JP2001193384A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲線施工時に、シールドスキンプレート内側
に近接し且つ環状に配列されて設置されたシールドジャ
ッキ装置による推進力を用いて正確な所定方向への掘進
を連続的に行うことができるシールド掘進機を提供する
こと。 【解決手段】 シールドジャッキ装置１の配列位置上に
配置された少なくとも１つの抵抗ジャッキ装置１３を備
え、この抵抗ジャッキ装置１３は、そのピストンロッド
１５ｂがセグメント１９端部に着脱可能に連結され、更
にピストンロッド１５ｂのセグメント１９端部から受け
る抵抗値が所定値以下になった時にこのピストンロッド
１５ｂを伸長動作させるように構成されていることを特
徴とする。

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に関
し、更に詳細にはシールド機本体がその掘進方向を変更
する際に用いられる方向変更手段を備えるシールド掘進
機に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は、外部から作用する荷
重に対し内部を保護する鋼殻部分とその保護下にあっ
て、全面の切羽部分で掘削を行い、後部で覆工しつつ掘
進できる機能を有する装置群からなり、一般には、シー
ルド機本体は切羽側からフード部、ガーダー部及びテー
ル部の３つの部分で構成されている。

【０００３】ガーダー部の先端側にはカッターヘッドが
設置され、ガーダー部内はカッターヘッド駆動装置、排
土装置、或いはシールドジャッキ装置等の機器を格納す
る空間又は推進操作を行う場所として利用される。テー
ル部ではテールシールを後端に配置して止水機能を持た
せると共にエレクターを備え、主として覆工作業を行う
空間として利用される。

【０００４】ガーダー部内に配置される複数のシールド
ジャッキ装置は、シールドスキンプレートの内側に近接
し且つ環状に配列されて設置され、しかもセグメントの
全周に均等荷重を与えるように基本的には等間隔で設置
されている。更に、各シールドジャッキ装置のピストン
ロッド先端には、ピン或いは球面継手などによってスプ
レッダーが取り付けられている。

【０００５】このスプレッダーは、セグメントの端面に
均等に推力を分布させるようにするもので、そのための
適性な形状及び構造で形成されている。従来のシールド
掘進機は、上述したように構成されており、当該シール
ド機本体の推進はすべてシールドジャッキ装置の推力に
よって行われる。シールドジャッキ装置の適正な使用
は、所定のルート上を正確に進むために最も重要なこと
であり、どのくらいの推力を、どの位置のシールドジャ
ッキ装置に作用させるかによって推進方向が決定され
る。

【０００６】すなわち、シールド機本体を直進させる場
合には、図５に示されるようにすべてのシールドジャッ
キ装置１に同じ油圧力を作用させて作動させる。これに
より、シールド機本体における周方向いずれの箇所の推
進量も同じになるため、シールド機本体は直進すること
になる。

【０００７】次に、シールド機本体の掘進方向を変更さ
せる場合には、所定のシールドジャッキ装置１にのみ油
圧力を掛け、それ以外のシールドジャッキ装置１は実質
的に不作動にしてシールド機本体の変更方向を制御す
る。すなわち、曲がる方向側に位置する１若しくはそれ
以上のシールドジャッキ装置１を不作動にし、他のシー
ルドジャッキ装置１を動作させる。

【０００８】しかし、シールド機本体の方向変更時に
は、曲がる方向側に位置する１若しくはそれ以上のシー
ルドジャッキ装置１については、図６に示されるように
このシールドジャッキ装置１のスプレッダー３がセグメ
ント２の端面から離れ、その結果シールド機本体の方向
が正確に制御できなくなる。

【０００９】そのため、従来では、不作動にしたシール
ドジャッキ装置１のスプレッダー３とセグメント２の端
面とをチェーンブロック等を用いて締結したり、或いは
このシールドジャッキ装置１が位置する部分でセグメン
ト２とシールド機本体とを部分的にジャッキなどを用い
て結合したりして相互の固定を図るようにして、シール
ド機本体の方向を正確に制御するようにしていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来方法のようにセグメント端面と、不作動のシール
ドジャッキ装置１のスプレッダー３又はシールド機本体
とを部分的にチェーンブロックやジャッキを用いて相互
の固定を図る方法では、シールド機本体が一定量進むご
とにそれらの相互固定を緩めて調整のし直しを行いなが
ら方向制御をしなければ所定の曲率の曲線施工ができ
ず、非常に作業が繁雑で時間が掛かるという問題があっ
た。

【００１１】また、セグメント端面とシールド機本体と
をジャッキ等を用いて部分的に固定する従来の方法で
は、シールド機本体が一定量進んだ時に調整し直しのた
めに相互固定を緩めると、シールド機本体の掘進方向が
変わってしまうことがあるという問題もあった。

【００１２】本発明の目的は、かかる従来の問題点を解
決するためになされたもので、曲線施工時に、シールド
スキンプレート内側に近接し且つ環状に配列されて設置
されたシールドジャッキ装置による推進力を用いて正確
な所定方向への掘進を連続的に行うことができるシール
ド掘進機を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明はシールド掘進機
であり、前述した技術的課題を解決するために以下のよ
うに構成されている。すなわち、本発明は、シールドス
キンプレート内側に近接し且つ環状に配列されて設置さ
れた複数のシールドジャッキ装置を備え、シールドジャ
ッキ装置のピストンロッド先端をセグメント端部に当接
させてピストンロッド伸長時の反力をピストンロッドが
受けるようにすることでシールド機本体の推進を図るシ
ールド掘進機において、シールドジャッキ装置の配列位
置上に配置されると共にピストンロッドがセグメント端
部に着脱可能に連結され、ピストンロッドに対するセグ
メント端部からの抵抗値が所定値以下になった時にピス
トンロッドが伸長動作する少なくとも１つの抵抗ジャッ
キ装置を備えて構成されていることを特徴とする。

【００１４】＜本発明における具体的構成＞本発明のシ
ールド掘進機は、前述した必須の構成要素からなるが、
その構成要素が具体的に以下のような場合であっても成
立する。その具体的構成要素とは、抵抗ジャッキ装置
が、シリンダーとその端部から伸縮可能なピストンロッ
ドとからなるジャッキ本体と、前記ピストンロッドが前
記シリンダーから伸長する際に前記シリンダー内の圧油
が圧油供給手段に戻る油圧回路に設けられ、この油圧回
路を開閉制御する開閉弁を備える調整バルブ装置とから
構成され、この調整バルブ装置の開閉弁の開閉力を調整
可能とすることで前記ピストンロッドの伸長動作開始点
である前記抵抗値の所定値を設定することを特徴とす
る。

【００１５】また、本発明のシールド掘進機では、抵抗
ジャッキ装置のピストンロッド先端にはスプレッダーが
取り付けられ、このスプレッダーがセグメントの端部に
取り付けられた固定金具を介してボルトにより連結され
ていることを特徴とする。

【００１６】本発明のシールド掘進機によると、曲線施
工時には、従来と同様に複数のシールドジャッキ装置に
油圧力が掛けられる。他方、抵抗ジャッキ装置について
は、シールド機本体の変更方向に基づき、ピストンロッ
ドがセグメント端面から相対的に受ける伸長方向への抵
抗に対して所定値で作動（ピストンロッドの伸長移動）
するように調整バルブ装置を構成する開閉弁の開閉力が
調整される。

【００１７】これにより、抵抗ジャッキ装置に対してシ
ールドジャッキ装置と同様にピストンロッドを伸長させ
るように油圧力が圧油供給手段から掛けられても、ピス
トンロッドがセグメント端部から所定値以上の反力即ち
抵抗値を受けているため、そのシリンダー内における圧
油供給手段へ戻る油圧室内の圧力が開閉弁の開閉力より
高くならず、従ってピストンロッドは停止したままで作
動（伸長）しない。

【００１８】しかし、シールド機本体はシールドジャッ
キ装置によって直進方向へ推進されるため、シールド機
本体は抵抗ジャッキ装置のピストンロッド先端を支点に
その方向を変え始める。同時に、抵抗ジャッキ装置のピ
ストンロッドはセグメント端面から離れようとするため
ピストンロッドがセグメント端部から受ける反力即ち抵
抗値が次第に低下して行く。

【００１９】これに相対して、シリンダー内の前述した
油圧室内の圧力が次第に高まる。調整バルブ装置におけ
る開閉弁の開閉力は、ピストンロッドがセグメント端部
から受ける反力即ち抵抗値が所定値まで低下した時の油
圧室内の圧力により開くように予め設定され、その結果
ピストンロッドは伸長する。このピストンロッドの伸長
は、ピストンロッドが再びセグメント端部から受ける反
力即ち抵抗値が所定値以上になった時点で終了し、ピス
トンロッドの伸長は停止する。

【００２０】これにより、シールド機本体が推進用のシ
ールドジャッキ装置により推進される際に、抵抗ジャッ
キ装置についてはピストンロッドに対するセグメント端
部からの抵抗値が設定した値（所定値）となりながらピ
ストンロッドは伸長と停止を繰り返すように制御され
る。その結果、シールド機本体の掘進方向が正確に且つ
連続的に変更される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明のシールド掘進機を
図に示される実施形態について更に詳細に説明する。図
１には本発明の一実施形態に係るシールド掘進機１０の
主要部が示されている。この実施形態に係るシールド掘
進機１０におけるシールド機本体は、従来のシールド機
本体と同様に切羽側からフード部、ガーダー部及びテー
ル部の３つの部分で構成されている。

【００２２】ガーダー部の先端側にはカッターヘッド１
１（図２）が設置され、ガーダー部内はカッターヘッド
駆動装置、排土装置、或いはシールドジャッキ装置１等
の機器を格納する空間又は推進操作を行う場所として利
用される。テール部ではテールシールを後端に配置して
止水機能を持たせると共にエレクター（図示せず）を備
え、主として覆工作業を行う空間として利用される。

【００２３】ガーダー部内に配置される複数のシールド
ジャッキ装置１は、従来のシールドジャッキ装置の配置
例と同様に、図２及び図３に示されるようにシールドス
キンプレート１２内側に近接し且つ環状に配列されて設
置されている。各シールドジャッキ装置１のピストンロ
ッド１ａ先端にはピン、球面継手などによってスプレッ
ダー３が取り付けられている。図３では便宜的に各シー
ルドジャッキ装置１に第２〜第７の番号を付して示して
いる。

【００２４】このようにシールドジャッキ装置１が配列
されている環状の位置上に２つの抵抗ジャッキ装置１３
がシールドジャッキ装置１と同様にシールドスキンプレ
ート１２に固定的に設置されている。これらの抵抗ジャ
ッキ装置１３は、図３で便宜的に第１及び第８の番号を
付して示されている。これらの抵抗ジャッキ装置１３の
ピストンロッド先端にも図１に示されるようにピン、球
面継手などによってスプレッダー１４が取り付けられて
いる。

【００２５】この抵抗ジャッキ装置１３は、図４に示さ
れるように、シリンダー１５ａとその端部から伸縮可能
なピストンロッド１５ｂとからなるジャッキ本体１５
と、ピストンロッド１５ｂがシリンダー１５ａから伸長
する際にシリンダー内の圧油が圧油供給手段（図示せ
ず）に戻る油圧回路１６に設けられた調整バルブ装置１
７とから構成されている。

【００２６】この調整バルブ装置１７は、油圧回路１６
の一部として組み入れられたハウジング１７ａを備え、
このハウジング１７ａ内には、圧油を通過させたり遮断
したりする開閉弁１７ｂが取り付けられている。この弁
１７ｂはスプリング１７ｃで弁座に押しつけられてい
る。

【００２７】従って、シリンダー１５ａ内の一方の油圧
室から油圧回路１６を通って圧油供給源に戻る圧油は、
スプリング１７ｂの付勢力を上回る圧力になった時に開
閉弁１７ｂを弁座から開放し、これにより調整バルブ装
置１７を通って流れることになる。更に、調整バルブ装
置１７は、弁１７ｂを弁座に押しつけているスプリング
１７ｃの付勢力をコントロールする手動ハンドル１７ｄ
を備えている。

【００２８】すなわち、スプリング１７ｃの一端は弁１
７ｂに当接し、他端は押し板１７ｅに当接されている。
手動ハンドル１７ｄは、調整バルブ装置１７のハウジン
グ１７ａに形成されたねじ穴に螺合されて回転可能に支
持されており、その先端部は押し板１７ｅに係止又は当
接されている。

【００２９】これにより、手動ハンドル１７ｄが回転さ
れるとハンドル軸が軸方向に移動するため、押し板１７
ｅがスプリング１７ｃを圧縮したり緩めたりすることに
なり、その結果スプリング１７ｃの付勢力が制御され、
開閉弁１７ｂの開閉力が制御されることになる。このよ
うな意味からこの開閉弁１７ｂは開閉力可変弁と呼ぶこ
とができる。

【００３０】このような開閉弁１７ｂの開閉力は、ピス
トンロッド１５ｂの先端に設けられているスプレッダー
１４がセグメント端部から受ける反力即ち抵抗値Ｆと相
関関係にある。すなわち、スプリング１７ｃを圧縮して
開閉弁１７ｂの開閉力を高めると、ピストンロッド１５
ｂのセグメント端部から受ける抵抗値Ｆが低くなっても
ピストンロッド１５ｂはシリンダー１５ａから伸長する
方向に移動し難くなる。

【００３１】他方、その逆、即ちスプリング１７ｃを緩
めて、開閉弁１７ｂの開閉力を低くすると、圧油が戻り
やすくなるためピストンロッド１５ｂのセグメント端部
から受ける抵抗値Ｆが高い時でもピストンロッド１５ｂ
はシリンダー１５ａから伸長する方向に移動しやすくな
る。この抵抗ジャッキ装置１３の作用については、後述
するシールド掘進機１０の動作の説明の際に更に分かり
やすく説明する。

【００３２】シールドジャッキ装置１のピストンロッド
先端に取り付けられたスプレッダー３は、シールド機本
体の推進時にピストンロッド１ａが伸長させられた際、
セグメント（この実施形態ではスチール製セグメント）
１９の端部に形成され且つ内方に張り出したフランジ部
１５ａに当接して、セグメント１９の端部に均等に推力
を分布させるものである。

【００３３】抵抗ジャッキ装置１３のピストンロッド先
端に設けられているスプレッダー１４は、固定金具１８
を介してセグメント１９端部であるフランジ部１９ａに
ボルト２０で固定されている。すなわち、固定金具１８
は、図１から明らかなようにその表面に形成された凹状
の段部１８ａを備え、その切り込み深さ即ち段部の高さ
は、セグメント１９端部であるフランジ部１９ａの厚み
に相当するように設定されている。

【００３４】固定金具１８は、この凹状段部１８ａにセ
グメント１９端部であるフランジ部１９ａが整合するよ
うに当該フランジ部１９ａの内側からあてがわれる。固
定金具１８は、凹状段部形成側の表面がスプレッダー１
４に直接当接する部分に形成された貫通ネジ穴にボルト
２０を通してスプレッダー１４のネジ穴に螺合すること
によりスプレッダー１４に締結される。

【００３５】これによりセグメント端部であるフランジ
部１９ａは、スプレッダー１４と固定金具１８とにより
挟持されるような態様で着脱可能に連結されることにな
る。この実施形態に係るシールド掘進機１０において、
推進用のシールドジャッキ装置１と抵抗ジャッキ装置１
３への油圧力は圧油供給装置（図示せず）により制御さ
れる。

【００３６】この実施形態に係るシールド掘進機が、例
えば図３に示されるように６つのシールドジャッキ装置
１と２つの抵抗ジャッキ装置１３とを備えていたとする
と、当該シールド機本体が直進する際にはこれらのシー
ルドジャッキ装置１と抵抗ジャッキ装置１３とのすべて
に同じ油圧力が圧油供給装置により掛けられる。

【００３７】その際、抵抗ジャッキ装置１３の調整バル
ブ装置１７におけるスプリング１７ｃは最大に緩めら
れ、シリンダー１７ａから戻る圧油に抵抗を与えないよ
うに開閉弁１７ｂの開閉力はほぼ開放状態になるように
設定される。これにより抵抗ジャッキ装置１３はシール
ドジャッキ装置１と同等な作用をすることになる。

【００３８】その結果、各シールドジャッキ装置１と抵
抗ジャッキ装置１３における各ピストンロッド１ａ、１
５ｂが伸長し、先端に取り付けられているスプレッダー
３、１４がセグメント１９端部に設けられたフランジ部
１９ａに当接してシールド機本体を掘削方向に押し出す
が、その場合、シールド機本体における周方向いずれの
箇所の推進量も同じになるため、シールド機本体は直進
することになる。

【００３９】また、曲線施工のためにシールド機本体を
ある方向に変更する場合、各シールドジャッキ装置１及
び抵抗ジャッキ装置１３には直進の時と同様な油圧力が
掛けられる。しかし、抵抗ジャッキ装置１３について
は、シールド機本体の変更方向に基づいてピストンロッ
ド先端のスプレッダー１４に作用するセグメント端部か
らの抵抗値Ｆが予め計算され、その抵抗値Ｆになった時
に開閉弁１７ｂが開くように調整バルブ装置におけるス
プリング１７ｃの圧縮度が手動ハンドル１７ｄで調整さ
れる。

【００４０】これにより、シールド機本体が、第２番か
ら第７番の推進用のシールドジャッキ装置１により、所
定の推進状態で掘進する際に、抵抗ジャッキ装置１３に
ついてはピストンロッド先端のスプレッダー１４におけ
るセグメント端部から受ける抵抗値が設定した値を維持
するようにピストンロッド１５ｂが伸びることになる。
これを更に分かりやすく説明すると、次のようになる。

【００４１】シールド機本体の掘進方向変更の際に、第
２番〜第７番の各シールドジャッキ装置１によりシール
ド機本体へ推進力を与えると、第１番と第８番の抵抗ジ
ャッキ装置１３のピストンロッド先端に設けられたスプ
レッダー１４はセグメント端面から離れようとする。し
かし、実際には、このスプレッダー１４はセグメント端
面に連結しているため、ピストンロッド１５ｂにはシリ
ンダー１５ａから引き抜かれる力が作用する。

【００４２】その結果、圧油供給源に戻る油圧回路１６
に連通されたシリンダー１５ａ内の一方の油圧室内の圧
力は次第に上昇する。しかし、この油圧室内の油圧力が
スプリング１７ｃの付勢力を上回るまではピストンロッ
ド１７ｂは動かず、シリンダー１５ａから引き出される
ことはない。

【００４３】その間、シールド機本体には引き続きシー
ルドジャッキ装置１による推進力が作用しているため、
シールド機本体は、この抵抗ジャッキ装置１３のピスト
ンロッド先端に設けられたスプレッダー１４を支点にそ
の方向を変更し始めると同時に、（シールド機本体の推
進によりピストンロッドのセグメント端部から受ける抵
抗値が漸次低下して行くため）シリンダー１５ａ内の一
方の油圧室内の圧力を益々高めて行く。

【００４４】ピストンロッド１５ｂに作用する相対的な
引き抜き力が大きく（抵抗値Ｆが小さく）なってシリン
ダー１５ａ内の一方の油圧室内の圧力が、調整バルブ装
置１７のスプリング１７ｃの付勢力を上回ると、開閉弁
１７ｂが開いてシリンダー１５ａ内の一方の油圧室内の
圧油を油圧回路１６を介して圧油供給源に戻し、その結
果ピストンロッド１７ｂが実際にシリンダー１５ａから
引き出される。

【００４５】ピストンロッド１５ｂがシリンダー１５ａ
から伸長すると、ピストンロッド１５ｂのセグメント端
部から受ける抵抗値が再び高まって所定値以上になる
と、その時点でピストンロッド１５ｂのシリンダー１５
ａからの伸長は停止する。このような繰り返しにより、
抵抗ジャッキ装置１３におけるピストンロッド１５ｂは
時間の経過に伴って断続的にシリンダー１５ａからの伸
長と停止を繰り返すことになる。その結果、シールド機
本体は所定の曲率を描くように曲線施工を正確に且つ連
続的に行うことができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
掘進機によれば、シールドジャッキ装置と共に抵抗ジャ
ッキ装置を新たに設け、抵抗ジャッキ装置のピストンロ
ッドをセグメント端部に着脱可能に固定し、曲線施工の
際にこの抵抗ジャッキ装置が、予め計算されたピストン
ロッドの伸長、言い換えればピストンロッドのセグメン
ト端部から受ける抵抗値を所定値に維持するように伸長
動作するようにしたことにより、曲線施工の際のシール
ド機本体の掘進方向を連続的且つ正確に制御することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機にお
ける主要部を示す概略的な構成説明図である。

【図２】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機によ
って曲線施工を行っている際のシールドジャッキ装置の
状態を概略的に示す構成説明図である。

【図３】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機にお
けるシールドジャッキ装置及び抵抗ジャッキ装置の配置
状態を概略的に示すガーダー部の断面図である。

【図４】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機にお
ける抵抗ジャッキ装置の構成を概略的に示す構成説明図
である。

【図５】従来のシールド掘進機を概略的に示す構成説明
図である。

【図６】従来のシールド掘進機で曲線施工を行った時の
シールドジャッキ装置の状態を概略的に示す構成説明図
である。

【符号の説明】

１ シールドジャッキ装置 １ａ シールドジャッキ装置のピストンロッド ２ セグメント ３ スプレッダー １０ シールド掘進機 １１ カッターヘッド １２ シールドスキンプレート １３ 抵抗ジャッキ装置 １４ スプレッダー １５ 抵抗ジャッキ本体 １５ａ シリンダー １５ｂ ピストンロッド １６ 抵抗ジャッキ本体への油圧回路 １７ 調整バルブ装置 １７ａ ハウジング １７ｂ 開閉弁 １７ｃ スプリング １７ｄ 手動ハンドル １７ｅ 押し板 １８ 固定金具 １８ａ 凹状段部 １９ セグメント １９ａ セグメント端部のフランジ部 ２０ ボルト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールドスキンプレート内側に近接し且
   つ環状に配列されて設置された複数のシールドジャッキ
   装置を備え、前記シールドジャッキ装置のピストンロッ
   ド先端をセグメント端部に当接させてピストンロッド伸
   長時の反力を前記ピストンロッドが受けるようにするこ
   とでシールド機本体の推進を図るシールド掘進機におい
   て、 前記シールドジャッキ装置の配列位置上に配置されると
   共にピストンロッドが前記セグメント端部に着脱可能に
   連結され、前記ピストンロッドに対するセグメント端部
   からの抵抗値が所定値以下になった時に前記ピストンロ
   ッドが伸長動作する少なくとも１つの抵抗ジャッキ装置
   を備えて構成されていることを特徴とするシールド掘進
   機。
2. 【請求項２】 前記抵抗ジャッキ装置が、シリンダーと
   その端部から伸縮可能なピストンロッドとからなるジャ
   ッキ本体と、前記ピストンロッドが前記シリンダーから
   伸長する際に前記シリンダー内の圧油が圧油供給手段に
   戻る油圧回路に設けられ、この油圧回路を開閉制御する
   開閉弁を備える調整バルブ装置とから構成され、この調
   整バルブ装置の開閉弁の開閉力を調整可能とすることで
   前記ピストンロッドの伸長動作開始点である前記抵抗値
   の所定値を設定することを特徴とする請求項１に記載の
   シールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記抵抗ジャッキ装置の前記ピストンロ
   ッド先端にはスプレッダーが取り付けられ、このスプレ
   ッダーが前記セグメントの端部に取り付けられた固定金
   具を介してボルトにより連結されていることを特徴とす
   る請求項１又は２に記載のシールド掘進機。