(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端側に掘削機構を有し、後部側にセグメント組立部を有するシールド掘進機に設置されて、前記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の後端側へ搬出する排土機構であって、
前端側に土砂取り込み口を、後端側に土砂排出口をそれぞれ有し、前記後端側の位置が前記セグメント組立部よりも前方になるように配置されて、掘削土砂を前記土砂取り込み口から機内側に取り込む第１排土機構と、
該第１排土機構の土砂排出口から排出される土砂を受け入れる受入口を有し、該受入口から受け入れた土砂をシールド掘進機の後方側へ搬送する第２排土機構と、
該第２排土機構を前後方向にスライド可能に支持すると共に、該第２排土機構を後方側にスライドさせたときに前記土砂排出口と前記受入口とを連通させるスライド連通手段とを備えたことを特徴とするシールド掘進機の排土機構。
【請求項２】
前記スライド連通手段は、前記第１排土機構の側方に設置されたガイドバーと、前記第１排土機構の側面に設けられて前記ガイドバーに係合する係合手段と、前記土砂排出口に設けられて該土砂排出口と前記受入口を連通させる先端部に鍔部を有する短管と、前記第２排土機構の側面に設けられて該第２排土機構が前後に移動する際に前記鍔部を案内するスライドガイドとを備えてなることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機の排土機構。
【請求項３】
前記スライド連通手段は、前記土砂排出口に対応する位置に貫通孔を有し前記第１排土機構に固定された第１スライド台座と、前記受入口に対応する位置に貫通孔を有し前記第２排土機構に固定された第２スライド台座と、前記第１排土機構に設けられて前記第２スライド台座を前記第１スライド台座に当接させた状態でスライド可能に把持する把持手段とを備えてなることを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機の排土機構。
【請求項４】
前記第１排土機構を複数並列に配置すると共に、前記第２排土管を前記複数の第１排土管の間に配置したことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機の排土機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
シールド掘進機の排土機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は従来の一般的なシールド掘進機の断面図である。図において、１は円筒状のシールド掘進機の本体、３は本体１の前端部に設置されたカッターヘッド、５は一端側に土砂取り込み口５ａを有し、他端側に土砂排出口５ｂを有する排土機構である。排土機構５は、円筒管の内部にスクリュウを収容したスクリュウコンベアから構成されており、土砂取り込み口５ａはカッターヘッド３の近傍に配置され、土砂排出口５ｂは本体１の後端部に位置している。従って、排土機構５は本体１の前端側から後端側に亘って配置されている。
【０００３】
９は土砂排出口５ｂに設けられて土砂排出口５ｂを開閉するゲート、１０は一端側を土砂排出口５ｂの下方に配置されて土砂排出口５ｂから排出される土砂を搬出するベルトコンベアである。１２は本体１の内部の後方部に設置され、セグメントの組立を行うエレクタ、１４はエレクタ１２によって組み立てられたトンネルを構成するセグメント、１６はセグメント１４に反力を取って本体１を前方に推進させる推進ジャッキである。
【０００４】
上記のように構成された従来のシールド掘進機においては、カッタヘッド３によって地盤を掘削し、掘削によって発生した土砂を排土機構５によって本体１の後端まで搬出して、ベルトコンベア１０によってトンネルの後方へ搬出される。そして、本体１を推進ジャッキ１６によって前方に押し出し、既に組み立てられたセグメント１４との間に１リング分のスペースが確保されるとエレクタ１２によって新たなセグメントが組み立てられる。
このように、通常のシールド掘進工法においては掘進（排土作業を含む）作業とセグメント組立作業を交互に繰り返しており、両作業を同時に行うことは例外を除いてほとんどない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような従来のシールド掘進機においては、排土機構５が本体１の前端側から後端側に亘って配置されており、一方、本体１の後部側ではエレクタ１２が設置され、セグメント組立作業をすることになる。そのため、エレクタ１２は排土機構５に干渉することなくセグメントをハンドリングして組立作業ができる機構である必要があり、またセグメント自体も搬入および組立のスペースを考慮した形状（大きさ）でなければならない。
ところが、上述したように、通常のシールド掘進工法においては掘進（排土作業を含む）作業とセグメント組立作業を交互に繰り返しており、両作業を同時に行うことは例外を除いてほとんどないのである。
このように従来のシールド掘進機の排土機構は、排土作業とセグメント組立作業を同時に行わないにも拘わらず、排土機構５が本体１の前端側から後端側に亘って配置されている関係で、セグメント組立のためのスペースが制限され、エレクタ機構やセグメントの大きさ等に大きな制約を課すことになっていた。
【０００６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、セグメント組立スペースを十分に確保することのできるシールド掘進機の排土機構を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機の排土機構は、前端側に掘削機構を有し、後部側にセグメント組立部を有するシールド掘進機に設置されて、前記掘削機構で掘削された土砂をシールド掘進機の後端側へ搬出する排土機構であって、
前端側に土砂取り込み口を、後端側に土砂排出口をそれぞれ有し、前記後端側の位置が前記セグメント組立部よりも前方になるように配置されて、掘削土砂を前記土砂取り込み口から機内側に取り込む第１排土機構と、該第１排土機構の土砂排出口から排出される土砂を受け入れる受入口を有し、該受入口から受け入れた土砂をシールド掘進機の後方側へ搬送する第２排土機構と、該第２排土機構を前後方向にスライド可能に支持すると共に、該第２排土機構を後方側にスライドさせたときに前記土砂排出口と前記受入口とを連通させるスライド連通手段とを備えたものである。
【０００８】
また、前記スライド連通手段は、前記第１排土機構の側方に設置されたガイドバーと、前記第１排土機構の側面に設けられて前記ガイドバーに係合する係合手段と、前記土砂排出口に設けられて該土砂排出口と前記受入口を連通させる先端部に鍔部を有する短管と、前記第２排土機構の側面に設けられて該第２排土機構が前後に移動する際に前記鍔部を案内するスライドガイドとを備えてなるものである。
【０００９】
さらに、前記スライド連通手段は、前記土砂排出口に対応する位置に貫通孔を有し前記第１排土機構に固定された第１スライド台座と、前記受入口に対応する位置に貫通孔を有し前記第２排土機構に固定された第２スライド台座と、前記第１排土機構に設けられて前記第２スライド台座を前記第１スライド台座に当接させた状態でスライド可能に把持する把持手段とを備えてなるものである。
【００１０】
また、前記第１排土機構を複数並列に配置すると共に、前記第２排土管を前記複数の第１排土管の間に配置したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１を設置したシールド掘進機の側面断面図、図２は図１の矢視Ａ方向から見た本実施の形態の要部を示す図であり、従来技術を示した図２０と同一部分には同一符号を付してある。
図において、１はシールド掘進機の本体、２は本体１の前端側に設けられたバルクヘッド、３は本体１の前端部に設置されたカッターヘッドである。５は前端側に土砂取り込み口５ａを、後端側に土砂排出口５ｂをそれぞれ有する第１排土管である。土砂取り込み口５ａは管軸に沿って設けられ、土砂排出口５ｂは第１排土管５の側面に管軸に直交する方向に短管を突出させて構成されている。そして、土砂排出口５ｂの先端には後述の第２排土管の受入口１１ａの周縁を塞ぐ断面円弧状の鍔体８が設けられ、また土砂排出口５ｂの基端側には開閉ゲート９が設けられている。なお、鍔体８と受入口１１ａの周縁との間にはパッキン１８が設置され、この部分のシールを確実にしている。
【００１２】
第１排土管５は土砂取り込み口５ａをバルクヘッド２の下部に固定されて、後方に向けて上向きに傾斜させた状態で設置されている。また、第１排土管５は内部に土砂搬送用のスクリュウを有しており、該スクリュウは後端側に設けられた駆動装置７によって駆動され、土砂取り込み口５ａから掘削土砂を機内側に取り込んで土砂排出口５ｂまで搬送する。第１排土管５は後端に設けられた駆動装置７の位置がセグメント組立部よりも前方になるように配置されている。
なお、第１排土管５、土砂搬送用スクリュウ、駆動装置７等によって第１排土機構が構成される。
【００１３】
１１は第１排土管５の後方寄りの側方に配置された第２排土管であり、前端側の側面に第１排土管５の土砂排出口５ｂから排出される土砂を受け入れる受入口１１ａを、後端側の下面に土砂排出口１１ｂをそれぞれ有している。第２排土管１１は、第１排土管５と同様に、内部に土砂搬送用のスクリュウを有しており、該スクリュウは後端側に設けられた駆動装置１３によって駆動され、受入口１１ａから受け入れた掘削土砂を土砂排出口１１ｂまで搬送する。１５は土砂排出口１１ｂに設けられた開閉ゲートである。
１７は第１排土管５の側方に配置されて、第２排土管１１をスライド可能に支持するガイドバーであり、ガイドバー１７には図３に示すように断面Ｔ字状の溝１７ａが設けられ、溝１７ａに第２排土管１１の側面に設けられた断面Ｔ字状の凸条１９が挿入されている。
【００１４】
２１は第２排土管１１における受入口１１ａの両側に設けられたスライドガイドであり、鍔体８の端部を第２排土管１１の管軸方向に案内する。このように、第２排土管１１はガイドバー１７及び鍔体８に案内されて、前方にスライド可能に構成されている。また、第２排土管１１は、排土作業を行う際には、ボルト等の固定手段によって固定されて図１に示す姿勢で保持される。
なお、第２排土管１１、土砂搬送用スクリュウ、駆動装置１３等によって第２排土機構が構成される。
【００１５】
次に、上記のように構成された本実施の形態の動作を説明する。本体１の前端側に設置したカッターヘッド３で地盤を掘削しながら掘進する。このとき、第１，第２の各排土機構は共に稼働しており、掘削土砂は第１排土管５の土砂取り込み口５ａから機内側に取り込まれ、土砂排出口５ｂ、受入口１１ａを介して土砂排出口１１ｂまで搬送される。土砂排出口１１ｂの下方にはベルトコンベアなどの二次的排土装置が設置されており、これによって土砂はトンネルの後方まで搬出される。
【００１６】
以上のような動作によって１セグメント分の掘進が完了すると、駆動装置７，１３を停止して排土作業を中止する。そして、ゲート９を閉じた後、図４及び図５に示すように、第２排土管１１をガイドバー１７に沿って前方に移動させる。第２排土管１１を最も前方に移動した状態（図５参照）では、第２排土管１１の後端に設けられた駆動装置１３の位置が第１排土管５の後端に設けられた駆動装置７とほぼ横並びになる。したがって、この状態では駆動装置１３の位置がセグメント組立部よりも前方になるように配置される。この状態でセグメントの搬入及び組立の作業を行う。この状態ではセグメント組立部には十分なスペースが確保されているので、セグメントの大きさも従来例の場合のように制約を受けることがなく、またエレクタのハンドリングも自由にでき、セグメントの組立効率が高まる。
以上のようにして１リング分のセグメントの組立が終わると、第２排土管１１を後方にスライドさせて図１に示した状態にして、掘進と排土作業を行う。
【００１７】
以上のように、本実施の形態１によれば、セグメント組立の際には第２排土管１１を前方に移動させることによって、セグメント組立部のスペースを十分に確保できるので、セグメント組立作業の効率が向上する。
【００１８】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２の側面図、図７は図６の矢視Ａ−Ａ断面図であり、実施の形態１を示した図１と同一部分には同一符号を付してある。
本実施の形態２においては、図６に示すように、第２排土管１１を第１排土管５の下方に配置して、第１排土管５に第２排土管１１を保持させたものである。
【００１９】
図８は第１排土管５の側面図、図９は第１排土管５の下面図、図１０は図８の矢視Ａ−Ａ断面図である。まず、図６乃至図１０に基づいて第１排土管５に関する構成について説明する。２５は第１排土管５の下面に取り付けられたスライド台座であり、第１排土管５の土砂排出口５ｂに対応する位置には、図９に示すように、貫通孔２５ａが設けられている。また、貫通孔２５ａの周縁にはパッキン２９が設置されている。２７はスライド台座２５における貫通孔２５ａが設けられた位置の両側に設けられたスライドガイドであり、スライドガイド２７の内面には、図１０に示すように、溝２７ａが形成されている。
【００２０】
図１１は第２排土管１１の側面図、図１２は第２排土管１１の上面図、図１３は図１２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。以下、図１１乃至図１３に基づいて第２排土管１１に関する構成について説明する。３１は第２排土管１１の上面に取り付けられたスライド台座であり、第２排土管１１の受入口１１ａに対応する位置には、図１２に示すように、貫通孔３１ａが設けられている。また、スライド台座３１の両側にはそれぞれ外方に突出する凸条３１ｂが形成されている。
【００２１】
再び、図６及び図７に基づいて第１排土管５と第２排土管１１との係合関係について説明する。第１排土管５の下面に設けられたスライド台座２５に第２排土管１１の上面に設けられたスライド台座３１を当接させると共に、スライドガイド２７の溝２７ａにスライド台座３１の凸条３１ｂが挿入された状態で、第１排土管５に第２排土管１１が保持されている。そして、第２排土管１１は第１排土管５に対して前後方向にスライドできるように構成されている。
【００２２】
排土作業を行う場合には、図６に示すように、第２排土管１１を後方へスライドさせて、第１排土管５の土砂排出口５ｂと第２排土管１１の受入口１１ａを対向配置させる。このとき、図７に示すように、第１排土管５と第２排土管１１とは連通状態にある。
また、セグメント組立作業時には、図１４に示すように、第２排土管１１を前方にスライドさせる。このとき、第２排土管１１の後端に設けられた駆動装置１３の位置が第１排土管５の後端に設けられた駆動装置７とほぼ並びになり、セグメント組立部には十分なスペースが確保されることになる。
【００２３】
図１５は図１４における矢視Ｂ−Ｂ断面図、図１６は図１４における矢視Ｃ−Ｃ断面図である。セグメント組立作業時には、第２排土管１１の受入口１１ａは、図１５に示すように、第１排土管５のスライド台座２５によって塞がれており、また第１排土管５の土砂排出口５ｂは、図１６に示すように、第２排土管１１のスライド台座３１によって塞がれている。したがって、土砂排出口５ｂ及び受入口１１ａから土砂が洩れることがない。
なお、排土作業の手順等については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２４】
本実施の形態２によれば、第２排土管１１を保持するための保持手段を別途設ける必要がなく、本体１内部のスペースを有効に活用できる。また、土砂排出口５ｂ及び受入口１１ａに開閉ゲートを設ける必要がないので、部品点数を少なくできると共に、操作も容易になる。さらに、スライド台座２５，３１の当接面が平面であるため、製作が容易である。
【００２５】
実施の形態３．
図１７は本発明の実施の形態３の平面図であり、実施の形態１を示した図１と同一部分又は相当部分には同一符号を付してある。
本実施の形態においては、図１７に示すように、並列に配置された２本の第１排土管５，５０の間に、第２排土管１１を前後方向にスライド可能に設置したものである。２本の第１排土管５，５０の構成は土砂排出口の向きを除き同一であるので、以下の説明は主として第１排土管５を例に挙げて説明する。
【００２６】
第１排土管５及び第２排土管１１の構成は、実施の形態１のものと基本的に同様であるため、詳細な説明は省略する。ただ、本実施の形態においては、土砂排出口５ｂの先端に取り付けた鍔体８の前端側をバルクヘッド２まで延出させてスライドバーの機能を兼用させている点が異なる。
図１８は図１７の矢視Ａ−Ａ断面図である。図１７は排土作業時の状態を示しており、この状態では図１８に示すように、２本の第１排土管５，５０と第２排土管１１は連通状態になっている。
【００２７】
セグメント組立時には、第２排土管１１を前方に押し込むと、第２排土管１１は鍔体８，５８及びスライドガイド２１にガイドされながら図１９に示す位置までスライドする。この状態では、第１排土管５，５０の土砂排出口５ｂ，５０ｂは第２排土管１１の外周面で塞がれ、また第２排土管１１の受入口５ａ，５０ａは鍔体８，５８によって塞がれる。したがって、開閉ゲートを別途設ける必要がない。
なお、排土作業の手順等については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００２８】
本実施の形態によれば、２本の第１排土管５，５０から排出される土砂を１本の第２排土管１１に集約すると共に、第２排土管１１を前方に移動できるようにしたので、セグメント組立部に広いスペースを確保することができ、機内スペースの有効活用が実現できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明においては、排土機構を第１排土機構と第２排土機構の２つの排土機構で構成し、第１排土機構の後端部の位置がセグメント組立部よりも前方になるように設定すると共に第２排土機構を第１排土機構に対して前後方向にスライド可能に構成したので、セグメント組立作業時にはセグメント組立部のスペースを十分確保でき、セグメント組立作業の効率が向上する。
【００３０】
また、請求項３記載の発明においては、第２排土機構を第１排土機構に把持させるようにしたので、第２排土機構を保持する手段を別途設ける必要がなく、シールド掘進機の機内スペースをより有効に活用できる。
【００３１】
さらに、請求項４記載の発明においては、複数の第１排土機構から排出される土砂を第２排土機構に集約すると共に、第２排土機構を前後に移動できるようにしたので、排土機構の集約と第２排土機構の移動という二重の効果により、セグメント組立部により広いスペースを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の排土状態を示す側面図である。
【図２】  図１の矢視Ａ方向から見た図である。
【図３】  図２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図４】  本発明の実施の形態１の第２排土機構を前方にスライドさせた状態の側面図である。
【図５】  図４の矢視Ａ方向から見た図である。
【図６】  本発明の実施の形態２の側面図である。
【図７】  図６の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図８】  本発明の実施の形態２の第１排土管の側面図である。
【図９】  本発明の実施の形態２の第１排土管の下面図である。
【図１０】  図８の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図１１】  本発明の実施の形態２の第２排土管の側面図である。
【図１２】  本発明の実施の形態２の第２排土管の上面図である。
【図１３】  図１２の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１４】  本発明の実施の形態２の第２排土機構を前方にスライドさせた状態の側面図である。
【図１５】  図１４の矢視Ｂ−Ｂ断面図である。
【図１６】  図１４の矢視Ｃ−Ｃ断面図である。
【図１７】  本発明の実施の形態３の排土状態を示す平面図である。
【図１８】  図１７の矢視Ａ−Ａ断面図である。
【図１９】  本発明の実施の形態３の第２排土機構を前方にスライドさせた状態の側面図である。
【図２０】  従来の一般的なシールド掘進機の断面図である。
【符号の説明】
１  本体
２  バルクヘッド
３  カッターヘッド
５  第１排土管
５ａ  土砂取り込み口
５ｂ，１１ｂ  土砂排出口
８  鍔体
７，１３  駆動装置
１１  第２排土管
１１ａ  受入口
１７  ガイドバー
２１  スライドガイド
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0003800364.tif 000014
【図１４】
0003800364.tif 000015
【図１５】
0003800364.tif 000016
【図１６】
0003800364.tif 000017
【図１７】
0003800364.tif 000018
【図１８】
0003800364.tif 000019
【図１９】
0003800364.tif 000020
【図２０】
0003800364.tif 000021