JP2857995B2 - メッセルシールド機 - Google Patents

メッセルシールド機

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JP2857995B2 JP9034096A JP9034096A JP2857995B2 JP 2857995 B2 JP2857995 B2 JP 2857995B2 JP 9034096 A JP9034096 A JP 9034096A JP 9034096 A JP9034096 A JP 9034096A JP 2857995 B2 JP2857995 B2 JP 2857995B2
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  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)
  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は開削工法に用いられ
るメッセルシールド機に関する。
【0002】
【従来の技術】この種のメッセルシールド機は図5に示
すようにフロントフレームaとテールフレームb間を中
間ジャッキcで連結すると共に、両フレームa,bの両
側にメッセルd,eを摺動自在に配置し、各メッセル
d,eとフレームa間に複数の圧入ジャッキfを配設
し、個々の圧入ジャッキfの伸長操作によりメッセル
d,eの推進操作と、全ジャッキfの収縮操作によるフ
レームa,bの前進操作を繰り返しながら自走する構造
になっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記したメッセルシー
ルド機にあっては、メッセルd,eを介した土圧に対抗
するため、両フレームa,bが剛性構造体で構成され、
テールフレームbが各種埋設物Aの吊込空間hを備えて
いる。特にテールフレームbは、テールフレームbの前
後に複数の切梁材g,iを設置して、埋設物を上方から
跨ぐラーメン構造を呈している。したがって埋設可能な
埋設物Aの高さは図6に示すように、テールフレームb
の後部下位側に設けた切梁iの高さ、すなわちテールフ
レームbの縦長L1 以下であることが条件となる。その
ため埋設物Aの全高が高い場合はこれに合わせて切梁i
の設置高さを大きく設計した大型のメッセルシールド機
を使用しなければならない。しかしながら、以下の理由
によりメッセルシールド機の大型化に限界があり、埋設
物Aが一定以上の大きさになるとフレームの剛性確保が
困難となって対応できない。 切梁iに対する継部材の下部が固定されていないた
め、埋設物Aに合わせて継部材の長さL2 を長くするほ
ど側面に加わる土圧によって図6の一点鎖線で示すよう
にテールフレームbの後方下部の撓み量が増す。具体的
にはテールフレームbの撓みはその長さの3乗に比例し
て大きくなる。 土圧は深度に比例して大きくなる。そのためテール
フレームbが門型ラーメン構造の場合、側面に加わる土
圧もテールフレームbの縦長L1 に比例して大きくな
る。またテールフレームbの下部(先端部)の撓み量
は、テールフレームbの縦長L1 の3乗に比例して大き
くなり、撓み量に制約を受けてある限界以上に縦長L1
を大きく設定することができない。またフレームbに所
定の剛性を確保するラーメン構造は、メッセルシールド
機の自重を増す要因になっているだけでなく、マシンの
高額化の一因にもなっている。
【0004】本発明は以上の点に鑑みて成されたもので
その目的とするところは、埋設物の大きさに制限を受け
ずに施工できると共に、軽量で安価に製作できるメッセ
ルシールド機を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
フフロントフレームとテールフレーム間を中間ジャッキ
で連結し、両フレームの側部にメッセルを摺動自在に配
置していると共に、各メッセルとフレーム間にジャッキ
を配設したメッセルシールド機において、テールフレー
ムを構成する枠体の前部間のみに切梁を配置してテール
フレームを平面コ字形に形成したことを特徴とする、メ
ッセルシールド機である。請求項2に係る発明は、請求
項1において、テールフレームの両側に一枚もののスキ
ンプレートを固着し、テールフレームを箱型の剛構造と
したことを特徴とする、メッセルシールド機である。請
求項3に係る発明は、請求項において、フロントフレ
ーム両側に圧入ジャッキを介して摺動自在に配置した
各フロントメッセルの尾端にスキンプレートとの間の隙
間を閉鎖する閉鎖板を設けたことを特徴とする、メッセ
ルシールド機である。
【0006】
【発明の実施の形態1】以下図面を参照しながら本発明
の実施の形態について説明する。 <イ>全体の構成 図1にメッセルシールド機の平面図を示し、図2にその
縦断面図を示す。メッセルシールド機は剛性のフロント
フレーム10とテールフレーム20とを具備し、両フレ
ーム10,20間を複数の中間ジャッキ30が連結して
いる。フロントフレーム10は複数の縦柱材11の交差
方向に向けて複数の横補強材12を一体に接合した枠体
の間に複数の切梁13を配設して構成する公知の剛性構
造体である。テールフレーム20については後述する。
又、テールフレーム20の前部に延設した水平梁21が
フロントフレーム10の後部に延設した支持梁14に載
置されていて、掘進中にテールフレーム20が沈降する
のを抑止できるようになっている。各フレーム10,2
0の両側に複数のフロントメッセル40及びテールメッ
セル41が摺動自在に配列され、各フロントメッセル4
0とテールメッセル41の間がピンで連結されている。
フロントフレーム10と各フロントメッセル40間は圧
入ジャッキ15で夫々連結されている。またフロントフ
レーム10の底部にはボトムジャッキ16を介してボト
ムメッセル17が摺動自在に配備されている。さらにテ
ールフレーム20の底部にはそり体22が配備されてい
る。個々の圧入ジャッキ15とボトムジャッキ16の伸
長操作により各メッセル40,41,17を開削方向へ
掘進させ、圧入ジャッキ15の収縮により両フレーム1
0,20を掘進方向へ引き寄せできるようになってい
る。フロントフレーム10に搭載した制御ユニット18
がこれらのジャッキ15,16,30の伸縮を制御す
る。
【0007】<ロ>テールフレーム 従来のテールフレームは埋設物を上方から跨ぐラーメン
構造を呈していた。これに対して本発明では、一般に運
搬の便宜を図る観点から埋設物Aの断面が大型化するに
したがってその長さ(スパン)が短くなる慣行に着目
し、埋設物Aの前方横から跨いで土圧を支持する横型の
ラーメン構造を採用した。すなわち、図1,2に示すよ
うにテールフレーム20は複数の縦柱材23と複数の横
補強材24を交差してテールメッセル41を支持する枠
体25,25を形成し、これらの枠体25,25の前部
間のみに複数の切梁26が配設して平面コ字形に形成さ
れている。テールフレーム20は中間から後部にかけて
切梁が存在せず、枠体25,25に作用する土圧を枠体
25,25の前部間に横架した切梁26で支持すること
になる。前記各切梁26は少なくとも横補強材24に合
わせて多段的に配設されていて、各切梁26と横補強材
24の隅部に補強材28を設けて補強してある。対向す
る枠体25,25の間には埋設物Aを吊り込むための吊
込空間27が形成されている。この吊込空間27は一切
の切梁類が存在せず、空間の上方および後方が開放され
ている。そのため、図3に示すようにテールフレーム2
0(枠体25)の縦長L1 を越える高さの埋設物Aであ
っても施工が可能となる。テールフレーム20を平面コ
字形にすることで、テールフレーム20(枠体25)の
掘進方向の長さL2 (図1)を従来より短く設計でき
る。これはテールフレーム20の長さL2 が短いほどテ
ールフレーム20(枠体25)の後方下部に作用する土
圧による曲げモーメントが低減して内側へ撓み難くなる
ためである。テールフレーム20の長さL2 は埋設物A
の1スパン長以上であればよい。したがって、テールフ
レーム20の長さL2 や切梁26の強度は埋設物Aの1
スパンの長さやテールフレーム20(枠体25)の後方
下部に作用する土圧等を考慮して設計する。尚、図1中
符号29はテールフレーム20に設けた土留板で、その
先端部が埋設物Aの周面に当接して図示しない埋戻土が
吊込空間27内に進入するのを阻止している。
【0008】
【作用】つぎにメッセルシールド機を使用した埋設物の
布設方法について説明する。
【0009】<イ>基礎工 図3に示すようにバックホー等で溝50を開削し、溝5
0内でメッセルシールド機を組み立てる。つぎにテール
フレーム20の吊込空間27を利用して、予め溝50の
底に砕石層51を形成した後にその上面にドライコンク
リート層52を構築する。
【0010】<ロ>埋設物のセット(図1〜図3) メッセルシールド機を構成するテールフレーム20の吊
込空間27を利用して、埋設物Aを吊り込み、ドライコ
ンクリート層52上に布設する。テールフレーム20の
吊込空間27の上部及び後部には切梁類が一切存在しな
いので、大きな埋設物Aでも容易に吊り込みできる。
【0011】<ハ>掘進(図2) そして各圧入ジャッキ15とボトムジャッキ16を伸長
操作して各メッセル40,41,17を開削側へ掘進さ
せた後、各ジャッキ15、18の収縮でフロントフレー
ム10を前進させる。このときフロントフレーム10の
前進量に合わせて中間ジャッキ30を伸長させる。次に
中間ジャッキ30を収縮操作してテールフレーム20を
フロントフレーム10側に引き寄せる。メッセルシール
ド機を掘進する際、テールフレーム20の後方に切梁類
が存在せず、単に空間が開放されていることから、切梁
類が埋設物Aに衝突する心配がまったくなく、テールフ
レーム20を円滑に掘進側へ移動することができる。ま
たマシンテール部に作用する土圧は、平面コ字形のテー
ルフレーム20で支持することになるが、テールフレー
ム20(枠体25)の掘進方向の長さL2 (図1)を従
来より短く設計して、テールフレーム20(枠体25)
の後方下部の土圧による曲げモーメントを低減してある
から、テールフレーム20が内側へ撓む危険はない。
【0012】<ニ>埋戻 メッセルシールド機を掘進させたら、溝壁と埋設物Aの
外周面間に形成された空間内に埋戻材を投入して締め固
める。以上の各工程を繰り返しながら、埋設物Aを連続
して埋設する。
【0013】
【発明の実施の形態2】以上の実施例はフロントメッセ
ル40とテールメッセル41が複数の帯状板で構成する
場合について説明した。図4は少なくともテールメッセ
ルが一枚もののスキンプレート41aで構成する他の実
施の態様を示す。すなわち一枚もののスキンプレート4
1aがテールフレーム20の枠体25に固着されてい
る。フロントメッセル40のみが圧入ジャッキ15によ
りスライドする構造になっている。この場合、フロント
メッセル40の尾端に閉鎖板42を設けてスキンプレー
ト41a間に隙間を生じないようにしておく。本実施の
形態にあっては、スキンプレート41aを固着すること
で、テールフレーム20を箱型の剛構造として構成でき
るので、土圧の支持効率が向上し、軽量化が可能とな
る。また、フロントメッセルも一枚もののスキンプレー
ト(図示せず)で構成しても良い。
【0014】
【発明の効果】
<イ> これまではテールフレームの構造に起因して施
工できる埋設物の高さに制限があった。本発明では、テ
ールフレームを平面コ字形のラーメン構造とすること
で、テールフレームの掘進方向の長さを従来より短く
し、テールフレームの後方下部を撓み難い構造とした。
そのため、テールフレームを越える高さの埋設物であっ
ても施工が可能となり、これまでの埋設物の高さ制限の
問題を解消できる。 <ロ> 一般に埋設物の断面が大きくなると、重量と才
数が増して公道を運搬できないため、埋設物の長さ(ス
パン)を短くして対処している。例えばカルバートボッ
クスの場合、一辺の長さが約2m以内であるとそのスパ
ンは約2mであるに対して、一辺の長さが倍の約4mに
なるとそのスパンは半分の約1mになっている。したが
って、埋設物が大型になるほどテールフレームの掘進方
向の長さを短くできるので、大型埋設物の施工に最適で
ある。 <ハ> テールフレームの吊込空間の上部及び後部にお
ける一切の切梁類をなくした。そのため、メッセルシー
ルド機の掘進時に埋設物が切梁に衝突しないで済み、テ
ールフレームを越える高さの埋設物であっても円滑に施
工することができる。 <ニ> メッセルシールド機の組立、解体に当たって
は、築造した立坑の上部に土留用の切梁を架設してい
る。埋設物を上方から跨ぐ門型フレームを有する従来の
メッセルシールド機にあっては、土留用の切梁の架設高
さがメッセルシールド機より上方の位置に制約されるた
め、坑壁の崩壊を回避するために土留壁や腹起しを増強
して対処しなければならなかった。これに対して、マシ
ンの背の高さに制約を受けずに埋設物を埋設できる本発
明のメッセルシールド機では、この種の土留用の切梁を
埋設物に接近させて立坑の下方に架設できるので、従来
のように土留壁や腹起しを増強する必要がなく、経済的
な施工が可能となる。 <ホ> 埋設物の高さに応じてマシンを使い分けしなく
てよい。 <ヘ> テールフレームの掘進方向の長さを従来より短
くできるので、回転半径が小さくなるうえに、メッセル
シールド機の大幅な軽量化と低コスト化が図れる。<ト
> テールフレームの両側にスキンプレートを固着する
ことで、テールフレームを箱型の剛構造として構成でき
るので、土圧の支持効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 メッセルシールド機の平面図
【図2】 その縦断面図
【図3】 メッセルシールド機の前部及び後部の横断面
【図4】 発明の実施の形態2に係る一部を省略したメ
ッセルシールド機の平面図
【図5】 本発明が前提とする一部を省略したメッセル
シールド機の斜視図
【図6】 図5のメッセルシールド機におけるテールフ
レームに作用する土圧の説明図

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フロントフレームとテールフレーム間
    を中間ジャッキで連結し、両フレームの側部にメッセル
    を摺動自在に配置していると共に、各メッセルとフレー
    ム間にジャッキを配設したメッセルシールド機におい
    て、 テールフレームを構成する枠体の前部間のみに切梁を配
    置してテールフレームを平面コ字形に形成したことを特
    徴とする、 メッセルシールド機。
  2. 【請求項2】 請求項1において、テールフレームの
    両側に一枚もののスキンプレートを固着し、テールフレ
    ームを箱型の剛構造としたことを特徴とする、メッセル
    シールド機。
  3. 【請求項3】 請求項において、フロントフレーム
    両側に圧入ジャッキを介して摺動自在に配置した各フ
    ロントメッセルの尾端にスキンプレートとの間の隙間を
    閉鎖する閉鎖板を設けたことを特徴とする、メッセルシ
    ールド機。
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