JP4165144B2 - シールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールド掘進機に関し、特に、シールド掘進機の推進用シールドジャッキの改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法でトンネルを構築する際に用いられるシールド掘進機は、土圧式シールド掘進機を始めとして、各種各様のものが提供されており、例えば、特開２０００−３２０２９８号公報には、土圧式シールド掘進機の一例が開示されている。
【０００３】
この種の掘進機は、上記公報に開示されているものも含めて、通常、筒状の掘進機本体と、掘進機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されることで地山を掘削するカッターヘッドと、掘進機本体内に設置され、掘進機本体の後部側に環状に組立てられるセグメントに反力を取って、掘進機本体を推進させるシールドジャッキとを備えている。
【０００４】
このような構成のシールド掘進機においては、本体内に設置されるシールドジャッキは、構築しようとするトンネル径に合わせて、トンネル周方向に沿って、所定の間隔を隔てて複数設置される。
【０００５】
シールド掘進機に用いられるシールドジャッキは、通常、油圧駆動式のものであって、円筒状の本体と、本体内に一部が内蔵された伸縮プランジャとを備えており、大きな推進力を必要とするので、かなり大きな直径のものが用いられている。
【０００６】
一方、シールドジャッキが反力を取るセグメントは、掘削されたトンネル内壁面に沿って、環状に組立てられる。この場合、シールドジャッキ本体の直径と、セグメントの厚みにかなりの差があり、シールドジャッキの軸芯とセグメントの厚み方向の中心との間にかなりの偏心量があって、シールジャッキをそのまま伸長すると、シールドジャッキの一部だけがセグメントに当接することになり、十分な反力を確保することが難しい。
【０００７】
そこで、従来は、シールドジャッキの伸縮プランジャとセグメントとの間にスプレッダー部を介装して、このような問題に対処していた。しかしながら、このような従来のシールド掘進機には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、シールドジャッキの伸縮プランジャとセグメントとの間にスプレッダー部を介装した場合でも、シールドジャッキの伸縮方向の軸心と、セグメントの厚みの中心とが偏心していることには変わりがない。
【０００９】
この場合、セグメントの厚みの中心は、シールドジャッキの軸心に対して、外方に位置しているので、シールドジャッキを伸長させて、セグメントに当接させて、反力を取る場合には、セグメントを外方に押しやる横方向の分力が作用し、このような横方向分力がセグメントの端部に加わると、曲線部の施工中や、高い推力が作用した場合に、セグメントにクラックが発生することがあった。
【００１０】
セグメントにこのようなクラックが発生すると、特に、二次覆工を省略するトンネル工事では、セグメント自体が仕上げ面となるため、その補修に多大な費用や時間がかかる。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、セグメントに加わる横方向分力を緩和，抑制することにより、クラックの発生を低減することができるシールド掘進機を提供することにある。
【００１２】
【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、筒状の掘進機本体と、前記掘進機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されることで地山を掘削するカッターヘッドと、前記掘進機本体内に設置され、前記掘進機本体の後部側に環状に組立てられるセグメントに反力を取って、前記掘進機本体を推進させるシールドジャッキとを備えたシールド掘進機において、前記シールドジャッキの伸縮プランジャの端部に配置され、前記セグメントと当接するスプレッダー部を有し、前記スプレッダー部は、前記伸縮プランジャの端部に固定され、トンネル軸方向の中心軸が、前記シールドジャッキの軸心に対して、外方に並行移動させた位置に偏心していて、前記セグメントの厚み方向の中心にほぼ一致している本体と、前記本体にトンネル径方向にスライド移動自在に支持され、前記伸縮プランジャが伸長した際に、前記セグメントに当接する当接プレートとを有する。
【００１３】
このように構成したシールド掘進機によれば、シールドジャッキの伸縮端に、セグメントと当接するスプレッダー部を配置し、スプレッダー部がセグメントと当接する部位を、トンネル径方向に沿ってスライド移動自在に構成しているので、シールドジャッキの軸心とセグメントの厚み中心との間の偏心によって、セグメントを外方に押しやる横方向分力が作用すると、セグメントと当接する部位が、トンネル径方向に沿ってスライド移動して、横方向分力がセグメントに加わることを緩和，抑制する。
【００１５】
前記本体と前記当接プレートとの間には、滑り部材を介装することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１から図４は、本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示している。同図に示した実施例では、本発明を泥水式シールド掘進機に適用した場合を例示している。
【００１７】
図１に示したシールド掘進機１０は、掘進機本体１２と、カッターヘッド１４と、隔壁１６と、チャンバー１８とを備えている。掘進機本体１２は、両端が開口した円筒状の前胴部１２ａおよび後胴部１２ｂを有していて、前胴部１２ａの後端部と後胴部１２ｂの前端部とが、中折れジャッキ２０を介して連結された、いわゆる中折れ方式になっている。
【００１８】
カッターヘッド１４は、掘進機本体１２の前胴部１２ａの先端側に回転自在に支持されており、厚みのある円盤状の面板１４ａと、この面板１４ａの中心に突設されたセンターカッター１４ｂと、面板１４ａの背面側中心に延設された回転軸１４ｃとを備えている。
【００１９】
面板１４ａの前面には、図示省略の掘削ビットが配置され、掘削ビットの近傍には、スリット状の掘削土砂の取込み用開口部が設けられている。面板１４ａの内部には、径方向に出没するコピーカッタ１４ｆが内蔵されている。コピーカッタ１４ｆは、面板１４ａ内に設けられた図示省略のジャッキにより出没され、突出状態においては、掘進機本体１２の直径よりも大きな径での掘削が可能になる。さらに、面板１４ａの背面側には、チャンバー１８内にあって、掘削土砂を攪拌する攪拌翼１４ｇが複数突設されている。
【００２０】
隔壁１６は、カッターヘッド１４の背面側にあって、チャンバー１８を隔成するものであり、本実施例の場合には、掘進機本体１２と同じ直径の円板状に形成され、掘進機本体１２の前胴部１２ａから所定間隔だけ後方に後退した位置にあって、前胴部１２ａの長手軸と直交するようにして、前胴部１２ａの内周面に外周縁が固設されている。
【００２１】
隔壁１６には、カッターヘッド１４の回転軸１４ｃが回転自在支持され、隔壁１６を貫通した回転軸１４ｃの端部には、カッターヘッド１４の面板１４ａを回転駆動する駆動装置１４ｈが連結されている。
【００２２】
隔壁１６によりカッターヘッド１４の背面側に隔成されたチャンバー１８には、面板１４ａが駆動装置１４ｈにより回転駆動されて、ビットにより掘削された土砂が、開口部を介して内部に取り込まれる。
【００２３】
隔壁１６の上部側には、チャンバー１８内に取込まれた掘削土砂と混合する泥水を供給する送泥管２２が貫通設置され、送泥管２２の先端は、チャンバー１８内に開口している。
【００２４】
また、隔壁１６の下部側には、泥水と掘削土砂との混合物を外部に排出するための排泥管２４が貫通設置され、排泥管２４の先端は、チャンバー１８内に開口していて、この開口が掘削土砂の排出口２６となっている。
【００２５】
掘進機本体１２内には、推進用のシールドジャッキ３０が設けられている。このシールドジャッキ３０は、掘削の進行に伴って、掘進機本体１２の後胴部１２ｂの後端側に順次環状に組み立てられるセグメント３２に反力を取って、掘進機本体１２を推進させる。
【００２６】
以上のような泥水式シールド掘進機としての基本的な構成は、従来のこの種のマシンと同じであるが、本実施例のシールド掘進機１０は、以下に説明する点に顕著な特徴がある。
【００２７】
すなわち、本実施例の場合、各シールドジャッキ３０の伸縮端には、セグメント３２と当接するスプレッダー部５０を配置し、スプレッダー部５０がセグメント３２と当接する部位を、トンネル径方向に沿ってスライド移動自在に構成している。
【００２８】
シールドジャッキ３０は、掘進機本体１２の周方向に沿って所定の間隔を隔てて、複数配設され、各シールドジャッキ３０は、円筒状のジャッキ本体３０ａと、ジャッキ本体３０ａ内に一部が内蔵された伸縮プランジャ３０ｂとを備え、ジャッキ本体３０ａは、フランジ部３０ｃを介して、掘進機本体１２の後胴部１２ａの内面に固設されている。
【００２９】
本実施例の場合、シールドジャッキ３０は、油圧注入により駆動させると、伸縮プランジャ３０ｂが、トンネル軸方向に沿って後方側に伸長するようになっている。
【００３０】
スプレッダー部５０は、伸縮プランジャ３０ｂの端部に固定される本体５０ａと、本体５０ａにトンネル径方向にスライド移動自在に支持され、伸縮プランジャ３０ｂが伸長した際に、セグメント３２に当接する当接プレート５０ｂと、本体５０ａと当接プレート５０ｂとの間に介装された滑り部材５０ｃとを有している。
【００３１】
スプレッダー部５０の本体５０ａは、シールドジャッキ３０の伸縮プランジャ３０ｂの端部に配置され、ピンにより伸縮プランジャ３０ｂに枢着支持されていて、そのトンネル軸方向の中心軸Ｌ１が、シールドジャッキ３０の軸心Ｌ２に対して、外方に並行移動させた位置に偏心している。本体５０ａの中心軸Ｌ１は、セグメント３２の厚み方向の中心Ｌ３とほぼ一致している。
【００３２】
当接プレート５０ｂは、概略長方形の平板から構成されていて、トンネル径方向に配置される幅は、セグメント３２の厚みよりも若干大きくなっていて、幅方向の中心は、本体５０ａの中心軸Ｌ１と一致している。
当接プレート５０ｂの長手方向の端部には、一対の段付き長孔５０ｄが穿設されていて、この段付き長孔５０ｄ内にピン５０ｅを装着することにより、本体５０ａに取り付けられている。
【００３３】
長孔５０ｄは、ピン５０ｅよりも若干大きな幅を有し、トンネル径方向に沿って、所定の長さだけ延設されていて、この構成により、当接プレート５０ｂは、ピン５０ｅが長孔５０ｄ内で移動することにより、トンネル径方向にスライド移動自在になっている。
【００３４】
滑り部材５０ｃは、例えば、多孔質のオイレス部材であって、扁平な平板状のものが複数介装されていて、当接プレート５０ｂが、トンネル径方向にスライド移動することを容易にしている。
【００３５】
さて、以上のように構成したシールド掘進機によれば、シールドジャッキ３０の伸縮端に、セグメント３２と当接するスプレッダー部５０を配置し、スプレッダー部５０がセグメント３２と当接する部位、すなわち、当接プレート５０ｂを、トンネル径方向に沿ってスライド移動自在に構成しているので、シールドジャッキ３０の軸心Ｌ２とセグメント３２の厚み中心Ｌ３との間の偏心によって、セグメント３２を外方に押しやる横方向分力が作用すると、当接プレート５０ｂが、トンネル径方向に沿ってスライド移動して、横方向分力がセグメント３２に加わることを緩和，抑制する。
【００３６】
このようにして、セグメント３２に加わる横方向分力が緩和，抑制されると、曲線部の施工中や、高い推力が作用した場合に、セグメント３２にクラックが発生することを低減することができる。
【００３７】
従って、二次覆工を省略するトンネル工事において、セグメント自体が仕上げ面となる場合でも、クラックの補修に多大な費用や時間がかかることを回避することができる。
【００３８】
なお、上記実施例では、本発明を泥水式シールド掘進機に適用した場合を例示したが、本発明の実施は、この形式に限定されることはなく、他の形式のシールド掘進機にも適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるシールド掘進機によれば、セグメントに加わる横力を抑制することにより、クラックの発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示す全体構成図である。
【図２】図１に示したシールドジャッキの要部拡大図である。
【図３】図２の側面図である。
【図４】図２の正面図である。
【符号の説明】
１０ シールド掘進機
１２ 掘進機本体
１４ カッターヘッド
３０ シールドジャッキ
３０ａ ジャッキ本体
３０ｂ 伸縮プランジャ
３２ セグメント
５０ スプレッダー部
５０ａ 本体
５０ｂ 当接プレート

Claims (2)

1. 筒状の掘進機本体と、
   前記掘進機本体の先端側に回転自在に支持され、回転駆動されることで地山を掘削するカッターヘッドと、
   前記掘進機本体内に設置され、前記掘進機本体の後部側に環状に組立てられるセグメントに反力を取って、前記掘進機本体を推進させるシールドジャッキとを備えたシールド掘進機において、
   前記シールドジャッキの伸縮プランジャの端部に配置され、前記セグメントと当接するスプレッダー部を有し、
   前記スプレッダー部は、前記伸縮プランジャの端部に固定され、トンネル軸方向の中心軸が、前記シールドジャッキの軸心に対して、外方に並行移動させた位置に偏心していて、前記セグメントの厚み方向の中心にほぼ一致している本体と、前記本体にトンネル径方向にスライド移動自在に支持され、前記伸縮プランジャが伸長した際に、前記セグメントに当接する当接プレートとを有することを特徴とするシールド掘進機。
2. 前記本体と前記当接プレートとの間に、滑り部材を介装したことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。

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