(57)【要約】【課題】シールド掘進機を容易かつ短時間で回収でき、火器を用いなくても解体できるシールド掘進機のシールドフレーム構造を提供する。【解決手段】シールド掘進機１を軸方向に沿って複数に分割し、分割フレーム３、４同士をフランジ継手６、７を介して連結し、該フランジ継手６、７の合せ面にはめあい部１９を形成すると共に、該はめあい部１９の外周に止水シール２４を設けたものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機を軸方向に沿って複数に分割し、分割フレーム同士をフランジ継手を介して連結し、該フランジ継手の合せ面にはめあい部を形成すると共に、該はめあい部の外周に止水シールを設けたことを特徴とするシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【請求項２】
上記はめあい部は、一方のフランジ継手に形成された錐リングと、他方のフランジ継手に形成され錐リングに係合する逆錐リングとからなる請求項１記載のシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【請求項３】
上記フランジ継手同士は、上記はめあい部の径方向外側でかつ上記止水シールの径方向内側の位置でボルトにより締結される請求項１又は２記載のシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【請求項４】
シールドフレームは、前胴、中胴、後胴の３つの分割フレームに分割され、前胴と中胴とがフランジ継手により連結され、中胴と後胴とが中折れジャッキで屈曲自在に連結される請求項１〜３いずれかに記載のシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【請求項５】
前胴のカッタ室を区画する隔壁と、前胴の後端に設けられたフランジ継手との間に、その前胴の内周に沿って複数のリブが設けられ、隔壁とフランジ継手とがリブを介して一体に連結される請求項４記載のシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【請求項６】
中胴には、そのフランジ継手の後方に中折れジャッキを支持する受フランジが設けられ、受フランジとフランジ継手とがリブで一体に連結される請求項４又は５記載のシールド掘進機のシールドフレーム構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機を軸方向に分割可能に形成するシールド掘進機のシールドフレーム構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機でトンネルの掘削を終えると、カッタや駆動装置などの機器を回収し、他のシールド掘進機に流用する等再利用を図っている。
【０００３】
再利用可能な機器を回収する方法としては、図８に示すように、シールド掘進機４０を予め軸方向に分割可能に形成しておき、トンネル４１を掘削した後にトンネル４１の端から到達立坑４２等の中にシールド掘進機４０の一部を突出させ、この一部を軸方向に分割して地上に吊り上げるものがある（特許文献１参照）。
【０００４】
この方法によれば、各々の機器をシールドフレーム４３等から取り外す必要がなく、複数の機器を一括して効率よく回収できる。
【０００５】
軸方向に分割可能に形成されるシールド掘進機４０は、分割部分をフランジ接合するように構成されており、フランジ継手（図示せず）同士を多数のボルトで締結し、かつ、溶接することで強度とシール性とを確保するようになっている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１２９８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の構成では、カッタ４４や隔壁（図示せず）に作用する前面荷重を上述のボルトと溶接とで受けなくてはならないため、極めて多数のボルトと、厚い溶接とが必要であった。このため、シールド掘進機４０を分割回収するとき、ボルトを外す作業と溶接部分を切断する作業とに多大の労力と時間とを要するという課題があった。
【０００８】
また、溶接部分を切断解体するには、ガス切断を行い、火器を使用するため、万一、解体中の機器から油が漏出する等の不慮のアクシデントと重なると、立坑内で火災が発生する虞もあった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記課題を解決し、シールド掘進機を容易かつ短時間で回収でき、火器を用いなくても解体できるシールド掘進機のシールドフレーム構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、シールド掘進機を軸方向に沿って複数に分割し、分割フレーム同士をフランジ継手を介して連結し、該フランジ継手の合せ面にはめあい部を形成すると共に、該はめあい部の外周に止水シールを設けたものである。
【００１１】
上記はめあい部は、一方のフランジ継手に形成された錐リングと、他方のフランジ継手に形成され錐リングに係合する逆錐リングとからなるものであってもよい。
【００１２】
上記フランジ継手同士は、上記はめあい部の径方向外側でかつ上記止水シールの径方向内側の位置でボルトにより締結されるとよい。
【００１３】
シールドフレームは、前胴、中胴、後胴の３つの分割フレームに分割され、前胴と中胴とがフランジ継手により連結され、中胴と後胴とが中折れジャッキで屈曲自在に連結されるとよい。
【００１４】
このとき、前胴のカッタ室を区画する隔壁と、前胴の後端に設けられたフランジ継手との間に、その前胴の内周に沿って複数のリブが設けられ、隔壁とフランジ継手とがリブを介して一体に連結されるとよい。中胴には、そのフランジ継手の後方に中折れジャッキを支持する受フランジが設けられ、受フランジとフランジ継手とがリブで一体に連結されるとよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、フランジ継手同士にはめあい部を形成することでシールド掘進機を容易かつ短時間で組立・分解回収でき、火器を用いなくてもシールド掘進機を解体できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、シールド掘進機の側面断面図であり、図２は図１の要部拡大図であり、図３は図２の要部拡大図である。図４は分割したシールド掘進機の要部拡大図である。図５は図１のＡ−Ａ線矢視断面図であり、特にフランジ継手の合せ面に沿って切断したものである。
【００１７】
図１に示すように、シールド掘進機１は、軸方向に沿って複数の分割フレーム３、４、５を有し、その分割フレーム３、４同士をフランジ継手６、７を介して連結することで軸方向に分割可能に形成されている。具体的には、シールドフレーム２は、前胴３、中胴４、後胴５の３つの分割フレーム３、４、５に分割されており、前胴３と中胴４とがフランジ継手６、７により連結され、中胴４と後胴５とが中折れジャッキ８で屈曲自在に連結されている。
【００１８】
前胴３は前後方向に延びる筒状に形成されており、前部にカッタ室９を区画するための隔壁１０を有する。隔壁１０には、カッタ室９内の掘削土を排出するためのスクリューコンベア１１が設けられると共に、支持フレーム１２を介してカッタ１３が枢支されている。支持フレーム１２には、カッタ１３を駆動するための駆動モータ１４が複数取り付けられている。
【００１９】
中胴４と後胴５は、前胴３とほぼ同径の筒状に形成されている。中胴４には、後述するフランジ継手７の後方に中折れジャッキ８を支持する受フランジ１５が設けられている。図６に示すように、受フランジ１５は、正面視略矩形状に形成されており、中胴４の内周から径方向内方に延びて設けられている。
【００２０】
図１に示すように、後胴５には、推進力を得るためのシールドジャッキ１６や、エレクタ１７等が設けられており、セグメント１８を組み立てるための作業空間が形成されている。
【００２１】
また、フランジ継手６、７は、前胴３の後端と中胴４の前端とに設けられており、互いに脱着可能に接合されるようになっている。図２に示すように、フランジ継手６、７は、それぞれ前胴３、中胴４に外周端を溶接等により一体に設けられており、前胴３又は中胴４から径方向内方へ延びている。これらフランジ継手６、７の合せ面には、互いに重なり合ったときに噛み合うはめあい部（インロー部）１９が形成されている。
【００２２】
図３及び図４に示すように、はめあい部１９は、前胴３側のフランジ継手６の内周側に形成された肉厚の段部２０と、中胴４側のフランジ継手７の内周側に形成された肉薄の段部２１とからなり、これら段部２０、２１が係合して構成されている。これら段部２０、２１は、それぞれフランジ継手６、７の内周に沿って略リング状に形成されており、肉厚の段部２０は突状リング部２２を、肉薄の段部２１は凹状リング部２３をそれぞれ形成している。そして、はめあい部１９は、互いに噛み合うことでフランジ継手６、７に作用する径方向の荷重を受けるようになっていると共に、組立時の位置決めも正確に行えるようになっている。はめあい部１９の稜角は、それぞれ面取りされており、微小な寸法誤差を吸収しつつ重ね合わされる面で安定して荷重を受けるようになっている。
【００２３】
また、はめあい部１９の外周には、シール材たる止水シール（Ｏリング）２４が設けられており、はめあい部１９の外周を全周に渡って水密に塞いでいる。
【００２４】
フランジ継手６、７同士の締結は、複数のボルト２５によってなされる。具体的には、フランジ継手６、７同士は、はめあい部１９の径方向外側でかつ止水シール２４の径方向内側の位置で締結されており、はめあい部１９と止水シール２４とをバランス良く締め付けるようになっている。重なり合うフランジ継手６、７同士は、外周を水密溶接されており、フランジ継手６、７間への浸水を確実に防ぐようになっている。水密溶接は、グラインダ（図示せず）で容易に剥ぎ取れる程度の薄い溶接となっている。
【００２５】
フランジ継手６、７は、それぞれリブ２６、２７を介して隔壁１０等の固定系に支持されている。具体的には、図２及び図５に示すように、前胴３に設けられた隔壁１０とフランジ継手６との間には、前胴３の内周に沿って複数の第１リブ２６が設けられており、隔壁１０とフランジ継手６とが第１リブ２６を介して一体に連結されている。これにより、隔壁１０とフランジ継手６とが第１リブを介して互いに支え合うようになっている。図２及び図６に示すように、中胴４に設けられた受フランジ１５とフランジ継手７との間には第２リブ２７が設けられており、受フランジ１５とフランジ継手７とが第２リブ２７で一体に連結されている。これにより、受フランジ１５とフランジ継手７とが第２リブ２７を介して互いに支え合うようになっている。
【００２６】
また、図１及び図５に示すように、フランジ継手６、７は、内周下部の一部をはめあい部１９ごと切り欠いて形成されており、カッタ室９の下部に接続される排土用スクリューコンベア１１をかわすようになっている。ただし、フランジ継手６、７の切欠２８は止水シール２４には掛からない程度の大きさに形成されており、止水シール２４のシール性を損なわないようになっている。
【００２７】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２８】
図１に示すシールド掘進機１を掘進させると、カッタ１３や隔壁１０に作用する前面荷重は前胴３及び第１リブ２６を介してフランジ継手６、７に伝わる。このとき、シールド掘進機１は常に土圧等の外力を受けており、姿勢制御しながら掘進するため、必ずしも進行方向に向いているとは限らない。このため、フランジ継手６、７に作用する前面荷重には、軸方向の成分の他に径方向の成分もある。この前面荷重の径方向の成分は、重なり合うフランジ継手６、７同士をずれ動かす力として作用するが、フランジ継手６、７ははめあい部１９で互いに噛み合っているため径方向にずれ動くことはなく、前面荷重の径方向の成分もはめあい部１９で受けて中胴４に伝えることができる。このため、フランジ継手６、７同士を締結するボルト２５や、フランジ継手６、７の外周の溶接で力を受ける必要はなく、ボルト２５の数をフランジ継手６、７同士の締結と位置合わせとに必要な最小限度に抑えることができ、フランジ継手６、７の外周の溶接も止水を目的とする極めて薄いものにできる。また、万一この溶接が剥がれ、フランジ継手６、７間に浸水しても止水シール２４が全周に渡って止水するため、止水シール２４の内周側まで浸水することはない。
【００２９】
シールド掘進機１が到達立坑（図示せず）等まで掘進したら、シールド掘進機１の回収作業を始める。まず、掘進時と同様の手順でセグメント１８を順次組み立てながらシールドジャッキ１６を伸長させ、前胴３をトンネル外に突出させる。この後、前胴３に吊りロープ等の吊り上げ手段（図示せず）を取り付け、前胴３を支持しながら中胴４から分離させる。
【００３０】
前胴３と中胴４との分離作業は、フランジ継手６、７の外周に施された水密溶接を剥がし、フランジ継手６、７を締結しているボルト２５を取り外すことで行う。このとき、水密溶接は極めて薄く形成されているため、火器を用いてガス切断する必要はなく、グラインダで容易に剥ぎ取ることができる。ボルト２５は、位置決めと締め付けとに必要最小限度の本数に抑えられているため、比較的短時間で容易に取り外すことができる。
【００３１】
このようにして前胴３が中胴４から分離されたら、前胴３をカッタ１３やその駆動モータ１４ごと吊り上げて回収する。溶接部はグラインダで剥ぎ取っており、フランジ継手６、７周りにほとんど残っていないため、前胴３をそのまま他の中胴４に取り付けて再利用することができる。このとき、はめあい部１９が噛み合うことでフランジ継手６、７同士の位置決めが正確になされるため、前胴３と前胴３に設けられた機器とを短時間で容易に再利用することができる。フランジ継手６を他の中胴４のフランジ継手７に締結したのちは、フランジ継手６、７同士の外周に再び水密溶接を施すとよい。
【００３２】
このように、分割フレーム３、４同士を連結するフランジ継手６、７の合せ面にはめあい部１９を形成し、その外周に止水シール２４を設けたため、フランジ継手６、７同士を締結するボルト２５の数を締結及び位置合わせに必要な最小限度に抑えることができると共に、フランジ継手６、７の外周の溶接を止水目的の薄いものにでき、シールド掘進機１を容易かつ短時間で回収できる。また、火器を用いなくてもールド掘進機１を解体できる。そして、分割フレーム３、４同士を連結するときには、フランジ継手６、７が互いに噛み合うことで正確に位置決めすることができ、容易かつ短時間でシールド掘進機１を組み立てることができる。
【００３３】
はめあい部１９は、一方のフランジ継手６の内周側に形成された肉厚の段部２０と、他方のフランジ継手７の内周側に形成された肉薄の段部２１とからなり、これら段部２０、２１が係合して構成されるものとしたため、フランジ継手６、７にはめあい部１９を容易かつ安価に形成することができる。
【００３４】
また、はめあい部１９は、一方のフランジ継手６に形成された突状リング部２２と、他方のフランジ継手７に形成され突状リング部２２に係合する凹状リング部２３からなるものとしたため、フランジ継手６、７に作用する径方向の荷重が上下左右いずれの方向に作用するものであっても安定して受けることができる。
【００３５】
フランジ継手６、７同士は、はめあい部１９の径方向外側でかつ止水シール２４の径方向内側の位置でボルト２５により締結されるものとしたため、簡単な構造ではめあい部１９と止水シール２４とをバランス良く締め付けることができる。
【００３６】
シールドフレーム２は、前胴３、中胴４、後胴５の３つの分割フレーム３、４、５に分割され、前胴３と中胴４とがフランジ継手６、７により連結され、中胴４と後胴５とが中折れジャッキ８で屈曲自在に連結されるものとしたため、前胴３の軸方向の長さを短く抑えることができ、作業スペースが限られる到達立坑内等から利用価値の高いカッタ１３とその駆動モータ１４とを効率よく回収できる。
【００３７】
前胴３のカッタ室９を区画する隔壁１０と、前胴３の後端に設けられたフランジ継手６との間に、その前胴３の内周に沿って複数の第１リブ２６が設けられ、隔壁１０とフランジ継手６とが第１リブ２６を介して一体に連結されるため、隔壁１０とフランジ継手６とが第１リブ２６を介して互いに支え合うことができ、フランジ継手６の強度を簡単な構造で容易に高めることができる。
【００３８】
中胴４には、そのフランジ継手７の後方に中折れジャッキ８を支持する受フランジ１５が設けられ、受フランジ１５とフランジ継手７とが第２リブ２７で一体に連結されるものとしたため、受フランジ１５とフランジ継手７とが第２リブ２７を介して互いに支え合うことができ、フランジ継手７の強度を簡単な構造で容易に高めることができる。
【００３９】
なお、シールドフレーム２は前胴３と中胴４と後胴５とに分割するものとしたがこれに限るものではなく、４つ以上に分割してもよい。中折れしないシールド掘進機（図示せず）の場合は、前胴と後胴との２つに分割してもよい。
【００４０】
また、シールド掘進機１がカッタ１３を回転駆動する駆動モータ１４を有する場合について述べたが、これに限るものではない。シールド掘進機は、カッタ１３を揺動駆動するものであってもよく、油圧シリンダ等の他の駆動装置（図示せず）を有するものであってもよい。
【００４１】
シールド掘進機１の断面形状は円形に限るものではなく、矩形であってもよく、他の形状であってもよい。
【００４２】
また、はめあい部１９は略リング状に形成するものとしたが、フランジ継手同士が噛み合えば他の形状であってもよく、単なる凹凸であってもよい。この場合、はめあい部１９を周方向にも凹凸を有するものとし、フランジ継手に作用する捩り方向の荷重も受けるように形成してもよい。
【００４３】
前胴３側のフランジ継手６に肉厚の段部２０を形成し、中胴４側のフランジ継手７に肉薄の段部２１を形成するものとしたが、逆に前胴３側のフランジ継手に肉薄の段部２１を形成し、中胴４側のフランジ継手に肉厚の段部２０を形成してもよい。
【００４４】
図７に示すように、はめあい部３０は、一方のフランジ継手３１に形成された錐リング３２と、他方のフランジ継手３３に形成され錐リング３２に係合する逆錐リング３４とからなるものであってもよい。具体的には、錐リング３２は、中胴４側のフランジ継手３１に形成されており、フランジ継手３１の内周側を前胴３側にテーパ状に折り曲げて形成されている。逆錐リング３４は、前胴３側のフランジ継手３３に形成されており、フランジ継手の内周側を前胴３内に入れるように折り曲げて形成されている。すなわち、錐リング３２と逆錐リング３４は、それぞれフランジ継手３１、３３の内周端を同一の軸方向に屈曲させて形成されている。
【００４５】
このようにはめあい部３０を構成すると、フランジ継手３１、３３同士を締結するボルト２５の数を締結、位置合わせ及び作用荷重を受けるための必要最小限度に抑えることができると共に、フランジ継手３１、３３の外周の溶接（図示せず）を止水のみを目的とする薄いものにでき、シールド掘進機３５を容易かつ短時間で回収できる。また、フランジ継手３１、３３を屈曲させるだけであるため、はめあい部３０を容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すシールド掘進機の側面断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図２の要部拡大図である。
【図４】分割したシールド掘進機の要部拡大図である。
【図５】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図６】図１のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図７】他の実施の形態を示すシールド掘進機の要部拡大側面断面図である。
【図８】シールド掘進機を分割回収している状態を示す概略説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  シールド掘進機
２  シールドフレーム
３  分割フレーム（前胴）
４  分割フレーム（中胴）
５  分割フレーム（後胴）
６  フランジ継手
７  フランジ継手
８  中折れジャッキ
９  カッタ室
１０  隔壁
１５  受フランジ
１９  はめあい部（インロー部）
２０  肉厚の段部
２１  肉薄の段部
２２  突状リング部
２３  凹状リング部
２４  止水シール（Ｏリング）
２５  ボルト
２６  第１リブ（リブ）
２７  第２リブ（リブ）
３０  はめあい部（インロー部）
３１  フランジ継手
３２  錐リング
３３  フランジ継手
３４  逆錐リング
【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】
2005273198.tif 000009
【図８】
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