JP2002054384A - 拡縮式トンネル掘削機の胴部構造 - Google Patents

拡縮式トンネル掘削機の胴部構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】基本の円形断面から拡幅されたトンネルを掘削
する掘削機の胴部を簡単な構成で、かつ低コストで掘削
可能とする。 【解決手段】トンネルの形状に対応して拡大縮小可能な
シールド本体1の円筒形外殻を分離して、長円弧側の固
定胴4と短円弧側の拡幅胴5とで構成し、拡幅胴5の両
端部から固定胴4側に延設したスライド部材7を案内す
るガイド面8aを固定胴4に形成し、拡幅胴5をトンネ
ル軸心Oと直交する拡縮方向に移動する拡幅用ジャッキ
9を設け、シールド本体1内で組み立てられるセグメン
ト31の形状を、通常掘削時は互いに平行な平行平面壁
32を有する略円形断面とし、拡幅掘削時に平行平面壁
32が延長された小判形断面とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、円形断面トンネル
の掘削途中で幅の広い拡幅部を連続して掘削する拡縮式
トンネル掘削機の胴部構造に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば円形断面のトンネルを掘削途中
に、トンネルを拡幅できるシールド掘進機に、たとえば
特開平11−294077号公報に開示されたものがあ
る。
【0003】このシールド掘進機は、トンネルの下部お
よび上部にそれぞれ互いに平行に配置された水平フレー
ムと、これら水平フレーム間で複数のスライドジャッキ
により拡縮方向に互いに接近離間される左右一対の拡幅
胴とを具備したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構成
では、拡幅胴の拡縮移動を案内する水平フレームが、左
右両側で円形断面からはみだすことから、水平フレーム
の前部両側に小型の回転カッターが必要となり、複雑な
構造となるとともに不要な部分まで掘削する必要がある
点と、拡幅時に組み立てられるセグメントは、胴部の後
端にシール可能な隙間をあけて形成されることから、円
形に長円が組み合わされた複雑な変形断面形状となり、
強度面およびコスト面から不利となる点とに問題があっ
た。
【0005】本発明は上記問題点を解決して、簡単な構
造で、基本の円形断面から拡幅された略長円形断面のト
ンネルを低コストで掘削可能な拡縮式トンネル掘削機の
胴部構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、胴部の前部に、略円形断面ト
ンネルから所定方向に直径を拡張して略長円形断面トン
ネルを掘削するカッタヘッドを具備し、掘削するトンネ
ルの形状に対応して胴部の断面を拡大縮小可能な拡縮式
トンネル掘削機の胴部構造であって、円筒形外殻の一部
をトンネル軸心方向に沿う切断線に沿って分離して、胴
部を長円弧側の固定胴と短円弧側の拡幅胴とに分離し、
前記拡幅胴の両端部から固定胴側に突出されて互いに平
行な摺接スライド面が形成されたスライド部材を延設
し、前記固定胴に、前記スライド部材の摺接スライド面
にスライド自在に摺接して案内するガイド面を形成する
とともに、前記拡幅胴をトンネル軸心と直交する拡縮方
向に平行移動して胴部断面を拡大縮小自在な拡幅装置を
設け、胴部内で組み立てられる覆工体の形状を、互いに
平行な平行平面壁を有する略円形断面または小判形断面
としたものである。
【0007】上記構成によれば、短円弧側の拡幅胴の外
殻にスライド部材を延設し、固定胴のガイド空間にスラ
イド部材を介してスライドさせ、胴部の断面を拡幅する
ので、従来のような通常掘削時に円形断面の胴部から突
出するような部材がなく、余分な掘削部分を平行平面壁
の外側のわずかな面積とすることができる。また胴部内
で組み立てられる覆工体を、通常掘削時および拡幅掘削
時とも、平行平面壁を有する略円形断面または小判形断
面としてその平行部を伸縮することでトンネルの幅を拡
縮することができ、通常掘削部と拡幅掘削部およびそれ
らの間の移行部でも、変形した覆工体が不要となること
から、覆工体のコストを低減することができ、その組立
ても容易に行うことができる。
【0008】また請求項2記載の発明は、上記構成にお
いて、固定胴に切羽崩壊土圧を保持する固定隔壁を設
け、可動胴に、前記固定隔壁の背面にスライド自在に摺
接する可動隔壁を設け、前記スライド部材の摺接スライ
ド面と、可動隔壁の前面摺接部とをコーナー部を介して
連続させて胴部の両側部と前部にわたって連続する前面
および側面のスライドシール面を形成したものである。
【0009】上記構成によれば、固定胴と可動胴との間
で拡縮時に摺動する面に沿って両側部と前部に連続する
スライドシール面を設けたので、切羽崩壊土圧を保持す
る圧力室および地山側と、胴部内とのスライド部を良好
にシールをすることができ、泥水や土砂の浸入を効果的
に防止することができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るトンネル掘削
機の実施の形態を図1〜図5に基づいて説明する。
【0011】図1に示すように、このトンネル掘削機
は、切羽崩壊土圧を保持しつつ円形断面トンネルを掘削
し、このトンネル内に覆工体であるセグメント31を組
み立てつつ推進されるシールド掘進機で、胴部であるシ
ールド本体1の前部に、円形のカッタヘッド2を具備し
ている。このカッタヘッドは、図示しない多数のカッタ
ビットと土砂取入口が形成された円形のカッタ面板2a
の複数位置に、カッタ出退装置3bによりコピーカッタ
3aをそれぞれ半径方向に出退可能なコピーカッタ3を
具備し、所定部分(図では掘進方向に向かって左側部)
でこのコピーカッタ3aを突出させることにより、トン
ネルの左側部を拡張して略長円形断面トンネルを掘削す
ることができる。そしてこのシールド本体1は、掘削す
るトンネルの形状に対応してシールド本体1の断面形状
を拡大縮小可能に構成されている。
【0012】シールド本体1は、右側部に配置された固
定胴4と、左側部に配置された拡幅胴5とで構成されて
いる。すなわち、図2に示すように、円筒形外殻(スキ
ンプレート)6が横断面でトンネル軸心Oを中心にα≒
220°隔てた位置でトンネル軸心O方向に沿う切断線
に沿って分離され、シールド本体1が長円弧外殻6a側
に固定胴4が設けられるとともに、短円弧外殻6b側に
拡幅胴5が設けられている。
【0013】そして拡幅胴5は、短円弧外殻6bの両端
部から固定胴4側にそれぞれ互いに平行な摺接スライド
面7aが形成されたスライド部材7がシールド本体1の
略全長にわたって延設された略コの字形断面に形成され
ている。一方、固定胴4の上部および下部には、スライ
ド部材7を収容するガイド空間8がラップ部4aにより
形成されており、ラップ部4aの内面には、スライド部
材7の外面に形成された摺接スライド面7aがスライド
自在に摺接して案内されるガイド面8aが形成されてい
る。また固定胴4に、スライド部材7のガイド溝7bに
スライド自在に摺接し案内するガイドフレーム8bが拡
幅方向に沿って設けられている。またこのガイド空間8
には、拡幅胴5をトンネル軸心Oと直交する拡縮方向に
移動してシールド本体1の断面を拡大縮小自在な拡幅装
置である複数の拡幅用ジャッキ9が配設されている。
【0014】図1,図3,図4に示すように、前記シー
ルド本体1の固定胴4の前部には、切羽崩壊土圧を保持
する固定隔壁11が配設されて圧力室12が形成され、
この固定隔壁11には軸受13を介して旋回壁14aを
有する旋回部材14がトンネル軸心O周りに回転自在に
支持されている。そして旋回壁14aから圧力室12側
に突出する複数の支持脚15がカッタ面板2aに連結さ
れている。この固定隔壁11の大気室16側には、カッ
タ駆動装置17が設けられており、このカッタ駆動装置
17は、旋回部材14に取付けられたリングギヤ17a
と、このリングギヤ17aに噛み合う複数の駆動ピニオ
ン17bと、この駆動ピニオン17bをそれぞれ回転駆
動するカッタ駆動モータ17cとで構成されている。な
お、図示しないが、固定隔壁11には送泥管および排泥
管、または排土装置が貫通して設けられ、また固定胴4
の後部にセグメント31を組み立てるエレクタ装置が配
設されている。
【0015】一方、拡幅胴5には、固定隔壁11の背面
にスライド自在に摺接する可動隔壁21が取付けられ、
図4に示すように、固定隔壁11と可動隔壁21の間に
介在されたシール材により圧力室12からの土砂や泥水
の侵入を防止する前面スライドシール面22が形成され
ている。またガイド空間8のガイド面8aとスライド部
材7の摺接スライド面7aとの間には、介在されたシー
ル材により地山からの土砂と泥水の侵入を防止する側面
スライドシール面23が形成されている。そして、前記
前面スライドシール面22と側面フライドシール面23
とは、スライド部材7と可動隔壁21のコーナー部を介
して連続して形成され、固定胴4と拡幅胴5とのスライ
ド部に連続するシール構造が形成される。
【0016】このシールド本体1の後部で通常掘削時に
組み立てられる覆工体であるセグメント31は、図3に
示すように、スライド部材7に対応した一部に互いに平
行な一対の平行平面壁32を有する略円形断面で、一対
の略半円壁33の端部間に長さの短い平行平面壁32が
連結されて構成されている。そして、拡張掘削時には、
平行平面壁32の長さが延長された小判形断面のセグメ
ント31が組み立てられる。
【0017】固定胴4と拡幅胴5の後部には、前記セグ
メント31を反力受けとしシールド本体1を推進する複
数の推進ジャッキ34,35がそれぞれ配設されてい
る。また固定胴4および拡幅胴5の後端部内面には、組
み立てられたセグメント31との隙間を、複数の金属ブ
ラシ列間にグリースを充填してシールするテールシール
装置36,37がそれぞれ配設され、また拡幅胴5のス
ライド部7の内面にも、ラップ部テールシール装置38
が設けられている。
【0018】このラップ部テールシール装置38は、図
5に示すように、固定胴4の固定側テールプレート41
の内面に、スライド部材7の拡幅側テールプレート51
がスライド自在に重なり合い、固定側テールプレート4
1には、内面にスライド方向に沿う固定ブラシ列43が
取付けられた複数の突条部42が突設されている。そし
て、拡幅側テールプレート51には、突状部42の間の
ガイド凹部44にスライド自在に嵌合するスライドビー
ム52が配設され、このスライドビーム52に取付板を
介して固定ブラシ列43の前面に重なる可動ブラシ列5
3が取付けられている。したがって、スライド部7の拡
縮動作に従って拡幅側テールプレート51がスライドす
ると、可動ブラシ列53が固定ブラシ列43の前面に沿
って移動し、前後のブラシ列43,53間にグリースを
保持してシールすることができる。
【0019】上記実施の形態において、通常掘削部で円
形断面のトンネルを掘削し、シールド本体1内の後部
で、天面中央部と底面中央部に長さが短い平行平面壁3
2を有する略円形断面のセグメント31を組み立てて掘
進される。拡幅部に達すると、カッタヘッド2の左側部
の回転位置でコピーカッタ3を突出させて余掘りを行い
トンネルを拡幅する。そして、トンネルの拡幅に従って
拡幅用ジャッキ9を進展させて拡幅胴5を外側にスライ
ドさせ、拡幅量に対応して拡幅されたセグメント31を
組み立てる。このようにして順次拡幅胴5が外側にスラ
イドされ、拡幅掘削部になると、拡幅胴5を拡幅位置に
固定した状態で所定距離掘削する。この拡幅掘削部で
は、平行平面壁32を延長したセグメント31が小判形
断面に組み立てられる。
【0020】拡幅掘削部から通常掘削部への移行は、上
記と逆の手順で行われる。上記実施の形態によれば、円
弧状外殻6を分割して長円弧外殻6aを有する固定胴4
と短円弧外殻6bを有する拡幅胴5とに分離し、拡幅胴
5に設けられたスライド部材7を固定胴4のラップ部4
a内のガイド空間8に収容し、ラップ部4a内面のガイ
ド面8aに沿って出退自在に構成したので、従来のよう
に、カッタヘッド2による円形部分から突出する部材も
なく、またセグメント31も平行平面壁32の短い略円
形断面に形成することができる。また拡幅掘削時にも、
平行平面壁32の長さを延長するだけでよく、拡幅掘削
時や移行時にも、特殊な異形セグメントピースが不要と
なり、セグメント31の製造コストが増大することもな
く、組み立ても容易に行うことができる。
【0021】またスライド部材7の摺接ガイド面7aの
側面スライドシール面23および可動隔壁21の前面の
前面スライドシール面22とを連続させたので、圧力室
12や地山側と、シールド本体1内とのスライド部のシ
ールを良好に行うことができ、止水を効果的に実施する
ことができる。
【0022】
【発明の効果】以上に述べたごとく請求項1記載の発明
によれば、一部が分離された拡幅胴の外殻にスライド部
材を延設し、固定胴のガイド空間にスライド部材を介し
てスライドさせ、胴部の断面を拡幅するので、従来のよ
うな通常掘削時に円形断面の胴部から突出するような部
材がなく、余分な掘削部分を平行平面壁の外側のわずか
な面積とすることができる。また胴部内で組み立てられ
る覆工体を、通常掘削時および拡幅掘削時とも、平行平
面壁を有する略半円断面または小判形断面としてその平
行部を伸縮することでトンネルの幅を拡縮することがで
き、通常掘削部と拡幅掘削部およびそれらの間の移行部
でも、変形した覆工体が不要となることから、覆工体の
コストを低減することができ、その組立ても容易に行う
ことができる。
【0023】また請求項2記載の発明によれば、固定胴
と可動胴との間で拡縮時に摺動する面に沿って両側部と
前部に連続するスライドシール面を設けたので、切羽崩
壊土圧を保持する圧力室および地山側と、胴部内とのス
ライド部を良好にシールをすることができ、泥水や土砂
の浸入を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るシールド掘進機の実施の形態を示
す平面断面図である。
【図2】図1に示す拡幅掘削状態のa−a断面図であ
る。
【図3】同シールド掘進機の拡幅掘削状態のシールド本
体を示す斜視図である。
【図4】同シールド本体を示す分解斜視図である。
【図5】同シールド本体のラップ部テールシール装置を
示す断面図である。
【符号の説明】
1 シールド本体 2 カッタヘッド 3 コピーカッタ 4 固定胴 4a ラップ部 5 拡幅胴 6 外殻 7 スライド部材 7a 摺接スライド面 8 ガイド空間 8a ガイド面 9 拡幅用ジャッキ 11 固定隔壁 12 圧力室 16 大気室 17 カッタ駆動装置 21 可動隔壁 22 前面スライドシール面 23 側面スライドシール面 31 セグメント 32 平行平面壁 33 略半円壁 34,35 推進ジャッキ 36,37 テールシール装置 38 ラップ部テールシール装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田窪 厚志 大阪府大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 塚原 歳現 大阪府大阪市阿倍野区松崎町2丁目2番2 号 株式会社奥村組内 (72)発明者 花岡 泰治 大阪府大阪市住之江区南港北1丁目7番89 号 日立造船株式会社内 Fターム(参考) 2D054 AA05 AB01 AC01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】胴部の前部に、円形断面トンネルから所定
    部位の径を拡張して略長円形断面トンネルを掘削するカ
    ッタヘッドを具備し、掘削するトンネルの形状に対応し
    て胴部の断面を拡大縮小可能な拡縮式トンネル掘削機の
    胴部構造であって、 円筒形外殻の一部をトンネル軸心方向に沿う切断線に沿
    って分離して、胴部を長円弧側の固定胴と短円弧側の拡
    幅胴とに分離し、 前記拡幅胴の両端部から固定胴側に突出されて互いに平
    行な摺接スライド面が形成されたスライド部材を延設
    し、 前記固定胴に、前記スライド部材の摺接スライド面にス
    ライド自在に摺接して案内するガイド面を形成するとと
    もに、前記拡幅胴をトンネル軸心と直交する拡縮方向に
    平行移動して胴部断面を拡大縮小自在な拡幅装置を設
    け、 胴部内で組み立てられる覆工体の形状を、互いに平行な
    平行平面壁を有する略円形断面または小判形断面とした
    ことを特徴とする拡縮式トンネル掘削機の胴部構造。
  2. 【請求項2】固定胴に切羽崩壊土圧を保持する固定隔壁
    を設け、 可動胴に、前記固定隔壁の背面にスライド自在に摺接す
    る可動隔壁を設け、 前記スライド部材の摺接スライド面と、可動隔壁の前面
    摺接部とをコーナー部を介して連続させて胴部の両側部
    と前部にわたって連続する前面および側面のスライドシ
    ール面を形成したことを特徴とする請求項1記載の拡縮
    式トンネル掘削機の胴部構造。
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