親子シールド機
【課題】 バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分割バルクヘッドを備え、この分割バルクヘッドを親シールド用の分割バルクヘッドと子シールド用の分割バルクヘッドとの2種類とし、親シールド状態は親シールド用の分割バルクヘッドを、子シールド状態は子シールド用の分割バルクヘッドを用いることで、どちらの状態においても、分割バルクヘッドに備えるスクリューコンベヤにおける土砂の取り込み位置をトンネルの下端にすることができ、土砂取込室内からの土砂の排出を常に良好に行う。
【解決手段】 親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッド(11)とシールド本体(1)との間に形成した土砂取込室(13)とシールド本体(1)内とを仕切るバルクヘッド(14)の一部に、当該バルクヘッド(14)より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド(20)を備えて、この分割バルクヘッド(20)にスクリューコンベヤ(23)を備える。
【解決手段】 親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッド(11)とシールド本体(1)との間に形成した土砂取込室(13)とシールド本体(1)内とを仕切るバルクヘッド(14)の一部に、当該バルクヘッド(14)より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド(20)を備えて、この分割バルクヘッド(20)にスクリューコンベヤ(23)を備える。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削においてトンネルの内径を異ならせて掘削する場合に用いる親子シールド機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トンネルを掘削する際に使用するシールド機において、トンネルの内径を異ならせて掘削することができる親子シールド機が知られていた。この親子シールド機は親シールドの内側に子シールドを格納する構造で、まず、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態で、大きな内径となるトンネルを掘削し、次に、親シールドの内側より子シールドを切り離して、ここから、子シールドのみとした子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削するようにしたものである。
【0003】この親子シールド機にあっては、一般のシールド機と同様、シールド本体の前方にカッタを備えた回転自在となるカッタヘッドを装着し、このカッタヘッドはシールド本体の前部との間に土砂取込室を形成する。また、シールド本体の前部には円形の鋼板状のバルクヘッドを溶接にて固着し、このバルクヘッドによってカッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂取込室とシールド本体内とを仕切って土砂取込室からシールド本体内に土砂等が浸入するのを防止する。
【0004】なお、カッタヘッドにあっては、その外周に配置される親シールド側のカッタヘッドと、その内周に配置される子シールド側のカッタヘッドとで構成し、この親シールド側のカッタヘッドと子シールド側のカッタヘッドとを連結ピン等で強固に接合して、所望時にこの連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッタヘッドと子シールド側のカッタヘッドとを分離して、子シールド側のカッタヘッドのみとすることができる。
【0005】また、シールド本体の前部に固着するバルクヘッドにあっても、その外周に配置される親シールド側のバルクヘッドと、その内周に配置される子シールド側のバルクヘッドとで構成し、この親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとをボルト等で強固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことにより親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとを分離して、子シールド側のバルクヘッドのみとすることができる。
【0006】そして、このバルクヘッドにおいて、内周に配置される子シールド側のバルクヘッドに排土装置、例えばスクリューコンベヤを前後に貫通するように装着して、このスクリューコンベヤはカッタヘッドのカッタにより掘削し土砂取込室内に取り込んだ土砂をシールド本体内を経て後方に排出する。このスクリューコンベヤは親シールドの内側より子シールドを切り離すという親子シールド機特有の構造であるため、どうしても子シールド側のバルクヘッドに装着する必要があった。これは、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態、親シールドの内側より子シールドを切り離して子シールドのみとした子シールド状態のどちらの状態においても、スクリューコンベヤを使用できるようにするため、子シールドのみとした子シールド状態にあわせて、スクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッドに装着していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の親子シールド機にあっては、土砂取込室内に取り込んだ土砂を排出するスクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッドに装着していたため、子シールドのみとした子シールド状態での掘削作業にあっては、スクリューコンベヤにおける土砂取込室内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にすることができ、スクリューコンベヤによる土砂取込室内からの土砂の取り込みすなわち排出を良好に行うことができるものの、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態での掘削作業にあっては、スクリューコンベヤにおける土砂取込室内の土砂の取り込み位置が大きな内径となるトンネルの下端より高い位置となり、この取り込み位置を下端にすることができずに土砂取込室内からの土砂の取り込みすなわち排出が悪くなる。これにより、土砂取込室内の外周に土砂の閉塞部が発生して、掘削作業時、カッタヘッドのカッタによる掘削に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂取込室とシールド本体内とを仕切るバルクヘッドの一部に、当該バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分割バルクヘッドを備えて、この分割バルクヘッドに排土装置を備えるようにした親子シールド機である。
【0009】本発明によれば、バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分割バルクヘッドを備えることにより、この分割バルクヘッドを親シールド用の分割バルクヘッドと子シールド用の分割バルクヘッドとの2種類とする。大きな内径となるトンネルを掘削する親シールド状態、若干小さな内径となるトンネルを掘削する子シールド状態、どちらの状態においても、分割バルクヘッドに備える排土装置における土砂の取り込み位置を常にトンネルの下端にすることができ、排土装置による土砂取込室内からの土砂の排出を良好に行うことで、土砂取込室内の外周に土砂の閉塞部が発生するのを防止して、掘削作業を極めて良好することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】親子シールド機は、図1及び図2に示すように、シールド本体1を備えており、このシールド本体1は鋼板よりなる複数のスキンプレート2を円筒状に連結して外周を構成する。そして、このシールド本体1は前シールド3と後シールド4とから屈曲可能な構造として、この前シールド3と後シールド4とにわたって複数本のアーティキュレートジャッキ5を装着することで、このアーティキュレートジャッキ5により前シールド3と後シールド4とを上下左右に屈曲可能とし、曲線施工できるようにしている。
【0011】また、このシールド本体1には複数本のシールドジャッキ6を装着し、このシールドジャッキ6をスプレッダ7を介してセグメント8に押し当てて、シールドジャッキ6を伸長することで、ここで反力を得て推進する。
【0012】さらに、シールド本体1内にはセグメントエレクタ9を装着し、このセグメントエレクタ9によりシールド本体1内に搬入されたセグメント8を組み立てる。
【0013】また、シールド本体1内にはカッタヘッド回転用油圧モータ10を装着し、後述するカッタヘッド11を回転駆動させる。
【0014】このシールド本体1の前方に回転自在となるカッタヘッド11を装着し、このカッタヘッド11は前端に多数のカッタ12を取り付けて、シールド本体1内に装着したカッタヘッド回転用油圧モータ10により回転して地山を掘削する。
【0015】また、このカッタヘッド11はシールド本体1の前部との間に土砂取込室13を形成して、掘削した土砂をここに取り込む。
【0016】そして、このカッタヘッド11にあっては、図2に示すように、その外周に配置される親シールド側のカッタヘッド11aと、その内周に配置される子シールド側のカッタヘッド11bとで構成し、この親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを連結ピン等で強固に接合して、所望時にこの連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを分離して、図3に示すように、子シールド側のカッタヘッド11bのみとすることができる。
【0017】一方、シールド本体1の前部には円形の鋼板状のバルクヘッド14を溶接にて固着し、このバルクヘッド14によってカッタヘッド11とシールド本体1との間に形成した土砂取込室13とシールド本体1内とを仕切って土砂取込室13からシールド本体1内に土砂等が浸入するのを防止する。
【0018】このバルクヘッド14にあっては、その外周に配置される親シールド側のバルクヘッド14aと、その内周に配置される子シールド側のバルクヘッド14bとで構成し、この親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとをボルト等で強固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことにより親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとを分離して、子シールド側のバルクヘッド14bのみとすることができる。
【0019】なお、親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとの接合については、図4に示すように、親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとの間にリング状のシール押え体15を備えると共に、親シールド側のバルクヘッド14aの内周側にフランジ16を形成し、このフランジ16とシール押え体15とをシール材17を介在しつつ多数のボルトにより接合し、また、子シールド側のバルクヘッド14bとシール押え体15とをシール材18を介在しつつ多数のボルトにより接合することで、ここでの止水を確実に行う。
【0020】また、この子シールド側のバルクヘッド14bの中央にはカッタヘッド駆動装置等を取り付ける中央取り付け部19を形成する。
【0021】そして、このように親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとから構成するバルクヘッド14において、バルクヘッド14の一部に、当該バルクヘッド14より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド20を備え、この分割バルクヘッド20にあっては、親シールド用の分割バルクヘッド21と、子シールド用の分割バルクヘッド22との2種類を用意する。そして、この親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22とは排土装置を装着可能としている。この排土装置としては、例えばスクリューコンベヤ23であり、親シールドと子シールドの直径差の小さい場合には、親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22とに前後に貫通するように装着する。そして、このスクリューコンベヤ23はカッタヘッド11のカッタ12により掘削し土砂取込室13内に取り込んだ土砂をシールド本体1内を経て後方に排出する。なお、この排土装置としては、スクリューコンベヤ23に限定されるものではなく、ベルトコンベヤ等でも良い。
【0022】これを具体的に説明すると、バルクヘッド14における中央取り付け部19の下方となる子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって縦長の長方形状の開口部24を形成し、この開口部24における親シールド側のバルクヘッド14a側のみ枠部25を形成する。
【0023】そして、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態での掘削作業では、親シールド用の分割バルクヘッド21を用いる。この親シールド用の分割バルクヘッド21は、図5に示すように、バルクヘッド14の一部すなわち子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって形成した開口部24に、周囲に枠部26を形成した略箱状の親シールド用の分割バルクヘッド21を接合し、この接合は全周にわたって止水溶接をすると共に、親シールド側のバルクヘッド14a側のみその枠部25にボルトを用いて接合することで、ここでの止水を行う。そして、図1に示すように、この親シールド用の分割バルクヘッド21の下部に排土装置であるスクリューコンベヤ23を配置することで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を大きな内径となるトンネルの下端にする。
【0024】また、親シールドの内側より子シールドを切り離して子シールドのみとした子シールド状態での掘削作業では、子シールド用の分割バルクヘッド22を用いる。この子シールド用の分割バルクヘッド22は、図6R>6に示すように、バルクヘッド14の一部すなわち子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって形成した開口部24にあって、その開口部24の親シールド側のバルクヘッド14aの部分を除いた箇所に板状の子シールド用の分割バルクヘッド22を接合し、この接合は略全周にわたって簡単な止水溶接をすることで、ここでの止水を行う。そして、図7に示すように、この子シールド用の分割バルクヘッド22の下部に排土装置であるスクリューコンベヤ23を配置することで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にする。
【0025】このようにバルクヘッド14の一部に、当該バルクヘッド14より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド20を備え、この分割バルクヘッド20を親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22との2種類を用意することにより、この分割バルクヘッド20に備える排土装置であるスクリューコンベヤ23において、親シールド状態時には、親シールド用の分割バルクヘッド21を用いることで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を大きな内径となるトンネルの下端にすることができ、これにより、スクリューコンベヤ23による土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行うことができ、土砂取込室13内の外周に土砂の閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行える。また、子シールド状態時には、子シールド用の分割バルクヘッド22に付け替えて、これを用いることで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にすることができ、これにより、スクリューコンベヤ23による土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行うことができ、土砂取込室13内の外周に土砂の閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行える。
【0026】次に、親子シールド機における実際の掘削作業について説明する。まず、図8(A)に示すように、カッタヘッド11において親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを接合して、また、バルクヘッド14において親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとを接合して、親シールド状態で大きな内径となるトンネルを掘削する。このとき、スクリューコンベヤ23にあっては、その土砂の取り込み位置が大きな内径となるトンネルの下端になることで、土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行う。
【0027】次に、所定の位置に到達したら、カッタヘッド11、バルクヘッド14をそれぞれ親シールド側と子シールド側とに分離して、分離後、図8(B)に示すように、子シールドを組み立てる。なお、この子シールドにおいて、シールド本体1のスキンプレート2と子シールド側のバルクヘッド14bとは、スキンプレート2の内周で子シールド側のバルクヘッド14bをスペーサ27により前後に摺動可能にしている。また、子シールド側のバルクヘッド14bにおいて、親シールド用の分割バルクヘッド21を取り外して、子シールド用の分割バルクヘッド22に変更し、これを取り付ける。このとき、スクリューコンベヤ23はその土砂の取り込み位置が若干小さな内径となるトンネルの下端となる。
【0028】そして、図9(C)に示すように、この子シールドを親シールドの中に組み付ける。
【0029】組み付け後、図9(D)に示すように、子シールド側のバルクヘッド14bを親シールドのシールド本体1に仮設材28にて連結し、これを固定する。そして、スキンプレート2の内周で子シールド側のバルクヘッド14bを押えているスペーサ27を外してから、子シールドにおけるシールドジャッキ6を伸長して、このシールドジャッキ6によりスキンプレート2を前方に押し出し、ここに土砂取込室13を形成する。
【0030】次に、図10(E)に示すように、子シールドにおけるシールドジャッキ6の反力受けのためのスペーサ29を取り付ける。
【0031】次に、図10(F)に示すように、子シールドにおけるシールドジャッキ6を伸長して、子シールドのシールド本体1を押し出す。そして、このシールド本体1内にセグメントエレクタ9を装着する。
【0032】次に、図11(G)に示すように、装着したセグメントエレクタ9により子シールド用のセグメント8を組み立てて、このセグメント8により子シールドにおけるシールドジャッキ6の反力受けるようにして、子シールドを発進する。
【0033】そして、図11(H)に示すように、子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削する。このとき、スクリューコンベヤ23にあっては、その土砂の取り込み位置が若干小さな内径となるトンネルの下端になることで、土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行う。
【0034】このように親子シールド機において、親シールド状態で、大きな内径となるトンネルを掘削し、次に、子シールドのみとした子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削し、内径の異なるトンネル掘削を行う。
【図面の簡単な説明】
【図1】親子シールド機の断面説明図である。
【図2】親子シールド機におけるカッタヘッドの説明図である。
【図3】親子シールド機における子シールド側のカッタヘッドの説明図である。
【図4】親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとの接合部分の断面説明図である。
【図5】親子シールド機におけるバルクヘッドの説明図である。
【図6】親子シールド機における子シールド側のバルクヘッドの説明図である。
【図7】親子シールド機における子シールド状態の断面説明図である。
【図8】(A)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(B)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図9】(C)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(D)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図10】(E)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(F)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図11】(G)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(H)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【符号の説明】
1…シールド本体、2…スキンプレート、3…前シールド、4…後シールド、5…アーティキュレートジャッキ、6…シールドジャッキ、7…スプレッダ、8…セグメント、9…セグメントエレクタ、10…カッタヘッド回転用油圧モータ、11…カッタヘッド、11a…親シールド側のカッタヘッド、11b…子シールド側のカッタヘッド、12…カッタ、13…土砂取込室、14…バルクヘッド、14a…親シールド側のバルクヘッド、14b…子シールド側のバルクヘッド、15…シール押え体、16…フランジ、17…シール材、18…シール材、19…中央取り付け部、20…分割バルクヘッド、21…親シールド用の分割バルクヘッド、22…子シールド用の分割バルクヘッド、23…スクリューコンベヤ、24…開口部、25…枠部、26…枠部、27…スペーサ、28…仮設材、29…スペーサ。
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削においてトンネルの内径を異ならせて掘削する場合に用いる親子シールド機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、トンネルを掘削する際に使用するシールド機において、トンネルの内径を異ならせて掘削することができる親子シールド機が知られていた。この親子シールド機は親シールドの内側に子シールドを格納する構造で、まず、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態で、大きな内径となるトンネルを掘削し、次に、親シールドの内側より子シールドを切り離して、ここから、子シールドのみとした子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削するようにしたものである。
【0003】この親子シールド機にあっては、一般のシールド機と同様、シールド本体の前方にカッタを備えた回転自在となるカッタヘッドを装着し、このカッタヘッドはシールド本体の前部との間に土砂取込室を形成する。また、シールド本体の前部には円形の鋼板状のバルクヘッドを溶接にて固着し、このバルクヘッドによってカッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂取込室とシールド本体内とを仕切って土砂取込室からシールド本体内に土砂等が浸入するのを防止する。
【0004】なお、カッタヘッドにあっては、その外周に配置される親シールド側のカッタヘッドと、その内周に配置される子シールド側のカッタヘッドとで構成し、この親シールド側のカッタヘッドと子シールド側のカッタヘッドとを連結ピン等で強固に接合して、所望時にこの連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッタヘッドと子シールド側のカッタヘッドとを分離して、子シールド側のカッタヘッドのみとすることができる。
【0005】また、シールド本体の前部に固着するバルクヘッドにあっても、その外周に配置される親シールド側のバルクヘッドと、その内周に配置される子シールド側のバルクヘッドとで構成し、この親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとをボルト等で強固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことにより親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとを分離して、子シールド側のバルクヘッドのみとすることができる。
【0006】そして、このバルクヘッドにおいて、内周に配置される子シールド側のバルクヘッドに排土装置、例えばスクリューコンベヤを前後に貫通するように装着して、このスクリューコンベヤはカッタヘッドのカッタにより掘削し土砂取込室内に取り込んだ土砂をシールド本体内を経て後方に排出する。このスクリューコンベヤは親シールドの内側より子シールドを切り離すという親子シールド機特有の構造であるため、どうしても子シールド側のバルクヘッドに装着する必要があった。これは、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態、親シールドの内側より子シールドを切り離して子シールドのみとした子シールド状態のどちらの状態においても、スクリューコンベヤを使用できるようにするため、子シールドのみとした子シールド状態にあわせて、スクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッドに装着していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の親子シールド機にあっては、土砂取込室内に取り込んだ土砂を排出するスクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッドに装着していたため、子シールドのみとした子シールド状態での掘削作業にあっては、スクリューコンベヤにおける土砂取込室内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にすることができ、スクリューコンベヤによる土砂取込室内からの土砂の取り込みすなわち排出を良好に行うことができるものの、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態での掘削作業にあっては、スクリューコンベヤにおける土砂取込室内の土砂の取り込み位置が大きな内径となるトンネルの下端より高い位置となり、この取り込み位置を下端にすることができずに土砂取込室内からの土砂の取り込みすなわち排出が悪くなる。これにより、土砂取込室内の外周に土砂の閉塞部が発生して、掘削作業時、カッタヘッドのカッタによる掘削に悪影響を及ぼすおそれがあった。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂取込室とシールド本体内とを仕切るバルクヘッドの一部に、当該バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分割バルクヘッドを備えて、この分割バルクヘッドに排土装置を備えるようにした親子シールド機である。
【0009】本発明によれば、バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分割バルクヘッドを備えることにより、この分割バルクヘッドを親シールド用の分割バルクヘッドと子シールド用の分割バルクヘッドとの2種類とする。大きな内径となるトンネルを掘削する親シールド状態、若干小さな内径となるトンネルを掘削する子シールド状態、どちらの状態においても、分割バルクヘッドに備える排土装置における土砂の取り込み位置を常にトンネルの下端にすることができ、排土装置による土砂取込室内からの土砂の排出を良好に行うことで、土砂取込室内の外周に土砂の閉塞部が発生するのを防止して、掘削作業を極めて良好することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】親子シールド機は、図1及び図2に示すように、シールド本体1を備えており、このシールド本体1は鋼板よりなる複数のスキンプレート2を円筒状に連結して外周を構成する。そして、このシールド本体1は前シールド3と後シールド4とから屈曲可能な構造として、この前シールド3と後シールド4とにわたって複数本のアーティキュレートジャッキ5を装着することで、このアーティキュレートジャッキ5により前シールド3と後シールド4とを上下左右に屈曲可能とし、曲線施工できるようにしている。
【0011】また、このシールド本体1には複数本のシールドジャッキ6を装着し、このシールドジャッキ6をスプレッダ7を介してセグメント8に押し当てて、シールドジャッキ6を伸長することで、ここで反力を得て推進する。
【0012】さらに、シールド本体1内にはセグメントエレクタ9を装着し、このセグメントエレクタ9によりシールド本体1内に搬入されたセグメント8を組み立てる。
【0013】また、シールド本体1内にはカッタヘッド回転用油圧モータ10を装着し、後述するカッタヘッド11を回転駆動させる。
【0014】このシールド本体1の前方に回転自在となるカッタヘッド11を装着し、このカッタヘッド11は前端に多数のカッタ12を取り付けて、シールド本体1内に装着したカッタヘッド回転用油圧モータ10により回転して地山を掘削する。
【0015】また、このカッタヘッド11はシールド本体1の前部との間に土砂取込室13を形成して、掘削した土砂をここに取り込む。
【0016】そして、このカッタヘッド11にあっては、図2に示すように、その外周に配置される親シールド側のカッタヘッド11aと、その内周に配置される子シールド側のカッタヘッド11bとで構成し、この親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを連結ピン等で強固に接合して、所望時にこの連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを分離して、図3に示すように、子シールド側のカッタヘッド11bのみとすることができる。
【0017】一方、シールド本体1の前部には円形の鋼板状のバルクヘッド14を溶接にて固着し、このバルクヘッド14によってカッタヘッド11とシールド本体1との間に形成した土砂取込室13とシールド本体1内とを仕切って土砂取込室13からシールド本体1内に土砂等が浸入するのを防止する。
【0018】このバルクヘッド14にあっては、その外周に配置される親シールド側のバルクヘッド14aと、その内周に配置される子シールド側のバルクヘッド14bとで構成し、この親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとをボルト等で強固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことにより親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとを分離して、子シールド側のバルクヘッド14bのみとすることができる。
【0019】なお、親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとの接合については、図4に示すように、親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとの間にリング状のシール押え体15を備えると共に、親シールド側のバルクヘッド14aの内周側にフランジ16を形成し、このフランジ16とシール押え体15とをシール材17を介在しつつ多数のボルトにより接合し、また、子シールド側のバルクヘッド14bとシール押え体15とをシール材18を介在しつつ多数のボルトにより接合することで、ここでの止水を確実に行う。
【0020】また、この子シールド側のバルクヘッド14bの中央にはカッタヘッド駆動装置等を取り付ける中央取り付け部19を形成する。
【0021】そして、このように親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとから構成するバルクヘッド14において、バルクヘッド14の一部に、当該バルクヘッド14より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド20を備え、この分割バルクヘッド20にあっては、親シールド用の分割バルクヘッド21と、子シールド用の分割バルクヘッド22との2種類を用意する。そして、この親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22とは排土装置を装着可能としている。この排土装置としては、例えばスクリューコンベヤ23であり、親シールドと子シールドの直径差の小さい場合には、親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22とに前後に貫通するように装着する。そして、このスクリューコンベヤ23はカッタヘッド11のカッタ12により掘削し土砂取込室13内に取り込んだ土砂をシールド本体1内を経て後方に排出する。なお、この排土装置としては、スクリューコンベヤ23に限定されるものではなく、ベルトコンベヤ等でも良い。
【0022】これを具体的に説明すると、バルクヘッド14における中央取り付け部19の下方となる子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって縦長の長方形状の開口部24を形成し、この開口部24における親シールド側のバルクヘッド14a側のみ枠部25を形成する。
【0023】そして、子シールドを親シールドの内側に格納した親シールド状態での掘削作業では、親シールド用の分割バルクヘッド21を用いる。この親シールド用の分割バルクヘッド21は、図5に示すように、バルクヘッド14の一部すなわち子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって形成した開口部24に、周囲に枠部26を形成した略箱状の親シールド用の分割バルクヘッド21を接合し、この接合は全周にわたって止水溶接をすると共に、親シールド側のバルクヘッド14a側のみその枠部25にボルトを用いて接合することで、ここでの止水を行う。そして、図1に示すように、この親シールド用の分割バルクヘッド21の下部に排土装置であるスクリューコンベヤ23を配置することで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を大きな内径となるトンネルの下端にする。
【0024】また、親シールドの内側より子シールドを切り離して子シールドのみとした子シールド状態での掘削作業では、子シールド用の分割バルクヘッド22を用いる。この子シールド用の分割バルクヘッド22は、図6R>6に示すように、バルクヘッド14の一部すなわち子シールド側のバルクヘッド14bから親シールド側のバルクヘッド14aにわたって形成した開口部24にあって、その開口部24の親シールド側のバルクヘッド14aの部分を除いた箇所に板状の子シールド用の分割バルクヘッド22を接合し、この接合は略全周にわたって簡単な止水溶接をすることで、ここでの止水を行う。そして、図7に示すように、この子シールド用の分割バルクヘッド22の下部に排土装置であるスクリューコンベヤ23を配置することで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にする。
【0025】このようにバルクヘッド14の一部に、当該バルクヘッド14より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド20を備え、この分割バルクヘッド20を親シールド用の分割バルクヘッド21と子シールド用の分割バルクヘッド22との2種類を用意することにより、この分割バルクヘッド20に備える排土装置であるスクリューコンベヤ23において、親シールド状態時には、親シールド用の分割バルクヘッド21を用いることで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を大きな内径となるトンネルの下端にすることができ、これにより、スクリューコンベヤ23による土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行うことができ、土砂取込室13内の外周に土砂の閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行える。また、子シールド状態時には、子シールド用の分割バルクヘッド22に付け替えて、これを用いることで、このスクリューコンベヤ23における土砂取込室13内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネルの下端にすることができ、これにより、スクリューコンベヤ23による土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行うことができ、土砂取込室13内の外周に土砂の閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行える。
【0026】次に、親子シールド機における実際の掘削作業について説明する。まず、図8(A)に示すように、カッタヘッド11において親シールド側のカッタヘッド11aと子シールド側のカッタヘッド11bとを接合して、また、バルクヘッド14において親シールド側のバルクヘッド14aと子シールド側のバルクヘッド14bとを接合して、親シールド状態で大きな内径となるトンネルを掘削する。このとき、スクリューコンベヤ23にあっては、その土砂の取り込み位置が大きな内径となるトンネルの下端になることで、土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行う。
【0027】次に、所定の位置に到達したら、カッタヘッド11、バルクヘッド14をそれぞれ親シールド側と子シールド側とに分離して、分離後、図8(B)に示すように、子シールドを組み立てる。なお、この子シールドにおいて、シールド本体1のスキンプレート2と子シールド側のバルクヘッド14bとは、スキンプレート2の内周で子シールド側のバルクヘッド14bをスペーサ27により前後に摺動可能にしている。また、子シールド側のバルクヘッド14bにおいて、親シールド用の分割バルクヘッド21を取り外して、子シールド用の分割バルクヘッド22に変更し、これを取り付ける。このとき、スクリューコンベヤ23はその土砂の取り込み位置が若干小さな内径となるトンネルの下端となる。
【0028】そして、図9(C)に示すように、この子シールドを親シールドの中に組み付ける。
【0029】組み付け後、図9(D)に示すように、子シールド側のバルクヘッド14bを親シールドのシールド本体1に仮設材28にて連結し、これを固定する。そして、スキンプレート2の内周で子シールド側のバルクヘッド14bを押えているスペーサ27を外してから、子シールドにおけるシールドジャッキ6を伸長して、このシールドジャッキ6によりスキンプレート2を前方に押し出し、ここに土砂取込室13を形成する。
【0030】次に、図10(E)に示すように、子シールドにおけるシールドジャッキ6の反力受けのためのスペーサ29を取り付ける。
【0031】次に、図10(F)に示すように、子シールドにおけるシールドジャッキ6を伸長して、子シールドのシールド本体1を押し出す。そして、このシールド本体1内にセグメントエレクタ9を装着する。
【0032】次に、図11(G)に示すように、装着したセグメントエレクタ9により子シールド用のセグメント8を組み立てて、このセグメント8により子シールドにおけるシールドジャッキ6の反力受けるようにして、子シールドを発進する。
【0033】そして、図11(H)に示すように、子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削する。このとき、スクリューコンベヤ23にあっては、その土砂の取り込み位置が若干小さな内径となるトンネルの下端になることで、土砂取込室13内からの土砂の排出を良好に行う。
【0034】このように親子シールド機において、親シールド状態で、大きな内径となるトンネルを掘削し、次に、子シールドのみとした子シールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削し、内径の異なるトンネル掘削を行う。
【図面の簡単な説明】
【図1】親子シールド機の断面説明図である。
【図2】親子シールド機におけるカッタヘッドの説明図である。
【図3】親子シールド機における子シールド側のカッタヘッドの説明図である。
【図4】親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルクヘッドとの接合部分の断面説明図である。
【図5】親子シールド機におけるバルクヘッドの説明図である。
【図6】親子シールド機における子シールド側のバルクヘッドの説明図である。
【図7】親子シールド機における子シールド状態の断面説明図である。
【図8】(A)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(B)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図9】(C)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(D)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図10】(E)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(F)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【図11】(G)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
(H)親子シールド機における掘削作業の説明図である。
【符号の説明】
1…シールド本体、2…スキンプレート、3…前シールド、4…後シールド、5…アーティキュレートジャッキ、6…シールドジャッキ、7…スプレッダ、8…セグメント、9…セグメントエレクタ、10…カッタヘッド回転用油圧モータ、11…カッタヘッド、11a…親シールド側のカッタヘッド、11b…子シールド側のカッタヘッド、12…カッタ、13…土砂取込室、14…バルクヘッド、14a…親シールド側のバルクヘッド、14b…子シールド側のバルクヘッド、15…シール押え体、16…フランジ、17…シール材、18…シール材、19…中央取り付け部、20…分割バルクヘッド、21…親シールド用の分割バルクヘッド、22…子シールド用の分割バルクヘッド、23…スクリューコンベヤ、24…開口部、25…枠部、26…枠部、27…スペーサ、28…仮設材、29…スペーサ。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッド(11)とシールド本体(1)との間に形成した土砂取込室(13)とシールド本体(1)内とを仕切るバルクヘッド(14)の一部に、当該バルクヘッド(14)より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド(20)を備えて、この分割バルクヘッド(20)に排土装置を備えるようにしたことを特徴とする親子シールド機。
【請求項1】 親子シールド機において、親シールド側及び子シールド側のカッタヘッド(11)とシールド本体(1)との間に形成した土砂取込室(13)とシールド本体(1)内とを仕切るバルクヘッド(14)の一部に、当該バルクヘッド(14)より分割・取り外し可能となる分割バルクヘッド(20)を備えて、この分割バルクヘッド(20)に排土装置を備えるようにしたことを特徴とする親子シールド機。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2003−269076(P2003−269076A)
【公開日】平成15年9月25日(2003.9.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2002−71519(P2002−71519)
【出願日】平成14年3月15日(2002.3.15)
【出願人】(000001236)株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成15年9月25日(2003.9.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成14年3月15日(2002.3.15)
【出願人】(000001236)株式会社小松製作所 (1,686)
【出願人】(000000549)株式会社大林組 (1,758)
【Fターム(参考)】
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