ２１０は、環状に形成されており、推進管２０４の外周面に摺接する。軸方向に間隔を空けて配置される２つのブラシ１０によって、支持管体２０８の内周面と推進管２０４の外周面との間にシール室２１１が形成される。

【0058】

シール室２１１には、支持管体２０８の内周面と推進管２０４の外周面との間をシールするグリース２０が充填される。

【0059】

シール構造２００は、シール室２１１に充填されたグリース２０を冷却する冷却システム（冷却手段）２３０を備えている。そのため、グリース２０の温度が上昇するのを冷却システム２３０により防止することができる。したがって、グリース２０の粘性を維持することができる。これにより、ブラシ２１０からグリース２０が漏出するのを軽減することができ、支持管体２０８と推進管２０４との間におけるシール性を向上させることができる。

【0060】

図６（ａ）～（ｃ）に示すように、冷却システム２３０は、支持管体２０８に設けられた複数の通路２３１と、グリース２０を冷却する熱媒体を複数の通路２３１に供給する熱媒体ポンプ２３２と、熱媒体の温度を調節する温度調節器（制御部）２３３と、を備えている。熱媒体ポンプ２３２及び温度調節器２３３は、立坑Ｈ（図５参照）又は地上に設けられる。冷却システム２３０の回路図は、図３に示される冷却システム３０の回路図とほぼ同じであるため、ここでは冷却システム２３０の回路図の図示を省略する。

【0061】

通路２３１は、トンネルＴ２の周方向に互いに間隔を空けて設けられる。各通路２３１は、シール室２１１の外側をトンネルＴ１の軸方向に沿って延びており、支持管体２０８の端部付近で折り返されている。

【0062】

冷却システム２３０は、第１実施形態における冷却システム３０と同様に、複数の通路２３１にそれぞれ設けられる複数の制御弁（制御部）２３５を更に備えている。制御弁２３５は、複数の通路２３１毎に、熱媒体ポンプ２３２から通路２３１への熱媒体の流れ、すなわち流量を制御する。そのため、熱媒体は、複数の通路２３１のうち、制御弁２３５によって熱媒体の流れが許容された通路にのみ熱媒体ポンプ２３２から供給される。したがって、シール室２１１に充填されたグリース２０のうち、地下水や地山によって加温された部分のみを局所的に冷却することができる。これにより、グリース２０における一部の温度が下がり過ぎて粘性が高くなり過ぎるのを防止することができ、支持管体２０８と推進管２０４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0063】

制御弁２３５は、例えば作業員によって操作される。作業員は、ブラシ２１０からの漏水又はグリース２０の温度上昇を確認したときには、制御弁２３５を開き、熱媒体を通路２３１に供給してグリース２０を冷却する。ブラシ２１０からの漏水は、ブラシ２１０を監視するカメラ２４１を用いることにより確認可能である。グリース２０の温度上昇は、シール室２１１に設けられる温度計２４２を用いることにより確認可能である。

【0064】

制御弁２３５は、第１実施形態における制御弁３５ａ～３５ｈと同様に、不図示のコントローラを用いて自動的に制御されてもよい。

【0065】

冷却システム２３０は、第１実施形態における冷却システム３０と同様に、グリース２０を加温可能であってもよい。また、第１実施形態と同様に、複数の通路２３１のうち一部の通路に冷却用の熱媒体が供給され残りの通路に加温用の熱媒体が供給されるように冷却システム２３０が構成されていてもよい。

【0066】

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、冷却システム３０を用いてシール室２１１内のグリース２０の温度を０℃以上１００℃以下の範囲で制御することがより好ましい。

【0067】

図６（ｃ）に示すように、シール構造２００は、シール室２１１にグリース２０を供給するグリース供給システム２５０を備えている。グリース供給システム２５０は、第１実施形態におけるグリース供給システム５０の構造と略同じであるため、ここではその説明を省略する。また、グリース供給システム２５０の回路図は、図４に示されるグリース供給システム５０の回路図とほぼ同じであるため、ここではグリース供給システム２５０の回路図の図示を省略する。

【0068】

以上の実施形態によれば、以下に示す作用効果を奏する。

【0069】

本実施形態では、冷却システム２３０は、シール室２１１に充填されたグリース２０を冷却する。そのため、グリース２０の温度が上昇するのを冷却システム２３０により防止することができる。したがって、グリース２０の粘性を維持することができる。これにより、ブラシ２１０からグリース２０が漏出するのを軽減することができ、支持管体２０８と推進管２０４との間におけるシール性を向上させることができる。

【0070】

また、複数の制御弁２３５は、複数の通路２３１毎に、熱媒体ポンプ２３２から複数の通路２３１への熱媒体の流れを制御する。そのため、熱媒体は、複数の通路２３１のうち、制御弁２３５によって熱媒体の流れが許容された通路にのみ熱媒体ポンプ２３２から供給される。したがって、シール室２１１に充填されたグリース２０のうち、地下水や地山によって加温された部分のみを局所的に冷却することができる。これにより、グリース２０における一部の温度が下がり過ぎて粘性が高くなり過ぎるのを防止することができ、支持管体２０８と推進管２０４との間におけるシール性をより向上させることができる。

【0071】

制御弁２３５を用いて通路２３１における熱媒体の流量を別々に制御するのに代えて、複数の熱媒体ポンプ２３２を通路２３１にそれぞれ接続し、複数の熱媒体ポンプ２３２の作動を別々に制御して通路２３１における熱媒体の流量を別々に制御してもよい。

【0072】

また、通路２３１における熱媒体の流量を別々に制御するのに代えて、複数の温度調節器２３３を通路２３１にそれぞれ接続し、複数の温度調節器２３３の作動を別々に制御して通路２３１における熱媒体の温度を別々に制御してもよい。つまり、複数の通路２３１毎に、熱媒体ポンプ２３２から複数の通路２３１への熱媒体の温度を制御してもよい。

【0073】

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

【0074】

第１実施形態において、胴体２は、断面が略円形状であるが、断面が略矩形状であってもよい。また、第２実施形態において、支持管体２０８は、断面が略矩形状であるが、断面が略円形状であってもよい。

【符号の説明】

【0075】

１００，２００・・・シール構造
１・・・シールド掘進機（掘進機）
２・・・胴体（枠体）
４・・・セグメントリング（トンネル構造体）
１０，２１０・・・ブラシ
１１，２１１・・・シール室
２０・・・グリース
３０，２３０・・・冷却システム（冷却手段）
３１ａ～３１ｈ，２３１・・・通路
３２，２３２・・・熱媒体ポンプ（熱媒体供給部）
３５ａ～３５ｈ，２３５・・・制御弁（制御部）
２０４・・・推進管（トンネル構造体）
２０８・・・支持管体（枠体）
Ｐ２・・・坑口
Ｔ１，Ｔ２・・・トンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】