JP2002201893A - シールド掘進機及びシールドジャッキロック装置並びにシールド掘進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シールドジャッキのすべり荷重によるセグメン
トの破損を確実に防止し、トンネル構造物の耐久性を向
上する。 【解決手段】周方向に複数設けたシールドジャッキ１５
でセグメントリングＳに反力をとり推進するシールド掘
進機において、複数のシールドジャッキ１５のうち隣接
するシールドジャッキ１５，１５間を選択的に連結・解
放可能なロック装置１００を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、カッタヘッドで地
山を掘削するシールド掘進機に関し、さらに詳しくは、
周方向に複数設けたシールドジャッキでセグメントに反
力をとり推進するシールド掘進機及びこれに用いるシー
ルドジャッキロック装置並びにシールド掘進方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は、通常、シールド本体
（スキンプレート）の前方に設けたカッタヘッドを回転
させることにより、カッタヘッドに設けたカッタビット
で切羽の掘削を行う。掘削された土砂は、隔壁により画
成されたカッタヘッドのすぐ後方にある掘削室内で撹拌
される。土圧式シールド掘進機では、必要に応じて掘削
土砂の塑性流動化を促進するための作泥材が注入され、
塑性流動化した土砂を、スクリューコンベア等の排土装
置によってシールド本体の後方へ排出する。また、泥水
式シールド掘進機では、掘削室内に送泥管等の注水手段
を用いて注水を行い、掘削土砂を泥水の状態として排泥
管等の排泥手段によりシールド本体の後方へ排出する。

【０００３】このとき、シールド本体の後部にはエレク
タを設けており、このエレクタがトンネルを構築すべく
セグメントを順次組み立ててセグメントリングを構築し
ていく。またシールド本体内のエレクタよりやや前方側
に、シールド本体に掘進方向への推進力を与えるための
複数のシールドジャッキを環状に配設しており、これら
シールドジャッキを伸ばしそのロッド部先端に設けたス
プレッダ部でセグメントリングを軸方向に押し付けるこ
とによりシールド本体を前方へ推進させ、カッタヘッド
を切羽に押し付けるようになっている。セグメントリン
グの周囲にできる空洞部分には裏込め材が注入され、そ
の空洞部分が埋められる。

【０００４】このようにして、シールド本体を推進させ
つつ前方側の切羽を掘削して掘進を行い、後方側にはセ
グメントリングによるトンネルを構築していく。シール
ド工法は、シールド掘進機を用いた以上のような作業を
繰り返すことにより、別途掘削した一の立坑（発進立
坑）から他の立坑（到達立坑）までの所定の地中区間に
トンネルを形成するものである。

【０００５】ここで、通常、シールド掘進機では、シー
ルドジャッキのスプレッダ部はセグメントリングの配設
位置に対応する位置、すなわちシールド本体の内周側直
近に設けられる。これに対し、シールドジャッキ本体
（シリンダのロッド部及びボトム部）は、曲線施工を容
易にするためにシールド本体に設ける中折れ機構あるい
はセグメント外周に防水シートを密着して貼り付ける
（いわゆるラッピングシールド方式）ためのラッピング
機構との干渉を避ける必要がある等の理由に基づき、上
記スプレッダ部よりもさらに径方向内周側に設けられて
いる。そのため、シールドジャッキ本体の軸心位置と、
スプレッダ部の軸心位置（押圧中心位置）とが径方向に
ずれる（偏心する）こととなる。

【０００６】スプレッダ部とシールド本体内周（テール
プレート）との間は、ほとんど隙間が生じないように設
計される場合でも、製作誤差等により、実際は、若干の
隙間が生じる場合が多い。この隙間が存在する結果、上
記のような偏心構造により、シールドジャッキがまだセ
グメントに接していない状態においては、スプレッダ部
の自重に基づく偶力モーメントによってロッド部が回転
し、これによってスプレッダ部も回転して位置が変わっ
てしまう可能性が生じる。

【０００７】そこで、これに対応するために、例えば、
実用新案登録第２５８２４６１号公報に記載のように、
周方向に複数設けたシールドジャッキでセグメントリン
グに反力をとり推進するシールド掘進機において、前記
複数のシールドジャッキのうち隣接する２つのシールド
ジャッキずつを一対として、各対のシールドジャッキの
ロッド部（ピストンロッド）間を固定的に相互に連結す
る連結部材を設けた構成が提唱されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術には、以下のような課題がある。すなわち、この
従来技術は、前述したような偏心構造のため、シールド
ジャッキ伸長動作のときに、スプレッダ部からセグメン
トに、軸方向へ押圧する力に加え、セグメントを径方向
外周側へ押す力が作用する。この力による外周側への荷
重（すべり荷重）の大きさは、シールドジャッキが長い
ほど、又はシールドジャッキの推進力が大きいほど、あ
るいは上記偏心量が大きいほど大きくなり、このすべり
荷重の大きさが一時的あるいは局所的に過大となった場
合には、セグメントに破損を生じる可能性もある。セグ
メントリングは最終的にトンネル構造物を構築するもの
であるため、上記のようにセグメントに破損が生じる
と、トンネル構造物の耐久性が低下してしまう。

【０００９】本発明の目的は、シールドジャッキのすべ
り荷重によるセグメントの破損を確実に防止し、トンネ
ル構造物の耐久性を向上できるシールド掘進機及びこれ
に用いるシールドジャッキロック装置並びにシールド掘
進方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、周方向に複数設けたシールドジャ
ッキでセグメントリングに反力をとり推進するシールド
掘進機において、前記複数のシールドジャッキのうち隣
接するシールドジャッキ間を選択的に連結・解放可能な
解結手段を設ける。

【００１１】本発明のシールド掘進機においては、周方
向に分割したセグメントを順次組み立ててセグメントリ
ングを構築し、シールド掘進機の周方向に複数設けたシ
ールドジャッキで前記セグメントリングに反力をとり推
進する。このとき、隣接するシールドジャッキ間を選択
的に連結・解放可能な解結手段を設けていることによ
り、各セグメントを順次組み付けてセグメントリングを
形成した後、セグメントリングに押し付け力を作用させ
るとき、複数の隣接シールドジャッキ間を連結し、それ
ら複数のシールドジャッキが連結し一体となった状態で
伸長動作を行わせることができる。

【００１２】このように複数のシールドジャッキを連結
することで、それら全体が部分環状あるいは略環状構造
物を構成するとともに、各シールドジャッキ間の距離を
一定に拘束することとなるため、すべり荷重の大きさが
一時的あるいは局所的に過大となりスプレッダ部がセグ
メントリング表面を外周側にすべろうとしても、そのす
べり動作が拘束されることとなる。したがって、すべり
荷重によるセグメントの破損を確実に防止することがで
き、これによってトンネル構造物の耐久性を向上するこ
とができる。

【００１３】また、通常、シールド掘進機を用いたシー
ルド工法においては、上述のようにセグメントを順次組
み付けていくとき、トンネル構造物の強度を十分に確保
する観点から、周方向隣接セグメント同士を締結固定す
る周方向位置を軸方向において常に同一とせず、軸方向
ある段の各セグメントの周方向締結位置と次の段の各セ
グメントの周方向締結位置とを順次異ならせる（いわゆ
る千鳥配列とする）。そのため、新たなセグメントリン
グを組み立てる都度、すなわち軸方向に１リング分進ん
だ位置にセグメントを組み立てる都度、セグメントの配
置パターンが変化することとなる。この結果、ある軸方
向位置でシールドジャッキをバラバラに伸縮させつつセ
グメントを組み付けるときに行うシールドジャッキの伸
縮動作パターンも、新たなセグメントリングを組み立て
る都度変化することとなる。本発明においては、解結手
段で、複数のシールドジャッキのうち隣接するシールド
ジャッキ間を選択的に連結・解放可能であることによ
り、どのようなシールドジャッキの伸縮動作パターンに
も対応し、どの位置においても適宜連結・解放を行うこ
とができる。これにより、どのようなセグメントの千鳥
配列に対しても自在に対応可能となるので、最適な千鳥
配列を確実に実現し、トンネル構造物の強度を確保する
ことができる。

【００１４】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記解結手段は、前記隣接するシールドジャッキのロッ
ド部又はスプレッダ部同士を連結する。 （３）上記（１）又は（２）において、また好ましく
は、前記解結手段は、前記隣接するシールドジャッキの
スプレッダ部同士の回転を防止する。このようにスプレ
ッダ部同士の回転を防止することにより、各スプレッダ
部の受圧面積が減少するのを防止でき、また受圧位置が
ずれるのを防止し一定に維持できる。

【００１５】（４）上記（１）又は（２）において、ま
た好ましくは、前記解除手段は、互いに隣接する一方の
シールドジャッキに設けた第１係合手段と、互いに隣接
する他方のシールドジャッキの前記第１係合手段に対向
する位置に設けられ前記第１係合手段と係合する第２係
合手段とを備える。

【００１６】（５）上記（４）において、さらに好まし
くは、前記第２係合手段は、前記第１係合手段に対し、
係合状態を維持するための所定の係止力を付与する係止
力付与手段を備える。

【００１７】（６）上記（５）において、さらに好まし
くは、前記第１係合手段は、凹部を設けた略プレート状
部材を備え、前記第２係合手段は、弾性力によって前記
凹部に貫入し係合状態を形成するピストン部材を備え
る。

【００１８】（７）また、上記目的を達成するために、
本発明のシールドジャッキロック装置は、セグメントに
対して反力を採るシールドジャッキの周方向一端部に設
けられ、複数の凹部を有するプレート部材で構成される
第１係合手段と、この第１係合手段を備えたシールドジ
ャッキに隣接するシールドジャッキの前記第１係合手段
に対向する位置に設けられ、前記複数の凹部に貫入し係
合状態を形成する一対のピストン部材を複数有する第２
係合手段とからなる。

【００１９】（８）さらに、上記目的を達成するため
に、本発明のシールド掘進方法は、周方向に分割したセ
グメントを順次組み立ててセグメントリングを構築し、
シールド掘進機の周方向に複数設けたシールドジャッキ
で前記セグメントリングに反力をとり推進するシールド
掘進方法において、各シールドジャッキを隣接するシー
ルドジャッキに連結し、全シールドジャッキを一体とし
た状態で、前記セグメントリングに反力をとり推進す
る。

【００２０】（９）また、上記目的を達成するために、
本発明は、周方向に分割したセグメントを順次組み立て
てセグメントリングを構築し、シールド掘進機の周方向
に複数設けたシールドジャッキで前記セグメントリング
に反力をとり推進するシールド掘進方法において、前記
セグメントの組立順序に応じて対応する位置のシールド
ジャッキを伸縮させ、その伸縮動作に応じて隣接するシ
ールドジャッキ間を選択的に連結・解放する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照しつつ説明する。

【００２２】図１は、本発明のシールド掘進機の一実施
の形態の全体構造を表す側断面図である。この図１にお
いて、本実施の形態によるシールド掘進機は、シールド
掘進機の胴体でありかつ後述する中折れを可能とするた
めに掘進方向最前部に位置する前胴１Ａ及びその後方側
に隣接する後胴１Ｂを折り曲げ可能に連結した構造とな
っているシールド本体１と、前記前胴１Ａをさらにフー
ド部１Ａａとガータ部１Ａｂに区分するように設けら
れ、前記前胴１Ａ内部を掘削室Ｐ（後述）内の泥水から
隔離する隔壁２と、前記前胴１Ａの掘進方向前方側（図
１中左側）に設けられ、地山の切羽（図示せず）を掘削
して掘削室Ｐ（後述）へ取り込むカッタヘッド３と、こ
のカッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動装置（例え
ば電動モータや油圧モータ）４と、前記の隔壁２に取り
付けられ、カッタ駆動装置４からの駆動力を前記カッタ
ヘッド３に伝達する回転伝達機構５と、前記のカッタヘ
ッド３のすぐ後方に形成される掘削室Ｐ内に取り込まれ
た掘削土砂に対し注水を行うための送泥管６と、その掘
削室Ｐ内で注水された掘削土砂を泥水の状態で吸い込
み、前記後胴１Ｂの掘進方向と反対側（図１中右側）に
搬送し排出する排泥管７と、前記後胴１Ｂ内に設けら
れ、トンネル（図示せず）の内面を覆工するセグメント
リングＳを順次組み立てるエレクタ装置９と、前記回転
伝達機構５を介し前記隔壁２に回転自在に支持されるセ
ンターシャフト１０とを有している。

【００２３】前記の前胴１Ａと後胴１Ｂとの間には、そ
れらを互いに摺動可能に連結する中折れ機構１１が設け
られている。すなわち、後胴１Ｂの前胴側端部には、外
周面がほぼ球面状の摺動部１１ａが設けられており、前
胴１Ａの後端部にはその摺動部１１ａに摺接し摺動部１
１ａと前胴１Ａ後端部との間をシールする（土砂、地下
水の浸入を防止する）略リング状のシール部材１１ｂが
設けられており、これら摺動部１１ａとシール部材１１
ｂとで中折れ機構１１を構成している。

【００２４】そしてこのとき、前胴１Ａ内部の前方側に
設けた中折れジャッキブラケット１２と後胴１Ｂの最前
部（詳細には前記摺動部１１ａの内周側）に設けたリン
グガーダ１３の前方側部分１３Ａに取り付けた中折れジ
ャッキブラケット１３ａとの間に、周方向に複数本（例
えば８本）の中折れジャッキ（前胴推進ジャッキ）１４
が設けられ、これら中折れジャッキ１４の伸縮動作によ
り前記中折れ機構１１を介して前胴１Ａと後胴１Ｂとを
折り曲げ、それらのなす角度を変化させて掘進方向を変
えられるようになっている。

【００２５】また、後胴１Ｂに設けた前記のリングガー
ダ前方側部分１３Ａには、シールドジャッキブラケット
１３ｂを介して周方向に複数本（この例では１６本、後
述の図２参照）のシールドジャッキ１５が取り付けられ
ている。このシールドジャッキ１５は、ロッド部１５ａ
（後述の図４等参照）及びボトム部からなる油圧シリン
ダを内蔵したシールドジャッキ本体１５Ａと、セグメン
トリングＳ側に設けられるスプレッダ部１５Ｂとを備え
ており、シールドジャッキ本体１５Ａは、掘進方向前端
部１５Ａａと掘進方向後端部１５Ａｂとを備えている。
前記掘進方向前端部１５Ａａは、例えば前記シールドジ
ャッキブラケット１３ｂ内に設けたピン（図示せず）を
介しシールドジャッキブラケット１３ｂに回動自在に結
合されている。また、前記スプレッダ部１５Ｂは、例え
ば球面軸継手２９を介し前記掘進方向後端部１５Ａｂに
回動自在に接続されている。なお、シールドジャッキ本
体１５Ａの中間部分は、リングガーダ後方側部分１３Ｂ
に設けた貫通孔１６（後述の図２参照）内を貫通するよ
うに配置されている。

【００２６】そして、これらシールドジャッキ１５は、
等間隔に環状に配置されており（後述の図２参照）、そ
れらを伸長させて掘進方向後端部１５Ａｂに接続された
スプレッダ１５Ａを既設のセグメントリングＳに押し付
けることにより、その押し付け反力が、リングガーダ１
３、中折れジャッキ１４、中折れジャッキブラケット１
２、隔壁２、回転伝達機構５、及びセンターシャフト１
０を介してカッタヘッド３に掘進方向前方側へ推進力と
して与えられる。これにより、掘進中においてカッタヘ
ッド３を地山の切羽に押し付けるようになっている。

【００２７】なお、図１に示すように、シールドジャッ
キ１５のスプレッダ部１５Ｂは、セグメントリングＳの
配設位置に対応する位置、すなわちシールド本体１（詳
細には後胴１Ｂ）の内周側直近に設けられている。これ
に対し、シールドジャッキ本体１５Ａは、前記中折れ機
構１１との干渉を避ける必要から上記スプレッダ部１５
Ｂの径方向位置よりもさらに径方向内周側に設けられて
いる。この結果、通常のこの種のシールド掘進機と同
様、シールドジャッキ本体１５Ａの軸心位置と、スプレ
ッダ部１５Ｂの軸心位置（押圧中心位置）とが径方向に
ずれる（偏心する）構造となっている。

【００２８】前記のカッタヘッド３は、径方向中央部
（内側）に位置し前記センターシャフト１０の掘進方向
前方側の先端部に固定された略円盤構造の面板２７と、
この面板２７のさらに掘進方向前方側に固定されたセン
ターカッタ２８とを備えている。

【００２９】前記の面板２７は、多数のカッタビット
（図示せず）を備えており、これによって、カッタヘッ
ド３が回転すると外径が前記シールド本体１の外径にほ
ぼ等しい円形断面形状を掘削できるようになっている。

【００３０】なお、面板２７には、公知のコピーカッタ
（オーバカッタ）３０が設けられており、トンネルの曲
線部分を施工する時にこのコピーカッタ３０でカーブ内
側側面の掘削及び土砂取り込みを行うことにより、より
広い範囲を余堀りしてシールド掘進機の通過する通路を
確保できるようになっている。但し、前記の中折れジャ
ッキ１４による前胴１Ａと後胴１Ｂとの中折れ動作によ
って、このコピーカッタ３０による余堀り量の低減が図
られている。

【００３１】前記の送泥管６及び排泥管７の先端側は、
前記シールド本体１内側から前記隔壁２を貫通して前記
掘削室Ｐに露出しており、それぞれ先端部分に送泥口６
ａ及び吸込口７ａを備えている。送泥管６の送泥口６ａ
は前記掘削室Ｐの上部に開口しており、また排泥管７の
吸込口７ａは前記掘削室Ｐの下部に開口している。

【００３２】また、送泥管６及び排泥管７の後端側は、
前記後胴１Ｂからさらに後方（すなわちシールド掘進機
外）へと延設されている。このとき、排泥管７の後端は
所定箇所に設けた吸込ポンプ（図示せず）に接続されて
おり、この吸込ポンプの吸い込み力によって、前記のよ
うに掘削室Ｐ内の泥水を吸込口７ａから吸い込み、排泥
管７を介して掘進方向と反対側（図１中右側）に搬送す
るようになっている。この搬送されてきた泥水は、最終
的に、トンネル坑外に設けられた泥水処理設備（図示せ
ず）で所定の処理（例えば浄化処理）された後、前記送
泥管６に接続された送泥ポンプ（図示せず）の吐き出し
力によって送泥管６を介し再びシールド掘進機内へと送
り込まれ、先端の前記送泥口６ａから再び掘削室Ｐ内へ
と還流させられる。なお、１７は、バイパスバルブを備
えたバイパス管であり、掘進開始前等の所定の場合に、
送泥ポンプから送泥管６を介し導かれてきた水を送泥口
６ａから掘削室Ｐ内に送り込まず直接排泥管７へとバイ
パスさせシールド本体１内で還流させるときに使用する
ものである。

【００３３】なお、後胴１Ｂの最後端部には、複数のテ
ールパッキン８ａを備えたテールシール部８が設けられ
ており、これによって、前進していくシールド掘進機の
シールド本体１の後端部と前記セグメントリングＳとの
間のシールを行い、シールド掘進機外から機内への止水
及び土砂浸入防止を図るようになっている。

【００３４】前記のエレクタ装置９は、前記後胴１Ｂの
内周に沿って配置されたガイドローラ（図示せず）によ
り案内され、後胴１Ｂに装備された旋回用モータ（同）
によって旋回駆動されるエレクタリング１８と、このエ
レクタリング１８から後方側に向けて突出した左・右１
対のエレクタアーム１９と、これらエレクタアーム１９
に設けられた押付ジャッキ（図示せず）によって前記エ
レクタリング１８の径方向に摺動させられる略門型形状
の吊りビーム２１と、この吊りビーム２１に設けられ前
記エレクタアーム１９をそれぞれ貫通する左・右２本の
ガイドロッド２２，２２と、前記吊りビーム２１の中央
部にスライダガイド（図示せず）を介して支持されたス
ライダ２４と、前記吊りビーム２１に装備された前後摺
動ジャッキ２５と、前記スライダ２４に設けられ前記摺
動ジャッキ２５により前記エレクタリング１８の軸線方
向に摺動させられるセグメント把持部２６とを有する。

【００３５】上記構造により、エレクタ装置９は、前記
セグメントリングＳの分割ピースを構成するセグメント
Ｓo（後述の図９参照）を１つずつ吊り上げ、所定の組
立位置に搬送し、軸方向（掘進前後方向）に隣接する既
設セグメントリングＳ及び周方向に隣接する既設セグメ
ントに順次ボルト締結してセグメントリングＳを組み立
てるようになっている。

【００３６】なお、上記セグメントＳoとしては、この
例では、後述の図１３に示すように、軸方向隣接セグメ
ントリングとの接続用のリング継手（ダウエル）を備え
たいわゆるコネックスセグメントを使用している。但
し、本発明の適用はこれに限られるものでなく、セグメ
ントリング間を凹凸ほぞのかみ合わせで係合させるいわ
ゆるほぞ付きセグメントや、あるいはその他通常のセグ
メントを使用してもよいことは言うまでもない。

【００３７】以上のような基本構成の本実施の形態のシ
ールド掘進機において、最も大きな特徴は、前述したよ
うに周方向１６箇所に設けたシールドジャッキ１５に対
し、隣接ジャッキ間を選択的に連結・解放可能なロック
装置１００を設けたことである。

【００３８】図２は、そのロック装置１００の配置状態
を表す図１中II−II断面による横断面図である。なお、
煩雑を防止するために、送泥管６、排泥管７、及びエレ
クタ装置９等の図示を省略している。また、図中Ｓ付き
の数字は、後述のジャッキ符号を表したものである。

【００３９】この図２において、前述したように、周方
向１６箇所にほぼ等間隔でシールドジャッキ１５が設け
られており、相互に隣接する各シールドジャッキ１５，
１５間に１６個の前記ロック装置１００がそれぞれ設け
られている。

【００４０】図３は、図２中Ａ部拡大図にほぼ相当する
図であり、図４は図３中Ｂ方向から見た矢視上面図であ
る。これら図３及び図４において、各シールドジャッキ
１５のスプレッダ部１５Ｂは、その周方向両側にそれぞ
れブラケット３１ａ，３１ｂをそれぞれ備えている。前
記ロック装置１００は、隣接する２つのシールドジャッ
キ１５のうち一方側シールドジャッキ１５の前記ブラケ
ット３１ａに固定される雌側係合部１００Ａと、この雌
側係合部と係合する雄側係合部１００Ｂとから構成され
ている。

【００４１】図５は、これら雌側係合部１００Ａ及び雄
側係合部１００Ｂの詳細構造を表す図４中Ｃ部拡大図で
あり、図６は、図５中Ｄ方向から見た矢視図（但し煩雑
を避けるためにスプレッダ部１５Ｂの図示を省略）であ
る。

【００４２】これら図５及び図６において、雄側係合部
１００Ｂは、略平板状の略プレート状部材３２と、この
略プレート状部材３２を固定支持するとともにボルト３
３を介し前記ブラケット３１ｂに取り付けられる取付け
部３４とを備えている。このとき、前記プレート部材３
２は、シールド掘進方向（図５中上下方向）を軸方向と
する長穴形状の各上下一対の凹部３５ａ，３５ｂ，３５
ｃ，３５ｄを備えている。それら４つの凹部３５ａ〜ｄ
のうち、対角線状に配置される凹部３５ａ，３５ｄ、及
び凹部３５ｂ，３５ｃがそれぞれ同一形状となってお
り、凹部３５ａ，３５ｃのほうが凹部３５ｂ，３５ｄよ
りも軸方向長さがより長くなっている。

【００４３】一方、雌側係合部１００Ａは前記雄側係合
部１００Ｂに対向する位置に設けられており、弾性力に
よって前記凹部３５ａ及び３５ｄに上下一対のピストン
部材３６を貫入させ雄側係合部１００Ｂと係合状態を形
成するばねピストン機構３７Ａ，３７Ｂと、これらばね
ピストン機構３７Ａ，３７Ｂを支持する上下一対の略ハ
ート型の取付板３８と、これら上下一対の取付板３８を
固定支持するとともにボルト３９を介し前記スプレッダ
ブラケット３１ａに取り付けられる取付け部４０とを備
えている。

【００４４】前記ばねピストン機構３７Ａ及び３７Ｂ
は、互いにほぼ同様の構造である。それら２つのばねピ
ストン機構３７Ａ，３７Ｂのうち、ばねピストン機構３
７Ａを例にとってその詳細構造を以下に説明する。

【００４５】図７（ａ）〜（ｆ）は、ばねピストン機構
３７Ａの詳細構造を表す、図５中VII−VII断面による横
断面図にほぼ相当する図である。これら図７（ａ）〜
（ｆ）において、ばねピストン機構３７Ａは、前記上下
一対のピストン部材３６，３６と、前記取付板３８に設
けた貫通孔３８ａに挿入固定され、前記ピストン部材３
６，３６を上下方向摺動可能にそれぞれ収納する上下一
対のピストンケース４１，４１と、それらピストンケー
ス４１，４１の入口部（上端面又は下端面）をそれぞれ
塞ぐ上下一対の蓋部材４２Ｕ，４２Ｌと、それら蓋部材
４２Ｕ，４２Ｌと前記ピストン部材３６，３６との間に
配置され、ピストン部材３６，３６を蓋部材４２Ｕ，４
２Ｌから離間する方向へ付勢する上下一対のばね（皿ば
ね）４３，４３（但し煩雑を避けるため図７（ａ）及び
図７（ｄ）のみに図示）とを備えている。

【００４６】このとき、前記の上蓋部材４２Ｕ及び下蓋
部材４２Ｌの外周部には図示しないネジ山が形成されて
おり、これに対応して前記ピストンケース４１，４１の
入口部内周側にもネジ山が形成されており、そのピスト
ンケース４１に上下蓋部材４２Ｕ，４２Ｌがねじ込まれ
ることにより固定されるようになっている。

【００４７】図８（ａ）は、前記の上蓋部材４２Ｕの詳
細構造を表す上面図であり、図８（ｂ）は、前記の下蓋
部材４２Ｌの詳細構造を表す下面図であり、図８（ｃ）
はそれら上蓋部材４２Ｕ及び下蓋部材４２Ｌの締め付け
器具４４の構造を表す側面図である。

【００４８】図８（ａ）において、上蓋部材４２Ｕは、
径方向中央部に略正方形状の角穴４２Ｕａが形成されて
いる。なおこの角穴４２Ｕａの大きさは、後述の締め付
け器具４４の凸係合部４４ａ及び中間部４４ｂよりも十
分に大きく、締め付け器具４４が回転しても干渉しない
ようになっている。そして、上蓋部材４２Ｕを前記ピス
トンケース４１に取り付けるときに、図示しない上蓋用
締め付け器具の凸係合部を上蓋部材角穴４２Ｕａに係合
させて回転させることにより、適宜上蓋部材４２Ｕとピ
ストンケース４１とのネジ結合を締結・緩解することが
できる。そしてこれにより、上蓋部材４２Ｕに端部を接
するばね部材４３の付勢力（押圧力）を適宜調整できる
ようになっている。

【００４９】また図８（ｂ）において、下蓋部材４２Ｌ
は、径方向中央部に略正方形状の角穴４２Ｌａが形成さ
れ、さらにその奥（図７（ａ）〜（ｆ）参照）には、そ
の角穴４２Ｌａより大径（前記上蓋部材角穴４２Ｕａと
ほぼ同径）の円孔４２Ｌｂが設けられている。このと
き、図８（ｃ）に示す前記締め付け器具４４の下端部
に、前記角穴４２Ｌａに係合する角筒状の凸係合部４４
ａが設けられている。またこのとき、前記締め付け器具
４４の上端部には、図示しない調整工具（レンチ）の角
筒状の凸係合部に係合する角穴４４ｂが設けられてい
る。そして、下蓋部材４２Ｌを前記ピストンケース４１
に取り付けるときには、上方から前記締め付け器具４４
を上蓋部材４２Ｕの上記角穴４２Ｕａ内に貫通させ、さ
らに下蓋部材４２Ｌの上記円孔４２Ｌｂ内に貫通させ
て、前記締め付け器具凸係合部４４ａを下蓋部材角穴４
２Ｌａに背面側から係合させる。そして、前記締め付け
器具角穴４４ｂに前記調整工具（レンチ）の凸係合部を
係合させて回転させることにより、上記同様、適宜下蓋
部材４２Ｌとピストンケース４１とのネジ結合を締結・
緩解することができ、これによって下蓋部材４２Ｕに端
部を接するばね部材４３の付勢力（押圧力）を適宜調整
できるようになっている。

【００５０】上記のような構造により、ばねピストン機
構３７Ａは、図５及び図６に示すような略プレート状部
材３２の前記凹部３５ａへの係合状態において、その係
合状態を維持するための所定の係止力（＝前記ばね部材
４３の付勢力）を付与するようになっている。

【００５１】なお、以上はばねピストン機構３７Ａを例
にとって説明したが、特に図示しないが前述のようにも
う一方のばねピストン機構３７Ｂもほぼ同様の構造であ
り、図５及び図６に示すような略プレート状部材３２の
前記凹部３５ｄへの係合状態において、その係合状態を
維持するための所定の係止力（＝前記ばね部材４３の付
勢力）を付与するようになっている。

【００５２】ここで、前記の図７（ａ）〜（ｆ）は、ば
ねピストン機構３７Ａの略プレート状部材凹部３５ａと
の係合状態に至るまでの係合挙動の一例を表したもので
ある。

【００５３】まず最初に、図５において左側に示すシー
ルドジャッキロッド部１５ａが、当初右側に示すシール
ドジャッキロッド部１５ａよりも相対的に下方（言い換
えればシールド掘進機後方側）にあり、これによって図
５中左側のシールドジャッキロッド部１５ａに接続され
た略プレート状部材３２は、図５中右側のシールドジャ
ッキロッド部１５ａに接続されたばねピストン機構３７
Ａの上下ピストン部材３６，３６と接することなく離れ
ている（図示せず）。

【００５４】この状態から、図５中左側のシールドジャ
ッキ１５が縮短（又は図５中右側のシールドジャッキ１
５が伸長、以下同様）すると、略プレート状部材３２の
一方側の縁部３２ａがまず上下ピストン部材３６，３６
の押圧力に打ちかってそれらの間隙に貫入しはじめ（図
７（ａ）の状態）、さらにそれら上下ピストン部材３
６，３６間の間隙を上下方向に押し広げながら略プレー
ト状部材３２が進んでいく（図７（ｂ）の状態）。

【００５５】その後、上下ピストン部材３６，３６が略
プレート状部材３２の前記縁部３２ａを乗り越え、凹部
３５ｃへ係合する。但し、この係合は、主として図５及
び図６に示す最終的な凹部３５ａへの係合へのガイドと
しての役割であり、図５より明らかに類推できるよう
に、この時点ではもう一方のばねピストン機構３７Ｂは
略プレート状部材３２と離間している。

【００５６】さらに図５中左側のシールドジャッキ１５
が縮短すると、略プレート状部材３２の凹部３５ｃ，３
５ａ間に位置する中間縁部３２ｂ1が上下ピストン部材
３６，３６の間隙に貫入しはじめ（図７（ｄ）の状
態）、さらに中間縁部３２ｂ1がそれら上下ピストン部
材３６，３６間の間隙を上下方向に押し広げながら略プ
レート状部材３２が進んでいく（図７（ｅ）の状態）。

【００５７】そして、上下ピストン部材３６，３６が略
プレート状部材３２の前記中間縁部３２ｂ1を乗り越
え、凹部３５ｃへと係合する。この係合と同時に、もう
一方のばねピストン機構３７Ｂの上下ピストン部材３
６，３６も、略プレート状部材３２の前記縁部３２ａを
乗り越え、前記凹部３５ｄに係合し、これによって図５
及び図６に示す最終的な係合状態（言い換えれば、２つ
のシールドジャッキ１５，１５の連結状態）が実現す
る。

【００５８】なお、図５及び図６に示す係合状態から、
図５中左側のシールドジャッキ１５を伸長（又は図５中
右側のシールドジャッキ１５を縮短）させて上記と逆向
きの挙動を行わせることにより、当初の非係合状態（係
合前の状態、言い換えれば２つのシールドジャッキ１
５，１５の非連結解放状態）に戻すことができることは
言うまでもない。

【００５９】一方、特に詳細な図示を省略するが、図５
において左側に示すシールドジャッキロッド部１５ａが
当初右側に示すシールドジャッキロッド部１５ａよりも
相対的に上方（言い換えればシールド掘進機前方側）に
あった場合は、まず、その状態から、図５中左側のシー
ルドジャッキ１５が伸長（又は図５中右側のシールドジ
ャッキ１５が縮短、以下同様）して、略プレート状部材
３２の他方側の縁部３２ｃがばねピストン機構３７Ｂの
上下ピストン部材３６，３６の間隙に貫入し押し広げな
がら進む。その後、ばねピストン機構３７Ｂの上下ピス
トン部材３６，３６が前記縁部３２ｃを乗り越え、凹部
３５ｂへ係合するが、この時点ではばねピストン機構３
７Ａは略プレート状部材３２の前記縁部３２ｃ側に離間
している。

【００６０】さらに図５中左側のシールドジャッキ１５
が伸長すると、略プレート状部材３２の凹部３５ｂ，３
５ｄ間に位置する中間縁部３２ｂ2が上下ピストン部材
３６，３６の間隙に貫入し上下ピストン部材３６，３６
間の間隙を上下方向に押し広げながら進み、上下ピスト
ン部材３６，３６が略プレート状部材３２の前記中間縁
部３２ｂ2を乗り越え、凹部３５ｄへと係合する。この
係合と同時に、もう一方のばねピストン機構３７Ａの上
下ピストン部材３６，３６も、略プレート状部材３２の
前記縁部３２ｃを乗り越え、前記凹部３５ａに係合す
る。

【００６１】この係合状態から、上記と逆向きの挙動を
行わせることにより、当初の非係合状態（係合前の状
態）に戻すことができる。

【００６２】なお、上記係合の際には、前記雄側係合部
１００Ｂの略プレート状部材３２に設けた凹部３５ａ，
３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを長穴形状としたのは、係合時
に生じうるスプレッダ部１５Ｂのヨーイングの反動で雄
側係合部１００Ｂと雌側係合部１００Ａとの係合がはず
れないようにするためである。

【００６３】以上において、ロック装置１００が、各請
求項記載の複数のシールドジャッキのうち隣接するシー
ルドジャッキ間を選択的に連結・解放可能な解結手段を
構成し、そのうち雄側係合部１００Ｂが、互いに隣接す
る一方のシールドジャッキに設けた第１係合手段を構成
し、雌側係合部１００Ａが、互いに隣接する他方のシー
ルドジャッキの前記第１係合手段に対向する位置に設け
られ前記第１係合手段と係合する第２係合手段を構成
し、ピストン機構３７Ａ，３７Ｂが、前記第１係合手段
に対し、係合状態を維持するための所定の係止力を付与
する係止力付与手段を構成する。

【００６４】次に、以上のように構成した本実施の形態
のシールド掘進機の動作及び作用を以下に説明する。

【００６５】（１）シールド掘進機の概略動作 本実施の形態のシールド掘進機においては、カッタ駆動
装置４の駆動力でカッタヘッド３を回転駆動し、カッタ
ヘッド３の面板２７Ａ〜Ｄに設けた前記カッタビット２
９により地山の切羽を掘削する。このときのカッタヘッ
ド３への推進力は、前述したように、既設のセグメント
リングＳを反力受けとしてシールドジャッキ１５を掘進
方向に伸張させることにより与えられる。

【００６６】掘削された土砂は、面板２７のスリット
（図示せず）から掘削室Ｐ内に取り込まれた後、送泥管
６の送泥口６ａから注水されて泥水状態とされ、この状
態で吸込口７ａから吸い込まれ、排泥管７を介して搬送
排出される。

【００６７】このようにして所定距離（例えばシールド
ジャッキ１５の１ストローク分の距離）だけ掘削を行っ
た後、シールドジャッキ１５を縮め、スプレッダ１６と
既設のセグメントリングＳとの間に生じたスペースに、
エレクタ装置９で新たなセグメントリングＳを組み立て
て配置する。このとき、セグメントリングＳの周囲にで
きる空洞部分には例えば図示しない注入手段で裏込め剤
が注入され、これによりこの空洞部分が埋められる。

【００６８】そして、上記新たに配置したセグメントリ
ングＳを再び反力受けとしてシールドジャッキ１５を伸
び状態にしシールド本体１を前方へ推進させつつ、カッ
タヘッド３を回転させて再び地山の掘削を行っていく。

【００６９】以上の手順を繰り返し、前述した円形断面
のトンネルを掘進する。なお、シールド掘進機が通過し
た後のセグメントリングＳの周囲の土砂に対しては、例
えば図示しない注入手段で時効硬化する裏込め剤を注入
充填し、トンネル壁面を地山に固定する。

【００７０】（２）シールドジャッキの推進動作 上記のような基本動作である本実施の形態のシールド掘
進機の詳細動作上の最も大きな特徴の１つは、前述した
地山切羽掘削時のシールドジャッキ１５の推進動作にあ
る。

【００７１】すなわち、前述したように、本実施の形態
のシールド掘進機においては、シールド掘進機の周方向
に１６個設けたシールドジャッキ１５でセグメントリン
グＳに反力をとって推進する。このとき、軸方向（掘進
方向）のある段において周方向に分割したセグメントを
順次組み立ててセグメントリングＳを構築した後、その
セグメントリングＳに押し付け力を作用させる際、前記
ロック装置１００を用いてすべての隣接シールドジャッ
キ１５間を連結した状態（図２に示す状態）で全シール
ドジャッキ１５を一体として伸長動作を行わせる。

【００７２】このように全シールドジャッキ１５を連結
することにより、それら全体が略環状構造物を構成する
とともに、各シールドジャッキ１５間の周方向距離を一
定に拘束することができる。したがって、前述したよう
な偏心構造に基づきスプレッダ部１５Ｂからセグメント
を径方向外周側へ押す力（すべり荷重）が作用すると
き、何らかの事情によってそのすべり荷重の大きさが一
時的あるいは局所的に過大となりスプレッダ部１５Ｂが
セグメントリングＳ表面を外周側にすべろうとしても、
そのすべり動作が拘束されることとなる。したがって、
すべり荷重によるセグメントＳoの破損を確実に防止す
ることができ、これによってトンネル構造物の耐久性を
向上することができる。

【００７３】なお、必ずしも全シールドジャッキ１５を
連結するのには限られず、複数（例えば３つ以上）のシ
ールドジャッキ１５を連結すれば、それら全体が部分環
状構造物を構成するとともに、各シールドジャッキ１５
間の周方向距離を一定に拘束できるので、上記同様の効
果を得ることができる。

【００７４】（３）セグメントリングの組立動作 上記本実施の形態のシールド掘進機の詳細動作における
もう１つの特徴は、前述した掘削後シールドジャッキ１
５を縮めつつ行う新たなセグメントリングＳの組み立て
動作にある。

【００７５】この動作について、図９〜図１３を用いて
説明する。一般に、シールド掘進機を用いたシールド工
法においては、上述のようにセグメントを順次組み付け
ていくとき、トンネル構造物の強度を十分に確保する観
点から、周方向隣接セグメント同士を締結固定する周方
向位置を軸方向（掘進方向）において常に同一とせず、
軸方向ある段の各セグメントの周方向締結位置と次の段
の各セグメントの周方向締結位置とを順次異ならせる
（いわゆる千鳥配列とする）。

【００７６】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本実施の形
態のシールド掘進機によるシールド掘進方法にて上記千
鳥配列を行うために採用されるセグメントリングＳの配
置構造の一例を表す図である。この例では、セグメント
リングＳを、６つのセグメント、すなわちセグメント符
号Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，ＫのセグメントＳo
（以下適宜、Ａ−セグメント、Ｂ１−セグメント、Ｂ２
−セグメント、Ｃ１−セグメント、Ｃ２−セグメント、
Ｋ−セグメントと称する）に分割している。そして、千
鳥配列を行うために、それら６つのセグメントＳoの配
置パターンを２つ設定している。

【００７７】図９（ａ）は、その２つの配置パターンの
うち甲組と称する配置パターンを表すものであり、図示
のように、セグメントリングＳの最下部（底部）近傍に
Ａ−セグメントを配置し、それより上方側へ向かってＢ
２−セグメント及びＣ２−セグメント、Ｂ１−セグメン
ト及びＣ１−セグメントと順次隣接させて配置し、セグ
メントリングＳの最上部（頂部）近傍に最も小さなＫ−
セグメントを配置するものである。

【００７８】図９（ｂ）は、もう一方の配置パターンで
ある乙組と称するパターンを表すものであり、図示のよ
うに、セグメントリングＳの最下部（底部）近傍にＡ−
セグメント及びＢ２−セグメントを配置し、それより上
方側へ向かってＣ２−セグメント及びＢ１−セグメン
ト、Ｃ１−セグメント及びＫ−セグメントと順次隣接さ
せて配置するものである。

【００７９】なお、前述したように、この例では、これ
らＡ−セグメント、Ｂ１−セグメント、Ｂ２−セグメン
ト、Ｃ１−セグメント、Ｃ２−セグメント、Ｋ−セグメ
ントはすべてコネックスセグメントであり、セグメント
本体から、軸方向隣接セグメントリングとの接続用のリ
ング継手（ダウエル）Ｄ（図示せず、後述の図１３参
照）を複数個突出させた構造となっている。

【００８０】本実施の形態のシールド掘進機では、上記
甲組及び乙組の配置パターンを、掘進方向に向かって交
互に行い、セグメントリングＳを構築していく。そのた
め、新たなセグメントリングＳを組み立てる都度、すな
わち軸方向に１リング分進んだ位置にセグメントを組み
立てる都度、セグメントＳoの配置パターンが甲組→乙
組→甲組→乙組と交互に変化することとなる。この結
果、セグメントリングＳを構築するべくセグメントＳo
を組み付ける際のシールドジャッキ１５の伸縮動作パタ
ーンも、甲組と乙組とで交互に変化することとなる。

【００８１】図１０〜図１２は、上記セグメントＳo組
み付け時のシールドジャッキ１５の伸縮動作パターンの
一例を示した展開図であり、ある軸方向位置において甲
組配置パターンによるセグメントリングＳの構築が終了
した後、次の段において乙組配置パターンによりセグメ
ントリングＳを構築していくときの様子を順次表したも
のである。以下、その動作手順を順次説明する。

【００８２】なお、これら図１０〜図１２においては、
シールド掘進機の全周にわたって設けた１６個の前記シ
ールドジャッキ１５の位置及びその動作挙動を展開図で
表しており、また１６個のシールドジャッキ１５それぞ
れをジャッキ符号Ｓ１〜Ｓ１６にて表している（以下適
宜、シールドジャッキＳ１のように称する）。このと
き、図中左右方向中央部（シールドジャッキＳ１６とシ
ールドジャッキＳ１との間）がセグメントリングＳの最
上部に相当し、左右両側端（シールドジャッキＳ９とシ
ールドジャッキＳ８との間）がセグメントリングＳの最
下部に相当している。すなわち、シールドジャッキＳ１
〜Ｓ１６は、シールド掘進機後方側からみて、最上部や
や右側のシールドジャッキＳ１から、時計回りにシール
ドジャッキＳ２→Ｓ３→ … →Ｓ１５→Ｓ１６と配置
されていることになる。なお、前述の６種類のセグメン
トＳo（セグメント符号Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，
Ｋ）についても、その周方向位置を展開した形で併せて
示している（図２中Ｓ付きの数字で示したジャッキ符号
参照）。

【００８３】まず、甲組配置パターンによるセグメント
リングＳの組立終了後、全シールドジャッキＳ１〜Ｓ１
６を伸長させてセグメントリングＳを押し付け、前述し
たようにその反力によってシールド掘進機を推進させ
る。このとき、前述したように、全てのシールドジャッ
キＳ１〜Ｓ１６をロック装置１００によって連結した状
態で推進させる（図１０（ａ））。

【００８４】その後、最下部近傍のＡ−セグメントを組
み付けるために、シールドジャッキＳ１４，Ｓ１５，Ｓ
１６，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６を伸長させ
た状態のまま（＝これら９つはロック装置１００で連結
した状態のまま）、残りのシールドジャッキＳ７，Ｓ
８，Ｓ９，Ｓ１０，Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３を同時に
（＝これら７つを連結した状態のまま）縮短させる。但
し、このときの縮短距離は、前述したように各セグメン
トＳoはすべてコネックスセグメントであり、図示しな
いリング継手が突出していることから、この突出寸法
（いわゆる挿入しろ）の分、Ａ−セグメント本体部分の
掘進方向寸法より若干大きめの寸法が空くように大きめ
に縮短させる必要がある（図１０（ｂ）、後述の図１３
も参照）。この動作により、シールドジャッキＳ１３，
Ｓ１４の間のロック装置１００、及びシールドジャッキ
Ｓ６，Ｓ７の間のロック装置１００の連結が解放される
ことになる。なお、全シールドジャッキＳ１〜Ｓ１６を
一度に縮短させないのは、切羽土圧によるシールド本体
１の後退を防止するためである。

【００８５】その後、前記エレクタ装置９によってＡ−
セグメントを組み付け、Ａ−セグメントの位置に対応す
る３つのシールドジャッキＳ９，Ｓ１０，Ｓ１１をわず
かに伸長させ、Ａ−セグメントに当接させる（図１０
（ｃ））。なお、このときの押し付け力は、上記のよう
に切羽土圧によるシールド本体１の後退を防止する程度
の力（突っ張る程度の力）で足り、前述のような推進時
の押し付け力よりもはるかに小さいもので足りる。この
動作により、シールドジャッキＳ１１，Ｓ１２の間のロ
ック装置１００、及びシールドジャッキＳ８，Ｓ９の間
のロック装置１００の連結が解放されることになる。

【００８６】次に、同じく最下部近傍のＢ２−セグメン
トを組み付けるために、他のシールドジャッキの状態を
変えないまま、シールドジャッキＳ４，Ｓ５，Ｓ６を同
時に（＝これら３つを連結した状態のまま）縮短させ、
既に縮短しているシールドジャッキＳ７，Ｓ８，Ｓ１
２，Ｓ１３と同じ位置とする。この動作により、シール
ドジャッキＳ３，Ｓ４の間のロック装置１００の連結が
解放された後、縮短位置にてシールドジャッキＳ６，Ｓ
７の間のロック装置１００が再び連結されることになる
（図１０（ｄ））。ここでさらに、Ｂ２−セグメントを
組み付けるときの干渉を防止するために、シールドジャ
ッキＳ９のみを、シールドジャッキＳ９，Ｓ１０の間の
ロック装置１００の連結が完全に解放されない程度に
（図１０（ｅ））ごくわずかに（既に縮短しているシー
ルドジャッキＳ４，Ｓ５，Ｓ６，Ｓ７，Ｓ８，Ｓ１２，
Ｓ１３の位置より後方側となるように）縮短させる。な
おこのとき、シールドジャッキＳ８，Ｓ９の間のロック
装置１００は連結されない。

【００８７】その後、前記エレクタ装置９によってＢ２
−セグメントを組み付け、Ｂ２−セグメントの位置に対
応する３つのシールドジャッキＳ６，Ｓ７，Ｓ８をわず
かに伸長させてＢ２−セグメントに当接させる。これに
より、シールドジャッキＳ５，Ｓ６の間のロック装置１
００の連結が解放される。またこのとき、シールドジャ
ッキＳ９をごくわずかに伸長させて元の位置に戻し、Ａ
−セグメントに再び当接させる。これにより、シールド
ジャッキＳ９，Ｓ１０の間のロック装置１００が再び連
結状態となる（図１０（ｆ））。

【００８８】次に、Ａ−セグメントの上方に隣接するＣ
２−セグメントを組み付けるために、シールドジャッキ
Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ１６を同時に（＝これら３つを連結
した状態のまま）縮短させ、縮短位置にあるシールドジ
ャッキＳ４，Ｓ５，Ｓ１２，Ｓ１３と同じ位置とする。
この動作により、シールドジャッキＳ１６，Ｓ１の間の
ロック装置１００の連結が解放された後、縮短位置にて
シールドジャッキＳ１３，Ｓ１４の間のロック装置１０
０が再び連結されることになる（図１１（ａ））。なお
図１３はこの図１１（ａ）中Ｅ部の詳細を表す部分拡大
図である。ここでさらに、Ｃ２−セグメントを組み付け
るときの干渉を防止するために、シールドジャッキＳ１
１のみを、シールドジャッキＳ１０，Ｓ１１の間のロッ
ク装置１００の連結が完全に解放されない程度に（図１
１（ｂ））ごくわずかに縮短させる。

【００８９】その後、前記エレクタ装置９によってＣ２
−セグメントを組み付け、Ｃ２−セグメントの位置に対
応する３つのシールドジャッキＳ１２，Ｓ１３，Ｓ１４
をわずかに伸長させてＣ２−セグメントに当接させ、併
せてシールドジャッキＳ１１を伸長させて元の位置に戻
しＡ−セグメントに再当接させる。これにより、シール
ドジャッキＳ１４，Ｓ１５の間のロック装置１００の連
結が解放されるとともに、シールドジャッキＳ１０，Ｓ
１１の間、及びＳ１１，Ｓ１２の間のロック装置１００
が再び連結状態となる（図１１（ｃ））。

【００９０】次に、Ｂ２−セグメントの上方に隣接する
Ｂ１−セグメントを組み付けるために、シールドジャッ
キＳ１，Ｓ２，Ｓ３を同時に（＝これら３つを連結した
状態のまま）縮短させる。これにより、縮短位置にてシ
ールドジャッキＳ１６，Ｓ１の間及びＳ３，Ｓ４の間の
ロック装置１００が再び連結される（図１１（ｄ））。
さらにＢ１−セグメントとの干渉を防止するために、シ
ールドジャッキＳ６のみを、シールドジャッキＳ６，Ｓ
７の間のロック装置１００の連結が完全に解放されない
程度に（図１１（ｅ））ごくわずかに縮短させる。。

【００９１】その後、前記エレクタ装置９によってＢ１
−セグメントを組み付け、Ｂ１−セグメントの位置に対
応する３つのシールドジャッキＳ３，Ｓ４，Ｓ５を伸長
させてＢ１−セグメントに当接させ、併せてシールドジ
ャッキＳ６を伸長させてＢ２−セグメントに再当接させ
る。これにより、シールドジャッキＳ２，Ｓ３の間のロ
ック装置１００の連結が解放されるとともに、シールド
ジャッキＳ５，Ｓ６の間、及びＳ６，Ｓ７の間のロック
装置１００が再び連結状態となる（図１１（ｆ））。

【００９２】次に、Ｃ２−セグメントの上方に隣接する
Ｃ１−セグメントを組み付けるときの干渉を防止するた
めに、シールドジャッキＳ１４のみを、シールドジャッ
キＳ１３，Ｓ１４の間のロック装置１００の連結が完全
に解放されない程度に（図１２（ａ））ごくわずかに縮
短させる。。そしてさらに、シールドジャッキＳ１５，
Ｓ１６，Ｓ１，Ｓ２同時に（＝これら４つを連結した状
態のまま）ごくわずかに伸長させ、シールドジャッキＳ
１４と同じ位置とする。これにより、シールドジャッキ
Ｓ１４，Ｓ１５の間のロック装置１００が連結される
（図１２（ｂ））。

【００９３】その後、前記エレクタ装置９によってＣ１
−セグメントを組み付け、シールドジャッキＳ１４，Ｓ
１５，Ｓ１６，Ｓ１を同時に（＝これら４つを連結した
状態のまま）伸長させてＣ１−セグメントに当接させあ
るいはＣ２−セグメントに再当接させる。これにより、
シールドジャッキＳ１，Ｓ２の間のロック装置１００の
連結が解放されるとともに、シールドジャッキＳ１３，
Ｓ１４の間のロック装置１００が再び連結状態となる
（図１２（ｃ））。

【００９４】次に、Ｃ１−セグメントとＢ−１セグメン
トとの間のＫ−セグメントを組み付けるときの干渉を防
止するために、シールドジャッキＳ１，Ｓ３をごくわず
かに縮短させ、シールドジャッキＳ２と同位置とする。
これにより、シールドジャッキＳ１６，Ｓ１の間、及び
シールドジャッキＳ３，Ｓ４の間のロック装置１００の
連結が解放されるとともに、シールドジャッキＳ１，Ｓ
２の間、及びシールドジャッキＳ２，Ｓ３の間のロック
装置１００が再び連結される（図１２（ｄ））。そして
さらに、シールドジャッキＳ１，Ｓ２，Ｓ３を同時に
（＝これら３つを連結した状態のまま）縮短させる（図
１２（ｅ））。

【００９５】その後、前記エレクタ装置９によってＫ−
セグメントを組み付け、シールドジャッキＳ１，Ｓ２，
Ｓ２を同時に（＝これら３つを連結した状態のまま）伸
長させてＫ−セグメントに当接させる。これにより、シ
ールドジャッキＳ１６，Ｓ１の間、及びＳ３，Ｓ４の間
のロック装置１００が再び連結状態となる（図１２
（ｆ））。これにより、すべてのセグメントＳo（セグ
メント符号Ａ，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｋ）の組付け
が終了してセグメントリングＳが完成し、またすべての
シールドジャッキＳ１〜Ｓ１６が各ロック装置１００を
介して一体的に連結される。

【００９６】このようにして乙組配置パターンによるセ
グメントリングＳの組立終了後、先の図１０（ａ）と同
様、全シールドジャッキＳ１〜Ｓ１６を伸長させてセグ
メントリングＳを押し付け、その反力によってシールド
掘進機を推進させる。

【００９７】この後、詳細な説明は省略するが、乙組配
置パターンに関して図１０（ｂ）〜図１０（ｆ）、図１
１（ａ）〜図１１（ｆ）、及び図１２（ａ）〜図１２
（ｆ）を用いて説明した手順と類似の手順を甲組配置パ
ターンに関しても行い、以降、乙組と甲組とを交互に繰
り返してセグメントリングＳを延伸させていく。

【００９８】以上の図示及び説明より明らかなように、
本実施の形態におけるロック装置１００は、各セグメン
トＳoの組立順序に対応した各シールドジャッキ１５の
伸長・縮短動作に応じて、全シールドジャッキ１５のう
ち隣接するシールドジャッキ１５間を選択的に連結・解
放可能である。これにより、上記甲組、乙組以外の配置
パターンを含め、どのようなシールドジャッキ１５の伸
縮動作パターンにも対応し、どの位置においても適宜連
結・解放を行うことができる。したがって、どのような
セグメントＳoの千鳥配列に対しても自在に対応可能と
なるので、最適な千鳥配列を確実に実現し、トンネル構
造物の強度を確保することができる。

【００９９】また、上記のように各シールドジャッキ１
５の伸長・縮短動作に応じ隣接するシールドジャッキ１
５間を連結・解放しながらセグメントＳoを組み付けて
いくことは、以下のような効果もある。

【０１００】すなわち、前述したようなシールドジャッ
キ本体１５Ａとスプレッダ部１５Ｂとの偏心構造の結
果、ロック装置１００のような連結構造がないままだ
と、シールドジャッキ１５がまだセグメントに接してい
ない状態においては、スプレッダ部１５Ｂの自重に基づ
く偶力モーメントによってシールド本体１５Ａのロッド
部１５ａが回転し、これによってスプレッダ部１５Ｂも
回転してその位置が変わってしまう可能性がある。

【０１０１】本実施の形態においては、図１０（ａ）〜
図１０（ｆ）、図１１（ａ）〜図１１（ｆ）、及び図１
２（ａ）〜図１２（ｆ）を用いて上述したように、各セ
グメントＳo組み付け手順において各シールドジャッキ
１５はほぼ常時他のシールドジャッキ１５に連結されて
おり、単独伸縮動作となる場面をなくすることができ
る。したがって、上記自重によるスプレッダ部１５Ｂの
回転を十分に防止することができる。

【０１０２】以上説明したように、本実施の形態のシー
ルド掘進機によれば、推進時にセグメントリングＳを押
し付ける際、ロック装置１００を用いてすべての隣接シ
ールドジャッキ１５間を連結した状態で全シールドジャ
ッキ１５を一体として伸長させるので、外周側へのすべ
り荷重が一時的あるいは局所的に過大となっても、セグ
メントＳoの破損を確実に防止することができ、トンネ
ル構造物の耐久性を向上することができる。

【０１０３】そしてこのとき、ロック装置１００は、各
セグメントＳoの組立順序に対応したどのようなシール
ドジャッキ１５の伸縮動作パターンにも対応し、どの位
置においても適宜連結・解放を行うことができるので、
いかなるセグメントＳoの千鳥配列パターンにも自在に
対応可能でき、トンネル構造物の強度を確保することが
できる。

【０１０４】また、各シールドジャッキ１５はほぼ常時
他のシールドジャッキ１５に連結されているので、自重
によるスプレッダ部１５Ｂの回転を十分に防止すること
ができる。これにより、上記すべり荷重によるセグメン
トＳo破損防止に加え、スプレッダ部１５Ｂが回転しセ
グメントリングＳとの接触面積（受圧面積）が少なくな
ることあるいは接触位置（受圧位置）がずれることによ
るセグメントＳoの破損の可能性も防止できる。

【０１０５】なお、このスプレッダ部１５Ｂの回転防止
のための構成については、本件出願人は、特願平１１−
６４１７８号（出願日：平成１１年３月１１日）にて、
隣接する２つのスプレッダを１対として、それら２つの
うち一方側のスプレッダに、係合用の凹部を備え他方側
スプレッダへ向けて突出した突出部材を固定し、他方側
のスプレッダに、前記凹部に係合する凸部材を備えた回
転拘束部材を固定し、前記凹部と前記凸部材とを係合さ
せるものを提唱した。

【０１０６】しかしながら、この先願発明では、１つの
突出部材の上下に設けた２つの凹部に上下１対の凸部材
を係合させるのみの構造であることから、ローリング方
向とピッチング方向、２つの方向の回転を同時に防止す
るという観点からは必ずしも十分とは言えず、改善の余
地があった。また、突出部材及び凸部材が摩耗等によっ
て交換する必要が生じた場合について特に配慮されてお
らず、それら突出部材及び凸部材がスプレッダに直接固
定されているため、交換時にはスプレッダ部ごと交換す
る必要があり、メンテナンスの容易性かつ迅速性の観点
から改良の余地があった。

【０１０７】これに対して、上記本発明の一実施の形態
においては、図５及び図６に示したように、雌側係合部
１００Ａにおいて、２つのばねピストン機構３７Ａ，３
７Ｂを斜めに設けていることにより、ローリング方向と
ピッチング方向、２つの方向の規制を同時に行い、どち
らの方向の回転も十分かつ確実に防止することができ
る。また、ロック装置１００を構成する雌側係合部１０
０Ａ及び雄側係合部１００Ｂともにブラケット３１ａ又
は３１ｂに対しボルト３３又は３９を介した取り付け構
造となっている。したがって、雌側係合部１００Ａや雄
側係合部１００Ｂに摩耗、破損等が生じた場合であって
も、それら雌側係合部１００Ａや雄側係合部１００Ｂの
みをブラケット３１ａ，３１ｂから取り外して交換すれ
ば足り、スプレッダ部１５Ｂごと交換する必要はない。
すなわちメンテナンスを容易かつ迅速に行うことができ
る。

【０１０８】さらに、シールドジャッキ１５のロッド部
１５ａが伸長した状態ではロッド部１５ａは長い寸法が
突出した状態となることから、その自重または推進反力
等によりロッド部１５ａにたわみが生じる可能性が考え
られなくもないが、上記本発明の一実施の形態は、隣接
シールドジャッキ１５間を適宜数個〜全数（１６個）連
結できるので、連結体としての全体の剛性を向上するこ
とができ、これによってたわみ発生を確実に防止でき
る。

【０１０９】なお、上記本発明の一実施の形態では、ロ
ック装置雌側係合部１００Ａに設けたピストン機構３７
Ａ，３７Ｂのピストン部材３６と、ロック装置雄側係合
部１００Ｂの略プレート状部材３２の材質について特に
規定しなかったが、これらの材質を互いに異なるものと
し、硬度差をつけることにより、いわゆる「かじり」を
防止することができ、よりスムーズな係合・脱係合動作
を得られる。この場合は、硬度の低い材質で構成したほ
うを適宜交換するようにすればよい。

【０１１０】また、上記本発明の一実施の形態では、ロ
ック装置１００の雌側係合部１００Ａに設けたピストン
機構３７Ａ，３７Ｂのピストン部材３６にて、雄側係合
部１００Ｂの略プレート状部材３２を上・下から弾性的
に押圧することで係合させる構造としたが、これに限ら
れず、上側・下側のうち一方側を固定部材（例えば突起
部等）として、他方側の弾性的押圧手段にて略プレート
部材３２を前記一方側の固定部材に押し付け係合させる
ようにしてもよい。この場合も同様の効果を得る。

【０１１１】さらに、上記本発明の一実施の形態におい
ては、セグメントのみでその外周部とのシールを行う通
常の工法であったが、これに限られず、セグメント外周
に防水シートを密着して貼り付けるいわゆるラッピング
シールド方式に適用してもよい。この場合、さらに以下
のような効果がある。

【０１１２】すなわち、防水シートを貼り付けるラッピ
ング機構は、通常、シールドジャッキスプレッダ部１５
Ｂよりも掘進方向前方側、すなわちシールドジャッキ１
５とシールド本体１内周との間に設けられることが多
い。そして、このラッピング機構でセグメントリングＳ
外周側と同寸法の円筒形状に貼り合わせられ軸方向に溶
着された防水シートは、シールドジャッキ１５によるシ
ールド本体１の前方への推進に伴い、スプレッダ部１５
Ｂとシールド本体１内周との前記隙間をくぐり抜けて設
置個所へと出ていくことになる。そのため、もし前述の
ように自重によってスプレッダ部１５Ｂが回転すると、
防水シートが前記隙間をくぐり抜けていく際にスプレッ
ダ部１５Ｂと干渉して防水シートが破損し防水性が低下
する可能性がある。

【０１１３】本実施の形態のシールド掘進機では、前述
のようにロック装置１００による連結によってスプレッ
ダ部１５Ｂの回転を確実に防止できるので、ラッピング
シールド方式において上記防水性の低下を確実に防止で
きる。

【０１１４】また、上記本発明の一実施の形態では、ロ
ック装置１００は隣接シールドジャッキ１５のスプレッ
ダＢ同士を連結したが、これに限られず、他の部位、例
えばロッド部１５ａ同士を連結するように構成してもよ
い。この場合も、同様の効果を得る。

【０１１５】さらに、以上は、いわゆる泥水シールド掘
進機を例にとって説明したが、これに限られず、掘削室
内の掘削土砂を塑性流動化させてスクリューコンベア等
の排土装置によってシールド本体の後方へ排出する土圧
式シールド掘進機に本発明を適用してもよい。この場合
も、同様の効果を得る。

【０１１６】

【発明の効果】請求項１〜９記載の発明によれば、解結
手段を介して複数の隣接シールドジャッキ間を連結し、
それら複数のシールドジャッキ全体で部分環状あるいは
略環状の構造物を構成することができる。したがって、
推進時においてシールドジャッキのすべり荷重によるセ
グメントの破損を確実に防止し、トンネル構造物の耐久
性を向上できる。また請求項３記載の発明によれば、ス
プレッダ部同士の回転を防止することにより、各スプレ
ッダ部の受圧面積が減少するのを防止でき、また受圧位
置がずれるのを防止し一定に維持できる。これにより、
上記受圧面積減少あるいは受圧位置のずれによるセグメ
ントへの偏荷重発生を防止できるので、この偏荷重によ
るセグメントの破損を防止できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールド掘進機の一実施の形態の全体
構造を表す側断面図である。

【図２】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を構成
するロック装置の配置状態を表す図１中II−II断面によ
る横断面図である。

【図３】図２中Ａ部拡大図にほぼ相当する図である。

【図４】図３中Ｂ方向から見た矢視上面図である。

【図５】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を構成
するロック装置の雌側係合部及び雄側係合部の詳細構造
を表す図４中Ｃ部拡大図である。

【図６】図５中Ｄ方向から見た矢視図である。

【図７】図５中VII−VII断面による横断面図にほぼ相当
する図である。

【図８】本発明のシールド掘進機の一実施の形態に設け
たばねピストン機構の上蓋部材の詳細構造を表す上面
図、下蓋部材の詳細構造を表す下面図、及び上蓋部材及
び下蓋部材の締め付け器具の構造を表す側面図である。

【図９】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を用い
たシールド掘進方法にて千鳥配列を行うために採用され
るセグメントリングの配置構造の一例を表す図である。

【図１０】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を用
いたシールド掘進方法にて、セグメント組み付け時のシ
ールドジャッキの伸縮動作パターンの一例を示した展開
図である。

【図１１】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を用
いたシールド掘進方法にて、セグメント組み付け時のシ
ールドジャッキの伸縮動作パターンの一例を示した展開
図である。

【図１２】本発明のシールド掘進機の一実施の形態を用
いたシールド掘進方法にて、セグメント組み付け時のシ
ールドジャッキの伸縮動作パターンの一例を示した展開
図である。

【図１３】図１１（ａ）中Ｅ部拡大図である。

【符号の説明】

１５ シールドジャッキ １５ａ ロッド部 １５Ｂ スプレッダ部 ３２ 略プレート状部材 ３５ａ〜ｄ 凹部 ３６ ピストン部材 ３７Ａ，Ｂ ピストン機構（係止力付与手段） １００ ロック装置（解結手段） １００Ａ 雌側係合部（第２係合手段） １００Ｂ 雄側係合部（第１係合手段） Ｓ セグメントリング Ｓo セグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005522 日立建機株式会社 東京都文京区後楽二丁目５番１号 (72)発明者 芳賀 由紀夫 神奈川県横浜市戸塚区名瀬町344−１ 大 成建設株式会社内 (72)発明者 原 修一 栃木県那須郡西那須野町四区町1534−１ 五洋建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 松藤 広行 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 坂上 義春 東京都新宿区歌舞伎町二丁目16番９号 成 和機工株式会社内 (72)発明者 飯田 吉則 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 吉田 竹志 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 森田 道明 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 羽成 節男 茨城県土浦市鴉山五丁目2218−９ Ｆターム(参考） 2D054 AC02 AD02 AD33 AD35

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周方向に複数設けたシールドジャッキでセ
   グメントリングに反力をとり推進するシールド掘進機に
   おいて、 前記複数のシールドジャッキのうち隣接するシールドジ
   ャッキ間を選択的に連結・解放可能な解結手段を設けた
   ことを特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】請求項１記載のシールド掘進機において、
   前記解結手段は、前記隣接するシールドジャッキのロッ
   ド部又はスプレッダ部同士を連結することを特徴とする
   シールド掘進機。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載のシールド掘進機にお
   いて、前記解結手段は、前記隣接するシールドジャッキ
   のスプレッダ部同士の回転を防止することを特徴とする
   シールド掘進機。
4. 【請求項４】請求項１又は２記載のシールド掘進機にお
   いて、前記解結手段は、互いに隣接する一方のシールド
   ジャッキに設けた第１係合手段と、互いに隣接する他方
   のシールドジャッキの前記第１係合手段に対向する位置
   に設けられ前記第１係合手段と係合する第２係合手段と
   を備えることを特徴とするシールド掘進機。
5. 【請求項５】請求項４記載のシールド掘進機において、
   前記第２係合手段は、前記第１係合手段に対し、係合状
   態を維持するための所定の係止力を付与する係止力付与
   手段を備えることを特徴とするシールド掘進機。
6. 【請求項６】請求項５記載のシールド掘進機において、
   前記第１係合手段は、凹部を設けた略プレート状部材を
   備え、前記第２係合手段は、弾性力によって前記凹部に
   貫入し係合状態を形成するピストン部材を備えることを
   特徴とするシールド掘進機。
7. 【請求項７】セグメントに対して反力を採るシールドジ
   ャッキの周方向一端部に設けられ、複数の凹部を有する
   プレート部材で構成される第１係合手段と、この第１係
   合手段を備えたシールドジャッキに隣接するシールドジ
   ャッキの前記第１係合手段に対向する位置に設けられ、
   前記複数の凹部に貫入し係合状態を形成する一対のピス
   トン部材を複数有する第２係合手段とからなることを特
   徴とするシールドジャッキロック装置。
8. 【請求項８】周方向に分割したセグメントを順次組み立
   ててセグメントリングを構築し、シールド掘進機の周方
   向に複数設けたシールドジャッキで前記セグメントリン
   グに反力をとり推進するシールド掘進方法において、 各シールドジャッキを隣接するシールドジャッキに連結
   し、全シールドジャッキを一体とした状態で、前記セグ
   メントリングに反力をとり推進することを特徴とするシ
   ールド掘進方法。
9. 【請求項９】周方向に分割したセグメントを順次組み立
   ててセグメントリングを構築し、シールド掘進機の周方
   向に複数設けたシールドジャッキで前記セグメントリン
   グに反力をとり推進するシールド掘進方法において、 前記セグメントの組立順序に応じて対応する位置のシー
   ルドジャッキを伸縮させ、 その伸縮動作に応じて隣接するシールドジャッキ間を選
   択的に連結・解放することを特徴とするシールド掘進方
   法。