JP2003064984A - 異径シールドの推進装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 あらゆる径のトンネル掘進に対応できる異径
シールド掘進機の推進装置を提供する。 【解決手段】 異径シールド掘進機の推進装置におい
て、シールドジャッキ１２のロッド１５に着脱自在に取
り付けられ、トンネル径に対するロッド１５の偏心距離
に応じて偏心長さＬが予め設定された偏心長さ調整金物
２０と、外周がトンネル径に応じた形状に形成され、後
端が既設セグメントＳに当接し、前端が上記偏心長さ調
整金物２０に取り付けられる調整用シュー２５とを備え
たものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、径の異なるトンネ
ルを掘進する異径シールド掘進機の推進装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図６に異径シールド掘進機の概略構成を
示す。

【０００３】この異径シールド掘進機５０は一般に親子
シールドと呼ばれているものであり、外側シールドフレ
ーム５１と内側シールドフレーム５２とを備えている。
これらシールドフレーム５１，５２の先端（図において
左側）には地山を掘削するためのビット５３を備えた回
転カッター５５が設けられている。この回転カッター５
５は内側シールドフレーム５２とほぼ等しい外径を有す
る内側カッター５６と、その内側カッター５６の外周に
着脱可能であり、外側シールドフレーム５１とほぼ等し
い外径を有する外側カッター５７とからなる。

【０００４】このような異径シールド掘進機５０では、
外側シールドフレーム５１と内側シールドフレーム５２
を一体化すると共に内側カッター５６の外周に外側カッ
ター５７を装着して大径トンネル５９の掘進を行う。

【０００５】そして、大径トンネル５９を所定距離掘進
したならば、外側シールドフレーム５１と内側シールド
フレーム５２を分離させると共に、外側カッター５７を
内側カッター５６から取り外す。その後、外側シールド
フレーム５１をトンネル内に残したまま、小径トンネル
６０の掘進を行う。

【０００６】この異径シールド掘進機５０の推進装置を
図７を用いて説明する。

【０００７】図に示すように、推進装置６１は、シール
ド掘進機５０の内側シールドフレーム５２後部の内側
に、周方向に複数設けられたシールドジャッキ６２を備
えている。シールドジャッキ６２のロッド６３の先端部
には偏心金物６５を介してシュー６６が設けられてお
り、このシュー６６をトンネル内に既設されたセグメン
トＳに当接させてロッド６３を伸張させることによっ
て、セグメントＳからの反力をシールド掘進機５０に伝
達して推進させるようになっている。

【０００８】ところで、このような推進装置６１を備え
た異径シールド掘進機５０において、トンネルの径を変
える、即ち、大径トンネル５９から小径トンネル６０の
掘進に移行すると、図中点線で示すように、シールドジ
ャッキ６２のロッド６３の軸心からセグメントＳまでの
偏心距離が変化するためシュー６６の位置を調節する必
要がある。

【０００９】そこで、特許第３０１４０４３号公報に開
示されているような推進装置が提案されている。

【００１０】この推進装置は、図８に示すように、偏心
金物６５にシュー６６を取り付けるための係合部６７
ａ，６７ｂを複数（図では二つ）形成して、トンネル径
が変わるときに偏心金物６５を回転してシュー６６の位
置を調節するようにしたものである。

【００１１】即ち、小径トンネルの掘進時には図８
（ａ）に示すようにロッドの軸心ＲＣからの偏心距離が
小さい係合部６７ａにシュー６６を取り付けて推進を行
い、大径トンネルの掘進時には図８（ｂ）に示すように
偏心金物６５を回転させてロッドの軸心ＲＣからの偏心
距離が大きい係合部６７ｂにシュー６６を取り付けて推
進を行うものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな推進装置では、異なるトンネル径に対応する複数の
係合部６７ａ，６７ｂを偏心金物６５に設けているた
め、偏心金物６５のサイズおよび重量が増加してしまう
不具合があった。特に、小径トンネル掘削時は、シール
ドフレーム内のスペースが小さいため、偏心金物６５が
大きくなることは不都合が多い。

【００１３】また、図８（ａ）に示すように、偏心金物
６５が大きくなると偏心金物６５の重心Ｗの、ロッドの
軸心ＲＣからの距離ＷＬが大きくなり、偏心金物６５の
自重によって偏心金物６５およびそれに取り付けられた
シュー６６に回転モーメントがかかる。その結果、図９
に誇張して示すように、シュー６６がセグメントＳに対
して傾き、シールドフレームＦの内面に傷を付けたり、
セグメントＳに座屈や欠け等の損傷が発生するおそれが
あった。

【００１４】更に、スペース上の問題から、一つの偏心
金物で兼用できるトンネル径には制約があり、トンネル
径の差が大きい場合には適用できない問題があった。

【００１５】また、偏心金物に係合部を３個あるいは４
個設けることも可能ではあるが、全てのトンネル径に対
応することは不可能であり、係合部が対応することので
きない径のトンネルを掘進する場合、シールドジャッキ
ごと盛り変えなければならない問題もあった。

【００１６】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、あらゆる径のトンネル掘進に対応できる異径シール
ド掘進機の推進装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、径の異なるトンネルを掘進する異径シール
ド掘進機のシールドフレームに取り付けられたシールド
ジャッキを備え、そのシールドジャッキのロッドを、既
設のセグメントから反力を取りつつ伸張させて上記シー
ルド掘進機を推進させる推進装置において、上記シール
ドジャッキのロッドに着脱自在に取り付けられ、トンネ
ル径に対するロッドの偏心距離に応じて偏心長さが予め
設定された偏心長さ調整金物と、外周がトンネル径に応
じた形状に形成され、後端が上記既設セグメントに当接
し、前端が上記偏心長さ調整金物に取り付けられる調整
用シューとを備えたものである。

【００１８】これによれば、トンネル径を変える毎に、
偏心長さ調整金物および調整用シューをそのトンネル径
に対応したものに交換することによって、あらゆる径の
トンネル掘進に対応できる。また、各偏心長さ調整金物
は一つのトンネル径に対応するものであるため、サイズ
を小さくでき、シールドフレームやセグメントに傷付け
るおそれがない。

【００１９】また、上記偏心長さ調整金物は、上記シー
ルドジャッキのロッドにネジ込みにより着脱自在に取り
付けられ、上記シールドジャッキは、上記偏心長さ調整
金物の着脱時に上記ロッドの回転を防止する回転防止機
構を備えても良い。

【００２０】また、上記回転防止機構は、上記ロッドを
後退させてその後端部をシールドジャッキ本体に押し付
ける油圧手段からなるようにしても良い。

【００２１】また、上記回転防止機構は、上記ロッドか
ら径方向外方に突出したピンと、シールドジャッキ本体
に設けられ、上記ピンの回転方向両隣に位置するストッ
パーとからなるようにしても良い。

【００２２】更に本発明は、異径シールド掘進機を用い
て径の異なるトンネルを掘進するに際し、そのシールド
フレームに取り付けられたシールドジャッキのロッド
を、既設のセグメントから反力を取りつつ伸張させて上
記シールド掘進機を推進させる方法において、上記シー
ルドジャッキのロッドに着脱自在に取り付けられ、掘削
すべきトンネル径に応じて偏心長さが予め設定された偏
心長さ調整金物を用意すると共に、外周が掘削すべきト
ンネル径に応じた形状に形成され、後端が上記既設セグ
メントに当接し、前端が上記偏心長さ調整金物に取り付
けられる調整用シューを用意し、トンネル径に対する上
記シールドジャッキのロッドの偏心距離に応じて上記偏
心長さ調整金物および上記調整用シューを選定して推進
し、その後、掘削するトンネル径を変える毎に上記偏心
長さ調整金物および調整用シューを新たに掘削するトン
ネル径に対応したものに交換しながら推進するものであ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な一実施形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００２４】本実施形態の推進装置は、図６に示す異径
シールド掘進機５０に適用したものであり、図１および
図２は大径トンネル掘削時、図３および図４は小径トン
ネル掘削時を示している。

【００２５】図に示すように、推進装置１０は、異径シ
ールド掘進機の内側シールドフレーム５２後部の内側に
ブラケット１１を介して設けられたシールドジャッキ１
２を備えている。シールドジャッキ１２は、内側シール
ドフレーム５２の周方向に等間隔を隔てて複数個配置さ
れている。

【００２６】シールドジャッキ１２は、シールドジャッ
キ本体１３と、シールドジャッキ本体１３内にスライド
可能に設けられ、シールドジャッキ本体１３から進退可
能なロッド１５とからなり、ロッド１５が、シールド掘
進機の後方（図１において右側）に向かって進出するよ
うに配置されている。

【００２７】シールドジャッキ本体１３とロッド１５と
はシール部材１６によりシールされており、シールドジ
ャッキ本体１３とロッド１５との隙間に接続された油圧
通路１７，１９に油を供給することでロッド１５が進退
されるようになっている。即ち、図示しない油圧供給手
段により進出側通路１７に油を供給することによってロ
ッド１５がシールドジャッキ本体１３から外方（シール
ド掘進機後方）に進出し、後退側通路１９内に油を供給
することによってロッド１５がシールドジャッキ本体１
３内に後退する。

【００２８】ロッド１５の先端部には、偏心長さ調節金
物２０が着脱自在に取り付けられている。偏心長さ調節
金物２０の前端部（図１において左側）には、ロッド１
５の先端部に形成されたネジ穴２１に螺合する挿入部２
２が設けられている。この挿入部２２をロッド１５のネ
ジ穴２１にねじ込むことによって偏心長さ調節金物２０
をロッド１５に取り付けることができるようになってい
る。また、ロッド１５の側部には、ネジ穴２１に貫通す
る貫通ネジ穴２３が形成されており、偏心長さ調節金物
２０の挿入部２２をロッド１５のネジ穴２１にねじ込ん
だ後に固定用ボルト（図示せず）を貫通ネジ穴２３に挿
入して、その先端部で挿入部２２を押圧することによっ
て、偏心長さ調節金物２０の回転を規制できるようにな
っている。

【００２９】偏心長さ調節金物２０の後端部（図１にお
いて右側）には、セグメントＳと当接する調整用シュー
２５を取り付けるためのボス部２３が形成されている。
ボス部２３は、掘削するトンネル径に対するシールドジ
ャッキ１２のロッド１５の偏心距離に応じて、挿入部２
２の軸心Ｃからの偏心長さＬが予め設定されている。即
ち、図１に示すように、大径トンネル掘削用の偏心長さ
調節金物２０の場合、ロッド１５の軸心からセグメント
Ｓまでの偏心長さが大きいので偏心長さ調節金物２０は
それに対応するように挿入部２２からボス部２３までの
偏心距離Ｌが大きく設定されている。それに対して、図
３に示すように、小径トンネル掘削用の偏心長さ調節金
物２０’は、挿入部２２’からボス部２３’までの偏心
距離Ｌ’が小さく設定されている。これによって、ボス
部２３，２３’に取り付けられる調整用シュー２５，２
５’は大径トンネル掘進時および小径トンネル掘進時と
もにセグメントＳと適切に当接できる。

【００３０】調整用シュー２５はその外周部２６が掘削
するトンネル径にほぼ倣った形状に形成され、前端部
（図１において左側）には偏心長さ調節金物２０のボス
部２３に嵌め込まれる挿入穴２７が形成されている。調
整用シュー２５の挿入穴２７が偏心長さ調節金物２０の
ボス部２３に嵌め込まれた後、図示しないピン等によ
り、ボス部２３と調整用シュー２５とを固定できるよう
になっている。調整用シュー２５の後端部（図１におい
て右側）にはトンネル内に既設のセグメントＳの前面に
当接する当接面２９が形成されている。

【００３１】調整用シュー２５をセグメントＳに当接さ
せてシールドジャッキ１２のロッド１５を伸張させるこ
とによって、セグメントＳからの反力をシールド掘進機
に伝達して推進させるようになっている。

【００３２】さて、このような推進装置を備えたシール
ド掘進機により径の異なるトンネルを連続して掘進する
場合、まず、掘削する各トンネルの径に応じて、偏心長
さ調節金物２０の挿入部２２からボス部２３の偏心長さ
Ｌを予め設定し、トンネル径の種類と同数の種類の偏心
長さ調節金物２０を用意する。

【００３３】また、掘削する各トンネルの径に応じて、
調整用シュー２５の外周形状を予め設定し、トンネル径
の種類と同数の種類の調整用シュー２５を用意する。

【００３４】その後、最初に掘削するトンネルの径に対
応した偏心長さ調節金物２０を、チェーンブロック等を
用いて回転させてシールドジャッキ１２のロッド１５に
ねじ込んでレバーブロック等で締め付けた後、固定ボル
トを貫通ネジ穴２３に挿入して偏心長さ調節金物２０を
ロッド１５に固定する。次に、最初に掘削するトンネル
径に応じた調整用シュー２５の挿入穴２７を偏心長さ調
節金物２０のボス部２３に嵌め込んでピン等で固定し、
調整用シュー２５の当接面２９をセグメントＳの前面に
当接させた状態でロッド１５を伸張してシールド掘進機
の推進を行う。

【００３５】その後、トンネルの径を変える毎に、調整
用シュー２５を偏心長さ調節金物２０から取り外し、更
に、レバーブロックおよびチェーンブロック等を用いて
偏心長さ調節金物２０をロッド１５から取り外す。そし
て、新たなトンネル径に対応する偏心長さ調節金物２
０’および調整用シュー２５’を上記と同様の方法で取
り付けてシールド掘進機の推進を行う。

【００３６】このように本発明の推進装置および方法に
よれば、偏心長さ調節金物２０及び調整用シュー２５を
交換することによってあらゆる径のトンネルに対応する
ことができる。従って、大径から小径へ変化するトンネ
ルの掘削のみならず、小径から大径へ変化するトンネル
や、何種類もの径に変化するトンネルの掘削にも適用で
きる。

【００３７】また、偏心長さ調節金物２０は一つのトン
ネル径に対応するものであるため、サイズおよび重量を
小さくでき、スペースの有効利用が図れる。

【００３８】更に、偏心長さ調節金物２０のサイズが小
さくなるため、偏心長さ調節金物２０の重心とロッド１
５の軸心との距離が小さくなり、シールドフレームやセ
グメントを傷付けるおそれがない。

【００３９】ところで、シールドジャッキ１２のロッド
１５は、シールドジャッキ本体１３に対して相対回転可
能であるため、偏心長さ調節金物２０をロッド１５に対
してねじ込むときにはロッド１５の回転を防止しておく
必要がある。

【００４０】そこで、図１に示した形態は、図示しない
油圧供給手段から供給される油によってロッド１５を後
退させるための後退側通路（油圧手段）１９をロッド１
５の回転防止機構３６として兼用している。即ち、偏心
長さ調節金物２０をロッド１５にねじ込むときに、後退
用通路１９に油を供給してロッド１５を最後部まで後退
させてロッド１５の後端部３０をシールドジャッキ本体
１３の内面３１に押しつ付けてその摩擦力によりロッド
１５の回転を防止するものである。この場合、図１に示
すように、ロッド１５の後端部３０とシールドジャッキ
本体１３の内面３１に凹凸を形成して摩擦力を高めるよ
うにしても良い。

【００４１】図５に回転防止手段の他の実施形態を示
す。

【００４２】この形態の回転防止手段３６’は、ロッド
１５の外周に設けられ、ロッド１５の径方向外方に突出
したピン３２と、シールドジャッキ本体１３からロッド
１５の進出方向に突出するように設けられ、ピン３２の
回転方向の両隣に位置する二本のストッパー３３とで構
成される。ピン３２は、偏心長さ調節金物２０の取り付
け時に、両ストッパー３３，３３間に位置させてロッド
１５の外周部に形成された穴３５に挿入して取り付けら
れる。これにより、ピン３２とストッパー３３とが係合
してロッド１５の回転を防止する。なお、ピン３２は上
述した貫通ネジ穴２３に螺合する固定ボルトで兼用する
ようにしても良い。その場合、固定ボルトは、その先端
部が挿入穴２１内に進出しない程度に挿入される。

【００４３】なお、偏心長さ調節金物２０が大きい場
合、偏心長さ調節金物２０を固定してロッド１５を回転
して偏心長さ調節金物２０を取り付けることも考えられ
る。

【００４４】これまで、推進装置１０は図６に示したよ
うな異径シールド掘進機に適用されるとして説明してき
たが、本発明はこれに限定されず、予めトンネル径の変
更場所に立坑を形成しておき、立坑の位置まで所定のト
ンネル径で掘進を行った後、立坑内でシールド掘進機を
改造して引き続き異なる径のトンネル掘進を行うタイプ
のシールド掘進機にも適用できるものである。

【００４５】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、以下に示
すごとく優れた効果を発揮するものである。

【００４６】１）あらゆる径のトンネルに対応できる。

【００４７】２）偏心長さ調節金物のサイズおよび重量
を小さくできる。

【００４８】３）シールドフレームやセグメントを傷つ
けるおそれがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る推進装置の大径トン
ネル掘進時を示す部分断面正面図である。

【図２】図１の推進装置の側面図である。

【図３】本発明の一実施形態に係る推進装置の小径トン
ネル掘進時を示す部分断面正面図である。

【図４】図３の推進装置の側面図である。

【図５】（ａ）回転防止機構の他の実施形態を示す部分
断面正面図である。 （ｂ）図５（ａ）の側面図である。

【図６】異径シールド掘進機の概略図である。

【図７】図６に示す異径シールド掘進機における推進装
置の拡大図である。

【図８】（ａ）従来の推進装置の偏心金物における小径
トンネル掘進時を示す図である。 （ｂ）従来の推進装置の偏心金物における大径トンネル
掘進時を示す図である。

【図９】従来の推進装置において、シューがセグメント
に対して傾いた状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 推進装置 １２ シールドジャッキ １５ ロッド １９ 油圧手段 ２０ 偏心長さ調整金物 ２５ 調整用シュー ３２ ピン ３３ ストッパー ３６ 回転防止機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂崎 孝浩 大阪府大阪市天王寺区夕陽丘町４番11号 株式会社森本組内 (72)発明者 吉田 譲 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 三木 孝信 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AA03 AC01 AD07 AD32 EA07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 径の異なるトンネルを掘進する異径シー
   ルド掘進機のシールドフレームに取り付けられたシール
   ドジャッキを備え、そのシールドジャッキのロッドを、
   既設のセグメントから反力を取りつつ伸張させて上記シ
   ールド掘進機を推進させる推進装置において、 上記シールドジャッキのロッドに着脱自在に取り付けら
   れ、トンネル径に対するロッドの偏心距離に応じて偏心
   長さが予め設定された偏心長さ調整金物と、 外周がトンネル径に応じた形状に形成され、後端が上記
   既設セグメントに当接し、前端が上記偏心長さ調整金物
   に取り付けられる調整用シューとを備えたことを特徴と
   する異径シールドの推進装置。
2. 【請求項２】 上記偏心長さ調整金物は、上記シールド
   ジャッキのロッドにネジ込みにより着脱自在に取り付け
   られ、上記シールドジャッキは、上記偏心長さ調整金物
   の着脱時に上記ロッドの回転を防止する回転防止機構を
   備えている請求項１記載の異径シールドの推進装置。
3. 【請求項３】 上記回転防止機構は、上記ロッドを後退
   させてその後端部をシールドジャッキ本体に押し付ける
   油圧手段からなる請求項２記載の異径シールドの推進装
   置。
4. 【請求項４】 上記回転防止機構は、上記ロッドから径
   方向外方に突出したピンと、シールドジャッキ本体に設
   けられ、上記ピンの回転方向両隣に位置するストッパー
   とからなる請求項２記載の異径シールドの推進装置。
5. 【請求項５】 異径シールド掘進機を用いて径の異なる
   トンネルを掘進するに際し、そのシールドフレームに取
   り付けられたシールドジャッキのロッドを、既設のセグ
   メントから反力を取りつつ伸張させて上記シールド掘進
   機を推進させる方法において、 上記シールドジャッキのロッドに着脱自在に取り付けら
   れ、掘削すべきトンネル径に応じて偏心長さが予め設定
   された偏心長さ調整金物を用意すると共に、外周が掘削
   すべきトンネル径に応じた形状に形成され、後端が上記
   既設セグメントに当接し、前端が上記偏心長さ調整金物
   に取り付けられる調整用シューを用意し、 トンネル径に対する上記シールドジャッキのロッドの偏
   心距離に応じて上記偏心長さ調整金物および上記調整用
   シューを選定して推進し、その後、掘削するトンネル径
   を変える毎に上記偏心長さ調整金物および調整用シュー
   を新たに掘削するトンネル径に対応したものに交換しな
   がら推進することを特徴とする異径シールドの推進方
   法。