(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状をなすスキンプレートと、このスキンプレートの後端部に設けられ、セグメントリングの外周部に密接して、スキンプレート内への土砂の進入を防止するテールシール部とを備えたシールド掘削機において、
前記テールシール部は、第１テールシールと第２テールシールとで構成されており、
前記スキンプレートの後端部の内側に、筒状のインナースキンプレートを前記スキンプレートに脱着可能に取り付けることにより、前記スキンプレートとインナースキンプレートとの間に収納空間が設けられており、
この収納空間に第１テールシールがスキンプレート内周部に取り付けられて設けられており、
前記インナースキンプレート内周部に、前記第２テールシールが取り付けられており、
前記スキンプレートの後端部の内周部には、シールド掘削機のシールドジャッキで後方に押し出し可能な着脱式ライナが前記インナースキンプレートより前方位置に設けられており、
前記インナースキンプレートは、前記シールドジャッキで押し出される着脱式ライナによって後方に押し出し可能であることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
請求項１記載のシールド掘削機において、前記収納空間にグリースが封入されていることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項３】
請求項１または２に記載のシールド掘削機によって地中を掘削するシールド掘削方法であって、
掘削された地中内壁側に、第１セグメントリングを構築する際には、前記インナースキンプレートをスキンプレートから取り外して、前記第１テールシールを第１セグメントリングの外周部に密接させ、
掘削された地中内壁側に、第１セグメントリングより小径の第２セグメントリングを構築する際には、前記インナースキンプレートをスキンプレートに取り付けて、前記第２テールシールを第２セグメントリングの外周部に密接させるとともに、前記着脱式ライナをスキンプレートの内周部に取り付け、この着脱式ライナを第２セグメントリングの外周部に当接させ、
前記インナースキンプレートをスキンプレートから取り外す際には、シールド掘削機のシールドジャッキで着脱式ライナを後方に押し出し、この着脱式ライナによってインナースキンプレートを後方に押し出すことを特徴とするシールド掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機に関し、詳細には、シールド掘削機およびシールド掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地中の管路の形成にはシールド掘削機が用いられている。これは地中に横穴を削孔し、シールド掘削機の後方部で、セグメントによるセグメントリングを順次組み立て、管路形成を行っていくものである。この際、セグメントリング外周部の覆工部外面と坑壁との間には、裏込材が充填され、スキンプレートの後部に設けられたテールシールによって、裏込材、土砂等のシールド掘削機内部への流入が防止される。
そしてシールド掘削機の技術の発達とともに、径が異なる管路を連続して形成することが可能となるシールド掘削機が生み出されてきた。例えば特開平１０−１５３０８３号公報に示す親子シールド掘削機もその一つであり、これは、径の大きい管路を形成する場合には、親シールド機と子シールド機とが一体となって管路形成を行い、径の小さい管路を形成する場合には、子シールド機が親シールド機から離脱して管路形成を行う、というものである。親シールド機、子シールド機を構成する各装置のうち、カッタヘッド、駆動部、排土装置等は、親シールド機、子シールド機で共有されている。また、親シールド機、子シールド機が一体時には、子シールド機は縮められて親シールド機前胴内に格納されており、それぞれのカッタヘッドは一体となって回転する。そして子シールド機が発進する際には、縮められた子シールド機の機体を伸ばしながら、親シールド機から離脱していく。上記の技術により、径が異なる管路を一台で連続して形成していくことが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば、下水道管等の管路形成には、セグメントリングによる管路径を１５０ｍｍ単位という小さな径差で変化させながら管路形成を行う場合があり、前記親子シールド掘削機を用いる方法では、その掘削機の構造上、管路の小さな径差に対応できなかった。また、従来のシールド掘削機を用いる方法においても、テールシールの構造上、土砂、裏込材等のシールド掘削機への流入を防止できず、対応できなかった。本発明の課題は、セグメントリングによる管路径を小さな径差で変化させながら管路形成を行うことができるシールド掘削機およびシールド掘削方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、例えば図１および図２に示すように、筒状をなすスキンプレート４と、このスキンプレート４の後端部に設けられ、セグメントリング２の外周部に密接して、スキンプレート４内への土砂の侵入を防止するテールシール部８とを備えたシールド掘削機１において、前記テールシール部８は、第１テールシール８ａと第２テールシール８ｂとで構成されており、前記スキンプレート４の後端部の内側に、筒状のインナースキンプレート９を前記スキンプレート４に脱着可能に取り付けることにより、前記スキンプレート４とインナースキンプレート９との間に収納空間１０が設けられており、この収納空間１０に第１テールシール８ａがスキンプレート４内周部に取り付けられて設けられており、前記インナースキンプレート９内周部に、前記第２テールシール８ｂが取り付けられていることを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、前記収納空間に第１テールシールがスキンプレート内周部に取り付けられて設けられており、前記インナースキンプレート内周部に、前記第２テールシールが取り付けられている。これにより、径の異なる２種類のセグメントリングのうち、径の大きい第１セグメントリングを構築する際には、前記インナースキンプレート９を取り外し、第１テールシールを該第１セグメントリングの外周部に密接させることにより、掘削した土砂やスキンプレートと覆工部外面との間に充填される裏込材等のスキンプレート内への侵入が防止される。そして、径の小さい第２セグメントリングを構築する際には、インナースキンプレートを取り付け、第２テールシールを該第２セグメントリングの外周部に密接させることにより、スキンプレート内への前記土砂・裏込材等の侵入が防止される。さらに、前記筒状のインナースキンプレートの径は、前記スキンプレートとインナースキンプレートとの間に設けられる収納空間に、前記第１テールシールが収納される範囲において、自由に設定できるようになっている。以上により、隣接するセグメントリングどうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリングを連続して配設して管路形成を行うことができる。
【０００６】
本発明は、上記のシールド掘削機１において、前記収納空間１０にグリース１１が封入されていることを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、上記のシールド掘削機において、前記収納空間にグリースが封入されている。したがって、前記収納空間に前記土砂や裏込材が侵入することを防止できる。よって、インナースキンプレートとスキンプレートとを溶接に比べて施工が簡便なボルトによって固定する構造とすることができる。
【０００８】
また、本発明は、上記のシールド掘削機１において、前記スキンプレート４の後端部の内周部には、着脱式ライナ１１が前記インナースキンプレート９より前方位置に設けられていることを特徴としている。
【０００９】
本発明によれば、前記スキンプレートの後端部の内周部には、着脱式ライナが前記インナースキンプレートより前方位置に設けられている。これにより、前記径の異なる２種類のセグメントのうち、径の小さい第２セグメントリングをシールド掘削機内部で組み立てる際、前記着脱式ライナの内周部が前記第２セグメントリングの外周部に当接することにより、前記第２セグメントリングの位置が概ね確定される。したがって、前記第２セグメントリング組み立て時の、シールド掘削機内部におけるぐらつきを防止することができ、精度のよい、安全な施工を行うことができる。
【００１０】
本発明は、上記のシールド掘削機１によって地中を掘削するシールド掘削方法であって、掘削された地中内壁側に、第１セグメントリング２ａを構築する際には、前記インナースキンプレート９をスキンプレート４から取り外して、前記第１テールシール８ａを第１セグメントリング２ａの外周部に密接させ、掘削された地中内壁側に、第１セグメントリング２ａより小径の第２セグメントリング２ｂを構築する際には、前記インナースキンプレート９をスキンプレート４に取り付けて、前記第２テールシール８ｂを第２セグメントリング２ｂの外周部に密接させるとともに、前記着脱式ライナ１１をスキンプレート４の内周部に取り付け、この着脱式ライナ１１を第２セグメントリング２ｂの外周部に当接させることを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、掘削された地中内壁側に、第１セグメントリングを構築する際には、前記インナースキンプレートをスキンプレートから取り外すことにより、前記第１テールシールが第１セグメントリングの外周部に密接する。そして、第１セグメントリングより小径の第２セグメントリングを構築する際には、前記インナースキンプレートをスキンプレートに取り付けることにより、前記第２テールシールが第２セグメントリングの外周部に密接するとともに、前記着脱式ライナをスキンプレートの内周部に取り付けることにより、この着脱式ライナが第２セグメントリングの外周部に当接する。すなわち、第１セグメントリングを構築する際には、前記第１テールシールにより、掘削した土砂やスキンプレートと覆工部外面との間に充填される裏込材等がシールド掘削機内部への侵入が防止される。また第２セグメントリングを構築する際には、前記着脱式ライナにより、シールド掘削機内部で組み立てられる第２セグメントリングの位置が概ね確定されるとともに、前記第２テールシールにより、前記土砂や裏込材等のシールド掘削機内部への侵入が防止される。さらに、前記筒状のインナースキンプレートの径は、前記スキンプレートとインナースキンプレートとの間に設けられる収納空間に、前記第１テールシールが収納される範囲において自由に設定できる。以上により、隣接するセグメントリングどうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリングを連続して配設して管路形成を行うことができる。
【００１２】
本発明は、上記のシールド掘削方法において、前記インナースキンプレート９をスキンプレート４から取り外す際には、シールド掘削機１のシールドジャッキ７で着脱式ライナ１１を後方に押し出し、この着脱式ライナ１１によってインナースキンププレート９を後方に押し出すことを特徴としている。
【００１３】
本発明によれば、前記インナースキンプレートをスキンプレートから取り外す際には、インナースキンプレートとスキンプレートとの固定を解除した後、シールド掘削機のシールドジャッキにより着脱式ライナを後方に押し出すことにより、この着脱式ライナによってインナースキンププレートが後方に押し出される。したがって、前記インナースキンプレートを容易に取り外すことができる。
【００１４】
なお、インナースキンプレートとインナースキンプレートとは、溶接やボルトにより固定されているが、それぞれ、溶接部をガウジングしたり、ボルトを撤去することにより固定を解除すればよい。
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るシールド掘削機およびシールド掘削方法の実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１および図２において、符号１はシールド掘削機を示す。図１は、前記径の異なる２種類のセグメントリング２のうち、径の大きい第１セグメントリング２ａを配設しながら管路形成を行っている状況を示す、シールド掘削機１を含む断面図である。また図２は、径の小さい第２セグメントリング２ｂを配設しながら管路形成を行っている状況を示す、シールド掘削機１を含む断面図である。
シールド掘削機１は、前方の土砂を掘削する、図３にも示す、カッタヘッド３、シールド掘削機１の各装置を格納するスキンプレート４、掘削した土砂を排出するスクリュコンベヤ５、シールド掘削機１内部でセグメントを把持してセグメントリング２を組み立てるセグメントエレクタ６、セグメントリング２を反力として伸長することにより、シールド掘削機１を前方に推進させるシールドジャッキ７等から構成されている。
なお、前記セグメントは、鉄筋コンクリートや鉄骨等で構成されている。
【００１６】
図１および図４において、前記スキンプレート４の後部には、その内面全周にわたって、第１テールシール８ａが溶接により固定されて設けられている。前記第１テールシール８ａはワイヤブラシで構成されており、配設される前記第１セグメントリング２ａの外周部を押圧できるような、ばね状の構造となっている。さらに、前記第１テールシール８ａの表面にはグリース１１が塗布されている。また、２つの第１テールシール８ａのうち、後方の第１テールシール８ａの前部には、ガイドリング１４が、前記スキンプレート４の内面全周にわたって固定されて設けられている。
なお、前記第１テールシール８ａの前記スキンプレート４への固定は、施工状況により、ボルト等によって前記スキンプレート４の内面全周にわたって固定されてもよい。
【００１７】
図２および図４において、前記スキンプレート４の後部には、その内面全周にわたって、インナースキンプレート９が溶接により固定されて設けられている。このインナースキンプレート９は、筒状の本体部９ａと、この本体部９ａの後端部に、断面Ｌ字状に張り出すように形成された張出部９ｂとから構成されている。この張出部９ｂの先端部は、前記スキンプレート４の後端部に当接され、この当接部１３ａが溶接されている。また、前記本体部９ａの先端部はスキンプレート４の内周部に形成された突部１６に当接されており、この当接部１３ｂが溶接されている。そして、前記スキンプレート４と前記インナースキンプレート９との間には、リング状の収納空間１０が形成されている。さらに、前記収納空間１０には、前記ばね状の第１テールシール８ａが、前記インナースキンプレート９の外周部を押圧するように、前記スキンプレート４の内面全周にわたって溶接により固定されて格納されている。また、前記リング状の収納空間１０には、グリース１１が封入されている。そして、前記インナースキンプレート９には、その内面全周にわたって、第２テールシール８ｂが溶接により固定されて設けられている。さらに、前記インナースキンプレート９装着部の前方には、円筒状の着脱式ライナ１１が前記スキンプレート４の内面全周にわたって溶接により固定されて設けられている。前記第２テールシール８ｂは、前記第１テールシール８ａと同様、ワイヤブラシで構成されており、配設される前記第２セグメントリング２ｂの外周部を押圧できるような、ばね状の構造となっている。さらに、前記第２テールシール８ｂの表面にはグリース１１が塗布されている。また、２つの第２テールシール８ｂのうち、前方の第２テールシール８ｂの前部にはゲージリング１５が、後方の第２テールシール８ｂの前部にはガイドリング１４が、それぞれ前記スキンプレートの内面全周にわたって固定されて設けられている。
なお、前記インナースキンプレート９の前記スキンプレート４への固定は、施工状況により、ボルト等によって前記スキンプレート４の内面全周にわたって固定されてもよい。
また、前記筒状のインナースキンプレート９の径は、前記スキンプレート４とインナースキンプレート９との間に設けられる収納空間１０に、前記第１テールシール８ａが収納される範囲において、自由に設定できるようになっている。
【００１８】
セグメントはシールド掘削機１内部で、前記セグメントエレクタ６によって把持され、リング状のセグメントリング２に組み立てられる。そしてこの際、図１においては、セグメントを前記スキンプレート４の内周部に当接させるようにして、図２においては、セグメントを前記インナースキンプレート９の前方に設けられている着脱式ライナ１１の内周部に当接させるようにして、それぞれ径の大きい第１セグメントリング２ａおよび径の小さい第２セグメントリング２ｂが組み立てられる。
そして、図３にも示すカッタヘッド３によって前方の土砂を掘削するとともに、前記シールド掘削機１内部に設置されたセグメントリング２を反力として、シールドジャッキ７を伸長させることにより、シールド掘削機１が前方に推進する。そしてこれと同時に、セグメントリング２がシールド掘削機１外部に配設され、覆工部外面と坑壁との間には、モルタル等の裏込材が注入されることにより、セグメントリング２の位置が確定される。
なお、符号１２は、覆工部外面と坑壁との間を示す。
【００１９】
図１に示すように、径の大きい管路を形成する場合には、前記第１テールシール８ａが径の大きい第１セグメントリング２ａの外周部に密接し、図２および図４に示すように、径の小さい管路を形成する場合には、前記第２テールシール８ｂが径の小さい第２セグメントリング２ｂの外周部に密接する。そして、第１テールシール８ａおよび第２テールシール８ｂが、前記第１セグメントリング２ａや前記第２セグメントリング２ｂに密接することによって、前記土砂や裏込材等の、シールド掘削機１内部への侵入が防止される。
したがって、径の異なるセグメントリング２が連続して配設され管路形成が安全かつ確実に行われる。さらに、前記筒状のインナースキンプレート９の径は、前記スキンプレート４とインナースキンプレート９との間に設けられる収納空間１０に、前記第１テールシール８ａが収納される範囲において、自由に設定できるようになっている。以上により、隣接するセグメントリング２どうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリング２が連続して配設され管路形成が安全かつ確実に行われる。
【００２０】
以下、本実施の形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
▲１▼径の異なる２種類のセグメントリング２のうち、径の大きい第１セグメントリング２ａを構築する際には、第１テールシール８ａを該第１セグメントリング８ａの外周部に密接させることにより、掘削した土砂や坑壁と覆工部外面との間に充填される裏込材等のスキンプレート４内への侵入が防止される。そして、径の小さい第２セグメントリング２ｂを構築する際には、インナースキンプレート９を取り付け、第２テールシール８ｂを該第２セグメントリング２ｂの外周部に密接させることにより、スキンプレート４内への前記土砂・裏込材等の侵入が防止される。さらに、前記筒状のインナースキンプレート９の径は、前記スキンプレート４とインナースキンプレート９との間に設けられる収納空間１０に、前記第１テールシール８ａが収納される範囲において、自由に設定できるようになっている。
以上により、隣接するセグメントリング２どうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリング２を連続して配設して管路形成を行うことができる。
【００２１】
▲２▼ワイヤブラシで構成されている前記第１テールシール８ａおよび第２テールシール８ｂには、グリース１１が塗布されている。これにより、ワイヤブラシの隙間がグリース１１で満たされ、掘削した土砂や坑壁と覆工部外面との間に充填される裏込材等のスキンプレート４内への侵入をより確実に防止することができる。
また、前記収納空間１０は閉鎖空間とされ、この閉鎖空間にはグリース１１が封入されている。これにより、前記第１テールシール８ａにグリース１１を塗布する作業を省略することができるとともに、前記収納空間に前記土砂や裏込材が侵入することを防止できる。よって、スキンプレート４とインナースキンプレート９とを溶接に比べて施工が簡便なボルトによって固定する構造とすることができる。
【００２２】
▲３▼前記スキンプレート４の後端部の内周部には、着脱式ライナ１１が前記インナースキンプレート９より前方位置に設けられている。
これにより、前記径の異なるの２種類のセグメント２のうち、径の小さい第２セグメントリング２ｂをシールド掘削機１内部で組み立てる際、前記着脱式ライナ１１の内周部によって前記第１セグメントリング２ａの外周部が当接されることにより、前記第２セグメントリング２ｂの位置が概ね確定される。したがって、前記第２セグメントリング２ｂ組み立て時の、シールド掘削機１内部におけるぐらつきを防止することができ、精度のよい、安全な施工を行うことができる。
【００２３】
▲４▼前記インナースキンプレート９をスキンプレート４から取り外す際には、インナースキンプレート９とスキンプレート４との固定を解除した後、シールド掘削機１のシールドジャッキ７により着脱式ライナ１１を後方に押し出すことにより、この着脱式ライナ１１によってインナースキンププレート９が後方に押し出される。したがって、前記インナースキンプレート９を容易に取り外すことができる。
【００２４】
▲５▼２つの第１テールシール８ａと２つの第２テールシール８ｂのうち、後方の第１テールシール８ａおよび第２テールシール８ｂの前部には、ガイドリング１４がそれぞれ、前記スキンプレート４および前記インナースキンプレート９の内面全周にわたって溶接により固定されて設けられている。これによりセグメントリング２を配設する際、セグメント継手部の目違い等によって後方の前記第１テールシール８ａあるいは後方の前記第２テールシール８ｂが損傷することを防止することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、隣接するセグメントリングどうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリングを連続して配設して管路形成を行うことができる。
【００２６】
また、本発明によれば、上記の発明と同様の効果が得られることは勿論のこと、インナースキンプレートとスキンプレートとを、溶接に比べて施工が簡便なボルトによって固定することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、上記の発明と同様の効果が得られることは勿論のこと、前記第２セグメントリングの、シールド掘削機内部におけるぐらつきを防止することができ、精度のよい、安全な施工を行うことができる。
【００２８】
また、本発明によれば、隣接するセグメントリングどうしの小さな径差にも対応しながら、様々な径のセグメントリングを連続して配設して管路形成を行うことができる。
【００２９】
また、本発明によれば、上記の発明と同様の効果が得られることは勿論のこと、前記インナースキンプレートを容易に取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘削機によって地中を削孔し、径の大きい第１セグメントを配設しながら管路形成を行っている状況を示す断面図である。
【図２】本発明のシールド掘削機によって地中を掘削し、径の小さい第２セグメントを配設しながら管路形成を行っている状況を示す断面図である。
【図３】本発明のシールド掘削機のカッタヘッドを示す図であり、（ａ）は切羽等を示す図、（ｂ）は注入孔等を示す図である。
【図４】本発明のシールド掘削機の、テールシール部の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１    シールド掘削機
２    セグメントリング
２ａ  第１セグメントリング
２ｂ  第２セグメントリング
４    スキンプレート
７    シールドジャッキ
８    テールシール部
８ａ  第１テールシール
８ｂ  第２テールシール
９    インナースキンプレート
１０  収納空間
１１  着脱式ライナ
【図１】
0004499931.tif 000002
【図２】
0004499931.tif 000003
【図３】
0004499931.tif 000004
【図４】
0004499931.tif 000005