JP4920524B2 - シールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法に関する。

シールド掘進機として、掘進機本体の前部に配設されたカッタフレームを掘進機本体内に収容された駆動部によって掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動し、カッタフレームに設けられたビットによって切羽を切削するものが知られている。ここで、上記駆動部には、モータ、ギヤ、ベアリング等の比較的高価な部品が備わっているため、シールド掘進機が土中にてトンネル計画線の終端までの掘進を終えた後に、駆動部を土中に埋め殺しすることなく掘進機本体から取り外して回収し、再利用したいという要望がある。

この要望を適えた技術として、特許文献１に記載されたものが知られている。この技術は、掘進機本体を、外筒とその内部に着脱自在に係止された内筒とから成る二重筒構造とし、これら内外筒の軸方向前方に配置されたカッタフレームを回転駆動する駆動部を、内筒の内部に取り付けたシールド掘進機を用いる。このシールド掘進機により、内筒を外筒に係止した状態で土中をトンネル計画線の終端まで掘進した後、カッタフレームの前方の地盤に固化剤（セメントミルク等）を注入し、切羽の地盤を固めた後、内外筒の係止を解除し、外筒を残置して内筒をカッタフレームと共に軸方向後方に引き抜くことで、内筒に装着した駆動部を回収する。

特開２００１−３１７２８５号公報

ところで、上記技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いているが、カッタフレームの外周端における回転直径は外筒の外径に合わせられているので、引き抜きの際にカッタフレームの外周端が外筒の前縁に引っ掛からないようにするためには、カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けるか、或いは作業員が掘進機本体の内部から切羽側に出てカッタフレームを切断する必要がある。カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けることはコストアップに繋がり、作業員がカッタフレームの切断作業を行うためには、切羽への薬注量を増やす等の十分な対策が必要となり、工期の延びに繋がる。

また、上記技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いた際、外筒の前方の開口は固化剤の注入によって固められた切羽の地盤によって塞がれて止水される。この止水を万全なものとするには、カッタフレームの前方の切羽の地盤に、止水を確実とする十分な量の固化剤を注入しなければならず、いきおい薬注量が増え、コストアップとなる。また、薬注量が増えると、注入した固化剤が固化するのを待つ時間も長くなり、工期も延びる。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ったシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法を提供することにある。

上記目的を達成するために第１の発明は、掘進機本体の前部に掘進方向と平行な軸廻りに回転されるカッタフレームを有し、掘進終了後に上記カッタフレームの駆動部を上記掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機であって、上記掘進機本体の外殻を成す筒状のシールドフレーム内に、そのシールドフレーム内を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁と、該隔壁に上記カッタフレームの回転中心を中心として円環状に開口された開口部と、上記隔壁に反切羽側から着脱され、上記カッタフレームの駆動部が装着されたハウジングブロックと、該ハウジングブロックに、回転可能に装着されて上記駆動部によって回転駆動され、上記開口部に合わせて円環状に形成された回収中間リングと、該回収中間リングに重ねられ、上記開口部から露出するように円環状に形成され、上記カッタフレームに連結された残置中間リングと、該残置中間リングと上記回収中間リングとを連結切離するため、重ねられた両リングに反切羽側から着脱されるネジ締結具とを備え、該ネジ締結具が、上記残置中間リング及び上記回収中間リングの周方向に間隔を隔てて複数配設されたものである。

上記回収中間リングが、その周方向に間隔を隔てて掘進方向に沿って形成された複数の第１貫通孔を有し、上記ネジ締結具が、上記残置中間リングの反切羽面にその周方向に間隔を隔てて複数ネジ込まれ上記第１貫通孔を貫通するネジロッドと、上記第１貫通孔を貫通した上記ネジロッドに夫々ネジ込まれたナットとを有してもよい。

上記ハウジングブロックに、上記回収中間リングを回転可能に支持する旋回環を取り付け、該旋回環が、上記ハウジングブロックに装着された円環状の静止側ハウジングと、上記回収中間リングに装着された円環状の回転側ハウジングと、上記静止側ハウジングと上記回転側ハウジングとの間に介設されたベアリングとを有し、上記回転側ハウジングが、その周方向に間隔を隔てて複数掘進方向に沿って成された第２貫通孔を有し、上記ネジロッドが、上記第１貫通孔を貫通した後に上記第２貫通孔を貫通し、上記ナットが、上記第２貫通孔を貫通した上記ネジロッドにネジ込まれ、上記静止側ハウジングと上記ハウジングブロックとの間に、上記旋回環を上記ハウジングブロックに取り付けた状態で上記ナットを上記ネジロッドから取り外すスペースを形成するスペーサを設けてもよい。

上記カッタフレームから上記残置中間リング及び上記回収中間リングを介して上記ハウジングブロックに加わる切羽の推進反力を上記隔壁に伝えるため、上記ハウジングブロックと上記隔壁とを引っ張り部材で連結してもよい。

第２の発明は、シールド掘進機の掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収する方法であって、上記シールド掘進機は、上記掘進機本体の外殻を成す筒状のシールドフレーム内に、そのシールドフレーム内を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁と、該隔壁に上記カッタフレームの回転中心を中心として円環状に開口された開口部と、上記隔壁に反切羽側から着脱され、上記カッタフレームの駆動部が装着されたハウジングブロックと、該ハウジングブロックに、回転可能に装着されて上記駆動部によって回転駆動され、上記開口部に合わせて円環状に形成された回収中間リングと、該回収中間リングに重ねられ、上記開口部から露出するように円環状に形成され、上記カッタフレームに連結された残置中間リングと、該残置中間リングと上記回収中間リングとを連結切離するため、重ねられた両リングに反切羽側から着脱されるネジ締結具とを備え、かかるシールド掘進機を土中の掘進終了位置まで掘進させた後、上記隔壁と上記カッタフレームとの間のカッタ室内に固化剤を注入してこのカッタ室内の土砂を固化し、上記ネジ締結具を緩めて、上記残置中間リングから上記回収中間リングを切り離し、上記残置中間リング及び上記カッタフレームを土中に残置して、上記回収中間リング及び上記ハウジングブロックを反切羽側に取り外して回収するようにしたものである。

本発明によれば、掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。

本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。

このシールド掘進機１は、円筒状のシールドフレーム２を外殻とする掘進機本体３と、掘進機本体３の前部に掘進方向と平行な軸廻りに回転されるカッタフレーム４と、掘進機本体３内に収容されカッタフレーム４を回転するための駆動部５とを有し、掘進終了後に駆動部５を掘進機本体３から取り外して回収できるようになっている。

掘進機本体３は、円筒状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２内にその内部を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁６と、隔壁６に取り付けられカッタフレーム４を回転駆動するための駆動部５と、隔壁６の前方に配置され駆動部５によって回転駆動されるカッタフレーム４とを有する。カッタフレーム４は、カッタフレーム４の背面（反切羽側の面）から掘進方向後方に延出されて駆動部５に接続された中間ビーム７を有する。中間ビーム７は、カッタフレーム４の背面に、カッタフレーム４の回転中心を中心として周方向に間隔を隔てて複数設けられている。

カッタフレーム４の中心部には、掘進方向後方に延出されたセンターシャフト８が設けられ、このセンターシャフト８は、隔壁６をシール９を介して貫通しており、隔壁６を貫通したセンターシャフト８の後端部には、ロータリージョイント１０が設けられている。このロータリージョイント１０を介してカッタフレーム４に油圧が供給され、カッタフレーム４内に装着された図示しない油圧機器（コピーカッター用ジャッキ等）に油圧が供給される。

隔壁６の下部には、カッタフレーム４に装着されたビット１１によって切削されてカッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２内に取り込まれた掘削土砂を、坑内（隔壁６の後方）に取り込むための排土装置としてスクリューコンベヤ１３が取り付けられている。なお、本実施形態は土圧式シールドなのでスクリューコンベヤ１３が取り付けられているが、泥水式シールドの場合、スクリューコンベヤ１３の代わりに送排泥管が隔壁６に取り付けられることになる。

シールドフレーム２の内部には、シールドフレーム２の内周面に沿ってセグメント１４をリング状に組み立てるエレクタ１５が設けられている。エレクタ１５は、シールドフレーム２の軸心廻りに回転可能に支持された旋回リング１６と、旋回リング１６に取り付けられトンネル径方向に移動可能な吊りビーム１７と、吊りビーム１７に取り付けられトンネル軸方向に移動可能な摺動ブロック１８と、摺動ブロック１８に取り付けられセグメント１４を把持する把持部１９とを有する。

エレクタ１５によってリング状に組み立てられたセグメント１４（既設セグメント）は、形状保持装置２０（セグメント真円保持装置）によって上下方向に突っ張り力が付与されて真円状態に保持される。形状保持装置２０は、シールドフレーム２内の中心部にトンネル軸方向に延出されてその前部が金具２１を介してシールドフレーム２に支持された後方作業台２２に、トンネル軸方向に移動可能に取り付けられており、上方の既設セグメント１４を押し上げる逆さＵ字状の上部シュー２３と、下方の既設セグメント１４に当接するＵ字状の下部シュー２４とを備えている。

シールドフレーム２の内周面には、既設セグメント１４に反力を取って掘進機本体３を前進させるシールドジャッキ２５が、周方向に間隔を隔てて複数取り付けられている。シールドジャッキ２５は、その伸縮ロッドの先端に設けられたシュー２６が既設セグメント１４に当接された状態で伸長され、シールドフレーム２即ち掘進機本体３を前進させるものである。

以上述べたシールド掘進機１を用いて、土中にてトンネル計画線の終端までの掘進を終えた後、シールドフレーム２の内周面と既設セグメント１４とを固定金具２７によって連結し、シールドフレーム２が掘進方向後方に後退しないようにする。

固定金具２７の装着の後、又は装着と同時、或いは装着に先立って、隔壁６にこれを貫通して複数装着された注入管２８を通して、隔壁６の後方からカッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２に固化剤（セメントミルク等）を注入し、カッタ室１２内の土砂を固める。

カッタ室１２内の土砂の固化時間を利用して、形状保持装置２０を取り外して後方に搬送し、後方作業台２２を分割して取り外して後方に搬送し、スクリューコンベヤ１３を取り外して後方に搬送し、エレクタ１５を取り外して後方に搬送し、シールドジャッキ２５を取り外して後方に搬送する。

これにより図２の状態となる。図２にて、カッタ室１２内のドットで表された部分は、注入管２８から注入された固化剤によって固化された土砂を示す。注入管２８は隔壁６の周方向に間隔を隔てて複数配設されている。

次に、図２の状態から、カッタフレーム４の駆動部５を掘進機本体３から取り外して回収する構造及び方法について、図２の部分拡大図である図３、図３のIV−IV線部分断面図である図４、図３の分解図である図５〜図７を用いて述べる。

図２、図３、図６に示すように、このシールド掘進機１は、シールドフレーム２内に、その内部を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁６と、隔壁６にカッタフレーム４の回転中心Ｘを中心として円環状に開口された開口部２９と、隔壁６に反切羽側から着脱され、カッタフレーム４の駆動部５が装着されたハウジングブロック３０と、ハウジングブロック３０に、回転可能に装着されて駆動部５によって回転駆動される回収中間リング３１と、回収中間リング３１に重ねられ、カッタフレーム４の中間ビーム７に連結された残置中間リング３２と、残置中間リング３２と回収中間リング３１とを連結切離するため、重ねられた両リング３１、３２に反切羽側から着脱されるネジ締結具３３とを備えている。

回収中間リング３１は、隔壁６の開口部２９に合わせて円環状に形成され、掘進方向（前方）に凹部３４を有する断面コ字状のリング体から成り、複数の第１貫通孔３５を備えている。第１貫通孔３５は、回収中間リング３１の周方向に間隔を隔てて複数掘進方向に沿って形成されている。第１貫通孔３１には、残置中間リング３２に植設されたネジ締結具３３のネジロッド３３ａが挿通される。回収中間リング３１とハウジングブロック３０との間には、カッタ室１２内の土砂や水分の浸入を防止するシール３６が介設されている。

残置中間リング３２は、隔壁６の開口部２９からカッタ室１２内に露出するように円環状に形成されており、回収中間リング３１の凹部３４に係脱するリング体から成る係脱部３２ａと、係脱部３２ａの切羽側部（前部）に取り付けられた環状板から成る表板３２ｂとを有する。表板３２ｂは、隔壁６の開口部２９から前方のカッタ室１２内に露出している。表板３２ｂには、カッタフレーム４の背面に設けられた中間ビーム７が取り付けられている。残置中間リング３２の係脱部３２ａには、ネジロッド３３ａ（以下スタッドボルトという）が、複数植設されている。

スタッドボルト３３ａは、係脱部３２ａに形成されたネジ孔に周方向に間隔を隔てて複数掘進方向と平行にネジ込まれている。スタッドボルト３３ａは、回収中間リング３１に形成された第１貫通孔３５を貫通し、後述する中間部材３７に形成された貫通孔を貫通し、旋回環３８の回転側ハウジング３９に形成された第２貫通孔４０を貫通する。第２貫通孔４０を貫通したスタッドボルト３３ａの先端にはナット３３ｂがネジ込まれ、このナット３３ｂが回転側ハウジング３９の端面に着座することで、残置中間リング３２と回収中間リング３１とが連結される。これらスタッドボルト３３ａ及びナット３３ｂは、残置中間リング３２と回収中間リング３１とを連結切離するネジ締結具３３を構成し、ナット３３ｂが、重ねられた両リング３１、３２に対して反切羽側から着脱される部品となる。

ハウジングブロック３０は、カッタフレーム４の回転中心Ｘを中心とした略ドーナッツ状に形成されており、このハウジングブロック３０内には、回収中間リング３１を回転中心Ｘ廻りに回転可能に支持する旋回環３８が取り付けられている。旋回環３８は、ハウジングブロック３０にボルトナット４１によって装着された円環状の静止側ハウジング４２と、回収中間リング３１にセットボルト４３によって装着された円環状の回転側ハウジング３９と、静止側ハウジング４２と回転側ハウジング３９との間に介設されたベアリング４４（後方のメインスラストベアリング、前方のサブスラストベアリング、中間のラジアルベアリング）とを有する。

静止側ハウジング４２をハウジングブロック３０に取り付けるボルトナット４１は、静止側ハウジング４２の周方向に間隔を隔てて複数配設されており、静止側ハウジング４２に植設されたスタッドボルト４１ａと、スタッドボルト４１ａにネジ込まれハウジングブロック３０の端面に着座するナット４１ｂとから成る。スタッドボルト４１ａは、静止側ハウジング４２とハウジングブロック３０との間に介設されたスペーサ４５に形成された貫通孔を貫通し、ハウジングブロック３０に形成された貫通孔を貫通する。ハウジングブロック３０の貫通孔を貫通したスタッドボルト４１ａの先端にはナット４１ｂがネジ込まれ、このナット４１ｂがハウジングブロック３０の端面に着座することで、旋回環３８の静止側ハウジング４２とハウジングブロック３０とが連結される。

スペーサ４５は、旋回環３８をハウジングブロック３０に取り付けた状態で、ネジ締結具３３のナット３３ｂをスタッドボルト３３ａから取り外すスペース４６を形成するために設けられる。すなわち、スペーサ４５が無い場合、静止側ハウジング４２とハウジングブロック３０との間の間隔が狭くなるので、上記スペース４６が極めて小さくなってしまい、ナット３３ｂを取り外すことができない。ナット３３ｂを取り外すには、旋回環３８とハウジングブロック３０とを連結するナット４１ｂ等を緩めることで、ハウジングブロック３０を旋回環３８から切り離して取り外し、ナット３３ｂを露出させなければならず、ハウジングブロック３０と旋回環３８とが一体となったアッセンブリ品６１の回収ができない。

回転側ハウジング３９に回収中間リング３１を取り付けるセットボルト４３は、図６に破線で示すように、回収中間リング３１の切羽側面（前面）から回収中間リング３１を貫通して回転側ハウジング３９に達する深さまでネジ込まれ、回収中間リング３１と回転側ハウジング３９とを連結する。すなわち、回収中間リング３１には、セットボルト４３のボルト頭部が回転可能に収容される大径孔とボルト軸部が貫通する小径孔とが連続する貫通孔が形成され、回収中間リング３１と回転側ハウジング３９との間に介設されたリング状の中間部材３７には、セットボルト４３のボルト軸部が貫通する貫通孔が形成され、回転側ハウジング３９には、セットボルト４３のボルト軸部がネジ込まれるネジ孔が形成されている。セットボルト４３は、図４に示すように、回収中間リング３１の周方向に等間隔を隔てて複数配設されている。

回転側ハウジング３９には、図６に示すように、掘進方向と平行に形成された第２貫通孔４０が形成されている。第２貫通孔４０は、回転側ハウジング３９にその周方向に間隔を隔てて複数形成されており、その周方向設置位置が回収中間リング３１に形成された第１貫通孔３５の周方向設置位置に合わせられている。よって、残置中間リング３２に植設されたスタッドボルト３３ａには、回収中間リング３１の第１貫通孔３５が貫通された後、中間部材３７の貫通孔が貫通され、回転側ハウジング３９の第２貫通孔４０が貫通されることになる。なお、中間部材３７は省略してもよい。

残置中間リング３２に植設されたスタッドボルト３３ａは、図４に示すように、残置中間リング３２の周方向に等間隔を隔てて複数、セットボルト４３とは位相をずらして配設されている。なお、本実施形態では、スタッドボルト３３ａとセットボルト４３とが、周方向に交互に同数配設されているが、同数、交互に限られることはない。スタッドボルト３３ａは、後述のモータ４７によって駆動される回転側ハウジング３９の回転トルクを適切にカッタフレーム４に伝達できる本数及びボルト径であればよく、セットボルト４３は、図６に示すように、残置中間リング３２から回収中間リング３１を切り離したとき、回収中間リング３１を適切に回転側ハウジング３９に支持できる本数及びボルト径であればよい。

ハウジングブロック３０には、旋回環３８の回転側ハウジング３９を回転駆動するためのモータ４７が装着されている。モータ４７の回転軸にはピニオン４８が装着されており、ピニオン４８は、旋回環３８の回転側ハウジング３９の外周面に形成された外歯ギヤ４９に噛合されている。この構成によれば、モータ４７を駆動してピニオン４８が回転すると、ピニオン４８に噛合する外歯ギヤ４９が形成された回転側ハウジング３９が回転し、回転側ハウジング３９に連結された回収中間リング３１が回転し、回収中間リング３１にスタッドボルト３３ａで連結された残置中間リング３２が回転し、残置中間リング３２に装着された中間ビーム７が回転し、中間ビーム７に取り付けられたカッタヘッド４が回転される。

ハウジングブロック３０には、その径方向内側の部分に、センターブロック５０が取り付けられている。センターブロック５０は、隔壁６の背面に重ねられる円板５０ａを有し、この円板５０ａは、ボルトナット５１によって隔壁６に反切羽側から着脱される。ボルトナット５１は、隔壁６に固定されたボルト５１ａと、円板５０ａを貫通したボルト５１ａの軸部に螺合され円板５０ａに着座するナット５１ｂとから成る。円板５０ａの中心部には穴が形成されており、その穴には円筒５２が設けられ、円筒５２の内部には、シール９を介して、センターシャフト８が回転可能に挿通されている。

ハウジングブロック３０には、その径方向外側の部分に、荷重伝達フランジ５３が設けられ、荷重伝達フランジ５３と隔壁６との間には、引っ張り部材としてテンションボルト５４が設けられている。テンションボルト５４は、前端が隔壁６の背面のネジ孔５５にネジ込まれ後端が荷重伝達フランジ５３に形成された孔５６を貫通したスタッドボルト５４ａと、このスタッドボルト５４ａの後端にネジ込まれて荷重伝達フランジ５３に着座するナット５４ｂから成る。テンションボルト５４は、カッタフレーム４から残置中間リング３２及び回収中間リング３１を介してハウジングブロック３０に加わる切羽の推進反力を隔壁６に伝える。

テンションボルト５４は、荷重伝達フランジ５３の周方向に間隔を隔てて複数設けられている。テンションボルト５４の本数及びボルト径は、シールドジャッキ２５を伸長させた際にカッタフレーム４が切羽に押し付けられることで生じる切羽の推進反力を、適切に（ボルト５４が引っ張り力で破断することなく）隔壁６に伝達できるように設定される。ここで、上記荷重伝達フランジ５３は、ハウジングブロック３０の径方向外側の部分に設けられているので、ハウジングブロック３０の径方向内側の部分に荷重伝達フランジ５３を設けたものと比べると、テンションボルト５４の設置面積が広くなり、テンションボルト５４の設置本数を稼ぐことができる。

次に、図２の状態となった後、カッタフレーム４の駆動部５（モータ４９、旋回環３８、回収中間リング３１、シール３６等）を掘進機本体３から取り外して回収する手順を述べる。

図３、図５に示すように、モータ４７をハウジングブロック３０に固定するボルト５７を取り外し、モータ４７をハウジングブロック３０から後方に取り外す。モータ４７を取り外したことでハウジングブロック３０に開口部５８が開口するので、この開口部５８を通し、旋回環３８の回転側ハウジング３９と回収中間リング３１と残置中間リング３２とを一体化するネジ締結具３３のナット３３ｂを取り外す。

ここで、ナット３３ｂの後方には、旋回環３８の静止側ハウジング４２とハウジングブロック３０の内面との間に介設されたスペーサ４５によって、ナット３３ｂを取り外すためのスペース４６が形成されている。よって、上記開口部５８を通し、回転側ハウジング３９の外歯ギヤ４９の後端とハウジングブロック３０の内面との間の隙間から上記スペース４６にソケットレンチを進入させ、このソケットレンチを上記スペース４６を利用してナット３３ｂに被せることで、ナット３３ｂをスタッドボルト３３ａから適切に取り外すことができる。

ハウジングブロック３０に加わる切羽の推進反力を隔壁６に伝達するテンションボルト５４のナット５４ｂを取り外す。このナット５４ｂは、掘進機本体３の内部（シールドフレーム２の内方且つ隔壁６の後方）に露出しているので容易に取り外すことができる。センターブロック５０を隔壁６に連結するナット５１ｂを取り外す。このナット５１ｂも、掘進機本体３の内部に露出しているので容易に取り外すことができる。センターシャフト８とロータリージョイント１０とを締結するボルト５９を取り外す。このボルト５９の頭部も、掘進機本体３の内部に露出しているので容易に取り外すことができる。

ハウジングブロック３０の荷重伝達フランジ５３に溶接されると共に隔壁６に溶接された倒れ防止金具６０を切断（溶断等）し、ハウジングブロック３０を隔壁６から切り離す。倒れ防止金具６０は、荷重伝達フランジ５３の周方向に間隔を隔てて複数配設されており、カッタフレーム４に切羽から加わる偏荷重によってカッタフレーム４が傾く（倒れる）ことを防止するものである。

以上の作業により、ハウジングブロック３０と隔壁６との連結が解かれ、センターブロック５０と隔壁６との連結が解かれ、ロータリージョイント１０とセンターシャフト８との連結が解かれる。

図６に示すように、ハウジングブロック３０を反掘進方向に引き抜く。これにより、ハウジングブロック３０と、ハウジングブロック３０にボルトナット４１で取り付けられた旋回環３８と、旋回環３８にセットボルト４３で取り付けられた回収中間リング３１と、ハウジングブロック３０に連結されたセンターブロック５０と、センターブロック５０にシール９を介して支持されたロータリージョイント１０とが、作業員が隔壁６の前方に出ることなく隔壁６よりも後方の掘進機本体３内における作業のみで、一体的なアッセンブリ品６１として回収される。この際、カッタ室１２内の土砂や水は先に注入した固化剤によって固化されているので、カッタ室１２内の土砂や水が、隔壁６の開口部２９と残置中間リング３２の表板３２ｂと間の隙間から掘進機本体３内に噴出することはない。

回収中間リング３１は、セットボルト４３によって旋回環３８の回転側ハウジング３９に装着されているので、上記アッセンブリ品６１、即ちハウジングブロック３０に取り付けられた旋回環３８から脱落しない。よって、回収中間リング３１の外面とハウジングブロック３０の内面との間のシール３６も脱落しない。この結果、ハウジングブロック３０、旋回環３８、回収中間リング３１、シール３６、センターブロック５０、シール９及びロータリージョイント１０を、一体的なアッセンブリ品６１として掘進機本体３から取り外すことができ、このアッセンブリ品６１を、他の同様な構造のシールド掘進機に、そのまま再利用することができる。

その後、図７に示すように、隔壁６のネジ孔５５にネジ込まれたスタッドボルト５４ａを緩めて取り外し、残置中間リング３２のネジ孔にネジ込まれたスタッドボルト３３ａを緩めて取り外して回収し、再利用を図る。

本実施形態によれば、掘進終了後にカッタフレーム４の駆動部５を掘進機本体３から取り外して回収するシールド掘進機１及びそのカッタ駆動部回収方法において、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。

すなわち、前記特許文献１の技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いているが、カッタフレームの外周端における回転直径は外筒の外径に合わせられているので、引き抜きの際にカッタフレームの外周端が外筒の前縁に引っ掛からないようにするためには、カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けるか、或いは作業員が掘進機本体の内部から切羽側に出てカッタフレームを切断する必要がある。カッタフレームに径方向の伸縮機構を設けることはコストアップに繋がり、作業員がカッタフレームの切断作業を行うためには、切羽への薬注量を増やす等の十分な対策が必要となり、工期の延びに繋がる。

他方、本実施形態では、カッタフレーム４を土中に残置しているので、上記問題が生じることはなく、特許文献１の技術と比べて、低コスト化及び工期の短縮化を図ることができる。本実施形態では、カッタフレーム４は回収することなく土中に残置するが、カッタフレーム４は比較的簡単な構造物であり、回収できる駆動部５（モータ４７、旋回環３８を構成するギヤ、ベアリング等）に比べれば廉価な部品である。よって、カッタフレーム４を土中に残置することによる不利益（カッタフレーム４を再利用できない）と、利益（カッタフレーム４に径方向伸縮機構を設ける必要が無いので掘進機全体の低コスト化を図れる、切羽への薬注量が減るので工期の短縮化を図れる）とを比較考量すると、利益が不利益よりも勝る。

また、特許文献１の技術では、カッタフレームを内筒と共に外筒の内部に引き抜いた際、外筒の前方の開口は薬注によって固められた切羽の地盤によって塞がれて止水される。この止水を万全なものとするには、カッタフレームの前方の切羽の地盤に、止水を確実とする十分な量の固化剤を注入しなければならず、いきおい薬注量が増え、コストアップとなる。また、薬注量が増えると、注入した固化剤が固化するのを待つ時間も長くなり、工期も延びる。

他方、本実施形態では、固化剤は、カッタフレーム４と隔壁６との間のカッタ室１２に注入されてカッタ室１２内の土砂を固化することで止水しているので、特許文献１の技術と比べると固化剤の注入量が大幅に減り、低コストとなる。また、カッタ室１２内の土砂が固化すればよいので、固化するのを待つ時間が短くて済み、工期が短縮化される。

ところで、モータ４７により回転される旋回環３８の回転側ハウジング３９の回転トルクは、ネジ締結具３３のスタッドボルト３３ａを介し、カッタフレーム４に伝達される。

ここで、スタッドボルト３３ａは、上述したように、残置中間リング３２及び回収中間リング３１の円環状の形状を利用して、それらリング３１、３２に周設することで設置数を稼ぐことができる。よって、モータ４７により駆動される回転側ハウジング３９の回転トルクを、十分な本数のスタッドボルト３３ａを介し、適切にカッタフレーム４に伝達することができる。従って、スタッドボルト３３ａが上記回転トルクによって破断（剪断破断）することはない。

また、シールドジャッキ２５を伸長させた際の推力は、シールドフレーム２に設けられた隔壁６からテンションボルト５４を介してハウジングブロック３０に伝わり、ハウジングブロック３０から旋回環３８、回収中間リング３１、残置中間リング３２、中間ビーム７を介してカッタフレーム４に伝わる。カッタフレーム４が切羽に押し付けられることで生じる切羽の推進反力は、逆に、カッタフレーム４、中間ビーム７、残置中間リング３２、回収中間リング３１、旋回環３８を介してハウジングブロック３０に伝わり、ハウジングブロック３０からテンションボルト５４を介して隔壁６に伝わり、隔壁６からシールドフレーム２、シールドジャッキ２５を介して既設セグメント１４に伝わる。

ここで、テンションボルト５４は、上述したように、ハウジングブロック３０に設けられた荷重伝達フランジ５３の円環状の形状を利用して、そのフランジ５３に周設することで設置数を稼ぐことができる。よって、シールドジャッキ２５の推力を、十分な本数のテンションボルト５４を介し、適切にカッタフレーム４に伝達できる。また、カッタフレーム４が切羽から受ける推進反力を、十分な本数のテンションボルト５４を介し、適切にシールドジャッキ２５に伝達できる。従って、テンションボルト５４が上記推力（推進反力）によって破断（引張破断）することはない。

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。 図１のシールド掘進機から幾つかの部品を取り外した側断面図である。 図２の部分拡大図である。 図３のIV−IV線部分断面図である。 図３からモータを取り外した様子を示す断面図である。 図５からハウジングブロック等を取り外した様子を示す断面図である。 図６からスタッドボルトを取り外した様子を示す断面図である。

符号の説明

１ シールド掘進機
２ シールドフレーム
３ 掘進機本体
４ カッタフレーム
５ 駆動部
６ 隔壁
１２ カッタ室
２９ 開口部
３０ ハウジングブロック
３１ 回収中間リング
３２ 残置中間リング
３３ ネジ締結具
３３ａ ネジロッド
３３ｂ ナット
３５ 第１貫通孔
３８ 旋回環
３９ 回転側ハウジング
４０ 第２貫通孔
４２ 静止側ハウジング
４４ ベアリング
４５ スペーサ
４６ スペース
５４ 引っ張り部材（テンションボルト）
Ｘ 回転中心

Claims (5)

1. 掘進機本体の前部に掘進方向と平行な軸廻りに回転されるカッタフレームを有し、掘進終了後に上記カッタフレームの駆動部を上記掘進機本体から取り外して回収するシールド掘進機であって、
   上記掘進機本体の外殻を成す筒状のシールドフレーム内に、そのシールドフレーム内を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁と、
   該隔壁に上記カッタフレームの回転中心を中心として円環状に開口された開口部と、
   上記隔壁に反切羽側から着脱され、上記カッタフレームの駆動部が装着されたハウジングブロックと、
   該ハウジングブロックに、回転可能に装着されて上記駆動部によって回転駆動され、上記開口部に合わせて円環状に形成された回収中間リングと、
   該回収中間リングに重ねられ、上記開口部から露出するように円環状に形成され、上記カッタフレームに連結された残置中間リングと、
   該残置中間リングと上記回収中間リングとを連結切離するため、重ねられた両リングに反切羽側から着脱されるネジ締結具とを備え、
   該ネジ締結具が、上記残置中間リング及び上記回収中間リングの周方向に間隔を隔てて複数配設されたことを特徴とするシールド掘進機。
2. 上記回収中間リングが、その周方向に間隔を隔てて掘進方向に沿って形成された複数の第１貫通孔を有し、
   上記ネジ締結具が、上記残置中間リングの反切羽面にその周方向に間隔を隔てて複数ネジ込まれ上記第１貫通孔を貫通するネジロッドと、上記第１貫通孔を貫通した上記ネジロッドに夫々ネジ込まれたナットとを有する請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 上記ハウジングブロックに、上記回収中間リングを回転可能に支持する旋回環を取り付け、
   該旋回環が、上記ハウジングブロックに装着された円環状の静止側ハウジングと、上記回収中間リングに装着された円環状の回転側ハウジングと、上記静止側ハウジングと上記回転側ハウジングとの間に介設されたベアリングとを有し、
   上記回転側ハウジングが、その周方向に間隔を隔てて複数掘進方向に沿って成された第２貫通孔を有し、
   上記ネジロッドが、上記第１貫通孔を貫通した後に上記第２貫通孔を貫通し、
   上記ナットが、上記第２貫通孔を貫通した上記ネジロッドにネジ込まれ、
   上記静止側ハウジングと上記ハウジングブロックとの間に、上記旋回環を上記ハウジングブロックに取り付けた状態で上記ナットを上記ネジロッドから取り外すスペースを形成するスペーサを設けた
   請求項２に記載のシールド掘進機。
4. 上記カッタフレームから上記残置中間リング及び上記回収中間リングを介して上記ハウジングブロックに加わる切羽の推進反力を上記隔壁に伝えるため、上記ハウジングブロックと上記隔壁とを引っ張り部材で連結した請求項１〜３のいずれかに記載のシールド掘進機。
5. シールド掘進機の掘進終了後にカッタフレームの駆動部を掘進機本体から取り外して回収する方法であって、
   上記シールド掘進機は、
   上記掘進機本体の外殻を成す筒状のシールドフレーム内に、そのシールドフレーム内を掘進方向の前後に仕切って設けられた隔壁と、
   該隔壁に上記カッタフレームの回転中心を中心として円環状に開口された開口部と、
   上記隔壁に反切羽側から着脱され、上記カッタフレームの駆動部が装着されたハウジングブロックと、
   該ハウジングブロックに、回転可能に装着されて上記駆動部によって回転駆動され、上記開口部に合わせて円環状に形成された回収中間リングと、
   該回収中間リングに重ねられ、上記開口部から露出するように円環状に形成され、上記カッタフレームに連結された残置中間リングと、
   該残置中間リングと上記回収中間リングとを連結切離するため、重ねられた両リングに反切羽側から着脱されるネジ締結具とを備え、
   かかるシールド掘進機を土中の掘進終了位置まで掘進させた後、
   上記隔壁と上記カッタフレームとの間のカッタ室内に固化剤を注入してこのカッタ室内の土砂を固化し、
   上記ネジ締結具を緩めて、上記残置中間リングから上記回収中間リングを切り離し、
   上記残置中間リング及び上記カッタフレームを土中に残置して、上記回収中間リング及び上記ハウジングブロックを反切羽側に取り外して回収する
   ことを特徴とするシールド掘進機のカッタ駆動部回収方法。

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