(57)【要約】      （修正有）【課題】カッタスポークの溶断時にカッタスポーク内の供給ラインをも溶断してしまうのを防止でき、供給ラインを再利用することができるシールド掘進機を提供する。【解決手段】筒状のシールドフレーム１の前部に切羽地山を掘削するカッタ３を備え、該カッタ３は、回転駆動装置６により回転駆動又は揺動駆動される回動中心部３ａと、該回動中心部３ａから放射状に設けられたカッタスポーク１６とを有するシールド掘進機において、所定の前記カッタスポーク１６の内部には前記シールドフレーム１内から回動中心部３ａを通って油圧、作泥剤、電気などの供給ライン２６が挿通されており、該供給ライン２６が挿通されるカッタスポーク１６には溶断により分断可能な分断可能部２９が設けられ、該分断可能部２９の内部には溶断時に前記供給ライン２６を保護するための保護管３２が設けられている。【選択図】図１
2010209652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシールドフレームの前部に地山を掘削するカッタを備え、該カッタは、回転駆動装置により回転駆動又は揺動駆動される回動中心部と、該回動中心部から放射状に設けられたカッタスポークとを有するシールド掘進機において、所定の前記カッタスポークの内部には前記シールドフレーム内から回動中心部を通って油圧、作泥剤、電気などの供給ラインが挿通されており、該供給ラインが挿通されるカッタスポークには溶断により分断可能な分断可能部が設けられ、該分断可能部の内部には溶断時に前記供給ラインを保護するための保護管が設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記カッタは、カッタスポークの先端部をつなぐ外周リングを有し、該外周リングにカッタスポークの先端部が着脱可能に取り付けら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。
【請求項３】
前記油圧の供給ラインは、カッタスポーク内の先端部に設けられたコピーカッタの駆動部に接続される油圧ホースからなることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記作泥剤の供給ラインは、前記シールドフレーム内の隔壁と前記カッタとの間の土砂取込室に臨んで前記カッタスポークに設けられた作泥剤注入孔に接続される作泥剤供給ホースからなることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記電気の供給ラインは、前記カッタスポークに設けられた磨耗検出用カッタビットの磨耗検出部に接続される電気ケーブルからなることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記シールドフレーム内の隔壁には、分断されたカッタスポークの基部側を含む回動中心部や前記外周リングから取り外されるカッタスポークの先端側を取り出すための取り出し穴が溶断により形成されることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前記保護管は、その長手方向の一端が前記カッタスポークの分断可能部で分断される一方の側に接続板を介して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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機に係り、特にカッタを分断して回収可能としたシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、シールド掘進機は、筒状のシールドフレームの前部に切羽地山を掘削するカッタを備えると共に、シールドフレーム内の後部に推進用のシールドジャッキやトンネルの内壁面に沿ってセグメントを組立てるセグメント組立装置（エレクタ）、掘削した土砂を搬出する搬出装置（スクリューコンベヤ）を備えている。
【０００３】
このようなシールド掘進機を用いて所定の工事区間にトンネルを構築する場合、その工事区間に発進立坑と到達立坑を掘削し、発進立坑からシールド掘進機を搬入して発進させ、到達立坑に到達したシールド掘進機は、解体ないし分断されて一部（例えばカッタ等）が地上に引き上げられ、残り（例えばシールドフレーム）はトンネルの構造体として地中に埋設される。
【０００４】
この場合、分断されて地上に引き上げられたカッタやその駆動装置などはスクラップ処理されているが、このようにスクラップ処理される産業廃棄物の増加は地球環境にとって好ましくない。このため、シールド掘進機を構成する構造物を回収して再利用を可能にしたシールド掘進機やその回収方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０６３９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記カッタは、少なくとも回動中心部と、該回動中心部から放射状に設けられたカッタスポークとを有しているため、カッタを回収する場合、カッタスポークがガス切断機により溶断される。なお、前記回動中心部やカッタスポークには切羽地山を掘削するためのカッタビットが設けられており、カッタスポークの先端部にはカッタの半径方向外方の地山を掘削するためのコピーカッタ（オーバカッタともいう）が突没可能に設けられている。
【０００７】
しかしながら、前記カッタスポークの内部には、前記シールドフレーム内から回動中心部を通ってコピーカッタ駆動用の油圧や、掘削土砂流動化促進用の作泥剤や、カッタビットの磨耗検出用の電気などを供給するためのホースやケーブルなどからなる供給ラインが挿通されているので、前記カッタスポークの溶断時に前記供給ラインをも溶断してしまい、供給ラインを再利用することができなかった。なお、前記供給ラインを適宜箇所で接続金具により分割可能に構成にすることは可能であるが、カッタスポーク内の接続金具には作業者の手が届きにくいため、カッタスポークの溶断前に予め前記供給ラインを分割して回収することは困難である。
【０００８】
本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、カッタスポークの溶断時にカッタスポーク内の供給ラインをも溶断してしまうのを防止でき、供給ラインを再利用することができるシールド掘進機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明は、筒状のシールドフレームの前部に地山を掘削するカッタを備え、該カッタは、回転駆動装置により回転駆動又は揺動駆動される回動中心部と、該回動中心部から放射状に設けられたカッタスポークとを有するシールド掘進機において、所定の前記カッタスポークの内部には前記シールドフレーム内から回動中心部を通って油圧、作泥剤、電気などの供給ラインが挿通されており、該供給ラインが挿通されるカッタスポークには溶断により分断可能な分断可能部が設けられ、該分断可能部の内部には溶断時に前記供給ラインを保護するための保護管が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記カッタは、カッタスポークの先端部をつなぐ外周リングを有し、該外周リングにカッタスポークの先端部が着脱可能に取り付けられていることが好ましい。
【００１１】
前記油圧の供給ラインは、カッタスポーク内の先端部に設けられたコピーカッタの駆動部に接続される油圧ホースからなることが好ましい。
【００１２】
前記作泥剤の供給ラインは、前記シールドフレーム内の隔壁と前記カッタとの間の土砂取込室に臨んで前記カッタスポークに設けられた作泥剤注入孔に接続される作泥剤供給ホースからなることが好ましい。
【００１３】
前記電気の供給ラインは、前記カッタスポークに設けられた磨耗検出用カッタビットの磨耗検出部に接続される電気ケーブルからなることが好ましい。
【００１４】
前記シールドフレーム内の隔壁には、分断されたカッタスポークの基部側を含む回動中心部や前記外周リングから取外されるカッタスポークの先端側を取り出すための取り出し穴が溶断により形成されることが好ましい。
【００１５】
前記保護管は、その長手方向の一端が前記カッタスポークの分断可能部で分断される一方の側に接続板を介して接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、カッタスポークの溶断時にカッタスポーク内の供給ラインをも溶断してしまうのを防止でき、供給ラインを再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の要部断面図である。
【図２】（ａ）はカッタスポークと外周リングの接合状態を示す図、（ｂ）は同接合状態を解除した状態を示す図である。
【図３】（ａ）はカッタスポークの要部の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】シールド掘進機の隔壁に形成した取り出し穴からカッタを分割して回収する状況を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明を実施するための形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１９】
図１に示すように、シールド掘進機は、筒状例えば円筒状のシールドフレーム１を有し、このシールドフレーム１の内部にはこれを前後に仕切る隔壁２が設けられ、シールドフレーム１の前部には切羽地山を掘削する回転式のカッタ３が設けられている。このカッタ３と前記隔壁２の間には、カッタ３により掘削された土砂を取り込むための土砂取込室４が形成されている。カッタ３の背面部には土砂取込室４内の土砂を攪拌する攪拌翼５が突設されている。
【００２０】
前記隔壁２には、カッタ３を回転駆動するための回転駆動装置６と、土砂取込室４内の下方から土砂をシールドフレーム１の後方に搬出するスクリューコンベヤ７とが設けられている。シールドフレーム１内の隔壁２よりも後方には、掘削したトンネルの内周に沿ってセグメントを組立てるセグメント組立装置と、推進用のシールドジャッキとが設けられている（図示省略）。なお、シールドフレーム１は、中折れ用のジャッキを介して屈曲可能に連結された前胴部と後胴部からなり、前胴部に推進用のシールドジャッキが設けられ、後胴部にセグメント組立装置が設けられていてもよい（図示省略）。
【００２１】
前記回転駆動装置６は、カッタ３の回動中心部（回転センターボスともいう）３ａに設けられた回転軸としての回転筒体８と、この回転筒体８を前記隔壁２に回転可能に支持する環状の軸受部９と、回転筒体８を駆動歯車１０及び環状の従動歯車１１を介して回転駆動する駆動部（モータ）１２とから主に構成されている。前記回転筒体８は、例えば中空の裁頭角錐状又は裁頭円錐状に形成されており、この回転筒体８の先端部がカッタ３の回動中心部３ａの背面部に接続されている。
【００２２】
回転筒体８の基端部にはフランジ部８ａが設けられ、このフランジ部８ａに前記従動歯車１１がボルト１３で取り付けられている。なお、前記軸受部９は、前記従動歯車１１を内側から回転可能に支持しており、この従動歯車１１及び前記回転筒体８を介してカッタ３を回転可能に支持している。なお、前記隔壁２は環状に形成され、この隔壁の内周に環状の固定フレーム１４が固定されている。この固定フレーム１４には前記駆動部１２及び軸受部９が取り付けられている。また、固定フレーム１４と回転筒体８のフランジ部８ａとの間には、シール部材１５が設けられている。
【００２３】
前記カッタ３は、回転駆動装置６により回転駆動される回動中心部３ａと、この回動中心部３ａから放射状に設けられたカッタスポーク１６とを有している。また、これら複数のカッタスポーク１６の先端部に跨って外周リング１７が取り付けられている。この場合、図２に示すように、カッタスポーク１６の先端部１６ｂには、外周リング１７の内周面に当接されて溶接接合される接合片１８が設けられており、この接合片１８と外周リング１７とを接合している溶接部１９を溶断することにより外周リング１７からカッタスポーク１６を取り外すことができるようになっている。
【００２４】
前記カッタスポーク１６は軸孔２０を有する中空の棒状に形成され、何れか一つのカッタスポーク１６の先端部１６ｂにはコピーカッタ２１が設けられている。このコピーカッタは、その先端部をカッタスポーク１６の先端から突没させるための駆動部である油圧ジャッキ２１ａを有している。なお、前記コピーカッタ２１の他に予備のコピーカッタが別のカッタスポークの先端部に設けられていてもよい。また、土砂の流動化を促進するために、一部のカッタスポーク１６には土砂取込室４内に向って作泥剤を注入する作泥剤注入孔２２が設けられている。
【００２５】
前記カッタ３の回動中心部３ａの前面部及びカッタスポーク１６には切羽地山を掘削するカッタビット２３，２４が取り付けられている。この場合、一部のカッタスポーク１６にはカッタビットの磨耗を検出するために磨耗検出用のカッタビット２５が取り付けられている。この磨耗検出用のカッタビット２５は、例えば磨耗量を電気的に検出する磨耗検出部２５ａを内部に有している。
【００２６】
所定のカッタスポーク１６の内部には、前記シールドフレーム１内から回動中心部３ａを通ってコピーカッタ２１の駆動用の油圧、作泥剤、或いは磨耗検出用のカッタビット２５の磨耗検出用の電気などの供給ライン２６が挿通される。これら供給ライン２６のうち、前記油圧の供給ライン２６ａは、例えば油圧ホースからなり、カッタスポーク１６内の先端部１６ｂに設けられたコピーカッタ２１の駆動部である油圧ジャッキ２１ａに接続されている。
【００２７】
前記作泥剤の供給ライン２６ｂは、例えば作泥剤供給ホースからなり、前記作泥剤注入孔２２に接続されている。前記電気の供給ライン２６ｃは、例えば電気ケーブルからなり、前記カッタスポーク１６に設けられた磨耗検出用カッタビット２５の磨耗検出部２５ａに接続されている。
【００２８】
一方、前記回動中心部３ａには、前記供給ライン２６をシールドフレーム１内に軸心に沿って導き出すための導管部２７を介してロータリジョイント２８が接続されており、このロータリジョイント２８を介して回転側の供給ラインと固定側の供給ラインとが接続されている。
【００２９】
そして、前記供給ライン２６が挿通されるカッタスポーク１６には、溶断（ガス切断）により分断することが可能な部分を示す分断可能部（分断可能部材ともいう）２９が設けられている。カッタスポーク１６は、回動中心部３ａに固定された基部１６ａと、中間部である前記分断可能部２９と、先端部１６ｂとにより構成され、これらは外径及び軸孔２０の内径が同じで、同じ材質からなっている。図３に拡大して示すように、基部１６ａと分断可能部２９の接合部及び分断可能部２９と先端部１６ｂの接合部には、内周側に位置決め接合用として一方に凹部３０ａが、他方に凸部３０ｂが形成されていると共に外周側に溶接接合用の開先部３１が形成されている。なお、図３は、分断可能部２９が溶断箇所で分断された状態を模式的に示している。
【００３０】
前記分断可能部２９の内部には溶断時に前記供給ライン２６を保護するための保護管３２が設けられている。前記保護管３２は、溶断時の熱の影響を前記供給ライン２６に与えにくくするために、分断可能部２９の長さと同じかこれよりも若干長く形成されていることが好ましい。溶断時に保護管２９に作用する熱影響を抑制するために、分断可能部２９の内面と保護管３２と外面との間には隙間３３が設けられていることが好ましく、また、保護管３２は耐熱性の高い材料からなることが好ましい。また、保護管３２の一端は分断可能部２９の溶断箇所（溶断ライン）Ｃで分断される一方の側に接続板３４を介して溶接により接続されており、保護管３２の他端は分断される他方の側に接続されておらず、自由端になっている。これは、保護管３２の両端が分断可能部２９の両方の側に接続されていると、分断可能部２９を溶断箇所Ｃで分断してもその一方の側と他方の側が保護管３２を介して繋がっていて引き離すことができなくなるからである。
【００３１】
本実施形態のシールド掘進機においては、到達立坑３５に到達し、この到達立坑３５の口径が小さい等の理由により到達立坑３５からカッタ３等を回収できない場合、図４に示すようにシールドフレーム１内の隔壁３の中央部に取り出し穴３６を形成することにより、カッタ等をシールドフレーム側（トンネル側）から回収できるようになっている。この場合、図１ないし図４に示すように取り出し穴３６用の溶断ラインＤに沿って固定フレーム１４を含むカッタ３の回転駆動装置６が隔壁２から切断され、カッタ３も溶断ラインＣに沿って切断され、これらは搬送しやすい大きさに更に適宜分断されてシールドフレーム１側から搬出される。この場合、供給ライン２６はロータリジョイント２８から外され、図４に示すように外周リング１７に取外けられたカッタスポーク１６の先端部１６ｂ側に繋がった状態にあり、この状態で、カッタスポーク１６の先端部１６ｂを外周リング１７から取り外すことにより先端部１６ｂと一緒に回収される。なお、外周リング１７はシールドフレーム１と同様に地中に埋設される。
【００３２】
以上の構成からなるシールド掘進機によれば、所定の前記カッタスポーク１６の内部（軸孔２０）にはシールドフレーム１内から回動中心部３ａを通って油圧、作泥剤、電気などの供給ライン２６が挿通されており、該供給ライン２６が挿通されるカッタスポーク１６には溶断により分断可能な分断可能部２９が設けられ、該分断可能部２９の内部には溶断時に前記供給ライン２６を保護するための保護管３２が設けられているため、カッタスポーク１６の溶断時にカッタスポーク１６内の供給ライン２６をも溶断してしまうのを防止でき、供給ライン２６をそのまま回収して再利用することができる。
【００３３】
前記カッタ３は、カッタスポーク１６の先端部１６ｂをつなぐ外周リング１７を有し、該外周リング１７にカッタスポーク１６の先端部１６ｂが取り付けられているため、カッタスポーク１６の先端部１６ｂを外周リング１７から取り外して回収することができる。
【００３４】
前記油圧の供給ライン２６ａは、カッタスポーク１６内の先端部に設けられたコピーカッタ２１の駆動部である油圧ジャッキ２１ａに接続される油圧ホースからなるが、これを分断することなく回収して再利用することができる。
【００３５】
前記作泥剤の供給ライン２６ｂは、前記シールドフレーム１内の隔壁２と前記カッタ３との間の土砂取込室４に臨んで前記カッタスポーク１６に設けられた作泥剤注入孔２２に接続される作泥剤供給ホースからなるが、これを分断することなく回収して再利用することができる。
【００３６】
前記電気の供給ライン２６ｃは、前記カッタスポーク１６に設けられた磨耗検出用カッタビット２５の磨耗検出部２５ａに接続される電気ケーブルからなるが、これを分断することなく回収して再利用することができる。
【００３７】
前記シールドフレーム１内の隔壁２には、カッタ３の回転駆動装置６、分断されたカッタスポーク１６の基部１６ａ側を含む回動中心部３ａや前記外周リング１７から取り外されるカッタスポーク１６の先端部１６ｂ側を取り出すための取り出し穴３６が溶断により形成されるため、回転駆動装置６を含むカッタ３をシールドフレーム１側から容易に回収することができる。
【００３８】
前記保護管３２は、その長手方向の一端が前記カッタスポーク１６の分断可能部２９で分断される一方の側に接続板３４を介して接続されているため、分断可能部２９を容易に分断することができる。
【００３９】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  シールドフレーム
２  隔壁
３  カッタ
３ａ  回動中心部
４  土砂取込室
６  回転駆動装置
２１  コピーカッタ
２１ａ  油圧ジャッキ（駆動部）
２５  磨耗検出用のカッタビット
２５ａ  磨耗検出部
２６  供給ライン
２９  分断可能部
３２  保護管
３６  取り出し穴
【図１】
2010209652.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010209652.tif 000006