JP3076271B2 - 分離型シールド掘進機の前胴用接続装置 - Google Patents

分離型シールド掘進機の前胴用接続装置

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JP3076271B2 JP17392097A JP17392097A JP3076271B2 JP 3076271 B2 JP3076271 B2 JP 3076271B2 JP 17392097 A JP17392097 A JP 17392097A JP 17392097 A JP17392097 A JP 17392097A JP 3076271 B2 JP3076271 B2 JP 3076271B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、後胴に対し先端
にカッターディスクを回転自在に備えた前胴が屈折自在
に連結された複数の分離型シールド掘進機の隣接する
胴間を、分離可能に接続するための前胴用接続装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】例えば、特公平4−11718号公報に
記載のシールド掘進機は、後胴に対しカッターディスク
を備えた前胴が揺動(首振り)自在に連結された少なく
とも2つの後胴を一体に接続し、2つの前胴の向きを食
い違わせた状態で掘進させることによって回転モーメン
トを発生させ、シールド掘進機を旋回させ、2つの円形
を重ね合わせたトンネルの掘削作業を行いつつ、その向
きを変更可能にした構造のものである。この種のシール
ド掘進機では従来、それぞれの掘進機を完全に分離させ
て掘削作業を行うという考えがなかったため、分離させ
られるようにはなっていない。このため、もし分離する
のであれば、分離する掘進機の周囲の地盤を薬剤等の注
入により改良したのち、作業者が機外に出てシールド掘
進機の後胴間あるいは後胴間および前胴間のスペーサを
取り外し、後胴あるいは前胴に残った連結具用の孔に蓋
をするなどして止水処理を施す必要があり、それではじ
めてそれぞれの掘進機を分離することができるようにな
る。
【0003】先行技術として、実公平7−54395号
公報に記載の接続装置がある。この装置は、直胴型の2
つのシールド掘進機の一方から他方の掘進機に向けて進
退自在な接続用ジャッキを伸長して内部に挿入し、他方
の掘進機に内蔵した固定用ジャッキを接続用ジャッキの
ロッドに設けた貫通孔に挿入し、接続用ジャッキを収縮
して両方のシールド掘進機を一体化させる構造からな
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の従来
の接続装置は、次のような点で解決すべき課題が残され
ている。すなわち、 2つのシールド掘進機は合体治具をスペーサとし
て、接続用ジャッキで一体に接続されているため、両者
は一定の間隔を保てるが、合体治具と掘進機との間には
シール機構が具備されていないから、一体に接続した状
態でも、掘削作業時に高圧水や地山の土砂が掘進機の内
部に侵入するおそれがある。このため、高圧下の地中で
掘進機を分離するのは困難である。
【0005】 2つのシールド掘進機を分離した状態
では、接続用ジャッキを突出するための孔あるいは挿入
するための孔から、高圧水や地山の土砂が掘進機の内部
に侵入する。また、各孔に蓋を取り付けることが考えら
れるが、接続用ジャッキを引き込む前に、孔の周辺に蓋
を取り付けられるような構造にはなっていない。
【0006】 各シールド掘進機は中折れ機構を具備
しない直胴型の掘進機であるため、後胴に対しカッター
ディスクを備えた前胴が揺動自在に連結されたシールド
掘進機の接続に、そのまま適用するのには無理がある。
【0007】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、後胴に対し先端にカッターディスクを回転自在に備
えた前胴が屈折自在に連結された複数の分離型シールド
掘進機の隣接する前胴間を、地中の高圧下で地下水や土
砂の侵入を阻止しながら分離可能に接続するための前胴
接続装置を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明にかかる分離型シールド掘進機の前胴用接続
装置は、隣接する前記分離型シールド掘進機の前胴間を
所定の間隔に保持し、前記前胴に接合可能な円弧面を有
し、相互に摺動可能に接合する摺動面を有する一対のス
ペーサと、前記各前胴のスキンプレートを貫通し、前記
スペーサに設けたネジ孔に位置するネジ孔と、前記一対
のスペーサの中央部分に貫通して形成される円弧状に湾
曲する長円孔あるいは円形孔と、前記長円孔あるいは円
形孔とは別に前記各スペーサに貫通して穿設したスペー
サ結合用孔と、各前胴のスキンプレートを貫通し、前記
スペーサの長円孔あるいは円形孔に至る貫通孔と、前記
一対のスペーサの長円孔あるいは円形孔および前記貫通
孔に一連に貫通され、隣接する前記分離型シールド掘進
機の前胴を相対的に傾動自在に接続する結合具と、前記
前胴の内側から前記ネジ孔に螺合させて挿通され、前記
各スペーサのネジ孔に螺合してスペーサを締め付ける締
付具と、前記各スペーサと前記各前胴の外面間に介設さ
れ、全ての前記ネジ孔の周囲を取り囲む環状のシール部
材と、前記一対のスペーサ間に介設され、前記長円孔あ
るいは円形孔およびスペーサ結合用孔の周囲を取り囲む
シールリングとを具備している。
【0009】上記の構成を有する本発明にかかる接続装
置によれば、複数の前胴を後胴に対し傾動自在に接続で
き、しかも分離も下記のように簡単な作業手順で行え
る。すなわち、各スペーサ結合用孔に結合用ボルトを挿
通してナットを螺合し、締め付けることにより、一対の
スペーサを一体に連結する。結合具を回転して頭部側に
抜き取るが、この状態で、スペーサ間のシールリングが
機能しているので、長円孔あるいは円形孔からシールド
掘進機内への高圧水等の侵入は阻止される。蓋(止水プ
レート)を、結合具を抜き取った孔の周囲に取り付け、
各孔を塞ぐ。続いて、締付具を回転させてスペーサのネ
ジ孔から締付具の先端部を抜き取り、スキンプレートの
ネジ孔に締付具を螺合した状態で保持し、締付具でスキ
ンプレートのネジ孔を塞ぐ。そして、すべての締付具を
スペーサのボルト孔(ネジ孔)から抜き出すことによ
り、一体に結合された一対のスペーサがシールド掘進機
の前胴から離脱され、シールド掘進機は分離されるの
で、それぞれ独立してトンネルの掘削作業が行えるよう
になる。このようにして分離時には、接続に必要な前胴
の孔は蓋(止水プレート)あるいは締付具で塞がれ、孔
からの高圧水や土砂の侵入が確実に阻止されることにな
るので、シールド掘進機はそれぞれ独立してトンネルの
掘削作業が行えるようになる。このように簡単な作業手
順でシールド掘進機の前胴を分離できるので、分離に要
する時間が大幅に短縮されるとともに、地盤改良などの
作業が一切不要になるため、費用もかなり低減される。
【0010】請求項2記載のように、前記前胴の各スキ
ンプレート内周面において前記ネジ孔の周辺および貫通
孔の周辺に、シールド掘進機の分離時に前記ネジ孔およ
び前記貫通孔をそれぞれ塞ぐための止水プレートあるい
は締付具を取り付ける平坦部を設けると、一層望まし
い。
【0011】請求項2記載の接続装置によれば、分離時
には、接続に必要な前胴の孔は蓋(止水プレート)ある
いは締付具で塞がれ、孔からの高圧水や土砂の侵入が確
実に阻止される。
【0012】
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる分離型シー
ルド掘進機の接続装置の実施の形態を図面に基づいて説
明する。
【0014】図1(a)は2つのシールド掘進機を接続
した状態を概略的に示す斜視図、図1(b)は2つのシー
ルド掘進機を分離した状態を概略的に示す斜視図、図2
は図1のシールド掘進機の接続状態における中央縦断面
図、図3〜図5は本発明の実施例にかかるシールド掘進
機の後胴側の接続装置を示すもので、図3(a)は図2の
A−A線拡大断面図、図3(b)は他の実施例を示す拡大
断面図、図4は図3のB−B線断面図、図5(a)は図3
のC部拡大断面図、図5(b)はシールド掘進機の分離状
態における同拡大断面図である。
【0015】図1(a)および図2に示すように、本例で
は、接続装置11により2つの分離型シールド掘進機1
・1を接続している。各シールド掘進機1は公知の構造
で、円筒状の後胴3に対し前胴2が屈折(中折れ)自在
に連結され、前胴2の先端にカッターディスク4が回転
自在に軸支されている。カッターディスク4は円周方向
に間隔をあけて配設された複数の駆動モータ5により減
速機構を介して回転する。また、各後胴3には円周方向
に間隔をあけて複数のシールドジャッキ6が後方へ向け
配設され、図示を省略したエレクターにより組み立てら
れるセグメント壁Sにシールドジャッキ6を押し当てて
伸長することにより前進する。なお、後胴3に対する前
胴2の屈折角度は、前胴2と後胴3との間に跨がって介
設された、図示を省略した複数の中折れジャッキにより
所定の角度に保持される。
【0016】上記の各シールド掘進機1・1は、後胴3
・3同士が接続装置11により一体に接続されるが、前
胴2はそれぞれ後胴3に対し、後述する第2の接続装置
41により所定角度の範囲内で首振り自在に接続されて
いる。なお、第2の接続装置41については、装備され
ることが望ましいが、上記した中折れジャッキにより前
胴2・2間を一定の間隔に保持することできるので、省
くこともできる。
【0017】さて、接続装置11は、次の構成からな
る。すなわち、図3(a)に示すように、隣接する後胴3
・3のスキンプレート3aの外周面に応じて、円弧状に
湾曲した接合面12aを両側にもつスペーサ12を備え
ている。このスペーサ12には、図4のように、幅方向
の中心線上に前後に間隔をあけて、2つの結合具15を
貫通して設けるための貫通孔13が、厚み方向に穿設さ
れている。また、各スキンプレート3aの、スペーサ1
2の貫通孔13に対応する位置に、スキンプレート3a
を厚み方向に貫通する貫通孔14がそれぞれ穿設されて
いる。そして、各スキンプレート3aの内周面の、それ
らの貫通孔14の周辺は、分離時に後述する止水プレー
ト(蓋)16を溶接等により簡単に取り付け、確実に貫
通孔14を塞ぐことができるように平坦部3bに形成さ
れている。結合具15は、基端に頭部15aを備えたボ
ルト状部材で、先端部にだけ螺合部15bが形成され
おり、その螺合部15bにナット15cを螺合して締め
付ける構造からなる。また、結合具15は油圧シリンダ
を利用したものでもよく、この場合には、図3(b)に示
すように、一方のシールド掘進機1の後胴3内に、横方
向に出入り自在に油圧シリンダ61を配設し、シリンダ
ロッド61aの先端部に旋回させることにより、シリン
ダロッド61aの周壁から両側に張り出す係止片62を
枢着し、油圧シリンダ1のシリンダロッド61aをシ
ールド掘進機1の後胴3内に貫通孔13・14を貫通し
て挿入し、係止片62を張り出して平坦部3bに係止し
た状態で、油圧シリンダ61を収縮して2つのシールド
掘進機1・1の後胴3同士を一体に結合することができ
る。
【0018】また、スペーサ12の各接合面12aの周
縁部近傍には、本例では図4のように各隅角部に締付ボ
ルト(締付具)17の先端部を螺合可能な貫通しないボ
ルト孔(ネジ孔)18がそれぞれ穿設され、それらのボ
ルト孔18を前記2つの貫通孔13を含めて完全に取り
囲むように、略長方形状の環状溝19が形成され、その
環状溝19に環状のシール部材20が一部を外方へ突出
させて嵌着されている。さらに、各スキンプレート3a
の、スペーサ12のボルト孔18に対応する位置に、ス
キンプレート3aを厚み方向に貫通し、ボルト17に螺
合するボルト孔(ネジ孔)21がそれぞれ穿設されてい
る。そして、各スキンプレート3aの内周面の、それら
のボルト孔21の周辺は、締付ボルト17の頭部17a
が確実に接するように平坦部3cに形成されている。こ
の平坦部3cは、図5のようにスキンプレート3aと別
体の部材22をスキンプレート3aに溶接等により固着
して形成することもでき、このようにすれば、ボルト孔
18の出口付近に環状凹部23を形成してそこにシール
リング24を嵌め込む場合に、加工が容易になる。
【0019】上記のようにして、本発明の接続装置11
の実施例が構成されるが、本例の接続装置11は以下の
手順で分離される。
【0020】(1) 図3(a)において結合具15のナット
15cを回転して取り外したのち、結合具15を頭部1
5a側に抜き取る。この状態で、環状シール部材20が
機能しているので、貫通孔13、14からシールド掘進
機1内への高圧水等の侵入は阻止されている。
【0021】(2) 止水プレート16(図3(a)参照)
を、結合具15を抜き取った貫通孔14の周囲の平坦部
3b上に溶接により取り付け、貫通孔14を塞ぐ。
【0022】(3) 締付ボルト17を回転させて、スペー
サ12のボルト孔18から締付ボルト17の先端部が抜
けた状態で回転を止める。この状態でも、シールリング
24が機能しているのでこのままでもよいが、望ましく
は、図5(b)のようにボルト孔21の開口周縁部と締付
ボルト17との間にシール溶接17cを施す。そして、
後胴3内に突出する締付ボルト17が邪魔になる場合に
は、突出部分を切断する。
【0023】(4) 上記(3) のようにして、すべての締付
ボルト17をスペーサ12のボルト孔18から回転させ
て抜き出すことにより、スペーサ12がシールド掘進機
1・1から離脱され、シールド掘進機1・1はそれぞれ
独立してトンネルの掘削作業が行えるようになる。な
お、離脱したスペーサ12は地中に残し、普通は回収し
ない。
【0024】次に、前胴2側の接続装置41についてそ
の実施例を図面に基づき説明する。図6は図2のD−D
線拡大断面図、図7は図6のE−E線断面図、図8はシ
ールド掘進機の分離状態における図6のF部を示す断面
図である。
【0025】図6に示すように、接続装置41は、前胴
2のスキンプレート2aの外周面に応じて、円弧状に湾
曲した接合面42aを外側にもつ一対のスペーサ42を
備えている。各スペーサ42は、相互に摺動自在に接合
される平坦な摺動面42bを内側にもつ。一方(図6の
上側)のスペーサ42の中央部には、図7のように円弧
状に湾曲した長円形孔(長円孔ともいう)43が形成さ
れ、他方(図6の下側)のスペーサ42の中央には円形
孔43’が形成され、円形孔43’を貫通する結合具4
4が長円孔43の内周縁に沿って摺動可能に緩挿され
る。結合具44は本例では、上記結合具15(図3
(a))と同一構造であり、一方(図6の上側)のスキン
プレート2aには長円孔43に対応する長円孔45が、
他方の(図6の下側)のスキンプレート2aには、円形
孔43’に対応する円形の貫通孔45’がスキンプレー
ト2aにそれぞれ穿設され、スキンプレート2aの内側
の長円孔45および貫通孔45’の周辺には平坦部2b
がそれぞれ設けられている。また各スペーサ42は四本
の締付ボルト46によって、前胴2に固定されるが、ス
キンプレート2aの内側のボルト孔48の周辺には平坦
部2cが設けられ、各スペーサ42の四隅角部には、締
付ボルト46の先端部を螺合可能な貫通しないボルト孔
47が形成されている。また、各スペーサ42の接合面
42aの周縁部には環状溝49が形成され、その環状溝
49に環状のシール部材50が一部を外方へ突出させて
嵌着されている。
【0026】接続装置41が上記接続装置11と主に相
違するのは、一対のスペーサ42が摺動面42bで摺動
自在に接合されているところで、図7のように一方(図
6の上側)の摺動面42bの周縁部には環状溝51が形
成され、そこにOリングのような硬質でしかもシール作
用を有するシールリング52が嵌着されている。また一
対のスペーサ42はシールド掘進機1の分離時に、一体
に結合する必要があるので、図6・図7のように長円孔
43又は円形孔43’を挟んで一対の小径挿通孔53が
穿設されている。また、スペーサ42の接合面42a側
から大径の挿通孔54が、小径挿通孔53に向けて穿設
され、挿通孔54の底端に小径挿通孔53の端が開口し
ている。また、スキンプレート2aの挿通孔54に対応
する位置に、挿通孔54と同口径の開口55が穿設さ
れ、スキンプレート2aの内側の開口55の周辺に平坦
部2dが形成されている。この平坦部2dおよび挿通孔
54の底端の少なくとも一方に、止水プレート56・5
7が止ネジで着脱自在に取着されていると、通常時の止
水性にとってより安全である。
【0027】上記のように構成される本実施例の接続装
置41は、図6のように長円形孔43を貫通する連結具
44によってシールド掘進機1の前胴2が接続されると
ともに、スペーサ42によって所定の間隔に保持され
る。そして、シールド掘進機1・1にローリング力を発
生させるため、前胴2の向きを相互に逆方向にシフトで
きるように、一対のスペーサ42・42は摺動面42b
を境にし、かつシールリング52にてシールされ、長円
孔43、45あるいは円形孔43’、45’からの高圧
水などの侵入が阻止される。
【0028】続いて、上記した接続装置41は以下の手
順で分離される。
【0029】(1) 図6において、止水プレート56・5
7を平坦部2dおよび挿通孔54の底端から取り外す。
なお、本止水プレート56・57は取り付けておいても
取り付けておかなくてもどちらでもよい。
【0030】(2) 図8のように、各小径挿通孔53に連
結用ボルト58を挿通してナット59を螺合し、締め付
けることにより、一対のスペーサ42を一体に連結す
る。また、スキンプレート2aの平坦部2dに止水プレ
ート57を取り付け、開口55を塞ぐ。
【0031】(3) 図6において結合具44のナット44
cを回転して取り外したのち、結合具44を頭部44a
側に抜き取る。この状態で、シールリング52が機能し
ているので、長円孔43あるいは円形孔43’からシー
ルド掘進機1内への高圧水等の侵入は阻止されている。
止水プレート60を、結合具44を抜き取った長円孔4
5および円形貫通孔45’の周囲の平坦部2b上に溶接
により取り付け、各孔45・45’を塞ぐ。
【0032】(4) 締付ボルト46を回転させて、スペー
サ42のボルト孔47から締付ボルト46の先端部が抜
けた状態で回転を止める。望ましくは、ボルト孔48の
開口周縁部と締付ボルト46との間にシール溶接(図5
(b)参照)を施し、前胴2内に突出する締付ボルト46
の突出部分を切断する。
【0033】(5) 上記(4) のようにして、すべての締付
ボルト46をスペーサ42のボルト孔47から回転させ
て抜き出すことにより、一体に連結されたスペーサ42
・42がシールド掘進機1・1から離脱され、シールド
掘進機1・1は分離されてそれぞれ独立してトンネルの
掘削作業が行えるようになる。なお、離脱したスペーサ
42・42は地中に残し、普通は回収しない。
【0034】上記に、本発明の接続装置11・41の一
例を示したが、下記のように実施することもできる。
【0035】(a)締付ボルト17および締付ボルト46
は、スペーサ12・42の四隅に設ける場合について例
示したが、シールのためスペーサを止めることが可能で
あれば、もっと少なくてもよく、また両方の締付ボルト
17・46の数をそれぞれ増やし、ピッチを詰めて周縁
部に等間隔に設けてもよい。
【0036】(b)各止水プレート16・56・57・6
0は溶接によらず、例えばシール部材を介在させてネジ
止めにより平坦部2b・2d・3bに取着することがで
きる。
【0037】(c)接続装置41は省くことができるのは
上記したとおりであるが、各スペーサ42に長円孔43
を設けるとともに、両側のスキンプレート2aにも長円
形状の貫通孔45を設けることにより、長円形の円弧の
長さを半分程度に短くすることができる。
【0038】(d)シールド掘進機1が2つの場合につい
て例示したが、3つ以上でも同様に実施できる。
【0039】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明にかかる分離型シールド掘進機の前胴用接続装置
には、次のような優れた効果がある。
【0040】(1) 複数の前胴を後胴に対し傾動自在に接
続でき、しかも請求項1の接続装置と同様に、分離も簡
単な作業手順で効率よく行えシールド掘進機の前胴を分
離できるので、分離に要する時間が大幅に短縮されると
ともに、地盤改良などの作業が一切不要になるため、費
用もかなり低減される。
【0041】(2) 請求項2記載の前胴用接続装置は、分
離時には、接続に必要な後胴の孔は蓋(止水プレート)
あるいは締付具およびシールリングで塞がれ、孔からの
高圧水や土砂の侵入が確実に阻止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は2つの分離型シールド掘進機を接続
した状態を概略的に示す斜視図で、図1(b)は2つのシ
ールド掘進機を分離した状態を概略的に示す斜視図であ
る。
【図2】図1のシールド掘進機の接続状態における中央
縦断面図である。
【図3】本発明の実施例にかかるシールド掘進機の後胴
側の接続装置を示すもので、図3(a)は図2のA−A線
拡大断面図、図3(b)は他の実施例を示す拡大断面図で
ある。
【図4】図3のB−B線断面図である。
【図5】図5(a)は図3のC部拡大断面図、図5(b)は
シールド掘進機の分離状態における同拡大断面図であ
る。
【図6】本発明の実施例にかかるシールド掘進機の前胴
側の接続装置を示す、図2のD−D線拡大断面図であ
る。
【図7】図6のE−E線断面図である。
【図8】シールド掘進機の分離状態における図6のF部
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 分離型シールド掘進機 2 前胴 3 後胴 2a・3a スキンプレート 2b・2c・2d・3b・3c 平坦部 11・41 接続装置 12・42 スペーサ 13・14 貫通孔 15・44 結合具 16・56・57 止水プレート(蓋) 17・46 締付ボルト(締付具) 18・21・47・48 ボルト孔(ネジ孔) 19・49 環状溝 20・50 シール部材 43・45 長円孔 43'・45' 円形(貫通)孔 52 シールリング(シール部材) 53・54 挿通孔 55 開口

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 隣接する前記分離型シールド掘進機の前
    胴間を所定の間隔に保持し、前記前胴に接合可能な円弧
    面を有し、相互に摺動可能に接合する摺動面を有する一
    対のスペーサと、 前記各前胴のスキンプレートを貫通し、前記スペーサに
    設けたネジ孔に位置するネジ孔と、 前記一対のスペーサの中央部分に貫通して形成される円
    弧状に湾曲する長円孔あるいは円形孔と、前記長円孔あ
    るいは円形孔とは別に前記各スペーサに貫通して穿設し
    たスペーサ結合用孔と、 各前胴のスキンプレートを貫通し、前記スペーサの長円
    孔あるいは円形孔に至る貫通孔と、前記一対のスペーサ
    の長円孔あるいは円形孔および前記貫通孔に一連に貫通
    され、隣接する前記分離型シールド掘進機の前胴を相対
    的に傾動自在に接続する結合具と、 前記前胴の内側から前記ネジ孔に螺合させて挿通され、
    前記各スペーサのネジ孔に螺合してスペーサを締め付け
    る締付具と、 前記各スペーサと前記各前胴の外面間に介設され、全て
    の前記ネジ孔の周囲を取り囲む環状のシール部材と、 前記一対のスペーサ間に介設され、前記長円孔あるいは
    円形孔およびスペーサ結合用孔の周囲を取り囲むシール
    リングと、 を具備したことを特徴とする 分離型シールド掘進機の
    胴用接続装置。
  2. 【請求項2】 前記前胴の各スキンプレート内周面にお
    いて前記ネジ孔の周辺および貫通孔の周辺に、シールド
    掘進機の分離時に前記ネジ孔および前記貫通孔をそれぞ
    れ塞ぐための止水プレートあるいは締付具を取り付ける
    平坦部を設けた請求項1記載の分離型シールド掘進機の
    前胴用接続装置。
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