(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底にトンネルを建造する水底開削シールド掘進機であって、シールドフレームの先端の下側に土砂を掘削するカッタを備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して掘進し、上記シールドフレームの先端の上側に、上記カッタの上方を覆うと共に水底土砂をカッタ側へ案内すべくその下端部に後方に行くに連れて下方に下がる傾斜ガイド部を備えた突出部を形成したことを特徴とする水底開削シールド掘進機。
【請求項２】
水底にトンネルを建造する水底開削シールド掘進機であって、シールドフレームの先端の下側に土砂を掘削するカッタを備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して掘進し、上記シールドフレームの先端の上側に、上記カッタの上方を覆う突出部を形成すると共に、該突出部の先端が、余剰の水底土砂をシールドフレームの左右に掻き分けるべく後方に行くに連れて左右に広がるように形成されたことを特徴とする水底開削シールド掘進機。
【請求項３】
上記突出部の内部に、水を貯留するバラストタンクを設けた請求項１または２いずれかに記載の水底開削シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水底にトンネルを建造する水底開削シールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、その先端のカッタの回転と、シールドジャッキによる推進力によって、地中を掘進するようになっている。従来のカッタは、シールドフレーム先端の全面に亘って設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、海底や川底等の水底にトンネルを建造する場合、従来は水底面にシールド掘進機全体が埋没するように掘進を行うようになっていた。しかしながら、上述のシールド掘進機では、水底に全体が埋没しているため、カッタをシールドフレーム先端の全面で駆動させることとなり、多くの動力を消費していた。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、少ない動力で掘進することができる水底開削シールド掘進機を提供することにある。
【０００５】
【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、水底にトンネルを建造する水底開削シールド掘進機であって、シールドフレームの先端の下側に土砂を掘削するカッタを備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して掘進し、上記シールドフレームの先端の上側に、上記カッタの上方を覆うと共に水底土砂をカッタ側へ案内すべくその下端部に後方に行くに連れて下方に下がる傾斜ガイド部を備えた突出部を形成したものである。
【０００６】
上記構成によれば、シールド掘進機の下側を水底土砂内に埋没させて掘進すると共に、カッタを下側だけに設けているので、カッタを回転させる動力が少なくなり、省エネルギー化が図れると共に、装置の簡素化が達成される。
【０００７】
また、水底にトンネルを建造する水底開削シールド掘進機であって、シールドフレームの先端の下側に土砂を掘削するカッタを備え、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して掘進し、上記シールドフレームの先端の上側に、上記カッタの上方を覆う突出部を形成すると共に、該突出部の先端が、余剰の水底土砂をシールドフレームの左右に掻き分けるべく後方に行くに連れて左右に広がるように形成されたものである。
【０００８】
上記突出部の内部に、水を貯留するバラストタンクを設けたものが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１０】
図１は本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した正面図、図２は本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した断面図、図３は本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した平面図である。
【００１１】
まず、本実施の形態に係る水底開削シールド掘進機の構成を説明する。
【００１２】
係る水底開削シールド掘進機１は、水底にトンネルを建造するものであって、図示するように、シールドフレーム２の先端の下側に土砂を掘削するカッタ３が設けられており、上側が水内に位置し、下側が水底土砂内に埋没して掘進することを特徴としている。
【００１３】
カッタ３は、モータ４によって回転するカッタ回転軸５からその径方向にカッタスポーク６が延出したスポーク式のものが用いられている。カッタ回転軸５はバルクヘッド７を貫通して設けられており、その先方側にカッタスポーク６が、後方側にモータ４がそれぞれ設けられている。
【００１４】
カッタ３は、幅方向左右に隣接して２機設けられており、カッタスポーク６の回転軌道が互いにラップするように配置されている。各カッタ３はそれぞれのカッタスポーク６が干渉しないように、同期して逆方向に回転する。
【００１５】
バルクヘッド７の各カッタ３の間の下部位置には、カッタ３によって掘削された水底土砂を取り込む土砂取込口８が形成されている。土砂取込口８の後方には水底土砂を後方に掻き出すスクリュコンベヤ９が設けられている。このスクリュコンベヤ９は、組み立てられたセグメント１１の上部に水底土砂を載せる装置（図示せず）に接続されている。
【００１６】
なお、図２中、１２はセグメント１１を組み立てるエレクタ、１４は組み立てられたセグメント１１を押して掘進の推進力を得るためのシールドジャッキをそれぞれ示す。
【００１７】
シールドフレーム２の先端の上側（本実施の形態では上側半分）には、カッタ３の上方を覆う突出部１５が形成されている。突出部１５は、幅方向中心部が前方に突出しており、幅方向中心から後方に行くに連れて左右に広がるように、水平断面が略三角形となって形成されている。この前面部分が、余剰の水底土砂をシールドフレームの左右に掻き分ける掻分け部１７を構成している。
【００１８】
一方、突出部１５の下端面は、後方に行くに連れて下方に下がるように形成されており、掘削した水底土砂をカッタ３（下方）側へ案内する傾斜ガイド部１６を構成している。傾斜ガイド部１６は、掘削される水底土砂の安息角と略同等の角度で傾斜している。
【００１９】
突出部１５の内部には、水を貯留するバラストタンク（図中、右下がりの斜線にて示す）１８が設けられている。このバラストタンク１８によって、比重の小さい水底開削シールド掘進機１の先端部の浮き上がりを防止するようになっている。
【００２０】
バラストタンク１８の後方には、幅方向左右に配置されるサイドバラストタンク（図中、右上がりの斜線にて示す）２１，２２がそれぞれ設けられている。サイドバラストタンク２１，２２は、上側半分から下側半分まで縦に延びて形成され、水底開削シールド掘進機１の掘進時の安定性を高めている。
【００２１】
次に、上記構成に係る水底開削シールド掘進機１の作用を説明する。
【００２２】
水底開削シールド掘進機１は、その上側（本実施の形態では上側半分）が水内に位置し、下側（本実施の形態では下側半分）が水底土砂内に埋没して掘進する。従って、土砂の掘削は下側のみでよく、また、カッタ３は下側にしか設けられていないので、カッタ３を駆動させるための動力が少なくて済む。
【００２３】
また、水底開削シールド掘進機１の上側が水内に露出しているので、推進抵抗が低減され、掘進に必要な推力を小さくでき、シールドジャッキ１４の本数及びサイズを小さくすることができる。これによって、省エネルギー化が図れると共に、装置の簡素化が達成される。
【００２４】
このとき、上側は、水もしくは水底開削シールド掘進機１の推進によって盛り上がった水底土砂内を進むこととなるが、この盛り上がった水底土砂はヘドロ状で非常に軟らかいので、突出部１５前面の掻分け部１７によって、幅方向左右に押し出される（図３中、破線にて示す）ので、推進の抵抗とはならず、安定した推進が図れる。
【００２５】
また、突出部１５に傾斜ガイド部１６を設けたことによって、上述の盛り上がった水底土砂の一部が、カッタ３側へと案内される（図２中、破線にて示す）ので、カッタ３周辺の水底土砂の密度を大きくすることができ、土砂取込口８付近への水の呼び込みを防止できる。これによって、土砂取込口８の周囲には、水底土砂が絶えず位置することとなり、水がスクリュコンベヤ９内に流れ込むのを防止できる。これによって、スクリュコンベヤ９から水底開削シールド掘進機１内への水の吹き上げを防止できる。
【００２６】
ところで、水底開削シールド掘進機１はその後端が、組み立てられたセグメント１１に押さえられているが、水底開削シールド掘進機１の比重が水と比較して小さいため、その先端側が浮き上がろうとする。しかし、本発明によれば、シールドフレーム２の先端に設けられた突出部１５の内部にバラストタンク１８を設けたことによって、支点から最も遠い場所に重りを設けることとなり、効果的に浮き上がりを防止できることとなる。
【００２７】
また、左右にサイドバラストタンク２１，２２を設けているので、水底開削シールド掘進機１の掘進時のローリングを防止することができる。
【００２８】
スクリュコンベヤで搬出された水底土砂は、組み立てられたセグメント１１の上部に載せられ、セグメント１１の浮き上がりを防止するようになっている。
【００２９】
なお、上記実施の形態では、カッタ３がカッタスポーク式の回転型のものとなっているが、これに限られるものではない。例えば、揺動式のカッタ等、他の形状のものであってもよいのは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、少ない動力で掘進することができ、省エネルギー化が図れると共に、装置の簡素化が達成されるといった優れた効果を発揮する。
【００３１】
また、水底開削シールド掘進機の浮き上がりを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した正面図である。
【図２】本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した断面図である。
【図３】本発明に係る水底開削シールド掘進機の好適な実施の形態を示した平面図である。
【符号の説明】
１  水底開削シールド掘進機
２  シールドフレーム
３  カッタ
１５  突出部
１６  傾斜ガイド部
１８  バラストタンク
【図１】
0004531298.tif 000002
【図２】
0004531298.tif 000003
【図３】
0004531298.tif 000004