JP2000230391A - シールド掘進機 - Google Patents
シールド掘進機Info
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- JP2000230391A JP2000230391A JP11033987A JP3398799A JP2000230391A JP 2000230391 A JP2000230391 A JP 2000230391A JP 11033987 A JP11033987 A JP 11033987A JP 3398799 A JP3398799 A JP 3398799A JP 2000230391 A JP2000230391 A JP 2000230391A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 トンネルの外径を変えることなく、緩み範囲
を小さくする。 【解決手段】 シールドフレーム３の前部に複数のカッ
タフレーム１１を設け、これら各カッタフレームを偏芯
回転させて掘進するシールド掘進機構１２を上記シール
ドフレーム内にそれぞれ独立して設けた。各カッタフレ
ームは掘削面を不等分に分割するように形成され、且つ
掘削によって発生する土砂の緩み範囲を小さくする側の
カッタフレームが他方側のカッタフレームよりも小さく
なるように形成されている。
を小さくする。 【解決手段】 シールドフレーム３の前部に複数のカッ
タフレーム１１を設け、これら各カッタフレームを偏芯
回転させて掘進するシールド掘進機構１２を上記シール
ドフレーム内にそれぞれ独立して設けた。各カッタフレ
ームは掘削面を不等分に分割するように形成され、且つ
掘削によって発生する土砂の緩み範囲を小さくする側の
カッタフレームが他方側のカッタフレームよりも小さく
なるように形成されている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、シールドフレーム
の前部にカッタフレームを有し、このカッタフレームを
回転させて土砂を掘削するシールド掘進機に関するもの
である。
の前部にカッタフレームを有し、このカッタフレームを
回転させて土砂を掘削するシールド掘進機に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来のシールド掘進機は、シールドフレ
ーム前端のバルクヘッドの前部にその中心部から放射状
に延びたカッタフレームを有しており、このカッタフレ
ームには複数のカッタビットが設けられている。そし
て、カッタフレームを回転させることによってそのカッ
タフレームの回転軸を中心とした円形に土砂を掘削する
ようになっている。なお、掘削した土砂は、バルクヘッ
ドの下部に開口したスクリュコンベアによって後方に排
出される。
ーム前端のバルクヘッドの前部にその中心部から放射状
に延びたカッタフレームを有しており、このカッタフレ
ームには複数のカッタビットが設けられている。そし
て、カッタフレームを回転させることによってそのカッ
タフレームの回転軸を中心とした円形に土砂を掘削する
ようになっている。なお、掘削した土砂は、バルクヘッ
ドの下部に開口したスクリュコンベアによって後方に排
出される。
【０００３】その他のシールド掘進機としては、図１３
に示すような偏芯多軸掘進機がある。この偏芯多軸掘進
機は、掘削径よりも小さな径を有するカッタフレーム５
１を有している。カッタフレーム５１は、バルクヘッド
５２を貫通して設けられた複数の回転シャフト５３に回
転子５４を介して偏芯支持されている。その回転シャフ
ト５３を回転させることによって、カッタフレーム５１
が偏芯回転して、カッタフレーム５１の径よりも大きな
径のトンネルを掘削するようになっている。なお、図中
５５は掘削した土砂を後方に排出するスクリュコンベア
の前端の開口部を示す。
に示すような偏芯多軸掘進機がある。この偏芯多軸掘進
機は、掘削径よりも小さな径を有するカッタフレーム５
１を有している。カッタフレーム５１は、バルクヘッド
５２を貫通して設けられた複数の回転シャフト５３に回
転子５４を介して偏芯支持されている。その回転シャフ
ト５３を回転させることによって、カッタフレーム５１
が偏芯回転して、カッタフレーム５１の径よりも大きな
径のトンネルを掘削するようになっている。なお、図中
５５は掘削した土砂を後方に排出するスクリュコンベア
の前端の開口部を示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド掘
削機で地山を掘削する際には、シールド掘進機の前面か
ら上方にかけて、地山の土砂が緩む部分である緩み範囲
が発生する。
削機で地山を掘削する際には、シールド掘進機の前面か
ら上方にかけて、地山の土砂が緩む部分である緩み範囲
が発生する。
【０００５】この緩み範囲は、掘削面の大きさ（外径）
や土砂の内部摩擦角等の複数の条件によって決まってく
る。土砂の条件が同一の地山を掘削する場合には、掘削
面の大きさによって緩み範囲が決まる。そのため、上述
のようなシールド掘進機で、大断面のトンネルを掘削す
る場合には、その掘削面の外径が大きくなり、緩み範囲
が大きくなってしまうという問題があった。
や土砂の内部摩擦角等の複数の条件によって決まってく
る。土砂の条件が同一の地山を掘削する場合には、掘削
面の大きさによって緩み範囲が決まる。そのため、上述
のようなシールド掘進機で、大断面のトンネルを掘削す
る場合には、その掘削面の外径が大きくなり、緩み範囲
が大きくなってしまうという問題があった。
【０００６】この緩み範囲内に他の構造物等が位置する
と、他の構造物が沈下するなどの悪影響を及ぼす可能性
がある。そのため、緩み範囲、特に高さ方向が大きくな
ると、トンネル全体の深度を深く設定しなければなら
ず、立坑を深くする必要があった。また、予め、トンネ
ルの両側の深度が浅い部分に設定されている場合には、
トンネル全体の深度を深く設定することができないの
で、そのシールド掘進機が利用できず、緩み範囲を小さ
くすることが求められていた。
と、他の構造物が沈下するなどの悪影響を及ぼす可能性
がある。そのため、緩み範囲、特に高さ方向が大きくな
ると、トンネル全体の深度を深く設定しなければなら
ず、立坑を深くする必要があった。また、予め、トンネ
ルの両側の深度が浅い部分に設定されている場合には、
トンネル全体の深度を深く設定することができないの
で、そのシールド掘進機が利用できず、緩み範囲を小さ
くすることが求められていた。
【０００７】そこで、本発明は上述の問題を解決するた
めに案出されたものであり、その目的は、掘削されるト
ンネルの外径を変えることなく、緩み範囲を小さくする
ことができるシールド掘進機を提供することにある。
めに案出されたものであり、その目的は、掘削されるト
ンネルの外径を変えることなく、緩み範囲を小さくする
ことができるシールド掘進機を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、シールドフレームの前部に複数のカッタフ
レームを設け、これら各カッタフレームを偏芯回転させ
て掘進するシールド掘進機構を上記シールドフレーム内
にそれぞれ独立して設けたものである。
に本発明は、シールドフレームの前部に複数のカッタフ
レームを設け、これら各カッタフレームを偏芯回転させ
て掘進するシールド掘進機構を上記シールドフレーム内
にそれぞれ独立して設けたものである。
【０００９】上記構成によれば、複数のカッタフレーム
を設けたことによって、各カッタフレームの大きさは小
さくなり、また、各カッタフレームにシールド掘進機構
をそれぞれ設けたことによって、各カッタフレームをそ
れぞれ独立して順次回転させ、掘削することができるの
で、各々の掘削面が小さくなり、緩み範囲を小さくする
ことができる。
を設けたことによって、各カッタフレームの大きさは小
さくなり、また、各カッタフレームにシールド掘進機構
をそれぞれ設けたことによって、各カッタフレームをそ
れぞれ独立して順次回転させ、掘削することができるの
で、各々の掘削面が小さくなり、緩み範囲を小さくする
ことができる。
【００１０】そして、各カッタフレームが掘削面を不等
分に分割するように形成され、且つ掘削によって発生す
る土砂の緩み範囲を小さくする側のカッタフレームが他
方側のカッタフレームよりも小さくなるように形成され
たものが好ましい。
分に分割するように形成され、且つ掘削によって発生す
る土砂の緩み範囲を小さくする側のカッタフレームが他
方側のカッタフレームよりも小さくなるように形成され
たものが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明を実施する好適一形態を添
付図面を参照しながら説明する。
付図面を参照しながら説明する。
【００１２】図１は本発明に係るシールド掘進機の実施
の形態を示した断面図、図２は本発明に係るシールド掘
進機の実施の形態を示した正面図、図３はシールドフレ
ームとシールド掘進機構との摺動部を示した拡大断面図
である。
の形態を示した断面図、図２は本発明に係るシールド掘
進機の実施の形態を示した正面図、図３はシールドフレ
ームとシールド掘進機構との摺動部を示した拡大断面図
である。
【００１３】まず、本発明に係るシールド掘進機の構成
について、カッタフレームが掘削面を上下左右に四分割
するように形成された例を挙げて説明する。
について、カッタフレームが掘削面を上下左右に四分割
するように形成された例を挙げて説明する。
【００１４】図１に示すように、シールド掘進機１は、
掘削されるトンネル２の外径と略同等の外径を有し、シ
ールド掘進機１の外殻を構成する円筒形のシールドフレ
ーム（以下外筒３と称する）を有している。この外筒３
の内部には、その内周に接して後述する各部位を固定す
るためのリング体４が設けられている。リング体４の後
方には、セグメント５を組み立てるエレクタ６が回動自
在に設けられている。また、リング体４の後方には、エ
レクタ６の内方に位置してその後方まで延出した後方作
業台７が設けられている。この後方作業台７には、組み
立てられたセグメント５にその内側から当接して、その
真円度を保持するための真円保持装置８が設けられてい
る。
掘削されるトンネル２の外径と略同等の外径を有し、シ
ールド掘進機１の外殻を構成する円筒形のシールドフレ
ーム（以下外筒３と称する）を有している。この外筒３
の内部には、その内周に接して後述する各部位を固定す
るためのリング体４が設けられている。リング体４の後
方には、セグメント５を組み立てるエレクタ６が回動自
在に設けられている。また、リング体４の後方には、エ
レクタ６の内方に位置してその後方まで延出した後方作
業台７が設けられている。この後方作業台７には、組み
立てられたセグメント５にその内側から当接して、その
真円度を保持するための真円保持装置８が設けられてい
る。
【００１５】外筒３の内側下部には、組み立てられたセ
グメント５を押圧して、シールド掘進機１全体を前方に
移動させるためのシールドジャッキ９が設けられてい
る。
グメント５を押圧して、シールド掘進機１全体を前方に
移動させるためのシールドジャッキ９が設けられてい
る。
【００１６】ところで、本発明は、外筒（シールドフレ
ーム）３の前部に複数のカッタフレーム１１を設け、こ
れら各カッタフレーム１１を偏芯回転させて掘進するシ
ールド掘進機構１２を外筒３内にそれぞれ独立して設け
たことを特徴とするものである。
ーム）３の前部に複数のカッタフレーム１１を設け、こ
れら各カッタフレーム１１を偏芯回転させて掘進するシ
ールド掘進機構１２を外筒３内にそれぞれ独立して設け
たことを特徴とするものである。
【００１７】外筒３の前端には、掘削面とシールド掘進
機１の内部とを区画するための円形のバルクヘッド（図
２参照）１４が前端を覆うように設けられている。この
バルクヘッド１４には、円形の開口部１５が四ヶ所に形
成されている。これら各開口部１５はそれぞれ後述する
内筒１７の外径と同等の径を有しており、バルクヘッド
１４の芯を中心として正方形状に整列配置されている。
機１の内部とを区画するための円形のバルクヘッド（図
２参照）１４が前端を覆うように設けられている。この
バルクヘッド１４には、円形の開口部１５が四ヶ所に形
成されている。これら各開口部１５はそれぞれ後述する
内筒１７の外径と同等の径を有しており、バルクヘッド
１４の芯を中心として正方形状に整列配置されている。
【００１８】各開口部１５の後方には、筒状に形成され
た内周壁１６が形成されており、その内部に、シールド
掘進機構１２がそれぞれ掘進方向に摺動自在に挿入され
ている。
た内周壁１６が形成されており、その内部に、シールド
掘進機構１２がそれぞれ掘進方向に摺動自在に挿入され
ている。
【００１９】シールド掘進機構１２は、その外殻を構成
する円筒形の内筒１７を有しており、その内筒１７の内
部には、外筒３に対してシールド掘進機構１２を掘進方
向に出没させるための内筒用推進ジャッキ１８が掘進方
向に沿って設けられている。この内筒用推進ジャッキ１
８は、その前端が内筒１７に設けられたブラケット１９
に固定され、後端が、外筒３の固定側であるリング体４
に固定されている。すなわち、内筒用推進ジャッキ１８
を伸長することによって、内筒１７が外筒３の前端から
突出するようになっている。
する円筒形の内筒１７を有しており、その内筒１７の内
部には、外筒３に対してシールド掘進機構１２を掘進方
向に出没させるための内筒用推進ジャッキ１８が掘進方
向に沿って設けられている。この内筒用推進ジャッキ１
８は、その前端が内筒１７に設けられたブラケット１９
に固定され、後端が、外筒３の固定側であるリング体４
に固定されている。すなわち、内筒用推進ジャッキ１８
を伸長することによって、内筒１７が外筒３の前端から
突出するようになっている。
【００２０】内筒１７の前端には、掘削面と内筒１７の
内部とを区画するための円形のバルクヘッド２１が設け
られており、その前方には複数のカッタビット２２が複
数設けられたカッタフレーム１１が設けられている。
内部とを区画するための円形のバルクヘッド２１が設け
られており、その前方には複数のカッタビット２２が複
数設けられたカッタフレーム１１が設けられている。
【００２１】図２に示すように、カッタフレーム１１
は、その外形が、シールド掘進機１全体としての掘削面
を上下左右に四分割するように、開き角が直角である扇
状に形成されており、四つのカッタフレーム１１を合わ
せて円形となるようになっている。また、カッタフレー
ム１１は、扇状の掘削面と相似形をなし、掘削面より小
さく形成されていると共に、その内側は格子状に組まれ
てカッタビット２２が適宜間隔で配列されるようになっ
ている。一つのカッタフレーム１１に対して、一つのシ
ールド掘進機構１２がそれぞれ設けられている。
は、その外形が、シールド掘進機１全体としての掘削面
を上下左右に四分割するように、開き角が直角である扇
状に形成されており、四つのカッタフレーム１１を合わ
せて円形となるようになっている。また、カッタフレー
ム１１は、扇状の掘削面と相似形をなし、掘削面より小
さく形成されていると共に、その内側は格子状に組まれ
てカッタビット２２が適宜間隔で配列されるようになっ
ている。一つのカッタフレーム１１に対して、一つのシ
ールド掘進機構１２がそれぞれ設けられている。
【００２２】カッタフレーム１１は、カッタ駆動軸２３
に設けられた回転子２４を介して偏芯された偏芯カッタ
軸２５によって軸支されている。カッタ駆動軸２３は、
一つのカッタフレーム１１に対して三ヶ所に形成されて
おり、略正三角形に整列配置されている。すなわち、カ
ッタフレーム１１は、三点支持されていることとなる。
また、カッタ駆動軸２３は、バルクヘッド２１を貫通し
て軸支されており、内筒１７の内側にはカッタ駆動軸２
３を回転させるカッタ駆動モータ２６が設けられてい
る。なお、カッタフレーム１１の支持点は、三点に限ら
れるものではなく、例えば四点支持であってもよい。
に設けられた回転子２４を介して偏芯された偏芯カッタ
軸２５によって軸支されている。カッタ駆動軸２３は、
一つのカッタフレーム１１に対して三ヶ所に形成されて
おり、略正三角形に整列配置されている。すなわち、カ
ッタフレーム１１は、三点支持されていることとなる。
また、カッタ駆動軸２３は、バルクヘッド２１を貫通し
て軸支されており、内筒１７の内側にはカッタ駆動軸２
３を回転させるカッタ駆動モータ２６が設けられてい
る。なお、カッタフレーム１１の支持点は、三点に限ら
れるものではなく、例えば四点支持であってもよい。
【００２３】バルクヘッド２１の下部には、開口部２７
が形成されており、この開口部２７には、掘削した土砂
を後方に排出するためのスクリュコンベア２８の先端部
が固定されている。スクリュコンベア２８は、後方斜め
上に延出しており、その土砂排出口２９の下方には、土
砂を、後方に設けられた排出コンベア（図示せず）に圧
送するための圧送ポンプ３１が設けられている。圧送ポ
ンプ３１から排出コンベアまでは弾性チューブ（図示せ
ず）を介して土砂が送られる。
が形成されており、この開口部２７には、掘削した土砂
を後方に排出するためのスクリュコンベア２８の先端部
が固定されている。スクリュコンベア２８は、後方斜め
上に延出しており、その土砂排出口２９の下方には、土
砂を、後方に設けられた排出コンベア（図示せず）に圧
送するための圧送ポンプ３１が設けられている。圧送ポ
ンプ３１から排出コンベアまでは弾性チューブ（図示せ
ず）を介して土砂が送られる。
【００２４】なお、図１中３２は、カッタフレーム１１
の薬液注入口へ薬液を送る薬注管等が収容されるガイド
パイプ、３３は、土砂を掘削された土砂を練り混ぜる練
り混ぜ翼である。
の薬液注入口へ薬液を送る薬注管等が収容されるガイド
パイプ、３３は、土砂を掘削された土砂を練り混ぜる練
り混ぜ翼である。
【００２５】図３に示すように、内筒１７の外周面に
は、内筒１７を外筒３の内周壁１６に対して摺動させる
ための軸受メタル３５が、内筒１７を覆うように円筒状
に設けられている。
は、内筒１７を外筒３の内周壁１６に対して摺動させる
ための軸受メタル３５が、内筒１７を覆うように円筒状
に設けられている。
【００２６】内周壁１６の先端には、土砂内に突出した
軸受メタル３５に付着した土砂を掻き落とすためのスク
レーパ３６が、軸受メタル３５を囲繞して設けられてい
る。スクレーパ３６は鋼板ばねにて構成されており、一
端が内周壁１６の先端に固定され、他端が軸受メタル３
５に押し当てられている。
軸受メタル３５に付着した土砂を掻き落とすためのスク
レーパ３６が、軸受メタル３５を囲繞して設けられてい
る。スクレーパ３６は鋼板ばねにて構成されており、一
端が内周壁１６の先端に固定され、他端が軸受メタル３
５に押し当てられている。
【００２７】内筒１７の後端と中間部には、土砂及び水
分が内筒１７内に浸入するのを防ぐためのリング状のス
ライドシール３７が内筒１７を囲繞して設けられてい
る。
分が内筒１７内に浸入するのを防ぐためのリング状のス
ライドシール３７が内筒１７を囲繞して設けられてい
る。
【００２８】外筒３の先端には、内筒１７の先端部から
延出して、外筒３の先端の後方近傍を覆うように、スラ
イドフード３８が設けられている。このスライドフード
３８は、内筒１７の先端部から断面方向に延びて外筒３
の延長線上まで広がる正面部３９と、この正面部３９に
直交して、外筒３の先端の後方近傍まで覆うように延び
る側面部４０とで構成されている。このスライドフード
３８は、内筒１７の出没と共に移動して、外筒３に対し
て摺動する。
延出して、外筒３の先端の後方近傍を覆うように、スラ
イドフード３８が設けられている。このスライドフード
３８は、内筒１７の先端部から断面方向に延びて外筒３
の延長線上まで広がる正面部３９と、この正面部３９に
直交して、外筒３の先端の後方近傍まで覆うように延び
る側面部４０とで構成されている。このスライドフード
３８は、内筒１７の出没と共に移動して、外筒３に対し
て摺動する。
【００２９】次に、上記構成によるシールド掘進機１の
掘削工程を図４乃至図７に沿って説明する。
掘削工程を図４乃至図７に沿って説明する。
【００３０】まず、図４に示すように、シールドジャッ
キ９及び内筒用推進ジャッキ１８が縮退して全てのシー
ルド掘進機構１２が外筒３内に内蔵された状態を第一工
程とする。
キ９及び内筒用推進ジャッキ１８が縮退して全てのシー
ルド掘進機構１２が外筒３内に内蔵された状態を第一工
程とする。
【００３１】次に、第二工程として、図５に示すよう
に、上部のシールド掘進機構１２の内、一方（例えば右
上）を駆動させ、カッタフレーム１１を偏芯回転させつ
つ、内筒用推進ジャッキ１８を伸長させて土砂を掘削す
る。これによって、全体の掘削面の１／４の面積に相当
する断面扇状の掘削孔が形成される。このとき、外筒３
は固定されたままで、一つのシールド掘進機構１２のみ
が前進する。
に、上部のシールド掘進機構１２の内、一方（例えば右
上）を駆動させ、カッタフレーム１１を偏芯回転させつ
つ、内筒用推進ジャッキ１８を伸長させて土砂を掘削す
る。これによって、全体の掘削面の１／４の面積に相当
する断面扇状の掘削孔が形成される。このとき、外筒３
は固定されたままで、一つのシールド掘進機構１２のみ
が前進する。
【００３２】そして、セグメント５の１リング分の掘削
が終了した所で停止させ、次に、駆動していない側の上
部（左上）のシールド掘進機構１２を駆動させる。そし
て、同じくセグメント５の１リング分の掘削が終了した
所で停止させる。これによって、上述の断面扇状の掘削
孔の隣に、断面扇状の掘削孔が新たに形成される。
が終了した所で停止させ、次に、駆動していない側の上
部（左上）のシールド掘進機構１２を駆動させる。そし
て、同じくセグメント５の１リング分の掘削が終了した
所で停止させる。これによって、上述の断面扇状の掘削
孔の隣に、断面扇状の掘削孔が新たに形成される。
【００３３】その後、第三工程として、図６に示すよう
に、下部のシールド掘進機構１２の内、一方（右下）を
セグメント５の１リング分の掘削が終了するまで駆動さ
せて、上述の半円状の掘削孔の下部に、断面扇状の掘削
孔が新たに形成される。
に、下部のシールド掘進機構１２の内、一方（右下）を
セグメント５の１リング分の掘削が終了するまで駆動さ
せて、上述の半円状の掘削孔の下部に、断面扇状の掘削
孔が新たに形成される。
【００３４】そして、駆動していない側の上部（左下）
のシールド掘進機構１２を駆動させて、同じくセグメン
ト５の１リング分の掘削が終了した所で停止させる。こ
れによって、上述の掘削孔の隣に、断面扇状の掘削孔が
新たに形成され、全体として大断面の円形の掘削孔が形
成される。
のシールド掘進機構１２を駆動させて、同じくセグメン
ト５の１リング分の掘削が終了した所で停止させる。こ
れによって、上述の掘削孔の隣に、断面扇状の掘削孔が
新たに形成され、全体として大断面の円形の掘削孔が形
成される。
【００３５】このとき、互いの掘削孔間にはカッタフレ
ーム２２が届かない部分が若干発生するが、後工程で掘
削する際の振動によって崩れるので問題ない。
ーム２２が届かない部分が若干発生するが、後工程で掘
削する際の振動によって崩れるので問題ない。
【００３６】最後に、第四工程として、四つのシールド
掘進機構１２を停止させた状態のままで、外筒３に設け
られたシールドジャッキ９を伸長させて、外筒３をセグ
メント５の１リング分前進させる。このとき、各内筒用
推進ジャッキ１８を、シールドジャッキ９の伸長速度と
同期して縮退させる。これによって、各シールド掘進機
構１２は固定された状態のままで、後方の外筒３が移動
することとなる。
掘進機構１２を停止させた状態のままで、外筒３に設け
られたシールドジャッキ９を伸長させて、外筒３をセグ
メント５の１リング分前進させる。このとき、各内筒用
推進ジャッキ１８を、シールドジャッキ９の伸長速度と
同期して縮退させる。これによって、各シールド掘進機
構１２は固定された状態のままで、後方の外筒３が移動
することとなる。
【００３７】シールドジャッキ９及び各内筒用推進ジャ
ッキ１８の伸縮が終了した後、シールドジャッキ９を前
方に縮退させて、エレクタ６によってセグメント５を１
リング分組み立てて、上記第一工程の状態に戻ることと
なる。これらの工程を順次繰り返すことによって掘削が
進んでいく。
ッキ１８の伸縮が終了した後、シールドジャッキ９を前
方に縮退させて、エレクタ６によってセグメント５を１
リング分組み立てて、上記第一工程の状態に戻ることと
なる。これらの工程を順次繰り返すことによって掘削が
進んでいく。
【００３８】このように、カッタフレーム１１を、全体
の掘削面の１／４の大きさに形成して、それぞれ別工程
で掘削するようにしたので、一度に掘削される掘削面は
小さくなる。従って、その緩み範囲Ｌ1 は、図８に示す
ように、全体として同径のトンネルを掘削する従来のシ
ールド掘進機による緩み範囲Ｌ0 と比較して、小さくな
る。これに伴って、外筒３の頂部からの緩み範囲の高さ
ｈ1 も小さくなり、トンネル全体の深度を従来よりも浅
く設定することができる。
の掘削面の１／４の大きさに形成して、それぞれ別工程
で掘削するようにしたので、一度に掘削される掘削面は
小さくなる。従って、その緩み範囲Ｌ1 は、図８に示す
ように、全体として同径のトンネルを掘削する従来のシ
ールド掘進機による緩み範囲Ｌ0 と比較して、小さくな
る。これに伴って、外筒３の頂部からの緩み範囲の高さ
ｈ1 も小さくなり、トンネル全体の深度を従来よりも浅
く設定することができる。
【００３９】また、緩み範囲Ｌ1 が小さくなったことに
よって、他の構造物等への影響範囲を小さくなり、トン
ネル経路の設計自由度が増すこととなる。
よって、他の構造物等への影響範囲を小さくなり、トン
ネル経路の設計自由度が増すこととなる。
【００４０】また、カッタフレーム１１を偏芯回転させ
るようにしたことによって、扇状に形成されたカッタフ
レーム１１と相似形の掘削面を掘削することができる。
これによって、全体では大断面の円形となるカッタフレ
ーム１１を適宜分割してその掘削面を小さくすることが
可能となった。
るようにしたことによって、扇状に形成されたカッタフ
レーム１１と相似形の掘削面を掘削することができる。
これによって、全体では大断面の円形となるカッタフレ
ーム１１を適宜分割してその掘削面を小さくすることが
可能となった。
【００４１】ところで、上記実施の形態の掘削工程にお
いては、上部のシールド掘進機構１２から掘削を開始す
るようになっているが、下部のシールド掘進機構１２か
ら開始するようにしてもよい。但し、掘削面の安定度が
大きいという点で、上部のシールド掘進機構１２から掘
削を開始する方が優れている。
いては、上部のシールド掘進機構１２から掘削を開始す
るようになっているが、下部のシールド掘進機構１２か
ら開始するようにしてもよい。但し、掘削面の安定度が
大きいという点で、上部のシールド掘進機構１２から掘
削を開始する方が優れている。
【００４２】次に、本発明に係るシールド掘進機の他の
実施の形態を説明する。
実施の形態を説明する。
【００４３】図９に示すように、他の実施の形態におけ
るシールド掘進機１は、各カッタフレーム４１が掘削面
を不等分に分割するように形成され、且つ掘削によって
発生する土砂の緩み範囲を小さくする側のカッタフレー
ム４１が他方側のカッタフレーム４１よりも小さくなる
ように形成されたことに特徴を有する。
るシールド掘進機１は、各カッタフレーム４１が掘削面
を不等分に分割するように形成され、且つ掘削によって
発生する土砂の緩み範囲を小さくする側のカッタフレー
ム４１が他方側のカッタフレーム４１よりも小さくなる
ように形成されたことに特徴を有する。
【００４４】具体的には、シールド掘進機１の前部のカ
ッタフレーム４１が上下にカマボコ状に二分割されてい
る。その分割線は、掘削面の中心よりも上部に位置して
おり、上側（緩み範囲を小さくする側）のカッタフレー
ム４１が、下側（他方側）のカッタフレーム４１よりも
小さくなるように形成されている。
ッタフレーム４１が上下にカマボコ状に二分割されてい
る。その分割線は、掘削面の中心よりも上部に位置して
おり、上側（緩み範囲を小さくする側）のカッタフレー
ム４１が、下側（他方側）のカッタフレーム４１よりも
小さくなるように形成されている。
【００４５】上側のカッタフレーム４１は、シールド掘
進機１の先端面の上部で横並びに小さく形成された開口
部４３内にそれぞれ設けられたシールド掘進機構４４の
回転子２４を介して軸支されている。
進機１の先端面の上部で横並びに小さく形成された開口
部４３内にそれぞれ設けられたシールド掘進機構４４の
回転子２４を介して軸支されている。
【００４６】下側のカッタフレーム４１は、シールド掘
進機１の先端面の下部で横並びに大きく形成された開口
部４５内にそれぞれ設けられたシールド掘進機構４６の
回転子２４を介して軸支されている。
進機１の先端面の下部で横並びに大きく形成された開口
部４５内にそれぞれ設けられたシールド掘進機構４６の
回転子２４を介して軸支されている。
【００４７】上側のカッタフレーム４１の高さと、下側
のカッタフレーム４１の高さとの比率は、図１０に示す
ように、上側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ2 の天
端が下側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ3 の天端と
同等の高さになるように設定されている。
のカッタフレーム４１の高さとの比率は、図１０に示す
ように、上側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ2 の天
端が下側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ3 の天端と
同等の高さになるように設定されている。
【００４８】すなわち、下側のカッタフレーム４１の緩
み範囲Ｌ3 のそのカッタフレーム４１の天端からの高さ
ｈ3 が、上側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ2 の外
筒３の頂部からの高さｈ2 と、外筒３の頂部と下側のカ
ッタフレーム４１の天端とのレベル差ｈ4 との和となっ
ている。
み範囲Ｌ3 のそのカッタフレーム４１の天端からの高さ
ｈ3 が、上側のカッタフレーム４１の緩み範囲Ｌ2 の外
筒３の頂部からの高さｈ2 と、外筒３の頂部と下側のカ
ッタフレーム４１の天端とのレベル差ｈ4 との和となっ
ている。
【００４９】上側のカッタフレーム４１の下端位置を上
げてその高さを低くすると緩み範囲Ｌ2 は小さくなる
が、それに伴って下側のカッタフレーム４１の上端位置
が上がりその高さが高くなり緩み範囲Ｌ3 は大きくな
る。そのため、各緩み範囲Ｌ2 ，Ｌ3 の天端が同等にな
る高さが、上側のカッタフレーム４１と下側のカッタフ
レーム４１の全体としての緩み範囲の最低高さとなり、
そのときの各カッタフレーム４１の大きさ（高さ）が最
適となる。
げてその高さを低くすると緩み範囲Ｌ2 は小さくなる
が、それに伴って下側のカッタフレーム４１の上端位置
が上がりその高さが高くなり緩み範囲Ｌ3 は大きくな
る。そのため、各緩み範囲Ｌ2 ，Ｌ3 の天端が同等にな
る高さが、上側のカッタフレーム４１と下側のカッタフ
レーム４１の全体としての緩み範囲の最低高さとなり、
そのときの各カッタフレーム４１の大きさ（高さ）が最
適となる。
【００５０】なお、本発明は、上記実施の形態に限られ
るものではない。例えば、図１１に示すように扇状の三
分割でもよく、図１２に示すように扇状の五分割でもよ
い。また、さらに多数に分割してあってもよい。なお、
各カッタフレーム１１の形状は、全体として掘削するト
ンネルの断面形状になれば、扇状に限られるものではな
い。
るものではない。例えば、図１１に示すように扇状の三
分割でもよく、図１２に示すように扇状の五分割でもよ
い。また、さらに多数に分割してあってもよい。なお、
各カッタフレーム１１の形状は、全体として掘削するト
ンネルの断面形状になれば、扇状に限られるものではな
い。
【００５１】また、三分割、四分割或いはそれ以上に分
割されたカッタフレームを、等分割ではなく、それぞれ
大きさを変えて形成してもよい。
割されたカッタフレームを、等分割ではなく、それぞれ
大きさを変えて形成してもよい。
【００５２】なお、図１１及び図１２に示される符号
は、図２の符号と同様のものを示すので説明を省略す
る。
は、図２の符号と同様のものを示すので説明を省略す
る。
【００５３】図１２に示すように、分割数を多くすれば
各カッタフレーム１１が小さくなり緩み範囲を小さくす
ることができるという利点が得られる。これに対して図
１１に示すように、分割数を少なくすれば、分割数を多
くしたものと比較して、部品点数が少なくなり、製造コ
ストの低減を図れるという利点が得られる。
各カッタフレーム１１が小さくなり緩み範囲を小さくす
ることができるという利点が得られる。これに対して図
１１に示すように、分割数を少なくすれば、分割数を多
くしたものと比較して、部品点数が少なくなり、製造コ
ストの低減を図れるという利点が得られる。
【００５４】そのため、実際に掘削されるトンネルの大
きさや経路の土砂の性質等の状況によって、緩み範囲と
製造コストとのバランスを考えて、分割数が決定される
こととなる。
きさや経路の土砂の性質等の状況によって、緩み範囲と
製造コストとのバランスを考えて、分割数が決定される
こととなる。
【００５５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、掘削され
るトンネルの外径を変えることなく、緩み範囲を小さく
することができるという優れた効果を発揮する。
るトンネルの外径を変えることなく、緩み範囲を小さく
することができるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示
した断面図である。
した断面図である。
【図２】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示
した正面図である。
した正面図である。
【図３】シールドフレームとシールド掘進機構との摺動
部を示した拡大断面図である。
部を示した拡大断面図である。
【図４】第一の掘削工程を示した断面図である。
【図５】第二の掘削工程を示した断面図である。
【図６】第三の掘削工程を示した断面図である。
【図７】第四の掘削工程を示した断面図である。
【図８】緩み範囲を示した概略断面図である。
【図９】本発明に係るシールド掘進機の他の実施の形態
を示した正面図である。
を示した正面図である。
【図１０】図９のシールド掘進機の緩み範囲を示した概
略断面図である。
略断面図である。
【図１１】本発明に係るシールド掘進機の他の実施の形
態を示した正面図である。
態を示した正面図である。
【図１２】本発明に係るシールド掘進機の他の実施の形
態を示した正面図である。
態を示した正面図である。
【図１３】従来のシールド掘進機を示した正面図であ
る。
る。
１ シールド掘進機 ３ 外筒（シールドフレーム） １１ カッタフレーム １２ シールド掘進機構
フロントページの続き (72)発明者 長嶋 康 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 大坂 衛 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 中村 昌宏 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 上原 俊明 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 吉田 譲 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 AD05 AD19 AD20 BA03 BB02 CA01 CA04 DA03 DA17 FA02
Claims (2)
- 【請求項１】 シールドフレームの前部に複数のカッタ
フレームを設け、これら各カッタフレームを偏芯回転さ
せて掘進するシールド掘進機構を上記シールドフレーム
内にそれぞれ独立して設けたことを特徴とするシールド
掘進機。 - 【請求項２】 上記各カッタフレームが掘削面を不等分
に分割するように形成され、且つ掘削によって発生する
土砂の緩み範囲を小さくする側のカッタフレームが他方
側のカッタフレームよりも小さくなるように形成された
請求項１記載のシールド掘進機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03398799A JP4166892B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | トンネル掘削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03398799A JP4166892B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | トンネル掘削方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000230391A true JP2000230391A (ja) | 2000-08-22 |
| JP4166892B2 JP4166892B2 (ja) | 2008-10-15 |
Family
ID=12401843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03398799A Expired - Fee Related JP4166892B2 (ja) | 1999-02-12 | 1999-02-12 | トンネル掘削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4166892B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112012006081B4 (de) | 2012-03-23 | 2021-07-08 | China Railway Engineering Equipment Group Co., Ltd | Erddruckschildmaschine ohne Meisselscheibe |
-
1999
- 1999-02-12 JP JP03398799A patent/JP4166892B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE112012006081B4 (de) | 2012-03-23 | 2021-07-08 | China Railway Engineering Equipment Group Co., Ltd | Erddruckschildmaschine ohne Meisselscheibe |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4166892B2 (ja) | 2008-10-15 |
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