JP2860368B2 - シールド掘削機及びこれを用いたシールド工法 - Google Patents

シールド掘削機及びこれを用いたシールド工法

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JP2860368B2
JP2860368B2 JP1106926A JP10692689A JP2860368B2 JP 2860368 B2 JP2860368 B2 JP 2860368B2 JP 1106926 A JP1106926 A JP 1106926A JP 10692689 A JP10692689 A JP 10692689A JP 2860368 B2 JP2860368 B2 JP 2860368B2
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英樹 萩原
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陽夫 磯
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KENSETSUSHO DOBOKU KENKYU SHOCHO
NISHIMATSU KENSETSU KK
Mitsui Construction Co Ltd
Kajima Corp
Shimizu Construction Co Ltd
IHI Corp
Nippon Steel Corp
Sato Kogyo Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、シールド掘削機及びこれを用いて地中に
トンネルを形成するシールド工法に係り、特に、1台の
シールド掘削機で掘削断面が拡大された拡大部を形成し
うるシールド掘削機及びこれを用いたシールド工法に関
するものである。
「従来の技術」 周知の如く、シールド工法は、外形円筒状のスキンプ
レートを有するシールド掘削機の前部に設けられたカッ
タ装置で地山を掘削しつつ、シールド掘削機内部で円筒
分割体たるセグメントを組み立て、さらに、このセグメ
ントの前端に反力を取ってシールド掘削機内部のシール
ドジャッキを伸長させることで、シールド掘削機全体を
前方に推進させ、これら工程を繰り返すことで地中にト
ンネルを形成する工法である。
このシールド掘削機による掘削断面は、その径がスキ
ンプレートの外径に略等しい円形断面である。しかしな
がら、トンネル内部においては、地中駅や通風口等通常
の掘削断面に対して拡大した掘削断面が要求される場合
がある。この場合、シールド掘削機では定められた掘削
断面しか得られないため、地上から立坑を掘削して拡大
部分を築造したり、あるいは、トンネル形成後にこのト
ンネルを作業基地としてシールド機や掘削機を用いて拡
大部分を形成することが行われている。
「発明が解決しようとする課題」 しかし、前記従来の工法では、多大の工期と薬液注入
工法等の補助工法とが必要となり、工費が割高となる、
といった課題を抱えていた。また、立坑掘削や補助工法
の施工による周辺への、特に埋設物への影響が無視でき
ないため、施工場所等の制限があり、広範な施工条件で
の適用な困難な状況にあった。
この発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、通
常の掘削断面に対して拡大した掘削断面を短期かつ安価
に施工でき、しかも周辺への影響を極力抑えて施工しう
るシールド掘削機及びこれを用いたシールド工法の提供
を目的としている。
「課題を解決するための手段」 そこでこの発明は、次に掲げるような手段を採用する
ことで、前記課題を解決せんとしている。
すなわち、第1の請求項に係る発明は、外形円筒状の
スキンプレートを有するとともにその内側にシールドジ
ャッキを有し、前部に設けられたカッタ装置により地山
を掘削しつつ、内部で覆工用壁体を組み立てながら該覆
工用壁体から反力を取って前記シールドジャッキにより
地中を推進するシールド掘削機であって、前記スキンプ
レートがその長手方向に沿って分割されていると共に、
これらスキンプレート分割体の内面に移動フレームが固
定され、該移動フレームの内側に固定フレームが設けら
れ、それら固定フレームと移動フレームとの間に該移動
フレームおよび前記スキンプレート分割体を径方向に移
動させるための伸縮手段が設けられ、かつ、前記移動フ
レームに前記シールドジャッキが固定されると共に、前
記カッタ装置には径方向に伸縮自在な伸縮刃が設けられ
ていることを特徴とするものである。
また、第2の請求項に係る発明は、外形円筒状のスキ
ンプレートを有するとともにその内側にシールドジャッ
キを有するシールド掘削機の前部に設けられたカッタ装
置により地山を掘削しつつ、このシールド掘削機内部で
覆工用壁体を組み立てながら該覆工用壁体から反力を取
って前記シールドジャッキによりシールド掘削機自体を
推進させることでトンネルを形成するシールド工法を、
以下の工程からなるものとしたことを特徴とする。
(i)前記スキンプレートをその長手方向に沿って分割
しておくと共にそれらスキンプレート分割体の内面に移
動フレームを固定し、該移動フレームの内側に固定フレ
ームを設けて、それら固定フレームと移動フレームとの
間に該移動フレームおよび前記スキンプレート分割体を
径方向に移動させるための伸縮手段を設け、かつ、前記
移動フレームに前記シールドジャッキを固定したシール
ド掘削機で地山を掘進する工程、 (ii)掘削断面を拡大すべき地点に到達した段階で、前
記カッタ装置に設けられた径方向に伸縮自在な伸縮刃を
伸長させることで掘削断面の拡大部を余掘りする工程、 (iii)この余掘り部分に合わせて前記伸縮手段により
前記移動フレームとともに前記スキンプレート分割体お
よび前記シールドジャッキを径方向に拡張することで拡
大部の掘進を行う工程。
「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。
第1図ないし第2図は、この発明の一実施例であるシ
ールド掘削機を示す図である。これら図において、符号
1全体で表されるものはシールド掘削機であり、このシ
ールド掘削機1は、外径略円筒状に形成されたスキンプ
レート2と、このスキンプレート2前部に回動自在に支
持されたカッタ装置3とを備えている。
前記スキンプレート2は、第2図に示すようにその上
端及び下端において長手方向に沿って2分割され、それ
ぞれがスキンプレート分割体4、4(以下、単に「分割
体」と称する)とされている。これら分割体4、4の両
端部4a、4a、…はそれぞれ平坦に形成され、互いに重畳
された状態で配置されている。この端部4aの長さ及び重
畳長さは、後述するトンネルの掘削断面の拡大幅によっ
て決定される。
またシールド掘削機1内の前部及び中央部には、スキ
ンプレート2より小径な断面略十字形の固定フレーム
5、5が、連結バー6、6、…により連結された状態で
設けられていると共に、これら固定フレーム5、5の周
囲には、前記分割体4、4内面に固定された移動フレー
ム7、7、…が配置されている。これら固定フレーム
5、5及び移動フレーム7、7の相対向する部分は、第
1図に示すように互いに嵌合する形状に形成され、これ
により、固定フレーム5、5と移動フレーム7、7との
相対的な前後動が規制されている。
さらに、これら固定フレーム5、5と移動フレーム
7、7の間には押出ジャッキ8、8、…が介在され、こ
れにより、移動フレーム7、7及び分割体4、4がシー
ルド掘削機1の径方向に移動自在とされている。
一方、前記カッタ装置3は、後部に円筒状の回転軸9
を有し、この回転軸9が軸受10を介してシールド掘削機
1前部にある固定フレーム5に軸支されることで、全体
として回動自在に構成されている。このカッタ装置3前
面には、シールド掘削機1の径方向に伸縮自在な伸縮刃
11、11、…が設けられている。
なお、図中、符号12はシールド掘削機1の中央部にあ
る固定フレーム5に固定されたエレクタ装置、符号13は
シールド掘削機1の移動フレーム7、7に固定され、周
方向に間隔をおいて複数個配置されたシールドジャッキ
である。
次に、第1図ないし第4図を参照して、この発明の一
実施例であるシールド工法について説明する。
(i)トンネル形成 通常の掘削断面を有するトンネルを形成する場合に
は、前記押出ジャッキ8、8、…を縮小させることで、
スキンプレート2全体として略円筒状を為すようにし、
この状態でカッタ装置3で地山を掘削しつつ、エレクタ
装置12でセグメント(図示略)を組み立てて、このセグ
メント前端に反力を取ることでシールドジャッキ13、1
3、…を伸長させることでシールド掘削機1全体を前方
に推進させる。これにより、シールド掘削機1後方に略
円筒状のトンネルが形成される。
(ii)拡大トンネル形成 掘削断面を拡大すべき地点に到達した段階で、第3図
に示すように、カッタ装置3の伸縮刃11、11を伸長させ
ることで、掘削断面の拡大部を余掘りする。この状態
で、前述したシールド掘削機1による掘進工程も継続し
て行う。
余掘り部分の長さがシールド掘削機1の機長に至った
段階で、第4図に示すように押出ジャッキ8、8、…を
伸長させることで、移動フレーム7、7、…及び分割体
4、4をシールド掘削機1の径方向に沿って拡張させ、
その表面を余掘り部の掘削壁面近くにまで至らせる。そ
れと同時に移動フレーム7に固定されているシールトジ
ャッキ13も自ずと径方向外側に移動することになる。こ
の状態で、第3図ないし第4図に示すように、固定フレ
ーム5、5と移動フレーム7、7、…との間にスペーサ
14、14、…を介挿した後、前述したシールド掘削機1掘
進工程を継続することで、拡大された掘削断面を有する
トンネルを形成することができる。
また、掘削断面を通常の掘削断面に戻したい場合に
は、前述した工程を逆に行えばよい。
以上説明した工法により、地中に拡大された掘削断面
を有するトンネルを形成することができる。ここで、こ
の実施例では、シールド掘削機1のスキンプレート2を
長手方向に2分割し、これら分割体4、4に設けられた
押出ジャッキ8、8、…で掘削断面を拡大していると共
に、カッタ装置3に径方向に伸縮自在な伸縮刃11、11を
設け、この伸縮刃11、11で掘削断面の拡大部を余掘りし
ているので、通常のシールド掘削機1によるトンネル形
成工程と全く同一の工程により拡大された掘削断面を有
するトンネルを形成することができる。従って、前記従
来の如く、トンネル形成後に立坑を築造したり掘削機等
を搬入する必要もなく、しかも薬液注入等の補助工法が
不要であり、工期、工費の低減及び周辺への悪影響を殆
ど抑えた施工が可能である。
また、上記実施例では分割体4の内面に移動フレーム
7を固定したので、その移動フレーム7により分解体4
を内側から補強することができる。しかも、移動フレー
ム7の内側には固定フレーム5を設けたから、その固定
フレーム5によって移動フレーム7を内側から支持可能
であり、したがって分割体4が大きな土圧を受けても十
分に耐えることができる。そして、上記実施例ではシー
ルドジャッキ13を移動フレーム7に固定しているので、
分割体4を拡張することのみで自ずとシールドジャッキ
13も外側に移動させることができる。
なお、この発明のシールド掘削機及びシールド工法
は、その細部が前記実施例に限定されず、種々の変形例
が可能である。一例として、スキンプレート2は2分割
のみならずより多数個への分割が可能である。また、分
割体4、4の端部4a、4aの位置する箇所はシールド掘削
機1の左右方向又は上下方向のいずれにも限定されな
い。
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、シー
ルド掘削機のスキンプレートを長手方向に分割し、これ
ら分割体に設けられた伸縮手段で掘削断面を拡大すると
共に、カッタ装置に径方向に伸縮自在な伸縮刃を設け、
この伸縮刃で掘削断面の拡大部を余掘りしているので、
通常のシールド掘削機によるトンネル形成工程と全く同
一の工程により拡大された掘削断面を有するトンネルを
形成することができる。従って、従来の如く、トンネル
形成後に立坑を築造したり掘削機等を搬入する必要もな
く、しかも薬液注入等の補助工法が不要であり、工期、
工費の低減及び周辺への悪影響を殆ど抑えた施工が可能
である。
しかも、本発明では、スキンプレート分割体の内面に
移動フレームを固定しているので、移動フレームにより
スキンプレート分割体を内側から補強することが可能で
ある。また、移動フレームの内側に固定フレームを設け
たから、その固定フレームによって移動フレームを内側
から支持可能であり、スキンプレート分割体が大きな土
圧を受けても十分に耐えることができる。さらに、スキ
ンプレート分割体に固定された移動フレームに対してシ
ールドジャッキを固定しているので、スキンプレート分
割体を拡張することのみでシルードジャッキも自ずと移
動させることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第2図は、この発明の一実施例であるシー
ルド掘削機を示す図であって、第1図は水平断面図、第
2図は横断面図、第3図ないし第4図は同シールド掘削
機により拡大された掘削断面を有するトンネルを形成し
ている状態を示す図であって、第3図は水平断面図、第
4図は横断面図である。 1……シールド掘削機、2……スキンプレート、3……
カッタ装置、4……スキンプレート分割体、5……固定
フレーム、7……移動フレーム、8……押出ジャッキ
(伸縮手段)、11……伸縮刃、13……シールドジャッ
キ。
フロントページの続き (73)特許権者 999999999 清水建設株式会社 東京都港区芝浦1丁目2番3号 (73)特許権者 999999999 新日本製鐵株式会社 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 (73)特許権者 999999999 西松建設株式会社 東京都港区虎ノ門1丁目20番10号 (73)特許権者 999999999 三井建設株式会社 東京都千代田区岩本町3丁目10番1号 (72)発明者 足立 義雄 茨城県つくば市大字旭1番地 建設省土 木研究所内 (72)発明者 水谷 敏則 茨城県つくば市大字旭1番地 建設省土 木研究所内 (72)発明者 真下 英人 茨城県つくば市大字旭1番地 建設省土 木研究所内 (72)発明者 伊藤 広幸 東京都千代田区大手町2丁目2番1号 石川島播磨重工業株式会社内 (72)発明者 吉村 宗男 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 森田 嘉博 東京都中央区日本橋本町4―12―20 佐 藤工業株式会社内 (72)発明者 萩原 英樹 東京都中央区京橋2丁目16番1号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 中村 稔 東京都千代田区大手町2丁目6番3号 新日本製鐵株式会社内 (72)発明者 磯 陽夫 東京都港区虎ノ門1丁目20番10号 西松 建設株式会社内 (72)発明者 梅園 輝彦 東京都千代田区岩本町3丁目10番1号 三井建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−213996(JP,A) 特開 昭58−213992(JP,A) 特開 昭58−207495(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】外形円筒状のスキンプレートを有するとと
    もにその内側にシールドジャッキを有し、前部に設けら
    れたカッタ装置により地山を掘削しつつ、内部で覆工用
    壁体を組み立てながら該覆工用壁体から反力を取って前
    記シールドジャッキにより地中を推進するシールド掘削
    機であって、 前記スキンプレートがその長手方向に沿って分割されて
    いると共に、これらスキンプレート分割体の内面に移動
    フレームが固定され、該移動フレームの内側に固定フレ
    ームが設けられ、それら固定フレームと移動フレームと
    の間に該移動フレームおよび前記スキンプレート分割体
    を径方向に移動させるための伸縮手段が設けられ、か
    つ、前記移動フレームに前記シールドジャッキが固定さ
    れると共に、前記カッタ装置には径方向に伸縮自在な伸
    縮刃が設けられていることを特徴とするシールド掘削
    機。
  2. 【請求項2】外形円筒状のスキンプレートを有するとと
    もにその内側にシールドジャッキを有するシールド掘削
    機の前部に設けられたカッタ装置により地山を掘削しつ
    つ、このシールド掘削機内部で覆工用壁体を組み立てな
    がら該覆工用壁体から反力を取って前記シールドジャッ
    キによりシールド掘削機自体を推進させることでトンネ
    ルを形成するシールド工法であって、 前記スキンプレートをその長手方向に沿って分割してお
    くと共にそれらスキンプレート分割体の内面に移動フレ
    ームを固定し、該移動フレームの内側に固定フレームを
    設けて、それら固定フレームと移動フレームとの間に該
    移動フレームおよび前記スキンプレート分割体を径方向
    に移動させるための伸縮手段を設け、かつ、前記移動フ
    レームに前記シールドジャッキを固定したシールド掘削
    機で地山を掘進し、 掘削断面を拡大すべき地点に到達した段階で、前記カッ
    タ装置に設けられた径方向に伸縮自在な伸縮刃を伸長さ
    せることで掘削断面の拡大部を余掘りしてから、 この余掘り部分に合わせて前記伸縮手段により前記移動
    フレームとともに前記スキンプレート分割体および前記
    シールドジャッキを径方向に拡張することで拡大部の掘
    進を行うことを特徴とするシールド工法。
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JPS58207495A (ja) * 1982-05-28 1983-12-02 東京電力株式会社 拡幅掘削自在のシ−ルド掘進機
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