JP2003269076A - 親子シールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バルクヘッドより分割・取り外し可能となる
分割バルクヘッドを備え、この分割バルクヘッドを親シ
ールド用の分割バルクヘッドと子シールド用の分割バル
クヘッドとの２種類とし、親シールド状態は親シールド
用の分割バルクヘッドを、子シールド状態は子シールド
用の分割バルクヘッドを用いることで、どちらの状態に
おいても、分割バルクヘッドに備えるスクリューコンベ
ヤにおける土砂の取り込み位置をトンネルの下端にする
ことができ、土砂取込室内からの土砂の排出を常に良好
に行う。 【解決手段】 親子シールド機において、親シールド側
及び子シールド側のカッタヘッド（１１）とシールド本
体（１）との間に形成した土砂取込室（１３）とシール
ド本体（１）内とを仕切るバルクヘッド（１４）の一部
に、当該バルクヘッド（１４）より分割・取り外し可能
となる分割バルクヘッド（２０）を備えて、この分割バ
ルクヘッド（２０）にスクリューコンベヤ（２３）を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削にお
いてトンネルの内径を異ならせて掘削する場合に用いる
親子シールド機に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、トンネルを掘削する際に使用する
シールド機において、トンネルの内径を異ならせて掘削
することができる親子シールド機が知られていた。この
親子シールド機は親シールドの内側に子シールドを格納
する構造で、まず、子シールドを親シールドの内側に格
納した親シールド状態で、大きな内径となるトンネルを
掘削し、次に、親シールドの内側より子シールドを切り
離して、ここから、子シールドのみとした子シールド状
態で若干小さな内径となるトンネルを掘削するようにし
たものである。 【０００３】この親子シールド機にあっては、一般のシ
ールド機と同様、シールド本体の前方にカッタを備えた
回転自在となるカッタヘッドを装着し、このカッタヘッ
ドはシールド本体の前部との間に土砂取込室を形成す
る。また、シールド本体の前部には円形の鋼板状のバル
クヘッドを溶接にて固着し、このバルクヘッドによって
カッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂取込
室とシールド本体内とを仕切って土砂取込室からシール
ド本体内に土砂等が浸入するのを防止する。 【０００４】なお、カッタヘッドにあっては、その外周
に配置される親シールド側のカッタヘッドと、その内周
に配置される子シールド側のカッタヘッドとで構成し、
この親シールド側のカッタヘッドと子シールド側のカッ
タヘッドとを連結ピン等で強固に接合して、所望時にこ
の連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッタヘ
ッドと子シールド側のカッタヘッドとを分離して、子シ
ールド側のカッタヘッドのみとすることができる。 【０００５】また、シールド本体の前部に固着するバル
クヘッドにあっても、その外周に配置される親シールド
側のバルクヘッドと、その内周に配置される子シールド
側のバルクヘッドとで構成し、この親シールド側のバル
クヘッドと子シールド側のバルクヘッドとをボルト等で
強固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことによ
り親シールド側のバルクヘッドと子シールド側のバルク
ヘッドとを分離して、子シールド側のバルクヘッドのみ
とすることができる。 【０００６】そして、このバルクヘッドにおいて、内周
に配置される子シールド側のバルクヘッドに排土装置、
例えばスクリューコンベヤを前後に貫通するように装着
して、このスクリューコンベヤはカッタヘッドのカッタ
により掘削し土砂取込室内に取り込んだ土砂をシールド
本体内を経て後方に排出する。このスクリューコンベヤ
は親シールドの内側より子シールドを切り離すという親
子シールド機特有の構造であるため、どうしても子シー
ルド側のバルクヘッドに装着する必要があった。これ
は、子シールドを親シールドの内側に格納した親シール
ド状態、親シールドの内側より子シールドを切り離して
子シールドのみとした子シールド状態のどちらの状態に
おいても、スクリューコンベヤを使用できるようにする
ため、子シールドのみとした子シールド状態にあわせ
て、スクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッド
に装着していた。 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】従来の親子シールド機
にあっては、土砂取込室内に取り込んだ土砂を排出する
スクリューコンベヤを子シールド側のバルクヘッドに装
着していたため、子シールドのみとした子シールド状態
での掘削作業にあっては、スクリューコンベヤにおける
土砂取込室内の土砂の取り込み位置を若干小さな内径と
なるトンネルの下端にすることができ、スクリューコン
ベヤによる土砂取込室内からの土砂の取り込みすなわち
排出を良好に行うことができるものの、子シールドを親
シールドの内側に格納した親シールド状態での掘削作業
にあっては、スクリューコンベヤにおける土砂取込室内
の土砂の取り込み位置が大きな内径となるトンネルの下
端より高い位置となり、この取り込み位置を下端にする
ことができずに土砂取込室内からの土砂の取り込みすな
わち排出が悪くなる。これにより、土砂取込室内の外周
に土砂の閉塞部が発生して、掘削作業時、カッタヘッド
のカッタによる掘削に悪影響を及ぼすおそれがあった。 【０００８】 【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明は、
親子シールド機において、親シールド側及び子シールド
側のカッタヘッドとシールド本体との間に形成した土砂
取込室とシールド本体内とを仕切るバルクヘッドの一部
に、当該バルクヘッドより分割・取り外し可能となる分
割バルクヘッドを備えて、この分割バルクヘッドに排土
装置を備えるようにした親子シールド機である。 【０００９】本発明によれば、バルクヘッドより分割・
取り外し可能となる分割バルクヘッドを備えることによ
り、この分割バルクヘッドを親シールド用の分割バルク
ヘッドと子シールド用の分割バルクヘッドとの２種類と
する。大きな内径となるトンネルを掘削する親シールド
状態、若干小さな内径となるトンネルを掘削する子シー
ルド状態、どちらの状態においても、分割バルクヘッド
に備える排土装置における土砂の取り込み位置を常にト
ンネルの下端にすることができ、排土装置による土砂取
込室内からの土砂の排出を良好に行うことで、土砂取込
室内の外周に土砂の閉塞部が発生するのを防止して、掘
削作業を極めて良好することができる。 【００１０】 【発明の実施の形態】親子シールド機は、図１及び図２
に示すように、シールド本体１を備えており、このシー
ルド本体１は鋼板よりなる複数のスキンプレート２を円
筒状に連結して外周を構成する。そして、このシールド
本体１は前シールド３と後シールド４とから屈曲可能な
構造として、この前シールド３と後シールド４とにわた
って複数本のアーティキュレートジャッキ５を装着する
ことで、このアーティキュレートジャッキ５により前シ
ールド３と後シールド４とを上下左右に屈曲可能とし、
曲線施工できるようにしている。 【００１１】また、このシールド本体１には複数本のシ
ールドジャッキ６を装着し、このシールドジャッキ６を
スプレッダ７を介してセグメント８に押し当てて、シー
ルドジャッキ６を伸長することで、ここで反力を得て推
進する。 【００１２】さらに、シールド本体１内にはセグメント
エレクタ９を装着し、このセグメントエレクタ９により
シールド本体１内に搬入されたセグメント８を組み立て
る。 【００１３】また、シールド本体１内にはカッタヘッド
回転用油圧モータ１０を装着し、後述するカッタヘッド
１１を回転駆動させる。 【００１４】このシールド本体１の前方に回転自在とな
るカッタヘッド１１を装着し、このカッタヘッド１１は
前端に多数のカッタ１２を取り付けて、シールド本体１
内に装着したカッタヘッド回転用油圧モータ１０により
回転して地山を掘削する。 【００１５】また、このカッタヘッド１１はシールド本
体１の前部との間に土砂取込室１３を形成して、掘削し
た土砂をここに取り込む。 【００１６】そして、このカッタヘッド１１にあって
は、図２に示すように、その外周に配置される親シール
ド側のカッタヘッド１１ａと、その内周に配置される子
シールド側のカッタヘッド１１ｂとで構成し、この親シ
ールド側のカッタヘッド１１ａと子シールド側のカッタ
ヘッド１１ｂとを連結ピン等で強固に接合して、所望時
にこの連結ピン等を外すことにより親シールド側のカッ
タヘッド１１ａと子シールド側のカッタヘッド１１ｂと
を分離して、図３に示すように、子シールド側のカッタ
ヘッド１１ｂのみとすることができる。 【００１７】一方、シールド本体１の前部には円形の鋼
板状のバルクヘッド１４を溶接にて固着し、このバルク
ヘッド１４によってカッタヘッド１１とシールド本体１
との間に形成した土砂取込室１３とシールド本体１内と
を仕切って土砂取込室１３からシールド本体１内に土砂
等が浸入するのを防止する。 【００１８】このバルクヘッド１４にあっては、その外
周に配置される親シールド側のバルクヘッド１４ａと、
その内周に配置される子シールド側のバルクヘッド１４
ｂとで構成し、この親シールド側のバルクヘッド１４ａ
と子シールド側のバルクヘッド１４ｂとをボルト等で強
固に接合して、所望時にこのボルト等を外すことにより
親シールド側のバルクヘッド１４ａと子シールド側のバ
ルクヘッド１４ｂとを分離して、子シールド側のバルク
ヘッド１４ｂのみとすることができる。 【００１９】なお、親シールド側のバルクヘッド１４ａ
と子シールド側のバルクヘッド１４ｂとの接合について
は、図４に示すように、親シールド側のバルクヘッド１
４ａと子シールド側のバルクヘッド１４ｂとの間にリン
グ状のシール押え体１５を備えると共に、親シールド側
のバルクヘッド１４ａの内周側にフランジ１６を形成
し、このフランジ１６とシール押え体１５とをシール材
１７を介在しつつ多数のボルトにより接合し、また、子
シールド側のバルクヘッド１４ｂとシール押え体１５と
をシール材１８を介在しつつ多数のボルトにより接合す
ることで、ここでの止水を確実に行う。 【００２０】また、この子シールド側のバルクヘッド１
４ｂの中央にはカッタヘッド駆動装置等を取り付ける中
央取り付け部１９を形成する。 【００２１】そして、このように親シールド側のバルク
ヘッド１４ａと子シールド側のバルクヘッド１４ｂとか
ら構成するバルクヘッド１４において、バルクヘッド１
４の一部に、当該バルクヘッド１４より分割・取り外し
可能となる分割バルクヘッド２０を備え、この分割バル
クヘッド２０にあっては、親シールド用の分割バルクヘ
ッド２１と、子シールド用の分割バルクヘッド２２との
２種類を用意する。そして、この親シールド用の分割バ
ルクヘッド２１と子シールド用の分割バルクヘッド２２
とは排土装置を装着可能としている。この排土装置とし
ては、例えばスクリューコンベヤ２３であり、親シール
ドと子シールドの直径差の小さい場合には、親シールド
用の分割バルクヘッド２１と子シールド用の分割バルク
ヘッド２２とに前後に貫通するように装着する。そし
て、このスクリューコンベヤ２３はカッタヘッド１１の
カッタ１２により掘削し土砂取込室１３内に取り込んだ
土砂をシールド本体１内を経て後方に排出する。なお、
この排土装置としては、スクリューコンベヤ２３に限定
されるものではなく、ベルトコンベヤ等でも良い。 【００２２】これを具体的に説明すると、バルクヘッド
１４における中央取り付け部１９の下方となる子シール
ド側のバルクヘッド１４ｂから親シールド側のバルクヘ
ッド１４ａにわたって縦長の長方形状の開口部２４を形
成し、この開口部２４における親シールド側のバルクヘ
ッド１４ａ側のみ枠部２５を形成する。 【００２３】そして、子シールドを親シールドの内側に
格納した親シールド状態での掘削作業では、親シールド
用の分割バルクヘッド２１を用いる。この親シールド用
の分割バルクヘッド２１は、図５に示すように、バルク
ヘッド１４の一部すなわち子シールド側のバルクヘッド
１４ｂから親シールド側のバルクヘッド１４ａにわたっ
て形成した開口部２４に、周囲に枠部２６を形成した略
箱状の親シールド用の分割バルクヘッド２１を接合し、
この接合は全周にわたって止水溶接をすると共に、親シ
ールド側のバルクヘッド１４ａ側のみその枠部２５にボ
ルトを用いて接合することで、ここでの止水を行う。そ
して、図１に示すように、この親シールド用の分割バル
クヘッド２１の下部に排土装置であるスクリューコンベ
ヤ２３を配置することで、このスクリューコンベヤ２３
における土砂取込室１３内の土砂の取り込み位置を大き
な内径となるトンネルの下端にする。 【００２４】また、親シールドの内側より子シールドを
切り離して子シールドのみとした子シールド状態での掘
削作業では、子シールド用の分割バルクヘッド２２を用
いる。この子シールド用の分割バルクヘッド２２は、図
６に示すように、バルクヘッド１４の一部すなわち子シ
ールド側のバルクヘッド１４ｂから親シールド側のバル
クヘッド１４ａにわたって形成した開口部２４にあっ
て、その開口部２４の親シールド側のバルクヘッド１４
ａの部分を除いた箇所に板状の子シールド用の分割バル
クヘッド２２を接合し、この接合は略全周にわたって簡
単な止水溶接をすることで、ここでの止水を行う。そし
て、図７に示すように、この子シールド用の分割バルク
ヘッド２２の下部に排土装置であるスクリューコンベヤ
２３を配置することで、このスクリューコンベヤ２３に
おける土砂取込室１３内の土砂の取り込み位置を若干小
さな内径となるトンネルの下端にする。 【００２５】このようにバルクヘッド１４の一部に、当
該バルクヘッド１４より分割・取り外し可能となる分割
バルクヘッド２０を備え、この分割バルクヘッド２０を
親シールド用の分割バルクヘッド２１と子シールド用の
分割バルクヘッド２２との２種類を用意することによ
り、この分割バルクヘッド２０に備える排土装置である
スクリューコンベヤ２３において、親シールド状態時に
は、親シールド用の分割バルクヘッド２１を用いること
で、このスクリューコンベヤ２３における土砂取込室１
３内の土砂の取り込み位置を大きな内径となるトンネル
の下端にすることができ、これにより、スクリューコン
ベヤ２３による土砂取込室１３内からの土砂の排出を良
好に行うことができ、土砂取込室１３内の外周に土砂の
閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行え
る。また、子シールド状態時には、子シールド用の分割
バルクヘッド２２に付け替えて、これを用いることで、
このスクリューコンベヤ２３における土砂取込室１３内
の土砂の取り込み位置を若干小さな内径となるトンネル
の下端にすることができ、これにより、スクリューコン
ベヤ２３による土砂取込室１３内からの土砂の排出を良
好に行うことができ、土砂取込室１３内の外周に土砂の
閉塞部が発生するのをなくし、掘削を極めて良好に行え
る。 【００２６】次に、親子シールド機における実際の掘削
作業について説明する。まず、図８（Ａ）に示すよう
に、カッタヘッド１１において親シールド側のカッタヘ
ッド１１ａと子シールド側のカッタヘッド１１ｂとを接
合して、また、バルクヘッド１４において親シールド側
のバルクヘッド１４ａと子シールド側のバルクヘッド１
４ｂとを接合して、親シールド状態で大きな内径となる
トンネルを掘削する。このとき、スクリューコンベヤ２
３にあっては、その土砂の取り込み位置が大きな内径と
なるトンネルの下端になることで、土砂取込室１３内か
らの土砂の排出を良好に行う。 【００２７】次に、所定の位置に到達したら、カッタヘ
ッド１１、バルクヘッド１４をそれぞれ親シールド側と
子シールド側とに分離して、分離後、図８（Ｂ）に示す
ように、子シールドを組み立てる。なお、この子シール
ドにおいて、シールド本体１のスキンプレート２と子シ
ールド側のバルクヘッド１４ｂとは、スキンプレート２
の内周で子シールド側のバルクヘッド１４ｂをスペーサ
２７により前後に摺動可能にしている。また、子シール
ド側のバルクヘッド１４ｂにおいて、親シールド用の分
割バルクヘッド２１を取り外して、子シールド用の分割
バルクヘッド２２に変更し、これを取り付ける。このと
き、スクリューコンベヤ２３はその土砂の取り込み位置
が若干小さな内径となるトンネルの下端となる。 【００２８】そして、図９（Ｃ）に示すように、この子
シールドを親シールドの中に組み付ける。 【００２９】組み付け後、図９（Ｄ）に示すように、子
シールド側のバルクヘッド１４ｂを親シールドのシール
ド本体１に仮設材２８にて連結し、これを固定する。そ
して、スキンプレート２の内周で子シールド側のバルク
ヘッド１４ｂを押えているスペーサ２７を外してから、
子シールドにおけるシールドジャッキ６を伸長して、こ
のシールドジャッキ６によりスキンプレート２を前方に
押し出し、ここに土砂取込室１３を形成する。 【００３０】次に、図１０（Ｅ）に示すように、子シー
ルドにおけるシールドジャッキ６の反力受けのためのス
ペーサ２９を取り付ける。 【００３１】次に、図１０（Ｆ）に示すように、子シー
ルドにおけるシールドジャッキ６を伸長して、子シール
ドのシールド本体１を押し出す。そして、このシールド
本体１内にセグメントエレクタ９を装着する。 【００３２】次に、図１１（Ｇ）に示すように、装着し
たセグメントエレクタ９により子シールド用のセグメン
ト８を組み立てて、このセグメント８により子シールド
におけるシールドジャッキ６の反力受けるようにして、
子シールドを発進する。 【００３３】そして、図１１（Ｈ）に示すように、子シ
ールド状態で若干小さな内径となるトンネルを掘削す
る。このとき、スクリューコンベヤ２３にあっては、そ
の土砂の取り込み位置が若干小さな内径となるトンネル
の下端になることで、土砂取込室１３内からの土砂の排
出を良好に行う。 【００３４】このように親子シールド機において、親シ
ールド状態で、大きな内径となるトンネルを掘削し、次
に、子シールドのみとした子シールド状態で若干小さな
内径となるトンネルを掘削し、内径の異なるトンネル掘
削を行う。

【図面の簡単な説明】 【図１】親子シールド機の断面説明図である。 【図２】親子シールド機におけるカッタヘッドの説明図
である。 【図３】親子シールド機における子シールド側のカッタ
ヘッドの説明図である。 【図４】親シールド側のバルクヘッドと子シールド側の
バルクヘッドとの接合部分の断面説明図である。 【図５】親子シールド機におけるバルクヘッドの説明図
である。 【図６】親子シールド機における子シールド側のバルク
ヘッドの説明図である。 【図７】親子シールド機における子シールド状態の断面
説明図である。 【図８】（Ａ）親子シールド機における掘削作業の説明
図である。 （Ｂ）親子シールド機における掘削作業の説明図であ
る。 【図９】（Ｃ）親子シールド機における掘削作業の説明
図である。 （Ｄ）親子シールド機における掘削作業の説明図であ
る。 【図１０】（Ｅ）親子シールド機における掘削作業の説
明図である。 （Ｆ）親子シールド機における掘削作業の説明図であ
る。 【図１１】（Ｇ）親子シールド機における掘削作業の説
明図である。 （Ｈ）親子シールド機における掘削作業の説明図であ
る。 【符号の説明】 １…シールド本体、２…スキンプレート、３…前シール
ド、４…後シールド、５…アーティキュレートジャッ
キ、６…シールドジャッキ、７…スプレッダ、８…セグ
メント、９…セグメントエレクタ、１０…カッタヘッド
回転用油圧モータ、１１…カッタヘッド、１１ａ…親シ
ールド側のカッタヘッド、１１ｂ…子シールド側のカッ
タヘッド、１２…カッタ、１３…土砂取込室、１４…バ
ルクヘッド、１４ａ…親シールド側のバルクヘッド、１
４ｂ…子シールド側のバルクヘッド、１５…シール押え
体、１６…フランジ、１７…シール材、１８…シール
材、１９…中央取り付け部、２０…分割バルクヘッド、
２１…親シールド用の分割バルクヘッド、２２…子シー
ルド用の分割バルクヘッド、２３…スクリューコンベ
ヤ、２４…開口部、２５…枠部、２６…枠部、２７…ス
ペーサ、２８…仮設材、２９…スペーサ。

フロントページの続き (72)発明者 村西 正紀 石川県小松市八日市町地方５ 株式会社小 松製作所小松工場内 (72)発明者 田中 英雄 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組本店内 (72)発明者 島村 隆夫 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組本店内 (72)発明者 辰巳 雅信 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組本店内 (72)発明者 佐藤 正明 広島県大竹市港町１丁目４番１号 株式会 社大林組広島機械工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AC02 AD07 BA03 CA04 DA03

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 親子シールド機において、親シールド側
   及び子シールド側のカッタヘッド（１１）とシールド本
   体（１）との間に形成した土砂取込室（１３）とシール
   ド本体（１）内とを仕切るバルクヘッド（１４）の一部
   に、当該バルクヘッド（１４）より分割・取り外し可能
   となる分割バルクヘッド（２０）を備えて、この分割バ
   ルクヘッド（２０）に排土装置を備えるようにしたこと
   を特徴とする親子シールド機。