JP2725671B2 - シールド掘進機およびそれを用いるシールド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機お
よびそれを用いるシールド工法に関し、より詳しくは後
胴とその後胴に対してテレスコピック状に伸縮可能な中
胴とその中胴に対して屈曲可能な前胴とを有するシール
ド掘進機、もしくは後胴とその後胴に対して屈曲可能な
中胴とその中胴に対してテレスコピック状に伸縮可能な
前胴とを有するシールド掘進機、およびそれらシールド
掘進機を用いてトンネルを掘削するシールド工法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、曲線施工用の中折れ式シールド掘
進機として、掘進機本体を前シールド（前胴），中シー
ルド（中胴）および後シールド（後胴）に三分割すると
ともに、これら分割された各シールド間をアーティキュ
レートジャッキにより屈曲自在に連結してなる構造のシ
ールド掘進機が知られている。また、このようなシール
ド掘進機において、後シールドを前後にスライド可能な
構造にすることによって超急曲線施工を可能にしたもの
も提案されている（特開平４−１９８５８６号公報参
照）。

【０００３】一方、例えば特公平６−４３７９６号公報
に開示されているように、大径の親シールド機内に小径
の子シールド機を内蔵させて、一台の掘進機で大口径ト
ンネルに連続して小口径トンネルを掘削できるようにし
た所謂親子シールド掘進機も従来公知である。この公報
に開示されている親子シールド掘進機においては、子シ
ールド機をテール後端まで含めた正規の機長で親シール
ド機内に納めるようにし、この子シールド機の発進時等
における子シールド機用シールドジャッキの推力の反力
を親シールド機の一部から得るようにされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ようにシールド掘進機を中折れ式にすると、掘進機本体
が前シールド，中シールドおよび後シールドの三分割構
造となるために、全体的に機長がどうしても長くなって
しまう。このために、このシールド掘進機を発進させる
ための発進立坑もそれに応じて大きくする必要があり、
立坑用地費および建築費の高騰や立坑建設工期の長期化
といった問題点が発生する。なお、前述の特開平４−１
９８５８６号公報に開示されているように、後シールド
を前後にスライドできるようにすることによって機長を
ある程度短くすることは可能であるが、これによっても
機長を短くできる範囲には限界がある。

【０００５】一方、親子シールド掘進機において、前述
の特公平６−４３７９６号公報に開示されているよう
に、子シールド機をテール後端まで含めた正規の機長で
親シールド機内に納めておく構造では、親シールド機の
機長は子シールド機の機長に少なくとも親シールド機自
身のテール部の長さを加えた非常に長いものになってし
まい、前述と同様の発進立坑が大きくなるという問題点
のほか、曲進性能も悪くなるという問題点がある。ま
た、子シールド機を中折れ式にして複雑な線型の掘削も
しくは急曲線施工を行いたい場合においても、やはりそ
の子シールド機の機長を短くしたいという要求がある。

【０００６】本発明は、このような問題点を解消するこ
とを目的として、中折れ式の胴部を有するシールド掘進
機の発進前における機長を短縮化することのできるシー
ルド掘進機およびそれを用いるシールド工法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、第１発明によるシールド掘進機
は、後胴とその後胴に対して屈曲可能かつテレスコピッ
ク状に伸縮可能な前胴および中胴とを有するシールド掘
進機において、前記前胴と中胴との屈曲嵌合部を、それ
ら前胴および中胴を前記後胴に対して伸縮させる際の摺
動部より内側に設けることを特徴とするものである。

【０００８】この第１発明においては、当該シールド掘
進機の掘進前において後胴の内部空間に前胴後部の大部
分および中胴を格納しておくことができ、従来のシール
ド掘進機に比べて機長を格段に短くすることができる。
したがって、発進立坑が大きくなることがなく、この立
坑の建設費用を抑えることができ、建設工期の長期化を
回避することができる。しかも、このシールド掘進機に
よれば、機体の屈曲機能を有しているので、複雑な線型
の掘削もしくは急曲線施工に対応することができる。

【０００９】この第１発明において、外周面に段部を有
する中胴を、この段部前端面と前記前胴の後端面とが段
差なく密着されるように配置し、これら前胴と中胴との
間にアーティキュレートジャッキを配置するのが好まし
い。このような構成によれば、アーティキュレートジャ
ッキの伸縮作動により中胴に対して前胴を屈曲させるこ
とができるとともに、前胴および中胴が後胴に対して伸
長する際に摺動部のシール材等が引っ掛かることなくそ
の摺動動作をスムーズに行うことができる。この場合、
少なくとも前記前胴の屈曲嵌合部とその屈曲嵌合部に対
向する前記中胴の屈曲嵌合部との間にシール材を介挿す
るのが好ましい。こうすることで、前胴と中胴との間の
屈曲嵌合部における止水性を確保することができる。

【００１０】次に、第２発明によるシールド掘進機は、
前胴とその前胴に対して屈曲可能かつテレスコピック状
に伸縮可能な中胴および後胴とを有するシールド掘進機
において、前記中胴と後胴との屈曲嵌合部を、前記前胴
をそれら中胴および後胴に対して伸縮させる際の摺動部
より内側に設けることを特徴とするものである。

【００１１】この第２発明においては、当該シールド掘
進機の掘進前において前胴の内部空間に後胴前部の大部
分および中胴を格納しておくことができ、従来のシール
ド掘進機に比べて機長を格段に短くすることができる。
したがって、発進立坑が大きくなることがなく、この立
坑の建設費用を抑えることができ、建設工期の長期化を
回避することができる。しかも、このシールド掘進機に
よれば、機体の屈曲機能を有しているので、複雑な線型
の掘削もしくは急曲線施工に対応することができる。

【００１２】この第２発明において、外周面に段部を有
する前記後胴を、この段部前端面と前記中胴の後端面と
がほぼ密着されるように配置し、これら中胴と後胴との
間にアーティキュレートジャッキを配置するのが好まし
い。このような構成によれば、アーティキュレートジャ
ッキの伸縮作動により後胴に対して中胴を屈曲させるこ
とができるとともに、前胴が中胴および後胴に対して伸
長する際にその摺動動作をスムーズに行うことができ
る。この場合、少なくとも前記中胴の屈曲嵌合部とその
屈曲嵌合部に対向する前記後胴の屈曲嵌合部との間にシ
ール材を介挿するのが好ましい。こうすることで、中胴
と後胴との間の屈曲嵌合部における止水性を確保するこ
とができる。

【００１３】次に、第３発明によるシールド掘進機は、
大径の親シールド機と、後胴とその後胴に対して屈曲可
能かつテレスコピック状に伸縮可能な前胴および中胴と
を有する小径の子シールド機とを組み合わせてなるシー
ルド掘進機において、前記子シールド機における前胴と
中胴との屈曲嵌合部を、それら前胴および中胴を前記後
胴に対して伸縮させる際の摺動部より内側に設けること
を特徴とするものである。

【００１４】この第３発明においては、親子シールド掘
進機において、子シールド機の後胴まで含めて親シール
ド機内に納めてもその親シールド機の機長が長くなるの
を回避することができる。したがって、発進立坑が大き
くなることがなく、この立坑の建設費用を抑えることが
でき、建設工期の長期化を回避することができる。しか
も、このシールド掘進機によれば、子シールド機が機体
の屈曲機能を有しているので、この子シールド機の単独
掘進時に複雑な線型の掘削もしくは急曲線施工を容易に
行うことができる。

【００１５】この第３発明において、外周面に段部を有
する中胴を、この段部前端面と前記前胴の後端面とが段
差なく密着されるように配置し、これら前胴と中胴との
間にアーティキュレートジャッキを配置するのが好まし
い。このようにすれば、アーティキュレートジャッキの
伸縮作動により中胴に対して前胴を屈曲させることがで
きるとともに、前胴および中胴が後胴に対して伸長する
際に摺動部のシール材等が引っ掛かることなくその摺動
動作をスムーズに行うことができる。この場合、少なく
とも前記前胴の屈曲嵌合部とその屈曲嵌合部に対向する
前記中胴の屈曲嵌合部との間にシール材を介挿するのが
好ましい。こうすることで、前胴と中胴との間の屈曲嵌
合部における止水性を確保することができる。

【００１６】次に、第４発明によるシールド掘進機は、
大径の親シールド機と、前胴とその前胴に対して屈曲可
能かつテレスコピック状に伸縮可能な中胴および後胴と
を有する小径の子シールド機とを組み合わせてなるシー
ルド掘進機において、前記子シールド機における中胴と
後胴との屈曲嵌合部を、前記前胴をそれら中胴および後
胴に対して伸縮させる際の摺動部より内側に設けること
を特徴とするものである。

【００１７】この第４発明においても、前記第３発明と
同様、親子シールド掘進機において、子シールド機の後
胴まで含めて親シールド機内に納めてもその親シールド
機の機長が長くなるのを回避することができる。したが
って、発進立坑が大きくなることがなく、この立坑の建
設費用を抑えることができ、建設工期の長期化を回避す
ることができる。しかも、このシールド掘進機によれ
ば、子シールド機が機体の屈曲機能を有しているので、
この子シールド機の単独掘進時に複雑な線型の掘削もし
くは急曲線施工を容易に行うことができる。

【００１８】この第４発明においては、外周面に段部を
有する前記後胴を、この段部前端面と前記中胴の後端面
とがほぼ密着されるように配置し、これら中胴と後胴と
の間にアーティキュレートジャッキを配置するのが好ま
しい。このような構成によれば、アーティキュレートジ
ャッキの伸縮作動により後胴に対して中胴を屈曲させる
ことができるとともに、前胴が中胴および後胴に対して
伸長する際にその摺動動作をスムーズに行うことができ
る。この場合、少なくとも前記中胴の屈曲嵌合部とその
屈曲嵌合部に対向する前記後胴の屈曲嵌合部との間にシ
ール材を介挿するのが好ましい。こうすることで、中胴
と後胴との間の屈曲嵌合部における止水性を確保するこ
とができる。

【００１９】前記第３発明および第４発明においては、
更に前記子シールド機における前胴の外周面と前記親シ
ールド機の内周面との間にもシール材を介挿するのが好
ましい。このようなシール材を介挿することで、親子一
体掘進時における子シールド機の前胴および後胴の外周
面と親シールド機の内周面との摺動部における止水をも
確実に行うことができる。

【００２０】次に、第５発明によるシールド工法は、前
記第１発明のうち、請求項１〜３のうちのいずれかに記
載のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシール
ド工法であって、 （ａ）発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に
仮支保工を組み立てる第１工程、 （ｂ）セグメントを組み立て、前記シールドジャッキと
前記後胴とを連結するとともに、前記中胴と後胴との連
結状態を解除する第２工程および （ｃ）前記シールドジャッキを所定量伸長させた後、中
胴と後胴とを連結するとともに、前記シールドジャッキ
と後胴との連結状態を解除する第３工程を備えることを
特徴とするものである。

【００２１】この第５発明によるシールド工法において
は、シールド掘進機の発進に際して、まず第１工程にお
いて発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に仮
支保工が組み立てられる。次に、第２工程においてセグ
メントが組み立てられ、前記シールドジャッキと前記後
胴とが連結されるとともに、前記中胴と後胴との連結状
態が解除される。次に、第３工程において前記シールド
ジャッキが所定量伸長されることによって後胴に対して
前胴が伸長され、次いで中胴と後胴とが連結されるとと
もに、前記シールドジャッキと後胴との連結状態が解除
される。この後、セグメントに反力を取りながら通常の
掘進が行われる。

【００２２】この第５発明によるシールド工法によれ
ば、機体の屈曲機能を有するシールド掘進機における前
胴後部および中胴を掘進前に後胴の内部空間に格納して
おくことができるので、掘進前における機長の短縮化を
図ることができる。したがって、発進立坑が大きくなる
ことがなく、この立坑の建設費用を抑えることができ、
建設工期の長期化を回避することができる。

【００２３】次に、第６発明によるシールド工法は、前
記第２発明のうち、請求項４〜６のうちのいずれかに記
載のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシール
ド工法であって、 （ａ）発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に
仮支保工を組み立てる第１工程、 （ｂ）前記仮支保工と前記シールドジャッキとを連結
し、シールド掘進機を前進させるとともに、前記前胴と
中胴との連結状態を解除する第２工程および （ｃ）中胴と後胴に対して前胴を固定しておき中胴と後
胴とを一旦後退させた後、前胴と中胴とを連結するとと
もに、前記シールドジャッキと仮支保工との連結状態を
解除する第３工程を備えることを特徴とするものであ
る。

【００２４】この第６発明によるシールド工法において
は、シールド掘進機の発進に際して、まず第１工程にお
いて発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に仮
支保工が組み立てられる。次に、第２工程において仮支
保工と前記シールドジャッキとが連結され、シールド掘
進機を前進させるとともに、前記前胴と中胴との連結状
態が解除される。次に、第３工程において中胴と後胴に
対して前胴を固定しておき中胴と後胴とを一旦後退させ
た後、前胴と中胴とが連結されるとともに、シールドジ
ャッキと仮支保工との連結状態が解除される。この後、
セグメントに反力を取りながら通常の掘進が行われる。

【００２５】この第６発明によるシールド工法によれ
ば、機体の屈曲機能を有するシールド掘進機における後
胴前部および中胴を掘進前に前胴の内部空間に格納して
おくことができるので、掘進前における機長の短縮化を
図ることができる。したがって、発進立坑が大きくなる
ことがなく、この立坑の建設費用を抑えることができ、
建設工期の長期化を回避することができる。

【００２６】次に、第７発明によるシールド工法は、前
記第３発明のうち請求項７，８，９または１３に記載の
シールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシールド工
法であって、 （ａ）親シールド機による掘進完了後にその親シールド
機の後端部をその親シールド機用のセグメントに固定す
る第１工程、 （ｂ）子シールド機用のセグメントを組み立て、この子
シールド機のシールドジャッキとその子シールド機の後
胴とを連結するとともに、この子シールド機の中胴と後
胴との連結状態を解除する第２工程および （ｃ）子シールド機のシールドジャッキを所定量伸長さ
せた後、この子シールド機の中胴と後胴とを連結すると
ともに、この子シールド機のシールドジャッキとその子
シールド機の後胴との連結状態を解除する第３工程を備
えることを特徴とするものである。

【００２７】この第７発明によるシールド工法において
は、親子シールド掘進機における親シールド機の機内か
ら子シールド機を発進させるに際して、まず第１工程に
おいて親シールド機による掘進完了後にその親シールド
機の後端部がその親シールド機用のセグメントに固定さ
れる。次に、第２工程において子シールド機用のセグメ
ントが組み立てられ、この子シールド機のシールドジャ
ッキ先端とその子シールド機の後胴とが連結されるとと
もに、この子シールド機の中胴と後胴との連結状態が解
除される。次に、第３工程において子シールド機のシー
ルドジャッキが所定量伸長されることによって後胴に対
して前胴が伸長され、次いで中胴と後胴とが連結される
とともに、この子シールド機のシールドジャッキ先端と
その子シールド機の後胴との連結状態が解除される。こ
の後、セグメントに反力を取りながら通常の掘進が行わ
れる。

【００２８】この第７発明によるシールド工法によれ
ば、親子シールド掘進機において、機体の屈曲機能を有
する子シールド機の後胴まで含めて親シールド機内に納
めてもその親シールド機の機長が長くなるのを回避する
ことができるので、掘進前における機長の短縮化を図る
ことができる。したがって、発進立坑が大きくなること
がなく、この立坑の建設費用を抑えることができ、建設
工期の長期化を回避することができる。

【００２９】次に、第８発明によるシールド工法は、前
記第４発明のうち、請求項１０〜１３のうちのいずれか
に記載のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシ
ールド工法であって、 （ａ）親シールド機による掘進完了後にその親シールド
機の後端部をその親シールド機用のセグメントに固定す
る第１工程、 （ｂ）親シールド機と子シールド機のシールドジャッキ
とを連結し、子シールド機を前進させるとともに、この
子シールド機の前胴と中胴との連結状態を解除する第２
工程および （ｃ）子シールド機の中胴と後胴に対し前胴を固定して
おき中胴と後胴とを一旦後退させた後、前胴と中胴とを
連結するとともに、子シールド機のシールドジャッキと
親シールド機との連結状態を解除する第３工程を備える
ことを特徴とするものである。

【００３０】この第８発明によるシールド工法において
は、親子シールド掘進機における親シールド機の機内か
ら子シールド機を発進させるに際して、まず第１工程に
おいて親シールド機による掘進完了後にその親シールド
機の後端部がその親シールド機用のセグメントに固定さ
れる。次に、第２工程において親シールド機と子シール
ド機のシールドジャッキとが連結され、子シールド機を
前進させるとともに前胴と中胴との連結状態が解除され
る。次に、第３工程において中胴と後胴に対し前胴を固
定しておき中胴と後胴とを一旦後退させた後、前胴と中
胴とが連結されるとともに、この子シールド機のシール
ドジャッキと親シールド機との連結状態が解除される。
この後、セグメントに反力を取りながら通常の掘進が行
われる。

【００３１】この第８発明によるシールド工法によれ
ば、前記第７発明と同様、親子シールド掘進機におい
て、機体の屈曲機能を有する子シールド機の後胴まで含
めて親シールド機内に納めてもその親シールド機の機長
が長くなるのを回避することができるので、掘進前にお
ける機長の短縮化を図ることができる。したがって、発
進立坑が大きくなることがなく、この立坑の建設費用を
抑えることができ、建設工期の長期化を回避することが
できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるシールド掘進
機およびそれを用いるシールド工法の具体的な実施の形
態について、図面を参照しつつ説明する。

【００３３】（第１実施例）図１に本発明の第１実施例
に係るシールド掘進機の縦断面図が示され、図２に図１
の部分拡大断面図が示されている。

【００３４】本実施例は、円筒状の大径シールド本体
（親シールド機）１と、この親シールド機１に内蔵され
その親シールド機１に対して前方へ突出可能な円筒状の
小径シールド本体（子シールド機）２とよりなる所謂親
子シールド掘進機に適用したものである。前記親シール
ド機１の前部には円環状の第１カッタヘッド３が回転自
在に支承され、子シールド機２の前部には円形の第２カ
ッタヘッド４が回転自在に支承されている。

【００３５】前記第２カッタヘッド４はカッタヘッド用
モータ５の駆動により回転駆動される。また、前記第１
カッタヘッド３は第２カッタヘッド４に回転トルク伝達
ジャッキ６（図３参照）を介して連結されることにより
その第２カッタヘッド４と一体に回転駆動される。

【００３６】前記第２カッタヘッド４の後方には子シー
ルド機２の内側に設けられる隔壁８との間に土砂取込み
用のチャンバー９が画成され、このチャンバー９内に先
端部が開口するように排土用のスクリューコンベア１０
が配設されている。

【００３７】前記親シールド機１の胴部１１は直胴式で
あって、後端部にワイヤブラシからなるテールシール１
２が取り付けられてなるものである。この胴部１１の内
壁面にはリングガーダ１３が固定され、このリングガー
ダ１３の後方には、セグメント組立用のエレクタ１４お
よびセグメント組立のための作業台としての張出デッキ
１５がそれぞれ設けられている。さらに、前記リングガ
ーダ１３には複数本の親シールド機用のシールドジャッ
キ１６のフランジ部が装着され、これらシールドジャッ
キ１６の先端部には、セグメント１７の前端面に当接し
て推進反力を得るためのスプレッダ１８が球面継手を介
して装着されている。

【００３８】一方、前記子シールド機２の胴部は、前胴
（前シールド）１９と、この前胴１９の後方に連設され
る中胴（中シールド）２０と、これら前胴１９および中
胴２０に対してテレスコピック状に伸縮可能に設けられ
る後胴（後シールド）２１とに分割形成されている。図
２に拡大して示されているように、前記前胴１９は後端
部寄りの位置に段部１９ａを有し、この段部１９ａより
後方の小径部分の外周面（前胴１９の摺動部）１９ｂが
シール材２２，２３を介して後胴２１の内周面２１ａに
摺接されている。一方、この段部１９ａより前方の大径
部分の外周面１９ｃは後胴２１の外周面２１ｂと面一に
なるようにされるとともに、この前胴１９の外周面１９
ｃがシール材２４Ａを介して親シールド機１の内周面１
ａに摺接されるとともに、後胴２１の外周面２１ｂがシ
ール材２４Ｂを介して親シールド機１の内周面１ａに摺
接されている。また、前記前胴１９の後端面にはその後
端面に取り付けられるシール押さえ２５を介して外周面
が面一になるように、かつ両者間に隙間が形成されない
ようにして前記中胴２０の段部２０ａ前端面が密着され
ている。さらに、この中胴２０には、前記段部２０ａよ
り前方に突出する屈曲嵌合部２０ｂが設けられ、この屈
曲嵌合部２０ｂの外周面と前胴１９後部の内周面（前胴
１９の屈曲嵌合部）１９ｄとの間にはシール材２６が介
挿されている。そして、前胴１９と中胴２０との間には
複数本のアーティキュレートジャッキ（中折れジャッ
キ）２７の各端部が装着され、これらアーティキュレー
トジャッキ２７が作動されることにより、前胴１９が中
胴２０に対して屈曲される、言い換えれば子シールド機
２の胴部が中折れ状態にされるようになっている。

【００３９】また、前胴１９の後端側には複数本の子シ
ールド機用のシールドジャッキ２８のフランジ部が装着
され、これらシールドジャッキ２８の先端部はスペーサ
２９を介して親シールド機１の胴部１１の内面に固着さ
れる反力受け部材３０に固定されるようになっている。
親シールド機１と子シールド機２とを一体にして掘進す
る際には、子シールド機２の作用する推力・掘削トルク
はシールドジャッキ２８を介して反力受け部材３０で支
えられる。このとき、子シールド機２の後胴２１と中胴
２０とは連結ブラケット３１により接続されている。ま
た、前記子シールド機２の内側にはエレクタ３２固定用
の旋回リングが回動自在に支持されている。

【００４０】次に、前述のように構成されている親子シ
ールド掘進機による掘削作業の手順を、子シールド機２
の発進時の手順を中心にして図３乃至図８を参照しなが
ら説明する。

【００４１】親シールド機の掘進完了および機内整理
（図３） 大径のトンネルを掘削するために親シールド機１と子シ
ールド機２とを一体にして掘進する際には、子シールド
機２の前胴１９を後胴２１に対して縮めた状態（図１に
示される状態）にして掘進を行う。この場合には、子シ
ールド機２の後胴２１と中胴２０とは連結ブラケット３
１により接続されており、子シールド機２のシールドジ
ャッキ２８の先端部はスペーサ２９を介して反力受け部
材３０に固着されている。

【００４２】この後、親シールド機１の掘進が完了する
と、子シールド機２の発進準備作業を行うために、まず
親シールド機１の胴部１１を固定ブラケット３３によっ
てセグメント１７に固定し、次いで親シールド機１のエ
レクタ１４，張出デッキ１５および付帯設備等を撤去す
る。そして、親シールド機１のシールドジャッキ１６を
取り外して回収する。

【００４３】子シールド機仮掘進の準備（図４） 子シールド機２用のエレクタヘッド３４を搬入し、予め
子シールド機２の本体に取り付けておいた旋回リングに
取り付け、次いでリングガーダ１３における親シールド
機１のシールドジャッキ１６の取付孔およびそのリング
ガーダ１３と反力受け部材３０との間に止水プレート３
５を溶接により取り付ける。この後、回転トルク伝達ジ
ャッキ６を縮めて第２カッタヘッド４から第１カッタヘ
ッド３への動力伝達を断ち切る。

【００４４】子シールド機仮掘進（１），テールシー
ルリング接続（図５） 連結ブラケット３１により子シールド機２の中胴２０と
後胴２１とを接続したまま、シールドジャッキ２８を作
動させて子シールド機２を親シールド機１に対して約セ
グメント１リング分前進させ、子シールド機２の後方に
テールシールリング３６の取付スペースを確保するとと
もに、１リング分のセグメント組立スペースも確保す
る。次いで、子シールド機２のテールシールリング３６
を例えば４分割して搬入し、このテールシールリング３
６を子シールド機２の後胴２１の後端部に溶接により取
り付ける。なお、この溶接作業中においては、作業に干
渉しないシールドジャッキ２８で子シールド機２を支持
することによりバックリングを防止する。また、テール
シールリング３６の溶接に際しては、４分割されている
各部分を一旦仮着により取り付けた後最後に全周を溶接
するという手法をとるのが望ましい。

【００４５】セグメント組立，スプレッダ取付（図
６） １リング分のセグメント１７’（子シールド機用）を組
み立てる。この際、シールドジャッキ２８先端のスペー
サ２９を取り外し、このシールドジャッキ２８先端にス
プレッダ３７を取り付ける。そして、このスプレッダ３
７の先端にローリングストッパ３８（セグメント１７’
のリブ等に引っかけるストッパ）を取り付け、仮掘進中
の子シールド機２のローリングを防止する。次に、子シ
ールド機２のシールドジャッキ２８先端（もしくはセグ
メント１７’前端部）と後胴２１とを連結ブラケット３
９で仮接続し、後胴２１と中胴２０とを接続している連
結ブラケット３１を取り外す。

【００４６】子シールド機仮掘進（２），子シールド
機発進準備完了（図７） 連結ブラケット３９で子シールド機２のシールドジャッ
キ２８先端（もしくはセグメント１７’前端部）と後胴
２１とを接続したまま、シールドジャッキ２８を作動さ
せて子シールド機２の前胴１９および中胴２０を後胴２
１に対して所定量（前胴１９が伸びきるまで（約セグメ
ント１リング分に相当））前進させる。次いで、前胴１
９の伸長量が所定量になった時点でシールドジャッキ２
８の作動を停止し、子シールド機２の中胴２０と後胴２
１とを連結ブラケット４０で本付け接続し、更に中胴２
０と後胴２１とを全周にわたって止水溶接する。そし
て、前記連結ブラケット３９を取り外す。この後、ロー
リングストッパ３８を取り外し、２リング目のセグメン
ト１７’を組み立てる。

【００４７】子シールド機本掘進（図８） セグメント１７’の前端面に推進反力を取りながら子シ
ールド機２を掘進させる。そして、子シールド機２が親
シールド機１から完全に抜け出た後、子シールド機２の
セグメント１７’と親シールド機１との間にモルタル４
１等を注入する。なお、曲線施工時には、曲線の外側の
アーティキュレートジャッキ２７を伸長させて前胴１９
を中胴２０に対して屈曲させる。

【００４８】本実施例によれば、親シールド機１内への
子シールド機２の収納状態において、子シールド機２の
後胴２１の外周面がシール材２４を介して親シールド機
１の内周面に摺接される構造とされているので、子シー
ルド機２の発進時に前記シール材２４がその子シールド
機２の後胴２１の外周面に沿って摺動することとなり、
子シールド機２の発進時にシール材２４が突起物に引っ
掛かったりすることがなく、スムーズな発進を実現する
ことができる。

【００４９】また、前記前胴１９の小径部分の後端面と
中胴２０の段部２０ａ前端面とは外周面が面一になるよ
うに、かつ両者間に隙間が形成されないようにして密着
されているので、子シールド機２の発進に際して後胴２
１を前胴１９に対して伸長させるときに、シール材２
２，２３が前胴１９と中胴２０とにわたって引っ掛かる
ことなく摺動し、スムーズな伸長動作を実現することが
できる。また、これら前胴１９と中胴２０との間の止水
性も損なわれることがない。

【００５０】（第２実施例）図９には、本発明の第２実
施例に係るシールド掘進機の部分拡大断面図が示されて
いる。前記第１実施例では、後胴２１に対して前胴１９
および中胴２０がテレスコピック状に摺動され、かつ中
胴２０に対して前胴１９が屈曲される構造とされている
が、本第２実施例においては、後胴２１に対して中胴２
０が屈曲され、かつこれら後胴２１および中胴２０に対
して前胴１９がテレスコピック状に摺動される構造とさ
れている。なお、図９においては、第１実施例に対応す
る部分には図２に付されている符号と同一符号が付され
ている。

【００５１】本実施例においては、後胴２１の外周面の
前端部寄りの位置に段部２１ｃが形成され、この段部２
１ｃの前端面と中胴２０の後端面とがシール押さえ２５
を介して密着されるようにされ、中胴２０の外周面２０
ｃにシール材２２，２３を介してほぼ前胴１９の内周面
１９ｅが摺接されるようにされている。また、後胴２１
には、前記段部２１ｃより前方に突出する屈曲嵌合部２
１ｄが設けられ、この屈曲嵌合部２１ｄの外周面と中胴
２０後部の内周面（中胴２０の屈曲嵌合部）２０ｄとが
嵌合することにより、アーティキュレートジャッキ２７
の作動にて後胴２１に対して中胴２０が屈曲されるよう
になっている。

【００５２】本実施例において、子シールド機２の発進
は次のようにして行われる。なお、この作業手順につい
ては一部のみ図１０に示されているが、第１実施例の図
１，図３乃至図８と共通する部分については参照符号と
してそれら図１，図３乃至図８の符号が付されている。

【００５３】親シールド機の掘進完了および機内整理 大径のトンネルを掘削するために親シールド機１と子シ
ールド機２とを一体にして掘進する際には、子シールド
機２の前胴１９を後胴２１に対して縮めた状態にして掘
進を行う。この場合には、子シールド機２の前胴１９と
中胴２０とはボルト４２により連結されており、子シー
ルド機２のシールドジャッキ２８の先端部はスペーサ２
９を介して反力受け部材３０に固着されている。

【００５４】この後、親シールド機１の掘進が完了する
と、子シールド機２の発進準備作業を行うために、まず
親シールド機１の胴部１１を固定ブラケット３３によっ
てセグメント１７に固定し、次いで親シールド機１のエ
レクタ１４，張出デッキ１５および付帯設備等を撤去す
る。そして、親シールド機１のシールドジャッキ１６を
取り外して回収する。

【００５５】子シールド機仮掘進の準備 子シールド機２用のエレクタヘッド３４を搬入し、予め
子シールド機２の本体に取り付けておいた旋回リングに
取り付け、次いでリングガーダ１３における親シールド
機１のシールドジャッキ１６の取付孔およびそのリング
ガーダ１３と反力受け部材３０との間に止水プレート３
５を溶接により取り付ける。この後、回転トルク伝達ジ
ャッキ６を縮めて第２カッタヘッド４から第１カッタヘ
ッド３への動力伝達を断ち切る。

【００５６】子シールド機仮掘進（１） 親シールド機１と子シールド機２のシールドジャッキ２
８先端とをボルト等により連結し、ボルト４２により子
シールド機２の前胴１９と中胴２０とを連結したまま、
シールドジャッキ２８を作動させて子シールド機２を親
シールド機１に対して前進させる（図１０（ａ））。次
いで、シールドジャッキ２８の伸長量が所定量となった
時点でそのシールドジャッキ２８の作動を停止し、前胴
１９と中胴２０とを連結しているボルト４２を取り外
す。次に、固定材４４により中胴２０と後胴２１とに対
して前胴１９を固定しておき、シールドジャッキ２８の
収縮により中胴２０と後胴２１とを一旦後退させた後、
前胴１９と中胴２０とを全周にわたって止水溶接する
（図１０（ｂ））。この後、シールドジャッキ２８先端
と親シールド機１との連結を解除するとともに、前胴１
９を固定している固定材４４を取り外す。

【００５７】テールシールリング接続 シールドジャッキ２８を作動させて子シールド機２を親
シールド機１に対してセグメント約１リング分前進さ
せ、子シールド機２の後方にテールシールリング３６の
取付スペースを確保するとともに、１リング分のセグメ
ント組立スペースも確保する。次いで、子シールド機２
のテールシールリング３６を例えば４分割して搬入し、
このテールシールリング３６を子シールド機２の後胴２
１の後端部に溶接により取り付ける。なお、この溶接作
業中においては、作業に干渉しないシールドジャッキ２
８で子シールド機２を支持することによりバックリング
を防止する。また、テールシールリング３６の溶接に際
しては、４分割されている各部分を一旦仮着により取り
付けた後最後に全周を溶接するという手法をとるのが望
ましい。

【００５８】セグメント組立，スプレッダ取付 １リング分のセグメント１７’（子シールド機用）を組
み立てる。この際、シールドジャッキ２８先端のスペー
サ２９を取り外し、このシールドジャッキ２８先端にス
プレッダ３７を取り付ける。

【００５９】子シールド機本掘進 セグメント１７’の前端面に推進反力を取りながら子シ
ールド機２を掘進させる。そして、子シールド機２が親
シールド機１から完全に抜け出た後、子シールド機２の
セグメント１７’と親シールド機１との間にモルタル４
１等を注入する。なお、曲線施工時には、曲線の外側の
アーティキュレートジャッキ２７を伸長させて中胴２０
および前胴１９を後胴２１に対して屈曲させる。

【００６０】前記各実施例においては、親シールド機１
を直胴式のものとしたが、この親シールド機１を屈曲可
能な中折れ式のものとすることもできる。

【００６１】（第３実施例）本発明の第３実施例に係る
シールド掘進機の縦断面図（伸長状態）が図１１に示さ
れている。前記第１および第２実施例は、親子シールド
掘進機に適用したものを説明したが、この第３実施例は
単独で地山を掘進する通常のシールド掘進機に適用した
ものである。この第３実施例のシールド掘進機は、前記
第１および第２実施例における子シールド機２とほぼ同
様の構造を有するものであるので、この子シールド機２
と共通する部分に同一符号を付すに止めてその詳細構造
については説明を省略するものとする。

【００６２】次に、本実施例のシールド掘進機の立坑内
からの発進時の手順を図１２乃至図１５を参照しながら
説明する。

【００６３】仮支保工の組立（図１２） 発進立坑５０内で掘進機本体５１を組み立てた後、この
掘進機本体５１の後胴２１の内側に仮支保工５２を組み
立てる。

【００６４】掘進機仮掘進（１），テールシールリン
グ接続（図１３） 連結ブラケット３１により掘進機本体５１の中胴２０と
後胴２１とを接続したまま、仮支保工５２に反力を取り
つつシールドジャッキ２８を作動させて掘進機本体５１
を約セグメント１リング分前進させ、この掘進機本体５
１の後方にテールシールリング３６の取付スペースを確
保するとともに、１リング分のセグメント組立スペース
も確保する。次いで、テールシールリング３６を例えば
２分割して搬入し、このテールシールリング３６を後胴
２１の後端部に溶接により取り付ける。なお、この溶接
作業中においては、作業に支障のないシールドジャッキ
２８で掘進機本体５１を支持することによりバックリン
グを防止する。また、テールシールリング３６の溶接に
際しては、２分割されている各部分を一旦仮着により取
り付けた後最後に全周を溶接するという手法をとるのが
望ましい。

【００６５】セグメント組立，スプレッダ取付（図１
４） １リング分のセグメント１７’を組み立てる。そして、
スプレッダ３７の先端にローリングストッパ３８（セグ
メント１７’のリブ等に引っかけるストッパ）を取り付
け、仮掘進中の掘進機のローリングを防止する。次に、
シールドジャッキ２８先端（もしくはセグメント１７’
前端部）と後胴２１とを連結ブラケット３９で仮接続
し、後胴２１と中胴２０とを接続している連結ブラケッ
ト３１を取り外す。なお、ローリングストッパは前胴外
周部に設け、図示しない発進架台レール側面に反力をと
る従来の構造としても良い。

【００６６】掘進機仮掘進（２），掘進機発進準備完
了（図１５） 連結ブラケット３９でシールドジャッキ２８先端（もし
くはセグメント１７’前端部）と後胴２１とを接続した
まま、シールドジャッキ２８を作動させて前胴１９を後
胴２１に対して所定量（前胴１９が伸びきるまで（約セ
グメント１リング分に相当））前進させる。次いで、前
胴１９の伸長量が所定量になった時点でシールドジャッ
キ２８の作動を停止し、中胴２０と後胴２１とを連結ブ
ラケット４０で本付け接続し、更に中胴２０と後胴２１
とを全周にわたって止水溶接する。そして、前記連結ブ
ラケット３９を取り外す。この後、ローリングストッパ
３８を取り外し、２リング目のセグメント１７’を組み
立てる。

【００６７】掘進機本掘進（図示せず） セグメント１７’の前端面に推進反力を取りながら掘進
機を掘進させる。なお、曲線施工時には、曲線の外側の
アーティキュレートジャッキ２７を伸長させて前胴１９
を中胴２０に対して屈曲させる。

【００６８】（第４実施例）前記第３実施例において
は、前記第１実施例と同様、後胴２１に対して前胴１９
および中胴２０がテレスコピック状に摺動され、かつ中
胴２０に対して前胴１９が屈曲される構造とされている
が、本第４実施例においては、この第３実施例に示され
る通常のシールド掘進機において、前記第２実施例と同
様、後胴２１に対して中胴２０が屈曲され、かつこれら
後胴２１および中胴２０に対して前胴１９がテレスコピ
ック状に摺動される構造を採用したものである。この場
合、シールド掘進機の立坑内からの発進は、前記第２実
施例の子シールド機の発進とほぼ同様の手順にしたがっ
て行われる。よって、本実施例におけるシールド掘進機
の詳細構造およびそのシールド掘進機を用いる掘削作業
手順の詳細な説明については省略するものとする。

【００６９】前記各実施例においては、子シールド機２
もしくは掘進機本体５１を本発進に先立って仮発進させ
てテールシールリング３６を接続するものとしたが、こ
のテールシールリング３６は予め子シールド機２もしく
は掘進機本体５１の後端部に接続しておくようにする実
施例も可能である。このようにした場合には、第１実施
例の掘削作業手順のうちの工程，第２実施例の掘削作
業手順のうちの工程および第３実施例の掘削作業手順
のうちの工程は不要な工程となる。ただし、このよう
にテールシールリング３６を予め接続しておくと機長が
その分長くなるので、このテールシールリング３６は本
実施例のように子シールド機２の発進時に接続する方が
望ましい。

【００７０】前記各実施例においては、土圧式シールド
掘進機に適用したものについて説明したが、本発明は、
泥水式シールド掘進機に対しても適用できるのは言うま
でもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るシールド掘
進機の縦断面図である。

【図２】図２は、図１の部分拡大断面図である。

【図３】図３は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図４】図４は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図５】図５は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図６】図６は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図７】図７は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図８】図８は、第１実施例による掘削作業手順を示す
説明図である。

【図９】図９は、本発明の第２実施例に係るシールド掘
進機の部分拡大断面図である。

【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、第２実施例による掘
削作業手順の一部を示す説明図である。

【図１１】図１１は、本発明の第３実施例に係るシール
ド掘進機の縦断面図である。

【図１２】図１２は、第３実施例による掘削作業手順を
示す説明図である。

【図１３】図１３は、第３実施例による掘削作業手順を
示す説明図である。

【図１４】図１４は、第３実施例による掘削作業手順を
示す説明図である。

【図１５】図１５は、第３実施例による掘削作業手順を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ 親シールド機 ２ 子シールド機 １７ セグメント １７’ セグメント １９ 前胴 １９ａ 段部 １９ｂ 前胴の小径部分の外周面（前胴の摺動部） １９ｃ 前胴の大径部分の外周面 １９ｄ 前胴後部の内周面（前胴の屈曲嵌合部） １９ｅ 前胴の内周面 ２０ 中胴 ２０ａ 段部 ２０ｂ 中胴の屈曲嵌合部 ２０ｃ 中胴の外周面 ２０ｄ 中胴後部の内周面（中胴の屈曲嵌合部） ２１ 後胴 ２１ａ 後胴の内周面 ２１ｂ 後胴の外周面 ２１ｃ 段部 ２１ｄ 後胴の屈曲嵌合部 ２６ シール材 ２７ アーティキュレートジャッキ ２８ シールドジャッキ ３１ 連結ブラケット ３３ 固定ブラケット ３６ テールシールリング ３９ 連結ブラケット ４０ 連結ブラケット ５０ 発進立坑 ５１ 掘進機本体 ５２ 仮支保工

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (72)発明者 川合 一成 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社 小松製作所大阪工場内 (56)参考文献 特開 平２−161093（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−323082（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−8495（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−153192（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−83293（ＪＰ，Ｕ)

Claims (17)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後胴とその後胴に対して屈曲可能かつテ
   レスコピック状に伸縮可能な前胴および中胴とを有する
   シールド掘進機において、 前記前胴と中胴との屈曲嵌合部を、それら前胴および中
   胴を前記後胴に対して伸縮させる際の摺動部より内側に
   設けることを特徴とするシールド掘進機。
2. 【請求項２】 外周面に段部を有する前記中胴を、この
   段部前端面と前記前胴の後端面とが段差なく密着される
   ように配置し、これら前胴と中胴との間にアーティキュ
   レートジャッキを配置することを特徴とする請求項１に
   記載のシールド掘進機。
3. 【請求項３】 少なくとも前記前胴の屈曲嵌合部とその
   屈曲嵌合部に対向する前記中胴の屈曲嵌合部との間にシ
   ール材を介挿することを特徴とする請求項１または２に
   記載のシールド掘進機。
4. 【請求項４】 前胴とその前胴に対して屈曲可能かつテ
   レスコピック状に伸縮可能な中胴および後胴とを有する
   シールド掘進機において、 前記中胴と後胴との屈曲嵌合部を、前記前胴をそれら中
   胴および後胴に対して伸縮させる際の摺動部より内側に
   設けることを特徴とするシールド掘進機。
5. 【請求項５】 外周面に段部を有する前記後胴を、この
   段部前端面と前記中胴の後端面とがほぼ密着されるよう
   に配置し、これら中胴と後胴との間にアーティキュレー
   トジャッキを配置することを特徴とする請求項４に記載
   のシールド掘進機。
6. 【請求項６】 少なくとも前記中胴の屈曲嵌合部とその
   屈曲嵌合部に対向する前記後胴の屈曲嵌合部との間にシ
   ール材を介挿することを特徴とする請求項４または５に
   記載のシールド掘進機。
7. 【請求項７】 大径の親シールド機と、後胴とその後胴
   に対して屈曲可能かつテレスコピック状に伸縮可能な前
   胴および中胴とを有する小径の子シールド機とを組み合
   わせてなるシールド掘進機において、 前記子シールド機における前胴と中胴との屈曲嵌合部
   を、それら前胴および中胴を前記後胴に対して伸縮させ
   る際の摺動部より内側に設けることを特徴とするシール
   ド掘進機。
8. 【請求項８】 外周面に段部を有する前記中胴を、この
   段部前端面と前記前胴の後端面とが段差なく密着される
   ように配置し、これら前胴と中胴との間にアーティキュ
   レートジャッキを配置することを特徴とする請求項７に
   記載のシールド掘進機。
9. 【請求項９】 少なくとも前記前胴の屈曲嵌合部とその
   屈曲嵌合部に対向する前記中胴の屈曲嵌合部との間にシ
   ール材を介挿することを特徴とする請求項７または８に
   記載のシールド掘進機。
10. 【請求項１０】 大径の親シールド機と、前胴とその前
    胴に対して屈曲可能かつテレスコピック状に伸縮可能な
    中胴および後胴とを有する小径の子シールド機とを組み
    合わせてなるシールド掘進機において、 前記子シールド機における中胴と後胴との屈曲嵌合部
    を、前記前胴をそれら中胴および後胴に対して伸縮させ
    る際の摺動部より内側に設けることを特徴とするシール
    ド掘進機。
11. 【請求項１１】 外周面に段部を有する前記後胴を、こ
    の段部前端面と前記中胴の後端面とがほぼ密着されるよ
    うに配置し、これら中胴と後胴との間にアーティキュレ
    ートジャッキを配置することを特徴とする請求項１０に
    記載のシールド掘進機。
12. 【請求項１２】 少なくとも前記中胴の屈曲嵌合部とそ
    の屈曲嵌合部に対向する前記後胴の屈曲嵌合部との間に
    シール材を介挿することを特徴とする請求項１０または
    １１に記載のシールド掘進機。
13. 【請求項１３】 さらに、前記子シールド機における前
    胴の外周面と前記親シールド機の内周面との間にもシー
    ル材を介挿することを特徴とする請求項９または１２に
    記載のシールド掘進機。
14. 【請求項１４】 請求項１〜３のうちのいずれかに記載
    のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシールド
    工法であって、 （ａ）発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に
    仮支保工を組み立てる第１工程、 （ｂ）セグメントを組み立て、前記シールドジャッキと
    前記後胴とを連結するとともに、前記中胴と後胴との連
    結状態を解除する第２工程および （ｃ）前記シールドジャッキを所定量伸長させた後、中
    胴と後胴とを連結するとともに、前記シールドジャッキ
    と後胴との連結状態を解除する第３工程を備えることを
    特徴とするシールド工法。
15. 【請求項１５】 請求項４〜６のうちのいずれかに記載
    のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシールド
    工法であって、 （ａ）発進立坑内の当該シールド掘進機の後胴の内側に
    仮支保工を組み立てる第１工程、 （ｂ）前記仮支保工と前記シールドジャッキとを連結
    し、シールド掘進機を前進させるとともに、前記前胴と
    中胴との連結状態を解除する第２工程および （ｃ）中胴と後胴に対して前胴を固定しておき中胴と後
    胴とを一旦後退させた後、前胴と中胴とを連結するとと
    もに、前記シールドジャッキと仮支保工との連結状態を
    解除する第３工程を備えることを特徴とするシールド工
    法。
16. 【請求項１６】 請求項７，８，９または１３に記載の
    シールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシールド工
    法であって、 （ａ）親シールド機による掘進完了後にその親シールド
    機の後端部をその親シールド機用のセグメントに固定す
    る第１工程、 （ｂ）子シールド機用のセグメントを組み立て、この子
    シールド機のシールドジャッキとその子シールド機の後
    胴とを連結するとともに、この子シールド機の中胴と後
    胴との連結状態を解除する第２工程および （ｃ）子シールド機のシールドジャッキを所定量伸長さ
    せた後、この子シールド機の中胴と後胴とを連結すると
    ともに、この子シールド機のシールドジャッキとその子
    シールド機の後胴との連結状態を解除する第３工程を備
    えることを特徴とするシールド工法。
17. 【請求項１７】 請求項１０〜１３のうちのいずれかに
    記載のシールド掘進機を用いてトンネルを掘削するシー
    ルド工法であって、 （ａ）親シールド機による掘進完了後にその親シールド
    機の後端部をその親シールド機用のセグメントに固定す
    る第１工程、 （ｂ）親シールド機と子シールド機のシールドジャッキ
    とを連結し、子シールド機を前進させるとともに、この
    子シールド機の前胴と中胴との連結状態を解除する第２
    工程および （ｃ）子シールド機の中胴と後胴に対し前胴を固定して
    おき中胴と後胴とを一旦後退させた後、前胴と中胴とを
    連結するとともに、子シールド機のシールドジャッキと
    親シールド機との連結状態を解除する第３工程を備える
    ことを特徴とするシールド工法。