JP2001349170A

JP2001349170A - トンネル掘進機

Info

Publication number: JP2001349170A
Application number: JP2000173469A
Authority: JP
Inventors: Masanori Muranishi; 正紀村西
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2000-06-09
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-12-21

Abstract

(57)【要約】【課題】優れた施工能率を有し曲率半径の小さな急曲
線施工の可能なシールド掘進機を提供する。【解決手段】構前面に掘削手段を有する前胴と、前胴
にテレスコピック状に互いに伸縮自在にはまりあう中胴
と、直径方向に配するピンにより中胴に屈曲自在に連結
される後胴とを有し、前胴と後胴とを複数の連結ジャッ
キにより連結した構成としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中を掘削し推進
するトンネル掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機による施工方法として、
間欠掘削と同時施工という異なる２つの施工方法がとら
れる。間欠掘削は、セグメントに反力をとって行う掘削
と、掘削を中断して行うセグメントの組み立てとを交互
に行うものである。また、同時施工は、掘削とセグメン
ト組立てとを同時に行うもので、掘削スピードを向上で
きる。さらに、最近は、同時施工が可能で、かつ曲率の
小さな急曲線施工を可能にして施工能率をより一層向上
させたものが要求されており、例えば特許第２７８４０
１７号公報に開示されたようなシールド掘進機が提案さ
れている。図１０は、同公報に記載されたシールド掘進
機を示し、以下同図により従来技術を説明する。このシ
ールド掘進機は、図１０（ａ）に示すように、前面にカ
ッタ１１を有する前胴フレーム１２と、中折れのための
中胴フレーム１３と、セグメント１５の組立てを行う後
胴フレーム１４とに３分割されている。後胴フレーム１
４は、掘進方向前側に突設され、かつ外面に中折れ曲面
２２を有する中胴案内筒１７を有していて、中胴フレー
ム１３は内周面に突設された案内突部２３を介して中折
れ曲面２２に沿って中胴案内筒１７の上を変位する。

【０００３】中胴案内筒１７の前端は、第１連結具２５
により中胴フレーム１３の内周に一体に突設した環状の
連結板１９に対して連結、切り離しが自在であり、これ
により中胴フレーム１３と後胴フレーム１４は一体に移
動したり、別個に単独で移動することができる。中胴フ
レーム１３の連結板１９に対して掘進方向前後に突設さ
せた前胴案内筒２０の前端は、第２連結具２７により前
胴フレーム１２の内側に環状に設けられたジャッキ取付
板２８に対して連結、切り離しが自在であり、これによ
り、前胴フレーム１2と中胴フレーム１3は一体に移動し
たり、別個に単独で移動することができるようになって
いる。また、前胴フレーム１2のジャッキ取付板２８
と、後胴フレーム１４のジャッキ取付板１６とを周方向
に複数設けた推進・中折れ用ジャッキ２９によりピン３
０及びピン３１を介して連結する。さらに、後胴フレー
ム１４のジャッキ取付板１６には、シュー３２を介して
セグメント１５から反力をとるように反力受用ジャッキ
３３が設けてあり、この反力受用ジャッキ３３と前記推
進・中折れ用ジャッキ２９は、同一円周上に交互に配置
されている。

【０００４】上記構成による作動を以下に説明すると、
直線掘削のときは、第１連結具２５により連結板１９及
び中胴案内筒１７を連結して、図１０（ａ）の状態から
推進・中折れ用ジャッキ２９を伸長させて前胴フレーム
１２を前進させて掘進する。同時に、一部の反力受用ジ
ャッキ３３を縮退させてその部分に新たなセグメント１
５を組み付け、組み付けが完了したら再び反力受用ジャ
ッキ３３を伸長させて組み立てられたセグメント１５に
当接させて反力をとるようにする。図１０（ｂ）に示す
ように、推進・中折れ用ジャッキ２９がセグメント１５
の１リング分伸長したら、反力受用ジャッキ３３の伸長
と推進・中折れ用ジャッキ２９の縮退とを同時に行って
図１０（ａ）に示す初期状態にリセットする。この操作
を繰り返して同時施工を行う。

【０００５】直線掘削から曲線掘削に変更するとき、第
１連結具２５を切り離して第２連結具２７を連結する。
そして、図１０（ｃ）に示すように、曲線施工の外側の
推進・中折れ用ジャッキ２９を伸長させ、曲線施工の内
側を縮退させて前胴フレーム１2及び後胴フレーム１４
間で屈曲させる。屈曲させた状態で、反力受用ジャッキ
３３を縮退させてその部分に新たなセグメント１５を組
み付け、組み付けが完了したら再び反力受用ジャッキ３
３を組み立てられたセグメント１５に当接して反力をと
るようにする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した特許第２
７８４０１７号公報に示されているシールド掘進機にお
いては、直線掘削から曲線掘削に変更するとき、第１連
結具２５を切り離して第２連結具２７を連結し、曲線掘
削から直線掘削に変更するとき、第２連結具２７を切り
離して第１連結具２５を連結する必要があるので、変更
の度に作業が中断される。また、直線施工時には同時施
工が可能であるが、曲線施工時は、推進・中折れ用ジャ
ッキ２９は中折れ角αを維持するために所定のストロー
クを保持したままであるので、同時施工はできず、間欠
掘削となり作業スピードが低下する。これらにより、所
定の施工能率が得られないので、曲線施工時でも同時施
工が可能なシールド掘進機が要望されている。また、曲
線施工時には、中胴フレーム１３が中折れ曲面２２に沿
って中折れし、前胴フレーム１２が方向転換する。しか
し、中胴フレーム１３の後胴フレーム１４に対する屈曲
中心が図１０（ｃ）に示す点Ｏにありシールド掘進機の
外側にあるため、曲率半径の小さな急曲線に沿った曲線
施工は困難である。このため、より一層小さな半径の急
曲線施工の可能なシールド掘進機が要望されている。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するため、優
れた施工能率を有し曲率半径の小さな急曲線施工の可能
なシールド掘進機を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】上記の目
的を達成するために、第１の発明は、前面に掘削手段を
有する前胴と、前胴にテレスコピック状に互いに伸縮自
在にはまりあう中胴と、直径方向に配するピンにより中
胴に屈曲自在に連結される後胴とを有し、前胴と後胴と
を複数の連結ジャッキにより連結した構成としている。

【０００９】第１の発明によると、中胴の前部が、前胴
の後部にテレスコピック状に互いに伸縮自在にはまりあ
っている。また、中胴の後部は、後胴の前部にピンによ
り屈曲自在に連結されている。これにより、前胴は、後
胴に対してピンを備えた屈曲中心軸を中心にして屈曲す
るので大きな屈曲角度が得られる。また、前胴、中胴及
び後胴の各要素が機械的に結合された状態で屈曲するの
で、連結ジャッキのストローク通りに精度のよい屈曲角
度が再現性よく得られると共に、各要素をいちいち連結
具で固定するという煩わしい作業が不要となる。直線及
び曲線施工時には、連結ジャッキを伸長させて中胴に対
して前胴を前方へスライドさせながら掘進すると共に、
後胴部ではセグメントを組み立てる。これにより、掘進
及びセグメント組み立てを同時に行う同時施工が可能で
あるので、施工能率を向上できる。これらにより、より
曲率の小さい急曲線施工が行え、かつ直線及び曲線施工
時ともに同時施工が行えるので、優れた施工能率を有
し、かつ急曲線施工の可能なトンネル掘進機が得られ
る。

【００１０】第２の発明は、前面に掘削手段を有する前
胴と、直径方向に配する第２のピンにより前胴に屈曲自
在に連結される第２の中胴と、第２の中胴にテレスコピ
ック状に互いに伸縮自在にはまりあう第１の中胴と、直
径方向に配する第１のピンにより第１の中胴に屈曲自在
に連結される後胴とを有し、前胴と後胴とを複数の連結
ジャッキにより連結し構成としている。

【００１１】第２の発明によると、第１中胴が後胴に対
して第１ピンで屈曲可能となり、かつ前胴が第２中胴に
対して第２ピンで屈曲可能となる。そして、それぞれの
ピンにおける屈曲角度の和を前胴と後胴の屈曲角度とし
ている。また、第２中胴と第１中胴とは、テレスコピッ
ク状に互いに伸縮自在にはまりあっている。これによ
り、前胴は、後胴に対してピンを備えた２個所の屈曲中
心軸を中心にして屈曲するのでより大きな屈曲角度が得
られる。また、前胴、第２中胴、第１中胴及び後胴の各
要素が機械的に結合された状態で屈曲するので、連結ジ
ャッキのストローク通りに精度のよい屈曲角度が再現性
よく得られる。直線及び曲線施工時には、連結ジャッキ
を伸長させて第１中胴に対して第２中胴を前方へスライ
ドさせながら掘進すると共に、後胴部ではセグメントを
組み立てる。これにより、掘進及びセグメント組み立て
を同時に行う同時施工が可能であるので、施工能率を向
上できる。これらにより、より曲率の小さい急曲線施工
が可能なトンネル掘進機をコンパクトに構成でき、安価
に製作できる。また、直線及び曲線施工時ともに同時施
工が行えるので、優れた施工能率を有し、かつ急曲線施
工の可能なトンネル掘進機が得られる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る実施形態について詳細に説明する。まず、図１，２に
より、第１実施形態の構成を説明する。第１図は、本実
施形態に係るシールド掘進機の直進掘削時の状態を示
す。シールドフレームは、前胴４７、中胴４８及び後胴
４９に３分割されている。前胴４７は、シールドフレー
ムの最前方にあって、掘削手段としてのカッタ４２を有
している。中胴４８と前胴４７とは、重合部５７でテレ
スコピック状に互いに伸縮自在にはまりあっている。中
胴４８の後部には、球面外輪５３が設けてあり、この球
面外輪５３は、後胴４９の前部に設けてある球面内輪５
２に組み付けられている。これらの球面を形成する球の
中心は、シールド掘進機の長手方向の中心軸上に配設さ
れている。前胴４７及び第１中胴６８間には摺動シール
５５が、また球面内輪５２及び球面外輪５３間にもシー
ル５４がそれぞれ配設されていて、土砂のシールド掘進
機内への侵入を防ぐと共に、それぞれのシール面を保護
している。

【００１３】セグメント５６から反力をとって推進する
推進ジャッキとしてのシールドジャッキ４０は、後胴４
９の内周部に等間隔に複数本、例えば１２本配設されて
いる。また、前胴４７を後胴４９に対して掘進させるジ
ャッキ４１は、後胴４９側及び前胴４７側にそれぞれ設
けられたピン４３及びピン４４により回転自在に取り付
けてある。また、後胴４９及び前胴４７を連結する連結
ジャッキとしてのジャッキ４１は、後胴４９及び前胴４
７の間に均等に、互い違いにハの字の格子状に、即ちラ
チス状に複数本、例えば６本配設されている。以降、こ
の連結ジャッキをラチスジャッキ４１と呼ぶ。

【００１４】図２は、本実施形態のシールド掘進機の球
面内外輪５２，５３部を側方から見た透視図を示す。な
お、図２では、シールド掘進機の上部及び下部のみを示
し、中央部の記載を省略している。中胴４８が後胴４９
に対して水平面内で屈曲するときの屈曲中心軸Ｖｓを形
成する上ピン５０及び下ピン５１が径方向に中胴４８及
び後胴４９の間に設けてある。これらの上下ピン５０、
５１により、中胴４８の後部及び後胴４９の前部は屈曲
自在に連結されている。

【００１５】以上の構成を備えた本実施形態に係るシー
ルド掘進機の作動を、まず直進掘削時を例として図３に
より説明する。図３においては、施工のステップの順番
をＳを付した番号で示し、各ステップの状態を示すシー
ルド掘進機の各要素はＳ１の図のみに符号を付し、Ｓ２
〜Ｓ４の図には符号を省略する。また、図３に示すシー
ルド掘進機は、上方から見た透視図で模式的に示されて
おり、上ピン５０、下ピン５１、球面内輪５２及び球面
外輪５３は表わされていない。

【００１６】Ｓ１は、掘進を開始したときの状態を示
す。このときは、ラチスジャッキ４１はストロークの全
てが縮退している全縮状態で、シールドジャッキ４０は
ストロークエンドまで伸長している全伸状態である。ま
た、シールドジャッキ４０が、１ピッチ前のリングの静
止体としてのセグメント５６の側面にスプレッダ５８を
介して当接していて、セグメント５６から反力をとる準
備ができている。さらに次のリングを組み付けるスペー
スが、１ピッチ前のリングの側面とシールドジャッキ４
０の間に確保されている。Ｓ２は、カッタ４２を回転さ
せて掘進しながらセグメントを組み立てている同時施工
の状態を示す。このとき、図示しない演算油圧手段で前
胴４７が直進するように演算され吐出された油量が、６
本のラチスジャッキ４１のそれぞれに流入して伸長中で
あり、前胴４７が中胴４８と摺動しながら徐々に前方に
掘進している。一方、複数のシールドジャッキ４０の一
部を縮退させてその部分に新たなセグメント５６を組み
付け、組み付けが終わったら再びシールドジャッキ４０
を伸長させて組み立てられたセグメント５６に当接させ
て反力をとるようにしている。このようなシールドジャ
ッキ４０の作動状況を「盛り換え中」と呼ぶ。

【００１７】Ｓ３は、掘進及びセグメント組立てが終了
した状態を示している。このときは、ラチスジャッキ４
１は全伸状態で、シールドジャッキ４０は全縮状態にな
っている。また、ラチスジャッキ４１及びシールドジャ
ッキ４０のストロークは、セグメント５６の幅Ｂ分ある
ので、前胴４７は、Ｓ１のときからセグメント５６の幅
Ｂ分だけ掘進している。Ｓ４では、ラチスジャッキ４１
を縮退させて全縮状態に、シールドジャッキ４０を伸長
させて全伸状態にそれぞれ戻して、Ｓ１の掘進及びセグ
メント組み立ての開始状態に戻る。ラチスジャッキ４１
の縮退とシールドジャッキ４０の伸長は同時操作とし、
カッタ４２が切羽面から離れないようにする。

【００１８】次に、図４により、直進掘削から曲線掘削
への切換え時に、前胴４７を後胴４９に対して屈曲させ
るときの本実施形態に係るシールド掘進機の作動を説明
する。図４は、図３と同様に、シールド掘進機を上方か
ら見た透視図であるが上ピン５０、下ピン５１は表わさ
れていない。前胴４７を方向変換させるときには、球面
部５２，５３を形成している球の半径、重合部５７の重
合量及びラチスジャッキ４１の取付位置等に基づいて、
６本のラチスジャッキ４１に流入させるそれぞれの油量
が演算油圧手段により演算され、６本のラチスジャッキ
４１のそれぞれに流入する。そして、球面内輪５２及び
球面外輪５３が滑って、前胴４７は、屈曲中心軸Ｖｓを
中心にして後胴４９に対して屈曲角度θだけ屈曲する。
前胴４７を後胴４９に対して屈曲させた後は、屈曲角度
θを維持したまま、掘進するようにラチスジャッキ４１
のストロークを制御する。掘進しながらセグメント組立
てする同時施工時の手順は、図３で説明した手順と同一
であるのでここでは説明を省略する。

【００１９】次に本実施形態の作用及び効果を説明す
る。本実施形態では、掘進機の軸心を通る上下ピン５
０，５１を備えた屈曲中心軸Ｖｓを設定していて、中胴
４８及び後胴４９の間には、球面部５２，５３を備えて
いるので、大きな屈曲角度θが得られる。また、前胴４
７、中胴４８及び後胴４９の各要素が機械的に結合され
た状態で屈曲するので、ラチスジャッキ４１に設定され
るストロークに基づく角度指令通りの精度のよい屈曲角
度θが再現性よく得られる。

【００２０】また、６本のラチスジャッキ４１の各スト
ロークを演算油圧手段で自動的に制御することにより直
線掘削から曲線掘削へ、又曲線掘削から直線掘削へ切り
換える。これにより、作業員が連結具等を連結したり切
り離したりする必要がないので、掘削作業が中断される
ことがなく施工能率を向上できる。また、曲線施工時に
おいて、ラチスジャッキ４１により前胴４７の後胴４９
に対する屈曲角度θを保持しながらストロークを伸長さ
せ前胴４７と後胴４９の距離を大きくして前胴４７を掘
進させる。このとき、作業員はシールドジャッキ４０を
盛り換えしながら、新しいセグメント５６を組み付け
る。これにより、直進掘削時と同様に、曲線掘削時のと
きも掘進及びセグメント組み立てを同時に行う同時施工
が可能であるので、施工能率を向上できる。これらによ
り、より曲率の小さい急曲線施工が行え、かつ曲線施工
時にも同時施工が行えるので、優れた施工能率を有し急
曲線施工の可能なシールド掘進機が得られる。

【００２１】また、６本のラチスジャッキ４１を後胴４
９及び前胴４７の間に均等に、互い違いにハの字の格子
状に配設しているので、カッタ４２を回転させて掘削す
る掘進時の掘削トルクの反力をこの６本のラチスジャッ
キ４１によりとることができる。これにより、掘削トル
クの反力をとるための前胴４７から後胴４９にわたるキ
ー等が不要になるので、シールド掘進機の構造が簡素化
でき、安価なシールド掘進機が得られる。

【００２２】なお、本実施形態においては、ラチスジャ
ッキ４１のストロークは、使用セグメント５６の幅Ｂ分
（以降、フルストロークと呼ぶ）を有しているが、使用
セグメント５６の幅Ｂの半分のストローク（以降、ハー
フストロークと呼ぶ）を有するラチスジャッキ４１を使
用してもよい。図５に、ハーフストロークのときの直進
掘削時の施工のステップを示す。図５では、シールド掘
進機の各要素にはＳ３の図のみに符号を付す。図５のＳ
３でセグメント５６を組み立て完了したとき、即ちシー
ルドジャッキ４０が全縮状態になったときには、すでに
ラチスジャッキ４１は全伸状態にある。Ｓ１の掘進開始
の状態に戻るためには、シールドジャッキ４０を伸長さ
せながらラチスジャッキ４１を縮退させる。このとき、
縮退よりも伸長させる速度を大きく設定することにより
前胴４７を掘進させる。このハーフストロークによる
と、ラチスジャッキ４１のストロークを短かくできるの
で、シールド掘進機の機長を短くでき、コンパクトなシ
ールド掘進機が得られる。

【００２３】また、本実施形態では、前胴４７を後胴４
９に対して屈曲させ、かつ掘進させるために格子状に配
設した６本のラチスジャッキ４１を使用している。前胴
４７から後胴４９にわたるキー等により掘進時の掘削ト
ルクの反力をとる構成にするときには、ラチスジャッキ
４１の代わりに、油圧シリンダを互いに平行に前胴４７
の内円周に均等に複数本配設してもよい。さらに、本実
施形態では、中胴４８が前胴４７の内側に挿入されて伸
縮自在となっている図１，２，３，４で説明したが、前
胴４７が中胴４８の内側に挿入されていても何ら差し支
えない。

【００２４】次に図６により、第２実施形態を説明す
る。図６は、シールド掘進機の直進掘削時の状態を示
す。なお、図６は、シールド掘進機を上方から見た透視
図であり、模式的に示している。シールドフレームは、
前胴４７、第２中胴６９、第１中胴６８及び後胴４９、
に４分割されている。前胴４７は、シールドフレームの
最前方にあって、最前部でカッタ４２を有し、後部には
第２球面外輪７３が設けてある。前胴４７の第２球面外
輪７３は、第２中胴６９の前部に設けてある第２球面内
輪７２に組み付けられている。第２球面外輪７３及び第
２球面内輪７２の球面を形成する球の中心は、第２中胴
６９の軸心上に配設されている。また、第２球面部７
２，７３の球の中心を通る第２屈曲中心軸Ｖｓ２上には
第２上ピン６６及び第２下ピン６７が、図２と同様な方
法で配設されており、前胴４７と第２中胴６９とは、第
２上ピン６６及び第２下ピン６７により屈曲自在となっ
ている。

【００２５】第２中胴６９の後部と第１中胴６８の前部
とは、重合部５７でテレスコピック状に互いに伸縮自在
にはまりあっている。第１中胴６８の後部に設けてある
第１球面外輪７１は、後胴４９の前部に設けてある第１
球面内輪７０に組み付けられている。第１球面外輪７１
及び第１球面内輪７０の球面を形成している球の中心
は、後胴４９の軸心上に配設されている。また、第１球
面部７０，７１の球の中心を通る第１屈曲中心軸Ｖｓ１
上には第１上ピン６４及び第１下ピン６５が、図２と同
様な方法で配設されており、第１中胴６８と後胴４９と
は、第１上ピン６４及び第１下ピン６５により屈曲自在
となっている。また、第２球面外輪７３及び第２球面内
輪７２間には第２シール７５が、第１球面外輪７１及び
第１球面内輪７０の間には第１シール７４が、第２中胴
６９及び第１中胴６８間には摺動シール５５がそれぞれ
配設されていて土砂のシールド掘進機内への侵入を防ぐ
と共に、それぞれのシール面を保護している。

【００２６】なお、セグメント５６から反力をとるシー
ルドジャッキ４０は、後胴４９の内周部に等間隔に複数
本、例えば１２本配設されている。また、カッタ４２を
有する前胴４７を掘進させるラチスジャッキ４１は、後
胴４９側及び前胴４７側に設けられたピン６０及びピン
６１により回転自在となっている。また、ラチスジャッ
キ４１は、後胴４９及び前胴４７の間に均等に、互い違
いにハの字の格子状に６本配設されている。

【００２７】次に、本実施形態の作動を説明する。直進
掘削時の作動は、図３で説明した作動と同一であるの
で、ここでは説明を省略する。次に、図７により、直進
掘削から曲線掘削への切換え時に、前胴４７を後胴４９
に対して屈曲させるときの作動を説明する。図７は、図
６と同様に、シールド掘進機を上方から見た透視図であ
り、模式的に示している。前胴４７を方向変換させると
きには、第１球面部７０，７１及び第２球面部７２，７
３を形成しているそれぞれの球の半径、重合部５７の重
合量及びラチスジャッキ４１の取付位置等に基づいて、
演算油圧手段で６本のラチスジャッキ４１に流入させる
それぞれの油量が演算され各ラチスジャッキ４１にそれ
ぞれ流入し、第１中胴６８は、第１上ピン６４及び第１
下ピン６５を備えた第１屈曲中心軸Ｖｓ１を中心にし
て、後胴４９に対して第１球面部７０，７１で第１角度
θ１だけ屈曲する。また、前胴４７は、第２上ピン６６
及び第２下ピン６７を備えた第２屈曲中心軸Ｖｓ２を中
心にして、第２中胴６９に対して第２球面部７２，７３
で第２角度θ２だけ屈曲する。これにより、前胴４７
は、後胴４９に対して第１角度θ１及び第２角度θ２の
和だけ屈曲する。前胴４７を後胴４９に対して屈曲させ
た後に、掘進しながらセグメント組立てする同時施工時
のシールド掘進機の作動は、図３で説明した作動と同一
であるのでここでは説明を省略する。

【００２８】次に図８により、本実施形態の作用及び効
果を説明する。図８（ａ）は、本実施形態のシールド掘
進機において、第２中胴６９及び第１中胴６８が後胴４
９に対して第１球面部７０，７１で第１角度θ１屈曲
し、かつ前胴４７が第２中胴６９及び第１中胴６８に対
して第２球面部７２，７３で第２角度θ２屈曲した状態
を示している。各球面部におけるそれぞれの屈曲角は、
シールド掘進機の最大屈曲角の略半分の角度を屈曲させ
ればよく、各球面部の滑り長さも小さくて済むので、各
球面部及び各球面部の近傍はコンパクトな構成となる。
一方、図８（ｂ）に示す第１実施形態のシールド掘進機
では、前胴４７が後胴４９に対して球面部５２，５３で
屈曲角度θ屈曲した状態を示している。なお、屈曲角度
θは、本実施形態における前記第１角度θ１及び第２角
度θ２の和の角度としている。本図によると、１個所の
球面部５２，５３で大きく屈曲させることになり、球面
内輪５２及び球面外輪５３の間の滑り長さも大きくな
る。

【００２９】このように、屈曲角度θを大きくとろうと
すると、球面部が大型になりシールド掘進機全体が大型
になる。本実施形態のシールド掘進機では、コンパクト
に構成した球面部を２個所備え、それぞれの球面部にお
ける屈曲角度の和を前胴４７と後胴４９の屈曲角度θと
しているので、より曲率の小さい急曲線施工が可能なシ
ールド掘進機をコンパクトに構成でき、安価なシールド
掘進機が得られる。

【００３０】なお、本実施形態においては、第１中胴６
８が第２中胴６９の内側に挿入されて伸縮自在となって
いる図６で説明したが、第２中胴６９が第１中胴６８の
内側に挿入されていても何ら差し支えない。

【００３１】以上説明したように、本発明によれば、ピ
ンを備えた屈曲中心軸を設定していて、前胴が後胴に対
して球面部で屈曲するので、重合部の隙間分により許容
される角度だけ屈曲させるという従来の屈曲方法と異な
り、大きな屈曲角度が得られる。また、前胴、中胴及び
後胴の各要素が機械的に結合された状態で屈曲するの
で、連結ジャッキに設定されるストロークに基づく角度
指令通りの精度のよい屈曲角度が再現性よく得られる。
また、連結ジャッキの各ストロークを演算油圧手段で自
動的に制御することにより直線掘削から曲線掘削へ、又
曲線掘削から直線掘削へ切り換える。これにより、作業
員が連結具等を連結したり切り離したりする必要がない
ので、掘削作業が中断されることがなく施工能率を向上
できる。

【００３２】また、曲線施工時において、連結ジャッキ
により前胴の後胴に対する屈曲角度を保持しながらスト
ロークを演算油圧手段で自動的に伸長させ前胴と後胴の
距離を大きくして前胴を掘進させる。このとき、作業員
は推進ジャッキを盛り換えしながら、新しいセグメント
を組み付ける。これにより、直進掘削時と同様に、曲線
掘削時のときも掘進及びセグメント組み立てを同時に行
う同時施工が可能であるので、施工能率を向上できる。
これらにより、より曲率の小さい急曲線施工が行え、か
つ曲線施工時にも同時施工が行えるので、優れた施工能
率を有し急曲線施工の可能なトンネル掘進機が得られ
る。

【００３３】以上、シールド掘進機を例にとり説明して
きたが、同様の構造を図９に示すトンネル掘進機（以
降、ＴＢＭと呼ぶ）に適用することもできる。図９
（ａ）に示すように、ＴＢＭは前胴４７、中胴４８及び
後胴４９を備え、前胴４７と中胴４８とは伸縮可能な構
造となっており、中胴４８と後胴４９とは屈曲可能な構
造となっている。掘進作業は、後胴４９に設けたグリッ
パ８０を図９（ｂ）に示すようにグリッパジャッキ８１
で坑壁に押し付けて反力をとりつつスラストジャッキ８
２を伸ばしながら行う。スラストジャッキ８２が伸び切
ったら、前胴４７に設けたフロントサイドサポート８３
を図９（ｃ）に示すようにサイドサポートジャッキ８４
で坑壁に押し付けて前胴を固定し、スラストジャッキ８
２を縮めて後胴４９を前進させる。通常、岩盤部ではこ
の動作の繰り返しにより掘進を行うが、軟弱層では後胴
に設けたセグメントエレクタ８６によりセグメントを組
立て、シールド掘進機のようにセグメントに推進反力を
とりながら掘進することも可能である。中胴４８と後胴
４９とは、円周方向に複数本配置されたアーティキュレ
ートジャッキ８５により連結されている。これら複数の
アーティキュレートジャッキ８５のロッド側配管はすべ
て連通されており、各ボトム側の配管もすべて連通され
ている。これにより中胴４８と後胴４９とは互いに分離
することなく屈曲可能に連結されることとなる。即ち、
アーティキュレートジャッキ８５は、屈曲を許容する継
手の役割を果たしている。屈曲量は、スラストジャッキ
８２の伸びしろを変えることにより調整する。このよう
なＴＢＭに、第１，２実施形態で説明したピンによる屈
曲中心軸、スライド部及び前胴と後胴とを連結する連結
ジャッキを備える構成を適用すれば、アーティキュレー
トジャッキ８５が不要となり、構造を簡素なものとする
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のシールド掘進機の構成図であ
る。

【図２】第１実施形態の屈曲中心軸の説明図である。

【図３】ラチスジャッキがフルストロークのときの施工
ステップの説明図である。

【図４】第１実施形態のシールド掘進機の屈曲時の説明
図である。

【図５】ラチスジャッキがハーフストロークのときの施
工ステップの説明図である。

【図６】第２実施形態のシールド掘進機の構成図であ
る。

【図７】第２実施形態のシールド掘進機の屈曲時の説明
図である。

【図８】第２実施形態のシールド掘進機の屈曲時の効果
の説明図である。

【図９】ＴＢＭの屈曲方法及び掘進方法の説明図であ
る。

【図１０】同時施工及び急曲線施工の可能なシールド掘
進機の従来技術の説明図である。

【符号の説明】

４０…シールドジャッキ、４１…ラチスジャッキ、４７
…前胴、４８…中胴、４９…後胴、５０…上ピン、５１
…下ピン、５２…球面内輪、５３…球面外輪、５４…シ
ール、５５…摺動シール、５６…セグメント、５７…重
合部、６４…第１上ピン、６５…第１下ピン、６６…第
２上ピン、６７…第２下ピン、６８…第１中胴、６９…
第２中胴、７０…第１球面内輪、７１…第１球面外輪、
７２…第２球面内輪、７３…第２球面外輪、７４…第１
シール、７５…第２シール、θ…屈曲角度、θ１…第１
屈曲角度、θ２…第２屈曲角度、Ｖｓ…屈曲中心軸、Ｖ
ｓ１…第１屈曲中心軸、Ｖｓ２…第２屈曲中心軸。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前面に掘削手段を有する前胴(47)と、前胴(47)にテレスコピック状に互いに伸縮自在にはまり
あう中胴(48)と、直径方向に配するピン(50,51)により中胴(48)に屈曲自
在に連結される後胴(49)とを有し、前胴(47)と後胴(49)とを複数の連結ジャッキ(41)により
連結したことを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項２】前面に掘削手段を有する前胴(47)と、直径方向に配する第２のピン(66,67)により前胴(47)に
屈曲自在に連結される第２の中胴(69)と、第２の中胴(69)にテレスコピック状に互いに伸縮自在に
はまりあう第１の中胴(68)と、直径方向に配する第１のピン(64,65)により第１の中胴
(68)に屈曲自在に連結される後胴(49)とを有し、前胴(47)と後胴(49)とを複数の連結ジャッキ(41)により
連結したことを特徴とするトンネル掘進機。