(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレーム（１０）における外方への突起物（１６）の前方に対し、固定切削刃（３０）をシールドフレーム（１０）の前後方向へ多段に設け、該シールドフレーム（１０）の固定切削刃（３０）の後方に、固定切削刃（３０）へ向けて洗浄液（３１）を噴射する洗浄ノズル（３２）を配置し、固定切削刃（３０）における洗浄液（３１）の吹付け位置に、洗浄液（３１）を通す洗浄液通過孔（３３）を形成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
多段の固定切削刃（３０）が、前方のものほど幅が広く且つ高さが低くなり、後方のものほど幅が狭く且つ高さが高くなるように配置された請求項１記載のシールド掘進機。
【請求項３】
固定切削刃（３４）を、両端が中央部よりも後方へ位置するように前後方向に対して湾曲させた請求項１又は２記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機に関するものであり、より詳しくは、立坑土留壁に新素材コンクリート壁を用い、カッターで新素材コンクリート壁に直接坑口を掘削させて発進・到達を行わせるようにする際に、シールドフレームに設けられた突起物の坑口に対する干渉を防止し得るようにしたシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土中にトンネルを掘るために、従来より、シールド掘進機が使われている。
【０００３】
上記シールド掘進機は、筒形のシールドフレームの先端面にカッターを回転自在に取付けて、カッターを回転させることにより、土砂を掘削するようにし、シールドフレームの内部に設けたセグメント組立装置により、カッターで掘削した掘削坑内に円弧状をしたセグメントと呼ばれるコンクリート製などのブロックを円形などに組立てて、コンクリート製のトンネルを構築させるようにし、更に、シールドフレームの内部に設けたシールドジャッキにより、トンネルの既設部分の先端に反力を支持させて、シールドフレームを推進させるようにしたものである。
【０００４】
上記シールド掘進機は、図６に示すように、発進用立坑１と到達用立坑２を設けて、発進用立坑１から到達用立坑２へと向けて掘進させて行くようにしている。
【０００５】
そして、従来は、シールド掘進機３の発進や到達のために、防護工事として発進用立坑１と到達用立坑２の坑口４，５となる部分の周辺の地盤改良を行った上で（地盤改良部６，７）、人力により立坑土留壁８，９を取壊して坑口４，５を形成するようにしていた。
【０００６】
尚、図中、１０はシールド掘進機３のシールドフレーム、１１はシールド掘進機３のカッター、１２は掘削坑内にセグメント１３を組み立てて構築されたトンネルである。
【０００７】
しかし、防護工事としての発進用立坑１と到達用立坑２の坑口４，５となる部分の周辺に対する地盤改良作業は、地上の交通規制などを伴った大掛りな工事となるという問題がある。又、人力による立坑土留壁８，９の取壊し作業は、作業自体が困難で時間が掛り、且つ、作業に伴って塵埃なども多量に発生するので好ましくないという問題がある。
【０００８】
そこで、近年、図７に示すように、高強度コンクリートと炭素繊維などの高強度補強材を使った、良好な切削性と土留機能と施工性と止水性を有する新素材コンクリート壁１４，１５を用いて立坑土留壁８，９の坑口４，５周辺部分を形成し、シールド掘進機３のカッター１１で直接新素材コンクリート壁１４，１５を掘削させることにより坑口４，５を形成させるようにすることが検討されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記新素材コンクリート壁を用いたシールド掘進機の発進・到達手段には、以下のような問題があった。
【００１０】
即ち、シールド掘進機３のカッター１１では、シールドフレーム１０の外径に相当する大きさの坑口４，５しか新素材コンクリート壁１４，１５に形成することができないのに対し、シールド掘進機３のシールドフレーム１０には、外径よりも外側へ突出する、図８・図９に示すような同時裏込剤注入装置などの突起物１６が取付けられているため、シールド掘進機３が自分で掘削した坑口４，５を通る時に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が坑口４，５に干渉して、坑口４，５を破損したり、反対に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が破損されたりするおそれがある。
【００１１】
尚、同時裏込剤注入装置とは、シールド掘進機３による地山の掘削とほぼ同時に掘削坑へ裏込剤を注入することにより地盤の沈下を防止させるようにする装置である。又、同時裏込剤注入装置などの突起物１６は、発進・到達以外の通常掘削中には、地山に食い込ませつつ掘進させて行くようにすることができるので、突出していても障害となるようなことは無い。
【００１２】
本発明は、上述の実情に鑑み、立坑土留壁に新素材コンクリート壁を用い、カッターで新素材コンクリート壁に直接坑口を掘削させて発進・到達を行わせるようにする際に、シールドフレームに設けられた突起物の坑口に対する干渉を防止し得るようにしたシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールドフレーム１０における外方への突起物１６の前方に対し、固定切削刃３０をシールドフレーム１０の前後方向へ多段に設け、該シールドフレーム１０の固定切削刃３０の後方に、固定切削刃３０へ向けて洗浄液３１を噴射する洗浄ノズル３２を配置し、固定切削刃３０における洗浄液３１の吹付け位置に、洗浄液３１を通す洗浄液通過孔３３を形成したことを特徴とするシールド掘進機にかかるものである。
【００１４】
【００１５】
この場合において、多段の固定切削刃３０が、前方のものほど幅が広く且つ高さが低くなり、後方のものほど幅が狭く且つ高さが高くなるように配置されても良い。
【００１６】
【００１７】
又、固定切削刃３４を、両端が中央部よりも後方へ位置するように前後方向に対して湾曲させるようにしても良い。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
高強度コンクリートと炭素繊維などの高強度補強材を使った、良好な切削性と土留機能と施工性と止水性を有する新素材コンクリート壁を用いて発進用立坑と到達用立坑の立坑土留壁の坑口周辺部分を形成し、シールド掘進機のシールドフレーム先端のカッターで直接新素材コンクリート壁を掘削させることにより坑口を形成させるようにする場合、同時に、シールドフレーム１０に取付けた固定切削刃３０で、発進用立坑１や到達用立坑２の立坑土留壁８，９の坑口４，５周辺部分を形成する新素材コンクリート壁１４，１５の同時裏込剤注入装置などの突起物１６に相当する位置が切削される。
【００２０】
これにより、シールド掘進機が自分のカッターで掘削した坑口を通る時に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６は、固定切削刃３０で切削した部分を通ることとなるので、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が坑口に干渉して、坑口を破損したり、反対に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が破損されたりすることを防止することができる。
【００２１】
この際、固定切削刃３０を、シールドフレーム１０の前後方向に対し多段に設け、多段の固定切削刃３０が、前方のものほど幅が広く且つ高さが低くなり、後方のものほど幅が狭く且つ高さが高くなって、正面から見た時に、図４に示すように、全体として同時裏込剤注入装置などの突起物１６よりも一回り大きくなるように配置させているので、多段の固定切削刃３０で新素材コンクリート壁を徐々に大きく切削して行くようにすることができ、よって、坑口を破損したりすることが防止される。
【００２２】
そして、洗浄ノズル３２から固定切削刃３０へ向けて洗浄液３１を噴射することにより、固定切削刃３０で切削した新素材コンクリート壁の切削屑は、洗浄ノズル３２から噴射され固定切削刃３０の洗浄液通過孔３３を通して送られてくる洗浄液３１によって固定切削刃３０の間から洗い流されることとなるので、固定切削刃３０間に切削屑が詰まって切削能力が低下されることが防止される。
【００２３】
更に、固定切削刃３４を両端が中央よりも後方へ位置するように前後方向に湾曲させることにより、直線状の固定切削刃３０に比べて、刃当たりが緩やかになるため、切削抵抗を軽減し、削り口を滑らかにすることができるようになる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２５】
図１〜図４は、本発明の第一の実施の形態である。
【００２６】
新素材コンクリート壁を用いたシールド掘進機の発進・到達のための基本的な構成については、図７と同様であるため、同一の部分については同一の符号を付すことにより説明を省略し、且つ、必要な場合には、図７を参照する。
【００２７】
尚、本実施の形態では、いわゆる泥水式のシールド掘進機３に適用する例を説明しているが、特に、泥水式のシールド掘進機３に限るものではない。
【００２８】
又、１７はシールドフレーム１０の先端部に形成された隔壁、１８は隔壁１７に枢支されたカッター１１の回転軸、１９は駆動力伝達機構２０を介してカッター１１を回転させるためのモータ、２１は隔壁１７とカッター１１との間に形成されるカッターチャンバーである。２２はカッターチャンバー２１へ泥水を送給するための送泥管、２３はカッターチャンバー２１から泥水を排出するための排泥管、２４は排泥管２３から送泥管２２へ泥水の一部を循環利用させるための泥水環流管、２５は排泥管２３入口の詰まりを防止するために設けられたアジテーターと呼ばれる羽根状体、２６はアジテーター２５を回転させるためのモータなどのアジテーター駆動装置である。２７はシールドフレーム１０の後端側に取付けられたテールシール、２８はシールド掘進機３を推進させるためのシールドジャッキ、２９はシールド掘進機３で掘削した掘削坑である。
【００２９】
そして、本発明では、シールドフレーム１０における同時裏込剤注入装置などの突起物１６の前方に対し、固定切削刃３０を設ける。尚、突起物１６が複数ある場合には、各突起物１６に対して固定切削刃３０をそれぞれ個別に設けるようにする。
【００３０】
より具体的には、固定切削刃３０は、シールドフレーム１０の前後方向に対し多段に設けるようにする。
【００３１】
この際、多段の固定切削刃３０が、前方のものほど幅が広く且つ高さが低くなり、後方のものほど幅が狭く且つ高さが高くなって、正面から見た時に、図４に示すように、全体として同時裏込剤注入装置などの突起物１６よりも一回り大きくなるように配置させる。
【００３２】
更に、シールドフレーム１０の固定切削刃３０の後方に、固定切削刃３０へ向けて洗浄液３１を噴射する洗浄ノズル３２を配置し、固定切削刃３０における洗浄液３１の吹付け位置に、洗浄液３１を通す洗浄液通過孔３３を形成する。
【００３３】
次に、作動について説明する。
【００３４】
上記した泥水式のシールド掘進機３は、送泥管２２からカッターチャンバー２１内へ泥水を送り、泥水の特性と泥水圧を利用して切羽に作用する土圧と水圧に対抗させることにより、切羽地盤の安定化を図りつつ、切羽をカッター１１で掘削し、掘削した土砂を泥水と共に排泥管２３を介して地上まで流体移送させ、泥水中の土砂などの固形物を回収させるようにしたものである。
【００３５】
そして、本発明では、高強度コンクリートと炭素繊維などの高強度補強材を使った、良好な切削性と土留機能と施工性と止水性を有する新素材コンクリート壁１４，１５を用いて発進用立坑１と到達用立坑２の立坑土留壁８，９の坑口４，５周辺部分を形成し、シールド掘進機３のシールドフレーム１０先端のカッター１１で直接新素材コンクリート壁１４，１５を掘削させることにより坑口４，５を形成させるようにする場合、同時に、シールドフレーム１０に取付けた固定切削刃３０で、発進用立坑１や到達用立坑２の立坑土留壁８，９の坑口４，５周辺部分を形成する新素材コンクリート壁１４，１５の同時裏込剤注入装置などの突起物１６に相当する位置が切削される。
【００３６】
これにより、シールド掘進機３が自分のカッター１１で掘削した坑口４，５を通る時に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６は、固定切削刃３０で切削した部分を通ることとなるので、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が坑口４，５に干渉して、坑口４，５を破損したり、反対に、同時裏込剤注入装置などの突起物１６が破損されたりすることを防止することができる。
【００３７】
この際、固定切削刃３０を、シールドフレーム１０の前後方向に対し多段に設け、多段の固定切削刃３０が、前方のものほど幅が広く且つ高さが低くなり、後方のものほど幅が狭く且つ高さが高くなって、正面から見た時に、図４に示すように、全体として同時裏込剤注入装置などの突起物１６よりも一回り大きくなるように配置させているので、多段の固定切削刃３０で新素材コンクリート壁１４，１５を徐々に大きく切削して行くようにすることができ、よって、坑口４，５を破損したりすることが防止される。
【００３８】
そして、洗浄ノズル３２から固定切削刃３０へ向けて洗浄液３１を噴射することにより、固定切削刃３０で切削した新素材コンクリート壁１４，１５の切削屑は、洗浄ノズル３２から噴射され固定切削刃３０の洗浄液通過孔３３を通して送られてくる洗浄液３１によって固定切削刃３０の間から洗い流されることとなるので、固定切削刃３０間に切削屑が詰まって切削能力が低下されることが防止される。
【００３９】
図５は、本発明の第二の実施の形態であり、固定切削刃３４を、両端が中央部よりも後方へ位置するように前後方向に対して湾曲させたものである。
【００４０】
このようにすることにより、図３に示すような直線状の固定切削刃３０に比べて、刃当たりが緩やかになるため、切削抵抗を軽減し、削り口を滑らかにすることができるようになる。
【００４１】
上記以外については、前記実施の形態と同様の構成を備えており、同様の作用・効果を得ることができる。
【００４２】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールド掘進機によれば、立坑土留壁に新素材コンクリート壁を用い、カッターで新素材コンクリート壁に直接坑口を掘削させて発進・到達を行わせるようにする際に、シールドフレームに設けられた突起物の坑口に対する干渉を防止することができ、更に、固定切削刃で切削した新素材コンクリート壁の切削屑を、洗浄ノズルから噴射され固定切削刃の洗浄液通過孔を通して送られてくる洗浄液によって固定切削刃の間から洗い流すことができ、固定切削刃間に切削屑が詰まって切削能力が低下されることを防止できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第一の実施の形態の全体概略側方断面図である。
【図２】  図１の部分拡大図である。
【図３】  図２の平面図である。
【図４】  図３の正面図である。
【図５】  本発明の第二の実施の形態の図３と同様の図である。
【図６】  従来におけるシールド掘進機の発進・到達の状態を示す図である。
【図７】  新素材コンクリート壁を用いたシールド掘進機の発進・到達の状態を示す図である。
【図８】  シールドフレームに取付けられた突起物の状態を示す概略正面図である。
【図９】  図８のＩＸ部分拡大図である。
【符号の説明】
１０ シールドフレーム
１６ 突起物
３０ 固定切削刃
３１ 洗浄液
３２ 洗浄ノズル
３３ 洗浄液通過孔
３４ 固定切削刃
【図１】
0003849201.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003849201.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003849201.tif 000007
【図７】
0003849201.tif 000008
【図８】
0003849201.tif 000009
【図９】
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