JP4716885B2 - 親子シールド掘進機 - Google Patents
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Description
この種の親子シールド掘進機は、例えば放射状の子カッタヘッドに回転駆動機構を設け、当該子カッタヘッドの外側に同軸にして環状の親カッタヘッドを連結機構により連結するよう構成されている。これにより、親子シールド掘進機を親シールド掘進機として機能させる場合には、親カッタヘッドが連結機構を介し子カッタヘッドと一体に回転して大口径のトンネルを掘削可能であり、親子シールド掘進機から子シールド掘進機を分離して子シールド掘進機として機能させるときには、連結機構の連結解除により子カッタヘッドのみが回転して小口径のトンネルを掘削可能である(特許文献1参照)。
また、当該特許文献2に開示されるように、親子シールド掘進機が泥水式であって子カッタヘッドが円板状である場合には子カッタヘッドを十分な強度を有して構成できるが、親子シールド掘進機が一般的な土圧式である場合には、カッタフレームが通常は放射状をしているために分離した後の子カッタヘッドは一般に放射状であり、そのままでは子カッタヘッドにおいて十分な強度を確保できないという問題がある。
請求項3の親子シールド掘進機では、請求項1または2において、前記子カッタヘッドは放射状に延びる複数のスポーク部材で構成され、これら複数のスポーク部材は、隣り合うスポーク部材同士が各先端よりも中心側の位置で補強部材により互いに連結されていることを特徴とする。
図1は本発明に係る親子シールド掘進機の縦断面図を示し(部材断面を示す斜線は省略、以下同様)、図2は本発明に係る親子シールド掘進機の正面図、図3は図1のA部拡大図を示す。
親子シールド掘進機は、例えば土圧式のシールド掘進機であって、大径の親シールド掘進機1の内部に小径の子シールド掘進機2が設けられて構成されている。
そして、各スポーク部材31には、先端部に位置して半径方向で可動ピン33を出没可能なカッタヘッド保持ジャッキ(ヘッド連結機構)34がそれぞれ設けられている。なお、これら複数のカッタヘッド保持ジャッキ34のうちの例えば点対称に位置する一対34a、34aは、子シールド掘進機2用のコピーカッタとして機能するように構成されている。コピーカッタ34aは、突没する可動カッタピン33aを突出させることでトンネルの内径を微小量広げるよう掘削を行うものであり、これによりトンネル内周面との摩擦抵抗が減少して子シールド掘進機2のスムーズな進行が確保されることとなる。
親子シールド掘進機が親シールド掘進機1として機能する状態では、子カッタヘッド30には親シールド本体10の一部である親カッタヘッド40が外嵌されている。
そして、親カッタヘッド40の各スポーク延長部41には、子カッタヘッド30の各スポーク部材31に設けられた上記カッタヘッド保持ジャッキ34の可動ピン33に対応して当該可動ピン33の嵌入する複数のピン孔43が穿設されている。親子シールド掘進機が親シールド掘進機1として機能する状態では、カッタヘッド保持ジャッキ34の可動ピン33は突出してそれぞれ対応するピン孔43に嵌合し、子カッタヘッド30と親カッタヘッド40とは合体しており、これにより、子カッタヘッド30と親カッタヘッド40とが回転駆動モータ28により一体に回転し、大径のトンネルを構築可能である。
また、親カッタヘッド40の各スポーク延長部41の後面には、全周に亘り後方に向け延びて親カッタヘッド支持部材50が一体に設けられている。詳しくは、親カッタヘッド支持部材50は、単純に鋼板部材を組み合わせて構成され、親シールド本体10の一部である親シールドフレーム11の内側に所定の隙間を有して遊嵌されており、このように親カッタヘッド支持部材50が親シールドフレーム11に遊嵌されていることで、親カッタヘッド40は、周方向で回転自在でありながら親シールドフレーム11に半径方向で脱落不能に支持されている。なお、図1に示すように親カッタヘッド40が子カッタヘッド30に外嵌された状態では、親カッタヘッド支持部材50は子シールドフレーム21の外側に遊嵌された状態でもある。
そして、親子シールド掘進機が親シールド掘進機1として機能する状態では、親シールドフレーム11と子シールドフレーム21とは複数の締結具13によって締結されており、これにより親シールド本体10と子シールド本体20とが完全に一体化している。
また、当該親子シールド掘進機には、親シールド掘進機1と子シールド掘進機2と共用のスクリュコンベア60が設けられている。詳しくは、スクリュコンベア60は子シールドフレーム21の内部に位置するようにして子シールド本体20に設置されている。つまり、スクリュコンベア60は、親子シールド掘進機が子シールド掘進機2として機能した場合には子カッタヘッド30で掘削した土石をチャンバ38を介してそのままスクリュ62で搬送して後方に排出可能であり、親シールド掘進機1として機能した場合には、親カッタヘッド40で掘削し傾斜面44によってチャンバ38のうち子シールド本体20側の部分に集めた土石を同様にスクリュ62で搬送して後方に排出可能である。
上述したように、親子シールド掘進機が親シールド掘進機1として機能する場合には、カッタヘッド保持ジャッキ34の可動ピン33がそれぞれ対応するピン孔43に嵌合して子カッタヘッド30と親カッタヘッド40とは合体しており、親シールド掘進機1は、子カッタヘッド30のカッタビット32と親カッタヘッド40のカッタビット42とで地中の土石を掘削しながらシールドジャッキ78の伸長により前進する。
また、子カッタヘッド30の隣り合うスポーク部材31同士は補強部材35で連結されているが、当該補強部材35は、棒状(例えば、断面L字の形鋼)であるとともに各スポーク部材31の先端よりも中心側の部位を連結するように設けられているので、当該補強部材35が親カッタヘッド40で掘削した土石の子シールド掘進機本体20側への移動の妨げとなることはなく、当該土石をスムーズにチャンバ38のうち子シールド掘進機本体20側の部分に集めることが可能である(図3中の実線矢印参照)。
このように、本発明に係る親子シールド掘進機によれば、親子シールド掘進機を親シールド掘進機1として機能させた場合において、親シールド掘進機1と子シールド掘進機2と共用のスクリュコンベア60を用いて土石を良好に後方に排出でき、掘削作業性能の向上を図ることができる。
図4乃至図6は、親シールド掘進機1から子シールド掘進機2を分離させる際の一連の作業状況を示しており、具体的には、図4は親シールド掘進機1の内部において子シールド掘進機2を使用可能な状態に構成した状況を示し、図5は子シールド掘進機2だけが親シールド掘進機1から分離して掘進する状況を示し、図6は図5のB部拡大図を示しており、以下これらの図に基づき説明する
親シールド掘進機1から子シールド掘進機2を分離させる際には、先ず、親シールド掘進機1においてのみ必要であったエレクタ装置76及びシールドジャッキ78を取り外し、中折れ継手72を溶接等で固定するとともに隔壁73を切断して拡開し、テールフレーム70をブラケット82を用いてセグメント80に固定する。
そして、締結具13を外すとともに、カッタヘッド保持ジャッキ34の可動ピン33を全て没入させる。
これにより、親子シールド掘進機は親シールド掘進機1から分離して子シールド掘進機2として機能可能となり、図5に示すように、当該子シールド掘進機2は、エレクタ装置96でセグメント100を設置するとともにシールドジャッキ98を伸長させて当該設置したセグメント100を押圧する動作を繰り返しながら、反力受け部材99からの反力を受けて単独で掘進する。
また、子シールド掘進機2が親シールド掘進機1から分離する場合においても、親シールドフレーム11と子シールドフレーム21或いはテールフレーム90間については止水シール14によって良好に止水を維持可能である。
例えば、上記実施形態では、親カッタヘッド支持部材50を親カッタヘッド40の各スポーク延長部41の後面にのみ断続的に設けるようにしているが、全周に亘り連続的に設けるようにしてもよい。
また、上記実施形態では、複数のカッタヘッド保持ジャッキ34のうちの一対34a、34aを子シールド掘進機2用のコピーカッタとして機能させるようにしているが、複数のカッタヘッド保持ジャッキ34のうちの少なくとも一つをコピーカッタとして機能させればよい。
また、上記実施形態では、本発明の親子シールド掘進機を土圧式のシールド掘進機に適用した場合を例に説明したが、土圧式に限られるものではない。
2 子シールド掘進機
10 親シールド本体
11 親シールドフレーム
13 締結具
20 子シールド掘進機本体
21 子シールドフレーム
23 貫通孔
30 子カッタヘッド
31 スポーク部材
33 可動ピン
34 カッタヘッド保持ジャッキ(ヘッド連結機構)
35 補強部材
40 親カッタヘッド
41 スポーク延長部(カッタ部)
43 ピン孔
44 傾斜面
50 親カッタヘッド支持部材
52 溝
60 スクリュコンベア
70、90 テールフレーム
78、98 シールドジャッキ
80、100 セグメント
Claims (4)
- 筒状の子シールドフレームと該子シールドフレームに設けた回転駆動機構により回転駆動する子カッタヘッドとから子シールド掘進機が構成され、前記子シールドフレームの外側に筒状の親シールドフレームを連結するとともに前記子カッタヘッドの外側に同軸にして親カッタヘッドを連結することにより親シールド掘進機が構成される親子シールド掘進機であって、
前記親カッタヘッドの後面に全周に亘り断続的に後方に向け延びて設けられ、前記親シールドフレーム及び前記子シールドフレームに遊嵌することで前記親カッタヘッドを該親シールドフレーム及び該子シールドフレームに半径方向で支持し、外周側に周方向で一周する溝が形成された親カッタヘッド支持部材と、
前記親シールドフレームの内周面に全周に亘り突出して環状に設けられ、前記親カッタヘッド支持部材の前記溝と係合することで前記親カッタヘッドを周方向で回転自在にして軸方向で支持する環状係合突起と、
を備えたことを特徴とする親子シールド掘進機。 - 前記親カッタヘッドの前面は、カッタ部を除き内周側が後方に向けて傾斜して傾斜面を形成しており、
前記子カッタヘッド及び前記親カッタヘッドの後方には前記子シールドフレーム及び前記親シールドフレームが隔壁に仕切られてチャンバが形成されており、
前記子シールドフレームのうち該チャンバ内の部分には複数の貫通孔が穿設されていることを特徴とする、請求項1記載の親子シールド掘進機。 - 前記子カッタヘッドは放射状に延びる複数のスポーク部材で構成され、
これら複数のスポーク部材は、隣り合うスポーク部材同士が各先端よりも中心側の位置で補強部材により互いに連結されていることを特徴とする、請求項1または2記載の親子シールド掘進機。 - 前記親カッタヘッドと前記子カッタヘッドとを連結するヘッド連結機構は、前記子カッタヘッド及び前記親カッタヘッドのいずれか一方に設けられた複数の可動ピンといずれか他方に設けられた複数のピン孔からなり、前記可動ピンを突出させ前記ピン孔に挿入することで前記親カッタヘッドを前記子カッタヘッドに連結して親シールド掘進機を構成可能である一方、該複数の可動ピンを没入させることで前記親カッタヘッドと前記子カッタヘッドとの連結を解除して前記子シールド掘進機を構成可能であり、
前記複数の可動ピンのうちの少なくとも一つは、該子シールド掘進機が構成されたとき、突出した状態で該子シールド掘進機のコピーカッタとして機能することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか記載の親子シールド掘進機。
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