JP6799227B2 - 回収可能なカッター駆動ユニットを有するシールド掘進機 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機における回収可能なカッター駆動ユニットに関する。

シールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させることにより前進させ、前方に設けられた回転カッターにより、地山を掘削しトンネルを構築する。シールド掘進機は、回転カッターの後方に隔壁を備えており、この隔壁によってシールド掘進機内への切羽からの土砂や地下水の浸入を防いでいる。回転カッターは、駆動装置によって回転駆動される。

シールド工法を用いたトンネル工事において、全体に占めるシールド掘進機のコストの割合が比較的高く、シールド掘進機のコストを下げることは、全体工事費の削減効果が大きい。よって、昨今のシールド工法においては、シールド掘進機の再利用を図ることでシールド掘進機のコストを下げることが行われている。シールド掘進機の再利用には、シールド掘進機すべてを再利用する方法と部分的に再利用する方法とがある。

シールド掘進機をすべて再利用する方法では、到達立坑等において、シールド掘進機をそのまま回収するかまたは分割して回収する。一方、到達立坑等においてシールド掘進機をすべて回収できない場合には、部分的に回収される。部分的に回収する方法は、スキンプレート等を地中に残置して他の部品を回収する方法が採用される。このような回収する従来技術１としては、図９に示す特許文献１のようなものがある。

図９（Ａ）に示すように、このシールド掘進機１００は、外筒体１０１にシールドジャッキ１０２が設けられ、カッタヘッド１０３が前方に設けられている。外筒体１０１には、外筒部１３０が設けられ、外筒部１３０の内側には内筒部１４０が設けられている。外筒部１３０および内筒部１４０は共に隔壁を有している。内筒部１４０は、外筒部１３０に対して後方に移動可能に設けられている。内筒部１４０は、カッタヘッド１０３と、回転中心軸１０４と、駆動モータ１０８、小歯車１０９、内歯車１１０、軸受け１２０等の駆動装置を備えている。カッタヘッド１０３の外周部には、伸縮する外側スポーク片１０３ａが設けられている。

部品を回収する際には、図９（Ｂ）に示すように、到達立坑Ｔに到達した後に外側スポーク片１０３ａを縮めた後に、内筒部１４０をシールド掘進機１００の後方へ移動する。そして、内筒部１４０に備えられた部品を回収し、再利用することができる。この従来技術１では、到達立坑Ｔが必要となるが、立坑を設置するのは、工期やコストに負担が生じる。特に、高水圧下や大深度ではその負担は大きい。

到達立坑を利用しない従来技術２としては、図１０に示すようなものがある。
図１０（Ａ）に示すように、このシールド掘進機２００は、スキンプレート２０１、シールドジャッキ２０２、回転カッター２０３、センターシャフト２０４を備えている。隔壁は、開口部を有する外周隔壁２０５と、当該開口部を塞ぐ内周隔壁２０６とで構成され、外周隔壁２０５の後面に内周隔壁２０６をボルト２０７で固定するように構成されている。内周隔壁２０６には土水圧が作用するため、ボルト２０７は外周隔壁２０５の切羽側から固定されている。

内周隔壁２０６を含む駆動装置フレームには、センターシャフト軸受けシール２１１、センターシャフト軸受け２１２が設けられ、センターシャフト２０４が回転可能に支持されている。また、駆動装置フレームには、駆動モータ２０８、駆動ギヤ２０９が設けられ、センターシャフト２０４に設けられた回転カッターリングギヤ２１０を回転させる。

部品を回収する際には、図１０（Ｂ）に示すように、回転カッター２０３の外側、外周隔壁２０５および内周隔壁２０６の外側に地盤改良Ｇを施し、外周隔壁２０５および内周隔壁２０６の外側のチャンバ内に空間を設ける。センターシャフト２０４を前後に分割できるように切断する。そして、外周隔壁２０５と内周隔壁２０６とを固定しているボルト２０７を取り外して、駆動装置フレームをシールド掘進機後方へ移動させて、駆動装置フレームに備えられた部品を回収し、再利用する。この従来技術２には、地盤改良Ｇが必要となり、従来技術１と同様に工期やコストに負担が生じる。また、センターシャフト２０４を切断するため、その周辺部分も含め再利用ができない。

地盤改良を利用しない従来技術３としては、図１１に示す特許文献２のようなものがある。
図１１（Ａ）に示すように、このシールド掘進機３００は、スキンプレート３０１、推進ジャッキ３０２、カッタ板３０３、回転支持部材３０４、隔壁３０５を備えている。回転支持部材３０４は、カッタ板３０３の背面中央部に前端が固着されるとともにシールド軸方向後方に向って開口している中空の形状であって、その後端部は、出力回転部材３１０の前面側に、ボルト３０７ａで前方から止められている。隔壁３０５は、その中心円形孔に軸受部３１２を有し、回転支持部材３０４を回転可能に支持する。

隔壁３０５の後面側には、回転駆動部のフレーム３０６がボルト３０７ｂによって後方から取り付けられている。回転駆動部のフレーム３０６は、駆動モータ３０８、歯車３０９を有する。また、回転駆動部のフレーム３０６の内筒体３０６ａには、歯車３０９の回転を回転支持部材３０４に伝達する出力回転部材３１０が設けられている。

部品を回収する際には、図１１（Ｂ）に示すように、回転支持部材３０４と出力回転部材３１０とを固定するボルト３０７ａと、隔壁３０５と回転駆動部のフレーム３０６とを固定するボルト３０７ｂとを取り外して、回転駆動部のフレーム３０６をシールド掘進機の後方へ移動させ、回転駆動部のフレーム３０６に備えられた部品を回収する。この従来技術３では、到達立坑や地盤改良を必要とはしない。

特開２００５−１３３４６８号公報 特開２０１３−００２１１７号公報

従来技術３では、部品を回収する際には、カッタ板３０３のセンターシャフトである回転支持部材３０４と出力回転部材３１０とを固定するボルト３０７ａを取り外すときに、回転駆動部のフレーム３０６の内筒体３０６ａの内部に作業員が入って作業をする必要がある。この作業は、難易度も危険性も高い作業となる。

また、ボルト３０７ａの取り外す作業に回転駆動部のフレーム３０６の内筒体３０６ａの内部に作業員が入るので、センターシャフトである回転支持部材３０４もそのスペースを確保するために、比較的大きくしなければならない。そのため、カッタ板３０３と隔壁３０５との間のチャンバ内の空間が狭くなる等し、掘削した土砂の流動性が低下してしまう。

さらに、センターシャフトである回転支持部材３０４を隔壁３０５から取り外すと土砂が流入するため、センターシャフトを回収することはできない。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、到達立坑や地盤改良が不要であって、回転カッターの駆動装置の回収が簡単に行え、チャンバ内の土砂の流動性を確保できるとともに、センターシャフトが回収可能なシールド掘進機を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、回転カッターと、センターシャフトと、隔壁と、駆動源からの駆動力を前記センターシャフトに伝達する駆動ユニットと、を備えたシールド掘進機であって、前記センターシャフトは、前記回転カッターを備えるとともに前記隔壁に回転可能に止水され支持されるカッター側センターシャフトと、前記駆動ユニットに回転可能に軸受けされる駆動側センターシャフトと、を備えており、前記駆動ユニットが前記駆動側センターシャフトを軸受けしたまま前記隔壁の後側に着脱可能に設けられており、前記カッター側センターシャフトと前記駆動側センターシャフトとは着脱自在に嵌合接続されていることを特徴とするシールド掘進機である。

本願請求項２に係る発明は、前記カッター側センターシャフトまたは前記駆動側センターシャフトは、接続される他方のシャフト側に開口した有底筒形状の凹部を備えており、前記カッター側センターシャフトまたは前記駆動側センターシャフトは、接続される他方のシャフト側に突出した形状の凸部を備えており、前記凹部と前記凸部とが着脱自在に嵌合接続さ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である。

本願請求項３に係る発明は、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面とは、キー接合さ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である。

本願請求項４に係る発明は、前記凹部の内周面と前記凸部の外周面とは、前記凹部の開口方向に向って開いたテーパー形状となっていることを特徴とするに請求項２または請求項３に記載のシールド掘進機である。

本願請求項５に係る発明は、前記駆動側センターシャフトは、流体通路を備え、前記流体通路の一端は、前記カッター側センターシャフトとの嵌合接続された部分に開口していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機である。

本願請求項６に係る発明は、前記駆動ユニットは、固定部材によって前記隔壁のシールド軸方向後方側に着脱自在に取り付けられており、前記隔壁には、シールド軸方向前方側には開口せずシールド軸方向後方側に開口した前記固定部材が固定される孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機である。

本願請求項７に係る発明は、前記隔壁のシールド軸方向後方側にスペーサが設けられ前記隔壁と前記駆動ユニットとの間に空間を有しており、前記スペーサに前記孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のシールド掘進機である。
本願請求項８に係る発明は、前記隔壁は、前方に突出した隔壁筒部を有し、前記駆動ユニットは、前方に突出した部分を有し、前記隔壁筒部の内周に、前記前方に突出した部分が入ることが可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機である。

請求項１から８に係る構成により、到達立坑や地盤改良が不要であって、回転カッターの駆動装置の回収が簡単に行え、チャンバ内の土砂の流動性を確保できるとともに、センターシャフトが回収可能なシールド掘進機を実現できる。

本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の説明図である。 本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の詳細図である。 本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の後面図および図１におけるＹ１部分拡大図である。 本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の図１におけるＸ１部分拡大図およびＩ−Ｉ断面図である。 本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の駆動ユニットを回収する説明図である。 本発明の他の実施の形態におけるシールド掘進機の説明図である。 本発明の他の実施の形態におけるシールド掘進機の図６におけるＹ２およびＸ２部分拡大図である。 本発明の他の実施の形態におけるシールド掘進機の説明図およびＺ部分拡大図である。 従来技術の駆動装置を回収する説明図である。 従来技術の駆動装置を回収する説明図である。 従来技術の駆動装置を回収する説明図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図面の図１乃至図５と共に説明する。なお、本発明は、実施形態に限定されないことはいうまでもない。

図１（Ａ）に示すように、シールド掘進機Ａは、スキンプレート１、シールドジャッキ２、回転カッター３、中折ジャッキ４、隔壁５、駆動ユニット１０とを有している。回転カッター３の後方であって隔壁５の前方がチャンバ２０となる。６は、スキンプレート１で囲まれた内部に組み立てられたセグメントである。
シールド掘進機Ａは、密閉型の泥土圧式シールド掘進機であり、隔壁５の下部の開口部にスクリューコンベア７を備えている。
シールド掘進機Ａは、回転カッター３を回転させ地山を掘削し、チャンバ２０に掘削した土砂を貯留してスクリューコンベア７によって排出する。

回転カッター３は、センターシャフト方式である。センターシャフトは、駆動力を回転カッター３に伝達して回転させる。
センターシャフトは、回転カッター３を備えるカッター側センターシャフト３１と、駆動ユニット１０に備えられる駆動側センターシャフト１３とを備える。

カッター側センターシャフト３１は、有底筒形状であって、カッター側センターシャフト３１のシールド軸方向後方側に開口したカッター側センターシャフト凹部３１ａを有する。また、外周にカッタースポークまたはカッター面板、前方にビットを有することで、回転カッター３を備えている。カッター側センターシャフト３１は、隔壁５に回転可能に支持されている。
駆動側センターシャフト１３は、隔壁５の後面に着脱自在に取り付けられた駆動ユニット１０に回転可能に支持されている。

カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３とは、着脱自在に嵌合されている。よって、図１（Ｂ）に示すように、駆動ユニット１０を隔壁５から取り外して後方に移動させると、駆動側センターシャフト１３がカッター側センターシャフト３１から分離できるようになっている。

図２は、隔壁５から取り外された駆動ユニット１０を示す図である。
駆動ユニット１０は、ユニットフレーム１１、駆動モータ１２、ユニットフレーム固定部材１４、駆動ギヤ１５、伝達ギヤ１６、駆動側センターシャフト軸受１７、駆動側センターシャフト軸受シール１８とを備える。

ユニットフレーム１１には、駆動源である駆動モータ１２が取付けられている。図３（Ａ）に示すように、駆動モータ１２は、駆動側センターシャフト１３の周囲に６個取り付けられている。この駆動モータ１２が回転カッター３を回転させる駆動力の駆動源である。駆動ギヤ１５は、駆動モータ１２の出力軸に取り付けられている。
伝達ギヤ１６は、駆動側センターシャフト１３に取り付けられて駆動側センターシャフト１３と一体に回転するもので、駆動ギヤ１５と噛合っている。駆動側センターシャフト軸受１７は、ユニットフレーム１１に設けられ、駆動側センターシャフト１３を回転可能に支持するものである。駆動側センターシャフト軸受１７には、ベアリング等が内蔵されている。駆動側センターシャフト軸受シール１８は、駆動側センターシャフト１３の外周面に接しており、前方から駆動側センターシャフト軸受１７側に土水が浸入するのを防止する。

駆動モータ１２が駆動して、駆動ギヤ１５が回転して、伝達ギヤ１６を回転させることで、駆動側センターシャフト１３が回転する。
駆動側センターシャフト１３の駆動側センターシャフト軸受シール１８と接している部分より前部は、シールド軸方向前方側に凸形状に突出した駆動側センターシャフト凸部１３ａとなっている。駆動側センターシャフト凸部１３ａは、カッター側センターシャフト３１のシールド軸方向後方側に開口したカッター側センターシャフト凹部３１ａに嵌合する。駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面には、シールド軸方向に突条１３ａ１が設けられている。
具体的なカッター側センターシャフト凹部３１ａとの嵌合構造の詳細は、後述する。

ユニットフレーム固定部材１４は、ユニットフレーム１１を隔壁５に着脱自在に取り付けるものである。図２および図３（Ｂ）に示すように、ユニットフレーム固定部材１４は、ボルトであって、ユニットフレーム１１の隔壁５に接するプレートに設けられたボルト挿通孔を介して隔壁５に設けられたボルト孔５ａに螺合されることで、ユニットフレーム１１を隔壁５に着脱自在に固定する。
ボルト孔５ａは、図２および図３（Ｂ）に示すように、有底形状となっている。これは、ユニットフレーム固定部材１４が取り外された際に、隔壁５の開口となってしまうと、チャンバ２０の土砂水がシールド掘進機内に浸入するからである。この場合、ボルト孔５ａの底部から隔壁５のチャンバ２０側面までの距離が、土水圧に対して十分に対向できるような隔壁５の板厚としている。

図３（Ａ）は、駆動ユニット１０が、隔壁５に取り付けられた状態のシールド掘進機Ａの後面図である。ユニットフレーム固定部材１４は、ユニットフレーム１１の外周を取り囲むように設置される。
駆動ユニット１０の最外周を構成するユニットフレーム１１は、シールドジャッキ２や中折ジャッキ４、スクリューコンベア７の開口部より内側に設けられている。このため、駆動ユニット１０を隔壁５から取り外し後方に移動させる際に、シールドジャッキ２や中折ジャッキ４を取り外さずに作業を行うことも可能となっている。

図４（Ａ）は、図１におけるＸ１部分の拡大図である。
隔壁５の中心部には、前方に突出した隔壁筒部５ｂが設けられている。隔壁筒部５ｂの内周には、ユニットフレーム１１の前方に突出した部分が接する。このようにすることで、隔壁５に駆動ユニット１０を取り付ける際の位置決めとしても機能する。この接する部分をテーパー形状とするとさらに位置決め機能は向上する。

隔壁筒部５ｂの前方には、止水リング９が止水リング押さえ部材５ｃによって押さえられ、止水リング固定部材５ｄによって取り付けられている。止水リング９は鋼製等であり、カッター側センターシャフト３１の外周面周方向に設けられた止水リング溝３１ｂに係合する。止水リング溝３１ｂ内には、シリコンや液状パッキン等が充填され、止水リング９と止水リング溝３１ｂとの間がシールされている。
また、隔壁筒部５ｂおよび止水リング押さえ部材５ｃの内周面周方向には、シール溝５ｅがそれぞれ２条ずつ設けられており、シール８がカッター側センターシャフト３１の外周面に接している。シール８は、全部で４条設けられている。
このような構造により、カッター側センターシャフト３１は、隔壁５に回転可能に支持されることとなり、チャンバ２０内からシールド掘進機Ａ内に土水が浸入しない。

なお、本実施の形態では、上記止水リング９に係る構造によりカッター側センターシャフト３１を隔壁５に回転可能に支持するようにしたが、駆動側センターシャフト１３のようにベアリング等が内蔵される他の軸受構造としても良い。この部分は、回収することを想定しておらず再利用しないので、費用対効果を検討して適宜設定する。

図４（Ｂ）は、Ｘ１部分におけるＩ−Ｉ断面図である。止水リング９は、上下方向に２分割されており、止水リング固定部材５ｄを通す貫通孔９ａが設けられている。２分割にすることで、カッター側センターシャフト３１の止水リング溝３１ｂに取り付けることが可能となる。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、カッター側センターシャフト凹部３１ａには、駆動側センターシャフト凸部１３ａが嵌合する。駆動側センターシャフト１３の回転力をカッター側センターシャフト３１に伝達するような嵌合が行われている。

具体的には、図４（Ｂ）に示すように、カッター側センターシャフト凹部３１ａの周面には、シールド軸方向に沿ってキー溝３１ａ１が二つ対向して設けられている。また、駆動側センターシャフト凸部１３ａの周面には、シールド軸方向に沿って突条１３ａ１がキー溝３１ａ１に対応して二つ設けられている。この突条１３ａ１がキー溝３１ａ１に係合し、キー接合することで、回転力が伝達される。
なお、本実施の形態では、二つのキー接合で構成されているが、これに限らない。また、キー接合に限られず、回転力を伝達するものであれば良い。例えば、カッター側センターシャフト凹部３１ａと駆動側センターシャフト凸部１３ａとの断面形状を円形ではなく、三角形、矩形または多角形として嵌合させて係合して接続するものでも良い。

本実施の形態の駆動ユニット１０の回収方法を、図５とともに以下に説明する。
シールド掘進機Ａが目的の地点に到達すると、駆動ユニット１０の回収作業を開始する。
スクリューコンベア７が取り付けられる隔壁５の開口部を図示されないシャッタで閉じる。その後にスクリューコンベア７を取り外す。
そして、ユニットフレーム固定部材１４をボルト孔５ａから取り外して、隔壁５から駆動ユニット１０を後方に移動させて分離させる。この移動と同時にカッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続が解除される。

駆動ユニット１０は、前方回収台車１９ａおよび後方回収台車１９ｂとに乗せられてトンネル後方に搬送されることで回収される。前方回収台車１９ａおよび後方回収台車１９ｂは、ユニットフレーム１１の下部に設けられたユニットフレーム固定部材１４が貫通される開口部を用いてボルトによって固定されている。

ボルト孔５ａからユニットフレーム固定部材１４が取り外された際に、ボルト孔５ａは有底形状であるので、隔壁５には開口されずチャンバ２０内の土水がシールド掘進機Ａ内に浸入することがない。
また、カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続が解除されても、カッター側センターシャフト３１は隔壁５側に残り、両者の間は止水されているので、チャンバ２０内の土水がシールド掘進機内に浸入することがない。
よって、地盤改良や到達立坑を必要とすることなく、シールド掘進機の駆動ユニット１０を回収することが可能となる。

また、回転カッター３に設けられるカッター側センターシャフト３１と、回収する駆動ユニット１０に設けられる駆動側センターシャフト１３とをボルト接合を必要としない着脱可能な嵌合接続としたので、ボルトを外すスペースをセンターシャフトに設ける必要がない。このため、センターシャフトを大きくする必要がなく、チャンバ２０内の土砂の流動に対して流動性を低下させることがない。

さらに、駆動ユニット１０の隔壁５からの回収作業において、ユニットフレーム固定部材１４のボルトを取り外す作業は、シールド掘進機Ａ内部から行えるため、安全で効率的に行うことができる。
そして、駆動ユニット１０とともにセンターシャフトの一部である駆動側センターシャフト１３までも回収して、再利用することができる。

なお、必要に応じて、シールドジャッキ２および中折ジャッキ４も回収しても良い。本実施の形態では、シールドジャッキ２および中折ジャッキ４を残したまま、先に駆動ユニット１０を取り外すことが可能であるが、シールドジャッキ２および中折ジャッキ４を先に取り外した後に、駆動ユニット１０を取り外しても良い。
回収した部品を再利用して、再利用可能な部品を除いたシールド掘進機を新たに製作することで、新たに製作するシールド掘進機のコストを抑制することができる。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図６及び図７と共に説明する。なお、第１の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第２の実施形態のシールド掘進機Ｂは、図６（Ａ）に示すように、隔壁５と、駆動ユニット１０のユニットフレーム１１とが空間Ｓを一部に介在するようにして設けられている。空間Ｓを介在させることで、隔壁５から駆動ユニット１０を取り外す際に、隔壁５にユニットフレーム１１が貼り付いてしまい取り外すことが困難とすることを防止することができる。

また、この空間Ｓにジャッキ等を設置して、その力により隔壁５とユニットフレーム１１と分離するようにすれば、隔壁５から駆動ユニット１０を取り外す作業をさらに効率的に行うことができる。

空間Ｓを設けるためには、以下のように構成される。
図６、図７（Ａ）に示すように、隔壁５の後面にはボルト孔５１ａを有するスペーサ５１が設けられている。スペーサ５１のボルト孔５１ａに、ユニットフレーム固定部材１４が螺合され、駆動ユニット１０のユニットフレーム１１が取り付けられる。よって、スペーサ５１が隔壁５と駆動ユニット１０のユニットフレーム１１との間に介在し、空間Ｓが形成される。

また、隔壁５の後面に設けるスペーサ５１にボルト孔５１ａを設けることで、隔壁５にはボルト孔が設けられない。よって、隔壁５に作用する土水圧に関して、ボルト孔によって肉厚が薄くなる部分を考慮せずに、隔壁５の肉厚を一様に設定することができる。そのため、隔壁５にボルト孔５ａを設ける第１の実施形態よりも、隔壁５の部材厚さを薄くすることができる。

第２の実施形態は、図６、図７（Ｂ）に示すように、第１の実施形態の隔壁筒部５ｂが第１隔壁筒部５ｂ１と第２隔壁筒部５ｂ２とに分割した部材で構成されている。そして、両者は、隔壁筒部固定部材５ｂ３であるボルトで固定されている。
このように構成すると、隔壁５とカッター側センターシャフト３１との取り付けの際の施工性が向上する。例えば、止水リング９、止水リング押さえ部材５ｃおよび第２隔壁筒部５ｂ２を止水リング固定部材５ｄで一体として、カッター側センターシャフト３１に取り付けておき、その後に隔壁５の第１隔壁筒部５ｂ１に、カッター側センターシャフト３１に取り付けられた第２隔壁筒部５ｂ２を隔壁筒部固定部材５ｂ３によって取り付ける方法である。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を図８と共に説明する。なお、第１乃至第２の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第３の実施形態のシールド掘進機Ｃは、カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続をより簡単に解除するため、カッター側センターシャフト凹部３１ａの底部と、駆動側センターシャフト凸部１３ａの先端部とを油圧により離間させるものである。

図８（Ａ）に示すように、駆動側センターシャフト１３の中心には流体通路１３ｂが設けられている。流体通路１３ｂは、後端で開口しており、流体供給口１３ｃとなっている。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）におけるＺ部分の部分拡大図である。図８（Ｂ）に示すように、流体通路１３ｂに一端は、駆動側センターシャフト凸部１３ａの先端部に開口している。
カッター側センターシャフト凹部３１ａの内周面３１ａ２の周方向には、油圧用シール溝３１ｃが形成されており、油圧用シール６１が駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面１３ａ２の周方向に接して設けられている。

そして、流体供給口１３ｃから流体通路１３ｂに油圧オイルを供給していき油圧をかけると、図８（Ｂ）に示すように、カッター側センターシャフト凹部３１ａの底面と、駆動側センターシャフト凸部１３ａの先端部との間に油圧オイル６０が充填され、駆動側センターシャフト凸部１３ａの先端部が、シールド軸方向後方に向かって移動する。
これは、カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続の解除における初期の段階で非常に有効であるが、それだけでなく、油圧用シール６１を設置する位置をさらに後方に配置するなどして、さらに後の駆動側センターシャフト１３の移動工程に利用しても良い。

また、図示は省略するが、駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面１３ａ２の周方向に油圧用シール溝を形成し、油圧用シールをカッター側センターシャフト凹部３１ａの内周面３１ａ２に接して設けるようにしても良い。この場合、再利用される駆動側センターシャフト１３側に油圧用シール溝および油圧用シールを設けるので、コストを抑制することが可能となる。

さらに、本実施形態では、カッター側センターシャフト凹部３１ａの内周面３１ａ２と、駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面１３ａ２とは、カッター側センターシャフト凹部３１ａの開口方向であるシールド軸方向後方に開く向きのテーパー形状として嵌合接続するように構成されている。このため、カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続をより簡単に解除することができる。
このテーパー形状の構成によって、カッター側センターシャフト３１が設けられた隔壁５に、駆動側センターシャフト１３が設けられた駆動ユニット１０を取り付ける際の作業も、効率的に行うことができる。この作業の際のカッター側センターシャフト凹部３１ａと駆動側センターシャフト凸部１３ａとの嵌合作業が、隔壁５と駆動ユニット１０のユニットフレーム１１との位置決めになるからである。

なお、本実施形態ではカッター側センターシャフト凹部３１ａの内周面３１ａ２に設けられるキー溝３１ａ１、および駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面１３ａ２に設けられる突条１３ａ１は、図示を省略している。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施の形態では、本実施形態では、密閉型の泥土圧式シールド掘進機で説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、泥水式シールド掘進機等にも適用可能であることはいうまでもない。

本実施の形態では、カッター側センターシャフト３１と駆動側センターシャフト１３との嵌合接続について、カッター側センターシャフト３１にカッター側センターシャフト凹部３１ａを、駆動側センターシャフト１３に駆動側センターシャフト凸部１３ａを設けた。しかし、これには限られず、カッター側センターシャフト３１に凸部、駆動側センターシャフト１３に凹部を設ける構成であっても良い。

いずれの実施形態における各技術的事項を他の実施形態に適用して実施例としても良い。
例えば、第３の実施形態におけるカッター側センターシャフト凹部３１ａの底部と、駆動側センターシャフト凸部１３ａの先端部とを油圧により離間させる構成やカッター側センターシャフト凹部３１ａの内周面３１ａ２と駆動側センターシャフト凸部１３ａの外周面１３ａ２との嵌合接続に係るテーパー形状の構成のそれぞれを、単独あるいは併用して、第１の実施形態や第２の実施形態に適用する実施例である。

本発明は、特に以下のような工事において、その効果が発揮される。
都市部の高速道路のランプ部を構築するような工事では、大規模な地下空間を構成するために、開削工事は採用され難く、地下空間の外殻の構築にシールドトンネルを複数並列して施工する方法が採用される。これらの複数並列したシールドトンネルは、その規模によって数十台の複数の同径のシールド掘進機が採用される。これらのシールドトンネルの本数分だけ、シールド掘進機を製作すれば、大きなコストを要することになる。よって、シールド掘進機をできるだけ再利用して、コストを抑制することが要求される。

特に、都市部では、地上の作業面積を確保が困難なことが多く、到達立抗を設けることや到達した部分を地盤改良することが困難な場合が多い。このような工事においては、本発明を適用すれば、シールドトンネルの本数だけ製作するシールド掘進機は、スキンプレート１、回転カッター３、カッター側センターシャフト３１および隔壁５だけであり、コスト削減の効果は大きい。また、駆動ユニット１０や駆動側センターシャフト１３の回収作業も安全で早く行うことができる。

１ スキンプレート
２ シールドジャッキ
３ 回転カッター
４ 中折ジャッキ
５ 隔壁
６ セグメント
７ スクリューコンベア
８ シール
９ 止水リング
１０ 駆動ユニット
１１ ユニットフレーム
１２ 駆動モータ
１３ 駆動側センターシャフト
１３ａ 駆動側センターシャフト凸部
１３ａ１ 突条
１３ｂ 流体通路
１３ｃ 流体供給口
１４ ユニットフレーム固定部材
１５ 駆動ギヤ
１６ 伝達ギヤ
１７ 駆動側センターシャフト軸受
１８ 駆動側センターシャフト軸受シール
１９ａ 前方回収台車
１９ｂ 後方回収台車
２０ チャンバ
３１ カッター側センターシャフト
３１ａ カッター側センターシャフト凹部
３１ａ１ キー溝
３１ｂ 止水リング溝
５１ スペーサ
６０ 油圧オイル
６１ 油圧用シール
Ａ、Ｂ、Ｃ シールド掘進機
Ｓ 空間

Claims (8)

1. 回転カッターと、センターシャフトと、隔壁と、駆動源からの駆動力を前記センターシャフトに伝達する駆動ユニットと、を備えたシールド掘進機であって、
   前記センターシャフトは、前記回転カッターを備えるとともに前記隔壁に回転可能に止水され支持されるカッター側センターシャフトと、前記駆動ユニットに回転可能に軸受けされる駆動側センターシャフトと、を備えており、
   前記駆動ユニットが前記駆動側センターシャフトを軸受けしたまま前記隔壁の後側に着脱可能に設けられており、
   前記カッター側センターシャフトと前記駆動側センターシャフトとは着脱自在に嵌合接続されている
   ことを特徴とするシールド掘進機。
2. 前記カッター側センターシャフトまたは前記駆動側センターシャフトは、接続される他方のシャフト側に開口した有底筒形状の凹部を備えており、
   前記カッター側センターシャフトまたは前記駆動側センターシャフトは、接続される他方のシャフト側に突出した形状の凸部を備えており、
   前記凹部と前記凸部とが着脱自在に嵌合接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
3. 前記凹部の内周面と前記凸部の外周面とは、キー接合されていることを特徴とするに請求項２に記載のシールド掘進機。
4. 前記凹部の内周面と前記凸部の外周面とは、前記凹部の開口方向に向って開いたテーパー形状となっていることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のシールド掘進機。
5. 前記駆動側センターシャフトは、流体通路を備え、
   前記流体通路の一端は、前記カッター側センターシャフトとの嵌合接続された部分に開口していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機。
6. 前記駆動ユニットは、固定部材によって前記隔壁のシールド軸方向後方側に着脱自在に取り付けられており、
   前記隔壁には、シールド軸方向前方側には開口せずシールド軸方向後方側に開口した前記固定部材が固定される孔が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機。
7. 前記隔壁のシールド軸方向後方側にスペーサが設けられ前記隔壁と前記駆動ユニットとの間に空間を有しており、
   前記スペーサに前記孔が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のシールド掘進機。
8. 前記隔壁は、前方に突出した隔壁筒部を有し、
   前記駆動ユニットは、前方に突出した部分を有し、
   前記隔壁筒部の内周に、前記前方に突出した部分が入ることが可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか１項に記載のシールド掘進機。