JPH10339090A - 地中接合用シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伸縮カッタ手段と外周リングとの結合を確実
に行うとともに、それらの結合および離脱作業を容易に
行うことができるシールド掘進機を提供する。 【解決手段】 主カッタディスク１２に周方向に間隔を
置いて配設される伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃは、掘
削時には伸長状態に保持され、主カッタディスク１２と
外周リング１４とを結合する。伸縮カッタ手段１５ａ〜
１５ｃは弾性変形可能なシリンダチューブ４５と、この
シリンダチューブ４５に対して移動自在であるピストン
４６を有している。通常、シリンダチューブ４５とピス
トン４６は、両者間の弾性的摩擦力によってロック状態
に保持される。一方、両者を相対に移動させるときに
は、シリンダチューブ４５とピストン４６との間に圧油
が供給され、シリンダチューブ４５が弾性的に拡大変形
され、これによって上述したロック状態が解除される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、トンネルまたは下
水道等を築造する際、接合地点の両側から掘進して途中
で接合する地中接合用シールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水道等の施工で、２台のシールド掘進
機を築造すべき下水道の両側から掘進する場合、シール
ド掘進機同士の到達点では従来地盤改良あるいは立坑を
設ける等の処理が施されていた。この場合、立坑設置に
伴う用地の確保、あるいは地盤改良による周辺地山の影
響を考慮しなければならないといった問題を有する。こ
れらの問題を解消するために、地中で貫入リングをシー
ルド掘進機間に貫入させて接合を行うシールド掘進機
が、たとえば特開平２−３０８０８９号公報（名称：地
中接合用シールド掘進機）に開示されている。

【０００３】この従来技術では、一方の押出し側のシー
ルド掘進機にリング状の貫入リングが設けられ、他方の
受入側のシールド掘進機に受圧ゴムが設けられる。この
ようなシールド掘進機を用いた場合には、到達点で押出
し側のシールド掘進機から前記貫入リングが押出され、
この押出された貫入リングが受入側のシールド掘進機の
受圧ゴムに挿入され、このよにして両シールド掘進機の
地中での接合が行なわれる。このような従来技術では、
接合地点で地盤改良および立坑を設けることなく、接合
地点で２台のシールド掘進機の隙間を前記貫入リングで
覆うことによって、周辺地山に対する土留および止水を
行うことができる。

【０００４】このような地中接合用のシールド掘進機に
は、回転してその前面を掘削するカッタディスク構造体
が設けられ、このカッタディスク構造体は主カッタディ
スクおよびこの主カッタディスクの外周側に設けられる
外周リングとを有し、前記主カッタディスクと前記外周
リングとの間には複数の伸縮カッタ手段が設けられる。
この伸縮カッタ手段は、掘削時には伸長状態に保持され
てその先端部が外周リングに連結され、主カッタディス
クおよび外周リングと一体的に回転駆動される。一方、
両シールド掘進機を地中にて接合する時には、この伸縮
カッタ手段は、一方のシールド掘進機に装備される貫入
リングが主カッタディスクと外周リングとの間に挿入さ
れるように収縮状態に保持され、伸縮カッタ手段と外周
リングとの連結が解除される（なお、このときには、外
周リングはリング支持手段によって一時的に保持され
る）。このように伸縮カッタ手段の一部をを外周リング
に連結する場合、従来、掘削中に振動などによって伸縮
カッタ手段と外周リングとの連結が解除されることがな
いように、たとえば図５に示すように結合されている。

【０００５】すなわち、図５に示されるように、伸縮カ
ッタ手段１と外周リング２とがピン３を介して連結さ
れ、これらピン３と伸縮カッタ手段１および外周リング
２とが溶接によって結合されている。したがって、地中
接合時には、ピン３を切断する、または溶接による結合
部を破壊することによって、外周リング２と伸縮カッタ
１との連結を解除して伸縮カッタ手段１と外周リング２
とを分離している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来技術
では、伸縮カッタ手段１と外周リング２とが溶接される
ピン３を介して結合されるので、伸縮カッタ手段１と外
周リング２とを結合する結合作業およびこれらの結合を
解除する結合解除作業に時間を要し、作業性が悪いとい
う問題がある。また、ピン３を切断するまたは溶接を破
壊するために、そのための作業が煩雑となり、またその
作業のための工具も必要となる問題がある。特に、両シ
ールド掘進機を接合するときには、シールド掘進機の前
面側にて作業者が作業を行うことが困難であるため、上
述した作業が著しく困難となる。

【０００７】本発明の目的は、伸縮カッタ手段と外周リ
ングとの結合を確実に行うとともに、伸縮カッタ手段と
外周リングとの結合および離脱を容易にし、その作業性
の向上を図ることができる地中接合用シールド掘進機を
提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、掘進機本体
と、前記掘進機本体の前面に回転自在に設けられたカッ
タディスク構造体と、前記カッタディスク構造体を回転
駆動するための駆動源とを具備し、前記カッタディスク
構造体は、前記掘進機本体の前面に配設される主カッタ
ディスクと、前記主カッタディスクの半径方向外方に設
けられた外周リングと、前記主カッタディスクに周方向
に間隔を置いて複数個設けられ、前記主カッタディスク
と前記外周リングとの間を伸縮自在に設けられた伸縮カ
ッタ手段と、前記主カッタディスクの周方向に間隔を置
いて複数個設けられ、前記主カッタディスクと前記外周
リングとの間に貫入リングを介在させるときに前記外周
リングを一時的に支持するためのリング支持手段とを有
する地中接合用シールド掘進機において、前記伸縮カッ
タ手段は、弾性変形可能なシリンダチューブと、このシ
リンダチューブに対して相対的に移動自在なピストン
と、シリンダチューブとピストンとの間に圧油を供給す
るための圧油供給源とを含み、前記ピストンが相対的に
伸長することによって前記主カッタディスクと前記外周
リングとが前記伸縮カッタ手段を介して係脱自在に連結
され、さらに、前記伸縮カッタ手段は、通常、前記ピス
トンと前記シリンダチューブとの弾性的摩擦力によって
ロック状態に保持され、また前記圧油供給源からの圧油
を供給すると、前記シリンダチューブが弾性的に拡大変
形してロック状態が解除されることをことを特徴とする
地中接合用シールド掘進機である。

【０００９】本発明に従えば、掘削時には、掘進機本体
の前面に設けられるカッタディスク構造体が駆動源によ
って回転駆動され、これによって地山が掘削される。こ
のとき、カッタディスク構造体の伸縮カッタ手段が伸長
状態に保持されて伸縮カッタ手段が外周リングに連結さ
れ、主カッタディスク、伸縮カッタ手段および外周リン
グが一体的なカッタディスク構造体を構成し、これらが
一体となって回転駆動される。伸縮カッタ手段は主カッ
タディスクの周方向に間隔を置いて複数個設けられるの
で、これら伸縮カッタ手段を介して外周リングを確実に
支持することができる。この伸縮カッタ手段は弾性変形
可能なシリンダチューブと、このシリンダチューブに対
して相対的に伸縮自在なピストンとを有し、掘削時に
は、シリンダチューブとピストンとの弾性的摩擦力によ
ってロック状態に保持される。したがって、掘削時の振
動などによって伸縮カッタ手段が収縮して伸縮カッタ手
段と外周リングとの係合状態が解除されることがなく、
主カッタディスクと外周リングとの伸縮カッタ手段を介
する結合状態が確実に保持される。

【００１０】主カッタディスクと外周リングとの間に貫
入リングを介在させる時には、伸縮カッタ手段が収縮さ
れる。このとき、外周リングはリング支持手段によって
一時的に支持される。すなわち、貫入リングを介在させ
るときには、たとえば、まずリング支持手段が外周リン
グを支持し、この支持状態において伸縮カッタ手段が収
縮される。伸縮カッタ手段を収縮するときには、シリン
ダチューブとピストンとの間に圧油供給源から圧油が供
給される。このように圧油を供給すると、圧油の作用に
よってシリンダチューブは弾性的に拡大変形し、これに
よってピストンはシリンダチューブに対して移動可能と
なり、弾性的摩擦力によるロック状態が解除される。こ
のようにロック状態を解除した後伸縮カッタ手段を収縮
することによって、伸縮カッタ手段と外周リングとの連
結が解除され、主カッタディスクと外周リングとの係合
状態が解除される。

【００１１】このように、伸縮カッタ手段を伸長するこ
とによって伸縮カッタ手段と外周リングとが連結され、
また伸縮カッタ手段を収縮することによって伸縮カッタ
手段と外周リングとの連結を解除することができる。ま
た、弾性変形可能なシリンダチューブとピストンとの弾
性的摩擦力によって、従来のように溶接することなく、
伸縮カッタ手段と外周リングとを確実に連結状態に保持
することができる。

【００１２】また本発明は、前記外周リングには、前記
伸縮カッタ手段および前記リング支持手段の各々に対応
して嵌合凹所が形成され、前記カッタディスク構造体に
よる掘削時には、前記伸縮カッタ手段が伸長状態に保持
され、前記伸縮カッタ手段の一部が前記外周リングの対
応する嵌合凹所に嵌合し、一方、前記貫入リングを前記
カッタディスク構造体と前記外周リングとの間に介在さ
せるときには、前記伸縮カッタ手段が収縮状態に保持さ
れ、前記伸縮カッタ手段と前記外周リングの対応する嵌
合凹所との嵌合が解除されるとともに、前記リング支持
手段の一部が前記外周リングの対応する嵌合凹所に嵌合
することを特徴とする。

【００１３】本発明に従えば、外周リングには伸縮カッ
タ手段およびリング支持手段に対応して嵌合凹所が形成
されるので、伸縮カッタ手段を伸長させることによって
伸縮カッタ手段の一部が前記嵌合凹所に嵌合して伸縮カ
ッタ手段と外周リングとが係合状態に保持される。した
がって、主カッタディスクおよび外周リングが伸縮カッ
タ手段を介して連結され、掘削時にこれらが一体的に回
転駆動される。一方、主カッタディスクと外周リングと
の間に貫入リングを介在させる時には、リング支持手段
が伸長され、その一部が外周リングの嵌合凹所に嵌合
し、リング支持手段が外周リングを一時的に支持する。
その後、伸縮カッタ手段が収縮され、これによって伸縮
カッタ手段と外周リングとの連結が解除され、貫入リン
グの挿入可能状態となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態であ
る地中接合用シールド掘進機の一実施形態のの正面図で
あり、図２は図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図
である。図１および図２において、図示の地中接合用シ
ールド掘進機１０は、たとえば、築造すべき下水道を両
側から掘進し、地中で接合してトンネルを完成する場合
に用いられるシールド掘進機である。接合地点の一方側
から掘進する受入側のシールド掘進機１０は、掘進機本
体１１の前部のカッタチャンバ２１内に受圧リング２２
を備えている。一方、他方側から掘進する押出し側のシ
ールド掘進機は、前記受圧リング２２に挿入する貫入リ
ングを備えている。これら両シールド掘進機を地中にて
接合する時には、後に図４を参照して説明するとおり、
押出し側のシールド掘進機から前記貫入リングが外側に
押出され、この押出された貫入リングが受入側のシール
ド掘進機１０の受圧リング２２に貫入され、２台のシー
ルド掘進機間の隙間がこの貫入リングによって覆われ、
これによって周辺地山に対する土留および止水が行なわ
れる。

【００１５】シールド掘進機１０は外形が円筒状の掘進
機本体１１を備えている。この掘進機本体１１の前面に
はカッタディスク構造体１７が配設され、カッタディス
ク構造体１７は油圧モータの如き駆動源１３に駆動連結
されている。したがって、このカッタディスク構造体１
７は掘進機本体１１の中心軸線Ｌ１（図１において紙面
に垂直な方向に延び、図２において左右方向に延びてい
る）まわりに回転駆動され、カッタディスク構造体１７
のかかる回転駆動によって地盤が所要のとおりに掘削さ
れる。掘進機本体１１の内部の後端部はエレクタ２４が
設けられ、このエレクタ２４によって、掘進後のトンネ
ル内にセグメント２５が内側から貼り付けられる。掘進
機本体１１の後部、エレクタ２４の前側には、周方向に
間隔を置いて複数のシールドジャッキ２６が設けられて
いる。シールドジャッキ２６は、伸長することによって
トンネル内に内貼りされたセグメント２５に押圧作用
し、この押圧力の反力によってシールド掘進機１０は前
進する。

【００１６】カッタディスク構造体１７によって掘削さ
れた地盤からの土砂は、カッタディスク構造体１７の後
方（図２の右方）のカッタチャンバ２１内に導入され、
送水管３１を介してカッタチャンバ２１内に注入された
水とともに排泥管３２を介して後方に排出される。掘進
機本体１１は、前部に設けられる前胴２８とその後部に
設けられる後胴２９とを有し、前胴２８と後胴２９とは
軸線Ｌ１に対して実質上垂直な上下方向に延びる軸線Ｌ
２を角変位中心として横方向（図２の紙面に対して垂直
方向）に相対的に角変位自在に連結され、前胴２８と後
胴２９との間には相対角度を保持するための複数の中折
れジャッキ３０が軸線Ｌ２の両側に設けられる。このよ
うな構成によってシールド掘進機１０は横方向に方向を
変えることができる。

【００１７】図示のカッタディスク構造体１７は、掘進
機本体１１の前面のほぼ全域を覆う円板状の主カッタデ
ィスク１２と、この主カッタディスク１２の外周側に配
設されたリング状の外周リング１４と、主カッタディス
ク１２と外周リング１４との間に介在される伸縮カッタ
手段１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、コピーカッタ１６ａ，
１６ｂとを有する。主カッタディスク１７には回転軸線
Ｌ１を中心として放射状に複数、本実施形態では３本の
伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃが設けられる。主カッタ
ディスク１２の前面の内周部には、複数の内周カッタ１
８が固定される。また、主カッタディスク１２の前面中
心部には、センターカッタ３７が設けられる。外周リン
グ１４は鋼製であり、掘進機本体１１の軸線Ｌ１を中心
とするリング状であり、前記各伸縮カッタ手段１５ａ〜
１５ｃが伸長した状態でこれらに支持される。この外周
リング１４には外周カッタ１９が周方向に間隔を置いて
複数設けられる。カッタディスク構造体１７の回転によ
って、外周リング１４は最外周部を掘削し、主カッタデ
ィスク１２に設けられた内周カッタ１８およびセンター
カッタ３７は外周リング１４の内側を掘削する。各伸縮
カッタ手段１５ａ〜１５ｃの先端部にはそれぞれカッタ
ビット２７ａ〜２７ｃが設けられ、主カッタディスク１
２と外周リング１４との間を掘削する。

【００１８】主カッタディスク１２には複数、本実施形
態では２個のコピーカッタ手段１６ａ，１６ｂが、伸縮
カッタ手段１５ａ，１５ｂの間と、伸縮カッタ手段１５
ａ，１５ｃとの間にそれぞれ設けられる。各コピーカッ
タ手段１６ａ，１６ｂの先端部には、外周リング１４の
外周側に出没可能にカッタビット３３ａ，３３ｂが設け
られる。コピーカッタ手段１６ａ，１６ｂは、シールド
掘進機１０が掘進方向を変えるようなときに、掘進機本
体１１の外周側でオーバカットを行うために使用される
とともに、後述するように、地中接合時に主カッタディ
スク１２と外周リング１４との間に貫入リング（後述す
る）を介在させるときに一時的に外周リング１４を支持
するためのリング支持手段として機能する。

【００１９】伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃの先端部に
は、それぞれ短円錐台状の嵌合突起３４ａ〜３４ｃが設
けられ、外周リング１４には前記嵌合突起３４ａ〜３４
ｃに対応して嵌合凹所３５ａ〜３５ｃが貫通して形成さ
れる。またさらに外周リング１４には、コピーカッタ手
段１６ａ，１６ｂのカッタビット３３ａ，３３ｂが挿通
される嵌合凹所３６ａ，３６ｂが、各カッタビット３３
ａ，３３ｂに対応して外周リング１４に貫通して形成さ
れる。

【００２０】掘削時には、各伸縮カッタ手段１５ａ〜１
５ｃが伸長状態に保持され、各嵌合突起３４ａ〜３４ｃ
が外周リング１４の各嵌合凹所３５ａ〜３５ｃに嵌合し
て係合保持されるので、各伸縮カッタ手段１５ａ〜１５
ｃと外周リング１４とが確実に結合される。したがっ
て、主カッタディスク１２と外周リング１４と伸縮カッ
タ手段１５ａ〜１５ｃは一体となってカッタディスク構
造体１７を構成し、カッタディスク構造体１７が回転軸
線Ｌ１まわりに駆動源１３によって回転駆動され、これ
によって、掘進機本体１１の前面側の地山を掘削する。

【００２１】掘削時には、このように伸縮カッタ手段１
５ａ〜１５ｃを伸長させて外周リング１４と結合させて
掘削し、一方地中接合時には、伸縮カッタ手段１５ａ〜
１５ｃを収縮させて主カッタディスク１２と外周リング
１４との連結を解除する。これは、外周リング１４より
も前方（図２における左方）に突出する伸縮カッタ手段
１５ａ〜１５ｃの各カッタビット２７ａ〜２７ｃが貫入
リング（後述する）に干渉しないようにするためであ
る。伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃを収縮する際には、
外周リング１４が自由になって下方にずれることを防ぐ
ために、コピーカッタ手段１６ａ，１６ｂが外周リング
１４を一時的に支持する。このとき外周リング１４は、
カッタビット３３ａ，３３ｂが突設するコピーカッタ手
段１６ａ，１６ｂの段差部３８ａ，３８ｂに支持され、
コピーカッタ手段１６ａ，１６ｂはリング支持手段とし
て作用する。

【００２２】伸縮カッタ手段１５ａと伸縮カッタ手段１
５ｂとの成す角度θ１は１２０°に選ばれ、伸縮カッタ
手段１５ｂと伸縮カッタ手段１５ｃとの成す角度θ２も
１２０°に選ばれ、伸縮カッタ手段１５ｃと伸縮カッタ
手段１５ａとの成す角度θ３も１２０°に選ばれる。こ
のように各伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃは周方向に互
いに等しい角度を成して配設されるので、外周リング１
４は安定して支持される。また伸縮カッタ手段１５ａ〜
１５ｃの各嵌合突起３４ａ〜３４ｃは外周リング１４の
各嵌合凹所３５ａ〜３５ｃに嵌まり込んで外周リング１
４を連結するので、回転、掘削時に外周リング１４が周
方向にずれることなく確実に支持される。なお、各嵌合
突起３４ａ〜３４ｃは、嵌合時に外周リング１４の外周
面から半径方向外方に突出することはない。

【００２３】コピーカッタ手段１６ａ，１６ｂと伸縮カ
ッタ手段１５ａとの成す角度θ４，θ５はそれぞれ６０
°に選ばれる。すなわちコピーカッタ手段１６ａとコピ
ーカッタ手段１６ｂとの成す角度θ４＋θ５は１２０°
に選ばれる。このようなコピーカッタ手段１６ａ，１６
ｂを伸長させ、カッタビット３３ａ，３３ｂを嵌合凹所
３６ａ，３６ｂから突出させることによって、地中接合
時に外周リング１４を確実に支持することができる。

【００２４】カッタチャンバ２１内に設けられる受圧リ
ング２２は、周方向に間隔を置いて複数、本実施形態で
は４本の受圧リングジャッキ２３によって後方から支持
される。

【００２５】伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃは実質上同
一の構成であり、図３は、それらの伸縮カッタ手段の一
つの構成を示す簡略化して示す断面図である。図示の伸
縮カッタ装置１５（伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃは実
質上同一の構成であるので、図３において参照番号１５
を付して説明する）は、シリンダ胴４８とピストン４６
とシリンダチューブ４５とを有し、ピストン４６はピス
トン部５０とピストンロッド部４９とから成る。ピスト
ンロッド部４９の先端部は主カッタディスク１２の中心
部６０に連結され、シリンダ胴４８は主カッタディスク
１２に、半径方向に変位自在に保持される。シリンダチ
ューブ４５はシリンダ胴４８内に設けられ、ピストン４
６のピストン部５０はシリンダチューブ４５内に設けら
れる。ピストン部５０の一方側には第１油室５１が設け
られ、他方側には第２油室５２が設けられる。ピストン
４６内には第１および第２油室５１，５２に連通する第
１および第２油路５７，５８が形成されている。第１お
よび第２油路５７，５８には切換弁５３が接続される。
この切換弁５３を図３において左側に切換えて第１の位
置に位置付けると、ポンプ５４からの圧油が第１油路５
７を介して第１油室５１に供給され、また第２油室５２
の圧油が第２油路５８を介してタンク５５に戻され、こ
れによって、ピストン４６がシリンダチューブ４５に対
して相対的に伸長され、伸縮カッタ手段１５が伸長され
る。一方、切換弁５３を図３において右側に切換えて第
２の位置に位置付けると、ポンプ５４からの圧油が第２
油路５８を介して第２の油室５８に供給され、また第１
油室５１の圧油が第１油路５７を介してタンク５５に戻
され、これによって、ピストン４６がシリンダチューブ
４５に対して相対的に収縮され、伸縮カッタ手段１５は
収縮される。

【００２６】シリンダチューブ４５は弾性変形可能な金
属材料から形成され、シリンダチューブ４５の外周面と
シリンダ胴４８の内周面との間にはシリンダチューブ４
５の弾性的な拡大変形を許容する隙間が設けられてい
る。ピストン部５０は、通常シリンダチューブ４５の弾
性復元力による弾性的摩擦力によってピストン部５０に
比較的大きい摩擦力でもって摩擦接触し、ピストン部５
０の外周面とシリンダチューブ４５の内周面とがこの摩
擦力でもっていわば締まりばめの状態でロック保持され
る。このピストン４６には、ピストンロッド部４９の先
端部からピストン部５０の外周面にわたって第３油路５
９が形成されている。圧油供給源４７からの圧油を第３
油路５９を介してピストン部５０の外周面とシリンダチ
ューブ４５の内周面との間に供給すると、シリンダチュ
ーブ４５とピストン部５０との間に圧油が介在されて、
シリンダチューブ４５が弾性的に拡大変形し、ピストン
部５０とシリンダチューブ４５との間に、ピストン４６
が作動するだけの隙間が形成されて上述したロック状態
が解除される。このロック解除状態では、比較的小さい
力でもってピストン４６をシリンダチューブ４５に対し
て相対的に移動させることができ、前述のように切換弁
５３を切換えることによってピストン部４６を相対的に
変位駆動させて伸縮カッタ手段１５を伸長または収縮さ
せることができる。伸縮カッタ手段１５の変位駆動を停
止させるには、まず切換弁５３を中立位置に切換え、そ
の後ピストン部５０とシリンダチューブ４５との間の圧
油を第３の油路５９を通して抜けばよく、このようにす
ることによって、シリンダチューブ４５は弾性復元力に
よってシリンダ部５０と摩擦結合し、再び上述したロッ
ク状態となる。

【００２７】このように伸縮カッタ手段１５は、伸長し
て外周リング１４を支持した状態でロック状態に保持さ
れる。したがって、掘削時の振動などによって伸縮カッ
タ手段１５が収縮して嵌合突起３４が外周リング１４の
嵌合凹所３６から外れて外周リング１４が離脱するとい
ったことが防がれ、掘削時に外周リング１４を確実に支
持することができる。

【００２８】主カッタディスク１２には、伸縮カッタ手
段１５が短縮したときにシリンダ胴４８を検出するセン
サ５６が設けられる。このセンサ５６はたとえば静電容
量形近接センサによって実現され、たとえばこのセンサ
５６によって伸縮カッタ手段１５が収縮したことを検出
したときに、切換弁５３が中立位置に切換わるように制
御することができる。また伸縮カッタ手段１５が伸長し
て外周リング１４を支持したことを検出するセンサを設
け、このセンサによって伸縮カッタ手段１５の伸長状態
を検出したときに切換弁５３を中立位置に切換え、その
後シリンダチューブ４５とピストン部５０との間の圧油
を抜いてロック状態となるように制御することもでき
る。

【００２９】図４は、シールド掘進機１０，７１の地中
接合状態を説明するための簡略断面図である。接合地点
の両側から、２台のシールド掘進機１０，７１（片方の
シールド掘進機１０が図１〜図３を用いて説明したもの
である）で掘削し、先に掘削を終えた、たとえば受入れ
側のシールド掘進機１０のカッタディスク構造体１７
に、押出し側のシールド掘進機７１のカッタディスク構
造体７３を両者が接触する直前まで近付ける。その後、
押出し側のシールド掘進機７０および受入れ側のシール
ド掘進機１０の各コピーカッタ手段１６を伸長し、各シ
ールド掘進機１０，７０の外周リング１４，７２をコピ
ーカッタ手段１６で一時的に支持する。その後、各シー
ルド掘進機１０，７０の伸縮カッタ手段１５ａ〜１５ｃ
を、たとえば順次にまたは同時に縮める。そして、この
状態において、押出し側シールド掘進機７０から貫入リ
ング７１を、押出し側シールド掘進機７０のコピーカッ
タ手段（図示せず）の直前まで押出す。このとき、貫入
リング７２の軸線方向一端部７１ａは、外周リング７２
内に挿入されているので、コピーカッタ手段を収縮した
としても外周リング７２が貫入リング７１から外れると
いったことが防がれる。この状態で押出し側のシールド
掘進機７０のコピーカッタ手段を短縮し、さらに貫入リ
ング７１を、受入れ側のシールド掘進機１０のコピーカ
ッタ手段１６の直前まで押出す。このように貫入リング
７１を押出すと、図４（ａ）で示すとおり、貫入リング
７１の一端部７１ａは受入れ側シールド掘進機１０の外
周リング１４内に挿入されているので、コピーカッタ手
段１６を収縮したとしても外周リング１４が貫入リング
７１から外れるということが防がれる。

【００３０】その後、コピーカッタ手段１６を収縮し、
貫入リング７１の一端部７１ａが受入れ側シールド掘進
機１０の受圧リング２２に挿入されるまで押出す。この
ように貫入リング７１を押出すと、図４（ｂ）に示すと
おり、貫入リング７１の先端部が受入れ側シールド掘進
機１０の受圧リング２２内に挿入される。このようにし
て２台のシールド掘進機１０，７０の接合が完了する。
この後、接合地点に裏込めを注入し、シールド掘進機１
０，７０を解体撤去し、送水管を敷設した後、覆工コン
クリートを打設する。

【００３１】シリンダチューブ４５とピストン４６とを
有する伸縮カッタ手段１５によって外周リング１４を支
持し、接合時にはコピーカッタ手段１６によって一時的
に外周リング１４を支持する上記構造は、上記したよう
に受入れ側のシールド掘進機１０に用いられるだけでな
く、押出し側のシールド掘進機７２にも同様に用いるこ
とができる。

【００３２】また本実施形態では、コピーカッタ手段１
６を接合時のリング支持手段として機能させてシールド
掘進機の構成を簡単にしているが、これに代えて、外周
リングを支持するリング支持手段を別個に設けるように
することもできる。また、コピーカッタ手段が装備され
ていないシールド掘進機においては、半径方向に伸縮し
て外周リングを一時的に支持するリング支持手段を主カ
ッタディスク１２に設けることができる。さらに、本発
明のシールド掘進機は下水道の施工だけに限らず、トン
ネル一般の施工にも用いられる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の請求項１のシールド掘進機によ
れば、掘削時には、掘進機本体の前面に設けられるカッ
タディスク構造体が駆動源によって回転駆動され、これ
によって地山が掘削される。このとき、カッタディスク
構造体の伸縮カッタ手段が伸長状態に保持されて伸縮カ
ッタ手段が外周リングに連結され、主カッタディスク、
伸縮カッタ手段および外周リングが一体的なカッタディ
スク構造体を構成し、これらが一体となって回転駆動さ
れる。伸縮カッタ手段は主カッタディスクの周方向に間
隔を置いて複数個設けられるので、これら伸縮カッタ手
段を介して外周リングを確実に支持することができる。
この伸縮カッタ手段は弾性変形可能なシリンダチューブ
と、このシリンダチューブに対して相対的に伸縮自在な
ピストンとを有し、掘削時には、シリンダチューブとピ
ストンとの弾性的摩擦力によってロック状態に保持され
る。したがって、掘削時の振動などによって伸縮カッタ
手段が収縮して伸縮カッタ手段と外周リングとの係合状
態が解除されることがなく、主カッタディスクと外周リ
ングとの伸縮カッタ手段を介する結合状態が確実に保持
される。

【００３４】主カッタディスクと外周リングとの間に貫
入リングを介在させる時には、伸縮カッタ手段が収縮さ
れる。このとき、外周リングはリング支持手段によって
一時的に支持される。すなわち、貫入リングを介在させ
るときには、たとえば、まずリング支持手段が外周リン
グを支持し、この支持状態において伸縮カッタ手段が収
縮される。伸縮カッタ手段を収縮するときには、シリン
ダチューブとピストンとの間に圧油供給源から圧油が供
給される。このように圧油を供給すると、圧油の作用に
よってシリンダチューブは弾性的に拡大変形し、これに
よってピストンはシリンダチューブに対して移動可能と
なり、弾性的摩擦力によるロック状態が解除される。こ
のようにロック状態を解除した後伸縮カッタ手段を収縮
することによって、伸縮カッタ手段と外周リングとの連
結が解除され、主カッタディスクと外周リングとの係合
状態が解除される。

【００３５】このように、伸縮カッタ手段を伸長するこ
とによって伸縮カッタ手段と外周リングとが連結され、
また伸縮カッタ手段を収縮することによって伸縮カッタ
手段と外周リングとの連結を解除することができる。ま
た、弾性変形可能なシリンダチューブとピストンとの弾
性的摩擦力によって、従来のように溶接することなく、
伸縮カッタ手段と外周リングとを確実に連結状態に保持
することができる。

【００３６】また本発明の請求項２のシールド掘進機に
よれば、外周リングには伸縮カッタ手段およびリング支
持手段に対応して嵌合凹所が形成されるので、伸縮カッ
タ手段を伸長させることによって伸縮カッタ手段の一部
が前記嵌合凹所に嵌合して伸縮カッタ手段と外周リング
とが係合状態に保持される。したがって、主カッタディ
スクおよび外周リングが伸縮カッタ手段を介して連結さ
れ、掘削時にこれらが一体的に回転駆動される。一方、
主カッタディスクと外周リングとの間に貫入リングを介
在させる時には、リング支持手段が伸長され、その一部
が外周リングの嵌合凹所に嵌合し、リング支持手段が外
周リングを一時的に支持する。その後、伸縮カッタ手段
が収縮され、これによって伸縮カッタ手段と外周リング
との連結が解除され、貫入リングの挿入可能状態とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態である地中接合用シール
ド掘進機を示す正面図である。

【図２】図１の切断面線ＩＩ−ＩＩから見た断面図であ
る。

【図３】伸縮カッタ手段を示す断面図である。

【図４】シールド掘進機の接合状態を説明するための簡
略断面図である。

【図５】従来の地中接合用シールド掘進機の伸縮カッタ
手段と外周リングとの結合状態を簡略化して示す一部の
正面図である。

【符号の説明】

１０，７０ 地中接合用シールド掘進機 １１ 掘進機本体 １２ 主カッタディスク １３ 駆動源 １４ 外周リング １５ａ，１５ｂ，１５ｃ 伸縮カッタ手段 １６ａ，１６ｂ コピーカッタ手段 １７ カッタディスク構造体 １８ 内周カッタ １９ 外周カッタ ２２ 受圧リング ２７ カッタビット ３５，３６ 嵌合凹所 ４５ シリーンダチューブ ４６ ピストン ４７ 圧油供給源 ７１ 貫入リング ７２ 外周リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 光雄 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３ 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 吉野 修 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３ 号 川崎重工業株式会社神戸本社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進機本体と、前記掘進機本体の前面に
   回転自在に設けられたカッタディスク構造体と、前記カ
   ッタディスク構造体を回転駆動するための駆動源とを具
   備し、前記カッタディスク構造体は、前記掘進機本体の
   前面に配設される主カッタディスクと、前記主カッタデ
   ィスクの半径方向外方に設けられた外周リングと、前記
   主カッタディスクに周方向に間隔を置いて複数個設けら
   れ、前記主カッタディスクと前記外周リングとの間を伸
   縮自在に設けられた伸縮カッタ手段と、前記主カッタデ
   ィスクの周方向に間隔を置いて複数個設けられ、前記主
   カッタディスクと前記外周リングとの間に貫入リングを
   介在させるときに前記外周リングを一時的に支持するた
   めのリング支持手段とを有する地中接合用シールド掘進
   機において、 前記伸縮カッタ手段は、弾性変形可能なシリンダチュー
   ブと、このシリンダチューブに対して相対的に移動自在
   なピストンと、シリンダチューブとピストンとの間に圧
   油を供給するための圧油供給源とを含み、前記ピストン
   が相対的に伸長することによって前記主カッタディスク
   と前記外周リングとが前記伸縮カッタ手段を介して係脱
   自在に連結され、 さらに、前記伸縮カッタ手段は、通常、前記ピストンと
   前記シリンダチューブとの弾性的摩擦力によってロック
   状態に保持され、また前記圧油供給源からの圧油を供給
   すると、前記シリンダチューブが弾性的に拡大変形して
   ロック状態が解除されることをことを特徴とする地中接
   合用シールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記外周リングには、前記伸縮カッタ手
   段および前記リング支持手段の各々に対応して嵌合凹所
   が形成され、前記カッタディスク構造体による掘削時に
   は、前記伸縮カッタ手段が伸長状態に保持され、前記伸
   縮カッタ手段の一部が前記外周リングの対応する嵌合凹
   所に嵌合し、一方、前記貫入リングを前記カッタディス
   ク構造体と前記外周リングとの間に介在させるときに
   は、前記伸縮カッタ手段が収縮状態に保持され、前記伸
   縮カッタ手段と前記外周リングの対応する嵌合凹所との
   嵌合が解除されるとともに、前記リング支持手段の一部
   が前記外周リングの対応する嵌合凹所に嵌合することを
   特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。