(57)【要約】【課題】掘進機に設置される発信器や各種センサ等の機器類の交換やメンテナンスを容易に行うことを可能とした機器挿入回収装置を提案する。【解決手段】掘進機のバルクヘッドＭ３に形成された開口部Ｍ４の開閉を行うゲート１１と、バルクヘッドＭ３の内側に配管されて開口部Ｍ４に通じる管路１２と、管路１２を開閉するボールバルブ１３と、管路１２に挿通可能な挿入管１６と、挿入管１６の前端部に配設された機器類１７と、挿入管１６に押出し力および引込み力を付与する押引手段１８とを備える機器挿入回収装置１であって、挿入管１６を開弁状態のボールバルブ１３および開口部Ｍ４に挿通させることで、機器類１７をバルクヘッドＭ３の外側に配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機のバルクヘッドに形成された開口部の開閉を行うゲートと、
前記バルクヘッドの内側に配管されて前記開口部に通じる管路と、
前記管路を開閉するボールバルブと、
前記管路に挿通可能な挿入管と、
前記挿入管の前端部に配設された機器類と、
前記挿入管に押出し力および引込み力を付与する押引手段と、を備える機器挿入回収装置であって、
前記挿入管が開弁状態の前記ボールバルブおよび前記開口部に挿通されることで、前記機器類が前記バルクヘッドの外側に配置されることを特徴とする機器挿入回収装置。
【請求項２】
前記管路に前記バルクヘッド内外の圧力差を調整する加圧バルブが接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の機器挿入回収装置。
【請求項３】
前記管路内の土砂を排出するためのドレンバルブが当該管路に接続されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の機器挿入回収装置。
【請求項４】
前記管路の後端部に、止水手段が装着されていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の機器挿入回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機等に設置する機器挿入回収装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル工事やボーリング工事等の地下構造物の施工では、地中での現在位置を正確に把握した上で、計画の線形に沿って施工を進行させるのが一般的である。
【０００３】
地中での現在位置（計測点）を正確に検出する方法として、例えば特許文献１には、座標が既知である３または４点の受信点に対して、掘進機に設けられた発信器から弾性波を発信して、各受信点までの伝播時間を測定することにより掘進機の位置を算出する地中位置検出方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１２９８８３号公報（［００１３］−［００２４］、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
掘進機の外側に設置される発信器や各種センサ等の機器類は、振動や衝撃に弱く、掘進中に故障や破損する可能性が非常に高い。
【０００５】
このような掘進機の外側に設置された機器類のメンテナンスは、バルクヘッドに設けられたマンホールから作業員がチャンバ内に入って作業を行う必要がある。しかし、土砂圧や水圧が負荷されている切羽において、バルクヘッドのマンホールを開けて作業を行うことは非常に困難であった。
【０００６】
本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、掘進機に設置される発信器や各種センサ等の機器類の交換やメンテナンスを容易に行うことを可能とした機器挿入回収装置を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、本発明の機器挿入回収装置は、掘進機のバルクヘッドに形成された開口部の開閉を行うゲートと、前記バルクヘッドの内側に配管されて前記開口部に通じる管路と、前記管路を開閉するボールバルブと、前記管路に挿通可能な挿入管と、前記挿入管の前端部に配設された機器類と、前記挿入管に押出し力および引込み力を付与する押引手段と、を備えており、前記挿入管が開弁状態の前記ボールバルブおよび前記開口部に挿通されることで、前記機器類が前記バルクヘッドの外側に配置されることを特徴としている。
【０００８】
かかる機器挿入回収装置によれば、機器類をバルクヘッドの切羽側に押出すことが可能になるとともに、押出した機器類をバルクヘッドの内側に回収することが可能となる。
そのため、機器類の挿入および撤去を繰り返し行うことが可能となり、機器類の交換やメンテナンスを容易に行うことができる。
【０００９】
また、前記管路に前記バルクヘッド内外の圧力差を調整する加圧バルブが接続されていてもよい。
【００１０】
また、前記管路内の土砂を排出するためのドレンバルブが当該管路に接続されていれば、装置内の流入土砂や流入水の排出が可能となる。
【００１１】
また、前記管路の後端部に、止水手段が装着されていれば掘削機内に土砂等が流入することを防止できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の機器挿入回収装置によれば、掘進機に設置される機器類の交換やメンテナンスを容易に行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
【００１４】
本実施形態では、図１に示すように、シールドマシン（掘進機）Ｍの内側から、音波発信器等の機器類を切羽Ｋ側に配置し、シールドマシンＭの地中位置検出を行う場合に使用する機器挿入回収装置１について説明する。なお、本実施形態では、機器挿入回収装置１をシールドマシンＭに使用するものとしたが、例えばＴＢＭ（トンネルボーリングマシン）や推進機等に使用してもよく、本発明に適用する掘進機はシールドマシンに限定されるものではない。
【００１５】
シールドマシンＭは、図１に示すように、主に地山Ｇの掘削を行うカッタヘッドＭ１とカッタヘッドＭ１の後方に位置されていてシールドマシンＭの内部の各種設備を防護するシールド部Ｍ２とから構成されている。
【００１６】
シールド部Ｍ２の前部分は、バルクヘッドＭ３により仕切られており、カッタヘッドＭ１とバルクヘッドＭ３との間にカッタヘッドＭ１により掘削された土砂が一時的に堆積されるチャンバＭ５が形成されている。
バルクヘッドＭ３には、開口部Ｍ４が形成されており、シールド部Ｍ２内から機器類１７を切羽Ｋ側に挿入することが可能に構成されている（図２（ｂ）参照）。
【００１７】
機器挿入回収装置１は、バルクヘッドＭ３に固定されていて、地中位置検出時に開口部Ｍ４から切羽Ｋ側に機器類１７を挿入し、計測後回収する装置である。
機器挿入回収装置１は、図２（ａ）に示すように、ゲート１１と、管路１２と、ボールバルブ１３と、加圧バルブ１４と、ドレンバルブ１５と、挿入管１６と、機器類１７と、押引手段１８と、止水手段１９と、を備えている。
【００１８】
ゲート１１は、シールドマシンＭのバルクヘッドＭ３に形成された開口部Ｍ４の開閉を行う部材であり、バルクヘッドＭ３の外面に取り付けられている。通常時（機器類１７を押し出していないとき）に管路１２内への水や土砂の流入を防止する。
【００１９】
ゲート１１は、開口部Ｍ４よりも大きな面積を有した板状の扉部１１ａと、バルクヘッドＭ３に沿って配置されたレール部１１ｂとを備えて構成されている。
扉部１１ａは、レール部１１ｂに沿って摺動することで、開口部Ｍ４の開閉を行う。なお、ゲート１１の構成は限定されるものではない。
【００２０】
管路１２は、バルクヘッドＭ３の内側において、開口部Ｍ４に通じるように配管された管体からなり、挿入管１６を挿通可能な内径を備えている。
【００２１】
管路１２には、管路１２を開閉するボールバルブ１３と、バルクヘッドＭ３内外の圧力差を調整する加圧バルブ１４と、管路１２内の土砂を排出するためのドレンバルブ１５と、が装着されている。
【００２２】
管路１２は、ボールバルブ１３の前後に一体に形成された第一管路１２ａおよび第二管路１２ｂと、第二管路１２ｂの後端に接続された第三管路（圧力調整管）１２ｃを備えて構成されており、第二管路１２ｂと第三管路１２ｃとの接続部において分割可能に構成されている。
【００２３】
第一管路１２ａの前端、第二管路１２ｂの後端および第三管路１２ｃの前後端には、フランジ１２ｄが形成されている。バルクヘッドＭ３への第一管路１２ａの固定および第二管路１２ｂと第三管路１２ｃとの固定は、フランジ１２ｄを介して行う。また、第三管路１２ｃには、後端のフランジ１２ｄを介して止水手段１９が接続されている。
【００２４】
ボールバルブ１３は、弁ハウジング１３ａと、弁体１３ｂと、レバー１３ｃとを備えて構成されている。
【００２５】
弁ハウジング１３ａは、略球状に形成されており、内部には、貫通孔１３ｄが形成された球状の弁体１３ｂが回転自在に配設されている。貫通孔１３ｄの内径は、管路１２の内径と同等であって、挿入管１６の外径よりも大きく形成されている。
【００２６】
弁体１３ｂは、弁ハウジング１３ａの上部に配置されたレバー１３ｃに連結されている。レバー１３ｃを介して弁体１３ｂを回転させて貫通孔１３ｄを管路部１３ｂに一致させることで、管路１２を開口し、挿入管１６を押し出すことが可能となる（図２（ｂ）参照）。
なお、ボールバルブ１３の構成は限定されるものではなく、適宜公知のボールバルブ１３を採用することが可能である。
【００２７】
加圧バルブ１４は、管路１２内の圧力を調整するためのバルブである。加圧バルブ１４を操作することにより、第三管路１２ｃ内の加圧または減圧を行うことで、バルクヘッドＭ３内外の圧力差を調整し、機器類１７の押出しと引戻しが可能となる。
【００２８】
ドレンバルブ１５は、第三管路１２ｃに接続されたバルブであって、管路１２内に入り込んだ水や土砂を排出する。
【００２９】
挿入管１６は、管路１２に挿通可能な鋼管であって、先端部に機器類１７が配設されているとともに、後端部が押引手段１８に接続されている。
挿入管１６は、バルクヘッドＭ３の内側から切羽Ｋまで突出させることが可能な長さを有している。
【００３０】
また、挿入管１６の前端部には、図３に示すように、隔壁１６ａが設けられている。隔壁１６ａには、機器類１７の配線１７ｃ用の貫通孔１６ｂが形成されているが、貫通孔１６ｂには、挿入管１６の内部に水が浸入することを防ぐための止水加工が施されており、機器類１７の配線１７ｃが水没することが防止されている。
【００３１】
挿入管１６は、図２（ｂ）に示すように、開弁状態のボールバルブ１３と開口部Ｍ４を挿通し、バルクヘッドＭ３の外側に延設されることで、機器類１７を切羽Ｋ側に配置する。
なお、挿入管１６の構成は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００３２】
機器類１７は、挿入管１６の前端部に配設された発信器である。
機器類１７は、図３に示すように、挿入管１６の前端に設置されたケース１７ａの内部に配設されている。
【００３３】
ケース１７ａには、周面に複数の貫通孔１７ｂ，１７ｂ，…が形成されており、機器類１７からの弾性波の発信が可能に構成されている。機器類１７の配線１７ｃは、挿入管１６内を挿通して、坑口側に延設されている。なお、ケース１７ａの構成は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
【００３４】
押引手段１８は、挿入管１６に押出し力および引込み力を付与する装置である。
本実施形態では、シリンダージャッキにより構成するものとする。なお、押引手段１８の構成は限定されるものではなく、適宜公知の手段を採用することが可能である。
【００３５】
止水手段１９は、挿入管１６を挿通するとともに、管路１２内の水や土砂がシールド部Ｍ２内に入り込むことを防止する部材である。
止水手段１９は、管路１２の後端部に設置された管状部材であって、内径が挿入管１６の外径よりも大きく、挿入管１６の挿通が可能に構成されている。
止水手段１９の内周面には、挿入管１６との隙間を遮蔽する樹脂等からなるパッキングが配設されており、機器類１７を切羽側に配置した際に止水を行う。
【００３６】
なお、止水手段１９の構成は前記の構成に限定されるものではなく、例えば、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、機器類挿入回収手段１の後部分（図４では圧力調整管１４ａよりも後方部分）を覆うケーシング１９’を採用するなど、適宜公知の止水手段の中から選定して採用すればよい。
【００３７】
次に、機器類挿入回収手段１の動作手順について説明する。
まず、シールドマシンＭによる掘削を停止し、カッタヘッドＭ１に形成されたスリットまたは開口をバルクヘッドＭ３の開口部Ｍ４の位置に対応するようにカッタヘッドＭ１の位置を調整する。
【００３８】
次に、ドレンバルブ１５を閉じ、圧力調整バルブ１４を操作することにより、管路１２内の圧力と切羽Ｋ側の圧力差を同等にする。
【００３９】
ボールバルブ１３を開くとともに、ゲート１１を開く。そして、押引手段１８により挿入管１６を切羽側に押し込むことで、機器類１７を切羽Ｋ側に配置する。
【００４０】
機器類１７が所定の位置に配置されたら、機器類１７による計測作業を実施する。
【００４１】
計測後、押引手段１８を操作することにより機器類１７をバルクヘッドＭ３内に引き込み、ゲート１１を閉じるとともに、ボールバルブ１３を閉じる。
ドレンバルブ１５を開き、管路１２内の水や土砂を排出する。
【００４２】
機器類１７等のメンテナンスを行う場合は、第三管路１２ｃ以降を取り外し、メンテナンスを行う。
【００４３】
以上、本実施形態に係る機器挿入回収手段１によれば、地中レーダ等の繊細な機器類１７の切羽Ｋへの挿入を安全に行うことが可能となる。
また、機器類１７を容易に回収することできるため、機器類１７のメンテナンスや交換等を容易に行うことができる。
【００４４】
また、シールドマシンＭの先端部の限られたスペースへの設置が可能である。さらに、未使用時（計測時以外）は取り外すことで、スペースを有効利用することができる。
【００４５】
また、特殊な機械や装置等を要することなく構成することが可能なため、製造費が安価である。
また、音波、電磁波、ＲＩ等、あらゆる機器類でも対応可能である。
【００４６】
また、ゲート１１により管路１２内に土砂が流入することを防止するため、機器類１７を押出すときに、管路１２内が土砂により閉塞されることを防止する。
また、ゲート１１を開くことで管路１２内に水や土砂等が流入したとしても、止水手段１９が止水することで管路１２からシールド部Ｍ２内に水や土砂が流出することが防止されている。
【００４７】
また、ボールバルブ１３が配設されているため、管路１２を完全に遮断できる。
ボールバルブ１３以降の圧力調整管等は着脱が可能なため、必要な時以外は取り外しておくことで、作業スペースを確保することが可能となる。
【００４８】
加圧バルブ１４によりバルクヘッドＭ３の内外の圧力を調整することが可能なため、機器類１７の押出し時や引込み時の負担を軽減することが可能であるとともに、ドレンバルブ１５による管路１２内の水や土砂の排出時に噴出することを防止することが可能となる。
【００４９】
また、機器類１７はケース１７ａにより保護されているため、掘削土砂内に挿入した際に機器類１７に損傷が生じることが防止されている。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は当該実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、加圧バルブを、圧力調整管（第三管路）を介して配置するものとしたが、加圧バルブの構成は前記の構成に限定されるものではない。また、加圧バルブは必要に応じて配置すればよく、省略することも可能である。
【００５１】
また、ドレンバルブの設置箇所は限定されるものではなく、適宜配置すればよい。また、ドレンバルブは必要に応じて配置すればよく、省略することも可能である。同様に止水手段も必要に応じて配置すればよい。
【００５２】
また、押引手段とゲートとボールバルブとを連動させることで、一つの操作によりゲートの開閉、ボールバルブの開弁・閉弁、挿入管の押出し・引込みを行うものとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の好適な実施の形態に係る機器類挿入回収手段の設置状況を示す概略図である。
【図２】同機器類挿入回収手段の側面図であって（ａ）は回収時、（ｂ）は挿入時を示している。
【図３】同機器類挿入回収手段の機器類の詳細を示す図であって、図２（ｂ）のＡ部分の拡大図である。
【図４】図１に示す機器類挿入回収手段の変形例を示す側面図であって、（ａ）は回収時、（ｂ）挿入時である。
【符号の説明】
【００５４】
１    機器類挿入回収手段
１１  ゲート
１２  管路
１３  ボールバルブ
１４  加圧バルブ
１５  ドレンバルブ
１６  挿入管
１７  機器類
１８  押引手段
１９  止水手段
Ｍ    シールドマシン
Ｍ３  バルクヘッド
Ｍ４  開口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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