(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一のシールド掘進機と他のシールド掘進機とを対向して掘進させ、一の掘進機のシールドフレームに他の掘進機のシールドフレームを嵌入して接合する地中接合シールド掘進機において、一の掘進機のシールドフレームを、中折継手を介して接続された前胴および後胴から構成し、その前胴内に、上記中折継手より径方向内方に位置させて軸方向にスライドする内筒を設け、該内筒と前胴との間に、通常掘進時には内筒を前胴に固定すると共に他の掘進機のシールドフレームを当該前胴内へ嵌入するときには内筒を前胴から切り離す係脱手段を設け、通常掘進時には上記内筒と後胴とを中折れジャッキを介して連結すると共に他の掘進機のシールドフレームを当該前胴内へ嵌入するときには上記中折れジャッキを上記後胴から切り離すことを特徴とする中折れ式地中接合シールド掘進機。
【請求項２】
上記前胴の内周面に、上記内筒を中折継手より径方向内方に浮かせて支持するためのスペーサを設けると共に内筒との間のシールを設けた請求項１記載の中折れ式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係り、特に、中折れ式の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、一のシールド掘進機ａと他のシールド掘進機ｂとを対向して掘進させ、一の掘進機ａのシールドフレームｃに他の掘進機ｂのシールドフレームｄを嵌入させ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】
上述の一のシールド掘進機ａは、筒状のシールドフレームｃ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) に示すように一の掘進機ａの通常掘進時には固定金具ｈによってシールドフレームｃに固定され、図５(b) に示すようにそのシールドフレームｃ内に他の掘進機ｂのシールドフレームｄを嵌入させるときには、固定金具ｈ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状態にて、他の掘進機ｂを掘進させてカッタｆを介して内筒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、一の掘進機ａのシールドフレームｃ内に他の掘進機ｂのシールドフレームｄが嵌入され、双方のシールドフレームｃ，ｄ同士がラップする。その後、ラップ部分にシール剤ｘを充填して接合し、双方の掘進機ａ，ｂの隔壁ｉ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】
以上説明したように、所謂単胴型のシールド掘進機においては、地中接合技術は実現されているものの、図６に示すようにシールドフレームｊを前胴ｋと後胴ｌとに分割してこれらを中折継手ｍを介して屈曲自在に接続した所謂中折れシールドについては、地中接合が未だ実現されていなかった。何故なら、前胴ｋの内周面に図５に示すものに倣って内筒ｎをスライド自在に設けてその内筒ｎにカッタｏを取り付けたとしても、内筒ｎの後退が中折継手ｍによって阻害されてしまい、図５のもののように他の掘進機ｂを受け入れることができなかったからである。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、中折れシールドについても地中接合が可能な地中接合シールド掘進機を提供することにある。
【０００７】
【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、一のシールド掘進機と他のシールド掘進機とを対向して掘進させ、一の掘進機のシールドフレームに他の掘進機のシールドフレームを嵌入して接合する地中接合シールド掘進機において、一の掘進機のシールドフレームを、中折継手を介して接続された前胴および後胴から構成し、その前胴内に、上記中折継手より径方向内方に位置させて軸方向にスライドする内筒を設け、該内筒と前胴との間に、通常掘進時には内筒を前胴に固定すると共に他の掘進機のシールドフレームを当該前胴内へ嵌入するときには内筒を前胴から切り離す係脱手段を設け、通常掘進時には上記内筒と後胴とを中折れジャッキを介して連結すると共に他の掘進機のシールドフレームを当該前胴内へ嵌入するときには上記中折れジャッキを上記後胴から切り離すように構成されている。
【０００８】
本発明によれば、前胴内に設けられた内筒は、中折継手よりも径方向内方に配置されているので、中折継手に邪魔されることなく軸方向後方に移動可能となる。よって、かかる中折れシールドの前胴内に他の掘進機のシールドフレームを嵌入させるときは、係脱手段により内筒を前胴から切り離し、その後双方の掘進機を突き合わせて相対的に近接掘進させる。すると、スライドフリーとなった上記内筒が他の掘進機に押されて軸方向後方に移動し、他の掘進機のシールドフレームが前胴内に嵌入され、もって地中接合が可能となる。
【０００９】
また、上記前胴の内周面に、上記内筒を中折継手より径方向内方に浮かせて支持するためのスペーサを設けると共に内筒との間のシールを設けてもよい。
【００１０】
【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。
【００１１】
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、図示しない他のシールド掘進機Ｓ2 のシールドフレームの嵌入を許容するものである。
【００１２】
中折継手４は、前胴２の後端部に設けられた凹球状の軸受座５と、この軸受座５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６とからなっている。各軸受座５，６の曲率は、シールドフレーム１の断面中心Ｏからの半径Ｒに一致している。また、軸受座６と前胴２の間には、止水シール７が介設されている。
【００１３】
前胴２の内方には、後胴３の軸受座６より径方向内方に位置させて、軸方向にスライドする内筒８が収容されている。内筒８は、その軸方向後方へスライド時に中折継手４が邪魔にならない直径に形成されており、前胴２の内周面に設けられたスペーサ９によって前胴２から浮かせられて同芯的に支持されている。
【００１４】
スペーサ９は、図７にも示すように、前胴２の内周面に周方向に間隔を隔てて設けられたリブ１０と、リブ１０の先端に設けられ内筒８の軸方向のスライドを案内するガイド筒１１と、ガイド筒１１の前端と前胴２の前端との間の切羽側の隙間を蓋する蓋部材１２とからなっている。
【００１５】
前胴２の内周面の掘進方向前側部には、図１に示すように内筒８との間にて土砂のみを遮断し、水分の通過を許容する土砂シール１３が設けられている。土砂シール１３は、ブラシ状のものが用いられており、その根元部が蓋部材１２に取り付けられ、中間部が屈曲され、先端部がガイド筒１１に開口された窓部１４を通し、内筒８の外周面に弾性的に押し付けられている。
【００１６】
土砂シール１３は、内筒８を囲繞するように周方向に連続的に形成されており、上記窓部１４もガイド筒１１の周方向に連続的に形成されている。土砂シール１３は、ガイド筒１１と内筒８との隙間から浸入した微細な土砂はシールするものの、上記隙間から浸入した水分の通過は許容する。
【００１７】
また、前胴２の内周面の掘進方向後側部には、内筒８との間にて水分の通過を遮断する水分シール１５が設けられている。水分シール１５は、ゴムやウレタン等からリング状に形成されており、その外周側端面が前胴２に固定されると共に内周側端面が内筒８に当接されており、前胴２と内筒８との隙間を埋めるようになっている。
【００１８】
水分シール１５は、土砂シール１３を通過した水分が機内側に浸入することを防止する。これら土砂シール１３および水分シール１５の配置によれば、切羽の水分は、前胴２と内筒８との隙間から土砂シール１３を通過して前胴２と内筒８との隙間の空間１６に浸入するものの、水分シール１５によってシールされるため、機内に浸水することなく水分シール１５と前胴２と内筒８と蓋部材１２とで区画された空間１６内に閉じ込められる。
【００１９】
また、上記内筒８と前胴２との間には、通常掘進時には内筒８を前胴２に固定すると共に、図示しない他の掘進機Ｓ2 のシールドフレームを当該前胴２内へ嵌入するときには内筒８を前胴２から切り離す係脱手段１７が設けられている。係脱手段１７は、一端面が前胴２に溶接固定され、側面が内筒８の後端に当接する固定部材１８からなっている。
【００２０】
固定部材１８は、前胴２の周方向に間隔を隔てて複数設けられており、通常掘進時には内筒８がバックするのを押さえ、他の掘進機Ｓ2 のシールドフレームを当該前胴２内へ嵌入するとき（合体時）には図３のように切断（溶断）されて内筒８をスライドフリーとするものである。
【００２１】
また、内筒８には隔壁１９が設けられ、隔壁１９には回転カッタ２０が取り付けられている。回転カッタ２０は、内筒８の内径より小さい本体カッタ２１と、本体カッタ２１に径方向外方に伸縮自在に設けられた伸縮カッタ２２とを有している。伸縮カッタ２２は、図１に示すように通常掘進時には伸長されて内筒８と前胴２との間の部分を掘削し、図３に示すように合体時には内筒８のスライド移動の邪魔にならないように収縮される。
【００２２】
内筒８と後胴３とは、中折れジャッキ２３を介して連結されている。中折れジャッキ２３は、内筒８の内周面に取り付けられたブラケット２４と後胴３の軸受座６に取り付けられたブラケット２５との間に介設され、前胴２と後胴３とを屈曲させるものである。この中折れジャッキ２３は、周方向に所定間隔を隔てて複数設けられている。
【００２３】
また、外筒３の軸受座６に取り付けられたブラケット２５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、周方向に間隔を隔てて上記中折れジャッキ２３同士の間に位置させて複数設けられている。推進ジャッキ２７のシュー２８は、伸縮ロッド２９の先端に設けられた張出部材３０により、径方向外方にずらされている。
【００２４】
以上の構成からなる本実施形態の作用について述べる。
【００２５】
この地中接合シールド掘進機Ｓ1 は、通常掘進時には図１に示すように、伸縮カッタ２２を伸長させた状態で本体カッタ２１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２０で掘削して掘進する。掘削土砂は、隔壁１９の前方に形成されたカッタ室３１に一旦取り込まれ、図示しないスクリューコンベヤ等によって機内側に搬出される。このとき、中折れジャッキ２３を適宜伸縮させて前胴２と後胴３とを屈曲させることにより、所望の方向にカーブ掘進できる。
【００２６】
ここで、切羽の微細な土砂は、前胴２のガイド筒１１と内筒８との隙間をシールする土砂シール１３によって遮断されるものの、切羽の水分は、上記土砂シール１３を通過してその後方の水分シール１５によって遮断される。この結果、切羽の水分は、水分シール１５と前胴２と内筒８と蓋部材１２とで区画された空間１６内に閉じ込められ、その空間１６には切羽と略同じ水圧がかかる。これにより、前胴２の径方向の内外の水圧が略等しくなり、前胴２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。
【００２７】
すなわち、前胴２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、その分だけ前胴２とガイド筒１１（内筒８）との隙間を狭くでき、伸縮カッタ１２による掘削負担を減らすことができる。なお、内筒８の径方向の内外の水圧は、外側（上記空間１６側）が切羽と略同様の水圧であり、内側（機内側）が略大気圧であるため、その水圧差によって内筒８には径方向内方に変形力が加わるが、内筒８の内側は機内スペースであるため、内筒８の内側にリブ等の補強部材３２を設けることは何等問題はなく、このリブ３２等により内筒８の変形は防止できる。
【００２８】
なお、上記シール１３，１５は、共に土砂および水分を遮断するシールとしてもよく、前胴２の変形を抑える方法は、板厚アップによる強度向上等の別の方法によって解決してもよい。
【００２９】
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。そして、図２に示すように、伸縮カッタ２２を収縮させて本体カッタ２１内に収納し、内筒８の後端部と後胴３の軸受座６のブラケット２５との間に、連結部材３３を溶接等により取り付ける。連結部材３３は、周方向に間隔が隔てられた各中折れジャッキ２３同士の間に配置され、中折れジャッキ２３の不慮の収縮を防止すると共に、内筒８に加わった軸方向後方への力をダイレクトに推進ジャッキ２７に伝達するものである。
【００３０】
次に、図３に示すように、内筒８の後退を規制している固定部材１８を溶断すると共に、後胴３の軸受座６に取り付けられたブラケット２５を溶断する。固定部材１８の溶断位置は、後の工程で後退する内筒８よりも径方向外側の位置であり、ブラケット２５の溶断位置も、同様に後の工程で後退する内筒８よりも径方向外側の位置である。これにより、内筒８の軸方向後方への移動が確保される。
【００３１】
この状態で、この受入側のシールド掘進機Ｓ1 のカッタ２０に、相対向して掘進されてきた挿入側のシールド掘進機Ｓ2 のカッタ３４を突き合わせる。挿入側の掘進機Ｓ2 のシールドフレーム３５は、上記前胴２と同径の大径部３６と、上記内筒８と同径の小径部３７とを有している。この挿入側の掘進機Ｓ2 の小径部３７には、受入側の掘進機Ｓ1 と同様に、本体カッタ３８と伸縮カッタ３９とからなる回転カッタ３４が設けられている。
【００３２】
次に、図４に示すように双方の掘進機Ｓ1 ，Ｓ2 のカッタ２０，３４同士を突き合わせた状態で、挿入側の掘進機Ｓ2 の伸縮カッタ３９を収縮して掘進させ、挿入側の掘進機Ｓ2 のカッタ３４で受入側の掘進機Ｓ1 の内筒８を後方に押し込む。すると、受入側の掘進機Ｓ1 の内筒８と連結部材３３と推進ジャッキ２７とが一体的に軸方向後方へ移動し、伸長されていた推進ジャッキ２７が収縮されてその移動が吸収される。そして、挿入側の掘進機Ｓ2 の小径部３７が受入側の掘進機Ｓ1 のガイド筒１１内に挿入され、受入側掘進機Ｓ1 の蓋部材１２が挿入側掘進機Ｓ2 の段差部４０に突き当たる。
【００３３】
このとき、挿入側掘進機Ｓ2 の小径部３７の外周面には、受入側掘進機Ｓ1 の土砂シール１３が押し付けられてシールされ、双方のカッタ２０，３４の厚さ部分の隙間４１は、受入側掘進機Ｓ1 のガイド筒１１によって覆われてシールされる。その後、受入側掘進機Ｓ1 の水分シール１５から空間１６内へシール剤を充填して固化させ、最後に双方の掘進機Ｓ1 ，Ｓ2 の隔壁１９，４２およびカッタ２０，３４を取り外して連続したトンネルを構築する。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る中折れ式地中接合シールド掘進機によれば、中折れシールドであっても地中接合が可能となる。
【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】地中接合シールド掘進機の作動を示す図である。
【図３】地中接合シールド掘進機の作動を示す図である。
【図４】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】従来例を示す中折れシールドの概略側断面図である。
【図７】図１の VII-VII線断面図である。
【符号の説明】
Ｓ1   一のシールド掘進機
Ｓ2   他のシールド掘進機
１  一の掘進機のシールドフレーム
２  前胴
３  後胴
４  中折継手
８  内筒
９  スペーサ
１３  土砂シール
１５  水分シール
１７  係脱手段
３５  他の掘進機のシールドフレーム
【図１】
0003865899.tif 000002
【図２】
0003865899.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003865899.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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