JP2676548B2 - 立坑掘削併用型シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は１台の掘進機で立坑とトンネルの掘削を行え
るようにした立坑掘削併用型シールド掘進機に関するも
のである。

［従来の技術］ トンネルの施工を行う場合、従来は、第５図に一例を
示す如く、立坑ａを開削又はケーソン工法により施工し
た後、上記立坑ａ内にシールド掘進機ｃを搬入し、該シ
ールド掘進機ｃによりトンネルｂを掘削するようにして
いる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記従来方式の場合、立坑ａが大深度であ
ると、シールド掘進機ｃの投入工事が大変であり、又、
立坑ａの掘削とトンネルｂの掘削のために別々の機械を
用意しなければならず費用も嵩む問題があった。

そこで、本発明は、立坑掘削から最終トンネル掘削ま
でを１台の機械で併用して行うことができるような立坑
掘削併用型シールド掘進機を提供しようとするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記課題を解決するために、外側フレーム
と中間フレームと内側フレームとを互いに軸心方向へ摺
動自在としてそれぞれ切り離し可能な３重構造として備
え、且つ上記内側フレームに、径方向へ伸縮自在なカッ
タースポークを有するカッターを回転自在に支持させて
なる構成とする。

［作用］ トンネル施工を行う場合、先ず、ケーソン工法により
所定深さまで立坑を施工し、次に、外側フレームを切り
離して推進工法により曲線状のトンネルを施工し、更
に、中間フレームを切り離してシールド工法により内側
フレームを掘進させて最終トンネルを施工する。

［実 施 例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図に示す如く、本発明の立坑掘削併用型シールド
掘進機は、立坑施工時のシールドフレームとなる筒状の
外側フレーム１と、最終トンネル施工時のシールドフレ
ームとなるリング状の内側フレーム３と、立坑と最終ト
ンネルとの間の曲線状のトンネル施工時のシールドフレ
ームとなるリング状の中間フレーム２とを、シール部材
４を介在させてそれぞれ軸心方向へ摺動自在に重合させ
た３重フレーム構造としてあり、且つ上記外側フレーム
１には中間フレーム２の後端面へ向けて張り出す荷重受
構造体５を設けて、該荷重受構造体５と中間フレーム２
の後端面とをボルト又はピンにより着脱可能に固定する
と共に、上記中間フレーム２には内側フレーム３の後端
面へ向けて張り出す荷重受構造体６を設けて、該荷重受
構造体６と内側フレーム３の後端面とをボルト又はピン
により着脱可能に固定し、内側フレーム３に作用する前
面側からのスラスト荷重を順次中間フレーム２、外側フ
レーム１へと伝えられるようにする。

上記外側フレーム１の内側には、曲線状のトンネル施
工時に用いる推進ジャッキ７と曲線状のトンネル施工部
のセグメント組立装置８を装備させ、又、上記内側フレ
ーム１には、該内側フレーム１の前面部に配したカッタ
ー９をカッター軸受10及びカッターシール11を介して回
転自在に支持させると共に、上記カッター９を駆動する
ためのカッター駆動用モータ12を設置する。上記カッタ
ー９は内側フレーム３と対応する外径を有し、且つジャ
ッキ等の伸縮装置23の操作により外側フレーム１の外径
と対応する位置まで外周部から放射状に張り出すことが
できるようにしたカッタースポーク13を有する構成とし
てある。更に上記内側フレーム３の後端面外周部には、
最終トンネル掘削時に分割状態で搬入して組み立てるシ
ールドジャッキ14を装備したガーダー部15とセグメント
組立部となるテール部16を取り付けられるようにする。

トンネル施工を行う場合、先ず、カッタースポーク13
をカッター９の外周より外側フレーム１の外径と対応す
る位置まで伸ばした状態にしておき、この状態で、第２
図に示す如く、掘進機を上記カッター９が下向きになる
ようにして配置し、カッター９の駆動により掘削を行い
ながらケーソン工法により所定深さ位置まで立坑17を施
工する。この際、推進力は立坑17の上部に設置した元押
し装置（図示せず）により外側フレーム１に与えられ
る。

次に、掘進機は縦から横へ方向転換するために曲線施
工に入るが、その前に、外側フレーム１の外径と対応す
る位置まで伸ばしておいたカッタースポーク13と、伸縮
装置23の作動により中間フレーム２の外径と対応する位
置まで収縮させる。又、この時点で、外側フレーム１の
荷重受構造体５と中間フレーム２との機械的結合を解除
し、外側フレーム１と中間フレーム２の縁を切る。この
状態において、推進工法により曲線状のトンネル18を施
工する。すなわち、外側フレーム１内にてセグメント組
立装置８により曲線施工用のテーパーセグメント20を組
み立てて中間フレーム２の後端面上にセットする。しか
る後、推進ジャッキ７により上記テーパーセグメント20
に押し力を与えながらカッター９で掘削を行う。この場
合、外側フレーム１と中間フレーム２とは、上述した如
く縁が切ってあるため、中間フレーム２はカッター９と
共に外側フレーム１から押し出される。テーパーセグメ
ント20の１リング分の長さが押し終わると、上記テーパ
ーセグメント20の後部に次のテーパーセグメント20を組
み立てて固定し、同様に中間フレーム２を推進させる。
かかる作業を所定回数繰り返すことにより、第３図に示
す如く曲線状のトンネル18が施工される。

方向変換が完了した時点で、内側フレーム３の後端面
外周部に、分割して搬入したガーダー部15とテール部16
を組み立てて取り付け、本来のシールド形態とする。こ
の際、カッタースポーク13は内側フレーム３の外径と対
応するように縮めた状態とし、更に中間フレーム２と内
側フレーム３の機械的結合を解除し、中間フレーム２と
内側フレーム３の縁を切る。かかる状態において、内側
フレーム３をシールド工法により推進させ、第４図に示
す如く、順次セグメント21を据え付けて行くことにより
トンネル19を施工する。この場合、第４図の二点鎖線で
示す如く、既に施工済みの曲線状のトンネル18内に、予
め推進反力受構造体22を架設し、該構造体22にシールド
ジャッキ14による反力を受けさせるようにして内側フレ
ーム３を掘進させながらセグメント21を順次据え付けて
行き、トンネル19の施工が完了した後、上記構造体22を
撤去する。

このように、外側フレーム１と中間フレーム２の工法
毎に切り離して行くことにより、１台の掘進機でトンネ
ルの施工を簡単に行うことができる。

なお、上記実施例においては排土方式について言及し
ていないが、排土方式としては流体輸送方式でもコンベ
ヤ排土方式でもよく、又、シールド機種としては泥水式
や土圧式等を採用することができ、更に各フレーム間の
結合及び切り離しには図示し説明した以外の方式を採用
してもよく、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明の立坑掘削併用型シールド掘
進機によれば、３重構造とした外側フレームと中間フレ
ームと内側フレームを掘進に伴い順次切り離すことがで
きるようにしてあるので、立坑施工から最終トンネル施
工に伴う掘削作業を一連の作業として行うことができ、
これにより、従来の如く立坑への掘進機の投入工事を不
要にでき、特に、大深度、大口径立坑の場合に工期の短
縮化及び経済的効果が向上し、又、立坑とトンネルの掘
削のために別々の機械を用意する必要がないことから、
機械全体の製作費を従来に比して削減することができ
る、という優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の立坑掘削併用型シールド掘進機の一実
施例の概要を示す切断側面図、第２図乃至第４図は本発
明のシールド掘進機によりトンネル施工を行っている状
態の作業要領を示す概略図、第５図は従来のトンネル施
工の作業要領を示す概略図である。 １……外側フレーム、２……中間フレーム、３……内側
フレーム、5,6……荷重受構造体、７……推進ジャッ
キ、８……セグメント組立装置、９……カッター、12…
…カッター駆動用モータ、13……カッタースポーク、23
……伸縮装置。

フロントページの続き (72)発明者 上原 俊明 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川 島播磨重工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 伊藤 広幸 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川 島播磨重工業株式会社名古屋工場内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外側フレームと中間フレームと内側フレー
   ムとを互に軸心方向へ摺動自在としてそれぞれ切り離し
   可能な３重構造として備え、且つ上記内側フレームに、
   径方向へ伸縮自在なカッタースポークを有するカッター
   を回転自在に支持させてなる構成を有することを特徴と
   する立坑掘削併用型シールド掘進機。