JP3809592B2

JP3809592B2 - シールド掘進機のローリング修正装置

Info

Publication number: JP3809592B2
Application number: JP08829097A
Authority: JP
Inventors: 俊彦別所; 敏美伊野; 治渡辺; 史生宇野沢; 雅之西渕; 曉小林; 友幸林
Original assignee: Taisei Corp; JFE Engineering Corp
Current assignee: Taisei Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JPH10280864A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
シールド掘進機のローリングを修正するローリング修正装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工事においては、土質条件、施工方法、シールド掘進機本体の重心バランス等の各種条件の影響により、シールド掘進機本体が掘進しながら徐々に掘進軸と直交する面内でローリング（回転）してしまうことがある。このようにシールド掘進機本体がローリングすると施工性やセグメントの組立精度等に悪影響を及ばすためローリングを修正して正規の姿勢に戻す必要がある。
また、施工線形の計画上、意図的にシールド掘進機本体をローリングさせながら掘進することによってトンネルを螺旋状に構築する必要がある場合もある。
【０００３】
図１５は一般的なシールド掘進機の掘進軸に沿う断面図、図１６は図１５の矢視Ａ−Ａ断面図である。シールド掘進機５０の後部側に設置された複数の推進ジャッキ５１をセグメント５３に反力を取って伸長させることによって推進力を得て前方に進行させる。そして、シールド掘進機をローリング（修正）させる場合には、図１７に示すように、推進ジャッキ５１を掘進方向に対して傾斜させ（推進ジャッキ５１を拡大して示す図１８参照）、この状態を保持させたまま伸長させることにより（図１９参照）、図２０に示すように、推進力に回転方向の分力を発生させることができ、シールド掘進機をローリングさせる。
【０００４】
また、他の方法としてシールド掘進機の側面からスタピライザやそり等の突起物を外部に突出させた状態で掘進し、突起物に対する地山からの反力をローリング力として利用する方法がある。
さらに、カッタを複数装備する多連式シールド掘進機では、例えば図２１に示した特開平３−２８１８９２号公報に示された複断面シールド掘進機のように、カッタ部を含む前胴５５を分割し、図２２及び図２２の矢視Ａ図である図２３に示すように、それぞれが任意の方向へ屈曲できる構造にして、これを利用して回転力を発生させるという方法もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、推進ジャッキ５１を傾斜させる方法の場合、推進ジャッキの支持部（反力受け部）に斜め方向の力を伝達するためのスペーサ等５２（図１８参照）を設置しなければならず、このための段取り替え作業が必要となり作業効率が悪くなる。また、推進ジャッキ５１を傾斜させるにはある程度スペースが必要になるが、周辺に配置されている中折れジャッキ等との相対関係上、傾斜可能な推進ジャッキの本数や傾斜角が制約を受け、大きな回転力を発生できない場合が多い。
【０００６】
また、突起物を突出させる方法の場合には、突起物及びこれを突出させるための装置が別途必要になるが、機内スペースが制約されている関係上大きな装置を設置できなかったり、設置位置が制限されたりして、大きな回転力を発生できない場合が多い。逆に、設置スベースを確保するためには機長を伸ばす必要が生じる場合もある。
さらに、多連式シールド掘進機で前胴５５を分割してそれぞれが任意に屈曲可能な構造にする場合には、それぞれの屈曲部に屈曲用ジャッキ（中折れジャッキ）や止水機能を装備する必要があり、シールド掘進機全体が複雑化しコストアップにつながるという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、段取り換え等の必要がなく簡易な構成で内部スペースの制約を受けることなくローリング力を発揮できるシールド掘進機のローリング修正装置を得ることを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機のローリング修正装置は、前端側に掘削機構を有する前胴と、該前胴の後方に連結されて前記前胴と略同形状の断面を有すると共に、前端側に前方に向かって先細りとなるテーパ状の外周面を有する後胴と、該後胴と前記前胴とを掘進軸と平行な軸を中心に回動可能に連結する連結機構部と、前記前胴を前記後胴に対して回動させる駆動手段とを備え、
前記前胴を回動させたときに該前胴と前記後胴との間に平面的なズレが発生し、この状態で掘進することによって前記テーパー状の外周面に地山の抵抗力が作用するように構成したものである。
【０００９】
また、前記後胴が中折れ機構を有するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を設置したシールド掘進機の斜視図である。本実施の形態におけるシールド掘進機１は、図１に示すように、前端に掘削機構３を有する前胴５と、後端側にセグメント構築部を有する後胴７とから構成され、これら前胴５と後胴７とは、掘進方向に平行なシールド掘進機１の中心軸（本明細書において「掘進軸」という。）を中心に互いに回動可能に連結されている。
図２は前胴５を後ろ側から見た斜視図、図３は前胴５を後ろ側から見た正面図である。図２及び図３に示すように、前胴５の後面には後胴７と連通する連絡口５ａが設けられている。
【００１１】
図４は後胴７を前側から見た斜視図、図５は後胴７の前から見た正面図である。図４及び図５に示すように、後胴７の前面には前胴５と連通する連絡口７ａが設けられ、連絡口７ａの周縁には止水用のパッキン９が設置されている。また、後胴７の前端部の側面には前方に向かって先細りになるテーパ面７ｂが形成されている。
【００１２】
図６は図１の矢視Ａ−Ａ断面図、図７は図６における矢視Ａ−Ａ断面図、図８は図６の矢視Ｂ−Ｂ断面図、図９は図７において円で囲んだイ部の拡大図である。以下、図６乃至図９に基づいて前胴５と後胴７との連結部の構造について説明する。１１は断面コ字状のガイドであり、一片側が前胴５の連絡口５ａの縁部に固定されて前胴５と一体となって移動するようになっている（図８、図９参照）。１３，１５はガイド１１の内面側に回転自在に取り付けられたローラであり、後胴７の連絡口７ａの縁部に当接してこれをガイドする働きをする。
１７はガイド５の外面側に固定された駆動用のモータであり、モータ１７の回転軸にはピニオン１９が取り付けられており、後胴７の縁部に固定されたラック２１と噛み合うように構成されている。
【００１３】
以上のように構成された連結部の動作について説明する。モータ１７を駆動するとピニオン１９に回転力が伝達され、ラックに動力が伝達される。ここで、モータ１７はガイド１１を介して前胴５に固定されており、一方ラック２１は後胴７に固定されており、しかも前胴５と後胴７は回転方向に相対移動可能に構成されているので、前胴５が後胴７に対して、図１０の白矢印に示すように回動する。前胴５が回動すると、図１１に示すように前胴５と後胴７とに平面的なズレが生じ、正面から見た場合に後胴７のテーパー面７ｂの一部が前胴５からはみ出すことになる。そして、このはみ出した部分の前方地山は前胴５の前端の掘削機構で掘削されないため、シールド掘進機の掘進に際して地山の抵抗を受けることになる。
【００１４】
図１２は後胴７のテーパー面７ｂに作用する地山の抵抗力の説明図である。図において、２５はテーパー面７ｂに作用する抵抗力、２７は抵抗力２５の合力、２７ａは合力２７の掘進方向に直交する方向の分力（直交分力）、２７ｂは合力２７の掘進方向に平行な分力（平行分力）を示している。そして、直交分力２７ａが後胴７に対して回転方向の力であるローリング力として作用し、平行分力２７ｂが推進抵抗として作用する。
【００１５】
テーパー面７ｂに作用するローリング力を図１１に黒矢印で示した。図１１から分かるように、後胴７に対しては時計回りの方向のローリング力が作用することになる。
なお、モータ１７を逆方向に回転させて、前胴５を図１０に示したのと逆の方向に回動させると、図１３に示すように図１１に示したのと反対側のテーパー面７ｂが地山の抵抗を受けることになり、反時計回り方向のローリング力が作用することになる。
【００１６】
以上のように本実施の形態によれば、前胴５を後胴７に対して回動させて掘進するだけで、土圧抵抗がローリング力として作用することになり、何等らの段取り代え作業も必要がない。また、構造も極めてシンプルであり、機内スペースの制約を受けることもない。
【００１７】
実施の形態２．
図１４は本発明の他の実施の形態を示す図であり、実施の形態１を示した図１と同一部分には同一符号を付してある。本実施の形態は後胴７に中折れ機構３１を有するシールド掘進機にローリング修正装置を適用したものである。
このように本発明を中折れ機構を有するシールと掘進機に適用した場合には、中折れの効果とローリング力による効果を併せて発揮することができる。
【００１８】
なお、上記の実施の形態においては長方形断面のシールド掘進機１を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限られるものではなく断面形状が円形以外であれば任意の断面のシールド掘進機に適用可能である。
また、円形断面のシールド掘進機においても、前胴の回動軸を円形断面の中心からずらすことにより、後胴のテーパ面が地山の抵抗を受けるようになるので、本発明が成立する。
【００１９】
なお、上記実施の形態では前胴５と後胴７の連結部のガイドにローラを使用しているが、ガイドレールやスライドブッシュの使用など他の一般的な技術の適用も可能である。
また、回転力の発生源としてモータを使用した例を示したが、モータ以外にも例えばジャッキの使用等の他の一般的な技術の適用も可能である。
【００２０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、前胴を回動させたときに該前胴と前記後胴が平面的にズレて後胴のテーパー状の外周面に地山の抵抗力が作用するように構成したので、前胴を後胴に対して回動させて掘進するだけで、地山抵抗がローリング力として作用することになり、推進ジャッキを傾斜可能に配置したり、外部に突出させる特殊装置を設置したりする必要がないため、機内スペースに著しく制約を受けることなくローリングカが得られる。
【００２１】
また、後胴が中折れ機構を有する構成にすれば、中折れの効果とローリング力のよる効果を併せて発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の斜視図である。
【図２】図１に示した前胴５を後方から見た斜視図である。
【図３】図１に示した前胴５の後面の正面図である。
【図４】図１に示した後胴７の前方から見た斜視図である。
【図５】図１に示した後胴７の前面の正面図である。
【図６】図１の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図７】図６の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図８】図６の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図９】図７のイ部の拡大図である。
【図１０】実施の形態１の動作説明図である。
【図１１】実施の形態１における前胴５を回動させた状態を示す図である。
【図１２】実施の形態１における地山の抵抗力の説明図である。
【図１３】実施の形態１における前胴５を回動させた状態を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態２の説明図である。
【図１５】従来の一般的なシールド掘進機の掘進方向に沿う断面図である。
【図１６】図１５の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図１７】従来例の動作を説明する説明図である。
【図１８】図１７の一部を拡大して示す拡大図である。
【図１９】図１８に示した推進ジャッキの動作説明図である。
【図２０】図１５に示した従来例のローリング力の説明図である。
【図２１】他の従来例の説明図である。
【図２２】図２１に示した従来例の動作説明図である。
【図２３】図２２の矢印Ａ方向から見た図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
３掘削機構
５前胴
７後胴
７ｂテーパー面
１１ガイド
１７モータ
１９ピニオン
２１ラック

Claims

前端側に掘削機構を有する前胴と、
該前胴の後方に連結されて前記前胴と略同形状の断面を有すると共に、前端側に前方に向かって先細りとなるテーパ状の外周面を有する後胴と、
該後胴と前記前胴とを掘進軸と平行な軸を中心に回動可能に連結する連結機構部と、
前記前胴を前記後胴に対して回動させる駆動手段とを備え、
前記前胴を回動させたときに該前胴と前記後胴との間に平面的なズレが発生し、この状態で掘進することによって前記テーパー状の外周面に地山の抵抗力が作用するように構成したことを特徴とするシールド掘進機のローリング修正装置。
前記後胴が中折れ機構を有することを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機のローリング修正装置。