JP2002138787A - 地中接合型シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シールド掘進機の機長が長くならず、製作費も
低減でき、フード部の外周面の土砂を完全に除去可能な
地中接合型シールド掘進機、並びに、フード部の外周面
の土砂の除去と裏込め材の注入に有効な注入管を備えた
地中接合型シールド掘進機を提供する。 【解決手段】 第２シールド掘進機２のカッターディス
ク５１のスポーク部材８１に、フード部７５よりも大径
側へ部分的に進出した進出位置とスポーク部材８１内に
退入した退入位置とに切換え可能な可動ロッド８２と、
この可動ロッド８２を進退駆動する油圧シリンダ８３を
設け、この可動ロッド８２に、可動ロッド８２を進出位
置にした状態でフード部７５の外面に洗浄水を噴射する
噴射ノズル９０を設けた。

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
ルド掘進機に関し、特に第１シールド掘進機の胴部材の
前端部分を第２シールド掘進機の胴部材の前端のフード
部に外嵌させて地中接合するものであって洗浄水により
フード部の外周面に付着した泥土を洗浄するように構成
したものに関する。

【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削することが多く、その場合に
は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、通常、複数の立坑
を設け立坑と立坑の間の区間を各シールド掘進機で分担
して掘進することが多い。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、
地下地上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
進機を離隔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が
種々提案されている。

【０００４】これらシールド掘進機の前端部同士を地中
接合する場合には、その接合部分をシールして水や土
砂、裏込め材がシールド掘進機の内部に流入しないよう
にシールした状態で、シールド掘進機の内部機器や構造
部材を撤去する必要がある。そのシールが不十分の場合
には、排水ポンプを準備し、立坑から排水ホースを導入
して接続し、それら排水ポンプや排水ホースにより、水
や土砂や裏込め材を排出しながら、凍結剤を併用した止
水対策を講じて漏水を封止しなければならないので、多
額の費用がかかり、地中接合の工事期間が長びく。ま
た、本止水工事は漏水量が大のときは完全に封水される
保証がないので、非常に危険な作業となる。

【０００５】特開平５−２４８１７０号公報に記載の地
中接合型シールド掘進機では、地中接合の際、受入れ側
の第１シールド掘進機のカッターディスクを胴部材内へ
所定距離退入させ、そこに貫入側の第２シールド掘進機
のカッターディスクを内嵌させ、第１シールド掘進機の
胴部材の内周部の止水シールを加圧水で膨張させて止水
し、また、第２シールド掘進機の胴部材先端の内周部の
土砂シールでシールする。この構造では、シール個所が
多く、土砂の付着したカッターディスクの外周面に止水
シールを膨張させても止水が不備となり易く、止水シー
ルの耐久性も保証できない。

【０００６】そこで、本願発明者等は、特開２０００−
２６５７８１号公報に示すような地中接合型シールド掘
進機を提案した。この地中接合型シールド掘進機では、
第１シールド掘進機の胴部材の前端部の内周部に複数の
円弧状のスクレーパと、これらのスクレーパを進出駆動
する複数の油圧シリンダを設け、この胴部材の内周部に
止水シールを設けてある。

【０００７】地中接合の際には、第１シールド掘進機の
カッターディスクを縮径状態にしてから胴部材内へ所定
距離退入させ、第２シールド掘進機のカッターディスク
を縮径状態にしてからそのフード部を第１シールド掘進
機の胴部材の内部へ所定距離突入させた状態で、複数の
油圧シリンダにより複数のスクレーパを内側へ移動させ
てフード部の先端の外周面に当接させ、その後再び第２
シールド掘進機を前進移動させていくと、フード部の外
周面の土砂が複数のスクレーパで掻き取られつつ、フー
ド部が地中接合位置まで前進する。その後、第１シール
ド掘進機の止水シールを膨張させると止水状態となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】 前記特開２０００−
２６５７８１号公報に記載の地中接合型シールド掘進機
では、複数のスクレーパを配置する分だけ第１シールド
掘進機の機長が長くなり、シールド掘進機の重量が増
し、製作費が高価になり、曲進性能も低下する。しか
も、複数の油圧シリンダにより複数のスクレーパを内側
へ移動させて、フード部の先端部の外周面に当接させる
際に、フード部の前端に泥土や土砂が付着していると、
その泥土や土砂を押し付けてしまい、その状態でフード
部の残りの部分をスクレープすることになるから、フー
ド部のが外周面の土砂を完全に除去することが不可能
で、止水シールによる止水性能を確保するのが難しい。

【０００９】本発明の目的は、シールド掘進機の機長が
長くならず、製作費も低減でき、フード部の外周面の土
砂を完全に除去可能な地中接合型シールド掘進機を提供
すること、フード部の外周面の土砂の除去と裏込め材の
注入に有効な注入管を備えた地中接合型シールド掘進機
を提供することである。

【００１０】

【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，第２シールド掘進機を備え、
これら両シールド掘進機を相接近方向へ掘進させて地中
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、第１胴部材とカッター
ディスクとカッター駆動手段とを有し、第２シールド掘
進機は、第２胴部材と、カッターディスクと、第１胴部
材の前端部分が遊嵌状に外嵌可能で第２胴部材の前端か
ら前方へ延びるリング状のフード部とを有し、第２シー
ルド掘進機のカッターディスクのスポーク部材に、フー
ド部よりも大径側へ部分的に進出した進出位置とスポー
ク部材内に退入した退入位置とに切換え可能な可動ロッ
ドと、この可動ロッドを進退駆動する進退駆動手段を設
け、前記可動ロッドに、可動ロッドを進出位置にした状
態でフード部の外面に洗浄水を噴射する噴射ノズルを設
けたことを特徴とするものである。

【００１１】ここで、可動ロッドを設けるスポーク部材
は、カッタースポークであってもよく、カッタースポー
ク以外のスポーク状の部材であってもよい。可動ロッド
は少なくとも１つ設ければよく、噴射ノズルも少なくと
も１つ設ければよい。第１，第２シールド掘進機を相接
近方向へ掘進させて地中で接合する際、第２シールド掘
進機においては、進退駆動手段により可動ロッドを退入
位置から進出位置に切換え、カッターディスクを回転さ
せながら、噴射ノズルからフード部の外面に洗浄水を噴
射すると、噴射ノズルも回転しながら洗浄水を噴射する
ため、フード部の外面が全周に亙って洗浄され、その外
面に付着して土砂が完全に洗浄される。こうしてフード
部の外面の土砂を除去後可動ロッドを退入位置に切換え
てから、両シールド掘進機を地中接合する。

【００１２】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、前記第２シールド掘進機に、
噴射ノズルに高圧の洗浄水を供給する洗浄水供給手段を
設けたことを特徴とするものである。フード部の洗浄に
際しては、洗浄水供給手段から噴射ノズルに高圧の洗浄
水を供給して洗浄水を噴射させる。

【００１３】請求項３の地中接合型シールド掘進機は、
請求項１又は２の発明において、前記噴射ノズルを閉塞
可能な栓部材と、この栓部材を開閉駆動可能な開閉駆動
手段を設けたことを特徴とするものである。噴射ノズル
から洗浄水を噴射させない状態では、開閉駆動手段によ
り栓部材で噴射ノズルを閉じた状態に保持できるから、
噴射ノズルに土砂が目詰まりしたりするのを防止でき
る。噴射ノズルから洗浄水を噴射させる際には、開閉駆
動手段により栓部材を、噴射ノズルを開放する位置に切
換えるものとする。

【００１４】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、前記両シールド
掘進機の地中接合に際して、前記可動ロッドを進出位置
に切換え、第２シールド掘進機のカッターディスクを回
転させながら、噴射ノズルからフード部の外周面に洗浄
水を噴射させ、フード部の外周面に付着した土砂を除去
することを特徴とするものである。回転する噴射ノズル
からフード部の外面の全周に亙って洗浄水を噴射できる
から、フード部の外面を完全に洗浄できる。

【００１５】請求項５の地中接合型シールド掘進機は、
第１，第２シールド掘進機を備え、これら両シールド掘
進機を相接近方向へ掘進させて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、第１胴部材とカッターディスクとカッター
駆動手段とを有し、第２シールド掘進機は、第２胴部材
と、カッターディスクと、第１胴部材の前端部分が遊嵌
状に外嵌可能で第２胴部材の前端から前方へ延びるリン
グ状のフード部とを有し、第２シールド掘進機の胴部材
の内側に複数の注入管を周方向適当間隔おきに設け、そ
れら注入管の先端をフード部の外周面に臨ませ、地中接
合に際して複数の注入管に加圧した洗浄水を供給してフ
ード部の外周面を洗浄するとともに、地中接合後には複
数の注入管のうちの少なくとも一部の注入管から外部へ
裏込め材を注入可能に構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１６】ここで、複数の注入管を配置する周方向の
間隔は、３００ｍｍ以下、好ましくは２００ｍｍ程度と
するのが望ましい。第１，第２シールド掘進機の地中接
合に際しては、第２シールド掘進機の複数の注入管から
洗浄水を供給すると、注入管の先端がフード部のが外周
面に臨んでいるため、フード部の外周面に多量の洗浄水
が供給され外周面に付着していた土砂が洗浄され除去さ
れる。こうして、フード部の外面の土砂を除去した状態
で、両シールド掘進機を地中接合するが、その両シール
ド掘進機の地中接合後に、地中接合部分の外側にモルタ
ル等の裏込め材を注入する際には、複数の注入管のうち
の少なくとも一部の注入管から外部へ裏込め材を注入
し、裏込め材を凝固させて地中接合部からトンネル内へ
地下水の流入を防止する。

【００１７】請求項６の地中接合型シールド掘進機は、
請求項１又は５の発明において、前記第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は、掘削用の
拡径状態と第１胴部材よりも小径化した縮径状態とに切
換え可能な伸縮カッター部材を備え、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は、掘削用の
拡径状態と第１胴部材よりも小径化した縮径状態とに切
換え可能な伸縮カッター部材を備えたことを特徴とする
ものである。シールド掘進の際には、第１，第２シール
ド掘進機の伸縮カッター部材を拡径状態にして掘削を行
い、地中接合に際しては伸縮カッター部材を縮径状態に
切換えてから接合する。

【００１８】請求項７の地中接合型シールド掘進機は、
請求項６の発明において、前記第１シールド掘進機は、
少なくともそのカッターディスクとカッター駆動手段と
チャンバーを仕切る隔壁とを第１胴部材に対して後方へ
所定距離後退移動可能に構成したことを特徴とするもの
である。地中接合型の際には、第１シールド掘進機の少
なくともそのカッターディスクとカッター駆動手段と隔
壁とを第１胴部材に対して後方へ所定距離後退移動させ
た状態で、第２シールド掘進機のフード部を第１胴部材
の前端部に貫入させて、地中接合する。

【００１９】請求項８の地中接合型シールド掘進機は、
請求項７の発明において、前記第１シールド掘進機に、
そのカッターディスクとカッター駆動手段と隔壁とを後
退駆動する複数の油圧ジャッキを設けたことを特徴とす
るものである。地中接合の際、第１シールド掘進機のチ
ャバーを仕切る隔壁には大きな土水圧が作用するため、
その土水圧を複数の油圧ジャッキで支持しながら、第１
胴部材に対してカッターディスクとカッター駆動手段と
隔壁とを後退させる。

【００２０】請求項９の地中接合型シールド掘進機は、
請求項１〜８の発明において、前記第１シールド掘進機
の第１胴部材の前端部分の内周部に、この第１胴部材の
前端部分を第２シールド掘進機のフード部に外嵌させた
状態で、第１胴部材とフード部間を止水する止水シール
を設けたことを特徴とするものである。地中接合の際、
フード部を第１胴部材の前端部分の内周部に貫入させた
状態で、止水シールを膨張させて第１胴部材とフード部
の間を止水することができる。

【００２１】

【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。図１〜図１２に示すよう
に、地中接合型シールド掘進機は、第１シールド掘進機
１と、第１シールド掘進機１と略同径の第２シールド掘
進機２とを備え、これら両シールド掘進機１，２を相接
近方向へ掘進させて地中接合するものである。尚、各シ
ールド掘進機１，２において、掘進方向に向かって前後
左右を前後左右として説明する。

【００２２】最初に、第１シールド掘進機１について説
明する。図１〜図３に示すように、第１シールド掘進機
１は、第１胴部材１０、第１胴部材１０の前端側に設け
られたカッターディスク１１、カッター駆動機構１２、
チャンバー１３を区画する隔壁１４、止水シール機構１
５、中折れ部１６、複数の中折れジャッキ１７、カッタ
ーディスク１１とカッター駆動機構１２と隔壁１４など
を第１胴部材１０に対して後方へ後退移動させる複数の
油圧ジャッキ（図示略）、掘進推力を発生させる複数の
シールドジャッキ１８、エレクター装置１９、排泥設備
２０などを有する。

【００２３】カッターディスク１１は、センターフレー
ム２１、センターフレーム２１から径方向に延びる４本
のカッタースポーク２２、カッタースポーク２２間に配
設された４枚の面板２３、カッタースポーク２２と面板
２３を固着する環状のリングフレーム２４などを有す
る。４本のカッタースポーク２２の外周部に夫々伸縮カ
ッター部材２５が設けられ、これら伸縮カッター部材２
５は、内部の油圧シリンダにより掘削用の拡径状態と第
１胴部材１０よりも小径化した縮径状態とに切換え可能
である。カッタースポーク２２と伸縮カッター部材２５
には複数のカッタービット２６が設けられ、面板には必
要に応じてローラカッターが設けられる。

【００２４】１枚の面板２３にはスポーク部材２７が設
けられ、このスポーク部材２７の外周付近部には、コピ
ーカッター装置が進退自在に設けられ、このコピーカッ
ター２８が退入すると第１胴部材１０よりも小径とな
る。カッタースポーク２２とスポーク部材２７の後端に
はチャンバー１３内に突出する複数の攪拌翼２９が固着
されている。

【００２５】図１に示すように、第１胴部材１０は前胴
３０と後胴３１からなり、前胴３０の内部においてカッ
ターディスク１１の後側には、可動の隔壁１４を介して
チャンバー１３が形成され、この隔壁１４のうちの中央
隔壁１４ａには複数の油圧モータ３２とリングギヤ（図
示略）などからなるカッター駆動機構１２と、カッター
ディスク１１の油圧系に油圧を供給するロータリジョイ
ント３３などが設けられている。カッター駆動機構１２
の回転駆動力はセンター部材３４に伝達され、このセン
ター部材３４からカッターディスク１１に伝達される。

【００２６】前胴３０の前端部分の内周部には後述の止
水シール機構１５が装備され、この止水シール機構１５
の内周側を塞ぐ保護筒部材３５が前胴３０に対して摺動
自在に設けられ、保護筒部材３５が隔壁１４に固着さ
れ、複数のブラケット３６にて補強されている。排泥設
備１９は図示外の送水系に接続された送水管３７と、図
示外の泥水排出系に接続された排泥管３８などを有す
る。送水管３７と排泥管３８にはバルブ３７ａ，３８ａ
が介装され、送水管３７と排泥管３８はバイパスバルブ
３９ａを設けたバイパス管３９で接続され、送水管３７
の先端は隔壁１４の上端付近に固定されてチャンバー１
３内へ送水可能になっている。排泥管３８は隔壁１４の
下端付近に固定されてチャンバー１３内の土砂を含む泥
水を吸入可能になっている。送水管３７のバルブ３７ａ
の内側付近には地中接合の準備段階においてボーリング
する際に使用するチェックボーリング用バルブ４４が設
けられている。

【００２７】図１に示すように、後胴３１の前端部の内
面にはリングウェブ４０が溶接され、中折れ部１６の頂
部と底部において、前胴３０と後胴３１とはピン連結部
４１を介してピン連結されている。中折れ部１６の左側
部に例えば４本の中折れジャッキ１７が設けられ、中折
れ部１６の右側部に４本の中折れジャッキ１７が設けら
れ、トンネル掘進方向を左方又は右方へ変更する際に
は、４対の中折れジャッキ１７により後胴３１に対する
前胴３０の方向が左方又は右方へ変更される。

【００２８】隔壁１４が前胴３０に対して移動可能であ
るため、隔壁１４に作用する土水圧を支持する必要があ
る。そこで、前胴３０の内周面付近のうち隔壁１４とリ
ングウェブ４０との間には、複数の鋼管製のストッパ部
材４２が周方向適当間隔おきに配設され、それらストッ
パ部材４２の前端は隔壁１４に当接され、それらストッ
パ部材４２の後端は前胴３０に固定されたブラケット４
３に当接されている。

【００２９】複数のシールドジャッキ１８が周方向適当
間隔おきに配置され、各シールドジャッキ１８のジャッ
キ本体がリングウェブ４０に貫通状態に固定され、各シ
ールドジャッキ１８のロッドの先端部には、偏心金具１
８ａを介してスプレッダー１８ｂが連結されている。ス
プレッダー１８ｂを覆工済みのセグメントＳの前端に当
接させることで、複数のシールドジャッキ１８で掘進す
る時の反力をとるようになっている。図１に示すよう
に、エレクター装置１９は、エレクタ本体１９ａ、エレ
クタ基枠１９ｂ、エレクタ回転駆動装置１９ｃ等を有す
る。このエレクター装置１９は、一般的な構成のもので
あるので説明を省略する。

【００３０】図４、図５に示すように、前胴３０の前端
部分の内周部には、環状の止水シール機構１５が設けら
れている。この止水シール機構１５は、地中接合状態に
おいて第１胴部材１０と第２シールド掘進機２のフード
部７５間をシールする為のものである。この止水シール
機構１５は、前胴３０の内面に凹設された環状凹部３０
ａと、環状弾性膜部材４５と、環状シール部材４６と、
加圧水注入管４７を含む加圧水注入手段などで構成され
ている。環状凹部３０ａには可撓性の環状弾性膜部材４
５が配設され、環状弾性膜部材４５の前端部は環状の止
め金具４８とボルトにより前胴３０に固定され、環状弾
性膜部材４５の後端部は環状の止め金具４９とボルトに
より前胴３０に固定されている。

【００３１】環状弾性膜部材４５の内側には環状シール
部材４６が設けられ、環状シール部材４６の前端部が止
め金具４８で固定されている。環状シール部材４６は、
周方向に所定小幅の多数の薄手の弾性変形可能な弾性金
属板４６ａであって周方向に部分的にラップさせつつ配
列した多数の弾性金属板４６ａを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構造のものである。環
状弾性膜部材４５と環状シール部材４６とは、図４の収
納状態から図５のシール状態とに亙って弾性変形可能で
ある。尚、符号３０ｂは、通常掘進時に止水シール機構
１５へ土砂が侵入しないようにするシール部材である。
尚、後胴３１の後端部側に、覆工済みのセグメントＳと
後胴３１の間からの浸水を防止するテールシール３１ａ
（図１参照）が設けられている。

【００３２】次に、第２シールド掘進機２について説明
する。第２シールド掘進機２は第１シールド掘進機１と
概ね同様の構成であるので、部材を紹介する程度に簡単
に説明し、第１シールド掘進機１と異なる構成について
詳細に説明する。図６〜図８に示すように、第２シール
ド掘進機２には、第２胴部材５０及びその前胴７０と後
胴７１、この前胴７０の前端部に連なる筒状のフード部
７５、カッターディスク５１、チャンバー５３、前胴７
０に溶接された隔壁５４とその中央隔壁５４ａ、カッタ
ー駆動モータ７２を含むカッター駆動機構５２、中折れ
部５６及び複数の中折れジャッキ５７、複数のシールド
ジャッキ５８、エレクター装置５９、排泥設備６０、排
泥設備６０の送水管７７のバルブ７７ａ、排泥設備６０
の排水管７８のバルブ７８ａ、バイパス管７９とそのバ
イパス弁７９ａ、後胴７１の前端部の内面に溶接された
リングウェブ５５、などが設けられている。

【００３３】前記フード部７５は第２シールド掘進機２
に特有のもので、前胴７０と後胴７１よりも小径に形成
され、テーパ筒部７６を介して前胴７０と一体形成さ
れ、このフード部７５に地中接合時に第１シールド掘進
機１の前胴１０の前端部が隙間をもって外嵌可能になっ
ている。尚、カッターディスク５１は、フード部７５と
ほぼ同径である。尚、後胴７１の後端部側に覆工済みの
セグメントＳと後胴７１の間からの浸水を防止するテー
ルシール７１ａ（図６参照）が設けられている。

【００３４】次に、地中接合に際して、フード部７５の
外面に付着した土砂（泥土を含む）を洗浄する為の洗浄
装置８０について説明する。図７、図９〜図１１に示す
ように、カッターディスク５１は、４本のカッタースポ
ーク６２及びその伸縮カッター部材６５、面板６３、カ
ッタービット６６、コピーカッター６８を組み込んだス
ポーク部材６７などを有し、これらに加えて、スポーク
部材６７と点対称に位置するスポーク部材８１が設けら
れ、このスポーク部材８１の先端側部分のロッド穴８１
ａには可動ロッド８２が摺動自在に装着されている。

【００３５】この可動ロッド８２を図９に示すようにス
ポーク部材８１内に退入した退入位置と、図１０、図１
１に示すようにスポーク部材８１の先端よりも大径側へ
部分的に進出した進出位置とに切換える為の油圧シリン
ダ８３が設けられている。この油圧シリンダ８３は、可
動ロッド８２に形成したシリンダ穴８２ａと、ピストン
８４ａとピストンロッド８４ｂを含むロッド部材８４
と、進出用油室８５と退入用油室８６などを有する。ロ
ッド部材８４の中心部には、進出用油室８５に通ずる油
路と退入用油室８６に通ずる油路が形成され、この油圧
シリンダ８３に油圧を給排する油圧系は、ロータリジョ
ント７３，センタ部材７４とセンタフレーム６１内の油
路、油圧配管８７，８８などで構成されている。

【００３６】図１１に示すように、フード部７５の外面
に洗浄水を噴射する噴射ノズル９０は、可動ロッド８２
に後方向きに形成され、この噴射ノズル９０を開閉する
栓部材９１と、栓部材９１を開閉駆動する開閉駆動シリ
ンダ９２（開閉駆動手段に相当）が設けられている。開
閉駆動シリンダ９２のシリンダ穴８２ｂが可動ロッド８
２の先端部内に噴射ノズル９０と同心状に設けられ、そ
のシリンダ穴８２ｂに可動に装着されたピストン部材９
３の先端部にテーパ状の栓部材９１が一体形成され、ピ
ストン部材９３は圧縮コイルバネ９４で閉位置側へ付勢
されている。

【００３７】噴射ノズル９０に加圧した洗浄水を供給す
る洗浄水供給系について説明すると、可動ロッド８２内
には噴射ノズル９０に通ずる３本の細い通路９５と、そ
れらの通路９５が合流した幹通路９６と、その幹通路９
６に連通した洗浄水配管９７と、センタフレーム６１と
センタ部材７４内の洗浄水配管と、ロータリジョイント
７３と、洗浄水供給源（図示略）などを有する。地中接
合前、トンネル掘進の際には、油圧シリンダ８３の進出
用油室８５に油圧が供給されないため可動ロッド８２が
退入位置に保持され、噴射ノズル９０に加圧洗浄水が供
給されないため、噴射ノズル９０が圧縮コイルバネ９４
で付勢された栓部材９１により封鎖状態に保持される。

【００３８】地中接合に際して、フード部７５の外面に
付着した土砂を洗浄する際に、油圧シリンダ８３の進出
用油室８５に油圧を供給すると、可動ロッド８２が進出
位置に切換えられ、噴射ノズル９０がフード部７５の外
面に臨む状態となる。その状態で、洗浄水供給系により
幹通路９６に加圧洗浄水を供給すると、洗浄水の水圧を
受けるピストン部材９３が後退して栓部材９１が噴射ノ
ズル９０を開き、噴射ノズル９０からフード部７５の外
面に洗浄水が噴射される。噴射ノズル９０は１組しか設
けられていないが、実際の洗浄においては、第２シール
ド掘進機２を前進させることなく、カッターディスク５
１を回転させながら洗浄するため、フード部７５の外面
の全面が洗浄される。

【００３９】さらに、第１，第２シールド掘進機１，２
を地中接合したとき、図６、図８に示すように、地中接
合部の外側にモルタルなどの裏込め材を注入する多数の
注入管９８がフード部７５の内面側に設けられ、各注入
管９８の先端がフード部７５の外面に開端しており、各
注入管９８には開閉弁９８ａが設けられている。裏込め
材の注入の際には、裏込め材供給源が裏込め材供給系を
介してそれら注入管９８に接続され、開閉弁９８ａを開
くことで、裏込め材を地山側へ注入する。

【００４０】次に、両シールド掘進機１，２を相接近方
向へ掘進させてこれら両シールド掘進機１，２を地中で
接合する地中接合方法について説明する。第１，第２シ
ールド掘進機１，２を相接近方向へ掘進していき、チェ
ックボーリング用バルブ４４，７４からチェックボーリ
ングを行って両シールド掘進機１，２の同心性をチェッ
クしてそれらの軸心がほぼ一致するように調節し、両シ
ールド掘進機１，２のカッターディスク１１，５１が切
羽の地山を隔てて接近対向する状態に近づけ、第１シー
ルド掘進機１を停止させるとともに、第２シールド掘進
機２を一時停止させる。そして、両シールド掘進機１，
２のチャンバー１３，５３内の泥水や土砂を排出しなが
ら、送水管３７，７７から高濃度泥水を注入してチャン
バー１３，５３内に高濃度泥水を充填する。

【００４１】次に、第１シールド掘進機１においては、
セグメントＳの前端において後胴３１の内面に固定具を
溶接して、第１胴部材１０をセグメントに支持させる。
次に、複数の荷重支持用の油圧シリンダを外部から搬入
して前胴３１の内面付近に円周方向適当間隔おきに装着
し、各油圧シリンダの反力をブラケット４３を介してリ
ングウェブ４０に取り、ピストンロッドを伸長させて隔
壁１４に当接させる。

【００４２】次に、カッターディスク１１の伸縮スポー
ク２５を収縮状態に切換え、隔壁１４に作用する土水圧
を複数の油圧シリンダで支持した状態にしてから全部の
ストッパ部材４２を撤去する。次に、シールドジャッキ
１８、中折れジャッキ１７、カッター駆動機構１２、エ
レクタ装置１９等を取外し、複数の油圧シリンダのロッ
ドを徐々に退入させることにより、カッターディスク１
１と隔壁１４とを前胴３０に対して相対的に後退移動さ
せ、止水シール機構１５の内側に第２シールド掘進機２
のフード部７５を内嵌可能な状態にする。

【００４３】次に、第２シールド掘進機２を前進させて
第１シールド掘進機１に接近させる。第２シールド掘進
機２が接合位置の直前位置に到達した時点で第２シール
ド掘進機２を一旦停止させる。その状態において、油圧
供給源から可動ロッド８２の油圧シリンダ８３の進出用
油室８５に供給して可動ロッド８２を進出位置に切換
え、洗浄水供給源から洗浄水供給系を介して噴射ノズル
９０に加圧洗浄水を供給しながら、カッターディスク５
１を回転駆動することにより、フード部７５の外面を十
分に洗浄する。

【００４４】次に、図１２に示すように、第１シールド
掘進機１のカッターディスク１１の伸縮スポーク２５を
収縮状態に切換えてから、第２シールド掘進機２を更に
前進移動させ、第２シールド掘進機２のカッターディス
ク５１とフード部７５を第１シールド掘進機１の前胴３
０に遊嵌状に内嵌させる。次に、止水シール機構１５に
対して加圧水注入手段から加圧水を供給して環状シール
部材４６を膨張させ、その環状シール部材４６をフード
部７５の外周面に圧接させて止水状態にする。

【００４５】次に、第２シールド掘進機２の複数の注入
管９８からモルタル等の裏込め材を地山側へ注入する。
その裏込め材が固化してから、両シールド掘進機１，２
の胴部材１０，５０を残したまま、第２シールド掘進機
２の内部機器や構造部材を含む内部構造体、第１シール
ド掘進機１の残存の機器を撤去すれば、地中接合が終了
する。

【００４６】以上説明した地中接合型シールド掘進機に
よれば、第２シールド掘進機２の前胴７０の前端から前
方へ延びるフード部７５を設け、地中接合の際にはその
フード部７５を第１シールド掘進機１の前胴３０の前端
部分に挿入する構造にしたので、フード７５と前胴３０
の間の１個所だけをシールすればよい。このようにシー
ル個所が最小限まで少なくなったため、シール部材の部
材数を減らして製作費を低減することができるだけでな
く、シール性能を高めることができる。

【００４７】第２シールド掘進機２のカッターディスク
５１のスポーク部材８１に、可動ロッド８２を設け、こ
の可動ロッド８２を進退駆動する油圧シリンダ８３を設
け、その可動ロッド８２に、可動ロッド８２を進出位置
にした状態でフード部７５の外面に洗浄水を噴射する噴
射ノズル９０を設け、カッターディスク５１を回転させ
ながら、噴射ノズル９０からフード部７５に洗浄水噴射
してフード部７５の外面を洗浄するように構成したの
で、地中接合に際してフード部７５の外面の土砂を短時
間で完全に洗浄することができるうえ、スポーク部材８
１、可動ロッド８２、油圧シリンダ８３、噴射ノズル９
０などからなる簡単な構成であるので、第１，第２シー
ルド掘進機１，２の機長が長くなることもなく、製作費
の面で有利である。

【００４８】止水シール機構１５を設けたので、フード
部７５の外周面の土砂を確実に洗浄してから止水シール
機構１５の環状シール部材４６をフード部７５の外周面
に密着させて確実にシールすることができるうえ、地中
接合時に環状シール部材４６がフード部７５の外周面に
付着した土砂に接触して損傷することもない。

【００４９】第１，第２シールド掘進機１，２のカッタ
ースポーク２２，６２に伸縮カッター部材２５，６５を
設け、第１，第２シールド掘進機１，２のカッターディ
スク１１，５１を、第１シールド掘進機１の前胴３０の
内部に収容できる。

【００５０】以下、前記実施形態を部分的に変更する例
について説明する。但し、前記実施形態と基本的に同じ
ものには同一符号を付して説明する。 １）前記噴射ノズル９０とその周辺構造を部分的に変更
する例として、図１３〜図１５に示すように、この洗浄
装置８０Ａでは、前端の実施形態と同様の可動ロッド８
２、この可動ロッド８２を進出位置と後退位置とに亙っ
て切換える油圧シリンダ８３、洗浄水の幹通路９６と細
径通路９５、噴射ノズル100 を開閉可能な栓部材101 な
どが設けられている。前記栓部材101 を開作動させる為
の単動型の油圧シリンダ102 が可動ロッド８２ の先端
部内に設けられ、その油室104 には油圧シリンダ102 の
進出用の油室８５から油圧通路104aを介して油圧が供給
される。前記噴射ノズル100 は円筒穴に形成され、栓部
材101 は円筒穴に挿入可能な円筒状に形成され、この栓
部材101 は油圧シリンダ102 のピストンロッド103 の先
端に固定されている。

【００５１】通常のトンネル掘進の際には、可動ロッド
８２が退入位置に保持され、栓部材101 で噴射ノズル10
0 が封鎖状態となっている。地中接合に際して、フード
部７５の外面を洗浄する際には、油圧シリンダ８３の油
室８５に油圧を供給して可動ロッド８２を進出位置に切
換えると、油圧シリンダ102 の油室104 にも油圧が供給
されて栓部材101 が後退して噴射ノズル100 を開放す
る。前記実施形態と同様に、洗浄水供給源から噴射ノズ
ル100 に洗浄水を供給し、噴射ノズル100 からフード部
７５の外面に噴射させつつ、カッターディスク５１を回
転させて洗浄行う。

【００５２】２）前記第２シールド掘進機２を部分的に
変更する例として、図１６、図１７に示すように、第２
シールド掘進機２Ａは、基本的には前記第２シールド掘
進機２と同様の構造であるので、異なる構造についての
み説明する。カッターディスク５１における前記スポー
ク部材８１と、可動ロッド８２と、この可動ロッド８２
に設けた噴射ノズル９０,100などは省略されている。

【００５３】噴射ノズル９０,100を省略した代わりに、
第２シールド掘進機２Ａの前胴７０とフード部７５の内
側に多数の注入管110 が周方向適当間隔おきに設けら
れ、これら注入管110 の先端をフード部７５の外周面に
臨ませて開端されている。これら注入管110 同士間の周
方向間隔は約２００ｍｍ程度である。これら注入管110
は、洗浄水供給源から延びる洗浄水供給系に接続されて
いる。但し、この洗浄水供給系の一部を取外すことで、
これら注入管110 は、モルタルなどの裏込め材を加圧し
て供給する裏込め材供給源から延びる裏込め材供給系に
接続できるように構成してある。

【００５４】地中接合に際して洗浄水供給源から洗浄水
供給系を介して多数の注入管110 に加圧した洗浄水を供
給してフード部７５の外周面を洗浄する。その後、第
１，第２シールド掘進機１，２を地中接合して止水シー
ル１５を膨張させた状態において、裏込め材供給源から
裏込め材供給系を介して多数の注入管110 のうちの全部
又は一部の注入管110 へ加圧した裏込め材を供給し、外
部へ注入可能に構成してある。多数の注入管110 を、地
中接合時の洗浄水の供給と、その接合後における裏込め
材を注入とに共用するため、洗浄水や裏込め材の注入の
為の注入管110 の総数を少なくし、第２シールド掘進機
２Ａ内の配管のスペースを節減し、製作費を低減するこ
とができる。

【００５５】３）前記第１，第２シールド掘進機１，
２，２Ａにおけるカッターディスク１１，５１を回転可
能に支持する構造と、カッターディスク１１，５１に回
転駆動力を伝達する構造は、一例に過ぎず、カッターデ
ィスクに連結され且つ隔壁に回転自在に支持されたカッ
タードラムを設け、そのカッタードラムに回転駆動力を
伝達する構成も採用可能である。また、第１，第２シー
ルド掘進機１，２，２Ａにおける排泥設備の代わりに、
排土設備を設ける場合もある。尚、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。

【００５６】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、第２シール
ド掘進機のカッターディスクのスポーク部材に、進出位
置と退入位置とに切換え可能な可動ロッドと、この可動
ロッドを進退駆動する進退駆動手段を設け、その可動ロ
ッドに、可動ロッドを進出位置にした状態でフード部の
外面に洗浄水を噴射する噴射ノズルを設けたので、地中
接合に際してフード部の外面の土砂を完全に洗浄するこ
とができるうえ、スポーク部材、可動ロッド、進退駆動
手段、噴射ノズルなどからなる簡単な構成であるので、
第１，第２シールド掘進機の機長が長くなることもな
く、製作費の面で有利である。

【００５７】請求項２の発明によれば、第２シールド掘
進機に、噴射ノズルに高圧の洗浄水を供給する洗浄水供
給手段を設けたので、フード部の洗浄に際しては、洗浄
水供給手段から噴射ノズルに高圧の洗浄水を供給して洗
浄水を噴射させることができる。その他請求項１と同様
の効果を奏する。

【００５８】請求項３の発明によれば、噴射ノズルを閉
塞可能な栓部材と、この栓部材を開閉駆動可能な開閉駆
動手段を設け、開閉駆動手段で栓部材の位置を切換える
ことで、栓部材で噴射ノズルを閉じた状態と、噴射ノズ
ルを開放した状態とに切換え可能であるから、噴射ノズ
ルに土砂が目詰まりしたりするのを防止できる。その他
請求項１又は２と同様の効果を奏する。

【００５９】請求項４の発明によれば、可動ロッドを進
出位置に切換え、第２シールド掘進機のカッターディス
クを回転させながら、噴射ノズルからフード部の外周面
に洗浄水を噴射させ、フード部の外周面に付着した土砂
を除去するので、フード部の外面の全周に亙って洗浄水
を噴射できるから、フード部の外面を完全に洗浄でき
る。その他請求項１〜３の何れかと同様の効果を奏す
る。

【００６０】請求項５の発明によれば、第２シールド掘
進機の胴部材の内側に複数の注入管を周方向適当間隔お
きに設け、それら注入管の先端をフード部の外周面に臨
ませ、地中接合に際して複数の注入管に加圧した洗浄水
を供給してフード部の外周面を洗浄するとともに、地中
接合後には複数の注入管のうちの少なくとも一部の注入
管から外部へ裏込め材を注入可能に構成したので、複数
の注入管を、地中接合時の洗浄水の供給と、その接合後
における裏込め材を注入とに共用するため、洗浄水や裏
込め材の注入の為の注入管の総数を少なくし、第２シー
ルド掘進機内の配管のスペースを節減し、製作費を低減
することができる。

【００６１】請求項６の発明によれば、第１，第２シー
ルド掘進機のカッターディスクに伸縮カッター部材を設
け、それらを掘削用の拡径状態と縮径状態とに切換え可
能に構成したので、シールド掘進の際には、それらの伸
縮カッター部材を拡径状態にして掘削を行い、地中接合
に際してはそれらの伸縮カッター部材を縮径状態に切換
えてから接合できる。その他請求項１又は５と同様の効
果を奏する。

【００６２】請求項７の発明によれば、第１シールド掘
進機は、少なくともそのカッターディスクとカッター駆
動手段と隔壁とを第１胴部材に対して後方へ所定距離後
退移動可能に構成したので、地中接合型の際には、前記
カッターディスクとカッター駆動手段とを第１胴部材に
対して後方へ所定距離後退移動させた状態で、第２シー
ルド掘進機のフード部を第１胴部材の前端部に貫入させ
て地中接合することができる。その他請求項６と同様の
効果を奏する。

【００６３】請求項８の発明によれば、第１シールド掘
進機に、そのカッターディスクとカッター駆動手段と隔
壁とを後退駆動する複数の油圧ジャッキを設けたので、
地中接合の際、隔壁に作用する大きな土水圧を複数の油
圧ジャッキで支持しながら、カッターディスクとカッタ
ー駆動手段と隔壁とを後退させることができる。その他
請求項７と同様の効果を奏する。

【００６４】請求項９の発明によれば、第１シールド掘
進機の第１胴部材の前端部分の内周部に止水シールを設
けたので、この第１胴部材の前端部分を第２シールド掘
進機のフード部に外嵌させた状態で、第１胴部材とフー
ド部間を止水シールにより確実に止水できる。その他請
求項１〜８の何れかと同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る第１シールド掘進機の
縦断面図である。

【図２】第１シールド掘進機の正面図である。

【図３】第１シールド掘進機の縦断面図であり、左半部
は図１のａ−ａ線断面を示し右半部は図１のｂ−ｂ線断
面を示す。

【図４】止水シール機構（収納状態）を含む要部の縦断
面図である。

【図５】止水シール機構（シール状態）を含む要部の縦
断面図である。

【図６】第２シールド掘進機の縦断面図である。

【図７】第２シールド掘進機の正面図である。

【図８】第２シールド掘進機の縦断面図であり、左半部
は図６のｃ−ｃ線断面を示し右半部は図６のｄ−ｄ線断
面を示す。

【図９】洗浄装置（可動ロッド退入状態）の縦断面図で
ある。

【図１０】洗浄装置（可動ロッド進出状態）の縦断面図
である。

【図１１】図１０の要部拡大図である。

【図１２】第１，第２シールド（地中接合状態）の縦断
面図である。

【図１３】変更例に係る洗浄装置（可動ロッド退入状
態）の縦断面図である。

【図１４】洗浄装置（可動ロッド進出状態）の要部の縦
断面図である。

【図１５】図１４の要部拡大図である。

【図１６】別の変更例に係る第２シールド掘進機の縦断
面図である。

【図１７】第２シールド掘進機の後側から視た縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 第１シールド掘進機 ２，２Ａ 第２シールド掘進機 １０ 第１胴部材 １１，５１ カッターディスク １３，５３ チャンバー １４，５４ 隔壁 １５ 止水シール機構 ２２，６２ カッタースポーク ２５，６５ 伸縮カッター部材 ５０ 第２胴部材 ７５ フード部 ８１ スポーク部材 ８２ 可動ロッド ８３ 油圧シリンダ ９０,100 噴射ノズル ９１,101 栓部材 102 油圧シリンダ 110 注入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石丸 裕 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 隈部 毅彦 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (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 佐藤 安美 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 近藤 保徳 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 AC01 AD02 AD22 BA04 BB05 EA09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１，第２シールド掘進機を備え、これ
   ら両シールド掘進機を相接近方向へ掘進させて地中で接
   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、第１胴部材とカッターディ
   スクとカッター駆動手段とを有し、第２シールド掘進機
   は、第２胴部材と、カッターディスクと、第１胴部材の
   前端部分が遊嵌状に外嵌可能で第２胴部材の前端から前
   方へ延びるリング状のフード部とを有し、 第２シールド掘進機のカッターディスクのスポーク部材
   に、フード部よりも大径側へ部分的に進出した進出位置
   とスポーク部材内に退入した退入位置とに切換え可能な
   可動ロッドと、この可動ロッドを進退駆動する進退駆動
   手段を設け、 前記可動ロッドに、可動ロッドを進出位置にした状態で
   フード部の外面に洗浄水を噴射する噴射ノズルを設けた
   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】 前記第２シールド掘進機に、噴射ノズル
   に高圧の洗浄水を供給する洗浄水供給手段を設けたこと
   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】 前記噴射ノズルを閉塞可能な栓部材と、
   この栓部材を開閉駆動可能な開閉駆動手段を設けたこと
   を特徴とする請求項１又は２に記載の地中接合型シール
   ド掘進機。
4. 【請求項４】 前記両シールド掘進機の地中接合に際し
   て、前記可動ロッドを進出位置に切換え、第２シールド
   掘進機のカッターディスクを回転させながら、噴射ノズ
   ルからフード部の外周面に洗浄水を噴射させ、フード部
   の外周面に付着した土砂を除去する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，第２シールド掘進機を備え、これ
   ら両シールド掘進機を相接近方向へ掘進させて地中で接
   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、第１胴部材とカッターディ
   スクとカッター駆動手段とを有し、第２シールド掘進機
   は、第２胴部材と、カッターディスクと、第１胴部材の
   前端部分が遊嵌状に外嵌可能で第２胴部材の前端から前
   方へ延びるリング状のフード部とを有し、 第２シールド掘進機の胴部材の内側に複数の注入管を周
   方向適当間隔おきに設け、それら注入管の先端をフード
   部の外周面に臨ませ、 地中接合に際して複数の注入管に加圧した洗浄水を供給
   してフード部の外周面を洗浄するとともに、地中接合後
   には複数の注入管のうちの少なくとも一部の注入管から
   外部へ裏込め材を注入可能に構成したことを特徴とする
   地中接合型シールド掘進機。
6. 【請求項６】 前記第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は、掘削用の拡径状態と第１胴
   部材よりも小径化した縮径状態とに切換え可能な伸縮カ
   ッター部材を備え、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は、掘削用の拡径状態と第１胴
   部材よりも小径化した縮径状態とに切換え可能な伸縮カ
   ッター部材を備えたことを特徴とする請求項１又は５に
   記載の地中接合型シールド掘進機。
7. 【請求項７】 前記第１シールド掘進機は、少なくとも
   そのカッターディスクとカッター駆動手段とチャンバー
   仕切る隔壁とを第１胴部材に対して後方へ所定距離後退
   移動可能に構成したことを特徴とする請求項６に記載の
   地中接合型シールド掘進機。
8. 【請求項８】 前記第１シールド掘進機に、そのカッタ
   ーディスクとカッター駆動手段と隔壁とを後退駆動する
   複数の油圧ジャッキを設けたことを特徴とする請求項７
   に記載の地中接合型シールド掘進機。
9. 【請求項９】 前記第１シールド掘進機の第１胴部材の
   前端部分の内周部に、この第１胴部材の前端部分を第２
   シールド掘進機のフード部に外嵌させた状態で、第１胴
   部材とフード部間を止水する止水シールを設けたことを
   特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の地中接合型シ
   ールド掘進機。