JP2005133468A

JP2005133468A - シールド掘削機

Info

Publication number: JP2005133468A
Application number: JP2003372178A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Obayashi; 正明大林; Keiji Katahira; 啓氏片平; Hiroshi Date; 博伊達; Junji Ono; 潤治小野
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2005-05-26
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP3840219B2

Abstract

【課題】セグメント覆工による管路を形成しながらトンネルを掘進したのちに回収するシールド掘削機であって、シールドジャッキや方向修正用の中折れジャッキの動作を無理なく安定した状態で行わせるようにすると共に作業空間が広く得られるようにする。
【解決手段】シールド掘削機の外筒体を内外筒部からなる二重筒構造に形成すると共にこの外筒体と、該外筒体内に引出し可能に挿嵌している内筒体とを互いに屈折可能な前後胴体に分割し、外筒体の外側筒部の内周面に複数本の中折れジャッキとシールドジャッキとを配設して機内の作業空間を広くしていると共に、中折れジャッキの作動を直接、外筒体前後胴に伝達して後胴部に対する前胴部の屈折を円滑且つ容易に行えるようにし、且つ、シールドジャッキの軸心延長をセグメントの前端面に近接させてシールドジャッキを無理なく作動させるようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地中にトンネルを掘削しながら管路を形成したのち、該管路内を通じて後方に撤去、回収可能にしたシールド掘削機に関するものである。

地中に管路を形成するためのトンネル工事においては、発進立坑側からシールド掘削機を到達立坑に向かって掘進させ、一定長のトンネルを掘削する毎に該シールド掘削機に後続させて一定長の埋設管を順次、継ぎ足すことにより管路を形成したり、或いは、機内でセグメントを組立てながら掘進に従って掘削壁面に覆工することによって管路を形成しており、到達立坑に達したシールド掘削機は、通常、該到達立坑内から地上に回収して再利用するのが一般的である。

しかしながら、到達立坑が既設のマンホール等の狭隘な立坑である場合、或いは、到達立坑が設けられない場合や、２基のシールド掘削機を地中でドッキングさせる場合のように到達立坑を設けない場合には回収が困難であり、そのため、トンネルの掘削終了後にシールド掘削機をガス溶断などで搬出可能な大きさに解体してトンネル内を通じて発進立坑側に撤去、回収しなけれならず、その撤去、回収作業に著しい手間と労力を要する上に再利用できる部品も限られたものになるといった問題点があった。

このため、特許文献１に記載されているシールド掘削機においては、その外殻を外筒体と外径が管路よりも小径の内筒体との二重構造に形成すると共にこれらの内外筒体を互いに屈折可能な前後胴部に分割して内筒体の内側に配設した中折れジャッキにより後胴部に対して前胴部を所定方向に屈折させて方向修正や曲線トンネルの施工を可能とし、さらに、外筒体の開口端から前方の地盤を掘削するカッタヘッドを、その外径が上記管路の内径よりも小径となるように縮小可能に形成している。また、掘削された壁面にセグメントを覆工し、このセグメントに推進反力をとってシールド掘削機を推進させる複数本のシールドジャッキが内筒体に装着されている。

特開２００１−３１７２８５号公報

上記のシールド掘削機によれば、トンネルの掘削終了後には外筒体を埋め殺し状態にしてカッタヘッドや内筒等は管路内を通じて回収可能であるが、中折れジャッキやシールドジャッキは内筒の内周面側に装着されているため、次のような問題点が生じることになる。即ち、中折れジャッキを内筒体の内周面側に取付けると、この中折れジャッキの伸縮力を外筒体の中折れ部に伝達するには、内筒体の前胴部と外筒体の前胴部、及び、内筒体の後胴部と外筒体の後胴部とをそれぞれ極めて強固に連結しておかねばならないばかりでなく、中折れジャッキとしても大きな推進力を有するジャッキが必要となってコスト高になる。

また、シールドジャッキを内筒体の内周面側に取付けると、ジャッキの軸心がトンネル掘削壁面に覆工しているセグメントの前端面よりもかなりトンネルの内側に位置することになり、そのため、該シールドジャッキのロッド先端に取付けているスプレッダをセグメントの前端面に当接させることにより、セグメントに反力をとってシールド掘削機を推進させると、シールドジャッキの作動状態が不安定になる。即ち、シールドジャッキのロッドの推進力は、該ロッドの先端から外方に屈折した状態で取付けられているスプレッダを介してセグメントに作用させるが、上述したように、シールドジャッキの軸心がセグメントの端面に対してトンネルの内側に大きくずれているため、スプレッダの屈折長さが長くなって推進時にシールドジャッキのロッドに大きな曲げモーメントが発生し、該ロッドが湾曲したりジャッキのシリンダ部が破損したり、さらには、ロッド自体に亀裂が発生するという問題点が生じる。

このため、シールドジャッキも上記中折れジャッキと同様に大型のジャッキを使用する必要が生じ、コスト高になる。さらに、これらの中折れジャッキやシールドジャッキは上述のように内筒体の内周面側に配設されているので、機内での作業空間が極めて狭くなり、作業の障害となって、トンネルを円滑に掘進していくことができなくなる虞れがあり、特に、シールド掘削機が小口径の場合には、作業性が一層、悪くなるといった問題点があった。

本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、機内での作業空間を広くして円滑に且つ能率のよいトンネルの掘削を可能にすると共に方向修正も確実に行うことができ、さらに、トンネルの掘削終了後においては、発進立坑側への回収、撤去作業が容易に且つ確実に行うことができるシールド掘削機を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、地中にトンネルを掘削しながら該トンネル内に管路を形成していくシールド掘削機であって、中折れ部を介して互いに屈折自在に接続している前後胴部からなる外筒体と、この外筒体内に配設されて外筒体に対し着脱自在に連結していると共に外筒体と同様に前後胴部に分割されてあり且つその外径が上記管路の内径よりも小径の内筒体と、上記外筒体の前後胴部間を連結している複数の中折れジャッキと、上記内筒体の前後胴部間を屈折可能に連結している複数の連結部材と、内筒体の前胴部の前部に設けている隔壁に回転自在に支持されて上記外筒体の開口端から前方の地盤を掘削し且つ外径が上記管路の内径よりも小径に縮小可能に形成しているカッタヘッドとを備えていることを特徴とする。

このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記外筒体の前後胴部を外側筒部と内側筒部との二重構造に形成してあり、これらの内外筒部間で形成されている円環状の中空室内に前後胴部の外側筒部間を連結している中折れジャッキを周方向に所定間隔毎に配設していると共に、前後胴部の内側筒部の内周面に内筒体を引出し可能に挿嵌し、該内筒体の前胴部を外筒体の前胴部の内側筒部に着脱自在に連結していることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、上記内筒体の後胴部の後端にセグメントを組み立てるエレクタ装置を備えている一方、外筒体の中空室内にセグメントに反力をとってシールド掘削機を掘進させるシールドジャッキを周方向に所定間隔毎に装着していることを特徴とする。

さらに、請求項４に係る発明は、上記カッタヘッドを、掘削ビットを固着している複数本のスポークを回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成していると共に、各スポークを長さ方向に伸縮自在に構成していることを特徴とする。なお、請求項１に記載の発明において、内筒体の前後胴部間を屈折可能に連結している連結部材は、請求項５に記載したように、伸縮ジャッキからなることを特徴とする。

本発明のシールド掘削機によれば、中折れ部を介して互いに屈折自在に接続している前後胴部からなる外筒体と、この外筒体内に配設されて外筒体に対し着脱自在に連結していると共に外筒体と同様に前後胴部に分割されてあり且つその外径が上記管路の内径よりも小径の内筒体とから構成している掘削機の外殻の構造において、中折れジャッキを上記外筒体の前後胴部間に取付けているので、その作動力を直接、外筒体の前後胴部間に伝達することができて大型の中折れジャッキを用いなくても比較的小さな伸縮力でもってシールド掘削機の方向修正や曲線トンネル掘削に必要な外筒体の中折れ角度を確実に得ることができる。

さらに、上記のように中折れジャッキを内筒体の内周面側には配設していないので、機内の作業空間を大きく確保することができ、作業の円滑化を図ることができると共に作業能率を向上させることができる。その上、内筒体の前後胴部間を連結部材によって屈折可能に連結していると共にこの内筒体を外筒体に対して前方に向かっては一体的に移動可能に接続しているので、上記中折れジャッキの作動によって外筒体の前後胴部間を中折れ部から所定の角度でもって屈折させると、この屈折に追随させて内筒体の前後胴部を外筒体の前後胴部と一体的に円滑に同一方向に屈折させることができ、この内筒体の隔壁に回転自在に支持されているカッタヘッドを所定の掘進方向に容易に向けることができる。

また、内筒体は外筒体内から後方に向かって引抜き可能に構成されていると共にその外径を管路の内径よりも小径に形成してあり、且つこの内筒体の隔壁に回転自在に支持されたカッタヘッドの外径も管路の内径よりも小径に縮小可能に形成しているので、トンネルの掘削終了後には、カッタヘッドを縮小させたのち、内筒体を後方に引き戻すことによって外筒体を掘削壁面に残した状態でこの外筒体の内周面をガイド面として内筒体をカッタヘッドと共に容易に回収、撤去することができる。

さらにまた、上記外筒体の前後胴部は、請求項２に係る発明によれば、外側筒部と内側筒部との二重構造に形成されてあり、これらの内外筒部間で形成されている円環状の中空室内に前後胴部の外側筒部間を連結している中折れジャッキを周方向に所定間隔毎に配設しているので、機内の各種の機器類に邪魔されることなく、また、機器類の邪魔になることなく、外筒体の内外筒部間の中空室内を利用して複数本の中折れジャッキを所定位置に簡単に配置することができ、しかも外側筒部の前後胴部の内周面間をこれらの中折れジャッキによって連結した構造を構成することができて、上述したように、これらの中折れジャッキの作動力を中折れ部を介して接続している外側筒部の前後胴部に直接伝達することができ、シールド掘削機の方向修正が正確に且つ円滑に行うことができる。

請求項３に係る発明によれば、上記内筒体の後胴部の後端にセグメントを組み立てるエレクタ装置を備えているので、シールド掘削機によって掘削された掘削壁面に対するセグメントの覆工作業が簡単に行えるばかりでなく、トンネルの掘削終了後には、エレクタ装置を解体することなく内筒体と一体的に回収、撤去することができる。

このように、掘削壁面に施工される管路をセグメントの覆工により形成する場合、上記外筒体の中空室内にシールド掘削機を掘進させるシールドジャッキを周方向に所定間隔毎に装着しているので、シールドジャッキを、そのロッドの軸心延長線がセグメントの前端面にできる限り近接または突き当たる位置となるように配設することができ、従って、これらのシールドジャッキを安定的に作動させてシールドジャッキが損傷したりロッドに曲げが生じることなく、セグメントに直接的に反力をとってその推進力を確実にシールド掘削機に伝達することができると共に、シールドジャッキは上記中折れジャッキと同様に、外筒体における外側筒部の前後胴部の内周面に沿って装着されているので、機内の作業空間を大きく確保することができ、各種作業を円滑に且つ能率よく行うことができる。

次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１において、シールド掘削機はその外殻を、外径が掘削壁面を覆工しているセグメントＳによって形成された管路Ｔの外径よりも僅かに大径に形成している外筒体１と、外径が管路Ｔの内径よりも小径に形成されている内筒体２とから構成してあり、この内筒体２の前部内に隔壁３を、その外周端面を内筒体２の内周面に一体に固着することによって設けられていると共に該隔壁３に上記外筒体１の開口端に面した地盤を掘削するカッタヘッド４を回転自在に支持させている。

上記外筒体１は、一定長さを有する外側筒部1Aと内側筒部1Bとの二重筒構造に形成されていてこれらの内外筒部1A、1Bの前端部間と後端部間とを円環状の連結板1C、1Dによって一体に連結していると共に長さ方向の中間部の数カ所の対向面間も連結片1Eによって一体に連結することによって外側筒部1Aの内周面と内側筒部1Bの外周面間に断面円環状の中空室５を形成している。さらに、これらの外側筒部1Aと内側筒部1Bとを前後に分割して内外前胴部1A1 、1B1 とこの内外前胴部1A1 、1B1 よりも長さが短い内外後胴部1A2 、1B2 とに形成している。なお、外側筒部1Aは上記前側連結板1Cの外周端から一定長さだけ前方に突出した突出前端部1A3 を有している。

また、上記外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の前半部に外周面を凸円弧状湾曲面6aに形成している中折れ部６を一体に設けてこの中折れ部６を上記外側筒部1Aにおける前胴部1A1 の後端部内周面にシール材10を介して屈折自在に接続していると共に中折れ部６の後端部外周面には前胴部1A1 と内外径が等しい一定長さの円筒状の後側外殻部７の前端部内周面を固着してこの後側外殻部７を後胴部1A2 から後方に延出させている。

外筒体１における上記内外前胴部1A1 、1B1 を内外後胴部1A2 、1B2 に対して所望方向に屈折させるための複数本の中折れジャッキ８は、上記円環状の中空室５内に周方向に所定間隔毎に、詳しくは、図２に示すように、小間隔を存した２本の中折れジャッキ８、８を一組として４組を上下左右にそれぞれ配設されてあり、これらの中折れジャッキ８の前端を外側筒部1Aにおける前胴部1A1 の前部内周面に突設しているブラケット11に回動自在に枢着することによって連結し、後端を外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の上記中折れ部６の内周面に突設しているブラケット12に回動自在に枢着することによって連結している。

さらに、上記円環状の中空室５内には中折れジャッキ８と共に複数本のシールドジャッキ９が周方向に一定間隔毎に配設されてあり、これらのシールドジャッキ９は外側筒部1Aにおける後胴部1A2 の上記中折れ部６の内周面に載置された状態で適宜な固定具（図示せず）により取り外し可能に固着されていると共に後端部を上記後側の円環状連結板1Dに挿通、支持させて後方に突出し、そのロッド9aの先端に装着しているスプレッダ9bを管路Ｔを構成したセグメントＳの前端面に押し付けるように構成している。

上記内筒体２は、その外径を外筒体１の内側筒部1Bの内径よりも小径に形成されていて、この内側筒部1B内に後方に向かって引出し可能に挿嵌されてある。具体的には、内側筒部1Bの前後胴部1B1 、1B2 の前後方向及び周方向の複数個所にガイドローラ13を回転自在に軸支してあり、これらのガイドローラ13に外周面を支持させながら内筒体２を外筒体１内に互いに二重構造となるように挿嵌していると共に、内側筒部1Bの前胴部1B1 の内周面に長さ方向に所定間隔を存して複数のシール材10を周設してこのシール材10に内筒体２の前胴部2Aの外周面を密接させて止水性をもたせている。

この内筒体２も上記外筒体１と同様に前胴部2Aと後胴部2Bとに分割されてあり、前胴部2Aの長さは外筒体１の内側筒部1Bにおける前胴部1B1 と同一長さに形成されていると共に、その前後胴部2A、2B間の分割部を外筒体１の内側筒部1Bにおける前後胴部1B1 、1B2 間の分割部の内側に重なるようにして配設されてあり、さらに、この内筒体２の前胴部2Aの後端部を外筒体１の上記内側筒部1Bにおける前胴部1B1 に連結具14、例えばボルトによって着脱自在に連結していると共に、内筒体２の内周面に沿って上記各中折れジャッキ８の内側に重なるように、複数（中折れジャッキ８と同数）の伸縮ジャッキからなる連結部材15を配設してあり、この連結部材15の前後端を内筒体２の前後胴部2A、2Bの内周面に回動自在に枢着して前後胴部2A、2Bを屈折可能に連結している。

また、内筒体２の後胴部2Bの後端部を外筒体１の後胴部1A2 、1B2 から後方に突出させてその後端にセグメントＳを組み立てるエレクタ装置16を配設している。このエレクタ装置16は、内筒部２の後胴部2Bの後端部に外径が管路Ｔの内径よりも小径の円形レール部材16a を固着し、この円形レール部材16a にモータ（図示せず）駆動によって回動するリング体16b を回転自在に支持させこのリング体16b にエレクタ16c を装着してなるものである。

内筒体２の前部に設けている上記隔壁３の中心部に回転中心軸17を回転自在に支持させている上記カッタヘッド４は、図１、図３に示すように、その回転中心軸17の前端から該回転中心軸17に対して直交する方向（外径方向）に向かって、長さが外筒体１の内側筒部1Bの内周面の半径よりも短く且つ前面両側部に前方に向かって複数のカッタビット4cを突設している複数本（図においては、４本）のスポーク4aを放射状に設けていると共に隣接するスポーク4a、4aの外端対向側面間を円弧状の連結片4dによって一体に連結してあり、さらに、各スポーク4aをその外端面が開口した筒状の中空スポーク4aに形成してその内部に外側スポーク片4bを収納し、スポーク4aに装着しているジャッキ18の作動により、外側スポーク片4bを中空のスポーク4aの開口端から出没させてスポーク長を外筒体１の外周面に達する長さから内筒体２の内周面内に納まる長さまで伸縮自在に構成している。なお、外側スポーク片4bの前面両側部にも複数本のカッタビット4cを突設していると共に、上記回転中心軸17の前面にセンタビット4c' を突設している。

また、カッタヘッド４の背面外周部数カ所に、後方に向かってアーム部材19を突設していると共に、これらのアーム部材19の後端を円環状枠材20によって一体に連結して該円環状枠材20を隔壁３から前方に突出している内筒体２の前端部内周面に回転自在に支持させてあり、さらに、この円環状枠材20の後端面に内歯車21を固着している一方、上記隔壁３の外周部後面に駆動モータ22を装着してこの駆動モータ22の回転軸に固着している小歯車23を上記内歯車21に噛合させ、駆動モータ22によってカッタヘッド４を回転させるように構成している。

さらに、カッタヘッド４の後面と上記隔壁３の前面間の空間部を、カッタヘッド４によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室24に形成してあり、この土砂室24から排土手段25を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。この排土手段25は図１に示すようにスクリューコンベアからなり、その前端開口部を隔壁３の下部を貫通して上記土砂室24の下端部内に臨ませていると共に隔壁３から後方に向かって斜め上方に傾斜させた状態で配設されている。

なお、カッタヘッド４の上記アーム部材19には外径方向に突出した伸縮自在な攪拌棒26を装着していると共に上記外筒体１の後側外殻部７の上周部にはカバー32によって覆われた裏込注入管33が配設されている。

次に、以上のように構成したシールド掘削機によって地中に管路Ｔを施工するには、まず、このシールド掘削機を発進立坑（図示せず）内に設置し、そのカッタヘッド４の外側スポーク片4bを伸長させてカッタヘッド４を拡径させた状態にして回転させながら外筒体１の突出前端部1A3 から前方の地盤を掘進し、その掘削壁面ｔにセグメントＳを組み立てることによって管路Ｔを形成していく。シールド掘削機の推進は、先に掘削壁面ｔに施工したセグメントＳの前端面にシールドジャッキ９のロッド先端に装着しているスプレッダ9bを押しつけ、ロッド9aを伸長させることによって行われる。

この際、セグメントＳは外筒体１における外側筒部1Aの後胴部1A2 から後方に突出している後側外殻部７内でエレクタ装置16により組み立てられ、シールド掘削機の掘進に従って該後側外殻部７の内周面に沿って掘削壁面ｔに送りだされる一方、全てのシールドジャッキ９は外筒体１における外側筒部1Aの上記後胴部1A2 の内周面に装着されているので、その軸心延長線がセグメントの前端面にできる限り近接または突き当たる状態となり、従って、シールドジャッキ９のロッド9aに曲げ等の無理な力が生じさせることなくセグメントＳの前端面に反力をとって安定した状態で推進させることができると共に、機内の作業空間を広く確保することができて能率よく作業が行える。

セグメントＳの前端面に反力をとったシールドジャッキ９の推進力は、このシールドジャッキ９を固着させている外側後胴部1A2 から中折れジャッキ８を介して外側前胴部1A1 に伝達され、さらに、この外側前胴部1A1 とボルト等の連結具14によって着脱自在に連結している内筒体２の前胴部2Aからこの内筒体２に設けている隔壁３を介してカッタヘッド４に伝達される。この際、内筒体２の後胴部2Bは前胴体2Aとの連結部材15によって前方に引かれて一体的に前進する。

また、トンネルの掘進中において、シールド掘削機の方向を修正したり曲線トンネル部を掘削する場合には、中折れジャッキ８を作動させることにより、内外筒体１、２の前胴部1A1 、1B1 、2Aを後胴部1A2 、1B2 、2Bに対して所定の方向に屈折させる。即ち、向きを変えたい側の中折れジャッキ８を収縮させるか、又は、反対側の中折れジャッキ８を伸長させるか、或いは、これらの径方向に対向する中折れジャッキ８をそれぞれ同時に収縮、伸長させると、中折れジャッキ８の前端部を連結している外筒体１の外側筒部1Aの前胴部1A1 が後胴部1A2 に対して中折れ部６から向きを変えたい方向に所定角度屈折する。なお、屈折角度は中折れジャッキ８の伸縮量によって大小に調整することができる。

この際、外筒体１の内側筒部1Bの前後胴部1B1 、1B2 はそれぞれ外筒体１の外側筒部1Aの前後胴部1A1 、1A2 に一体に連結していると共に内筒体２の前胴部2Aも外筒体１の内側筒部1Bの前胴部1B1 に連結具14によって一体に連結しているので、上記外筒体１の外側筒部1Aの前胴部1A1 が後胴部1A2 に対して所定角度屈折すると、外筒体１の内側筒部1Bの前胴部1B1 と内筒体２の前胴部2Aも後胴部1B2 、2Bに対して同時に同一方向に同一角度、一体に屈折する。また、内筒体２の前胴部2Aが後胴部2Bに対して屈折する際には、収縮ジャッキからなる連結部材15がその屈折度に応じて伸縮する。

この状態にしてシールド掘削機を掘進させることにより所定の方向にトンネルを掘削する。このように、中折れジャッキ８を外筒体１の外側筒部1A側に取付けているので、シールド掘削機の方向修正のために外筒体１の前後胴間の中折れ角度を直接的に且つ円滑に制御することができる。また、内筒体２で囲まれた機内の作業空間を大きく確保することができる。

次ぎに、シールド掘削機によって所定長のトンネルを掘削して管路Ｔを形成したのち、シールド掘削機を発進立坑側に撤去、回収するには、図４に示す所定長のトンネルを掘削した状態から図５に示すように、まず、カッタヘッド４の外側スポーク片4bを各スポーク4a内に収縮させることによってカッタヘッド４の外径を外筒体１の内側筒部1Bの内径よりも小径にすると共にカッタヘッド４のアーム部材17に装着している攪拌棒26を収縮させる。さらに、外筒体１の内側前胴部1B1 と内筒体２の前胴部2Aとを一体に連結しているボルトよりなる連結具14を取り外して内外筒体１、２を互いに前後方向に相対移動可能にしたのち、内筒体２の前後胴部2A、2Bの対向端部間を連結金具27（図６に示す）により一体に連結、固定する。

しかるのち、シールドジャッキ９のロッドを伸長させることによって、管路Ｔを形成しているセグメントＳの前端に反力をとって図６に示すように外筒体１を前進させてその突出端前端部1A3 をカッタヘッド４が接しているトンネル端の壁面に当接させる。次いで、図７に示すように、管路Ｔの底部上に軌条28を敷設したのち、排土手段25であるスクリューコンベアをシールド掘削機から取り外してこの軌条28を走行する台車（図示せず）に乗せ、管路Ｔ内を発進立坑側に回収、撤去する。なお、軌条28はシールド掘削機によるトンネル掘進時に、発進立坑側からのセグメント等の部材の搬入用として管路Ｔの底部に敷設したものであってもよい。

排土手段25の撤去後、内筒体２の下周部に上記軌条28上を転動する回収用ガイドローラ29を取付け、カッタヘッド４及びエレクタ装置16を備えている内筒体２を後方側から適宜な引っ張り手段（図示せず）によって引っ張ると、図８に示すように、上記回収用ガイドローラ29が軌条28上を転動して内筒体２が掘削壁面ｔに圧接している外筒体１の内側筒部1Bに取付けているガイドローラ13をガイドとして外筒体１から引き出され、発進立坑側に撤去、回収されてトンネル外へと搬出される。搬出されたカッタヘッド４やエレクタ装置16を備えている内筒体２は再び他のシールド工事に使用する。

一方、掘削壁面ｔを覆っている外筒体１はそのシールド掘削機到達個所に残しておくが、この外筒体１に装着している中折れジャッキ８やシールドジャッキ９は外筒体１から取り外して回収し、上記同様に次のシールド工事に使用する。

なお、以上の実施の形態においては、カッタヘッド４のスポーク4aは、このスポーク4aを中空に形成してその内部に外側スポーク片4bを出没自在に収納し、スポーク4a内に装着しているジャッキ18の作動により、外側スポーク片4bを中空のスポーク4aの開口端から出没させてカッタヘッド４の外径を拡縮させるように構成しているが、スポーク4aの外端に一定長のスポーク片を切り離し自在に連結して、該スポーク片を連結した状態においてはカッタヘッド４を外筒体１の外径に略等しい外径とし、スポーク片を取り外した状態においては、カッタヘッド４の外径を管路内を通じて撤去可能な径となるように構成しておいてもよい。

また、管路ＴはセグメントＳを組み立てることによって形成しているが、発進立坑側からシールド掘削機に後続させてヒューム管等の管体を推進工法によって順次、推進、埋設することにより形成してもよく、この場合には、シールドジャッキ９は不必要となる。

シールド掘削機全体の簡略縦断側面図。中折れジャッキとシールドジャッキとの配設部分の縦断面図。カッタヘッドの正面図。所定長までトンネルを掘削した状態の簡略縦断側面図。カッタヘッドを縮径させた状態の簡略縦断側面図。外筒体を前進させた状態の簡略縦断側面図。後方への撤去、回収作業が完了した状態の簡略縦断側面図。後方へ撤去、回収している状態の簡略縦断側面図。

符号の説明

１外筒体
1A、1B 内外筒部
1A1 、1B1 内外前胴部
1A2 、1B2 内外後胴部
３隔壁
４カッタヘッド
５中空室
６中折れ部
８中折れジャッキ
９シールドジャッキ
14 連結具
15 連結部材
16 エレクタ装置

Claims

地中にトンネルを掘削しながら該トンネル内に管路を形成していくシールド掘削機であって、中折れ部を介して互いに屈折自在に接続している前後胴部からなる外筒体と、この外筒体内に配設されて外筒体に対し着脱自在に連結していると共に外筒体と同様に前後胴部に分割されてあり且つその外径が上記管路の内径よりも小径の内筒体と、上記外筒体の前後胴部間を連結している複数の中折れジャッキと、上記内筒体の前後胴部間を屈折可能に連結している複数の連結部材と、内筒体の前胴部の前部に設けている隔壁に回転自在に支持されて上記外筒体の開口端から前方の地盤を掘削し且つ外径が上記管路の内径よりも小径に縮小可能に形成しているカッタヘッドとを備えていることを特徴とするシールド掘削機。
外筒体の前後胴部は、外側筒部と内側筒部との二重筒構造に形成されてあり、これらの内外筒部間で形成されている円環状の中空室内に前後胴部の外側筒部間を連結している中折れジャッキを周方向に所定間隔毎に配設していると共に、前後胴部の内側筒部の内周面に内筒体を引出し可能に挿嵌し、該内筒体の前胴部を外筒体の前胴部の内側筒部に着脱自在に連結していることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
内筒体の後胴部の後端にセグメントを組み立てるエレクタ装置を備えている一方、外筒体の円環状中空室内にセグメントに反力をとってシールド掘削機を掘進させるシールドジャッキを周方向に所定間隔毎に装着していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールド掘削機。
カッタヘッドは、掘削ビットを固着している複数本のスポークを回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成されていると共に、各スポークは長さ方向に伸縮自在に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
内筒体の前後胴部間を屈折可能に連結している連結部材は、伸縮ジャッキからなることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。