(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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内胴部と、
前記内胴部に設置された少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキを介して、ポンプとタンクを連結する連結回路と、
前記内胴部に設置された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキとの間で作動媒体を循環させる循環回路と、
を具備することを特徴とするシールド機。
【請求項２】
前記掘進ジャッキおよび他の掘進ジャッキは、前記内胴部に反力を取って前記シールド機本体を前進させることを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項３】
前記シールドジャッキおよび前記他のシールドジャッキは、セグメントに反力を取って前記内胴部を前進させることを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項４】
前記連結回路は、
前記ポンプと前記シールドジャッキの押側シリンダを連結する回路と、
前記シールドジャッキの引側シリンダと前記掘進ジャッキの引側シリンダを連結する回路と、
前記掘進ジャッキの押側シリンダと前記タンクを連結する回路と、
からなることを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項５】
前記循環回路は、
前記他の掘進ジャッキの押側シリンダと前記他のシールドジャッキの押側シリンダを連結する回路と、
前記他の掘進ジャッキの引側シリンダと前記他のシールドジャッキの引側シリンダを連結する回路と、
からなることを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項６】
シールド機本体の内側に設置された内胴部と、
前記内胴部に設置された少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキを介してポンプとタンクを連結する連結回路と、
前記内胴部に設置された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキとの間で流体を循環させる循環回路と、
を有する同時掘進シールド機において、
前記ポンプを用いて、前記連結回路で連結された前記掘進ジャッキと前記シールドジャッキを伸縮させつつ、前記循環回路で連結された前記他の掘進ジャッキと前記他のシールドジャッキを伸縮させることを特徴とするシールド機の油圧ジャッキ制御方法。
【請求項７】
前記連結回路は、
前記ポンプから前記シールドジャッキの押側シリンダに作動媒体を送る回路と、
前記シールドジャッキの引側シリンダから前記掘進ジャッキの引側シリンダに作動媒体を送る回路と、
前記掘進ジャッキの押側シリンダから前記タンクに作動媒体を送る回路と、
からなることを特徴とする請求項６記載のシールド機の油圧ジャッキ制御方法。
【請求項８】
前記循環回路は、
前記他の掘進ジャッキの押側シリンダから前記他のシールドジャッキの押側シリンダに作動媒体を送る回路と、
前記他のシールドジャッキの引側シリンダから前記他の掘進ジャッキの引側シリンダに作動媒体を送る回路と、
からなることを特徴とする請求項６記載のシールド機の油圧ジャッキ制御方法。
【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およびシールド機の油圧ジャッキ制御方法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。複胴式の同時掘進シールド機では、掘削終了後にジャッキを伸縮させて、外胴が停止した状態で内胴の盛替えを行う。シールド機本体の位置は、掘進ジャッキとシールドジャッキの各々のストロークによって定まっているため、盛替え時には、掘進ジャッキの縮み速度および縮みストロークと、シールドジャッキの伸び速度および伸びストロークを完全に一致させる必要がある。
【０００３】
従来、シールド機のジャッキのストロークを制御する方法には、（１）各ジャッキに電磁バルブを取付け、各ジャッキに取付けたストローク計の計測値から電磁バルブを開閉させてコントロールする方法がある。
【０００４】
また、同時掘進シールド機の油圧ジャッキを制御するには、（２）ポンプに連結された掘進用ジャッキとタンクに連結された反力受け用ジャッキとを接続回路で連結し、ポンプを作動させて、連結された掘進用ジャッキと反力受け用ジャッキとを同時に伸縮させる方法がある（公開特許公報、昭５８−２１３９９４）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の方法では、各ジャッキの伸縮速度とストロークを完全にコントロールすることは難しい。（２）の方法では、接続回路で連結された１組の掘進用ジャッキと反力受け用ジャッキの伸縮速度とストロークを一致させることができるが、複数組の掘進用ジャッキと反力受け用ジャッキの伸縮速度とストロークを完全に一致させることは難しい。
【０００６】
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、少ない消費エネルギで、掘進ジャッキの縮み速度および縮みストロークと、シールドジャッキの伸び速度および伸びストロークを完全に一致させることができるシールド機およびシールド機の油圧ジャッキ制御方法を提供することにある。
【０００７】
【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の第１の発明は、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内胴部と、前記内胴部に設置された少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキを介して、ポンプとタンクを連結する連結回路と、前記内胴部に設置された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキとの間で作動媒体を循環させる循環回路とを具備することを特徴とするシールド機である。
【０００８】
シールド機本体および内胴部は、いずれも筒状であり、内胴部は、シールド機本体の内部に、空間を介して配置される。内胴部には、複数の掘進ジャッキのシリンダと、複数のシールドジャッキのシリンダが設けられる。掘進ジャッキは、内胴部に反力を取ってシールド機本体を前進させる。シールドジャッキは、セグメントに反力を取って内胴部を前進させる。
【０００９】
掘進ジャッキのシリンダの断面積とシールドジャッキのシリンダの断面積が等しい場合には、各１本の掘進ジャッキとシールドジャッキとを１組とし、少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキとが連結回路で接続される。他の組の掘進ジャッキとシールドジャッキとは、必要に応じて循環回路で接続される。
【００１０】
連結回路は、例えば、ポンプとシールドジャッキの押側シリンダを連結する回路と、シールドジャッキの引側シリンダと掘進ジャッキの引側シリンダを連結する回路と、掘進ジャッキの押側シリンダとタンクを連結する回路とからなる。ポンプから作動媒体を送り出すと、シールドジャッキが伸び、掘進ジャッキが縮む。
【００１１】
循環回路は、例えば、掘進ジャッキの押側シリンダとシールドジャッキの押側シリンダを連結する回路と、掘進ジャッキの引側シリンダとシールドジャッキの引側シリンダを連結する回路とからなる。掘進ジャッキとシールドジャッキは、互いに作動媒体をやり取りして、シールドジャッキが伸び、掘進ジャッキが縮む。
【００１２】
シールドジャッキの端部をセグメントに押し付けて、連結回路および循環回路の設けられた掘進ジャッキとシールドジャッキを同時に伸縮させることにより、シールド機内部で内胴部が移動する。
【００１３】
なお、掘進ジャッキのシリンダの断面積とシールドジャッキのシリンダの断面積は、等しくなくてもよい。この場合、掘進ジャッキの断面積とシールドジャッキの断面積の公倍数の断面積を求め、その断面積に応じた各々の本数の掘進ジャッキとシールドジャッキを、連結回路や循環回路で接続する。
【００１４】
第１の発明では、シールド機本体の内側に、内胴部を設置する。また、内胴部に設置された少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキを介して、ポンプとタンクを連結する連結回路を設ける。さらに、内胴部に設置された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキとの間で作動媒体を循環させる循環回路を設ける。
【００１５】
第２の発明は、シールド機本体の内側に設置された内胴部と、前記内胴部に設置された少なくとも１組の掘進ジャッキとシールドジャッキを介してポンプとタンクを連結する連結回路と、前記内胴部に設置された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキとの間で流体を循環させる循環回路とを有する同時掘進シールド機において、前記ポンプを用いて、前記連結回路で連結された前記掘進ジャッキと前記シールドジャッキを伸縮させつつ、前記循環回路で連結された前記他の掘進ジャッキと前記他のシールドジャッキを伸縮させることを特徴とするシールド機の油圧ジャッキ制御方法である。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明のシールド機の油圧ジャッキの制御方法である。連結回路を用いてポンプから作動媒体を送り出すと、シールドジャッキが伸び、掘進ジャッキが縮む。断面積の等しい掘進ジャッキとシールドジャッキを接続することで、掘進ジャッキの縮み速度、縮みストロークと、シールドジャッキの伸び速度、伸びストロークを一致させることができる。
【００１７】
連結回路で接続されたシールドジャッキと掘進ジャッキが伸縮すると、循環回路で接続された掘進ジャッキとシールドジャッキとの間で、循環回路を用いて作動媒体のやり取りが生じ、シールドジャッキが伸び、掘進ジャッキが縮む。断面積の等しい掘進ジャッキとシールドジャッキとの間で作動媒体を循環させることで、循環回路が設けられた全ての掘進ジャッキの縮み速度、縮みストロークと、シールドジャッキの伸び速度、伸びストロークを一致させることができる。
【００１８】
連結回路および循環回路を開放して作動媒体を送る際には、シールドジャッキの端部をシールド機本体内に組み立てられたセグメントに押し付けた状態で、掘進ジャッキとシールドジャッキとを、連結回路および循環回路を用いて伸縮させる。すると、シールド機本体が停止したまま、シールド機本体内で内胴部が移動する。
【００１９】
第２の発明では、第１の発明のシールド機を用いて、ポンプを運転して連結回路で連結された掘進ジャッキとシールドジャッキを伸縮させつつ、循環回路で連結された他の掘進ジャッキと他のシールドジャッキを伸縮させる。
【００２０】
【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、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１のＸ−Ｘ方向の断面図である。
【００２１】
図１、図２に示すように、同時掘進シールド機１は、外胴３、内胴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、円筒状であり、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。
【００２２】
図１に示すように、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、前胴部４ａの掘進方向を制御する方向修正ジャッキ１１等が設けられる。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。
【００２３】
図１、図２に示すように、外胴３の内部には、筒状の内胴５が設けられる。内胴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、内胴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。
【００２４】
図２に示すように、外胴３と内胴５との間の空間２５には、複数の回転防止機構２２が設けられる。回転防止機構２２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。回転防止機構２２は、例えば、同時掘進シールド機１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。
【００２５】
回転防止機構２２は、例えば、外胴３に固定された摺動板２４と、内胴５に固定されたストッパ２６とで構成される。摺動板２４の、内胴５に面する摺動面とストッパ２６に面する側面には、摩擦抵抗を低減するベアリング（図示せず）が設けられる。摺動板２４は、同時掘進シールド機１の掘進時に、外胴３と内胴５との間で回転力を伝達する。ストッパ２６は、同時掘進シールド機１の周方向について、摺動板２４の位置ずれを防止するガイドプレートである。
【００２６】
内胴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。
【００２７】
図２に示すように、内胴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。内胴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が例えば交互に配置される。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。
【００２８】
図１に示すように、掘進ジャッキ７は、シリンダ３１、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。複数の掘進ジャッキ７のうち、一部の掘進ジャッキ７では、シリンダ３１のセグメント２７に近い側の端部３４が、内胴５に固定された隔壁８ｂにピン接合３５を用いて連結される。また、ピストンの端部３３ａが、前胴部４ａと後胴部４ｂの隔壁６にピン接合３７を用いて連結される。他の掘進ジャッキ７では、シリンダ３１のセグメント２７に近い側の端部（図示せず）が隔壁８ｂに連結される。
【００２９】
また、シールドジャッキ９は、シリンダ３９、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４１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４１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。
【００３０】
図４は、掘削カッタ１３で地山を掘進しつつセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てる工程における内胴５付近の概念図を示す。図４に示すように、掘進ジャッキ７−１、７−２、７−３…の押側シリンダ５５−１、５５−２、５５−３…には、ポンプ（図示せず）に接続される回路４３−１、４３−２、４３−３…が設けられ、引側シリンダ５７−１、５７−２、５７−３…には、タンク（図示せず）に接続される回路４５−１、４５−２、４５−３…が設けられる。
【００３１】
また、シールドジャッキ９−１、９−２、９−３…の引側シリンダ５９−１、５９−２、５９−３…には、ポンプ（図示せず）に接続される回路４７−１、４７−２、４７−３…が設けられ、押側シリンダ６１−１、６１−２、６１−３…には、タンク（図示せず）に接続される回路４９−１、４９−２、４９−３…が設けられる。シールドジャッキ９−１、９−２、９−３…は、個別に伸縮を制御できる構造とする。
【００３２】
図６は、外胴３を停止して内胴５を盛替える工程における内胴５付近の概念図を示す。図６に示すように、複数の掘進ジャッキ７、シールドジャッキ９のうち、少なくとも１組の掘進ジャッキ７−１とシールドジャッキ９−１には、連結回路６４が設けられる。連結回路６４は、掘進ジャッキ７−１の引側シリンダ５７−１と、シールドジャッキ９−１の引側シリンダ５９−１を接続する回路６５と、掘進ジャッキ７−１の押側シリンダ５５−１とタンク５３とを接続する回路６７と、シールドジャッキ９−１の押側シリンダ６１−１とポンプ５１とを接続する回路６３からなる。
【００３３】
また、他の掘進ジャッキ７−２とシールドジャッキ９−２、掘進ジャッキ７−３とシールドジャッキ９−３、…、の掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９の組には、循環回路７０−２、７０−３…が設けられる。
【００３４】
循環回路７０−２、７０−３…は、掘進ジャッキ７−２、７−３…の押側シリンダ５５−２、５５−３…とシールドジャッキ９−２、９−３…の押側シリンダ６１−２、６１−３…を接続する回路６９−２、６９−３…と、掘進ジャッキ７−２、７−３…の引側シリンダ５７−２、５７−３…とシールドジャッキ９−２、９−３…の引側シリンダ５９−２、５９−３…のを接続する回路７１−２、７１−３…とからなる。
【００３５】
次に、同時掘進シールド機１の動作について、図３から図６を用いて説明する。図３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。
【００３６】
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３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４１は、シリンダ３９の外部に伸ばされ、ピストン４１の端部４２は、セグメント２７−ｎに押し付けられている。
【００３７】
図３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３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。図４は、掘削カッタ１３で地山を掘進しつつセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てる工程における内胴５付近の概念図である。図４は、図３の（ｂ）に示す状態での、掘進ジャッキ７およびシールドジャッキ９の状態を示す。
【００３８】
図４に示すように、掘削カッタ１３は、シールドジャッキ９−１、９−２、９−３…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する。それと並行して、図３の（ｂ）に示すように、内胴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）を組み立てる。
【００３９】
掘削カッタ１３の掘進時には、図４に示すように、セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て完了部分の前方に配置されたシールドジャッキ９−１のピストン４１−１の端部４２−１を、セグメント２７−（ｎ＋１）に押しつける。また、セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て前の部分の前方に配置されたシールドジャッキ９−３…のピストン４１−３…の端部４２−３…を、セグメント２７−ｎに押しつける。押し付けられるシールドジャッキ９−１、９−３では、ポンプ（図示せず）に連結される回路４７−１、４７−３と、タンク（図示せず）に連結される回路４９−１、４９−３は閉鎖される。
【００４０】
セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立て作業中の部分の前方に配置されたシールドジャッキ９−２では、ピストン４１−２の端部４２−２をセグメント２７−ｎから離し、ポンプ（図示せず）に連結される回路４７−２と、タンク（図示せず）に連結される回路４９−２を開放する。
【００４１】
そして、ポンプ（図示せず）から、矢印Ｄに示すように回路４７−２を介して、シールドジャッキ９−２の引側シリンダ５９−２に作動油を送る。同時に、押側シリンダ６１−２から、矢印Ｅに示すように回路４９−２を介して、作動油をタンク（図示せず）に送る。作動油の油圧により、シールドジャッキ９−２のピストン４１−２は、セグメント２７−（ｎ＋１）の組立作業に干渉しない程度にまで縮められる。
【００４２】
ピストン４１−１の端部４２−１とピストン４１−３の端部４２−３の間のセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てた後、ピストン４１−２の端部４２−２を、セグメント２７−（ｎ＋１）に押し付け、シールドジャッキ９−２に接続された回路４７−２、回路４９−２を閉鎖する。
【００４３】
同様に、シールドジャッキ９−３…についても、シールドジャッキ９−３…をセグメント２７−ｎから離し、所定の部分のセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てた後、シールドジャッキ９−３…をセグメント２７−（ｎ＋１）に押しつける作業を繰り返し、セグメント２７−（ｎ＋１）を完成する。
【００４４】
セグメント２７−（ｎ＋１）の完成時には、全てのシールドジャッキ９−１、９−２、９−３…のピストン４１−１、４１−２、４１−３…の端部４２−１、４２−２、４２−３…がセグメント２７−（ｎ＋１）に押し付けられ、シリンダ３９−１、３９−２、３９−３に接続された回路４７−１、４７−２、４７−３…と回路４９−１、４９−２、４９−３…が閉鎖された状態となる。
【００４５】
セグメント２７−（ｎ＋１）の組み立てと並行して、掘進ジャッキ７−１、７−２、７−３…を用いて、掘削カッタ１３を矢印Ｙに示す方向に掘進させる。掘削カッタ１３を掘進させるには、ポンプ（図示せず）から、矢印Ａに示すように、回路４３−１、４３−２、４３−３…を介して、押側シリンダ５５−１、５５−２、５５−３…に作動油を送る。同時に、引側シリンダ５７−１、５７−２、５７−３…の作動油を、矢印Ｂに示すように、回路４５−１、４５−２、４５−３…を介してタンク（図示せず）に送る。
【００４６】
押側シリンダ５５−１、５５−２、５５−３…の作動油の油圧により、ピストン３３−１、３３−２、３３−３…が矢印Ｃに示す方向に移動し、ピストン３３−１、３３−２、３３−３…と一体化された外胴３、掘削カッタ１３等が、矢印Ｙに示す方向に移動する。
【００４７】
同時掘進シールド機１は、カッタ駆動モータ等１５（図１）で掘削カッタ１３を動作させて地山を掘削しながら前進する。掘削土は、例えば、泥水輸送、スクリューコンベア等の方法で排出される。
【００４８】
掘削カッタ１３を用いた掘進が終了した後、掘削ジャッキ７−１、７−２、７−３に接続された回路４３−１、４３−２、４３−３…、回路４５−１、回路４５−２、４５−３…を閉鎖する。なお、掘削カッタ１３で掘進しつつ、セグメント２７を組み立てる間、図５、図６に示す連結回路６４および循環回路７０−２、７０−３…は閉鎖されている。これらの各回路の開閉は、同時掘進シールド機１の運転モードの切り替えにより行うのが好ましい。
【００４９】
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３の（ｃ）に示す状態である。図３の（ａ）に示す状態と比較して、内胴５、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は移動していないが、掘削ジャッキ７のピストン３３の伸張により、外胴３、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４１は、セグメント２７−（ｎ＋１）の長さ分だけ収縮している。
【００５０】
図５は、掘削カッタ１３での地山の掘削およびセグメント２７−（ｎ＋１）の組み立てが終了した時点での内胴５付近の概念図である。図５は、図３の（ｃ）に示す状態での、掘進ジャッキ７およびシールドジャッキ９の状態を示す。
【００５１】
図３の（ｃ）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３の（ｄ）に示す状態、すなわち、外胴３を停止して内胴５を盛替える状態へ移行する。図６は、外胴３を停止して内胴５を盛替える工程における内胴５付近の概念図である。図６は、図３の（ｄ）に示す状態での、掘進ジャッキ７およびシールドジャッキ９の状態を示す。
【００５２】
外胴３を停止して内胴５を盛替えるには、まず、図５に示す状態から、シールドジャッキ９−１と掘進ジャッキ７−１に設けられた連結回路６４と、シールドジャッキ９−２、９−３…と掘進ジャッキ７−２、７−３…を接続する循環回路７０−２、７０−３…を開放する。なお、前述したように、連結回路６４は、回路６３と回路６５と回路６７で構成され、循環回路７０−２、７０−３…は、それぞれ、回路６９−２、６９−３…と回路７１−２、７１−３…とで構成される。
【００５３】
次に、図６に示すように、ポンプ５１から、矢印Ｇに示すように回路６３を介して、シールドジャッキ９−１の押側シリンダ６１−１に作動油を送る。この作動油の油圧により、シールドジャッキ９−１のピストン４１−１は、矢印Ｊに示す方向に伸びる。セグメント２７−（ｎ＋１）に押し付けられたピストン４１−１が伸びると、外胴３が静止したままで、内胴５が矢印Ｋに示す方向に移動する。
【００５４】
シールドジャッキ９−１のピストン４１−１の伸びに伴い、シールドジャッキ９−１の引側シリンダ５９−１の作動油は、矢印Ｈに示すように回路６５を通って、掘進ジャッキ７−１の引側シリンダ５７−１に移動する。掘進ジャッキ７−１の押側シリンダ５５−１の作動油は、矢印Ｉに示すように回路６７を介して、タンク５３に移動する。掘進ジャッキ７−１のピストン３３−１は、シリンダ３１−１内の作動油の油圧により、矢印Ｊに示す方向に縮む。
【００５５】
シールドジャッキ９−１のピストン４１−１の伸びによって内胴５が矢印Ｋに示す方向に移動すると、掘進ジャッキ７−２、７−３…では、ピストン３３−２、３３−３…が矢印Ｊに示す方向に縮む。そして、掘進ジャッキ７−２、７−３…の押側シリンダ５５−２、５５−３…の作動油が、矢印Ｍに示すように回路６９−２、６９−３…を通って、シールドジャッキ９−２、９−３…の押側シリンダ６１−２、６１−３…に移動する。
【００５６】
同時に、シールドジャッキ９−２、９−３…のピストン４１−２、４１−３…が矢印Ｊに示す方向に伸び、シールドジャッキ９−２、９−３…の引側シリンダ５９−２、５９−３…の作動油が、矢印Ｌに示すように回路７１−２、７１−３…を通って、掘進ジャッキ７−２、７−３…の引側シリンダ５７−２、５７−３…に移動する。
【００５７】
循環回路７０−２、７０−３…で連結されたシールドジャッキ９−２、９−３…と掘進ジャッキ７−２、７−３…は、互いの作動油をやり取りし、シールドジャッキ９−２、９−３…は伸び、掘進ジャッキ７−２、７−３…は縮む。このとき、循環回路７０−２、７０−３…で連結された掘進ジャッキ７−２、７−３…とシールドジャッキ９−２、９−３…の各組が保有する作動油の量は変化しない。そのため、掘進ジャッキ７−２、７−３…のストローク値と、シールドジャッキ９−２、９−３…のストローク値との和が常に一定となり、外胴３や掘削カッタ１３は静止状態を保つことができる。
【００５８】
内胴５の盛替えが終了した後、シールドジャッキ９−１と掘進ジャッキ７−１に設けられた連結回路６４を閉鎖する。また、シールドジャッキ９−２、９−３…と掘進ジャッキ７−２、７−３…を接続する循環回路７０−２、７０−３…も閉鎖する。
【００５９】
内胴５の盛替え終了時、同時掘進シールド機１は、図３の（ｅ）に示す状態となり、同時掘進シールド機１の内部は、図３の（ａ）と同様の状態に戻る。その後、図３の（ｂ）から図３の（ｄ）に示す工程、すなわち、地山を掘削しつつセグメントを組み立てて、内胴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。
【００６０】
このように、本実施の形態では、少なくとも１組の掘進ジャッキ７−１とシールドジャッキ９−１を連結回路６４で連結する。そして、ポンプ５１から送られた作動油の油圧でシールドジャッキ９−１を伸ばして内胴５を移動させ、シールドジャッキ９−１から送られた作動油の油圧で掘進ジャッキ７−１を縮める。そのため、シールドジャッキ９−１と掘進ジャッキ７−１の伸縮速度が完全に一致し、同時に、掘進ジャッキ７−１の縮みストロークとシールドジャッキ９−１の伸びストロークとが一致する。
【００６１】
また、他の掘進ジャッキ７−２、７−３…とシールドジャッキ９−２、９−３…は、循環回路７０−２、７０−３…で連結され、掘進ジャッキ７−１とシールドジャッキ９−１の伸縮に伴って互いに作動油をやり取りしながら伸縮する。そのため、全ての掘進ジャッキ７−１、７−２、７−３…とシールドジャッキ９−１、９−２、９−３…との伸縮速度が一致し、同時に、掘進ジャッキ７−１、７−２、７−３…の縮みストロークとシールドジャッキ９−１、９−２、９−３…の伸びストロークとが一致する。
【００６２】
よって、外胴５、掘削カッタ１３等を完全に静止させたまま、内胴３の盛替えを完了することができる。外胴５、掘削カッタ１３を静止させることにより、切羽を乱したり崩壊させたりする恐れがなくなり、安定したシールド掘進が可能となる。また、盛替えに要する消費エネルギを節約することができる。
【００６３】
なお、本実施の形態では、１組の掘進ジャッキ７−１とシールドジャッキ９−１とに連結回路６４を設けたが、複数組の掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９に連結回路６４を設けてもよい。但し、連結回路６４で連結したシールドジャッキ９の推力が、外胴３と周囲の地山との摩擦力を超えると、内胴５の移動時に外胴３が移動する可能性があるので、内胴５を押し出すシールドジャッキ９の押し力の和は、この摩擦力を越えないものとする。
【００６４】
また、本実施の形態では、連結回路６４で接続されない掘進ジャッキ７−２、７−３…、シールドジャッキ９−２、９−３…の全てを循環回路７０−２、７０−３…で連結したが、循環回路で連結しない掘進ジャッキとシールドジャッキを設けてもよい。循環回路で連結される掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９の本数は、切羽全面からかかるシールド機を押し戻す力に対抗できる本数以上とする。
【００６５】
さらに、循環回路７０−２、７０−３…にポンプ５１と同じ流量の定流量ポンプを設置し、これらのポンプを作動させてシールドジャッキ９−１、９−２、９−３…と掘進ジャッキ７−１、７−２、７−３…とを伸縮させてもよい。
【００６６】
本実施の形態では、全ての掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９の断面積を同じに設定したが、掘進ジャッキとシールドジャッキの断面積は異なってもよい。その場合、図４から図６に示すように、各１本の掘進ジャッキ７とシールドジャッキ９を１組として連結回路や循環回路で接続するのではなく、掘進ジャッキの断面積とシールドジャッキの断面積の公倍数の断面積を求め、その断面積に応じた各々の本数の掘進ジャッキとシールドジャッキを接続することによっても、同様の動作が可能となる。
【００６７】
掘進ジャッキ７では、シリンダ３１の端部３４で内胴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４１の端部４２でセグメント２７に反力を取ってシリンダ３９で内胴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。ピストンで内胴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内胴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。
【００６８】
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。
【００６９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、少ない消費エネルギで、掘進ジャッキの縮み速度および縮みストロークと、シールドジャッキの伸び速度および伸びストロークを完全に一致させることができるシールド機およびシールド機の油圧ジャッキ制御方法を提供できる。
【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】同時掘進シールド機１の周方向の断面図
【図３】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
【図４】掘削カッタ１３で地山を掘進しつつセグメント２７−（ｎ＋１）を組み立てる工程における内胴５付近の概念図
【図５】掘削カッタ１３での地山の掘削およびセグメント２７−（ｎ＋１）の組み立てが終了した時点での内胴５付近の概念図
【図６】外胴３を停止して内胴５を盛替える工程における内胴５付近の概念図
【符号の説明】
１………同時掘進シールド機
３………外胴
５………内胴
７、７−１、７−２、７−３………掘進ジャッキ
９、９−１、９−２、９−３………シールドジャッキ
１３………掘削カッタ
２７、２７−ｎ、２７−（ｎ＋１）………セグメント
３１、３９………シリンダ
３３、３３ａ、４１………ピストン
４２、４２−１、４２−２、４２−３………端部
５５−１、５５−２、５５−３、６１−１、６１−２、６１−３………押側シリンダ
５７−１、５７−２、５７−３、５９−１、５９−２、５９−３………引側シリンダ
６４………連結回路
７０−２、７０−３………循環回路
【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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