JP2686487B2 - シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明はシールド掘削機に係わり、特に、セグメン
トの組立と掘進とを並行して行えるようにしたシールド
掘削機に関するものである。

「従来の技術」 近年、都市部の地盤等に鉄道用トンネルなどの各種ト
ンネル構造物を築造する目的で、シールド工法が適用さ
れている。このシールド工法とは、一般に、円筒状に形
成されたシールド掘削機の外殻たるスキンプレートで地
山の崩壊を防ぎつつ、シールド掘削機の前部に設けられ
たカッタ装置で地山を掘削してトンネルを形成し、さら
に、このシールド掘削機内で、セグメントをリング状に
組み立てることでトンネルの一次覆工を行いつつ、組み
立てられたセグメントの先端に反力を取ってシールド掘
削機を前方に推進し、これを繰り返して地山内にトンネ
ルを築造するような工法である。

従来、このようなシールド工法に使用されるシールド
掘削機は、外殻を形成する筒状のスキンプレートの前部
にカッタ装置を設けるとともに、スキンプレートの後部
にエレクタ装置を配置し、さらに、スキンプレート内部
にエレクタ装置により組み立てられたセグメントに反力
を取ってシールド掘削機を推進させるシールド推進ジャ
ッキを取り付けてなる基本構成とされており、シールド
掘削機を推進させながらカッタ装置により地山を一定量
掘削した後、シールド掘削機の後部でエレクタ装置によ
りセグメントを組み立てて覆工を行うような構成となっ
ている。

「発明が解決しようとする課題」 しかしながら、前記従来のシールド掘削機では、シー
ルド推進ジャッキによる掘削機の推進作業と、エレメン
トによるセグメントの組立作業とを交互に繰り返して作
業を進めなければならないため、その作業性が悪く、工
期短縮を図るのが難しいといった問題点があった。

この発明は前記の事情に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、シールド掘削機の推進と、セグメ
ントの組立とを並行に実施し得て、その作業性を向上さ
せ、工期短縮を図ることのできるシールド掘削機を提供
することにある。

「課題を解決するための手段」 かかる目的を達成するためこの発明は、外殻を形成す
る筒状のスキンプレートの前部に設けられたカッター装
置により地山を掘削しつつ内部に備えられたエレクタ装
置により一次覆工用のセグメントを組み立てながら地中
に推進するシールド掘削機において、前記スキンプレー
トの内部に前記エレクタ装置を支持する環状の支持枠体
をスキンプレートの軸線方向に沿って移動自在に設ける
とともに、当該支持枠体にはセグメントに反力を取って
支持枠体を前方に移動させるための押出ジャッキを支持
枠体の周方向に沿って複数配設し、さらに、前記スキン
プレート内部の支持枠体前面側には、前記押出ジャッキ
をそれぞれ臨む位置に支持枠体に反力を取ってシールド
掘削機を推進させるシールド推進ジャッキをスキンプレ
ートの周方向に沿って複数設け、しかも、前記支持枠体
の外周面を凸曲面に形成して、当該外周面を、前記スキ
ンプレートの内周面に対して前後方向に摺動可能な状態
で、かつシールド掘削機を斜行させるに際してはスキン
プレートと支持枠体のそれぞれの軸線が互いに傾斜する
ようにそれらスキンプレートと支持枠体との相対回転を
許容する状態で摺接せしめたことを特徴とするものであ
る。

「作用」 この発明にかかるシールド掘削機は、押出ジャッキを
伸ばし、シールド推進ジャッキを縮めて、支持枠体をス
キンプレート内の前方位置にセットし、カッタ装置を駆
動させることによって地山を掘削する一方、支持枠体に
反力を取ってシールド推進ジャッキを伸ばし掘進する。
そしてその際に、セグメントを組み立てる部分の押出ジ
ャッキだけを縮めて、エレメント装置によりセグメント
をひとつづつ組み立てて行き、このような一連の作業を
繰り返すことによってセグメントの組立と掘削機の掘進
とを並行して実施するものである。

また、支持枠体の外周面は凸曲面とされてスキンプレ
ートに対して前後方向に摺動可能のみならず相対回転可
能な状態で摺接しているので、シールド掘削機を斜行さ
せる際にはスキンプレートの軸線と支持枠体との軸線が
互いに傾斜するようにそれらの相対回転が許容され、し
たがって、シールド掘削機の進路変更に支障を来すこと
がないことはもとより、曲線部の掘進をスムーズに行う
ことが可能であり、急曲線部の施工さえも可能となる。
さらに、支持枠体から反力を取るシールド推進ジャッキ
を、セグメントから反力を取る押出ジャッキを臨む位置
に設けたことにより、それら双方のジャッキ間において
反力が直接的にかつ確実に伝達される。

「実施例」 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもの
で、これらの図において全体として符号１で示すものが
この実施例にかかるシールド掘削機である。このシール
ド掘削機１も、基本的には従来の掘削機と同様、外殻を
形成する筒状のスキンプレート２の前部に設けられたカ
ッタ装置３により地山を掘削しつつ、内部でエレクタ装
置４により一次覆工用のセグメント（コンクリートセグ
メント等）Ｓを組み立てながら地中を推進する構成とな
っている。

しかし、このシールド掘削機では、前記スキンプレー
ト２の内部に、前記エレクタ装置４を支持する支持枠体
５をスキンプレート２の軸線方向に沿って移動自在に設
け、この支持枠体５にセグメントＳに反力を取って支持
枠体５を前方に移動させるための押出ジャッキ６を支持
枠体５の周方向に沿って複数配設し、さらに、前記スキ
ンプレート内部の支持枠体５の前面側には、前記押出ジ
ャッキ６をそれぞれ臨む位置に、支持枠体５に反力を取
ってシールド掘削機１を推進させるシールド推進ジャッ
キ７をスキンプレート２の周方向に沿って複数設けたこ
とを最大の特徴とするものである。

前記スキンプレート２は全体がほぼ円筒状に形成され
ており、またその前面には隔壁10が設けられ、かつ、こ
の隔壁10の前面に泥水が圧送される円形の泥水室11が設
けられている。そして、この泥水室11の上部には送水管
12の端部が接続されるとともに、泥水室11の下部には排
泥管13の端部が接続されている。

前記スキンプレート２の前面に設けられたカッタ装置
３は、切羽に対面する円形状の面板プレート3aと、この
面板プレート3aの裏面に突設された支持枠3bと、この支
持枠3bを支持しかつスキンプレート２の隔壁10に軸支さ
れたカッター回転軸3cと、この回転軸3cを回転させる駆
動モータ3dとを主体として構成されている。

そして、前記面板プレート3aには、土砂を取り込むス
リットが面板プレート3aの半径方向に沿う形態で面板プ
レート3aの四方に延在しており、また、このスリットの
内側にカッタービット3eが設けられている。なお、カッ
ター回転軸3cは、スキンプレート２の隔壁10の位置に設
けられた２種類の軸受（スラスト軸受およびラジアル軸
受）により軸支されるとともに、その後端外周に設けら
れた歯車3fに駆動モータ3dの駆動歯車3gを噛合させるこ
とにより周方向に回転するような構成となっている。

前記エレクタ装置４は、支持枠体５の内面に突設され
たガイドレール5aに保持されることで、この支持枠体５
の周方向に回動自在に支持された環状のエレクタリング
4aと、このエレクタリング4aの内周面に係合してその回
動を成す駆動機構（図示せず）と、エレクタリング4aの
背面からシールド掘削機後方に向って延出されたアーム
部4bと、このアーム部4bの先端に設けられたエレクタジ
ャッキ4cと、このエレクタジャッキ4cの先端に設けられ
かつセグメントＳを把持する把持部4dとを主体として構
成されている。

前記支持枠体５は全体としてほぼ円環状に形成されて
おり、またその外周面5bは凸曲面に形成されていて、そ
の外周面5bはスキンプレート２の内周面に対して前後方
向に摺動可能に、かつ、スキンプレート２を斜行させた
際にはスキンプレート２に対する支持枠体５の相対回転
が許容される状態で摺接しており、それによって斜行の
障害とならないように配慮されている。なお、前記スキ
ンプレート２の支持枠体５の摺動部分には当て板16が貼
られ、この当て板16上を支持枠体５が前後方向に摺動可
能かつ上記のように相対回転可能に摺接するような構成
となっており、また、この当て板16と支持枠体５との間
にはセグメントＳを組み立てる際の反力を取るために支
持枠体５の周方向の回転を阻止する回転防止機構が設け
られる。

なお、本実施例におけるスキンプレート２には支持枠
体５の外周面5bが摺接する部分に当て板16を設けたが、
その当て板16を省略し、支持枠体５の外周面5bをスキン
プレート２の内周面に対して直接的に摺動可能かつ相対
回転可能に摺接させることも当然に可能である。

また、この支持枠体５に設けられた押出ジャッキ６は
支持枠体５の周方向に沿って配置されるとともに、シー
ルド推進ジャッキ７はこの押出ジャッキ６を臨む前面に
配置されていて、シールド掘削機を直進させる際には押
出ジャッキ６とシールド推進ジャッキ７の軸線は合致し
て相互に反力を直接的にかつ確実に伝達し得るものとな
っている。

なお、図中符号20は、シールド掘削機１のスキンプレ
ート２の後端部分面に設けられ、スキンプレート２の内
面で組み立てられたセグメントＳとスキンプレート２と
の間の間隙を閉塞するテールパッキンである。

次に、このような構成のシールド掘削機１を用いて実
際に地盤を掘削する場合の方法について工程順に説明す
る。

（ｉ）掘進及びセグメントの組立工程 第１図に示すように、支持枠体５の押出ジャッキ６を
伸ばし、シールド推進ジャッキ７を縮めて、支持枠体５
をスキンプレート２内の前方位置にセットするととも
に、送水管８を介して泥水室11内を泥水加圧し、カッタ
装置３により掘削される切羽を安定させる。

次いで、カッタ装置３を駆動させることによって地山
を掘削する一方、支持枠体５に反力を取ってシールド推
進ジャッキ７を伸ばし掘進する。

そしてその際に、第２図に示すように、セグメントＳ
を組み立てる部分の押出ジャッキ６だけを縮めて、エレ
メント装置４によりセグメントＳを組み立てて行く。な
お、この時、セグメントＳを組み立てたならば、組み立
てたセグメントＳに押出ジャッキ６のロッドを押し当て
てセグメントＳに反力を取れるようにし、支持枠体５の
位置を一定に保持できるようにする。

前記手順により、第２図に示すように、セグメントＳ
を周方向に全周組み付けると、シールド推進ジャッキ７
の伸びによって、シールド掘削機１はセグメントＳの１
リング分前進し、支持枠体５はスキンプレート２の後方
に位置することになる。

（ii）支持枠体の移動工程 前記（ｉ）の工程により、セグメントＳの組立が完了
したならば、第３図に示すように、押出ジャッキ６を伸
ばす一方、押出ジャッキ６の伸張に同調させてシールド
推進ジャッキ７を縮め、支持枠体５をスキンプレート２
内の前方位置にセットする。

そして、第４図に示すように、前記（ｉ）、（ii）の
一連の作業工程を順次繰り返し実施することにより、ト
ンネル構造物を築造していくものである。

このように、この実施例のシールド掘削機１によれ
ば、押出ジャッキ６を介して支持枠体５を一定位置に保
持し、この支持枠体５に反力を取って、シールド推進ジ
ャッキ７により、シールド掘削機１を掘進しながら、押
出ジャッキ６を一つづつ短縮させることで、セグメント
Ｓを一つづつ組み立てていくことができるので、シール
ド掘削機１の掘進作業とセグメントの組立作業とを並行
して実施することが可能になり、その作業性を向上し得
て、工期短縮を図ることができる。

また、支持枠体５の外周面5bを凸曲面としてスキンプ
レート２に対する相対回転を可能としているので、斜行
の障害とならないことは言うに及ばず、曲線部の屈伸を
スムーズに行うことが可能であり、急曲線部の施工さえ
も可能となる。また、シールド推進ジャッキ７を押出ジ
ャッキ６に臨ませて設けているので、それらジャッキ6,
7の間において反力が直接的にかつ確実に伝達され、し
たがって支持枠体５には大きな反力がかかることがな
い。

なお、前記実施例では、カッタ装置３として面板タイ
プのものを例にとって説明したが、この発明は、図示例
に限定されるものではなく、スポークタイプのカッタ装
置によって地山を掘削することも可能である。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明は、外殻を形成する筒状
のスキンプレートの前部に設けられたカッター装置によ
り地山を掘削しつつ内部に備えられたエレクタ装置によ
り一次覆工用のセグメントを組み立てながら地中に推進
するシールド掘削機において、前記スキンプレートの内
部に前記エレクタ装置を支持する環状の支持枠体をスキ
ンプレートの軸線方向に沿って移動自在に設けるととも
に、当該支持枠体にはセグメントに反力を取って支持枠
体を前方に移動させるための押出ジャッキを支持枠体の
周方向に沿って複数配設し、さらに、前記スキンプレー
ト内部の支持枠体前面側には、前記押出ジャッキをそれ
ぞれ臨む位置に支持枠体に反力を取ってシールド掘削機
を推進させるシールド推進ジャッキをスキンプレートの
周方向に沿って複数設け、しかも、前記支持枠体の外周
面を凸曲面に形成して、当該外周面を、前記スキンプレ
ートの内周面に対して前後方向に摺動可能な状態で、か
つシールド掘削機を斜行させるに際してはスキンプレー
トと支持枠体のそれぞれの軸線が互いに傾斜するように
それらスキンプレートと支持枠体との相対回転が許容さ
れる状態で摺接せしめたことを特徴とするものであるか
ら、シールド推進ジャッキによるシールド掘削機の掘進
作業中、押出ジャッキを一つづつ縮めてエレクタ装置に
よりセグメントを一つづつ組み立てていく作業を実施す
ることができ、したがって、シールド掘削機の掘進作業
とセグメントの組立作業とを並行して実施することが可
能になる。また、支持枠体をスキンプレートに対して相
対回転可能としたことからシールド掘削機の斜行の障害
にならないことは言うに及ばず、曲線部の施工をスムー
ズに行うことが可能であり、急曲線部の施工さえも可能
となる。また、押出ジャッキを臨む位置にシールド推進
ジャッキを設けたことから、双方のジャッキの間で反力
を直接的にかつ確実に伝達させ得る。また、掘進方向を
制御する場合にもシールド推進ジャッキが支持枠体に反
力をとるのでセグメントの組立作業と関係なく行うこと
ができ、その作業性を向上し得て、工期短縮を図ること
ができるといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例を示すもの
で、第１図は支持枠体を前方位置にセットした状態を示
すシールド掘削機の断面図、第２図はシールド推進ジャ
ッキを伸張させている状態を示すシールド掘削機の断面
図、第３図は支持枠体を移動させている状態を示すシー
ルド掘削機の断面図、第４図は掘進作業とセグメントの
組立作業を開始した状態を示すシールド掘削機の断面図
である。 １……シールド掘削機、２……スキンプレート、３……
カッタ装置、４……エレクタ装置、５……支持枠体、６
……押出ジャッキ、７……シールド推進ジャッキ、10…
…隔壁、11……泥水室、12……送水管、13……排泥管、
16……当て板。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外殻を形成する筒状のスキンプレートの前
   部に設けられたカッター装置により地山を掘削しつつ内
   部に備えられたエレクタ装置により一次覆工用のセグメ
   ントを組み立てながら地中に推進するシールド掘削機に
   おいて、 前記スキンプレートの内部には前記エレクタ装置を支持
   する環状の支持枠体がスキンプレートの軸線方向に沿っ
   て移動自在に設けられるとともに、 当該支持枠体にはセグメントに反力を取って支持枠体を
   前方に移動させるための押出ジャッキが支持枠体の周方
   向に沿って複数配設され、 さらに、前記スキンプレート内部の支持枠体前面側に
   は、前記押出ジャッキをそれぞれ臨む位置に支持枠体に
   反力を取ってシールド掘削機を推進させるシールド推進
   ジャッキがスキンプレートの周方向に沿って複数設けら
   れ、 前記支持枠体の外周面は凸曲面に形成され、当該外周面
   を、前記スキンプレートの内周面に対して前後方向に摺
   動可能な状態で、かつシールド掘削機を斜行させるに際
   してはスキンプレートと支持枠体のそれぞれの軸線が互
   いに傾斜し得るようにそれらスキンプレートと支持枠体
   との相対回転を許容する状態で摺接せしめてなることを
   特徴とするシールド掘削機。