JP3836468B2

JP3836468B2 - トンネル掘削機

Info

Publication number: JP3836468B2
Application number: JP2004057690A
Authority: JP
Inventors: 正明大林; 啓氏片平; 弘美佐藤
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2024-03-02
Also published as: JP2005248477A

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、該管路内を通じて撤去、回収し、再使用を可能にしたトンネル掘削機の改良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、発進立坑側からトンネル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トンネル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、到達立坑に達したトンネル掘削機は、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基のトンネル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トンネル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トンネル掘削機において、上記管路の外径と略同一外径を有する円筒形状の外胴と、この外胴内に引き出し可能に配設された掘削機本体とからなり、この掘削機本体は上記外胴内面に着脱自在に係止される円筒形状の内胴と、該内胴の前部に一体に設けている隔壁に回転自在に支持されたカッタと、このカッタの駆動手段と、カッタによって掘削された掘削土砂の排出手段とを備えていると共に上記カッタを伸縮自在に形成してなるトンネル掘削機が開発された。

そして、このトンネル掘削機によって所定長さまでトンネルを掘削すると、上記掘削土砂排出手段を管路内を通じて回収、撤去すると共に該カッタを上記内胴の径以下にまで縮径させ、且つ外胴に対する内胴の係止を解いたのち、外筒体を掘削壁面に埋め殺し状態に残置させる一方、掘削機本体を管路内を通じて回収、撤去し、再び使用可能にしている。
特開２００１−３１７２８５号公報

しかしながら、上記のような回収型のトンネル掘削機においては、外胴内に引き出し可能に配設した掘削機本体におけるカッタを回転自在に支持した隔壁の下部に掘削土砂排出手段の前端の土砂取込み口を設けて、該土砂取込み口を隔壁とカッタの背面間の土砂室に連通させているので、該土砂取込み口の配設位置が高くなってこの取込み口から下方の土砂室内の土砂を取込むことができないという問題点がある。その上、掘削機本体の再度の供用回数を増加させるには、一台の掘削機本体で広範囲の径のトンネルを掘削可能にする必要があるが、そうすると掘削機本体の径と掘削径との差が大きくなり、掘削機本体の隔壁に設けられた上記土砂取込み口が一層高位置に設けられることになって土砂の取込みが困難となる事態が生じる。

また、上述したように土砂取込み口は、掘削機本体の隔壁に一定大きさでもって予め設けられているものであるから、掘削機本体を再使用する際には掘削径の大きさに対応させることが困難である上に、掘削土砂の土質によって土砂排出手段として排泥管を使用するか、或いは、スクリューコンベアを使用するかを決定しなければならないが、これらの排出手段に対しても供用可能に対応することもできず、さらに、隔壁の背面には駆動モータ等のカッタの回転駆動手段が配設されるが、この隔壁に土砂取込み口を設けておくと、該回転駆動手段の配設位置や台数等が制限されるといった問題点があった。

本発明はこ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、回収型のトンネル掘削機において、土砂取込み口を掘削機本体の隔壁に設けることなく掘削機本体外に設けて土砂室からの土砂の円滑且つ確実な取込みを可能にすると共に、掘削径や土砂排出手段に対して土砂取込み口の大きさ等を容易に対応させることができるトンネル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トンネル掘削機は、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トンネル掘削機であって、上記管路の前方側に配設され且つ外径が該管路の外径と略同一径の外筒と、この外筒内に配設された掘削機本体と、外筒の前端部内周面に一体に設けられ且つ内径が上記管路の内径よりも小径のリング体と、上記掘削機本体と外筒とを切り離し可能に連結した連結部材と、掘削土砂の排出手段とを備え、上記掘削機本体は外周面を上記リング体の内周端面に摺接させている内筒と、この内筒の前端面に設けている隔壁に回転自在に支持されて上記外筒の前方地盤を掘削し且つ外径が拡縮可能なカッタヘッドと、隔壁の後面に装着されているカッタヘッドの駆動部とを備えてあり、さらに、上記内筒の下周部外周面と上記外筒の下周部内周面との間に上記掘削土砂の排出手段の前端部を配設可能な空間部を設けていると共に上記リング体の下端部に上記掘削土砂排出手段の土砂取込み口を設けてなる構造としている。

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、上記掘削機本体の内筒の外周面に中間円環部材を着脱自在に固定し、この中間円環部材の外周面にリング体の内周端面を摺接させていることを特徴とするものであり、請求項３に係る発明は、上記カッタヘッドの駆動部を、多数台の駆動モータを隔壁の後面に同心円上に配設してなる構造としている。また、請求項４に係る発明は、上記リング体の上部に泥水の注入口を設けていることを特徴とする。

本発明のシールド掘削機によれば、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トンネル掘削機であって、外径が管路の外径と略同一径の外筒の内周面にリング体を一体に設けてこのリング体を介して回収可能な掘削機本体を配設すると共にリング体の下端部に土砂取込み口を設けているので、この土砂取込み口が掘削機本体のカッタヘッドの背面と内筒間との土砂室の下端部内に連通した構造となって、土砂室からの土砂の排出が円滑且つ確実に行うことができると共に、回収される掘削機本体側ではなく、掘削壁面に残置させておく外筒と一体のリング体に設けられているものであるから、掘削径や使用する土砂排出手段の種類に対応した土砂取込み口に容易に形成することができる。

さらに、上記掘削機本体の内筒の下周部外周面と上記外筒の下周部内周面との間に上記掘削土砂の排出手段の前端部が配設可能な空間部を設けているので、掘削機本体の隔壁背面側に配設している各種機器類等に邪魔されることなく該空間部を通じて排出手段の前端開口部をリング体の下端部に設けた上記土砂取込み口に簡単且つ確実に連結、連通させることができると共に、掘削機本体の隔壁には排出手段を接続させる土砂取込み口が設けられていないので、隔壁の背面側のスペースを全面的に使用してカッタヘッドの回転駆動用モータを数多く設置したり大型のモータを設置することができ、従って、高出力の回転トルクが得られて大径のトンネルであっても容易に掘削することができ、掘削径の対応範囲も広がるものである。

また、請求項２に係る発明によれば、掘削機本体の内筒の外周面に中間円環部材を着脱自在に固定してこの中間円環部材の外周面にリング体の内周端面を摺接させているので、形成すべき管路の外径が異なっても、リング体の内外径の厚みや掘削機本体の内筒の外径を変えることなくそのままにして該中間円環部材の内外径の厚みを管路の径に応じた厚みのものを使用することにより、掘削機本体を再利用して大径の管路であっても小径の管路であっても確実に形成することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、カッタヘッドの駆動部を構成する駆動モータを、隔壁の後面に多数台、同心円上に配設しているので、広範囲に亘る径のトンネルが掘削可能な高出力が得られ、掘削機本体の共用回数が増加して経済的である。

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は推進工法によってトンネルＴを掘削しながらその掘削壁面に管体ａを推進、埋設することにより管路Ａを形成していくトンネル掘削機の簡略縦断側面図であって、外径が形成すべき管路Ａの外径と略同一径の一定長さの円筒形状の外筒１と、この外筒１の前端部内周面にその外周端面を溶接等により一体に固着し且つ内径が上記管路Ａの内径よりも小径に形成されているリング体２と、上記外筒１内に配設された掘削機本体10と、これらの外筒１と掘削機本体10とを切り離し可能に連結した連結部材３とからなり、さらに、中折れジャッキ４やスクリューコンベアからなる土砂排出手段５とを備えている。

上記掘削機本体10は、前後端面に隔壁11、11' を一体に設けていると共に上記リング体２の内径よりも小径で且つ上記外筒１よりも長さが短い内筒12と、この内筒12の中心部を貫通し、上記隔壁11、11' に回転自在に支持されている回転中心軸13と、このカッタヘッド14の前端（先端）にその中心部を一体に固着して上記外筒１の前方地盤を掘削するカッタヘッド14と、内筒12の後側隔壁11' の後面に装着されているカッタヘッド駆動部15とを備えてなり、この掘削機本体10の内筒12と上記リング体２との間に、内周面が内筒12の外周面に着脱自在に固定され外周面がリング体２の内周端面にシール材６を介して摺接した中間円環部材７を介在させている。この中間円環部材７の長さは内筒12の長さよりも長い寸法に形成されていて前端面を上記前側隔壁11の前面と同一垂直面上で面一に連続させ、後部を内筒12から後方に突出させている。なお、内筒12の外周面にこのような中間円環部材７を別に装着することなく、内筒12を中間円環部材７を一体に設けた形状に形成しておき、その外周面に上記リング体２の内周端面を摺接させておいてもよい。

カッタヘッド14は図１、図２に示すように、回転中心軸13の前端から該回転中心軸13に対して直交する方向（外径方向）に向かって、長さが上記中間円環部材７の半径よりも短く且つ内筒12の半径よりも長い複数本（図においては４本）の中空スポーク14a を放射状に突設していると共に各中空スポーク14a 内に外側スポーク片14b を中空スポーク14a の開口端から外方に向かって出没自在に収納し、これらの中空スポーク14a と外側スポーク片14b の前端両側端部に長さ方向に所定間隔毎に複数本の掘削ビット14c を突設していると共に隣接する中空スポーク14a 、14a の外端部対向側面間を円弧状の連結片14d によって一体に連結してなるスポークタイプのカッタヘッドに形成されている。

各中空スポーク14a 内に収納した外側スポーク片14b は、中空スポーク14a 内に装着しているジャッキ20の作動により外側スポーク片4bを中空スポーク14a の開口端から出没させてスポーク長、即ち、カッタヘッド14の外径を外筒１の外径に略等しい長さ（外径）から上記リング体２の内径よりも小径となる長さ（外径）にまで拡縮させるように構成している。なお、上記回転中心軸13の前面にセンタビット14c'を突設している。

さらに、カッタヘッド14の後面と内筒12の前側隔壁11間の空間部を、カッタヘッド14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16に形成していると共に上記リング体２の下端部にはこの土砂室16の下端部内に臨ませている土砂取込み口９を設けてあり、この土砂取込み口９に上記スクリューコンベアからなる土砂排出手段５の前端開口部を貫通状態に接続して、土砂室16からこの土砂排出手段５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。

上記掘削機本体10の内筒の下周部外周面と上記外筒１の下周部内周面との間には、上記掘削土砂の排出手段５の前端部が配設可能な空間部が設けられてあり、従って、この空間部に土砂排出手段５であるスクリューコンベアの前端部を配設してその開口端を上記土砂取込み口９を通じて土砂室16の下端部内に臨ませると共にリング体２の下端部から後方に向かって斜め上方に傾斜させた状態で配設している。なお、掘削土砂は、リング体２の上周部を通じて土砂室16に連通した泥水供給管17から供給される泥水と混合しながら排出手段５を通じて排出される。また、この土砂排出手段５の前端部が配設される箇所においては、上記中間円環部材７はその前端部を残して切除されている。

上記外筒１と掘削機本体10とを切り離し可能に連結した連結部材３は、内端部に断面Ｌ字状の接続金具3aの水平面部をボルト等により取り外し可能に連結、固定している複数本の短い剛直部材からなり、この連結部材３を周方向に所定間隔毎に配設してその外端面を外筒１の内周面に周方向に所定間隔毎に溶接等によって一体に固着していると共に、内端部に装着している上記接続金具3aの垂直な前端面を掘削機本体10の内筒12の外周面に着脱自在に固定されている上記中間円環部材７の後端面に周方向に所定間隔毎にボルト等により取り外し可能に固定してなるものである。

また、上記外筒１は前胴部1aと該前胴部1aよりも短い後胴部1bとに分割されていると共に、後胴部1bの前端部内周面に外周面を凸円弧状湾曲面に形成している中折れ部８の後端部外周面を一体に固着させてあり、この中折れ部８を上記前胴部1aの後端部内周面にシール材を介して屈折自在に接続している。そして、上記中折れジャッキ４を外筒１の後半部内周面に沿って周方向に所定間隔毎、例えば、四方に配設し、各中折れジャッキ４の前後端を外筒１の内周面に突設しているブラケットと中折れ部８の内周面に突設しているブラケット間に連結してこれらの中折れジャッキ４を伸縮させることにより、後胴部1bに対して前胴部1aを所定方向に屈折させるように構成している。なお、上記連結部材３の外端面は前胴部1aの内周面に固着させている。さらに、後胴部1bの後端には内方に向かって埋設すべき管体ａの前端面を当接状態で後続させるフランジ部1cを形成している。

また、上記カッタヘッド14の駆動部15は、内筒12の後面側に一体に設けた上記後側隔壁11' の後面に装着されている多数台の駆動モータ15a による大きな回転トルクを上記回転中心軸13に、内筒12に配設した噛合歯車機構（図示せず）等を介して伝達するように構成してなり、これらの駆動モータ15a は同心円状に配設されている。

次に、以上のように構成したトンネル掘削機によって地中に管路Ａを施工するには、まず、このトンネル掘削機を発進立坑Ｂ（図３に示す）内に設置し、そのカッタヘッド14を外筒１の前方側において該外筒１の外径に達する径まで拡径させた状態にすると共に、このトンネル掘削機の後胴部1bの後端に外筒１の略同一外径を有するヒューム管からなる管体ａの前端を突き合わせ状に接続する。この状態にしてカッタヘッド14を回転させると共に管体ａの後端面を発進立坑Ｂの後端面に配設している複数本の推進ジャッキよりなる推進手段Ｃによって押し進めてトンネルを掘進する。

そして、トンネル掘削機が発進立坑Ｂから地中内に一定長推進すると、管体ａの後端に次の管体ａの前端を接続させ、この管体ａの後端を上記推進手段Ｃによって押し進めて、先頭の管体ａに該管体ａに後続させながらトンネル掘削機をさらにトンネル計画線に沿って掘進させ、以下、トンネル掘削機によって一定長のトンネルが掘削される毎に発進立坑Ｂ側において管体ａを順次、継ぎ足しながら押し進めて図３に示すように管路Ａを形成していく。カッタヘッド14によって掘削された土砂は土砂室16内に取り込まれる一方、この土砂室16には上述したように泥水供給管17から供給される泥水が充満されて切羽面の安定化を図っていると共にその泥水をスクリューコンベアからなる土砂排出手段５内に掘削土砂と共に流入させ、掘削土砂を発進立坑側に排出する。

この際、土砂排出手段５の土砂取込み口９は、掘削機本体10の内筒12の外周面と外筒１の内周面との間に設けられているリング体２の下端部に形成されているので、土砂取込み口９を土砂室16の下端部内に臨ませた構造となり、従って、土砂室16内の全ての土砂を円滑且つ確実に該土砂取込み口９から土砂排出手段５を通じて排出することができる。

また、推進手段Ｃによる推進力は、管体列からトンネル掘削機の後胴部1bに、さらにこの後胴部1bから中折れジャッキ４を介して前胴部1aに伝達され、該前胴部1aと掘削機本体10の内筒12とを連結している連結部材３を介して掘削機本体10に伝達されてカッタヘッド14を切羽地盤に押し付けながら掘進する。なお、トンネルの掘進中において、トンネル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４を作動させて後胴部1bに対して前胴部1aを所定方向に屈折させることにより行う。

次ぎに、この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Ａを形成したのち、掘削機本体10を発進立坑側に撤去、回収する方法について説明する。シールド掘削機が図４に示すように所定位置まで到達すると、スクリューコンベアよりなる土砂排出手段５を外筒１の内周面に固着しているリング体２の下端に形成した土砂取込み口９から図５、図６に示すように切り離して管路Ａ上を走行する台車（図示せず）等に載せ、発進立坑Ｂ側に撤去、回収する。

しかるのち、掘削機本体10の内筒12上に固定している中間円環部材７の後端面における上記連結部材３が取付けられていない部分に数個の牽引用ブラケット18を取付けると共に、上記土砂排出手段５の両側方に位置する外筒１の下周部両側内底面と、該外筒１の上周部両側内周面とに図７、図８に示すように頂面が管路Ａの内周面に面一状に連続する高さを有するレール部材19、19を敷設する。さらに、上記中間円環部材７の外周面における上周部両側と下周部両側とに上記レール部材19、19上を転動する車輪21、21を装着する。なお、この車輪21、21や上記牽引用ブラケット18は、予め、中間円環部材７に装着しておいてもよい。

次いで、図９、図10に示すように、カッタヘッド14の各中空スポーク14a 内に設けているジャッキ20を収縮させることによって全ての外側スポーク片14b を中空スポーク14a 内に収納し、カッタヘッド14の外径をリング体２の内径よりも小径にすると共に、外筒１と中間円環部材７とを一体に連結している連結部材３の接続金具3aを該連結部材３の剛直部材の内端面と中間円環部材７の後端面とから取り外すことにより外筒１に対して掘削機本体10を切り離す。

しかるのち、図11に示すように、牽引用ブラケット18に牽引用ロープの先端を連繋して発進立坑Ｂ側から適宜な牽引手段（図示せず）によって引っ張ると、外筒１をトンネル掘削壁面に残した状態でカッタヘッド14をリング体２内を通過させながら掘削機本体10はその車輪21をレール部材19上から管路Ａを形成している管体ａの内周面上を転動させて後方に引き出され、管路Ａ内を通じて発進立坑Ｂ側に撤去、回収されてトンネル外へと搬出される。一方、掘削壁面を覆っている上記外筒１はそのトンネル掘削機到達個所に残しておくが、この外筒１の内周面に装着している中折れジャッキ４は図12に示すように外筒１から取り外して回収し、上記掘削機本体10と共に次のトンネル掘削工事に使用する。

また、次のトンネル掘削工事が上記トンネル径よりも大径のトンネル掘削工事である場合には、上記回収した掘削機本体10の内筒12の外周面に装着している中間円環部材７を、先のトンネル径とこのトンネル径との差に相当する寸法だけ厚い中間円環部材に交換して該中間円環部材の内周面を内筒12の外周面に着脱自在に固定すると共に外周面を大径トンネルと同一外径を有する外筒の内周面に固着しているリング体の内周端面にシール材を介して摺接させる一方、カッタヘッド14も最小径まで縮小させた時の径が先のトンネル径とこの大径のトンネル径との差に相当する寸法だけ大きいカッタヘッドに交換して上記掘削機本体10の回転中心軸13の前端に装着する。

同様に、次のトンネル掘削工事が上記トンネル径よりも小径のトンネル掘削工事である場合には、上記掘削機本体10の内筒12の外周面に装着している中間円環部材７を、先のトンネル径とこの小径のトンネル径との差に相当する寸法だけ薄い中間円環部材に交換して該中間円環部材の内周面を内筒12の外周面に着脱自在に固定すると共に外周面を小径トンネルと同一外径を有する外筒の内周面に固着しているリング体の内周端面にシール材を介して摺接させる一方、カッタヘッド14も最小径まで縮小させた時の径が先のトンネル径とこの小径のトンネル径との差に相当する寸法だけ短いカッタヘッド14に交換して回転中心軸13の前端に装着する。

また、上記いずれのトンネル掘削工事においても、トンネル径に応じた外径を有する外筒１を使用するものであり、この外筒１の内周面に一体に設けているリング体２の下端部にはトンネル径や土砂排出手段の種類に応じた大きさの土砂取込み口９を設けておくものである。

次に、上記実施の形態においては、推進工法によってトンネルＴを掘削しながらその掘削壁面に管体ａを推進、埋設することにより管路Ａを形成していくトンネル掘削機について説明したが、泥水式シールド工法に使用されるトンネル掘削機に対しても適用することができる。図13はそのトンネル掘削機（シールド掘削機）を示すもので、上記実施の形態におけるトンネル掘削機とは、セグメントＳにより管路A'を形成していく点と、セグメントＳの組立用エレクター22、及びシールドジャッキ23を備えている点、還流泥水によって掘削土砂を排除する土砂排出手段5'を構成している点、外筒１の後胴部1bの長さが長くてその後部内でセグメントＳを組み立てるように構成している点が異なっており、その他の構造については上記実施の形態と同様であるので、同一部分に同一符号を付して詳細な説明を省略する。

即ち、このトンネル掘削機は、上記実施の形態において説明したトンネル掘削機と同様に、外径が形成すべき管路A'の外径と略同一径の一定長さの円筒形状の外筒１と、この外筒１の前端部内周面にその外周端面を溶接等により一体に固着し且つ内径が上記管路A'の内径よりも小径に形成されているリング体２と、上記外筒１内に配設された掘削機本体10と、これらの外筒１と掘削機本体10とを切り離し可能に連結した連結部材３とからなり、さらに、中折れジャッキ４やスクリューコンベアからなる土砂排出手段5'とを備えていると共に、掘削機本体10は、その内筒12に設けている隔壁11の中心部に回転自在に支持されている回転中心軸13の前端にスポークタイプのカッタヘッド14の中心部を一体に固着してこのカッタヘッド14を内筒12の後端面の隔壁11' の後面に装着されているカッタヘッド駆動部15により回転させるように構成している。

さらに、この掘削機本体10の内筒12と上記リング体２との間に、内周面が内筒12の外周面に着脱自在に固定され、外周面がリング体２の内周端面にシール材６を介して摺接した中間円環部材７を介在させているが、内筒12の外周面にこのような中間円環部材７を別に装着することなく、内筒12を中間円環部材７を一体に設けた形状に形成しておき、その外周面に上記リング体２の内周端面を摺接させておいてもよい。

上記エレクター22は、後胴部1bの前部内周面に固着した周枠24に配設されていて後胴部1b内でセグメントＳをリング状に組立てるように構成されてあり、シールジャッキ23は上記中折れジャッキ４と共に外筒１の周方向に所定間隔毎に配設されていて中折れ部８の内面上に固定されている。また、土砂排出手段5'は前端開口部を外筒１の内周面に固着している上記リング体２の下端部に設けた土砂取込み口9'に貫通状態で接続して土砂室16に臨ませている排泥管からなり、リング体２の上周部には送泥管17' の前端開口部が貫通して土砂室16内に臨ませていて公知のように、発進立坑側から送泥管17' を通じて泥水を土砂室16内に供給し、カッタヘッド14によって掘削された土砂を泥水と共に上記土砂取込み口9'から排泥管を通じて発進立坑側に排出するように構成している。なお、リング体２の下端部に設けられる土砂取込み口9'は、掘削径や土質によって変更される排泥管の径に応じた径に形成されている。

このように構成したので、カッタヘッド14を外筒１の外径まで拡径させた状態で回転させながら、シールドジャッキ23を伸長させることにより、該ジャッキ23のロッド端をセグメントＳにより形成された管路A'の前端面に押し付けて、この管路A'の前端面に推進反力を受止させながらトンネル掘削機全体を掘進させる。そして、所定位置まで一定長の管路A'が形成されると、送泥管17' と土砂排出手段5'を形成している排泥管をリング体２から切り離して発進立坑Ｂ側に撤去、回収する。

しかるのち、上記実施の形態と同様に、掘削機本体10の内筒12上に固定している中間円環部材７の後端面における上記連結部材３が取付けられていない部分に数個の牽引用ブラケット（図示せず）を取付けると共に、外筒１の下周部両側内底面と、該外筒１の上周部両側内周面とにレール部材（図示せず）を敷設する。さらに、上記中間円環部材７の外周面における上周部両側と下周部両側とに上記レール部材上を転動する車輪（図示せず）を装着する。なお、管路A'がセグメント覆工によって形成されているので、この管路A'の内面上を直接、掘削機本体10の車輪を走行させるのは好ましくない。そのため、管路A'上に発進立坑まで連続したレールを敷設し、上記レール部材からこのレール上を通じて掘削機本体10を撤去、回収するようにしている。

この掘削機本体10の撤去、回収は上記実施の形態と同様に、カッタヘッド14の各中空スポーク14a 内に設けているジャッキ20を収縮させることによって全ての外側スポーク片14b を中空スポーク14a 内に収納し、カッタヘッド14の外径をリング体２の内径よりも小径にすると共に、外筒１と中間円環部材７とを一体に連結している連結部材３の接続金具3aを該連結部材３の剛直部材の内端面と中間円環部材７の後端面とから取り外すことにより外筒１に対して掘削機本体10を切り離す。

しかるのち、牽引用ブラケット18に牽引用ロープの先端を連繋して発進立坑Ｃ側から適宜な牽引手段（図示せず）によって引っ張るか、或いは、管路A'上に敷設しているレール上に牽引台車を配設して該牽引台車により掘削機本体10を牽引撤去する。この場合、上記牽引用ブラケット18を設けることなく掘削機本体10の適所を牽引台車に接続してもよい。掘削機本体10の撤去、回収後、中折れジャッキ４やシールドジャッキ23も撤去、回収して次のトンネル掘削工事に使用する。

なお、上記いずれの実施の形態においても、カッタヘッド14の径を拡縮させる機構としては、中空スポーク14a から外側スポーク片14b をジャッキ20の作動により出没させる機構を採用しているが、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14を外筒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14の外径をリング体２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。さらに、スポークタイプに限らず、面板形状のカッタヘッドの外周部を着脱自在な部分に形成してその部分を取付けている場合には、カッタヘッドを外筒１の外径に略等しい外径とし、取り外した場合には、リング体２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。

トンネル掘削機の簡略縦断側面図。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。所定位置に達したトンネル掘削機の簡略縦断側面図。土砂排出手段を撤去する状態の簡略縦断側面図。牽引ブラケットを装着する場合の簡略縦断側面図。レール部材を敷設している状態の簡略縦断側面図。敷設したレール部材部分の簡略縦断側面図。カッタヘッドを縮径させる状態の簡略縦断側面図。接続金具を撤去する状態の簡略縦断側面図。掘削機本体を回収している状態の簡略縦断側面図。中折れジャッキを回収する状態の簡略縦断側面図。本発明の別な実施の形態を示す簡略縦断側面図。

符号の説明

１外筒体
２リング体
３連結部材
４中折れジャッキ
５土砂排出手段
６シール材
７中間円環部材
９土砂取込み口
10 掘削機本体
11 隔壁
12 内筒
13 回転中心軸
14 カッタヘッド
14a 中空スポーク
14b 外側スポーク片
15 カッタ駆動部
16 土砂室
Ａ管路

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トンネル掘削機であって、上記管路の前方側に配設され且つ外径が該管路の外径と略同一径の外筒と、この外筒内に配設された掘削機本体と、外筒の前端部内周面に一体に設けられ且つ内径が上記管路の内径よりも小径のリング体と、上記掘削機本体と外筒とを切り離し可能に連結した連結部材と、掘削土砂の排出手段とを備え、上記掘削機本体は外周面を上記リング体の内周端面に摺接させている内筒と、この内筒の前端面に設けている隔壁に回転自在に支持されて上記外筒の前方地盤を掘削し且つ外径が拡縮可能なカッタヘッドと、隔壁の後面に装着されているカッタヘッドの駆動部とを備えてあり、さらに、上記内筒の下周部外周面と上記外筒の下周部内周面との間に上記掘削土砂の排出手段の前端部が配設可能な空間部を設けていると共に上記リング体の下端部に上記掘削土砂排出手段の土砂取込み口を設けていることを特徴とするトンネル掘削機。
掘削機本体の内筒の外周面に中間円環部材を着脱自在に固定してあり、この中間円環部材の外周面にリング体の内周端面を摺接させていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
カッタヘッドの駆動部は多数台の駆動モータを隔壁の後面に同心円上に配設してなることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。
リング体の上部に泥水の注入口が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機。