シールド掘進機およびチャンバ内の凍結方法
【課題】 薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部内への地下水の流入を阻止し、チャンバ内の不具合を好適に解消することができるシールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法を提供する。
【解決手段】 シールド掘進機１におけるカッタヘッド１１および仕切り板１２には、チャンバ１３内における土砂や泥水を凍結させる凍結管２０が設けられている。チャンバ１３内に土塊や岩などの異物Ｘが混入して排泥管１６が取り付けられた取込口１２Ａが閉塞した際、凍結管２０に冷凍液を循環供給して異物Ｘの周囲における泥水を凍結させてアイスバルブＢを形成する。その状態で排泥管１６を仕切り板１２Ａから取り外して、異物Ｘを除去する。
【解決手段】 シールド掘進機１におけるカッタヘッド１１および仕切り板１２には、チャンバ１３内における土砂や泥水を凍結させる凍結管２０が設けられている。チャンバ１３内に土塊や岩などの異物Ｘが混入して排泥管１６が取り付けられた取込口１２Ａが閉塞した際、凍結管２０に冷凍液を循環供給して異物Ｘの周囲における泥水を凍結させてアイスバルブＢを形成する。その状態で排泥管１６を仕切り板１２Ａから取り外して、異物Ｘを除去する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内に滞留する異物を除去するなどのためにチャンバ内の土砂等を凍結させるチャンバ内の凍結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土圧式シールド掘進機においては、外筒部の前面にカッタヘッドが設けられており、このカッタヘッドにおけるビットで地山を掘削しながら掘進を行う。カッタヘッドの後方には隔壁が形成されており、カッタヘッドと隔壁との間におけるチャンバには、カッタヘッドで掘削した土砂が充満している。土圧式シールド掘進機では、チャンバに充満する土砂をスクリューコンベアなどで排出するようにしている。土圧式シールド掘進機において、チャンバ内に岩などの大きな異物が混入すると、この異物がスクリューコンベアの入口を塞いでしまい、土砂の排出の障害となることあるという問題があった。
【０００３】
このようにチャンバに異物が混入した場合、チャンバ内に作業員が外筒部内とチャンバとを連通させて連通口を形成し、その連通口を通じてチャンバ内の異物を外筒部内に引き取ることが求められる。ところが、外筒部内とチャンバとを連通させようとすると、チャンバ内あるいは周囲の地山に含まれる地下水が外筒部内に流入してしまうこと防止するため、連通口を止水することが求められる。
【０００４】
この連通口を止水するために、たとえば、土圧式シールド掘進機の掘進方向前方の地山に薬液を注入して止水性を向上させた地盤改良領域を形成する作業領域形成方法がある（たとえば特許文献１）。この作業領域形成方法では、カッタヘッドの交換作業について説明しているが、地盤改良領域にシールド掘進機が到達したときにチャンバ内の泥水を排出させている。このときに、チャンバ内の異物を取り除くことができる。止水性を向上させた地盤では、チャンバ内に対する地下水の流入を防止することができることから、外筒部の内部への地下水の流入を阻止しながらチャンバ内の異物を容易に取り除くことができる。
【特許文献１】特開２００７−７７６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された作業領域形成方法では、シールド掘進機の掘進方向前方の地山を地盤改良する必要がある。地盤改良を行うには時間が掛かることから、その分異物除去作業も時間が掛かることになるという問題がある。また、地盤改良は、主に地上から薬液を注入することによって行われる。このため、チャンバ内に薬液が流入した場合に、その薬液を除去する作業が発生したり、地盤に薬液を残してしまったりという問題もある。この問題は、異物除去作業を含めて、たとえばチャンバ内におけるアジテータなどの機材を交換する作業といったチャンバ内の不具合を解消する際にも生じるものである。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部内への地下水の流入を阻止し、チャンバ内の不具合を好適に解消することができるシールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機は、前部が開口する外筒部の内側と外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、仕切り板とカッタ部との間にチャンバが形成され、チャンバに充填物が滞留しており、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられているものである。
【０００８】
本発明に係るシールド掘進機においては、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられている。このため、チャンバ内における不具合を解消する際に、止水を施したい部分に凍結装置によってアイスバルブを形成することにより、外筒部内への地下水の流入を阻止することができる。このような凍結装置を用いることにより、薬液注入による地盤改良の必要もないので、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部内への地下水の流入を阻止し、チャンバ内の不具合を好適に解消することができる。
【０００９】
なお、本発明における「充填物」とは、チャンバ内に充填される土砂や泥水をいい、いわゆる土圧式シールド掘進機では「土砂」をいい、いわゆる泥水式シールド掘進機では「土砂および泥水」をいう。
【００１０】
ここで、チャンバ内に異物が侵入した際における異物の周囲にアイスバルブを形成する態様とすることができる。また、仕切り板に取り付けられ、仕切り板から取り外すことによりチャンバと外筒部の内側とが連通する付属機器が設けられており、凍結装置は、チャンバ内から付属機器に至るまでの間に介在される充填物を凍結させてアイスバルブを形成する態様とすることもできる。本発明における「仕切り板に取り付けられ、仕切り板から取り外すことによりチャンバと外筒部の内側とが連通する付属機器」としては、土砂取込管、アジテータ、スクリューコンベア、排泥バルブなどを挙げることができる。
【００１１】
さらに、凍結装置が、仕切り板およびカッタ部のうちの少なくとも一方に設けられている態様とすることもできる。
【００１２】
凍結装置は、チャンバを囲む仕切り板およびカッタ部のうちの少なくとも一方に設けるのが好適となる。
【００１３】
また、カッタ部は、外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドを備えており、凍結装置が、カッタヘッドに取り付けられている態様とすることもできる。
【００１４】
このように、外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドに凍結装置が設けられていることにより、チャンバ内におけるアイスバルブを形成しようとする位置が変化した場合でも、アイスバルブを形成しようとする位置に応じて凍結装置を移動させることができる。
【００１５】
さらに、異物の周囲における充填物に対して、凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置が設けられており、凍結装置は、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加した後、凍結防止剤を添加した充填物の周囲の充填物を凍結させる態様とすることもできる。
【００１６】
このように、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加することにより、異物を除去するにあたり、凍結した充填物を破壊する作業を少なくすることができる。
【００１７】
また、上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法は、前部が開口する外筒部の内側と、外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、仕切り板とカッタ部の間にチャンバが形成され、チャンバに充填物が滞留させられたシールド掘進機におけるチャンバ内に侵入した異物を除去するにあたり、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、充填物の外筒部内への流入を阻止するアイスバルブを凍結装置によって形成するものである。
【００１８】
ここで、チャンバ内に異物が侵入した際における異物の周囲にアイスバルブを形成した後、異物を除去する態様とすることができる。
【００１９】
また、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加し、続いて凍結防止剤が添加された充填物の周囲の充填物を凍結させ、凍結させられた充填物とともに異物を除去する態様とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るシールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法によれば、薬液注入による地盤改良を行うことなく、チャンバ内の不具合を好適に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は第１の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図、図２は第１の実施形態に係るシールド掘進機の正面図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機１は、いわゆる泥水式シールド掘進機であり、外筒部１０を備えている。外筒部１０の前端開口部よりも前方位置には、カッタ部となるカッタヘッド１１が設けられている。さらに、外筒部１０の前端部よりやや後方位置に仕切り板１２が設けられている。これらのカッタヘッド１１と仕切り板１２との間にチャンバ１３が形成されている。
【００２３】
カッタヘッド１１の正面には、多数のカッタビット１１Ａが設けられている。カッタヘッド１１は、回転軸１４を介して仕切り板１２に取り付けられている。この回転軸１４が回転することによりカッタヘッド１１が回転する。カッタヘッド１１の回転によって地山がカッタビット１１Ａを削り、掘削が行われる。
【００２４】
仕切り板１２は、外筒部１０の前方開口部を塞ぐようにして配設されている。この仕切り板１２は、チャンバ１３内における泥水やその周囲の地山に含まれる地下水の外筒部１０の内部への浸入を阻止している。また、仕切り板１２は、チャンバ１３における泥水が外筒部１０の内側に流入するのを防止している。
【００２５】
仕切り板１２における中央部には、回転軸１４が接続されており、回転軸１４の後方には、モータ１５が接続されている。このモータ１５の作動によって回転軸１４および回転軸１４に取り付けられたカッタヘッド１１が回転する。
【００２６】
仕切り板１２の下方位置には、取込口１２Aが形成されており、取込口１２Aには排泥管１６が接続されている。また、仕切り板１２の上方位置には、図示しない送泥管が設けられている場合もある。排泥管１６は、チャンバ１３内の泥水を排出する。排泥管１６は、取込口１２Aを貫通しており、排泥管１６の中にスクリューコンベアが設けられていたり、排泥管１６の後方に排泥バルブが設けられていたりする場合もある。排泥管１６は、外筒部１０の内側からチャンバ１３内に向けてその先端がわずかに突出して配置されている。排泥管１６によってチャンバ１３から排出された泥水は、図示しないポンプによって外筒部１０の外部に搬送される。
【００２７】
仕切り板１２の前面上部には、アジテータ１７および攪拌棒１８が取り付けられている。さらに、カッタヘッド１１の後面側にも攪拌棒１８が取り付けられている。これらのアジテータ１７や攪拌棒１８により、カッタヘッド１１が回転している際などにチャンバ１３内の泥水を攪拌している。
【００２８】
チャンバ１３内には、カッタヘッド１１におけるカッタビット１１Ａで掘削された泥水が充満している。チャンバ１３内における充填物である土砂や泥水は、排泥管１６を介して外筒部１０の内側に排出される。
【００２９】
また、チャンバ１３内の土砂や泥水は、シールド掘進機１における周囲の地山とつながっており、チャンバ１３内の土砂や泥水に対しても地山中の地下水が流入している。この地下水は、仕切り板１２によって外筒部１０内への流入が阻止されている。ところが、仕切り板１２には、掘削等に必要な機材が取り付けられており、これらの機材の取り付け位置を通じて外筒部１０内へ地下水が流入することも阻止する必要がある。本実施形態では、仕切り板１２に取り付けられた機器類である排泥管１６およびアジテータ１７が、仕切り板１２に取り付けられ、仕切り板１２から取り外すことにより１３チャンバと１０外筒部の内側とが連通する付属機器となる。
【００３０】
さらに、外筒部１０における後部には、シールドジャッキ１９が設けられている。シールドジャッキ１９は、シールドジャッキシリンダ１９Ｂおよびシールドジャッキロッド１９Ａを備えており、シールドジャッキロッド１９Ａの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１９ＡでセグメントＳを押圧することにより、セグメントＳに反力をとってシールド掘進機１を前進させる。
【００３１】
さらに、外筒部１０の後端部には、テールシールＴが設けられている。テールシールＴは、シールド掘進機１の後端部において、セグメントＳとシールド掘進機１との間を止水している。
【００３２】
また、仕切り板１２における取込口１２Aの周囲およびカッタヘッド１１には、本発明の凍結装置である凍結管２０が設けられている。凍結管２０は、冷媒タンク２１に接続されており、図示しないポンプを作動させることにより、凍結管２０に対してマイナス温度とされた冷却流体が循環供給される。この凍結管２０に冷凍液が循環供給されることにより、チャンバ１３内における取込口１２Aの周囲近傍の土砂や泥水を凍結させることができる。なお、冷却流体としては、冷却流体が冷熱を有する液体や気体、たとえば液体窒素や液体空気などを用いることができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機１におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法の手順について説明する。本実施形態では、チャンバ１３内における泥水が本発明の土砂となる。
【００３４】
シールド掘進機１によって掘進を行っている際には、カッタヘッド１１を回転させることにより、地山を掘削する。地山を掘削することによって発生する泥水は、排泥管１６によって外筒部１０内へと排出される。また、チャンバ１３内では、カッタヘッド１１や仕切り板１２に取り付けられた攪拌棒１８およびアジテータ１７によって泥水が攪拌されている。こうして、チャンバ１３内は、土砂や泥水が充満した状態に維持されている。
【００３５】
掘進を進行するにあたり、チャンバ１３内では、地山を掘削した際に大きな岩などと当たった場合、この岩がチャンバ１３内に入り込んでしまうことがある。このような岩などの異物がチャンバ１３内に発生し、取込口１２Aの近傍に位置すると、異物が泥水の排出の妨げとなり、泥水をスムースに排出できなくなってしまう。この場合、たとえば排泥管１６を取込口１２Aから取り外して、取込口１２Aの後方から異物を撤去する。ここで、異物が取込口１２Aの近傍にあるときに問題が生じるので、取込口１２Aの後方から異物を撤去するのが好適である。
【００３６】
異物を取り除く際には、まず、カッタヘッド１１の回転を止めて掘進を中断する。続いて、図３（ａ）に示すように、凍結管２０内に冷凍液を循環供給する。凍結管２０は、取込口１２Aの周囲に設けられていることから、凍結管２０内に冷凍液が循環供給されることにより、チャンバ１３内における取込口１２Aの周囲の温度が０℃以下となり、取込口１２Aの周囲の泥水が凍結する。
【００３７】
さらに凍結管２０内における冷凍液の循環供給を継続すると、図３（ｂ）に示すように、チャンバ１３内における下方位置に、アイスバルブＢが形成される。このアイスバルブＢは、異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまで成長させる。
【００３８】
異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまでアイスバルブＢを成長させたら、図３（ｃ）に示すように、排泥管１６を取込口１２Aから取り外す。こうして、取込口１２Aから排泥管１６を取り外したら、作業員は、このアイスバルブＢを削りながら取込口１２Ａの内面の土砂を撤去する。
【００３９】
アイスバルブＢを削りながら土砂を撤去すると、やがて異物Ｘとぶつかることになる。それから、作業員は異物Ｘを取り出し、取込口１２Aを通して外筒部１０の内側へと排出する。また、異物Ｘが巨大である場合には、異物Ｘを砕きながら異物Ｘを取り出す。
【００４０】
こうして、異物Ｘをチャンバ１３内から取り出したら、取込口１２Aに排泥管１６を取り付けて、取込口１２Aを閉塞する。それから、凍結管２０に対する冷凍液の循環供給を停止して、チャンバ１３内の温度を０度以上とする。この状態をある程度の時間維持することにより、図３（ｄ）に示すように、アイスバルブＢが消滅する。このとき、凍結管２０に温水を循環供給することにより、アイスバルブＢをさらに早期に消滅させることもできる。アイスバルブＢが消滅したら、再びカッタヘッド１１を回転させて、掘削を再開する。
【００４１】
なお、取込口１２Ａが作業員がチャンバ１３内に進入するにあたり、十分な大きさである場合には、作業員が取込口１２Ａからチャンバ１３内に進入してアイスバルブＢおよび異物を撤去する作業を行うこともできる。
【００４２】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機１では、凍結管２０内に冷凍液を流通させることにより、チャンバ１３内における排泥管１６が貫通する取込口１２Aの近傍位置を凍結させることができる。チャンバ１３内における取込口１２Aの近傍位置を凍結させることにより、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物除去作業を行うことができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態と比較して、凍結管の取り付け位置が異なっている。図４に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機２においては、排泥管１６が先端部１６Ａおよび後方部１６Ｂを備えており、先端部１６Ａと後方部１６Ｂとは取り外し可能となっている。また、凍結管２０が排泥管１６における先端部１６Ａに取り付けられている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００４４】
以上の構成を有する本実施形態に係るシールド掘進機２におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法について説明する。本実施形態に係るシールド掘進機２では、排泥管１６における後方部１６Ｂで異物が混入したりして排泥管１６を閉塞し、または土砂の流通が悪くなった場合に好適に用いられる。
【００４５】
図４に示すように、排泥管１６の下流位置において、異物Ｘが生じて排泥管１６が閉塞し、または排泥管１６内の土砂の流通が悪くなった場合に、凍結管２０に冷凍液を循環供給し、排泥管１６の先端部内における泥水を凍結してアイスバルブＢを形成する。
【００４６】
この状態で、排泥管１６の後方部１６Ｂを先端部１６Ａから取り外す。排泥管１６の先端部１６Ａ内にアイスバルブＢを形成することにより、チャンバ１３内や地山の土砂に含まれる地下水が排泥管１６を介して外筒部１０の内側に流入するのが防止される。続いて、取り外した後方部１６Ｂに含まれる異物Ｘを除去して、後方部１６Ｂを先端部１６Ａに再度取り付ける。こうして、排泥管１６の閉塞等を解消する。
【００４７】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機２では、凍結管２０内に冷凍液を流通させることにより、排泥管１６の先端部１６Ａにおける泥水を凍結させることができるので、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物除去作業を行うことができる。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るシールド掘進機３は、いわゆる土圧式シールド掘進機であり、図５に示すように、上記第１の実施形態に示す排泥管１６に代えてスクリューコンベア３０が用いられている。
【００４９】
本実施形態に係るシールド掘進機３では、スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等のために、スクリューコンベア３０を仕切り板１２から取り外す場合に、アイスバルブＢを形成する。スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等を行う際には、凍結管２０に冷凍液を循環供給し、チャンバ１３内におけるスクリューコンベア３０の取り付け位置にアイスバルブＢを形成する。その後、スクリューコンベア３０を仕切り板１２から取り外す。このとき、スクリューコンベア３０の取り付け位置はアイスバルブＢによって閉塞されていることから、チャンバ１３内や地山の土砂に含まれる地下水が排泥管１６を介して外筒部１０の内側に流入するのが防止される。その後、スクリューコンベア３０の保守等を行った後、スクリューコンベア３０を仕切り板１２に取り付ける。
【００５０】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機３では、チャンバ１３内におけるスクリューコンベア３０の取り付け位置における土砂を凍結させることにより、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等の作業を行うことができる。特に、土圧式であるシールド掘進機３では、チャンバ１３内で土砂を攪拌してはいるものの、攪拌しきれない土砂が塊となって土塊が発生することがある。このような土塊についても、土砂を取り込む際の妨げとなる異物となる。
【００５１】
また、図６に示すように、泥水式シールド掘進機１における排泥管１６には、排泥バルブ１６Ｖが設けられている。この排泥バルブ１６Ｖの保守等を行う際にも、図５に示すスクリューコンベア３０の保守等を行う場合と同様の処置をとることができる。ここでは、図６に示す排泥管１６における先端部１６Ａに凍結管２０を配設しておく。この凍結管２０に冷凍液を循環供給することにより、排泥管１６の先端部１６Ａにおける土砂が凍結してアイスバルブＢを形成し、外筒部１０内への地下水の流入を阻止する。
【００５２】
この状態で排泥バルブ１６Ｖを取り外して、排泥バルブ１６Ｖの保守等を行う。このとき、排泥管１６の先端部１６ＡはアイスバルブＢによって閉塞されていることから、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、排泥バルブ１６Ｖの保守等の作業を行うことができる。
【００５３】
さらに、上記第１の実施形態におけるアジテータ１７の保守等の作業を行う際にも、図５に示すスクリューコンベア３０の保守等を行う場合と同様の処置をとることができる。この場合には、図７に示すように、仕切り板１２におけるアジテータ１７の取り付け位置に凍結管２０を配設しておく。この凍結管２０に冷凍液を循環供給することにより、チャンバ１３内におけるアジテータ１７の取り付け位置の周囲における土砂が凍結してアイスバルブＢを形成し、外筒部１０内への地下水の流入を阻止する。
【００５４】
この状態でアジテータ１７を取り外して、アジテータ１７の保守等を行う。このとき、チャンバ１３内におけるアジテータ１７の取り付け位置はアイスバルブＢによって閉塞されていることから、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、アジテータ１７の保守等の作業を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図８に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機４は、チャンバ１３内に凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置４０を備えている。凍結防止添加装置は、仕切り板１２におけるチャンバ１３側に設けられた吹出口４１と、吹出口４１に対して凍結防止剤を供給する供給装置４２とを備えている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００５６】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機４におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法について説明する。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、排泥管１６の下流位置において、異物Ｘが生じて排泥管１６が閉塞し、または排泥管１６内の泥水の流通が悪くなった場合、まず、異物Ｘの周辺に対して吹出口４１から凍結防止剤を噴出し、図９（ｂ）に示すように、異物Ｘの周囲に凍結防止領域Ｙを形成する。凍結防止剤としては、適宜のものを用いることができ、たとえば塩化カルシウム、塩化ナトリウム、酢酸カルシウム、蟻酸ナトリウム、またはこれらの混合体やこれらに増粘剤を添加したものなどを用いることができる。
【００５８】
凍結防止剤を噴出して凍結防止領域Ｙを形成したら、凍結管２０に冷凍液を循環供給して、図９（ｃ）に示すように、凍結防止領域Ｙの周囲にアイスバルブＢを形成する。このとき、アイスバルブＢ内においては、凍結防止剤が添加されている部分は凍結せず、泥水のままとなっている。このため、異物Ｘについても凍結していない状態となっている。その一方で、このアイスバルブＢは、異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまで成長させる。
【００５９】
その後、図９（ｄ）に示すように、排泥管１６を取込口１２Aから取り外し、外筒部１０の内側から見て開口した取込口１２Aから作業員がチャンバ１３内へと進入して、異物Ｘを除去する。このときに、異物Ｘの周囲には凍結防止領域Ｙが形成されていることから、作業員は、異物Ｘの除去を容易に行うことができる。以後は、上記第１の実施形態と同様の手順によってアイスバルブＢを消滅させて、掘削を再開する。
【００６０】
このように、アイスバルブＢを形成するにあたり、異物Ｘの周囲に凍結防止剤を添加することにより、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物Ｘを容易に除去することができる。また、図５に示す土圧式シールド掘進機３で凍結防止剤を添加する場合には、凍結防止剤添加装置としてスクリューコンベア３０を用いることができる。この場合、泥水を排出する場合と逆に、スクリューコンベア３０を作動させることにより、チャンバ１３内に凍結防止剤を逆送することができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記第１の実施形態では凍結管２０を仕切り板１２およびカッタヘッド１１に設けているが、外筒部１０の先端部であるフードプレートの下方位置や回転軸１４に設けることもできる。また、冷凍管以外の凍結装置を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るシールド掘進機の正面図である。
【図３】チャンバ内の異物を除去する工程を示す工程図である。
【図４】第２の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図５】第３の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図６】第１の実施形態に係るシールド掘進機において、土砂取込管の先端にアイスバルブを形成した状態の側断面図である。
【図７】第１の実施形態に係るシールド掘進機において、アジテータの取り付け位置にアイスバルブを形成した状態の側断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図９】第４の実施形態に係るシールド掘進機において、チャンバ内の異物を除去する工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６３】
１〜４…シールド掘進機
１０…外筒部
１１…カッタヘッド
１１Ａ…カッタビット
１２…仕切り板
１２Ａ…取込口
１３…チャンバ
１４…回転軸
１５…モータ
１６Ａ…先端部
１６Ｂ…後方部
１６…排泥管
１６Ｖ…排泥バルブ
１７…アジテータ
１８…攪拌棒
１９…シールドジャッキ
１９Ａ…シールドジャッキロッド
１９Ｂ…シールドジャッキシリンダ
２０…凍結管
２１…冷媒タンク
３０…スクリューコンベア
４０…凍結防止剤添加装置
４１…吹出口
４２…供給装置
Ｓ…セグメント
Ｔ…テールシール
Ｘ…異物
Ｙ…凍結防止領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内に滞留する異物を除去するなどのためにチャンバ内の土砂等を凍結させるチャンバ内の凍結方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
土圧式シールド掘進機においては、外筒部の前面にカッタヘッドが設けられており、このカッタヘッドにおけるビットで地山を掘削しながら掘進を行う。カッタヘッドの後方には隔壁が形成されており、カッタヘッドと隔壁との間におけるチャンバには、カッタヘッドで掘削した土砂が充満している。土圧式シールド掘進機では、チャンバに充満する土砂をスクリューコンベアなどで排出するようにしている。土圧式シールド掘進機において、チャンバ内に岩などの大きな異物が混入すると、この異物がスクリューコンベアの入口を塞いでしまい、土砂の排出の障害となることあるという問題があった。
【０００３】
このようにチャンバに異物が混入した場合、チャンバ内に作業員が外筒部内とチャンバとを連通させて連通口を形成し、その連通口を通じてチャンバ内の異物を外筒部内に引き取ることが求められる。ところが、外筒部内とチャンバとを連通させようとすると、チャンバ内あるいは周囲の地山に含まれる地下水が外筒部内に流入してしまうこと防止するため、連通口を止水することが求められる。
【０００４】
この連通口を止水するために、たとえば、土圧式シールド掘進機の掘進方向前方の地山に薬液を注入して止水性を向上させた地盤改良領域を形成する作業領域形成方法がある（たとえば特許文献１）。この作業領域形成方法では、カッタヘッドの交換作業について説明しているが、地盤改良領域にシールド掘進機が到達したときにチャンバ内の泥水を排出させている。このときに、チャンバ内の異物を取り除くことができる。止水性を向上させた地盤では、チャンバ内に対する地下水の流入を防止することができることから、外筒部の内部への地下水の流入を阻止しながらチャンバ内の異物を容易に取り除くことができる。
【特許文献１】特開２００７−７７６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された作業領域形成方法では、シールド掘進機の掘進方向前方の地山を地盤改良する必要がある。地盤改良を行うには時間が掛かることから、その分異物除去作業も時間が掛かることになるという問題がある。また、地盤改良は、主に地上から薬液を注入することによって行われる。このため、チャンバ内に薬液が流入した場合に、その薬液を除去する作業が発生したり、地盤に薬液を残してしまったりという問題もある。この問題は、異物除去作業を含めて、たとえばチャンバ内におけるアジテータなどの機材を交換する作業といったチャンバ内の不具合を解消する際にも生じるものである。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部内への地下水の流入を阻止し、チャンバ内の不具合を好適に解消することができるシールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機は、前部が開口する外筒部の内側と外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、仕切り板とカッタ部との間にチャンバが形成され、チャンバに充填物が滞留しており、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられているものである。
【０００８】
本発明に係るシールド掘進機においては、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられている。このため、チャンバ内における不具合を解消する際に、止水を施したい部分に凍結装置によってアイスバルブを形成することにより、外筒部内への地下水の流入を阻止することができる。このような凍結装置を用いることにより、薬液注入による地盤改良の必要もないので、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部内への地下水の流入を阻止し、チャンバ内の不具合を好適に解消することができる。
【０００９】
なお、本発明における「充填物」とは、チャンバ内に充填される土砂や泥水をいい、いわゆる土圧式シールド掘進機では「土砂」をいい、いわゆる泥水式シールド掘進機では「土砂および泥水」をいう。
【００１０】
ここで、チャンバ内に異物が侵入した際における異物の周囲にアイスバルブを形成する態様とすることができる。また、仕切り板に取り付けられ、仕切り板から取り外すことによりチャンバと外筒部の内側とが連通する付属機器が設けられており、凍結装置は、チャンバ内から付属機器に至るまでの間に介在される充填物を凍結させてアイスバルブを形成する態様とすることもできる。本発明における「仕切り板に取り付けられ、仕切り板から取り外すことによりチャンバと外筒部の内側とが連通する付属機器」としては、土砂取込管、アジテータ、スクリューコンベア、排泥バルブなどを挙げることができる。
【００１１】
さらに、凍結装置が、仕切り板およびカッタ部のうちの少なくとも一方に設けられている態様とすることもできる。
【００１２】
凍結装置は、チャンバを囲む仕切り板およびカッタ部のうちの少なくとも一方に設けるのが好適となる。
【００１３】
また、カッタ部は、外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドを備えており、凍結装置が、カッタヘッドに取り付けられている態様とすることもできる。
【００１４】
このように、外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドに凍結装置が設けられていることにより、チャンバ内におけるアイスバルブを形成しようとする位置が変化した場合でも、アイスバルブを形成しようとする位置に応じて凍結装置を移動させることができる。
【００１５】
さらに、異物の周囲における充填物に対して、凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置が設けられており、凍結装置は、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加した後、凍結防止剤を添加した充填物の周囲の充填物を凍結させる態様とすることもできる。
【００１６】
このように、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加することにより、異物を除去するにあたり、凍結した充填物を破壊する作業を少なくすることができる。
【００１７】
また、上記課題を解決した本発明に係るシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法は、前部が開口する外筒部の内側と、外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、仕切り板とカッタ部の間にチャンバが形成され、チャンバに充填物が滞留させられたシールド掘進機におけるチャンバ内に侵入した異物を除去するにあたり、チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、充填物の外筒部内への流入を阻止するアイスバルブを凍結装置によって形成するものである。
【００１８】
ここで、チャンバ内に異物が侵入した際における異物の周囲にアイスバルブを形成した後、異物を除去する態様とすることができる。
【００１９】
また、異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加し、続いて凍結防止剤が添加された充填物の周囲の充填物を凍結させ、凍結させられた充填物とともに異物を除去する態様とすることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るシールド掘進機およびシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法によれば、薬液注入による地盤改良を行うことなく、チャンバ内の不具合を好適に解消することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。図１は第１の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図、図２は第１の実施形態に係るシールド掘進機の正面図である。
【００２２】
図１および図２に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機１は、いわゆる泥水式シールド掘進機であり、外筒部１０を備えている。外筒部１０の前端開口部よりも前方位置には、カッタ部となるカッタヘッド１１が設けられている。さらに、外筒部１０の前端部よりやや後方位置に仕切り板１２が設けられている。これらのカッタヘッド１１と仕切り板１２との間にチャンバ１３が形成されている。
【００２３】
カッタヘッド１１の正面には、多数のカッタビット１１Ａが設けられている。カッタヘッド１１は、回転軸１４を介して仕切り板１２に取り付けられている。この回転軸１４が回転することによりカッタヘッド１１が回転する。カッタヘッド１１の回転によって地山がカッタビット１１Ａを削り、掘削が行われる。
【００２４】
仕切り板１２は、外筒部１０の前方開口部を塞ぐようにして配設されている。この仕切り板１２は、チャンバ１３内における泥水やその周囲の地山に含まれる地下水の外筒部１０の内部への浸入を阻止している。また、仕切り板１２は、チャンバ１３における泥水が外筒部１０の内側に流入するのを防止している。
【００２５】
仕切り板１２における中央部には、回転軸１４が接続されており、回転軸１４の後方には、モータ１５が接続されている。このモータ１５の作動によって回転軸１４および回転軸１４に取り付けられたカッタヘッド１１が回転する。
【００２６】
仕切り板１２の下方位置には、取込口１２Aが形成されており、取込口１２Aには排泥管１６が接続されている。また、仕切り板１２の上方位置には、図示しない送泥管が設けられている場合もある。排泥管１６は、チャンバ１３内の泥水を排出する。排泥管１６は、取込口１２Aを貫通しており、排泥管１６の中にスクリューコンベアが設けられていたり、排泥管１６の後方に排泥バルブが設けられていたりする場合もある。排泥管１６は、外筒部１０の内側からチャンバ１３内に向けてその先端がわずかに突出して配置されている。排泥管１６によってチャンバ１３から排出された泥水は、図示しないポンプによって外筒部１０の外部に搬送される。
【００２７】
仕切り板１２の前面上部には、アジテータ１７および攪拌棒１８が取り付けられている。さらに、カッタヘッド１１の後面側にも攪拌棒１８が取り付けられている。これらのアジテータ１７や攪拌棒１８により、カッタヘッド１１が回転している際などにチャンバ１３内の泥水を攪拌している。
【００２８】
チャンバ１３内には、カッタヘッド１１におけるカッタビット１１Ａで掘削された泥水が充満している。チャンバ１３内における充填物である土砂や泥水は、排泥管１６を介して外筒部１０の内側に排出される。
【００２９】
また、チャンバ１３内の土砂や泥水は、シールド掘進機１における周囲の地山とつながっており、チャンバ１３内の土砂や泥水に対しても地山中の地下水が流入している。この地下水は、仕切り板１２によって外筒部１０内への流入が阻止されている。ところが、仕切り板１２には、掘削等に必要な機材が取り付けられており、これらの機材の取り付け位置を通じて外筒部１０内へ地下水が流入することも阻止する必要がある。本実施形態では、仕切り板１２に取り付けられた機器類である排泥管１６およびアジテータ１７が、仕切り板１２に取り付けられ、仕切り板１２から取り外すことにより１３チャンバと１０外筒部の内側とが連通する付属機器となる。
【００３０】
さらに、外筒部１０における後部には、シールドジャッキ１９が設けられている。シールドジャッキ１９は、シールドジャッキシリンダ１９Ｂおよびシールドジャッキロッド１９Ａを備えており、シールドジャッキロッド１９Ａの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１９ＡでセグメントＳを押圧することにより、セグメントＳに反力をとってシールド掘進機１を前進させる。
【００３１】
さらに、外筒部１０の後端部には、テールシールＴが設けられている。テールシールＴは、シールド掘進機１の後端部において、セグメントＳとシールド掘進機１との間を止水している。
【００３２】
また、仕切り板１２における取込口１２Aの周囲およびカッタヘッド１１には、本発明の凍結装置である凍結管２０が設けられている。凍結管２０は、冷媒タンク２１に接続されており、図示しないポンプを作動させることにより、凍結管２０に対してマイナス温度とされた冷却流体が循環供給される。この凍結管２０に冷凍液が循環供給されることにより、チャンバ１３内における取込口１２Aの周囲近傍の土砂や泥水を凍結させることができる。なお、冷却流体としては、冷却流体が冷熱を有する液体や気体、たとえば液体窒素や液体空気などを用いることができる。
【００３３】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機１におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法の手順について説明する。本実施形態では、チャンバ１３内における泥水が本発明の土砂となる。
【００３４】
シールド掘進機１によって掘進を行っている際には、カッタヘッド１１を回転させることにより、地山を掘削する。地山を掘削することによって発生する泥水は、排泥管１６によって外筒部１０内へと排出される。また、チャンバ１３内では、カッタヘッド１１や仕切り板１２に取り付けられた攪拌棒１８およびアジテータ１７によって泥水が攪拌されている。こうして、チャンバ１３内は、土砂や泥水が充満した状態に維持されている。
【００３５】
掘進を進行するにあたり、チャンバ１３内では、地山を掘削した際に大きな岩などと当たった場合、この岩がチャンバ１３内に入り込んでしまうことがある。このような岩などの異物がチャンバ１３内に発生し、取込口１２Aの近傍に位置すると、異物が泥水の排出の妨げとなり、泥水をスムースに排出できなくなってしまう。この場合、たとえば排泥管１６を取込口１２Aから取り外して、取込口１２Aの後方から異物を撤去する。ここで、異物が取込口１２Aの近傍にあるときに問題が生じるので、取込口１２Aの後方から異物を撤去するのが好適である。
【００３６】
異物を取り除く際には、まず、カッタヘッド１１の回転を止めて掘進を中断する。続いて、図３（ａ）に示すように、凍結管２０内に冷凍液を循環供給する。凍結管２０は、取込口１２Aの周囲に設けられていることから、凍結管２０内に冷凍液が循環供給されることにより、チャンバ１３内における取込口１２Aの周囲の温度が０℃以下となり、取込口１２Aの周囲の泥水が凍結する。
【００３７】
さらに凍結管２０内における冷凍液の循環供給を継続すると、図３（ｂ）に示すように、チャンバ１３内における下方位置に、アイスバルブＢが形成される。このアイスバルブＢは、異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまで成長させる。
【００３８】
異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまでアイスバルブＢを成長させたら、図３（ｃ）に示すように、排泥管１６を取込口１２Aから取り外す。こうして、取込口１２Aから排泥管１６を取り外したら、作業員は、このアイスバルブＢを削りながら取込口１２Ａの内面の土砂を撤去する。
【００３９】
アイスバルブＢを削りながら土砂を撤去すると、やがて異物Ｘとぶつかることになる。それから、作業員は異物Ｘを取り出し、取込口１２Aを通して外筒部１０の内側へと排出する。また、異物Ｘが巨大である場合には、異物Ｘを砕きながら異物Ｘを取り出す。
【００４０】
こうして、異物Ｘをチャンバ１３内から取り出したら、取込口１２Aに排泥管１６を取り付けて、取込口１２Aを閉塞する。それから、凍結管２０に対する冷凍液の循環供給を停止して、チャンバ１３内の温度を０度以上とする。この状態をある程度の時間維持することにより、図３（ｄ）に示すように、アイスバルブＢが消滅する。このとき、凍結管２０に温水を循環供給することにより、アイスバルブＢをさらに早期に消滅させることもできる。アイスバルブＢが消滅したら、再びカッタヘッド１１を回転させて、掘削を再開する。
【００４１】
なお、取込口１２Ａが作業員がチャンバ１３内に進入するにあたり、十分な大きさである場合には、作業員が取込口１２Ａからチャンバ１３内に進入してアイスバルブＢおよび異物を撤去する作業を行うこともできる。
【００４２】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機１では、凍結管２０内に冷凍液を流通させることにより、チャンバ１３内における排泥管１６が貫通する取込口１２Aの近傍位置を凍結させることができる。チャンバ１３内における取込口１２Aの近傍位置を凍結させることにより、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物除去作業を行うことができる。
【００４３】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、上記第１の実施形態と比較して、凍結管の取り付け位置が異なっている。図４に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機２においては、排泥管１６が先端部１６Ａおよび後方部１６Ｂを備えており、先端部１６Ａと後方部１６Ｂとは取り外し可能となっている。また、凍結管２０が排泥管１６における先端部１６Ａに取り付けられている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００４４】
以上の構成を有する本実施形態に係るシールド掘進機２におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法について説明する。本実施形態に係るシールド掘進機２では、排泥管１６における後方部１６Ｂで異物が混入したりして排泥管１６を閉塞し、または土砂の流通が悪くなった場合に好適に用いられる。
【００４５】
図４に示すように、排泥管１６の下流位置において、異物Ｘが生じて排泥管１６が閉塞し、または排泥管１６内の土砂の流通が悪くなった場合に、凍結管２０に冷凍液を循環供給し、排泥管１６の先端部内における泥水を凍結してアイスバルブＢを形成する。
【００４６】
この状態で、排泥管１６の後方部１６Ｂを先端部１６Ａから取り外す。排泥管１６の先端部１６Ａ内にアイスバルブＢを形成することにより、チャンバ１３内や地山の土砂に含まれる地下水が排泥管１６を介して外筒部１０の内側に流入するのが防止される。続いて、取り外した後方部１６Ｂに含まれる異物Ｘを除去して、後方部１６Ｂを先端部１６Ａに再度取り付ける。こうして、排泥管１６の閉塞等を解消する。
【００４７】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機２では、凍結管２０内に冷凍液を流通させることにより、排泥管１６の先端部１６Ａにおける泥水を凍結させることができるので、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物除去作業を行うことができる。
【００４８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態に係るシールド掘進機３は、いわゆる土圧式シールド掘進機であり、図５に示すように、上記第１の実施形態に示す排泥管１６に代えてスクリューコンベア３０が用いられている。
【００４９】
本実施形態に係るシールド掘進機３では、スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等のために、スクリューコンベア３０を仕切り板１２から取り外す場合に、アイスバルブＢを形成する。スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等を行う際には、凍結管２０に冷凍液を循環供給し、チャンバ１３内におけるスクリューコンベア３０の取り付け位置にアイスバルブＢを形成する。その後、スクリューコンベア３０を仕切り板１２から取り外す。このとき、スクリューコンベア３０の取り付け位置はアイスバルブＢによって閉塞されていることから、チャンバ１３内や地山の土砂に含まれる地下水が排泥管１６を介して外筒部１０の内側に流入するのが防止される。その後、スクリューコンベア３０の保守等を行った後、スクリューコンベア３０を仕切り板１２に取り付ける。
【００５０】
このように、本実施形態に係るシールド掘進機３では、チャンバ１３内におけるスクリューコンベア３０の取り付け位置における土砂を凍結させることにより、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、スクリューコンベア３０の保守、点検、修理等の作業を行うことができる。特に、土圧式であるシールド掘進機３では、チャンバ１３内で土砂を攪拌してはいるものの、攪拌しきれない土砂が塊となって土塊が発生することがある。このような土塊についても、土砂を取り込む際の妨げとなる異物となる。
【００５１】
また、図６に示すように、泥水式シールド掘進機１における排泥管１６には、排泥バルブ１６Ｖが設けられている。この排泥バルブ１６Ｖの保守等を行う際にも、図５に示すスクリューコンベア３０の保守等を行う場合と同様の処置をとることができる。ここでは、図６に示す排泥管１６における先端部１６Ａに凍結管２０を配設しておく。この凍結管２０に冷凍液を循環供給することにより、排泥管１６の先端部１６Ａにおける土砂が凍結してアイスバルブＢを形成し、外筒部１０内への地下水の流入を阻止する。
【００５２】
この状態で排泥バルブ１６Ｖを取り外して、排泥バルブ１６Ｖの保守等を行う。このとき、排泥管１６の先端部１６ＡはアイスバルブＢによって閉塞されていることから、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、排泥バルブ１６Ｖの保守等の作業を行うことができる。
【００５３】
さらに、上記第１の実施形態におけるアジテータ１７の保守等の作業を行う際にも、図５に示すスクリューコンベア３０の保守等を行う場合と同様の処置をとることができる。この場合には、図７に示すように、仕切り板１２におけるアジテータ１７の取り付け位置に凍結管２０を配設しておく。この凍結管２０に冷凍液を循環供給することにより、チャンバ１３内におけるアジテータ１７の取り付け位置の周囲における土砂が凍結してアイスバルブＢを形成し、外筒部１０内への地下水の流入を阻止する。
【００５４】
この状態でアジテータ１７を取り外して、アジテータ１７の保守等を行う。このとき、チャンバ１３内におけるアジテータ１７の取り付け位置はアイスバルブＢによって閉塞されていることから、外筒部１０内への地下水の流入を阻止することができる。したがって、薬液注入による地盤改良を行うことなく、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、アジテータ１７の保守等の作業を行うことができる。
【００５５】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図８に示すように、本実施形態に係るシールド掘進機４は、チャンバ１３内に凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置４０を備えている。凍結防止添加装置は、仕切り板１２におけるチャンバ１３側に設けられた吹出口４１と、吹出口４１に対して凍結防止剤を供給する供給装置４２とを備えている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００５６】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機４におけるチャンバ内の凍結方法および異物除去方法について説明する。
【００５７】
図９（ａ）に示すように、排泥管１６の下流位置において、異物Ｘが生じて排泥管１６が閉塞し、または排泥管１６内の泥水の流通が悪くなった場合、まず、異物Ｘの周辺に対して吹出口４１から凍結防止剤を噴出し、図９（ｂ）に示すように、異物Ｘの周囲に凍結防止領域Ｙを形成する。凍結防止剤としては、適宜のものを用いることができ、たとえば塩化カルシウム、塩化ナトリウム、酢酸カルシウム、蟻酸ナトリウム、またはこれらの混合体やこれらに増粘剤を添加したものなどを用いることができる。
【００５８】
凍結防止剤を噴出して凍結防止領域Ｙを形成したら、凍結管２０に冷凍液を循環供給して、図９（ｃ）に示すように、凍結防止領域Ｙの周囲にアイスバルブＢを形成する。このとき、アイスバルブＢ内においては、凍結防止剤が添加されている部分は凍結せず、泥水のままとなっている。このため、異物Ｘについても凍結していない状態となっている。その一方で、このアイスバルブＢは、異物Ｘを包含し、取込口１２Aを閉塞する大きさまで成長させる。
【００５９】
その後、図９（ｄ）に示すように、排泥管１６を取込口１２Aから取り外し、外筒部１０の内側から見て開口した取込口１２Aから作業員がチャンバ１３内へと進入して、異物Ｘを除去する。このときに、異物Ｘの周囲には凍結防止領域Ｙが形成されていることから、作業員は、異物Ｘの除去を容易に行うことができる。以後は、上記第１の実施形態と同様の手順によってアイスバルブＢを消滅させて、掘削を再開する。
【００６０】
このように、アイスバルブＢを形成するにあたり、異物Ｘの周囲に凍結防止剤を添加することにより、外筒部１０内への地下水の流入を阻止しながら、異物Ｘを容易に除去することができる。また、図５に示す土圧式シールド掘進機３で凍結防止剤を添加する場合には、凍結防止剤添加装置としてスクリューコンベア３０を用いることができる。この場合、泥水を排出する場合と逆に、スクリューコンベア３０を作動させることにより、チャンバ１３内に凍結防止剤を逆送することができる。
【００６１】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記第１の実施形態では凍結管２０を仕切り板１２およびカッタヘッド１１に設けているが、外筒部１０の先端部であるフードプレートの下方位置や回転軸１４に設けることもできる。また、冷凍管以外の凍結装置を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】第１の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るシールド掘進機の正面図である。
【図３】チャンバ内の異物を除去する工程を示す工程図である。
【図４】第２の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図５】第３の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図６】第１の実施形態に係るシールド掘進機において、土砂取込管の先端にアイスバルブを形成した状態の側断面図である。
【図７】第１の実施形態に係るシールド掘進機において、アジテータの取り付け位置にアイスバルブを形成した状態の側断面図である。
【図８】第４の実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図９】第４の実施形態に係るシールド掘進機において、チャンバ内の異物を除去する工程を示す工程図である。
【符号の説明】
【００６３】
１〜４…シールド掘進機
１０…外筒部
１１…カッタヘッド
１１Ａ…カッタビット
１２…仕切り板
１２Ａ…取込口
１３…チャンバ
１４…回転軸
１５…モータ
１６Ａ…先端部
１６Ｂ…後方部
１６…排泥管
１６Ｖ…排泥バルブ
１７…アジテータ
１８…攪拌棒
１９…シールドジャッキ
１９Ａ…シールドジャッキロッド
１９Ｂ…シールドジャッキシリンダ
２０…凍結管
２１…冷媒タンク
３０…スクリューコンベア
４０…凍結防止剤添加装置
４１…吹出口
４２…供給装置
Ｓ…セグメント
Ｔ…テールシール
Ｘ…異物
Ｙ…凍結防止領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部が開口する外筒部の内側と前記外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および前記外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、前記仕切り板と前記カッタ部との間にチャンバが形成され、前記チャンバに充填物が滞留しており、
前記チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、前記外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記チャンバ内に異物が侵入した際における前記異物の周囲に前記アイスバルブを形成する請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記仕切り板に取り付けられ、前記仕切り板から取り外すことにより前記チャンバと前記外筒部の内側とが連通する付属機器が設けられており、
前記凍結装置は、前記チャンバ内から前記付属機器に至るまでの間に介在される充填物を凍結させてアイスバルブを形成する請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記凍結装置が、前記仕切り板および前記カッタ部のうちの少なくとも一方に設けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記カッタ部は、前記外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドを備えており、
前記凍結装置が、前記カッタヘッドに取り付けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記異物の周囲における充填物に対して、凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置が設けられており、
前記凍結装置は、前記異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加した後、凍結防止剤を添加した充填物の周囲の充填物を凍結させる請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前部が開口する外筒部の内側と、前記外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および前記外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、前記仕切り板と前記カッタ部の間にチャンバが形成され、前記チャンバに充填物が滞留させられたシールド掘進機における前記チャンバ内に侵入した異物を除去するにあたり、
前記チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、充填物の前記外筒部内への流入を阻止するアイスバルブを凍結装置によって形成することを特徴とするシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法。
【請求項８】
請求項７に記載のチャンバ内の凍結方法における前記アイスバルブを、前記チャンバ内に異物が侵入した際における前記異物の周囲に形成した後、前記異物を除去することを特徴とするチャンバ内における異物の除去方法。
【請求項９】
前記異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加し、続いて前記凍結防止剤が添加された充填物の周囲の充填物を凍結させ、
凍結させられた前記充填物とともに前記異物を除去する請求項８に記載のチャンバ内における異物の除去方法。
【請求項１】
前部が開口する外筒部の内側と前記外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および前記外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、前記仕切り板と前記カッタ部との間にチャンバが形成され、前記チャンバに充填物が滞留しており、
前記チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、前記外筒部内への地下水の流入を阻止するアイスバルブを形成する凍結装置が設けられていることを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記チャンバ内に異物が侵入した際における前記異物の周囲に前記アイスバルブを形成する請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記仕切り板に取り付けられ、前記仕切り板から取り外すことにより前記チャンバと前記外筒部の内側とが連通する付属機器が設けられており、
前記凍結装置は、前記チャンバ内から前記付属機器に至るまでの間に介在される充填物を凍結させてアイスバルブを形成する請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記凍結装置が、前記仕切り板および前記カッタ部のうちの少なくとも一方に設けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記カッタ部は、前記外筒部の延在方向に沿った軸周りに回転可能であるカッタヘッドを備えており、
前記凍結装置が、前記カッタヘッドに取り付けられている請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
前記異物の周囲における充填物に対して、凍結防止剤を添加する凍結防止剤添加装置が設けられており、
前記凍結装置は、前記異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加した後、凍結防止剤を添加した充填物の周囲の充填物を凍結させる請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のシールド掘進機。
【請求項７】
前部が開口する外筒部の内側と、前記外筒部の前方外側部とを仕切る仕切り板および前記外筒部における前方に地盤を掘削するカッタ部が設けられ、前記仕切り板と前記カッタ部の間にチャンバが形成され、前記チャンバに充填物が滞留させられたシールド掘進機における前記チャンバ内に侵入した異物を除去するにあたり、
前記チャンバに取り込まれた充填物を凍結させ、充填物の前記外筒部内への流入を阻止するアイスバルブを凍結装置によって形成することを特徴とするシールド掘進機におけるチャンバ内の凍結方法。
【請求項８】
請求項７に記載のチャンバ内の凍結方法における前記アイスバルブを、前記チャンバ内に異物が侵入した際における前記異物の周囲に形成した後、前記異物を除去することを特徴とするチャンバ内における異物の除去方法。
【請求項９】
前記異物の周囲における充填物に対して凍結防止剤を添加し、続いて前記凍結防止剤が添加された充填物の周囲の充填物を凍結させ、
凍結させられた前記充填物とともに前記異物を除去する請求項８に記載のチャンバ内における異物の除去方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−４６８１０（Ｐ２００９−４６８１０Ａ）
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２１１０１５（Ｐ２００７−２１１０１５）
【出願日】平成１９年８月１３日（２００７．８．１３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月５日（２００９．３．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月１３日（２００７．８．１３）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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