(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
推進管の内部に配置された掘進機に設けたカッターヘッドによって地山を掘削しつつ推進管及び掘進機を推進し、その後、推進管の内部を通して掘進機を引き戻して地山に推進管を埋設する推進装置であって、地山を推進管の外径と略等しいか僅かに大きい径で掘削する掘削部材と、前記掘削部材を取り付けるサドルと、カッターヘッドの所定部位に形成され前記サドルを推進方向上流側に移動不能に且つ推進方向下流側に移動可能に取り付ける取付座と、前記サドルを前記取付座に対し制御された摩擦力を持って取り付けるボルトと、先頭に配置された推進管の内部に形成され取付座に取り付けられたサドルと当接する当接部材とを有し、掘削部材を取り付けたサドルをカッターヘッドの取付座に取り付け、掘進機を引き戻す際に当接部材がサドルと当接して該サドルを取付座から離脱させるように構成したことを特徴とする推進装置。
【請求項２】
前記サドルが推進方向に沿って形成され且つ端部が開放された長穴を形成した取付部材を有し、且つ前記取付座が前記取付部材を取り付ける取付面及び前記取付面の推進方向上流側に形成されサドルの一部と接触する接触面を有し、前記取付部材に形成された長穴を利用してサドルをカッターヘッドの取付座に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載した推進装置。
【請求項３】
前記取付座が前記取付部材を取り付ける取付面及び前記取付面の推進方向上流側に形成されサドルの一部と当接する当接面を有し、予め設定された剪断強度を有する剪断部材を用いてサドルを取付座に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載した推進装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、推進管を推進する際に有利な推進装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
先頭に配置した掘進機によって地山を掘削しつつ該掘進機に推進管を後続させる所謂セミシールド工法を採用して地中に下水道管路に代表される管路を敷設するような場合、予め予定敷設線上の二か所に立坑を構築しておき、一方の立坑を発進立坑，他方の立坑を到着立坑として夫々必要な設備（例えば発進立坑には元押装置や排泥機構等の設備）を設置し、この発進立坑から到着立坑に向けて掘進機及び推進管を推進し、掘進機が到着立坑に到達したとき、該掘進機を撤去することで発進立坑と到着立坑との間に推進管を埋設して目的の管路を敷設するのが一般的である。
【０００３】
一方、道路下や河川の土手を横断するトンネルを構築する場合、目的のトンネルの壁面に沿って複数の鋼管（パイプ）を敷設して地盤を支持させた状態で、パイプの内側の地山を土木機械によってくり抜く所謂パイプルーフ工法を採用することがある。パイプルーフ工法を実施する場合、推進工事は仮設工事であり、全体工事工程の中で到着立坑のない状態で施工した方が合理的な場合がある。また到着立坑が構築出来ないような場合もある。
【０００４】
このため、掘進機をパイプルーフを構成する先頭の推進管の内部に配置すると共に推力を伝達し得るように一体化しておき、前記推進管に推力を付与して推進した後、該推進管に新たな推進管を接続して推進し、この作業を繰り返して先頭の推進管が到着側に到達したとき、該推進管と掘進機との一体化を解除して掘進機を発進側へ引き戻し、引き戻した掘進機を使用して新たなパイプを推進することが行なわれている。また上記工法では、到着側に到達した掘進機を別の経路を経て発進側に移送する必要がないので作業性が良く合理的である。
【０００５】
上記の如く、先頭の推進管の内部に掘進機を配置しておき、推進距離が予め設定された長さに達したとき、推進管の内部を通って掘進機を引き戻すことで、地山に推進管を敷設する工法はパイプルーフの構築のみに限定されず、鑿井作業及び到着立坑を構築することなく管路を敷設する作業等に応用することが出来る。
【０００６】
上記各工法に於いて、推進管の推進中に推進方向が予定の方向からズレたような場合、推進方向を予定方向に一致或いは接近するような制御が行なわれる。この制御は、推進方向を修正するように掘進機を屈折させ、これに伴って先頭の推進管を後続する推進管に対して屈折させて推進することで行なわれる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、先頭の推進管の内部に掘進機を配置し、この掘進機によって地山を掘削しつつ推進する推進工法では、推進方向の制御を掘進機及び推進管の屈折によって行なっている。この場合、地山が土砂層であれば掘進機による地山の掘削径と推進管の外径が略等しくとも推進管の屈折を許容して推進方向を制御することが出来るが、地山が岩盤層である場合、掘削径と推進管の外径が略等しいと推進管の屈折が許容されず推進方向を制御することが出来ないという問題が生じる。また管路が直線とならずに蛇行したような場合、地山と推進管との間にセリが発生して推力が上昇するという問題が生じる。特に、地山が岩盤層の場合、セリによる推力の上昇が顕著に現れる。
【０００８】
このため、地山が岩盤層である場合には、掘進機による掘削径を推進管の外径よりも大きくして推進管の屈折を許容し得るようにすると共にセリを防止する必要がある。
【０００９】
反対に推進管の内部を通して掘進機を引き戻すには、掘進機の外径は推進管の内径よりも充分に小さくなければならない。このように、掘進機の外径寸法には、相反する要求がなされるという問題が生じている。尚、この問題は地山が岩盤層であることに限定されるものではなく、程度の差はあっても全ての土質に対して共通の問題である。
【００１０】
本件出願人は、上記問題を解決するために幾つかの提案をしているが、更に簡単で、且つ確実な装置が要求されているのが実情である。
【００１１】
本発明の目的は、地山が岩盤層であっても、推進管の外径よりも大きい径で掘削することが出来、且つ掘進機を引き戻す際には容易に掘進機の外径を推進管の内径よりも小さくすることが出来る推進装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る推進装置は、推進管の内部に配置された掘進機に設けたカッターヘッドによって地山を掘削しつつ推進管及び掘進機を推進し、その後、推進管の内部を通して掘進機を引き戻して地山に推進管を埋設する推進装置であって、地山を推進管の外径と略等しいか僅かに大きい径で掘削する掘削部材と、前記掘削部材を取り付けるサドルと、カッターヘッドの所定部位に形成され前記サドルを推進方向上流側に移動不能に且つ推進方向下流側に移動可能に取り付ける取付座と、前記サドルを前記取付座に対し制御された摩擦力を持って取り付けるボルトと、先頭に配置された推進管の内部に形成され取付座に取り付けられたサドルと当接する当接部材とを有し、掘削部材を取り付けたサドルをカッターヘッドの取付座に取り付け、掘進機を引き戻す際に当接部材がサドルと当接して該サドルを取付座から離脱させるように構成したものである。
【００１３】
上記推進装置では、地山を推進管の外径と略等しいか或いは僅かに大きい径で掘削する掘削部材をサドルに取り付け、該サドルをカッターヘッドの取付座に対し、推進方向上流側へ移動不能に、推進方向下流側へ移動可能に取り付けて構成されるので、掘進機及び推進管を推進している間、サドルに対して推進とは反対方向（推進方向上流側）への力が作用しても、該サドルは移動することがなく、掘削部材によって地山を掘削することが出来る。
【００１４】
また推進管を推進した後、掘進機を引き戻す際には、サドルがカッターヘッドの取付座に対し、推進方向下流側へ移動可能に取り付けられるので、掘進機の引き戻しに伴って推進管の内部に形成された当接部材がサドルと当接して該サドルの推進方向上流側への移動を阻止し、これにより、サドルが掘進機に対して相対的に推進方向下流側へ移動してカッターヘッドの取付座から離脱する。
【００１５】
従って、掘削部材を取り付けたサドルをカッターヘッドの取付座に取り付けたとき、掘削部材によって地山を推進管の外径よりも僅かに大きい径（推進管の屈折を許容して推進方向を制御し得る径）で掘削し得るように構成すると共に、取付座からサドルを取り外したとき、カッターヘッドの径が推進管の内径よりも小さくなるように構成しておくことによって、推進管の内部に配置した掘進機によって地山を掘削しつつ、推進管に推力を付与することで、地山に推進管の外径よりも僅かに大きい径で掘削して推進することが出来る。
【００１６】
即ち、推進管の外径よりも僅かに大きい径で掘削することで、岩盤層からなる地山であっても推進管を推進することが出来、且つ推進中に方向がズレた場合であっても、掘進機，推進管を屈折させて推進方向を制御することが出来る。従って、掘削部材が地山を掘削する際の、推進管の外径よりも僅かに大きい径とは、推進方向を制御する際に必要な推進管の屈折を充分に許容し得る寸法であり、且つセリを防止して該セリに伴う推力が上昇することのない寸法であることが必要である。
【００１７】
また掘進機を推進方向上流側へ引き戻したとき、該掘進機と共にサドルが引き戻され、推進管の内部に形成された当接部材と当接して移動が阻止され、引き続く掘進機の引き戻しにより相対的に推進方向下流側へ移動し、この移動によってサドルが取付座から離脱し、カッターヘッドは推進管の内部を通過し得る寸法となる。従って、掘進機を推進管の内部を通して引き戻すことが出来る。
【００１８】
取付座から離脱したサドル，掘削部材は埋設された推進管の先端部分に残置される。尚、掘削部材としては、地山を良好な状態で掘削し得る部材であれば良く、特に構成を限定するものではない。例えば、掘削部材として、表面に高い硬度を持った複数の突起を形成したローラカッターや、外周が軸方向に交互に形成された凸条と凹溝からなるディスクカッター、或いは高い硬度を持った切刃によって切削するビット等があり、これらの中から選択した１種或いは複数種を用いることが可能である。またカッターヘッドから離脱し得る掘削部材の数は特に限定するものではなく、最も外周に設けた掘削部材、或いは更に内周側に設けた掘削部材を含む複数の掘削部材を離脱し得るように構成することが可能である。
【００１９】
上記推進装置に於いて、サドルが推進方向に沿って形成され且つ端部が開放された長穴を形成した取付部材を有し、且つ前記取付座が前記取付部材を取り付ける取付面及び前記取付面の推進方向上流側に形成されサドルの一部と接触する接触面を有し、前記取付部材に形成された長穴を利用してサドルをカッターヘッドの取付座に取り付けて構成され、又は取付座が前記取付部材を取り付ける取付面及び前記取付面の推進方向上流側に形成されサドルの一部と当接する当接面を有し、予め設定された剪断強度を有する剪断部材を用いてサドルを取付座に取り付けて構成されることが好ましい。
【００２０】
推進装置を上記の如く構成することによって、掘進機を引き戻す際にはサドルが円滑に取付座から離脱し、推進中或いは待機中はサドルが取付座から離脱することなく、取付位置を維持することが出来る。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、上記推進装置の好ましい実施形態について図を用いて説明する。図１は推進装置の構成を説明する断面図である。図２はカッターヘッドの構成を説明すると共に推進管との関係を説明する図である。図３は取付座に取り付けたサドルと当接部材との関係を説明する図である。図４は推進装置を推進する際の全体構成を説明する図である。図５は掘進機を引き戻す際の装置の構成を説明する図である。
【００２２】
本実施例に係る推進装置は、推進管Ａの内部に配置した掘進機Ｂによって地山を掘削しつつ、図４に示す発進坑Ｄに設置した元押装置Ｃから付与されて推力に応じて推進され、推進管Ａの推進長が予め設定された長さに達したとき、掘進機Ｂを推進管Ａの内部を通して発進坑Ｄに引き戻すことで、推進管Ａを地山に埋設し得るように構成したものである。
【００２３】
特に、地山を推進管Ａの外径よりも僅かに大きい径で掘削することで、地山が岩盤層によって構成されている場合であっても、推進管Ａの外径と地山との間に空隙を形成して円滑な推進と円滑な方向制御を行なうことが可能であり、且つ推進管Ａの内部を通して掘進機Ｂを引き戻す際には、推進管Ａの外径よりも大きい径で地山を掘削する掘削部材を掘進機Ｂから離脱させることで、該掘進機Ｂの径を推進管Ａの内径よりも小さくすることが可能である。
【００２４】
上記推進装置では到着坑を必要とせずに推進管を埋設することが可能であり、例えばパイプルーフを構築する場合のように発進側から到着側に向けて複数のパイプを推進する際に採用して有利であり、また地盤を改良する場合のように一つの立坑から放射状に複数のパイプを埋設して地下水を汲み上げるような井戸を構築する際に採用して有利である。
【００２５】
推進装置の構成について図１〜図３により具体的に説明する。推進装置は、推進管Ａの先端部分と、該先端部分の内部に配置された掘進機Ｂとによって構成されており、発進坑Ｄに設置した元押装置Ｃ（図４参照）によって推進管Ａ，掘進機Ｂを推進し、この過程で掘進機Ｂによって地山を掘削すると共に掘削した土砂を外部に排出するものである。そして所定長の推進が終了した後、掘進機Ｂを発進坑Ｄ側に引き戻すことによって推進管Ａを地中に残置することで該推進管Ａを敷設し得るように構成されている。
【００２６】
推進管Ａは、先頭（図１に於ける左側、以後、「先端側」或いは「推進方向下流側」ということもある）に配置した先頭パイプ10と、該先頭パイプ10に後続させた本体パイプ11とを有して構成されている。前記先頭パイプ10と本体パイプ11とは互いに屈折可能に接続されており、後述する掘進機Ｂの屈折に伴って屈折し得るように構成されている。
【００２７】
先頭パイプ10は掘進機Ｂを構成するカッターヘッド21とシールド本体22の長さに対応して予め設定された長さを有しており、後端側が本体パイプ11の先端と嵌合して屈折し得るように構成されている。そして掘進機Ｂ（シールド本体22とテールシールド23）が屈折したとき、この掘進機Ｂに駆動されて屈折することで、推進方向を制御し得るように構成されている。
【００２８】
先頭パイプ10の先端部には、周方向に予め設定された幅を持ち且つ長手方向（軸心方向）に予め設定された長さを持つ切欠部10ａが形成されている。この切欠部10ａは、推進管Ａを推進した後、掘進機Ｂを発進坑Ｄ側へ引き戻す際にカッターヘッド21の突起部21ａを通過させる機能を有するものであり、該突起部21ａが容易に通過し得る幅と長さとを持って形成されている。尚、前記切欠部10ａは必ずしも必須ではない。しかし、以下切欠部10ａを有するものとして説明する。
【００２９】
先頭パイプ10の先端部であって切欠部10ａを除く周の内面には、予め設定された内径と長さを有し、且つ一部が切欠部10ａと略等しい寸法を持って切り欠かれた円弧状の支持部材12が配置され、切り欠かれた部分を先頭パイプ10の切欠部10ａと一致させて溶接等の手段で固着されている。支持部材12は掘進機Ｂのシールド本体22の外周を嵌合して支持する機能と、シールド本体22から推力を伝達される機能と、シールド本体22の先端部分と共同して削土室24を形成する機能とを有するものである。
【００３０】
このため、支持部材12には、先端側に先頭パイプ10の先端部から後方に向かって径が小さくなるテーパ部12ａが形成されており、このテーパ部12ａに引き続いてシールド本体22の先端部分に形成されたテーパ部22ａが配置され、両テーパ部12ａ，22ａによって削土室24が形成されている。また支持部材12にはインロー状の段部12ｂが形成されており、該段部12ｂにシールド本体22の外周面に形成した段部22ｂが当接することでシールド本体22に作用する推力を先頭パイプ10に伝達し得るように構成されている。更に、支持部材12の後端側（図１に於ける右側、以後、「後方」或いは「推進方向上流側」ということもある）にはテーパ部12ｃが形成されており、掘進機Ｂを引き戻す際にシールド本体22がテーパ部12ｃに沿って移動して先頭パイプ10の内面に接触し得るように構成されている。
【００３１】
また支持部材12のテーパ部12ａであって予め設定された位置には、後述するカッターヘッド21に取り付けたサドル34と当接して移動を規制する当接部材15が形成されている。当接部材15の支持部材12に於ける位置は特に限定するものではなく、カッターヘッド21に於ける突起部21ａと取付座21ｃとの位置関係に対応するものである。
【００３２】
本実施例に於いて、当接部材15は、支持部材12に於ける先頭パイプ10に形成された切欠部10ａの中心から時計方向に約１４５度の位置に形成されている。しかし、当接部材15を全周にわたって形成しておくことで、掘進機Ｂを引き戻す際に位置合わせを不要とすることが可能である。
【００３３】
本体パイプ11は推進管Ａの本体部分を構成するものであり、先端部分が先頭パイプ10に嵌合して屈折可能に接続され、且つ後端部分には目的の推進長に応じて新たな推進管Ａを溶接等の手段によって接続して所望の長さになるように構成される。従って、本体パイプ11は長尺の１本のパイプとして形成され、後端に元押装置Ｃが当接して推力が付与される。
【００３４】
本体パイプ11の先端であって内周面の所定位置には複数の支持部11ａ，11ｂが形成されている。この支持部11ａ，11ｂは本体パイプ11の内周面を複数に分割した位置に配置されており、下側に高さの高い支持部11ａが形成され、上側に高さ低い支持部11ｂが形成されている。
【００３５】
本体パイプ11の内周面であって掘進機Ｂを構成するテールシールド23の後端部と対応する位置には、複数の推力伝達部材13が形成されている。この推力伝達部材13は、元押装置Ｃによって本体パイプ11の後端に付与された推力を掘進機Ｂに伝達する機能を有するものであり、本体パイプ11の内周面の固着された反力受け部材13ａと、反力受け部材13ａに取り付けられたプレッシャーロッド13ｂと、テールシールド23に設けたブラケット13ｃとによって構成され、プレッシャーロッド13ｂをブラケット13ｃに連結することで、本体パイプ11とテールシールド23を一体化させ、これにより、掘進機Ｂに推力を伝達し得るように構成されている。
【００３６】
掘進機Ｂは、先頭に配置されて地山を掘削するカッターヘッド21と、カッターヘッド21を回転可能に支持するシールド本体22と、ジャッキ25を介してシールド本体22と屈折可能に接続されたテールシールド23とを有して構成されており、カッターヘッド21を先頭パイプ10の先端よりも更に先端側に突出させて配置すると共に、シールド本体22とテールシールド23は夫々先頭パイプ10，本体パイプ11の先端側の内部に配置されている。
【００３７】
シールド本体22は先端部分が先頭パイプ10に形成された支持部材12に嵌合されると共に段部22ｂが支持部材12の段部12ｂと係合して配置されている。即ち、シールド本体22は外径が推進管Ａの内径よりも充分に小さい円形に形成され、先端部分を支持部材12に嵌合させて支持したとき、シールド本体22の軸心22ｃは先頭パイプ10の軸心と一致し得るように構成されている。
【００３８】
シールド本体22は段部22ｂよりも先端側に配置されたシヤーピン14を介して支持部材12と連結されている。従って、シールド本体22に推力が作用しているとき、該推力は段部22ｂ，12ｂの当接によって先頭パイプ10に伝達される。またシールド本体22に引き戻し力が作用したとき、この力はシヤーピン14を介して先頭パイプ10に伝達される。このため、既に推進された推進管Ａの距離が大きく、引き戻し力に対する推進管Ａの抵抗が大きい場合、シヤーピン14が剪断されて掘進機Ｂが引き戻される。また推進された推進管Ａの距離が小さく、引き戻し力に対する抵抗が小さい場合、掘進機Ｂと推進管Ａが一体的に引き戻されることになるが発進坑Ｄの入口で推進管Ａの端部を固定しておくことで、シヤーピン14を剪断することも可能である。
【００３９】
更に、推力伝達部材13を組み付けた状態で推進管Ａを引き戻したとき、推進管Ａと掘進機Ｂは一体となって引き戻される。このとき、シヤーピン14は掘進機Ｂの前方部分の外周抵抗分しか作用しないので、剪断されることがなく、掘進機Ｂの前方側も含めて全体が一体となって引き戻すことが可能となる。このことは、推進中に埋設障害物等により推進不能となり、推進管Ａ，掘進機Ｂの全部を発進坑Ｄに引き戻す際に有利である。
【００４０】
シールド本体22は隔壁26によって削土室24と機内室27とに分割されている。隔壁26にはカッターヘッド21の軸が支持されると共に、機内室27側にカッターヘッド21を駆動するモータ，減速機，変速機を含む駆動装置28が取り付けられている。また隔壁26の機内室27側であって該隔壁26から所定距離離隔した位置には支持壁29が設けられており、該支持壁29にジャッキ25の一方の端部が固定されている。
【００４１】
シールド本体22の隔壁26よりも先端側に削土室24が形成されている。この削土室24は、シールド本体22の先端側の周壁と、先頭パイプ10の先端に設けた支持部材12の内周面とによって形成され、隔壁26に接近した側の径が小さく、カッターヘッド21に接近するに従って径が大きくなるテーパ状に形成されている。
【００４２】
支持部材12は、先頭パイプ10に形成された切欠部10ａを除く部位に対応させた円弧状に形成されている。このため、シールド本体22の外周部であって先頭パイプ10の切欠部10ａに対応する部分にはカバーが取り付けられており、従って、削土室24は前記カバー及び支持部材12によって、先端側から隔壁26側に向けて径が小さくなるテーパ状に形成される。
【００４３】
テールシールド23は、シールド本体22の外形形状と同一の形状を持って形成されており、内部に機内室27が形成されている。テールシールド23の外周面であって本体パイプ11の内周面に形成された支持部11ａ，11ｂと対向する位置には夫々支持部11ａ，11ｂと接触して摺動する摺動部材23ａ，23ｂが設けられている。摺動部材23ａは支持部11ａと接触するものであり高さが低く、また摺動部材23ｂは支持部11ｂと接触するものであり高さが高く形成されている。そしてテールシールド23が支持部11ａ，11ｂと摺動部材23ａ，23ｂとの接触によって支持されたとき、テールシールド23の軸心23ｃは本体パイプ11の軸心と一致し得るように構成されている。
【００４４】
カッターヘッド21は駆動装置28に駆動されて同心回転或いは偏心回転し、この回転と同時に付与される推力によって地山を掘削するものである。カッターヘッド21が同心回転するか、偏心回転するかは特に限定するものではない。本実施例では、カッターヘッド21はシールド本体22の軸心22ｃに対し所定の偏心量を持って偏心回転し得るように構成されている。
【００４５】
カッターヘッド21は、岩盤層からなる地山を掘削し得るように複数のローラカッター30とスクレーパー31とを有しており、且つ掘削された礫を破砕するコーンロータ32が設けられている。特に、岩盤層を掘削する場合、カッターヘッド21による掘削径は推進管Ａの外径よりも僅かに大きい（オーバービット）のが一般的である。従ってカッターヘッド21の最も外周部に配置されたローラカッター33の外周径は先頭パイプ10の外径よりも大きく設定されている。
【００４６】
このため、カッターヘッド21は、先頭パイプ10に設けた支持部材12の内径よりも小さい径を持った本体部21ｂと、本体部21ｂから一方側へ突出した突起部21ａとを有して構成されている。突起部21ａは先頭パイプ10に形成した切欠部10ａの幅よりも小さく形成されており、軸心から最も離隔した位置までの距離がオーバービットを含む掘削径と略等しく形成されている。
【００４７】
本実施例に於いて、カッターヘッド21の突起部21ａに配置したローラカッター30、及び本体部21ｂに形成した取付座21ｃに対しサドル34を介して取り付けられたローラカッター33が、推進管Ａの外径よりも大きい径で地山を掘削し得るように、カッターヘッド21の最外周に配置されている。
【００４８】
特に、ローラカッター33は掘削部材を構成するものであり、図３に示すように、サドル34に回転可能に取り付けられると共に、サドル34がカッターヘッド21に形成した取付座21ｃに着脱可能に取り付けられている。尚、前述したように、掘削部材としては、ローラカッター33にのみ限定するものではなく、サドル34に回転可能に取り付けられる図示しないディスクカッターやサドル34に固着される図示しないビット等を選択的に用いることが可能である。
【００４９】
取付座21ｃはカッターヘッド21の本体部21ｂであって突起部21ａに対して時計方向に約１４５度の方向に形成され、水平片21ｄと、該水平片21ｄの後端側に設けた起立片21ｅと、からなるＬ字状に形成されており、水平片21ｄの先端側に該先端側が開放された長穴21ｆが形成され、起立片21ｅ側にはタップ穴21ｇが形成されている。特に、起立片21ｅの突起部分であっても本体部21ｂと略等しい周上に配置される。即ち、取付座21ｃはカッターヘッド21の本体部21ｂの径を大きくするものではない。
【００５０】
サドル34は、ローラカッター33を回転可能に支持するブラケット34ａと、ブラケット34ａを溶接等の手段で固着すると共に取付座21ｃの水平片21ｄに取り付けられるプレート34ｂと、ブラケット34ａの後端側に突出して形成され先頭パイプ10の支持部材12に設けた当接部材15と当接する当接片34ｃと、を有して構成されている。
【００５１】
ブラケット34ａの後端側の端部は取付座21ｃの起立片21ｅと当接しており、これにより、ローラカッター33の推進方向上流側である後端側への移動が拘束される。またプレート34ｂは取付座21ｃの水平片21ｄと対向して配置されると共に該水平片21ｄに着脱可能に取り付けられる。即ち、プレート34ｂには、水平片21ｄの先端側に形成した長穴21ｆに対応する位置にタップ穴34ｄが形成され、水平片21ｄの後端側に形成したタップ穴21ｇに対応する位置に長穴34ｅが形成されている。更に、当接片34ｃはブラケット34ａの後端側から突出して形成され、当接部材15と当接したときに作用する力に充分に耐え得る強度を有している。
【００５２】
上記の如く構成されたサドル34は、プレート34ｂを取付座21ｃの水平片21ｄに接触させると共にブラケット34ａの後端側を取付座21ｃの起立片21ｅに当接させ、この状態で、複数のボルト35を座金35ａを介して取付座21ｃに形成した長穴21ｆに挿通してプレート34ｂに形成したタップ穴34ｄに螺合すると共にプレート34ｂに形成した長穴34に挿通して取付座21ｃに形成したタップ穴21ｇに螺合することで、取付座21ｃに取り付けられている。
【００５３】
上記の如くして取付座21ｃに取り付けられたサドル34では、地山を掘削しているとき、ローラカッター33が地山に圧接する際の反力が推進方向上流側への力（図３（ａ）に於ける矢印ａ方向の力）として作用したとき、ブラケット34ａが起立片21ｅに当接して移動が規制され、取付座21ｃに対する取付状態を維持する。またサドル34はボルト35を、取付座21ｃに形成された先端側が開放された長穴21ｆ、プレート34ｂに形成された後端側が開放された長穴34ｅに挿通し、夫々対応する部位に形成されたタップ穴34ｄ，21ｇに螺合しているため、サドル34に推進方向下流側への力（図３（ｂ）に於ける矢印ｂ方向の力）が作用したとき、この力に応じて取付座21ｃから離脱することが可能である。
【００５４】
このため、サドル34が取付座21ｃから離脱する際に必要な力を制御することが必要となる。この制御は、各ボルト35の締め付けトルクを制御することによって座金35ａと長穴21ｆ，34ｅの縁部との摩擦力を制御することで実現することが可能である。
【００５５】
またサドル34のプレート34ｂと取付座21ｃの水平片21ｄとを通して剪断部材となる図示しないシヤーピンを介在させ、且つボルト35に対する締め付けトルクをサドル34が取付座21ｃから脱落しない程度に小さくしておくことで、シヤーピンに設定された剪断力の大きさによって、サドル34が取付座21ｃから離脱する際に必要な力を制御することも可能である。
【００５６】
更に、座金35ａを互いに一致する勾配面を持った一対の部材によって形成し、一方の座金を勾配の低い側を先端側に向けて長穴21ｆ，34ｅに溶接して固着すると共に長穴21ｆ，34ｅと対応する部分を切除しておき、前記座金に対し他方の座金をボルト35に取り付けて勾配面を一致させた状態で締結するようにしても、サドル34が取付座21ｃから離脱する際の力を小さくする方向に制御することが可能である。
【００５７】
上記の如く構成されたカッターヘッド21は、突起部21ａを先頭パイプ10の切欠部10ａに対向させたとき、該カッターヘッド21は先頭パイプ10，支持部材12と切欠部10ａとによって形成される空間の形状と略相似した形状を有するため、掘進機Ｂを前記空間に嵌入させることが可能である。
【００５８】
特に、カッターヘッド21の突起部21ａを先頭パイプ10の切欠部10ａに対向させて掘進機Ｂを引き戻したとき、カッターヘッド21が推進方向上流側（図３（ａ）の矢印ａ方向）に移動し、これに伴ってサドル34に設けた当接片34ｃが支持部材12に固着した当接部材15と当接し、引き続く掘進機Ｂの引き戻しに伴って相対的にサドル34に作用する図３（ｂ）の矢印ｂ方向の力によってサドル34が取付座21ｃから離脱する。
【００５９】
カッターヘッド21に設けたコーンロータ32は、シールド本体22の隔壁26に接近した側の径が大きく、本体部21ｂに接近するのに従って径が小さくなるテーパ状に形成されている。コーンロータ32はカッターヘッド21の軸に対し自由回転し得るように装着され、削土室24を規定するシールド本体22の先端部の内周壁面，支持部材12のテーパ部12ａとの間に礫を挟持したとき、該礫の抵抗によってカッターヘッド21の回転とは無関係に回転し、この回転に伴って礫を破砕する。
【００６０】
削土室24には予め地下水圧に対応した圧力を有し且つ掘削土砂を混合して搬送し得る比重に調整された泥水が供給される。この泥水は機内室27に配置された送泥管36を介して供給され、排泥管37を介して排出される。前記送泥管36，排泥管37は止水バイパス弁38を介して接続されており、推進長の延長に伴って推進管Ａの内部に新たな送泥管36，排泥管37を接続する際にこれらの管36，37と削土室24との導通を遮断し、且つ推進管Ａを推進する際に各管36，37と削土室24とを導通させる。
【００６１】
カッターヘッド21によって地山を掘削したとき、削土室24に於ける掘削土砂は鉛直方向の下方に滞留する。このため、排泥管37は掘進機Ｂの姿勢に関わらず削土室24に於ける鉛直方向下方側に開口することが好ましい。削土室24に於ける送泥管36の開口位置については特に限定するものではないが、該削土室24に於ける鉛直方向の上方側に開口することが好ましい。このように、送泥管36を削土室24の鉛直方向の上方側に開口させると共に排泥管37を下方側に開口させることによって、削土室24に於ける泥水の流れ方向を上方側から下方側とし、掘削した土砂を重力に逆らうことなく下方側から排出することが可能となる。
【００６２】
また機内室27には、推進管Ａを推進する際に掘進機Ｂの推進方向を検出する光学系39が設けられている。
【００６３】
シールド本体22とテールシールド23を接続するジャッキ25は油圧シリンダーによって構成されている。このため、図４に示すように、テールシールド23に後続させて、ジャッキ25を駆動する圧油を発生する油圧ユニット40や、ジャッキ25を駆動制御し、或いは光学系39から発生する信号の授受を行なう制御装置41が設けられ、夫々台車40ａ，41ａに搭載されている。
【００６４】
次に、推進管Ａを推進する際の手順と装置の構成について図４により説明する。図に於いて、発進坑Ｄは、推進管Ａを推進する起点となるものであり、推進管Ａの推進目的や部位、例えばパイプルーフの構築であるか、鑿井であるか等、に応じて地上の場合や立坑の場合がある。
【００６５】
発進坑Ｄには元押装置Ｃが設置されており、該元押装置Ｃのガイドレール50に推進管Ａを載置してジャッキ51を駆動し、これにより押し輪52を推進管Ａの後端に当接させて前進させることで、該推進管Ａに推力を付与し得るように構成されている。
【００６６】
発進坑Ｄの所定位置には、送泥管36を介して泥水を供給すると共に排泥管37を介して排出された泥水を受け入れ、泥水に混合した掘削土砂を分離し、且つ比重や粘度を調整する泥水供給装置53、及び制御装置41と電気的に接続され。掘進機Ｂの内部に配置された機器類や光学系39による掘進機Ｂの推進方向を監視し、推進方向が予定線からズレたとき、ジャッキ25を駆動して方向修正し、或いは泥水供給装置53の駆動を制御するための操作盤54が設置されている。
【００６７】
先ず、ガイドレール50に内部に掘進機Ｂを配置し且つテールシールド23と本体パイプ11を推力伝達部材13によって接続した先頭パイプ10と本体パイプ11からなる単位長さの第１の推進管Ａを搭載し、ジャッキ51を駆動して押し輪52を前進させ、掘進機Ｂのカッターヘッド21を掘削すべき地山に押し当てる。そしてカッターヘッド21を回転させて地山を掘削し、削土室24に泥水を供給しつつ掘進機Ｂ及び第１の推進管Ａを推進する。
【００６８】
このとき、カッターヘッド21に取り付けたローラカッター33は地山に圧接し、反力が図３（ａ）の矢印ａ方向に作用してサドル34は取付座21ｃの起立片21ｅに当接して移動が阻止され、安定した位置を維持する。
【００６９】
第１の推進管Ａの推進が終了した後、押し輪52を引き戻し、ガイドレール50に新たな第２の推進管Ａを搭載して既に推進されている第１の推進管Ａの後端に溶接或いは他の手段で一体化させ、或いは両者の当接部位の止水性を損なわない範囲で可撓性を持って連結し、その後、押し輪52を前進させて既に推進された第１の推進管Ａと第２の推進管Ａを推進する。更に、この操作を繰り返して所定長の推進管Ａを推進することで地中に埋設する。
【００７０】
推進管Ａを推進するに際し、オペレータは操作盤54を常に監視しており、例えば掘進機Ｂの推進方向が予定線からズレたことを認識したとき、ジャッキ25を駆動してシールド本体22とテールシールド23をズレを解消する方向に屈折させると、シールド本体22とテールシールド23との間に発生する屈折により、先頭パイプ10と本体パイプ11が屈折する。この状態を維持して更に推進することで、掘進機Ｂの推進方向を予定線に一致させることが可能である。そして掘進機Ｂが予定線に一致し、或いは一致することを見越したとき、ジャッキ25を再度駆動して元の状態に復帰させて推進する。
【００７１】
上記の如くして地中に所定長の推進管Ａを敷設した後、先頭パイプ10を含む推進管Ａを残置し、掘進機Ｂを発進坑Ｄ側に引き戻す。この操作手順について図５により説明する。
【００７２】
推進管Ａが所定長に推進されたとき、元押装置Ｃでは押し輪52に対する駆動が解除され、該押し輪52は退避位置に移動する。その後、掘進機Ｂのテールシールド23と本体パイプ11を一体化している推力伝達部材13の接続を解除し、該テールシールド23，台車40ａ，41ａにワイヤー55を接続する。このワイヤー55は掘進機Ｂに発進坑Ｄ方向への引き戻し力を伝達するものであり、元押装置Ｃを構成する押し輪52によって駆動しても良く、ウインチ56によって駆動しても良い。
【００７３】
推力伝達部材13によるテールシールド23と本体パイプ11との接続を解除すると共に掘進機Ｂにワイヤー55を接続した後、カッターヘッド21を回転させて突起部21ａを先頭パイプ10の切欠部10ａに対向させる。その後、ウインチ56を駆動してワイヤー55を巻き上げて掘進機Ｂに引き戻し力を付与する。
【００７４】
ワイヤー55を介して付与された引き戻し力は、先ずシヤーピン14に集中して作用し、該シヤーピン14を切断する。これにより、掘進機Ｂと推進管Ａとの接続が解除される。
【００７５】
更に掘進機Ｂを引き戻すと、シールド本体22は先頭パイプ10の内部に設けた支持部材12に沿って摺動し、且つテールシールド23は本体パイプ11に設けた支持部11ａ，11ｂと摺動部材23ａ，23ｂとが接触した状態で摺動し、掘進機ｂが後退する。
【００７６】
掘進機Ｂの後退に伴って、カッターヘッド21の取付座21ｃに取り付けたサドル34が支持部材12に設けた当接部材15に接近し、サドル34に設けた当接片34ｃが当接部材15に当接して移動が阻止される。引き続く掘進機Ｂの引き戻しに伴って、サドル34には図３（ｂ）に示す矢印ｂ方向の力が作用し、この力が一定の大きさを超えたとき、プレート34ｂと水平片21ｄとの間に滑りが生じ、この結果サドル34が取付座21ｃから離脱する。
【００７７】
取付座21ｃから離脱したローラカッター33，サドル34は、先頭パイプ10の先端側に残置される。
【００７８】
サドル34が取付座21ｃから離脱することにより、カッターヘッド21の見掛け上の径が小さくなり、且つ突起部21ａが先頭パイプ10の切欠部10ａと対向するため、掘進機Ｂの引き戻しに伴ってカッターヘッド21は、先頭パイプ10の切欠部10ａ，支持部材12によって形成された空間を通って引き戻され、シールド本体22と支持部材12との接触が解除され、更に支持部11ａ，11ｂと摺動部材23ａ，23ｂとの接触が解除して掘進機Ｂは推進管Ａの下側の内周面と接触する。このため、カッターヘッド21に設けた突起部21ａが推進管Ａの内周面と接触することがなく、円滑に引き戻すことが可能となる。
【００７９】
尚、上記実施例では、カッターヘッド21の本体部21ｂに設けたローラカッター33の１個がサドル34を介して取付座21ｃに取り付けられ、掘進機Ｂを引き戻したとき、該ローラカッター33のみがカッターヘッド21から離脱し得るように構成したが、この構成にのみ限定するものではない。即ち、他の部位に配置されたローラカッター30も含む複数のローラカッター30，33、或いは図示しないディスクカッターやビットを含む複数の掘削部材をカッターヘッド21から離脱させるように構成しても良い。
【００８０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明に係る推進装置では、推進管の内部に配置された掘進機のカッターヘッドの取付座にローラカッターを取り付けたサドルを取り付けることで、該ローラカッターによって推進管の外径よりも僅かに大きい径で地山を掘削することが出来る。このため、岩盤層からなる地山に推進管を推進する際に、地山と推進管の外周面との間に間隙を形成することが可能となり、この間隙を利用して推進管を屈折させて推進方向を制御しつつ円滑な推進を実行することが出来る。
【００８１】
また掘進機を発進坑側に引き戻す際に、ローラカッターを取り付けたサドルをカッターヘッドの取付座から離脱させることで、該カッターヘッドの径を小さくすることが出来、掘進機を推進管の内部を通して引き戻すことが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  推進装置の構成を説明する断面図である。
【図２】  カッターヘッドの構成を説明すると共に推進管との関係を説明する図である。
【図３】  取付座に取り付けたサドルと当接部材との関係を説明する図である。
【図４】  推進装置を推進する際の全体構成を説明する図である。
【図５】  掘進機を引き戻す際の装置の構成を説明する図である。
【符号の説明】
Ａ                    推進管
Ｂ                    掘進機
Ｃ                    元押装置
Ｄ                    発進坑
10                    先頭パイプ
10ａ                  切欠部
11                    本体パイプ
11ａ，11ｂ            支持部
12                    支持部材
12ａ，12ｃ，22ａ      テーパ部
12ｂ，22ｂ            段部
13                    推力伝達部材
13ａ                  反力受け部材
13ｂ                  プレッシャーロッド
13ｃ                  ブラケット
14                    シヤーピン
15                    当接部材
21                    カッターヘッド
21ａ                  突起部
21ｂ                  本体部
21ｃ                  取付座
21ｄ                  水平片
21ｅ                  起立片
21ｆ，34ｅ            長穴
21ｇ，34ｄ            タップ穴
22                    シールド本体
22ｃ，23ｃ            軸心
23                    テールシールド
24                    削土室
25                    ジャッキ
26                    隔壁
27                    機内室
28                    駆動装置
29                    支持壁
23ａ，23ｂ            摺動部材
30，33                ローラカッター
31                    スクレーパー
32                    コーンロータ
34                    サドル
34ａ                  ブラケット
34ｂ                  プレート
34ｃ                  当接片
35                    ボルト
35ａ                  座金
36                    送泥管
37                    排泥管
38                    止水バイパス弁
39                    光学系
40                    油圧ユニット
41                    制御装置
40ａ，41ａ            台車
50                    ガイドレール
51                    ジャッキ
52                    押し輪
53                    泥水供給装置
54                    操作盤
55                    ワイヤー
56                    ウインチ
【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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