JP2815421B2 - スライド式シールド掘進機 - 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シールド
フレーム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、地中内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８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、掘進移
動が停止され、地山ｆを残存したままカッタ面板ｇが取
り外され、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、地中ドッキングシールド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挟まれる地山を手
作業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の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、筒体状のシールドフレーム内に軸方向にス
ライド自在に設けられたカッタ室壁と、上記シールドフ
レーム内に支持され既設セグメントに反力をとって当該
シールドフレームを前進させるシールドジャッキと、上
記シールドフレームとカッタ室壁とを係脱するブラケッ
トと、上記カッタ室壁と既設セグメントとの間に着脱自
在に設けられた連結棒とを備えたことを特徴とするもの
である。

［作用］ 通常時には、シールドフレームとカッタ室壁とをブラ
ケットで係合固定し、その状態でシールドジャッキを伸
長させて既設セグメントに反力をとってシールドフレー
ムとカッタ室壁とを一体的に前進させて掘進する。

既存のトンネルとのドッキング時には、上記ブラケッ
トを取り外してシールドフレームとカッタ室壁とを相互
に移動自在とし、カッタ室壁と既設セグメントとの間に
連結棒を取り付けてそれらの間隔を保持し、その状態で
シールドジャッキを伸長させて既設セグメントに反力を
とってシールドフレームのみを前進させてカッタ室壁を
置き去りとし、シールドフレームの先端を既存のトンネ
ルに当接させるようにする。

［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を形成すべく地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には掘進方向前部にカッタ面板４が
設けられると共にそのカッタ面板４の後方にはカッタ室
５が形成されている。このカッタ室はカッタ面板に臨ん
で断面コ字状に開放されたカッタ室壁６により区画形成
されている。

また、カッタ室５の外周部には筒体状のシールドフレ
ーム７の一端が係脱自在に覆うように嵌合され、このシ
ールドフレーム７の他端は後方に配設されるセグメント
Ｓに亘って覆うように所定の長さに延出されるようにな
っている。シールドフレーム７の後端7aにはセグメント
Ｓとの間隙をシールするためのテールシール８が取り付
けられている。

また、シールドフレーム７の内壁にはカッタ面板４を
含むシールドフレーム７を一体的に推進方向に推進させ
るたとえばテレスコ型のシールドジャッキ９が設けられ
ている。

このシールドジャッキ９はその一端がシールドフレー
ム７の内壁に支持され他端がセグメントＳに係合される
ようになっている。具体的にはシールドジャッキ９はシ
リンダ10とロド11とからなり、そのシリンダ10は固定部
材12に保持されてシールドフレーム７の内壁に固定され
るようになっている。シリンダ10の後端部には固定部材
12の推進方向背面部に係止されるフランジ部10aが形成
されている。

また、シールドフレーム７は手段21によりカッタ室５
の前方に推進移動されるようになっている。

この手段21はシールドフレーム７を推進させるとき
に、カッタ室５とシールドフレーム７との係合を解除す
るブラケット22と、カッタ室５を区画するカッタ室壁６
とセグメントＳとを係合させる連結棒23とから構成され
ている。

ブラケット22は通常の掘進時において一辺部がカッタ
室壁６の背面部から後方に延出されてフランジ状に折り
返されるリング状のガーダ部24にボトルなどにより接合
されると共に、他辺部がシールドフレーム７の内壁に溶
接接合されている。更にシールドフレーム７の推進時に
はブラケット22の他端部がシールドフレーム７の内壁か
ら離脱されてシールドフレーム７の固定を解除するよう
になっている。たとえば、、ブラケット22は溶断されて
シールドフレーム７の内壁から切り離されることにな
る。したがって、ブラケット22がシールドフレーム７の
内壁から溶断されたときには、シールドフレーム７がカ
ッタ面板４を含むカッタ室壁６からスライド自在に切り
離されることになる。

また、連結棒23はシールドフレーム７が推進移動する
ときにカッタ室５の推進方向の移動を阻止すると共に切
羽圧力に対抗してカッタ面板４を含むカッタ室５を定位
置に保持するようになっている。すなわち、連結棒23は
カッタ室壁６に一端部が連結固定され、他端部が推進方
向後方に延出されてセグメントＳの内周面に連結される
ようになっている。

したがって、セグメントＳに係合したシールドジャッ
キ９が伸長移動することにより、固定部材12を介してシ
ールドフレーム７に推進力が伝達され、シールドフレー
ム７は推進方向に単独で推進移動することになる。

つぎに上記実施例の作用について説明する。

第１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ブラケット
22がガーダ部24とシールドフレーム７との双方に固定さ
れ、カッタ室壁６にシールドフレーム７が一体的に固定
されることになる。

掘進機３が掘進移動して既設トンネル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を除去するに際し第３図から第７
図までに示すように、シールドフレーム７を推進移動す
ることになる。

すなわち第３図に示すように、シールドジャッキ９が
短縮状態で掘進機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24との間隔を連結棒23を介して
保持する。したがって、カット面板４に加わる切羽圧力
はカッタ室壁６から連結棒23に伝達され、その連結棒23
に係合するセグメントＳで受け止められることになる。
すなわち、切羽圧力に対抗する反力が形成され、カッタ
面板４を含むカッタ室５が停止位置に保持されることに
なる。

次いで、ブラケット22をシールドフレーム７の内壁か
ら溶断等により切り離すことになる。そのため、シール
ドフレーム７が固定状態から解除され、シールドフレー
ム７はカッタ室５から推進方向前方に移動可能に嵌合さ
れることになる。

この状態で第４図に示すように、ロッド11の先端部を
セグメントＳに係合させてシールドジャッキ９を伸長移
動させる。シールドジャッキ９の伸長移動により、その
移動力が固定部材12を介してシールドフレーム７に推進
力として伝達され、シールドフレーム７はカッタ室壁６
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
ことなる。

この押出し量Ｌはシールドフレーム７の後端部7a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
径に応じてシールドフレーム７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の場合にはシール
ドフレーム７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５
図，第６図および第７図に示すように、既設のセグメン
トＳにセグメントS1を継ぎ足して更にシールドフレーム
７を押し出すことになる。

すなわち、第５図に示すように、カッタ面板４を含む
カッタ室５を停止位置に保持しつつロッド11を引き込ん
でシールドジャッキ９を短縮移動し、第６図に示すよう
に新たにセグメントS₁を配設する。このセグメントS₁が
１リング分配設されると、その後にはセグメントS₁にロ
ッド11の先端部を係合させてシールドジャッキ９を伸長
移動させることになる。シールドジャッキ９の伸長移動
により、第７図に示す如くその移動量分（図中ｌ）だけ
さらにシールドフレーム７が推進方向に移動されること
になる。

このようにシールドフレーム７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４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31が掘進移動して双方のトンネル2,
32が同軸上で接続される。

そこで、この場合にも上記実施例と同様に、一方の掘
進機３においてブラケット22をシールドフレーム７の内
壁から切り離し、シールドジャッキ９の推進力を利用し
てシールドフレーム７がドッキング側に押し出されるこ
とになる。したがって、シールドフレーム７の先端部は
他方の掘進機31のカッタ面板33を含むシールドフレーム
34の前部を覆うように押し出されて、一方側のカッタ室
壁６と他方側のシールドフレーム34とに重ね合わされて
これらを掛け渡して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９の推進力を利
用してシールドフレーム７をカッタ室５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９の推進力を利用するため、シールドフ
レーム７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。

また、シールドジャッキ９の推進力を利用するため、
大きな推進力を得ることができ、シールドフレーム７を
容易に推進移動させることができる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、シールドジャッキに通
常時の推進機能とドッキング時のシールドフレーム押出
機能とを兼用させるようにしたので、ドッキング作業が
容易となるのみならず、低コスト化および工期短縮化を
推進できる。

【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図から第７図までは外筒
の押出し順序を示す断面図、第８図は従来例を示す断面
図である。 図中、６はカッタ室壁、７はシールドフレーム、９はシ
ールドジャッキ、22はブラケット、23は連結棒、Ｓは既
設セグメントである。

───────────────────────────────────────────────────── 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名古屋工場内 (72)発明者 藤井 茂男 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名古屋工場内 (56)参考文献 特開 昭63−255497（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−40390（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒体状のシールドフレーム内に軸方向にス
   ライド自在に設けられたカッタ室壁と、上記シールドフ
   レーム内に支持され既設セグメントに反力をとって当該
   シールドフレームを前進させるシールドジャッキと、上
   記シールドフレームとカッタ室壁とを係脱するブラケッ
   トと、上記カッタ室壁と既設セグメントとの間に着脱自
   在に設けられた連結棒とを備えたことを特徴とするスラ
   イド式シールド掘進機。