(57)【要約】【課題】地中に配置された受入フード内に嵌入されたときに、受入フードとのラップ代を可及的に大きくできる地中接合用シールド掘進機を提供する。【解決手段】地中に配置された受入フード８内に嵌入して接合される地中接合用シールド掘進機１であって、切羽を切削するカッタヘッド２に設けられ接合時に上記受入フード８内に挿入される筒体７と、上記カッタヘッド２後方の掘進機本体１１に上記筒体７から所定隙間Ｗを隔てて設けられた固定フード９と、該固定フード９の内周面に軸方向にスライド自在に設けられ前進時に上記筒体７との隙間を塞ぐ可動フード１３とを備えたもの。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に配置された受入フード内に嵌入して接合される地中接合用シールド掘進機であって、切羽を切削するカッタヘッドに設けられ接合時に上記受入フード内に挿入される筒体と、上記カッタヘッド後方の掘進機本体に上記筒体から所定隙間を隔てて設けられた固定フードと、該固定フードの内周面に軸方向にスライド自在に設けられ前進時に上記筒体との隙間を塞ぐ可動フードとを備えたことを特徴とする地中接合用シールド掘進機。
【請求項２】
上記可動フードに、その後退時に上記固定フードの内周面に覆われ前進時に上記隙間に露出する出口を有する第１固化剤注入通路を形成した請求項１記載の地中接合用シールド掘進機。
【請求項３】
上記カッタヘッドに上記筒体に出口を有する第２固化剤注入通路を形成すると共に、上記掘進機本体に上記固定フードに出口を有する第３固化剤注入通路を形成した請求項１乃至２記載の地中接合用シールド掘進機。
【請求項４】
上記カッタヘッドに、上記筒体を避けて斜め前方に出没する傾斜コピーカッタを設けた請求項１乃至３記載の地中接合用シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に配置された受入フードとのラップ代を大きくできる地中接合用シールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、地中に配置された受入フード内に嵌入して接合される地中接合用シールド掘進機として、図７に示すものを開発した。
【０００３】
図示するように、このシステムは、受入側のシールド掘進機ａに対して挿入側のシールド掘進機ｂを対向して掘進させ、受入側掘進機ａのカッタヘッドｃをコピーカッタｄを縮めてシールドフレームｅ内に後退させつつその前方に固化剤（コンクリート等）を充填し、そのシールドフレームｅ内に挿入側掘進機ｂを掘進させてカッタヘッドｆおよびフードｇを挿入し、フードｇとシールドフレームｅとの間（ラップ代Ｌ）に固化剤を注入して止水し、双方のトンネル同士を連通させるものである。
【０００４】
このシステムでは、受入側掘進機ａのシールドフレームｅが上記受入フードとなり、挿入側掘進機ｂが上記地中接合用シールド掘進機に相当することになる。
【０００５】
なお、関連する先行技術として特許文献１に記載されたものがある。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−１５５６９６号公報（第３頁−第５頁、図１−図８）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記フードｇとシールドフレームｅとのラップ部分の止水性を高めるためには、ラップ代Ｌを大きくすることが重要となる。しかし、受入側掘進機ａの構造上、カッタヘッドｃの後退量を大きくできない場合には、挿入側掘進機ｂの挿入深さが浅くなって、止水に必要なラップ代Ｌを確保できないケースが生じる。このため、止水が不安定になりかねない。
【０００８】
特に、発進または到達立坑等に設けた掘削可能壁を掘り抜くタイプの掘進機では、掘削可能壁の中の炭素繊維（補強材）を切断するために、カッタヘッドｃには通常のビットｈよりも高さが高い炭素繊維切断用の専用ビットを取り付けるため、図７のように掘進機同士を対向させたとき、専用ビットによって両掘進機ａ、ｂが通常よりも離間することになり、上記ラップ代Ｌが小さくなってしまう。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、地中に配置された受入フード内に嵌入されたときに、受入フードとのラップ代を可及的に大きくできる地中接合用シールド掘進機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、地中に配置された受入フード内に嵌入して接合される地中接合用シールド掘進機であって、切羽を切削するカッタヘッドに設けられ接合時に上記受入フード内に挿入される筒体と、上記カッタヘッド後方の掘進機本体に上記筒体から所定隙間を隔てて設けられた固定フードと、該固定フードの内周面に軸方向にスライド自在に設けられ前進時に上記筒体との隙間を塞ぐ可動フードとを備えたものである。
【００１１】
本発明に係る地中接合用シールド掘進機によれば、カッタヘッドの筒体および掘進機本体の固定フードの一部（前部）を受入フード内に挿入した後、可動フードを前進させて筒体と固定フードとの隙間を塞ぐことにより、固定フードのみならず筒体および可動フードをもラップ部材として機能することになる。よって、ラップ代が従来よりも大きくなり、止水の安定性が向上する。
【００１２】
また、上記可動フードに、その後退時に上記固定フードの内周面に覆われ前進時に上記隙間に露出する出口を有する第１固化剤注入通路を形成することが好ましい。こうすれば、固化剤を、第１固化剤注入通路の出口から筒体と固定フードとの隙間に、即ち上記ラップ部材（固定フード、可動フード、筒体）と受入フードとのラップ部分の略中央に注入できるので、止水性が高まる。また、出口は、通常固定フードの内周面に覆われているので、土砂等が詰まることはない。
【００１３】
また、上記カッタヘッドに上記筒体に出口を有する第２固化剤注入通路を形成すると共に、上記掘進機本体に上記固定フードに出口を有する第３固化剤注入通路を形成することが好ましい。こうすれば、固化剤を、第２固化剤注入通路の出口および第３固化剤注入通路の出口から、それぞれ上記ラップ部分の前部および後部に注入できるので、固化剤がラップ部分に均等に注入される。よって、ラップ部分に容易に止水壁を形成できる。
【００１４】
また、上記カッタヘッドに、上記筒体を避けて斜め前方に出没する傾斜コピーカッタを設けることが好ましい。こうすれば、筒体にコピーカッタを出没させるための出没穴や切欠等を設ける必要がなくなるので、筒体の全長をラップ部材として使用することができる。よって、ラップ代を可及的に大きくでき、止水性が高まる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１６】
図１は本実施形態に係る地中接合用シールド掘進機の正面図、図２は上記地中接合用シールド掘進機の側断面図、図３は図２の部分拡大図であり、図４および図５は上記地中接合用シールド掘進機が地中に配置された受入フード内に嵌入する様子を示す説明図である。
【００１７】
図１および図２に示すように、この地中接合用シールド掘進機１は、切羽を切削するカッタヘッド２を有する。カッタヘッド２は、図例では４本のカッタスポーク３を有するがスポークの数は何本でもよく、また、スポークタイプに限られず面板タイプであってもよい。
【００１８】
カッタヘッド２には、切羽を切削する通常のカッタビット４が取り付けられていると共に、専用ビット５が取り付けられている。専用ビット５は、既述のように発進または到達立坑等に設けた掘削可能壁の中の炭素繊維（補強材）を切断するものであり、通常のビット４よりも高さが高く設定されている。
【００１９】
かかるカッタヘッド２の外周部には、回転軸６と同芯的に筒体７が取り付けられている。筒体７は、図３（ｂ）に示すように、接合時に受入フード８内に挿入されるものであり、その外径が受入フード８の内径よりもある程度小径に成形されていると共に、軸方向の長さが後述する固定フード９と所定隙間Ｗを隔てる長さに成形されている。
【００２０】
カッタヘッド２には、図１および図２に示すように、筒体７を避けて斜め前方に出没する傾斜コピーカッタ１０が設けられている。よって、筒体７には、傾斜コピーカッタ１０を出没させるための出没穴や切欠等が、一切設けられていない。傾斜コピーカッタ１０は、カーブ掘進時に、カーブの内側を余掘りするものである。
【００２１】
また、図２および図３に示すように、カッタヘッド２の後方の掘進機本体１１には、筒体７から所定隙間Ｗを隔てて固定フード９が設けられている。固定フード９は、掘進機本体１１の外郭を成す円筒状のシールドフレーム１２の前部に取り付けられており、その内外周面がカッタヘッド２の筒体７の内外周面と面一となっている。
【００２２】
固定フード９の前端と筒体７の後端との間に所定隙間Ｗを設定する理由は、カッタヘッド２を掘進機本体１１に対して回転させるためであることは勿論、この隙間Ｗが余り狭いと掘進中にその間を通過する土砂によって筒体７の後端および固定フード９の前端が摩耗するため、ある程度の隙間（５０ｍｍ程度）をあける必要があるからである。
【００２３】
固定フード９の内周面には、図３に示すように、可動フード１３が軸方向にスライド自在に設けられている。可動フード１３は、図３（ａ）に示すように後退時には固定フード９の内側に完全に収容されて上記隙間Ｗを確保し、図３（ｂ）に示すように前進時にはその先端がカッタヘッド２に設けられたストッパ１４に当接し上記隙間Ｗを塞ぐ。
【００２４】
可動フード１３は、掘進機本体１１内を切羽側と坑内側とに仕切る隔壁１５に設けられたアクチュエータ１６（ジャッキ）によって、軸方向にスライド移動される。ジャッキ１６は、可動フード１３の周方向に所定間隔を隔てて複数配置されており、ピン１７を介して可動フード１３に接続されている。
【００２５】
可動フード１３には、図３（ａ）に示すようにその後退時に固定フード９の内周面に覆われ図３（ｂ）に示すように前進時に隙間Ｗに露出する出口１８を有する第１固化剤注入通路１９が形成されている。この出口１８は、可動フード１３の外周面にその周方向に間隔を隔てて複数（例えば１４箇所）設けられている。
【００２６】
第１固化剤注入通路１９には、可撓性ホース２０（ゴムホース等）を介して、隔壁１５を貫通して取り付けられた注入管２１から、固化剤（コンクリート等）が導入されるようになっている。可撓性ホース２０を用いる理由は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、可動フード１３のスライド時にホース２０自身が伸縮し、スライドを許容するためである。
【００２７】
これら可撓性ホース２０および注入管２１は、各第１固化剤注入通路１９毎に設けてもよいが、幾つかの又は全ての第１固化剤注入通路１９を集合させて纏めて設けてもよい。また、上記可撓性ホース２０およびジャッキ１６のロッド部は、隔壁１５に取り付けられた円錐面状のカバー２２によって覆われ、土砂から防護されている。
【００２８】
また、図６に示すように、カッタヘッド２には、筒体７に出口２３を有する第２固化剤注入通路２４が形成されている。第２固化剤注入通路２４は、図１に示すように、傾斜コピーカッタ１０が装着されないカッタスポーク３に形成されることになる。但し、この通路２４は、コピーカッタ１０が装着されたスポーク３と筒体７とを連結する部材２５にも形成してもよい。
【００２９】
また、図６に示すように、掘進機本体１１には、固定フード９に出口２６を有する第３固化剤注入通路２７が形成されている。第３固化剤注入通路２７は、隔壁１５および固定フード９を貫通する配管からなり、固定フード９の周方向に間隔を隔てて複数（例えば１４箇所）設けられている。
【００３０】
また、図６に示すように、掘進機本体１１には、シールドフレーム１２に出口２８を有する補助固化剤注入通路２９が形成されている。補助固化剤注入通路２９は、シールドフレーム１２を貫通する配管からなり、シールドフレーム１２の周方向に間隔を隔てて複数（例えば１６箇所）設けられている。
【００３１】
以上の構成からなる地中接合用シールド掘進機１は、図４（ａ），（ｂ）および図５（ｃ），（ｄ）に示すようにして、地中に配置された受入フード８内に嵌入して接合される。以下、地中接合用シールド掘進機１を挿入側シールド掘進機とし、受入フード８を受入側掘進機３０のシールドフレームとして、接合の工程を説明する。
【００３２】
先ず、図４（ａ）に示すように、受入側のシールド掘進機３０のカッタヘッド３１をコピーカッタ３２を縮めてシールドフレーム８内に後退させつつ、その前方に固化剤３３（コンクリート等）を充填し、内部の土砂を固める。そして、かかる受入側掘進機３０に対して挿入側のシールド掘進機１を対向して掘進させる。
【００３３】
このとき、挿入側掘進機１の可動フード１３は、図３（ａ）に示すように、ジャッキ１６によって固定フード９の内側に引き込まれており、掘進機本体１１の固定フード９とカッタヘッド２の筒体７との間に、土砂流れによる摩耗が生じない程度の所定隙間Ｗが形成されている。よって、筒体７の後端および固定フード９の前端に生じ得る土砂流れ摩耗が抑えられる。
【００３４】
そして、挿入側掘進機１は、所定距離まで近づいたなら、傾斜コピーカッタ１０を伸長させて側部地山をほぐし、同時に第２固化剤注入通路２４から固化剤３４を径方向外方に噴射してほぐした地山を固めながら掘進する。また、カッタヘッド２から前方に固化剤３５を噴射し、カッタ室３６内に取り込まれる土砂を固める。
【００３５】
そして、図４（ｂ）に示すように、挿入側掘進機１が受入側掘進機３０の地盤改良域３３まで近接したら、傾斜コピーカッタ１０を収縮させる。そして、図５（ｃ）に示すように、挿入側掘進機１を前進させ、受入側掘進機３０のシールドフレーム８内に嵌入させる。このとき、第２固化剤注入通路２４からの固化剤３４の噴射を継続する。
【００３６】
何故なら、挿入側掘進機１のカッタヘッド２が受入側掘進機３０のシールドフレーム８内に侵入したとき、カッタヘッド２とシールドフレーム３０との間の地盤改良土砂３３（固化された土砂）がカッタヘッド２の回転によって緩むため、これを再び固化させる必要があるからである。
【００３７】
そして、図５（ｄ）に示すように、挿入側掘進機１を更に前進させ、双方の掘進機１、３０のカッタヘッド２、３１が接触する寸前とする。そして、図３（ｂ）に示すように、可動フード１３をジャッキ１６によって前進させてその先端をカッタヘッド２のストッパ１４に当接させ、固定フード９と筒体７との隙間Ｗを塞ぐ。
【００３８】
これにより、固定フード９のみならず筒体７および可動フード１３をも止水ゾーンのラップ部材として機能する。よって、ラップ代Ｌ２が従来タイプ（可動フード１３および筒体７の無いタイプ：図７参照）のラップ代Ｌ１よりも大きくなり、止水の安定性が向上する。すなわち、本実施形態では、受入フード８に対する掘進機１の挿入深さからビット４、５の高さを除いた分が、実質的なラップ代Ｌ２となる。
【００３９】
そして、図６に示すように、第１、第２および第３固化剤注入通路１９、２４、２７にそれぞれ固化剤を供給し、挿入側掘進機１の筒体７と可動フード１３と固定フード９と、受入側掘進機３０のシールドフレーム８とのラップ部分に、固化剤を注入する。これにより、固化剤がラップ部分に略均等に注入され、迅速かつ適正に止水される。
【００４０】
すなわち、上記ラップ部分の土砂は、図４（ａ）の段階では固化３３されているものの、挿入側掘進機１の嵌入時に緩むため、これを第１、第２および第３固化剤注入通路１９、２４、２７からの固化剤によって再び固化させているのである。また、各通路１９、２４、２７から固化剤を夫々注入することで、注入ゾーンが等配となり、止水が確実となる。
【００４１】
ここで、可動フード１３に設けられる第１固化剤注入通路１９の出口１８は、図３（ａ）に示すように通常時（後退時）には固定フード９の内周面で覆われているので土砂等が詰まることはなく、図３（ｂ）に示すように前進時には隙間Ｗに臨むので固化剤を的確にラップ部分の略中央に注入できる。
【００４２】
また、コピーカッタ１０を、筒体７を避けて斜め前方に出没する傾斜コピーカッタとしているので、筒体７にコピーカッタ１０を出没させるための出没穴や切欠等を設ける必要がなくなり、筒体７の軸方向の全長をラップ部材として使用することができる。よって、ラップ代を可及的に大きくでき、止水性が高まる。
【００４３】
その後、図６に示すように、補助固化剤注入通路２９から注入管を側部地山に斜め前方に延出し、固化剤３７を注入する。これにより、受入側掘進機３０のシールドフレーム８の先端部分（ラップ部の開口部分）の側部地山が固化され、上記各通路１９、２４、２７から注入された固化剤と相俟って止水が万全となる。
【００４４】
各通路１９、２４、２７、２９から注入された固化剤が固化した後、双方の掘進機１、３０の隔壁１５、カッタヘッド２、３１等を取り外し、双方のトンネルを連通させる。これにより、双方の掘進機１、３０によって構築されたトンネルを、完全な止水の下で、迅速・確実に連通できる。
【００４５】
なお、本実施形態では、受入側掘進機３０のシールドフレーム８を受入フードとし、掘進機１、３０同士を対向掘進させて双方のトンネルを連通するシステムを説明したが、本発明は、これに限らず、地中の構造物に筒体状の受入フードを設け、この受入フード内に地中接合用掘進機が嵌入するタイプにも適用できる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る地中接合用シールド掘進機によれば、地中に配置された受入フード内に嵌入されたときに、受入フードとのラップ代を可及的に大きくできる。よって、止水性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中接合用シールド掘進機の正面図である。
【図２】上記地中接合用シールド掘進機の側断面図である。
【図３】図２の部分拡大図であり、図３（ａ）は可動フードを引き込んで傾斜コピーカッタを突出させた状態、図３（ｂ）は可動フードを押し出して傾斜コピーカッタを引き込んだ状態を示す説明図である。
【図４】上記地中接合用シールド掘進機が受入フード内に嵌入する工程を示す説明図であり、図４（ａ）は第１工程、図４（ｂ）は第２工程を示す図である。
【図５】図４の続きの工程を示す説明図であり、図５（ｃ）は第３工程、図５（ｄ）は第４工程を示す図である。
【図６】図５（ｄ）の部分拡大図である。
【図７】本発明者等が先に開発した地中接合用シールド掘進機の説明図である。
【符号の説明】
１　地中接合用シールド掘進機としての挿入側掘進機
２　カッタヘッド
７　筒体
８　受入フードとしての受入側掘進機のシールドフレーム
９　固定フード
１０　傾斜コピーカッタ
１１　掘進機本体
１３　可動フード
１８　第１固化剤注入通路の出口
１９　第１固化剤注入通路
２３　第２固化剤注入通路の出口
２４　第２固化剤注入通路
２６　第３固化剤注入通路の出口
２７　第３固化剤注入通路
Ｗ　所定隙間
【図１】
2004132087.tif 000003
【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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