JP4504544B2 - シールド掘進機の推進機構 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組み付けられたセグメントを押圧して、シールド掘進機本体を推進させるシールド掘進機の推進機構に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シールド掘進機での掘進において、組み付けられるセグメントの径がトンネル途中で変更する場合、例えば、大径シールドから小径シールドを発進させる親子シールド掘進機で掘進するとき等のシールド掘進機本体の推進機構としては、以下に示すようなものがあった。
【0003】
大径トンネルの掘削時には、大径シールドフレームと小径シールドフレームとの間にシールドジャッキを設けておき、小径シールドの発進時にシールドジャッキを小径シールドフレームの内側に位置替えして、小径シールド本体を推進させる推進機構。
【0004】
しかし、この推進機構では、シールドジャッキの位置替えの作業に多くの手間がかかると共に、セグメントの径の差がシールドジャッキの設置スペースより小さいと、シールドジャッキを設置することができない。
【0005】
そこで、シールドジャッキをシールドフレームの内周面から所定間隔をあけて径方向内側に取り付け、そのシールドジャッキのロッドにシールドフレームの径方向外側に延出した偏心金具を設け、その偏心金具にジャッキシュー取付用のボス部を偏心量の異なる位置に複数設けて、そのボス部間でジャッキシューを付け替えることによって、偏心量を変更する推進機構があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述の推進機構は、組み付けるセグメントの径の差が、300mm程度までの比較的小さい場合に適用されるものであって、セグメントの径の差が大きくなると、ジャッキシューの偏心量が大きくなり、シールドジャッキに大きなモーメント力が掛かるため、シールドジャッキの径を大きくしなければならない。しかしながら、シールドフレーム内のスペースには限りがあるため、ジャッキシューの偏心量が大きすぎると、シールドジャッキが他の機器と干渉して設置することができないといった問題があった。
【0007】
そこで、本発明は上記問題を解決するために案出されたものであり、その目的は、ジャッキシューの偏心量が大きい場合でも、シールドジャッキをシールドフレーム内に設置できるシールド掘進機の推進機構を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、大径シールドフレームを有する大径シールドから小径シールドフレームを有する小径シールドを発進させる親子シールド掘進機の上記小径シールドフレーム内にその軸方向に延びるシールドジャッキを設け、上記小径シールドフレームと上記大径シールドフレームとの間に上記シールドジャッキと平行移動自在に支持され且つシールドジャッキのロッドに着脱自在に連結されガイドロッドを設け、そのガイドロッドの後端に組み付けられた大径トンネルのセグメントを押圧するための大径シールド用のジャッキシューを設け、上記シールドジャッキのロッドは、小径トンネルのセグメントを押圧するための小径シールド用のジャッキシューが取付可能であることを特徴とする。
【0009】
上記構成によれば、セグメントからシールドジャッキに掛かるモーメント力をガイドロッド側に分散させることができるので、シールドジャッキを、ジャッキシューとシールドジャッキとの偏心量に対して小さくすることができ、ジャッキシューの偏心量が大きい場合でも、シールドジャッキをシールドフレーム内に設置することができる。
【0010】
上記シールドジャッキのロッドには、上記ガイドロッド又は上記小径シールド用のジャッキシューを取り付けるためのシュー取付ボスを有する偏心金具が設けられていることが好ましい
【0011】
上記ガイドロッドの後端には、上記偏心金具のシュー取付ボスに連結される連結金具が設けられ、該連結金具の後端面には大型シールド用のジャッキシューを取り付けるためのシュー取付ボスが設けられていることが好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明を実施する好適一形態を添付図面を参照しながら説明する。
【0013】
図1は本発明に係るシールド掘進機の推進機構の好適な実施の形態を示した断面図、図2は図1のA−A線断面図、図3は図2の要部拡大図である。
【0014】
なお、本実施の形態では、係るシールド掘進機の推進機構を、親子シールド掘進機に適用した例を挙げて説明する。また、図1中上側は、小径シールドの発進時にその後端にテール部を取り付けた状態を示している。
【0015】
まず、親子シールド掘進機の概略構成を説明する。
【0016】
図示するように、親子シールド掘進機1は、大径シールド2の内側に小径シールド3が収容されている。小径シールド3の先端には、カッタ回転軸4から放射状に延びたカッタスポーク5が設けられている。このカッタスポーク5の外周端には、径方向に伸縮する伸縮スポーク6が設けられている。
【0017】
カッタスポーク5及び伸縮スポーク6の前面には、複数のカッタビット7が設けられている。大径トンネルの掘削時には伸縮スポーク6が伸長しており、小径トンネルの掘削時には伸縮スポーク6が縮退すると共に、小径シールド3が大径シールド2から発進するようになっている。
【0018】
この親子シールド掘進機1は、カーブ施工のために中折れ式になっており、大径シールド2及び小径シールド3が、それぞれ、前胴2a,3a及び後胴2b,3bとに分割されており、中折れシール8a,8bにて接続されている。小径シールド3の中折れシール8aの内側には、所定ピッチで中折れジャッキ9が複数設けられている。
【0019】
ところで、本発明は、小径シールドフレーム11内にその軸方向に延びるシールドジャッキ12を設け、小径シールドフレーム11と大径シールドフレーム14との間にシールドジャッキ12と平行移動自在に支持され且つシールドジャッキ12のロッド15に連結されたガイドロッド16を設け、そのガイドロッド16の後端に組み付けられたセグメント17を押圧するためのジャッキシュー18を設けたことを特徴とする。
【0020】
シールドジャッキ12は、小径シールドフレーム11の内側に、周方向に所定ピッチで複数設けられている。シールドジャッキ12は、その後端部近傍が取付ブラケット19にて、小径シールドフレーム11の内周面に固定されており、そのロッド15の後端には、偏心金具21が取り付けられている。
【0021】
偏心金具21は、例えば円柱状に形成されており、ロッド15の軸芯から偏心して固定されている。偏心金具21の後端面の小径シールド3の外周側には、ガイドロッド16又は後述する小径シールド3用のジャッキシュー22を取り付けるためのシュー取付ボス23が設けられている。このシュー取付ボス23の後端面は球面状に形成されている。シュー取付ボス23のシールドジャッキ12からの偏心量L1は、シールドジャッキ12からセグメント17の芯までの偏心量L0の略半分となっている。
【0022】
ガイドロッド16は、複数のシールドジャッキ12に対して、その外側でそれぞれ設けられている。ガイドロッド16は、小径シールドフレーム11と大径シールドフレーム14との間に配置された軸受け24によって親子シールド掘進機1の軸方向に移動自在に支持されている。
【0023】
軸受け24は筒状に形成され、その内部をガイドロッド16が貫通するようになっている。軸受け24は、中折れシール8a,8bの後方に位置しており、ガイドロッド16が縮退した際に、その前方部分(図中左側)が、小径シールド3の中折れシール8aと大径シールド2の中折れシール8bとの間に挿入されるようになっている。
【0024】
ところで、中折れ時に、ガイドロッド16が縮退していると、その前方部分33が前胴2a,3aに対して相対的に移動する。このガイドロッド16の移動スペースを確保するために、小径シールドフレーム11の中折れシール8aの前方部分に、穴(スペース)25が形成されている。なお、この穴25は、小径シールド3の発進時に塞がれる。
【0025】
ガイドロッド16の後端部には、シールドジャッキ12のロッド15と連結するための連結金具26が設けられている。連結金具26は、ガイドロッド16から大径シールド2の中心側に延出した例えば断面長円状に形成されており、その前端面には、偏心金具21のシュー取付ボス23が挿入される挿入穴27が形成されている。
【0026】
挿入穴27及びシュー取付ボス23には、それぞれピン穴(図示せず)が形成されており、そこにピン29を挿入することによって、シールドジャッキ12の軸方向の推力及び引戻し力のみをガイドロッド16側に伝達するようになっており、モーメント力は伝達しないようになっている。
【0027】
連結金具26の後端面には、大径シールド2用のジャッキシュー18を取り付けるためのシュー取付ボス28が設けられている。このシュー取付ボス28の後端面も、シュー取付ボス23と同様に球面状に形成されている。
【0028】
次に、上記構成によるシールド掘進機の推進機構の作用を説明する。
【0029】
大径トンネルを掘削する際には、伸縮スポーク6を伸長させておき、組み付けられたセグメント17を、シールドジャッキ12で押圧して推進させながら、カッタ回転軸4を回転させて掘進する。
【0030】
このとき、シールドジャッキ12の推力は、ガイドロッド16を介してセグメント17に伝達されるが、シールドジャッキ12とセグメント17が偏心して、その軸芯がずれているので、シールドジャッキ12にモーメント力がかかる。
【0031】
ここで、ガイドロッド16が設けられ、その連結金具26と、シールドジャッキ12に設けられた偏心金具21とが、シールドジャッキ12とセグメント17との偏心量L0 の略中間の偏心位置でピン結合されていることによって、全体の偏心量L0 に対するモーメント力を、分散させることができる。
【0032】
要するに、セグメント17から連結金具26と偏心金具21との連結部分までの偏心量L2 (L1 と略同等)に対するモーメント力は、ガイドロッド16にかかり、ガイドロッド16を図1中右回りに回転させようとする。このモーメント力は、軸受け24で受けることができる。詳しくは、上記モーメント力は、軸受け24の前端側(図中左側)上部と後端側(図中右側)の下部とで支持されることとなる。
【0033】
従って、シールドジャッキ12で受ける必要があるモーメント力は、シールドジャッキ12から連結金具26と偏心金具21との連結部分までの偏心量L1 に対するモーメント力(偏心量L0 に対してかかるモーメント力の略半分)だけでよく、それに応じて、シールドジャッキ12にかかる曲げ応力が小さくなり、シールドジャッキ12とジャッキシュー18との偏心量L0 が大きい場合でも、その偏心量L0 に対してシールドジャッキ12の径を小さくすることができる。よって、そのシールドジャッキ12の設置スペースを小さくでき、従来のように他の機器と干渉しないので、シールドジャッキ12の設置が可能になると共に、レイアウト上有利になる。
【0034】
小径シールド3の発進時には、伸縮スポーク6を縮退させ、図1中上側に示すように、シールドジャッキ12とガイドロッド16とを切り離すと共に、偏心金具21のシュー取付ボス23に、小径シールド3用のジャッキシュー22を取り付け、小径シールドフレーム11の後端に筒状のテール部31を取り付ける。
【0035】
このとき、従来のように、多数設けられているシールドジャッキ12をそれぞれ位置替えする必要はなく、シールドジャッキ12からガイドロッド16を切り離して、ジャッキシュー22を取り付けるだけでよいので、その作業の手間が大幅に軽減される。これによって、ジャッキシュー22とシールドジャッキ12との偏心量の変化に容易に対応できる。なお、切り離して撤去されたガイドロッド16は、別工事に転用され再利用される。
【0036】
小径シールド3の発進後は、シールドジャッキ12と小径トンネルのセグメント32との偏心量は小さく、ジャッキシュー22とシールドジャッキ12との偏心量は、上述のシールドジャッキ12から連結金具26と偏心金具21との連結部分までの偏心量L1 と略同等であるので、シールドジャッキ12で、かかるモーメント力を十分に受けることができる。
【0038】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、セグメントからシールドジャッキに掛かるモーメント力をガイドロッド側に分散させることができるので、シールドジャッキを、ジャッキシューとシールドジャッキとの偏心量に対して小さくすることができ、ジャッキシューの偏心量が大きい場合でも、シールドジャッキをシールドフレーム内に設置することができると共に、シールドジャッキのロッドからガイドロッドを切り離して、ジャッキシューを取り付けることによって、ジャッキシューの偏心量の変更に容易に対応できるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールド掘進機の推進機構の好適な実施の形態を示した断面図である。
【図2】図1のA−A線断面図である。
【図3】図2の要部拡大図である。
【符号の説明】
1 親子シールド掘進機
2 大径シールド
3 小径シールド
11 小径シールドフレーム
12 シールドジャッキ
14 大径シールドフレーム
15 ロッド
16 ガイドロッド
17 セグメント
18 ジャッキシュー
22 ジャッキシュー
32 セグメント

Claims (3)

  1. 大径シールドフレームを有する大径シールドから小径シールドフレームを有する小径シールドを発進させる親子シールド掘進機の上記小径シールドフレーム内にその軸方向に延びるシールドジャッキを設け、上記小径シールドフレームと上記大径シールドフレームとの間に上記シールドジャッキと平行移動自在に支持され且つシールドジャッキのロッドに着脱自在に連結されガイドロッドを設け、そのガイドロッドの後端に組み付けられた大径トンネルのセグメントを押圧するための大径シールド用のジャッキシューを設け、上記シールドジャッキのロッドは、小径トンネルのセグメントを押圧するための小径シールド用のジャッキシューが取付可能であることを特徴とするシールド掘進機の推進機構。
  2. 上記シールドジャッキのロッドには、上記ガイドロッド又は上記小径シールド用のジャッキシューを取り付けるためのシュー取付ボスを有する偏心金具が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のシールド掘進機の推進装置。
  3. 上記ガイドロッドの後端には、上記偏心金具のシュー取付ボスに連結される連結金具が設けられ、該連結金具の後端面には大型シールド用のジャッキシューを取り付けるためのシュー取付ボスが設けられていることを特徴とする請求項2に記載のシールド掘進機の推進装置。
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