JP2009079455A - シールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法 - Google Patents

Abstract

【課題】掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体内から取り外して回収するに際して低コスト化及び工期の短縮化を図ったシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法を提供する。
【解決手段】シールド掘進機１を土中の掘進終了位置まで掘進させた後、隔壁６とカッタフレーム４との間のカッタ室１２内に固化剤を注入してカッタ室１２内の土砂を固化し、第１ネジ締結具３６及び第２ネジ締結具３７を緩めて駆動部フレーム３４をシールハウジング３２及旋回環３５の反切羽側に取り外し、第３ネジ締結具３８を緩めて旋回環３５を支持リング３１の反切羽側に取り外し、第４ネジ締結具３９を緩めてシールハウジング３２を隔壁６の反切羽側に取り外し、第５ネジ締結具４０を緩めて支持リング３１を環状フランジ３０の反切羽側に取り外し、取り外したものをそれぞれ回収する。
【選択図】図５

Description

本発明は、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法に関する。

シールド掘進機として、掘進機本体の前部に配設されたカッタフレームを掘進機本体内に収容された駆動部によって掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動し、カッタフレームに設けられたビットによって切羽を切削するものが知られている。ここで、上記駆動部には、モータ、ギヤ、ベアリング等の比較的高価な部品が備わっているため、シールド掘進機が土中にてトンネル計画線の終端までの掘進を終えた後に、駆動部を土中に埋め殺しすることなく掘進機本体から取り外して回収し、再利用したいという要望がある。

この要望を適えた技術として、特許文献１に記載されたものが知られている。この技術は、掘進機本体を、外筒とその内部に着脱自在に係止された内筒とから成る二重筒構造とし、これら内外筒の軸方向前方に配置されたカッタフレームを回転駆動する駆動部を、内筒の内部に取り付けたシールド掘進機を用いる。このシールド掘進機により、内筒を外筒に係止した状態で土中をトンネル計画線の終端まで掘進した後、カッタフレームの前方の地盤に固化剤（セメントミルク等）を注入し、切羽の地盤を固めた後、内外筒の係止を解除し、外筒を残置して内筒をカッタフレームと共に軸方向後方に引き抜くことで、内筒に装着した駆動部を回収する。

特開２００１−３１７２８５号公報

ところで、上記技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いているが、カッタフレームの外周端における回転直径は外筒の外径に合わせられているので、引き抜きの際にカッタフレームの外周端が外筒の前縁に引っ掛からないようにするためには、カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けるか、或いは作業員が掘進機本体の内部から切羽側に出てカッタフレームを切断する必要がある。カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けることはコストアップに繋がり、作業員がカッタフレームの切断作業を行うためには、切羽への薬注量を増やす等の十分な対策が必要となり、工期の延びに繋がる。

また、上記技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いた際、外筒の前方の開口は固化剤の注入によって固められた切羽の地盤によって塞がれて止水される。この止水を万全なものとするには、カッタフレームの前方の切羽の地盤に、止水を確実とする十分な量の固化剤を注入しなければならず、いきおい薬注量が増え、コストアップとなる。また、薬注量が増えると、注入した固化剤が固化するのを待つ時間も長くなり、工期も延びる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ったシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法を提供することにある。

上記目的を達成するために第１の発明に係るシールド掘進機は、掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動されるカッタフレームと、該カッタフレームの後方に配置され、上記カッタフレームの回転軸を中心とした円環状の開口部が形成された隔壁と、上記カッタフレームの背面に回転周方向に間隔を隔てて設けられ、反切羽方向に延出された中間ビームと、該中間ビームの先端に設けられ、上記開口部に合わせて円環状に形成された環状フランジと、該環状フランジの背面に重ねられ、上記開口部に合わせて円環状に形成された支持リングと、上記隔壁の背面に接せられ、上記支持リングの外周部と内周部とを囲繞するように形成されたシールハウジングと、該シールハウジングに接せられ、上記支持リングを回転駆動するためのモータが取り付けられた駆動部フレームと、該駆動部フレーム内に収容され、上記支持リングに接せられた回転環と上記駆動部フレームに接せられた静止環とを有する旋回環とを備え、上記駆動部フレームが、上記シールハウジングに第１ネジ締結具で、上記静止環に第２ネジ締結具で、夫々反切羽側から着脱可能に装着され、上記回転環が、上記支持リング又は上記環状フランジに第３ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着され、上記シールハウジングが、上記隔壁に第４ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着され、上記支持リングが、上記環状フランジに第５ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着されたことを特徴とするものである。

また、第２の発明に係るシールド掘進機のカッタ駆動部回収方法は、第１の発明に係るシールド掘進機を土中の掘進終了位置まで掘進させた後、上記隔壁と上記カッタフレームとの間のカッタ室内に固化剤を注入してこのカッタ室内の土砂を固化し、上記第１ネジ締結具及び上記第２ネジ締結具を緩め、上記駆動部フレームを上記シールハウジング及上記旋回環から切り離して反切羽側に取り外し、上記第３ネジ締結具を緩め、上記旋回環を上記支持リング又は上記環状フランジから切り離して反切羽側に取り外し、上記第４ネジ締結具を緩め、上記シールハウジングを上記隔壁から切り離して反切羽側に取り外し、上記第５ネジ締結具を緩め、上記支持リングを上記環状フランジから切り離して反切羽側に取り外し、上記環状フランジ及びカッタフレームを土中に残置して、上記駆動部フレーム、旋回環、シールハウジング及び支持リングを回収するものである。

本発明によれば、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。

このシールド掘進機１は、円筒状のシールドフレーム２を外殻とする掘進機本体３と、掘進機本体３の前部に掘進方向と平行な軸廻りに回転されるカッタフレーム４と、掘進機本体３内に収容されカッタフレーム４を回転するための駆動部５とを有し、掘進終了後に駆動部５を分割して掘進機本体３から取り外し、回収できるようになっている。

掘進機本体３は、円筒状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２内にその内部を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁６と、隔壁６に取り付けられカッタフレーム４を回転駆動するための駆動部５と、隔壁６の前方に配置され駆動部５によって回転駆動されるカッタフレーム４とを有する。カッタフレーム４の背面（反切羽側の面）には、反切羽方向に延出された中間ビーム７が、カッタフレーム４の回転中心Ｘを中心として周方向に間隔を隔てて複数設けられている。

カッタフレーム４の中心部には、掘進方向後方に延出されたセンターシャフト８が設けられ、このセンターシャフト８は、隔壁６をシール９を介して貫通しており、隔壁６を貫通したセンターシャフト８の後端部には、ロータリージョイント１０が設けられている。このロータリージョイント１０を介してカッタフレーム４に油圧が供給され、カッタフレーム４内に装着された図示しない油圧機器（コピーカッター用ジャッキ等）に油圧が供給される。

隔壁６の下部には、カッタフレーム４に装着されたビット１１によって切削されてカッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２内に取り込まれた掘削土砂を、坑内（隔壁６の後方）に取り込むための排土装置としてスクリューコンベヤ１３が取り付けられている。なお、本実施形態は土圧式シールドなのでスクリューコンベヤ１３が取り付けられているが、泥水式シールドの場合、スクリューコンベヤ１３の代わりに送排泥管が隔壁６に取り付けられることになる。

シールドフレーム２の内部には、シールドフレーム２の内周面に沿ってセグメント１４をリング状に組み立てるエレクタ１５が設けられている。エレクタ１５は、シールドフレーム２の軸心廻りに回転可能に支持された旋回リング１６と、旋回リング１６に取り付けられトンネル径方向に移動可能な吊りビーム１７と、吊りビーム１７に取り付けられトンネル軸方向に移動可能な摺動ブロック１８と、摺動ブロック１８に取り付けられセグメント１４を把持する把持部１９とを有する。

エレクタ１５によってリング状に組み立てられたセグメント１４（既設セグメント）は、形状保持装置２０（セグメント真円保持装置）によって上下方向に突っ張り力が付与されて真円状態に保持される。形状保持装置２０は、シールドフレーム２内の中心部にトンネル軸方向に延出されてその前部が金具２１を介してシールドフレーム２に支持された後方作業台２２に、トンネル軸方向に移動可能に取り付けられており、上方の既設セグメント１４を押し上げる逆さＵ字状の上部シュー２３と、下方の既設セグメント１４に当接するＵ字状の下部シュー２４とを備えている。

シールドフレーム２の内周面には、既設セグメント１４に反力を取って掘進機本体３を前進させるシールドジャッキ２５が、周方向に間隔を隔てて複数取り付けられている。シールドジャッキ２５は、その伸縮ロッドの先端に設けられたシュー２６が既設セグメント１４に当接された状態で伸長され、シールドフレーム２即ち掘進機本体３を前進させるものである。

以上述べたシールド掘進機１を用いて、土中にてトンネル計画線の終端までの掘進を終えた後、シールドフレーム２の内周面と既設セグメント１４とを固定金具２７によって連結し、シールドフレーム２が掘進方向後方に後退しないようにする。

固定金具２７の装着の後、又は装着と同時、或いは装着に先立って、隔壁６にこれを貫通して複数装着された注入管２８を通して、隔壁６の後方からカッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２に固化剤（セメントミルク等）注入し、カッタ室１２内の土砂を固める。

カッタ室１２内の土砂の固化時間を利用して、形状保持装置２０を取り外して後方に搬送し、後方作業台２２を分割して取り外して後方に搬送し、スクリューコンベヤ１３を取り外して後方に搬送し、エレクタ１５を取り外して後方に搬送し、シールドジャッキ２５を取り外して後方に搬送する。

これにより図２の状態となる。図２にて、カッタ室１２内のドットで表された部分は、注入管２８から注入された固化剤によって固化された土砂を示す。注入管２８は隔壁６の周方向に間隔を隔てて複数配設されている。

次に、図２の状態から、カッタフレーム４の駆動部５を分割して掘進機本体３から取り外して回収する構造及び方法について、図２の部分拡大図である図３、図３のIV−IV線断面図である図４、図３の分解図である図５〜図８を用いて述べる。

先ず、概略について述べると、図２、図３、図５に示すように、このシールド掘進機１は、掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動されるカッタフレーム４と、カッタフレーム４の後方（掘進方向後方）に配置され、カッタフレーム４の回転軸Ｘを中心とした円環状の開口部２９が形成された隔壁６と、カッタフレーム４の背面（反切羽側の面）に回転周方向に間隔を隔てて設けられ、反切羽方向に延出された中間ビーム７と、中間ビーム７の先端に設けられ、開口部２９に合わせて円環状に形成された環状フランジ３０と、環状フランジ３０の背面に重ねられ、開口部２９に合わせて円環状に形成された支持リング３１とを備えている。

また、シールド掘進機１は、隔壁６の背面に接せられ、支持リング３１の外周部と内周部とを囲繞するように形成されたシールハウジング３２と、シールハウジング３２に接せられ、支持リング３１を回転駆動するためのモータ３３が取り付けられた駆動部フレーム３４と、駆動部フレーム３４内に収容された旋回環３５とを備えている。旋回環３５は、支持リング３１の背面に接せられた回転環３５ａと、駆動部フレーム３４の内面に接せられた静止環３５ｂと、回転環３５ａと静止環３５ｂとの間に介在されたベアリング３５ｃとを有する。

そして、駆動部フレーム３４が、シールハウジング３２に第１ネジ締結具３６で、静止環３５ｂに第２ネジ締結具３７で、夫々反切羽側から着脱可能に装着されている。回転環３５ａが、環状フランジ３０に第３ネジ締結具３８で反切羽側から着脱可能に装着されている。シールハウジング３２が、隔壁６に第４ネジ締結具３９で反切羽側から着脱可能に装着されている。支持リング３１が、環状フランジ３０に第５ネジ締結具４０で反切羽側から着脱可能に装着されている。

次に、上述した各構成要素について詳述する。

図７、図８に示すように、支持リング３１は、環状フランジ３０の背面に当接され回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された表板３１ａと、表板３１ａの裏面内周側に設けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状の形成された内筒３１ｂと、表板３１ａの裏面外周側に設けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状の形成された外筒３１ｃと、内筒３１ｂ及び外筒３１ｃの端部に設けられ回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された裏板３１ｄとから構成されている。支持リング３１の径方向略中央部には、第３ネジ締結具３８を構成するネジロッド３８ａが挿通される挿通孔３１ｅが、支持リング３１の周方向に間隔を隔てて複数形成され、支持リング３１の径方向外側部と内側部とには、第５ネジ締結具４０を構成するボルト４０ａが挿通される挿通孔３１ｆが、支持リング３１の周方向に間隔を隔てて複数形成されている。これらネジロッド３８ａ、ボルト４０ａは、環状フランジ３０に形成されたネジ孔３０ｅ、３０ｆに、夫々螺合される。

図４に示すように、ネジロッド３８ａのネジ孔３０ｅは、環状フランジ３０の径方向略中央部に、周方向に等間隔を隔てて複数形成され、ボルト４０ａのネジ孔３０ｆは、環状フランジ３０の径方向外側部と内側部とに、夫々周方向に等間隔を隔てて複数形成されている。なお、ボルト４０ａのネジ孔３０ｆは、本実施形態ではネジロッド３８ａのネジ孔３０ｅの周方向間隔の一つおきに配設されているが、各周方向間隔毎に配設してもよい。また、ボルト４０ａのネジ孔３０ｆは、環状フランジ３０の径方向外側部と内側部とに加えてそれらの間にも配設してもよい。これらの場合、追加された各ネジ孔３０ｆに対応させて支持リング３１に形成される挿通孔３１ｆも追加され、各挿通孔３１ｆに挿通されるボルト４０ａも追加される。

図６、図７に示すように、シールハウジング３２は、支持リング３１の外周部である外筒３１ｃを囲繞するように形成された外側シールハウジング３２ｘと、支持リング３１の内周部である内筒３１ｂを囲繞するように形成された内側シールハウジング３２ｙとを備えている。

外側シールハウジング３２ｘは、隔壁６に当接され回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された表板３２ａと、表板３２ａの内周縁に取り付けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成された内筒３２ｂと、表板３２ａの裏面に取り付けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成された筒体３２ｃと、内筒３２ｂ及び筒体３２ｃの端部に取り付けられ回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された裏板３２ｄとを有する。表板３２ａには、径方向内側に、第４ネジ締結具３９を構成するボルト３９ａが挿通される挿通孔３２ｅが周方向に間隔を隔てて複数形成され、径方向外側に、第４ネジ締結具３９を構成するネジロッド３９ｂが挿通される挿通孔３２ｆが周方向に間隔を隔てて複数形成されている。これらボルト３９ａ、ネジロッド３９ｂは、隔壁６に形成されたネジ孔６ｇ、６ｆに夫々螺合される。筒体３２ｃには、作業者がボルト３９ａにアクセスするためのアクセス孔３２ｇが形成されている。また、このような外側シールハウジング３２ｘの内筒３２ｂと支持リング３１の外筒３１ｃとの間は、支持リング３１の外筒３１ｃにその周方向に沿って設けられたシール３１ｇによって止水される。

内側シールハウジング３２ｙは、隔壁６の裏面に重ねられ回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された表板３２ｈと、表板３２ｈの外周縁に取り付けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成された外筒３２ｉと、表板３２ｈの内周縁に取り付けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成された内筒３２ｊと、外筒３２ｉの後端に取り付けられ回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された裏板３２ｋとを有する。表板３２ｈには、第４ネジ締結具３９を構成するボルト３９ｃが挿通される挿通孔３２ｍが、径方向及び周方向に間隔を隔てて複数形成されている。これらボルト３９ｃは、隔壁６に形成されたネジ孔６ｍに夫々螺合される。内側シールハウジング３２ｙの外筒３２ｉと支持リング３１の内筒３１ｂとの間は、支持リング３１の内筒３１ｂにその周方向に沿って設けられたシール３１ｈによって止水される。また、支持リング３１の裏板３１ｄには、図３に示すように、支持リング３１の裏板３１ｄと駆動部フレーム３４の表板３４ｂとの間を止水するシール３１ｉと、支持リング３１の裏板３１ｄと旋回環３５の静止環３５ｂとの間を止水するシール３１ｊが、夫々裏板３１ｄの周方向に沿って設けられている。

図６、図７に示すように、内側シールハウジング３２ｙの内筒３２ｊの内方には、内筒３２ｊの周方向に沿って形成されたシール９を介し、中心ハウジング４１が収容されている。中心ハウジング４１は、センターシャフト８の端部に取り付けられたフランジ８ａに、ボルト４２によって反切羽側から着脱される。中心ハウジング４１には、ロータリージョイント１０が設けられている。

図５、図６に示すように、支持リング３１に着脱される旋回環３５は、支持リング３１に着脱される回転環３５ａと、駆動部フレーム３４に着脱される静止環３５ｂと、回転環３５ａと静止環３５ｂとの間に介在されたベアリング３５ｃ（後方のメインスラストベアリング、前方のサブスラストベアリング、中央のラジアルベアリング）とを備えている。

回転環３５ａには、支持リング３１から後方に飛び出たネジロッド３８ａが挿通される挿通孔３５ｄが、周方向に間隔を隔てて複数形成されている。挿通孔３５ｄを貫通したネジロッド３８ａには、ナット３８ｂが螺合されて回転環３５ａの端面に着座され、回転環３５ａと支持リング３１とが一体化される。これらネジロッド３８ａ及びナット３８ｂが、回転環３５ａを支持リング３１を挟んで環状フランジ３０に連結する第３ネジ締結具３８を構成する。

静止環３５ｂには、駆動部フレーム３４に形成された挿通孔３４ａに挿通されるネジロッド３７ａが、周方向に間隔を隔てて複数後方に突出させて植設されている。挿通孔３４ａを貫通したネジロッド３７ａには、ナット３７ｂが螺合されて駆動部フレーム３４の端面に着座され、静止環３５ｂと駆動部フレーム３４とが一体化される。これらネジロッド３７ａ及びナット３７ｂが、駆動部フレーム３４を静止環３５ｂに連結する第２ネジ締結具３７を構成する。

図３、図５に示すように、駆動部フレーム３４は、外側シールハウジング３２ｘの裏板３２ｄに重ねられたリング板状の外側表板３４ｂと、内側シールハウジング３２ｙの裏板３２ｋに重ねられたリング板状の内側表板３４ｃと、外側表板３４ｂに取り付けられた円筒状の外筒３４ｄと、内側表板３４ｃに取り付けられた円筒状の内筒３４ｅと、内筒３４ｅ及び外筒３４ｄに取り付けられたリング板状の中間板３４ｆと、中間板３４ｆに取り付けられた円筒状の内筒３４ｇと、内筒３４ｇ及び外筒３４ｄに取り付けられたリング板状の裏板３４ｈとを有する。

外側表板３４ｂ、内側表板３４ｃ、中間板３４ｆ及び裏板３４ｈは、夫々回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成され、外筒３４ｄ及び内筒３４ｅ、３４ｇは、夫々回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成されている。裏板３４ｈには、カッタフレーム４を回転するためのモータ３３がボルト４３で装着されている。モータ３３には、旋回環３５の回転環３５ａの外周部に形成されたギヤ３５ｅと噛合するピニオン４４が取り付けられている。

外側表板３４ｂには、外側シールハウジング３２ｘから後方に飛び出たネジロッド３９ｂが挿通される挿通孔３４ｉが形成されている。挿通孔３４ｉを貫通したネジロッド３９ｂにはナット３６ａが螺合されて外側表板３４ｂに着座される。これらネジロッド３９ｂ及びナット３６ａが、駆動部フレーム３４をシールハウジング３２に連結する第１ネジ締結具３６を構成する。なお、ネジロッド３９ｂは、駆動部フレーム３４をシールハウジングに連結する第１ネジ締結具３６であると共に、外側シールハウジング３２ｘを隔壁６に連結する第４ネジ締結具３９としても機能する。

外側表板３４ｂには、外側シールハウジング３２ｘの挿通孔３２ｎに挿通されるボルト３６ｂの挿通孔３４ｊが形成されている。外側表板３４ｂの挿通孔３４ｊと外側シールハウジング３２ｘの挿通孔３２ｎとを貫通したボルト３６ｂには、ナット３６ｃが螺合される。これらボルト３６ｂ及びナット３６ｃが、駆動部フレーム３４をシールハウジング３２に連結する第１ネジ締結具３６を構成する。また、外筒３４ｄには、作業者がボルト３６ｂにアクセスするためのアクセス孔３４ｋが形成されている。

内側表板３４ｃには、内側シールハウジング３２ｙの裏板３２ｋに形成された挿通孔３２ｐに挿通されるボルト３６ｄの挿通孔３４ｍが形成されている。内側表板３４ｃの挿通孔３４ｍと内側シールハウジング３２ｙの挿通孔３２ｐとを貫通したボルト３６ｄには、ナット３６ｅが螺合される。これらボルト３６ｄ及びナット３６ｅが、駆動部フレーム３４をシールハウジング３２に連結する第１ネジ締結具３６を構成する。

中間板３４ｆには、旋回環３５の静止環３５ｂに植設されて後方に飛び出たネジロッド３７ａの挿通孔３４ａが形成されている。挿通孔３４ａを貫通したネジロッド３７ａには、ナット３７ｂが螺合される。これらネジロッド３７ａ及びナット３７ｂが、駆動部フレーム３４を静止環３５ｂに連結する第２ネジ締結具３７を構成する。

また、隔壁６は、図２に示すように、カッタ室１２を仕切る隔壁本体６ａと、隔壁本体６ａの背面に設けられ回転軸Ｘを中心とした円筒状に形成された筒体６ｂと、筒体６ｂの後端に設けられ回転軸Ｘを中心としたリング板状に形成された裏板６ｃとを有する。裏板６ｃ及び筒体６ｂには、坑内（シールドフレーム２の内方且つ隔壁６の後方）の作業員が図３に示す第１ネジ締結具３６にアクセスするためのアクセス孔６ｄ、６ｅが形成されている。

次に、図２の状態となった後、カッタフレーム４の駆動部５（駆動部フレーム３４、モータ３３、旋回環３５、シールハウジング３２、支持リング３１等）を掘進機本体３から取り外して回収する手順を述べる。

図３、図５に示すように、駆動部フレーム３４の外筒３４ｄに溶接されると共に隔壁６の裏板６ｃに溶接された倒れ防止金具４５を切断（溶断等）し、駆動部フレーム３４を隔壁６から切り離す。倒れ防止金具４５は、外筒３４ｄの周方向に間隔を隔てて複数配設されており、カッタフレーム４に切羽から加わる偏荷重によってカッタフレーム４が傾く（倒れる）ことを防止するものである。

第１ネジ締結具３６を構成するナット３６ａ、ボルト３６ｂ、３６ｄを緩めて取り外すことで、駆動部フレーム３４とシールハウジング３２との連結を解除し、第２ネジ締結具３７を構成するナット３７ｂを緩めて取り外すことで、駆動部フレーム３４と旋回環３５（静止環３５ｂ）との連結を解除する。ナット３６ａ、ボルト３６ｂは、坑内からアクセス孔６ｄ、６ｅを通してアクセス可能となっており、ナット３７ｂ、ボルト３６ｄは、坑内に露出しているので、それぞれ容易に取り外すことができる。

こうして、駆動部フレーム３４が、隔壁６、シールハウジング３２及び旋回環３５（静止環３５ｂ）から切り離されたならば、駆動部フレーム３４をモータ３３が取り付けられた状態で後方に取り外す。これにより、それまで駆動部フレーム３４によって覆われていた旋回環３５が露出する。

図５、図６に示すように、第３ネジ締結具３８を構成するナット３８ｂを緩めて取り外すことで、旋回環３５（回転環３５ａ）と支持リング３１との連結を解除する。このナット３８ｂは、坑内に露出しているので、容易に取り外すことができる。こうして、旋回環３５が支持リング３１から切り離されたならば、旋回環３５を、回転環３５ａ、静止環３５ｂ、ベアリング３５ｃが一体となった状態で、後方に取り外す。

図６、図７に示すように、第４ネジ締結具３９を構成するネジロッド３９ｂ、ボルト３９ａを緩めることで、外側シールハウジング３２ｘと隔壁６との連結を解除し、別の第４ネジ締結具３９を構成するボルト３９ｃを緩めて取り外すことで内側シールハウジング３２ｙと隔壁６との連結を解除する。ネジロッド３９ｂ、ボルト３９ａは、坑内からアクセス孔６ｄ、６ｅ、３２ｇを通してアクセス可能となっており、ボルト３９ｃは、坑内に露出しているので、それぞれ容易に取り外すことができる。なお、ネジロッド３９ｂを緩める際には、このネジロッド３９ｂに螺合されているナットを図中左方にネジ送りしておく。

こうして、外側シールハウジング３２ｘが隔壁６から切り離され、内側シールハウジング３２ｙが隔壁６から切り離されたならば、外側シールハウジング３２ｘを隔壁６の後方に取り外し、内側シールハウジング３２ｙをシール９及び中心ハウジング４１と一体的に隔壁６の後方に取り外す。

この際、カッタ室１２内の土砂や水は先に注入した固化剤によって固化されているので、カッタ室１２内の土砂や水が、隔壁６の開口部２９と支持リング３１の表板３１ａとの隙間から掘進機本体３内に噴出することはない。

図７、図８に示すように、第５ネジ締結具４０を構成するボルト４０ａ、ネジロッド３８ａを緩めて取り外すことで、支持リング３１と環状フランジ３０との連結を解除する。これらボルト４０ａ、ネジロッド３８ａは、坑内に露出しているので、容易に取り外すことができる。なお、ネジロッド３８ａは、支持リング３１を環状フランジ３０に連結する第５ネジ締結具４０であると共に、旋回環３５（回転環３５ａ）を環状フランジ３０に連結する第３ネジ締結具３８としても機能する。

こうして、支持リング３１が環状フランジ３０から切り離されたならば、支持リング３１を環状フランジ３０の後方に取り外す。なお、カッタ室１２内の土砂は、上述したように固化されているので、カッタ室１２内の土砂や水が、隔壁６の開口部２９と環状フランジ３０との隙間から掘進機本体３内に噴出することはない。

以上のようにして取り外された、カッタフレーム４の駆動部５を構成する、モータ３３付き駆動部フレーム３４、旋回環３５、シールハウジング３２及び支持リング３１等は、夫々坑内を搬送され、別のシールド掘進機の部品として再利用される。なお、これら駆動部フレーム３４、旋回環３５、シールハウジング３２及び支持リング３１等は、２機以上の別のシールド掘進機に振り分けて再利用してもよい。

本実施形態によれば、カッタフレーム４の駆動部５を坑内側から細かな要素に分割して搬送するようにしたので、各搬送品のサイズ及び重量が小さくなり、容易に搬送でき、搬送コストが小さくなる。

他方、前記特許文献１の技術では、外筒から引き抜かれる内筒には、カッタフレームのみならず、その駆動モータ、ギヤ及びベアリング等が組み込まれている。よって、外筒から引き抜かれて坑内を搬送される内筒は、非常に重いアッセンブリ品となり、坑内搬送時、立坑からの引上時、再組立時等に搬送作業性が悪く、大きな重機が必要となり、コストアップを招くことになる。

また、本実施形態によれば、掘進終了後にカッタフレーム４の駆動部５を掘進機本体３から取り外して回収するシールド掘進機１及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。

すなわち、前記特許文献１の技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いているが、カッタフレームの外周端における回転直径は外筒の外径に合わせられているので、引き抜きの際にカッタフレームの外周端が外筒の前縁に引っ掛からないようにするためには、カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けるか、或いは作業員が掘進機本体の内部から切羽側に出てカッタフレームを切断する必要がある。カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けることはコストアップに繋がり、作業員がカッタフレームの切断作業を行うためには、切羽への薬注量を増やす等の十分な対策が必要となり、工期の延びに繋がる。

他方、本実施形態では、カッタフレーム４を土中に残置しているので、上記問題が生じることはなく、特許文献１の技術と比べて、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。本実施形態では、カッタフレーム４は回収することなく土中に残置するが、カッタフレーム４は比較的簡単な構造物であり、回収できる駆動部５（モータ３３、旋回環３５を構成するギヤ、ベアリング等）に比べれば廉価な部品である。よって、カッタフレーム４を土中に残置することによる不利益（カッタフレーム４を再利用できない）と、利益（カッタフレーム４に径方向伸縮機構を設ける必要が無いので掘進機全体の低コスト化を図れる、切羽への薬注量が減るので工期の短縮化を図れる）とを比較衡量すると、利益が不利益よりも勝る。

また、特許文献１の技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いた際、外筒の前方の開口は薬注によって固められた切羽の地盤によって塞がれて止水される。この止水を万全なものとするには、カッタフレームの前方の切羽の地盤に、止水を確実とする十分な量の固化剤を注入しなければならず、いきおい薬注量が増え、コストアップとなる。また、薬注量が増えると、注入した固化剤が固化するのを待つ時間も長くなり、工期も延びる。

他方、本実施形態では、固化剤は、カッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２に注入されてカッタ室１２内の土砂を固化することで止水しているので、特許文献１の技術と比べると固化剤の注入量が大幅に減り、低コストとなる。また、カッタ室１２内の土砂が固化すればよいので、固化するのを待つ時間が短くて済み、工期が短縮化される。

ところで、モータ３３により回転される旋回環３５の回転環３５ａの回転トルクは、第３ネジ締結具３８のネジロッド３８ａを介し、カッタフレーム４に伝達される。

ここで、ネジロッド３８ａは、支持リング３１及び環状フランジ３０の円環状の形状を利用して、それら支持リング３１、環状フランジ３０の周方向に間隔を隔てて周設することで設置数を稼いでいる（図４参照）。よって、モータ３３により駆動される回転環３５ａの回転トルクを、十分な本数のネジロッド３８ａを介し、適切にカッタフレーム４に伝達することができる。従って、ネジロッド３８ａが上記回転トルクによって破断（剪断破断）することはない。

また、シールドジャッキ２５を伸長させた際の推力は、シールドフレーム２に設けられた隔壁６から第４ネジ締結具３９のネジロッド３９ｂ（テンションボルトとして機能する）を介して駆動部フレーム３４に伝わり、駆動部フレーム３４から旋回環３５、支持リング３１、環状フランジ３０、中間ビーム７を介してカッタフレーム４に伝わる。カッタフレーム４が切羽に押し付けられることで生じる切羽の推進反力は、逆に、カッタフレーム４、中間ビーム７、環状フランジ３０、支持リング３１、旋回環３５を介して駆動部フレーム３４に伝わり、駆動部フレーム３４からネジロッド３９ｂを介して隔壁６に伝わり、隔壁６からシールドフレーム２、シールドジャッキ２５を介して既設セグメント１４に伝わる。

ここで、ネジロッド３９ｂは、駆動部フレーム３４を構成する表板３４ｂの円環状の形状を利用して、その周方向に間隔を隔てて複数周設することで設置数を稼ぐことができる。よって、シールドジャッキ２５の推力を、十分な本数のネジロッド３９ｂ（テンションボルト）を介し、適切にカッタフレーム４に伝達できる。また、カッタフレーム４が切羽から受ける推進反力を、十分な本数のネジロッド３９ｂ（テンションボルト）を介し、適切にシールドジャッキ２５に伝達できる。従って、ネジロッド３９ｂが上記推力（推進反力）によって破断（引張破断）することはない。

なお、図３、図５に示す第３ネジ締結具３８のネジロッド３８ａは、本実施形態では環状フランジ３０のネジ孔３０ｅにネジ込まれているが、長さを短くして支持リング３１に設けたネジ孔にネジ込むようにしてもよい。この場合、モータ３３により回転される旋回環３５の回転環３５ａの回転トルクは、回転環３５ａから短いネジロッド（図示せず）を介して支持リング３１に伝わり、支持リング３１からボルト４０ａを介して環状フランジ３０に伝わることになる。

この場合においても、ボルト４０ａは、支持リング３１及び環状フランジ３０の円環状の形状を利用して、その周方向に間隔を隔てて複数周設することで設置数を稼ぐことができ、短いネジロッドも、回転環３５ａ及び支持リング３１の円環状の形状を利用して、その周方向に間隔を隔てて複数周設することで設置数を稼ぐことができる。

よって、モータ３３で回転駆動される回転環３５ａの回転トルクを、十分な本数の短いネジロッドを介して適切に支持リング３１に伝達でき、支持リング３１に伝達された回転トルクを十分な本数のボルト４０ａを介して適切に環状フランジ３０に伝達できる。この結果、カッタフレーム４を切羽に押し付けて、切羽の抵抗に打ち勝つように回転させても、短いネジロッド及びボルト４０ａが上記回転トルクによって破断（剪断破断）することはない。

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。 図１のシールド掘進機から幾つかの部品を取り外した側断面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のIV−IV線部分断面図である。 図３から駆動部フレームを取り外した様子を示す断面図である。 図５から旋回環を取り外した様子を示す断面図である。 図６からシールブロックを取り外した様子を示す断面図である。 図７から支持リングを取り外した様子を示す断面図である。

符号の説明

１ シールド掘進機
２ シールドフレーム
３ 掘進機本体
４ カッタフレーム
５ 駆動部
６ 隔壁
７ 中間ビーム
１２ カッタ室
２９ 開口部
３０ 環状フランジ
３１ 支持リング
３１ｃ 外周部としての外筒
３１ｂ 内周部としての内筒
３２ シールハウジング
３３ モータ
３４ 駆動部フレーム
３５ 旋回環
３５ａ 回転環
３５ｂ 静止環
３５ｃ ベアリング
３６ 第１ネジ締結具
３７ 第２ネジ締結具
３８ 第３ネジ締結具
３９ 第４ネジ締結具
４０ 第５ネジ締結具
Ｘ 回転中心

Claims (2)

1. 掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動されるカッタフレームと、
   該カッタフレームの後方に配置され、上記カッタフレームの回転軸を中心とした円環状の開口部が形成された隔壁と、
   上記カッタフレームの背面に回転周方向に間隔を隔てて設けられ、反切羽方向に延出された中間ビームと、
   該中間ビームの先端に設けられ、上記開口部に合わせて円環状に形成された環状フランジと、
   該環状フランジの背面に重ねられ、上記開口部に合わせて円環状に形成された支持リングと、
   上記隔壁の背面に接せられ、上記支持リングの外周部と内周部とを囲繞するように形成されたシールハウジングと、
   該シールハウジングに接せられ、上記支持リングを回転駆動するためのモータが取り付けられた駆動部フレームと、
   該駆動部フレーム内に収容され、上記支持リングに接せられた回転環と上記駆動部フレームに接せられた静止環とを有する旋回環とを備え、
   上記駆動部フレームが、上記シールハウジングに第１ネジ締結具で、上記静止環に第２ネジ締結具で、夫々反切羽側から着脱可能に装着され、
   上記回転環が、上記支持リング又は上記環状フランジに第３ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着され、
   上記シールハウジングが、上記隔壁に第４ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着され、
   上記支持リングが、上記環状フランジに第５ネジ締結具で反切羽側から着脱可能に装着されたことを特徴とするシールド掘進機。
2. 請求項１に記載のシールド掘進機のカッタフレームを駆動する部品を回収する方法であって、
   上記シールド掘進機を土中の掘進終了位置まで掘進させた後、
   上記隔壁と上記カッタフレームとの間のカッタ室内に固化剤を注入してこのカッタ室内の土砂を固化し、
   上記第１ネジ締結具及び上記第２ネジ締結具を緩め、上記駆動部フレームを上記シールハウジング及上記旋回環から切り離して反切羽側に取り外し、
   上記第３ネジ締結具を緩め、上記旋回環を上記支持リング又は上記環状フランジから切り離して反切羽側に取り外し、
   上記第４ネジ締結具を緩め、上記シールハウジングを上記隔壁から切り離して反切羽側に取り外し、
   上記第５ネジ締結具を緩め、上記支持リングを上記環状フランジから切り離して反切羽側に取り外し、
   上記環状フランジ及びカッタフレームを土中に残置して、上記駆動部フレーム、旋回環、シールハウジング及び支持リングを回収する
   ことを特徴とするシールド掘進機のカッタ駆動部回収方法。

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