(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外胴と、この外胴にトンネル軸心方向へ移動可能に内嵌された内胴と、内胴の前端部に固定されたチャンバーの後端を仕切る隔壁と、この隔壁に回転可能に支持されたカッターディスクとを備えたシールド掘進機において、
前記カッターディスクの複数のカッタースポーク内に夫々形成された複数のエアバッグ収納部と、
これらエアバッグ収納部に折り畳み状態にして夫々収納され且つカッターディスクの前面に展開可能な複数のエアバッグと、
前記複数のエアバッグに加圧エアを供給可能なエア供給手段と、
前記エアバッグを展開した際、エアバッグ前方にモルタル又は合成樹脂発泡剤からなる止水壁形成剤を吐出する止水壁形成剤供給手段であって、外胴前端部の内周部に吐出口を有する止水壁形成剤供給手段と、
を備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記カッターディスクの複数のカッタースポークの先端部分に伸縮可能な伸縮スポーク部を夫々設け、これら伸縮スポーク部を退入させた状態において、内胴及び隔壁と共にカッターディスクを外胴に対して所定距離だけ後退可能に構成した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】
前記エアバッグは、加圧エアが充填されたとき、トンネル軸心方向に所定の厚さの円形ディスク状に展開し、このエアバッグの内部には展開状態のときのエアバッグのトンネル軸心方向の厚さを所定の厚さに規制する複数の可撓性の紐部材が設けられたことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネル掘進中のシールド掘進機およびそのビット交換方法に関し、特にビット交換時にエアバッグで止水した状態で地山に止水壁を形成後エアバッグを除去した空間に入ってビット交換を可能にしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、地下鉄、上下水道などのシールド坑（トンネル）の掘進に使用するものであり、通常のシールド掘進機は、外胴、内胴、カッターディスク、カッターディスクの回転駆動機構、複数本のシールドジャッキ、排土設備、掘削したトンネルの内面にセグメントを覆工するためのエレクタなどを備えている。このシールド掘進機は、カッターディスクを回転駆動して地山を掘削し、シールドジャッキの反力を覆工済みのセグメントに取ってシールドジャッキの推進力で掘進していく。
しかし、シールド掘進機のカッターディスクのビットはトンネル掘進中に地山中の岩や土砂などによって破損したり摩耗したりするため、カッタービット及びフィッシュテールビットを交換せずに掘進可能な距離は約１〜２ｋｍ程度である。そこで、トンネル掘進の途中で、カッターディスクのビットを交換可能にするための機構や方法がいくつか開示されている。
【０００３】
特開２０００−１４５３７７号公報のシールド掘進機においては、縮径したカッタースポークをバルクヘッド部に設けられたビット交換作業室に収納してビット交換室の前面部をシャッターで閉鎖した後、ビット交換室に作業員が入ってカッタービットを交換する方法が開示されている。特開２０００−２９１３８１号公報には、カッタヘッドを扇形状の６個のカッタヘッド部で構成し、カッタヘッドの後方付近に扇形の１２枚の開閉扉をトンネル半径方向向き且つトンネル軸心方向向きに配設し、ビット交換時には、カッタヘッドを胴部材内の開閉扉よりも後方のカッタヘッド収納部へ後退させ、１２枚の開閉扉を回動させてシールド掘進機の前端を開閉扉で閉鎖した後、カッタ収納部に作業員が入ってカッタビットを交換する。
【０００４】
特開２００１−３２３７８１号公報のシールド掘進機においては、シールド掘進機の前端付近に、カッタ前端部が通過可能なスリットを有する切羽隔壁であってトンネル掘進時にはカッターディスクよりも後方に位置する切羽隔壁を設け、この切羽隔壁をチャンバ後端の隔壁に対して進退自在に設け、ビット交換時にはカッターディスクを切羽隔壁のほぼＹ字状のディスク通過穴から後退移動させ、切羽隔壁のディスク通過穴をスリットを閉塞板で閉じ、切羽隔壁の前側の地山側にゲル状の充填剤を充填し、切羽隔壁とカッターディスクの間の作業空間に作業者が入ってカッタビットを交換する。
【０００５】
特開平１０−１８４２７８号公報には、シールド掘進機のビット交換時、前端チャンバー内に固化材を注入後、低強度モルタルを注入し、カッタディスクの前側に高強度モルタルを打設し、次にカッターディスクを内胴及び隔壁と共に後退させて、ビット交換空間を形成し、カッタビットを交換する技術が開示されている。
【０００６】
特開２００２−３０８８５号公報の装置においては、カッターディスクの中央部に切羽保持装置を前方へ突出する状態に設け、この切羽保持装置の内部に折り畳んだ耐圧保持袋を収納しておき、ビット交換時には、チャンバ内に高濃度泥水等の安定液を充填し、カッターディスクを内胴及び隔壁と共に後退させてカッターディスクの前側に空間を設け、この空間に切羽保持装置から耐圧保持袋を水やエア等で膨張させることで、カッターディスクの前面を止水し、チャンバー内の安定液を排出してからチャンバー内に作業員が入ってカッターディスクの後方からビットの交換を行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特開２０００−１４５３７７号公報、特開２０００−２９１３８１号公報の装置においては、シールド掘進機内部にカッタービット交換のための交換室が必要なのでシールド掘進機の機長が長くなってしまう。更に、ビット交換室の前面部を開閉するためのシャッターを駆動させる機構やカッターを前後に移動させるための機構が必要となりシールド掘進機の構造が複雑になる。
【０００８】
特開２００１−３２３７８１号公報の装置においては、カッターディスクを前後に移動させる機構や切羽隔壁を移動させる機構等が必要となり、シールド掘進機の構造が複雑になる。カッタースポークの数を増やせば切羽隔壁の構造が複雑になるためカッタースポークの数が制約される。特開平１０−１８４２７８号公報の装置では、カッターディスクの表面にモルタルが付着するため、ビット交換後のモルタル除去に多大の労力がかかる。
【０００９】
特開２００２−３０８８５号公報の装置においては、ビット交換の際、カッターディスクの前側に作業空間を形成できず、カッターの後方からカッタービットを交換するので、ビット交換作業が容易ではなく多大の労力がかかる。そのため、カッター前面からしかカッタービットが交換できないようなシールド掘進機には適用できない。切羽保持装置の前面に設けられたビット( フィッシュテールビット) を交換することはできないし、また、切羽保持装置をカッターディスクから突出させているためシールド掘進機の機長が長くなる。
【００１０】
本発明の目的は、シールド掘進機の構造を複雑にすることなく機長を長くすることなく、容易にかつ安価にビットを交換できるシールド掘進機およびそのビット交換方法を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１のシールド掘進機は、外胴と、この外胴にトンネル軸心方向へ移動可能に内嵌された内胴と、内胴の前端部に固定されたチャンバーの後端を仕切る隔壁と、この隔壁に回転可能に支持されたカッターディスクとを備えたシールド掘進機において、前記カッターディスクの複数のカッタースポーク内に夫々形成された複数のエアバッグ収納部と、これらエアバッグ収納部に折り畳み状態にして夫々収納され且つカッターディスクの前面に展開可能な複数のエアバッグと、前記複数のエアバッグに加圧エアを供給可能なエア供給手段と、前記エアバッグを展開した際、エアバッグ前方にモルタル又は合成樹脂発泡剤からなる止水壁形成剤を吐出する止水壁形成剤供給手段であって、外胴前端部の内周部に吐出口を有する止水壁形成剤供給手段とを備えたものである。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
このシールド掘進機には、複数のエアバッグが設けられ、トンネル掘進中には、これらエアバッグをカッターディスクの複数のカッタースポーク内に夫々形成された複数のエアバッグ収納部に収納しておき、カッターディスクのビットが磨耗してビット交換が必要になった際に、複数のカッタースポーク内のエアバッグ収納部に折り畳み状態で収容されている複数のエアバッグをエア供給手段から供給する加圧エアで膨張させて、カッターディスクの前面に覆うように展開する。
【００１８】
次に、カッターディスクの前側に、止水壁形成剤供給手段により、展開状態のエアバッグの前面にモルタル等の止水壁形成剤を吐出して止水壁を形成する。その後、カッターディスクを隔壁及び内胴と共に外胴内へ後退させて、カッターディスクの前側に空間を形成すると共に、複数の展開状態のエアバッグを撤去し、エアバッグ撤去後の空間に作業員が入り、カッターディスクの前面からカッタービット及びフィッシュテールビットの交換を行う。
このシールド掘進機では、複数のカッタースポークにエアバッグ収納部を形成し、そこにエアバッグを収納するため、カッタースポーク内のデッドスペースを有効活用して、エアバッグを収納することができる。しかも、複数の比較的小型のエアバッグにより複数のカッタースポークの前面を覆うように構成したため、各エアバッグを確実に展開させることができる。
【００１９】
請求項２のシールド掘進機は、請求項１の発明において、前記カッターディスクの複数のカッタースポークの先端部分に伸縮可能な伸縮スポーク部を夫々設け、これら伸縮スポーク部を退入させた状態において、内胴及び隔壁と共にカッターディスクを外胴に対して所定距離だけ後退可能に構成したものである。
伸縮スポーク部を退入させると、内胴及び隔壁と共にカッターディスクを外胴内に後退させることができ、その状態で、カッターディスクの前側に止水壁を形成することができる。
【００２０】
請求項３のシールド掘進機は、請求項１又は２の発明において、前記エアバッグの内部には展開状態のときのトンネル軸心方向の厚さを所定の厚さに規制する複数の可撓性の紐部材が設けられたものである。エアバッグが展開したとき、複数の可撓性の紐部材の拘束により、球状に展開せずに、トンネル軸心方向の厚さを所定の厚さとするように偏平に展開するから、展開したエアバッグにより確実に止水することができる。
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
最初に、シールド掘進機の構造について図１〜６を参照して説明する。尚、シールド掘進機の掘進方向を前方として説明する。
【００２４】
図１に示すように、シールド掘進機１は、外胴２と、外胴２に対してトンネル軸心方向に移動可能に内嵌された内胴３と、内胴３の前端部に固定されてチャンバー５の後端を仕切る隔壁４と、隔壁４の前方に形成されたチャンバー５と、掘進推力を発生させる複数のシールドジャッキ６と、フィッシュテール組立体８を含むカッターディスク７と、カッターディスク７を回転駆動させるためのカッター駆動機構９と、カッターディスク７に油圧供給源からの油圧などを供給するためのロータリージョイント１０と、カッタービット交換の際の作業スペースを確保するためのエアバッグ１１と、エアバッグ１１に加圧エアを供給するための加圧エア供給手段( 図示略) と、チャンバー５内の泥土を排出するための排土設備１２と、エレクタ１３などを備えている。
【００２５】
外胴２は、シールド掘進機１の全体を覆うような筒状に形成され、外胴前部２ａは厚く、外胴後部２ｂは外胴前部２ａよりも薄く形成されている。外胴２の後端部には、外胴２とセグメント１４の隙間をシールするテールシール１５が設けられている。
【００２６】
内胴３は、外胴前部２ａの内側に前後方向に摺動自在に内嵌され、通常時（トンネル掘進時）には、内胴３に形成した８個の開口部１６に夫々配置した８個の固定片１７を外胴２に溶接接合することで、内胴３は外胴２に固定されている。ビット交換時には固定片１７を切断して固定解除し、内胴３が隔壁４及びカッターディスク７と共に外胴２に対してトンネル軸心方向へ移動可能になる。但し、外胴２の前端付近部には内胴３側へ突出するストッパー１９が形成され、外胴２に対する内胴３の前方向の移動を禁止している。
【００２７】
内胴３の内側には内側へ突出するリングウェブ１８ａ、１８ｂが形成され、２つのリングウェブ１８ａ、１８ｂに亙って複数のシールドジャッキ６が設けられており、リングウェブ１８ａの前端と隔壁４の間にはシールドジャッキ６からの推進力を隔壁４に伝えるための複数の伝達部材２０が周方向適当間隔おきのシールドジャッキ６に対応する位置に設けられている。
【００２８】
内胴３の前端部にはトンネル軸心と直交する隔壁４が形成され、チャンバー５の後端を仕切っている。隔壁４の中央には主軸２１が貫通して、カッターディスク７を回動可能に支持している。隔壁４には、チャンバー５へ出入りする為に開放可能なマンホール（図示略）も形成されている。
【００２９】
複数（例えば、１２本）のシールドジャッキ６は、周方向適当間隔おきに配設され、各シールドジャッキ６は、リングウェブ１８ｂに貫通固定され、ロッド６ａが後方に伸縮するように配設され、ロッド６ａの後端には偏心金具２３が連結され、その偏心金具２３の半球凸部にはスプレッダー２４がピン連結されている。トンネル掘進の際には、トンネルの内面に覆工されたセグメント１４の前端に複数のスプレッダー２４を当接させて反力を取り、複数のシールドジャッキ６で掘進推力を発生させ、その掘進推力は複数の伝達部材２０を介して隔壁４、カッターディスク７、内胴３、外胴２などに伝達される。
【００３０】
カッターディスク７は隔壁４を貫通した主軸２１に支持され、隔壁４の後面にはギヤケース４ａが固定され、このギヤケース４ａ内には主軸２１に連結されたリングギヤが設けられている。ギヤケース４ａには、複数のカッター駆動モータ９が設けられ、各カッター駆動モータ９の出力軸の先端のピニオンがリングギアに噛合され、複数のカッター駆動モータ９によりピニオンとリングギヤを介して主軸２１が回転駆動される。ギヤケース４ａの後端中央には軸ケース４ｂ，４ｃとロータリジョント１０とが設けられている。ロータリジョント１０には、カッターディスク７の油圧シリンダ等へ油圧を給排するための複数の油路やエアバッグ１１へ加圧エアを供給する為のエア通路やグリース通路等が設けられている。
【００３１】
図２，３に示すように、カッターディスク７の中心部にはコアリング部２５が設けられ、コアリング部２５から複数の（例えば４本）カッタースポーク２７が放射状に伸び、各カッタースポーク２７の先端部には半径方向に伸縮可能な伸縮部２８が設けられ、この伸縮部２８はカッタースポーク２７内の油圧シリンダ５４によって伸縮自在に構成されている。各カッタースポーク２７の前端部の両縁部と伸縮部２８の前面にはカッタービット２９が設けられている。
各カッタースポーク２７の先端側部分の前面部にはエアバッグ収納部２６が形成され、このエアバッグ収納部２６にはエアバッグ１１が折り畳んだ状態にして収納されている。このエアバッグ１１には、後方台車内のエア供給源から加圧エアを供給可能になっている。
エアバッグ収納部２６の前面の開口部５８を開閉可能なゲート部材５９が半径方向へスライド自在に設けられ、このゲート部材５９を開閉駆動する油圧シリンダ６０も設けられ、この油圧シリンダ６０には後方台車の油圧供給源から油圧を給排可能になっており、トンネル掘進中には、油圧シリンダ６０のロッド６１が伸長してゲート部材５９が開口部５８を塞ぐ封鎖位置に位置し、エアバッグ１１を展開させる際には、ゲート部材５９が開口部５８を開放する開放位置に切換えられる。尚、ゲート部材５９を封鎖位置に位置させた状態でシールするシール部材６２も設けられている。
【００３２】
各エアバッグ１１は、図４，図５，図９に示すように、カッタースポーク２７の前面側の１／４円部分を覆う状態に展開可能なものであり、４つのエアバッグ１１が展開した状態では、これらエアバッグ１１によりカッターディスク７の前面がほぼ液密状に覆われ、展開されたエアバッグ１１の前面部にモルタルを吐出してビット交換室を形成する( 図１０参照) 。各エアバッグ１１は、ほぼ１／４円形状の前布１１ａと、これとほぼ同形状の後布１１ｂと、外周部に位置する外周布１１ｃとを袋状に結合した構造のもので、エアバッグ１１の内部には展開状態のときエアバッグ１１のトンネル軸心方向の厚さを所定の厚さに規制する複数の可撓性の紐部材１１ｄが設けられ、各紐部材１１ｄの一端は前布１１ａに連結され、他端は後布１１ｂに連結されている。
【００３３】
エアバッグ１１の本体を構成する布は、可撓性と気密性と強度に優れる合成樹脂製の不織布や織布などで構成され、地山から噴出する地下水の水圧に抗して膨張展開する必要があるので、このエアバッグ１１は、２〜３気圧程度の内圧（エア圧）に耐える構造のものである。例えば、エアバッグ１１を構成する布として、綿帆布、ネオプレン生布、ナイロン生布、又は、アラミド繊維生布などの布地、あるいは、その布地の内面面に気密性確保の為の合成樹脂膜材を貼りつけたもの、あるいは、その布地の内面面に気密性確保の為の薄いゴム膜をコーティングしたもの、などを適用することができる。
【００３４】
前記紐部材１１ｄは合成樹脂製の高強度の繊維からなり、各紐部材１１ｄと前布１１ａや後布１１ｂの連結部には補強布が設けられている。加圧エアを充填して展開させると、複数の紐部材１１ｄの拘束により、エアバッグ１１のトンネル軸心方向の厚さが所定の厚さに規制されるように展開され、カッターディスク７の前面を覆う状態に展開したエアバッグ１１は、外周布１１ｃと外胴２との間にも殆ど隙間が発生しない状態となる。
【００３５】
【００３６】
【００３７】
ビット交換の際にエアバッグ１１に加圧エアを供給する加圧エア供給手段は、エレクタ１３の後方の後方台車（図示略）に設けられたコンプレッサー、バルブ類、配管、エアホース、ロータリージョイント１０内のエア通路、主軸２１内のエア通路などで構成されている。また、後方台車には油圧供給源が設けられ、配管、油圧ホース、ロータリージョイント１０内の油路、主軸２１内の油路を経由してカッタースポーク２７の先端部の伸縮部２８を伸縮移動させるカッタースポーク２７内の油圧シリンダへ給排される。
【００３８】
次に、泥水供給手段として、後方台車にはチャンバー５に高粘度泥水を供給するための泥水供給源も設置され、バルブや配管、外胴前部２ａの壁部内に形成された泥水通路を通って外胴２の前端部の内周部に形成されたコーンプレート３５の吐出口３５ａからチャンバー５内へ高粘度泥水を吐出可能になっている。また、この吐出口３５ａは泥水の吸入口も兼用しており、後述するモルタル用の吐出口３６ａからモルタルが吐出されたとき、チャンバー５内の圧力を一定に保つために泥水が吸入される。
【００３９】
ビット交換の際に、カッターディスク７及び展開されたエアバッグ７の前側にモルタル等の止水壁形成剤を供給する止水壁形成剤供給手段が設けられている。
図６に示すように、この止水壁形成剤供給手段は、後方台車に設けられたモルタル供給部（ミキサー、ポンプ、バルブ類を含む）、配管、外胴２の壁部の内部に形成された複数のモルタル通路、外胴２の前端部の内周部のコーンプレート３６に開けられた複数のモルタル用吐出口３６ａなどからなる。尚、止水壁形成剤としては、モルタル以外に、例えば、ウレタン等の合成樹脂発泡剤を適用してもよい。
【００４０】
排土設備１２はチャンバー５内の泥土をスクリューコンベア３７とトンネル内に設置されたベルトコンベアによってトンネル外へ排出するものである。スクリューコンベア３７は内部に駆動モータで回転駆動されるスパイラル状のオーガを備え、オーガを回転させてチャンバー５内の泥土を吸い上げ、開閉ゲートを開いてトンネル内を後方に伸びるベルトコンベアへ排出する。
エレクタ１３は支持ローラ３８に回動可能に支持されたエレクタフレーム３９、エレクタ本体４０、エレクタフレーム３９を回転駆動させるエレクタ回転駆動モータ４１、チェーン４２、スプロケット４１ａを備えている。シールド掘進機が１リング分掘進する毎に、エレクタ１３により外胴２の内面に、１リング分のセグメントを覆工する。
【００４１】
次に、シールド掘進機１によりトンネル掘進中の途中で、カッタービットを交換するビット交換方法について、図７〜図１０に基づいて説明する。
先ず、第１工程において、図７に示すように、トンネル掘進中に、多数のカッタービット２９やフィッシュテールビット３１が磨耗し、ビット交換が必要になった場合にはカッターディスク７の回転を止めトンネル掘進を中断する。
【００４２】
この際、外胴２の後部の内面側に設置されている複数のシールドジャッキ６のロッド６ａは最大限伸長( もしくはセグメント１４の１リング分程度) させた状態でスプレッダ２４を覆工済みセグメント１４に当接させた状態が好ましい。そして、カッタースポーク２７の伸縮部２８を油圧シリンダによりカッタースポーク２７内に退入させる。
【００４３】
次に、第２工程において、切羽の崩壊を防止し切羽を安定化させる為に、泥水供給手段を作動させ、吐出口３５ａからチャンバー５内に高粘度泥水を充填し、複数の固定片１７を切断除去し、前記の高粘度泥水の充填を続行しながら、複数のシールドジャッキ６のロッド６ａを退入させると、図８に示すように、チャンバー５内の土水圧が隔壁４に作用するため、カッターディスク７と隔壁４と内胴３とが後方へ外胴２内へシールドジャッキ６のストローク分だけ後退する。
【００４４】
次に、第３工程（エアバッグ展開工程）において、ゲート部材５９が開口部５８を開放する開放位置に切換えられ、図９に示すように、加圧エア供給手段を作動させ、カッタースポーク２７の先端側部分の前面部のエアバッグ収納部２６に折り畳み状態で収納されていたエアバッグ１１に加圧エアを充填してエアバッグ１１をカッターディスク７の前面を覆うように膨張展開させる。
【００４５】
このとき、エアバッグ１１の前布と後布とが複数の紐部材１１ｄで連結されていて、トンネル軸心方向の厚さが所定の厚さに制限されるため、エアバッグ１１は球状に展開することはなく、カッターディスク７の前面の全域を覆う状態に展開する。尚、エアバッグ１１に供給する加圧エアの圧力はチャンバー５内に充填されている高粘度泥水よりも高圧に設定する。例えば、カッターディスク７の付近の土水圧の圧力が２. ０ｋｇ／ｃｍ2 Ｇならば、加圧エアの圧力は２. ５ｋｇ／ｃｍ2 Ｇ程度に設定する。
【００４６】
次に、第４工程（止水壁形成工程）において、図１０に示すように、エアバッグ１１を展開状態に維持したまま止水壁形成剤供給手段を作動させ、複数の吐出口３６ａからモルタルなどの止水壁形成剤をエアバッグ１１の前方に充填し、エアバッグ１１の前側に硬化したモルタルからなる止水壁Ｗを形成する。このとき、エアバッグ１１の前方の土水圧を一定に保つため吐出口３５ａから高粘度泥水を吸入しながら行う。
【００４７】
次に、第５工程（バッグ除去工程）において、図１０に示すように、止水壁形成剤が硬化して止水壁Ｗが形成後、エアバッグ１１と隔壁４の間のチャンバー内の高粘度泥水を排土設備１２で排出してから、エアバッグ１１を収縮させ、エアバッグ１１を適宜分断して除去する。
次に、第６工程（ビット交換工程）において、図１０に示すように、カッターディスク７の前側に作業者が入れるスペースが形成されるので、隔壁４のマンホールから作業員が、そのエアバッグ１１を除去したスペースからなるビット交換スペースＲ内に入り、カッターディスク７の前面側からカッタービット２９の交換を行う。
【００４８】
次に、第６工程（エアバッグ収納工程）において、ビット交換スペースＲにおいて、新たなエアバッグ１１を各カッタースポーク２７の先端側部分の前面部のエアバッグ収納部２６に折り畳み状態で収納する。
【００４９】
次に、第７工程において、複数のシールドジャッキ６のロッド６ａを伸長させつつ、カッターディスク７を回転駆動することにより、新しいカッタービット２９とフィッシュテールビット３１で止水壁Ｗを掘削しながら、カッターディスク７と隔壁４と内胴３とを外胴２に対して前進させ、所定の位置まで前進させた状態において、複数の固定片１７により外胴２と内胴３を再び一体化し、カッタースポーク２７の伸縮部２８を伸ばし、シールドジャッキ６のロッド６ａを収縮させた環状のスペースに、エレクタ１３により１リング分のセグメント１４を覆工し、以後、ビット交換前と同様に、トンネル掘進を再開する。
【００５０】
以上説明したシード掘進機は、次の効果を奏する。
シールド掘進機１のカッタービット２９とフィッシュテールビット３１を交換する際には、エアバッグ１１をカッターディスク７の前面に展開後、モルタル等の止水壁形成剤をエアバッグ１１の前面に吐出して止水壁Ｗを形成するため、展開したエアバッグ１１を除去することができ、そのエアバッグ１１の除去によりカッターディスク７の前側にビット交換スペースＲを形成することができ、そのビット交換スペースＲに作業者が入ってビット交換を簡単に能率的に行うことができる。
【００５１】
エアバッグ１１をカッターディスク７の前面に展開した状態で、エアバッグ１１の前側に止水壁形成剤を吐出して止水壁Ｗを形成するため、止水壁形成剤がカッターディスク７に付着することがないから、カッターディスク７に付着して固化した止水壁形成剤を除去する必要もない。しかも、エアバッグ１１は各カッタースポーク２７の先端側部分の前面部のエアバッグ収納部２６に折り畳み状態で収納するため、エアバッグ１１を収納する為に、シールド掘進機１の機長が大きくなることもない。
【００５２】
エアバッグ１１を展開させる際に、カッターディスク７を外胴２内へ後退させ、カッターディスク７の前後のスペースに高粘度泥水を充填した状態でエアバッグ１１を展開させる関係上、エアバッグ１１が球状に展開してしまう虞があるが、エアバッグ１１の前布１１ａと後布１１ｂを複数の紐部材１１ｄで連結してエアバッグ１１のトンネル軸心方向の厚さが所定厚さとなるように規制するため、エアバッグ１１は過大な前後方向の厚さとなるように展開せずに、カッターディスク７の前面の全域を覆うように展開する。
【００５３】
このように、エアバッグ１１に工夫を凝らしたため、エアバッグ１１の展開前にカッターディスク７の前後のスペースに高粘度泥水を充填して、エアバッグ１１の円滑な展開を促進し、エアバッグ１１の展開後にエアバッグ１１の前側に止水壁形成剤を吐出して硬化させることで、止水壁Ｗを形成することが可能となった。この止水壁Ｗを形成可能にしたため、展開したエアバッグ１１を除去可能となり、ビット交換スペースＲを形成可能となった。
【００５４】
特に、止水壁形成剤供給手段は、外胴２の前端部の内周部に吐出口３６ａを有するため、カッターディスク７の前面に展開したエアバッグ１１で覆われた状態でも、カッターディスク７とエアバッグ１１の前方に止水壁形成剤を確実に吐出して止水機能のある止水壁Ｗを形成することができる。
【００５５】
【００５６】
外胴２の内側において、隔壁４の前方にビット交換室を形成するための隔壁やシャッターを設ける必要がないので、シールド掘進機１の内部構造が複雑化することもなく、カッター駆動機構９や排土設備１２が制約を受けることがなく、小径のシールド掘進機にも、大径のシールド掘進機にも、本願のシールド掘進機やビット交換方法を適用することができる。
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
さらに、４つのエアバッグ１１を４本のカッタースポーク２７の内部のエアバッグ収納部２６に折り畳み状態で収納するため、カッタースポーク２７内のデッドスペースを活用してエアバッグ１１を収納できる。
また、個々のエアバッグ１１が小型化するため、エアバッグ１１の製作、組み付け、展開の面で有利である。
【００６２】
尚、この実施形態では、４本のカッタースポーク２７を備えたシールド掘進機を例として説明したが、カッタースポーク２７の数は、４本に限らず、４本以上でもよいが、全部のカッタースポークにエアバッグ収納部とエアバッグを装備してもよく、一部の複数のカッタースポークにエアバッグ収納部とエアバッグを装備してもよい。
【００６３】
本実施例おいて説明したシールド掘進機は、一例を示すものに過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えた形で実施可能であることは勿論である。
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、トンネル掘進中は、複数のエアバッグをカッタースポークの内部のエアバッグ収納部に折り畳み状態で収納するため、カッタースポーク内のデッドスペースを活用してエアバッグを収納でき、展開した複数のエアバッグでカッターディスクの前面を覆うように構成したため、比較的小型のエアバッグを確実に展開させ、展開したエアバッグで止水した状態でカッターディスクの前側に止水壁形成剤を注入して止水壁を形成することができる。また、エアバッグ収納部がカッターディスクの前面に突出しないからシールド掘進機の機長が長くなることはない。
止水壁形成剤供給手段から供給する止水壁形成剤により、展開したエアバッグの前側に止水壁を形成することができるから、エアバッグを除去可能となる。エアバッグを除去することで、カッターディスクの前側に作業空間を形成し、カッターディスクの前側からビット交換を能率的に行うことができる。
しかも、カッターディスクの前面をエアバッグで覆った状態で止水壁を形成するため、カッターディスクに止水壁形成剤（例えば、モルタル）が付着することもない。また、展開したエアバッグで止水後エアバッグの前側に止水壁を形成するため、シールド掘進機の内部にシャッター機構などの複雑な機構が必要でなく、シールド掘進機の構造が複雑になることはない。特に、止水壁形成剤供給手段は、外胴前端部の内周部に吐出口を有するため、カッターディスクの前面が展開したエアバッグで覆われた状態でも、カッターディスクとエアバッグの前方に止水壁形成剤を確実に吐出して止水壁を形成することができる。
【００６８】
請求項２の発明によれば、伸縮スポーク部をを退入させると、内胴及び隔壁と共にカッターディスクを外胴内に後退させることができ、その状態で、カッターディスクの前側に止水壁を形成することができる。
請求項３の発明によれば、エアバッグの内部には展開状態のときのトンネル軸心方向の厚さを所定の厚さに規制する複数の可撓性の紐部材が設けられたため、エアバッグが展開したとき、複数の可撓性の紐部材の拘束により、球状に展開せずに、トンネル軸心方向の厚さを所定の厚さとするように偏平に展開するから、展開したエアバッグにより確実に止水することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の縦断面図である。
【図２】シールド掘進機のカッターディスクの正面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】エアバッグ展開状態における図２相当図である。
【図５】エアバッグ展開状態におけるエアバッグの正面図である。
【図６】止水壁形成剤を吐出する吐出口とその付近部の縦断面図である。
【図７】シールド掘進機（ビット交換準備中）の縦断面図である。
【図８】シールド掘進機（カッターディスク後退後、高粘度泥水充填状態）の縦断面図である。
【図９】シールド掘進機（エアバッグ展開状態）の縦断面図である。
【図１０】シールド掘進機（止水壁形成後エアバッグ除去状態）の縦断面図である。
【符号の説明】
１        シールド掘進機
２        外胴
３        内胴
４        隔壁
５        チャンバー
７      カッターディスク
１１      エアバッグ
２５      コアリング部
２６      エアバッグ収納部
２７      カッタースポーク
２８      伸縮部
２９      カッタービット
３０      フィッシュテール基板
３６ａ    モルタル用吐出口
Ｒ      ビット交換室
Ｗ      止水壁
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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