JP2001271587A - 地中接合型シールド掘進機及びその地中接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 止水性能を確保し、シールド掘進機の内部構
造を簡単化し、機長を短くできる地中接合型シールド掘
進機及びその地中接合方法を提供する。 【解決手段】 シールド掘進機１Ａは、胴部材４の内側
近傍に軸方向へ移動可能に装備された筒状の貫入リング
９と、貫入リング９をシールド掘進機１Ｂのフード部７
６の内面側に挿入するまで押出し駆動する押出しジャッ
キと、貫入リング９の通過隙間を形成する為にカッター
スポークの先端部を径方向へ縮径する油圧シリンダと、
貫入リング９の先端部の外周部に装備され、フード部７
６の内周面に圧接される環状シール部材を介して止水す
る止水機構１１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、地中接合型シー
ルド掘進機及びその地中接合方法に関し、特に地中接合
部の止水構造を改善してシールド掘進機の内部構造を簡
単化した技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】 近年上下水道用トンネルや共同溝等を
シールド工法により掘進することが多く、その場合に工
事期間の制約があり、１台のシールド掘進機により掘進
できる距離にも限界があるため、複数の立坑を設け立坑
と立坑の間を各シールド掘進機により分担して掘進する
ことも多い。そのトンネルは同径の場合もあるし、途中
で径が変化する場合もある。

【０００３】都市部の地下に形成するトンネルの場合、
地上地下ともに構造物が輻輳していて立坑を形成できな
いことも多いため、同径の又は異径の２台のシールド掘
進機を離間地点から相接近方向へ掘進させ、最終的に２
台のシールド掘進機の前端部同士を地中接合する技術も
種々提案され実用化されている（特許第２５１２２５７
号公報、特開平８−１５８７８３号公報、特開平１１−
１９３６９０号公報参照）。尚、２台のシールド掘進機
を地中接合後、両シールド掘進機の胴部材等を地中に残
したまま、作業者により両シールド掘進機の内部構造材
や付属機器類が撤去される。

【０００４】特許第２５１２２５７号公報の地中接合型
シールド掘進機では、受入側シールド掘進機と貫入側シ
ールド掘進機とを備え、受入側シールド掘進機は、胴部
材とこの胴部材にトンネル軸心方向に相対移動可能に装
備されたシールド本体と、その相対移動手段とを備え、
胴部材の先端部の内周部には加圧水や加圧エアー等によ
り膨張可能なチューブシールが配設され、シールド本体
には通常掘削時にチューブシールを保護する為の内周リ
ングが設けられている。貫入側シールド掘進機のカッタ
ーディスクは、胴部材の前端よりも突出するようにトン
ネル軸心方向に長く形成され、胴部材の先端部の内周部
には土砂シールが設けられている。

【０００５】地中接合時には、受入側シールド掘進機の
カッターディスクのカッタースポークの先端部を径方向
へ縮径させ、相対移動手段によりシールド本体及び内周
リングを後退させることで、貫入側シールド掘進機のカ
ッターディスクの挿入部分を形成し、チューブシールを
開放状態にする。貫入側シールド掘進機では、カッター
ディスクのカッタースポークの先端部を径方向へ縮径さ
せ、その後、カッターディスクを受入側シールド掘進機
の胴部材内に挿入させ、両胴部材の先端同士が当接する
まで貫入側シールド掘進機を押出し駆動する。次に、チ
ューブシールを膨張させて受入側シールド掘進機の胴部
材と、貫入側シールド掘進機のカッターディスクの外輪
部との間をシールする。

【０００６】特開平８−１５８７８３号公報の地中接合
型シールド掘進機では、貫入側シールド掘進機の胴部材
の先端部の外周部に、チューブシールが配設され、この
胴部材の外周側には通常掘削時にチューブシールを保護
する為の保護筒部材が設けられ、地中接合時に保護筒部
材を後退駆動可能な油圧シリンダが設けられている。そ
の他受入側シールド掘進機の相対移動手段等は、特許第
２５１２２５７号公報のものと略同様の構成となってい
る。

【０００７】特開平１１−１９３６９０号公報の地中接
合型シールド掘進機では、同径の２台のシールド掘進機
を貫入リングを介して地中接合する技術が記載されてい
る。即ち、貫入側シールド掘進機の貫入リングを前方へ
押出して受入側シールド掘進機の前端部内に部分的に貫
入させ、受入側シールド掘進機の保護筒部材を後退させ
て止水機構の内面側を開放状態にした後、止水機構の外
側に加圧水を注入して止水機構の環状シール部材を貫入
リングの外周面に圧接させて止水する止水構造を備えた
地中接合型シールド掘進機が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】 特許第２５１２２５
７号公報、特開平８−１５８７８３号公報の地中接合型
シールド掘進機では、シールド本体を複数の油圧ジャッ
キやスライド機構等から成る相対移動手段により胴部材
に対して相対移動可能に装備しなければならないので、
構造が複雑となり製作費が高くなる。しかも、胴部材と
シールド本体との間の摺動隙間に土砂等が侵入しないよ
うにシールしなければならない。このように内部構造が
複雑になり部品点数が多くなるので、シールド掘進機の
機長も長くなる。それ故、シールド掘進機をシールド坑
内に導入する為の立坑を大径にしなければならず、工費
も高くなる。

【０００９】特開平１１−１９３６９０号公報の地中接
合型シールド掘進機では、通常掘削時に止水機構を保護
する保護筒部材や保護筒部材を後退駆動可能な複数の油
圧シリンダを設けなければならない。しかも、保護筒部
材が隔壁を貫通するように配設されているので、保護筒
部材と隔壁との間のシール性を確保する為のシール部材
等が必要となり、製作費は高くなる。尚、保護筒部材は
例えば肉厚約３０〜４０ｍｍの鋼製リングであるので、
トンネル径が大径になる程、その製作費は非常に高価な
ものになる。

【００１０】本願出願人は、受入側シールド掘進機の胴
部材の内面側に内胴を予め設け、この内胴の先端部の外
周部に止水機構を備えた地中接合型シールド掘進機も提
案しているが、このような場合も止水機構を土砂等から
保護する為の保護筒部材又は保護筒部材と略同機能の保
護部材、複数の油圧シリンダ等を設けなければならな
い。このように保護筒部材又はこれに類する保護部材や
複数の油圧シリンダ等を用いるので、製作費は高くな
る。尚、止水機構の環状シール部材が土砂や礫等により
損傷したり磨耗したりすると、土水圧がシールド掘進機
内部に激しく流入するため、地中接合後、作業者が内部
へ入って安全に内部機器や付属機器を撤去することがで
きない。その場合、内部に流入する土水圧を複数の作業
者によりポンプ等で排出しなければならず、その為の費
用が高くなり、工期が長くなる。

【００１１】ところで、貫入側シールド掘進機の胴部材
の内側近傍に設けた貫入リングを、複数の押出しジャッ
キで順次押出して受入側シールド掘進機の前端部内へ部
分的に貫入させ、貫入リングの先端部をゴム製の受圧リ
ングに押圧させて止水する技術も実用に供されている
が、受圧リングは、胴部材の前端付近の内側に配置され
ているため、通常のシールド掘進中に受圧リングはカッ
ターディスクの背部のチャンバー内の土砂と摩擦して磨
耗し易く、その磨耗量が大きい場合には、地中接合後の
止水機能を確保できなくなる。しかも、受圧リングと貫
入リングの先端部間に土砂や礫が噛み込み易く、止水性
が低下しやすい。

【００１２】本発明の目的は、止水性能を確保し、シー
ルド掘進機の内部構造を簡単化し、機長を短くすること
ができる地中接合型シールド掘進機及びその地中接合方
法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】 請求項１の地中接合型
シールド掘進機は、第１シールド掘進機と、この第１シ
ールド掘進機とほぼ同径の第２シールド掘進機とを備
え、第１，第２シールド掘進機を相接近方向へ掘進させ
て両者を地中で接合するようにした地中接合型シールド
掘進機において、前記第１シールド掘進機は、その胴部
材の内側近傍に軸方向へ移動可能に装備された筒状の貫
入リングと、貫入リングを第２シールド掘進機の胴部材
のフード部の内面側に挿入するまで押出し駆動する押出
し手段と、貫入リングの通過隙間を形成する為にカッタ
ーディスクのカッタースポークの先端部を径方向へ縮径
するスポーク縮径手段と、貫入リングの先端部の外周部
に装備され、第２シールド掘進機のフード部の内周面に
圧接される環状シール部材を介して止水する止水手段と
を備えたことを特徴とするものである。

【００１４】第１，第２シールド掘進機を相接近する方
向へ掘進させていき地中接合する際には、両シールド掘
進機のカッターディスクを接近対向状態に近づけて掘進
を停止し、両シールド掘進機のスポーク縮径手段を縮径
作動させて貫入リングの通過隙間を形成し、次に第１シ
ールド掘進機の貫入リングを押出し手段で押出し駆動
し、貫入リングを第２シールド掘進機の胴部材のフード
部の内面側に挿入するまで貫入させ、次にこの貫入リン
グの外周部に装備された止水手段の環状シール部材をフ
ード部の内周面に圧接させて止水する。その後、貫入リ
ングと地山間にモルタル等の裏込剤を注入する。

【００１５】このように、第１シールド掘進機の貫入リ
ングに止水手段を装備し、地中接合の際、止水手段の環
状シール部材を第２シールド掘進機のフード部の内周面
に圧接させて止水するようにしたので、両シールド掘進
機における地中接合の為の内部構造を簡単化でき、通常
掘削時において止水手段を胴部材の内面側に退避させて
おくことができるので、止水手段を保護する為の保護筒
部材又はこれに類する保護部材を別途設ける必要がな
く、製作費を低減することができる。特に、第２シール
ド掘進機の内部構造を胴部材に対して後退させないので
その内部構造を簡単化でき、第２シールド掘進機の機長
を短くでき、第２シールド掘進機をシールド坑内に導入
する為の立坑を小径化できるので、工費も抑えることが
できる。

【００１６】請求項２の地中接合型シールド掘進機は、
請求項１の発明において、前記止水手段は、貫入リング
の先端部の外周部に凹設された環状凹部と、この環状凹
部に配設された環状弾性膜部材及びこの環状弾性膜部材
の外側の環状シール部材と、環状弾性膜部材の内面側に
加圧水を注入して環状シール部材を第２シールド掘進機
のフード部の内周面に圧接させる加圧水注入手段とを備
えたことを特徴とするものである。止水する場合、例え
ば、チャンバー内の土砂や礫を高濃度泥水で置換してお
き、加圧水注入手段で環状弾性膜部材の内面側に加圧水
を注入して環状シール部材を第２シールド掘進機のフー
ド部の内周面に圧接させると、貫入リングとフード部と
の間を止水できる。

【００１７】請求項３の地中接合型シールド掘進機は、
請求項２の発明において、前記加圧水注入手段は、貫入
リングの壁部に透設された加圧水通路を有することを特
徴とするものである。貫入リングが、例えば約３０〜４
０ｍｍの肉厚に形成されている場合には、壁部に直径約
１０ｍｍ程度の加圧水通路を透設可能である。加圧水通
路が露出しておらず壁部に透設されているので、土砂や
礫等により破損したり損傷するのを防止でき、止水手段
の構造を簡単化することができ、第１シールド掘進機の
内部構造の簡単化を図ることができる。

【００１８】請求項４の地中接合型シールド掘進機は、
請求項１〜３の何れかの発明において、前記第２シール
ド掘進機の胴部材の前端部分に、貫入リングと地山間に
裏込剤を注入する為の裏込剤注入管を設けたことを特徴
とするものである。止水手段の環状シール部材をフード
部の内周面に圧接させて止水し、その後、裏込剤注入管
から貫入リングと地山間に例えばモルタル等の裏込剤を
注入する。この場合、複数本の裏込剤注入管を、例え
ば、胴部材の前端部分の外周部に周方向等間隔おきに設
け、各裏込剤注入管をカバー部材等で夫々保護する構造
にしてもよく、或いは、胴部材の前端部分の壁部に透設
してもよい。

【００１９】請求項５の地中接合型シールド掘進機の地
中接合方法は、第１シールド掘進機と、この第１シール
ド掘進機とほぼ同径の第２シールド掘進機とを相接近方
向へ掘進させて両者の前端部同士を地中で接合する地中
接合方法において、第１，第２シールド掘進機を両者の
カッターディスクが接近対向する状態に近づける第１工
程と、第１シールド掘進機のカッターディスクのカッタ
ースポークの先端部を径方向へ縮径させて貫入リング通
過用隙間を形成すると共に、第２シールド掘進機のカッ
ターディスクのカッタースポークの先端部を径方向へ縮
径させて貫入リング通過用隙間を形成し、これとほぼ並
行して第１，第２シールド掘進機のチャンバー内の礫や
土砂を高濃度泥水で置換する第２工程と、第１シールド
掘進機に設けた貫入リングを、両貫入リング通過用隙間
を貫いて第２シールド掘進機の胴部材のフード部の内面
側まで貫入させ、この貫入リングの先端部の外周部に設
けた止水手段の環状シール部材をフード部の内周面に圧
接させる第３工程とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２０】第１，第２シールド掘進機を地中接合する
場合、第１工程では両シールド掘進機を両者のカッター
ディスクが接近対向する状態に近づけ、第２工程では第
１シールド掘進機のカッターディスクのカッタースポー
クの先端部を径方向へ縮径させて貫入リング通過用隙間
を形成すると共に、第２シールド掘進機のカッターディ
スクのカッタースポークの先端部を径方向へ縮径させて
貫入リング通過用隙間を形成し、これとほぼ並行して両
チャンバー内の礫や土砂を高濃度泥水で置換する。第３
工程では、貫入リングを両貫入リング通過用隙間を貫い
て第２シールド掘進機の胴部材のフード部の内面側まで
貫入させる。次に、この止水手段の環状シール部材をフ
ード部の内周面に圧接させ止水する。このとき、先の第
２工程にて両チャンバー内の礫や土砂を高濃度泥水で置
換しているので、貫入リングに設けた止水手段の損傷を
防止することができる。

【００２１】請求項６の地中接合型シールド掘進機の地
中接合方法は、請求項５の発明において、前記第３工程
の後、貫入リングと地山間に裏込剤を注入し、貫入リン
グの先端部と胴部材のフード部の内周面との間の環状隙
間を密封する止水リングを溶接して固定するとともに、
第１シールド掘進機の胴部材の内側近傍に配設された円
筒部材と、貫入リングとの間の摺動隙間を止水溶接する
第４工程を備えたことを特徴とするものである。

【００２２】第４工程では、貫入リングと地山間に裏込
剤を注入し、チャンバー内の高濃度泥水を排出した後、
第２シールド掘進機の内部構造材の一部を除去し、作業
者のチャンバー内へのアクセス通路を形成した後、この
チャンバー内から貫入リングの先端部と胴部材のフード
部の内周面との間に、止水リングを溶接して固定し環状
隙間を密封する。

【００２３】尚、止水リングは、周方向に複数分割され
た円弧状のものをリング状に組合わせて固定したものを
適用してもよい。さらに、第１シールド掘進機の円筒部
材と貫入リングとの間の摺動隙間を止水溶接することに
より、止水手段の周辺部の止水性を一層向上させたうえ
で、内部機器や付属機器を安全に撤去することができ
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。この地中接合型シールド掘
進機は、２つのシールド掘進機を相接近方向へ掘進させ
て両者を地中で接合するようにしたもので、胴部材の外
径が同径の第１，第２シールド掘進機１Ａ，１Ｂを有す
る。

【００２５】最初に、貫入側シールド掘進機１Ａについ
て説明するが、その掘進方向を前方とし、その前方に向
かって左右を左右として説明する。図１に示すように、
シールド掘進機１Ａは、切羽を掘削するカッターディス
ク２と、チャンバー３と、円筒状の胴部材４と、カッタ
ーディスク２を回転駆動するカッター回転駆動機構５
と、掘進推力を発生させる複数のシールドジャッキ６
と、トンネル坑壁にセグメントＳを組付けるエレクタ装
置７と、掘削された土砂を外部へ排出する排泥機構８
と、地中接合の際にシールド掘進機１Ｂの胴部材６２の
フード部７６（図２参照）の内面側まで貫入される貫入
リング９と、貫入リング９の押出し機構１０と、貫入リ
ング９に設けられた止水機構１１とを備えている。

【００２６】カッターディスク２について説明すると、
図１に示すように、カッターディスク２は、センターフ
レーム１２と、センターフレーム１２から径方向に延び
る複数本の伸縮可能なカッタースポーク１３と、リング
フレーム１４と、胴部材４と同径の環状の外周リング１
５と、カッタースポーク１３に取付けられた多数のカッ
タービット１６等を有する。

【００２７】各カッタースポーク１３は、中心部から外
周部付近まで延びる固定カッタースポーク１３ａと、油
圧シリンダ１７（スポーク縮径手段に相当する）と、カ
ッタースポーク１３の先端部をなす可動カッタースポー
ク１３ｂであって油圧シリンダ１７により縮径方向に移
動駆動される可動カッタースポーク１３ｂとを備えてい
る。油圧シリンダ１７のピストンロッドがリングフレー
ム１４に連結され、シリンダ本体が可動カッタースポー
ク１３ｂに連結されている。地中接合の際には、貫入リ
ング９の通過隙間を形成する為に油圧シリンダ１７によ
り可動カッタースポーク１３ｂが径方向へ縮径される。
カッターディスク２の外周部には外周リング１５が設け
られ、外周リング１５には可動カッタースポーク１３ｂ
の先端が係合する係合部１５ａが形成され、トンネル掘
進中には可動カッタースポーク１３ｂの先端が係合部１
５ａに係合している。

【００２８】胴部材４は円筒状の部材であり、胴部材４
には、胴部材４と同心状に配設された円筒部材１８（後
述する）を介して隔壁１９、支持壁２０が設けられ、環
状ウェブ材２１，２２等が設けられている。隔壁１９は
胴部材４の前端付近の内側に配設され、隔壁１９には環
状凹部１９ａが形成されている。カッターディスク２と
隔壁１９の間にはチャンバー３が形成されている。カッ
ターディスク２の後端部には、複数の連結部材２３を介
して環状のカッタードラム２３ａが連結され、このカッ
タードラム２３ａが環状凹部１９ａに挿入されて液密に
回動自在に支持されている。カッターディスク２にはロ
ータリジョイント２４が設けられ、ロータリジョイント
２４を介して油圧供給源から油圧シリンダ１７に油圧を
供給する為の油路等が配設されている。

【００２９】カッター回転駆動機構５について説明する
と、カッタードラム２３ａの後端には、リングギヤ２５
が固着され、環状凹部１９ａの後側の支持壁２０には、
複数のカッター駆動モータ２６が設けられ、各カッター
駆動モータ２６の出力軸の先端のピニオン２７がリング
ギヤ２５に噛合され、これら複数のカッター駆動モータ
２６によりカッターディスク２が正逆回転駆動される。

【００３０】胴部材４の後端には、地山の土砂がシール
ド掘進機１Ａの内部に浸入するのを防ぐための複数のテ
ールシール２８が設けられ、これらテールシール２８付
近における胴部材４の内部には、後部作業デッキ２９が
設けられ、後部作業デッキ２９にはセグメントＳを真円
に保つための真円保持装置３０が設けられている。

【００３１】掘進推力を発生させるためのシールドジャ
ッキ６について説明すると、胴部材４の前後方向略中間
部の内側には、複数のシールドジャッキ６が周方向適当
間隔おきに後向きに配設され、これらシールドジャッキ
６のシリンダ本体は環状ウェブ２２に固定され、シリン
ダ本体の前端は環状ウェブ材２１で前側から受け止めら
れている。各シールドジャッキ６のピストンロッドの先
端部には、偏心金具３１を介してスプレッダ３２がピン
連結され、それらシールドジャッキ６のピストンロッド
を伸長させ、スプレッダ３２によりトンネルＴａの内面
に覆工したセグメントＳの前端を押圧することで、掘進
推力が発生する。

【００３２】エレクタ装置７について説明すると、エレ
クタ装置７は回転ドラム３３とエレクタ本体３４と回転
ドラム３３を回転駆動する電動式又は油圧式の駆動モー
タ３５を有し、胴部材４に接合された複数のブラケット
３６には夫々支持ローラ３７が設けられ、回転ドラム３
３は複数の支持ローラ３７で回転可能に支持されてい
る。トンネルＴａを１リング分掘進する毎に、エレクタ
装置７により、１リング分のトンネル坑壁の全周に亙っ
てセグメントＳが組付けられる。

【００３３】排泥設備８について説明すると、排泥設備
８は、チャンバー３内に泥水を送る送水管３８と、チャ
ンバー３内の掘削された土砂を外部に排出する排泥管３
９と、チャンバー３内の土砂と泥水を攪拌するアジテー
タ４０等を備えている。送水管３８と排泥管３９には夫
々バルブが介装されている。後方の立坑から延びる送水
源から送水管３８を介してチャンバー３に泥水が供給さ
れ、チャンバー３内の土砂と泥水はアジテータ４０で攪
拌されてより泥水又は土砂や礫を含む泥水となり、その
泥水は排泥管３９から後方の立坑を経て外部へ排出され
る。

【００３４】次に、貫入リング９とその押出し機構につ
いて説明する。図１、図３〜図６に示すように、胴部材
４の略前半部の内側近傍に、胴部材４と、円筒部材１８
と、環状封鎖板４１と、胴部材４の前端近傍部に接合さ
れた環状のガイド部材４２とで前端開放状の筒状のリン
グ収容部４３が形成され、このリング収容部４３に円筒
状の貫入リング９が胴部材４と同心状に配設され、貫入
リング９はリング収容部４３内を軸方向前方へ移動可能
に設けられている。図６に示すように、円筒部材１８の
前端部の外面部に設けられたシール部材４４，４５と、
ガイド部材４２の内面部のシール部材４６，４７とで貫
入リング９の内外両面がシールされ、リング収容部４３
へ土砂が流入しないようになっている。

【００３５】図１に示すように、胴部材４の前後方向略
中間部の内周近傍位置には、貫入リング９を第２シール
ド掘進機１Ｂの胴部材６２のフード部７６の内面側に挿
入するまで押出し駆動する複数の押出しジャッキ１０
（押出し手段に相当する）が設けられている。図１、図
６に示すように、これら押出しジャッキ１０に対向する
ように、貫入リング９の後端には複数の固定押しロッド
４８が固着されている。それら押出しジャッキ１０によ
り貫入リング９を押し出す場合には、各固定押しロッド
４８に押しロッド４９を順次螺合にて継ぎ足しながら複
数の押出しジャッキ１０により貫入リング９を押出し駆
動する。

【００３６】次に、貫入リング９に設けられた止水機構
１１について説明する。図１、図３、図７に示すよう
に、止水機構１１は、貫入リング９の先端部の外周部に
凹設された環状凹部５０と、この環状凹部５０に配設さ
れた環状弾性膜部材５１及びこの環状弾性膜部材５１の
外側の環状シール部材５２と、環状弾性膜部材５１の内
面側に加圧水を注入して環状シール部材５２を第２シー
ルド掘進機１Ｂのフード部７６の内周面に圧接させる加
圧水注入機構とを有する。

【００３７】即ち、環状凹部５０には、可撓性の環状弾
性膜部材５１が配設され、環状弾性膜部材５１の前端部
は環状の止め金具５３とボルト等により貫入リング９に
固定され、環状弾性膜部材５１の後端部は環状の止め金
具５４とボルト等により貫入リング９に固定されてい
る。環状弾性膜部材５１の外側には環状シール部材５２
が設けられ、環状シール部材５２の前端部が止め金具５
３で固定されている。環状シール部材５２は、周方向に
所定小幅の多数の薄手の弾性変形可能な弾力性に優れる
合成ゴム材又は合成樹脂材で包み込んだ弾性板であって
周方向に部分的にラップさせつつ配列した構造のもので
ある。それ故、環状弾性膜部材５１と環状シール部材５
２とは、図３に示す状態から図６、図７に示す状態に弾
性変形可能である。

【００３８】加圧水注入機構（加圧水注入手段）につい
て説明すると、加圧水注入機構は、地中接合する際に、
環状弾性膜部材５１の内面側に加圧水を注入して、図７
に示すように、環状シール部材５２を第２シールド掘進
機１Ｂのフード部７６の内周面に圧接させる為のもので
あり、加圧水供給源と加圧水通路５５を有する。貫入リ
ング９の壁部には加圧水通路５５が透設され、加圧水供
給源からこの加圧水通路５５を介して加圧水を環状弾性
膜部材５１の内面側に供給可能である。

【００３９】次に、受入側シールド掘進機１Ｂについて
説明する。尚、その掘進方向を前方とし、その前方に向
かって左右を左右として説明する。図２に示すように、
シールド掘進機１Ｂは、カッターディスク６０と、チャ
ンバー６１と、円筒状の胴部材６２と、カッターディス
ク６０を回転駆動させるカッター回転駆動機構６３と、
複数のシールドジャッキ６４と、エレクタ装置６５と、
排泥設備６６等を備えている。

【００４０】カッターディスク６０について説明する
と、図２に示すように、カッターディスク６０は、貫入
側シールド掘進機１Ａのカッターディスク２と略同様の
構成となっており、センターフレーム６７と、複数本の
伸縮可能なカッタースポーク６８と、リングフレーム６
９と、環状の外周リング７０と、多数のカッタービット
７１等を有する。各カッタースポーク６８は、固定カッ
タースポーク６８ａと、油圧シリンダ７２（スポーク縮
径手段に相当する）と、油圧シリンダ７２により縮径方
向に移動駆動される可動カッタースポーク６８ｂとを備
えている。

【００４１】油圧シリンダ７２のピストンロッドがリン
グフレーム６９に連結され、シリンダ本体が可動カッタ
ースポーク６８ｂに連結されている。地中接合の際に
は、貫入リング９の通過隙間を形成する為に油圧シリン
ダ７２により可動カッタースポーク６８ｂが径方向へ縮
径される。カッターディスク６８の外周部には外周リン
グ７０が設けられ、外周リング７０には可動カッタース
ポーク６８ｂの先端が係合する係合部７０ａが形成さ
れ、トンネル掘進中には可動カッタースポーク６８ｂの
先端が係合部７０ａに係合している。

【００４２】胴部材６２は円筒状の部材であり、胴部材
６２には隔壁７３、支持壁７４、環状ウェブ材７５等が
設けられ、隔壁７３は胴部材６２の前端付近の内部に設
けられ、隔壁７３には環状凹部７３ａが形成されてい
る。胴部材６２のうち、その先端から支持壁７４付近部
までの範囲は、特にフード部７６と呼ばれている。

【００４３】図２、図７に示すように、胴部材６２のフ
ード部７６の外周部には、例えば４本の裏込剤注入管７
７が周方向等間隔おきに配設され、各裏込剤注入管７７
は、鋼板製のカバー部材７８で夫々覆われて保護されて
いる。胴部材６２の内周付近には、裏込剤供給源からこ
れら裏込剤注入管７７へ裏込剤を供給する為のバルブ７
９が取付けられ、フード部７６の先端部の内周部から貫
入リング９の外側へ裏込剤を吐出する為の吐出穴（図示
略）がフード部７６に形成されている。

【００４４】図２に示すように、カッターディスク６０
と隔壁７３の間にはチャンバー６１が形成され、カッタ
ーディスク６０の後端部には、複数の連結部材８０を介
してカッタードラム８０ａが連結され、このカッタード
ラム８０ａが環状凹部７３ａに挿入されて液密に回動自
在に支持されている。カッターディスク６０にはロータ
リジョイント８１が設けられ、ロータリジョイント８１
を介して油圧供給源から油圧シリンダ７２に油圧を供給
する為の油路等が配設されている。

【００４５】カッター回転駆動機構６３について説明す
ると、カッタードラム８０ａの後端には、リングギヤ８
２が固着され、隔壁７３の環状凹部７３ａの後側の支持
壁７４には、複数のカッター駆動モータ８３が設けら
れ、各カッター駆動モータ８３の出力軸の先端のピニオ
ン８４がリングギヤ８２に噛合され、これら複数のカッ
ター駆動モータ８３によりカッターディスク６０が正逆
回転駆動される。

【００４６】胴部材６２の後端には複数のテールシール
８５が設けられ、これらテールシール８５付近における
胴部材６２の内部には、後部作業デッキ８６が設けら
れ、後部作業デッキ８６にはセグメントＳを真円に保つ
ための真円保持装置８７が設けられている。シールドジ
ャッキ６４について説明すると、胴部材６２の前後方向
略中間部の内側には、複数のシールドジャッキ６４が周
方向適当間隔おきに後向きに配設され、これらシールド
ジャッキ６４のシリンダ本体は環状ウェブ７５に固定さ
れ、シリンダ本体の前端は支持壁７４で前側から受け止
められている。各シールドジャッキ６４のピストンロッ
ドの先端部には、偏心金具８８を介してスプレッダ８９
がピン連結され、それらシールドジャッキ６４のピスト
ンロッドを伸長させ、スプレッダ８９によりトンネルＴ
ｂの内面に覆工したセグメントＳの前端を押圧すること
で、掘進推力が発生する。

【００４７】エレクタ装置６５について説明すると、エ
レクタ装置６５は回転ドラム９０とエレクタ本体９１と
回転ドラム９０を回転駆動する電動式又は油圧式の駆動
モータ９２を有し、胴部材６２に接合された複数のブラ
ケット９３には夫々支持ローラ９４が設けられ、回転ド
ラム９０は複数の支持ローラ９４で回転可能に支持され
ている。排泥設備６６について説明すると、排泥設備６
６は、チャンバー６１内に泥水を送る送水管９５と、チ
ャンバー６１内の掘削された土砂を外部に排出する排泥
管９６と、チャンバー６１内の土砂と泥水を攪拌するア
ジテータ９７等を備えている。送水管９５と排泥管９６
には夫々バルブが介装されている。

【００４８】次に、以上説明した地中接合型シールド掘
進機の作用について説明する。但し、以下の説明は地中
接合方法の説明も含む。図３に示すように、シールド掘
進機１Ａとシールド掘進機１Ｂとを相接近方向へ掘進さ
せて両者の前端部同士を地中で接合する際、第１工程に
おいて、シールド掘進機１Ａ，１Ｂをそれらのカッター
ディスク２，６０が接近対向する状態に近づけ、両トン
ネルＴａ，Ｔｂの合流部において両シールド掘進機１
Ａ，１Ｂの掘進を一旦停止する。尚、トンネル掘進中に
は、シールド掘進機１Ａの可動カッタースポーク１３ｂ
は拡径位置にあり、シールド掘進機１Ｂの可動カッター
スポーク６８ｂも拡径位置にある。

【００４９】このとき（シールド掘進機１Ａ，１Ｂを接
近させるとき）、図４に示すように、シールド掘進機１
Ａ，１Ｂをそれらの軸心がほぼ一致するように且つ両シ
ールド掘進機１Ａ，１Ｂの位置関係を図示外のボーリン
グマシンを用いて確認しつつ両シールド掘進機１Ａ，１
Ｂを互いに前進させて停止させる。即ち、ボーリングマ
シンのドリルをシールド掘進機１Ａ側のバルブ９８、パ
イプ状部材９８ａに順次挿入し、シールド掘進機１Ｂ側
のパイプ状部材９８ａ、バルブ９８に順次挿入し貫通さ
せる。

【００５０】次に、図５に示すように、第２工程におい
て、カッターディスク２の可動カッタースポーク１３ｂ
を縮径させて貫入リング通過用隙間を形成すると共に、
カッターディスク６０の可動カッタースポーク６８ｂを
縮径させて環状の貫入リング通過用隙間を形成する。こ
れとほぼ並行して両チャンバー３，６１内の礫や土砂を
排泥管３９，９６から外部に排出しながら両チャンバー
３，６１内に送水管３８，９５から粘土の高い高濃度泥
水を導入する。

【００５１】次に、図６に示すように、第３工程におい
て、貫入リング９の後方において、複数の固定押しロッ
ド４８の各々に所定長さの押しロッド４９を順々に螺合
連結しながら、複数の押出しジャッキ１０（図１参照）
で押しロッド４９の後端を繰り返し押動させることで、
シールド掘進機１Ａ側の貫入リング９を、両貫入リング
通過用隙間を貫いてシールド掘進機１Ｂの胴部材６２の
フード部７６の内面側まで貫入させる。これにより止水
機構１１が作動可能となる。

【００５２】次に、図６、図７に示すように、加圧水供
給源から加圧水通路５５を介して環状弾性膜部材５１の
内面側に加圧水を注入すると、加圧水の水圧により環状
弾性膜部材５１が外側に膨張し、環状シール部材５２が
外側に押圧されてテーパー状に傾動し、この環状シール
部材５２の後端部がシールド掘進機１Ｂのフード部７６
の内周面に圧接され、貫入リング９とフード部７６との
間がシールされる。

【００５３】その後、両チャンバー３，６１内の高濃度
泥水を排泥管３９，９６から外部に排出し、次に、図８
に示すように、第４工程において、裏込剤注入管７７
（図７参照）から例えばモルタル等の裏込剤を貫入リン
グ９と地山間に注入する。そして、シールド掘進機１Ｂ
の内部構造材を一部除去してチャンバー６１内への作業
者のアクセス通路を形成し、止水リング９９を貫入リン
グ９の先端部とフード部７６の内周面とに溶接接合し
て、貫入リング９の先端部とフード部７６の内周面との
間の環状隙間を水密に封鎖すると共に、円筒部材１８の
先端と貫入リング９とに亙って止水溶接する。その後、
胴部材４，６２、貫入リング９等は地中に取り残され、
シールド掘進機１Ａ，１Ｂのその他の内部構造材や付属
機器類が撤去され、トンネルＴａ，Ｔｂが連なった状態
になる。尚、止水リング９９は、周方向に複数分割され
た円弧状のものをリング状に組合わせて固定するものを
適用してもよい。

【００５４】以上説明した地中接合型シールド掘進機及
びその地中接合方法によれば、シールド掘進機１Ａの貫
入リング９の先端部の外周部に止水機構１１を装備し、
地中接合の際、貫入リング９をシールド掘進機１Ｂのフ
ード部７６の内面側に挿入するまで押し出し、止水機構
１１の環状シール部材５２をフード部７６の内周面に圧
接させて止水するようにしたので、地中接合の為の内部
構造を簡単化でき、しかも、通常掘削時において止水機
構１１を胴部材４の内面側に退避させて保護しておくこ
とができるので、止水機構１１を土砂や礫等から保護す
る為の保護筒部材又はこれに類する保護部材を別途設け
る必要がなくなり、製作費を低減することができる。シ
ールド掘進機１Ｂの内部構造を胴部材６２に対して後退
させる必要がないため、シールド掘進機１Ｂの内部構造
を簡単化できるので、シールド掘進機１Ｂの機長を短く
でき、シールド掘進機１Ｂをシールド坑内に導入する為
の立坑を小径化できるので、工費も抑えることができ
る。

【００５５】チャンバー３，６１内の土砂や礫等を高濃
度泥水で置換しておき、環状弾性膜部材５１の内面側に
加圧水を注入して環状シール部材５２をシールド掘進機
１Ｂのフード部７６の内周面に圧接させるので、貫入リ
ング９とフード部７６との間を土砂や礫を噛み込むこと
なく止水することができる。加圧水注入機構は貫入リン
グ９の壁部に透設された加圧水通路５５を有するので、
この加圧水通路５５が土砂や礫等により破損したり損傷
するのを防止でき、止水機構１１の構造を簡単化するこ
とができ、シールド掘進機１Ａの内部構造の簡単化を図
ることができる。

【００５６】シールド掘進機１Ｂの胴部材６２の前端部
分に、貫入リング９と地山間に裏込剤を注入する為の裏
込剤注入管７７を設け、止水機構１１の環状シール部材
５２をフード部７６の内周面に圧接させて止水した後、
裏込剤注入管７７から貫入リング９と地山間にモルタル
等の裏込剤を注入するので、固化した裏込剤によって貫
入リング９と地山間を止水することができ、内部構造材
や付属機器類を安全に撤去することができる。

【００５７】次に、本実施形態を部分的に変更した変更
形態について説明する。 １）泥水式の排泥設備８，６６の代わりに土圧式の排土
設備を適用した構成にしてもよい。 ２）胴部材に中折れ部、中折れジャッキを備えて曲進可
能な構造にしてもよい。 ３）例えば礫が少ない地層等においては、チャンバー
３，６１内を必ずしも高濃度泥水で置換しなくてもよ
い。 ４）胴部材４の外径は、胴部材６２の外径よりも大きく
てもよく逆に小さくてもよい。但し、貫入リング９の通
過隙間を確保し、且つ、環状シール部材５２をフード部
７６の内周面に圧接可能な範囲内である。 ５）貫入リング９と地山間に裏込剤を注入する為の裏込
剤注入管を胴部材６２の前端部分の壁部に透設してもよ
い。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実
施形態に種々の変更を付加した形態で実施することも可
能である。

【００５８】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、第１シール
ド掘進機の貫入リングの先端部の外周部に止水手段を装
備し、地中接合の際、貫入リングを第２シールド掘進機
のフード部の内面側に挿入するまで押し出し、止水手段
の環状シール部材をフード部の内周面に圧接させて止水
するようにしたので、地中接合の為の両シールド掘進機
の内部構造を簡単化でき、通常掘削時において止水手段
を胴部材の内面側に退避させておくことができるので、
止水手段を土砂や礫等から保護する為の保護筒部材又は
これに類する保護部材を別途設ける必要がなく、製作費
を低減することができる。第２シールド掘進機の内部構
造を胴部材に対して後退させる必要がないので、その内
部構造を簡単化でき、第２シールド掘進機の機長を短く
でき、第２シールド掘進機をシールド坑内に導入する為
の立坑を小径化できるので、工費も抑えることができ
る。

【００５９】請求項２の発明によれば、例えば、チャン
バー内の土砂や礫等を高濃度泥水で置換しておき、加圧
水注入手段で環状弾性膜部材の内面側に加圧水を注入し
て環状シール部材を第２シールド掘進機のフード部の内
周面に圧接させると、貫入リングとフード部との間を止
水することができる。それ故、土砂や礫等が環状シール
部材とフード部との間に噛み込むことはなく確実に止水
することができる。その他請求項１と同様の効果を奏す
る。

【００６０】請求項３の発明によれば、加圧水注入手段
は貫入リングの壁部に透設された加圧水通路を有するの
で、この加圧水通路が土砂や礫等により破損したり損傷
するのを防止でき、止水手段の構造を簡単化することが
でき、第１シールド掘進機の内部構造の簡単化を図るこ
とができる。その他請求項２と同様の効果を奏する。

【００６１】請求項４の発明によれば、第２シールド掘
進機の胴部材の前端部分に、貫入リングと地山間に裏込
剤を注入する為の裏込剤注入管を設けたので、止水手段
の環状シール部材をフード部の内周面に圧接させて止水
した後、裏込剤注入管から貫入リングと地山間にモルタ
ル等の裏込剤を注入することができ、その裏込剤により
止水性能を高め、内部構造材や付属機器類を安全に撤去
することができる。その他請求項１〜３と同様の効果を
奏する。

【００６２】請求項５の発明によれば、第２工程におい
て、チャンバー内の礫や土砂を高濃度泥水で置換するの
で、その後の第３工程において、止水手段の環状シール
部材の損傷を防止できる。その他基本的に請求項１と同
様の効果を奏する。請求項６の発明によれば、第４工程
において、貫入リングと地山間に裏込剤を注入し、チャ
ンバー内の高濃度泥水を排出した後、貫入リングの先端
部と胴部材のフード部の内周面との間に、止水リングを
溶接して固定し環状隙間を密封し、第１シールド掘進機
の円筒部材と貫入リングとの間の摺動隙間を止水溶接す
ることにより、止水手段の周辺部の止水性を一層向上さ
せたうえで、内部機器や付属機器等を安全に撤去するこ
とができる。その他請求項５と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の地中接合型シールド掘進機
の第１シールド掘進機の縦断側面図である。

【図２】第２シールド掘進機の縦断側面図である。

【図３】両シールド掘進機の接近対向状態を示す作動説
明図である。

【図４】両シールド掘進機の接合準備段階を示す作動説
明図である。

【図５】カッタースポークの縮径状態等を示す作動説明
図である。

【図６】貫入リングの押出し駆動状態、止水機構の作動
状態を示す作動説明図である。

【図７】止水機構等の要部拡大断面図である。

【図８】裏込剤の注入状態、止水リングの溶接接合状態
等を示す作動説明図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ シールド掘進機 ２，６０ カッターディスク ３，６１ チャンバー ４，６２ 胴部材 ９ 貫入リング １０ 押出しジャッキ １１ 止水機構 １３，６８ カッタースポーク １３ｂ，６８ｂ 可動カッタースポーク １７，７２ 油圧シリンダ ５１ 環状弾性膜部材 ５２ 環状シール部材 ５５ 加圧水通路 ７６ フード部 ７７ 裏込剤注入管 ９９ 止水リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 颯田 敏和 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 大桑 昭治 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 石川 善一 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 神尾 正博 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社関西支店内 (72)発明者 清水 光雄 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 (72)発明者 森尾 三郎 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社播磨工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AA04 AC05 AD22 AD23 AD24 BA03 BA25 EA09

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１シールド掘進機と、この第１シール
   ド掘進機とほぼ同径の第２シールド掘進機とを備え、第
   １，第２シールド掘進機を相接近方向へ掘進させて両者
   を地中で接合するようにした地中接合型シールド掘進機
   において、 前記第１シールド掘進機は、その胴部材の内側近傍に軸
   方向へ移動可能に装備された筒状の貫入リングと、 貫入リングを第２シールド掘進機の胴部材のフード部の
   内面側に挿入するまで押出し駆動する押出し手段と、 貫入リングの通過隙間を形成する為にカッターディスク
   のカッタースポークの先端部を径方向へ縮径するスポー
   ク縮径手段と、 貫入リングの先端部の外周部に装備され、第２シールド
   掘進機のフード部の内周面に圧接される環状シール部材
   を介して止水する止水手段と、 を備えたことを特徴とする地中接合型シールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記止水手段は、貫入リングの先端部の
   外周部に凹設された環状凹部と、この環状凹部に配設さ
   れた環状弾性膜部材及びこの環状弾性膜部材の外側の環
   状シール部材と、環状弾性膜部材の内面側に加圧水を注
   入して環状シール部材を第２シールド掘進機のフード部
   の内周面に圧接させる加圧水注入手段とを備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の地中接合型シールド掘進
   機。
3. 【請求項３】 前記加圧水注入手段は、貫入リングの壁
   部に透設された加圧水通路を有することを特徴とする請
   求項２に記載の地中接合型シールド掘進機。
4. 【請求項４】 前記第２シールド掘進機の胴部材の前端
   部分に、貫入リングと地山間に裏込剤を注入する為の裏
   込剤注入管を設けたことを特徴とする請求項１〜３の何
   れかに記載の地中接合型シールド掘進機。
5. 【請求項５】 第１シールド掘進機と、この第１シール
   ド掘進機とほぼ同径の第２シールド掘進機とを相接近方
   向へ掘進させて両者の前端部同士を地中で接合する地中
   接合方法において、 第１，第２シールド掘進機を両者のカッターディスクが
   接近対向する状態に近づける第１工程と、 第１シールド掘進機のカッターディスクのカッタースポ
   ークの先端部を径方向へ縮径させて貫入リング通過用隙
   間を形成すると共に、第２シールド掘進機のカッターデ
   ィスクのカッタースポークの先端部を径方向へ縮径させ
   て貫入リング通過用隙間を形成し、これとほぼ並行して
   第１，第２シールド掘進機のチャンバー内の礫や土砂を
   高濃度泥水で置換する第２工程と、 第１シールド掘進機に設けた貫入リングを、両貫入リン
   グ通過用隙間を貫いて第２シールド掘進機の胴部材のフ
   ード部の内面側まで貫入させ、この貫入リングの先端部
   の外周部に設けた止水手段の環状シール部材をフード部
   の内周面に圧接させる第３工程と、 を備えたことを特徴とする地中接合型シールド掘進機の
   地中接合方法。
6. 【請求項６】 前記第３工程の後、貫入リングと地山間
   に裏込剤を注入し、貫入リングの先端部と胴部材のフー
   ド部の内周面との間の環状隙間を密封する止水リングを
   溶接して固定するとともに、第１シールド掘進機の胴部
   材の内側近傍に配設された円筒部材と、貫入リングとの
   間の摺動隙間を止水溶接する第４工程を備えたことを特
   徴とする請求項５に記載の地中接合型シールド掘進機の
   地中接合方法。