JP2766352B2 - シールド掘進機 - Google Patents

シールド掘進機

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JP2766352B2 JP30420589A JP30420589A JP2766352B2 JP 2766352 B2 JP2766352 B2 JP 2766352B2 JP 30420589 A JP30420589 A JP 30420589A JP 30420589 A JP30420589 A JP 30420589A JP 2766352 B2 JP2766352 B2 JP 2766352B2
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【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はシールドトンネルの地中接合を行うシールド
掘進機に関するものである。
[従来の技術] 近年、シールド工事において、海底下の長距離トンネ
ルや市街地を通過する都市トンネル等では、シールド掘
進機などの搬入、搬出に必要な立坑の用地確保の困難
さ、コストダウンの必要性等からシールドトンネルの地
中接合が望まれている。
上記地中接合は、2台のシールド掘進機を用いて地中
を両側から掘進し、両シールド掘進機が向かい合い且つ
接近した時点で、両シールド掘進機間の土砂崩壊や高圧
地下水の噴出を防ぎ得るよう切羽周辺地盤を薬液注入や
凍結により固化せしめた後、前記両シールド掘進機を解
体、撤去してコンクリートで二次覆工を行い、両側から
のシールドトンネルを地中にて接合するものである。
ところが、上記従来の地中接合では、切羽周辺地盤を
広範囲にわたって固化しなければならないので、その準
備から固化完了までに多大な工期を要すると共に、肌落
ちと呼ばれる部分的な脱落現象により高圧地下水の噴出
の危険性を生じる問題があった。
そこで、最近になって、地中接合を行うシールド掘進
機に機械的な接合機構を設けることによって、地中を両
側から掘進してきた2台のシールド掘進機が機械的に直
接接合するようにした地中接合工法が開発された。
第5図〜第7図は上記の機械的な地中接合工法の一例
を示すもので、地中接合を行わしめる2台のシールド掘
進機1a,1bは、各々のカッタヘッド2外周部を半径方向
に伸縮可能なオーバーカッタ3で構成すると共に、一方
のシールド掘進機1aの前端外周部に軸方向に進退動可能
な円筒状の可動フード4を設け、且つ他方のシールド掘
進機1bの前端外周部には前記可動フード4を嵌合し得る
貫入室5を設け、該貫入室5前面には受圧ゴムリング6
を軸方向に摺動可能に嵌合してある。
尚、図中7はスキンプレート、8はコンクリート、9
はセグメント、10はシールドジャッキ、11はカッタ駆動
用モータ、12はカッタスライドジャッキを示す。
而して、地中接合を行うべく地中を両側から掘進して
きた2台のシールド掘進機1a,1bを、カッタヘッド2が
接触する寸前で掘進を停止し、第5図に示す如く両シー
ルド掘進機1a,1b内から切羽側に向け泥土圧又は泥水圧
を作用させながら、カッタヘッド2のオーバーカッタ3
を収縮させてカッタヘッド2径を縮小した後、両シール
ド掘進機1a,1bをシールドジャッキ10により推進させな
がらカッタヘッド2をカッタスライドジャッキ12により
夫々後方に引き込んで、両シールド掘進機1a,1bを接近
させ、第6図に示す如く一方のシールド掘進機1aの可動
フード4を他方のシールド掘進機1bの貫入室5に挿入し
て機械的に接合する。然る後、第7図に示す如く接合部
分A及びスキンプレート7を残して両シールド掘進機1
a,1bを解体、撤去してコンクリート8で二次覆工を行え
ば、シールドトンネルの地中接合を、前述した種々の問
題を生じることなく安全に行うことが可能となる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の第5図〜第7図に示した地中接
合工法においては、両シールド掘進機1a,1bの機械的に
接合の際に、可動フード4がオーバーカッタ3に当接し
ないよう該オーバーカッタ3を収縮しなければならない
が、このオーバーカッタ3はトンネル掘削作業の完了時
に初めて収縮作動されることになる為、確実に作動する
かどうか作動信頼性に問題があった。
即ち、上述した地中接合では伸縮可能なオーバーカッ
タ3を突出せしめた状態で長距離の掘削を行わせること
になる為、構造上オーバーカッタ3の耐久性に問題があ
り、オーバーカッタ3の収縮作動が不可能となるような
故障発生の可能性が高く、万一1箇所でも収縮しないオ
ーバーカッタ3があれば可動フード4を突出させること
ができなくなる恐れがあった。
本発明は上述の実情に鑑みて成したもので、可動フー
ドを確実に突出させて両シールド掘進機間を可動フード
により機械的に閉塞し得る作動信頼性の高いシールド掘
進機を提供することを目的としている。
[課題を解決するための手段] 本発明は地中を対向接近するよう掘進して地中接合を
行う2台のシールド掘進機において、該両シールド掘進
機のカッタヘッド外周部に各々周方向所定間隔で外周ビ
ットを突設すると共に、一方のシールド掘進機の前端外
周部に、前記外周ビットを収容し得る切欠き部を櫛歯状
に形成した円筒状の可動フードを軸方向に摺動可能に外
嵌し、他方のシールド掘進機の前端周縁部には前記可動
フードと当接可能な環状の固定フードを設けたことを特
徴とするものである。
[作用] 従って本発明では、地中を接近するように掘進してき
た両シールド掘進機を、カッタヘッドが接触する寸前で
停止させ、両カッタヘッドの各外周ビットを可動フード
の切欠き部形成位置に対応させるべく前記両カッタヘッ
ドの回転角度を各々調整し、然る後、一方のシールド掘
進機に備えた可動フードを他方のシールド掘進機に向け
突出させると、前記可動フードは各切欠き部に両カッタ
ヘッドの外周ビットを収容しつつ突出して、固定フード
に到達し、両シールド掘進機間の空間を機械的に閉塞す
る。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。
第1図〜第4図は本発明の一実施例であり、シールド
トンネルの地中接合を行わせるようにした2台のシール
ド掘進機13a,13bにおいて、該両シールド掘進機13a,13b
のカッタヘッド14を、夫々第2図に示すように外周部に
オーバーカッタ(第5図参照)を備えない一体構造物と
して設け、その外周部にはカッタヘッド14に一体に固着
された複数の外周ビット15を周方向所定間隔で突設す
る。
更に第1図に示すように、一方のシールド掘進機13a
の前端外周面に、円筒状の可動フード16を軸方向に摺動
自在に外嵌し、該可動フード16内周面の所要位置には、
前記シールド掘進機13aの前端外周部を構成するスキン
プレート17に形成した長孔18を通して前記シールド掘進
機13a内部に突出されたブラケット19を固着し、該ブラ
ケット19をシールド掘進機13a内周部の所要位置に配設
された軸方向に伸縮可能なフードジャッキ20にピン21を
介して連結し、前記可動フード16をフードジャッキ20の
伸縮作動により軸方向に進退動し得るよう構成する。
ここで、上記可動フード16前端部には、第3図に示す
ように地中接合を行う際に対峙する両シールド掘進機13
a,13bのカッタヘッド14の外周ビット15を避けて可動フ
ード16を突出させる為に、前記外周ビット15を収容し得
る切欠き部22を前記各外周ビット15の突出位置に対応さ
せて櫛歯状に形成しておく。
又、他方のシールド掘進機13bの前端周縁部を構成す
るスキンプレート17前端には、前記可動フード16前端と
当接可能な環状の固定フード23を設ける。
更に、前記両シールド掘進機13a,13bの各々の前端内
周部に、周知構造の複数本の放射凍結管24を、シールド
掘進機13a又は13b内部から各々のカッタヘッド14外周囲
の地盤に向け突出し得るよう周方向所要間隔で配設し、
上記放射凍結管24をカッタヘッド14外周囲の地盤中に突
出せしめ且つ放射凍結管24内に冷却媒体を循環させて放
射凍結管24自身を冷却することにより、前記カッタヘッ
ド14外周囲の地盤を凍結し得るようにする。
尚、図中25は送泥管を示す。
以下、作動を説明する。
地中接合を行うべく地中を両側から掘進してきた両シ
ールド掘進機13a,13bを、カッタヘッド14が接触する寸
前で掘進を停止させ、前記両シールド掘進機13a,13bの
両カッタヘッド14の回転角度を夫々調整し、各々の外周
ビット15同志を位置合わせして、該各外周ビット15を一
方のシールド掘進機13aの可動フード16の切欠き部22形
成位置に対応させる。
然る後、第4図に示すようにフードジャッキ20を伸長
して可動フード16を他方のシールド掘進機13bに向け突
出させると、上記可動フード16は、各切欠き部22に両カ
ッタヘッド14の各外周ビット15を収容しつつ突出して各
外周ビット15に突出を妨げられることなく他方のシール
ド掘進機13bの固定フード23に到達し、両シールド掘進
機13a,13b間の空間を機械的に閉塞する。
上記の如く可動フード16が固定フード23に到達した
ら、第4図中二点鎖線で示すように、両シールド掘進機
13a,13bに備えられた放射凍結管24を突出してカッタヘ
ッド14外周囲の地盤に貫入、該地盤の凍結を行い、凍土
Xを形成する。
ここで上記凍結は、可動フード16に切欠き部22を形成
したことにより生じる外周ビット15周囲の僅かな隙間
と、前記可動フード16及び固定フード23の当接部に生じ
る僅かな隙間とを凍結により止水させ得る程度で良い。
上記凍結により前記隙間の止水を完了したら、両シー
ルド掘進機13a,13bを解体、撤去し、コンクリートで二
次覆工を行ってシールドトンネルの地中接合を完了す
る。
従って、上記によれば、前述した第5図〜第7図の地
中接合工法に用いるシールド掘進機1a,1bの如く、カッ
タヘッド外周部に備えたオーバーカッタを半径方向に収
縮することによりカッタヘッド径を縮小するという作動
信頼性の低い手段を用いることなく、可動フード16の突
出を防げる外周ビット15を切欠き部22に収容することに
よって、極めて容易且つ確実に可動フード16を突出させ
て固定フード23に到達させることができるので、可動フ
ード16の作動信頼性を大幅に向上することができ、両シ
ールド掘進機13a,13b間の空間を前記可動フード16によ
り確実に閉塞することができる。
更に、放射凍結管24による凍結は外周ビット15周囲
と、可動フード16及び固定フード23の当接部とに生じる
僅かな隙間を止水できれば良いので、従来の凍結工法と
比べ凍結範囲を著しく縮小化することができ、工期の大
幅な短縮を図ることができる。
又、両シールド掘進機13a,13b間の土砂崩壊や高圧地
下水の噴出を確実に防止することができるので、前記両
シールド掘進機13a,13bの解体、撤去の作業の安全性を
著しく向上することができる。
尚、上記実施例においては、止水手段として放射凍結
管24による凍結方式を採用しているが、斯かる止水手段
は薬液注入方式等を採用しても良いことは勿論である。
尚、本発明のシールド掘進機は、上述の実施例にのみ
限定されるものではなく、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] 以上説明したように、本発明のシールド掘進機によれ
ば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
(I) 従来の如くカッタヘッド外周部に備えたオーバ
ーカッタを半径方向に収縮することによりカッタヘッド
径を縮小するという作動信頼性の低い手段を用いること
なく、可動フードの突出を防げる外周ビットを切欠き部
に収容することによって可動フードの作動信頼性を大幅
に向上することができ、両シールド掘進機間の空間を前
記可動フードにより確実に閉塞することができる。
(II) 上記(I)により、外周ビット周囲と、可動フ
ード及び固定フードの当接部とに生じる僅かな隙間以外
は、可動フードにより確実に閉塞することができるの
で、薬液注入や凍結等の止水手段を施工する場合、その
施工範囲を著しく縮小化することができ、工期の大幅な
短縮を図ることができる。
(III) 両シールド掘進機間の土砂崩壊等を確実に防
止することができるので、両シールド掘進機の解体、撤
去の作業の安全性を著しく向上することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の断面図、第2図は第1図の
カッタヘッドの正面図、第3図は第1図の可動フードの
展開図、第4図は第1図の作動説明図、第5図、第6
図、第7図は従来の機械的な地中接合工法の一例を示す
断面図である。 図中、13a,13bはシールド掘進機、14はカッタヘッド、1
5は外周ビット、16は可動フード、20はフードジャッ
キ、22は切欠き部、23は固定フードを示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 鈴木 俊夫 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 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 E21D 9/06 302

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地中を対向接近するよう掘進して地中接合
    を行う2台のシールド掘進機において、該両シールド掘
    進機のカッタヘッド外周部に各々周方向所定間隔で外周
    ビットを突設すると共に、一方のシールド掘進機の前端
    外周部に、前記外周ビットを収容し得る切欠き部を櫛歯
    状に形成した円筒状の可動フードを軸方向に摺動可能に
    外嵌し、他方のシールド掘進機の前端周縁部には前記可
    動フードと当接可能な環状の固定フードを設けたことを
    特徴とするシールド掘進機。
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CN111852487A (zh) * 2020-06-09 2020-10-30 中铁工程装备集团有限公司 一种防地层失稳式掘进装置及其施工方法

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