JP2716545B2 - スライド式地中ドッキングシールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は地中ドッキングするためのシールド掘進機に
係り、特にシールドジャッキの移動を利用して外筒をカ
ッタ面板の前方のドッキング側に前進移動させることの
できるスライド式地中ドッキングシールド掘進機に関す
るものである。

［従来の技術］ 一般に、地中でトンネル壁を互いに接続する地中ドッ
キングシールドにおいては第10図に示す如き構成が採用
されている。図示例は車両用あるいは鉄道用の既設トン
ネルａに、地下ケーブルなどを敷設するためにサイドト
ンネルｂを接続するようにしたものである。そこで、セ
グメントｃを配設しつつサイドトンネルｂを形成すべく
既設トンネルａに向かってシールド掘進機ｄが掘進移動
することになる。

掘進機ｄが既設トンネルａに近接移動すると、地山ｆ
を残存したまま掘進移動が停止され、カッタ面板ｇが取
り外すと共に、掘進機前方の地山ｆを手作業で掻き出す
ことにより、サイドトンネルｂが既設トンネルａに接続
されている。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、サイドトンネルｂを接続すべく掘進方向前
方の地山ｆを掻き出す際には既設トンネルａとカッタ面
板ｇとの間の上方から地山が崩れ落ちることが懸念され
る。そのため、従来は既設トンネルａとカッタ面板ｇと
の間の上方の地盤ｈを凍結して硬化させていた。すなわ
ち、地盤ｈ内に多数本の冷却パイプを周方向に挿入し、
その冷却パイプ内に冷媒を供給することにより、地盤ｈ
を十分に硬化させた後、カッタ面板前方の地山ｆが除去
されていた。特に、鉛直方向から加わる土圧が大きいた
め、その土圧に対抗するためには大きな凍結地盤を形成
することになる。

そのため、従来はドッキング作業が繁雑化すると共
に、凍結地盤を形成する間作業を停止するため工期が長
くなる問題があった。

なお、地中ドッキングにおいては掘進移動する一方の
掘進機の掘進方向前方から反対方向に他方の掘進機が掘
進移動して互いにカッタ面板を向い合わせて掘進移動し
て双方のトンネルを同軸上に接続するシールドが知られ
ており、この場合にもカッタ面板が互いに近接移動した
際に、これらカッタ面板間に挾まれる地山を手動で除去
するに先立って地盤を凍結しており、作業の繁雑化およ
び工期が長期間に亘っていた。

本発明は上記問題点を有効に解決すべく創案されたも
のである。

本発明は既設トンネル等にドッキング側に近接移動し
た際のドッキング作業を容易になし得ると共に工期を短
縮できるスライド式地中ドッキングシールド掘進機を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は掘進方向前方にカッタ面板を有すると共にそ
の後方部に形成されるセグメントに係合して推進力を与
えるシールドジャッキを有するシールドフレームと、そ
のシールドフレームの外周部に所定の長さを有して掘進
方向前方に移動自在に嵌合された外筒と、その外筒を上
記シールドフレームから前進させるときに、上記セグメ
ントとシールドフレームとを係合させて上記シールドジ
ャッキとセグメントとの係合を解除すると共に、上記シ
ールドフレームと外筒との係合を解除してシールドジャ
ッキと上記外筒とを係合させて外筒に推進力を伝達する
手段とから構成したものである。

［作用］ 通常の掘進時においてはシールドフレームに外筒が一
体的に固定係合されて掘進移動することになる。

一方、既設トンネル等のドッキング側に掘進機が近接
移動すると、掘進機を停止し、外筒とシールドフレーム
との係合を解除し、外筒をシールドフレームから切り離
して単独で前方に移動させることになる。

そこで、外筒を前進移動するには先ず、シールドジャ
ッキを伸長状態に保持して固定する。この状態で、セグ
メントからこれより前方に大きな間隔を隔ててシールド
フレームを保持することにより、シールドジャッキとセ
グメントとの係合を解除することが可能になる。

この状態で外筒からこれに係合するシールドフレーム
を切り離すと共にシールドジャッキと外筒とを係合して
固定する。これにより、カッタ面板を含むシールドフレ
ームが停止位置に保持された状態でシールドジャッキが
後退移動することにより、外筒が前方に移動可能とな
る。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を添付図面に従って詳述す
る。

第１図および第２図は既設トンネル１にサイドトンネ
ル２を接続する地中ドッキングシールドを示すものであ
る。図示する如く、既設トンネル１の側方にサイドトン
ネル２を形成すべく土中をシールド掘進機３が掘進移動
することになる。

シールド掘進機３には円筒状に開放されたシールドフ
レーム４が設けられ、このシールドフレーム４にはその
掘進方前方に地山Ａを掘削するカッタ面板５が設けられ
ると共に、そのカッタ面板５の後方に位置されてシール
ドジャッキ６が設けられている。このシールドジャッキ
６はその後方のセグメントＳに係合して伸長移動してシ
ールドフレーム４およびカッタ面板５に推進力を伝達す
るようになっている。

シールドジャッキ６はシリンダ７とセグメントＳに係
脱するロッド８とから構成されており、そのシリンダ７
は環状のガーダ部９に保持されている。このガータ部９
はシールドフレーム４の内壁に周方向に一体的に形成さ
れている。ロッド８の先端部にはセグメントＳに係合す
るシュー8aが設けられている。

特に、シールドフレーム４の外周部には円筒状の外筒
11が掘進方向に前方に移動自在に嵌合される。この外筒
11はカッタ面板５の後部からセグメントＳに亘って被覆
するように所定の長さに延出され、その延出端部11aに
はセグメントＳとの間をシールするためのテールシール
12が取り付けられている。

また、この外筒11は手段13によりシールドフレーム４
から前進移動されるようになっている。

この手段13は第２図に示すように、外筒11を前進させ
るときにセグメントＳとシールドフレーム４とを固定係
合させてシールドジャッキ４とセグメントＳとの係合を
解除するスペーサ14と、シールドフレーム４と外筒11と
の係合を解除する第１固定部材15と、シールドジャッキ
６と外筒11とを係合させる第２固定部材16とから主に構
成される。

具体的には第３図に示すように、スペーサ14はシール
ドジャッキ６が伸長移動したときに、互いに大きく離間
されるセグメントＳとガーダ部９との間に挿入されてカ
ッタ面板５の後退移動を阻止するようになっている。す
なわち、カッタ面板５に加わる土圧の反力をスペーサ14
を介してセグメントＳで受け止めることになる。

また、第１固定部材15は第１図に示すように、通常の
掘進時においてはガーダ部９と外筒11の内壁との双方に
接合されてこれらガーダ部９と外筒11とを一体的に固定
し、外筒11を前進させるときには外筒11から離脱されて
外筒11の固定を解除するようになっている。たとえば、
第１固定部材15は溶断されて外筒11の内壁から切り離さ
れるようになっている。したがって、第１固定部材15が
外筒11から溶断されたときには外筒11がシールドフレー
ム４からスライド自在に切り離されることになる。

また、第２固定部材16は伸長したシールドジャッキ６
のロッド先端部と外筒11の内壁とを一体的に固定する。
第４図に示すように、第２固定部材16はロッド８の先端
部を把持してこれを外筒11の内壁に固定するようになっ
ている。図示例においてはロット８の先端部には偏心部
8bが形成され、この偏心部8bは第２固定部材16の後方に
位置してこれに係止されるようになっている。したがっ
て、ロッド８の先端部が引き込まれて後退移動すると、
その引込み力が第２固定部材16を介して外筒11に推進力
として伝達されることになる。

なお、シールドフレーム４と外筒11との間には外筒11
の前進移動を容易にするためのグリスが供給されるよう
になっている。

つぎに上記実施例の作用について説明する。

第５図から第９図までは外筒11をシールドフレーム４
から切り離してドッキング側に押し出す順序を示すもの
である。

第５図に示すように、サイドトンネル２を形成すべく
掘進機３が通常の掘進移動をするに際しては第１固定部
材15が、シールドフレーム４と外筒11の内壁との双方に
接合され、シールドフレーム４に外筒11が一体的に固定
されることになる。

この掘進機３が掘進移動し、第６図に示すように、既
設トンネル１に近接移動すると、掘進機３を停止し、そ
の前方の地山Ａは手作業で除去されることになる。

そこで、この地山Ａを除去するに際しシールドジャッ
キ６を伸長状態で掘進機３を停止し、互いに大きく離間
されたセグメントＳとガーダ部９との間にスペーサ14を
挿入保持する。したがって、カッタ面板５の反力はシー
ルドフレーム４からスペーサ14に伝達されそのスペーサ
14に係合するセグメントＳで受け止められることにな
る。このため、シールドジャッキ６とセグメントＳとの
係合が解除され、シールドフレーム４はセグメントＳか
らその前方に大きく離間されて保持されることになる。

このようにシールドジャッキ６とセグメントＳとの係
合が解除された後は第１固定部材15を外筒11の内壁から
溶断等により切り離すことになる。固定状態から解除さ
れた外筒11はシールドフレーム４から掘進方向前方に移
動可能に嵌合されることになる。

次いで、伸長状態のシールドジャッキ６においてその
ロッド８の先端部と外筒11の内壁とを第２固定部材で一
体的に固定することになる。この状態で第４図および第
７図に示すように、ロッド８をドッキング側に後退移動
すなわち引き込むことにより、その移動力が第２固定部
材16を介して外筒11に推進力として伝達され、外筒11は
シールドフレーム４をスライド移動してカッタ面板５の
前方に押し出されることになる。

この押出し量Ｌは外筒11の後端部11aからセグメント
Ｓの前面部までの距離となる。

一般に、第１図に示すようにトンネル径の異なる大小
様々な既設トンネル１が形成されるため、そのトンネル
径に応じて外筒11の押出し量も異なる。すなわち、比較
的小径の既設トンネル１の場合には外筒11の押出し量を
増大する必要がある。

そこで、上記押出し量Ｌでも不足するときには第７図
および第８図に示すように、既設のセグメントＳに半分
のセグメント幅の半セグメントS₁を継ぎ足して更に外筒
11を押し出すことになる。

先ず、第７図に示すようにシールドジャッキ６がその
ロッド８を引き込んで短縮した状態で上記スペーサ14,1
4間にセグメントS₁を新たに既設のセグメントＳに配設
する。次いで、短尺のスペーサ14aをセグメントS₁とガ
ータ部９との間に挿入保持し、上記長尺スペーサ14を除
去しつつ半セグメントS₁を周方向にリング分配設する。
したがって、カッタ面板５の反力が短尺のスペーサ14a
を介して半セグメントS₁で受け止められることになる。
この状態で第２固定部材16を外筒11から切り離すことに
より、シールドジャッキ６の伸長移動が可能になる。

次いで、第８図に示すようにロッド６の先端部を半セ
グメントS₁まで伸ばして再びロッド８の先端部と外筒11
の内壁とを第２固定部材16aで固定する。そこで、第９
図に示すように、ロッド８をドッキング側に引込み移動
することにより、外筒11はシールドジャッキ６の引込み
力で半セグメントS₁の厚さ分ｌだけさらに押し出される
ことになる。

このように外筒11が十分に押し出されて既設トンネル
１に接続された後、カッタ面板５などの内部機器を除去
すると共にその前方の地山Ａを掻き出すことにより、既
設トンネル１にサイドトンネル２が接続されることにな
る。

なお、地中ドッキングの他の実施例として第１図に示
すように、掘進移動する掘進機３の掘進方向前方に反対
方向から他の掘進機21が掘進移動して双方のトンネル2,
22が同軸上で接続されるものである。

そこで、この場合にも上記実施例と同様にスペーサ14
を介して第１固定部材15と第２固定部材16とにより、シ
ールドジャッキ６の引込み力を利用して外筒11がドッキ
ング側に押出されることになる。したがって、外筒11の
先端部は他方の掘進機21のカッタ面板23を含むシールド
フレーム24の前部を覆うように押出されて、外筒11は双
方のシールドフレーム4,24間に重ね合わせて掛け渡して
双方のトンネル2,22を連結することになる。

このように本発明はシールドジャッキ６の引込み力を
利用して外筒11をシールドフレーム４の前方のドッキン
グ側に押し出すものであり、従来のように地盤を凍結す
ることを要しないため、トンネルのドッキング作業が容
易であり、しかも工期を短縮できる。また、既存のシー
ルドジャッキ６の引込み力を利用するため、外筒11を押
出すための別個押出し手段を要しない。したがって、装
置を簡素化できると共に低コスト化を達成できる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、シールドジャッキの引
込み力を利用して外筒をシールドフレームの前方のドッ
キング側に押し出すため、ドッキング作業が容易であ
り、工期を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の掘進状態を示す断面図、第２図は外筒の
押出し状態を示す断面図、第３図はおよび第４図は第２
図の要部を示す断面図、第５図から第９図は外筒の押出
し順序を示す断面図、第10図は従来例を示す断面図であ
る。 図中、４はシールドフレーム、５はカッタ面板、６はシ
ールドジャッキ、11は外筒、13は手段、Ｓはセグメント
である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浦 雅明 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 門田 克美 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 (56)参考文献 特開 昭63−255497（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−20794（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−40390（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘進方向前方にカッタ面板を有すると共に
   その後方部に形成されるセグメントに係合して推進力を
   与えるシールドジャッキを有するシールドフレームと、
   該シールドフレームの外周部に所定の長さを有して掘進
   方向前方に移動自在に嵌合された外筒と、該外筒を上記
   シールドフレームから前進させるときに、上記セグメン
   トとシールドフレームとを係合させて上記シールドジャ
   ッキとセグメントとの係合を解除すると共に、上記シー
   ルドフレームと外筒との係合を解除してシールドジャッ
   キと上記外筒とを係合させて外筒に推進力を与える手段
   とを備えたスライド式地中ドッキングシールド掘進機。