(57)【要約】【課題】センサ本体の交換に先立って出水の有無を確認できるシールド掘進機の交換型土圧計測装置を提供する。【解決手段】切羽側と坑内側とを仕切る隔壁３貫通する取付孔５に装着され、球面状の凹部１１及び凹部１１に切羽側と坑内側とを連通して形成された連通孔１２を有する基部１３と、凹部１１に符合する球面状の凸部１４を有し、基部１３に通常時の回転角度と交換時の回転角度との間で回転可能に支持されたセンサ保持体１５と、センサ保持体１５が通常時の回転角度のとき切羽側と坑内側とを連通し、センサ保持体１５が交換時の回転角度のとき凹部１１の内面によって塞がれるセンサ取付孔２６と、センサ取付孔２６に着脱可能に支持されたセンサ本体２７とを有し、基部１３に、一端３７ａが凹部１１の内面に開口し、他端３７ｂが坑内側に開口する出水確認用の連絡通路３７を設けた。【選択図】図７
2010121406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機のシールドフレーム内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁の前方の土圧を計測する交換型土圧計測装置であって、
上記隔壁に貫通形成された取付孔に装着され、球面状の凹部及び該凹部に切羽側と坑内側とを連通して形成された連通孔を有する基部と、
上記凹部に符合する球面状の凸部を有し、上記基部に通常時の回転角度と交換時の回転角度との間で回転可能に支持されたセンサ保持体と、
該センサ保持体に貫通形成され、上記センサ保持体が通常時の回転角度のとき切羽側と坑内側とを連通し、上記センサ保持体が交換時の回転角度のとき上記凹部の内面によって塞がれるセンサ取付孔と、
該センサ取付孔に着脱可能に支持され上記土圧を計測するセンサ本体とを有し、
上記基部に、一端が上記凹部の内面に開口し、他端が坑内側に開口する出水確認用の連絡通路を設けた
ことを特徴とするシールド掘進機の交換型土圧計測装置。
【請求項２】
上記凹部に、上記センサ保持体が交換時の回転角度となったとき上記センサ取付孔の切羽側の開口部よりも後方に位置して、上記凹部と上記凸部との間を止水するシールを設け、
上記センサ保持体が交換時の回転角度となったとき上記センサ取付孔の切羽側の開口部を塞ぐ上記凹部の内面に、上記連絡通路の一端が開口された請求項１に記載のシールド掘進機の交換型土圧計測装置。
【請求項３】
上記連絡通路の坑内側の開口に、配管又はホースを接続し、該配管又はホースに、開閉弁を設けた請求項１又は２に記載のシールド掘進機の交換型土圧計測装置。
【請求項４】
上記開閉弁に、グリス注入用のニップルを有する接続部材を接続した請求項３に記載のシールド掘進機の交換型土圧計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、隔壁の前方の土圧を計測するシールド掘進機の交換型土圧計測装置に係り、特に、センサ本体の交換に先立って出水の有無を確認できるシールド掘進機の交換型土圧計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームと、シールドフレーム内を前後に切羽側と坑内側とに仕切る隔壁と、隔壁に設けられ切羽を切削するカッタと、カッタで切削された土砂を隔壁の前方（切羽側）から後方（坑内側）に移送する排土装置（スクリューコンベヤ等）と、シールドフレーム内でセグメントをリング状に組み立てるエレクタと、エレクタで組み立てられたセグメントに反力を取ってシールドフレームを前進させるシールドジャッキとを備えている。
【０００３】
隔壁には、それを貫通して取付孔が形成されており、その取付孔には、隔壁の前方の土圧（所謂カッタ室内の土圧）を計測する土圧計が設けられている。そして、土圧計の検出値に応じて、シールドジャッキの伸長速度やスクリューコンベヤの回転速度等を制御することで、カッタ室内の土圧を所定範囲内に収めるようにし、切羽の安定を図っている。カッタ室内の土圧が所定範囲を上回って高すぎると地上の地面に隆起が生じ、カッタ室内の土圧が所定範囲を下回って低すぎると地上の地面に陥没が生じる虞がある。
【０００４】
ところで、土圧計は、長期間の使用や異物（礫）の接触等により故障することがあり、この場合、故障した土圧計を新たな土圧計と交換しなければならない。そこで、従来、上記土圧を計測するセンサ本体が装着されたセンサ保持体を上記取付孔に取り付けた基部に移動可能に設けておき、通常時には、センサ本体がカッタ室に露出する位置にセンサ保持体を移動してそのセンサ本体でカッタ室内の土圧を計測し、交換時には、センサ本体が基部で覆われる位置にセンサ保持体を移動してセンサ本体の交換作業を行っていた（特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２８７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような交換型土圧計測装置においては、交換時に、センサ本体をセンサ保持体から取り外すときに、センサ本体の前方に地下水が回り込んでいると、センサ本体をセンサ保持体から取り外すと同時に地下水が坑内に噴出してしまう。よって、出水の可能性が少しでも有る場合には、カッタ室内に薬剤を注入する等して土砂を固める止水処置を行う必要があり、交換作業の長期化が避けられない。また、かかる止水処理が出来ない場合には、交換作業を断念する場合もあった。
【０００７】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、センサ本体の交換に先立って出水の有無を確認できるシールド掘進機の交換型土圧計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明は、シールド掘進機のシールドフレーム内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁の前方の土圧を計測する交換型土圧計測装置であって、上記隔壁に貫通形成された取付孔に装着され、球面状の凹部及び該凹部に切羽側と坑内側とを連通して形成された連通孔を有する基部と、上記凹部に符合する球面状の凸部を有し、上記基部に通常時の回転角度と交換時の回転角度との間で回転可能に支持されたセンサ保持体と、該センサ保持体に貫通形成され、上記センサ保持体が通常時の回転角度のとき切羽側と坑内側とを連通し、上記センサ保持体が交換時の回転角度のとき上記凹部の内面によって塞がれるセンサ取付孔と、該センサ取付孔に着脱可能に支持され上記土圧を計測するセンサ本体とを有し、上記基部に、一端が上記凹部の内面に開口し、他端が坑内側に開口する出水確認用の連絡通路を設けたものである。
【０００９】
上記凹部に、上記センサ保持体が交換時の回転角度となったとき上記センサ取付孔の切羽側の開口部よりも後方に位置して、上記凹部と上記凸部との間を止水するシールを設け、上記センサ保持体が交換時の回転角度となったとき上記センサ取付孔の切羽側の開口部を塞ぐ上記凹部の内面に、上記連絡通路の一端が開口されてもよい。
【００１０】
上記連絡通路の坑内側の開口に、配管又はホースを接続し、該配管又はホースに、開閉弁を設けてもよい。
【００１１】
上記開閉弁に、グリス注入用のニップルを有する接続部材を接続してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るシールド掘進機の交換型土圧計測装置によれば、センサ本体の交換に先立って出水の有無を確認できる。よって、出水が無いことを確認した上で止水処理を行うことなくセンサ本体の交換ができ、迅速に交換できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本実施形態に係る交換型土圧計測装置を備えたシールド掘進機の正面図、図２は図１のシールド掘進機の側断面図である。
【００１５】
シールド掘進機１は、筒状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２内を前後に切羽側と坑内側とに仕切る隔壁３と、隔壁３に回転可能に支持され図示しない駆動装置で回転駆動されて切羽を切削するカッタ４と、カッタ４で切削された土砂を隔壁３の前方（切羽側）から後方（坑内側）に移送するスクリューコンベヤ５とを備えている。また、シールドフレーム２の内部には、セグメントをシールドフレーム２の内周面に沿ってリング状に組み立てるエレクタ（図示せず）が設けられていると共に、エレクタで組み立てられたセグメントに反力を取ってシールドフレーム２を前進させるシールドジャッキ（図示せず）が設けられている。
【００１６】
隔壁３には、取付孔３ａが貫通形成されており、その取付孔３ａには、隔壁３の前方の土圧（カッタ４と隔壁３との間のカッタ室６内の土圧）を計測する交換型土圧計測装置７が設けられている。交換型土圧計測装置７は、図２ではカッタ４の回転軸８の上方に配置されているように表されているが、実際には図１に示すようにカッタ４の回転軸８の一方の側方に配置されている。また、カッタ４の回転軸８の他方の側方には、隔壁３に別の取付孔３ｂが貫通形成され、その取付孔３ｂに、固定型土圧計測装置１０が設けられている。そして、これら土圧計測装置７、１０の検出値に応じて、図示しない制御部がシールドジャッキの伸長速度やスクリューコンベヤ５の回転速度等を制御し、カッタ室６内の土圧を所定範囲内に収め、切羽の安定を図っている。
【００１７】
図３は図２の交換型土圧計測装置７の部分の拡大図、図４は図３のIV−IV線矢視図、図５は図４のＶ−Ｖ線矢視図、図６は図４のVI−VI線断面図、図７はセンサ保持体１５を交換時の回転角度に回転させたときの交換型土圧計測装置７の断面図である。
【００１８】
交換型土圧計測装置７は、隔壁３に貫通形成された取付孔３ａに装着された基部１３と、基部１３に所定範囲で回転可能に支持されたセンサ保持体１５とを備えている。
【００１９】
基部１３は、図４に示すように背面から見て円形であり、図３及び図５に示すように側面から見て略三角形状に形成されていて、隔壁３の取付孔３ａに溶接等によって取り付けられている。基部１３には、球面状に形成された凹部１１が設けられ、凹部１１には、隔壁３の切羽側と坑内側とを連通する連通孔１２が形成されている。センサ保持体１５は、凹部１１に符合する球面状の凸部１４を有し、この凸部１４が基部１３の凹部１１に嵌り込んだ状態で、通常時の回転角度（図３参照）と交換時の回転角度（図７参照）との間で回転可能となっている。
【００２０】
図４、図６に示すように、センサ保持体１５の両端部には、回転軸１６が夫々取り付けられている。回転軸１６は、センサ保持体１５に装着される基端部１６ａの断面が四角形状に形成されており、その基端部１６ａがセンサ保持体１５の装着孔に挿入されてボルト１７により固定されている。回転軸１６の中間部１６ｂは、断面円形に形成されており、軸受金具１８に回転可能に挿通されている。軸受金具１８は、ボルト１９によって基部１３に固定されている。回転軸１６の先端部１６ｃは、断面六角形状に形成されており、レバー２０の装着孔に挿入されてボルト２１により固定されている。これにより、レバー２０を回転軸１６廻りに回動させることで、センサ保持体１５が基部１３に対して回動することになる。
【００２１】
図３、図５に示すように、左右のレバー２０は、回転軸１６に対する取付位相角度が異なっている。各レバー２０には、ネジ孔２２が夫々形成されていて、これらネジ孔２２には、ボルト２３が螺合されている。各ボルト２３は、夫々の先端が隔壁３に当接されており、レバー２０が意に反して回動しないようにするストッパとして機能する。これらボルト２３により、センサ保持体１５が基部１３に対して通常時の回転角度から動かないように保持される。また、図５のボルト２３を緩め、図３のボルト２３をネジ込むことで、図３において通常時の回転角度のセンサ保持体１５が基部１３に対して反時計回りに回動し、図７の交換時の回転角度となる。センサ保持部１５には、通常時の回転角度の位置を定めるストッパ２４、交換時の回転角度を定めるストッパ２５が設けられている。
【００２２】
図６、図７に示すように、センサ保持体１５には、センサ取付孔２６が貫通形成されている。センサ取付孔２６は、図３及び図６に示すようにセンサ保持体１５が通常時の回転角度のとき切羽側と坑内側とを連通し、図７に示すようにセンサ保持体１５が交換時の回転角度のとき凹部１１の内面によって塞がれるように、センサ保持体１５を貫通して形成されている。センサ取付孔２６は大径部２６ａと小径部２６ｂと段差部２６ｃとからなり、このセンサ取付孔２６には、隔壁３の前方のカッタ室６内の土圧を計測するためのセンサ本体２７が着脱可能に支持されている。センサ本体２７は、センサ取付孔２６の段差部２６ｃに当接されるフランジ２８を有し、このフランジ２８が六角穴付ボルト２９によって段差部２６ｃに着脱可能に取り付けられている。また、フランジ２８には、段差部２６ｃに押し付けられるリング状の止水シール（ゴム製のＯリング等）３０が装着されている。
【００２３】
図６、図７に示すように、基部１３の凹部１１には、センサ保持体１５が交換時の回転角度となったときセンサ取付孔２６の小径部２６ｂの切羽側の開口部２６ｄよりも後方に位置して、凸部１４を囲繞するようにリング状に形成された収容溝３１が設けられており、この収容溝３１には、凹部１１と凸部１４との間を止水するリング状のシール（ゴム製のＯリング等）３２が収容されている。また、基部１３に形成された連通孔１２の近傍には、隔壁３の前方の異物が連通孔１２から凹部１１と凸部１４との隙間に進入することを防止するダストシール３３が取り付けられている。ダストシール３３は、ゴムやテフロン（登録商標）等からリング状に形成されており、リング板状に形成された押えプレート３４がボルト３５で基部１３に固定されることで、基部１３に取り付けられている。
【００２４】
図７に示すように、基部１３には、センサ保持体１５が交換時の回転角度となったとき、センサ本体２７の前部の空間３６に地下水が回り込んでいるか否かを確認するための出水確認用の連絡通路３７が形成されている。連絡通路３７は、一端３７ａが上記空間３６に連通する凹部１１の内面に開口し、他端３７ｂが基部１３の背面の坑内側に開口している。すなわち、連絡通路３７の一端３７ａは、センサ保持体１５が交換時の回転角度となったときセンサ取付孔２６の切羽側の開口部２６ｄを塞ぐ凹部１１の内面に開口し、連絡通路３７の他端３７ｂは、基部１３の背面の坑内側に開口している。連絡通路３７の他端３７ｂすなわち坑内側の開口には、配管３８又はホースが接続され、配管３８又はホースには、開閉弁３９が設けられている。開閉弁３９は、レバー４０の操作により開閉される。開閉弁３９には、グリス注入用のニップル４１とプラグナット４２とを有する接続部材４３が接続されている。
【００２５】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２６】
上述した交換型土圧計測装置７によりカッタ室６内の土圧を計測する通常時には、図５のボルト２３をストッパ２４が基部１３に当接するまで締め込んだ後、図３のボルト２３を基部１３に当接するまで締め込む。これにより、センサ保持体１５が通常時の回転角度に固定されて、図６に示すようにセンサ本体２７がカッタ室６に臨む状態となり、センサ本体２７によりカッタ室６内の土圧を検出することができる。
【００２７】
故障したセンサ本体２７を交換するときには、図５のボルト２３を緩め、図３のボルト２３をネジ込むことで、図３においてセンサ保持体１５を反時計回りに回動させ、図７に示すようにストッパ２５が基部１３に当接するまでセンサ保持体１５を反時計回りに回動させる。これにより、センサ保持体１５が交換時の回転角度に固定されて、センサ取付孔２６の切羽側の開口部２６ｄが凹部１１の内面によって塞がれる状態となる。
【００２８】
図７において、地下水が隔壁３の前方のカッタ室６からダストシール３３と凸部１４との隙間を通りセンサ本体２７の前部の空間３６に進入しているか否かは、プラグナット４２を外し、開閉弁３９を開くことで検出できる。すなわち、センサ本体２７の前部の空間３６に進入した地下水は、凹部１１と凸部１４との隙間から坑内に進入することがシール３２によって防止されるので、プラグナット４２を外し開閉弁３９を開いたときに接続部材４３のプラグナット４２を外した部分から地下水が噴出すれば、センサ本体２７の前部の空間３６に地下水が進入していると判断でき、噴出しなければ、進入していないと判断できる。
【００２９】
前者の場合には、カッタ室６内に薬剤（固化剤）を注入する等してカッタ室６内の土砂を固める止水処理をし、地下水が噴出しなくなった後にセンサ本体２７の交換を行い、後者の場合には、直ちにセンサ本体２７の交換を行う。このように、センサ本体２７の交換に先立って出水の有無を確認できるので、出水が無いことを確認した後者の場合には、止水処理を行うことなくセンサ本体２７の交換が可能となり、迅速に交換できる。また、後者の場合には、センサ本体２７に土圧水圧が加わらないので、センサ本体２７が故障していないとしてもセンサ本体２７の零点調整が行え、精度が高い計測が可能となる。
【００３０】
図７に示すように、センサ保持体２７を交換時の回転角度に回転させたとき、ダストシール３３には凸部１４が接した状態となっているところ、このダストシール３３は、ある程度の止水機能をも有しているため、カッタ室６内に地下水が存在していても、その地下水がセンサ本体２７の前部の空間３６に進入しない場合もある。この場合も、止水処理を行うことなくセンサ本体２７の交換が可能である。よって、センサ本体２７の交換に先立って止水処理が必要となるのは、カッタ室６内に地下水が存在し、且つダストシール３３の止水機能が低下しているときとなる。
【００３１】
また、接続部材４３に設けられたグリス注入用のニップル４１からグリスを注入することで、凹部１１と凸部１４との間にグリスを供給し、センサ保持体１５を通常時の回転角度と交換時の回転角度との間で回動させるときの摩擦抵抗を低減させると共に、凹部１１と凸部１４との間の止水性の向上を図ってもよい。
【００３２】
また、図７の状態において、センサ本体２７の前部の空間３６にカッタ室６内の地下水が進入している場合、プラグナット４２を取り付けた状態でグリス注入用のニップル４１に土圧計（水圧計）を接続すれば、センサ本体２７が故障した状態であっても、カッタ室６内の水圧を検出することが可能となる。
【００３３】
なお、上記配管３８を省略し、連絡通路３７の他端３７ｂに、通常時には取り付けられ出水検査時には取り外されるプラグナットを、直接、着脱可能に螺合させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態に係る交換型土圧計測装置を備えたシールド掘進機の正面図である。
【図２】図１のシールド掘進機の側断面図である。
【図３】図２の交換型土圧計測装置の部分の拡大図である。
【図４】図３のIV−IV線矢視図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線矢視図である。
【図６】図４のVI−VI線断面図である。
【図７】センサ保持体を交換時の回転角度に回転させたときの交換型土圧計測装置の断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  シールド掘進機
２  シールドフレーム
３  隔壁
５  取付孔
７  交換型土圧計測装置
１１  凹部
１２  連通孔
１３  基部
１４  凸部
１５  センサ保持体
２６  センサ取付孔
２６ｄ  開口部
２７  センサ本体
３２  シール
３７  連絡通路
３７ａ  一端
３７ｂ  他端
３８  配管
３９  開閉弁
４１  ニップル
４３  接続部材
【図１】
2010121406.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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