JP2923034B2 - How to shut off the tail seal of the shield machine - Google Patents
How to shut off the tail seal of the shield machineInfo
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- JP2923034B2 JP2923034B2 JP2299732A JP29973290A JP2923034B2 JP 2923034 B2 JP2923034 B2 JP 2923034B2 JP 2299732 A JP2299732 A JP 2299732A JP 29973290 A JP29973290 A JP 29973290A JP 2923034 B2 JP2923034 B2 JP 2923034B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大深度、高水圧下の地中を掘進するシール
ド掘進機のテールシール部止水方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for stopping a tail seal portion of a shield machine for excavating underground under a large depth and high water pressure.
大深度,高水圧下の地中を掘進するシールド掘進機で
は、坑内作業の安全確保のため、テールシール部の止水
性の維持が重要課題となっている。この問題を解決する
方法として、特開平2-176096号で述べているように、シ
ールド本体のテールスキンプレートにテールシールを複
数段装備し、テールシール段間に形成された室に流動性
のある充填材を充填して、その充填材圧力を周辺地山の
土圧,水圧に対抗できる圧力に保持することにより、5k
gf/cm2以上の高水圧下においても、テールシール部から
の漏水を防止できることが実験により明らかになってき
た。In shield excavators that excavate underground under large depths and high water pressures, maintaining the waterproofness of the tail seal is an important issue in order to ensure the safety of underground work. As a method for solving this problem, as described in JP-A-2-76096, a tail skin plate of the shield body is provided with a plurality of tail seals, and a chamber formed between the tail seal steps has fluidity. Filling the filler and maintaining the pressure of the filler at a pressure that can withstand the earth pressure and water pressure of the surrounding ground,
Experiments have shown that water leakage from the tail seal can be prevented even under a high water pressure of gf / cm 2 or more.
第7図および第8図は、上記従来技術によるテールシ
ール部の掘進中の状態を示したものである。これらの図
で、シールド本体1のテールスキンプレート1aにはセグ
メント9の外周に接するテールシール8が2段装備され
ており、そのテールシール段間に形成された室10に充填
材注入ポンプ(図示せず)により充填材注入用配管12を
通して流動性のある充填材(繊維入りグリース等)を充
填する。シールド本体1が推進するにつれ、室10に充填
された充填材はセグメント9に付着して地山側へ流出す
るため、室10の充填材圧力は徐々に下がってくるので、
流出した分の充填材を充填材注入用配管12を通して補給
することで室10の充填材圧力を周辺地山の土圧,水圧に
対抗できる圧力に保持するようにしている。7 and 8 show a state in which the tail seal portion according to the prior art is being dug. In these figures, the tail skin plate 1a of the shield body 1 is provided with two stages of tail seals 8 which are in contact with the outer periphery of the segment 9, and a filler injection pump (see FIG. (Not shown), a fluid filler (such as fiber-containing grease) is filled through the filler injecting pipe 12. As the shield body 1 is propelled, the filler filled in the chamber 10 adheres to the segment 9 and flows out toward the ground, so that the filler pressure in the chamber 10 gradually decreases.
The pressure of the filler in the chamber 10 is maintained at a pressure that can withstand the earth pressure and the water pressure of the surrounding ground by supplying the filler that has flowed out through the filler injection pipe 12.
しかし、セグメント9にはその外周側に開いたグラウ
トホール9aが設けられており、グラウトホール用プラグ
9bを装着してあってもプラグ端とセグメント外周側との
間に空間が残存している。しかも、セグメントを組み立
てた状態では1リングを構成する各セグメントのグラウ
トホール9aが円周方向に1列に並んでいるため、1リン
グ分のグラウトホールの空間容積はかなりの大きさにな
る。また、セグメント継目部に外周側に開いた目開き溝
9cが存在する場合もある。したがって、第7図および第
8図に示すようにシールド本体1の推進に伴いセグメン
ト外周側に開いたグラウトホール9aや目開き溝9c等の凹
部が切羽側のテールシール8を乗り越えてテールシール
段間の室10に進入してくると、これらの凹部によって室
10に大きな空間が生じ、このため室10の充填材圧力が急
激に低下して周辺地山の土圧,水圧に対抗できなくな
り、充填材圧力が回復するまでテールシール部を通して
機内への漏水が生じる。また、充填材が漏水と共に室10
から流出すると、充填材圧が回復せず、漏水が止まらな
い場合もある。これは室10に急激に大きな空間が生じた
ことで充填材の補給が追いつかないためであり、また空
間容積に対応した量の充填材を瞬時に補給することは、
充填材注入ポンプの容量が膨大となるため、現実的でな
い。However, the segment 9 is provided with a grout hole 9a which is open on the outer peripheral side thereof.
Even when 9b is mounted, a space remains between the plug end and the outer peripheral side of the segment. Moreover, in a state where the segments are assembled, the grout holes 9a of the respective segments constituting one ring are arranged in a line in the circumferential direction, so that the space volume of the grout hole for one ring becomes considerably large. Also, an opening groove that opens to the outer peripheral side at the segment joint
9c may be present. Therefore, as shown in FIGS. 7 and 8, recesses such as grout holes 9a and opening grooves 9c opened on the outer peripheral side of the segment with the propulsion of the shield main body 1 ride over the tail seal 8 on the face side and the tail seal step. As they enter the room 10 between them, these recesses
10 creates a large space, which causes the pressure of the filling material in the chamber 10 to drop sharply, making it impossible to withstand the earth pressure and water pressure of the surrounding ground, and water leaking into the machine through the tail seal until the filling pressure recovers. Occurs. In addition, the filling material is
In some cases, the pressure of the filler does not recover and water leakage does not stop. This is because the replenishment of the filler cannot keep up with the suddenly large space created in the chamber 10, and the instantaneous replenishment of the amount of the filler corresponding to the space volume is
It is not practical because the capacity of the filling material injection pump becomes enormous.
上記のように従来技術では、セグメント外周側に開い
たグラウトホール、目開き溝等の凹部が切羽側のテール
シールを乗り越えてテールシール段間の室10に進入して
きたとき、急激に大きな空間が生じることによって室10
内の充填材圧力が低下し、その回復が遅れる点について
考慮されておらず、充填材の圧力変動によるテールシー
ル部からの漏水を防止できないことがわかった。As described above, in the prior art, when a concave portion such as a grout hole or an aperture groove opened on the outer peripheral side of the segment passes over the tail seal on the face side and enters the chamber 10 between the tail seal steps, a suddenly large space is formed. Chamber 10 by arising
No consideration was given to the point that the pressure of the filler in the interior was reduced and the recovery was delayed, and it was found that water leakage from the tail seal portion due to pressure fluctuation of the filler could not be prevented.
本発明は上記の点にかんがみ、セグメント外周側に開
いたグラウトホール、目開き溝等の凹部が外乱となって
最も地山側のテールシールと前段テールシールとの間に
形成された室内の充填材圧力の安定が乱されることを防
ぎ、高水圧下でのテールシール部の止水性を維持するこ
とを目的とする。In view of the above, the present invention provides a filling material in a room formed between a tail seal on the most ground side and a tail seal on the front stage due to disturbance of a recess such as a grout hole and an opening groove opened on the outer peripheral side of the segment. An object of the present invention is to prevent the stability of pressure from being disturbed, and to maintain the waterproofness of a tail seal portion under high water pressure.
上記目的を達成するために本発明のテールシール部止
水方法は、シールド本体のテールスキンプレートに少な
くとも3段のテールシールを装備し、切羽側より1段目
と2段目のテールシールとセグメントにより区切られた
室(第1室と呼ぶ)および2段目と3段目のテールシー
ルとセグメントにより区切られた室(第2室と呼ぶ)に
それぞれ流動性のある充填材を充填するための第1およ
び第2の充填材供給手段を設け、第1の充填材供給手段
により、シールド本体の推進に伴いセグメント外周側に
開いたグラウトホール、目開き溝等の凹部が第1室を通
過する間にこれら凹部に充填材をほぼ充満させるように
第1室に充填材を供給し、第2の充填材供給手段によ
り、計測された地山圧力に基づいて、第2室の充填材圧
力を周辺地山の土圧,水圧に対抗できる圧力に保持しつ
つ、セグメントに付着して地山に流出した分の充填材を
第2室に補給することを特徴とする。In order to achieve the above object, a method for stopping water at a tail seal portion according to the present invention is to equip a tail skin plate of a shield body with at least three stages of tail seals, and a first stage and a second stage tail seal and a segment from a face side. (Referred to as a first chamber) and a chamber (referred to as a second chamber) separated by a tail seal and a segment at the second and third stages, respectively, for filling a fluid filler. First and second filler supply means are provided, and the first filler supply means allows a recess, such as a grout hole or an aperture groove, which opens on the outer peripheral side of the segment as the shield body is propelled to pass through the first chamber. In the meantime, the filler is supplied to the first chamber so as to substantially fill the recesses with the filler, and the filler pressure in the second chamber is increased by the second filler supply means based on the measured ground pressure. Earth pressure of surrounding mountains, While maintaining the pressure can counter pressure, characterized in that replenishing the amount of filler that has flowed into the natural ground attached to the segment to the second chamber.
上記構成において、第1の充填材供給手段はシールド
本体の推進に伴いセグメント外周側に開いたグラウトホ
ール、目開き溝等の凹部が第1室を通過する間にこれら
凹部に充填材をほぼ充満させるように第1室に充填材を
供給し、第2の充填材供給手段はシールド本体の推進に
伴いセグメントに付着して地山に流出した分の充填材を
第2室に補給する。このようにすると、セグメント外周
側に開いたグラウトホール、目開き溝等の凹部が第1室
から第2室に進入してきたときには、これら凹部は既に
充填材でほぼ埋められた状態にあるので、第2室の充填
材圧力が急激に低下することはなく、第2室の充填材圧
力を周辺地山の土圧、水圧(以下、地山圧力と呼ぶ)に
対抗できる圧力に保持することができる。また、地山圧
力が変化したときでも、第1室の充填材圧力が低下した
ときでも、第2の充填材供給手段により、計測された地
山圧力に基づいて、第2室の充填材圧力を周辺地山の土
圧,水圧に対抗できる圧力に保持しつつ、セグメントに
付着して地山に流出した分の充填材を第2室に補給し、
第2室の充填材圧力のみで地山圧力に対抗することがで
きるので、機内への漏水を確実に防止できる。In the above configuration, the first filler supply means fills almost all of the recesses with fillers while the recesses such as grout holes and aperture grooves opened on the outer peripheral side of the segment as the shield body is propelled pass through the first chamber. The first filler is supplied to the first chamber so that the second filler is supplied to the second chamber by the second filler supplying means. With this configuration, when the recesses such as the grout hole and the opening groove opened on the outer peripheral side of the segment enter the second chamber from the first chamber, the recesses are already almost filled with the filler, so that The pressure of the filler in the second chamber does not drop sharply, and the pressure of the filler in the second chamber is maintained at a pressure that can withstand the earth pressure and the water pressure (hereinafter referred to as the ground pressure) of the surrounding ground. it can. Further, even when the ground pressure changes or when the filler pressure in the first chamber decreases, the filler pressure in the second chamber is determined by the second filler supply means based on the measured ground pressure. While maintaining the pressure at a level that can withstand the earth pressure and water pressure of the surrounding ground, replenish the second chamber with the amount of the filler adhering to the segments and flowing out to the ground,
Since the ground pressure can be countered only by the pressure of the filler in the second chamber, it is possible to reliably prevent water leakage into the machine.
第1図〜第4図に本発明の一実施例を示す。 1 to 4 show an embodiment of the present invention.
第1図〜第3図において、1はシールド本体、2はカ
ッタホイル、3はバルクヘッド、4は切羽水圧計、5は
排土用スクリュウコンベア、6はカッタ駆動用モータ、
7はシールドジャッキ、81,82,83はテールシール、9は
セグメントである。1 to 3, 1 is a shield main body, 2 is a cutter wheel, 3 is a bulkhead, 4 is a face water pressure gauge, 5 is a screw conveyor for discharging, 6 is a motor for driving a cutter,
7 is a shield jack, 81,82,83 are tail seals, and 9 is a segment.
テールシールの段数は3段以上であればよく、本実施
例では鋼線の束を主体としたブラシシールからなる3段
のテールシール81,82,83をシールド本体1のテールスキ
ンプレート1aに装備し、切羽側より1段目と2段目のテ
ールシール81,82とセグメント9により区切られた室を
第1室101、2段目と3段目のテールシール82,83とセグ
メント9により区切られた室を第2室102と呼ぶ。The number of the tail seals may be three or more. In this embodiment, three tail seals 81, 82, and 83 made of a brush seal mainly composed of a bundle of steel wires are provided on the tail skin plate 1a of the shield body 1. The first chamber 101 and the second and third-stage tail seals 82 and 83 and the segment 9 separate the chamber divided by the first and second-stage tail seals 81 and 82 and the segment 9 from the face side. The room thus created is referred to as a second room 102.
第1室101および第2室102にそれぞれ流動性のある充
填材(繊維入りグリース等)を充填するため、第1およ
び第2の充填材供給手段が設けられている。第1の充填
材供給手段は、テールスキンプレート1aの充填材注入口
111に接続された充填材注入用配管121と、機内に設置さ
れた充填材注入ポンプ131、注入ポンプ駆動用モータ14
1、充填材タンク151からなり、第2の充填材供給手段
は、同様にテールスキンプレート1aの充填材注入口112
に接続された充填材注入用配管122と、機内に設置され
た充填材注入ポンプ132、注入ポンプ駆動用モータ142、
充填材タンク152からなる。16はテールスキンプレート1
aの外周に敷設された注入用配管121,122の保護カバーで
ある。First and second filler supply means are provided to fill the first chamber 101 and the second chamber 102 with a filler having fluidity (such as fiber-containing grease). The first filler supplying means is a filler inlet of the tail skin plate 1a.
A filler injection pipe 121 connected to 111, a filler injection pump 131 installed in the machine, and an injection pump driving motor 14
1, a filler tank 151, and the second filler supply means is likewise a filler inlet 112 of the tail skin plate 1a.
Filler injection pipe 122 connected to the, filler injection pump 132 installed in the machine, injection pump drive motor 142,
It comprises a filler tank 152. 16 is tail skin plate 1
It is a protective cover for the injection pipes 121 and 122 laid on the outer periphery of a.
一方、テールスキンプレート1aの外周部に第1室10
1、第2室102の各充填材圧力を計測する第1および第2
の圧力センサ171,172を、またテールスキンプレート1a
の後端部に地山圧力を計測する第3の圧力センサ173を
それぞれ設置し、これら圧力センサ171,172,173の出力
信号を配線18にて圧力伝送器19に導き、ここで増幅した
信号を機内に設置した注入ポンプ制御装置21に配線20に
より伝送する。22は圧力センサ171,172,173と配線18の
保護カバーである。On the other hand, the first chamber 10
1. First and second measurement of each filler pressure in the second chamber 102
Pressure sensors 171,172 and tail skin plate 1a
A third pressure sensor 173 for measuring the ground pressure is installed at the rear end of the device, and the output signals of these pressure sensors 171, 172, 173 are led to a pressure transmitter 19 via a wiring 18, and the amplified signal is installed in the machine. The signal is transmitted to the infusion pump control device 21 via the wiring 20. Reference numeral 22 denotes a protective cover for the pressure sensors 171, 172, 173 and the wiring 18.
注入ポンプ制御装置21は圧力伝送器19からの信号と電
源23を入力し、配線24にて接続された注入ポンプ駆動用
モータ141,142の起動,停止を行う。The infusion pump control device 21 receives the signal from the pressure transmitter 19 and the power supply 23, and starts and stops the infusion pump driving motors 141 and 142 connected by the wiring 24.
本実施例において、第1室101の充填材層厚(1段目
テールシール81と2段目テールシール82の取付ピッチ寸
法)は、シールド推進速度および充填材注入ポンプ131
の容量を考慮して決定される。つまり、第2図に示すグ
ラウトホール9aや目開き溝9c等のセグメント外面の凹部
が1段目テールシール81を越えてから2段目テールシー
ル82を越えるまでの間に、これら凹部により第1室101
に生じた空間に充填材をほぼ充満させることができるよ
うに第1室101の充填材層厚を決めてある。In the present embodiment, the filler layer thickness of the first chamber 101 (the mounting pitch dimension of the first-stage tail seal 81 and the second-stage tail seal 82) depends on the shield propulsion speed and the filler injection pump 131.
Is determined in consideration of the capacity of In other words, during the period from when the recesses on the outer surface of the segment, such as the grout holes 9a and the opening grooves 9c shown in FIG. Room 101
The thickness of the filler layer of the first chamber 101 is determined so that the space generated in the first chamber 101 can be substantially filled with the filler.
また、第2室102の充填材層厚(2段目テールシール8
2と3段目テールシール83の取付ピッチ寸法)は、第2
室102の充填材圧力を地山圧力に対抗できる圧力に保持
することにより、第2室102のみで止水できるような寸
法となっている。つまり、グラウトホール、目開き溝な
どのような充填材圧力を変動させる要因さえなければ、
第1室101がなくても止水可能なように構成されてい
る。The thickness of the filler layer in the second chamber 102 (the second-stage tail seal 8
The mounting pitch dimension of the second and third stage tail seals 83)
By maintaining the pressure of the filler in the chamber 102 at a pressure that can counteract the ground pressure, the dimensions are such that water can be stopped only in the second chamber 102. In other words, if there are no factors that fluctuate the filler pressure, such as grout holes and aperture grooves,
It is configured so that water can be stopped without the first chamber 101.
本実施例では、第1室101および第2室102の充填材圧
力を、圧力センサ173で計測した地山圧力を参考にして
充填材注入ポンプ131,132をオンオフさせることで管理
する。In the present embodiment, the filler pressure in the first chamber 101 and the second chamber 102 is managed by turning on and off the filler injection pumps 131 and 132 with reference to the ground pressure measured by the pressure sensor 173.
充填材の消費量を最小限に抑えながら止水効果を維持
するための充填材圧力の上下限は次式で与えられる。The upper and lower limits of the filler pressure for maintaining the water stopping effect while minimizing the consumption of the filler are given by the following equations.
Pg1=Pw+p1 ……(1) Pg2=Pw+p2 ……(2) Pg1:充填材圧力の上限値 Pg2:充填材圧力の下限値 Pw :地山圧力 p1 :地山側テールシールとセグメントとの間の充填材通
過抵抗 p2 :止水可能な限界差圧 ここで、p1,p2は実験等で決められた値である。Pg 1 = Pw + p 1 …… (1) Pg 2 = Pw + p 2 …… (2) Pg 1 : Upper limit of filler pressure Pg 2 : Lower limit of filler pressure Pw: Ground pressure p 1 : Tail seal on ground side Filler passage resistance between the wire and the segment p 2 : Critical pressure difference at which water can be stopped Here, p 1 and p 2 are values determined by experiments and the like.
仮に、運転者が手動により充填材の供給,停止を制御
する場合を考えると、運転者は圧力センサ171,172,173
で計測した地山圧力と第1室101、第2室102の充填材圧
力を監視しながら、充填材圧力が低下して下限値Pg2に
達したとき充填材注入ポンプ131,132をオンにして充填
材の注入を開始し、充填材圧力が上昇して上限値Pg1に
達したとき充填材注入ポンプ131,132をオフにして充填
材の注入を停止することになる。Assuming that the driver manually controls the supply and stop of the filler material, the driver may use pressure sensors 171, 172, 173.
When the filler pressure decreases and reaches the lower limit value Pg 2 while monitoring the ground pressure measured in Step 1 and the filler pressure in the first chamber 101 and the second chamber 102, the filler injection pumps 131 and 132 are turned on to perform filling. start the injection of wood, it will stop the injection of the filling material by turning off the filler infusion pump 131 and 132 when fillers pressure has reached the upper limit value Pg 1 rises.
第1室101および第2室102の容積変化がない通常時で
も、注入された充填材はセグメントに付着して地山G側
へ流出するため、第1室101および第2室102の充填材圧
力は急激ではないが、徐々に低下してくる。セグメント
への充填材付着量はセグメント表面積1m2当り200ccぐら
いであることが実験によりわかっている。Even in a normal state where there is no change in the volume of the first chamber 101 and the second chamber 102, the injected filler adheres to the segment and flows out to the ground G side, so that the filler of the first chamber 101 and the second chamber 102 The pressure is not abrupt, but gradually decreases. Experiments have shown that the amount of filler attached to the segment is about 200 cc per 1 m 2 of the segment surface area.
外径14mのセグメントについて充填材の持ち出し量を
計算してみると下記のようになる。Calculating the carry-out amount of the filler for a segment with an outer diameter of 14 m is as follows.
Q=πD(V/100)ρ =3.14×14×(3/100)×200 =263 Q=充填材持ち出し量 〔cc/min〕 D=セグメント外径 14〔m〕 V=シールド推進速度 3〔cm/min〕 ρ=充填材付着量 200〔cc/m2〕 こては市販の充填材注入ポンプの能力で十分対応でき
る範囲の量である。Q = πD (V / 100) ρ = 3.14 × 14 × (3/100) × 200 = 263 Q = Amount of filler taken out [cc / min] D = Segment outer diameter 14 [m] V = Shield propulsion speed 3 [ cm / min] ρ = filler adhesion amount 200 [cc / m 2 ] This is an amount within a range that can be sufficiently handled by the capacity of a commercially available filler injection pump.
一方、グラウトホール9aがテールシール部を通過する
際には、第6図のように第1室101、第2室102の充填材
圧力が変化する。1段目テールシール81を乗り越えて第
1室101にグラウトホール9aが進入してくると、そのた
めに生じた空間により第1室101の充填材圧力が急激に
低下する。そこで、運転者は第1室101に充填材を注入
し圧力を上げようとするが、グラウトホール9aによる空
間に充填材を充満させるためには時間がかかる。しか
し、この場合でも2段目テールシール82を乗り越えて第
2室102にグラウトホール9aが進入してくるまでに充填
材がグラウトホール9aの空間にほぼ充満してしまい、残
留空気も充填材と同じ圧力まで圧縮されているので、第
2室102の充填材圧力には影響を及ぼさない。On the other hand, when the grout hole 9a passes through the tail seal portion, the filler pressure in the first chamber 101 and the second chamber 102 changes as shown in FIG. When the grout hole 9a enters the first chamber 101 over the first-stage tail seal 81, the pressure of the filler in the first chamber 101 is rapidly reduced due to the space created thereby. Therefore, the driver tries to increase the pressure by injecting the filler into the first chamber 101, but it takes time to fill the space by the grout hole 9a with the filler. However, even in this case, the filler is almost completely filled in the space of the grout hole 9a before the grout hole 9a enters the second chamber 102 over the second-stage tail seal 82, and the residual air is also filled with the filler. Since it has been compressed to the same pressure, it does not affect the filler pressure in the second chamber 102.
外径14mのセグメントについてグラウトホールにより
生じる空間容積と第2室102の充填材圧力に影響を及ぼ
さないようにするための充填材の必要注入量を計算して
みると下記のようになる。Calculation of the required injection amount of the filler so as not to affect the space volume generated by the grout hole and the pressure of the filler in the second chamber 102 for the segment having an outer diameter of 14 m is as follows.
Vj=(πd2/4)Ln =(3.14×62/4)×50×11 =15543 Vj:グラウトホールにより生じる空間容積 〔cc〕 d:グラウトホール内径 6〔cm〕 L:グラウトホール長さ 50〔cm〕 n:グラウトホール個数(1リング分) 11〔個〕 Qj=Vj/Tj =15543/13.3 =1168 Qj:充填材の必要注入量 〔cc/min〕 Tj:充填時間 〔min〕 (グラウトホールが第1室を通過する時間) Tj=Lb/V =40/3 =13.3 Lb:1段目テールシールと2段目テールシールの取付ピッ
チ寸法 40〔cm〕 V:シールド推進速度 3〔cm/min〕 上記計算結果からわかるように、1168cc/min以上の容
量の充填材注入ポンプを第1室用の充填材注入ポンプ13
1として装備すれば、第2室102の充填材圧力は下限値Pg
2より低下することがない。この場合、第1室101の圧力
が回復するまでに13.3分かかることになるが、その間は
第2室102の充填材圧力のみで地山圧力に対抗し、漏水
を防止することができる。 Vj = (πd 2/4) Ln = (3.14 × 6 2/4) × 50 × 11 = 15543 Vj: space volume produced by grout holes [cc] d: grout hole inner diameter 6 [cm] L: Grout hole length 50 [cm] n: Number of grout holes (for one ring) 11 [pieces] Qj = Vj / Tj = 15543 / 13.3 = 1168 Qj: Required injection amount of filler [cc / min] Tj: Filling time [min] ( (Time during which the grout hole passes through the first chamber) Tj = Lb / V = 40/3 = 13.3 Lb: Mounting pitch size of the first-stage tail seal and the second-stage tail seal 40 [cm] V: Shield propulsion speed 3 [ cm / min] As can be seen from the above calculation results, the filling material injection pump having a capacity of 1168 cc / min or more is replaced with the filling material injection pump 13 for the first chamber.
If equipped as 1, the pressure of the filler in the second chamber 102 is the lower limit Pg
No lower than 2 . In this case, it takes 13.3 minutes for the pressure in the first chamber 101 to recover, but during that time, the pressure of the filler in the second chamber 102 alone is sufficient to counter the ground pressure, and water leakage can be prevented.
ここまでは運転者が手動により充填材の供給,停止を
制御する場合について述べたが、次に第1図の注入ポン
プ制御装置21を用いて充填材の供給,停止を自動制御す
る場合について説明する。第4図に注入ポンプ制御装置
21の構成例を示す。Up to this point, the case where the driver manually controls the supply and stop of the filler is described. Next, the case where the supply and stop of the filler is automatically controlled using the infusion pump control device 21 of FIG. 1 will be described. I do. Fig. 4 shows an infusion pump controller
21 shows a configuration example.
注入ポンプ制御装置21内の圧力設定部25では、第3の
圧力センサ173が計測した地山圧力Pwとあらかじめ入力
された値p1,p2とから前式(1),(2)により充填材
圧力の上限値Pg1,下限値Pg2を演算し設定する。The pressure setting unit 25 in the infusion pump control device 21 fills from the ground pressure Pw measured by the third pressure sensor 173 and the values p 1 and p 2 input in advance by the formulas (1) and (2). The upper limit Pg 1 and lower limit Pg 2 of the material pressure are calculated and set.
第1の圧力センサ171が計測した第1室101の充填材圧
力は、比較器26で上限値Pg1と、比較器27で下限値Pg2と
それぞれ比較され、それらの判定出力により、第1室10
1の充填材圧力が低下して下限値Pg2に達すると、モータ
制御部30がモータ141を起動させ、第1室101の充填材圧
力が上昇して上限値Pg1に達すると、モータ制御部30が
モータ141を停止させる。同様に第2の圧力センサ172が
計測した第2室102の充填材圧力は、比較器28で上限値P
g1と、比較器29で下限値Pg2とそれぞれ比較され、それ
らの判定出力により、第2室102の充填材圧力が低下し
て下限値Pg2に達すると、モータ制御部31がモータ142を
起動させ、第2室102の充填材圧力が上昇して上限値Pg1
に達すると、モータ制御部31がモータ142を停止させ
る。モータ制御部30,31は自己保持機能を有しており、
充填材圧力が下限から上限へ変化する間、注入ポンプ13
1,132を運転状態(オン)に保持し、充填材圧力が上限
から下限へ変化する間、注入ポンプ131,132を停止状態
(オフ)に保持する。Fillers pressure in the first chamber 101 to the first pressure sensor 171 is measured, the upper limit value Pg 1 in a comparator 26, are compared respectively with the lower limit value Pg 2 by the comparator 27, by their judgment output, first Room 10
When the filler pressure of 1 decreases and reaches the lower limit value Pg 2 , the motor control unit 30 starts the motor 141, and when the filler pressure of the first chamber 101 increases and reaches the upper limit value Pg 1 , motor control is performed. The unit 30 stops the motor 141. Similarly, the filler pressure in the second chamber 102 measured by the second pressure sensor 172 is equal to the upper limit P
and g 1, is compared respectively with the lower limit value Pg 2 by the comparator 29, by their judgment output, when the filling material pressure in the second chamber 102 reaches the lower limit value Pg 2 decreases, the motor controller 31 the motor 142 Is activated, and the pressure of the filler in the second chamber 102 rises to the upper limit Pg 1
, The motor control unit 31 stops the motor 142. The motor control units 30 and 31 have a self-holding function,
While the filler pressure changes from the lower limit to the upper limit, fill pump 13
The injection pumps 131 and 132 are kept stopped (off) while the filler pressure changes from the upper limit to the lower limit.
第6図は、上記のように地山圧力の計測値に基づいて
充填材圧力の上下限を設定し、充填材の注入制御を行っ
た場合の制御経過を示す図である。すなわち、第2室10
2の充填材圧力は地山圧力Pwが変化しても常に上限値Pg1
と下限値Pg2の間の適正範囲に保たれ、また、圧力変動
要因となるグラウトホール等がテールシール部に進入し
てきた場合も、第1室101の圧力回復の時間が伸びるだ
けで第2室102の充填材圧力には影響が及ばず、止水効
果を維持できる。FIG. 6 is a diagram showing a control process in the case where the upper and lower limits of the filler pressure are set based on the measured value of the ground pressure as described above and the injection control of the filler is performed. That is, the second room 10
The filler pressure of 2 is always the upper limit Pg 1 even if the ground pressure Pw changes
And maintained within the range between the lower limit value Pg 2, also if the grout holes or the like as the pressure fluctuation factor has entered the tail sealing portion, second only time pressure recovery in the first chamber 101 extends The pressure of the filler in the chamber 102 is not affected, and the water stopping effect can be maintained.
図示は省略するが、注入ポンプ制御装置内の圧力設定
部で、地山圧力の計測値に基づいて充填材圧力のある目
標値(例えば、地山圧力より少し高めの圧力値)を設定
し、充填材圧力の計測値を上記目標値と比較して、それ
らが一致するように注入ポンプの充填材注入量を制御す
る構成としても上記と同様の目的を達成できる。Although illustration is omitted, a target value (for example, a pressure value slightly higher than the ground pressure) of the filler pressure is set by a pressure setting unit in the injection pump control device based on the measured value of the ground pressure, The same object as described above can be achieved by a configuration in which the measured value of the filler pressure is compared with the target value and the filler injection amount of the injection pump is controlled so that they match.
また、本発明の他の実施例として、第1室,第2室の
両方の充填材圧力を制御するのではなく、第2室の充填
材圧力のみを地山圧力に対抗できる圧力となるように制
御し、第1室には充填材を別の注入ポンプによりある設
定した流量で供給する方法もある。この場合、運転者は
計算により第1室の充填材注入用ポンプの流量を決め、
掘進中は同ポンプを作動させたままにして第1室のグラ
ウトホール等により生じた空間を埋めるようにする。そ
の間、第1室の充填材圧力を監視して充填材圧力が下が
りすぎるか、もしくは上がりすぎるようなら充填材注入
ポンプの流量の設定を変えればよい。本実施例におい
て、第2室の充填材圧力を自動制御するための注入ポン
プ制御装置の構成例を第5図に示す。その構成は第4図
に示したものと基本的に変わらないので、説明を省略す
る。Further, as another embodiment of the present invention, instead of controlling the filler pressure in both the first chamber and the second chamber, only the filler pressure in the second chamber is set to a pressure that can counteract the ground pressure. There is also a method in which the filler is supplied to the first chamber at a certain set flow rate by another injection pump. In this case, the driver determines the flow rate of the filling material injection pump in the first chamber by calculation,
During the excavation, the pump is kept operating to fill the space created by the grout hole or the like in the first chamber. In the meantime, the filler pressure in the first chamber is monitored, and if the filler pressure is too low or too high, the setting of the flow rate of the filler injection pump may be changed. FIG. 5 shows a configuration example of the injection pump control device for automatically controlling the pressure of the filler in the second chamber in the present embodiment. Since the configuration is basically the same as that shown in FIG. 4, the description is omitted.
上記各実施例では、充填材注入ポンプを第1室用と第
2室用の2台装備するものとしたが、市販の充填材注入
ポンプで流量が足りない場合は複数台並列に接続すれば
よい。また、大流量のポンプを採用し、分配弁等で第1
室と第2室に充填材を分配して供給してもよい。In each of the above embodiments, two filler injection pumps are provided for the first chamber and the second chamber. However, when a commercially available filler injection pump does not have a sufficient flow rate, a plurality of filler injection pumps may be connected in parallel. Good. In addition, a large flow rate pump is adopted, and the first
The filler may be distributed and supplied to the chamber and the second chamber.
ポンプ容量は、どの実施例でも第1室用の充填材注入
ポンプの容量を第2室用の充填材注入ポンプの容量より
大きくしてある。既述のように、セグメントに付着して
地山に流出する充填材量よりグラウトホール等を埋める
ための充填材量の方が大きいためである。Regarding the pump capacity, the capacity of the filler injection pump for the first chamber is larger than the capacity of the filler injection pump for the second chamber in each embodiment. As described above, the amount of the filler for filling the grout hole or the like is larger than the amount of the filler adhering to the segment and flowing out to the ground.
本発明によれば、セグメント外周側に開いたグラウト
ホール、目開き溝等の凹部がテールシール部に進入して
きた際、テールシール段間の第1室でこれら凹部により
生じた空間に充填材をほぼ充満させ、第2室の充填材圧
力に影響を及ぼさないようにして、充填材の圧力変動に
よるテールシール部からの漏水を防止すると共に、第2
の充填材供給手段により、計測された地山圧力に基づい
て、第2室の充填材圧力を周辺地山の土圧,水圧に対抗
できる圧力に保持しつつ、セグメントに付着して地山に
流出した分の充填材を第2室に補給して、地山圧力が変
化したときでも、第1室の充填材圧力が低下したときで
も、第2室の充填材圧力を地山圧力に対抗することがで
きるため、高水圧下でのテールシール部の止水性を確実
に維持することができる。According to the present invention, when a concave portion such as a grout hole or an aperture groove opened on the outer peripheral side of the segment enters the tail seal portion, the filler is filled in the space created by the concave portion in the first chamber between the tail seal steps. It is almost filled and does not affect the pressure of the filler in the second chamber, thereby preventing water leakage from the tail seal portion due to pressure fluctuation of the filler,
The filler pressure in the second chamber is maintained at a pressure that can withstand the earth pressure and the water pressure of the surrounding ground, based on the measured ground pressure, and adheres to the segment to form the ground. The amount of the filler that has flowed out is supplied to the second chamber, and the pressure of the filler in the second chamber is opposed to the pressure of the ground even when the ground pressure changes or when the pressure of the filler in the first chamber decreases. Therefore, the water sealing property of the tail seal portion under high water pressure can be reliably maintained.
また、グラウトホール、目開き溝等の凹部が第1室を
通過する間にこれら凹部による空間を埋めればよいの
で、充填材注入ポンプの容量が膨大になることもなく、
容易に実施できる。In addition, since the recesses such as the grout hole and the opening groove may fill the space formed by these recesses while passing through the first chamber, the capacity of the filler injection pump does not become enormous,
Can be easily implemented.
第1図は本発明の一実施例を示すシールド掘進機の縦断
面図、第2図は第1図のア部詳細図、第3図は第1図の
イ部詳細図、第4図は第1図中の注入ポンプ制御装置の
概念図、第5図は注入ポンプ制御装置の他の例を示す概
念図、第6図は第1室、第2室の充填材圧力の制御経過
を示すグラフ、第7図,第8図は従来技術によるテール
シール部の掘進中の状態図である。 1……シールド本体、1a……テールスキンプレート、8
1,82,83……テールシール、9……セグメント、9a……
グラウトホール、9c……目開き溝、101……第1室、102
……第2室、121,122……充填材注入用配管、131,132…
…充填材注入ポンプ、171,172,173……圧力センサ、21
……注入ポンプ制御装置。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a shield machine showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed view of a part A of FIG. 1, FIG. 3 is a detailed view of a part A of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a conceptual diagram of the infusion pump control device in FIG. 1, FIG. 5 is a conceptual diagram showing another example of the infusion pump control device, and FIG. 6 shows the control process of the filler pressure in the first and second chambers. The graphs, FIGS. 7 and 8 are state diagrams of the tail seal portion according to the prior art during excavation. 1 ... Shield body, 1a ... Tail skin plate, 8
1,82,83 …… tail seal, 9 …… segment, 9a ……
Grout hall, 9c ... Open groove, 101 ... First room, 102
…… Second chamber, 121,122 …… Piping for filling material injection, 131,132…
… Filling material injection pump, 171,172,173 …… Pressure sensor, 21
...... Infusion pump control device.
フロントページの続き (72)発明者 芝野 隆行 兵庫県神戸市須磨区小寺町1丁目1番13 号 日本グリース株式会社技術研究所内 (72)発明者 新井 友行 大阪府大東市御領2丁目2番19号 昭和 工業株式会社内 (72)発明者 三好 博明 大阪府大東市御領2丁目2番19号 昭和 工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−147795(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/00 Continued on the front page. (72) Inventor Takayuki Shibano 1-1-1 Kodera-cho, Suma-ku, Kobe-shi, Hyogo Prefecture Inside the Japan Grease Co., Ltd. (72) Inventor Tomoyuki Arai 2-2-1-19 Gyodo, Daito-shi, Osaka No. Showa Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Hiroaki Miyoshi 2-2-1, Goto, Daito-shi, Osaka Showa Kogyo Co., Ltd. (56) References JP-A-2-147779 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 11/00
Claims (1)
なくとも3段のテールシールを装備し、切羽側より1段
目と2段目のテールシールとセグメントにより区切られ
た室(第1室と呼ぶ)および2段目と3段目のテールシ
ールとセグメントにより区切られた室(第2室と呼ぶ)
にそれぞれ流動性のある充填材を充填するための第1お
よび第2の充填材供給手段を設け、第1の充填材供給手
段により、シールド本体の推進に伴い、セグメント外周
側に開いたグラウトホール、目開き溝等の凹部が第1室
を通過する間にこれら凹部に充填材をほぼ充満させるよ
うに第1室に充填材を供給し、第2の充填材供給手段に
より、計測された地山圧力に基づいて、第2室の充填材
圧力を周辺地山の土圧,水圧に対抗できる圧力に保持し
つつ、セグメントに付着して地山に流出した分の充填材
を第2室に補給することを特徴とするシールド掘進機の
テールシール部止水方法。1. A tail skin plate of a shield body is provided with at least three levels of tail seals, and a chamber (referred to as a first chamber) divided by first and second level tail seals and segments from the face side is provided. Chamber divided by the second and third tail seals and segments (called the second chamber)
Are provided with first and second filler supply means for filling a flowable filler, respectively, and the first filler supply means causes a grout hole opened on the outer peripheral side of the segment as the shield body is propelled. The filler is supplied to the first chamber so that the recesses are substantially filled with the filler while the recesses such as the opening grooves pass through the first chamber, and the ground measured by the second filler supply means. Based on the mountain pressure, while maintaining the pressure of the filler in the second chamber at a pressure that can withstand the earth pressure and the water pressure of the surrounding ground, the filler adhering to the segments and flowing out to the ground is stored in the second chamber. A method for stopping water at a tail seal portion of a shield machine, wherein the water is supplied.
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