JP4371603B2 - Semi shield excavator - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、埋設管を推進させ順次敷設することにより地中管路を形成する推進工法に用いられる掘削機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、推進工法により地中管路を築造するための掘削用推進機として、セミシールド掘削機が知られている。
【0003】
この種従来のセミシールド掘削機を用いて到達立坑まで地中管路を築造するには、掘削機本体の前方に備えたカッタ装置を回転させ、発進立坑内に設置された推進装置により、前記掘削機本体の後方を押圧して地中に貫入し、次いでこの掘削機本体に埋設管を順次連結し推進させて敷設することにより地中管路が築造される。
【0004】
この従来のセミシールド掘削機は、到達立坑に到達した後、その到達立坑より回収される。
【0005】
ところが、この到達立坑を構築するための工事期間は長期に及び、またその労力も多大なものとなる。したがって、コストアップを招くという問題点がある。また、到達立坑が設置できない場合には、高価な掘削機を埋め殺しするなどの措置を取らざるを得ず、やはりコストアップは避けられないという問題点がある。また、掘進が困難な地山状況が発生した場合などに機体を一旦発進立坑側に回収したり、既に敷設された地中管路に機体を再投入したりすることができないという問題点がある。
【0006】
他の従来技術として、特開平11−210375号公報にて開示された掘削用推進機がある。図15(a)に示されるように、この公報に記載の掘削用推進機50は、前後に配される筒状のスキンプレート51,52と、これらスキンプレート51,52内に配備される掘削機本体60と、この掘進機本体60の前部に隔壁盤54を介して回転自在に取り付けられるカッタアーム53とを備えて構成されている。前記各スキンプレート51,52の内面には、複数のリング55,56,57が着脱自在に取り付けられている。また、前記掘進機本体60は、少なくともカッタアーム53と隔壁盤54を除いて人孔(到達立坑)70を通じて取り出せる大きさの部品に分解できる構成とされ、この掘進機本体60は、前記複数のリング55,56,57に着脱自在に取り付けられている。また、前後のスキンプレート51,52を連結するための連結ジャッキ58,58が前方のスキンプレート51の後端に取り付けられたリング56と、後方のスキンプレート52の前端に取り付けられたリング57を跨ぐように着脱自在に取り付けられている。
【0007】
このように構成される従来の掘削用推進機50の回収作業は、次のようにして行われる。すなわち、図15(a)に示されるように、人孔(到達立坑)70に到達した掘削用推進機50の先端部をその人孔(到達立坑)70内に突出させた状態で固定する。次いで、図15(b)に示されるように、カッタアーム53をその人孔(到達立坑)70より回収可能な大きさに溶断するとともに、掘削機本体60を分解する。そして、カッタアーム53、ギヤボックス61、減速機62、電動機63、排出管64,65、連結ジャッキ58、金かご66等をその人孔(到達立坑)70内から順次回収する。
【0008】
この従来の掘削用推進機50によれば、人孔(到達立坑)70の前に回収用立坑を築造することなくその人孔(到達立坑)70より機体の大部分を再使用可能な状態で回収することができるので、工事期間の短縮とコストダウンとを図ることができるという利点を有しているということが当該公報に記載されている。
【0009】
しかし、この従来の掘削用推進機50においても、機体を回収するに際して人孔(到達立坑)70が必要であることには変わりなく、前述した従来技術と同様の問題点を有している。また、機体を回収する際には、前述したようにカッタアームを溶断したり、機体を分解したりしなければならず、一方、機体を再使用する際には、カッタアームや機体構成部品を組み付けなければならないため、面倒であり効率が悪いという問題点がある。
【0010】
更に他の従来技術として、本出願人が既に提案した特開2000−303779号公報にて開示された小口径推進機がある。この従来の小口径推進機100は、図16に示されるように、埋設管150の外径と略同一外径を有してその埋設管150の先端に接続される外筒101と、この外筒101に後胴102bが内挿され、連結・分離機構130を有する先導管102と、この先導管102の前部に回転自在に取り付けられ、拡縮機構120を有するカッタヘッド105とを備えて構成されている。前記連結・分離機構130は、前記外筒101の後部内周に固着された係合溝132を有する係合部材133と、前記後胴102bの後部に装着され半径方向に拡縮される推進力伝達部材130a,130bとを備え、これら推進力伝達部材130a,130bを拡径させて前記係合部材133の係合溝132に係合させることにより、前記外筒101と前記先導管102とが連結され、それら推進力伝達部材130a,130bを縮径させてその係合を解除することにより、前記外筒101と前記先導管102とがフリーな状態となるように構成されている。また、前記拡縮機構120は、カッタヘッド105の中心部に固着されるシャフト部材121にトンネル軸方向に摺動自在なスライドケース122が嵌合されるとともに、このスライドケース122にリンク部材123を介してディスクカッタ124が連結され、そのスライドケース122をスクリュー軸125によりトンネル軸方向へ摺動させることでそのディスクカッタ124が拡縮されるように構成されている。
【0011】
このように構成される従来の小口径掘進機100においては、前記拡縮機構120によりカッタヘッド105の外径を埋設管150の外径と略同一径となるように拡径させるとともに、前記連結・分離機構130により先導管102と外筒101とを連結させ、その外筒101に推進力を付与することにより先導管102に推進力が伝達され、その外筒101の後方に埋設管150を順次連結していって所定本数の埋設管150の敷設が行われる。一方、この埋設管150の敷設作業の終了後、もしくは埋設管150の敷設作業を中断して先導管102を引き戻す場合には、前記拡縮機構120によりカッタヘッド105の外径を埋設管150の内径より小さくなるように縮小させるとともに、前記連結・分離機構130により先導管102と外筒101との連結を解除させた後、その先導管102に引戻し力が付与されると、その先導管102が外筒101および埋設管150に干渉することなくそれら外筒101および埋設管150を通って発進立坑側に回収される。他方、カッタヘッド105が縮径状態とされた先導管102を既に敷設された埋設管150を通して外筒101に内挿し前記連結・分離機構130によりその先導管102とその外筒101とを連結するとともに、前記拡縮機構120によりカッタヘッド105の拡径を行なった後、その先導管102に推進力を付与させると、再び埋設管150の敷設作業を行なうことができる。なお、推進中における方向修正は、先導管102の前胴102aと後胴102bとの接続部に設けられた屈曲部104の揺動操作により行われる。
【0012】
この従来の小口径掘進機100によれば、埋設管150の敷設後に、先導管102を再使用可能な状態でその埋設管150内を通過させて発進立坑側に容易に回収することができるとともに、一旦発進立坑側に回収された先導管102を再度埋設管150内に投入して容易に再掘進させることができるという利点を有している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特開2000−303779号公報に示される構造は、小口径推進機に比べて大径であり、構造も異なるセミシールド掘削機にそのまま適用することは困難である。その理由の一つとして、この特開2000−303779号公報に示される構造においては、屈曲部104を有する先導管102を埋設管150の前端より突出して取り付けているが、先導管102本体部分と埋設管150とでは外径に差があり、カッタヘッド105から埋設管150にいたるまでの先導管102本体部の外周部には、地山との間に空隙が生じ、掘削径が小さい場合にはそれほど問題とならないこの空隙も、径が大きくなるにつれて、地山の陥没等の問題を引き起こす要因となるからである。なお、屈曲部104を持たなければ機長が短くなり、今述べた問題点を多少なりとも緩和できるが、当然ながらその場合には推進方向を修正することはできないこととなってしまう。さらに、この特開2000−30779号公報に示される先導管102は、ある特定の管径にのみ適用可能なものであり、管径が異なる工事が発生する場合には、それにあわせて別のサイズの先導管102を使用する必要があるという問題点がある。
【0014】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、到達立坑がなくても、敷設された埋設管内を通して容易かつ再使用可能な状態で機体を発進立坑側へ回収することができるとともに、一旦発進立坑側に回収された機体を再度埋設管内に再投入して容易に再掘進させることができ、また異なる埋設管径に適用可能な汎用性を有し、正確でスムーズな方向修正が可能とされるセミシールド掘削機を提供することを目的とするものである。
【0015】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、第1発明によるセミシールド掘削機は、
埋設管を推進させ順次敷設することにより地中管路を形成する推進工法に用いられるセミシールド掘削機であって、
前記埋設管に内挿されその埋設管の先端部に配される掘削機本体と、この掘削機本体の前部に支承され回転駆動されるカッタヘッドと、前記掘削機本体に円周方向に沿って複数基配設されるグリッパ機構とを備え、
前記カッタヘッドは、その外径を前記埋設管の外径と略同一径となるように拡大させるとともに、その外径を前記埋設管の内径よりも小さくなるように縮小させる拡縮手段を有し、前記グリッパ機構は、前記埋設管の内面と係合するシューを有し、このグリッパ機構の拡径・縮径動作により前記シューがその埋設管の内面に圧着・解放自在とされる構成であることを特徴とするものである。
【0016】
本発明によれば、前記カッタヘッドが前記拡縮手段により前記埋設管の外径と略同一径とされ、かつ前記グリッパ機構の拡径動作により前記シューがその埋設管の内面に圧着されて前記掘削機本体がその埋設管に固定された状態とされたうえでその埋設管が推進されると、その埋設管の外径と略同一径の掘削が行われることとなり、埋設管の敷設作業がスムーズに行われるという効果を奏する。また、前記カッタヘッドが前記拡縮手段により前記埋設管内径よりも小さい径とされ、かつ前記各グリッパ機構の縮径動作により前記シューが前記埋設管内面から解放されて前記掘削機本体がフリーな状態とされた後、この掘削機本体に発進立坑側に向けて引戻し力が付与されると、機体はその埋設管内を通して発進立坑側に引き戻されるので、機体の回収用立坑を構築する必要もなく、また埋設管の敷設場所の事情等で到達立坑が構築できない場合やそもそも到達立坑がない場合、既設構造物に接合するような場合、あるいは掘進が困難な地山状況が発生した場合であっても、機体を容易かつ再使用可能な状態で発進立坑側に回収することができ、工事期間の短縮やコストダウンを図ることができる。なお、一旦発進立坑側に回収された機体に前記引戻し力とは逆の押込み力が付与されてその機体が前記埋設管の先端の所定位置に配されるとともに、前記カッタヘッドが前記拡縮手段によりその埋設管の外径と略同一径とされ、かつ前記各グリッパ機構の拡径動作により前記シューが前記埋設管の内面に圧着されて前記掘削機本体が固定されることで容易に再掘進させることができる。
【0017】
また、本発明によれば、前記カッタヘッドが前記拡縮手段によりその外径が拡縮可能とされ、前記各グリッパ機構の拡径・縮径動作により前記シューを介して前記掘削機本体が前記埋設管に固定またはフリーな状態とされるので、異なる埋設管径に適合できる汎用性を得ることができるという効果を奏する。また、前記各グリッパ機構の拡径・縮径動作を制御することにより、前記掘削機本体を介して前記カッタヘッドの向き、あるいは上下左右斜め方向の位置が制御されるので、掘進方向の修正が可能とされ、しかも掘進時において最先端部に配されることとなるそのカッタヘッドによる方向修正であるため、その応答性も良く正確でスムーズな方向修正を図ることができる。また、前記カッタヘッドによる掘削後、地山と機体との間に不要な空隙が生じることがないため、地山の陥没等の問題を引き起こすこともない。さらに、前記埋設管を掘削機の胴部(スキンプレート)として用いるシンプルな構造のため、機体の製作コストを低減することができる。
【0018】
前記第1発明において、前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させる移動手段を有するのが好ましい(第2発明)。このようにすれば、前記グリッパ機構の拡径動作により前記シューを前記埋設管の内面に圧着させると、前記移動手段により前記掘削機本体をその埋設管に対して前進または後進させることができ、言い換えれば前記カッタヘッドをその埋設管に対して前進または後進させることができる。したがって、既設構造物などへの接合に本掘削機を使用する場合には、埋設管を既設構造物に当接するまで押し込むことができ、接合が容易に行なえるという効果を奏する。また、万一、前記第1発明において説明した推進方向の修正がスムーズに行なえない状況が生じた場合には、前述したように前記各グリッパ機構の拡径・縮径動作の制御による前記カッタヘッドの向き、あるいは上下左右斜め方向の位置を制御しつつ、前記移動手段によりそのカッタヘッドを前後進させて予め所望の方向に向けて掘削し、次いでその掘削した所に埋設管を追従させることにより、より容易かつ正確に方向修正を行うことができる。また、前記カッタヘッドを前記移動手段により前進させてそのカッタヘッドの後端と前記埋設管の先端との間に開口部が形成されるようにされると、そのカッタヘッド外周部で圧密状態とされがちな掘削ズリをその開口部を通じて排土させることができ、そのカッタヘッドの外周部の摩耗を防止することができる。一方、この状態からそのカッタヘッドを前記移動手段により後進させてそのカッタヘッドの後端と前記埋設管の先端との間を閉じれば、長期停止時における切羽の崩落を防止することができる。
【0019】
前記第1発明または第2発明において、前記複数基配設されるグリッパ機構は、グループ単位で前記掘削機本体を保持することが可能な、すくなくとも2つのグループからなるのが好ましい(第3発明)。このようにすれば、前記グループ単位で前記掘削機本体を交互に保持させつつ、前記移動手段との協動により機体を前記埋設管の軸方向に沿って自走により移動させることができる。
【0020】
前記第3発明において、前記グリッパ機構は、前記シューを前記埋設管の内面に圧着・解放させるためのサポートジャッキと、前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させるためのスラストジャッキとを備えて構成され、前記移動手段は、前記サポートジャッキと前記スラストジャッキとの協動により前記掘削機本体と前記シューとを相対移動させるものであるのが好ましい(第4発明)。このようにすれば、前記カッタヘッドを縮径させてそのカッタヘッドの外径を前記埋設管の内径よりも小径とした後に、前記グループのうち、一方のグループにおけるグリッパ機構の前記サポートジャッキを収縮させて、このグループにおけるグリッパ機構のシューと前記埋設管との圧着を解放させるとともに、このグループにおけるグリッパ機構の前記サポートジャッキと前記スラストジャッキとを同調させながら伸長させてそのシューを後方へ移動させた後、そのサポートジャッキを伸長させてそのシューを前記埋設管の内面に圧着させて前記掘削機本体を保持することができる。同様にして、前記グループのうち、他のグループにおけるグリッパ機構のシューを後方へ移動させた後、そのシューを前記埋設管の内面に圧着させて前記掘削機本体を保持することができる。次いで、両グループにおけるグリッパ機構の前記サポートジャッキと前記スラストジャッキとを同調させながら収縮させることにより、前記掘削機本体を後方へ移動させることができる。したがって、このような動作を繰り返すことで機体を自走させて発進立坑側に回収することができる。また、今述べた自走動作において、それぞれのグループの各シューの移動方向を前方とし、両グループにおけるグリッパ機構の前記サポートジャッキと前記スラストジャッキとを同調させながら伸長させるものとすると、機体を自走させて埋設管先端に配することも可能となる。
【0021】
前記第2発明において、前記掘削機本体は、前記埋設管の軸方向に沿って延びるメインビームを有してなり、このメインビームに、このメインビームに対して摺動自在となる摺動フレームを装着し、一端が前記摺動フレームに取り付けられて前記シューを前記埋設管の内面に圧着・解放させるためのサポートジャッキおよび平行リンクと、前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させるためのスラストジャッキとを有し、前記グリッパ機構は、前記サポートジャッキと前記平行リンクとを備えて構成され、前記移動手段は、前記スラストジャッキの伸縮動作により前記掘削機本体と前記シューとを相対移動させるものであるのが好ましい(第5発明)。このようにすれば、前記スラストジャッキと前記サポートジャッキとを同調させて動かすことなく、前記スラストジャッキのみを動かすことで、前記掘削機本体および前記カッタヘッドを前記埋設管の軸方向に沿って前後進させることができるので、各ジャッキの制御を非常に容易かつ単純なものにすることができる。
【0022】
前記各発明において、前記掘削機本体の前部に、その掘削機本体の外周部と前記埋設管の内面との間をシールする膨張・収縮自在なシール手段が設けられるのが好ましい(第6発明)。このようにすれば、前記掘削機本体の挙動に追従して前記シール手段が膨張・収縮されるので、その掘削機本体外周部と埋設管内面との間が確実にシールされるとともに、自走によりまたは引戻し力を付与して機体を回収する際においても、シールが破損することがないという効果を奏する。また、このシールによれば、前記埋設管と前記掘削機との間の一定量の相対的な動きを許容することとなるため、前述のグリッパ機構による方向修正動作がスムーズなものとなる。
【0023】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるセミシールド掘削機の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【0024】
図1には、本発明の第1の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面概略構成図が示されている。また、図2には、図1におけるP方向から見た図が示されている。
【0025】
本実施形態のセミシールド掘削機1は、埋設管15に内挿され、その埋設管15の先端部に配される掘削機本体2と、この掘削機本体2の前部に支承され回転駆動される拡径・縮径可能なカッタヘッド3と、前記掘削機本体2を埋設管15内に固定・保持するために円周方向に沿って複数基配設されるグリッパ31,32,41,42(本発明におけるグリッパ機構に相当する。)と、図示されない発進立坑内に配置され、埋設管15を推進させて前記グリッパ31,32,41,42を介して掘削機本体2に推進力を付与する推進装置(図示せず)とを備えて構成されている。なお、前記埋設管15としては、鋼管が使用されている。
【0026】
前記掘削機本体2は、略矩形筒状断面を有し埋設管15の軸線に沿って後方(図1において右方)に延びるメインビーム4と、このメインビーム4の前端部に固着され、カッタヘッド3を回転可能に支持するカッタヘッドサポート5と、送・排泥管を有してなり、掘削した土砂等を後流側に排出する排土装置(図示省略)とを備えて構成されている。
【0027】
前記掘削機本体2の前部にはシール手段6が設けられ、その掘削機本体2の外周部と埋設管15内面との間を密閉して後方への水、土砂等の流入が防止されている。すなわち、前記カッタヘッドサポート5には埋設管15の内部を仕切るような隔壁7が設けられており、この隔壁7の外周に固着される円筒状の外周リング8に固着されるシール部材9によってその外周リング8と埋設管15との隙間を密閉し、後方への水、土砂等の流入を阻止するようにされている。ここで、前記シール部材9は、膨張・収縮自在なゴム性のチューブ式止水シールが採用されており、掘削機本体2の挙動に追従して確実にシールできるようにされている。
【0028】
前記カッタヘッド3は、正面視略十字状とされ、中心部から半径方向に延びる各カッタヘッドスポーク3dの外周にリング状部材(図示省略)が固着されてなり、カッタヘッドサポート5に装着されたカッタヘッド駆動装置(図示省略)によって駆動され、前記掘削機本体2に対して回転できるようにされている。このカッタヘッド3の前面には、複数の掘削刃3cが設けられており、地山の掘削に供するようにされている。また、前記各カッタヘッドスポーク3dの外周部には、カッタヘッド3の外径を拡縮させるための拡縮機構3a(本発明の拡縮手段に対応する)が設けられている。この拡縮機構3aは、余掘を行うためのオーバカッタ3bと、このオーバカッタ3bを駆動するためのジャッキ(図示省略)とを備えてなり、このジャッキの伸縮によりオーバカッタ3bがカッタヘッドスポーク3dの外周部から半径方向に出没されるように構成されている。そして、このカッタヘッド3においては、そのオーバカッタ3bを突出させた拡径状態では埋設管15の外径と略同一径となるようにされ、そのオーバカッタ3bを格納した縮径状態ではカッタヘッド3の外径が埋設管15の内径よりも小さくなるようにされている。こうして、カッタヘッド3を拡径状態にすることにより、埋設管15の外径と略同一径の掘削ができるようにされるとともに、カッタヘッド3を縮径状態にすることにより、カッタヘッド3を埋設管15内を通過させることができるようにされている。
【0029】
前記複数のグリッパ31,32,41,42は、それぞれが推進方向である前後方向において略同一位置となるように、また円周方向において等間隔となるように、メインビーム4の後方に装着されている。これらグリッパ31,32,41,42は、グループ単位でセミシールド掘削機1全体を埋設管15に対して保持することができるように、第1グリッパ群30と第2グリッパ群40とにグループ分けされている。
【0030】
前記第1グリッパ群30は、図2においてメインビーム4の上側に配置されるグリッパ(以下、「上グリッパ」と称する。)31と、この上グリッパ31と対称位置でメインビーム4の下側に配置されるグリッパ(以下、「下グリッパ」と称する。)32とから構成されている。
【0031】
前記上グリッパ31は、埋設管15の内面に係合する湾曲面を有してなるシュー33と、このシュー33に主として半径方向の推力を付与する4本のサポートジャッキ34と、前記シュー33に主として推進方向である前後方向の推力を付与する2本のスラストジャッキ35とを備えて構成されている。この上グリッパ31において、前記シュー33の背面と前記メインビーム4の後部とは、平行リンク機構を形成するように前記4本のサポートジャッキ34で連結されており、これらサポートジャッキ34は、後方(図1において右方)に傾倒された2列のサポートジャッキ34が平行となるように、また図2に示されるように後方より見てサポートジャッキ34が並んで2列となるようにそれぞれ配置されている。こうして、前記シュー33が半径方向に拡縮できるようにされるとともに、前記シュー33がメインビーム4に対して前後方向(推進方向)に往復運動できるようにされている。
【0032】
また、前記シュー33の前端部と前記隔壁7の背面とは、前記2本のスラストジャッキ35で連結されており、これらスラストジャッキ35は、図2において略ハの字状配置、言い換えれば各伸縮方向の延長線上で十字交差するラチス配置とされている。こうして、これらスラストジャッキ35の伸縮により前記シュー33がメインビーム4(掘削機本体2)に対して前後方向(推進方向)に往復駆動されるとともに、これらスラストジャッキ35を介して掘削トルクの反力をシュー33に伝達し、安定した掘削作業が行われるようにされている。
【0033】
前記上グリッパ31においては、各サポートジャッキ34と各スラストジャッキ35との同調、すなわち4本のサポートジャッキ34と2本のスラストジャッキ35とを適宜同調させて伸縮させる動作により、シュー33をメインビーム4(掘削機本体2)に対して前後に移動させたり(本発明における移動手段に相当する。)、シュー33を半径方向に移動させそのシュー33を埋設管15内面に圧着・解放させたりできるようにされている。
【0034】
前記下グリッパ32は、前記上グリッパ31と同構造とされ、前述したようにこの上グリッパ31と対称位置でメインビーム4の下側に配置されている。
【0035】
前記第2グリッパ群40は、図2においてメインビーム4の左側に配置されるグリッパ(以下、「左グリッパ」と称する。)41と、この左グリッパ41と対称位置でメインビーム4の右側に配置されるグリッパ(以下、「右グリッパ」と称する。)42とから構成されている。
【0036】
前記左グリッパ41および前記右グリッパ42は、いずれも、埋設管15の内面に係合する湾曲面を有してなるシュー43と、このシュー43に主として半径方向の推力を付与する4本のサポートジャッキ44と、前記シュー43に主として推進方向である前後方向の推力を付与する2本のスラストジャッキ45とを備え、前記上グリッパ31と同様な構造とされており、4本のサポートジャッキ44と2本のスラストジャッキ45とを適宜同調させて伸縮させることにより、シュー43をメインビーム4(掘削機本体2)に対して前後に移動させたり(本発明における移動手段に相当する。)、シュー43を半径方向に移動させそのシュー43を埋設管15内面に圧着・解放させたりできるようにされている。
【0037】
図3には、本実施形態に係るセミシールド掘削機のカッタヘッドの前後進操作を説明するための図が示されている。また、図4には、カッタヘッドの首振り動作を説明するための図が、図5には、カッタヘッドのオフセット操作を説明するための図がそれぞれ示されている。
【0038】
本実施形態のセミシールド掘削機1においては、上下左右のグリッパ31,32,41,42における各スラストジャッキ35,45並びに各サポートジャッキ34、44が互いに同調して動くようにそれら各ジャッキの伸び代が制御される構成とされており、例えば、図3に示されるように、掘削機本体2を上下左右のグリッパ31,32,41,42で埋設管15に保持しつつ、各スラストジャッキ35,45の伸縮動作に同調させて各サポートジャッキ34、44を伸縮させることにより、カッタヘッド3を前進または後進させる前後進操作が行われるように構成されている。なお、この前後進操作により、カッタヘッド3を既設構造物の直前で停止させたまま、埋設管15をその既設構造物に当接するまで押し込むことができ、接合が容易に行なえるという効果を奏する。
【0039】
また、図4に示されるように、掘削機本体2を上下左右のグリッパ31,32,41,42で埋設管15に保持しつつ、各サポートジャッキ34、44の伸縮操作によってシール手段6が設けられている掘削機本体2の前部を支点としてメインビーム4の後部が上下左右斜めに揺動されるように操作し、この揺動操作に伴う掘削機本体2の挙動を許容するように、かつカッタヘッド3と埋設管15とが干渉しないようにして各スラストジャッキ35,45を伸縮させることにより、カッタヘッドサポート5の略中心部周りにカッタヘッド3が上下左右斜めに首振りされ(本実施形態においては、首振り角度θ=1°程度とされている。)、カッタヘッド3の前面を所望の方向に向ける首振り操作が行われるように構成されている。
【0040】
さらに、図5に示されるように、掘削機本体2を上下左右のグリッパ31,32,41,42で埋設管15に保持しつつ、各サポートジャッキ34、44の伸縮操作によって掘削機本体2を埋設管15の軸線に対して平行に移動させ、この平行移動操作に伴う掘削機本体2の挙動を許容するように、かつカッタヘッド3と埋設管15とが干渉しないようにして各スラストジャッキ35,45を伸縮させることにより、埋設管15の軸線に対してカッタヘッド3の軸線を上下左右斜めに移動させ、カッタヘッド3を所望の方向に偏心させるオフセット操作が行われるように構成されている。
【0041】
このように構成されるセミシールド掘削機1を用いて埋設管15を敷設するには、まず埋設管15の内径よりも小さくなるように上下左右のグリッパ31,32,41,42を縮径する。次いで、カッタヘッド3の前面が埋設管15の先端から所定量突出する位置までセミシールド掘削機1を埋設管15の先端から挿入する。次いで、埋設管15の外径と略同一径となるまでオーバカッタ3bを突出させてカッタヘッド3を拡径するとともに、埋設管15の内面を圧着するように上下左右のグリッパを拡径してそれらグリッパ31,32,41,42により掘削機本体2を埋設管15に固定・保持する。そして、カッタヘッド3を回転させて地山の掘削を行うとともに、発進立坑内に設置された推進装置(図示省略)によりその埋設管15の後端部を押圧し、この埋設管15を地山に貫入する。こうして、掘進作業が行われ、以後、新たな埋設管を順次連結し前記掘進作業を繰り返して所定本数の埋設管の敷設が行われる。なお、前記掘進作業中、カッタヘッド3により掘削された掘削ズリ等は、図示されない排土装置により後流側へと排出される。
【0042】
前記掘進作業中においては、前述したカッタヘッド3の前後進操作により、カッタヘッド3の後端と埋設管15の先端との間に開口部が形成されるようにして掘削を行うのが好適な態様である。こうすると、カッタヘッド3の外周部で圧密状態とされがちな掘削ズリをその開口部を通じて排土させることができ、カッタヘッド3の外周部の摩耗を防止することができる。なお、掘進作業を長期間停止する際には、前記開口部を閉じれば、切羽の崩落を防止することができる。
【0043】
また、前記掘進作業中において掘進方向の修正を行う際には、前述したカッタヘッド3の首振り操作により、カッタヘッド3を所望の方向に向けた状態として埋設管15を推進させる。これにより、カッタヘッド3によってその所望の方向に向けて掘削が行われることとなり、埋設管15がその掘削方向に導かれ、後続する埋設管も追随してその方向に導かれて方向修正が行われる。このように、埋設管15の先端から突出するカッタヘッド3を首振り操作することにより方向修正が行われるため、方向修正の応答性が良く、またスムーズに方向修正が行われるという効果を奏する。
【0044】
この方向修正方法でスムーズな方向修正が行い難い場合には、埋設管15の推進を一旦停止させ、前述したカッタヘッド3の首振り操作によりカッタヘッド3を所望の方向に向けた状態で前述したようにそのカッタヘッド3を前後進操作して、そのカッタヘッド3の前方に所望の方向に沿った部分掘削路を形成する。次いで、埋設管15の推進動作を行うと、その埋設管15はその部分掘削路に導かれて貫入される。以下、この作業を繰り返すことにより、掘進方向の修正が行われる。このように、所望の掘進方向に向けて予め掘削した部分掘削路を形成し、この部分掘削路に埋設管を貫入して方向修正が行われるので、より確実でスムーズに方向修正を行うことができる。
【0045】
このセミシールド掘削機1における他の方向修正方法としては、前述したカッタヘッド3のオフセット操作により、カッタヘッド3を所望の方向に偏心させて推進させるという方法がある。この方向修正方法によれば、その偏心させた方向に向けて掘削が行われることとなり、セミシールド掘削機1に連結された埋設管15がその掘削方向に導かれ、後続する埋設管も追随してその方向に導かれて方向修正が行われることとなる。このように埋設管15の先頭に位置するカッタヘッド3をその埋設管15の軸線に対して偏心させることにより方向修正が行われるため、前述したカッタヘッド3の首振り操作による方向修正方法と同様に、方向修正の応答性が良く、またスムーズに方向修正が行われるという効果を奏する。
【0046】
この他の方向修正方法でスムーズに方向修正を行い難い場合には、埋設管15の推進を一旦停止させ、前述したカッタヘッド3のオフセット操作によりカッタヘッド3を所望の方向に偏心させた状態で前述したようにそのカッタヘッド3の前後進操作を行い、そのカッタヘッド3の前方に所望の方向に沿った部分掘削路を形成する。次いで、埋設管15の推進動作を行うと、その埋設管15はその部分掘削路に導かれて貫入される。以下、この作業を繰り返すことにより、掘進方向の修正が行われる。このように、所望の掘進方向に向けて予め掘削した部分掘削路を形成し、その部分掘削路に埋設管を貫入して方向修正が行われるので、より確実でスムーズに方向修正を行うことができる。
【0047】
前述した埋設管15の敷設作業が終了しセミシールド掘削機1を発進立坑側に回収する際、もしくは埋設管15の敷設作業を中断してセミシールド掘削機1を発進立坑側に回収する際には、カッタヘッド3から突出させているオーバカッタ3bを半径方向中心側に引っ込ませてカッタヘッド3の外径を埋設管15の内径よりも小さい径とする。次いで、上下左右のグリッパ31,32,41,42を縮径して埋設管15との圧着を解放する。この後、掘削機本体2に引戻し力を付与すると、セミシールド掘削機1は、後方へ引き戻され、発進立坑にて回収される。
【0048】
本実施形態においては、前述したような回収方法以外にも、セミシールド掘削機1を自走させ、このセミシールド掘削機1を発進立坑にて回収するという自走による回収方法がある。次に、この自走による回収方法について説明する。
【0049】
図6には、本実施形態のセミシールド掘削機1の自走動作を説明するための図が示されている。
【0050】
まず、(A)図6(a)に示されるように、カッタヘッド3から突出させているオーバカッタ3bを半径方向中心側に引っ込ませてカッタヘッド3の外径が埋設管15の内径より小さくなるように縮小する。次いで、(B)図6(b)に示されるように、左右のグリッパ41,42を縮径し、各シュー43と埋設管15との圧着を解放して各シュー43を後方へ位置を移動させる。移動後、再びそれら左右のグリッパ41,42の各シュー43を埋設管15の内面に押しつけて圧着する。次いで、(C)図6(c)に示されるように、上下のグリッパ31,32を縮径し、各シュー33と埋設管15との圧着を解放して各シュー33を後方へ位置を移動させる。移動後、再びそれらグリッパ31,32の各シュー33を埋設管15の内面に押し付けて圧着する。そして、(D)図6(d)に示されるように、各スラストジャッキ35,45の収縮動作で掘削機本体2を後方へ移動させる。以降、(B)〜(D)を繰り返すことでセミシールド掘削機1を発進立坑まで自走させ、このセミシールド掘削機1を発進立坑にて回収する。なお、今述べた自走動作において、各シュー33,43の移動方向を前方とし、サポートジャッキ34,44とスラストジャッキ35,45とを同調させながら伸長させるものとすると、機体を自走させて埋設管15の先端に配することも可能となる。
【0051】
前述したような各回収方法にて回収されたセミシールド掘削機1を再投入させて掘進を再開する場合、または既に敷設された埋設管にセミシールド掘削機1を投入させて掘進を行う場合には、カッタヘッド3および上下左右のグリッパ31,32,41,42を縮径状態とし、掘削機本体2に押込み力を付与するか、もしくはセミシールド掘削機1を自走させて、セミシールド掘削機1を埋設管15の先端部の所定位置に配し、それら上下左右のグリッパ31,32,41,42を拡径させて掘削機本体2を埋設管15に固定保持させる。そして、発進立坑に配置された推進装置(図示省略)で埋設管15を推進させることにより、再び敷設作業を行うことができる。
【0052】
本実施形態によれば、カッタヘッド3により埋設管15の外径と略同一径の掘削が行われるため、埋設管15をスムーズに推進させることができるという効果を奏する。また、到達立坑が無くてもセミシールド掘削機1を再使用可能な状態で容易に発進立坑側に回収することができる。また、カッタヘッド3が拡縮機構3aによりその外径が拡縮可能とされ、上下左右のグリッパ31,32,41,42の拡径・縮径動作により各シュー33,43を介して掘削機本体2が埋設管15に固定またはフリーな状態とされるので、異なる埋設管径に適合できる汎用性を得ることができるという効果を奏する。なお、膨張・収縮自在なシール部材9によっても、なお追従できないような程度の径の変更に対しては、隔壁7やシール部材9等、わずかな部分に改造を加えることにより対応することができる。
【0053】
次に、本発明によるセミシールド掘削機の第2の実施形態につき、図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と共通する部分については図に同一符号を付し、その詳細な説明を省略することとする。
【0054】
図7には、本発明の第2の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面概略構成図が示されている。また、図8には、図7(a)におけるQ方向から見た図が示されている。
【0055】
本実施形態のセミシールド掘削機1Aは、先の第1の実施形態におけるメインビーム4よりも埋設管15の軸線方向に短くされたメインビーム4Aが採用され、これに伴い、上下左右のグリッパ31A,32A,41A,42Aにおける各スラストジャッキ35A,45Aが隔壁7またはカッタヘッドサポート5から各シュー33A,43Aの背面後方に連結されるとともに、左右の各スラストジャッキ45Aのみがラチス配置される構成とされる以外は先の第1の実施形態と同構成とされている。
【0056】
このように構成される本実施形態のセミシールド掘削機1Aによれば、前記第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができるうえ、機長を短くでき、コンパクト化が図れるという効果を奏する。
【0057】
次に、本発明による第3の実施形態について説明する。なお、本実施形態において、第1の実施形態と共通する部分については図に同一符号を付し、その詳細な説明を省略することとする。
【0058】
図9には、本発明の第3の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面構成図が示されている。また、図10には、図9におけるR方向から見た図が示されている。
【0059】
本実施形態のセミシールド掘削機1Bにおいては、掘削機本体2Bにおけるカッタヘッドサポート5から埋設管15の軸線に沿って後方(図9において右方)に延び、推進方向である前後方向において短くなる四角筒状のメインビーム4Bの外周に、このメインビーム4Bと相似状でやや大きい摺動フレーム22を備え、そのメインビーム4Bの外周とその摺動フレーム22との間に摺動用プレート23が介挿されて、摺動フレーム22がメインビーム4Bに対して摺動自在となるように構成されている。
【0060】
前記摺動フレーム22には、複数のグリッパ31B,32B,41B,42Bが装着されており、これらグリッパ31B,32B,41B,42Bは、推進方向である前後方向において略同一位置となるように、また円周方向において等間隔となるように図10において上下左右にそれぞれ配置されている。
【0061】
前記複数のグリッパ31B,32B,41B,42Bの内、前記摺動フレーム22の上下に配されるグリッパ31B,32Bは、それぞれ埋設管15の内面に係合する湾曲面を有してなるシュー33Bと、このシュー33Bに半径方向の推力を付与する2本のサポートジャッキ34Bと、掘削機本体2Bに推進方向である前後方向の推力を付与する2本のスラストジャッキ35Bと、前記摺動フレーム22における前部の左右それぞれと後部の左右それぞれとから前記シュー33Bの背面に連結される4本のリンク36をと備えて構成されている。
【0062】
また、前記複数のグリッパ31B,32B,41B,42Bの内、前記摺動フレーム22の左右に配されるグリッパ41B,42Bも前記上下に配されるグリッパ31B,32Bと同構造とされ、それぞれ埋設管15の内面に係合する湾曲面を有してなるシュー43Bと、このシュー43Bに半径方向の推力を付与する2本のサポートジャッキ44Bと、掘削機本体2Bに推進方向である前後方向の推力を付与する2本のスラストジャッキ45Bと、前記摺動フレーム22における前部の左右それぞれと後部の左右それぞれとから前記シュー43Bの背面に連結される4本のリンク46とを備えて構成されている。
【0063】
前記サポートジャッキ34B,44Bは、それぞれ摺動フレームの後端部から各シュー33B,43Bの中央よりやや前方に向けて傾倒させた状態で取り付けられている。こうして、これらサポートジャッキ34B,44Bの伸縮により各シュー33B,43Bが半径方向に拡縮されることとなる。また、各シュー33B,43Bの後端部と前記隔壁7の背面とは、前記各スラストジャッキ35B,45Bで連結されており、これらスラストジャッキ35B,45Bは、前記各サポートジャッキ34B,44Bおよび各リンク36,46の外側に位置するように、また図10において略ハの字状配置、言い換えれば各伸縮方向の延長線上で十字交差するラチス配置とされている。こうして、機長短縮に寄与するとともに、これらスラストジャッキ35B,45Bを介して掘削トルクの反力をシュー33B,43Bに伝達し、安定した掘削作業が行われるようにされている。
【0064】
こうして、上下左右のグリッパ31B,32B,41B,42Bにおける各シュー33B,43Bを埋設管15の内面に圧着させ、それらグリッパ31B,32B,41B,42Bで摺動フレーム22を介して掘削機本体2Bを埋設管15に固定・保持した状態において、各スラストジャッキ35B,45Bを一斉に伸縮させると、掘削機本体2Bが摺動フレーム22を介して前後に摺動され、カッタヘッド3を前後に動かすことができるようにされている。また、この前後動操作を行う際、各スラストジャッキ35B,45Bと各サポートジャッキ34B,44Bとを同調させる必要がなく、各スラストジャッキ35B,45Bのみ伸縮させることで、掘削機本体2Bおよびカッタヘッド3を前後に移動させることができるので、先の第1および第2の実施形態と比較して制御の簡素化が図られている。
【0065】
また、先の第1および第2の実施形態と同様に、掘削機本体2Bを上下左右のグリッパ31B,32B,41B,42Bで埋設管15に保持しつつ、各サポートジャッキ34B,44Bの伸縮操作によって掘削機本体2Bを埋設管15の軸線に対して平行に移動させることで、カッタヘッド3の軸線を埋設管15の軸線に対して上下左右に平行移動させ、カッタヘッド3を所望の方向に偏心させるオフセット操作ができるようにされている。
【0066】
このように構成される本実施形態のセミシールド掘削機1Bによれば、先の第1および第2の実施形態において可能とされるカッタヘッド3の首振り動作による方向修正方法や自走による回収方法が不可とされる以外は、先の第1および第2の実施形態と同様の作用効果を得ることができ、しかも先の第1および第2の実施形態と比較してサポートジャッキ34B,44Bおよびスラストジャッキ35B,45Bの制御系の構成を非常に簡易なものとすることができる。
【0067】
前記各実施形態において、前述した拡縮機構3aを有するカッタヘッド3に代えて、他の拡縮機構を備えたカッタヘッドまたは更に他の拡縮機構を備えたカッタヘッドを適用しても先の各実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。以下、それら他の拡縮機構を備えたカッタヘッドおよび更に他の拡縮機構を備えたカッタヘッドについて図11および図12を参照しつつ説明する。なお、先の各実施形態と共通する部分については図に同一符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。
【0068】
図11には、他の拡縮機構を備えたカッタヘッドの説明図が示されており、カッタヘッドの外径が埋設管の外径と略同一径とされた状態図(a)およびカッタヘッドの外径が埋設管の内径よりも小さい径とされた状態図(b)がそれぞれ示されている。
【0069】
本実施形態におけるカッタヘッド3'は、カッタヘッドサポート5に支承されるカッタヘッド軸80の先端部にブラケット81が円周方向に沿って等間隔に複数個(4ケ)突設され、各ブラケット81にカッタヘッドスポーク3'dの基端部が枢支されるとともに、各カッタヘッドスポーク3'dの背面と前記カッタヘッド軸80とがジャッキ82で連結され、各ジャッキ82の伸縮により各カッタヘッドスポーク3'dが枢支軸83周りに推進方向である前後方向に揺動されるように構成されている。
【0070】
このように構成されるカッタヘッド3'において、埋設管15の敷設作業を行う際には、前記各ジャッキ82の伸縮操作により、図11(a)に示されるように、カッタヘッド3'の外径が埋設管15の外径と略同一径とされる。一方、機体を発進立坑側に引き戻す際には、図11(a)に示される状態から前記各ジャッキ82を収縮させることにより、図11(b)に示されるように、各カッタヘッドスポーク3d'をカッタヘッド軸80側に傾倒させ、カッタヘッド3'の外径が埋設管15の内径よりも小さい径とされる。また、本カッタヘッド3'においては、カッタヘッドスポーク3d'の傾倒角を変えることにより、異なる径の埋設管に対応することが可能である。
【0071】
図12には、更に他の拡縮機構を備えたカッタヘッドの説明図が示されており、カッタヘッドスポークが起立された状態図(a)およびカッタヘッドスポークが折り畳まれた状態図(b)がそれぞれ示されている。
【0072】
本実施形態におけるカッタヘッド3"は、カッタヘッドサポート5に支承されるカッタヘッド軸84の先端部に円周方向に沿って等間隔で複数個(4ケ)突設されるブラケット85と、各ブラケット85の両側壁に基端部が枢支され、推進方向である前後方向で枢支軸86周りに回動自在に装着されるカッタヘッドスポーク3"dと、このカッタヘッドスポーク3"dが半径方向に延びるように起立する起立状態を保持するための固定部材87とを備えて構成されている。
【0073】
前記ブラケット85は断面コの字状とされ、前記カッタヘッドスポーク3"dが起立した状態において、そのカッタヘッドスポーク3"dの基端部背面がそのブラケット85の端壁85aに当接され、カッタヘッドスポーク3"dがその起立状態から後方には傾倒されないようにされている。
【0074】
前記カッタヘッドスポーク3"dは、スペーサ88の抜き差しでその長手方向における長さを調整する構造とされている。こうして、各カッタヘッドスポーク3"dの長さを調整することにより、カッタヘッド3"の外径を埋設管15の外径と略同一径とすることができるようにされている。
【0075】
前記固定部材87は、半径方向に延びるように起立したカッタヘッドスポーク3"dが前方へ傾倒しないように、そのカッタヘッドスポーク3"dの背面と前記カッタヘッド軸84とを繋ぐようにして着脱自在に取り付けられている。
【0076】
このように構成されるカッタヘッド3"において、埋設管15の敷設作業を行う際には、図12(a)に示されるように、各カッタヘッドスポーク3"dが半径方向に沿って起立した状態とされ、固定部材87によりその起立状態が保持されるとともに、スペーサ88の抜き差しにより各カッタヘッドスポーク3"dの長さを調整し、カッタヘッド3"の外径が埋設管15の外径と略同一径となるようにされる。一方、機体を発進立坑側に引き戻す際には、図12(b)に示されるように、その固定部材87が取り外され、各カッタヘッドスポーク3"dが埋設管15の軸方向に沿うように前方に傾倒されて折り畳まれ、カッタヘッド3"が埋設管15内を通過できるようにされる。
【0077】
前記各実施形態において、埋設管15が鋼管である場合について述べたが、これに限らずヒューム管やその他の管であっても良い。
【0078】
また、前記各実施形態において、埋設管15が鋼管製である場合を含め、特に埋設管15がヒューム管のように鉄筋コンクリート製のものや、比較的摩耗し易い材質で造られている場合には、図13に示されるように、埋設管15の先端部にその先端部を外嵌するようなリング状の保護金具89を装着するのが好適な態様である。こうすることにより、その保護金具89で埋設管15の先端部が保護されて、推進時におけるその先端部の摩耗を確実に防止することができる。
【0079】
前記各実施形態において、掘削・排土方式として、送・排泥管よりなる排土手段を備えた泥水方式を採用した例を示したが、これに限らず、スクリューコンベヤおよびバキューム排土手段を備えた泥土圧方式を採用することも可能である。
【0080】
前記各実施形態におけるセミシールド掘削機1,1A,1Bにおいて、図14(a)(b)に示されるように、回転自在に設けられた車輪91を有し、この車輪91を半径方向に引き出し・引き込み自在に構成されるガイド装置90を複数基装着し、かつそれらガイド装置90を機体バランスを取るうえで好適な位置に配するとともに、各ガイド装置90の車輪91を適宜埋設管15内面に突っ張らせて機体を支持するように構成することで機体回収の容易化を図ることができる。この際、円周方向におけるガイド装置90の配置については、例えば図14(a)に示されるように、複数の車輪91を下方に向けて突っ張らせて機体を支持することができるようにガイド装置90を配置しても良く、また図14(b)に示されるように、複数の車輪91によって放射状に突っ張らせて機体が常に埋設管15の略中心部に位置するようにガイド装置90を配置しても良い。前者の場合、水平坑および斜坑において、後者の場合、水平坑、斜坑および立坑において、機体を極めてスムーズに運搬することができるので、機体に引戻し力を付与することで、機体を発進立坑側に著しく容易に回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の第1の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面概略構成図である。
【図2】図2は、図1におけるP方向から見た図である。
【図3】図3は、第1の実施形態に係るセミシールド掘削機のカッタヘッドの前後進操作を説明するための図で、標準状態を示す図(a)および操作状態図(b)である。
【図4】図4は、第1の実施形態に係るセミシールド掘削機のカッタヘッドの首振り動作を説明するための図で、標準状態を示す図(a)および動作状態図(b)である。
【図5】図5は、第1の実施形態に係るセミシールド掘削機のカッタヘッドのオフセット操作を説明するための図で、標準状態を示す図(a)および操作状態図(b)である。
【図6】図6(a)〜(b)は、第1の実施形態に係るセミシールド掘削機の自走動作を説明するための図である。
【図7】図7は、本発明の第2の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面概略構成図で、側面図(a)および平面図(b)である。
【図8】図8は、図7(a)におけるQ方向から見た図である。
【図9】図9は、本発明の第3の実施形態に係るセミシールド掘削機の要部断面概略構成図である。
【図10】図10は、図9におけるR方向から見た図である。
【図11】図11は、他の拡縮機構を備えたカッタヘッドの説明図で、カッタヘッドの外径が埋設管の外径と略同一径とされた状態図(a)およびカッタヘッドの外径が埋設管の内径よりも小さい径とされた状態図。
【図12】図12は、更に他の拡縮機構を備えたカッタヘッドの説明図で、カッタヘッドスポークが起立された状態図(a)およびカッタヘッドスポークが折り畳まれた状態図(b)である。
【図13】図13は、埋設管に保護金具が装着された状態図である。
【図14】図14(a)(b)は、ガイド装置の円周方向における配置を説明するための模式図である。
【図15】図15は、従来の推進用掘削機の概略構成図(a)および機体回収の状態図(b)である。
【図16】図16は、従来の小口径推進機の先導管の縦断面図である。
【符号の説明】
1,1A,1B セミシールド掘削機
2,2A,2B 掘削機本体
3,3'3" カッタヘッド
3a 拡縮機構
4,4A,4B メインビーム
6 シール手段
9 シール部材
15 埋設管
30,30A 第1グリッパ群
31,31A,32B 上グリッパ
32,32A,32B 下グリッパ
33,33A,33B シュー
34,34A,34B サポートジャッキ
35,35A,35B スラストジャッキ
40,40A 第2グリッパ群
41,41A,41B 左グリッパ
42,42A,42B 右グリッパ
43,43A,43B シュー
44,44A,44B サポートジャッキ
45,45A,45B スラストジャッキ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an excavator used in a propulsion method for forming underground pipes by propelling buried pipes and sequentially laying them.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a semi-shield excavator is known as an excavator for excavation for constructing an underground conduit by a propulsion method.
[0003]
In order to build an underground pipe line to a reach shaft using this type of conventional semi-shielded excavator, the cutter device provided in front of the excavator body is rotated, and the propulsion device installed in the start shaft is used to The rear pipe of the excavator body is pressed to penetrate into the ground, and then the underground pipe is constructed by sequentially connecting and propelling the buried pipe to the excavator body.
[0004]
This conventional semi-shielded excavator is recovered from the reaching shaft after reaching the reaching shaft.
[0005]
However, the construction period for constructing this reach shaft is long, and the labor is also great. Therefore, there is a problem that the cost is increased. In addition, when a reaching shaft cannot be installed, there is a problem that it is unavoidable to take measures such as burying and killing an expensive excavator. In addition, there is a problem that it is impossible to recover the aircraft to the start shaft side once again, or to re-enter the aircraft into the underground conduit that has already been laid, such as when a ground condition that makes it difficult to dig .
[0006]
As another conventional technique, there is an excavator for excavation disclosed in JP-A-11-210375. As shown in FIG. 15 (a), the excavator for excavation 50 described in this publication includes cylindrical skin plates 51, 52 arranged in front and back, and excavation provided in these skin plates 51, 52. The machine main body 60 and a cutter arm 53 that is rotatably attached to a front portion of the machine main body 60 via a partition wall board 54 are configured. A plurality of rings 55, 56, and 57 are detachably attached to the inner surfaces of the skin plates 51 and 52. Further, the excavator main body 60 is configured to be disassembled into parts having a size that can be taken out through a manhole (reach shaft) except at least the cutter arm 53 and the partition board 54, and the excavator main body 60 includes the plurality of excavator main bodies 60. Removably attached to the rings 55, 56, and 57. In addition, a connection jack 58, 58 for connecting the front and rear skin plates 51, 52 includes a ring 56 attached to the rear end of the front skin plate 51 and a ring 57 attached to the front end of the rear skin plate 52. It is attached detachably so as to straddle.
[0007]
The recovery operation of the conventional excavator 50 configured as described above is performed as follows. That is, as shown in FIG. 15A, the tip of the excavating propulsion device 50 that has reached the manhole (reach shaft) 70 is fixed in a state of protruding into the manhole (reach shaft) 70. Next, as shown in FIG. 15 (b), the cutter arm 53 is fused to a size that can be recovered from the manhole (reach shaft) 70, and the excavator body 60 is disassembled. Then, the cutter arm 53, the gear box 61, the speed reducer 62, the electric motor 63, the discharge pipes 64 and 65, the connection jack 58, the gold cage 66, and the like are sequentially collected from the inside of the manhole (reach shaft) 70.
[0008]
According to this conventional excavator 50 for excavation, most of the airframe can be reused from the manhole (reach shaft) 70 without constructing a recovery shaft before the manhole (reach shaft) 70. Since it can be recovered, it is described in the publication that it has the advantage that the construction period can be shortened and the cost can be reduced.
[0009]
However, this conventional excavator for excavation 50 still requires a manhole (reach shaft) 70 to collect the fuselage, and has the same problems as the above-described conventional technology. Also, when recovering the airframe, the cutter arm must be blown out or disassembled as described above. On the other hand, when the airframe is reused, the cutter arm and airframe components must be removed. Since it must be assembled, there is a problem that it is troublesome and inefficient.
[0010]
As another prior art, there is a small-diameter propulsion device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-303779 that has already been proposed by the present applicant. As shown in FIG. 16, this conventional small-diameter propulsion device 100 has an outer cylinder 101 having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 150 and connected to the tip of the buried pipe 150, A rear cylinder 102b is inserted into the cylinder 101, and includes a front conduit 102 having a connection / separation mechanism 130, and a cutter head 105 rotatably attached to the front portion of the front conduit 102 and having an expansion / contraction mechanism 120. ing. The connection / separation mechanism 130 includes an engagement member 133 having an engagement groove 132 fixed to the inner periphery of the rear portion of the outer cylinder 101, and a propulsive force transmission that is attached to the rear portion of the rear barrel 102b and is expanded and contracted in the radial direction. Members 130a and 130b, and the thrust transmission members 130a and 130b are expanded in diameter and engaged with the engaging grooves 132 of the engaging member 133, whereby the outer cylinder 101 and the leading conduit 102 are connected. In addition, the outer cylinder 101 and the leading conduit 102 are configured to be free by reducing the diameter of the propulsive force transmission members 130a and 130b and releasing the engagement. In the expansion / contraction mechanism 120, a slide case 122 slidable in the tunnel axis direction is fitted to a shaft member 121 fixed to the center of the cutter head 105, and a link member 123 is interposed in the slide case 122. The disc cutter 124 is connected, and the disc cutter 124 is expanded and contracted by sliding the slide case 122 in the direction of the tunnel axis by the screw shaft 125.
[0011]
In the conventional small-diameter excavator 100 configured as described above, the expansion / contraction mechanism 120 expands the outer diameter of the cutter head 105 to be substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 150, and The separation mechanism 130 connects the front conduit 102 and the outer tube 101, and imparts a propulsive force to the outer tube 101, so that the propulsive force is transmitted to the front conduit 102, and the embedded tube 150 is sequentially placed behind the outer tube 101. A predetermined number of buried pipes 150 are connected and laid. On the other hand, after the laying operation of the buried pipe 150 is completed, or when the laying work of the buried pipe 150 is interrupted and the leading conduit 102 is pulled back, the expansion / contraction mechanism 120 causes the outer diameter of the cutter head 105 to be changed to the inner diameter of the buried pipe 150. When the leading conduit 102 is retracted and the pulling force is applied to the leading conduit 102 after the coupling / separating mechanism 130 releases the coupling between the leading conduit 102 and the outer cylinder 101, the leading conduit 102 is Without interfering with the outer cylinder 101 and the buried pipe 150, the outer cylinder 101 and the buried pipe 150 are collected to the start shaft side. On the other hand, the leading conduit 102 in which the cutter head 105 is reduced in diameter is inserted into the outer cylinder 101 through the buried pipe 150 that has already been laid, and the leading conduit 102 and the outer cylinder 101 are coupled by the connecting / separating mechanism 130. At the same time, after expanding the diameter of the cutter head 105 by the expansion / contraction mechanism 120, if a propulsive force is applied to the tip conduit 102, the laying operation of the embedded pipe 150 can be performed again. The direction correction during the propulsion is performed by swinging the bent portion 104 provided at the connection portion between the front barrel 102a and the rear barrel 102b of the front conduit 102.
[0012]
According to this conventional small-diameter excavator 100, after the buried pipe 150 is laid, the leading conduit 102 can be easily recovered to the start shaft side by passing through the buried pipe 150 in a reusable state. In addition, there is an advantage that the first conduit 102 once collected on the start shaft side can be again put into the buried pipe 150 and easily re-excavated.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the structure disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-303779 has a larger diameter than a small-diameter propulsion machine, and is difficult to apply as it is to a semi-shielded excavator having a different structure. As one of the reasons, in the structure shown in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-303779, the leading conduit 102 having the bent portion 104 is attached so as to protrude from the front end of the embedded tube 150. When there is a difference in the outer diameter with the buried pipe 150, a gap is formed between the cutter head 105 and the buried pipe 150 in the outer periphery of the main body of the tip conduit 102 with the natural ground, and the excavation diameter is small. This is because this gap, which is not so much of a problem, becomes a factor causing problems such as depression of natural ground as the diameter increases. If the bent portion 104 is not provided, the length of the aircraft is shortened, and the problems described above can be alleviated. However, in this case, the propulsion direction cannot be corrected. Furthermore, the leading conduit 102 shown in this Japanese Patent Laid-Open No. 2000-30779 is applicable only to a specific pipe diameter, and when a construction with a different pipe diameter occurs, a different size is set accordingly. There is a problem in that it is necessary to use the first conduit 102.
[0014]
The present invention has been made in view of such a problem, and can recover the airframe to the start shaft side in an easily and reusable state through the laid pipe without a reaching shaft. , Once recovered to the start shaft side, the aircraft can be re-introduced into the buried pipe for easy re-digging, and can be applied to different buried pipe diameters for accurate and smooth direction correction. The object is to provide a semi-shielded excavator that is made possible.
[0015]
[Means for solving the problems and actions / effects]
In order to achieve the above object, a semi-shielded excavator according to the first invention comprises:
A semi-shield excavator used in the propulsion method of forming underground pipes by propelling buried pipes and laying them in order,
An excavator body inserted in the buried pipe and disposed at the tip of the buried pipe, a cutter head supported on the front part of the excavator body and driven to rotate, and along the circumferential direction of the excavator body A plurality of gripper mechanisms arranged,
The cutter head has an expansion / contraction means for expanding the outer diameter so that the outer diameter is substantially the same as the outer diameter of the buried pipe, and reducing the outer diameter to be smaller than the inner diameter of the buried pipe, The gripper mechanism has a shoe that engages with the inner surface of the buried pipe, and the shoe is configured to be freely crimped / released to the inner surface of the buried pipe by the diameter expanding / reducing operation of the gripper mechanism. It is characterized by.
[0016]
According to the present invention, the cutter head is made approximately the same diameter as the outer diameter of the buried pipe by the expanding / contracting means, and the shoe is pressed against the inner surface of the buried pipe by the diameter expanding operation of the gripper mechanism. When the machine main body is fixed to the buried pipe and the buried pipe is propelled, excavation with the same diameter as the outer diameter of the buried pipe is carried out, and the laying work of the buried pipe is smooth. It is effective to be performed. The cutter head is made smaller in diameter than the inner diameter of the buried pipe by the expansion / contraction means, and the shoe is released from the inner surface of the buried pipe by the diameter reducing operation of each gripper mechanism, so that the excavator body is free. After that, when a pulling back force is applied to the excavator main body toward the start shaft side, the airframe is pulled back to the start shaft side through the buried pipe, so there is no need to construct a recovery shaft for the airframe, In addition, even if the underground shaft cannot be constructed due to circumstances of the laying location of the buried pipe, there is no underground shaft in the first place, even when it is joined to an existing structure, or even in the case of a ground condition that is difficult to dig The aircraft can be easily and reusably collected on the start shaft side, and the construction period can be shortened and the cost can be reduced. In addition, a pushing force opposite to the pullback force is applied to the machine body once collected on the start shaft side, and the machine body is arranged at a predetermined position at the tip of the buried pipe, and the cutter head is moved by the expansion / contraction means. The outer diameter of the buried pipe is approximately the same as that of the buried pipe, and the shoe is pressed against the inner surface of the buried pipe by the diameter expanding operation of each gripper mechanism, and the excavator body is fixed, so that the excavator body can be easily re-digged. be able to.
[0017]
According to the present invention, the cutter head can be expanded or contracted by the expansion / contraction means, and the excavator body is connected to the buried pipe via the shoe by the expansion / contraction operation of each gripper mechanism. Therefore, there is an effect that versatility that can be adapted to different buried pipe diameters can be obtained. Further, by controlling the diameter expansion / reduction operation of each gripper mechanism, the direction of the cutter head or the position in the diagonal direction is controlled via the excavator body, so that the correction of the excavation direction is possible. In addition, since the direction correction is performed by the cutter head that is arranged at the most advanced part during excavation, the responsiveness is good and an accurate and smooth direction correction can be achieved. In addition, after excavation by the cutter head, unnecessary gaps are not generated between the natural ground and the aircraft, so that problems such as depression of the natural ground are not caused. Furthermore, since the buried pipe is used as a body part (skin plate) of the excavator, the manufacturing cost of the machine body can be reduced.
[0018]
In the first invention, it is preferable that the excavator main body and the shoe have moving means for relatively moving along the axial direction of the buried pipe (second invention). In this way, when the shoe is crimped to the inner surface of the buried pipe by the diameter expanding operation of the gripper mechanism, the excavator body can be moved forward or backward with respect to the buried pipe by the moving means, In other words, the cutter head can be moved forward or backward with respect to the buried pipe. Therefore, when this excavator is used for joining to an existing structure or the like, the buried pipe can be pushed in until it comes into contact with the existing structure, and the joining can be easily performed. In the unlikely event that the propulsion direction cannot be smoothly corrected as described in the first aspect of the invention, as described above, the cutter head is controlled by controlling the diameter expansion / reduction operation of each gripper mechanism. By moving the cutter head forward and backward by the moving means and excavating in a desired direction in advance, and then making the buried pipe follow the excavated place. The direction can be corrected more easily and accurately. Further, when the cutter head is advanced by the moving means so that an opening is formed between the rear end of the cutter head and the tip of the buried pipe, the outer periphery of the cutter head It is possible to remove the excavation slip that tends to be removed through the opening, and it is possible to prevent the outer periphery of the cutter head from being worn. On the other hand, if the cutter head is moved backward by the moving means from this state and the gap between the rear end of the cutter head and the front end of the buried pipe is closed, it is possible to prevent the face from collapsing during a long-term stop.
[0019]
In the first invention or the second invention, the plurality of gripper mechanisms arranged in a plurality of groups are preferably composed of at least two groups capable of holding the excavator body in groups (third invention). . If it does in this way, the body can be moved by self-running along the axial direction of the buried pipe by cooperating with the movement means, while holding the excavator main body alternately in the group unit.
[0020]
In the third invention, the gripper mechanism relatively moves the support jack for pressing and releasing the shoe on the inner surface of the buried pipe, the excavator body and the shoe along the axial direction of the buried pipe. Preferably, the moving means is configured to relatively move the excavator body and the shoe by the cooperation of the support jack and the thrust jack (fourth). invention). In this case, after the cutter head is reduced in diameter so that the outer diameter of the cutter head is smaller than the inner diameter of the buried pipe, the support jack of the gripper mechanism in one of the groups is contracted. The gripper mechanism shoe and the buried pipe in this group are released from the crimping, and the support jack and the thrust jack of the gripper mechanism in this group are extended in synchronization to move the shoe backward. After that, the support jack can be extended to press the shoe against the inner surface of the buried pipe to hold the excavator body. Similarly, after the shoe of the gripper mechanism in the other group among the groups is moved rearward, the shoe can be pressed against the inner surface of the buried pipe to hold the excavator body. Next, the excavator body can be moved rearward by contracting the support jack and the thrust jack of the gripper mechanism in both groups while being synchronized. Therefore, by repeating such an operation, the airframe can be self-propelled and collected on the start shaft side. Further, in the self-propelled operation just described, if the movement direction of each shoe of each group is set to the front and the support jack and the thrust jack of the gripper mechanism in both groups are extended while being synchronized, It is also possible to run it and place it at the tip of the buried pipe.
[0021]
In the second invention, the excavator body has a main beam extending along the axial direction of the buried pipe, and a sliding frame that is slidable with respect to the main beam is provided on the main beam. A support jack and a parallel link, one end of which is attached to the sliding frame and crimped / released to the inner surface of the buried pipe, and the excavator body and the shoe are connected in the axial direction of the buried pipe. And the gripper mechanism is configured to include the support jack and the parallel link, and the moving means is configured to extend and retract the thrust jack. And the shoe are preferably moved relative to each other (fifth invention). In this way, the excavator body and the cutter head can be moved back and forth along the axial direction of the buried pipe by moving only the thrust jack without moving the thrust jack and the support jack in synchronization. The control of each jack can be made very easy and simple.
[0022]
In each of the above inventions, it is preferable that an expansion / contraction seal means for sealing between the outer periphery of the excavator body and the inner surface of the buried pipe is provided at the front portion of the excavator body (Sixth invention). ). In this way, the sealing means expands and contracts following the behavior of the excavator body, so that the space between the outer periphery of the excavator body and the inner surface of the buried pipe is reliably sealed and self-propelled. Even when the airframe is recovered by applying a pulling force or by applying a pulling force, the seal is not damaged. Moreover, according to this seal, since a certain amount of relative movement between the buried pipe and the excavator is allowed, the direction correcting operation by the above-described gripper mechanism becomes smooth.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, specific embodiments of the semi-shield excavator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0024]
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a main part of a semi-shield excavator according to the first embodiment of the present invention. Further, FIG. 2 shows a view seen from the P direction in FIG.
[0025]
The semi-shield excavator 1 of the present embodiment is inserted into the buried pipe 15 and is supported by the excavator main body 2 disposed at the tip of the buried pipe 15 and the front part of the excavator main body 2 and is rotationally driven. And a cutter head 3 capable of expanding and contracting, and a plurality of grippers 31, 32, 41, 42 arranged along the circumferential direction to fix and hold the excavator body 2 in the buried pipe 15. (Corresponding to the gripper mechanism in the present invention) and disposed in a start shaft (not shown), propelling the buried pipe 15 and applying a propulsive force to the excavator main body 2 through the grippers 31, 32, 41, 42 And a propulsion device (not shown). Note that a steel pipe is used as the buried pipe 15.
[0026]
The excavator main body 2 has a substantially rectangular cylindrical cross section and extends rearward (rightward in FIG. 1) along the axis of the buried pipe 15, and is fixed to the front end portion of the main beam 4. A cutter head support 5 that rotatably supports the head 3 and a soil discharge device (not shown) that has a feeding / drainage pipe and discharges excavated earth and sand to the downstream side. Yes.
[0027]
Sealing means 6 is provided at the front portion of the excavator body 2, and the space between the outer periphery of the excavator body 2 and the inner surface of the buried pipe 15 is sealed to prevent inflow of water, earth and sand, etc. to the rear. Yes. That is, the cutter head support 5 is provided with a partition wall 7 for partitioning the interior of the buried pipe 15, and the seal member 9 is fixed to a cylindrical outer ring 8 fixed to the outer periphery of the partition wall 7. The gap between the outer ring 8 and the buried pipe 15 is sealed to prevent the inflow of water, earth and sand, etc. to the rear. Here, the seal member 9 employs a rubber tube-type water-stop seal that can be expanded and contracted, so that it can be reliably sealed following the behavior of the excavator body 2.
[0028]
The cutter head 3 has a substantially cross shape when viewed from the front, and a ring-like member (not shown) is fixed to the outer periphery of each cutter head spoke 3 d extending in the radial direction from the center portion, and is attached to the cutter head support 5. It is driven by a cutter head driving device (not shown) so that it can rotate with respect to the excavator body 2. A plurality of excavation blades 3c are provided on the front surface of the cutter head 3, and are used for excavation of natural ground. Further, an expansion / contraction mechanism 3a (corresponding to the expansion / contraction means of the present invention) for expanding / contracting the outer diameter of the cutter head 3 is provided on the outer peripheral portion of each cutter head spoke 3d. The expansion / contraction mechanism 3a includes an overcutter 3b for over-digging, and a jack (not shown) for driving the overcutter 3b. The overcutter 3b expands and contracts so that the overcutter 3b is connected to the outer periphery of the cutter head spoke 3d. It is comprised so that it may appear and disappear in the radial direction. In the cutter head 3, the diameter of the cutter head 3 is set to be substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 15 in the expanded diameter state in which the over cutter 3b protrudes, and in the reduced diameter state in which the over cutter 3b is stored. The outer diameter is made smaller than the inner diameter of the buried pipe 15. Thus, by making the cutter head 3 in the expanded diameter state, excavation can be performed with a diameter substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 15, and by making the cutter head 3 in a reduced diameter state, the cutter head 3 is The inside of the buried pipe 15 can be passed.
[0029]
The plurality of grippers 31, 32, 41, and 42 are attached to the rear of the main beam 4 so as to be substantially at the same position in the front-rear direction, which is the propulsion direction, and at equal intervals in the circumferential direction. ing. These grippers 31, 32, 41, 42 are grouped into a first gripper group 30 and a second gripper group 40 so that the entire semi-shield excavator 1 can be held against the buried pipe 15 in groups. Has been.
[0030]
The first gripper group 30 includes a gripper (hereinafter referred to as “upper gripper”) 31 disposed on the upper side of the main beam 4 in FIG. 2 and a lower side of the main beam 4 at a position symmetrical to the upper gripper 31. And a gripper 32 (hereinafter referred to as a “lower gripper”).
[0031]
The upper gripper 31 includes a shoe 33 having a curved surface that engages with the inner surface of the buried pipe 15, four support jacks 34 that mainly apply radial thrust to the shoe 33, and the shoe 33. It comprises two thrust jacks 35 that apply thrust in the front-rear direction, which is mainly the propulsion direction. In the upper gripper 31, the back surface of the shoe 33 and the rear portion of the main beam 4 are connected by the four support jacks 34 so as to form a parallel link mechanism. The two rows of support jacks 34 tilted to the right in FIG. 1 are arranged in parallel, and as shown in FIG. 2, the support jacks 34 are arranged in two rows as viewed from the rear. ing. Thus, the shoe 33 can be expanded and contracted in the radial direction, and the shoe 33 can be reciprocated in the front-rear direction (propulsion direction) with respect to the main beam 4.
[0032]
Further, the front end portion of the shoe 33 and the back surface of the partition wall 7 are connected by the two thrust jacks 35. These thrust jacks 35 are arranged in a substantially square shape in FIG. It is a lattice arrangement that crosses the direction extension line. Thus, the extension of the thrust jack 35 causes the shoe 33 to reciprocate in the front-rear direction (propulsion direction) with respect to the main beam 4 (excavator main body 2), and the reaction force of the excavation torque via the thrust jack 35. Is transmitted to the shoe 33 so that stable excavation work is performed.
[0033]
In the upper gripper 31, the shoe 33 is moved to the main beam by the synchronization of the support jacks 34 and the thrust jacks 35, that is, the operation of expanding and contracting the four support jacks 34 and the two thrust jacks 35 appropriately. 4 (excavator main body 2) can be moved back and forth (corresponding to the moving means in the present invention), the shoe 33 can be moved in the radial direction, and the shoe 33 can be crimped to and released from the inner surface of the buried tube 15. Has been.
[0034]
The lower gripper 32 has the same structure as the upper gripper 31 and is disposed below the main beam 4 at a position symmetrical to the upper gripper 31 as described above.
[0035]
The second gripper group 40 is arranged on the right side of the main beam 4 at a position symmetrical to the left gripper 41 and a gripper (hereinafter referred to as “left gripper”) 41 arranged on the left side of the main beam 4 in FIG. Gripper (hereinafter referred to as “right gripper”) 42.
[0036]
Each of the left gripper 41 and the right gripper 42 has a shoe 43 having a curved surface that engages with the inner surface of the buried tube 15 and four supports that mainly apply radial thrust to the shoe 43. A jack 44 and two thrust jacks 45 that mainly apply a thrust in the front-rear direction, which is a propulsion direction, to the shoe 43, and has the same structure as the upper gripper 31; The shoe 43 is moved back and forth with respect to the main beam 4 (excavator body 2) by appropriately synchronizing and extending the two thrust jacks 45 (corresponding to the moving means in the present invention), or the shoe. 43 is moved in the radial direction so that the shoe 43 can be crimped to and released from the inner surface of the buried tube 15.
[0037]
FIG. 3 is a view for explaining the forward / backward operation of the cutter head of the semi-shielded excavator according to the present embodiment. FIG. 4 is a diagram for explaining the swing operation of the cutter head, and FIG. 5 is a diagram for explaining the offset operation of the cutter head.
[0038]
In the semi-shielded excavator 1 of this embodiment, the extension of each jack so that the thrust jacks 35, 45 and the support jacks 34, 44 in the upper, lower, left, and right grippers 31, 32, 41, 42 move in synchronization with each other. For example, as shown in FIG. 3, each thrust jack 35 is held while the excavator main body 2 is held in the buried pipe 15 by the upper, lower, left, and right grippers 31, 32, 41, 42. , 45, the support jacks 34, 44 are expanded and contracted in synchronism with the expansion / contraction operation, whereby a forward / reverse operation for moving the cutter head 3 forward or backward is performed. By this forward / backward operation, the buried pipe 15 can be pushed in until the cutter head 3 is stopped just before the existing structure until it comes into contact with the existing structure, so that the joining can be easily performed. .
[0039]
Further, as shown in FIG. 4, the sealing means 6 is provided by extending and retracting the support jacks 34 and 44 while holding the excavator body 2 on the buried pipe 15 with the upper, lower, left and right grippers 31, 32, 41, 42. In order to allow the rear part of the main beam 4 to swing up and down and left and right diagonally with the front part of the excavator body 2 being supported as a fulcrum, Further, by extending and contracting the thrust jacks 35 and 45 so that the cutter head 3 and the buried pipe 15 do not interfere with each other, the cutter head 3 is swung vertically and horizontally around the center of the cutter head support 5 (this book In the embodiment, the swing angle θ is set to about 1 °.), And a swing operation is performed to turn the front surface of the cutter head 3 in a desired direction.
[0040]
Further, as shown in FIG. 5, the excavator main body 2 is held by the support jacks 34, 44 while the excavator main body 2 is held in the buried pipe 15 by the upper, lower, left, and right grippers 31, 32, 41, 42. Each thrust jack 35 is moved parallel to the axis of the buried pipe 15 to allow the excavator main body 2 to behave in accordance with the parallel movement operation, and so that the cutter head 3 and the buried pipe 15 do not interfere with each other. , 45 is expanded and contracted to move the axis of the cutter head 3 obliquely up, down, left and right with respect to the axis of the buried pipe 15 and to perform an offset operation to decenter the cutter head 3 in a desired direction. .
[0041]
In order to lay the buried pipe 15 using the semi-shielded excavator 1 configured as described above, first, the upper, lower, left and right grippers 31, 32, 41, 42 are reduced in diameter so as to be smaller than the inner diameter of the buried pipe 15. . Next, the semi-shield excavator 1 is inserted from the tip of the buried pipe 15 until the front surface of the cutter head 3 protrudes from the tip of the buried pipe 15 by a predetermined amount. Next, the cutter 3 is expanded by projecting the overcutter 3b until the outer diameter of the embedded tube 15 becomes substantially the same as the outer diameter of the embedded tube 15, and the upper, lower, left, and right grippers are expanded so as to crimp the inner surface of the embedded tube 15. The excavator body 2 is fixed and held on the buried pipe 15 by the grippers 31, 32, 41 and 42. Then, the cutter head 3 is rotated to excavate the natural ground, and the rear end portion of the buried pipe 15 is pressed by a propulsion device (not shown) installed in the start shaft, and the buried pipe 15 is Intrude into. In this way, excavation work is performed, and thereafter, new buried pipes are sequentially connected and the excavation work is repeated to lay a predetermined number of buried pipes. Note that during the excavation work, excavation sludge or the like excavated by the cutter head 3 is discharged to the downstream side by a soil removal device (not shown).
[0042]
During the excavation work, excavation is preferably performed such that an opening is formed between the rear end of the cutter head 3 and the front end of the buried pipe 15 by the forward / backward operation of the cutter head 3 described above. It is an aspect. In this way, excavation gap that tends to be in a compacted state at the outer periphery of the cutter head 3 can be discharged through the opening, and wear of the outer periphery of the cutter head 3 can be prevented. When the excavation work is stopped for a long period of time, the face can be prevented from collapsing by closing the opening.
[0043]
Further, when the excavation direction is corrected during the excavation work, the embedded pipe 15 is propelled with the cutter head 3 oriented in a desired direction by the above-described swinging operation of the cutter head 3. As a result, excavation is performed in the desired direction by the cutter head 3, the buried pipe 15 is guided in the excavation direction, and the subsequent buried pipe is also guided in that direction to correct the direction. Is called. Thus, since the direction correction is performed by swinging the cutter head 3 protruding from the tip of the embedded pipe 15, the responsiveness of the direction correction is good and the direction correction is smoothly performed.
[0044]
When smooth direction correction is difficult to perform with this direction correction method, the propulsion of the buried pipe 15 is temporarily stopped, and the cutter head 3 is swung in the desired direction by the swing operation of the cutter head 3 described above. In this way, the cutter head 3 is moved forward and backward to form a partial excavation path along a desired direction in front of the cutter head 3. Next, when the buried pipe 15 is propelled, the buried pipe 15 is guided into the partial excavation path and penetrated. Thereafter, the excavation direction is corrected by repeating this operation. In this way, a partial excavation path excavated in the desired excavation direction is formed, and the buried pipe is inserted into the partial excavation path to correct the direction, so that the direction can be corrected more reliably and smoothly. it can.
[0045]
As another direction correction method in the semi-shielded excavator 1, there is a method of propelling the cutter head 3 eccentrically in a desired direction by the offset operation of the cutter head 3 described above. According to this direction correction method, excavation is performed in the eccentric direction, and the buried pipe 15 connected to the semi-shielded excavator 1 is guided in the excavation direction, and the subsequent buried pipe follows. The direction is corrected by being guided in the direction. Since the direction correction is performed by decentering the cutter head 3 positioned at the head of the embedded tube 15 with respect to the axis of the embedded tube 15 in this manner, the direction correction method by the swing operation of the cutter head 3 described above is the same. In addition, the responsiveness of the direction correction is good and the direction correction is performed smoothly.
[0046]
In the case where it is difficult to smoothly correct the direction by another direction correction method, the propulsion of the buried pipe 15 is temporarily stopped, and the cutter head 3 is eccentric in a desired direction by the offset operation of the cutter head 3 described above. As described above, the cutter head 3 is moved forward and backward to form a partial excavation path along a desired direction in front of the cutter head 3. Next, when the buried pipe 15 is propelled, the buried pipe 15 is guided into the partial excavation path and penetrated. Thereafter, the excavation direction is corrected by repeating this operation. In this way, a partial excavation path excavated in the desired excavation direction is formed, and the direction correction is performed by inserting the buried pipe into the partial excavation path, so that the direction correction can be performed more reliably and smoothly. it can.
[0047]
When the laying operation of the buried pipe 15 is completed and the semishield excavator 1 is recovered to the start shaft side, or when the semi pipe excavator 1 is interrupted and the semi shield excavator 1 is recovered to the start shaft side The overcutter 3b protruding from the cutter head 3 is retracted toward the center in the radial direction so that the outer diameter of the cutter head 3 is smaller than the inner diameter of the buried pipe 15. Next, the upper, lower, left and right grippers 31, 32, 41, 42 are reduced in diameter to release the crimping with the buried pipe 15. Thereafter, when a pulling force is applied to the excavator body 2, the semi-shield excavator 1 is pulled back and collected at the start shaft.
[0048]
In the present embodiment, there is a self-propelled collection method in which the semi-shield excavator 1 is self-propelled and the semi-shield excavator 1 is collected at the start shaft other than the above-described collection method. Next, the collection method by this self-propelled will be described.
[0049]
The figure for demonstrating the self-propelled operation | movement of the semi shield excavator 1 of this embodiment is shown by FIG.
[0050]
First, (A) as shown in FIG. 6A, the outer cutter 3b protruding from the cutter head 3 is retracted toward the center in the radial direction so that the outer diameter of the cutter head 3 is smaller than the inner diameter of the buried pipe 15. Reduce so that. Next, (B) as shown in FIG. 6B, the right and left grippers 41, 42 are reduced in diameter, the pressure bonding between each shoe 43 and the embedded tube 15 is released, and the position of each shoe 43 is moved backward. Let After the movement, the shoes 43 of the left and right grippers 41 and 42 are again pressed against the inner surface of the buried pipe 15 to be crimped. Next, (C) as shown in FIG. 6C, the upper and lower grippers 31, 32 are reduced in diameter, and the pressure bonding between each shoe 33 and the buried tube 15 is released to move the position of each shoe 33 rearward. Let After the movement, the shoes 33 of the grippers 31 and 32 are again pressed against the inner surface of the buried pipe 15 to be crimped. (D) As shown in FIG. 6D, the excavator body 2 is moved rearward by the contraction operation of the thrust jacks 35 and 45. Thereafter, by repeating (B) to (D), the semi-shield excavator 1 is allowed to self-propel to the start shaft, and the semi-shield excavator 1 is recovered at the start shaft. In the self-running operation just described, if the direction of movement of the shoes 33 and 43 is the front, and the support jacks 34 and 44 and the thrust jacks 35 and 45 are extended while being synchronized, It can also be arranged at the tip of the buried pipe 15.
[0051]
When re-introducing the semi-shield excavator 1 recovered by each of the above-described recovery methods and restarting excavation, or when introducing the semi-shield excavator 1 into an already laid pipe and excavating Cuts the cutter head 3 and the upper, lower, left and right grippers 31, 32, 41, 42 and applies a pushing force to the excavator body 2, or allows the semishield excavator 1 to self-propell to perform semishield excavation. The machine 1 is arranged at a predetermined position of the tip of the buried pipe 15, and the upper, lower, left and right grippers 31, 32, 41, 42 are expanded in diameter, and the excavator body 2 is fixedly held on the buried pipe 15. Then, the laying operation can be performed again by propelling the buried pipe 15 with a propulsion device (not shown) arranged in the start shaft.
[0052]
According to the present embodiment, since the excavation with the diameter substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 15 is performed by the cutter head 3, there is an effect that the buried pipe 15 can be smoothly promoted. Moreover, even if there is no reaching shaft, the semi-shield excavator 1 can be easily recovered to the start shaft side in a reusable state. Further, the cutter head 3 can be expanded and contracted by the expansion / contraction mechanism 3a, and the excavator body 2 is connected to the excavator main body 2 via the shoes 33, 43 by the expansion / contraction operation of the upper / lower / left / right grippers 31, 32, 41, 42. Since it is fixed to the buried pipe 15 or is in a free state, there is an effect that versatility that can adapt to different buried pipe diameters can be obtained. It should be noted that the change in diameter to such an extent that it cannot be followed even by the inflatable / shrinkable seal member 9 can be dealt with by modifying a few parts such as the partition wall 7 and the seal member 9. .
[0053]
Next, a second embodiment of the semi-shield excavator according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0054]
FIG. 7 shows a schematic cross-sectional configuration diagram of a main part of a semi-shield excavator according to the second embodiment of the present invention. Further, FIG. 8 shows a diagram viewed from the Q direction in FIG.
[0055]
The semi-shield excavator 1A of the present embodiment employs a main beam 4A that is shorter in the axial direction of the buried pipe 15 than the main beam 4 in the previous first embodiment. , 32A, 41A, 42A, the thrust jacks 35A, 45A are connected to the rear rear side of the shoes 33A, 43A from the partition wall 7 or the cutter head support 5, and only the left and right thrust jacks 45A are arranged in a lattice. Except for this, the configuration is the same as that of the first embodiment.
[0056]
According to the semi-shielded excavator 1A of the present embodiment configured as described above, it is possible to obtain the same operational effects as those of the first embodiment, and it is possible to shorten the length of the machine and achieve compactness. .
[0057]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In the present embodiment, parts that are the same as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0058]
FIG. 9 shows a cross-sectional configuration diagram of a main part of a semi-shield excavator according to the third embodiment of the present invention. Also, FIG. 10 shows a view seen from the R direction in FIG.
[0059]
In the semi-shielded excavator 1B of the present embodiment, the cutter head support 5 in the excavator body 2B extends rearward (rightward in FIG. 9) along the axis of the buried pipe 15, and becomes shorter in the front-rear direction, which is the propulsion direction. A rectangular frame-like main beam 4B is provided with a sliding frame 22 similar to the main beam 4B and slightly larger, and a sliding plate 23 is interposed between the outer periphery of the main beam 4B and the sliding frame 22. The sliding frame 22 is inserted so as to be slidable with respect to the main beam 4B.
[0060]
A plurality of grippers 31B, 32B, 41B, and 42B are attached to the sliding frame 22, and these grippers 31B, 32B, 41B, and 42B are located at substantially the same position in the front-rear direction that is the propulsion direction. Further, they are arranged vertically and horizontally in FIG. 10 so as to be equally spaced in the circumferential direction.
[0061]
Among the plurality of grippers 31B, 32B, 41B, and 42B, the grippers 31B and 32B arranged above and below the sliding frame 22 each have a curved surface that engages with the inner surface of the embedded tube 15. The two support jacks 34B for applying a thrust in the radial direction to the shoe 33B, the two thrust jacks 35B for applying the thrust in the front-rear direction as the propulsion direction to the excavator body 2B, and the sliding frame 22 The four links 36 connected to the back surface of the shoe 33B from the left and right of the front part and the right and left of the rear part are provided.
[0062]
Of the plurality of grippers 31B, 32B, 41B, 42B, the grippers 41B, 42B arranged on the left and right sides of the sliding frame 22 have the same structure as the grippers 31B, 32B arranged above and below, respectively, and are embedded. A shoe 43B having a curved surface that engages with the inner surface of the pipe 15, two support jacks 44B that apply radial thrust to the shoe 43B, and a longitudinal direction that is a propulsion direction for the excavator body 2B Two thrust jacks 45B for imparting thrust, and four links 46 connected to the back of the shoe 43B from the left and right of the front portion and the left and right of the rear portion of the sliding frame 22, respectively. ing.
[0063]
The support jacks 34B and 44B are attached in a state where they are tilted slightly forward from the center of the shoes 33B and 43B from the rear end of the sliding frame. Thus, the shoes 33B and 43B are expanded and contracted in the radial direction by expansion and contraction of the support jacks 34B and 44B. The rear end portions of the shoes 33B and 43B and the back surface of the partition wall 7 are connected by the thrust jacks 35B and 45B. The thrust jacks 35B and 45B are connected to the support jacks 34B and 44B and the respective support jacks 34B and 44B. In FIG. 10, a substantially C-shaped arrangement is arranged so as to be located outside the links 36 and 46, in other words, a lattice arrangement that crosses the extension line in each expansion / contraction direction. Thus, while contributing to the shortening of the machine length, the reaction force of the excavation torque is transmitted to the shoes 33B and 43B via these thrust jacks 35B and 45B, so that stable excavation work is performed.
[0064]
In this way, the shoes 33B, 43B in the upper, lower, left and right grippers 31B, 32B, 41B, 42B are pressure-bonded to the inner surface of the buried pipe 15, and the excavator body 2B through the sliding frame 22 with these grippers 31B, 32B, 41B, 42B. When the thrust jacks 35B and 45B are stretched and contracted at the same time in a state where they are fixed and held in the buried pipe 15, the excavator body 2B is slid back and forth via the sliding frame 22 to move the cutter head 3 back and forth. Have been able to. Further, when performing the forward / backward movement operation, it is not necessary to synchronize the thrust jacks 35B, 45B and the support jacks 34B, 44B, and only the thrust jacks 35B, 45B are expanded and contracted, so that the excavator body 2B and the cutter head are expanded. Since 3 can be moved back and forth, simplification of control is achieved as compared with the first and second embodiments.
[0065]
Similarly to the first and second embodiments, the excavator body 2B is held in the buried pipe 15 by the upper, lower, left and right grippers 31B, 32B, 41B, and 42B, and the support jacks 34B and 44B are extended and retracted. By moving the excavator main body 2B in parallel with the axis of the buried pipe 15, the axis of the cutter head 3 is translated vertically and horizontally with respect to the axis of the buried pipe 15, and the cutter head 3 is moved in a desired direction. An offset operation for eccentricity can be performed.
[0066]
According to the semi-shielded excavator 1B of the present embodiment configured as described above, the direction correction method by the swinging motion of the cutter head 3 and the recovery by self-running that are possible in the first and second embodiments. Except that the method is not possible, it is possible to obtain the same operational effects as those of the first and second embodiments, and the support jacks 34B and 44B as compared with the first and second embodiments. In addition, the configuration of the control system of the thrust jacks 35B and 45B can be made very simple.
[0067]
In each of the above embodiments, each of the previous embodiments can be applied by applying a cutter head having another expansion / contraction mechanism or a cutter head having another expansion / contraction mechanism instead of the cutter head 3 having the expansion / contraction mechanism 3a described above. It is possible to obtain the same effect as the above. Hereinafter, a cutter head provided with these other expansion / contraction mechanisms and a cutter head provided with other expansion / contraction mechanisms will be described with reference to FIGS. 11 and 12. FIG. In addition, about the part which is common in each previous embodiment, the same code | symbol shall be attached | subjected to a figure, and the detailed description is abbreviate | omitted.
[0068]
FIG. 11 is an explanatory view of a cutter head provided with another expansion / contraction mechanism. The state diagram (a) in which the outer diameter of the cutter head is substantially the same as the outer diameter of the buried pipe and the cutter head are shown. A state diagram (b) in which the outer diameter is smaller than the inner diameter of the buried pipe is shown.
[0069]
The cutter head 3 ′ in the present embodiment has a plurality of (four) brackets 81 projecting from the tip of the cutter head shaft 80 supported by the cutter head support 5 at equal intervals along the circumferential direction. 81, the base end portion of the cutter head spoke 3'd is pivotally supported, and the back surface of each cutter head spoke 3'd and the cutter head shaft 80 are connected by a jack 82. The head spoke 3 ′ d is configured to swing around the pivot shaft 83 in the front-rear direction which is the propulsion direction.
[0070]
When the laying operation of the buried pipe 15 is performed in the cutter head 3 ′ configured as described above, as shown in FIG. The diameter is substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 15. On the other hand, when the airframe is pulled back to the start shaft side, each of the cutter head spokes 3d ′ is contracted as shown in FIG. 11B by contracting each jack 82 from the state shown in FIG. Is inclined toward the cutter head shaft 80 so that the outer diameter of the cutter head 3 ′ is smaller than the inner diameter of the buried pipe 15. Further, in this cutter head 3 ′, it is possible to cope with buried pipes having different diameters by changing the tilt angle of the cutter head spoke 3d ′.
[0071]
FIG. 12 is an explanatory view of a cutter head provided with still another expansion / contraction mechanism. A state diagram (a) where the cutter head spoke is raised and a state diagram (b) where the cutter head spoke is folded are shown. Each is shown.
[0072]
The cutter head 3 ″ in the present embodiment includes a plurality of brackets 85 (four) projecting at equal intervals along the circumferential direction at the tip of the cutter head shaft 84 supported by the cutter head support 5, The cutter head spoke 3 "d and the cutter head spoke 3" d, which are pivotally mounted around the pivot shaft 86 in the front-rear direction, which is the propulsion direction, are pivotally supported on both side walls of the bracket 85. And a fixing member 87 for maintaining an upright state extending so as to extend in the radial direction.
[0073]
The bracket 85 has a U-shaped cross section, and in a state where the cutter head spoke 3 "d stands, the rear surface of the base end portion of the cutter head spoke 3" d abuts against the end wall 85a of the bracket 85, The cutter head spoke 3 "d is prevented from tilting backward from its standing state.
[0074]
The cutter head spoke 3 "d has a structure in which the length in the longitudinal direction is adjusted by inserting / removing the spacer 88. Thus, by adjusting the length of each cutter head spoke 3" d, the cutter head 3 "d" is adjusted. The outer diameter of “can be made substantially the same as the outer diameter of the buried pipe 15.
[0075]
The fixing member 87 is detachably attached so as to connect the back surface of the cutter head spoke 3 "d and the cutter head shaft 84 so that the cutter head spoke 3" d standing so as to extend in the radial direction does not tilt forward. It is attached freely.
[0076]
In the cutter head 3 "constructed as described above, when the laying operation of the buried pipe 15 is performed, each cutter head spoke 3" d stands up along the radial direction as shown in FIG. 12 (a). The standing state is maintained by the fixing member 87, and the length of each cutter head spoke 3 "d is adjusted by inserting and removing the spacer 88 so that the outer diameter of the cutter head 3" is the outer diameter of the buried pipe 15. And approximately the same diameter. On the other hand, when the airframe is pulled back to the start shaft side, as shown in FIG. 12B, the fixing member 87 is removed so that each cutter head spoke 3 "d is along the axial direction of the buried pipe 15. The cutter head 3 "is tilted forward and folded so that the cutter head 3" can pass through the buried pipe 15.
[0077]
In each of the above embodiments, the case where the buried pipe 15 is a steel pipe has been described. However, the present invention is not limited to this, and a fume pipe or other pipe may be used.
[0078]
Further, in each of the above embodiments, including the case where the buried pipe 15 is made of a steel pipe, the buried pipe 15 is made of reinforced concrete such as a fume pipe or a material that is relatively easily worn. As shown in FIG. 13, it is preferable to attach a ring-shaped protective metal fitting 89 that externally fits the distal end portion of the buried pipe 15. By doing so, the tip of the buried pipe 15 is protected by the protective fitting 89, and wear of the tip during propulsion can be reliably prevented.
[0079]
In each of the above-described embodiments, an example of adopting a muddy water system provided with a soil discharging means composed of a sending / sludge pipe as an excavation / soil discharging system is shown, but not limited thereto, a screw conveyor and a vacuum soil discharging means are provided. It is also possible to adopt the mud pressure system provided.
[0080]
As shown in FIGS. 14A and 14B, the semi-shielded excavator 1, 1A, 1B in each of the above embodiments has a wheel 91 rotatably provided, and the wheel 91 is pulled out in the radial direction. A plurality of guide devices 90 configured to be retractable are mounted, and the guide devices 90 are arranged at suitable positions for balancing the machine body, and the wheels 91 of the respective guide devices 90 are appropriately attached to the inner surface of the buried pipe 15. It is possible to facilitate the recovery of the aircraft by constructing it so as to support the aircraft. At this time, as for the arrangement of the guide device 90 in the circumferential direction, for example, as shown in FIG. 14 (a), the guide device can support the machine body by stretching a plurality of wheels 91 downward. 14 may be arranged, and as shown in FIG. 14 (b), the guide device 90 is arranged so that the machine body is always located at the substantially central portion of the embedded pipe 15 by being radially radiated by a plurality of wheels 91. You may do it. In the former case, the aircraft can be transported very smoothly in the horizontal shaft and the shaft shaft, and in the latter case, in the horizontal shaft, the shaft shaft and the shaft shaft. It can be recovered remarkably easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a main part of a semi-shielded excavator according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram viewed from a P direction in FIG.
FIG. 3 is a view for explaining the forward / backward operation of the cutter head of the semi-shielded excavator according to the first embodiment, and is a diagram (a) showing a standard state and an operation state diagram (b). is there.
FIGS. 4A and 4B are diagrams for explaining the swinging motion of the cutter head of the semi-shielded excavator according to the first embodiment. FIG. 4A is a diagram illustrating a standard state, and FIG. is there.
FIGS. 5A and 5B are diagrams for explaining the offset operation of the cutter head of the semi-shielded excavator according to the first embodiment, and are a diagram (a) showing a standard state and an operation state diagram (b). .
6A and 6B are diagrams for explaining a self-running operation of the semi-shielded excavator according to the first embodiment. FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a main part of a semi-shielded excavator according to a second embodiment of the present invention, a side view (a) and a plan view (b).
FIG. 8 is a diagram viewed from the Q direction in FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a main part of a semi-shielded excavator according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram viewed from the R direction in FIG. 9;
FIG. 11 is an explanatory view of a cutter head provided with another expansion / contraction mechanism. FIG. 11 (a) is a state diagram in which the outer diameter of the cutter head is substantially the same as the outer diameter of the buried pipe; FIG. 3 is a state diagram in which the diameter is smaller than the inner diameter of the buried pipe.
FIG. 12 is an explanatory view of a cutter head provided with still another expansion / contraction mechanism, a state diagram in which the cutter head spoke is raised (a) and a state diagram in which the cutter head spoke is folded (b). .
FIG. 13 is a state diagram in which a protective fitting is attached to the buried pipe.
FIGS. 14A and 14B are schematic views for explaining the arrangement of the guide devices in the circumferential direction.
FIG. 15 is a schematic configuration diagram (a) of a conventional propulsion excavator and a state diagram (b) of airframe recovery.
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a leading conduit of a conventional small bore propulsion device.
[Explanation of symbols]
1,1A, 1B Semi shield excavator
2,2A, 2B Excavator body
3,3'3 "cutter head
3a Scale mechanism
4,4A, 4B Main beam
6 Sealing means
9 Seal member
15 buried pipe
30, 30A first gripper group
31, 31A, 32B Upper gripper
32, 32A, 32B Lower gripper
33, 33A, 33B shoe
34, 34A, 34B Support jack
35, 35A, 35B Thrust jack
40, 40A second gripper group
41, 41A, 41B Left gripper
42, 42A, 42B Right gripper
43, 43A, 43B Shoe
44, 44A, 44B Support jack
45, 45A, 45B Thrust jack

Claims (6)

埋設管を推進させ順次敷設することにより地中管路を形成する推進工法に用いられるセミシールド掘削機であって、
前記埋設管に内挿されその埋設管の先端部に配される掘削機本体と、この掘削機本体の前部に支承され回転駆動されるカッタヘッドと、前記掘削機本体に円周方向に沿って複数基配設されるグリッパ機構とを備え、
前記カッタヘッドは、その外径を前記埋設管の外径と略同一径となるように拡大させるとともに、その外径を前記埋設管の内径よりも小さくなるように縮小させる拡縮手段を有し、前記グリッパ機構は、前記埋設管の内面と係合するシューを有し、このグリッパ機構の拡径・縮径動作により前記シューがその埋設管の内面に圧着・解放自在とされる構成であることを特徴とするセミシールド掘削機。
A semi-shield excavator used in the propulsion method of forming underground pipes by propelling buried pipes and laying them in order,
An excavator body inserted in the buried pipe and disposed at the tip of the buried pipe, a cutter head supported on the front part of the excavator body and driven to rotate, and along the circumferential direction of the excavator body A plurality of gripper mechanisms arranged,
The cutter head has an expansion / contraction means for expanding the outer diameter so that the outer diameter is substantially the same as the outer diameter of the buried pipe, and reducing the outer diameter to be smaller than the inner diameter of the buried pipe, The gripper mechanism has a shoe that engages with the inner surface of the buried pipe, and the shoe is configured to be freely crimped / released to the inner surface of the buried pipe by the diameter expanding / reducing operation of the gripper mechanism. A semi-shielded excavator.
前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させる移動手段を有する請求項1に記載のセミシールド掘削機。The semi-shield excavator according to claim 1, further comprising a moving unit that relatively moves the excavator body and the shoe along the axial direction of the buried pipe. 前記複数基配設されるグリッパ機構は、グループ単位で前記掘削機本体を保持することが可能な、すくなくとも2つのグループからなる請求項1または2に記載のセミシールド掘削機。The semi-shielded excavator according to claim 1 or 2, wherein the plurality of gripper mechanisms are arranged in at least two groups capable of holding the excavator body in groups. 前記グリッパ機構は、前記シューを前記埋設管の内面に圧着・解放させるためのサポートジャッキと、前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させるためのスラストジャッキとを備えて構成され、前記移動手段は、前記サポートジャッキと前記スラストジャッキとの協動により前記掘削機本体と前記シューとを相対移動させるものである請求項3に記載のセミシールド掘削機。The gripper mechanism includes a support jack for crimping and releasing the shoe on the inner surface of the buried pipe, and a thrust jack for relatively moving the excavator body and the shoe along the axial direction of the buried pipe; The semi-shielded excavator according to claim 3, wherein the moving means moves the excavator body and the shoe relative to each other by the cooperation of the support jack and the thrust jack. 前記掘削機本体は、前記埋設管の軸方向に沿って延びるメインビームを有してなり、このメインビームに、このメインビームに対して摺動自在となる摺動フレームを装着し、一端が前記摺動フレームに取り付けられて前記シューを前記埋設管の内面に圧着・解放させるためのサポートジャッキおよび平行リンクと、前記掘削機本体と前記シューとを前記埋設管の軸方向に沿って相対移動させるためのスラストジャッキとを有し、前記グリッパ機構は、前記サポートジャッキと前記平行リンクとを備えて構成され、前記移動手段は、前記スラストジャッキの伸縮動作により前記掘削機本体と前記シューとを相対移動させるものである請求項2に記載のセミシールド掘削機。The excavator main body has a main beam extending along the axial direction of the buried pipe, and a sliding frame that is slidable with respect to the main beam is attached to the main beam, and one end is A support jack and a parallel link attached to a sliding frame for pressing and releasing the shoe on the inner surface of the buried pipe, and the excavator body and the shoe are relatively moved along the axial direction of the buried pipe. And the gripper mechanism includes the support jack and the parallel link, and the moving means moves the excavator body and the shoe relative to each other by the expansion and contraction of the thrust jack. The semi-shielded excavator according to claim 2, wherein the excavator is moved. 前記掘削機本体の前部に、その掘削機本体の外周部と前記埋設管の内面との間をシールする膨張・収縮自在なシール手段が設けられる請求項1〜5のいずれかに記載のセミシールド掘削機。The semi-inflatable / shrinkable sealing means according to any one of claims 1 to 5, wherein a front-end portion of the excavator body is provided with an inflatable / shrinkable sealing means for sealing between an outer peripheral portion of the excavator body and an inner surface of the buried pipe. Shield excavator.
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