(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機を有するシールド機本体と、前記シールド機本体の内側に設置された摺胴部と、一端が前記シールド機本体に、他端が前記摺胴部に取り付けられた掘進ジャッキと、前記摺胴部に取り付けられたシールドジャッキとを備えた、セグメントを組み立てつつ掘進する同時掘進シールド機であって、
前記シールド機本体と前記摺胴部との間に設けられ、前記シールド機本体と前記摺胴部の回転を防止する回転防止機構を具備し、
前記回転防止機構が、板状部材である摺動板と、前記摺動板の側面に近接して配置され、前記摺動板の位置を決定するガイド部材とからなり、
前記摺動板は、摺動面と前記側面とにベアリング機構を有することを特徴とするシールド機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントを組立てながら地盤中を掘進するシールド機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
急速施工において、セグメントを組み立てつつ掘進する、同時掘進シールド機の必要性が高まっている。シールド機本体である外胴の内部に摺胴部を有する構造の複胴式の同時掘進シールド機では、掘進時に、切羽のカッターヘッド回転力の反力（ローリング力）が、シールド機外胴から掘進ジャッキを伝わって、摺胴部に伝達される。伝達されたローリング力は、シールドジャッキによりセグメントに伝わり、セグメントとシールドジャッキの摩擦力により、シールド機のローリングが防止される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、内部摺動方式の同時掘進シールド機についてのローリング防止装置の従来技術は存在しない。従来のように、外胴と摺胴部に発生するローリング力に抗する装置がない場合、外胴と摺胴部が回転してしまい、安定した掘削を行うことができない。
【０００４】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、外胴と摺胴部のローリング力を効率良く伝達し、摺胴部と外胴のローリングを防止して、安定したシールド掘削を行うことができる複胴式のシールド機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために本発明は、掘削機を有するシールド機本体と、前記シールド機本体の内側に設置された摺胴部と、一端が前記シールド機本体に、他端が前記摺胴部に取り付けられた掘進ジャッキと、前記摺胴部に取り付けられたシールドジャッキとを備えた、セグメントを組み立てつつ掘進する同時掘進シールド機であって、前記シールド機本体と前記摺胴部との間に設けられ、前記シールド機本体と前記摺胴部の回転を防止する回転防止機構を具備し、前記回転防止機構が、板状部材である摺動板と、前記摺動板の側面に近接して配置され、前記摺動板の位置を決定するガイド部材とからなり、前記摺動板は、摺動面と前記側面とにベアリング機構を有することを特徴とするシールド機である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、同時掘進シールド機１の軸方向の断面図、図２は、図１の摺胴部５付近の拡大図、図３は同時掘進シールド機１の周方向の断面図である。図２は、図３のＢ−Ｂ方向の断面図、図３は図２のＡ−Ａ方向の断面図である。また、図４は、隔壁８ａの方向から見た回転防止機構４０付近の斜視図を示す。
【００１１】
図１に示すように、同時掘進シールド機１は、外胴３、摺胴部５、掘進ジャッキ７、シールドジャッキ９、掘削カッタ１３、エレクタ２３等で構成される。同時掘進シールド機１の本体である外胴３は、図３に示すように筒状であり、前胴部４ａと後胴部４ｂからなる。外胴３の前胴部４ａの端部１２ａの端面には、円盤状等の掘削カッタ１３が設けられる。
【００１２】
外胴３の前胴部４ａの内部には、掘削カッタ１３を駆動させるカッタ駆動モータ等１５と、前胴部４ａの掘進方向を制御する方向修正ジャッキ１１が設けられる。前胴部４ａと後胴部４ｂとの間には、隔壁６が設けられる。隔壁６は、環状の部材であり、方向修正ジャッキ１１は、隔壁６にピン接合される。
【００１３】
図１、図３に示すように、外胴３の内部には、円筒状の摺胴部５が設けられる。摺胴部５は、外胴３の後胴部４ｂの内部に、空間２５を介して設置される。図１に示すように、摺胴部５の両端面には、隔壁８ａ、隔壁８ｂが設けられる。隔壁８ａ、隔壁８ｂは、いずれも隔壁６と同様に環状の部材である。
【００１４】
摺胴部５の隔壁８ｂには、セグメント２７を組み立てるエレクタ２３と、エレクタ２３を旋回させるエレクタ旋回モータ２１が設けられる。また、外胴３の端部１２ｂの内側には、複数のシール２９が設けられる。シール２９は、外胴３の端部１２ｂ付近の内周に沿って固定され、外胴３の周囲の地山から同時掘進シールド機１内への漏水を防止する。
【００１５】
図３に示すように、摺胴部５内には、複数の掘進ジャッキ７およびシールドジャッキ９が設置される。摺胴部５内には、掘進ジャッキ７のシリンダ３１、シールドジャッキ９のシリンダ３９が交互に配置される。掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９は、例えば、同じ断面積を有する。掘進ジャッキ７、シールドジャッキ９には、必要に応じて、タンクやポンプに接続される回路や、掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９を接続する各種回路（図示せず）等が設けられる。
【００１６】
図１、図２に示すように、掘進ジャッキ７は、シリンダ３１と、シリンダ３１から隔壁６の方向に伸縮可能なピストン３３等からなる。掘進ジャッキ７では、シリンダ３１のセグメント２７に近い側の端部３４が、摺胴部５に固定された隔壁８ｂに連結される。また、ピストンの端部３３が、隔壁６に連結される。
【００１７】
また、シールドジャッキ９は、シリンダ３９と、シリンダ３９からセグメント２７の方向に伸縮可能なピストン３７等からなる。シールドジャッキ９では、シリンダ３９の端部３６または端部３８が、隔壁８ａまたは隔壁８ｂに固定される。また、シールドジャッキ９のピストン３７の端部４２は、必要に応じてセグメント２７に押し付けられる。
【００１８】
図２から図４に示すように、外胴３と摺胴部５との間の空間２５には、複数の回転防止機構４０が設けられる。回転防止機構４０は、外胴３の内周に沿って固定された摺動板４１と、摺胴部５の外周に沿って固定されたストッパ４３とで構成される。回転防止機構４０は、同時掘進シールド機１の掘進時に、外胴３と摺胴部５との間でローリング力を伝達する。
【００１９】
外胴３に固定された摺動板４１は、例えば、外胴３の軸方向に長い板状部材である。摺動板４１は、例えば、外胴３の最下部と最上部からそれぞれ４５度回転した位置に設けられる。摺動板４１は、摺胴部５に面する摺動面４５と、ストッパ４３に面する側面４７に、摩擦抵抗を低減するベアリング機構４９を有する。ベアリング機構４９には、オイレスメタルや給脂装置等が用いられる。摺動面４５に設置されたベアリング機構４９が摩擦力を低減し、摺動板４１は、摺胴部５で発生する摩擦を防止する。
【００２０】
ストッパ４３は、摺胴部３の軸方向に長い棒状部材であり、摺動板４１の側方に配置される。ストッパ４３は、同時掘進シールド機１の周方向について、摺動板４１の位置をガイドするガイドプレートである。摺動板４１の側面４７に設置されたベアリング機構４９は、ストッパ４３と摺動板４１の側面４７との摺胴抵抗の増加を抑える。
【００２１】
次に、同時掘進シールド機１の動作について、図５を用いて説明する。図５は、同時掘進シールド機１でセグメント２７−（ｎ＋１）を作成する工程を示す図である。
【００２２】
同時掘進シールド機１は、地山を掘削しながら、セグメント２７−（ｎ＋１）を作成する。掘削カッタ１３で地山の掘削を開始する前には、同時掘進シールド機１は、図５の（ａ）に示す状態である。掘削ジャッキ７のピストン３３は、シリンダ３１の内部に縮められている。また、シールドジャッキ９のピストン３７は、シリンダ３９の外部に伸ばされ、ピストン３７の端部４２は、セグメント２７−ｎに押し付けられている。
【００２３】
図５の（ａ）に示す状態から、掘削ジャッキ７とシールドジャッキ９を制御して、図５の（ｂ）に示す状態、すなわち、掘削カッタ１３で地山を掘削しつつセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てる状態へ移行する。
【００２４】
掘削カッタ１３は、シールドジャッキ９の一部をセグメント２７−ｎまたはセグメント２７−（ｎ＋１）に押し付けて反力を取りながら、掘進ジャッキ７のピストン３３を伸ばして掘進する。それと並行して、摺胴部５の後方では、エレクタ旋回モータ２１でエレクタ２３の位置を移動させて、セグメント２７−（ｎ＋１）を周方向に分割された部分毎に組み立てる。
【００２５】
シールドジャッキ９は、個々に伸縮を制御できる回路を有する。セグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てる際には、シールドジャッキ９のピストン３７の端部４２を、端部４２の後方の部分のセグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て開始前にセグメント２７−ｎから離し、セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て完了後にセグメント２７−（ｎ＋１）に押し付ける。複数のシールドジャッキ９について、上記の作業を順次繰り返し、セグメント２７−（ｎ＋１）を完成する。
【００２６】
セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立てと並行して、掘進ジャッキ７を用いて外胴３を前進させつつ、掘削カッタ１３で地山を掘削する。掘削カッタ１３で地山を掘削するには、カッタ駆動モータ等１５（図１）で掘削カッタ１３を駆動させる。掘った土砂は、泥水輸送またはスクリューコンベア等（図示せず）により排出する。
【００２７】
また、外胴３を前進させるには、掘進ジャッキ７のシリンダ３１内に作動油を送り、ピストン３３を伸ばす。ピストン３３を伸ばすと、図４および図５の（ｂ）に示すように、外胴３、掘削カッタ１３等が、矢印Ｄに示す方向に移動する。外胴３が図４の矢印Ｄに示す方向に移動すると、同時に外胴３に固定された摺動板４１が矢印Ｃに示す方向に移動する。
【００２８】
掘削カッタ１３を回転して地山の掘削を開始すると、掘削カッタ１３の回転反力で、ローリング力が発生する。ローリング力は、掘削カッタ１３から、矢印Ｄに示す方向に移動中である外胴３に伝達される。外胴３のローリング力は、外胴３に設置された回転防止機構４０の摺動板４１が、矢印Ｃに示す方向に移動しつつ摺胴部５に固定されたストッパ４３に接触することにより、摺胴部５に伝達される。さらに、摺胴部５に伝達されたローリング力は、隔壁８ａまたは隔壁８ｂに固定されたシールドジャッキ９によって、セグメント２７−ｎやセグメント２７−（ｎ＋１）に伝達される。
【００２９】
図４に示すように、摺動板４１の摺動面４５には、ベアリング機構４９が取付けられているため、摺動板４１が矢印Ｃに示す方向に移動する時に、摺胴部５との摩擦が防止できる。また、摺動板４１は、側面４７側がストッパ４３と接触した状態で矢印Ｃに示す方向に摺動するが、側面４７に摩擦抵抗を低減するベアリング機構４９を取付けているため、摺動抵抗の増加を最小限にすることができる。
【００３０】
掘削カッタ１３の掘進およびセグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て終了時、同時掘進シールド機１は、図５の（ｂ）に示す状態である。図５の（ａ）に示す状態と比較して、摺胴部５、ストッパ４３、掘進ジャッキ７のシリンダ３１、シールドジャッキ９のシリンダ３９は移動せず、掘削ジャッキ７のピストン３３の伸張により、外胴３、摺動板４１、掘削カッタ１３等が前進している。また、シールドジャッキ９のピストン３７は、セグメント２７−（ｎ＋１）の長さ分だけ収縮している。
【００３１】
図５の（ｂ）に示す状態から、掘削ジャッキ７とシールドジャッキ９を制御して、図５の（ｃ）に示す状態、すなわち、外胴３を停止して外胴３内で摺胴部５を盛替えた状態へ移行する。外胴３を停止して摺胴部５を盛替えるには、まず、シールドジャッキ９のうち少なくとも１本に作動油を送ってピストン３７を伸ばす。このシールドジャッキ９を掘削ジャッキ７と接続しておくことで、掘進ジャッキ７のピストン３３は、ピストン３７の伸び速度および伸びストロークと同じ縮み速度および縮みストロークで縮む。
【００３２】
また、他の掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９には、互いに作動油をやりとりする循環回路（図示せず）を設けておく。これにより、上述したように少なくとも１本のシールドジャッキ９に作動油を送ることにより、循環回路が設けられた他の掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９を同時に伸縮させることができる。このとき、伸縮する全てのシールドジャッキ９のピストン３７の伸び速度および伸びストロークと、掘進ジャッキ７のピストン３３の縮み速度および縮みストロークとが一致する。
【００３３】
シールドジャッキ９のピストン３７を伸ばし、掘進ジャッキ７のピストン３３を縮めることで、図５の（ｃ）に示すように、外胴３、摺動板４１等が停止したままで、摺胴部５、ストッパ４３等が矢印Ｅに示す方向に移動する。摺動板４１の摺動面４５、側面４７には、ベアリング機構４９が取付けられているため、摺胴部５の移動時に、摺動板４１やストッパ４３との摩擦が防止できる。
【００３４】
摺胴部５の盛替え終了時、同時掘進シールド機１は、図５の（ｃ）に示す状態となり、同時掘進シールド機１の内部は、図５の（ａ）と同様の状態に戻る。その後、地山を掘削しつつセグメントを組み立てて、摺胴部５を盛替える工程を繰り返し、セグメント２７−（ｎ＋１）…をさらに延長していく。
【００３５】
このように、本実施の形態では、複胴式の同時掘進シールド機１の外胴３の内周に摺動板４１を固定し、摺胴部５の外周にストッパ４３を固定する。掘削カッタ１３を回転させつつ外胴３を前進させて地山内を掘進する際、外胴３に固定された摺動板４１と摺胴部５に固定されたストッパ４３が接触することにより、掘削カッタ１３から外胴３に伝達されたローリング力を、外胴３から摺胴部５へ伝達することができる。
【００３６】
摺胴部５に伝達されたローリング力は、シールドジャッキ９を介してさらにセグメントに伝達されるため、同時掘進シールド機１のローリングを防止することができ、安定した掘削を行うことができる。また、掘進によって発生するごみ等が空間２５に混入するのを防ぐことができる。
【００３７】
また、摺動板４１の摺動面４５と、ストッパ４３側の側面４７には、ベアリング機構４９が設置されるため、外胴３の移動時に、摺動板４１の摺動面４５と摺胴部３との間や、側面４７とストッパ４３との間の摩擦抵抗が低減される。これにより、同時掘進シールド機１は、円滑に掘削を行うことができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、外胴３の内周に摺動板４１を、摺胴部５の外周にストッパ４３を固定して回転防止機構４０を構成したが、回転防止機構４０の構造はこれに限らない。外胴３の内周にストッパを、摺胴部５の外周に摺動板を固定してもよい。摺動板、ストッパの形状や固定位置は、本実施の形態に示すものに限らず、外胴３の移動時に、外胴３から摺動部５に効率良くローリング力を伝達できるものであればよい。
【００３９】
また、回転防止機構４０の周方向の設置位置は、図３に示す位置に限らない。回転防止機構４０は、同時掘進シールド機１の最下部を避けて設置するのが好ましい。
【００４０】
さらに、掘進ジャッキ７では、シリンダ３１の端部３４で摺胴部５に反力を取ってピストン３３で外胴３を押し出し、シールドジャッキ９では、ピストン３７の端部４２でセグメント２７に反力を取ってシリンダ３９で摺胴部５を押し出したが、掘進ジャッキ、シールドジャッキの設置方向はこれらに限らない。ピストンで摺胴部５に反力を取ってシリンダの端部で外胴３を押し出すように掘進ジャッキを取り付けてもよい。また、シリンダの端部でセグメント２７に反力を取ってピストンで摺胴部５を押し出すようにシールドジャッキを取り付けてもよい。
【００４１】
また、本発明は、泥水式シールド機、土圧式シールド機、泥土式シールド機等、各種シールド機に用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、外胴と摺胴部のローリング力を効率良く伝達し、摺胴部と外胴のローリングを防止して、安定したシールド掘削を行うことができる複胴式のシールド機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】同時掘進シールド機１の軸方向の断面図
【図２】図１の摺胴部５付近の拡大図
【図３】同時掘進シールド機１の周方向の断面図
【図４】隔壁８ａの方向から見た回転防止機構４０付近の斜視図
【図５】同時掘進シールド機１でセグメント２７−（ｎ＋１）を作成する工程を示す図
【符号の説明】
１………同時掘進シールド機
３………外胴
５………摺胴部
７………掘進ジャッキ
９………シールドジャッキ
４０………回転防止機構
４１………摺動板
４３………ストッパ
４５………摺動面
４７………側面
４９………ベアリング機構
【図１】
0003718485.tif 000002
【図２】
0003718485.tif 000003
【図３】
0003718485.tif 000004
【図４】
0003718485.tif 000005
【図５】
0003718485.tif 000006