JP3946588B2

JP3946588B2 - シールド掘進機

Info

Publication number: JP3946588B2
Application number: JP2002204350A
Authority: JP
Inventors: 猛佐々木; 義己太田; 隆中根
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP2004044261A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切羽を掘削するカッタの駆動機構等を容易に安全に短時間で回収できるシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
下向きに掘進するシールド掘進機において、切羽を掘削するカッタの駆動部等を回収するシステムとして、種々の提案がなされている。
【０００３】
例えば、設定深さまで下降した掘進機を僅かに引き上げ、カッタの下方に形成された空間にコンクリートを打設し、コンクリート硬化後にカッタの一部やその駆動部等（モータやギヤ等）を回収する方式が知られている（特開平６−１８５２８４号公報等）。また、掘進機によって所定深さに形成された立坑内に注水し、掘進機下方の切羽の土水圧と立坑内の水の水圧とをバランスさせた後、水没した掘進機のカッタの一部やその駆動部等を回収する方式も知られている（特開平６−５８０７５号公報等）。
【０００４】
また、下向き掘進機の下端部に第１隔壁を設けると共にその上方に第２隔壁を設け、第１隔壁と切羽との間の第１チャンバ内の泥水を清水置換した後、第１隔壁と第２隔壁との間の第２チャンバ内に潜水夫が入り、第２チャンバ内を清水で満たして第１チャンバ内の圧力まで加圧し、潜水夫が第１隔壁のハッチを開いて第１チャンバに入り、カッタヘッド等の主要部品を分解して第２チャンバ内に持ち帰り、第１隔壁のハッチを閉じた後に第２チャンバ内を排水し、カッタヘッド等主要部品を回収するようにした方式も知られている（特開平４−３２３４９４号公報等）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、コンクリート打設方式については、確実に打設されているか目視確認ができず止水性について不安が残る上、深い立坑の場合には打設するコンクリートの厚さを大きくする必要があるためコストアップおよび工期の長期化を招く。また、立坑水没方式については、回収する機器に防水対策を施すことが必要となる。また、潜水夫が作業する方式については、各チャンバの注水加圧や排水等に時間がかかる上、安全性を確保するためには種々の注意が必要となる。
【０００６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、カッタの駆動機構等を容易に安全に短時間で回収できる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に係るシールド掘進機は、筒状のシールドフレームの前部に設けられた隔壁と、該隔壁の切羽側にシールを介して軸支されたカッタの支持軸と、上記隔壁の坑内側に配置された駆動部ホルダと、該駆動部ホルダに軸支された駆動軸と、該駆動軸と上記支持軸とを係脱する手段と、上記駆動部ホルダと上記隔壁とを係脱する手段とを備え、上記シールドフレームの内周面に、径方向内側が開放された第１切欠を有する第１金具を設け、上記駆動部ホルダに、上記第１切欠に符合させて径方向外側が開放された第２切欠を有する第２金具を設け、上記第１および第２切欠によって形成される区画に、推進ジャッキを径方向に移動自在に配置し、該推進ジャッキに、当該推進ジャッキを上記第１または第２金具に選択的に固定する固定手段を設けたものである。
【０００８】
このシールド掘進機によれば、駆動軸と支持軸とを係合すると共にホルダと隔壁とを係合した状態で通常の掘進ができ、駆動軸と支持軸とを切り離すと共にホルダと隔壁とを切り離すことで、ホルダに取り付けられた駆動軸等をホルダごと一体的に回収できる。この際、カッタの支持軸と隔壁との間はシールによってホルダの切り離しの前後に拘わらず止水されるので、従来なされていたコンクリート打設や注水や潜水作業は一切不要となり、容易に安全に短時間で回収できる。
【００１０】
また、推進ジャッキを第１切欠に移動させて固定手段で第１金具に固定することで通常の掘進ができ、推進ジャッキを第２切欠に移動させて第２金具に固定手段で固定することで、推進ジャッキを第２金具が設けられたホルダごと一体的に回収できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１２】
図１に本実施形態に係るシールド掘進機（下向き掘削タイプ）の断面図を示す。このシールド掘進機１は、縦向きに配置された円筒状のシールドフレーム２を有し、その下部に装着されたカッタ３によって下方へ掘進する。カッタ３は、シールドフレーム２の掘進方向前部（下部）の内部を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁４に、支持軸５を介して軸支されている。
【００１３】
すなわち、隔壁４の切羽側には、カッタ３の支持軸５がシール６を介して軸支されている。詳しくは、隔壁４には、切羽側と坑内側とを連通する穴が形成されており、隔壁４の切羽側には、その穴を囲繞するようにして、支持筒体７が取り付けられ、その支持筒体７の内周面に、軸受を兼ねた筒体状のシール６を介して、カッタ３の支持軸５が軸支されている。
【００１４】
支持軸５は、筒体状に成形されており、上下に階段状に形成された大径穴８と小径穴９とを有する。小径穴９の内周面には、スプラインまたはキー溝１０が形成されている。支持軸５の下面には、小径穴９を塞ぐ蓋板１１が設けられており、支持軸５の側面には、切羽を切削するカッタ３が設けられている。なお、カッタ３は、スポークタイプでもよく、面板タイプでもよい。
【００１５】
隔壁４の坑内側には、駆動部ホルダ１２が配置されている。駆動部ホルダ１２には、上記支持軸５と同芯的に配置された駆動軸１３が軸支されていると共に、駆動軸１３を回転するためのモータ１４が取り付けられている。詳しくは、駆動部ホルダ１２は、駆動軸１３を軸支する円筒状のカラー１５を有する。カラー１５は、その外径が上記支持筒体７の内径と一致し、内径が上記大径穴８の内径と一致する。
【００１６】
この構成によれば、カラー１５の下端が隔壁４の支持筒体７に嵌ることで、カラー１５に軸支される駆動軸１３と支持筒体７に軸支される支持軸５とが同芯的に配置される。駆動軸１３は、上記カラー１５の内径（大径穴８の内径）に回転自在に挿入される大径部１６と、上記小径穴９の内周面に形成されたスプラインまたはキー溝１０に噛合するスプラインまたはキーを有する小径部１７とを備える。
【００１７】
カラー１５には、上部に上部円板１８が下部に下部円板１９が取り付けられている。これら円板１８、１９の間には、補強板２０が放射状に複数設けられている。各補強板２０の外端には、側部円筒体２１が被嵌されている。側部円筒体２１は、上下の円板１８、１９にも固定されており、隔壁４に固設されたガイド筒体２２に挿抜自在となっている。ガイド筒体２２とシールドフレーム２との間には、別の補強板２３（図３参照）が放射状に複数設けられている。
【００１８】
図１に示すように、上部円板１８には、ギヤボックス２４が設けられている。ギヤボックス２４の内部には、駆動軸１３の上部に取り付けられた外歯ギヤ２５と、外歯ギヤ２５と噛合するピニオン２６とが収容されている。ピニオン２６は、ギヤボックス２４の外部に取り付けられたモータ１４の回転軸に装着されている。また、ギヤボックス２４の内部には、駆動軸１３の上部を軸支する軸受２７が設けられている。
【００１９】
上記駆動軸１３と支持軸５とは、回転系係脱手段２８によって係脱される（図２参照）。回転系係脱手段２８は、カッタ３の支持軸５の大径穴８と小径穴９との段差部に植設された複数のスタッドボルト２９と、スタッドボルト２９が貫通するように駆動軸１３に形成された穴３０と、スタッドボルト２９の頂部に螺合されたナット３１とを有する。この構成によれば、ナット３１を締め込むことで、駆動軸１３と支持軸５とが締結される。
【００２０】
上記駆動部ホルダ１２と隔壁４とは、静止系係脱手段３２によって係脱される。静止系係脱手段３２は、隔壁４に植設された複数のスタッドボルト３３と、スタッドボルト３３が貫通するように各円板１８、１９に形成された穴３４、３５と、スタッドボルト３３の頂部に螺合されたナット３６とを有する。この構成によれば、ナット３６を締め込むことで、駆動部ホルダ１２と隔壁４とが締結される。
【００２１】
ギヤボックス２４の側面には、作業用穴３７が形成されている。作業用穴３７は、ギヤボックス２４内の回転系係脱手段２８のナット３１を締め又は緩める際に、ギヤボックス２４の外から工具等をアクセスするためのものであり、蓋板３８で開閉自在になっている。なお、静止系係脱手段３２のナット３６は、上部円板１８の上に露出しているため、容易に締め又は緩めることができる。
【００２２】
また、図１に示すシールドフレーム２の内周面には、図４にも示すように、径方向内側が開放されたＵ字状の第１切欠３９を有する第１金具４０が、周方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。第１金具４０の周方向両端縁の下方には、図１に示す補強板２３がそれぞれ軸方向に延出されて径方向に放射状に配置されている。各補強板２３は、第１金具４０とシールドフレーム２と隔壁４とガイド筒体２２との間に、放射状に形成されることになる。
【００２３】
他方、駆動部ホルダ１２には、上記第１切欠３９に符合させて径方向外側が開放されたＵ字状の第２切欠４１を複数有する第２金具４２が、設けられている。第２金具４２は、ドーナッツ状の板体からなり、周方向に所定間隔を隔てて形成された第２切欠４１を有する。第２金具４２は、上部円板１８との間に周方向に所定間隔を隔てて放射状に複数設けられた連結板４３を介し、駆動部ホルダ１２に取り付けられている。
【００２４】
第１および第２切欠３９、４１によって形成される各区画（長円内）には、それぞれ推進ジャッキ４４が径方向に移動自在に配置されている。推進ジャッキ４４には、当該ジャッキ４４を第１または第２金具４０、４２に選択的に固定する固定手段４５が設けられている。固定手段４５は、ジャッキ４４に固定された固定板４６と、固定板４６を第１または第２金具４０、４２に締結するボルト・ナット４７等とを有する。
【００２５】
また、図１に示すように、隔壁４には、その下方のカッタ室４８内に泥水を供給する送泥管４９と、カッタ室４８内の泥水を排水する排泥管５０とが取り付けられている。切羽を泥水状態で切削してその切削土砂を泥水状態で搬送するためである。送泥管４９および排泥管５０は、それぞれ坑内側に設けられた開閉弁５１、５２を介して上方に延長されており、各開閉弁５１、５２の上部にて連結・切離自在となっている。
【００２６】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２７】
このシールド掘進機１は、通常の掘進時（下向き）には、図１に示すように、駆動軸１３と支持軸５とをボルト２９・ナット３１で締結すると共に、駆動部ホルダ１２と隔壁４とをボルト３３・ナット３６で締結する。これにより、駆動部ホルダ１２が隔壁４に固定された状態で、カッタ３の支持軸５が駆動軸１３で回転駆動されるので、カッタ３の回転反力が駆動部ホルダ１２を介して隔壁４に支持され、切羽の切削が可能となる。このとき、駆動軸１３の小径部１７が支持軸５の小径穴９にスプラインまたはキー溝１０によって係合しているので、駆動軸１３の回転力が支持軸５に確実に伝達される。
【００２８】
また、この通常掘進時（下向き）には、図４にも示すように、推進ジャッキ４４を径方向外方に移動させて、シールドフレーム２に取り付けられた第１金具４０の第１切欠３９内に位置させ、その第１金具４０にボルト・ナット４７で固定する。これにより、推進ジャッキ４４は、その上方で組み立てられたセグメント５３に反力をとって、シールドフレーム２を下方へ押し下げる推進力を発揮できる。なお、セグメント５３とシールドフレーム２との間の止水は、シールドフレーム２の後部に設けられたテールシール５４によってなされる。
【００２９】
こうして所定の深さまで掘進したならば、図２に示すように、送・排泥管４９、５０の開閉弁５１、５２を閉じ、その上部の送・排泥管４９ａ、５０ａを取り外して除去する。このとき、カッタ室４８内（切羽）の泥水は、開閉弁５１、５２によって止水される。そして、ギヤボックス２４の蓋板３８を開いて駆動軸１３と支持軸５とを締結していたナット３１を取り外すと共に、駆動部ホルダ１２と隔壁４とを締結していたナット３６を取り外す。そして、図５にも示すように、推進ジャッキ４４をシールドフレーム２側の第１金具４０の第１切欠３９内から駆動部ホルダ１２側の第２金具４２の第２切欠４１内に移動させ、その第２金具４２にボルト・ナット４７で固定する。これにより、推進ジャッキ４４は、既設セグメント５３の内径よりも内側に位置することになる。
【００３０】
その後、図３に示すように、駆動部ホルダ１２をクレーンやウインチ等で上方へ引き上げる。これにより、駆動部ホルダ１２に取り付けられた駆動軸１３やモータ１４等をホルダ１２ごと一体的に回収できる。この際、カッタ３の支持軸５と隔壁４の支持筒体７との間はシール６によって止水されており、そのシール状態は駆動部ホルダ１２の引き上げの前後で変化することはないので、坑内への水の噴発は発生せず、ホルダ１２を引き上げるのみでモータ１４等を容易に安全に短時間で回収できる。よって、従来なされていたコンクリート打設や注水や潜水作業は一切不要である。
【００３１】
また、駆動部ホルダ１２の引き上げに伴って、ホルダ１２に連結板４３を介して取り付けられた第２金具４２に固定された各推進ジャッキ４４も、ホルダ１２ごと一体的に回収される。このとき各推進ジャッキ４４は、第２金具４２の第２切欠４１に移動されることで、既設セグメント５３の内径よりも内側に配置された状態となるため、引上げ時に既設セグメント５３と干渉することはない。
【００３２】
なお、以上の実施形態は、本発明を下向き掘削タイプのシールド掘進機に適用したものを説明したが、上向き掘削タイプの掘進機に適用させてもよく、通常の横向き掘削タイプの掘進機に適用してもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機によれば、カッタの駆動機構等を容易に安全に短時間で回収できる。また、各推進ジャッキも駆動部ホルダごと容易に安全に短時間で回収できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の断面図である。
【図２】上記シールド掘進機のカッタ駆動機構の回収作業の様子を示す説明図である。
【図３】図２の続きの回収作業の様子を示す説明図である。
【図４】図１のIV-IV線断面図である。
【図５】図２のV-V線断面図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
２シールドフレーム
４隔壁
５支持軸
６シール
１２駆動部ホルダ
１３駆動軸
１４モータ
２８回転系係脱手段（手段）
３２静止系係脱手段（手段）
３９第１切欠
４０第１金具
４１第２切欠
４２第２金具
４４推進ジャッキ
４５固定手段

Claims

筒状のシールドフレームの前部に設けられた隔壁と、該隔壁の切羽側にシールを介して軸支されたカッタの支持軸と、上記隔壁の坑内側に配置された駆動部ホルダと、該駆動部ホルダに軸支された駆動軸と、該駆動軸と上記支持軸とを係脱する手段と、上記駆動部ホルダと上記隔壁とを係脱する手段とを備え、
上記シールドフレームの内周面に、径方向内側が開放された第１切欠を有する第１金具を設け、上記駆動部ホルダに、上記第１切欠に符合させて径方向外側が開放された第２切欠を有する第２金具を設け、上記第１および第２切欠によって形成される区画に、推進ジャッキを径方向に移動自在に配置し、該推進ジャッキに、当該推進ジャッキを上記第１または第２金具に選択的に固定する固定手段を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
上記シールドフレームが、鉛直に配置され、
上記駆動軸と上記支持軸とを係脱する手段が、上記支持軸に植設されて鉛直方向に延出されたスタッドボルトと、該スタッドボルトが挿通するように上記駆動軸に形成された穴と、該穴を挿通した上記スタッドボルトの先端に螺合されるナットとからなり、
上記駆動部ホルダと上記隔壁とを係脱する手段が、上記隔壁に植設されて鉛直方向に延出されたスタッドボルトと、該スタッドボルトが挿通するように上記駆動部ホルダに形成された穴と、該穴を挿通した上記スタッドボルトの先端に螺合されるナットとからなり、下向き掘削タイプである請求項１に記載のシールド掘進機。