(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２台のシールド掘進機を対向して掘進させ、一方の掘進機のシールドフレームを他方の掘進機のシールドフレームに挿入して接合する地中接合シールド掘進機において、上記一方の掘進機のシールドフレームの前端に、段差部を介して縮径形成された挿入部を設け、該挿入部の外周に、筒状のスライドフードを軸方向に移動自在に設け、該スライドフードに、通常掘進時には当該スライドフードを上記挿入部を覆う位置に保持すると共に接合時には上記スライドフードを後退させて上記挿入部を露出させる機構を装備し、上記スライドフードの内周面と上記挿入部の外周面との間に、上記スライドフードを上記挿入部から上記段差部と略同じ高さに浮かせて支持するためのスペーサを設けると共に、上記スライドフードの内周面に、上記挿入部の外周面との間のシールを設けたことを特徴とする地中接合シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２台のシールド掘進機を対向して掘進させ、これらを突き合わせて双方のシールドフレームを接合して連続したトンネルを構築する地中接合シールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、２台のシールド掘進機ａ，ｂを対向して掘進させ、一方の掘進機ａのシールドフレームｃを他方の掘進機ｂのシールドフレームｄに挿入して接合する地中接合シールド掘進機が知られている（特開平3-129090号公報等）。
【０００３】
上述の受入側の掘進機ｂは、筒状のシールドフレームｄ内に、推進ジャッキｅおよび回転カッタｆが取り付けられた内筒ｇを有している。内筒ｇは、図５(a) に示すように通常掘進時には図示しない固定金具によってシールドフレームｄに固定され、図５(b) に示すように地中接合時には固定金具が取り外されてスライド自在となる。
【０００４】
このスライドフリーの状態にて、挿入側の掘進機ａを掘進させてカッタｆ，ｆ同士を当接させて上記内筒ｇを押圧することにより、推進ジャッキｅが収縮しつつ内筒ｇが後退し、これによりシールドフレームｃ，ｄ同士がラップする。その後、ラップ部分にシール剤を充填して接合し、最後に双方の掘進機ａ，ｂの隔壁ｈおよびカッタｆを取り外して連続したトンネルを構築する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図５に示す地中接合シールドでは、一方のシールドフレームｃを他方のシールドフレームｄに挿入しているため、挿入側のシールドフレームｃの直径が受入側のシールドフレームｄの直径よりも小径になり、双方の掘進機ａ，ｂで構築されるトンネルＴａ，Ｔｂの内径が異なってしまう。このため、双方のトンネルＴａ，Ｔｂを接合した後には、小径側のトンネルＴａに合わせて利用設備を設計しなければならず、大径側のトンネルＴｂに不要な断面積が生じる。
【０００６】
これを解消するためには、図６に示すように、挿入側のシールドフレームｃの直径を受入側のシールドフレームｄと同径とし、そのシールドフレームｃの前端に段差部ｉを介して縮径形成された挿入部ｊを設け、この挿入部ｊを受入側のシールドフレームｄに挿入するようにすることが考えられる。しかし、これでは挿入側の掘進機ａの通常掘進時に、上記段差部ｉに土砂が堆積して掘進に伴って圧密を起こすため、接合が不可能になるばかりでなく、土砂の取り込みが悪くなるため、推進ジャッキ（図示せず）の推力および回転カッタｆのトルクの増大に繋がる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記段差部における土砂の堆積・圧密を防止でき、確実な接合を確保できると共に推力とトルクの低減を図ることができる地中接合シールド掘進機を提供することにある。
【０００８】
【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、２台のシールド掘進機を対向して掘進させ、一方の掘進機のシールドフレームを他方の掘進機のシールドフレームに挿入して接合する地中接合シールド掘進機において、上記一方の掘進機のシールドフレームの前端に、段差部を介して縮径形成された挿入部を設け、該挿入部の外周に、筒状のスライドフードを軸方向に移動自在に設け、該スライドフードに、通常掘進時には当該スライドフードを上記挿入部を覆う位置に保持すると共に接合時には上記スライドフードを後退させて上記挿入部を露出させる機構を装備し、上記スライドフードの内周面と上記挿入部の外周面との間に、上記スライドフードを上記挿入部から上記段差部と略同じ高さに浮かせて支持するためのスペーサを設けると共に、上記スライドフードの内周面に、上記挿入部の外周面との間のシールを設けて構成されている。
【０００９】
上記構成によれば、通常掘進時には、挿入部がスライドフードによって覆われるので、段差部に土砂が堆積して圧密することはない。その後、接合時には、スライドフードが後退されて挿入部が露出するので、その露出した挿入部を受入側の掘進機のシールドフレームに挿入することにより、確実な地中接合が達成される。また、通常掘進時に、段差部への砂の堆積・圧密を防止できるので、掘進抵抗が小さくなり、推進ジャッキの推力と回転カッタのトルクの低減を図ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１に示すように、この地中接合シールド掘進機Ｓ1 は、筒状のシールドフレーム１を前後に前胴２と後胴３とに分割し、それら前胴２と後胴３とを中折継手４を介して屈曲自在に接続した所謂中折れシールドとなっており、その前胴２の前端を図３および図４に示す他のシールド掘進機Ｓ2 （受入側）のシールドフレーム５に挿入する挿入側の掘進機（図５における左側の掘進機）である。
【００１３】
前胴２は、筒状の本体６と、本体６の前端部に取り付けられたリング板状の段差部７と、段差部７に取り付けられた筒状の挿入部８とを有している。挿入部８の外径は、本体６より縮径されており、図３および図４に示すように、受入側の掘進機Ｓ2 のシールドフレーム５の内径に一致されている。段差部７は、挿入部８を本体６に対して同芯的に保持するものであり、リング状の板体から構成されている。
【００１４】
挿入部８の外周には、筒状のスライドフード９が軸方向に移動自在に設けられている。スライドフード９は、その内径が上記本体６にスライド自在に装着される寸法に形成されており、図３および図４に示すように外径が受入側の掘進機Ｓ2 のシールドフレーム５の外径に一致されている。スライドフード９の前端部には、スライドフード９と挿入部８との間を蓋するための蓋部材１０が設けられている。蓋部材１０は、その外径縁がスライドフード９に固定され、内径縁が挿入部８に当接されている。
【００１５】
スライドフード９の内周面には、当該スライドフード９を挿入部８の外周面から段差部７と同じ高さに浮かせて支持するためのスペーサ１１が設けられている。スペーサ１１は、挿入部８にスライド自在に装着されたガイド部１２と、土砂シール１３を支持するシール支持部１４とからなっている。ガイド部１２は、挿入部８にスライド自在に装着された筒体１２ａと、筒体１２ａをスライドフード９の内周面に取り付ける鍔体１２ｂとを有している。シール支持部１４は、スライドフード９との間に土砂シール１３を挟持する筒体１４ａと、筒体１４ａをスライドフード９に取り付けるための鍔体１４ｂとからなっている。
【００１６】
土砂シール１３は、ブラシ状のものが用いられており、その根元部がシール支持部１４に取り付けられ、中間部が径方向内方に屈曲され、先端部が挿入部８の外周面に弾性的に押し付けられている。土砂シール１３は、挿入部８を囲繞するように周方向に連続的に形成されており、蓋部材１０の内径縁と挿入部８の外周面との間から浸入した微細な土砂を遮断し、水分の通過を許容するものである。なお、本実施形態では土砂シール１３を１列としたが、軸方向に間隔を隔てて２列以上配置してもよい。
【００１７】
上記段差部７には、通常掘進時にはスライドフード９を挿入部８を覆う位置に保持すると共に、接合時にはスライドフード９を後退させて挿入部８を露出させる機構としてのアクチュエータ１５が設けられている。アクチュエータ１５は、ヘッド部１６とロッド部１７とからなる油圧シリンダ１８からなっており、そのヘッド部１６が段差部７に形成された取付穴１９に止水シール２０を介して取り付けられている。油圧シリンダ１８のロッド部１７の先端は、上記スペーサ１１のガイド部１２の鍔体１２ｂにピン２１を介して接合されている。油圧シリンダ１８は、前胴２の周方向に間隔を隔てて複数配置されている。
【００１８】
この構成によれば、図１に示すように各油圧シリンダ１８を伸長させて保持することにより、スライドフード９が挿入部８を覆う位置に保持され、図２に示すように油圧シリンダ１８を収縮させることにより、スライドフード９が後退して挿入部８が露出する。また、土砂シール１３を通過した切羽の水分は、スペーサ１１とスライドフード９と挿入部８と段差部７とで区画された空間２２内に閉じ込められ、これによりスライドフード９の径方向内外の水圧が略等しくなる。
【００１９】
また、前胴２と後胴３とを接続する中折継手４は、前胴２の後端部に取り付けられた凹球状の軸受座４ａと、この軸受座４ａの内側にラップするように後胴３の前端部に設けられた凸球状の軸受座４ｂとからなっている。前胴２と後胴３とは、前胴２の内周面に設けられたブラケット２３と後胴３の軸受座４ｂに設けられたブラケット２４との間に、周方向に間隔を隔てて設けられた複数の中折れジャッキ２５を介して連結されている。これら中折れジャッキ２５を適宜伸縮させることにより、前胴２と後胴３とが屈曲する。
【００２０】
また、後胴３の軸受座４ｂに取り付けられたブラケット２４には、既設セグメント２６に反力をとって後胴３を前進させる推進ジャッキ２７が設けられている。推進ジャッキ２７は、上記中折れジャッキ２５同士の間に、周方向に間隔を隔てて複数設けられている。また、挿入部８には隔壁２８が設けられ、隔壁２８には回転カッタ２９が取り付けられている。回転カッタ２９は、挿入部８の直径と等しい本体カッタ２９ａと、本体カッタ２９ａに径方向外方に出没自在に設けられた伸縮カッタ２９ｂとを有している。
【００２１】
以上の構成からなる本実施形態の作用について述べる。
【００２２】
この地中接合シールド掘進機Ｓ1 （挿入側）は、通常掘進時には、図１に示すように、油圧シリンダ１８を伸長させてスライドフード９を挿入部８を覆う位置に保持した状態とし、伸縮カッタ２９ｂを伸長させて本体カッタ２９ａを回転させつつ推進ジャッキ２７を伸長させ、切羽を回転カッタ２９で掘削して掘進する。このように挿入部８および段差部７をスライドフード９で覆うことにより、掘進中に段差部７に土砂が堆積して圧密を起こすことはなく、その後の接合工程に支障を来すことはない。また、掘進抵抗が減るため推進ジャッキ２７の推力と回転カッタ２９のトルクの低減を図ることができる。
【００２３】
ここで、前胴２の挿入部８の外周面とスライドフード９の蓋部材１０の内周縁との隙間から浸入した切羽の微細な土砂は、土砂シール１３によって遮断されるため、スペーサ１１とスライドフード９と挿入部８と段差部７とで区画された空間２２内に土砂が浸入することはない。仮にこの空間２２内に土砂が浸入すると、後の接合工程にてスライドフード９をスペーサ１１と共に後退させる際に、空間２２内の土砂が邪魔になってスライドフード９が後退不能になる虞があるが、本実施形態ではこれを回避できるのである。
【００２４】
また、上記隙間から浸入した切羽の水分は、上記土砂シール１３を通過して上記空間２２内に閉じ込められ、止水シール２０によって機内側への浸入が防止される。これにより、上記空間２２には、切羽と略同じ水圧がかかることとなり、スライドフード９の径方向の内外の水圧が略等しくなる。従って、スライドフード９が水圧によって径方向内方に変形することが防止される。
【００２５】
すなわち、スライドフード９の内周面に水圧に対抗するためのリブ等を設ける必要がなく、その分だけスライドフード９と挿入部８との隙間を狭くでき、伸縮カッタ２９ｂによる掘削負担を減らすことができる。なお、挿入部８の径方向の内外の水圧は、外側（上記空間２２側）が切羽と略同じ水圧であり、内側（機内側）が略大気圧であるため、その水圧差によって挿入部８には径方向内方に変形力が加わるが、挿入部８の内側は機内スペースであるため、挿入部８の内側にリブ３０等の補強部材を設けることは何等問題なく、このリブ３０等により挿入部８の変形は防止できる。
【００２６】
なお、上記シール１３，２０を、共に土砂および水分を遮断するシールとし、スライドフード９の変形を抑える方法は、板厚アップによる強度向上等の方法を用いてもよい。
【００２７】
さて、このようにして地山を掘進して地中接合地点に到着したならば、掘進を停止する。地中接合地点とは、図３に示すように、当該挿入側の掘進機Ｓ1 のカッタ２９が、受入側の掘進機Ｓ2 のカッタ３１に当接した地点である。そして、図２および図３に示すように伸縮カッタ２９ｂを収縮させて本体カッタ２９ａ内に収納し、油圧シリンダ１８を収縮させてスライドフード９を後退させ、挿入部８を露出する。すると、露出した挿入部８とスライドフード９の蓋部材１０とにより、接合のための段差形状が形成される。
【００２８】
その後、当該挿入側の掘進機Ｓ1 を掘進させて、図４に示すように、受入側の掘進機Ｓ2 のシールドフレーム５の位置を保ったまま、その内側に設けられた内筒３２を後方に押し込む。内筒３２は、隔壁３３および回転カッタ３１を有しており、通常掘進時には図示しない固定金具によりシールドフレーム５に固定され、接合時には固定金具が外されてスライドフリーとなるものである。
【００２９】
すると、挿入側の掘進機Ｓ1 の挿入部８が受入側の掘進機Ｓ2 のシールドフレーム５内に挿入され、地中接合が達成される。なお、図３に示すように掘進機Ｓ1 ，Ｓ2 同士を当接させた状態で、スライドフード９を後退させることなく伸長状態にある油圧シリンダ１８を圧力フリーとし、掘進機Ｓ1 の掘進挿入によってスライドフード８の前端をシールドフレーム５の前端に押し当てて、スライドフード８を後退させるようにしてもよい。
【００３０】
最後に、掘進機Ｓ１，Ｓ２の機内から接合部分にシール剤を充填して固化させ、双方の掘進機Ｓ１，Ｓ２の隔壁２８，３３およびカッタ２９，３１を取り外して連続したトンネルを構築する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る地中接合シールド掘進機によれば、段差部における土砂の堆積・圧密を防止できるので、確実な接合を確保できると共に推進ジャッキの推力と回転カッタのトルクの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す地中接合シールド掘進機の概略側断面図である。
【図２】上記地中接合シールド掘進機の作動を示す図である。
【図３】上記地中接合シールド掘進機の作動を示す図である。
【図４】上記地中接合シールド掘進機の作動を示す図である。
【図５】従来例を示す地中接合シールド掘進機の概略側断面図である。
【図６】別の従来例を示す地中接合シールド掘進機の概略側断面図である。
【符号の説明】
Ｓ1   シールド掘進機
Ｓ2   シールド掘進機
１  シールドフレーム
２  前胴
３  後胴
５  シールドフレーム
７  段差部
８  挿入部
９  スライドフード
１１  スペーサ
１３  土砂シール
１５  機構としてのアクチュエータ
【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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