JP3859376B2 - 挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、２台のシールド掘進機ａ，ｂを対向して掘進させ、一方の挿入側掘進機ａのシールドフレームｃを他方の受入側掘進機ｂのシールドフレームｄに挿入して接合する地中接合技術が知られている（特開平3-129090号公報等）。
【０００３】
上述の受入側の掘進機ｂは、筒状のシールドフレームｄ内に、推進ジャッキｅおよび回転カッタｆが取り付けられた内筒ｇを有している。内筒ｇは，図５(a) に示すように通常掘進時には図示しない固定金具によってシールドフレームｄに固定され、図５(b) に示すように地中接合時には固定金具が取り外されてスライド自在となる。
【０００４】
このスライドフリーの状態にて、挿入側の掘進機ａを掘進させてカッタｆ，ｆ同士を当接させて上記内筒ｇを押圧することにより、推進ジャッキｅが収縮しつつ内筒ｇが後退し、これによりシールドフレームｃ，ｄ同士がラップする。その後、ラップ部分にシール剤を充填して接合し、最後に双方の掘進機ａ，ｂの隔壁ｈおよびカッタｆを取り外して連続したトンネルを構築する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示す地中接合シールドでは、一方のシールドフレームｃを他方のシールドフレームｄに挿入しているため、挿入側のシールドフレームｃの直径が受入側のシールドフレームｄの直径よりも小径になり、双方の掘進機ａ，ｂで構築されるトンネルＴａ，Ｔｂの内径が異なってしまう。このため、双方のトンネルＴａ，Ｔｂを接合した後には、小径側のトンネルＴａに合わせて利用設備を設計しなければならず、大径側トンネルＴｂに不要な断面積が生じる。
【０００６】
これを解消するためには、図６に示すように、挿入側のシールドフレームｃの直径を受入側のシールドフレームｄと同径とし、そのシールドフレームｃの前端に段差部ｉを介して縮径形成された挿入部ｊを設け、この挿入部ｊを受入側のシールドフレームｄに挿入するようにすることが考えられる。しかし、これでは挿入側の掘進機ａの通常掘進時に、上記段差部ｉに土砂が堆積して掘進に伴って圧密を起こすため、接合が不可能になる。また、シールドフレームｄの前端部が段差部ｉに直角に当接するため、シールドフレームｃ、ｄ同士の中心が偏心していた場合、その誤差を修正できず、高いシール性も得られない。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、接合時の双方の掘進機の軸心の誤差を許容修正できると共に高いシール性を発揮できる挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係る挿入側地中接合シールド掘進機は、挿入側掘進機のシールドフレームの前端部に、前方へ順次縮径形成されたテーパ部を設け、該テーパ部の前端部に、受入側掘進機のシールドフレームより小径に且つ前方へ延出させて形成され上記挿入側掘進機と上記受入側掘進機との接合時に上記受入側掘進機のシールドフレームに挿入される小径部を設け、上記挿入側掘進機のシールドフレームの前方に配置されたカッタに、上記小径部から上記挿入側掘進機のシールドフレームまで径方向に伸縮するオーバカッタを設けたものである。
【０００９】
この挿入側地中接合シールド掘進機によれば、接合時に受入側掘進機との間に多少の誤差が生じていても、テーパ部が当該挿入側掘進機を受入側掘進機のシールドフレームの中心に移動するガイドとなるため、誤差を許容修正できる。また、テーパ部に受入側掘進機のシールドフレームの前端部がメタルタッチするため、止水性が高まる。
【００１０】
また、上記挿入側掘進機のシールドフレーム、上記テーパ部または上記小径部に、その小径部を挿入する上記受入側掘進機のシールドフレームの内外に位置させて、固化材を注入するための注入管をそれぞれ設けてもよい。こうすれば、受入側掘進機のシールドフレームの内外を固化できるため止水性がさらに高まる。
【００１１】
本発明に係る受入側地中接合シールド掘進機は、上記受入側掘進機のシールドフレームの前端部に、前方へ順次拡径形成され上記挿入側掘進機と上記受入側掘進機との接合時に上記挿入側掘進機のテーパ部に当接される逆テーパ部を設けたものである。この受入側地中接合シールド掘進機によれば、接合時に逆テーパ部が挿入側掘進機のテーパ部に当接するため、接触面積が広がって止水性が高まる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１(a) は、挿入側地中接合シールド掘進機１（以下挿入側掘進機という）と受入側地中接合シールド掘進機２（以下受入側掘進機という）とを対向して掘進させ双方のカッタ３、４同士が当接した様子を示す側断面図であり、図１(b) は、その後に挿入側掘進機１のみを掘進させて受入側掘進機２内に挿入した様子を示す側断面図である。
【００１４】
図示するように、挿入側掘進機１は、前後に前胴５と後胴６とに分割された円筒状のシールドフレーム７を有している。前胴５と後胴６は、球面軸受８を介して中折れジャッキ９により屈曲自在に接続されている。後胴６には、既設セグメント１０に反力をとって掘進機１を前進させる推進ジャッキ１１が設けられている。前胴５には、切羽側と坑内側とを仕切る隔壁１２が設けられ、隔壁１２には、回転軸２０を介してカッタ３が設けられている。
【００１５】
前胴５の前端部には、図３および図４にも示すように、前方へ順次縮径形成されたテーパ部１３が設けられている。テーパ部１３は、図１(b) に示す接合時には、受入側掘進機２のシールドフレーム１４の前端部に設けた逆テーパ部１５が当接する当り面（シール面）となる。テーパ部１３には、前胴５より小径に形成された円筒状の小径部１６が、前胴５と同芯的に設けられている。図４に示すように、小径部１６の外径は、受入側掘進機２のシールドフレーム１４の内径より、所定径Ｘだけ小径に設定されている。小径部１６は、図１(b) に示す接合時には、受入側掘進機２のシールドフレーム１４内に挿入される。
【００１６】
前胴５の前端部と小径部１６とには、図４に示すように、接合時に小径部１６の外側に嵌まる受入側掘進機２のシールドフレーム１４の内外に向けて、固化材を注入するための注入管１７、１８がそれぞれ設けられている。各注入管１７、１８の入口は、坑内側に開口されており、各入口には、それぞれ開閉弁１９、１９が設けられている。また、注入管１７の出口は、テーパ部１３近傍の前胴５に開口されており、注入管１８の出口は、テーパ部１３近傍の小径部１６に開口されている。注入管１７、１８は、前胴５の周方向に所定間隔を隔てて複数配置されている。なお、上記注入管１７、１８は、上記配置に限られず前胴５、テーパ部１３または小径部１６のいずれに配置してもよい。
【００１７】
カッタ３は、図３に示すように、回転軸２０に取り付けられた回転座２１から放射状に配置された複数のカッタスポーク２２ａ〜２２ｆを有している。各カッタスポーク２２ａ〜２２ｆの長さは、図１(b) に示す接合時に受入側掘進機２のシールドフレーム１４との干渉を避けるため、回転座２１から小径部１６の外周面１６ａまでの長さに設定されている（図４参照）。カッタスポーク２２ａ〜２２ｅの先端部には、小径部１６の外周面１６ａからシールドフレーム５の外周面５ａまで径方向に伸縮するオーバカッタ２３が設けられている。オーバカッタ２３は、図４に示すように、カッタスポーク２２ａ〜２２ｅ内に収納されたシリンダ２４によって伸縮される。
【００１８】
また、カッタスポーク２２ｆの先端部には、カーブ掘進時に内側を余掘りするためのコピーカッタ２５が出没自在に設けられている。コピーカッタ２５は、カッタスポーク２２ｆ内に収納されたシリンダ２６によって、カッタスポーク２２ｆの先端面から前胴５より径方向外方に突出するように出没する。
【００１９】
他方、受入側掘進機２は、図１に示すように、円筒状に形成されたシールドフレーム１４を有する。シールドフレーム１４の前端部には、前方へ順次拡径形成された逆テーパ部１５が設けられている。逆テーパ部１５の角度は、挿入側掘進機１のテーパ部１３の角度に合わせられている。逆テーパ部１５は、図１(b) に示す接合時には、挿入側掘進機１のテーパ部１３に当接する突当部材となる。
【００２０】
シールドフレーム１４内には、軸方向にスライドする内筒２７がシール部材２８を介して収容されている。シール部材２８は、内筒２７の前後端部にリング状に取り付けられている。内筒２７とシールドフレーム１４とは、図１(a) に示す通常掘進時には接続金具２９によって溶接固定され、図１(b) に示す接合時には溶接部３０がカットされてスライドフリーとなる。内筒２７には、既設セグメント３１に反力をとって掘進機２を前進させる推進ジャッキ３２が設けられている。内筒２７には、切羽側と坑内側とを仕切る隔壁３３が設けられており、隔壁３３には、回転軸３４を介してカッタ４が設けられている。
【００２１】
カッタ４は、図２に示すように、回転軸３４に取り付けられた回転座３５から放射状に配置された複数のカッタスポーク３６ａ〜３６ｆを有している。各カッタスポーク３６ａ〜３６ｆの長さは、図１(b) に示す接合時に内筒２７が挿入側掘進機１に押されて後退するときにシールドフレーム１４との干渉を避けるため、回転座３５からシールドフレーム１４の内周面１４ａまでの長さに設定されている（図４参照）。カッタスポーク３６ａ〜３６ｅの先端部には、シールドフレーム１４の内周面１４ａから外周面１４ｂまで径方向に伸縮するオーバカッタ３７が設けられている。オーバカッタ３７は、カッタスポーク３６ａ〜３６ｅ内に収納された図示しないシリンダによって伸縮される。
【００２２】
また、カッタスポーク３６ｆの先端部には、カーブ掘進時に内側を余掘りするためのコピーカッタ３８が出没自在に設けられている。コピーカッタ３８は、カッタスポーク３６ｆ内に収納されたシリンダ３９によって、カッタスポーク３６ｆの先端面からシールドフレーム１４より径方向外方に突出するように出没する。
【００２３】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２４】
地中接合する場合には、図１(a) に示すように、挿入側掘進機１と受入側掘進機２とを対向して掘進させる。この掘進時には、双方の掘進機１，２のカッタ３，４に設けられたオーバカッタ２３，３７は図４に示すように突出されており、それぞれテーパ部１３および逆テーパ部１５の部分をも掘削する。このため、テーパ部１３および逆テーパ部１５に土砂が堆積して圧密化することを防止できる。そして、双方の掘進機１、２のカッタ３、４同士が当接したなら、双方の掘進を一旦停止する。
【００２５】
そして、各掘進機１、２のオーバカッタ２３、３７を引込む。そして、受入側掘進機２の接続金具２９の溶接部３０をカットし、内筒２７をシールドフレーム１４から切り離し、軸方向にスライド自在とする。そして、受入側掘進機２を停止させた状態で、挿入側掘進機１のみ前進させる。すると、受入側掘進機２の内筒２７が挿入側掘進機１に押されて図１(b) に示すように後退し、受入側掘進機２のシールドフレーム１４内に挿入側掘進機１の小径部１６が挿入される。そして、受入側掘進機２の既設セグメント３１を取り外して内筒１４の後退量を稼ぎ、最終的には受入側掘進機２の逆テーパ部１５が挿入側掘進機１のテーパ部１３に当接するまで、挿入側掘進機１を前進させる。
【００２６】
かかる接合時に挿入側掘進機１の中心と受入側掘進機２の中心との間に多少の誤差が生じていても、テーパ部１３が挿入側掘進機１を受入側掘進機２の中心に移動するガイドとなるため、誤差を許容修正できる。すなわち、仮に図４に示す所定径Ｘだけの誤差があったとしても、挿入側掘進機１の前進によってその小径部１６が受入側掘進機２のシールドフレーム１４の内周面１４ａに摺接しつつガイドされ、その後テーパ部１３が受入側掘進機２のシールドフレーム１４の前端部の設けられた逆テーパ部１５に当接して案内されるので、挿入側掘進機１の中心を受入側掘進機２の中心に一致させることができる。
【００２７】
また、図１(b) に示す接合のときには、挿入側掘進機１のテーパ部１３が受入側掘進機２のシールドフレーム１４の前端部の逆テーパ部１５にメタルタッチするため、止水性が高まる。また、逆テーパ部１５の角度をテーパ部１３のと合わせているため、テーパ部１３と逆テーパ部１５との接触面積が増えてさらに止水性が高まる。
【００２８】
その後、図１(b) に示すように、挿入側掘進機１の取り付けた注入管１７、１８から固化材を放出すると共に、各掘進機１、２の隔壁１２、３３やカッタ３、４に設けた図示しない注入口から固化材を放出し、隔壁１２、３３間の土砂を固化する。この際、上記注入管１７、１８からは重合された受入側掘進機２のシールドフレーム１４の内外へ向けて固化材を放出することにより、重合部の土砂をシールドフレーム１４の内外から固化でき、止水性が更に高まる。
【００２９】
最後に、双方の隔壁１２、３３およびカッタ３、４を取り除き、固化材によって固化された土砂を取り除いてトンネル同士を接合する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機によれば、接合時の双方の掘進機の軸心の誤差を許容修正できると共に高いシール性を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機の側断面であり、(a) は接合直前の様子を示し、(b) は接合した状態を示す。
【図２】図１のII-II 線矢示図である。
【図３】図１のIII-III 線矢示図である。
【図４】図１(a) の部分拡大図である。
【図５】従来例を示す挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機の側断面図であり、(a) は接合直前の様子を示し、(b) は接合した状態を示す。
【図６】別の従来例を示す挿入側地中接合シールド掘進機および受入側地中接合シールド掘進機の側断面図である。
【符号の説明】
１ 挿入側地中接合シールド掘進機
２ 受入側地中接合シールド掘進機
７ シールドフレーム
１３ テーパ部
１５ 逆テーパ部
１６ 小径部
１７ 注入管
１８ 注入管
２３ オーバカッタ

Claims (3)

1. 挿入側掘進機のシールドフレームの前端部に、前方へ順次縮径形成されたテーパ部を設け、該テーパ部の前端部に、受入側掘進機のシールドフレームより小径に且つ前方へ延出させて形成され上記挿入側掘進機と上記受入側掘進機との接合時に上記受入側掘進機のシールドフレームに挿入される小径部を設け、上記挿入側掘進機のシールドフレームの前方に配置されたカッタに、上記小径部から上記挿入側掘進機のシールドフレームまで径方向に伸縮するオーバカッタを設けたことを特徴とする挿入側地中接合シールド掘進機。
2. 上記挿入側掘進機のシールドフレーム、上記テーパ部または上記小径部に、その小径部を挿入する上記受入側掘進機のシールドフレームの内外に位置させて、固化材を注入するための注入管をそれぞれ設けた請求項１記載の挿入側地中接合シールド掘進機。
3. 請求項１又は２記載の挿入側地中接合シールド掘進機が挿入される受入側地中接合シールド掘進機において、
   上記受入側掘進機のシールドフレームの前端部に、前方へ順次拡径形成され上記挿入側掘進機と上記受入側掘進機との接合時に上記挿入側掘進機のテーパ部に当接される逆テーパ部を設けたことを特徴とする受入側地中接合シールド掘進機。

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