CN1381669A - 半盾构挖掘机 - Google Patents

Abstract

一种半盾构挖掘机,在内插于埋设管的前端部的挖掘机主体上,设置着具有扩大缩小机构的刀头,并且设置着多个用于固定、保持该挖掘机主体的夹钳,通过这些夹钳的扩径、缩径动作在埋设管的内面上自由压接、释放地构成闸瓦。这种挖掘机能实现不需要机体回收用竖井,而穿过敷设的埋设管内部容易且以能够再度使用的状态将机体回收到出发竖井一侧,缩短工期和降低成本。

Description

半盾构挖掘机

技术领域

本发明涉及用于通过推进埋设管、顺序敷设来形成地下管道的推进法的半盾构挖掘机。

背景技术

以往，作为利用推进法修筑地下管道的挖掘用推进机，半盾构挖掘机广为人知。

利用该种以往的半盾构挖掘机将地下管道修筑到到达竖井过程中，通过使配置在挖掘机主体前方的刀具装置旋转，利用设置在出发竖井内的推进装置推靠上述挖掘机主体的后方并压入地基中，然后在该挖掘机主体上顺序连接、推进埋设管进行敷设来构筑地下管道。

该以往的半盾构挖掘机在到达到达竖井之后，从该到达竖井被回收。

但是，构筑该到达竖井的工程期间很长，而且需要很多的劳动力。所以有导致成本上升的问题。而且，在不能设置到达竖井的情况下，就不得不采取将昂贵的挖掘机埋在地中等措施，也有无法避免成本上升这样的问题。而且，有无法在遇到挖掘困难的地基状况的情况等下将机体从出发竖井一侧回收、或将机体再度投入已经敷设的地下管道中这样的问题。

作为其它的现有技术，有在特开平11-210375号公报上公开的挖掘用推进机。如图15(a)所示的那样，该公报上记载的挖掘用推进机50，由配置在前后的筒状的表层板51、52，配置在这些表层板51、52内的挖掘机主体60，和通过隔板盘54自由旋转地安装在该挖掘机主体60前部的刀柄53构成。在上述各表层板51、52的内面上，装卸自由地安装着多个环55、56、57。而且，上述掘进机主体60至少除刀柄53和隔板盘54之外，能够分解成可通过人孔(到达竖井)70取出的大小的零件，该掘进机主体60装卸自由地安装在上述多个环55、56、57上。而且，用于连接前后的表层板51、52的连接千斤顶58、58以横跨安装在前方的表层板51后端的环56、和安装在后方的表层板52前端的环57的形态装卸自由地安装着。

这样构成的以往的挖掘用推进机50的回收作业，按如下进行。即如图15(a)所示的那样，将到达了人孔(到达竖井)70的挖掘用推进机50的前端部以凸出在该人孔(到达竖井)70内的状态固定。然后，如图15(b)所示的那样，将刀柄53熔断成为能够从该人孔(到达竖井)70回收的尺寸的同时，分解挖掘机主体60。然后，从该人孔(到达竖井)70内顺序回收刀柄53、齿轮箱61、减速机62、电动机63、排出管64、65、连接千斤顶58、金属笼66等。

在该公报上记述有，根据该以往的挖掘用推进机50，由于可以在人孔(到达竖井)70之前不修筑回收用竖井而将机体的大部分从该人孔(到达竖井)70以可以再使用的状态回收，所以具有能够实现工期的缩短和成本降低这样的优点。

但是，即使在该以往的挖掘用推进机50上，回收机体时需要人孔(到达竖井)70这一情况没有任何变化，具有和上述的现有技术相同的问题。而且，在回收机体时，必须如上所述的那样熔断刀柄、分解机体，另一方面，由于在再度使用机体时，必须组装刀柄和机体结构件，所以有操作麻烦，效率低下的问题。

作为除此之外的其它的现有技术，有本申请人已经提出的在特开2000-303779号公报上公开的小口径推进机。该以往的小口径推进机100，如图16所示的那样，由具有和埋设管150的外径大致相同的外径、连接在该埋设管150的前端的外筒101，后部机体102b内插到该外筒101中并具有连接、分离机构130的先导管102，和旋转自由地安装在该先导管102的前部、具有扩大缩小机构120的刀头105构成。上述连接、分离机构130配置着固定在上述外筒101的后部内周的具有结合槽132的结合构件133，和安装在上述后部机体102b的后部、在半径方向上扩大缩小的推进力传递构件130a、130b，通过使这些推进力传递构件130a、130b扩大直径、与上述结合构件133的结合槽132结合，上述外筒101和上述先导管102连接，通过使这些推进力传递构件130a、130b缩小直径、解除其结合，上述外筒101和上述先导管102就成为自由状态。而且，上述扩大缩小机构120，在隧道轴向上自由滑动的滑动箱122嵌合在固定在刀头105的中心部分的轴构件121上的同时，圆盘刀124通过连杆构件123连接在该滑动箱122上，通过利用螺旋轴125使该滑动箱122向隧道轴向滑动，扩大缩小该圆盘刀124。

这样构成的小口径掘进机100中，通过上述扩大缩小机构120扩大直径使刀头105的外径与埋设管150的外径大致相同的同时，通过上述连接、分离机构130使先导管102和外筒101连接，通过在该外筒101上施加推进力将推进力传递到先导管102，在该外筒101的后方顺序连接埋设管150、进行规定根数的埋设管150的敷设。另一方面，在该埋设管150的敷设作业结束后，或者中断埋设管150的敷设作业、拉回先导管102的情况下，通过上述扩大缩小机构120缩小刀头105的外径使之小于埋设管150的内径的同时，通过上述连接、分离机构130解除先导管102和外筒101的连接后，在该先导管102上施加拉回力，则该先导管102就不与外筒101以及埋设管150干涉，从而穿过这些外筒101以及埋设管150被回收到出发竖井一侧。另一方面，将刀头105处于缩小直径状态的先导管102穿过已经敷设的埋设管150内插到外筒101上，通过上述连接、分离机构130连接该先导管102和该外筒101的同时，通过上述扩大缩小机构120进行刀头105的扩径之后，在该先导管102上施加推进力，就能够再次进行埋设管150的敷设作业。并且，推进过程中的方向修正，通过设置在先导管102的前部机体102a和后部机体102b的连接部分的弯曲部分104的摇摆来进行。

根据该以往的小口径掘进机100，具有能够在敷设埋设管150之后，使该先导管102以能够再次使用的状态通过该埋设管150，容易地被回收到出发竖井一侧，并且能够将被暂时回收到出发竖井一侧的先导管102再度投入埋设管150内，很容易地再度掘进的优点。

但是，将该特开2000-303779号公报上所示的构造原封不动地适用于与小口径推进机相比直径大、构造也相异的半盾构挖掘机很困难。其理由之一为，在该特开2000-303779号公报上所示的构造中，虽然具有弯曲部分104的先导管102从埋设管150的前端凸出安装，但是先导管102主体部分和埋设管150的外径不同，在从刀头105到埋设管150的先导管102主体部分的外周部分上，与地基之间产生空隙，在挖掘直径小的情况下没有什么问题的该空隙，随着直径变大，会成为引起地基沉陷等问题的主要原因。并且，虽然如果不设置弯曲部分104则机体长度会变短，多少能够缓和现在所述的问题，但是理所当然地在这种情况下就不能够修正推进方向。并且，该特开2000-303779号公报上所示的先导管102仅可适用于某些特定的管径，在产生管径不同的工程的情况下，有必须使用与之相配的其它尺寸的先导管102这样的问题。

本发明为鉴于这样的问题而进行的发明，其目的在于提供一种半盾构挖掘机，即使没有到达竖井，也能够通过敷设的埋设管容易且以可以再使用的状态将机体回收到出发竖井一侧，并且能够将暂时回收到出发竖井一侧的机体再度再投入到埋设管内，容易地再次掘进，而且具有可以适用于不同的埋设管直径的通用性，能够进行正确、顺畅的方向修正。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的半盾构挖掘机，为用于通过推进埋设管、顺序敷设来形成地下管道的推进法的半盾构挖掘机，其特征在于，具有内插于所述埋设管、配置在该埋设管的前端部的挖掘机主体，支承在该挖掘机主体的前部、旋转驱动的刀头，和沿着所述挖掘机主体的周向多个设置的夹钳机构；所述刀头具有扩大其外径使之与所述埋设管的外径大致相同、并且缩小其外径使之小于所述埋设管的内径的扩大缩小机构，所述夹钳机构具有和所述埋设管的内面结合的闸瓦，所述闸瓦通过该夹钳机构的扩径、缩径动作在埋设管的内面上自由压接、释放。

根据本发明，所述刀头通过所述扩大缩小机构成为和所述埋设管的外径大致相同的直径，并且以通过所述夹钳机构的扩径动作将所述闸瓦压接在该埋设管的内面上、所述挖掘机主体固定在该埋设管上的状态推进该埋设管，即进行和该埋设管的外径大致相同直径的挖掘，得到埋设管的敷设作业顺利地进行这样的效果。而且，所述刀头通过所述扩大缩小机构成为比所述埋设管的内径小的直径，并且通过所述各夹钳机构的缩径动作将所述闸瓦从所述埋设管内面释放，所述挖掘机主体成为自由状态之后，在该挖掘机主体上向着出发竖井一侧施加拉回力，则机体就穿过埋设管内部被拉回到出发竖井一侧，所以不需要构筑机体回收用竖井。而且，即使在由于埋设管的敷设位置等导致无法构筑到达竖井的情况下或者原来没有到达竖井的情况下，与现有结构物连接在一起的情况下，或者产生掘进困难的地基状况的情况下，也能够容易且以可以再使用的状态将机体回收到出发竖井一侧，能够实现工期的缩短和成本降低。而且，在暂时回收到出发竖井一侧的机体上施加和所述拉回力相反的推入力，就能够将机体配置在所述埋设管前端的规定位置，并且所述刀头通过所述扩大缩小机构成为与该埋设管的外径大致相同的直径，并且通过利用所述各夹钳机构的扩径动作将所述闸瓦压接在所述埋设管的内面上使所述挖掘机主体固定来容易地进行再掘进。

另外，根据本发明，由于所述刀头能够通过所述扩大缩小机构扩大缩小其外径，所述挖掘机主体利用所述各夹钳机构的扩径、缩径动作通过所述闸瓦在所述埋设管上处于固定或者自由的状态，所以得到能够获得能够适应不同的埋设管直径的通用性这样的效果。另外，通过控制所述各夹钳机构的扩径、缩径动作，可以经由所述挖掘机主体控制所述刀头的方向，或者上下左右倾斜方向的位置，所以能够修正掘进方向，而且由于通过掘进时配置在最前端部分的刀头进行方向修正，故能够实现敏感度良好、正确且顺畅的方向修正。另外，由于利用所述刀头进行挖掘后，不会在地基和机体之间产生不必要的空隙，所以也不会引起地基沉陷等问题。并且，由于为将所述埋设管作为挖掘机的机体部分(表层板)使用的简洁的构造，所以也有能够降低机体的制造成本的优点。

在本发明中，最好具有使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的移动机构。这样，则通过所述夹钳机构的扩径动作将所述闸瓦压接在所述埋设管的内面上，就能够利用所述移动机构使所述挖掘机主体相对于该埋设管前进或者后退，换言之，即能够使所述刀头相对于该埋设管前进或者后退。因此，在向现有结构物等接合过程中使用本挖掘机的情况下，能够将埋设管推入到和现有结构物解除为止，得到能够容易进行接合的效果。而且，在万一发生推进方向的修正不能顺利进行的状况的情况下，能够一面如上所述的那样通过所述各夹钳机构的扩径、缩径动作的控制控制所述刀头的方向、或者上下左右斜向的位置，一面通过所述移动机构使该刀头前进后退、向着预先希望的方向挖掘，然后通过在该挖掘位置随着设置埋设管来更加容易且正确地进行方向修正。而且，如果通过所述移动机构使所述刀头前进，在该刀头的后端和所述埋设管的前端之间形成开口部分，那么就能够将经常在刀头的外周部分成为压紧状态的渣土通过该开口部分排出，能够防止刀头的外周部分的磨损。另一方面，如果通过所述移动机构使刀头从该状态后退、封闭该刀头的后端和所述埋设管的前端之间，那么就能够防止长时间停止挖掘时挖掘面的崩塌。

在本发明中，最好所述夹钳机构由能够以组单位保持所述挖掘机主体的、至少2个组构成。这样，就能够一面用所述组单位交互保持所述挖掘机主体，一面通过与所述移动机构的协同动作使机体沿着所述埋设管的轴向自行移动。

这里，最好所述夹钳机构具有使所述闸瓦在所述埋设管的内面上压接、释放的支承千斤顶和使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的推力千斤顶，所述移动机构通过所述支承千斤顶和所述推力千斤顶的协同动作使所述挖掘机主体和所述闸瓦相对移动。这样，就能够在使所述刀头缩小直径并使得该刀头的外径比所述埋设管的内径小之后，将所述组中的一个组的夹钳机构的所述支承千斤顶收缩，使该组中的夹钳机构的闸瓦和所述埋设管的压接得以解除的同时，一边使该组中的夹钳机构的所述支承千斤顶和所述推力千斤顶同步，一边伸长，将该闸瓦向后方移动之后，伸长该支承千斤顶，将该闸瓦压接在所述埋设管的内面上保持所述挖掘机主体。同样地，使所述组的另一组中的夹钳机构的闸瓦向后方移动后，能够将该闸瓦压接在所述埋设管的内面上保持所述挖掘机主体。然后，通过使两组中的夹钳机构的所述支承千斤顶和所述推力千斤顶一面同步一面收缩，能够使所述挖掘机主体向后方移动。因此，能够通过重复该动作使机体自行并被回收到出发竖井一侧。而且，在该自行动作中，以各组的各闸瓦的移动方向为前方，使两组中的夹钳机构的所述支承千斤顶和所述推力千斤顶一面同步一面伸长，则也能够使机体自行并配置在埋设管前端。

在本发明中，最好所述挖掘机主体具有沿着所述埋设管的轴向延伸的主梁，在该主梁上安装着相对于该主梁自由滑动的滑动框架，并且具有一端安装在所述滑动框架上、用于将所述闸瓦在所述埋设管的内面上压接、释放的支承千斤顶以及平行连杆，和使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的推力千斤顶，所述夹钳机构配置着所述支承千斤顶和所述平行连杆，所述移动机构通过所述推力千斤顶的伸缩动作使所述挖掘机主体和所述闸瓦相对移动。这样，就可以通过不使所述推力千斤顶和所述支承千斤顶同步而动作，仅移动所述推力千斤顶，来使所述挖掘机主体以及所述刀头沿着所述埋设管的轴向前进后退，所以能够使各千斤顶的控制变得极其容易并且简单。

在上述各发明中，最好在所述挖掘机主体的前部，设置密封该挖掘机主体的外周部分和所述埋设管的内面之间的自由膨胀、收缩的密封机构。这样则由于所述密封机构随着所述挖掘机主体的动作膨胀、收缩，所以能够确实可靠地密封该挖掘机主体外周部分和埋设管内面之间，并且得到即使在通过自行或者施加拉回力回收机体时，密封也不会破损这样的效果。而且，根据该密封机构，由于允许在所述埋设管和所述挖掘机之间有一定量的相对移动，所以上述的利用夹钳机构进行的方向修正动作得以顺利地实施。

附图说明

图1为本发明的实施例1的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图。

图2为从图1中的P方向所看的图。

图3为用于说明实施例1的半盾构挖掘机的刀头的前进后退操作的图，表示标准状态的图(a)以及操作状态图(b)。

图4为说明实施例1的半盾构挖掘机的刀头的摇头动作的图，表示标准状态的图(a)以及动作状态图(b)。

图5为用于说明实施例1的半盾构挖掘机的刀头的偏置操作的图，表示标准状态的图(a)以及操作状态图(b)。

图6(a)～(d)为用于说明实施例1的半盾构挖掘机的自行动作的图。

图7为本发明实施例2的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图，侧视图(a)以及俯视图(b)。

图8为从图7中的Q方向所看的图。

图9为本发明实施例3的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图。

图10为从图9中的R方向所看的图。

图11为配置着其它扩大缩小机构的刀头的说明图，刀头的外径和埋设管的外径大致相同的状态图(a)以及刀头的外径小于埋设管的内径的状态图(b)。

图12为配置着除此之外的其它扩大缩小机构的刀头的说明图，刀头辐板竖起的状态图(a)以及刀头辐板折叠的状态图(b)。

图13为在埋设管上安装着保护接头的状态图。

图14(a)、(b)为说明引导装置的圆周方向上的配置的模式图。

图15为以往的推进用挖掘机的概要结构图(a)以及机体回收的状态图(b)。

图16为以往的小口径推进机的先导管的纵断面图。

具体实施方式

下面参照附图说明基于本发明的半盾构挖掘机的具体实施例。

图1中，表示了本发明的实施例1的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图。另外，图2中表示从图1的P方向所看的图。

本实施例的半盾构挖掘机1，由内插在埋设管15中、配置在该埋设管15的前端部分的挖掘机主体2，支承在该挖掘机主体2的前部、被旋转驱动的可以扩径、缩径的刀头3，将上述挖掘机主体2固定、保持在埋设管15内的、沿着圆周方向设置的多个夹钳31、32、41、42(相当于本发明中的夹钳机构)，和配置在未图示的出发竖井内、推进埋设管15、通过上述夹钳31、32、41、42在挖掘机主体2上施加推进力的推进装置(未图示)构成。并且，使用钢管作为上述埋设管15。

上述挖掘机主体2由具有近似矩形的筒状断面、沿着埋设管15的轴线向后方(图1中右方)延伸的主梁4，固定在该主梁4的前端部、可旋转地支承刀头3的刀头支架5，送、排泥管，和将挖掘的砂土等向后方一侧排出的排土装置(省略图示)。

在上述挖掘机主体2的前部设置有密封机构6，密闭该挖掘机主体2的外周部分和埋设管15内面之间，防止水、砂土等向后方流入。也就是说，在上述刀头支架5上以隔断埋设管15内部的形态设置着隔板7，通过在固定于该隔板7的外周上的圆筒状的外周圆环8上固定的密封构件9密闭该外周圆环8和埋设管15的间隙，阻止水、砂土等向后方流入。这里，上述密封构件9采用可自由膨胀、收缩的橡胶性的管式止水密封，能够随着挖掘机主体2的动作确实可靠地密封。

上述刀头3正面呈近似十字形状，在从中心部分向半径方向延伸的各刀头辐板3d的外周上固定着圆环状构件(省略图示)，能够通过安装在刀头支架5上的刀头驱动装置(省略图示)驱动，相对于上述挖掘机主体2旋转。在该刀头3的前面设置着多个挖掘刀刃3c，用于地基的挖掘。而且，在上述各刀头辐板3d的外周部分上，设置着扩大缩小刀头3的外径的扩大缩小机构3a(与本发明的扩大缩小机构对应)。该扩大缩小机构3a配置有进行补充挖掘的外伸刀具3b，和驱动该外伸刀具3b的千斤顶(省略图示)，外伸刀具3b通过该千斤顶的伸缩从刀头辐板3d的外周部分在半径方向上出没。而且，该刀头3在使该外伸刀具3b凸出的扩径状态下成为和埋设管15的外径大致相同的直径，在收起该外伸刀具3b的缩径状态下成为刀头3的外径比埋设管15的内径小的状态。这样通过使刀头3处于扩径状态，能够进行与埋设管15的外径大致相同的直径的挖掘，并且通过使刀头3处于缩径状态，能够使刀头3通过埋设管15内部。

上述多个夹钳31、32、41、42以分别在推进方向即前后方向上处于大致同一位置、或者在圆周方向上构成等间隔的形态安装在主梁4的后方。这些夹钳31、32、41、42被分成第1夹钳组30和第2夹钳组40，以能够以组单位将半盾构挖掘机1整体保持在埋设管15上。

上述第1夹钳组30在图2中由配置在主梁4的上侧的夹钳(以下称为“上夹钳”)31，和以与该上夹钳31对称的位置配置在主梁4的下侧的夹钳(以下称为“下夹钳”)32构成。

上述上夹钳31由具有与埋设管15的内面结合的弯曲面的闸瓦33，在该闸瓦33上主要施加半径方向的推力的4根支承千斤顶34，和在上述闸瓦33上主要施加推进方向即前后方向的推力的2根推力千斤顶35构成。在该上夹钳31上，上述闸瓦33的背面和上述主梁4的后部以形成平行连杆机构的形态用上述4根支承千斤顶34连接，这些支承千斤顶34以向后方(图1中右方)倾倒的2列支承千斤顶34平行的状态，或者如图2中所示的那样从后方看支承千斤顶34排列成2列的状态分别配置。这样，上述闸瓦33就能够在半径方向扩大缩小，并且上述闸瓦33能够相对于主梁4在前后方向(推进方向)上往复运动。

而且，上述闸瓦33的前端部和上述隔板7的背面，用上述的2根推力千斤顶35连接着。这些推力千斤顶35在图2中呈近似“八”字形配置，换言之则呈在各伸缩方向的延长线上十字交叉的格构配置。这样，上述闸瓦33就通过这些推力千斤顶35的伸缩相对于主梁4(挖掘机主体2)在前后方向(推进方向)上往复驱动，并且通过这些推力千斤顶35将挖掘扭矩的反力传递到闸瓦33，从而稳定的挖掘操作得以进行。

在上述上夹钳31中，通过各支承千斤顶34和各推力千斤顶35的同步、即4根支承千斤顶34和2根推力千斤顶35适当同步伸缩的动作，能够使闸瓦33相对于主梁4(挖掘机主体2)向前后移动(相当于本发明中的移动机构)，或者使闸瓦33在半径方向上移动、使该闸瓦33在埋设管1 5的内面上压接、释放。

上述下夹钳32，与上述上夹钳31为相同的构造，如上述的那样以与该上夹钳31对称的位置配置在主梁4的下侧。

上述第2夹钳组40，在图2中由配置在主梁4的左侧的夹钳(以下称为“左夹钳”)41，和以与该左夹钳41对称的位置配置在主梁4的右侧的夹钳(以下称为“右夹钳”)42构成。

上述左夹钳41以及上述右夹钳42都配置着具有与埋设管15的内面结合的弯曲面的闸瓦43，在该闸瓦43上主要施加半径方向的推力的4根支承千斤顶44，和在上述闸瓦43上主要施加推进方向即前后方向的推力的2根推力千斤顶45，为和上述上夹钳31相同的构造，通过4根支承千斤顶44和2根推力千斤顶45适当同步伸缩，能够使闸瓦43相对于主梁4(挖掘机主体2)前后移动(相当于本发明中的移动机构)，或者使闸瓦43在半径方向上移动、使该闸瓦43在埋设管15的内面上压接、释放。

图3中表示了说明涉及本实施例的半盾构挖掘机的刀头的前进后退操作的图。而且，图4中表示了说明刀头的摇头动作的图，图5中表示了说明刀头的偏置操作的图。

在本实施例的半盾构挖掘机1中，为控制各千斤顶的伸长量以使上下左右的夹钳31、32、41、42中的各推力千斤顶35、45以及各支承千斤顶34、44相互同步移动的构造。例如如图3所示的那样，通过一面用上下左右的夹钳31、32、41、42将挖掘机主体2保持在埋设管15上，一面使各支承千斤顶34、44与各推力千斤顶35、45的伸缩动作同步伸缩，进行使刀头3前进或者后退的前进后退操作。并且，通过该前进后退操作，能够以保持使刀头3在紧挨着现有结构物的前面停止的状态，将埋设管15推入直到和该现有结构物接触为止，得到能够容易地进行接合的效果。

另外，如图4所示的那样，一面用上下左右的夹钳31、32、41、42将挖掘机主体2保持在埋设管15上，一面通过各支承千斤顶34、44的伸缩操作以设置在密封机构6上的挖掘机主体2的前部为支点向上下左右斜着摇动主梁4的后部进行操作，通过容许挖掘机主体2伴随该摇动操作的动作、并且使刀头3和埋设管15不干涉地伸缩各推力千斤顶35、45，刀头3在刀头支架5的大致中心部分周围上下左右斜着摇头(在本实施例中，摇头角度θ＝1°左右)，使刀头3的前面向着所希望的方向进行摇头操作。

并且，如图5所示的那样，一面用上下左右的夹钳31、32、41、42将挖掘机主体2保持在埋设管15上，一面通过各支承千斤顶34、44的伸缩动作使挖掘机主体2相对于埋设管15的轴线平行移动，通过容许挖掘机主体2伴随该平行移动操作的动作、并且使刀头3和埋设管15不干涉地伸缩各推力千斤顶35、45，使刀头3的轴线相对于埋设管15的轴线上下左右斜着移动，进行使刀头3向所希望的方向偏心的偏置操作。

使用这样构成的半盾构挖掘机1敷设埋设管15的过程中，首先缩小上下左右的夹钳31、32、41、42的直径使之小于埋设管15的内径。然后，将半盾构挖掘机1从埋设管15的前端插入、直到刀头3的前面从埋设管15的前端凸出规定量的位置为止。然后使外伸刀具3b凸出至与埋设管15的外径大致相同的直径、扩大刀头3的直径，并且以压接埋设管15的内面的形态将上下左右的夹钳扩大直径、通过这些夹钳31、32、41、42将挖掘机主体2固定、保持在埋设管15上。然后，旋转刀头3进行地基的挖掘的同时，通过设置在出发竖井内的推进装置(省略图示)推压埋设管15的后端部，将该埋设管15进入到地基中。这样，挖掘作业得以进行，后面顺序连接新的埋设管，重复上述挖掘作业，进行规定根数的埋设管的敷设。并且，上述挖掘作业中由刀头3挖掘的渣土等通过未图示的排土装置向后方一侧排出。

在上述挖掘作业中，通过上述的刀头3的前进后退操作，在刀头3的后端和埋设管15的前端之间形成开口部分进行挖掘为比较适宜的形态。这样就能够将经常在刀头3的外周部分成为压紧状态的渣土通过该开口部分排出，能够防止刀头3的外周部分的磨损。并且，在长时间停止挖掘作业时，如果封闭上述开口部分，就能够防止挖掘面的崩塌。

而且，在上述挖掘作业中进行挖掘方向的修正时，通过上述的刀头3的摇头操作，使刀头3处于朝向所希望的方向的状态推进埋设管15。通过这样，就能够利用刀头3朝着该希望的方向进行挖掘，埋设管15被引向该挖掘方向，后续的埋设管也追随着被引向该方向进行方向修正。这样，由于通过摇头操作从埋设管15的前端凸出的刀头3进行方向修正，所以能够得到方向修正的敏感性良好，而且方向修正得以顺利进行的效果。

用这样的方向修正方法难以顺利地进行方向修正的情况下，暂时停止埋设管15的推进，通过上述的刀头3的摇头操作以刀头3朝向所希望的方向的状态如上所述的那样对该刀头3进行前进后退操作，在该刀头3的前方形成沿着所希望的方向的部分挖掘路线。然后，进行埋设管15的推进操作，该埋设管15被引导压入该部分挖掘路线中。然后通过反复该作业，进行挖掘方向的修正。这样，由于朝向所希望的方向形成预先挖掘的部分挖掘路线，将埋设管压入该部分挖掘路线中进行方向修正，所以能够确实可靠地顺利地进行方向修正。

作为该半盾构挖掘机1的其它的方向修正方法，有通过上述的刀头3的偏置操作，使刀头3向所希望的方向偏心并推进的方法。根据该方向修正方法，成为朝向该偏心的方向进行挖掘，连接在半盾构挖掘机1上的埋设管15被导向该挖掘方向，后续的埋设管也追随着被引向该方向进行方向修正。由于通过这样使位于埋设管15的前端的刀头3相对于该埋设管15的轴线偏心来进行方向修正，所以与上述的通过刀头3的摇头操作进行的方向修正方法同样，能够得到方向修正的敏感性良好，而且方向修正得以顺利进行的效果。

在用该其它的方向修正方法难以顺利地进行方向修正的情况下，暂时停止埋设管15的推进，通过上述的刀头3的偏置操作、以刀头3向所希望的方向偏心的状态如上所述的那样对该刀头3进行前进后退操作，在该刀头3的前方形成沿着所希望的方向的部分挖掘路线。然后，进行埋设管15的推进操作，该埋设管15被引导压入该部分挖掘路线中。然后通过反复该作业，进行挖掘方向的修正。这样，由于朝向所希望的方向形成预先挖掘的部分挖掘路线，将埋设管压入该部分挖掘路线中进行方向修正，所以能够更加确实可靠地顺利地进行方向修正。

上述的埋设管15的敷设作业结束、将半盾构挖掘机1回收到出发竖井一侧时，或者中断埋设管15的敷设作业、将半盾构挖掘机1回收到出发竖井一侧时，使从刀头3凸出的外伸刀具3b退回到半径方向中心一侧，使刀头3的外径成为比埋设管15的内径小的直径。然后，将上下左右的夹钳31、32、41、42缩小直径，解除与埋设管15的压接。然后，在挖掘机主体2上施加拉回力，则半盾构挖掘机1就被拉回到后方，回收到出发竖井中。

在本实施例中，在如上所述的回收方法之外，还有使半盾构挖掘机1自行，在出发竖井中回收该半盾构挖掘机1的靠自行实现的回收方法。下面，就该自行回收方法进行说明。

图6中表示了说明本实施例的半盾构挖掘机1的自行动作的图。

首先，(A)如图6(a)所示的那样，使从刀头3凸出的外伸刀具3b退回到半径方向中心一侧，缩小刀头3的外径使之小于埋设管15的内径。然后，(B)如图6(b)所示的那样，将左右夹钳41、42缩小直径，解除各闸瓦43和埋设管15的压接，使各闸瓦43向后方移动位置。移动后，再次将这些左右夹钳41、42的各闸瓦43按在埋设管15的内面上压接。然后，(C)如图6(c)所示的那样，将上下夹钳31、32缩小直径，解除各闸瓦33和埋设管15的压接，使各闸瓦33向后方移动位置。移动后，再次将这些夹钳31、32的各闸瓦33按在埋设管15的内面上压接。然后，(D)如图6(d)所示的那样，通过各推力千斤顶35、45的收缩动作使挖掘机主体2向后方移动。然后，通过反复(B)～(D)使半盾构挖掘机1自行到出发竖井，将该半盾构挖掘机1在出发竖井中回收。并且，在现在所述的自行动作中，以各闸瓦33、43的移动方向为前方，使支承千斤顶34、44和推力千斤顶35、45一面同步一面伸长，则也能够使机体自行、配置在埋设管15的前端。

将用上述的各回收方法回收的半盾构挖掘机1再度投入、重新开始挖掘的情况下，或者在已经敷设的埋设管中投入半盾构挖掘机1进行挖掘的情况下，使刀头3以及上下左右的夹钳31、32、41、42成为缩径状态，在挖掘机主体2上施加推入力，或者使半盾构挖掘机1自行，将半盾构挖掘机1配置在埋设管15前端的规定位置，使这些上下左右的夹钳31、32、41、42扩径、将挖掘机主体2固定保持在埋设管15上。然后，通过利用配置在出发竖井中的推进装置(省略图示)推进埋设管15，能够再度进行敷设作业。

根据本实施例，由于利用刀头3进行与埋设管15的外径大致相同直径的挖掘，所以得到能够顺利地推进埋设管15的效果。而且，即使没有到达竖井，也能够以可以再使用的状态容易地将半盾构挖掘机1回收到出发竖井一侧。而且，由于刀头3能够通过扩大缩小机构3a扩大缩小其外径，利用上下左右的夹钳31、32、41、42的扩径、缩径动作通过各闸瓦33、43使挖掘机主体2在埋设管15上处于固定或自由状态，所以得到能够获得可以适应不同的埋设管直径的通用性的效果。并且，通过自由膨胀、收缩的密封构件9，对于无法再迎合的程度的直径的变化，通过对隔板7和密封构件9等施加很少部分的改造即可适应。

下面，参照附图说明基于本发明的半盾构挖掘机的实施例2。并且，在本实施例中，和实施例1通用的部分在图中赋予相同的符号，省略其详细说明。

图7中表示了本发明的实施例2的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图。另外，图8中表示从图7(a)的Q方向所看的图。

本实施例的半盾构挖掘机1A，采用比前面的实施例1中的主梁4在埋设管15的轴线方向上缩短的主梁4A，与之相随，上下左右的夹钳31A、32A、41A、42A中的各推力千斤顶35A、45A从隔板7或者刀头支架5在各闸瓦33A、43A的背面后方连接，并且仅左右的各推力千斤顶45A为格构配置的构造，其它为与前面的实施例1相同的构造。

根据这样构成的本实施例的半盾构挖掘机1A，能够得到和上述实施例1相同的作用效果，并且能够缩短机身长度，得到实现紧凑化的效果。

下面，说明基于本发明的实施例3。并且，在本实施例中，和实施例1通用的部分在图中赋予相同的符号，省略其详细说明。

图9中表示了涉及本发明的实施例3的半盾构挖掘机的主要部分断面概要结构图。另外，图10中表示从图9的R方向所看的图。

在本实施例的半盾构挖掘机1B中，在从挖掘机主体2B的刀头支架5沿着埋设管15的轴线向后方(图9中右方)延伸、在推进方向即前后方向上变短的四方筒形的主梁4B的外周，具有与该主粮4B形状相似的稍大的滑动框架22，在该主粮4B的外周和该滑动框架22之间插着滑动用平板23，滑动框架22相对于主粮4B可自由滑动。

在上述滑动框架22上，安装着多个夹钳31B、32B、41B、42B，这些夹钳31B、32B、41B、42B以在推进方向即前后方向上处于大致同一位置的形态，或者在圆周方向上构成等间隔的形态，在图10中分别配置在上下左右的位置。

上述多个夹钳31B、32B、41B、42B中配置在上述滑动框架22的上下的夹钳31B、32B，由分别具有和埋设管15的内面结合的弯曲面的闸瓦33B，在该闸瓦33B上施加半径方向的推力的2根支承千斤顶34B，在挖掘机主体2B上施加推进方向即前后方向的推力的2根推力千斤顶35B，和从上述滑动框架22的前部的左右处和后部的左右处与上述闸瓦33B的背面连接的4根连杆36构成。

而且，上述多个夹钳31B、32B、41B、42B中配置在上述滑动框架22的左右的夹钳41B、42B也为与上述配置在上下的夹钳31B、32B相同的构造，由分别具有和埋设管15的内面结合的弯曲面的闸瓦43B，在该闸瓦43B上施加半径方向的推力的2根支承千斤顶44B，在挖掘机主体2B上施加推进方向即前后方向的推力的2根推力千斤顶45B，和从上述滑动框架22的前部的左右处和后部的左右处与上述闸瓦43B的背面连接的4根连杆46构成。

上述支承千斤顶34B、44B分别以从滑动框架的后端部较各闸瓦33B、43B的中央稍向前方倾倒的状态安装着。这样，各闸瓦33B、43B就通过这些支承千斤顶34B、44B的伸缩在半径方向上扩大缩小。而且，各闸瓦33B、43B的后端部和上述隔板7的背面用上述各推力千斤顶35B、45B连接着，这些推力千斤顶35B、45B以位于上述各支承千斤顶34B、44B以及各连杆36、46的外侧的形态、且在图10中为近似“八”字形配置，换言之为在各伸缩方向的延长线上十字交叉的格构配置。这样，实现机身长度缩短的同时，将挖掘扭矩的反力通过这些推力千斤顶35B、45B传递到闸瓦33B、43B，从而进行稳定的挖掘作业。

这样，在使上下左右的夹钳31B、32B、41B、42B的各闸瓦33B、43B压接在埋设管15的内面上，用这些夹钳31B、32B、41B、42B通过滑动框架22将挖掘机主体2B固定、保持在埋设管15上的状态下，使各推力千斤顶35B、45B同时伸缩，就能够通过滑动框架22前后滑动挖掘机主体2B，前后移动刀头3。而且，进行该前后移动操作时，不需要使各推力千斤顶35B、45B和各支承千斤顶34B、44B同步，通过仅使各推力千斤顶35B、45B伸缩，就能够前后移动挖掘机主体2B以及刀头3，所以与前面的实施例1以及2相比较，能够实现控制的简化。

而且，与前面的实施例1以及2相同，通过一面用上下左右的夹钳31B、32B、41B、42B将挖掘机主体2B保持在埋设管15上，一面通过各支承千斤顶34B、44B的伸缩动作使挖掘机主体2B相对于埋设管15的轴线平行移动，能够进行使刀头3的轴线相对于埋设管15的轴线上下左右平行移动，使刀头3向所希望的方向偏心的偏置操作。

根据这样构成的本实施例的半盾构挖掘机1B，除在前面的实施例1以及2中可以实现的通过刀头3的摇头动作进行的方向修正方法和通过自行进行的回收方法不能实现之外，能够得到与前面的实施例1以及2同样的作用效果，而且与前面的实施例1以及2相比较，能够使支承千斤顶34B、44B以及推力千斤顶35B、45B的控制系统的构造非常简单。

在上述各实施例中，即使不用具有上述的扩大缩小机构3a的刀头3，而应用具有其它的扩大缩小机构的刀头或者具有在此之外的其它的扩大缩小机构的刀头，也可以获得与前面的各实施例相同的作用效果。下面，参照图11以及图12说明这些具有其它的扩大缩小机构的刀头以及具有在此之外的其它扩大缩小机构的刀头。并且，与前面的各实施例通用的部分在图中赋予相同的符号，省略其详细说明。

图11中表示了配置着其它扩大缩小机构的刀头的说明图，分别表示了刀头的外径和埋设管的外径大致相同的状态图(a)以及刀头的外径小于埋设管的内径的状态图(b)。

本实施例中的刀头3′，在支承在刀头支架5上的刀头轴80的前端部沿着圆周方向等间隔地凸出设置着多个(4个)托架81，在各托架81上枢支着刀头幅板3′d的基端部，并且各刀头幅板3′d的背面和上述刀头轴80用千斤顶82连接，通过各千斤顶82的伸缩将各刀头幅板3′d在支承轴83周围在推进方向即前后方向上摇动。

这样构成的刀头3′，进行埋设管15的敷设作业时，通过上述各千斤顶82的伸缩操作，如图11(a)所示的那样，使刀头3′的外径与埋设管15的外径大致相同。另一方面，将机体拉回到出发竖井一侧时通过从图11(a)所示的状态收缩上述各千斤顶82，如图11(b)所示的那样，使各刀头幅板3′d向刀头轴80一侧倾倒，使刀头3′的外径小于埋设管15的内径。而且，本刀头3′能够通过改变刀头幅板3′d的倾斜角度，适应于不同直径的埋设管。

图12表示了配置着在此之外的其它扩大缩小机构的刀头的说明图，分别表示刀头辐板竖起的状态图(a)以及刀头辐板折叠的状态图(b)。

本实施例中的刀头3″由在支承于刀头支架5上的刀头轴84的前端部沿着圆周方向等间隔地凸出设置的多个(4个)托架85，基端部支承在各托架85的两侧板上、在推进方向即前后方向上绕着支承轴86自由转动地安装的刀头幅板3″d，和保持该刀头幅板3″d在半径方向上延伸地竖立的竖立状态的固定构件87。

上述托架85断面为コ字形，在上述刀头幅板3″d处于竖立的状态下，该刀头幅板3″d的基端部背面和托架85的端部板85a接触，使刀头幅板3″d不从竖立状态向后方倾倒。

上述刀头幅板3″d为通过隔片调整垫88的插拔调整其纵向的长度的构造。这样，通过调整隔刀头幅板3″d的长度，就能够使刀头3″的外径为和埋设管15的外径大致相同的直径。

上述固定构件87，为使在半径方向延伸地竖立的刀头幅板3″d不向前方倾倒，将该刀头幅板3″d的背面和上述刀头轴84连接在一起、自由装卸地安装着。

在这样构成的刀头3″中，进行埋设管15的敷设作业时，如图12(a)所示的那样，成为各刀头幅板3″d沿着半径方向竖立的状态，通过固定构件87保持该竖立状态的同时，通过隔片调整垫88的插拔调整各刀头幅板3″d的长度，使刀头3″的外径成为和埋设管15的外径大致相同的直径。另一方面，将机体拉回到出发竖井一侧时，如图12(b)所示的那样，拆下该固定构件87，将各刀头幅板3″d以沿着埋设管15的轴向的形态向前方倾倒折叠，使刀头3″能够通过埋设管15内部。

在上述各实施例中，说明了埋设管15为钢管的情况，但是并不局限于此，也可以为休谟管或者其他的管。

而且，在上述各实施例中，包含埋设管15为钢管制造的情况，特别是埋设管15为如休谟管那样钢筋混凝土制的材料、或者用比较容易磨损的材质制造的情况下，如图13所示的那样，在埋设管15的前端部安装外嵌该前端部的环状的保护接头89为较适宜的形态。通过这样，用该保护接头89保护埋设管15的前端部，能够确实可靠地防止推进时该前端部的磨损。

在上述各实施例中，作为挖掘排土方式，表示了采用具有由送、排泥管构成的排土机构的泥水方式，但是并不局限于此，也可以采用具有螺旋式输送器以及真空排土机构的泥土压方式。

在上述各实施例的半盾构挖掘机1、1A、1B中，如图14(a)、(b)所示的那样，具有自由旋转地设置的车轮91，安装着多个将该车轮91在半径方向上自由引出、引入地构成的引导装置90，并且将这些引导装置90在保证机体平衡的基础上配置在适当的位置，同时通过将各引导装置90的车轮91适当压在埋设管15的内面上支承机体地构成，能够实现机体回收的容易化。这时，圆周方向上的引导装置90的配置，可以例如如图14(a)所示的那样，以能够将多个车轮91朝向下方压出、支承机体的形态配置引导装置90，或者也可以如图14(b)所示的那样，以利用多个车轮91放射状地压出、使机体一直位于埋设管15的大致中心部分的形态配置引导装置90。由于在前者的情况下能够在水平坑道以及斜坑道中、在后者的情况下能够在水平坑道、斜坑道以及竖井中极其顺利地搬运机体，所以通过在机体上施加拉回力，就能够非常容易地将机体回收到出发竖井一侧。

Claims (6)

1.一种半盾构挖掘机，为用于通过推进埋设管、顺序敷设来形成地下管道的推进法的半盾构挖掘机，其特征在于，具有内插于所述埋设管并配置在该埋设管的前端部的挖掘机主体，支承在该挖掘机主体的前部被旋转驱动的刀头，和沿着所述挖掘机主体的周向多个设置的夹钳机构；所述刀头具有扩大其外径使之与所述埋设管的外径大致相同并且缩小其外径使之小于所述埋设管的内径的扩大缩小机构，所述夹钳机构具有和所述埋设管的内面结合的闸瓦，所述闸瓦通过该夹钳机构的扩径、缩径动作在埋设管的内面上自由压接、释放。

2.根据权利要求1所述的半盾构挖掘机，其特征在于，具有使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的移动机构。

3.根据权利要求1所述的半盾构挖掘机，其特征在于，所述夹钳机构由能够以组单位保持所述挖掘机主体的至少2个组构成。

4.根据权利要求3所述的半盾构挖掘机，其特征在于，所述夹钳机构具有使所述闸瓦在所述埋设管的内面上压接、释放的支承千斤顶，和使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的推力千斤顶，所述移动机构通过所述支承千斤顶和所述推力千斤顶的协同动作使所述挖掘机主体和所述闸瓦相对移动。

5.根据权利要求2所述的半盾构挖掘机，其特征在于，所述挖掘机主体具有沿着所述埋设管的轴向延伸的主梁，在该主梁上，安装着相对于该主梁自由滑动的滑动框架，具有一端安装在所述滑动框架上、用于将所述闸瓦在所述埋设管的内面上压接、释放的支承千斤顶以及平行连杆，和用于使所述挖掘机主体和所述闸瓦沿着所述埋设管的轴向相对移动的推力千斤顶，所述移动机构通过所述推力千斤顶的伸缩动作使所述挖掘机主体和所述闸瓦相对移动。

6.根据权利要求1至5的任意一项所述的半盾构挖掘机，其特征在于，在所述挖掘机主体的前部设置着密封该挖掘机主体的外周部分和所述埋设管的内面之间的自由膨胀、收缩的密封机构。

Images