JP2559285B2 - シールド型トンネル掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、シールド本体の軸線に沿って指向される光
線を受けるターゲットを備えたシールド型トンネル掘削
機に関する。

（従来の技術） シールド型トンネル掘削機と、該掘削機をその後方に
続く管とともに前進させる元押装置とを用いる管推進工
法では、掘削機が構築すべきトンネルの計画線から変位
しているとき、掘削機の前進方向を修正するいわゆる方
向修正が行なわれる。

この種の方向修正は、一般に、構築すべきトンネルの
軸線に沿って指向されるレーザ光線のような光線を基準
線として用い、前記光線を受けるターゲットを掘削機に
配置し、前記光線が前記ターゲットの所定の箇所に照射
されるように、掘削機の前進方向を修正することにより
行なわれる。

前記方向修正においては、前記光線が基準線として作
用することから、光線は構築すべきトンネルの軸線（計
画基準線）上を指向され、ターゲットはその中心が掘削
機の軸線と一致するように配置されている。

掘削機の軸線が計画基準線と一致していると、前記光
線は掘削機の軸線上を指向されて、ターゲットの中心に
照射される。

これに対し、掘削機の軸線が計画基準線からずれてい
ると、光線はターゲットの中心からずれた箇所に照射さ
れる。この場合、光線がターゲットの中心に照射される
ように、掘削機の前進方向が修正される。

しかし、作業者が入ることができない小口径のトンネ
ル用の掘削機の場合、シールド本体内に配置された設備
がトンネルの軸線上を指向される光線の妨げになる。特
に、掘削距離が長い場合、掘削物の排出のための補助ポ
ンプを掘削機内に配置しなければならないが、この補助
ポンプが光線を遮断してしまう。このため、トンネルの
軸線上を指向される光線を用いる掘削機では、シールド
本体内に配置される設備の大きさ、量が制限される。

これを防止すべく、トンネルの軸線から変位した位置
を指向される光線を用いると、測定の基準線がトンネル
の軸線からずれることになるから、トンネルの軸線に対
する光線の変位量を考慮して方向修正をしなければなら
ず、方向修正作業が煩雑になる。

（解決しようとする課題） 本発明は、トンネルの軸線上を指向される光線を用い
るにもかかわらず、シールド本体の軸線の位置に達する
設備を配置することができる、シールド型トンネル掘削
機を提供することを目的とする。

（解決手段、作用、効果） 本発明のシールド型トンネル掘削機は、掘削用のカッ
タ組立体および該カッタ組立体を駆動させる駆動機構が
配置された筒状の第１のシールド本体と、該前記第１の
シールド本体の後部に連結された筒状の第２のシールド
本体と、該第１および第２のシールド本体を互いに連結
する方向修正用の複数のジャッキと、前記第２のシール
ド本体の軸線上を指向される光線を受けるように前記第
１のシールド本体内に配置されたターゲットと、前記軸
線上を前記ターゲットに向けて指向される光線の光路を
該光線が前記軸線から変位した光路を指向されるように
変更する、前記第２のシールド本体内に配置された第１
の光路変更手段と、該第１の光路変更手段を経た光線の
光路を該光線が前記軸線上を指向されるように変更す
る、前記第２のシールド本体内にあって前記軸線の位置
に達する設備に関して前記軸線方向において前記第１の
光路変更手段と反対の側に配置された第２の光路変更手
段とを含む。

前記第１の光路変更手段は、前記光線を前記第２のシ
ールド本体の半径方向外方へ偏向させる第１の反射鏡
と、該第１の反射鏡により偏向された光線を前記軸線と
平行の方向へ偏向させる、第１の反射鏡に向けられた第
２の反射鏡とを備え、前記第２の光路変更手段は、前記
第２の反射鏡により偏向された光線を前記軸線に向けて
偏向させる、第２の反射鏡に向けられた第３の反射鏡
と、該第３の反射鏡により偏向された光線を該光線が前
記軸線上を進むように偏向させる、第３の反射鏡に向け
られた第４の反射鏡とを備える。

発進立て坑等に設置された光源から発生される光線
は、構築すべきトンネルの軸線上を指向され、第２のシ
ールド本体内において第１の反射鏡により掘削機のの半
径方向外方へ偏向され、次いで第２の反射鏡により掘削
機の軸線と平行の方向へ偏向され、次いで第３の反射鏡
によりに向けて偏向され、その後第４の反射鏡により掘
削機の軸線上を指向される。

このため、本発明によれば、トンネルの軸線上を指向
される光線を用いるにもかかわらず、掘削機の軸線に達
する大きさを有する設備を第１および第２の光路変更手
段の間の空間に配置することができる。本発明によれ
ば、また、掘削機の軸線がトンネルの計画基準線上を指
向される光線に対して角度を有するように掘削機がトン
ネルの計画基準線にして傾斜しても、第１の反射鏡への
入射光線の軸線と第４の反射鏡からの反射光線の軸線と
が一致するから、掘削機の変位を正確に知ることができ
る。

（実施例） 第１図を参照するに、シールド型トンネル掘削機10
は、筒状の第１のシールド本体12と、該第１のシールド
本体の後部に連結された第２のシールド本体14とを含
む。両シールド本体12,14は、共通の軸線16を有するよ
うに互いに突き合わされて複数のボルトにより分離可能
に連結されている。

第１のシールド本体12は、２つの筒状部12a,12bに分
割されている。筒状部12bの前端部は筒状部12aの後端部
に滑動可能に受け入れられており、筒状部12bの後端部
は第２のシールド本体14の前端部に複数のボルトにより
連結されている。両筒状部12a,12bは、方向修正用の複
数のジャッキ18により互いに連結されている。

筒状部12a内は、隔壁20により前方域と後方域とに区
画されている。隔壁20には、軸線16の方向へ伸びるスリ
ーブ22が取り付けられている。スリーブ22には、クラン
クシャフト（図示せず）が軸線16の周りに回転可能に支
持されている。クランクシャフトは、その偏心部が前記
前方域となるように配置されている。

クランクシャフトの偏心部には、ロータ24が回転可能
に支持されており、該ロータにはカッタ組立体26が取り
付けられている。カッタ組立体26は、ロータ24から半径
方向外方へ伸びる複数のアームと、該アームの先端部に
取り付けられた複数のカッタビットとを備える既知のも
のである。

隔壁20には、また、クランクシャフトを回転させる回
転機構28が取り付けられている。ロータ24およびカッタ
組立体26は、クランクシャフトが回転されることによ
り、軸線16を中心とする旋回運動（公転運動）と、クラ
ンクシャフトの偏心部を中心とする回転運動（自転運
動）とをするように構成されている。このような構成
は、たとえば、特開昭63−189596号公報等に記載された
公知の技術であるから、その詳細な説明は省略する。

筒状部12aの前方域には、掘削物排出用の泥水が給水
管30（第２図参照）を介して地上の側から供給される。
筒状部12aの前方域に供給された泥水は、掘削物ととも
に、排出管32を介して地上の側へ排出される。給水管30
および排出管32は、筒状部12b、第２のシールド本体1
4、コンクリート管のような管34および発進立て坑（図
示せず）を経て地上へ伸びている。

筒状部12b内には、ジャッキ18および回転機構28の作
動を制御する電磁弁、リレー等の機器36と、前記発進立
て坑に設置された光源38から発生されるレーザ光線のよ
うな光線40を受けるターゲット42と、ターゲット42を撮
影するテレビカメラ44とが配置されている。光源38は、
光線40が構築すべきトンネルの軸線（計画基準線）上を
指向されるように配置される。

第２図に示すように、ターゲット42は、碁盤目状の罫
線を有する矩形のパネルからなり、また、中心が軸線16
と一致するようにブラケット46により筒状部12bに取り
付けられている。これに対し、テレビカメラ44は、ター
ゲット42全体を撮影するようにブラケット48によりブラ
ケット46に取り付けられている。テレビカメラ44の映像
は、地上に設けられたモニタに再現される。

ジャッキ18に供給される圧力を表示する表示計、ジャ
ッキ18の伸縮量を表示する表示計、前記前方域内の圧力
を表示する表示計等が備えられている場合は、これらの
表示計をターゲット42の近傍に配置し、該表示計をター
ゲット42とともにテレビカメラ44で撮影するようにして
もよい。

筒状部12bの後端部は、透明板50により閉鎖されてい
る。これにより、第１のシールド本体12内の隔壁20と透
明板50との間の空間が外部と区画されるから、該空間内
に配置された機器は外部の湿気、塵埃等から保護され
る。

第２のシールド本体14内には、泥水を前記前方域から
地上側へ送り出す補助ポンプ52と、光線40の光路を変更
させる一対の光路変更器54,56とが配置されている。

第１および第２の光路変更器54,56は、補助ポンプ52
に関して反対の側に配置されている。光路変更器54,56
のそれぞれは、互いに平行に配置された一対の反射鏡58
を備える。光路変更器54,56は、それぞれ、第２のシー
ルド本体14に取り付けられたブラケット60,62に支持さ
れている。

第１の光路変更器54の１つの反射鏡58は、軸線16上を
指向される光線40を軸線16から第２のシールド本体14の
半径方向外方すなわち上方へ偏向させるように配置され
ており、他の反射鏡58は前記１つの反射鏡により偏向さ
れた光線を軸線16から離れた箇所を軸線16と平行に指向
させるように配置されている。

これに対し、第２の光路変更器56の１つの反射鏡58
は、第１の光路変更器54により指向される光線40を軸線
16に向けて偏向させるように配置されており、他の反射
鏡58は光線を再度軸線16上に指向させるように配置され
ている。

第２のシールド本体14の両端部のそれぞれには、蓋64
により閉鎖された穴が形成されている。該穴は、第１お
よび第２のシールド本体12,14の接続および切離し作
業、光路変更器54,56の取付、取外し作業、給水管30の
接続、切離し作業、排出管32の接続切離し作業等をする
ときに利用される。

掘削機10が正しく前進され、それにより掘削機10の軸
線が計画基準線と一致しているならば、光線40は、軸線
16上を指向されて第１の光路変更器54に達し、第１の光
路変更器54により補助ポンプ52を避ける光路を指向され
て第２の光路変更器56に入り、第２の光路変更器56によ
り再び軸線16上を指向され、最終的にターゲット42の中
心に照射される。このため、光線40が補助ポンプ52によ
り妨げられることがない。

これに対し、掘削機10が正しく前進されず、その結果
掘削機10の軸線が計画基準線に対し傾斜しているかまた
は平行に変位していると、光線40は、軸線16に対し傾斜
したまたはずれた箇所を指向されるから、最終的にター
ゲット42の中心からずれた箇所に照射される。この場合
も、光線40は、第１および第２の光路変更器54,56によ
り補助ポンプ52を避けた箇所を指向されるから、補助ポ
ンプ52により遮断されない。またこの場合、最終部の反
射鏡すなわち第１の反射鏡への入射光線の軸線と、最先
端の反射鏡すなわち第４の反射鏡からの反射光線の軸線
とは一致し、その結果掘削機の変位を正確に知ることが
できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のシールド型トンネル掘削機の一実施例
を示す断面図、第２図は第１図の２−２線に沿って得た
断面図である。 10:シールド型トンネル掘削機、 12,14:シールド本体、 16:軸線、 18:方向修正用のジャッキ、 26:カッタ組立体、 28:回転機構、 38:光源、 40:光線、 42:ターゲット、 54,56:光路変更器（光路変更手段）、 58:反射鏡。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削用のカッタ組立体および該カッタ組立
   体を駆動させる駆動機構が配置された筒状の第１のシー
   ルド本体と、該前記第１のシールド本体の後部に連結さ
   れた筒状の第２のシールド本体と、該第１および第２の
   シールド本体を互いに連結する方向修正用の複数のジャ
   ッキと、前記第２のシールド本体の軸線上を指向される
   光線を受けるように前記第１のシールド本体内に配置さ
   れたターゲットと、前記軸線上を前記ターゲットに向け
   て指向される光線の光路を該光線が前記軸線から変位し
   た光路を指向されるように変更する、前記第２のシール
   ド本体内に配置された第１の光路変更手段と、該第１の
   光路変更手段を経た光線の光路を該光線が前記軸線上を
   指向されるように変更する、前記第２のシールド本体内
   にあって前記軸線の位置に達する設備に関して前記軸線
   方向において前記第１の光路変更手段と反対の側に配置
   された第２の光路変更手段とを含み、 前記第１の光路変更手段は、前記光線を前記第２のシー
   ルド本体の半径方向外方へ偏向させる第１の反射鏡と、
   該第１の反射鏡により偏向された光線を前記軸線と平行
   の方向へ偏向させる、第１の反射鏡に向けられた第２の
   反射鏡とを備え、前記第２の光路変更手段は、前記第２
   の反射鏡により偏向された光線を前記軸線に向けて偏向
   させる、第２の反射鏡に向けられた第３の反射鏡と、該
   第３の反射鏡により偏向された光線を該光線が前記軸線
   上を進むように偏向させる、第３の反射鏡に向けられた
   第４の反射鏡とを備える、シールド型トンネル掘削機。