JP2574149Y2 - シールド掘進機発進用のエントランス設備 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、トンネルの施工に際
し立坑の内部から横坑掘削用のシールド掘進機を発進さ
せるためのエントランス設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネルの施工に際しては、まず地中に
向けて立坑をケーソン工法などにより掘削したのち、立
坑内にシールド掘進機を地表より吊り下げて坑底まで降
ろし、そこからシールド掘進機を横向けに発進させて横
坑を掘削するのが、一般的な掘削方法である。

【０００３】こうしたトンネルの掘削施工において立坑
と横坑を連続して掘削する方法が、例えば、特開平４−
２０６９８号公報に記載されている。この掘削方法の場
合、図４に示すように、下向きから横向きに掘削方向を
旋回して変更可能な掘進機４２を、下端と下部側方とを
開口した立坑用シールドプレート４１内に備え、このシ
ールドプレート４１の外周に密接して昇降可能な外筒４
３により下部側方の開口４１ａを覆った状態で地山を鉛
直方向の下方へ掘進機４２で掘削したのち、外筒４３を
立坑内に固定し、掘進機４２でさらに所定の深さ鉛直方
向へ掘削することにより外筒４３の下端からシールドプ
レート４１の前記開口４１ａを露出させる。それから、
図５のように、掘進機４２の円板状カッターディスク４
５と環状カッターディスク４４との連結具４６による連
結を解除し、円板状カッターディスク４５を上方に引き
上げることにより、掘進機４２を離脱して下向きの姿勢
から略９０゜鉛直方向に旋回させて横向きの姿勢とし、
前記開口４１ａから横方向（水平方向）に発進させ、横
坑を掘削するものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記公報に記載の掘削
方法で使用される掘進機の発進設備では、立坑用シール
ドプレート４１からの掘進機４２の離脱が、カッターデ
ィスク４４・４５が地山に圧接され、泥水に浸かった状
態で且つかなりの圧力が作用した状態の下で行われる。
また、外筒４３を立坑内に固定する際に、外筒４３とシ
ールドプレート４１との連結を解除するとともに、図４
のように立坑の内周面に構築されるセグメント壁の上下
のセグメントＳ間に固定されるリングプレート４７に、
外筒４３を溶接等により固着する作業が必要になる。

【０００５】この考案は上述の点に鑑みなされたもの
で、横坑掘削用シールド掘進機を立坑内から地山中に発
進させるまでの作業を立坑用シールドプレート内におい
て大気圧下で行ない得るとともに、シールド掘進機の発
進時に止水作業などが不要で発進作業が容易になる、シ
ールド掘進機発進用のエントランス設備を提供すること
を目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ためにこの考案のエントランス設備は、a)鉛直方向に配
置される立坑用の円筒状シールドプレートにシールド掘
進機が挿通可能な開口を形成し、b)該開口の位置する前
記シールドプレートの外周に円筒状のアウタースリーブ
を回転可能に被装するとともに、該アウタースリーブに
前記開口とほぼ同一形状の開口を形成し、c)前記シール
ドプレートの前記開口の周囲に円筒形のエントランスス
リーブを内方へ向けて突設し、該エントランススリーブ
の内周面の全周に環状のエントランスパッキンを半径方
向内方へ張り出させて装着し、d)前記シールドプレート
内に、前記アウタープレートの回転駆動装置を配備する
とともに、前記アウタープレートの内周面と前記シール
ドプレートの外周面との間に、シール部材を介装してい
る。

【０００７】

【作用】上記の構成を有するこの考案のエントランス設
備によると、掘削された立坑の下端部の内周面にシール
ドプレートが配置された状態で、クレーン等によりワイ
ヤーで吊り下げた横坑掘削用のシールド掘進機を横向き
の姿勢で、シールドプレートの開口に向けて水平方向へ
移動し、その先端部分をエントランススリーブ内に挿入
する。このとき、環状のエントランスパッキンが開口側
へ屈曲し、掘進機のシールドプレートの外周面とエント
ランススリーブの内周面との間隙がエントランスパッキ
ンで密封される。

【０００８】ここで、回転駆動装置によりアウタースリ
ーブを回転させ、シールドプレートの開口とアウタース
リーブの開口とを一致させる。この状態で、高圧下の泥
水等が開口を通って立坑用シールドプレート内に浸入し
ようとするが、シールド掘進機の周囲がエントランスパ
ッキンで密封されているので、泥水等は浸入しない。し
たがって、止水作業などは一切不要であり、シールド掘
進機側のカッターディスクを回転させ、水平方向へ前進
させることにより、開口からシールド掘進機を発進させ
れば、従来の一般的なシールド掘進機と同様の手順で、
横坑の掘削作業を行うことができる。

【０００９】

【実施例】以下、この考案のシールド掘進機発進用エン
トランス設備の実施例を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１〜図３は実施例にかかるエントランス
設備を備えたシールド掘進機の全体を示す図面である。
図１において、シールド掘進機１は立坑および横坑を掘
削するための掘進機で、立坑の掘削にだけ使用される円
筒状のシールドプレート２の先端（下端）に、円板状の
カッターディスク３が配置されている。このカッターデ
ィスク３の内面側は円形のバルクヘッド４の外面側と環
状の接続部材５を介して一体に連結されており、シール
ドプレート２の先端部の環状フレーム６内に、バルクヘ
ッド４の内面の周囲に突設した環状部７が緩挿され、軸
受８を介しバルクヘッド４がカッターディスク３ととも
に回動自在に支持されている。また、環状フレーム６と
環状部７の間および環状フレーム６とバルクヘッド４の
内面側との間に、シール部材７ａがそれぞれ介装されて
いる。

【００１１】シールドプレート２の中間部９は、その先
端部側およびテール部２ｃ側に比べて外径がやや小さく
形成され、図３のようにプレート中間部９に、後述する
横坑掘削用シールド掘進機２１が挿通可能な円形の開口
１０が形成されている。そしてプレート中間部９の周囲
に円筒状のアウタースリーブ１１が回転可能に被装さ
れ、このアウタースリーブ１１には開口１０と同一形状
の開口１２が形成されている。プレート中間部９には、
図３(ｂ)のように円周方向に所定角度の範囲で長孔９ｂ
が穿設され、この長孔９ｂからアウタースリーブ１１の
内周面に突設された円弧状のラック部材１３が、プレー
ト中間部９の内方に緩挿されている。またプレート中間
部９の内周面には油圧モーター１４が配設され、この油
圧モーター１４の駆動軸に取着されたピニオン１４ａを
ラック部材１３に噛合させている。そして、油圧モータ
ー１４でピニオン１４ａを回転させることにより、アウ
タースリーブ１１が回転する。なお、開口１０と１２の
位置は、立坑の掘削作業時には図３のように円周方向に
ずらせて、両開口１０・１２をアウタースリーブ１１又
はプレート中間部９で閉塞している。

【００１２】またプレート中間部９の外周面とアウター
スリーブ１１の内周面との間においてその上下両端部お
よび長孔９ｂの下方に、環状のシール部材１５がそれぞ
れ全周にわたり介装され、泥水の浸入防止が図られてい
る。さらに、プレート中間部９の開口１０の周囲には、
円筒形のエントランススリーブ１６が内向けに一体に取
り付けられている。エントランススリーブ１６は、前後
に分割されており、この分割された前後のエントランス
スリーブ部の対向するフランジ１６ａ・１６ｂ間に環状
のエントランスパッキン１７が挟持され、図１のように
全周にわたり内周側に張り出して装着されている。

【００１３】このようにして、上記した構成部材（符号
９〜１７）により本考案のエントランス設備が構成され
る。

【００１４】シールドプレート２のテール部２ｃの内周
面に沿って、複数本の降下用シールドジャッキ１８がそ
れぞれ上向きに配設され、また各シールドジャッキ１８
の上端部付近にエレクターリング１９が固設され、その
エレクターリング１９にエレクター２０が配備されてい
る。

【００１５】横坑掘削用のシールド掘進機２１は、シー
ルド掘進機１に比べて口径の小さい円筒状のシールドプ
レート２２を備えている。またシールドプレート２２の
先端部にバルクヘッド２４が形設され、このバルクヘッ
ド２４の先端側に円板状のカッターディスク２３が軸受
２５を介して回動自在に支持されている。カッターディ
スク２３の内側の環状フレーム部２６にリングギヤ２７
が固設され、シールドプレート２２の内周面に配設され
た油圧モーター２８のピニオン２８ａがリングギヤ２７
に噛合され、カッターディスク２３は油圧モーター２８
により回転するようになっている。さらに、シールドプ
レート２２の内周面に沿って、複数本のシールドジャッ
キ２９が基端に向けて配設されている。なお、シールド
プレート２２のテール部２２ａおよびエレクターリング
３０、エレクター３１などは、図２に示すように、横向
きの姿勢でシールドプレート２２の後方に装備されるよ
うになっている。

【００１６】図１に示すように、シールド掘進機１内に
おいて、シールド掘進機２１は中心軸線（図示せず）を
一致させてカッターディスク２３を下向けにして配置さ
れ、その先端部が環状フレーム６内に挿入されている。
この状態で、カッターディスク２３は、例えば複数本の
ボルト３２によって前記バルクヘッド４に対し離脱可能
に連結されている。なお、環状フレーム６の上面に、環
状のガイドスリーブ３３が取り付けられている。

【００１７】立坑掘削用の送泥管３５がシールドプレー
ト２の内周面近くに配設され、その先端開口がカッター
チャンバー４−１内に臨ませてあり、また、排泥管３６
が中心軸線に沿って配設され、バルクヘッド２４、カッ
ターディスク２３およびバルクヘッド４の中心部を貫通
するとともに、カッターディスク３の内部を半径方向に
貫通して、その先端をカッターディスク３の下端面（先
端面）に開口させている。なお、排泥管３６の接合部分
３６ａは、相対回転可能に接合されている。またバルク
ヘッド２３に接続されている送泥管３７は、横坑掘削用
であり、図２中の符号Ｓはセグメントである。

【００１８】次に、上記した構成からなるシールド掘進
機１についてエントランス設備の使用態様を中心に説明
する。

【００１９】(1) 立坑を掘削する場合、図１の状態にお
いて油圧モーター２８を回転させることにより、カッタ
ーディスク２３・バルクヘッド４・カッターディスク３
が一体的に回転し、掘削作業が行われる。同時に、送泥
管３５からカッターチャンバー４−１内に加圧泥水が圧
送され、切羽面の泥水が排泥管３６を通して排出され
る。立坑の掘削に伴うシールド掘進機１の鉛直方向下方
への推進は、横坑掘削の場合と同様にエレクター２０に
より構築されるセグメント壁（図示せず）から反力をと
り、降下用シールドジャッキ１８を伸長することにより
行われる。このようにして所定深さまで立坑が掘削され
た状態で、以下のようにして横坑の掘削準備に入る。

【００２０】(2) 油圧モーター２８によるカッターディ
スク２３・バルクヘッド４・カッターディスク３の回転
を停止するとともに、送泥管３５からの加圧泥水の圧送
を中止する。ここで、カッターディスク２３とバルクヘ
ッド４を連結している複数本のボルト３２を、作業者の
手作業により抜き取って両者の連結状態を解除する。そ
れから、シールド掘進機２１をクレーン等によりワイヤ
ーで吊り上げ、鉛直方向に略９０゜旋回させて、カッタ
ーディスク２３を開口１０の正面に向ける。この横向き
の姿勢で、ワイヤーで吊り上げた状態のままシールド掘
進機２１を水平方向に移動させ、図２のようにカッター
ディスク２３をエントランススリーブ１６内に挿入す
る。このとき、環状のエントランスパッキン１７が開口
１０側へ屈曲し、シールドプレート２２の外周面とエン
トランススリーブ１６の内周面との間隙がエントランス
パッキン１７で密封される。なお、降下用シールドジャ
ッキ１８やエレクターリング１９やエレクター２０など
は、シールド掘進機２１をワイヤーで吊り上げる前に、
撤去する。

【００２１】(3) 油圧モーター１４によりピニオン１４
ａを回転させ、ラック部材１３を介してアウタースリー
ブ１１を図３(ｂ)で時計方向に回転させる。そして、プ
レート中間部９の開口１０とアウタースリーブ１１の開
口１２とを一致させる。この状態で、高圧下の泥水等が
開口１２および開口１０を通ってシールドプレート２・
９の内部に浸入しようとするが、横坑掘削用のシールド
掘進機２１のシールドプレート２２とエントランススリ
ーブ１６との間隙がエントランスパッキン１７で密封さ
れているので、シールドプレート２・９内には浸入しな
い。

【００２２】(4) 横坑掘削用のシールド掘進機２１のシ
ールドプレート２２の後方に、図２のように、テール部
２２ａおよびエレクターリング３０、エレクター３１が
装備される。また、送泥管３７に立坑掘削用の送泥管３
５（図１）の中途部が接続され、バルクヘッド２４に排
泥管３８が接続され、排泥管３８が排泥管３６（図１）
の中途部に接続される。この状態で、油圧モーター２８
によりカッターディスク２３を回転させるとともに、送
泥管３７から泥水をバルクヘッド２４内に送り込み、排
泥管３８から泥水を排出する。そして、シールドプレー
ト２内に取り付けられた反力受け部材（図示せず）に、
シールドジャッキ２９の後端を当接し、シールドジャッ
キ２９を伸長させることにより、シールド掘進機２１が
開口１０・１２から発進する。

【００２３】(5) シールド掘進機２１はカッターディス
ク２３を回転させ、送泥管３７から泥水をカッターチャ
ンバー２４−１内に送り込み排泥管３８から泥水を排出
しながら水平方向に前進することにより、横坑の掘削が
開始される。そして、シールド掘進機２１のテール部２
２ａが開口１０・１２より抜け出す手前から、エレクタ
ー３１によるセグメント壁（図示せず）の構築作業が開
始され、従来の一般的なトンネル掘削作業と同様の手順
で横坑が掘削されていく。

【００２４】なお、立坑掘削用のシールド掘進機１のシ
ールドプレート２やカッターディスク３やバルクヘッド
４などは、そのまま地山中に残される。

【００２５】以上、本考案のエントランス設備の一例を
示したが、これに限定されるものではなく、例えば下記
のように実施することもできる。

【００２６】本考案のエントランス設備は立坑掘削用の
シールド掘進機１に装備したが、ケーソン工法などで掘
削した立坑内から横坑掘削用シールド掘進機を発進させ
るときにも使用することができ、この場合にはカッター
ディスクなどの掘削機能をもたない円筒状のシールドプ
レートに装備される。また、本考案のエレクター設備か
ら発進させるシールド掘進機の種類はとくに限定される
ものではなく、上記した加圧泥水式シールド掘進機のほ
か、土圧シールド掘進機や泥土圧シールド掘進機などに
も適用できる。

【００２７】

【考案の効果】以上、説明したことから明らかなよう
に、この考案のエントランス設備には、次のような優れ
た効果がある。

【００２８】イ）アウタースリーブを回転駆動装置によ
り回転させてアウタースリーブの開口と内側のシールド
プレートの開口と合わせるだけで、立坑内から地山中に
横坑掘削用シールド掘進機を発進させることができ、ま
た発進時にシールド掘進機とエントランススリーブとの
間隙がエントランスパッキンで密封されるから、止水作
業が不要で、発進のための作業が簡単であり、シールド
掘進機を短時間で発進させることができる。

【００２９】ロ）シールド掘進機を発進させるまでの作
業を立坑用シールドプレート内において大気圧下で行え
るので、例えば立坑掘削用掘進機に横坑掘削用シールド
掘進機を組み込んだ場合に、立坑掘削用掘進機からのシ
ールド掘進機の離脱作業が容易である。

【００３０】ハ）とくに実施例のように、立坑掘削用の
シールド掘進機に組み込めば、立坑と横坑とを連続して
掘削でき、掘削作業効率が大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例にかかるエントランス設備を
備えたシールド掘進機を全体的に示す縦断面図で、立坑
の掘削時の状態を表している。

【図２】図１のシールド掘進機において横坑掘削用シー
ルド掘進機の発進直前の状態を表す縦断面図である。

【図３】図３(ａ)は図１のシールド掘進機におけるアウ
タースリーブの部位を概略的に縮小して示す斜視図、図
３(ｂ)は同図(ａ)のｂ−ｂ線断面図である。

【図４】図４(ａ)は立坑と横坑を掘削可能な公知のシー
ルド掘進機を示す縦断面図で、立坑の掘削作業状態を現
している。図４(ｂ)は同図(ａ)のシールド掘進機の横坑
掘削用シールド掘進機の発進前の状態を示す縦断面図で
ある。

【図５】図４(ｂ)の状態のシールド掘進機を拡大して詳
細に示す縦断面図である。

【符号の説明】

１・２１ シールド掘進機 ２・２２ シールドプレート ３・２３ カッターディスク ４・２４ バルクヘッド ９ プレート中間部 １０・１２ 開口 １１ アウタースリーブ １３ ラック部材 １４・２８ 油圧モーター １５ シール部材 １６ エントランススリーブ １７ エントランスパッキン

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鉛直方向に配置される立坑用の円筒状シ
   ールドプレートにシールド掘進機が挿通可能な開口を形
   成し、 該開口の位置する部位の前記シールドプレートの外周に
   円筒状のアウタースリーブを回転可能に被装するととも
   に、該アウタースリーブに前記開口とほぼ同一形状の開
   口を形成し、 前記シールドプレートの前記開口の周囲に円筒形のエン
   トランススリーブを内方へ向けて突設し、該エントラン
   ススリーブの内周面の全周に環状のエントランスパッキ
   ンを半径方向内方へ張り出させて装着し、 前記シールドプレート内に、前記アウタープレートの回
   転駆動装置を配備するとともに、前記アウタープレート
   の内周面と前記シールドプレートの外周面との間に、シ
   ール部材を介装したことを特徴とするシールド掘進機発
   進用のエントランス設備。