シールド掘進機及びそのトンネル工法
【課題】テールクリアランス内への裏込め材又は地下水の侵入を確実に検知可能なシールド掘進機及びそのトンネル工法を提供する。
【解決手段】胴体１４の後部の内方にて複数のセグメント２２を筒状のセグメント環体２３に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体２３に継ぎ足すことにより、前記掘削孔２の内周面２ａを筒状に覆う覆工体２４を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体１４から後方に抜け出る前記覆工体２４の部分と前記掘削孔２の内周面２ａとの間隙に裏込め材２６を充填するシールド掘進機であり、前記胴体１４の内周面１４ａと前記覆工体２４の外周面との間の環状のテールクリアランスＣｔ内に前記裏込め材２６又は地下水が侵入するのを防止するテールシール３０と、前記テールクリアランスＣｔ内への前記裏込め材２６又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えている。
【解決手段】胴体１４の後部の内方にて複数のセグメント２２を筒状のセグメント環体２３に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体２３に継ぎ足すことにより、前記掘削孔２の内周面２ａを筒状に覆う覆工体２４を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体１４から後方に抜け出る前記覆工体２４の部分と前記掘削孔２の内周面２ａとの間隙に裏込め材２６を充填するシールド掘進機であり、前記胴体１４の内周面１４ａと前記覆工体２４の外周面との間の環状のテールクリアランスＣｔ内に前記裏込め材２６又は地下水が侵入するのを防止するテールシール３０と、前記テールクリアランスＣｔ内への前記裏込め材２６又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機及びそのトンネル工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水の存在する地盤や比較的軟弱な地盤中にトンネルを形成する方法として、シールド掘進機を用いたトンネル工法が知られている。
【０００３】
このシールド掘進機は、円筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して円形状の掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを円筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を円筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、そして、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙にモルタル等の裏込め材を充填し、これにより、掘削方向に沿って順次トンネルを形成するものである。
【０００４】
ここで、前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間には、所定寸法の環状のテールクリアランスが設定されている。これは、シールド掘進機が掘削方向を現行方向から変更する際に、前記胴体と前記覆工体との物理的干渉を防ぐための緩衝空間である。
【０００５】
但し、このテールクリアランスを通じて、地盤中の地下水や、充填中の裏込め材がシールド掘進機内に侵入する虞があるため、このテールクリアランスには、その侵入を防ぐためのテールシールとして例えば環状のワイヤーブラシ等が設けられている。そして、場合によっては、更にテールクリアランス内に、ゲル状シール剤が充填されることもある（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２８８８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記テールシール等を設けても前記裏込め材等の侵入を完全に防ぐことは難しい。そして、特に、裏込め材が侵入した場合には、当該裏込め材がテールクリアランス内にて固化するが、そうすると、この裏込め材の体積分だけ、テールクリアランスの実効寸法が小さくなって、覆工体に対して胴体を傾斜させ難くなり、結果、トンネルのコース取りに支障を来したり、無理に傾斜させると、固化した裏込め材を介して胴体と覆工体とが競って覆工体を破損する虞もある。
【０００７】
そのため、適宜なタイミングで作業者が、前記セグメント環体に形成された裏込め材注入孔からテールクリアランス内に探査棒を挿入して、その探査棒の感触に基づいてテールクリアランス内の裏込め材の侵入状況を確認しているが、目視もできないために、その確認は確実性に乏しい。
【０００８】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、テールクリアランス内への裏込め材又は地下水の侵入を確実に検知可能なシールド掘進機及びそのトンネル工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】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に前記裏込め材又は地下水が侵入するのを防止するテールシールと、
前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えていることを特徴とする。
上記請求項１に示す発明によれば、前記異物検知センサーにより、前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を確実に検知することができる。
【００１０】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールは、一端部が前記胴体に固定されつつ、他端部が前記覆工体の外周面に摺接されて設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項２に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールが、少なくとも前記掘削方向の２カ所に設けられているとともに、前記テールクリアランスにおいて、前記掘削方向に互いに隣り合う前記テールシール同士の間に区画形成される室内にはゲル状シール剤が充填されており、
前記異物検知センサーの感知部は、前記室内に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤の電気抵抗の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水の電気抵抗の大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として正負の一対の電極と、
前記一対の電極間の電気抵抗の計測値に基づいて、前記裏込め材又は前記地下水の前記室内への侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
上記請求項４に示す発明によれば、前記裏込め材及び前記地下水の前記室内への侵入を、前記電気抵抗の変化で検知することができる。
【００１３】
請求項５に示す発明は、請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤のｐＨ（水素イオン指数）の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水のｐＨの大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として、前記室内のｐＨを計測するｐＨセンサーと、
前記室内のｐＨの計測値に基づいて、前記室内への異物の侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
上記請求項５に示す発明によれば、前記裏込め材及び前記地下水の前記室内への侵入を、前記ｐＨの変化で検知することができる。
【００１４】
請求項６に示す発明は、請求項５に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は酸性であり、
前記裏込め材はモルタルであることを特徴とする。
上記請求項６に示す発明によれば、前記ｐＨの計測値に変化によって、前記室内への前記裏込め材の侵入を確実に検知することができる。
【００１５】
請求項７に示す発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤を、前記室内へ所定の基準供給圧力で圧送供給するポンプを有し、
前記判定部が、前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入が有りと判定した場合には、前記判定部は、前記基準供給圧力よりも高い供給圧力に変更することを特徴とする。
上記請求項７に示す発明によれば、前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知したら、前記ゲル状シール剤の供給圧力を高める。よって、更なる前記裏込め材又は前記地下水の侵入を抑制し、また、場合によっては、侵入した前記裏込め材及び前記地下水を前記室から外へ押し出して排出することができる。
【００１６】
請求項８に示す発明は、請求項３乃至７のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は、グリースであることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に示す発明は、筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機を用いたトンネル工法であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に、該テールクリアランスへの前記裏込め材又は地下水の侵入を防ぐテールシールを、前記掘削方向の２カ所に設けるとともに、前記テールシール同士の間に区画形成される室にはゲル状シール剤を充填し、
前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を、前記室内の電気抵抗の変化又はｐＨ（水素イオン指数）の変化に基づいて検知することを特徴とする。
上記請求項９に示す発明によれば、シールド掘進機のテールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を確実に検知することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシールド掘進機及びそのトンネル工法によれば、テールクリアランス内への裏込め材又は地下水の侵入を確実に検知可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るシールド掘進機１０及びそのトンネル工法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態のシールド掘進機１０の全体構造を示す断面図であり、一部を側面視で示している。また、図２は、図１中のII−II断面図である。なお、以下では、掘削方向における切羽側を前方といい、その逆側の坑口側を後方という。
【００２１】
このシールド掘進機１０は、図１に示すように、地盤Ｇを掘削して掘削方向に前進してトンネルを形成するものであり、胴体としての円筒状のスキンプレート１４を有している。そして、スキンプレート１４の前端部には、地盤Ｇを掘削して掘削孔２を形成するカッターディスク１２が設けられている。また、スキンプレート１４の内方の作業空間１６の前方部分には、掘削土砂を取り込む隔室１８が設けられるとともに、カッターディスク１２の駆動装置や制御装置及び掘削土砂の排出装置等（何れの装置も不図示）も設けられている。他方、上記作業空間１６の後方部分には、セグメント組み立て装置（不図示）やシールドジャッキ２０等が設けられている。セグメント２２は、図２に示すように円弧状ブロックである。そして、セグメント組み立て装置によって、複数のセグメント２２が円筒状のセグメント環体２３に組み立てられるとともに、図１に示すように、このセグメント環体２３が、後方の既構築のセグメント環体２３に継ぎ足されることにより、前記掘削孔２の内周面２ａを円筒状に覆う覆工体２４が連続し構築される。
【００２２】
そうしたら、上記の新たに継ぎ足されたセグメント環体２３の前端面に、上記シールドジャッキ２０を押し当てて、これを伸長させることによりスキンプレート１４を前方へ押し出してカッターディスク１２を前進させる。そして、この前進に伴って前記スキンプレート１４から後方に抜け出る覆工体２４の部分と掘削孔２の内周面２ａとの間隙Ｓにモルタル等の裏込め材２６を充填し、これにより、前記覆工体２４の部分が掘削孔２に固定され、これらを順次繰り返すことで、徐々に掘削方向に沿ったトンネルが形成されていく。
【００２３】
ところで、図１及び図２に示すように、スキンプレート１４の内周面１４ａと覆工体２４の外周面２４ａとの間には、所定寸法の環状の隙間たるテールクリアランスＣｔが設定されている。これは、シールド掘進機１０が掘削方向を現行方向から傾いた方向に変更する際に、スキンプレート１４と覆工体２４との物理的干渉を防ぐための緩衝空間である。
【００２４】
但し、このテールクリアランスＣｔを通して、地盤Ｇ中の地下水や、充填中の裏込め材２６がシールド掘進機１０内に侵入する虞があるため、このテールクリアランスＣｔには、その侵入を防ぐべくテールシール３０が設けられている。
【００２５】
図３は、上記のテールシール３０を説明するための拡大断面図である。テールシール３０は、図２及び図３に示すようにスキンプレート１４の内周面１４ａに、周方向に沿って環状に配置されたワイヤーブラシ３０である。詳しくは、図３に示すように、ワイヤーブラシ３０の結束された基端部３０ａはスキンプレート１４の内周面１４ａのガードリング１５にボルト止め等で固定されるとともに、このスキンプレート１４から内方に向かって延びる先端部３０ｂが、覆工体２４の外周面２４ａに摺接するようになっており、これにより、後方からの裏込め材２６等の侵入が抑制される。なお、ワイヤーブラシ３０の両側にばね板（不図示）を配置すれば、当該ばね板の弾発力によってワイヤーブラシ３０の先端部３０ｂが覆工体２４の外周面２４ａに押し付けられて、より密閉性が向上する。
【００２６】
このようなテールシール３０は、スキンプレート１４の内周側において掘削方向に少なくとも２列設けられ、図示例では３列が設けられている。そして、これら３列のテールシール３０によってテールクリアランスＣｔには、前後に隣り合う２つの室ＳＰ１，ＳＰ２が区画形成されている。以下では、これら室のうち前方の室ＳＰ１を第１室とも言い、この第１室ＳＰ１よりも後方に位置する室ＳＰ２を第２室とも言う。
【００２７】
これら２つの室ＳＰ１，ＳＰ２には、テールクリアランスＣｔの密閉性を更に高めるべく、それぞれ、ゲル状シール剤の一例としてグリースが充填されている。このグリースは、例えば、松村石油株式会社製テールシーラー＃９０００（商品名）等であり、このグリースの前記室ＳＰ１，ＳＰ２への供給は、グリース供給機構によって行われる。グリース供給機構は、不図示のグリース貯留タンク及びグリース供給ポンプを有する。また、スキンプレート１４の内周面１４ａにおいて前記室ＳＰ１，ＳＰ２と対向する部分には、複数のグリース吐出口４０が形成されており、これらのグリース吐出口４０は、スキンプレート１４に設けられた適宜な管路４２によって上記グリース供給ポンプに接続されている。よって、このグリース供給ポンプによってグリース貯留タンク内のグリースが管路４２を経てグリース吐出口４０へ所定の基準供給圧力にて圧送され、これにより前記室ＳＰ１，ＳＰ２へとグリースが常時供給される。
【００２８】
但し、このようにテールシール３０を設置したりグリース充填したりしても、裏込め材２６や地下水の侵入を完全に防ぐことは難しく、ある量ある頻度で、前記テールシール３０等を越えて地下水や裏込め材２６がテールクリアランスＣｔ内を通過してシールド掘進機１０内に侵入してしまうことがある。
【００２９】
そして、特に裏込め材２６が侵入した場合には、当該裏込め材２６がテールクリアランスＣｔにて固化するが、そうすると、この裏込め材２６の体積分だけ、テールクリアランスＣｔの実効隙間が小さくなってしまい、シールド掘進機１０の進路変更の際に覆工体２４に対してスキンプレート１４を傾斜させ難くなり、その結果、トンネルのコース取りに支障を来したり、また、無理に傾斜させると、固化した裏込め材２６を介してスキンプレート１４と覆工体２４とが競って覆工体２４が破損する虞もあった。
【００３０】
そのため、適宜なタイミングで作業者が、図１に示す前記セグメント環体２３の裏込め材注入孔２３ｂからテールクリアランスＣｔ内の前記室ＳＰ１，ＳＰ２に探査棒を挿入し、その探査棒の感触に基づいてテールクリアランスＣｔ内の裏込め材２６の侵入状況を確認しているが、目視もできないために、その確認は困難を極め又確実性に乏しいものであった。
【００３１】
そこで、本実施形態のシールド掘進機１０では、テールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２に、当該室ＳＰ１，ＳＰ２への裏込め材２６又は地下水の侵入を検知すべく、異物検知センサーの感知部５２を配置している。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、この異物検知センサーの概略説明図であり、図４Ａは、図３と同矢視の拡大断面図である。また、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂの何れも、グリース吐出口４０や管路４２を省略して示している。また、図４Ｂについては、ワイヤーブラシ３０も省略して示している。
【００３３】
始めに、検知原理について説明する。前述したようにテールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２内には、上記グリースが充填されている。そして、一般にグリースは概ね絶縁体であることからその電気抵抗は非常に高い（例えば、上記の松村石油株式会社製テールシーラー＃９０００（商品名）の電気抵抗は、テスターにて計測不能の無限大である）。他方、地下水は言うまでも無く、裏込め材２６も一般にモルタル等の含水物であるため、これら裏込め材２６及び地下水の電気抵抗は、前記グリースと比べて格段に低い。
【００３４】
よって、これら裏込め材２６又は地下水が上記室ＳＰ１，ＳＰ２に侵入した場合には、当該室ＳＰ１，ＳＰ２における電気抵抗が低下することになり、もって、この電気抵抗を常時計測しておけば、この電気抵抗の変化に基づいて、裏込め材２６や地下水の侵入を検知できる。
【００３５】
そして、このような検知原理に基づけば、異物検知センサーの構成として、以下を例示できる。すなわち、異物検知センサーは、感知部５２としてスキンプレート１４の内周面１４ａに固定された正負の一対の電極棒５２ａ，５２ｂと、前記一対の電極棒５２ａ，５２ｂにそれぞれ信号線５４ａ，５４ｂによって接続されるとともに、前記一対の電極棒５２ａ，５２ｂ間の電気抵抗を計測しその計測値に応じた大きさの信号を出力するテスター（不図示）と、このテスターから出力される前記信号がリアルタイムで入力されるコンピュータ（不図示）と、を有する。また、コンピュータのメモリには、ＣＰＵ（判定部に相当）によって読み出し実行される常時監視プログラムが格納されており、当該常時監視プログラムに基づいて、ＣＰＵは、前記信号がコンピュータに入力される度に、当該信号の大きさを所定の閾値と比較し、前記信号が前記閾値を下回った際に異常警報を発する処理を行う。そして、これにより、裏込め材２６や地下水の侵入が常時監視される。
【００３６】
ちなみに、上記異常警報を発する処理に代えて又は同処理に加えて、侵入した裏込め材２６又は地下水を前記室ＳＰ１，ＳＰ２から外に排出する処理や、侵入した裏込め材２６の固化を抑制する処理を行うようにしても良い。具体的に言えば、前者の処理としては、例えば、前記グリース供給ポンプの供給圧力を前述の基準供給圧力よりも高めるとともに、前記信号の大きさが前記閾値を上回ったら前記供給圧力を前記基準供給圧力に戻すこと等が挙げられる一方、後者の処理としては、裏込め材２６の固化を抑制すべくアルカリ度を低める溶液を、図３の前記管路４２を用いて前記室ＳＰ１，ＳＰ２内に供給するとともに、前記信号の大きさが前記閾値を上回ったら前記溶液の供給を停止すること等が挙げられる。
【００３７】
図２に、スキンプレート１４の円周方向における感知部５２の配置位置を示す。なお、同図２中では、第１室ＳＰ１内の感知部５２の配置位置を白三角印で示し、第２室ＳＰ２内の感知部５２の配置位置を黒三角印で示している。
【００３８】
図２からわかるように、後方の第２室ＳＰ２には、スキンプレート１４の円周方向に等間隔を隔てつつ（９０°おきに）４つの感知部５２が配置されており、第１室ＳＰ１には、同じく円周方向に適宜間隔を隔てつつ３つの感知部５２が配置されている。なお、ここで、第１室ＳＰ１よりも後方に位置する第２室ＳＰ２の方が、感知部５２の配置数を多くしているのは、テールクリアランスＣｔの後方から侵入するはずの裏込め材２６及び地下水を、より早期に検知可能にするためである。
【００３９】
ところで、異物検知センサーの種類は上述の電極棒５２ａ，５２ｂの構成に限るものではなく、例えば、物質のｐＨを計測可能なｐＨセンサーを感知部５２として用いた構成も例示できる。
【００４０】
このｐＨセンサーによる検知原理は次のとおりである。図４に示すように、テールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２に充填されたグリースたるテールシーラー＃９０００は、ｐＨが４．２の弱酸性であり、何事も起きなければ基本的には、上述の４．２というグリース固有のｐＨ値（以下、これを基準ｐＨ値と言う）がほぼ経時的に維持される。他方、地下水のｐＨは、その周辺土壌の状態に応じて変化するが、この地下水のｐＨが、上記基準ｐＨ値と異なる場合には、当該地下水の前記室ＳＰ１，ＳＰ２への侵入によって、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨは、前記基準ｐＨ値から変化する。また、裏込め材２６も一般にモルタルが使用されるため、裏込め材２６が前記室ＳＰ１，ＳＰ２に侵入すると、そのアルカリ性に起因して、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨは前記基準ｐＨ値から変化する。従って、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨを常時計測しておけば、このｐＨの変化に基づいて、裏込め材２６や地下水の侵入を検知することができる。
【００４１】
そして、このような検知原理に基づけば、ｐＨセンサーを用いた異物検知センサーの構成としては以下を例示できる。すなわち、異物検知センサーは、感知部５２としてのｐＨセンサーと、このｐＨセンサーから計測されたｐＨの計測データがリアルタイムで入力されるコンピュータ（不図示）と、を有する。また、コンピュータのメモリには、ＣＰＵ（判定部に相当）によって読み出し実行される常時監視プログラムが格納されており、当該常時監視プログラムに基づいて、ＣＰＵは、前記計測データがコンピュータに入力される度に、当該計測データのｐＨ値を、前記基準ｐＨ値を含む所定の許容範囲と比較し、前記計測データのｐＨ値が前記許容範囲を外れた際に異常警報を発する処理を行う。よって、この異物検知センサーの構成により、裏込め材２６や地下水の侵入が常時監視される。
【００４２】
ちなみに、望ましくは、予め掘削対象地盤Ｇの地下水のｐＨを調べておき、そのｐＨ値とは大幅に異なる固有ｐＨ値のグリースを選択して上記のゲル状シール剤として用いると良い。
【００４３】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４４】
（ａ）上述の実施形態においては、裏込め材２６としてモルタルを例示し、また、前記室に充填されるゲル状シール剤としては電気抵抗が略無限大のグリースを例示したが、互いに電気抵抗が異なるのであれば、裏込め材２６の侵入により前記室ＳＰ１，ＳＰ２の電気抵抗が変化するため、何等これに限るものではない。
【００４５】
例えば、裏込め材２６としては、テルナイト社製のものを用いても良い。この裏込め材２６は、Ａ液及びＢ液を混合することによりゲル化を開始し所定期間を経て固化するものであり、Ａ液とＢ液の容積配合比は０．９３：０．０７である。例えば、１０００ｍｌの裏込め材２６を生成する場合には、９３０ｍｌのＡ液を生成すべく、水８４１ｍｌに対して、セメント等からなるＢＳパック（商品名）２３０ｇ、ベントナイト等からなるＢＳサンド（商品名）３０ｇ、ＢＳ安定剤（商品名）２．８ｇを混入するとともに、このＡ液に対して、７０ｍｌのＢ液（急結剤）を混入すれば良い。そして、かかるＡ液Ｂ液混合後の電気抵抗値は、直後が１．４ＭΩであり、１５分後が６．３ＭΩ、３０分後が９．２ＭΩ、４５分後が９．２７ＭΩ、６０分後が８．３８ＭΩ、３時間後が２．１ＭΩ、１８時間後が４．８ＭΩであり、もって、前記グリースと比べて極端に低い値となっている。
【００４６】
（ｂ）上述の実施形態においては、前記室に充填するゲル状シール剤としてｐＨが４．２のグリースを例示し、裏込め材としてモルタルを例示したが、互いにｐＨが異なるのであれば、何等これに限るものではない。例えば、アルカリ性のグリースを用いても良い。
【００４７】
（ｃ）上述の実施形態においては、円筒状のスキンプレート１４を例示したが、その形状は何等これに限るものではなく、掘削孔２の形状に応じて適宜変更しても良い。例えば、矩形筒体であっても良いし、めがね形筒体であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態のシールド掘進機１０の全体構造を示す断面図である。
【図２】図１中のII−II断面図である。
【図３】テールシール３０を説明するための拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、図３と同矢視の拡大断面図であり、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 掘削孔、２ａ 内周面、
１０ 掘進機、１２ カッターディスク、
１４ スキンプレート、１４ａ 内周面、
１５ ガードリング、１６ 作業空間、１８ 隔室、
２０ シールドジャッキ、
２２ セグメント、２３ セグメント環体、２３ｂ 裏込め材注入孔、
２４ 覆工体、２４ａ 外周面、
２６ 裏込め材、
３０ ワイヤーブラシ（テールシール）、３０ａ 基端部、３０ｂ 先端部、
４０ グリース吐出口、４２ 管路、
５２ 感知部、５２ａ 電極棒、５２ｂ 電極棒、
５４ａ 信号線、５４ｂ 信号線、
Ｃｔ テールクリアランス、ＳＰ１ 第１室、ＳＰ２ 第２室、Ｇ 地盤、Ｓ 間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機及びそのトンネル工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下水の存在する地盤や比較的軟弱な地盤中にトンネルを形成する方法として、シールド掘進機を用いたトンネル工法が知られている。
【０００３】
このシールド掘進機は、円筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して円形状の掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを円筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を円筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、そして、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙にモルタル等の裏込め材を充填し、これにより、掘削方向に沿って順次トンネルを形成するものである。
【０００４】
ここで、前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間には、所定寸法の環状のテールクリアランスが設定されている。これは、シールド掘進機が掘削方向を現行方向から変更する際に、前記胴体と前記覆工体との物理的干渉を防ぐための緩衝空間である。
【０００５】
但し、このテールクリアランスを通じて、地盤中の地下水や、充填中の裏込め材がシールド掘進機内に侵入する虞があるため、このテールクリアランスには、その侵入を防ぐためのテールシールとして例えば環状のワイヤーブラシ等が設けられている。そして、場合によっては、更にテールクリアランス内に、ゲル状シール剤が充填されることもある（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２０００−３２８８８７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記テールシール等を設けても前記裏込め材等の侵入を完全に防ぐことは難しい。そして、特に、裏込め材が侵入した場合には、当該裏込め材がテールクリアランス内にて固化するが、そうすると、この裏込め材の体積分だけ、テールクリアランスの実効寸法が小さくなって、覆工体に対して胴体を傾斜させ難くなり、結果、トンネルのコース取りに支障を来したり、無理に傾斜させると、固化した裏込め材を介して胴体と覆工体とが競って覆工体を破損する虞もある。
【０００７】
そのため、適宜なタイミングで作業者が、前記セグメント環体に形成された裏込め材注入孔からテールクリアランス内に探査棒を挿入して、その探査棒の感触に基づいてテールクリアランス内の裏込め材の侵入状況を確認しているが、目視もできないために、その確認は確実性に乏しい。
【０００８】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、テールクリアランス内への裏込め材又は地下水の侵入を確実に検知可能なシールド掘進機及びそのトンネル工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】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に前記裏込め材又は地下水が侵入するのを防止するテールシールと、
前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えていることを特徴とする。
上記請求項１に示す発明によれば、前記異物検知センサーにより、前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を確実に検知することができる。
【００１０】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールは、一端部が前記胴体に固定されつつ、他端部が前記覆工体の外周面に摺接されて設けられていることを特徴とする。
【００１１】
請求項３に示す発明は、請求項２に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールが、少なくとも前記掘削方向の２カ所に設けられているとともに、前記テールクリアランスにおいて、前記掘削方向に互いに隣り合う前記テールシール同士の間に区画形成される室内にはゲル状シール剤が充填されており、
前記異物検知センサーの感知部は、前記室内に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に示す発明は、請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤の電気抵抗の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水の電気抵抗の大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として正負の一対の電極と、
前記一対の電極間の電気抵抗の計測値に基づいて、前記裏込め材又は前記地下水の前記室内への侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
上記請求項４に示す発明によれば、前記裏込め材及び前記地下水の前記室内への侵入を、前記電気抵抗の変化で検知することができる。
【００１３】
請求項５に示す発明は、請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤のｐＨ（水素イオン指数）の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水のｐＨの大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として、前記室内のｐＨを計測するｐＨセンサーと、
前記室内のｐＨの計測値に基づいて、前記室内への異物の侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とする。
上記請求項５に示す発明によれば、前記裏込め材及び前記地下水の前記室内への侵入を、前記ｐＨの変化で検知することができる。
【００１４】
請求項６に示す発明は、請求項５に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は酸性であり、
前記裏込め材はモルタルであることを特徴とする。
上記請求項６に示す発明によれば、前記ｐＨの計測値に変化によって、前記室内への前記裏込め材の侵入を確実に検知することができる。
【００１５】
請求項７に示す発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤を、前記室内へ所定の基準供給圧力で圧送供給するポンプを有し、
前記判定部が、前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入が有りと判定した場合には、前記判定部は、前記基準供給圧力よりも高い供給圧力に変更することを特徴とする。
上記請求項７に示す発明によれば、前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知したら、前記ゲル状シール剤の供給圧力を高める。よって、更なる前記裏込め材又は前記地下水の侵入を抑制し、また、場合によっては、侵入した前記裏込め材及び前記地下水を前記室から外へ押し出して排出することができる。
【００１６】
請求項８に示す発明は、請求項３乃至７のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は、グリースであることを特徴とする。
【００１７】
請求項９に示す発明は、筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機を用いたトンネル工法であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に、該テールクリアランスへの前記裏込め材又は地下水の侵入を防ぐテールシールを、前記掘削方向の２カ所に設けるとともに、前記テールシール同士の間に区画形成される室にはゲル状シール剤を充填し、
前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を、前記室内の電気抵抗の変化又はｐＨ（水素イオン指数）の変化に基づいて検知することを特徴とする。
上記請求項９に示す発明によれば、シールド掘進機のテールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を確実に検知することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のシールド掘進機及びそのトンネル工法によれば、テールクリアランス内への裏込め材又は地下水の侵入を確実に検知可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明に係るシールド掘進機１０及びそのトンネル工法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は、本実施形態のシールド掘進機１０の全体構造を示す断面図であり、一部を側面視で示している。また、図２は、図１中のII−II断面図である。なお、以下では、掘削方向における切羽側を前方といい、その逆側の坑口側を後方という。
【００２１】
このシールド掘進機１０は、図１に示すように、地盤Ｇを掘削して掘削方向に前進してトンネルを形成するものであり、胴体としての円筒状のスキンプレート１４を有している。そして、スキンプレート１４の前端部には、地盤Ｇを掘削して掘削孔２を形成するカッターディスク１２が設けられている。また、スキンプレート１４の内方の作業空間１６の前方部分には、掘削土砂を取り込む隔室１８が設けられるとともに、カッターディスク１２の駆動装置や制御装置及び掘削土砂の排出装置等（何れの装置も不図示）も設けられている。他方、上記作業空間１６の後方部分には、セグメント組み立て装置（不図示）やシールドジャッキ２０等が設けられている。セグメント２２は、図２に示すように円弧状ブロックである。そして、セグメント組み立て装置によって、複数のセグメント２２が円筒状のセグメント環体２３に組み立てられるとともに、図１に示すように、このセグメント環体２３が、後方の既構築のセグメント環体２３に継ぎ足されることにより、前記掘削孔２の内周面２ａを円筒状に覆う覆工体２４が連続し構築される。
【００２２】
そうしたら、上記の新たに継ぎ足されたセグメント環体２３の前端面に、上記シールドジャッキ２０を押し当てて、これを伸長させることによりスキンプレート１４を前方へ押し出してカッターディスク１２を前進させる。そして、この前進に伴って前記スキンプレート１４から後方に抜け出る覆工体２４の部分と掘削孔２の内周面２ａとの間隙Ｓにモルタル等の裏込め材２６を充填し、これにより、前記覆工体２４の部分が掘削孔２に固定され、これらを順次繰り返すことで、徐々に掘削方向に沿ったトンネルが形成されていく。
【００２３】
ところで、図１及び図２に示すように、スキンプレート１４の内周面１４ａと覆工体２４の外周面２４ａとの間には、所定寸法の環状の隙間たるテールクリアランスＣｔが設定されている。これは、シールド掘進機１０が掘削方向を現行方向から傾いた方向に変更する際に、スキンプレート１４と覆工体２４との物理的干渉を防ぐための緩衝空間である。
【００２４】
但し、このテールクリアランスＣｔを通して、地盤Ｇ中の地下水や、充填中の裏込め材２６がシールド掘進機１０内に侵入する虞があるため、このテールクリアランスＣｔには、その侵入を防ぐべくテールシール３０が設けられている。
【００２５】
図３は、上記のテールシール３０を説明するための拡大断面図である。テールシール３０は、図２及び図３に示すようにスキンプレート１４の内周面１４ａに、周方向に沿って環状に配置されたワイヤーブラシ３０である。詳しくは、図３に示すように、ワイヤーブラシ３０の結束された基端部３０ａはスキンプレート１４の内周面１４ａのガードリング１５にボルト止め等で固定されるとともに、このスキンプレート１４から内方に向かって延びる先端部３０ｂが、覆工体２４の外周面２４ａに摺接するようになっており、これにより、後方からの裏込め材２６等の侵入が抑制される。なお、ワイヤーブラシ３０の両側にばね板（不図示）を配置すれば、当該ばね板の弾発力によってワイヤーブラシ３０の先端部３０ｂが覆工体２４の外周面２４ａに押し付けられて、より密閉性が向上する。
【００２６】
このようなテールシール３０は、スキンプレート１４の内周側において掘削方向に少なくとも２列設けられ、図示例では３列が設けられている。そして、これら３列のテールシール３０によってテールクリアランスＣｔには、前後に隣り合う２つの室ＳＰ１，ＳＰ２が区画形成されている。以下では、これら室のうち前方の室ＳＰ１を第１室とも言い、この第１室ＳＰ１よりも後方に位置する室ＳＰ２を第２室とも言う。
【００２７】
これら２つの室ＳＰ１，ＳＰ２には、テールクリアランスＣｔの密閉性を更に高めるべく、それぞれ、ゲル状シール剤の一例としてグリースが充填されている。このグリースは、例えば、松村石油株式会社製テールシーラー＃９０００（商品名）等であり、このグリースの前記室ＳＰ１，ＳＰ２への供給は、グリース供給機構によって行われる。グリース供給機構は、不図示のグリース貯留タンク及びグリース供給ポンプを有する。また、スキンプレート１４の内周面１４ａにおいて前記室ＳＰ１，ＳＰ２と対向する部分には、複数のグリース吐出口４０が形成されており、これらのグリース吐出口４０は、スキンプレート１４に設けられた適宜な管路４２によって上記グリース供給ポンプに接続されている。よって、このグリース供給ポンプによってグリース貯留タンク内のグリースが管路４２を経てグリース吐出口４０へ所定の基準供給圧力にて圧送され、これにより前記室ＳＰ１，ＳＰ２へとグリースが常時供給される。
【００２８】
但し、このようにテールシール３０を設置したりグリース充填したりしても、裏込め材２６や地下水の侵入を完全に防ぐことは難しく、ある量ある頻度で、前記テールシール３０等を越えて地下水や裏込め材２６がテールクリアランスＣｔ内を通過してシールド掘進機１０内に侵入してしまうことがある。
【００２９】
そして、特に裏込め材２６が侵入した場合には、当該裏込め材２６がテールクリアランスＣｔにて固化するが、そうすると、この裏込め材２６の体積分だけ、テールクリアランスＣｔの実効隙間が小さくなってしまい、シールド掘進機１０の進路変更の際に覆工体２４に対してスキンプレート１４を傾斜させ難くなり、その結果、トンネルのコース取りに支障を来したり、また、無理に傾斜させると、固化した裏込め材２６を介してスキンプレート１４と覆工体２４とが競って覆工体２４が破損する虞もあった。
【００３０】
そのため、適宜なタイミングで作業者が、図１に示す前記セグメント環体２３の裏込め材注入孔２３ｂからテールクリアランスＣｔ内の前記室ＳＰ１，ＳＰ２に探査棒を挿入し、その探査棒の感触に基づいてテールクリアランスＣｔ内の裏込め材２６の侵入状況を確認しているが、目視もできないために、その確認は困難を極め又確実性に乏しいものであった。
【００３１】
そこで、本実施形態のシールド掘進機１０では、テールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２に、当該室ＳＰ１，ＳＰ２への裏込め材２６又は地下水の侵入を検知すべく、異物検知センサーの感知部５２を配置している。
【００３２】
図４Ａ及び図４Ｂは、この異物検知センサーの概略説明図であり、図４Ａは、図３と同矢視の拡大断面図である。また、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。なお、図４Ａ及び図４Ｂの何れも、グリース吐出口４０や管路４２を省略して示している。また、図４Ｂについては、ワイヤーブラシ３０も省略して示している。
【００３３】
始めに、検知原理について説明する。前述したようにテールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２内には、上記グリースが充填されている。そして、一般にグリースは概ね絶縁体であることからその電気抵抗は非常に高い（例えば、上記の松村石油株式会社製テールシーラー＃９０００（商品名）の電気抵抗は、テスターにて計測不能の無限大である）。他方、地下水は言うまでも無く、裏込め材２６も一般にモルタル等の含水物であるため、これら裏込め材２６及び地下水の電気抵抗は、前記グリースと比べて格段に低い。
【００３４】
よって、これら裏込め材２６又は地下水が上記室ＳＰ１，ＳＰ２に侵入した場合には、当該室ＳＰ１，ＳＰ２における電気抵抗が低下することになり、もって、この電気抵抗を常時計測しておけば、この電気抵抗の変化に基づいて、裏込め材２６や地下水の侵入を検知できる。
【００３５】
そして、このような検知原理に基づけば、異物検知センサーの構成として、以下を例示できる。すなわち、異物検知センサーは、感知部５２としてスキンプレート１４の内周面１４ａに固定された正負の一対の電極棒５２ａ，５２ｂと、前記一対の電極棒５２ａ，５２ｂにそれぞれ信号線５４ａ，５４ｂによって接続されるとともに、前記一対の電極棒５２ａ，５２ｂ間の電気抵抗を計測しその計測値に応じた大きさの信号を出力するテスター（不図示）と、このテスターから出力される前記信号がリアルタイムで入力されるコンピュータ（不図示）と、を有する。また、コンピュータのメモリには、ＣＰＵ（判定部に相当）によって読み出し実行される常時監視プログラムが格納されており、当該常時監視プログラムに基づいて、ＣＰＵは、前記信号がコンピュータに入力される度に、当該信号の大きさを所定の閾値と比較し、前記信号が前記閾値を下回った際に異常警報を発する処理を行う。そして、これにより、裏込め材２６や地下水の侵入が常時監視される。
【００３６】
ちなみに、上記異常警報を発する処理に代えて又は同処理に加えて、侵入した裏込め材２６又は地下水を前記室ＳＰ１，ＳＰ２から外に排出する処理や、侵入した裏込め材２６の固化を抑制する処理を行うようにしても良い。具体的に言えば、前者の処理としては、例えば、前記グリース供給ポンプの供給圧力を前述の基準供給圧力よりも高めるとともに、前記信号の大きさが前記閾値を上回ったら前記供給圧力を前記基準供給圧力に戻すこと等が挙げられる一方、後者の処理としては、裏込め材２６の固化を抑制すべくアルカリ度を低める溶液を、図３の前記管路４２を用いて前記室ＳＰ１，ＳＰ２内に供給するとともに、前記信号の大きさが前記閾値を上回ったら前記溶液の供給を停止すること等が挙げられる。
【００３７】
図２に、スキンプレート１４の円周方向における感知部５２の配置位置を示す。なお、同図２中では、第１室ＳＰ１内の感知部５２の配置位置を白三角印で示し、第２室ＳＰ２内の感知部５２の配置位置を黒三角印で示している。
【００３８】
図２からわかるように、後方の第２室ＳＰ２には、スキンプレート１４の円周方向に等間隔を隔てつつ（９０°おきに）４つの感知部５２が配置されており、第１室ＳＰ１には、同じく円周方向に適宜間隔を隔てつつ３つの感知部５２が配置されている。なお、ここで、第１室ＳＰ１よりも後方に位置する第２室ＳＰ２の方が、感知部５２の配置数を多くしているのは、テールクリアランスＣｔの後方から侵入するはずの裏込め材２６及び地下水を、より早期に検知可能にするためである。
【００３９】
ところで、異物検知センサーの種類は上述の電極棒５２ａ，５２ｂの構成に限るものではなく、例えば、物質のｐＨを計測可能なｐＨセンサーを感知部５２として用いた構成も例示できる。
【００４０】
このｐＨセンサーによる検知原理は次のとおりである。図４に示すように、テールクリアランスＣｔにおける前記室ＳＰ１，ＳＰ２に充填されたグリースたるテールシーラー＃９０００は、ｐＨが４．２の弱酸性であり、何事も起きなければ基本的には、上述の４．２というグリース固有のｐＨ値（以下、これを基準ｐＨ値と言う）がほぼ経時的に維持される。他方、地下水のｐＨは、その周辺土壌の状態に応じて変化するが、この地下水のｐＨが、上記基準ｐＨ値と異なる場合には、当該地下水の前記室ＳＰ１，ＳＰ２への侵入によって、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨは、前記基準ｐＨ値から変化する。また、裏込め材２６も一般にモルタルが使用されるため、裏込め材２６が前記室ＳＰ１，ＳＰ２に侵入すると、そのアルカリ性に起因して、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨは前記基準ｐＨ値から変化する。従って、前記室ＳＰ１，ＳＰ２のｐＨを常時計測しておけば、このｐＨの変化に基づいて、裏込め材２６や地下水の侵入を検知することができる。
【００４１】
そして、このような検知原理に基づけば、ｐＨセンサーを用いた異物検知センサーの構成としては以下を例示できる。すなわち、異物検知センサーは、感知部５２としてのｐＨセンサーと、このｐＨセンサーから計測されたｐＨの計測データがリアルタイムで入力されるコンピュータ（不図示）と、を有する。また、コンピュータのメモリには、ＣＰＵ（判定部に相当）によって読み出し実行される常時監視プログラムが格納されており、当該常時監視プログラムに基づいて、ＣＰＵは、前記計測データがコンピュータに入力される度に、当該計測データのｐＨ値を、前記基準ｐＨ値を含む所定の許容範囲と比較し、前記計測データのｐＨ値が前記許容範囲を外れた際に異常警報を発する処理を行う。よって、この異物検知センサーの構成により、裏込め材２６や地下水の侵入が常時監視される。
【００４２】
ちなみに、望ましくは、予め掘削対象地盤Ｇの地下水のｐＨを調べておき、そのｐＨ値とは大幅に異なる固有ｐＨ値のグリースを選択して上記のゲル状シール剤として用いると良い。
【００４３】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００４４】
（ａ）上述の実施形態においては、裏込め材２６としてモルタルを例示し、また、前記室に充填されるゲル状シール剤としては電気抵抗が略無限大のグリースを例示したが、互いに電気抵抗が異なるのであれば、裏込め材２６の侵入により前記室ＳＰ１，ＳＰ２の電気抵抗が変化するため、何等これに限るものではない。
【００４５】
例えば、裏込め材２６としては、テルナイト社製のものを用いても良い。この裏込め材２６は、Ａ液及びＢ液を混合することによりゲル化を開始し所定期間を経て固化するものであり、Ａ液とＢ液の容積配合比は０．９３：０．０７である。例えば、１０００ｍｌの裏込め材２６を生成する場合には、９３０ｍｌのＡ液を生成すべく、水８４１ｍｌに対して、セメント等からなるＢＳパック（商品名）２３０ｇ、ベントナイト等からなるＢＳサンド（商品名）３０ｇ、ＢＳ安定剤（商品名）２．８ｇを混入するとともに、このＡ液に対して、７０ｍｌのＢ液（急結剤）を混入すれば良い。そして、かかるＡ液Ｂ液混合後の電気抵抗値は、直後が１．４ＭΩであり、１５分後が６．３ＭΩ、３０分後が９．２ＭΩ、４５分後が９．２７ＭΩ、６０分後が８．３８ＭΩ、３時間後が２．１ＭΩ、１８時間後が４．８ＭΩであり、もって、前記グリースと比べて極端に低い値となっている。
【００４６】
（ｂ）上述の実施形態においては、前記室に充填するゲル状シール剤としてｐＨが４．２のグリースを例示し、裏込め材としてモルタルを例示したが、互いにｐＨが異なるのであれば、何等これに限るものではない。例えば、アルカリ性のグリースを用いても良い。
【００４７】
（ｃ）上述の実施形態においては、円筒状のスキンプレート１４を例示したが、その形状は何等これに限るものではなく、掘削孔２の形状に応じて適宜変更しても良い。例えば、矩形筒体であっても良いし、めがね形筒体であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本実施形態のシールド掘進機１０の全体構造を示す断面図である。
【図２】図１中のII−II断面図である。
【図３】テールシール３０を説明するための拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、図３と同矢視の拡大断面図であり、図４Ｂは、図４Ａ中のＢ−Ｂ矢視図である。
【符号の説明】
【００４９】
２ 掘削孔、２ａ 内周面、
１０ 掘進機、１２ カッターディスク、
１４ スキンプレート、１４ａ 内周面、
１５ ガードリング、１６ 作業空間、１８ 隔室、
２０ シールドジャッキ、
２２ セグメント、２３ セグメント環体、２３ｂ 裏込め材注入孔、
２４ 覆工体、２４ａ 外周面、
２６ 裏込め材、
３０ ワイヤーブラシ（テールシール）、３０ａ 基端部、３０ｂ 先端部、
４０ グリース吐出口、４２ 管路、
５２ 感知部、５２ａ 電極棒、５２ｂ 電極棒、
５４ａ 信号線、５４ｂ 信号線、
Ｃｔ テールクリアランス、ＳＰ１ 第１室、ＳＰ２ 第２室、Ｇ 地盤、Ｓ 間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に前記裏込め材又は地下水が侵入するのを防止するテールシールと、
前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
請求項１に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールは、一端部が前記胴体に固定されつつ、他端部が前記覆工体の外周面に摺接されて設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
請求項２に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールが、少なくとも前記掘削方向の２カ所に設けられているとともに、前記テールクリアランスにおいて、前記掘削方向に互いに隣り合う前記テールシール同士の間に区画形成される室内にはゲル状シール剤が充填されており、
前記異物検知センサーの感知部は、前記室内に配置されていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤の電気抵抗の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水の電気抵抗の大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として正負の一対の電極と、
前記一対の電極間の電気抵抗の計測値に基づいて、前記裏込め材又は前記地下水の前記室内への侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項５】
請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤のｐＨ（水素イオン指数）の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水のｐＨの大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として、前記室内のｐＨを計測するｐＨセンサーと、
前記室内のｐＨの計測値に基づいて、前記室内への異物の侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項６】
請求項５に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は酸性であり、
前記裏込め材はモルタルであることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤を、前記室内へ所定の基準供給圧力で圧送供給するポンプを有し、
前記判定部が、前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入が有りと判定した場合には、前記判定部は、前記基準供給圧力よりも高い供給圧力に変更することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は、グリースであることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項９】
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機を用いたトンネル工法であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に、該テールクリアランスへの前記裏込め材又は地下水の侵入を防ぐテールシールを、前記掘削方向の２カ所に設けるとともに、前記テールシール同士の間に区画形成される室にはゲル状シール剤を充填し、
前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を、前記室内の電気抵抗の変化又はｐＨ（水素イオン指数）の変化に基づいて検知することを特徴とするトンネル工法。
【請求項１】
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に前記裏込め材又は地下水が侵入するのを防止するテールシールと、
前記テールクリアランス内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を検知する異物検知センサーと、を備えていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
請求項１に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールは、一端部が前記胴体に固定されつつ、他端部が前記覆工体の外周面に摺接されて設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
請求項２に記載のシールド掘進機であって、
前記テールシールが、少なくとも前記掘削方向の２カ所に設けられているとともに、前記テールクリアランスにおいて、前記掘削方向に互いに隣り合う前記テールシール同士の間に区画形成される室内にはゲル状シール剤が充填されており、
前記異物検知センサーの感知部は、前記室内に配置されていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤の電気抵抗の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水の電気抵抗の大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として正負の一対の電極と、
前記一対の電極間の電気抵抗の計測値に基づいて、前記裏込め材又は前記地下水の前記室内への侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項５】
請求項３に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤のｐＨ（水素イオン指数）の大きさは、前記裏込め材又は前記地下水のｐＨの大きさと相違し、
前記異物検知センサーは、
前記感知部として、前記室内のｐＨを計測するｐＨセンサーと、
前記室内のｐＨの計測値に基づいて、前記室内への異物の侵入の有無を判定する判定部と、を有することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項６】
請求項５に記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は酸性であり、
前記裏込め材はモルタルであることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤を、前記室内へ所定の基準供給圧力で圧送供給するポンプを有し、
前記判定部が、前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入が有りと判定した場合には、前記判定部は、前記基準供給圧力よりも高い供給圧力に変更することを特徴とするシールド掘進機。
【請求項８】
請求項３乃至７のいずれかに記載のシールド掘進機であって、
前記ゲル状シール剤は、グリースであることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項９】
筒状の胴体の前端部に設けられたカッターディスクにより地盤を掘削して掘削孔を形成しつつ掘削方向に前進するとともに、前記胴体の後部の内方にて複数のセグメントを筒状のセグメント環体に組み立てながら、後方の既構築のセグメント環体に継ぎ足すことにより、前記掘削孔の内周面を筒状に覆う覆工体を連続させて構築し、前記掘削方向への前進に伴って前記胴体から後方に抜け出る前記覆工体の部分と前記掘削孔の内周面との間隙に裏込め材を充填するシールド掘進機を用いたトンネル工法であって、
前記胴体の内周面と前記覆工体の外周面との間の環状のテールクリアランス内に、該テールクリアランスへの前記裏込め材又は地下水の侵入を防ぐテールシールを、前記掘削方向の２カ所に設けるとともに、前記テールシール同士の間に区画形成される室にはゲル状シール剤を充填し、
前記室内への前記裏込め材又は前記地下水の侵入を、前記室内の電気抵抗の変化又はｐＨ（水素イオン指数）の変化に基づいて検知することを特徴とするトンネル工法。
【図１】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【公開番号】特開２００８−２９７８２１（Ｐ２００８−２９７８２１Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５９８２（Ｐ２００７−１４５９８２）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０７１３７６３４）三菱重工地中建機株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【出願人】（５０７１３７６３４）三菱重工地中建機株式会社 (25)
【Ｆターム（参考）】
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