JP2696502B2 - 二段式シールド掘進機の流体圧配管分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、送電線用や下水
道用などの、大口径トンネルとこれに続く小口径トンネ
ルとからなる二段式トンネルの掘削作業に用いられるも
ので、大口径のトンネルの掘削作業後に、小口径のトン
ネルの掘削作業を継続して行うことができる二段式シー
ルド掘進機（親子シールド掘進機ともいう）に関する。
詳しくは、この二段式シールド掘進機において小口径ト
ンネルの掘削作業に移る際に、大口径トンネルの掘削作
業時に使用するコピーカッター装置駆動用の流体圧配管
を分離する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機によるトンネルの掘削作
業においてカーブしたトンネルを掘削する場合に、回転
するカッターディスク（カッターヘッドともいう）の外
周からコピーカッターを突出させてカーブさせる方向の
地山を余分に掘削する、いわゆる余掘り作業が行われ
る。このため、カーブしたトンネルを掘削するシールド
掘進機は、カッターディスク内にコピーカッター装置が
配備されている。また、コピーカッター装置のコピーカ
ッターを駆動するのに、一般にはシリンダ装置を介して
油圧源で行われている。

【０００３】ところで、従来、上記した二段式シールド
掘進機については、例えば特開平３−６６８９７号公報
や実開平３−３２６９２号公報に記載のものがある。こ
の種の二段式シールド掘進機は、大径シールド掘進機内
の中心部に小径シールド掘進機を切り離し可能に配備す
るとともに、カッターディスクは、環状の外周側カッタ
ーディスクとこの外周側カッターディスク内に分離可能
に配装される円形の内周側カッターディスクとから構成
している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、二段式
シールド掘進機についてもカーブしたトンネルを掘削す
るためには、コピーカッター装置を備える必要がある
が、コピーカッター装置についての具体的な記載はな
い。また、掘削しようとするトンネルの口径が大きくな
ると、コピーカッターを半径方向に移動させるストロー
クの関係、つまりストロークが大きくなり過ぎることか
ら、大口径トンネルと小口径トンネルに共通のコピーカ
ッターを使用することが困難なため、大口径トンネルの
掘削用と小口径トンネルの掘削用にそれぞれ専用のコピ
ーカッター装置を装備する必要がある。そこで、外周側
カッターディスク内に大口径トンネル掘削用コピーカッ
ター装置を、また内周側カッターディスク内に小口径ト
ンネル掘削用コピーカッター装置をそれぞれ装備し、大
口径トンネルの掘削作業時に大口径トンネル用のコピー
カッター装置を駆動する一方、小口径トンネルの掘削作
業時には小口径トンネル用のコピーカッター装置を駆動
できるようにしなければならない。そして、小口径トン
ネルの掘削作業時には、外周側カッターディスクをはじ
めとし、大口径トンネルの掘削にのみ必要な部分（例え
ば大径シールド掘進機本体）を切り離すことになるの
で、これに伴い、油圧源を使用しているときには、大口
径トンネル掘削専用の油圧配管も分離できるようにしな
ければならない。

【０００５】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、大口径トンネルの掘削専用のコピーカッター装置の
油圧配管を遠隔操作によって自動的かつ確実に分離で
き、構造も簡単な流体圧配管の分離装置を提供すること
を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めにこの発明にかかる、大径シールド掘進機内の中心部
に小径シールド掘進機を切り離し可能に配備した二段式
シールド掘進機の流体圧配管分離装置は、大径シールド
掘進機用コピーカッター装置を半径方向外方へ出入り可
能に内蔵した環状の外周側カッターディスク内に、小径
シールド掘進機用コピーカッター装置を半径方向外方へ
出入り可能に内蔵した円形の内周側カッターディスクを
分離可能に配装するとともに、前記内周側カッターディ
スクの外周縁部内に、シリンダ装置を介して半径方向外
方へ進退可能な連結子を備えた連結装置を円周方向に間
隔をあけて配設し、前記外周側カッターディスクの内周
縁部内の前記各連結子に対応する位置に連結子嵌合口を
円周方向に間隔をあけて設け、各嵌合口の内端中心部
に、前記大径シールド掘進機用コピーカッター装置の流
体圧直管の一部を半径方向内方に向けて突出させる一
方、前記連結子の中心軸部に流体圧路を穿設し、その先
端部内に前記流体圧直管の突出部分を分離可能に嵌着
し、前記流体圧路に小径シールド掘進機からの流体圧管
を接続している。

【０００７】上記の構成を有するこの発明にかかる流体
圧配管分離装置によれば、内周側カッターディスクの外
周から外方に突出する複数の連結子が外周側カッターデ
ィスクの嵌合口に嵌め込まれることにより、内外周のカ
ッターディスクが一体的に連結される。この状態で嵌合
口の内端中央部より突出した流体圧直管に対し、連結子
の中心軸部の流体圧路（の先端部）がかぶせられるよう
に嵌め込まれて接続される。したがって、大径シールド
掘進機によりその先端のカッターディスクを回転させな
がら大口径トンネルの掘削作業を行い、カーブ状トンネ
ルの掘削時には連結子の流体圧路に接続されている小径
シールド掘進機からの流体圧管を通して流体圧を供給す
ることにより、外周側カッターディスク内のシリンダ装
置を介してコピーカッターを適宜突出させ、トンネルを
カーブさせる側の地山を余掘りしながら、大径シールド
掘進機を曲進することができる。

【０００８】このようにして大口径トンネルの掘削作業
が終了した後、小口径トンネルの掘削作業の開始は、次
のような手順で行われる。すなわち、内外周一体のカッ
ターディスクを回転を停止した状態で、内周側カッター
ディスク内のシリンダ装置を介して全ての連結子を半径
方向内方に移動させ、外周側カッターディスク内の各嵌
合口から連結子を引き抜き、内周と外周のカッターディ
スクの連結状態を解除する。この連結解除作業に伴っ
て、嵌合口内に突出する流体圧直管に嵌着されていた連
結子の流体圧路の先端部分が引き外されることにより、
大径シールド掘進機用コピーカッター装置の流体圧配管
が分離される。この作業前には、流体圧源からコピーカ
ッター装置への流体圧の供給を中止するので、流体圧配
管を分離した際の加圧流体（圧油など）の漏れ出しは僅
かであり、とくに支障はない。そして大径シールド掘進
機本体と小径シールド掘進機本体の分離も並行して、あ
るいは内外周カッターディスクの分離後に行われ、大径
シールド掘進機内の中心部から小径シールド掘進機が前
方へ掘進可能な状態になり、小径シールド掘進機が前方
へ掘進する際に、外周側カッターディスクは大径シール
ド掘進機本体とともに残され、内周側カッターディスク
が切り離される。

【０００９】請求項２記載のように、前記内周側カッタ
ーディスクの前記連結子の出入り用開口部内に、連結子
の側周面に摺接可能なシール部材を装着するのが好まし
い。

【００１０】この請求項２の構成により、外周側カッタ
ーディスクを分離した際に、連結子の出入り用開口部が
連結子で塞がれるから、小口径トンネルの掘削作業時に
水等の浸入が防止される。

【００１１】請求項３記載のように、前記連結子および
前記シリンダ装置を収納可能な収納室を前記内周側カッ
ターディスク内に設け、前記連結子の流体圧路に一端を
接続した流体圧管の一部をその両端にスイベルジョイン
トを介在させて湾曲可能に構成し、前記連結子を引き込
んだときに前記収納室内に前記流体圧管が収まるように
すると一層好ましい。

【００１２】この請求項３の構成によれば、連結子を収
納室内に引き込む際に、流体圧管の一部がスムーズに湾
曲し、連結子の引き込み動作が阻害されることがない。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかるシールド
掘進機の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１(ａ)は本発明の流体圧配管分離装置を
備えた二段式シールド掘進機の切り離し直前の状態を示
す全体概要縦断面図である。同図に示すように、シール
ド掘進機１は、大径シールド掘進機本体２内の中心部に
小径シールド掘進機本体３が複数の連結キー４を介して
一体に連結された構造からなっている。小径シールド掘
進機本体３の前面に円形の内周側カッターディスク６が
センターの回転軸６ａで回動自在に軸支され、このカッ
ターディスク６は小径シールド掘進機本体３内の前部に
配設された駆動モータ７により回転する。カッターディ
スク６の外周側には、環状の外周側カッターディスク５
が分離可能に配装され、後述する連結機構１１により一
体的に連結されている。このため大口径トンネルの掘削
時には、駆動モータ７により内外周のカッターディスク
５・６が一体となって回転する。

【００１５】小径シールド掘進機本体３の円筒状スキン
プレート３ａの後端には、後方へ向けて複数のシールド
ジャッキ３ｂが配設されている。また掘進機本体３の後
部支持フレーム３ｃから後方へ向けて作業デッキ３ｄが
張設され、この作業デッキ３ｄの後部に真円保持装置８
が前後方向に移動可能に装備されている。さらに後部支
持フレーム３ｃのすぐ後方に旋回リング９ａが配設さ
れ、この旋回リング９ａにエレクタ装置９が配設されて
いる。大径シールド掘進機本体２の円筒状スキンプレー
ト２ａの後端には、後方へ向けて複数のシールドジャッ
キ２ｂが配設されている。大径側のスキンプレート２ａ
の後端にはテールシール２ｅが装着され、小径側のスキ
ンプレート３ａの後端にはテールシール３ｅが装着され
ている。なお、大径シールド掘進機本体２の円筒状スキ
ンプレート２ａおよび小径シールド掘進機本体３の円筒
状スキンプレート３ａは、それぞれ前後部に分離されて
中折れピン２ｐ・３ｐにより水平方向に折れ曲がり可能
に結合されている。また、図１(ａ)中の符号３ｆは小径
側カッターチャンバー、３ｇはカッターチャンバー３ｆ
内へ加圧泥水を供給するための送泥管、３ｈはカッター
チャンバー３ｆ内から加圧泥水を排出するための排泥管
である。符号２ｆは大径側カッターチャンバー、２ｇは
カッターチャンバー２ｆ内へ加圧泥水を供給するための
送泥管、２ｈはカッターチャンバー２ｆ内から加圧泥水
を排出するための排泥管である。符号ｓはセグメントピ
ース、ｔは反力受けである。

【００１６】図２はカッターディスク５・６の一部（略
１／４）を示す一部分を切り欠いて表した正面図、図３
は図２のＡ−Ａ断面図で、図３(ａ)は連結状態を表し、
図３(ｂ)は分離状態を表す。図４は図２のＢ−Ｂ断面
図、図５は図３(ｂ)のＣ部を拡大した断面図、図６は図
５のＤ−Ｄ方向矢視図である。

【００１７】図２に示すように、内周側カッターディス
ク６の外周縁部内と外周側カッターディスク５の内周縁
部内にまたがって、連結装置１１が円周方向に等間隔に
設けられている。連結装置１１は本例では８本あり、各
外周側は凹状の嵌合口１２に形成されている。一方、各
内周側には半径方向に延びる開口断面四角形の収納室１
３が形成され、各収納室１３内に油圧シリンダ装置１４
がピストンロッド１４ａを外方へ向けて配装され、この
ピストンロッド１４ａの先端に略正四角柱状の連結子１
５がピン１５ａを介して枢着されている。図５のように
各収納室１３の開口部１３ａ内には、四角形状の枠体１
３ｂが嵌着され、この枠体１３ｂの内周面に連結子１５
の側周面が摺接可能なシール部材１３ｃが装着されてい
る。

【００１８】また連結子１５の先端部１５ｂの両側面は
先端に向け幅を漸次縮小したテーパー状に形成され、こ
のテーパー形状に対応するテーパー状壁で嵌合口１２の
両側内壁が形成されている。油圧シリンダ装置１４に
は、図示を省略した油圧配管により、小径シールド掘進
機本体３内の油圧源からスイベルジョイントを介して圧
油が供給される。この構成によって、油圧シリンダ装置
１４の伸長操作にて連結子１５を半径方向外方へ突出さ
せることにより、図３(ａ)のように嵌合口１２内に連結
子１５の先端部が嵌まり込み、内周側カッターディスク
６と外周側カッターディスク５とが一体に連結される。
また逆に、油圧シリンダ装置１４の収縮操作にて連結子
１５を半径方向内方へ引き込むことにより、図３(ｂ)の
ように嵌合口１２内に連結子１５の先端部が抜け出し、
内周側カッターディスク６と外周側カッターディスク５
の連結状態が解除され、分離可能な状態になる。

【００１９】図５・図６に示すように、２本の直管１６
ａ・１６ｂをエルボ管１６ｃで接続したＬ形油圧管１６
の一方の直管１６ａの一部を、嵌合口１２の上端中心部
より下方へ突出させてホルダー１２ａに溶接により取り
付けている。一方、連結子１５の中心軸部に油圧路１５
ｃを穿設し、油圧路１５ｃの先端部分１５ｄを直管１６
ａに嵌め込み可能に口径をやや大きく形成している。通
常、内外周カッターディスク５・６の分離は一回しか行
われないため、連結子１５を嵌合口１２内に嵌入した連
結状態において、Ｌ形油圧管１６の直管１６ａを油圧路
１５ｃの先端部分１５ｄ内に嵌挿して位置決めした状態
で、直管１６ａの溶接を行うのが好ましい。また、連結
子１５の油圧路１５ｃの基端に、図３(ａ)のように
「へ」の字状の非可撓性の油圧管１７ａの一端を接続
し、この油圧管１７ａの他端にスイベルジョイント１８
を介在させて可撓性を具備した油圧管１７ｂの一端を接
続している。この油圧管１７ｂの他端はスイベルジョイ
ント１８を介在させて収納室１３の外側に配置されたＬ
字管１７ｃの一端に接続し、Ｌ字管１７ｃの他端は別の
配管（図示せず）を介して小径シールド掘進機３内の油
圧源（図示せず）に接続している。この構成により、連
結子１５が図３(ａ)の状態から図３(ｂ)の状態に移動し
た場合に、油圧管１７ｂが収納室１３内で湾曲し収納室
１３内に収まる。油圧配管１７ａおよびＬ字管１７ｃは
剛性の高い金属管が使用されるが、油圧管１７ｂには、
湾曲し易い金属管やゴム管などの可撓性に富む材質が使
用される。なお、こうした油圧配管が組み込まれるの
は、８本の連結装置１１のうち１本〜２本である。

【００２０】図２に示すように、外周側カッターディス
ク５内には、一つの連結機構１１の嵌合口１２と隣接す
る連結装置１１の嵌合口１２との円周方向の中間位置に
コピーカッター装置２０が配備されている。このコピー
カッター装置２０は、図４に示すように、ジャッキ２１
の先端にコピーカッター２２が装着され、ジャッキ２１
の伸縮動作によりカッターディスク５の半径方向外方へ
出入りするように構成されている。ジャッキ２１の基端
と先端部とにそれぞれ油圧配管２３・２４の一端が接続
され、各油圧配管２３・２４の他端に切換弁（図示せ
ず）および油圧チューブ（図示せず）を介してＬ形油圧
管１６の直管１６ｂが接続されている。

【００２１】内周側カッターディスク６内にも、前記連
結装置１１の収納室１３と隣接する連結装置１１の収納
室１３との円周方向の中間位置にコピーカッター装置２
５が配備されている。このコピーカッター装置２５は、
外周側コピーカッター装置２０（図４参照）と同一の構
造からなり、図示は省略するが、カッターディスク６の
センター軸６ａを貫通する給油路およびスイベルジョイ
ントを介して、コピーカッター装置２５のジャッキに油
圧源が接続されている。なお、外周側コピーカッター装
置２０への圧油の供給も、途中まではコピーカッター装
置２５と共通の油圧配管を通じて行われる。

【００２２】次に、上記した構成からなる本発明の油圧
配管装置の実施例について二段式シールド掘進機におけ
る小径シールド掘進機の切り離し動作とともに、大口径
トンネル掘削用の油圧配管装置の分離動作を説明する。

【００２３】二段式シールド掘進機１による大口径トン
ネルの掘削作業後に、図１において 大径シールド掘進機本体２内のシールドジャッキを
収縮し、後述A)〜の手順により外周側カッターディスク
５を分離する。

【００２４】 大径シールド掘進機本体２の送泥管２
ｇおよび排泥管２ｈを分離し、それらの分離部分を処理
する。

【００２５】 エレクタ装置９を、大口径トンネル用
から小口径トンネル用に段取替えする。

【００２６】 真円保持装置８を、大口径トンネル用
から小口径トンネル用に段取替えする。

【００２７】 小径シールド掘進機本体３側のスキン
プレート３ａの後端に、テールシール３ｅを装着する。

【００２８】 反力受けｔの内周端側に、小口径トン
ネル用の仮セグメントピースｓを組立てる。

【００２９】 小径シールド掘進機本体３内から、大
径シールド掘進機本体との複数の連結キー４を取り外し
て連結状態を解除する。

【００３０】小口径トンネル用の内周側カッターディス
ク６を駆動モータ７により回転するとともに、シールド
ジャッキ３ｂを伸長することにより、小口径トンネルの
掘削作業を開始する。この結果、図１(ｂ)に示すように
小径シールド掘進機３が前進し、環状の外周側カッター
ディスク５、大径シールド掘進機本体２の円筒状スキン
プレート２ａ、シールドジャッキ２ｂなどが地山に残さ
れ、その内周側に小口径トンネルのセグメントｓが組み
立てられる。

【００３１】さて、外周側カッターディスク５の分離
は、以下のような手順で行われる。すなわち、図２およ
び図３において、 A) 内周側カッターディスク６内のシリンダ装置１４を
介して全ての連結子１５を半径方向内方に移動させ、外
周側カッターディスク５内の各嵌合口１２から図３(ｂ)
のように連結子１５を引き抜き、内外周カッターディス
ク５・６の連結状態を解除する。

【００３２】B) A)の連結解除作業に伴って、嵌合口１
２内に突出する直管１６ａに嵌着されていた連結子１５
の油圧路１５ｃの先端部分１５ｄが引き外されることに
よって、大口径トンネル用コピーカッター装置２０の油
圧配管が小口径トンネル用のそれと自動的に分離され
る。

【００３３】上記に本発明の流体圧配管分離装置の一実
施例を説明したが、本発明は下記のように実施すること
もできる。

【００３４】1) 油圧に限らず、例えば空気圧を利用し
た配管の分離ができる。

【００３５】2) 連結機構１１の連結子１５とその嵌合
口１２との間に設ける配管の数は、適宜変更できる。

【００３６】3) 連結子１５の形状は四角柱状から円柱
状に変更することができ、この場合には円柱状連結子１
５の形状に合わせて嵌合口１２の形状を変更するととも
に、収容室１３の開口断面形状も変更する必要がある。
これは、連結子１５を内周側カッターディスク６の収容
室１３内に引っ込めたときに、連結子１５が室壁に嵌合
して外部から水などが浸入するのを防止する、いわゆる
蓋としての役目を担っているからである。

【００３７】4) 連結子１５とその嵌合口１２には、対
をなす１組の分離可能な油圧配管１５ｃ・１６を設けた
が、２組以上の油圧配管を設けることができ、この場合
には連結子１５に中心軸部の油圧路１５ｃとは別の油圧
路が穿設されることになる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
この発明の二段式シールド掘進機の流体圧配管分離装置
には、次のような効果がある。

【００３９】(1) 大口径トンネルの掘削専用のコピーカ
ッター装置の油圧配管を，遠隔操作によって自動的（人
手作業によらず）にかつ確実に分離でき、しかも装置の
構造も簡単である。

【００４０】(2) 請求項２の装置では、外周側カッター
ディスクを分離した際に、連結子の出入り用開口部が連
結子で塞がれるから、小口径トンネルの掘削作業時に水
等の浸入が防止される。

【００４１】(3) 請求項３記載では、連結子を収納室内
に引き込む際に、流体圧管の一部がスムーズに湾曲し、
連結子の引き込み動作が阻害されない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の流体圧配管分離装置を備え
た二段式シールド掘進機の切り離し直前の状態を示す全
体概要縦断面図である。図１(ｂ)は図１(ａ)の二段式シ
ールド掘進機において、小径シールド掘進機が前進して
切り離された状態を示す概要縦断面図である。

【図２】カッターディスク５・６の一部（略１／４）を
示す一部分を切り欠いて表した正面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図で、図３(ａ)は連結状態を
表し、図３(ｂ)は分離状態を表す。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図３(ｂ)のＣ部を拡大した断面図である。

【図６】図５のＤ−Ｄ方向矢視図である。

【符号の説明】

１ 二段式シールド掘進機 ２ 大径シールド掘進機本体 ３ 小径シールド掘進機本体 ５ 外周側カッターディスク ６ 内周側カッターディスク １１ 連結装置 １２ 嵌合口 １３ 収納室 １３ｃシール部材 １４ 油圧シリンダ装置 １５ 連結子 １５ｃ油圧路 １６ Ｌ形油圧管

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大径シールド掘進機内の中心部に小径シ
   ールド掘進機を切り離し可能に配備した二段式シールド
   掘進機の流体圧配管分離装置において、 大径シールド掘進機用コピーカッター装置を半径方向外
   方へ出入り可能に内蔵した環状の外周側カッターディス
   ク内に、小径シールド掘進機用コピーカッター装置を半
   径方向外方へ出入り可能に内蔵した円形の内周側カッタ
   ーディスクを分離可能に配装するとともに、 前記内周側カッターディスクの外周縁部内に、シリンダ
   装置を介して半径方向外方へ進退可能な連結子を備えた
   連結装置を円周方向に間隔をあけて配設し、前記外周側
   カッターディスクの内周縁部内の前記各連結子に対応す
   る位置に連結子嵌合口を円周方向に間隔をあけて設け、 各嵌合口の内端中心部に、前記大径シールド掘進機用コ
   ピーカッター装置の流体圧直管の一部を半径方向内方に
   向けて突出させる一方、前記連結子の中心軸部に流体圧
   路を穿設し、その先端部内に前記流体圧直管の突出部分
   を分離可能に嵌着し、前記流体圧路に小径シールド掘進
   機からの流体圧管を接続したことを特徴とする二段式シ
   ールド掘進機の流体圧配管分離装置。
2. 【請求項２】 前記内周側カッターディスクの前記連結
   子の出入り用開口部内に、連結子の側周面に摺接可能な
   シール部材を装着した請求項１記載の二段式シールド掘
   進機の流体圧配管分離装置。
3. 【請求項３】 前記連結子および前記シリンダ装置を収
   納可能な収納室を前記内周側カッターディスク内に設
   け、前記連結子の流体圧路に一端を接続した流体圧管の
   一部をその両端にスイベルジョイントを介在させて湾曲
   可能に構成し、前記連結子を引き込んだときに前記収納
   室内に前記流体圧管が収まるようにした請求項１又は２
   記載の二段式シールド掘進機の流体圧配管分離装置。