JP2649394B2 - シールド掘削装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の技術分野） 本発明は、一次覆工を完了した既設のトンネルの一部
に、該トンネルを拡大した拡大トンネルを構築するシー
ルド掘削装置に関する。

（従来の技術） 従来、切羽が変形リング形である場合、環状の回転カ
ッタを用いたシールド掘削装置では掘削できない部分が
生じてしまうため、一般には、シールド掘削装置を拡大
トンネルの断面形状に合致させた外筒シールドと、既設
のセグメントに外設する内筒シールドと、該両シールド
間の先端に、両シールドの各部の間隙幅に合わせて周方
向に間段無く配設した大小複数の回転カッタとで構成
し、該回転カッタを同時に回転させて切羽を掘削すると
共に、両シールドを連結する隔壁の周方向に間隙を存し
て複数配設したシールドジャッキにより、組立て完了し
たセグメントを反力受けとして両シールドを前進させ、
トンネルの拡大部分を掘進するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来の掘削装置にあっては、隣接する２つの回転
カッタとシールドとのの間に生ずる間隙部分では切羽を
掘削することができず、主に切羽の周縁部に連続するこ
の非掘削部分に対してはシールドの前進により突崩すよ
うに掘削してゆかねばならず、シールドジャッキに大き
な推進力が要求され油圧装置が大掛かりとなると共に、
この非掘削部分が周方向に不揃いとなるためジャッキの
推進力が周方向の各位置で異なり、その周方向の推進制
御が複雑になって掘進機全体としてコスト高となってい
た。

本発明は、既設のトンネルの断面形状に関わりなく任
意の断面形状を有する拡大トンネルを構築可能な低コス
トのシールド掘削装置を提供することをその目的とす
る。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記目的を達成すべく、一次覆工を完了した
既設のトンネルの一部に、該トンネルを拡大した拡大ト
ンネルを構築するシールド掘削装置において、該拡大ト
ンネルの断面形状に合致させた外筒シールドと、既設の
セグメントに外接する内筒シールドと、該両シールド間
の先端に設けた掘削機とを備え、該掘削機に該掘削機を
該両シールドに沿って公転させる公転手段を設け、外筒
シールドに公転に際し掘進機の長手方向の一端を該外筒
シールドに沿った軌跡に規制する第１の案内手段を設け
ると共に、内筒シールドに該掘進機の長手方向の他端を
該内筒シールドに沿った軌跡に規制する第２の案内手段
を設け、該掘削機の長手方向に２以上の回転カッタを列
設したことを特徴とする。

（作 用） 公転手段を駆動することにより掘削機は、両案内手段
によりその一端を外筒シールドに沿った軌跡に、他端を
内筒シールドに沿った軌跡に規制されながら公転するた
め、該掘削機の姿勢は両シールドの間隙の幅により変化
し、該掘進機に取付けた回転カッタが両シールドの幅狭
の部分では略周方向に並び幅広の部分では略径方向に並
び中間部分では斜めに並んで、外筒シールドと内筒シー
ルドの間隙をなぞるように公転し切羽を隙間なく掘進す
ることができる。したがって、両シールドの間隙の断面
形状、即ち切羽の形状が変形リング形であっても掘削可
能であり、両シールド自体が断面形状として形成可能な
範囲内であればトンネルを任意の形状に構築できる。

一方、切羽の周縁部は外側に位置する回転カッタによ
り非掘削部分を生ずること無く掘削できるため、突崩し
に要する力を省略できてシールドジャッキの推進力を小
さくでき、また、両シールドをなぞるように周方向に均
一に掘削できるため、特別なジャッキ制御を必要とする
ことなく掘進できる。

（実施例） 本発明を、既設の円形トンネルTaの先に該円形トンネ
ルTaに対し偏心した円形の拡大トンネルTbを構築するシ
ールド掘削装置に実施した場合について説明する。

第１図及び第３図を参照して、１はシールド掘進機を
示し、該掘進機１は拡大トンネルTbの断面形状に合致し
た外筒シールド２と、一次セグメントSaに外接する内筒
シールド３と、該両シールド２、３間の前端に設けた掘
削機４とを備え、該掘削機４を作動させて切羽を掘削し
ながら、両シールド２、３を連結する隔壁５と組付て完
了したセグメントSbとの間に周方向に間隙を存して配設
した複数のシールドジャッキ６を伸張させて両シールド
２、３を前進させ、切羽を既設の一次セグメントSaに沿
って掘進するようにし、１ストローク掘進したところで
該一次セグメントSaを解体しながら外筒シールド２のテ
ール部で拡大トンネルTbの一次覆工用のセグメントSbを
組立てを行い、これを繰り返して拡大トンネルTbを構築
するようにしている。

掘削機４は、第１図に示すように２枚の支持板７、７
の長手方向の両端部に一対の筒体８、８を固着して本体
を構成し、該各筒体８の前端に該筒体８内に収容した油
圧モータ９の駆動軸9aに連結するようにして回転カッタ
10を取付けると共に、該両支持板７、７間に挟まれるよ
うにして該各筒体８の外周面に回動自在なガイドプレー
ト11を設けている。そして、該各ガイドプレート11を略
山形に形成しその基部両隅に各一対のガイドローラ12、
12を取付け、一方のガイドプレート11のガイドローラ1
2、12を掘削機４の長手方向の一端として外筒シールド
２に設けた第１案内手段13に係合させ、他方のガイドプ
レート11のガイドローラ12、12を掘削機４の長手方向の
他端として内筒シールド３に設けた第２案内手段14に係
合させ、該両ガイドプレート11、11を介して両回転カッ
タ10、10の一方を外筒シールド２に沿った軌跡に規制し
ながら周方向に走行させ、他方を内筒シールド３に沿っ
た軌跡に規制しながら周方向に走行させるようにしてい
る。

本実施例における両案内手段13、14は、該第１案内手
段13を該外筒シールド２の内周面に沿った第１環状ガイ
ド15で構成し、第２案内手段14を該内筒シールド３の外
周面に沿った第２環状ガイド16で構成して、該各環状ガ
イド15、16内を各ガイドプレート11のガイドローラ12、
12、が走行して掘削機４をその姿勢を規制しながら公転
させるようにしている。そして、この公転は、掘削機４
の外筒シールド２側の筒体８に設けた公転手段17により
行い、該公転手段17は本実施例においては、前記隔壁５
と第１環状ガイド15との間に渡すようにして外筒シール
ド２の周方向に等間隔に配設したピンラック18と、上記
筒体８内に収容した油圧モータ19の回転軸19aに固定の
ピニオン20とにより構成し、該油圧モータ19により回転
するピニオン20をピンラック18に噛み合わせて掘進機４
自体を周方向に走行させるようにしている。

以上の構成によれば、掘削機４の公転に際し、外筒シ
ールド２側の回転カッタ10は第１環状ガイド15により絶
えず外筒シールド２に沿った軌跡に、内筒シールド３側
の回転カッタ10は第２環状ガイド16により内筒シールド
３に沿った軌跡に規制されながらて走行するため、第３
図に示すように外筒シールド２と内筒シールド３との間
隙により掘進機４の姿勢、すなわち両回転カッタ10、10
の位置関係が変化し、間隙の幅が広い部分では両カッタ
10、10が径方向に並ぶような姿勢になり、狭い部分では
周方向に並ぶような姿勢になり、中間位置では斜めに並
ぶような姿勢になって、切羽の全面を周方向になぞるよ
うに公転して切羽を隙間無く掘削することができる。

（発明の効果） 以上にように本発明によれば、両シールド自体が形成
可能である限り既設のトンネルの形状に関わり無く任意
の断面形状を有する拡大トンネルを構築でき、しかもジ
ャッキ推進力を小さくすることができ、かつ周方向のジ
ャッキ制御を省略できて装置を低コストで構成できる効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したシールド掘削装置の半部の裁
断側面図、第２図はその背面図、第３図掘削状態を表し
た全体の正面図である。 ２……外筒シールド ３……内筒シールド ４……掘削機 10……回転カッタ 13……第１案内手段 14……第２案内手段 17……公転手段 Ta……円形トンネル Tb……拡大トンネル Sa……一次セグメント

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一次覆工を完了した既設のトンネルの一部
   に、該トンネルを拡大した拡大トンネルを構築するシー
   ルド掘削装置において、該拡大トンネルの断面形状に合
   致させた外筒シールドと、既設のセグメントに外接する
   内筒シールドと、該両シールド間の先端に設けた掘削機
   とを備え、該掘削機に該掘削機を該両シールドに沿って
   公転させる公転手段を設け、外筒シールドに公転に際し
   掘進機の長手方向の一端を該外筒シールドに沿った軌跡
   に規制する第１の案内手段を設けると共に、内筒シール
   ドに該掘進機の長手方向の他端を該内筒シールドに沿っ
   た軌跡に規制する第２の案内手段を設け、該掘削機の長
   手方向に２以上の回転カッタを列設したことを特徴とす
   るシールド掘削装置。