(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレームの内外を連通して設けられたロッド支持穴と、該ロッド支持穴に挿通されて支持される貫入ロッドと、該貫入ロッドの後部を押圧して当該貫入ロッドを外方へ押し出す押出機構と、該押出機構と上記貫入ロッドとの間に介在される新たな貫入ロッドとを備えたことを特徴とするシールド掘進機のローリング防止装置。
【請求項２】
上記ロッド支持穴が、シールドフレームの軸方向に沿って所定間隔を隔てて複数設けられた請求項１記載のシールド掘進機のローリング防止装置。
【請求項３】
上記各ロッド支持穴が、ローリングを打ち消すようにシールドフレームの軸方向に対して略斜めに配置された請求項２記載のシールド掘進機のローリング防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機のローリング防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、筒状に成形されたシールドフレームの前部に設けたカッタを回転させて切羽を掘削し、シールドフレーム内にてセグメントを組み立てて前進し、トンネルを構築するものである。かかるシールド掘進機においては、カッタの反トルクによって、シールドフレームがローリングしようとする。そこで、従来、カッタを適宜正逆させ、ローリングの修正を行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、浅い深度を掘進する場合には、シールドフレームへの周辺土圧による締付力が小さいため、上記ローリングがし易くなる。また、上向きに掘進する所謂上向きシールドの場合には、地表近くの浅い深度では周辺土圧が小さく、しかも側方土圧となるので周辺抵抗が小さいため、通常の横向きシールドと比べローリングし易く、カッタ前面土圧も小さいため前記手法によるローリングの修正は一層困難となる。更に、上向きシールドの場合、深度に応じて土質の層が変化するため、軟弱層においては前記手法によるローリングの修正が不可能の場合もある。
【０００４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、深度または土質の如何に拘わらず確実にローリングを防止できるシールド掘進機のローリング防止装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、シールドフレームの内外を連通して設けられたロッド支持穴と、該ロッド支持穴に挿通されて支持される貫入ロッドと、該貫入ロッドの後部を押圧して当該貫入ロッドを外方へ押し出す押出機構と、該押出機構と上記貫入ロッドとの間に介在される新たな貫入ロッドとを備えたものである。
【０００６】
本発明によれば、貫入ロッドをロッド支持穴からシールドフレームの外方の側部地山に突出させることにより、深度または土質に拘わらずシールドフレームのローリングを防止できる。そして、貫入ロッドが掘進抵抗によって曲がったとしても、機内から新たな貫入ロッドを継ぎ足して押し出すことにより、何度でもローリング防止対策を講じることができる。また、貫入ロッドを側部地山に押し出して捨てることにより、深度または土質に応じて、ローリング防止対策をキャンセルすることもできる。
【０００７】
上記ロッド支持穴および貫入ロッドが、シールドフレームの軸方向に沿って所定間隔を隔てて複数設けられていてもよい。こうすれば、突出させる貫入ロッドの本数を適宜変更することにより、アンチローリング効果を調節できる。
【０００８】
上記各ロッド支持穴および貫入ロッドが、ローリングを打ち消すようにシールドフレームの軸方向に対して略斜めに配置されていてもよい。こうすれば、ローリングの防止のみならず修正も可能である。
【０００９】
上記シールドフレームが、縦または斜めに配置され、地山を上或いは下方向に掘進する場合に適用されていてもよい。こうすれば、特性上ローリングし易い縦向きシールド掘進機であってもローリングを確実に防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を添付図面に基いて説明する。
【００１１】
図１に示すように、縦置きされた上向シールド掘進機１は、筒状のシールドフレーム２と、シールドフレーム２の上端部に設けられ切羽を掘削すべく回転するカッタ３とを備えており、カッタ３を回転させて切羽を掘削しつつシールドフレーム２内にてセグメント４を組み立てて上方に前進し、トンネルを下方から上方へ縦に構築するものである。シールドフレーム２には、ローリングを防止するための貫入ロッド５が外方に突出可能に設けられている。貫入ロッド５の支持・突出構造を図２以降に示す。
【００１２】
図２乃至図４に示すように、シールドフレーム２には、貫入ロッド５を挿通支持するための支持ブロック６が設けられている。支持ブロック６は、シールドフレーム２の周方向に所定間隔を隔てて複数（図例では180度間隔で２個）設けられており、略直方体状に成形されたブロック体からなる。各支持ブロック６には、シールドフレーム２の内外を連通するように穿孔されたロッド支持穴７が、シールドフレーム２の軸方向（上下方向）に沿って所定間隔を隔てて複数（図例では４個）設けられている（図７参照）。これらロッド支持穴７には、それぞれ貫入ロッド５が挿通されて支持されている。
【００１３】
貫入ロッド５は、先端部には円錐状に成形されたコーン部８が設けられており、側面の前半部分にはＯリング用溝９ａ、９ｂが軸方向に所定間隔を隔てて設けられており、側面の後半部分にはストッパ用溝１０ａ、１０ｂが軸方向に所定間隔を隔てて設けられている。Ｏリング用溝９ａ、９ｂには、シール用のＯリング（図示せず）が嵌め込まれている。ストッパ用溝１０ａ、１０ｂには、図３に示すように、ボルト１１により支持ブロック６に着脱されるストッパ板１２が挿入される。そして、ストッパ板１２が前側のストッパ用溝１０ａに嵌め込まれたとき、貫入ロッド５の先端部（コーン部８）がロッド支持穴７内に収容されるように、各部の寸法が設定されている。
【００１４】
貫入ロッド５の後部には、その貫入ロッド５を押圧して外方へ押し出す押出機構１３が設けられている。押出機構１３は、上記ボルト１１を取り外して代わりに取り付けられるネジ棒１４と、図４に示すようにネジ棒１４に挿通される穴を有する押し板１５と、押し板１５を支持すべくネジ棒１４に螺合されるナット１６と、押し板１５と貫入ロッド５の後部との間に収縮状態で介設されるジャッキ１７とを有する。ジャッキ１７の伸長ロッド１８の先端部には円錐状に成形されたコーン部１９が設けられており、このコーン部１９が貫入ロッド５の後部に円錐状に凹設された凹部２０に嵌め込まれるようになっている。
【００１５】
この状態で、ジャッキ１７を伸長させると、その伸長ストローク分だけ貫入ロッド５がシールドフレーム２の外方の側部地山に突出される。そして、ジャッキ１７が所定ストローク伸長したならば、ナット１６を螺進させて押し板１５を前進させ、ジャッキ１７を収縮状態に戻す。そして、再びジャッキ１７を伸長させ、上述した動作を繰り返すことにより、貫入ロッド５を所定ストロークずつ側部地山に突出させる。そして、図５に示すように、貫入ロッド５の後側のストッパ用溝１０ｂが支持ブロック６の表面と面一になったなら、一旦取り外したストッパ板１２を再びストッパ用溝１０ｂに挿入し、ボルト１１で固定することで、貫入ロッド５を突出状態に固定することができる。
【００１６】
その後、更に貫入ロッド５を突出させるときには、ボルト１１およびストッパ板１２を取り外し、図５に示すように、再び上述した押出機構１３（ネジ棒１４、押し板１５、ナット１６、ジャッキ１７等）を装着する。そして、その収縮状態のジャッキ１７と貫入ロッド５との間に新たな貫入ロッド５ａを介在させる。この貫入ロッド５ａは、前の貫入ロッド５と同一のものであり、その先端部のコーン部８が前の貫入ロッド５の後部に凹設されたコーン状の凹部２０に嵌め込まれる。そして、ジャッキ１７を伸長させることで、２本の貫入ロッド５ａ、５を共押し、先端側の貫入ロッド５を側部地山に更に突出させることができる（図６参照）。そして、この動作を繰り返すことで、先頭側の貫入ロッド５を完全に押し出して側部地山に捨てることができる。
【００１７】
本実施形態の作用を述べる。
【００１８】
本実施形態によれば、図１に示す上向きシールド掘進機１の深度が深くローリングしづらい場合や、その掘削土層の土質の特性からローリングしづらい場合には、図２の上段に示すように全ての貫入ロッド５をロッド支持穴７内に収容した状態で上向きに掘進する。これにより、貫入ロッド５を突出させることによる掘削抵抗を小さくできる。
【００１９】
そして、深度が浅くなってローリングし易くなった場合や、その掘削土層の土質の特性からローリングし易くなった場合には、４本の貫入ロッド５の内何本かを突出させ、ローリングを防止する。このとき、全ての貫入ロッド５を突出させてもよく、各貫入ロッド５の突出長さを異ならせてもよい。これらは、ローリングのし易さの程度によって適宜調節され、掘進抵抗が過剰に大きくならないようにしつつローリングを防止する。
【００２０】
そして、突出した貫入ロッド５が掘進抵抗によって曲がってアンチローリング効果が小さくなったとしても、図５に示すように、機内から新たな貫入ロッド５ａを継ぎ足して押し出すことにより、何度でも新たなローリング防止対策を講じることができる。また、その後の上向き掘進中にローリングしづらい土質の土層に当たった場合には、貫入ロッド５を側部地山に押し出して捨てることにより、ローリング防止対策をキャンセルし、掘進抵抗を減らすこともできる。なお、一旦突出した貫入ロッド５は掘進抵抗によって曲がる虞があるため、これを引き込むようにすることは適当でない。
【００２１】
また、本実施形態では、図７に示すように、４本のロッド支持穴７および貫入ロッド５が、シールドフレームの軸方向に沿って所定間隔を隔てて配置されたものを示したが、図８に示すように、各ロッド支持穴７および貫入ロッド５を、ローリングを打ち消すようにシールドフレーム２の軸方向に対して略斜めに配置してもよい。こうすれば、各貫入ロッド５が受ける掘進抵抗により、シールドフレーム２に反ローリング方向のトルクが加わるため、ローリングの防止のみならず修正も可能である。
【００２２】
また、上記略斜め方向と逆方向の斜めに配置した４本のロッド支持穴７および貫入ロッド５を更に１セット設け、カッタ３の正逆回転に応じていずれかのセットの貫入ロッド５を突出させるようにすれば、カッタ３の正逆回転に拘わらずローリングの修正が可能となる。
【００２３】
なお、以上の実施形態は、鉛直方向の上向き掘進シールドについて説明したが、本発明は斜め方向の上向き掘進シールドにも、斜め方向或いは鉛直方向の下向き掘進シールドにも通常の横向きシールドにも適用できる。また、ロッド支持穴７および貫入ロッド５の数は１以上であれば任意であり、シールドフレーム２の周方向に所定間隔を隔てて複数設けてもよい。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機のローリング防止装置によれば、次のような効果を発揮できる。
【００２５】
(1)貫入ロッドをロッド支持穴からシールドフレームの外方の側部地山に突出させることにより、深度または土質の如何に拘わらず確実にローリングを防止できる。
【００２６】
(2)貫入ロッドが掘進抵抗によって曲がったとしても、新たな貫入ロッドを継ぎ足して押し出すことにより、何度でもローリング防止対策を講じることができる。
【００２７】
(3)貫入ロッドを側部地山に押し出して捨てることにより、深度または土質に応じて、ローリング防止対策をキャンセルすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシールド掘進機のローリング防止装置の側面図である。
【図２】上記ローリング防止装置の拡大側断面図であり、貫入ロッドの突出動作を示す説明図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】図２のIV-IV線断面図である。
【図５】図２の続きの貫入ロッドの突出動作を示す説明図である。
【図６】図５のVI-VI線断面図である。
【図７】図のVII-VII線断面図である。
【図８】貫入ロッドの配置の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
２  シールドフレーム
５  貫入ロッド
５ａ  新たな貫入ロッド
７  ロッド支持穴
１３  押出機構
【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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