(57)【要約】      （修正有）【課題】止水性能を向上させたトンネル掘削機を提供する。【解決手段】矩形断面を有する前胴２と、矩形断面を有する後胴３と、これら前胴２と後胴３とを中折れ可能に連結すると共に、前胴２と後胴３との間に止水シール４を設けた中折れ部５とを備えたトンネル掘削機１において、中折れ部５を円筒形または複合円筒形にしたものである。また、中折れ部５は、前胴２の後端部に設けられて内周面が球面状に形成された凹部１０と、後胴３の前端部に設けられ、凹部１０の内周面の形状に合わせて外周面が形成されると共に、凹部１０に係合する凸部１１と、これら凹部１０と凸部１１との間に止水シール４を設けるようにしたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形断面を有する前胴と、矩形断面を有する後胴と、これら前胴と後胴とを中折れ可能に連結すると共に、前胴と後胴との間に止水シールを設けた中折れ部とを備えたトンネル掘削機において、上記中折れ部を円筒形または複合円筒形にしたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
上記中折れ部は、上記前胴の後端部に設けられて内周面が球面状に形成された凹部と、上記後胴の前端部に設けられ、上記凹部の内周面の形状に合わせて外周面が形成されると共に、上記凹部に係合する凸部と、これら凹部と凸部との間に設けられた止水シールとからなる請求項１記載のトンネル掘削機。
【請求項３】
上記前胴の後端と、上記後胴の前端との少なくとも一方に、上記前胴と上記後胴との間に浸入した土砂を除去するための除去流体を噴出する噴出口を設けた請求項１または２記載のトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形断面の前胴と矩形断面の後胴を中折れ可能に連結したトンネル掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市部などの地下トンネルを掘進する技術であるシールド工法や推進工法では、円形断面が主流であるが、近時、電力や地下鉄、共同溝、下水道などのあらゆる分野において、矩形断面などの異形断面トンネルが利用されている。
【０００３】
図３（ａ）、図３（ｂ）、図４に示すように、矩形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機３１は、矩形断面の前胴３２と矩形断面の後胴３３とを、止水シール３４を有する中折れ部３５で中折れ可能に連結したものである。前胴３２の前部には、円形のメインカッター３６と、そのメインカッター３６を囲むように小径のコーナーカッター３７とが設けられる。中折れ部３５の内側には、方向制御機構として中折れ装置（中折れジャッキ）３８が設けられる。
【０００４】
このような矩形断面のトンネルを掘削する従来のトンネル掘削機において、方向制御機構として中折れ装置を装備する場合、中折れ部も横断面を矩形（例えば、図３（ｂ）参照）とし、縦断面をストレート（例えば、図３（ａ）参照）またはテーパ形状としていた。
【０００５】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、次のものがある。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２５０８８９号公報
【特許文献２】特許第２９９６６２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、トンネル掘削機３１では、中折れ部３５の中折れ角度を１〜２°を超えて大きくすると、中折れ部３５のコーナー部３５ｃにおける止水シール３４の形状が複雑になるとともに、中折れ時のシール締め代の変化が大きくなる。このため、トンネル掘削機３１では、中折れ部３５のコーナー部３５ｃで止水シール３４の追従が困難となり、中折れ部３５の止水性能が低下する。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、止水性能を向上させたトンネル掘削機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために創案された本発明は、矩形断面を有する前胴と、矩形断面を有する後胴と、これら前胴と後胴とを中折れ可能に連結すると共に、前胴と後胴との間に止水シールを設けた中折れ部とを備えたトンネル掘削機において、上記中折れ部を円筒形または複合円筒形にしたトンネル掘削機である。
【００１０】
上記中折れ部は、上記前胴の後端部に設けられて内周面が球面状に形成された凹部と、上記後胴の前端部に設けられ、上記凹部の内周面の形状に合わせて外周面が形成されると共に、上記凹部に係合する凸部と、これら凹部と凸部との間に設けられた止水シールとからなるとよい。
【００１１】
上記前胴の後端と、上記後胴の前端との少なくとも一方に、上記前胴と上記後胴との間に浸入した土砂を除去するための除去流体を噴出する噴出口を設けるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、矩形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機においても、通常の円形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機と同等の中折れシール性能が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を添付図面にしたがって説明する。図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態を示すトンネル掘削機の縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。図２は、図１（ａ）を２Ａ方向から見た正面図である。
【００１４】
図１（ａ）、図１（ｂ）、図２に示すように、本実施形態に係るトンネル掘削機１は、元押しタイプのトンネル掘削機であり、矩形断面を有する筒状の前胴２と、その前胴２とほぼ同じ形状の矩形断面を有する筒状の後胴３と、これら前胴２と後胴３とを中折れ可能に連結すると共に、前胴２と後胴３との間に止水シール４を設けた中折れ部５とを備え、その中折れ部５の全体を円筒形にしたものである。
【００１５】
前胴２は、角筒２ａと、角筒２ａの前部に設けられて角筒２ａ内を前後に仕切る隔壁２ｂと、角筒２ａの後端に設けられる前蓋２ｃとからなる。後胴３は、角筒３ａと、角筒３ａの前端に設けられる後蓋３ｃとからなる。
【００１６】
前胴２の前部の中心には、回転駆動により切羽を切削して地山を掘削するための円形のメインカッター６が隔壁２ｂを介して設けられる。前胴２の前端部の四隅には、メインカッター６を囲むように矩形断面のトンネルの隅角部を掘削する小径のコーナーカッター７が隔壁２ｂを介してそれぞれ設けられる。
【００１７】
後胴３の後端部には、発進用立抗に設置した元押しジャッキで押される矩形断面を有する筒状のセグメントリング８に当接し、掘削方向への推力を得るためのセグメント当接部９が設けられる。セグメントリング８は、トンネル掘削機１の掘進に応じて発進用立抗の抗口で順次挿入される。本実施形態では、鋼製のセグメントリング８を用いた。
【００１８】
中折れ部５は、前胴２の後端部に設けられて内周面が球面状に形成された凹部１０と、後胴３の前端部に設けられ、凹部１０の内周面の形状に合わせて外周面が形成されると共に、凹部１０に係合する凸部１１と、これら凹部１０と凸部１１との間に設けられた止水シール（中折れシール）４とからなる。
【００１９】
本実施形態では、凹部１０の内周面に止水シール４を設け、凹部１０に係合するように凸部１１を差し込んだ。凸部１１の外周面は、止水シール４の当たり面であり、直線形状を含まない形状に形成される。本実施形態では、凸部１１の外周面を周方向に沿って円形に形成した。凸部１１は、断面形状でいえば、縦断面がＲ形状（円弧状）に形成され、横断面が円形に形成される。
【００２０】
中折れ部５の内側には、方向制御機構として、前胴２と後胴３とを連結すると共に、伸縮によって前胴２を任意の方向に屈曲させる中折れ装置（中折れジャッキ）１２が、周方向に間隔を隔てて複数個設けられる。
【００２１】
前胴２の後端となる前蓋２ｃの四隅部には、前胴２と後胴３との間に浸入した土砂を除去するための除去流体を噴出する噴出口１３がそれぞれ設けられる。前胴２内には、除去流体を圧送して各噴出口１３に供給するための除去流体供給手段が設けられる。除去流体としては、掘削後の土砂の流動性をさらに高める滑剤や、圧縮空気などがある。
【００２２】
本実施形態の作用を説明する。
【００２３】
トンネル掘削機１は、元押しジャッキで最後方のセグメントリング８の後端面を押すことで、後胴３のセグメント当接部９が最前方のセグメントリング８の前端面で押され、前方へ掘進していく。トンネル掘削機１では、中折れ装置１２の伸縮によって前胴２を屈曲させることで、掘進方向を従来の上下左右方向のみだけでなく、斜め方向も含む任意の方向に変える。
【００２４】
トンネル掘削機１は、中折れ部５の全体を円筒形にしており、掘進方向を変えたとき、中折れ部５も矩形断面の前胴２と同じ方向に屈曲するが、中折れ部５に急なコーナー部（角部）が形成されない。このため、トンネル掘削機１では、掘進方向がどの方向に変わっても、中折れ時のシール締め代の変化が一定であり、矩形断面を有する前胴２に設けた止水シール４に対し、矩形断面を有する後胴３がよく追従する。すなわち、トンネル掘削機１では、止水シール４の追従性がよくなる。
【００２５】
これにより、トンネル掘削機１によれば、中折れ部５の止水性能が向上するため、矩形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機においても、通常の円形断面のトンネルを掘削するトンネル掘削機と同等の中折れシール性能が得られる。
【００２６】
また、トンネル掘削機１は、内周面が球面状に形成された凹部１０と、その凹部１０の内周面の形状に合わせて外周面が形成されると共に、凹部１０に係合する凸部１１と、これら凹部１０と凸部１１間に設けられた止水シール４とで、中折れ部５を構成している。
【００２７】
このため、トンネル掘削機１では、中折れ部５の止水性能を維持しつつ、凹部１０に凸部１１が係合して中折れ部５が滑らかに動き、中折れ部５の中折れ角度を大きくすることができる。
【００２８】
さらに、トンネル掘削機１は、前胴２の後端となる前蓋２ｃに設けた噴出口１３から除去流体を後方に向けて噴出することで、主に前胴２の屈曲動作時、前胴２と後胴３との間に浸入した土砂を除去でき、通常の直線掘進や曲線掘進のみならず、掘進方向が頻繁に変わる場合でも、常に滑らかな掘削作業が行える。
【００２９】
上記実施形態では、中折れ部５の全体を円筒形にした例で説明したが、中折れ部の全体を、径が異なる円筒片を複数個組み合わせた複合円筒形にしても、上述と同様の作用、効果が得られる。この複合円筒形には、楕円筒形や、両側が半円筒形でその間が板状など、円筒以外で中折れ部に急な角部が形成されない形状が含まれる。
【００３０】
また、上記実施形態では、前胴２の後端部に凹部１０を設け、その凹部１０に係合する凸部１１を後胴３の前端部に設けたが、逆に、後胴の前端部に凹部を設け、その凹部に係合する凸部を前胴の後端部に設けてもよい。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、前胴２の後端面に噴出口１３を設けたが、これに加え、さらに後胴３の前端となる後蓋３ｃの四隅部に噴出口をそれぞれ設けてもよいし、後胴３側のみに噴出口を設けてもよい。
【００３２】
上記実施形態では、元押しタイプのトンネル掘削機を説明したが、本実施形態に係るトンネル掘削機１を、例えば、カッターで掘削した坑道内にセグメントを組み立ててトンネルを構築するセグメント組立装置と、トンネルの既設のセグメントの先端に反力を負担させて推進させるシールドジャッキ（推進用ジャッキ）とを備える矩形シールド掘進機にも応用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１（ａ）は、本発明の好適な実施形態を示すトンネル掘削機の縦断面図、図１（ｂ）はその１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図２】図１（ａ）を２Ａ方向から見た正面図である。
【図３】図３（ａ）は、従来のトンネル掘削機の縦断面図、図３（ｂ）はその３Ｂ−３Ｂ線断面図である。
【図４】図３（ａ）を４Ａ方向から見た正面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  トンネル掘削機
２  前胴
３  後胴
４  止水シール
５  中折れ部
【図１】
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【図２】
2010116732.tif 000004
【図３】
2010116732.tif 000005
【図４】
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