JP2003013689A - 親子シールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】親シールド機内の任意の位置に子シールド機を
配置できるようにするとともに、子シールド機の土中発
進に際して、土中発進部領域の地盤改良および少なくと
も親カッターチャンバ内で行われる子シールド機の発進
準備作業を実質的に不要とする。 【解決手段】相対的に大径の親シールド機２の内部に、
これより小径の子シールド機３Ａ、３Ｂを配してなる親
子シールド機１であって、前記親シールド機２の親カッ
ターヘッド２１内に、前記子シールド機３Ａ、３Ｂの通
過孔２１ａを形成するとともに、該子シールド機用通過
孔２１ａ部分を切削可能材料２４によって封鎖してお
き、親子シールド機一体で掘進した後、前記子シールド
機３Ａ、３Ｂが前記親シールド機用カッターヘッド２１
の前記切削可能材料２４部分を切削しながら発進可能と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、相対的に外径の大
きい親シールド機の内部に１または複数の子シールド機
を収容し、親子シールド機一体で掘削した後、子シール
ド機を連続して発進可能とした親子シールド機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地下鉄などをシールド工法で
建設する場合、先ず駅部を開削工法によって築造した
後、駅部端部に構築した発進基地よりシールド機を発進
させて路線部のトンネルをシールド掘削することが一般
的に行われていたが、近年は都市の過密化によって開削
工法を採用すること自体、困難な状況になりつつある。
また、開削工法の場合には、道路面で大規模な覆工を必
要とし道路交通上の制約が大きく、また地下埋設物に与
える影響を抑制しながらの工事となるため、その完成ま
でには多くの工程と時間を要し、当然に工費も嵩むこと
になる。

【０００３】このような問題に応えるものとして近年、
開発が進められているのが親子シールド機である。この
親子シールド機は、相対的に大径のトンネルを掘削した
後、これに連続して小径のトンネルを掘削できるように
親子シールド機を分離可能としたもので、従来より多く
の構造のものが提案されている。

【０００４】しかし、そのほとんどは、図９に示される
ように、円筒状の親シールド機５０の内部に、同軸的に
すなわち中心位置に子シールド機５１を収納し、子シー
ルド機５１のカッターヘッド５２を油圧モータ等の駆動
源により回転させることにより、子シールド機５１のカ
ッターヘッド５２と係合関係にある外周の親シールドカ
ッターヘッド５３を従動的に回転させるようにしたもの
であるため、駅部のトンネル中心線と路線部のトンネル
中心線とが一致していない場合には適用できない構造と
なっていた。

【０００５】そこで、本出願人の一人は、先の特開平１
０−１７６４７９号公報において、親シールド機の軸芯
と子シールド機の軸芯とを一致させる必要が無く、任意
の位置に複数の子シールド機を配置できる親子シールド
機を提案した。かかる親子シールド機５４は、図１０お
よび図１１に示されるように、少なくとも子シールド機
用カッターヘッド５７を除く子シールド機本体５６が親
シールド機５５の軸芯に対して同軸的または異軸的に１
機または複数機配置され、前記子シールド機用カッター
ヘッド５７は、前記子シールド機本体５６から分離し
て、かつ子シールド機本体の配設位置に対応して親シー
ルド機用カッターヘッド５８内に掘削面をほぼ同一とし
ながら一体的に設けられ、前記親子シールド機５４の一
体時において、親シールド機５５側に設けられたカッタ
ー駆動モータ５９、５９…により親シールド機用カッタ
ーヘッド５８が回転駆動され、前記子シールド機用カッ
ターヘッド５７は親シールド機用カッターヘッド５８の
回転に伴って回転するように構成された親子シールド機
である。

【０００６】かかる親子シールド機５４による子シール
ド機５６の発進は、親子シールド機５４が分離予定位置
に到達したならば、子シールド機本体５６を前進させて
子シールド機用カッターヘッド５７と連結するととも
に、親シールド機用カッターヘッド５８から子シールド
機用カッターヘッド５７を分離し、かつ前記子シールド
機用カッターヘッド５７配設部位の裏面側に子シールド
機発進時における水密性を確保するためのリング状エン
トランスパッキン（図示せず）を配設して、子シールド
機５６を現位置より発進させるようにする。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記親子シールド機５
４は、任意の位置に１または複数の子シールド機を配置
することができる点で他の親子シールド機の構造よりも
勝っているが、子シールド機５６の土中発進に際して、
予め土中発進部領域の地盤を地上側からの工事によって
地盤改良しておく必要があるとともに、作業員が親シー
ルド機のカッターチャンバ内に侵入し、親カッターヘ
ッドのスリット孔封鎖作業、子シールド機本体５６と
子シールド機用カッターヘッド５７との連結作業、親
シールド機用カッターヘッド５８から子シールド機用カ
ッターヘッド５７の分離作業、リング状エントランス
パッキンの配設作業などを順に行わなければならず、子
シールド機の発進準備作業に多くの時間と手間が掛かっ
ていた。また、前記発進準備作業は狭隘な場所で行わな
ければならず、作業員にとってかなりの苦渋作業になっ
ているとともに、子シールド機の発進準備作業のための
掘進作業が相当な時間に亘り一時的に中断してしまうな
どの問題があった。

【０００８】そこで本発明の主たる課題は、親シールド
機内の任意の位置に１または複数の子シールド機を配置
できるようにするとともに、子シールド機の土中発進に
際して、土中発進部領域の地盤改良および少なくとも親
カッターチャンバ内で行われる子シールド機の発進準備
作業を実質的に不要とし得る親子シールド機を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明は、相対的に大径の親シールド機の内部に、こ
れより小径の子シールド機を配してなる親子シールド機
であって、前記親シールド機のカッターヘッド内に、前
記子シールド機の通過孔を形成するとともに、該子シー
ルド機用通過孔部分を切削可能材料によって封鎖してお
き、親子シールド機一体で掘進した後、前記子シールド
機が前記親シールド機用カッターヘッドの切削可能材料
部分を切削しながら発進可能としたことを特徴とするも
のである。

【００１０】この場合において、前記子シールド機は、
子シールド機用カッターヘッド面を親シールド機バルク
ヘッド面と同面としながら親シールド機内に収容されて
いることが望ましい。また、発進を効率的に行うには掘
進に必要な主要設備一式を備えていることが望ましい。
前記切削可能材料としては、特に限定されないが、炭素
繊維、ガラス繊維またはスチール繊維よりなるロッドを
主筋としたコンクリート系材料が好適に用いられる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳述する。図１は本発明に係る親
子シールド機１の正面図、図２は子シールド機配設位置
の縦断面図（図１のII−II線矢視）、図３は親シールド
機の中央縦断面図（図１のIII−III線矢視）、図４は図
２のIV−IV線矢視図である。

【００１２】親子シールド機１は、親シールド機２の親
スキンプレート４の内部に、図４に示される配置態様
で、すなわち親シールド機１の中心位置から左右方向に
夫々偏心させた位置に２機の子シールド機３Ａ、３Ｂを
備えたシールド機である。

【００１３】親スキンプレート４の内部には、前記子シ
ールド機３Ａ、３Ｂを収納する円筒状空間を形成するた
めに、子シールド機３Ａ、３Ｂの子スキンプレート６の
径より若干大径の収容リング５、５がそれぞれ配置され
るとともに、親シールド機２の親バルクヘッド９におい
て前記子シールド機３Ａ、３Ｂの収容部が開口９ａ、９
ａとされ、前記子シールド機３Ａ、３Ｂが収容リング
５、５内に、かつ子カッターヘッド７を親バルクヘッド
９面と同面としながら親カッターチャンバ８内に臨ませ
て収納されている。

【００１４】前記子シールド機３Ａ、３Ｂは、前記子カ
ッターヘッド７はもとより、将来の発進に備えて、前記
子カッターヘッド７を回転させるカッタ駆動モータ１
０、１０…、セグメントに反力を取りながら機体を前進
させるシールドジャッキ１１、１１…、カッターチャン
バ内に泥水を供給する送泥管１２Ａおよび掘削土と共に
排出する排泥管１２Ｂ、セグメントを設置するエレクタ
ー１３等の掘進に必要な主要設備一式を備えている。な
お、本例では子シールド機３Ａ、３Ｂの発進を効率的に
行うために、それぞれの子シールド機３Ａ、３Ｂが掘進
に必要な主要設備一式を備えるようにしたが、場合によ
っては前記カッタ駆動モータ１０やシールドジャッキ１
１は親シールド機２のものを子シールド機発進時に子シ
ールド機３Ａ、３Ｂ側に盛り替え転用することでもよ
い。

【００１５】前記子シールド機３Ａ、３Ｂの子スキンプ
レート６と収容リング５との間にはシールパッキン１４
が配設され、親チャンバ８内の泥水が機内に浸入するの
を防止するようになっているとともに、子シールド機３
Ａ、３Ｂの少なくとも下面側においては、図５に示され
るように、前記収容リング５、５の内面側に摺動性の高
いガイドレール１５、１５…が固定され、これを台座と
して子シールド機３Ａ、３Ｂが収納リング５、５の中心
位置に位置決めされるとともに、子シールド機３Ａ、３
Ｂが収容リング５、５より抜け出る際の摺動を円滑なも
のとしている。なお、前記シールパッキン１４として
は、水密性を完全にするため、膨張可能な加圧式シール
パッキンを用いるのが望ましい。

【００１６】一方、親シールド機は、図３に示されるよ
うに、前部位置に前記親バルクヘッド９との間に土砂取
り込み用の親カッターチャンバ８を有しながら、親シー
ルド機２の軸心位置に配置された親ロータリージョイン
ト２０によって回転可能に支持された、ほぼ親スキンプ
レート４とほぼ同径の親カッターヘッド２１が設けられ
ている。この親カッターヘッド２１には、前記子シール
ド機３Ａ、３Ｂの配設位置に対応して、これら子シール
ド機３Ａ、３Ｂが通過可能な子シールド機用通過孔２１
ａ、２１ａ（以下、単に通過孔ともいう。）が形成され
ているとともに、該子シールド機用通過孔２１ａ、２１
ａが切削可能材料２４によって封鎖されている。

【００１７】前記切削可能材料２４としては、特に限定
されず、炭素繊維、ガラス繊維、繊維強化プラスチック
板等からなる版材、またはこれら高強度材料等と各種硬
化材料との複合構造とすることでも良いが、好ましくは
炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維からなるロッドを
主筋としたコンクリート系材料を用いるのが良い。具体
的には、例えば図６(A)に示されるように、前記子シー
ルド機用通過孔２１ａ、２１ａ部において、前記通過孔
２１ａを仕切る定着板３０を座として板面方向に多数の
前記炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維からなるロッ
ド３１、３１…をナット３２、３２…により緊張状態で
張設した後、カッターヘッド２１を跨ぐ両面側にそれぞ
れ型枠（図示せず）を設置し、コンクリート３３を流し
込んで前記子シールド機用通過孔２１ａ、２１ａを封鎖
するようにしても良いし、図６(B)に示されるように、
前記子シールド機用通過孔２１ａ、２１ａの形状に合わ
せて製作した、ロッド３１の緊張のために周枠３４を有
するプレキャストコンクリート版を嵌合し固定すること
でもよい。

【００１８】一方、前記親カッターヘッド２１の背面側
周囲には、リング状の親カッター支持アーム２２が固定
され、この親カッター支持アーム２２のカッターベアリ
ング２２ａが親スキンプレート４の内側近傍位置に円周
方向に沿って適宜の間隔で配置されたカッター駆動用モ
ータ２３、２３…のギア２３ａと噛合し、前記カッター
駆動用モータ２３、２３…の駆動により前記親カッター
ヘッド２１が前記親ロータリージョイント２０を回転支
軸として回転駆動されるようになっている。なお、前記
子シールド機用通過孔２１ａを封鎖する切削可能材料２
４は、地盤を切削することは出来ないが、図１に示され
るように、親カッターヘッド２１は、中心から外径位置
まで伸びる少なくとも１本以上の、図示例では２本のカ
ッタースポーク２１ｂ、２１ｃを備えており、前記切削
可能材料２４部分を十分にカバーしながら掘削が行える
ようになっている。

【００１９】他方、親シールド機２の後方側には、円周
方向に沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ２
５、２５…が配置されるとともに、ほぼ中心位置に親エ
レクター２６が設けられている。この親エレクター２６
によってセグメントＳ、Ｓ…が外周に配設され、シール
ドジャッキ２５、２５…による押出しによって親子シー
ルド機１が推進するようになっている。なお、符号２７
は送泥管、符号２８は排泥管であり、符号２９は真円保
持装置である。

【００２０】かかる親子シールド機１の場合、子シール
ド機の発進は親カッターチャンバ８内で行われる子シー
ルド機３Ａ、３Ｂの発進準備作業を実質的に不要としな
がら非常に簡単に行うことができる。例えば図７及び図
８に示されるように、親子シールド機一体の状態で駅部
を掘削し、駅部端部の予定位置に到達したならば、子シ
ールド機３Ａ、３Ｂの背面側に反力受けとなるバックア
ンカー３５、３５…を設置し、１次的にこれを反力とし
ながらシールドジャッキ１１を伸長し子シールド機３
Ａ、３Ｂを前進させるとともに、その後は順次セグメン
トＳ_１、Ｓ_１…を設置しながら、このセグメントＳ_１、
Ｓ_１…に反力を取って前進させる。子シールド機３Ａ、
３Ｂが、親カッターヘッド２１の通過孔２１ａに衝突す
る手前位置になったならば、子カッターヘッド７を回転
させ、前記親カッターヘッド２１の通過孔２１ａを封鎖
している切削可能材料２４をそのまま破壊（切削）しな
がら前進させるようにする。

【００２１】

【発明の効果】以上詳説のとおり本発明によれば、相対
的に大径の親シールド機の内部に、これより小径の子シ
ールド機を配してなる親子シールド機において、親シー
ルド機内の任意の位置に１または複数の子シールド機を
配置できるようになるとともに、子シールド機の土中発
進に際して、土中発進部領域の地盤改良および少なくと
も親カッターチャンバ内で行われる子シールド機の発進
準備作業を実質的に不要とし得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る親子シールド機１の正面図であ
る。

【図２】子シールド機配設位置の縦断面図（図１のII−
II線矢視）である。

【図３】親シールド機の中央縦断面図（図１のIII−III
線矢視）である。

【図４】図２のIV−IV線矢視図である。

【図５】子シールド機３Ａ、３Ｂの下面側支持構造の要
部構造図である。

【図６】(A)、(B)はそれぞれ親カッターヘッド２１に形
成した子シールド機通過孔２１ａの封鎖要領断面図であ
る。

【図７】子シールド機３Ａ、３Ｂの発進要領図（その
１）である。

【図８】子シールド機３Ａ、３Ｂの発進要領図（その
２）である。

【図９】従来の親子シールド機（その１）の正面図であ
る。

【図１０】従来の親子シールド機（その２）の正面図で
ある。

【図１１】従来の親子シールド機（その２）の縦断面図
である。

【符号の説明】

１…親子シールド機、２…親シールド機、３Ａ・３Ｂ…
子シールド機、４…親スキンプレート、５…収容リン
グ、６…子スキンプレート、７…子カッターヘッド、８
…親カッターチャンバ、９…親バルクヘッド、１０…カ
ッタ駆動モータ、１１…シールドジャッキ、１２Ａ…送
泥管、１２Ｂ…排泥管、１３…エレクター、１４…シー
ルパッキン、１５…ガイドレール、２０…親ロータリー
ジョイント、２１…親カッターヘッド、２１ａ…子シー
ルド機用通過孔、２２…親カッター支持アーム、２３…
カッター駆動用モータ、２４…切削可能材料、２５…シ
ールドジャッキ、２６…親エレクター、３１…ロッド
（炭素繊維、ガラス繊維、スチール繊維）、３３…コン
クリート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 出村 肇 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 黒松 克郎 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 上地 勇 東京都中央区日本橋本町４丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 小俣 文良 東京都千代田区岩本町１−２ 佐藤工業株 式会社首都圏業務部内 (72)発明者 内山 進 兵庫県加古郡播磨町新島８番地 川崎重工 業株式会社内 (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 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA03 AC02 AD07 BA04 BB02 CA02 EA09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】相対的に大径の親シールド機の内部に、こ
   れより小径の子シールド機を配してなる親子シールド機
   であって、 前記親シールド機のカッターヘッド内に、前記子シール
   ド機の通過孔を形成するとともに、該子シールド機用通
   過孔部分を切削可能材料によって封鎖しておき、親子シ
   ールド機一体で掘進した後、前記子シールド機が前記親
   シールド機用カッターヘッドの切削可能材料部分を切削
   しながら発進可能としたことを特徴とする親子シールド
   機。
2. 【請求項２】前記子シールド機は、子シールド機用カッ
   ターヘッド面を親シールド機バルクヘッド面と同面とし
   ながら親シールド機内に収容されている請求項１記載の
   親子シールド機。
3. 【請求項３】前記子シールド機は、掘進に必要な主要設
   備一式を備えている請求項１、２いずれかに記載の親子
   シールド機。
4. 【請求項４】前記切削可能材料は、炭素繊維、ガラス繊
   維またはスチール繊維よりなるロッドを主筋としたコン
   クリート系材料である請求項１〜３いずれかに記載の親
   子シールド機。