(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部の前部に、円形断面トンネルから所定部位の径を拡張して略長円形断面トンネルを掘削するカッタヘッドを具備し、掘削するトンネルの形状に対応して胴部の断面を拡大縮小可能な拡縮式トンネル掘削機の胴部構造であって、
円筒形外殻の一部をトンネル軸心方向に沿う切断線に沿って分離して、胴部を長円弧側の固定胴と短円弧側の拡幅胴とに分離し、
前記拡幅胴の両端部から固定胴側に突出されて互いに平行な摺接スライド面が形成されたスライド部材を延設し、
前記固定胴に、前記スライド部材の摺接スライド面にスライド自在に摺接して案内するガイド面を形成するとともに、前記拡幅胴をトンネル軸心と直交する拡縮方向に平行移動して胴部断面を拡大縮小自在な拡幅装置を設け、
胴部内で組み立てられる覆工体の形状を、互いに平行な平行平面壁を有する略円形断面または小判形断面とした
ことを特徴とする拡縮式トンネル掘削機の胴部構造。
【請求項２】
固定胴に切羽崩壊土圧を保持する固定隔壁を設け、
可動胴に、前記固定隔壁の背面にスライド自在に摺接する可動隔壁を設け、
前記スライド部材の摺接スライド面と、可動隔壁の前面摺接部とをコーナー部を介して連続させて胴部の両側部と前部にわたって連続する前面および側面のスライドシール面を形成した
ことを特徴とする請求項１記載の拡縮式トンネル掘削機の胴部構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、円形断面トンネルの掘削途中で幅の広い拡幅部を連続して掘削する拡縮式トンネル掘削機の胴部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば円形断面のトンネルを掘削途中に、トンネルを拡幅できるシールド掘進機に、たとえば特開平１１−２９４０７７号公報に開示されたものがある。
【０００３】
このシールド掘進機は、トンネルの下部および上部にそれぞれ互いに平行に配置された水平フレームと、これら水平フレーム間で複数のスライドジャッキにより拡縮方向に互いに接近離間される左右一対の拡幅胴とを具備したものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成では、拡幅胴の拡縮移動を案内する水平フレームが、左右両側で円形断面からはみだすことから、水平フレームの前部両側に小型の回転カッターが必要となり、複雑な構造となるとともに不要な部分まで掘削する必要がある点と、拡幅時に組み立てられるセグメントは、胴部の後端にシール可能な隙間をあけて形成されることから、円形に長円が組み合わされた複雑な変形断面形状となり、強度面およびコスト面から不利となる点とに問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、簡単な構造で、基本の円形断面から拡幅された略長円形断面のトンネルを低コストで掘削可能な拡縮式トンネル掘削機の胴部構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、胴部の前部に、略円形断面トンネルから所定方向に直径を拡張して略長円形断面トンネルを掘削するカッタヘッドを具備し、掘削するトンネルの形状に対応して胴部の断面を拡大縮小可能な拡縮式トンネル掘削機の胴部構造であって、円筒形外殻の一部をトンネル軸心方向に沿う切断線に沿って分離して、胴部を長円弧側の固定胴と短円弧側の拡幅胴とに分離し、前記拡幅胴の両端部から固定胴側に突出されて互いに平行な摺接スライド面が形成されたスライド部材を延設し、前記固定胴に、前記スライド部材の摺接スライド面にスライド自在に摺接して案内するガイド面を形成するとともに、前記拡幅胴をトンネル軸心と直交する拡縮方向に平行移動して胴部断面を拡大縮小自在な拡幅装置を設け、胴部内で組み立てられる覆工体の形状を、互いに平行な平行平面壁を有する略円形断面または小判形断面としたものである。
【０００７】
上記構成によれば、短円弧側の拡幅胴の外殻にスライド部材を延設し、固定胴のガイド空間にスライド部材を介してスライドさせ、胴部の断面を拡幅するので、従来のような通常掘削時に円形断面の胴部から突出するような部材がなく、余分な掘削部分を平行平面壁の外側のわずかな面積とすることができる。また胴部内で組み立てられる覆工体を、通常掘削時および拡幅掘削時とも、平行平面壁を有する略円形断面または小判形断面としてその平行部を伸縮することでトンネルの幅を拡縮することができ、通常掘削部と拡幅掘削部およびそれらの間の移行部でも、変形した覆工体が不要となることから、覆工体のコストを低減することができ、その組立ても容易に行うことができる。
【０００８】
また請求項２記載の発明は、上記構成において、固定胴に切羽崩壊土圧を保持する固定隔壁を設け、可動胴に、前記固定隔壁の背面にスライド自在に摺接する可動隔壁を設け、前記スライド部材の摺接スライド面と、可動隔壁の前面摺接部とをコーナー部を介して連続させて胴部の両側部と前部にわたって連続する前面および側面のスライドシール面を形成したものである。
【０００９】
上記構成によれば、固定胴と可動胴との間で拡縮時に摺動する面に沿って両側部と前部に連続するスライドシール面を設けたので、切羽崩壊土圧を保持する圧力室および地山側と、胴部内とのスライド部を良好にシールをすることができ、泥水や土砂の浸入を効果的に防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るトンネル掘削機の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
【００１１】
図１に示すように、このトンネル掘削機は、切羽崩壊土圧を保持しつつ円形断面トンネルを掘削し、このトンネル内に覆工体であるセグメント３１を組み立てつつ推進されるシールド掘進機で、胴部であるシールド本体１の前部に、円形のカッタヘッド２を具備している。このカッタヘッドは、図示しない多数のカッタビットと土砂取入口が形成された円形のカッタ面板２ａの複数位置に、カッタ出退装置３ｂによりコピーカッタ３ａをそれぞれ半径方向に出退可能なコピーカッタ３を具備し、所定部分（図では掘進方向に向かって左側部）でこのコピーカッタ３ａを突出させることにより、トンネルの左側部を拡張して略長円形断面トンネルを掘削することができる。そしてこのシールド本体１は、掘削するトンネルの形状に対応してシールド本体１の断面形状を拡大縮小可能に構成されている。
【００１２】
シールド本体１は、右側部に配置された固定胴４と、左側部に配置された拡幅胴５とで構成されている。すなわち、図２に示すように、円筒形外殻（スキンプレート）６が横断面でトンネル軸心Ｏを中心にα≒２２０°隔てた位置でトンネル軸心Ｏ方向に沿う切断線に沿って分離され、シールド本体１が長円弧外殻６ａ側に固定胴４が設けられるとともに、短円弧外殻６ｂ側に拡幅胴５が設けられている。
【００１３】
そして拡幅胴５は、短円弧外殻６ｂの両端部から固定胴４側にそれぞれ互いに平行な摺接スライド面７ａが形成されたスライド部材７がシールド本体１の略全長にわたって延設された略コの字形断面に形成されている。一方、固定胴４の上部および下部には、スライド部材７を収容するガイド空間８がラップ部４ａにより形成されており、ラップ部４ａの内面には、スライド部材７の外面に形成された摺接スライド面７ａがスライド自在に摺接して案内されるガイド面８ａが形成されている。また固定胴４に、スライド部材７のガイド溝７ｂにスライド自在に摺接し案内するガイドフレーム８ｂが拡幅方向に沿って設けられている。またこのガイド空間８には、拡幅胴５をトンネル軸心Ｏと直交する拡縮方向に移動してシールド本体１の断面を拡大縮小自在な拡幅装置である複数の拡幅用ジャッキ９が配設されている。
【００１４】
図１，図３，図４に示すように、前記シールド本体１の固定胴４の前部には、切羽崩壊土圧を保持する固定隔壁１１が配設されて圧力室１２が形成され、この固定隔壁１１には軸受１３を介して旋回壁１４ａを有する旋回部材１４がトンネル軸心Ｏ周りに回転自在に支持されている。そして旋回壁１４ａから圧力室１２側に突出する複数の支持脚１５がカッタ面板２ａに連結されている。この固定隔壁１１の大気室１６側には、カッタ駆動装置１７が設けられており、このカッタ駆動装置１７は、旋回部材１４に取付けられたリングギヤ１７ａと、このリングギヤ１７ａに噛み合う複数の駆動ピニオン１７ｂと、この駆動ピニオン１７ｂをそれぞれ回転駆動するカッタ駆動モータ１７ｃとで構成されている。なお、図示しないが、固定隔壁１１には送泥管および排泥管、または排土装置が貫通して設けられ、また固定胴４の後部にセグメント３１を組み立てるエレクタ装置が配設されている。
【００１５】
一方、拡幅胴５には、固定隔壁１１の背面にスライド自在に摺接する可動隔壁２１が取付けられ、図４に示すように、固定隔壁１１と可動隔壁２１の間に介在されたシール材により圧力室１２からの土砂や泥水の侵入を防止する前面スライドシール面２２が形成されている。またガイド空間８のガイド面８ａとスライド部材７の摺接スライド面７ａとの間には、介在されたシール材により地山からの土砂と泥水の侵入を防止する側面スライドシール面２３が形成されている。そして、前記前面スライドシール面２２と側面フライドシール面２３とは、スライド部材７と可動隔壁２１のコーナー部を介して連続して形成され、固定胴４と拡幅胴５とのスライド部に連続するシール構造が形成される。
【００１６】
このシールド本体１の後部で通常掘削時に組み立てられる覆工体であるセグメント３１は、図３に示すように、スライド部材７に対応した一部に互いに平行な一対の平行平面壁３２を有する略円形断面で、一対の略半円壁３３の端部間に長さの短い平行平面壁３２が連結されて構成されている。そして、拡張掘削時には、平行平面壁３２の長さが延長された小判形断面のセグメント３１が組み立てられる。
【００１７】
固定胴４と拡幅胴５の後部には、前記セグメント３１を反力受けとしシールド本体１を推進する複数の推進ジャッキ３４，３５がそれぞれ配設されている。また固定胴４および拡幅胴５の後端部内面には、組み立てられたセグメント３１との隙間を、複数の金属ブラシ列間にグリースを充填してシールするテールシール装置３６，３７がそれぞれ配設され、また拡幅胴５のスライド部７の内面にも、ラップ部テールシール装置３８が設けられている。
【００１８】
このラップ部テールシール装置３８は、図５に示すように、固定胴４の固定側テールプレート４１の内面に、スライド部材７の拡幅側テールプレート５１がスライド自在に重なり合い、固定側テールプレート４１には、内面にスライド方向に沿う固定ブラシ列４３が取付けられた複数の突条部４２が突設されている。そして、拡幅側テールプレート５１には、突状部４２の間のガイド凹部４４にスライド自在に嵌合するスライドビーム５２が配設され、このスライドビーム５２に取付板を介して固定ブラシ列４３の前面に重なる可動ブラシ列５３が取付けられている。したがって、スライド部７の拡縮動作に従って拡幅側テールプレート５１がスライドすると、可動ブラシ列５３が固定ブラシ列４３の前面に沿って移動し、前後のブラシ列４３，５３間にグリースを保持してシールすることができる。
【００１９】
上記実施の形態において、通常掘削部で円形断面のトンネルを掘削し、シールド本体１内の後部で、天面中央部と底面中央部に長さが短い平行平面壁３２を有する略円形断面のセグメント３１を組み立てて掘進される。拡幅部に達すると、カッタヘッド２の左側部の回転位置でコピーカッタ３を突出させて余掘りを行いトンネルを拡幅する。そして、トンネルの拡幅に従って拡幅用ジャッキ９を進展させて拡幅胴５を外側にスライドさせ、拡幅量に対応して拡幅されたセグメント３１を組み立てる。このようにして順次拡幅胴５が外側にスライドされ、拡幅掘削部になると、拡幅胴５を拡幅位置に固定した状態で所定距離掘削する。この拡幅掘削部では、平行平面壁３２を延長したセグメント３１が小判形断面に組み立てられる。
【００２０】
拡幅掘削部から通常掘削部への移行は、上記と逆の手順で行われる。
上記実施の形態によれば、円弧状外殻６を分割して長円弧外殻６ａを有する固定胴４と短円弧外殻６ｂを有する拡幅胴５とに分離し、拡幅胴５に設けられたスライド部材７を固定胴４のラップ部４ａ内のガイド空間８に収容し、ラップ部４ａ内面のガイド面８ａに沿って出退自在に構成したので、従来のように、カッタヘッド２による円形部分から突出する部材もなく、またセグメント３１も平行平面壁３２の短い略円形断面に形成することができる。また拡幅掘削時にも、平行平面壁３２の長さを延長するだけでよく、拡幅掘削時や移行時にも、特殊な異形セグメントピースが不要となり、セグメント３１の製造コストが増大することもなく、組み立ても容易に行うことができる。
【００２１】
またスライド部材７の摺接ガイド面７ａの側面スライドシール面２３および可動隔壁２１の前面の前面スライドシール面２２とを連続させたので、圧力室１２や地山側と、シールド本体１内とのスライド部のシールを良好に行うことができ、止水を効果的に実施することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１記載の発明によれば、一部が分離された拡幅胴の外殻にスライド部材を延設し、固定胴のガイド空間にスライド部材を介してスライドさせ、胴部の断面を拡幅するので、従来のような通常掘削時に円形断面の胴部から突出するような部材がなく、余分な掘削部分を平行平面壁の外側のわずかな面積とすることができる。また胴部内で組み立てられる覆工体を、通常掘削時および拡幅掘削時とも、平行平面壁を有する略半円断面または小判形断面としてその平行部を伸縮することでトンネルの幅を拡縮することができ、通常掘削部と拡幅掘削部およびそれらの間の移行部でも、変形した覆工体が不要となることから、覆工体のコストを低減することができ、その組立ても容易に行うことができる。
【００２３】
また請求項２記載の発明によれば、固定胴と可動胴との間で拡縮時に摺動する面に沿って両側部と前部に連続するスライドシール面を設けたので、切羽崩壊土圧を保持する圧力室および地山側と、胴部内とのスライド部を良好にシールをすることができ、泥水や土砂の浸入を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示す平面断面図である。
【図２】図１に示す拡幅掘削状態のａ−ａ断面図である。
【図３】同シールド掘進機の拡幅掘削状態のシールド本体を示す斜視図である。
【図４】同シールド本体を示す分解斜視図である。
【図５】同シールド本体のラップ部テールシール装置を示す断面図である。
【符号の説明】
１    シールド本体
２    カッタヘッド
３    コピーカッタ
４    固定胴
４ａ  ラップ部
５    拡幅胴
６    外殻
７    スライド部材
７ａ  摺接スライド面
８    ガイド空間
８ａ  ガイド面
９    拡幅用ジャッキ
１１    固定隔壁
１２    圧力室
１６    大気室
１７    カッタ駆動装置
２１    可動隔壁
２２    前面スライドシール面
２３    側面スライドシール面
３１    セグメント
３２    平行平面壁
３３    略半円壁
３４，３５  推進ジャッキ
３６，３７  テールシール装置
３８    ラップ部テールシール装置
【図１】
0003841625.tif 000002
【図２】
0003841625.tif 000003
【図３】
0003841625.tif 000004
【図４】
0003841625.tif 000005
【図５】
0003841625.tif 000006