JP2857861B2 - 分岐用シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、主(本)トンネル
からほぼ直角方向に分岐して横向きの副(分岐)トンネル
を掘削するための分岐用シールド掘進機に関し、詳しく
は、円筒形シールドプレートの一部に分岐路掘削用の開
口を形成し、この開口を肉厚の円弧状コンクリート素材
壁で閉塞した大径シールド掘進機（親機）に内蔵される
小径の分岐用シールド掘進機（子機）に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のシールド掘進機に特開平７−２
６８８０号公報に記載のものがある。このシールド掘進
機は、分岐用シールド掘進機を変向切替え可能に内蔵し
た掘進機において、本トンネル掘削用のシールドプレー
トの一側所定箇所に、円筒形の内向きのエントランスス
リーブで囲まれた分岐トンネル掘削用の開口を形成し、
この開口を分岐用シールド掘進機により切削可能で、か
つ耐圧強度をもつ炭素繊維等を配筋したコンクリート素
材（一般にノムストと称される）で閉塞した構造からな
る。分岐用シールド掘進機も前端面にカッターディスク
を備えるが、このカッターディスクは、前面中心部にわ
ずかに外方へ突出する部分を有するが、全体的にフラッ
トな円盤体から形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に記載の分岐
用シールド掘進機には、次のような不都合がある。すな
わち、分岐用シールド掘進機のカッターディスクの前面
が概ねフラットな形状をしているから、カッターディス
クを回転させて前記コンクリート素材の壁を切削する
と、その壁の外側面が円弧状に湾曲しているために、最
後に円形の大きな塊状のコンクリート壁部分が切削され
ずに残り、この壁部分がカッターディスクの前面側に付
着した状態で回転して分岐用トンネルの掘削作業を阻害
したり、その壁部分が脱落して分岐用シールド掘進機の
進行を阻害したりする。

【０００４】この発明は上述の点に鑑みなされたもの
で、分岐トンネルの掘削作業を開始するにおいて、円筒
体の一部をなすコンクリート素材壁を切削して大径シー
ルド掘進機から直角方向に発進する際に、切削屑として
大塊状の壁部材が残ることがなく、振動やローリングを
最小限に抑えて掘進機を発進させることができる分岐用
シールド掘進機を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の分岐用シールド掘進機は、円筒形シール
ドプレートの一部に分岐路掘削用の開口を形成し、この
開口を肉厚の円弧状コンクリート素材壁で閉塞した大径
シールド掘進機に内蔵される小径の分岐用シールド掘進
機において、前記コンクリート素材壁を切削可能で、か
つ該コンクリート素材壁の縦断面円弧形に対応して前面
中心部が外方に向けて突出する半球形のカッターディス
クを前端面に備えたことを特徴としている。

【０００６】上記の構成を有するこの発明にかかる分岐
用シールド掘進機によれば、これを前進させつつ、カッ
ターディスクを回転させてコンクリート素材壁を切削す
るときに、カッターディスクの前面がコンクリート素材
壁の湾曲円弧面に対応した半球形をなしているため、大
きな塊の切削屑が生じず、コンクリート素材壁に貫通孔
がスムーズに形成される。この結果、従来と違って、分
岐用トンネルの掘削作業の開始時において何ら支障なく
分岐用掘進機を発進してスムーズに掘削することができ
る。

【０００７】請求項２記載のように、前記大径シールド
掘進機の前端面のカッターディスクを駆動するための駆
動装置を、該カッターディスクよりも小口径で円筒状の
短寸シールドプレート内に取り付けるとともに、該短寸
シールドプレートおよびリングギヤ等の減速装置を切り
離し可能に構成し、切り離し後に、前記短寸シールドプ
レートの前端面に前記小径カッターディスクを、その後
側にバルクヘッドをそれぞれ装着できるように構成する
ことが好ましい。

【０００８】請求項２記載の分岐用シールド掘進機によ
れば、大径シールド掘進機が分岐位置に到達した状態
で、大径シールド掘進機内のシールドジャッキやコンベ
ヤなどの、分岐用シールド掘進機による掘削作業に不要
な装置を取り外して撤去し、大径シールド掘進機のカッ
ターディスク部から短寸シールドプレートおよびリング
ギヤ等の減速装置を切り離した後に、短寸シールドプレ
ートの前端面に小径カッターディスクを装着するととも
に、その後側のカッターディスク内にバルクヘッドを装
着することにより、分岐用シールド掘進機の組立が完了
する。したがって、カッターディスクとバルクヘッド以
外の大部分の装置や部品を共通にできて無駄が少ないの
で、経済的である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる分岐用シ
ールド掘進機の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１(ａ)は大径シールド掘進機内で分岐用
シールド掘進機をセットした状態の平面視断面図、図１
(ｂ)は図１(ａ)のｂ−ｂ線断面図で、図２(ａ)は分岐用
シールド掘進機で大径シールド掘進機のコンクリート素
材壁を切削している状態の平面視断面図、図２(ｂ)は図
２(ａ)のｂ−ｂ線断面図である。

【００１１】図１に示すように、大径シールド掘進機１
は前端面に大型のカッターディスク２を備えている。ま
た外周壁を構成する円筒形シールドプレート３の一側面
の所定箇所に正面より見て円形の開口３ａが形成され、
この開口３ａが肉厚で縦断面円弧形のコンクリート素材
壁４で閉塞されている。コンクリート素材壁４はコンク
リート中に比較的太い（直径１０ｍｍ前後）炭素繊維を
配筋したもので、トンネル掘削用のカッターディスクで
切削可能である。

【００１２】分岐用シールド掘進機５は、小型（小径）
のカッターディスク６を前端面に着脱自在に備えるが、
カッターディスク６の前面の形状を、図１(ｂ)のように
コンクリート素材壁４の縦断面円弧形（好ましくはコン
クリート素材壁４の内周面）に対応して前面中心部が外
方に向けて突出した半球形（ドーム形）に形成し、多数
のカッタービット６ａを植設している。またカッターデ
ィスク６の内側にはバルクヘッド７を取り付け、カッタ
ーディスク６とバルクヘッド７間のカッターチャンバー
８内に連通させ、掘削土砂排出装置として本例ではボー
ルバルブ９（あるいはスクリューコンベヤ）の一端をバ
ルクヘッド７に連結している。掘進機５は、カッターデ
ィスク６の後方に小口径で長さが短い（短寸の）円筒状
シールドプレート１０を備えている。このシールドプレ
ート１０は、分岐用シールド掘進機５を大径シールド掘
進機１から分離する前の状態にあっては、大径シールド
掘進機１の内部フレームの一部を構成する（図４参
照）。シールドプレート１０内には駆動モータ１１が装
着され、その駆動ギヤ１１ａがカッターディスク６の後
端に接続される環状体１２に一体可能に固設されたリン
グギヤ１３に噛合される。さらにシールドプレート１０
内の後部には、複数本の小型シールドジャッキ１５が円
周方向に間隔をあけて後方へ向けて配設される。

【００１３】そのほかに、開口３ａの周囲に円筒状のエ
ントランスパッキンフランジ１６が溶着されるが、この
フランジ１６の内周面後端部にはエントランスパッキン
１７が装着されている。エントランスパッキン１７は、
図３に拡大して示すようにフランジ１６に形成した環状
溝１６ａ内に、環状のチューブシール１７ａを装着し、
環状溝１６ａ内に注入口１６ｂより加圧水を注入するこ
とによりチューブシール１７ａが膨張し、シールドプレ
ート１０の外周面との隙間を密封する。またシールドプ
レート３の開口３ａと対向する位置に、反力受け１８が
取り付けられ、この反力受け１８にシールドジャッキ１
５の後端を押し当て伸長することによって、図２のよう
にシールド掘進機５が発進する。

【００１４】上記のようにして本実施例にかかる分岐用
シールド掘進機５が構成されるが、このシールド掘進機
５の分岐の手順を主に図４・図５に基づいて説明する。

【００１５】 大径シールド掘進機１が分岐位置に到
達した状態で、カッターディスク２の後部のカッターチ
ャンバー２ａ内の土砂を、薬液等を注入して固化させる
（図４(ａ)）。

【００１６】 大径シールド掘進機１内に装備されて
いるシールドジャッキ２１、スクリューコンベヤ２２、
エレクタ２３などの、分岐用シールド掘進機５（図５
(ｃ)）による掘削作業に不要な装置や部品を撤去する
（図４(ｂ)）。また、カッターディスク２と環状体１２
間の連結部を取り外す。

【００１７】 シールドプレート１０を環状体１２や
駆動モータ１１など、分岐用シールド掘進機５に必要な
機器を組み込んだ状態で所定距離後退させる（図５
(ａ)）。

【００１８】 シールドプレート１０を、大径シール
ド掘進機１内の所定点を中心にして反時計方向に略１２
０°旋回させる（図５(ｂ)）。新たに搬入したボールバ
ルブ９又はスクリューコンベヤなどの排出装置の一部を
接続したバルクヘッド７を環状体１２の内側に取り付け
るとともに、新たに搬入したカッターディスク６を装着
する。シールドプレート１０内の後部に、シールドジャ
ッキ１５（図２参照）を取り付ける。これにより、分岐
用シールド掘進機５が完成する。また、開口３ａの周囲
にエントランスパッキンフランジ１６を取り付ける（図
５(ｃ)）。

【００１９】 分岐用シールド掘進機５を、所定点を
中心に時計方向へ略４５°旋回させる。この状態で、大
径シールド掘進機１の掘進方向に直交し、かつ開口３ａ
の中心を通る軸線に、分岐用シールド掘進機５の中心軸
線が一致する。またエントランスパッキン１７をフラン
ジ１６に装着し、加圧水を注入して膨張させる。さらに
シールドプレート３の開口３ａと対向する位置に、反力
受け１８（図２参照）を取り付ける（図５(ｃ)）。

【００２０】 シールドジャッキ１５を伸長してシー
ルド掘進機５を前進させつつ、カッターディスク６を回
転させてコンクリート素材壁４を切削する（図１）。カ
ッターディスク６の前面がコンクリート素材壁４の湾曲
円弧面に対応した半球形をなしているため、図２に示す
ように大きな塊の切削屑は生じず、コンクリート素材壁
４にシールド掘進機５の大きさに応じた貫通孔が形成さ
れる。そして、シールド掘進機５は、大径シールド掘進
機１の開口３ａから抜け出し、直角方向（横向き）に分
岐用トンネルが掘削されていく。なお、シールド掘進機
５の後方には、図示を省略したセグメント壁が構築さ
れ、そのセグメント壁を反力受けとして前進する。この
ため、分岐用シールド掘進機５にも、後方にエレクタの
装着スペースができた段階でエレクタが装着される。

【００２１】上記にこの発明の分岐用シールド掘進機の
一実施例を示したが、本発明は次のように実施すること
ができる。

【００２２】例えば、泥土圧式シールド掘進機に代え
て、加圧泥水式のシールド掘進機にすることができる。
この場合には、スクリューコンベヤに代えて送泥管と排
泥管をバルクヘッドに接続する。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明の分岐用シールド掘進機には、次のような優れた
効果がある。

【００２４】(1) コンクリート素材壁を切削して大径シ
ールド掘進機から直角方向に発進し分岐トンネルを掘削
する際に、大塊状の壁部材が切削屑として残ることがな
いので、発進時の分岐用掘進機の振動やローリングを最
小限に抑えることができるとともに、分岐用トンネルを
スムーズに掘削することができる。

【００２５】(2) 請求項２記載のシールド掘進機では、
大径シールド掘進機から切り離した後に、短寸シールド
プレートに小径カッターディスクとバルクヘッドを装着
することにより、分岐用シールド掘進機が完成するか
ら、カッターディスクとバルクヘッド以外の大部分の装
置や部品を共通にできて無駄が少ないので、経済的であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)は本発明の実施例にかかる分岐用シー
ルド掘進機を大径シールド掘進機内でセットした状態の
平面視断面図、図１(ｂ)は図１(ａ)のｂ−ｂ線断面図で
ある。

【図２】図２(ａ)は本発明の実施例にかかる分岐用シー
ルド掘進機で大径シールド掘進機のコンクリート素材壁
を切削している状態の平面視断面図、図２(ｂ)は図２
(ａ)のｂ−ｂ線断面図である。

【図３】図１のエントランスパッキン部分の拡大断面図
である。

【図４】図４(ａ)および図４(ｂ)は大径シールド掘進機
内から分岐用シールド掘進機を分離するために大径シー
ルド掘進機内の不要な装置・部品を取り外す過程を順に
示す中央横断面図である。

【図５】図５(ａ)〜図５(ｃ)は大径シールド掘進機内か
ら分岐用シールド掘進機が発進するための組み立て過程
を順に示す中央横断面図である。

【符号の説明】

１ 大径シールド掘進機 ３ａ 開口 ４ コンクリート素材壁 ５ 分岐用シールド掘進機 ６ カッターディスク ７ バルクヘッド １０ シールドプレート １１ 駆動モータ １２ 環状体 １３ リングギヤ １５ 小型シールドジャッキ １６ エントランスパッキンフランジ １７ エントランスパッキン

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒形シールドプレートの一部に分岐路
   掘削用の開口を形成し、この開口を肉厚の円弧状コンク
   リート素材壁で閉塞した大径シールド掘進機に内蔵され
   る小径の分岐用シールド掘進機において、 前記コンクリート素材壁を切削可能で、かつ該コンクリ
   ート素材壁の縦断面円弧形に対応して前面中心部が外方
   に向けて突出する半球形のカッターディスクを前端面に
   備えたことを特徴とする分岐用シールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記大径シールド掘進機の前端面のカッ
   ターディスクを駆動するための駆動装置を、該カッター
   ディスクよりも小口径で円筒状の短寸シールドプレート
   内に取り付けるとともに、該短寸シールドプレートおよ
   びリングギヤ等の減速装置を切り離し可能に構成し、 切り離し後に、前記短寸シールドプレートの前端面に前
   記小径カッターディスクを、その後側にバルクヘッドを
   それぞれ装着できるように構成した請求項１記載の分岐
   用シールド掘進機。