(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部にカッターヘッドを回転可能に設けた掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に貫通孔が形成され、該貫通孔内に排土装置付き移動筒体が前記掘進機本体の径方向に沿って移動可能に挿入され、前記移動筒体内に該移動筒体の軸心を中心に回転駆動される切削カッターが配置されており、前記移動筒体を径外方向に移動させることにより、前記切削カッターの先端部が掘進機本体の外周面より外部に突出されるように構成したことを特徴とするシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置。
【請求項２】
掘進機本体の前部に複数のカッターヘッドからなるマルチフェース型カッターヘッドが回転可能に設けられ、前記複数のカッターヘッドの交点に対向して前記掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に貫通孔が形成され、該貫通孔内に排土装置付き移動筒体が前記掘進機本体の径方向に沿って移動可能に挿入され、前記移動筒体内に該移動筒体の軸心を中心に回転駆動される切削カッターが配置されており、前記移動筒体を径外方向に移動させることにより、前記切削カッターの先端部が掘進機本体の外周面より外部に突出されるように構成したことを特徴とするシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを掘削すると同時に、その掘削したトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する箇所を切削することができるシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘進機の一例として図６に示すものがある。これは、前部にカッターヘッド１を回転可能に設けた掘進機本体２の外周面後部に、周方向に沿って所定間隔をおいて複数の裏込剤注入管３が突設されたものであって（図７参照）、前記カッターヘッド１を回転駆動することにより切羽４を切削してトンネル５を掘削すると同時に、掘進機本体２内から裏込剤注入管３内を通って該裏込剤注入管３の後端開口部３ａからモルタルなどの裏込剤を後方に噴出させ、その噴出した裏込剤を掘進機本体２の後方に続くセグメント６とトンネル５の内周面との間の間隙に充填するようになっている。
【０００３】
上記構成によれば、裏込剤注入管３が掘進機本体２の外周面より外方に突出しているので、地盤が軟質であれば、その軟質地盤を押し分けて進むことができるが、地盤が硬質であれば、その硬質地盤により裏込剤注入管３が損傷される。
【０００４】
そこで、図８及び図９にも示すように、掘進機本体２の外周面の裏込剤注入管３より前方適所に複数の固定ビット７を突設しており、前記掘進機本体２の前進に伴って複数の固定ビット７でトンネル５の内周面を切削することにより、裏込剤注入管３が損傷されないようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成では、固定ビット７の切削能力が低いため、その固定ビット７が強固な地山や土留壁などに当たった場合に、それを切削することが困難であり、また、切削した土砂を掘進機本体２内に取り込めないため、その切削した土砂がトンネル５の内周面と掘進機本体２及びセグメント６との間に不均一に介在されて、地山や掘進機本体２に悪影響を与える虞れがある。
【０００６】
そこで、図１０に示すように、掘進機本体２の外周面の裏込剤注入管３より前方適所に凹部９を形成し、該凹部９内にシールド掘進機と同機能のカッター装置１０を配設すると共に、該カッター装置１０の上部を掘進機本体２の外周面より外部に突出させ、前記カッター装置１０のカッターヘッド１０ａを回転駆動することによりトンネル５の内周面を切削し、その切削した土砂を凹部９内を通って掘進機本体２内に取り込むことが考えられるが、これでは、掘進機本体２にカッター装置１０を装着するための大きなスペースが必要であって、実際上、そのカッター装置１０を装着することが極めて困難である。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、トンネル内周面の裏込剤注入管に対向する箇所を高能率で切削することができると共に、その切削した土砂を掘進機本体内に取り込むことができ、しかも、その切削に要するスペースが小さくて済むシールド掘進機を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、前部にカッターヘッドを回転可能に設けた掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に貫通孔が形成され、該貫通孔内に排土装置付き移動筒体が前記掘進機本体の径方向に沿って移動可能に挿入され、前記移動筒体内に該移動筒体の軸心を中心に回転駆動される切削カッターが配置されており、前記移動筒体を径外方向に移動させることにより、前記切削カッターの先端部が掘進機本体の外周面より外部に突出されるように構成したことを特徴としている。
【０００９】
上記構成において、トンネルを掘削する場合には、移動筒体を径外方向に移動させて、切削カッターの先端部を掘進機本体の外周面よりも外部に突出させた状態で、カッターヘッドを回転駆動することにより切羽を切削してトンネルを掘削すると同時に、前記切削カッターを回転駆動してトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する部分を切削し、その切削した土砂を移動筒体に設けた排土装置を介して掘進機本体内に取り込み、また、裏込剤注入管からモルタルなどの裏込剤を後方に噴出させ、その裏込剤を掘進機本体の後方に続くセグメントとトンネルの内周面との間の間隙に充填するようになっている。
【００１０】
この場合、切削カッターを回転駆動しているので、切削能力が高く、強固な地山や土留壁などでも確実に切削することができ、裏込剤注入管が地盤により損傷される虞れがない。また、切削した土砂を移動筒体内から排土装置を介して掘進機本体内に取り込むようになっており、従来のように切削した土砂がトンネルの内周面と掘進機本体及びセグメントとの間に不均一に介在されることがないから、その切削した土砂により地山や掘進機本体に悪影響を与えることがない。更に、その切削に要するスペースが小さくて済み、掘進機本体内に移動筒体及び切削カッターなどを容易に組み込むことができる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、掘進機本体の前部に複数のカッターヘッドからなるマルチフェース型カッターヘッドが回転可能に設けられ、前記複数のカッターヘッドの交点に対向して前記掘進機本体の外周面後部に裏込剤注入管が突設されたシールド掘進機において、前記掘進機本体の外周面の裏込剤注入管より前方適所に貫通孔が形成され、該貫通孔内に排土装置付き移動筒体が前記掘進機本体の径方向に沿って移動可能に挿入され、前記移動筒体内に該移動筒体の軸心を中心に回転駆動される切削カッターが配置されており、前記移動筒体を径外方向に移動させることにより、前記切削カッターの先端部が掘進機本体の外周面より外部に突出されるように構成したことを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、複数のカッターヘッドからなるマルチフェース型カッターヘッドによりトンネルを掘削すると同時に、切削カッターを回転駆動してトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する部分を切削するようになっているから、その裏込剤注入管が損傷される虞れがなく、請求項１記載の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１〜図３は本発明の実施の一形態であるシールド掘進機の裏込剤注入管先行カッター装置を示すものであって、掘進機本体２の外周面の前記裏込剤注入管３より前方で該掘進機本体２の大気室内に対向する箇所に貫通孔１２が形成され、該貫通孔１２内に排土装置１３付き移動筒体１４が前記掘進機本体２の径方向に沿って移動可能に挿入され、前記移動筒体１４内に該移動筒体１４の軸心を中心に回転駆動される切削カッター１５が配置され、移動筒体１４を径方向に沿って往復移動させる移動筒体駆動装置１６が設けられている。
【００１４】
前記移動筒体１４は、図１に示すように、掘進機本体２の外壁部２ａの裏面に貫通孔１２と同心状に固着したガイド筒体１７内にシール材１８を介して移動可能に挿入されている。
【００１５】
前記切削カッター１５は、図１〜図３に示すように、裏込剤注入管３の幅と略同一径に設定され、前記移動筒体１４内に軸受ブッシュ１９を介して回転可能に配置された回転筒体１５ａと、該回転筒体１５ａ内に十字状に架設された十字枠１５ｂと、該十字枠１５ｂの回転筒体１５ａより上方に突出する先端部１５Ａに固着されたカッタービット１５ｃとを有し、その先端部１５Ａは裏込剤注入管３の横断面形状に合わせてドーム状に形成され、また、カッター軸１５ｄは、前記移動筒体１４の底壁部１４ａに固着したシールボックス２０に回転可能に支持されると共に、前記底壁部１４ａに支持枠２１を介して固定した油圧モータ２２の駆動軸にカップリング２３を介して接続されており、油圧モータ２２を駆動することにより切削カッター１５を回転することができる。
【００１６】
前記移動筒体駆動装置１６は、図１及び図２に示すように、油圧ジャッキ１６ａを有し、該油圧ジャッキ１６ａは、その上端部が前記外壁部２ａの補強枠２ｂに固着した上方ブラケット２４に連結ピン２５を介して連結されると共に、その下端部が前記支持枠２１に固着した下方ブラケット２６に連結ピン２７を介して連結され、また、前記移動筒体１４の下部外周面複数箇所に上下方向に沿う一対のガイドレール２８が所定間隔をおいて平行に突設され、該一対のガイドレール２８間に挿入した回り止めキー２９が前記補強枠２ｂに固着されており、図１仮想線に示す状態から油圧ジャッキ１６ａを縮小駆動することにより、同図実線に示すように、移動筒体１４を径外方向に移動させて、切削カッター１５のドーム状先端部１５Ａを掘進機本体２の外周面より外方に突出させることができる。
【００１７】
前記排土装置１３は、図２及び図３に示すように、移動筒体１４内の泥室３０内に連通する開閉弁３１付き送泥管３２及び開閉弁３１付き排泥管３３とからなり、送泥管３２から泥室３０内の泥水を供給すると共に、その泥水と切削カッター１５により切削した土砂との混合体を泥室３０から排泥管３３を通って掘進機本体２の大気室内に取り込むようになっている。
【００１８】
上記構成において、トンネル５を掘削する場合には、移動筒体駆動装置１６により移動筒体１４を径外方向に移動させて、切削カッター１５のドーム状先端部１５Ａを掘進機本体２の外周面よりも外部に突出させた状態で（図１実線参照）、カッターヘッド１により切羽４を切削してトンネル５を掘削する（図６参照）と同時に、油圧モータ２２により切削カッター１５を回転駆動してトンネル５の内周面の裏込剤注入管３に対向する部分を切削し、その切削した土砂を泥室３０内に回収し、その回収した土砂と泥水とを排土装置１３の排泥管３３を介して掘進機本体２の大気室内に取り込み、それと同時に、裏込剤注入管３からモルタルなどの裏込剤を後方に噴出させ、その裏込剤を掘進機本体２の後方に続くセグメント６とトンネル５の内周面との間の間隙に充填するようになっている。
【００１９】
この場合、切削カッター１５を回転駆動しているので、切削能力が高く、強固な地山や土留壁などでも確実に切削することができ、裏込剤注入管３が地盤により損傷される虞れがない。また、切削した土砂を移動筒体１４内から排土装置１３を介して掘進機本体２の大気室内に取り込むようになっているから、従来にように切削した土砂がトンネル５の内周面と掘進機本体２及びセグメント６との間に不均一に介在されて地山や掘進機本体に悪影響を与えることがなく、裏込剤をトンネル５の内周面とセグメント６との間の間隙に確実に充填することができる。更に、その切削に要するスペースが小さくて済み、掘進機本体２内に移動筒体１４及び切削カッター１５などを容易に組み込むことができる。
【００２０】
なお、地盤が軟質で、裏込剤注入管３がその軟質地盤により損傷される虞れがない場合には、移動筒体駆動装置１６を伸長駆動して、切削カッター１５のドーム状先端部１５Ａを掘進機本体２の外周面よりも内側に没入させればよい（図１仮想線参照）。
【００２１】
上記実施の形態では、排土装置１３として、泥水式シールド掘進機の場合に、送泥管３２及び排泥管３３を用いたが、これに代えて、図４に示すように、土圧式シールド掘進機の場合には、スクリューコンベア３５を用いてもよい。
【００２２】
図５は本発明の実施の他の形態であるシールド掘進機における裏込剤注入管用先行カッター装置を示すものであって、掘進機本体２の前部に複数のカッターヘッド１からなるマルチフェース型カッターヘッドが回転可能に設けられ、前記複数のカッターヘッド１の交点Ｄに対向して前記掘進機本体２の外周面後部に裏込剤注入管３（図示せず）が突設されており、前記掘進機本体２の外周面の裏込剤注入管３より前方適所に貫通孔１２が形成され、該貫通孔１２に、前述の排土装置１３付き移動筒体１４、切削カッター１５及び移動筒体駆動装置１６などが設けられており、具体的構成は前述した通りであるから、その説明を省略する。
【００２３】
上記構成によれば、複数のカッターヘッド１からなるマルチフェース型カッターヘッドによりトンネル５を掘削すると同時に、切削カッター１５を回転駆動してトンネル５の内周面の裏込剤注入管３に対向する部分を切削するようになっているから、その裏込剤注入管３が損傷される虞れがなく、前述の実施の一形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２４】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、切削カッターを回転駆動しているので、切削能力が高く、強固な地山や土留壁などでも確実に切削することができ、裏込剤注入管が地盤により損傷される虞れがない。また、切削した土砂を移動筒体内から排土装置を介して掘進機本体内に取り込むようになっており、従来にように切削した土砂がトンネルの内周面と掘進機本体及びセグメントとの間に不均一に介在されることがないから、その切削した土砂により地山や掘進機本体に悪影響を与えることがない。更に、その切削に要するスペースが小さくて済み、掘進機本体内に移動筒体及び切削カッターなどを容易に組み込むことができる。
【００２５】
請求項２記載の発明によれば、複数のカッターヘッドからなるマルチフェース型カッターヘッドによりトンネルを掘削すると同時に、切削カッターを回転駆動してトンネル内周面の裏込剤注入管に対向する部分を切削するようになっているから、その裏込剤注入管が損傷される虞れがなく、請求項１記載の発明とほぼ同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態であるシールド掘進機の要部の横断面図である。
【図２】同要部の縦断面図である。
【図３】同要部の平面図である。
【図４】同排土装置の変形例を示す要部の縦断面図である。
【図５】本発明の実施の他の形態であるシールド掘進機の概略横断面図である。
【図６】従来のシールド掘進機により掘削している状態を示す概略平面図である。
【図７】同要部の概略正面図である。
【図８】同要部の拡大横断面図である。
【図９】同要部の側面図である。
【図１０】従来の他の例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１      カッターヘッド
２      掘進機本体
３      裏込剤注入管
１２    貫通孔
１３    排土装置
１４    移動筒体
１５    切削カッター
１５Ａ  切削カッターの先端部
１６    移動筒体駆動装置
Ｄ      複数のカッターヘッドの交点
【図１】
0003636538.tif 000002
【図２】
0003636538.tif 000003
【図３】
0003636538.tif 000004
【図４】
0003636538.tif 000005
【図５】
0003636538.tif 000006
【図６】
0003636538.tif 000007
【図７】
0003636538.tif 000008
【図８】
0003636538.tif 000009
【図９】
0003636538.tif 000010
【図１０】
0003636538.tif 000011