JP2000226992A - シールド掘進機及び該シールド掘進機を用いた掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土被りが浅いシールドトンネルの掘進の際に
も地山に悪影響を与えることのないシールド掘進機及び
掘進方法を提供する。 【解決手段】 シールド掘進機本体の外周面に設けら
れ、該本体に対して相対移動可能に構成されたスライド
板１５と、該スライド板１５を駆動する駆動手段とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機及
び該シールド掘進機を用いた掘進方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は円形又は矩形断面等の
外殻を有し、先端部に設けられたカッタで地山を保持し
て地山の崩壊を防ぎながら地中を掘進する。掘進動作
は、推進ジャッキで既設セグメントに反力を取ってシー
ルド掘進機を前方に推進させると共に、カッタで地山を
掘削する。そして、この掘進の際には、スキンプレート
と呼ばれるシールド掘進機の外殻が地山と接触している
ので、スキンプレートと地山との間で摩擦力が発生し、
シールド掘進機はこの摩擦力に抗して前進することにな
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のシールド掘進機
においては、スキンプレートと地山が直接接触しており
両者の間に摩擦力が発生し、シールド掘進機周辺地盤に
はスキンプレートからシールド掘進機の進行方向の力が
作用する。このため、土被りが浅いシールドトンネルの
場合、シールド掘進機周辺地盤の変状により地表面の沈
下及び陥没につながるという問題があった。この現象は
例えば、多連式のシールド掘進機、矩形断面のシールド
掘進機といった水平面積の大きいシールド掘進機の場合
に顕著となる。

【０００４】本発明はかかる問題点を解決するためにな
されたものであり、土被りが浅いシールドトンネルの掘
進の際にも地山に悪影響を与えることのないシールド掘
進機及び掘進方法を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るシールド掘
進機は、シールド掘進機本体の外周面に設けられ、該本
体に対して相対移動可能に構成されたスライド板と、該
スライド板を駆動する駆動手段とを備えたことを特徴と
するものである。

【０００６】また、前記スライド板は、前記シールド掘
進機本体周面の一部を覆うことを特徴とするものであ
る。

【０００７】さらに、前記スライド板は複数からなり、
各スライド板が独立して移動できることを特徴とするも
のである。

【０００８】また、前記スライド板を前記シールド掘進
機本体より前方に突出可能に構成したことを特徴とする
ものである。

【０００９】また、本発明に係る掘進方法は、前記シー
ルド掘進機を用いた掘進方法であって、前記スライド板
で地山を支持した状態で、前記スライド板に対してシー
ルド掘進機本体を相対移動させながら掘進する工程と、
前記スライド板を地山に悪影響を与えないスピードで駆
動して前記シールド掘進機本体に対して相対移動させる
工程とを備えたものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の一
実施の形態の平面図、図２は側断面図、図３は図２にお
ける矢視Ａ−Ａ断面図、図４は図２における矢視Ｂ−Ｂ
断面図である。なお、図３、図４において本件発明の説
明に不要と思われる部分は省略してある。まず、図１〜
図４に基づいてシールド掘進機を含めて全体構成を概説
する。１は矩形断面のシールド掘進機であり、前端部に
地山を掘削するカッタ３を有し、また本体内部には、図
２に示すように、掘削土砂を排出する排土管５、本体を
推進させる複数のシールドジャッキ７、セグメントの組
立をするエレクタ装置９を備えている。さらに、シール
ド掘進機１の後方にはエレクタ装置９にセグメントを供
給するセグメント供給装置１１が設置されている。

【００１１】１３はシールド掘進機の本体の外殻を構成
するスキンプレートであり、スキンプレート１３は、図
３、図４に示すように、４隅及び上下面の中央部に円弧
状の突出部が形成されている。１５はスキンプレート１
３の上部表面にほぼ全面に亘って設置された複数のスラ
イドルーフ板である。スライドルーフ板１５はスキンプ
レート１３の形状に沿うように、４隅及び中央部のもの
は円弧状に形成されている（図３参照）。

【００１２】図５は図２における楕円イで囲んだ部分の
拡大図、図６は図５に示した部分の平面図、図７は図５
に示した部分を機内側から見た図、図８は図５における
矢視Ｇ−Ｇ断面図である。図５〜図８に基づいてスライ
ドルーフ板１５の構成及び駆動機構について説明する。
スライドルーフ板１５は全体形状が矩形状の平板又は湾
曲板からなり、その前端部には厚肉部１５ａが形成さ
れ、この厚肉部１５ａの後方にはこれに連続して薄肉部
１５ｂが形成されている。

【００１３】厚肉部１５ａの周縁部は外方に向けて傾斜
する傾斜部１５ｃが形成されている。この傾斜部１５ｃ
を設けたのは、スライドルーフ板１５を前方に移動する
際における地山に対する抵抗を小さくしてスムーズな動
きを実現するためである。また、厚肉部１５ａの下面側
には、図８に示すように、一定の間隔を離してスライド
ルーフ板１５の軸方向に延びる２本の凸条１５ｄが形成
されている。１７は凸条１５ｄの下面にボルト１８によ
って固定されたガイド部材である。

【００１４】１９はスキンプレート１３に設けられた矩
形状の開口部、２１は開口部１９の周縁部に設置された
枠部材、２３は枠部材２１の上面に設置されたシール部
材である。シール部材２３はスライドルーフ板１５の厚
肉部１５ａの下面に当接して前記厚肉部１５ａと枠部材
２１との間をシールする。枠部材２１の長手方向の内側
面には段部２１ａが形成されており、この段部２１ａに
沿って前述したガイド部材１７がスライドするように構
成されている。

【００１５】２５はスライドルーフ板１５の厚肉部１５
ａに取り付けられ、スライドルーフ板１５と後述の油圧
シリンダ２７のシリンダロッド２７ａとを接続する接続
具である。接続具２５は、スライドルーフ板１５の厚肉
部１５ａに固定される固定部２５ａと、シリンダロッド
２７ａに接続される回動部２５ｂとから構成され、固定
部２５ａと回動部２５ｂとは回動可能に構成されてい
る。このように回動可能に構成したのは、スライドルー
フ板１５の撓みを吸収して、油圧シリンダ２７の動作を
スムーズにするためである。接続具２５は、その固定部
２５ａがスライドルーフ板１５の厚肉部１５ａの下面に
取り付けられ、回動部２５ｂが開口部１９を介して機内
側に突出して設けられている。

【００１６】２７は機内側に固定されてスライドルーフ
板１５を駆動する油圧シリンダであり、前述したよう
に、油圧シリンダ２７のシリンダロッド２７ａの先端部
が接続具２５の回動部２５ｂに接続されている。なお、
油圧シリンダ２７のストロークは枠部材２１の長手方向
の開口長さ以内に設定されている。

【００１７】以上の構成により、油圧シリンダ２７のシ
リンダロッド２７ａを伸縮させることによって、スライ
ドルーフ板１５を前後方向に油圧シリンダ２７のストロ
ークの範囲内で移動させることができる。

【００１８】図９は図１における矢視Ｅ−Ｅ断面図であ
る。図において、３１は各スライドルーフ板１５の間に
設置されたガイド部材であり、隣り合うスライドルーフ
板１５同士が干渉するのを防止する。

【００１９】以上のように構成された本実施の形態の動
作を説明する。スライドルーフ板１５の動作方法には種
々態様が考えられるが、以下にはその数例を挙げて説明
する。油圧シリンダ２７のシリンダロッド２７ａを伸長
させて図５の実線で示す状態にしておき、この状態で油
圧シリンダ２７をフリーの状態にする。フリーの状態と
は、シリンダロッドに外力が作用したときにはその方向
にシリンダロッドが自由に移動する状態をいう。この状
態で、シールド掘進機１を通常の掘進制御によって掘進
させる。

【００２０】このとき、スライドルーフ板１５の上面は
地山と接触しており、地山から掘進方向と逆向きの摩擦
力を受け、一方、スライドルーフ板１５の下面はシール
ド掘進機１のスキンプレート１３に接触しており、スキ
ンプレート１３からは掘進方向の摩擦力を受ける。そし
て、通常地山との摩擦力の方が大きいのでスライドルー
フ板１５はシールド掘進機１の掘進に従って後方に取り
残されるようになり、シールド掘進機１に対しては後方
に向けて相対移動する。したがって、シールド掘進機１
の掘進時には地山には掘進方向の力は作用せず、地山に
悪影響を及ぼすことはない。

【００２１】１リング分の掘進が終了すると、セグメン
トの組立作業を行うために、掘進は停止される。そし
て、セグメント組立作業中に油圧シリンダ２７によって
スライドルーフ板１５を駆動して除々に前進させて元の
状態に戻す。このように、スライドルーフ板１５をセグ
メント組立作業時に動作させることにより、スライドル
ーフ板１５を用いることによる掘進作業時間の延長を防
止できる。なお、スライドルーフ板１５のスピードは掘
進スピードよりも遅く、掘進部の土質、トンネル掘削機
断面・形状等を考慮して地山に悪影響を及ぼさないスピ
ードにする。以上の作業の後、テール部において同時裏
込注入によりスライドルーフ板１５の厚み分の空隙を充
填する。

【００２２】また、他の方法として、全てのスライドル
ーフ板１５に同じ動きをさせるのではなく、例えば複数
のスライドルーフ板１５のうち一つ置きのものに上記と
同様の動きをさせて、他のものはシールド掘進機１の掘
進時に本体に追従させるようにしてもよい。このように
すれば、シールド掘進機１の掘進時においては地山には
半数のスライドルーフ板１５からのみ摩擦力が作用する
ことになるので、地山に悪影響を及ぼすことがない。

【００２３】なお、上記の説明では、シールド掘進機１
の掘進時においてはスライドルーフ板１５の動きは停止
している例であるが、掘進時においても地山に影響を与
えない程度のスピードで駆動させるようにしてもよい。
このようにすることで、スライドルーフ板１５の位置を
元に戻す時間を短縮できる。

【００２４】さらに、他の方法として、スライドルーフ
板１５をシールド掘進機１より前方に突出できる構成と
して、まずスライドルーフ板１５を掘進に先行させて前
方に突出させ、その後掘進してシールド掘進機をスライ
ドルーフ板１５に追従させるようにしてもよい。このよ
うな構成にすることにより、切刃部における地山への影
響をも抑制することが可能となる。

【００２５】なお、シールド掘進機１のスキンプレート
１３とスライドルーフ板１５との間にスキンプレート１
３とスライドルーフ板１５との摩擦を低減するための滑
材を注入するようにしてもよい。このようにすること
で、スライドルーフ板１５の駆動をスムースに行うこと
ができる。

【００２６】以上のように本実施の形態においては、シ
ールド掘進機１のスキンプレート１３の上面にこれと独
立に駆動可能なスライドルーフ板１５を設けたことによ
り、シールド掘進機１の掘進時に地山がスキンプレート
からの摩擦力により悪影響を受けることがない。

【００２７】なお、本実施の形態においては、スキンプ
レートの上面に複数の分割したスライドルーフ板１５を
設けた例を挙げたが、本発明はこれに限られるものでは
なく、分割せずに１枚であってもよい。また、全面を覆
うものではなく、例えば半分の面積を覆うようにしても
よい。

【００２８】さらに、上記実施の形態においては扁平な
横形矩形断面のシールド掘進機を例に挙げ、その上面に
にみスライドルーフ板を設置した例を示したが、本発明
はこれに限られるものではなく、扁平な縦形矩形断面の
シールド掘進機にも適用でき、またシールド掘進機の側
面にも適用できる。側面に適用した場合には、掘削中の
シールドトンネルに近接する構造物への影響を防止でき
る。

【００２９】さらに、扁平な矩形断面のシールド掘進機
に限られず、多連式のシールド掘進機や円形断面のシー
ルド掘進機にも適用できることは言うまでもない。

【００３０】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したの
で以下に示すような効果を奏する。

【００３１】シールド掘進機本体の外周面に設けられ、
該本体に対して相対移動可能に構成されたスライド板
と、該スライド板を駆動する駆動手段とを備えたことに
より、シールド掘進機本体と地山とが直接接触すること
がなく、掘進時に地山に悪影響を与えることがない。

【００３２】また、スライド板は、シールド掘進機本体
外周面の一部を覆うようにしたことにより、掘進時には
スライド板の設置されていない部分のみが地山に掘進方
向の力を及ぼすことになり、地山に大きな力が作用せず
地表面の陥没、地盤沈下等の悪影響を最小限に抑制する
ことが可能となる。

【００３３】さらに、スライド板は複数からなり、各ス
ライド板が独立して移動できるようにしたことにより、
地山の地質やシールド掘進機の形状等の種々の条件に合
わせてスライド板の設置及び駆動が可能になり、地山へ
の悪影響を確実に防止できると共に作業の迅速化を図る
こともできる。

【００３４】また、スライド板をシールド掘進機本体よ
り前方に突出可能に構成したことにより、切刃部におけ
る地山への影響をも抑制することができる。

【００３５】さらに、スライド板で地山を支持した状態
で、スライド板に対してシールド掘進機本体を相対移動
させながら掘進する工程と、スライド板を地山に悪影響
を与えないスピードで駆動してシールド掘進機本体に対
して相対移動させる工程とを備えたことにより、掘進時
に地山に悪影響を与えることのない掘進方法が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１に係るシールド掘進機
の平面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１に係るシールド掘進機
の側断面図である。

【図３】 図２における矢視Ａ−Ａ断面図である。

【図４】 図２における矢視Ｂ−Ｂ断面図である。

【図５】 図２における楕円イで囲んだ部分の拡大図で
ある。

【図６】 図５に示した部分の平面図である。

【図７】 図５に示した部分を機内側から見た図であ
る。

【図８】 図５における矢視Ｇ−Ｇ断面図である。

【図９】 図１における矢視Ｅ−Ｅ断面図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 １３ スキンプレート １５ スライドルーフ板 ２７ 油圧シリンダ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 潮田 悦郎 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 鎮守 達美 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 宇野沢 史生 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 小林 曉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 JA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機本体の外周面に設けら
   れ、該本体に対して相対移動可能に構成されたスライド
   板と、該スライド板を駆動する駆動手段とを備えたこと
   を特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記スライド板は、前記シールド掘進機
   本体周面の一部を覆うことを特徴とする請求項１記載の
   シールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記スライド板は複数からなり、各スラ
   イド板が独立して移動できることを特徴とする請求項１
   又は２記載のシールド掘進機。
4. 【請求項４】 前記スライド板を前記シールド掘進機本
   体より前方に突出可能に構成したことを特徴とする請求
   項１〜３のいずれかに記載のシールド掘進機。
5. 【請求項５】 前記請求項１〜４記載のシールド掘進機
   を用いた掘進方法であって、 前記スライド板で地山を支持した状態で、前記スライド
   板に対してシールド掘進機本体を相対移動させながら掘
   進する工程と、 前記スライド板を地山に悪影響を与えないスピードで駆
   動して前記シールド掘進機本体に対して相対移動させる
   工程とを備えたことを特徴とする掘進方法。