JP3911385B2 - 地中接合用シールド掘進機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、2台のシールド掘進機を対向して掘進させ、これらを突き合わせて双方のシールドフレームを接合して連続したトンネルを構築する地中接合用シールド掘進機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図11に示すように、一のシールド掘進機51と他のシールド掘進機52とを対向して掘進させ、一の掘進機51のシールドフレーム53に他の掘進機52のシールドフレーム54を嵌入させて接合する地中接合用シールド掘進機が知られている。
【0003】
例えば、特開平11−125089号公報に開示されたシールド掘進機51は、図11(a)に示すように、筒状のシールドフレーム53内に、軸方向にスライド可能な内筒55が設けられている。この内筒55は通常掘進時には、シールドフレーム53に固定されている。図11(b)に示すように、シールド掘進機51が、地中接合地点に到着したら内筒55とシールドフレーム53を切り離す。その後、図11(c)に示すように、他のシールド掘進機52を掘進させてカッタ56を介して内筒55を押圧すると共に、シールドフレーム54先端の小径部分57がシールドフレーム53に嵌合するようになっている。
【0004】
その後、ラップ部分にシール剤を充填して接合し、双方の掘進機51,52の隔壁58,59およびカッタ61,56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】
しかしながら、上述のシールド掘進機51では、地中接合地点に到着したときに、他のシールド掘進機53の先端を嵌合させながら、シールドフレーム53内の内筒55が後退するようになっている。すなわち、シールド掘進機51では、内筒55が予め先端に位置した状態で通常掘進を行うこととなる。そのため、通常のシールド掘進機と比較して、他のシールド掘進機53との重合部分63の長さだけ、機長が長くなってしまい、その分急カーブ施工が難しくなるといった問題があった。
【0006】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであって、その目的は、機長を短縮できる地中接合用シールド掘進機を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、一のシールド掘進機と他のシールド掘進機とを対向して掘進させ、一の掘進機のシールドフレームに他の掘進機のシールドフレームを嵌入して接合する地中接合用シールド掘進機において、一の掘進機のシールドフレームを、中折継手を介して接続された前胴および後胴から構成し、その前胴の外周部に軸方向にスライド自在のスライドフードを設け、そのスライドフード及び上記前胴の内部に軸方向に移動自在のカッタ支持部を設け、上記スライドフードの内周部前端部に、後方から上記カッタ支持部の前端を係合させて上記カッタ支持部によって上記スライドフードを前方に押し出すための段差部を設けたものである。
【0008】
上記構成によれば、前胴の外周部に軸方向にスライド自在のスライドフードを設けたことによって、機長を短縮でき、スライドフードを後退させた短い状態で通常掘削が行える。また、スライドフードと共に前進するカッタ支持部を設けたので、カッタで掘削しながらシールドフレームが前方にスライドでき、その移動が円滑に行われると共に、地中接合時には、カッタ支持部がスライドフードから切り離されて後退するので、他のシールド掘進機のシールドフレームの先端部が、一のシールド掘進機のシールドフレーム内に嵌合できる。
【0009】
そして、上記カッタ支持部が、中折れジャッキまたはシールドジャッキによって軸方向に移動されるものが好ましい。
【0011】
また、上記カッタ支持部に支持されたカッタ装置の前面に、地山との間に固化剤を注入してその圧力によってカッタ支持部を後退させるための固化剤注入口を設けたものが好ましい。
さらに、上記カッタ支持部に支持されたカッタ装置は、径方向に出没自在の伸縮カッタを有するのが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は本発明に係る地中接合用シールド掘進機の実施の形態を示した概略側断面図、本発明に係る地中接合用シールド掘進機の実施の形態を示した正面図、図3から図8は地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【0014】
図1に示すように、本実施の形態の地中接合用シールド掘進機1は、筒状のシールドフレーム2を前後に前胴3と後胴4とに分割し、それら前胴3と後胴4とを中折継手5を介して屈曲自在に接続したいわゆる中折れシールドとなっており、図8に示した他のシールド掘進機6のシールドフレームの嵌入を許容するものである。
【0015】
中折継手5は、前胴3の後端部に設けられた凹球状の軸受座11と、この軸受座11の内側にラップするように後胴4の前端部に設けられた凸球状の軸受座12とからなっている。各軸受座11,12の曲率は、シールドフレーム2の断面中心からの半径に一致している。また、軸受座12と前胴3の間には、地中接合地点に到達後、止水シール14が介設される。
【0016】
前胴3の外周部には、軸方向にスライド自在のスライドフード7が設けられている。スライドフード7及び前胴3の内部には、カッタ装置15を支持するカッタ支持部8が設けられている。
【0017】
カッタ装置15は、カッタを駆動させる駆動モータ16と、この駆動モータ16にて回転するカッタ回転軸17と、カッタ回転軸17の先端に設けられたカッタスポーク18とを有している。カッタスポーク18の前面には、複数のカッタビット19が設けられている。カッタスポーク18の外周側端部には、径方向外側に延びる伸縮カッタ21が設けられている。カッタ回転軸17及びカッタスポーク18の前面には、前方の地山との間に固化剤を注入する固化剤注入口35が複数設けられている。
【0018】
カッタ支持部8は、前胴3より小径の円筒部材10と、その内部に配置され地中接合用シールド掘進機1の内外を区画するバルクヘッド9とを有している。
【0019】
円筒部材10の後端には、フレーム22が形成されており、このフレーム22と、前胴3に設けられたブラケット23とをボルト等で固定することによって、カッタ支持部8と前胴3とが固定されている。フレーム22の後方には、後胴4に固定された中折れジャッキ24のロッド25が固定されている。
【0020】
円筒部材10には、その内部から、径方向外方に伸縮して、前胴3或いはシールドフレーム2に当接する保持ジャッキ27が設けられている。この保持ジャッキ27は、上下2カ所ずつ対角線上に配置されており、カッタ支持部8の軸心位置を保持するようになっている。
【0021】
バルクヘッド9の前面には、地中接合用シールド掘進機1の前方の地山との間に固化剤を注入する固化剤注入口26が設けられている。この固化剤注入口26は、図2に示すように、バルクヘッド9の全面に亘ってバランス良く9カ所に形成されている。バルクヘッド9の下部には、掘削土砂を後方に排出するためのスクリュコンベア33が開口して取り付けられている。
【0022】
スライドフード7は、円筒状に形成されており、その内周部前端には、カッタ支持部8の前端を係合させるための段差部28が設けられている。この段差部28の後方から、カッタ支持部8の前端が係合するようになっている。
【0023】
カッタ支持部8の外周部前端には、スライドフード7との間を止水するリング状のシール29が設けられている。
【0024】
前胴3の前端にも、スライドフード7との間を止水するリング状のシール31が設けられている。前胴3の外周面後端は、スライドフード7の外周面と面一とするために、径方向外側に厚くなった厚板状に形成されている。
【0025】
次に、上記構成による地中接合用シールド掘進機1の作動を説明しながら、その作用を説明する。
【0026】
図3に示すように、まず、地中接合地点よりも所定距離、例えば1700mm手前で、シールド掘進機1を停止させる。この所定距離は、スライドフード7のスライド量に相当している。そして、前胴3と軸受座12とを溶接して、前胴3と後胴4とを固定する。その後、フレーム22とブラケット23とを固定しているボルトを取り外して、カッタ支持部8と前胴3とを切り離す。
【0027】
次に、図4に示すように、カッタ装置15を駆動させながら、中折れジャッキ24を伸長させて、カッタ支持部8、カッタ装置15、スクリュコンベア33 (以下カッタ装置15等と称する)及びスライドフード7等を前方に押し出す。このとき、地山を掘削しながらスライドフード7を前方に押し出すこととなるので、地山が固い場合でも、その作動が円滑に行われる。
【0028】
このスライドフード7及びカッタ装置15等の押し出しの際、中折れジャッキ24は、スペーサ32を使用して、複数回(本実施の形態では、3回)に分けて伸縮する。すなわち、中折れジャッキ24が1ストローク分伸長したところで、ロッド25をフレーム22から一旦切離し、中折れジャッキ24を縮退させる。そして、ロッド25とフレーム22との間に、円柱状のスペーサ32を挿入して固定し、再度中折れジャッキ24を伸長させる。スペーサ32の長さは、中折れジャッキ24のストローク長さと略同等である。この作動を複数回繰り返して、スライドフード7及びカッタ装置15等の押し出しを行う。
【0029】
このように、スペーサ32を介して、中折れジャッキ24の伸縮を複数に分けたことによって、中折れジャッキ24を、カーブ施工時の中折れに必要な長さ以上にしなくてよい。
【0030】
次に、スライドフード7及びカッタ装置15等の押し出しが終了したならば、図5に示すように、前胴3の先端とスライドフード7の後端とを溶接にて固定すると共に、伸縮カッタ21を縮退させて、スライドフード2の内径内に、カッタを収める。
【0031】
その後、カッタスポーク18に設けられた固化剤注入口35やバルクヘッド9に設けられた固化剤注入口26から固化剤を注入しながら、カッタ装置15を駆動させると共に、スクリュコンベア33を駆動させる。これによって、カッタスポーク18が回転し、カッタスポーク18とバルクヘッド9との間の土砂が撹拌翼34で撹拌されてスクリュコンベア33にて排出される。
【0032】
スクリュコンベア33は、固化剤が後方に排出されるのが確認されるまで駆動させる。これによって、カッタスポーク18とバルクヘッド9との間の空間が、掘削土砂から固化剤に置換されて、固化剤のみで充填されることとなり、固化状態が良好となる。
【0033】
その後、図6に示すように、カッタ回転軸17及びカッタスポーク18の前面に設けられた固化剤注入口35から固化剤を注入して、その圧力でカッタ装置15等を後退させる。この固化剤注入圧は、中折れジャッキ24の推力より若干大きくなるように調整されており、安定した速度で、カッタ装置15等を後退させることができる。
【0034】
このとき、カッタ支持部8は、その前端がスライドフード7の前端の段差部28に係合しているだけなので、特に切離しの作業は行わなくてもよい。また、前胴3とスライドフード7とが溶接固定されているので、スライドフード7を前方に残しつつ、カッタ装置15等を後退させることができる。
【0035】
さらに、カッタ支持部8の上下から保持ジャッキ27がスライドフード7に延びて、強すぎない適度な力で押圧しているので、保持ジャッキ27はスライドフード7に対して摺動しながら、カッタ支持部8の軸心位置を保持することができる。
【0036】
そして、中折れジャッキ24が1ストローク分縮退したところで、固化剤の注入を一旦停止させ、スペーサ32を一つ取り外して、中折れジャッキ24を伸長させて、フレーム22に固定した後、再度中折れジャッキ24を縮退させる。この作業を繰り返して行うことによって、カッタ装置15等を後退させる。
【0037】
カッタ装置15等が1700mm後退して、元の位置に戻ったなら、図7に示すように、フレーム22とブラケット23とを溶接固定して、前胴3とカッタ支持部8とを固定すると共に、後胴4とセグメント36とを固定する。
【0038】
その後、スクリュコンベア33の後部、中折れジャッキ、シールドジャッキ、駆動モータ16、ロータリジョイント、エレクタ等の後方に設けられた各種機器を撤去する。
【0039】
これで、地中接合用シールド掘進機1の地中接合点での作動が終了する。
【0040】
このように、地中接合用シールド掘進機1の前面に固化剤が充填されているので、他のシールド掘進機6が到着するまでの間、待機することができる。すなわち、万一、他のシールド掘進機6の地中接合点への到着時期がずれる場合であっても、地中接合用シールド掘進機1の作業は先に終了させることができるので、後方の各種機器の撤去等にかかる時間分の工期短縮を図ることができる。
【0041】
本発明によれば、前胴3の外周部にスライドフード7を設けたことによって、そのスライドの距離分、機長を短縮でき、スライドフード7を後退させた短い状態で通常掘削が行えるので急カーブ施工に対応することができる。
【0042】
また、元々ある中折れジャッキ24を利用して、スライドフード7の押し出しを行っているので、そのための装置を別体で設ける必要がなく、装置の複雑化及び重量化を防止することができる。
【0043】
他のシールド掘進機6が到着したら、図8に示すように、互いのカッタ装置15,38の先端が当接するところまで、他のシールド掘進機6で固化剤を掘削する。シールド掘進機6の前胴(シールドフレーム)39は、スライドフード7の内部に収まる外形に形成されている。前胴39の外周前端には、固化剤注入装置41が開口しており、掘進しながら、シールド掘進機6の前胴39と、地中接合用シールド掘進機1のスライドフード7との隙間に固化剤を充填するようになっている。
【0044】
上述の地中接合用シールド掘進機1では、スライドフード7が前方に移動した状態で、他のシールド掘進機6と接合されるので、シールド掘進機6には、フードを設けることなく、その前胴39の先端部を、スライドフード7内に直接嵌合させることができる。
【0045】
シールド掘進機6の前胴39と、地中接合用シールド掘進機1のスライドフード7との重合部47は、略500mmラップするようになっている。これによって、その隙間の止水効果が確保される。よって、内部の各種機器及び固化剤を撤去することができると共に、内側から前胴39とスライドフード7とを固定できる。
【0046】
なお、図8のシールド掘進機6の前胴39は、全長に亘ってスライドフード7より小径に形成されているが、先端の一部分のみが縮径して、小径に形成されるものであってもよい。
【0047】
図9及び図10は本発明に係る地中接合用シールド掘進機の他の実施の形態を示した概略側断面図である。
【0048】
この地中接合用シールド掘進機1´は、図1の地中接合用シールド掘進機1が中折れジャッキ24を用いて、スライドフード7及びカッタ装置15等を移動させたのに対して、シールドジャッキ37を用いて、スライドフード7及びカッタ装置15等を移動させるものである。
【0049】
この他の実施の形態の地中接合用シールド掘進機1´では、カッタ支持部8の円筒部材10の内部に、シールドジャッキ37に連結される固定ブラケット43が設けられている。固定ブラケット43は、各シールドジャッキ37の前方にそれぞれ配置されている。なお、その他の構成については、図1の地中接合用シールド掘進機1と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【0050】
次に、地中接合用シールド掘進機1´の作動を説明する。
【0051】
まず、地中接合地点よりも所定距離(1700mm)手前で、シールド掘進機1´を停止させる。そして、前胴3と軸受座12とを溶接して、前胴3と後胴4とを固定すると共に、シールドジャッキ37先端のジャッキシュー44をセグメント36に固定して、シールドジャッキ37を後胴4の取付ブラケット45から切り離す。
【0052】
その後、図10に示すように、シールドジャッキ37を縮退させる。このとき、ジャッキシュー44がセグメント36に固定されているので、シールドジャッキ37の本体側が後方に引き寄せられる。そして、シールドジャッキ37の前端と固定ブラケット43との間にスペーサ46を取り付ける。なお、上述の作業は、各シールドジャッキ37一本ずつ順次行っていく。この作業が終了したら、中折れジャッキ24を全数撤去する。
【0053】
次に、カッタ装置15を駆動させながら、シールドジャッキ37を伸長させて、スライドフード7及びカッタ装置15等を前方に押し出す。シールドジャッキ37が一旦伸長したところで、スペーサ46をシールドジャッキ37から切離し、シールドジャッキ37を縮退させる。そして、シールドジャッキ37とスペーサ46との間に、新たなスペーサ46を挿入して固定し、再度シールドジャッキ37を伸長させる。
【0054】
この様にして、シールドジャッキ37を用いて、スライドフード7及びカッタ装置15等を移動させる作動以外は、上述の地中接合用シールド掘進機1の作動と同様であるのでその説明を省略する。
【0055】
本実施の形態の地中接合用シールド掘進機1´によれば、シールドジャッキ37のストロークが、中折れジャッキ24のストロークよりも長いので、スペーサの挿入回数を減らすことができ、作業時間を短縮することができる。
【0056】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る地中接合用シールド掘進機によれば、前胴の外周部に軸方向にスライド自在のスライドフードを設けたことによって、機長を短縮でき、スライドフードを後退させた短い状態で通常掘削が行える。また、スライドフードと共に前進するカッタ支持部を設けたので、カッタで掘削しながらシールドフレームが前方にスライドでき、その移動が円滑に行われると共に、地中接合時には、カッタ支持部がスライドフードから切り離されて後退するので、他のシールド掘進機のシールドフレームの先端部が、一のシールド掘進機のシールドフレーム内に嵌合できるといった優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る地中接合用シールド掘進機の実施の形態を示した概略側断面図である。
【図2】本発明に係る地中接合用シールド掘進機の実施の形態を示した正面図である。
【図3】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図4】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図5】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図6】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図7】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図8】地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図9】本発明に係る地中接合用シールド掘進機の他の実施の形態を示した概略側断面図である。
【図10】他の実施の形態の地中接合用シールド掘進機の作動を説明するための図である。
【図11】従来の地中接合用シールド掘進機を示した概略側断面図及びその作動を説明するための図である。
【符号の説明】
1 一のシールド掘進機
2 (一のシールド掘進機の)シールドフレーム
3 前胴
4 後胴
5 中折継手
6 他のシールド掘進機
7 スライドフード
8 カッタ支持部
15 カッタ装置
24 中折れジャッキ
26 固化剤注入口
28 段差部
35 固化剤注入口
37 シールドジャッキ
39 (他のシールド掘進機の)シールドフレーム
Claims (4)
- 一のシールド掘進機と他のシールド掘進機とを対向して掘進させ、一の掘進機のシールドフレームに他の掘進機のシールドフレームを嵌入して接合する地中接合用シールド掘進機において、一の掘進機のシールドフレームを、中折継手を介して接続された前胴および後胴から構成し、その前胴の外周部に軸方向にスライド自在のスライドフードを設け、そのスライドフード及び上記前胴の内部に軸方向に移動自在のカッタ支持部を設け、上記スライドフードの内周部前端部に、後方から上記カッタ支持部の前端を係合させて上記カッタ支持部によって上記スライドフードを前方に押し出すための段差部を設けたことを特徴とする地中接合用シールド掘進機。
- 上記カッタ支持部が、中折れジャッキまたはシールドジャッキによって軸方向に移動される請求項1記載の地中接合用シールド掘進機。
- 上記カッタ支持部に支持されたカッタ装置の前面に、地山との間に固化剤を注入してその圧力によってカッタ支持部を後退させるための固化剤注入口を設けた請求項1または2いずれかに記載の地中接合用シールド掘進機。
- 上記カッタ支持部に支持されたカッタ装置は、径方向に出没自在の伸縮カッタを有する請求項1から3いずれかに記載の地中接合用シールド掘進機。
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