JP2001115775A - セミシールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 推進工法においてトンネル施工の終点でセミ
シールド装置と推進管との切り離しを容易にすること。 【解決手段】 前方での土砂の掘削と同時に後方より推
進管を推進ジャッキによって順次押し込むことによりト
ンネルを形成する推進工法に使用されすセミシールド装
置を、前方の土砂を掘削するシールド部１と、シールド
部１の後方に屈曲自在に連結されるとともに後方の前記
推進管の前端に外嵌するアダプタ部２と、シールド部１
に一端が固定されるとともにアダプタ部２に他端が固定
される伸縮自在な複数の修正ジャッキ３と、アダプタ部
２に一端が固定されるとともに前記推進管に他端が当接
する伸縮自在な補助ジャッキ４とによって構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は推進工法に使用され
るセミシールド装置に関し、特に推進工法における施工
性や形成されるトンネルの品質をより向上させるのに好
適なセミシールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】比較的断面積の小さなトンネルの形成で
は、前方での土砂の掘削と同時に後方より推進管を推進
ジャッキによって順次押し込むことによりトンネルを形
成する推進工法が従来より用いられている。この推進工
法では、以下に示すセミシールド装置を使用することが
知られている。

【０００３】前記セミシールド装置は、前方の土砂を掘
削するシールド部と、このシールド部の後方に屈曲自在
に連結されるとともに後方の推進管の前端に外嵌するア
ダプタ部と、前記シールド部の内面に一端が固定される
とともに前記アダプタ部の内面に他端が固定される伸縮
自在な複数の修正ジャッキとを備えている。

【０００４】このセミシールド装置は、シールド部での
土砂の掘削と、アダプタ部に当接する推進管の推進とに
よって地中を掘進するにあたり、それぞれの修正ジャッ
キのストロークを調整することによって予定掘進方向へ
シールド部を向け、地中を掘進してトンネルを形成しよ
うとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが近年の推進工
法におけるトンネルの形成では、長距離の施工や急な曲
線施工が要求される傾向にあり、前述した従来のセミシ
ールド装置ではこれらの要求への対応が困難な場合があ
る。

【０００６】前記セミシールド装置は、掘進時における
推進管とのずれが生じないように、前記アダプタ部の後
端に推進管の前端が内嵌するように構成されている。従
って長距離の施工では、推進距離の増加に伴い推進ジャ
ッキによる推進管の押し込み力（押圧力）が増加し、ア
ダプタ部が推進管によって強く押圧され、推進管の前端
がアダプタ部の後端に強固にはまり込んでしまう場合が
ある。このような場合ではトンネル施工の終点である立
坑において、アダプタ部と推進管との当接部分をバー
ル、油圧ジャッキ、ハンマー、くさび等の工具を用いて
こじ開け、セミシールド装置と推進管とを人力によって
切り離す作業が行われるが、この作業では大変な労力が
必要とされる。

【０００７】また、他の切り離し作業としては、トンネ
ル施工の終点である立坑において、図６に示されるよう
に、クレーンでセミシールド装置を上下に揺さぶること
により、セミシールド装置と推進管とを切り離す作業が
行われるが、この作業ではセミシールド装置や推進管を
破損するおそれがある。

【０００８】一方、急な曲線施工では、修正ジャッキの
ストロークの調整だけではセミシールド装置が十分に曲
がりきれない場合があり、このような場合には、セミシ
ールド装置と推進管との当接部分に人の手によってくさ
びを打ち込み続ける作業が行われるが、この作業は大変
な労力が必要とされるとともにトンネル施工の精度を下
げてしまうおそれがあり、かつ作業員が入って作業を行
える大きさのトンネルに限られる。

【０００９】本発明は前述した問題点に鑑みなされたも
ので、トンネル施工の終点においてセミシールド装置と
推進管との切り離しを容易にすることを第１の技術的課
題とする。また本発明は、急な曲線施工の施工性をより
向上させることを第２の技術的課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はセミシールド装
置であり、前方での土砂の掘削と同時に後方より推進管
を推進ジャッキによって順次押し込むことによりトンネ
ルを形成する推進工法に使用されるセミシールド装置に
おいて、少なくとも前記第１の技術的課題を解決するた
めの手段として、以下に示す構成とされている。

【００１１】すなわち本発明のセミシールド装置は、前
方の土砂を掘削するシールド部と、シールド部の後方に
屈曲自在に連結されるとともに後方の推進管の前端に外
嵌するアダプタ部と、前記シールド部に一端が固定され
るとともに前記アダプタ部に他端が固定される伸縮自在
な複数の修正ジャッキとを備えるセミシールド装置にお
いて、前記アダプタ部に一端が固定されるとともに前記
推進管に他端が当接する伸縮自在な補助ジャッキを備え
ることを特徴とする。

【００１２】前記構成によれば、補助ジャッキのストロ
ークの分だけ補助ジャッキがセミシールド装置を前記推
進管から進出させることから、推進管の前端がセミシー
ルド装置の後端にはまり込んでも、トンネル施工の終点
において補助ジャッキを伸長させることにより、セミシ
ールド装置が推進管から容易に切り離される。

【００１３】また本発明のセミシールド装置は、前記第
２の技術的課題を解決するための手段として、前記補助
ジャッキを前記アダプタ部の内面に沿って複数備える構
成とされている。

【００１４】前記構成によれば、曲線施工において伸長
する修正ジャッキに対応する補助ジャッキを伸長させる
ことによって、セミシールド装置の曲進度合を決めるジ
ャッキのストローク差を大きくすることができるため、
前述した従来のセミシールド装置に比べてより急に曲が
ることが可能になる。

【００１５】前記シールド部は、外部土圧に耐えて前面
の切羽部分で掘削を行うものであれば良い。シールド部
の形状は形成されるトンネルの断面形状によって決定す
れば良いが、シールド部が円筒形状の円形シールドであ
ると、他形状のシールド部に比べて外部土圧に耐えうる
構造の強固さ、施工の安定性等が高く好適である。

【００１６】シールド部の掘削方式や施工方式は、掘削
する土砂の性状等によって最もその土砂を掘削するのに
適した方式に決定すれば良い。例えばシールド部の掘削
方式としては、作業員によって掘削が行われる手掘り式
や、カッティングエッジによって掘削が行われる機械式
であっても良い。またシールド部の施工方式としては、
例えば予定進路の土質条件が良好な場合は一般に使用さ
れる開放式であっても良く、湧水がある場合等、予定進
路の土質が悪い場合はシールド部前面を密閉する密閉式
であっても良い。

【００１７】前記アダプタ部は、前記推進管の前端に当
接して前記推進ジャッキによる押圧力に耐えるとともに
外部土圧に耐える強度を有していれば良く、アダプタ部
の形状も円筒形状であると、シールド部と同様に外部土
圧に耐えうる構造の強固さ、及び施工の安定性等が高く
好適である。

【００１８】前記修正ジャッキは、シールド部とアダプ
タ部のそれぞれに固定端を有し、ストロークの差によっ
てシールド部とアダプタ部を屈曲させるものであれば良
い。修正ジャッキの配置や配置数は、施工に要求される
精度、修正ジャッキの出力やストローク等によって決定
すると良い。修正ジャッキの配置は、例えばシールド部
及びアダプタ部が円筒形状である場合では、シールド部
及びアダプタ部の内周に沿って均等に配置されていても
良く、また偏って配置されていても良い。修正ジャッキ
としては、例えば液圧ジャッキや電動ジャッキ等を例示
することができる。

【００１９】また、修正ジャッキは、例えば予定進路や
予定進路の土質条件、あるいはセミシールド装置の機械
特性等の諸条件が入力され、蓄積された過去のデータや
前記諸条件から得られる演算結果等によって最適な修正
ジャッキの伸縮を決定して修正ジャッキを伸縮させる制
御手段によって制御される構成としても良い。

【００２０】前記補助ジャッキは、伸長することによっ
て前記推進管の前端からセミシールド装置をさらに進出
させることができれば良いが、縮小時に推進管の前端に
補助ジャッキの前記他端が当接すると、補助ジャッキに
よるセミシールド装置の進出距離を大きくすることがで
き好ましい。補助ジャッキとしては、修正ジャッキと同
じく液圧ジャッキや電動ジャッキ等を例示することがで
きる。

【００２１】補助ジャッキは一体であっても前記第１の
技術的課題を解決することができるが、修正ジャッキと
同様に施工に要求される精度、補助ジャッキのストロー
クや出力等を考慮して複数を適所に配置することが好ま
しい。また前述した制御手段を利用することで、修正ジ
ャッキと連動するように補助ジャッキを制御しても良
い。

【００２２】本発明のセミシールド装置は、前記シール
ド部が掘削した土砂を後方へ搬送する搬送手段を備えて
いるとさらに良い。搬送手段としては、例えば前記開放
式のシール部ではスクリューコンベアや搬送ベルト等
を、前記密閉式のシール部ではスクリューコンベアや搬
送ベルト、泥水循環システム等を例示することができ
る。

【００２３】前記推進管は、外部土圧及び前記推進ジャ
ッキによる押圧に耐えうる強度を有するものであれば良
い。推進管としては、例えばコンクリート管や鋼管等、
適当な長さの既成管が使用される。

【００２４】前記推進ジャッキは、セミシールド装置及
び推進管を少なくとも予定施工距離推進させる出力を有
するものであれば良い。推進ジャッキとしては、例えば
液圧ジャッキや電動ジャッキ等を例示することができ
る。また前述した制御手段を利用することで、修正ジャ
ッキや補助ジャッキと連動するように推進ジャッキを制
御しても良い。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明のセミシールド装置
における一実施の形態を添付した図面に基づいて説明す
る。まず本実施の形態におけるセミシールド装置の構成
を図１及び図２に基づき説明する。

【００２６】本実施の形態におけるセミシールド装置
は、前方での土砂の掘削と同時に後方より推進管を推進
ジャッキによって順次押し込むことによりトンネルを形
成する推進工法に使用されるセミシールド装置であり、
図１に示されるように、前方の土砂を掘削するシールド
部１と、シールド部１の後方に屈曲自在に連結されると
ともに後方の前記推進管の前端に外嵌するアダプタ部２
と、シールド部１に一端が固定されるとともにアダプタ
部２に他端が固定される伸縮自在な複数の修正ジャッキ
３と、アダプタ部２に一端が固定されるとともに前記推
進管に他端が当接する伸縮自在な補助ジャッキ４とを備
えている。

【００２７】シールド部１は円筒形状に形成された密閉
式のシールド部である。シールド部１は、前方の土砂を
掘削するカッティングエッジ（図示せず）を備えた円形
の回転板であるカッターヘッド１ａと、カッターヘッド
１ａによって掘削された土砂が蓄えられるカッターチャ
ンバ１ｂと、アダプタ部２内に排出口１ｄを有しカッタ
ーチャンバ１ｂに蓄えられた土砂を搬送するスクリュー
コンベア１ｃとを備えている。シールド部１は、カッタ
ーチャンバ１ｂに土砂を蓄え、この土砂の蓄積によって
生じる圧力によってカッターヘッド１ａを支えて切羽面
を安定させようとする土圧式のシールド部とされてい
る。

【００２８】アダプタ部２は円筒形状に形成されてお
り、アダプタ部２の後端には、推進管の前端が当接する
段部と、この段部から推進管を外嵌するように後方へ延
出するスカート部とが形成されている。アダプタ部２内
にはスクリューコンベア１ｃの排出口１ｄが開口してお
り、この排出口１ｄから排出される掘削土砂をさらに後
方へ搬送する搬送ベルト等の搬送手段（図示せず）が配
置される。

【００２９】修正ジャッキ３は、伸縮自在な油圧ジャッ
キの一端をシールド部１の内周面に固定し、他端をアダ
プタ部２の内周面に固定することで構成され、４体の修
正ジャッキ３がシールド部１及びアダプタ部２の内周面
に沿って均等に配置されている。

【００３０】補助ジャッキ４は、伸縮自在な油圧ジャッ
キの一端をアダプタ部２の内周面に固定することで構成
される。補助ジャッキ４は、図２に示されるように、ア
ダプタ部２の内周面に沿って４体が均等に配置されてい
る。なお本実施の形態では、補助ジャッキ４は修正ジャ
ッキ３のほぼ真後ろに配置されている。

【００３１】次に、前述したセミシールド装置の推進工
法における作動状態について図３〜図５に基づき説明す
る。まず曲線施工におけるセミシールド装置の作動状態
について説明する。

【００３２】曲線施工時におけるセミシールド装置は、
図３に示されるように、例えば左に曲がる場合では、図
３中の左側の修正ジャッキ３を伸長せず、図３中の右側
の修正ジャッキ３を伸長する。すると、前記右側の修正
ジャッキ３と前記左側の修正ジャッキ３とのストローク
の差によって、アダプタ部２に対してシールド部１が角
度にして図３中のθ₁左に回頭し、セミシールド装置が
推進管１０の軸方向に対してθ₁だけ左曲して掘進す
る。

【００３３】前述した修正ジャッキ３による屈曲だけで
は不十分な場合では、セミシールド装置は図４に示され
るように、前述した修正ジャッキ３の伸長に加えて、図
４中の左側の補助ジャッキ４を伸長せず、図４中の右側
の補助ジャッキ４を伸長する。すると、前記右側の補助
ジャッキ４と前記左側の補助ジャッキ４とのストローク
の差によって、推進管１０に対してアダプタ部２が角度
にしてθ₂だけ左に曲がる。シールド部１はアダプタ部
２に対してθ₁だけ左に回頭していることから、セミシ
ールド装置は推進管１０の軸方向に対してθ₁＋θ₂だけ
左曲して掘進する。

【００３４】次に、推進工法の終点におけるセミシール
ド装置の作動状態を説明する。推進工法の終点は、出発
点と同様に立坑となっている。終点の立坑にはレール１
１が敷かれており、終点に到達したセミシールド装置は
レール１１上に載置される。このとき４体の補助ジャッ
キ４が伸長すると、アダプタ部２と推進管１０とが切り
離される。

【００３５】以上の説明からわかるように、本実施の形
態におけるセミシールド装置は、前方の土砂を掘削する
シールド部１に連結されたアダプタ部２に、アダプタ部
２の後方の推進管に当接する伸縮自在な補助ジャッキ４
を備えたことから、推進工法の終点において補助ジャッ
キ４を伸長させることによって、セミシールド装置と推
進管とを容易に切り離すことができる。

【００３６】また本実施の形態におけるセミシールド装
置は、アダプタ部２の内周面に沿って均等に配置された
４体の補助ジャッキ４を備える構成としたことから、セ
ミシールド装置の屈曲時における修正ジャッキ３の伸長
に対応して補助ジャッキ４を伸長させることができ、修
正ジャッキ３によるセミシールド装置の屈曲よりも、ア
ダプタ部２が推進管１０の軸線に対して曲がる分だけセ
ミシールド装置をより曲進させることができ、急な曲線
施工における施工性をより向上させることができる。

【００３７】また本実施の形態におけるセミシールド装
置は、補助ジャッキ４を後部に備えることから、修正ジ
ャッキ３と補助ジャッキ４とを等距離だけ伸長させた場
合に、補助ジャッキ４の伸長によるシールド部１の回頭
の度合が、修正ジャッキ３によるシールド部１の回頭の
度合よりも大きい（θ₂＞θ₁）ので、急な曲線施工を実
施する上で有利である。

【００３８】また本実施の形態におけるセミシールド装
置は、前述した従来のセミシールド装置に補助ジャッキ
４を設けることによって構成できることから、製造コス
トを低く抑えることができる。また、修正ジャッキ３と
同じ油圧ジャッキによって補助ジャッキ４を構成する
と、さらに製造コストを低く抑えることができる。

【００３９】

【発明の効果】本発明のセミシールド装置は、修正ジャ
ッキの伸縮によって屈曲する連結式のセミシールド装置
において、セミシールド装置の後端に内嵌する推進管に
対してセミシールド装置を進出させる補助ジャッキを備
えることから、トンネル施工の終点においてセミシール
ド装置と推進管との切り離しを容易に行うことができ、
従来の長距離施工における切り離しのように、推進管や
セミシールド装置を破損するおそれがないので、推進工
法によるトンネルの施工性、作業性、品質等を向上させ
ることができる。

【００４０】また本発明のセミシールド装置は、補助ジ
ャッキを適所に複数配置することで、修正ジャッキによ
る屈曲に合わせて対応する補助ジャッキを伸長させるこ
とができるため、前述した従来のセミシールド装置に比
べて急曲線施工を行うことができ、急曲線施工における
トンネルの施工性や品質等を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態におけるセミシールド装
置を示す縦断面図である。

【図２】図１のセミシールド装置を後方からみた状態を
示す図である。

【図３】本実施の形態におけるセミシールド装置が修正
ジャッキ３によって屈曲した状態を示す図である。

【図４】本実施の形態におけるセミシールド装置が修正
ジャッキ３及び補助ジャッキ４によって屈曲した状態を
示す図である。

【図５】本実施の形態におけるセミシールド装置が補助
ジャッキ４の伸長によって推進管１０から切り離された
状態を示す図である。

【図６】従来のセミシールド装置の推進工法終点時にお
ける推進管１０との切り離し作業の一例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド部 １ａ カッターヘッド １ｂ カッターチャンバ １ｃ スクリューコンベア １ｄ 排出口 ２ アダプタ部 ３ 修正ジャッキ ４ 補助ジャッキ １０ 推進管 １１ レール １２ クレーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前方での土砂の掘削と同時に後方より推
   進管を推進ジャッキによって順次押し込むことによりト
   ンネルを形成する推進工法に使用され、 前方の土砂を掘削するシールド部と、 前記シールド部の後方に屈曲自在に連結されるとともに
   後方の前記推進管の前端に外嵌するアダプタ部と、 前記シールド部に一端が固定されるとともに前記アダプ
   タ部に他端が固定される伸縮自在な複数の修正ジャッキ
   と、を備えるセミシールド装置において、 前記アダプタ部に一端が固定されるとともに前記推進管
   に他端が当接する伸縮自在な補助ジャッキを備えること
   を特徴とするセミシールド装置。
2. 【請求項２】 前記補助ジャッキを前記アダプタ部の内
   面に沿って複数備えることを特徴とする請求項１記載の
   セミシールド装置。