JP2004324256A - シールド掘削機 - Google Patents
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Abstract
【課題】トンネルを掘削しながら後続管を埋設していくシールド工法において、掘進中に大きく湾曲した曲線トンネルの施工や方向修正が容易に行えると共に掘削後に解体することなく発進立坑側に簡単に回収することができるシールド掘削機を提供する。
【解決手段】シールド掘削機Ａの外殻を掘削手段等を備えた内筒１とこの内筒１を被覆した外筒２との二重構造にすると共に、これらの内外筒１、２を中折れ部３、４を介して前胴部１Ａ、２Ａと後胴部１Ｂ、２Ｂとに分割し、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂの四方内周面間を方向修正ジャッキ９によって連結してこの方向修正ジャッキ９の作動により内外筒１、２の前胴部１Ａ、２Ａを後胴部１Ｂ、２Ｂに対して中折れ部３、４から同時に同一方向に屈折させるように構成してあり、さらに、カッタヘッド１２を外筒２の内径よりも小径に縮小可能に構成している。
【選択図】 図１
【解決手段】シールド掘削機Ａの外殻を掘削手段等を備えた内筒１とこの内筒１を被覆した外筒２との二重構造にすると共に、これらの内外筒１、２を中折れ部３、４を介して前胴部１Ａ、２Ａと後胴部１Ｂ、２Ｂとに分割し、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂの四方内周面間を方向修正ジャッキ９によって連結してこの方向修正ジャッキ９の作動により内外筒１、２の前胴部１Ａ、２Ａを後胴部１Ｂ、２Ｂに対して中折れ部３、４から同時に同一方向に屈折させるように構成してあり、さらに、カッタヘッド１２を外筒２の内径よりも小径に縮小可能に構成している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に所定長までトンネルを掘削しながら管体を埋設したのち、管体内を通じて後方に撤去、回収可能にしたシールド掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に管路を形成するためのシールド工事においては、発進立坑側からシールド掘削機を到達立坑に向かって掘進させ、一定長のトンネルが掘削される毎に該シールド掘削機に後続させて一定長の埋設管を順次、継ぎ足すことにより管路を形成しており、到達立坑に達したシールド掘削機は、通常、該到達立坑内から地上に回収しているが、到達側に既設の人孔が設けられているなどの事情によって到達立坑が設けられていない場合には、掘削終了後にシールド掘削機を解体してトンネル内を通じて発進立坑側に撤去、回収しなけれならず、その撤去、回収作業に著しい手間と労力を要するという問題点があった。
【０００３】
このため、先頭の埋設管内にシールド掘削機を挿入、固定しておき、先頭の埋設管の開口端から前方に突設している該シールド掘削機のカッタヘッドを回転させながら発進立坑側で埋設管を押し進めることにより、シールド掘削機を掘進させてトンネルを掘削すると共に、一定長のトンネルが掘削される毎に埋設管を順次継ぎ足すことにより管路を形成し、次いで、掘削終了後には、カッタヘッドを埋設管の内径よりも小径となるように縮小させると共に先頭の埋設管に対するシールド掘削機の固定を解いたのち、シールド掘削機を解体することなく管路内を通じて発進立坑まで後退させ、発進立坑から地上側に回収することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２６７４９７号公報（第２〜５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように埋設管内にシールド掘削機を挿入した構造では、シールド掘削機を中折れタイプにして曲線トンネルの施工が行えるように構成することができず、使用範囲が限定されるといった問題点がある。また、先頭の埋設管と次の埋設管との接合部分を屈折可能にして方向修正を可能にすることが開示されているが、比較的長い埋設管全体を屈折させるには、カッタヘッドによる外周地盤の余掘りを大きくしなければならず、しかも、その余掘りを大きくした割りには小さい屈折角度した得られないために、大きく屈曲した曲線トンネルを施工することが困難である。
【０００６】
さらに、上記のように埋設管の接合部を屈折可能にした場合、シールド掘削機全長が埋設管に内挿できる短い長さに制限され、従って、内部に配設される機器類の構造等に影響を及ぼす虞れが生じると言った問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル掘進中において、大きく屈曲した曲線トンネルの施工や方向修正が容易に行えると共に、トンネル掘削後には管路内を通じて後方に撤去、回収することができるシールド掘削機を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、シールド掘削機はその外殻を外筒と内筒との二重構造に形成してこのシールド掘削機によって所定長のトンネルを掘削した後に、上記外筒を残した状態でこの外筒の内周面をガイドとしてカッタヘッド等の掘削手段を具備している上記内筒を後方に撤去可能に構成しているシールド掘削機において、上記内外筒はそれぞれ屈折自在な中折れ部を介して前後胴部に分割されていると共にこれらの内外筒の前胴部の前端対向面が互いに摺動可能に接合してあり、さらに、内筒の前後胴部間の数箇所を周方向に所定間隔毎に方向修正ジャッキによって連結して、これらの方向修正ジャッキの作動により上記内外筒の前胴部を後胴部に対してそれぞれの中折れ部から同時に同一方向に屈折させるように構成している。
【０００９】
このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記外筒の前端に、該外筒の内周面から内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端に、該内筒の外周面側から内方に向かって斜め前方に傾斜した外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に後方側から係脱可能に当接、係止させた接合部に形成してあり、さらに、掘削機本体のカッタヘッドの外径を外筒の内径よりも小径になるまで縮径可能に構成している共に、内筒後胴部内に該内筒後胴部と外筒後胴部とを脱着自在に連結するグリッパを装着していることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係る発明は、上記内筒の後胴部に引き抜き用ロッドの前端を連結していることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
方向修正時や曲線トンネルの施工時に、カッタヘッド等の掘削手段を備えたシールド掘削機の内筒の前後胴部間を連結している方向修正ジャッキを作動させると、内筒後胴部に対して内筒前胴部が方向修正ジャッキの作動量に応じて中折れ部から屈折する。この際、該内筒前胴部の屈折は、その前端外周面側と外筒前胴部の前端内周面側との接合部を介して外筒前胴部に伝達され、外筒の前胴部も後胴部に対して同時に同一方向に屈折する。
【００１２】
このような内外筒の前胴部前端間の接合部の構造として、請求項２に記載した発明は、上記外筒の前端内周面に内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端外周面に、外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に摺動自在に当接、係止させた構造を採用しており、従って、内筒の前胴部を後胴部に対して中折れ部から屈折させると、該内筒前胴部の内側係止部材によって外筒前胴部の外側係止部材が該外筒後胴部に対して中折れ部から同一方向に屈折し、掘削中における方向修正や曲線トンネル施工が容易に行うことができる。
【００１３】
また、シールド掘削機によって一定長のトンネルを掘削する毎に、外筒に一定長の埋設管を順次、接続しながらトンネル内に推進、埋設する際に、発進立坑側から推進ジャッキによって埋設管の後端を押し進めると、その推進力が最前部の埋設管から外管の後胴部、この外管後胴部からグリッパを介して内管後胴部、該内管後胴部から方向修正ジャッキを介して内管前胴部、この内管前胴部の上記内側係止部材の外向き傾斜端面から外管前胴部の外側係止部材の内向き傾斜端面に順次、伝達されてシールド掘削機全体が掘進する。
【００１４】
次に、所定長のトンネル掘削後に、外筒を残してシールド掘削機を回収する場合、カッターヘッドを外筒の内径よりも小径となるように縮小させると共にグリッパにより内外管の後胴部同士の連結を解いたのち、内筒を引き抜き用ロッド等によって後方に引き寄せると、該内筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面が外筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面から後方に離れて外筒を地中に残した状態でシールド掘削機を発進立坑側に撤去、回収することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、シールド掘削機Ａは、その外殻を鋼管製の内筒１と、この内筒１の外周面に小間隔を存して被せている鋼管製の外筒２との二重構造に形成していると共に、これらの内外筒１、２を前胴部１Ａ、２Ａと後胴部１Ｂ、２Ｂとにそれぞれ分割してあり、その分割部、即ち、前胴部１Ａ、２Ａの後端部と後胴部１Ｂ、２Ｂの前端部とをそれぞれ互いに屈折自在な中折れ部３、４を介して接続している。この場合、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂ間を接続している中折れ部３を外筒２の前後胴部２Ａ、２Ｂ間を接続している中折れ部４よりも前方側近傍位置に設けて、後胴部２Ａ、２Ｂに対して前胴部１Ａ、２Ａ同士が互いに衝接したりすることなくこれらの中折れ部３、４を介して同時に円滑に屈折できるように構成している。
【００１６】
中折れ部３、４は、内外筒体１、２の前胴部１Ａ、２Ａの後端部内周面にシール材２０を介して内外筒体１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂの円弧状に湾曲した前端部外周面を屈折自在に摺接させた構造としてあり、さらに、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂの内周面間の四方に、図３に示すように、中折れ部３を介して前後端が前胴部１Ａの内周面の後端部と後胴部１Ｂの前端部にそれぞれ連結している方向修正ジャッキ５、５、５、５を配設している。
【００１７】
即ち、これらの方向修正ジャッキ５のロッドの前端は、内筒１の前胴部１Ａの後端部内周面に外周面を一体に固着している円板形状の後側隔壁１１の後面四方に後方に向かって突設している突片２１にピン２２によって回動自在に連結してあり、後端は内筒１の後胴部１Ｂの前端部内周面に突設しているブラケット２３にピン２４によって回動自在に連結している。そして、中折れ部３、４は、任意の方向修正ジャッキ５を伸長させた際に、この方向修正ジャッキ５と内筒１の直径方向に対向する方向修正ジャッキ５の前端枢着ピン２２を中心として屈折するように構成している。なお、任意の方向修正ジャッキ５を一定量、伸長させる一方、この方向修正ジャッキ５と内筒１の直径方向に対向する方向修正ジャッキ５を同一量だけ収縮させることによって、中折れ部３、４を屈折させるように構成しておいてもよい。
【００１８】
また、内筒１の後胴部１Ｂにおける外周面の少なくとも前後部下周面に一定高さのスライドシュー６、６を一体に設けてあり、これらのスライドシュー６、６の頂面を外筒２の後胴部２Ｂの内周面に前後方向に摺動自在に支持させて、内外筒１、２間に該スライドシュー６の高さに等しい隙間を設けている。
【００１９】
さらに、上記内外筒１、２における前胴部１Ａ、２Ａの前端対向面、即ち、内筒１の前胴部１Ａの前端部外周面と外筒２の前胴部２Ａの前端部内周面とは互いに摺動可能に接合している。詳しくは、外筒２の前胴部２Ａの前端に、外周面が外筒２の外周面と面一に形成されていると共に内周面８ａが外筒２の前胴部２Ａの内周面から一定厚みだけ内方に突設してなる円環状の外側係止部材８を一体に固着していて、この外側係止部材８の後端面を外筒２の前胴部２Ａの内周面から内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面８ｂに形成している。
【００２０】
一方、内筒１の前胴部１Ａの前端に、外周面の後半部が内筒１の外周面と面一に形成されていると共に前半部が後半部よりも小径な外周面７ａに形成されていて該外周面７ａを上記外筒２の外側係止部材８における内周面８ａにシール材２５を介して摺動自在に接合させている内側係止部材７を一体に固着してあり、さらに、この内側係止部材７における上記外周面７ａの後端と後半部の外周面前端間に該外周面側から内方に向かって斜め前方に傾斜した外向き傾斜端面７ｂを形成し、この外向き傾斜端面７ｂを上記内向き傾斜端面８ｂに後方側から当接、係止させて、互いに摺動可能に係合させている。
【００２１】
また、内筒１の後胴部１Ｂの後部内に上下或いは左右の２方に、図３に示すように、半径方向に向けて油圧ジャッキからなるグリッパ９、９を配設、固定してあり、このグリッパ９の断面円形のロッド体９ａを内筒１の後胴部１Ｂの後部に内外周面に亘って貫通した通孔１Ｃを通じて、このロッド体９ａの端面と対向する外筒２の後胴部２Ｂの後部内周面に設けた円形凹部２Ｃに嵌脱自在に嵌合させ、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂ同士を円周方向、径方向、長さ方向に妄動不能に連結、固定している。
【００２２】
さらに、図４、図５に示すように内筒１の前胴部１Ａ内の上記後側隔壁１１の外周部に後方に向かってローリング防止部材２９を突設し、このローリング防止部材２９を内筒１の後胴部１Ｂの前端部内周面両側部に突設したストッパ片３０、３０間に挿入状態で介在させて、これらのストッパ片３０、３０の対向面にローリング防止部材２９の両側面を当接させることにより、後胴部１Ｂに対して前胴部１Ａがローリングするのを防止している。
【００２３】
シールド掘削機Ａは、カッタヘッド１２をその内筒１の前端開口部から前方に突出させていて該カッタヘッド１２のの回転中心軸部１３を内筒１の前部に張設している前側隔壁１４の中央部に回転自在に支持させてあり、上記後側隔壁１１の後面に装着しているモータ１５によって噛合歯車１６を介してカッタヘッド１２を回転させるように構成している。
【００２４】
このカッタヘッド１２は、図１、図２に示すように、上記回転中心軸部１３の前端から外径方向に向かって長さが内筒１の内径よりも短い複数本（図においては４本）の中空スポーク部１２ａ を放射状に突設していると共に隣接する中空スポーク部１２ａ 、１２ａ の外端間を外周リング部１２ｂ によって一体に連結してあり、さらに、各中空スポーク部１２ａ の前面に複数個のカッタビット１７ａ を突設していると共にこれらの中空スポーク部１２ａ 内に、前面又は外端面にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ を該中空スポーク部１２ａ の外端開口部から内外径方向に出没自在に配設してなるものである。なお、前面にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ と外端にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ とは交互に配設されている。
【００２５】
そして、各アーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ の外端から突出させた状態においては直径方向に配設されている中空スポーク部１２ａ 、１２ａ の外端間で設定されるカッタヘット１２の外径が外筒２の前胴部２Ａの外径と同等若しくは大径となり、アーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ 内に没入させた状態においては、カッタヘッド１２の外径が外筒２の内径よりも小径で、内筒１の内径と同等若しくは小径となるように構成している。
【００２６】
中空スポーク部１２ａ の外端開口部からアーム部材１２ｃ を出没させる手段は、中空スポーク部１２ａ 内にジャッキ１８を配設してそのロッド端をアーム部材１２ｃ の内端面に一体に連結してなる。なお、上記カッタヘッド１２の上記回転中心軸部１３の前面にはセンタビット１７ｃ が突設されている。
【００２７】
このように構成したカッタヘッド１２の後面と上記前側隔壁１４の前面間の空間部を、カッタヘッド１２によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室１０に形成してあり、この土砂室１０から排土管１９を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。また、カッタヘッド１２の回転中心軸部１３の中空内に泥水注入管２６を通じて泥水を供給し、回転中心軸部１３の前端面から切羽に向かって泥水を注出させて、カッタヘッド１２により掘削された土砂を泥水と共に土砂室１０内に取り込み、土砂室内を一定の泥水圧に保持して切羽の崩壊を防止すると共に掘削土砂を泥水と共に攪拌して上記排土管１９を通じて排出するように構成している。
【００２８】
さらに、内筒１の後胴部１Ｂの後端中央部には、上記泥水注入管２６を連結、連通させてカッタヘッド１２の回転中心軸部１３の中空内に泥水を導入するための中空管２７が配設されてあり、この中空管２７の後端を端板２８によって閉止している共に、該端板２８にシールド掘削機Ａの外筒２から内筒１を後方に引き抜くための引き抜き用ロッド１８の前端を着脱自在に連結している。なお、この引き抜き用ロッド１８は上記中空管２７に限らず、内筒１の後端側の適所に連結しておいてもよい。
【００２９】
また、内筒１の後胴部１Ｂの後端に内部に制御盤等を設置した管体１Ｄの前端を着脱自在に連結している。この管体１Ｄは上記後胴部１Ｂと同一外径に形成されていると共に外筒２の後胴部２Ｂの後端から後方に突出させている。
【００３０】
次に、以上のように構成したシールド掘削機Ａの作用を述べると、まず、シールド掘削機Ａの外筒２内に内筒１を装着するには、シールド掘削機Ａのカッタヘッド１２の外径を外筒２の内径よりも小径となるまで縮小させ、且つ、グリッパ９を収縮させた状態にして内筒１の前胴部１Ａを外筒２の後胴部２Ｂの後端から挿入し、内筒１の前胴部１Ａの前端が外筒２の前胴部２Ａの前端部内に達すると、内筒１の前胴部１Ａの前端に一体に設けている内側係止部材７の外周面７ａが外筒２の前胴部２Ａの前端に一体に設けている外側係止部材８の内周面８ａにシール材２５を介して摺動自在に嵌合すると共に内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂが外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂに当接、係合して内筒１がそれ以上前方に移動するのを阻止された状態となると共に内筒１の後胴部１Ｂ内いに配設している上記グリッパ９、９が外筒２の後胴部２Ｂの内周面に形成している円形凹部２Ｃ、２Ｃに達する。
【００３１】
この状態にしてグリッパ９、９をそれぞれ円形凹部２Ｃ、２Ｃに対向させ、グリッパ９のロッド体９ａを伸長させてその端部を円形凹部２Ｃに嵌入、係止させることにより、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂを互いに円周方向、径方向、長さ方向に妄動不能に連結、固定することによって外筒２内に内筒１が装着される。なお、この装着時においては、内筒１内からカッタヘッド１２やモータ１５等の掘削手段、さらには排土管１９や方向修正ジャッキ５等を撤去しておき、内筒１を外筒２内にその内側係止部材７が外側係止部材８に当接、係合するまで挿嵌したのち、この内筒１内に掘削手段等を組み込むことによってシールド掘削機Ａを構成してもよい。
【００３２】
このように構成したシールド掘削機Ａは発進立坑Ｂ内に設置され、カッタヘッド１２の各中空スポーク部１２ａ の外端開口部からアーム部材１２ｃ を突出させてカッタヘッド１２の外径を外筒２の外径と同等ないしは僅かに大径となるまで拡径させた状態にして該カッタヘッド１２を回転させると共に発進立坑Ｂの後部内に配設している推進ジャッキ等の推進手段Ｃによって押し進めてトンネルを掘進する。
【００３３】
そして、このシールド掘削機Ａが発進立坑Ｂから地中内に推進すると、その外筒２の後胴部２Ｂの後端に一定長のヒューム管或いは鋼管からなる埋設管Ｄの前端を接続させ、この埋設管Ｄの後端を上記推進手段Ｃによって押し進めて、シールド掘削機Ａの外筒２に該埋設管Ｄを後続させた状態でシールド掘削機Ａをさらにトンネル計画線に沿って掘進させる。
【００３４】
推進手段Ｃによる推進力は、まず、埋設管Ｃからこの埋設管Ｃを後続させているシールド掘削機Ａの外管２の後胴部２Ｂに伝達されたのち、この外管後胴部２Ｂからグリッパ９を介して内管１の後胴部１Ｂに伝達され、さらに、該内管後胴部１Ｂから方向修正ジャッキ５を介して内管前胴部１Ａに伝達されると共にこの内管前胴部１Ａの前端に固着している内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂを介してこの外向き傾斜端面７ｂに接合している外管２の前端に固着した外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂに伝達され、内外管１、２が同時に一体的に推進させられる。、即ち、推進手段Ｃの推進力によってシールド掘削機Ａが掘進する。
【００３５】
そして、シールド掘削機Ａにより一定長のトンネルが掘削される毎に発進立坑側において埋設管Ｄを順次、継ぎ足しながら押し進めて図６に示すように、管路を形成していく。なお、シールド掘削機Ａのカッタヘッド１２によって掘削された土砂は、土砂室１０内から排土管１９を通じて発進立坑Ｂ側に排出される。
【００３６】
トンネル掘進中において、管路を形成するための計画トンネルが湾曲している場合、又は、方向を修正する必要が生じた場合、シールド掘削機Ａの内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂ間を連結している四方の方向修正ジャッキ５のうち、所定の方向修正ジャッキ５を作動させてシールド掘削機Ａの内外筒１、２における前胴部１Ａ、２Ａの向きを後胴部１Ｂ、２Ｂに対して計画曲線トンネル方向に、又は、修正したい方向に向ける。
【００３７】
例えば、図７に示すように、右側に向きを変えたい場合には、右側の方向修正ジャッキ５を不作動状態にして左側の方向修正ジャッキ５を伸長させると、内筒１の前胴部１Ａが後胴部１Ｂに対して中折れ部３から右方向に屈折する。この屈折角度は左側の方向修正ジャッキ５の伸長量によって大小に調整することができる。内筒１の前胴部１Ａが後胴部１Ｂに対して中折れ部３から右方向に屈折しようとすると、内筒１の外周面に対して隙間を存して被さっている上記外筒２における前胴部２Ａは、その前端に固着している外側係止部材８の内周面８ａを内筒１の前胴部１Ａの前端に固着している内側係止部材７の外周面７ａに摺接させているので、この内側係止部材７によって外側係止部材８が右方向に押圧され、従って、外筒２の前胴部２Ａは、後胴部２Ｂに対して中折れ部４から内筒１の前胴部１Ａと同一方向に同時に屈折し、掘削中における方向修正や曲線トンネル施工が容易に且つ正確に行えるものである。
【００３８】
なお、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂに対する前胴部１Ａ、２Ａの屈折が容易に行えるように、カッタヘッド１２の中空スポーク部１２ａ からアーム部材１２ｃ をさらに外筒２の外径よりも外方に突出させて切羽の外周地盤を余掘りしておく。
【００３９】
次に、上記シールド掘削機Ａによって所定長のトンネルを掘削したのち、外筒２を地中に残してこのシールド掘削機Ａを撤去、回収する場合、まず、カッタヘッド１２のアーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ 内に没入させて該カッタヘッド１２の外径を外筒２の前端に固着している外側係止部材８の内径よりも小径にすると共に、グリッパ９のロッド体９ａを収縮させることによって内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂ同士の連結を解く。さらに、内筒１の後端部に引き抜き用ロッド１８を連結する。
【００４０】
しかるのち、この引き抜き用ロッド１８を後方に引っ張ると、内筒１の前端に固着している内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂが、外筒２の前端に固着している外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂとの接合を解いて該内向き傾斜端面８ｂから後方に離間し、内筒１がその後胴部１Ｂの外周面における前後部下周面に突設している前後スライドシュー６、６を外筒２の後胴部２Ｂの内周面上を滑らせながら後方に移動し、埋設管Ｄによる管路内を通じて発進立坑Ｂ内に回収される。このように、外管２を地中に残した状態でこの外管２を除くシールド掘削機全体、即ち、掘削手段等を備えている内筒１を発進立坑Ｂ内にし、この発進立坑Ｂ内から地上に回収、撤去するものである。なお、シールド掘削機Ａの回収時には、カッタヘッド前方の地盤を薬液注入などにより固化処理しておけばよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明のシールド掘削機によれば、シールド掘削機の外殻を外筒と内筒との二重構造にすると共に、これらの内外筒をそれぞれ屈折自在な中折れ部を介して前後胴部に分割し、且つ、内該筒の前胴部の前端対向面を互いに摺動可能に接合させてあり、さらに、内筒の前後胴部間の数箇所を周方向に所定間隔毎に方向修正ジャッキによって連結しているので、方向修正ジャッキを作動させることにより、内筒後胴部に対して内筒前胴部を該方向修正ジャッキの作動量に応じて中折れ部から容易に屈折させることができると共に、この内筒前胴部の屈折は、その前端外周面側と外筒前胴部の前端内周面側との接合部を介して外筒前胴部に直接伝達されて、外筒の前胴部も後胴部に対して同時に同一方向に容易に屈折させることができる。従って、掘削中におけるシールド掘削機の方向修正やこのシールド掘削機による曲線トンネル施工が正確に且つ能率よく行うことができる。
【００４２】
また、請求項２に係る発明によれば、上記外筒の前端内周面に内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端外周面に、外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に摺動自在に当接、係止させているので、方向修正ジャッキの作動によって内筒の前胴部を後胴部に対して中折れ部から屈折させれば、該内筒前胴部の内側係止部材によって外筒前胴部の外側係止部材を該外筒後胴部に対して中折れ部から同一方向に円滑に屈折させることができる。
【００４３】
さらに、上記カッタヘッドの外径を外筒の内径よりも小径になるまで縮径可能に構成している共に、内筒後胴部内に該内筒後胴部と外筒後胴部とを脱着自在に連結するグリッパを装着しているので、シールド掘削機によって一定長のトンネルを掘削する毎に、外筒に一定長の埋設管を順次、接続しながらトンネル内に推進、埋設する際に、発進立坑側から推進ジャッキによって埋設管の後端を押し進めることにより、その推進力を埋設管、外管の後胴部、グリッパ、内管後胴部、方向修正ジャッキ、内管前胴部、この内管前胴部の上記内側係止部材の外向き傾斜端面、外管前胴部の外側係止部材の内向き傾斜端面に順次、伝達して内外管が中折れ部を介して前後胴部に分割しているにもかかわらず、シールド掘削機全体を確実に掘進させることができる。
【００４４】
その上、所定長のトンネル掘削後に、外筒を残してシールド掘削機を回収する場合、カッターヘッドを外筒の内径よりも小径となるように縮小させると共にグリッパにより内外管の後胴部同士の連結を解いたのち、内筒を引き抜き用ロッド等によって後方に引き寄せると、該内筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面が外筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面から後方に離れて外筒を地中に残した状態でシールド掘削機を解体することなく発進立坑側に簡単且つ確実に撤去、回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド掘削機全体の簡略縦断側面図、
【図２】カッタヘッドの正面図、
【図３】後胴部におけるグリッパと方向修正ジャッキ部分を示す簡略縦断背面図、
【図４】ローリング防止部材の横断面図、
【図５】その縦断側面図、
【図６】管路を形成している状態の簡略縦断側面図、
【図７】前胴部を屈折させた状態の簡略平面図。
【符号の説明】
Ａ シールド掘削機
１ 内筒
１Ａ、１Ｂ 前後胴部
２ 外筒
２Ａ、２Ｂ 前後胴部
３、４ 中折れ部
５ 方向修正ジャッキ
７、８ 内外係止部材
９ グリッパ
１２ カッタヘッド
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に所定長までトンネルを掘削しながら管体を埋設したのち、管体内を通じて後方に撤去、回収可能にしたシールド掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地中に管路を形成するためのシールド工事においては、発進立坑側からシールド掘削機を到達立坑に向かって掘進させ、一定長のトンネルが掘削される毎に該シールド掘削機に後続させて一定長の埋設管を順次、継ぎ足すことにより管路を形成しており、到達立坑に達したシールド掘削機は、通常、該到達立坑内から地上に回収しているが、到達側に既設の人孔が設けられているなどの事情によって到達立坑が設けられていない場合には、掘削終了後にシールド掘削機を解体してトンネル内を通じて発進立坑側に撤去、回収しなけれならず、その撤去、回収作業に著しい手間と労力を要するという問題点があった。
【０００３】
このため、先頭の埋設管内にシールド掘削機を挿入、固定しておき、先頭の埋設管の開口端から前方に突設している該シールド掘削機のカッタヘッドを回転させながら発進立坑側で埋設管を押し進めることにより、シールド掘削機を掘進させてトンネルを掘削すると共に、一定長のトンネルが掘削される毎に埋設管を順次継ぎ足すことにより管路を形成し、次いで、掘削終了後には、カッタヘッドを埋設管の内径よりも小径となるように縮小させると共に先頭の埋設管に対するシールド掘削機の固定を解いたのち、シールド掘削機を解体することなく管路内を通じて発進立坑まで後退させ、発進立坑から地上側に回収することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平３−２６７４９７号公報（第２〜５頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように埋設管内にシールド掘削機を挿入した構造では、シールド掘削機を中折れタイプにして曲線トンネルの施工が行えるように構成することができず、使用範囲が限定されるといった問題点がある。また、先頭の埋設管と次の埋設管との接合部分を屈折可能にして方向修正を可能にすることが開示されているが、比較的長い埋設管全体を屈折させるには、カッタヘッドによる外周地盤の余掘りを大きくしなければならず、しかも、その余掘りを大きくした割りには小さい屈折角度した得られないために、大きく屈曲した曲線トンネルを施工することが困難である。
【０００６】
さらに、上記のように埋設管の接合部を屈折可能にした場合、シールド掘削機全長が埋設管に内挿できる短い長さに制限され、従って、内部に配設される機器類の構造等に影響を及ぼす虞れが生じると言った問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、トンネル掘進中において、大きく屈曲した曲線トンネルの施工や方向修正が容易に行えると共に、トンネル掘削後には管路内を通じて後方に撤去、回収することができるシールド掘削機を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のシールド掘削機は、請求項１に記載したように、シールド掘削機はその外殻を外筒と内筒との二重構造に形成してこのシールド掘削機によって所定長のトンネルを掘削した後に、上記外筒を残した状態でこの外筒の内周面をガイドとしてカッタヘッド等の掘削手段を具備している上記内筒を後方に撤去可能に構成しているシールド掘削機において、上記内外筒はそれぞれ屈折自在な中折れ部を介して前後胴部に分割されていると共にこれらの内外筒の前胴部の前端対向面が互いに摺動可能に接合してあり、さらに、内筒の前後胴部間の数箇所を周方向に所定間隔毎に方向修正ジャッキによって連結して、これらの方向修正ジャッキの作動により上記内外筒の前胴部を後胴部に対してそれぞれの中折れ部から同時に同一方向に屈折させるように構成している。
【０００９】
このように構成したシールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記外筒の前端に、該外筒の内周面から内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端に、該内筒の外周面側から内方に向かって斜め前方に傾斜した外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に後方側から係脱可能に当接、係止させた接合部に形成してあり、さらに、掘削機本体のカッタヘッドの外径を外筒の内径よりも小径になるまで縮径可能に構成している共に、内筒後胴部内に該内筒後胴部と外筒後胴部とを脱着自在に連結するグリッパを装着していることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３に係る発明は、上記内筒の後胴部に引き抜き用ロッドの前端を連結していることを特徴とする。
【００１１】
【作用】
方向修正時や曲線トンネルの施工時に、カッタヘッド等の掘削手段を備えたシールド掘削機の内筒の前後胴部間を連結している方向修正ジャッキを作動させると、内筒後胴部に対して内筒前胴部が方向修正ジャッキの作動量に応じて中折れ部から屈折する。この際、該内筒前胴部の屈折は、その前端外周面側と外筒前胴部の前端内周面側との接合部を介して外筒前胴部に伝達され、外筒の前胴部も後胴部に対して同時に同一方向に屈折する。
【００１２】
このような内外筒の前胴部前端間の接合部の構造として、請求項２に記載した発明は、上記外筒の前端内周面に内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端外周面に、外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に摺動自在に当接、係止させた構造を採用しており、従って、内筒の前胴部を後胴部に対して中折れ部から屈折させると、該内筒前胴部の内側係止部材によって外筒前胴部の外側係止部材が該外筒後胴部に対して中折れ部から同一方向に屈折し、掘削中における方向修正や曲線トンネル施工が容易に行うことができる。
【００１３】
また、シールド掘削機によって一定長のトンネルを掘削する毎に、外筒に一定長の埋設管を順次、接続しながらトンネル内に推進、埋設する際に、発進立坑側から推進ジャッキによって埋設管の後端を押し進めると、その推進力が最前部の埋設管から外管の後胴部、この外管後胴部からグリッパを介して内管後胴部、該内管後胴部から方向修正ジャッキを介して内管前胴部、この内管前胴部の上記内側係止部材の外向き傾斜端面から外管前胴部の外側係止部材の内向き傾斜端面に順次、伝達されてシールド掘削機全体が掘進する。
【００１４】
次に、所定長のトンネル掘削後に、外筒を残してシールド掘削機を回収する場合、カッターヘッドを外筒の内径よりも小径となるように縮小させると共にグリッパにより内外管の後胴部同士の連結を解いたのち、内筒を引き抜き用ロッド等によって後方に引き寄せると、該内筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面が外筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面から後方に離れて外筒を地中に残した状態でシールド掘削機を発進立坑側に撤去、回収することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、シールド掘削機Ａは、その外殻を鋼管製の内筒１と、この内筒１の外周面に小間隔を存して被せている鋼管製の外筒２との二重構造に形成していると共に、これらの内外筒１、２を前胴部１Ａ、２Ａと後胴部１Ｂ、２Ｂとにそれぞれ分割してあり、その分割部、即ち、前胴部１Ａ、２Ａの後端部と後胴部１Ｂ、２Ｂの前端部とをそれぞれ互いに屈折自在な中折れ部３、４を介して接続している。この場合、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂ間を接続している中折れ部３を外筒２の前後胴部２Ａ、２Ｂ間を接続している中折れ部４よりも前方側近傍位置に設けて、後胴部２Ａ、２Ｂに対して前胴部１Ａ、２Ａ同士が互いに衝接したりすることなくこれらの中折れ部３、４を介して同時に円滑に屈折できるように構成している。
【００１６】
中折れ部３、４は、内外筒体１、２の前胴部１Ａ、２Ａの後端部内周面にシール材２０を介して内外筒体１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂの円弧状に湾曲した前端部外周面を屈折自在に摺接させた構造としてあり、さらに、内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂの内周面間の四方に、図３に示すように、中折れ部３を介して前後端が前胴部１Ａの内周面の後端部と後胴部１Ｂの前端部にそれぞれ連結している方向修正ジャッキ５、５、５、５を配設している。
【００１７】
即ち、これらの方向修正ジャッキ５のロッドの前端は、内筒１の前胴部１Ａの後端部内周面に外周面を一体に固着している円板形状の後側隔壁１１の後面四方に後方に向かって突設している突片２１にピン２２によって回動自在に連結してあり、後端は内筒１の後胴部１Ｂの前端部内周面に突設しているブラケット２３にピン２４によって回動自在に連結している。そして、中折れ部３、４は、任意の方向修正ジャッキ５を伸長させた際に、この方向修正ジャッキ５と内筒１の直径方向に対向する方向修正ジャッキ５の前端枢着ピン２２を中心として屈折するように構成している。なお、任意の方向修正ジャッキ５を一定量、伸長させる一方、この方向修正ジャッキ５と内筒１の直径方向に対向する方向修正ジャッキ５を同一量だけ収縮させることによって、中折れ部３、４を屈折させるように構成しておいてもよい。
【００１８】
また、内筒１の後胴部１Ｂにおける外周面の少なくとも前後部下周面に一定高さのスライドシュー６、６を一体に設けてあり、これらのスライドシュー６、６の頂面を外筒２の後胴部２Ｂの内周面に前後方向に摺動自在に支持させて、内外筒１、２間に該スライドシュー６の高さに等しい隙間を設けている。
【００１９】
さらに、上記内外筒１、２における前胴部１Ａ、２Ａの前端対向面、即ち、内筒１の前胴部１Ａの前端部外周面と外筒２の前胴部２Ａの前端部内周面とは互いに摺動可能に接合している。詳しくは、外筒２の前胴部２Ａの前端に、外周面が外筒２の外周面と面一に形成されていると共に内周面８ａが外筒２の前胴部２Ａの内周面から一定厚みだけ内方に突設してなる円環状の外側係止部材８を一体に固着していて、この外側係止部材８の後端面を外筒２の前胴部２Ａの内周面から内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面８ｂに形成している。
【００２０】
一方、内筒１の前胴部１Ａの前端に、外周面の後半部が内筒１の外周面と面一に形成されていると共に前半部が後半部よりも小径な外周面７ａに形成されていて該外周面７ａを上記外筒２の外側係止部材８における内周面８ａにシール材２５を介して摺動自在に接合させている内側係止部材７を一体に固着してあり、さらに、この内側係止部材７における上記外周面７ａの後端と後半部の外周面前端間に該外周面側から内方に向かって斜め前方に傾斜した外向き傾斜端面７ｂを形成し、この外向き傾斜端面７ｂを上記内向き傾斜端面８ｂに後方側から当接、係止させて、互いに摺動可能に係合させている。
【００２１】
また、内筒１の後胴部１Ｂの後部内に上下或いは左右の２方に、図３に示すように、半径方向に向けて油圧ジャッキからなるグリッパ９、９を配設、固定してあり、このグリッパ９の断面円形のロッド体９ａを内筒１の後胴部１Ｂの後部に内外周面に亘って貫通した通孔１Ｃを通じて、このロッド体９ａの端面と対向する外筒２の後胴部２Ｂの後部内周面に設けた円形凹部２Ｃに嵌脱自在に嵌合させ、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂ同士を円周方向、径方向、長さ方向に妄動不能に連結、固定している。
【００２２】
さらに、図４、図５に示すように内筒１の前胴部１Ａ内の上記後側隔壁１１の外周部に後方に向かってローリング防止部材２９を突設し、このローリング防止部材２９を内筒１の後胴部１Ｂの前端部内周面両側部に突設したストッパ片３０、３０間に挿入状態で介在させて、これらのストッパ片３０、３０の対向面にローリング防止部材２９の両側面を当接させることにより、後胴部１Ｂに対して前胴部１Ａがローリングするのを防止している。
【００２３】
シールド掘削機Ａは、カッタヘッド１２をその内筒１の前端開口部から前方に突出させていて該カッタヘッド１２のの回転中心軸部１３を内筒１の前部に張設している前側隔壁１４の中央部に回転自在に支持させてあり、上記後側隔壁１１の後面に装着しているモータ１５によって噛合歯車１６を介してカッタヘッド１２を回転させるように構成している。
【００２４】
このカッタヘッド１２は、図１、図２に示すように、上記回転中心軸部１３の前端から外径方向に向かって長さが内筒１の内径よりも短い複数本（図においては４本）の中空スポーク部１２ａ を放射状に突設していると共に隣接する中空スポーク部１２ａ 、１２ａ の外端間を外周リング部１２ｂ によって一体に連結してあり、さらに、各中空スポーク部１２ａ の前面に複数個のカッタビット１７ａ を突設していると共にこれらの中空スポーク部１２ａ 内に、前面又は外端面にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ を該中空スポーク部１２ａ の外端開口部から内外径方向に出没自在に配設してなるものである。なお、前面にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ と外端にカッタビット１７ｂ を突設しているアーム部材１２ｃ とは交互に配設されている。
【００２５】
そして、各アーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ の外端から突出させた状態においては直径方向に配設されている中空スポーク部１２ａ 、１２ａ の外端間で設定されるカッタヘット１２の外径が外筒２の前胴部２Ａの外径と同等若しくは大径となり、アーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ 内に没入させた状態においては、カッタヘッド１２の外径が外筒２の内径よりも小径で、内筒１の内径と同等若しくは小径となるように構成している。
【００２６】
中空スポーク部１２ａ の外端開口部からアーム部材１２ｃ を出没させる手段は、中空スポーク部１２ａ 内にジャッキ１８を配設してそのロッド端をアーム部材１２ｃ の内端面に一体に連結してなる。なお、上記カッタヘッド１２の上記回転中心軸部１３の前面にはセンタビット１７ｃ が突設されている。
【００２７】
このように構成したカッタヘッド１２の後面と上記前側隔壁１４の前面間の空間部を、カッタヘッド１２によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室１０に形成してあり、この土砂室１０から排土管１９を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。また、カッタヘッド１２の回転中心軸部１３の中空内に泥水注入管２６を通じて泥水を供給し、回転中心軸部１３の前端面から切羽に向かって泥水を注出させて、カッタヘッド１２により掘削された土砂を泥水と共に土砂室１０内に取り込み、土砂室内を一定の泥水圧に保持して切羽の崩壊を防止すると共に掘削土砂を泥水と共に攪拌して上記排土管１９を通じて排出するように構成している。
【００２８】
さらに、内筒１の後胴部１Ｂの後端中央部には、上記泥水注入管２６を連結、連通させてカッタヘッド１２の回転中心軸部１３の中空内に泥水を導入するための中空管２７が配設されてあり、この中空管２７の後端を端板２８によって閉止している共に、該端板２８にシールド掘削機Ａの外筒２から内筒１を後方に引き抜くための引き抜き用ロッド１８の前端を着脱自在に連結している。なお、この引き抜き用ロッド１８は上記中空管２７に限らず、内筒１の後端側の適所に連結しておいてもよい。
【００２９】
また、内筒１の後胴部１Ｂの後端に内部に制御盤等を設置した管体１Ｄの前端を着脱自在に連結している。この管体１Ｄは上記後胴部１Ｂと同一外径に形成されていると共に外筒２の後胴部２Ｂの後端から後方に突出させている。
【００３０】
次に、以上のように構成したシールド掘削機Ａの作用を述べると、まず、シールド掘削機Ａの外筒２内に内筒１を装着するには、シールド掘削機Ａのカッタヘッド１２の外径を外筒２の内径よりも小径となるまで縮小させ、且つ、グリッパ９を収縮させた状態にして内筒１の前胴部１Ａを外筒２の後胴部２Ｂの後端から挿入し、内筒１の前胴部１Ａの前端が外筒２の前胴部２Ａの前端部内に達すると、内筒１の前胴部１Ａの前端に一体に設けている内側係止部材７の外周面７ａが外筒２の前胴部２Ａの前端に一体に設けている外側係止部材８の内周面８ａにシール材２５を介して摺動自在に嵌合すると共に内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂが外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂに当接、係合して内筒１がそれ以上前方に移動するのを阻止された状態となると共に内筒１の後胴部１Ｂ内いに配設している上記グリッパ９、９が外筒２の後胴部２Ｂの内周面に形成している円形凹部２Ｃ、２Ｃに達する。
【００３１】
この状態にしてグリッパ９、９をそれぞれ円形凹部２Ｃ、２Ｃに対向させ、グリッパ９のロッド体９ａを伸長させてその端部を円形凹部２Ｃに嵌入、係止させることにより、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂを互いに円周方向、径方向、長さ方向に妄動不能に連結、固定することによって外筒２内に内筒１が装着される。なお、この装着時においては、内筒１内からカッタヘッド１２やモータ１５等の掘削手段、さらには排土管１９や方向修正ジャッキ５等を撤去しておき、内筒１を外筒２内にその内側係止部材７が外側係止部材８に当接、係合するまで挿嵌したのち、この内筒１内に掘削手段等を組み込むことによってシールド掘削機Ａを構成してもよい。
【００３２】
このように構成したシールド掘削機Ａは発進立坑Ｂ内に設置され、カッタヘッド１２の各中空スポーク部１２ａ の外端開口部からアーム部材１２ｃ を突出させてカッタヘッド１２の外径を外筒２の外径と同等ないしは僅かに大径となるまで拡径させた状態にして該カッタヘッド１２を回転させると共に発進立坑Ｂの後部内に配設している推進ジャッキ等の推進手段Ｃによって押し進めてトンネルを掘進する。
【００３３】
そして、このシールド掘削機Ａが発進立坑Ｂから地中内に推進すると、その外筒２の後胴部２Ｂの後端に一定長のヒューム管或いは鋼管からなる埋設管Ｄの前端を接続させ、この埋設管Ｄの後端を上記推進手段Ｃによって押し進めて、シールド掘削機Ａの外筒２に該埋設管Ｄを後続させた状態でシールド掘削機Ａをさらにトンネル計画線に沿って掘進させる。
【００３４】
推進手段Ｃによる推進力は、まず、埋設管Ｃからこの埋設管Ｃを後続させているシールド掘削機Ａの外管２の後胴部２Ｂに伝達されたのち、この外管後胴部２Ｂからグリッパ９を介して内管１の後胴部１Ｂに伝達され、さらに、該内管後胴部１Ｂから方向修正ジャッキ５を介して内管前胴部１Ａに伝達されると共にこの内管前胴部１Ａの前端に固着している内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂを介してこの外向き傾斜端面７ｂに接合している外管２の前端に固着した外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂに伝達され、内外管１、２が同時に一体的に推進させられる。、即ち、推進手段Ｃの推進力によってシールド掘削機Ａが掘進する。
【００３５】
そして、シールド掘削機Ａにより一定長のトンネルが掘削される毎に発進立坑側において埋設管Ｄを順次、継ぎ足しながら押し進めて図６に示すように、管路を形成していく。なお、シールド掘削機Ａのカッタヘッド１２によって掘削された土砂は、土砂室１０内から排土管１９を通じて発進立坑Ｂ側に排出される。
【００３６】
トンネル掘進中において、管路を形成するための計画トンネルが湾曲している場合、又は、方向を修正する必要が生じた場合、シールド掘削機Ａの内筒１の前後胴部１Ａ、１Ｂ間を連結している四方の方向修正ジャッキ５のうち、所定の方向修正ジャッキ５を作動させてシールド掘削機Ａの内外筒１、２における前胴部１Ａ、２Ａの向きを後胴部１Ｂ、２Ｂに対して計画曲線トンネル方向に、又は、修正したい方向に向ける。
【００３７】
例えば、図７に示すように、右側に向きを変えたい場合には、右側の方向修正ジャッキ５を不作動状態にして左側の方向修正ジャッキ５を伸長させると、内筒１の前胴部１Ａが後胴部１Ｂに対して中折れ部３から右方向に屈折する。この屈折角度は左側の方向修正ジャッキ５の伸長量によって大小に調整することができる。内筒１の前胴部１Ａが後胴部１Ｂに対して中折れ部３から右方向に屈折しようとすると、内筒１の外周面に対して隙間を存して被さっている上記外筒２における前胴部２Ａは、その前端に固着している外側係止部材８の内周面８ａを内筒１の前胴部１Ａの前端に固着している内側係止部材７の外周面７ａに摺接させているので、この内側係止部材７によって外側係止部材８が右方向に押圧され、従って、外筒２の前胴部２Ａは、後胴部２Ｂに対して中折れ部４から内筒１の前胴部１Ａと同一方向に同時に屈折し、掘削中における方向修正や曲線トンネル施工が容易に且つ正確に行えるものである。
【００３８】
なお、内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂに対する前胴部１Ａ、２Ａの屈折が容易に行えるように、カッタヘッド１２の中空スポーク部１２ａ からアーム部材１２ｃ をさらに外筒２の外径よりも外方に突出させて切羽の外周地盤を余掘りしておく。
【００３９】
次に、上記シールド掘削機Ａによって所定長のトンネルを掘削したのち、外筒２を地中に残してこのシールド掘削機Ａを撤去、回収する場合、まず、カッタヘッド１２のアーム部材１２ｃ を中空スポーク部１２ａ 内に没入させて該カッタヘッド１２の外径を外筒２の前端に固着している外側係止部材８の内径よりも小径にすると共に、グリッパ９のロッド体９ａを収縮させることによって内外筒１、２の後胴部１Ｂ、２Ｂ同士の連結を解く。さらに、内筒１の後端部に引き抜き用ロッド１８を連結する。
【００４０】
しかるのち、この引き抜き用ロッド１８を後方に引っ張ると、内筒１の前端に固着している内側係止部材７の外向き傾斜端面７ｂが、外筒２の前端に固着している外側係止部材８の内向き傾斜端面８ｂとの接合を解いて該内向き傾斜端面８ｂから後方に離間し、内筒１がその後胴部１Ｂの外周面における前後部下周面に突設している前後スライドシュー６、６を外筒２の後胴部２Ｂの内周面上を滑らせながら後方に移動し、埋設管Ｄによる管路内を通じて発進立坑Ｂ内に回収される。このように、外管２を地中に残した状態でこの外管２を除くシールド掘削機全体、即ち、掘削手段等を備えている内筒１を発進立坑Ｂ内にし、この発進立坑Ｂ内から地上に回収、撤去するものである。なお、シールド掘削機Ａの回収時には、カッタヘッド前方の地盤を薬液注入などにより固化処理しておけばよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように本発明のシールド掘削機によれば、シールド掘削機の外殻を外筒と内筒との二重構造にすると共に、これらの内外筒をそれぞれ屈折自在な中折れ部を介して前後胴部に分割し、且つ、内該筒の前胴部の前端対向面を互いに摺動可能に接合させてあり、さらに、内筒の前後胴部間の数箇所を周方向に所定間隔毎に方向修正ジャッキによって連結しているので、方向修正ジャッキを作動させることにより、内筒後胴部に対して内筒前胴部を該方向修正ジャッキの作動量に応じて中折れ部から容易に屈折させることができると共に、この内筒前胴部の屈折は、その前端外周面側と外筒前胴部の前端内周面側との接合部を介して外筒前胴部に直接伝達されて、外筒の前胴部も後胴部に対して同時に同一方向に容易に屈折させることができる。従って、掘削中におけるシールド掘削機の方向修正やこのシールド掘削機による曲線トンネル施工が正確に且つ能率よく行うことができる。
【００４２】
また、請求項２に係る発明によれば、上記外筒の前端内周面に内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端外周面に、外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に摺動自在に当接、係止させているので、方向修正ジャッキの作動によって内筒の前胴部を後胴部に対して中折れ部から屈折させれば、該内筒前胴部の内側係止部材によって外筒前胴部の外側係止部材を該外筒後胴部に対して中折れ部から同一方向に円滑に屈折させることができる。
【００４３】
さらに、上記カッタヘッドの外径を外筒の内径よりも小径になるまで縮径可能に構成している共に、内筒後胴部内に該内筒後胴部と外筒後胴部とを脱着自在に連結するグリッパを装着しているので、シールド掘削機によって一定長のトンネルを掘削する毎に、外筒に一定長の埋設管を順次、接続しながらトンネル内に推進、埋設する際に、発進立坑側から推進ジャッキによって埋設管の後端を押し進めることにより、その推進力を埋設管、外管の後胴部、グリッパ、内管後胴部、方向修正ジャッキ、内管前胴部、この内管前胴部の上記内側係止部材の外向き傾斜端面、外管前胴部の外側係止部材の内向き傾斜端面に順次、伝達して内外管が中折れ部を介して前後胴部に分割しているにもかかわらず、シールド掘削機全体を確実に掘進させることができる。
【００４４】
その上、所定長のトンネル掘削後に、外筒を残してシールド掘削機を回収する場合、カッターヘッドを外筒の内径よりも小径となるように縮小させると共にグリッパにより内外管の後胴部同士の連結を解いたのち、内筒を引き抜き用ロッド等によって後方に引き寄せると、該内筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面が外筒の前端に一体に設けている内側係止部材の外向き傾斜端面から後方に離れて外筒を地中に残した状態でシールド掘削機を解体することなく発進立坑側に簡単且つ確実に撤去、回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド掘削機全体の簡略縦断側面図、
【図２】カッタヘッドの正面図、
【図３】後胴部におけるグリッパと方向修正ジャッキ部分を示す簡略縦断背面図、
【図４】ローリング防止部材の横断面図、
【図５】その縦断側面図、
【図６】管路を形成している状態の簡略縦断側面図、
【図７】前胴部を屈折させた状態の簡略平面図。
【符号の説明】
Ａ シールド掘削機
１ 内筒
１Ａ、１Ｂ 前後胴部
２ 外筒
２Ａ、２Ｂ 前後胴部
３、４ 中折れ部
５ 方向修正ジャッキ
７、８ 内外係止部材
９ グリッパ
１２ カッタヘッド
Claims (3)
- シールド掘削機はその外殻を外筒と内筒との二重構造に形成してこのシールド掘削機によって所定長のトンネルを掘削した後に、上記外筒を残した状態でこの外筒の内周面をガイドとしてカッタヘッド等の掘削手段を具備している上記内筒を後方に撤去可能に構成しているシールド掘削機において、上記内外筒はそれぞれ屈折自在な中折れ部を介して前後胴部に分割されていると共にこれらの内外筒の前胴部の前端対向面が互いに摺動可能に接合してあり、さらに、内筒の前後胴部間の数箇所を周方向に所定間隔毎に方向修正ジャッキによって連結して、これらの方向修正ジャッキの作動により上記内外筒の前胴部を後胴部に対してそれぞれの中折れ部から同時に同一方向に屈折させるように構成していることを特徴とするシールド掘削機。
- 外筒の前端に、該外筒の内周面から内方に向かって斜め前方に傾斜した内向き傾斜端面を有する外側係止部材を一体に設けている一方、内筒の前端に、該内筒の外周面側から内方に向かって斜め前方に傾斜した外向き傾斜端面を有する内側係止部材を一体的に設けて、この内側係止部材の外向き傾斜端面を上記外側係止部材の内向き傾斜端面に後方側から係脱可能に当接、係止させた接合部に形成してあり、さらに、カッタヘッドの外径を外筒の内径よりも小径になるまで縮径可能に構成している共に、内筒後胴部内に該内筒後胴部と外筒後胴部とを脱着自在に連結するグリッパを装着していることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機。
- 内筒後胴部に引き抜き用ロッドの前端を連結していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシールト掘削機。
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-
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