JP2017166132A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構造にして加工を容易にし、製作コストを低減することが可能な中折れ部を有するシールド掘進機を提供すること。【解決手段】シールド掘進機は、前胴と、後胴と、これら前胴と後胴を中折れ可能に連結する中折れ部を有し、前記中折れ部は、前胴後端筒壁部と、この前胴後端筒壁部の内側に所定の環状隙間をもって内嵌された後胴前端筒壁部と、前胴後端筒壁部と後胴前端筒壁部の間を水密にシールする可撓性の環状の膜材製シールとを備え、前記膜材製シールは、その外周側の後端部が前胴後端筒壁部の内周面に固定される環状の第１固定部と、その内周側の後端部が後胴前端筒壁部の外周面に固定される環状の第２固定部と、前記第１固定部から前方へ延びる第１筒状部と、前記第２固定部から前方へ延びる第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部を連結する少なくとも１つの屈曲部を有し、前記屈曲部で屈曲した状態で前記前胴後端筒壁部と前記後胴前端筒壁部の間に収容された。【選択図】図２

Description

本発明は、中折れ部を備えたシールド掘進機に関する。

従来から、地山を掘り進んで湾曲部分を有するシールドトンネルを構築する中折れ可能なシールド掘進機が広く使用されている。このシールド掘進機は、特許文献１のように、地山を掘削するカッターヘッドと、筒状の前胴と、前胴と同径の後胴と、前胴と後胴とが複数の中折れジャッキにより屈曲自在に連結された中折れ部を備えている。この中折れ部は、部分球面状に凸面加工された後胴側中折れ部に部分球面状に凹面加工された前胴側中折れ部が回動可能に外嵌して連結され、凹面加工部に設けられた環状シール部材により水密にシールしている。

特開２０１２−２０２１３７号公報

しかし、中折れ部は、前胴や後胴を形成する鋼製材より肉厚の環状の厚板鋼製材を削って部分球面状の凹面及び凸面に加工するので、加工が容易ではなく、製作コストの増加を招いている。

本発明の目的は、加工を容易にし、製作コストを低減することが可能な中折れ部を有するシールド掘進機を提供することである。

請求項１のシールド掘進機は、前胴と、後胴と、これら前胴と後胴を中折れ可能に連結する中折れ部を有し、前記中折れ部は、前胴後端筒壁部と、この前胴後端筒壁部の内側に所定の環状隙間をもって内嵌された後胴前端筒壁部と、前胴後端筒壁部と後胴前端筒壁部の間を水密にシールする可撓性の環状の膜材製シールとを備え、前記膜材製シールは、その外周側の後端部が前胴後端筒壁部の内周面に固定される環状の第１固定部と、その内周側の後端部が後胴前端筒壁部の外周面に固定される環状の第２固定部と、前記第１固定部から前方へ延びる第１筒状部と、前記第２固定部から前方へ延びる第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部を連結する少なくとも１つの屈曲部を有し、前記屈曲部で屈曲した状態で前記前胴後端筒壁部と前記後胴前端筒壁部の間に収容されたことを特徴としている。これにより、膜材製シールが中折れ部の屈曲に追従して中折れ部を水密にシールでき、球面加工等が不要なので中折れ部の加工が容易であり、製作コストを低減することができる。

請求項２のシールド掘進機は、請求項１において、前記膜材製シールの屈曲部は、断面形状がＵ形であることを特徴としている。膜材製シールに複数の屈曲部を設けないので、製造が容易である。

請求項３のシールド掘進機は、請求項１または２において、前記環状隙間への土砂の侵入を防ぐ環状の土砂かみこみ防止板が、前胴後端筒壁部の後端に設けられたことを特徴としている。これにより土砂が前胴後端筒壁部と後胴前端筒壁部の間の環状隙間に侵入することを防ぎ、中折れ部の屈曲が阻害されることを防止できる。

本発明によれば、シールド掘進機の中折れ部は、前胴後端筒壁部が後胴前端筒壁部に環状隙間をもって外嵌し、その環状隙間を環状の膜材製シールにより水密にシールするので、中折れ部の構造が簡単であり、加工を容易にし、製作コストの低減が可能である。

本発明のシールド掘進機の概略側面図である。 図１のシールド掘進機の中折れ部を示す要部拡大断面図である。 図２の中折れ部の要部拡大断面図である。 図３の中折れ部に環状の弾性チューブを備えた例を示す図である。 図３の中折れ部にコイル状ホースを備えた例を示す図である。 図３の中折れ部に環状の弾性発泡樹脂材を備えた例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、中折れ式のシールド掘進機１は、前端側の地山を掘削するカッターヘッド２と、カッターヘッド２を支持する円筒状の前胴３と、前胴３と連結された前胴３と同径の円筒状の後胴４を有する。

カッターヘッド２には複数のカッタービット（図示略）が設けられ、前胴３の内部に備えられた油圧モータ等によりカッターヘッド２を回転させて地山を掘削する。掘削された土砂は前胴３、後胴４の内部を通るスクリューコンベア等の輸送手段によりシールド掘進機１の後方へ輸送され、構築されたシールドトンネルから排出される。

図２に示すように、後胴４は、エレクタ（図示略）によりセグメント６をトンネル壁面に設置してシールドトンネルを構築する。後胴４の前端部に周方向に所定の間隔で設けられた複数のシールドジャッキ７は、設置されたセグメント６を後方へ押す反力により前方への推進力を発生させ、シールド掘進機１を前進させる。後胴４の後端部分には、セグメント６と地山の間を埋める裏込注入材や泥水の後胴４の内部への侵入を防ぐ環状のテールシール（図示略）が設けられている。

前胴３と後胴４は、その内側に周方向に所定の間隔で配設された複数の中折れジャッキ８により連結され、これらの中折れジャッキ８の伸縮によって前胴３と後胴４を相対的に変位させることにより、中折れ部５において屈曲させる。中折れ部５の屈曲状態を変えながら掘削して進むことにより、湾曲部を有するシールドトンネルが構築される。

中折れ部５ は、前胴後端筒壁部１０の内側に後胴４より小径の後胴前端筒壁部１１が所定の環状隙間１２をもって内嵌され、環状の膜材製シール１３がこの環状隙間１２からシールド掘進機１の内部への泥水の侵入を防ぐように、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１が膜材製シール１３により連結されている。

後胴前端筒壁部１１は、後胴より環状隙間１２相当分だけ小径の円筒状に加工された薄板部材が後胴４の前端部前側に後胴４と同軸状に固定されたものである。後胴前端筒壁部１１の長さ及び直径は、シールド掘進機１の直径や中折れ部の屈曲角等により適宜設定される。

後胴前端筒壁部１１の内側から環状隙間１２に薬剤を注入する複数の注入ポート１５が、後胴前端筒壁部１１の内壁に周方向に所定の間隔で設けられている。この注入ポート１５は、膜材製シール１３の交換修理等の際に、一時的に泥水を凝固させて止水する薬剤を注入するためのものである。

図３に示すように、環状の膜材製シール１３は、前胴後端筒壁部１０の内周面に固定された環状の第１固定部１３ａと、後胴前端筒壁部１１の外周面に固定された環状の第２固定部１３ｂと、第１固定部１３ａから所定長さ前方に延びた第１筒状部１３ｃと、第２固定部１３ｂから所定長さ前方に延びた第２筒状部１３ｄと、第１筒状部１３ｃと第２筒状部１３ｄを連結する断面形状がＵ形の屈曲部１３ｅを有する。屈曲部１３ｅは、例えば蛇腹状に複数回折り曲げられて形成されていてもよい。この屈曲部１３ｅにおいて屈曲した環状の膜材製シール１３は、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間に収容されている。

第１固定部１３ａ、第２固定部１３ｂは複数のボルト等（図示略）により前胴後端筒壁部１０の内周面、後胴前端筒壁部１１の外周面の所定の位置に固定されている。第１固定部１３ａ、第２固定部１３ｂを夫々挟み込んで固定する固定金具等により固定されていてもよい。第１筒状部１３ｃは前胴後端筒壁部１０の内周面に当接可能であり、第２筒状部１３ｄは後胴前端筒壁部１１の外周面に当接可能である。 環状の膜材製シール１３は高強度の合成樹脂繊維、例えばナイロン繊維やアラミド繊維等から防水性を備えた膜状に形成され、中折れ部５の屈曲に追従可能な可撓性と泥水圧に耐え得る強度を備えている。

環状隙間１２は、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１との相対的な変位を許容することで、中折れ部５の屈曲を可能にしている。前胴後端筒壁部１０の後端には環状隙間１２への土砂の侵入を防ぐ環状の土砂かみこみ防止板１８が設けられている。土砂かみこみ防止板１８は、後胴前筒壁部１１の外周面に当接するように付勢されたシール部材１８ａを備えている。

以上説明した中折れ部５を有するシールド掘進機１によれば、環状の厚板部材を部分球面状に加工した従来の中折れ部に替えて、薄板部材で形成された前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１を備えた中折れ部５を有し、それらの間を環状の膜材製シール１３で水密にシールするので、構造が簡単で加工が容易であり、製作コストの低減が可能である。また、可撓性を有する膜材製シール１３が屈曲部１３ｅで屈曲された状態で前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間に収容されたことにより、膜材製シール１３が中折れ部５の屈曲に追従して変形可能である。さらに、屈曲部１３ｅの断面形状がＵ形なので、膜材製シール１３の製造が簡単である。その上、前胴後端筒壁部１０の後端に土砂かみこみ防止板１８を備えたので環状隙間１２への土砂侵入を防いで中折れ部５の屈曲が阻害されることを防止できる。

前記実施形態を部分的に変更する例について説明する。
［１］図４に示すように、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間において、膜材製シール１３と土砂かみこみ防止板１８の間には後胴前端筒壁部１１の外周を１周する環状の弾性チューブ２０が備えられていてもよい。弾性チューブ２０の内部には加圧流体が充填され、前胴後端筒壁部１０の内周面と後胴前端筒壁部１１の外周面と膜材製シール１３に当接し、中折れ部５の屈曲により環状隙間１２の前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間隔が変動した場合に、弾性変形して間隔の変動に追従する。これにより、環状隙間１２への土砂の侵入をより効果的に防ぐことができる。

［２］図５に示すように、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間において、膜材製シール１３と土砂かみこみ防止板１８の間には、後胴前端筒壁部１１の外周にコイル状に複数回巻かれたホースを結束ベルト等により束ねたコイル状ホース２１が備えられていてもよい。このコイル状ホース２１の両端はホース内部を密閉するように閉じられ、ホース内部には流体が封入されている。ホースは弾性変形可能に形成されたものであってもよい。コイル状ホース２１は前胴後端筒壁部１０の内周面と後胴前端筒壁部１１の外周面と膜材製シール１３に当接し、中折れ部５の屈曲により前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間隔が変動した場合に、ホース内部の流体の流動により変形して間隔の変動に追従する。これにより、環状隙間１２への土砂の侵入をより効果的に防ぐことができる。

［３］図６に示すように、前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間において、膜材製シール１３と土砂かみこみ防止板１８の間には後胴前端筒壁部１１の外周を１周する環状の弾性発泡樹脂材２２が備えられていてもよい。この弾性発泡樹脂材２２は前胴後端筒壁部１０の内周面と後胴前端筒壁部１１の外周面と膜材製シール１３に弾性力により当接し、中折れ部５の屈曲により前胴後端筒壁部１０と後胴前端筒壁部１１の間隔が変動した場合に、弾性変形して間隔の変動に追従する。これにより、環状隙間１２への土砂の侵入をより効果的に防ぐことができる。

［４］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例に種々の変更を付加して実施することができる。

１ シールド掘進機
２ カッターヘッド
３ 前胴
４ 後胴
５ 中折れ部
６ セグメント
７ シールドジャッキ
８ 中折れジャッキ
１０ 前胴後端筒壁部
１１ 後胴前端筒壁部
１２ 環状隙間
１３ 膜材製シール
１３ａ 第１固定部
１３ｂ 第２固定部
１３ｃ 第１筒状部
１３ｄ 第２筒状部
１３ｅ 屈曲部
１５ 注入ポート
１８ 土砂かみこみ防止板

Claims (3)

1. 前胴と、後胴と、これら前胴と後胴を中折れ可能に連結する中折れ部を有するシールド掘進機において、
   前記中折れ部は、前胴後端筒壁部と、この前胴後端筒壁部の内側に所定の環状隙間をもって内嵌された後胴前端筒壁部と、前胴後端筒壁部と後胴前端筒壁部の間を水密にシールする可撓性の環状の膜材製シールとを備え、
   前記膜材製シールは、
   その外周側の後端部が前胴後端筒壁部の内周面に固定される環状の第１固定部と、その内周側の後端部が後胴前端筒壁部の外周面に固定される環状の第２固定部と、前記第１固定部から前方へ延びる第１筒状部と、前記第２固定部から前方へ延びる第２筒状部と、前記第１筒状部と前記第２筒状部を連結する少なくとも１つの屈曲部を有し、
   前記屈曲部で屈曲した状態で前記前胴後端筒壁部と前記後胴前端筒壁部の間に収容されたことを特徴とするシールド掘進機。
2. 前記膜材製シールの屈曲部は、断面形状がＵ形であることを特徴とする請求項３に記載のシールド掘進機。
3. 前記環状隙間への土砂の侵入を防ぐ環状の土砂かみこみ防止板が、前胴後端筒壁部の後端に設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載のシールド掘進機。