JP2908829B2

JP2908829B2 - 異形多連形シールド機

Info

Publication number: JP2908829B2
Application number: JP8573590A
Authority: JP
Inventors: 豊加島; 紀夫近藤; 正巳井上; 良寺嶋
Original assignee: DAIHO KENSETSU KK
Current assignee: DAIHO KENSETSU KK
Priority date: 1990-03-30
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1999-06-21
Anticipated expiration: 2014-06-21
Also published as: JPH03286095A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、地中に異径であって連続したトンネルを築
造する異形連体形シールド機に関する。

（従来の技術）従来、多連形のトンネル断面としては、例えば３連形
の場合、第７図に示す加き、同径のトンネルを連設した
ものが一般的であり、このトンネル断面を掘削するには
各単位断面ａ〜ｃ部分に対応してそれぞれの設けられた
掘削装置が用いられている。

しかるに、この種の多連形シールドトンネルの利用形
態としては、両側のトンネル部分a,cを上下に２車線の
道路とし、中央部分ｂを避難通路として用いることが考
えられ、この場合、中央部分ｂは、本来、両側に比べ掘
削断面は小さくても良く、隣接するシールド径に比べ小
径の異径であっても良い。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来においては各単位断面部分に設け
られる掘削装置のカッター径はシールド径とほぼ対応し
た大きさとなっており、各カッターを駆動する各油圧モ
ータのトルクは一律に大きいものであることが要求さ
れ、コスト高となってしまうといった課題がある。

すなわち、掘削装置のカッタートルクはシールド径の
３乗に比例するため、シールド径の小さいものを２個並
べた方が小さなトルクで済む。

以上に第６図を参照しつつ径の比によるトルクの違い
を示す。

直径がＤの単円の場合のトルクＴ＝α・D³ α：トルク係数直径がｄ＝3/5D 2円の場合のトルクＴ′＝α・d³×２＝α・（3/5D）^３×２＝0.432・α・D³ となり、約半分のトルクで済むものである。

本発明は上記のことを鑑み提案されたもので、その目
的とするところは、多連形シールドトンネルにおいて、
異径の部分の掘削装置のカッター径を小さくし、そのカ
ッタートルクを軽減させ、かつ掘削断面が単円を連続さ
せたものに比べ小さくて済み、また、両側の空間を有効
に利用し得る経済的な異形多連形シールド機を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段）本発明では、上記目的を達成するために、両側に設け
られた単円を掘削する掘削装置と、前記単円より小さな
円形断面を掘削するほぼ十字状のカッターウィングをそ
れぞれ有する複数のフードを有する中央掘削装置とを備
え、中央部シールドの外殻形状が中央掘削装置のカッタ
ーの掘削外径と略同一で、中央掘削装置は両側の単円部
を掘削する装置より前方に位置させた構成としている。

また、両側に設けられた単円を掘削する掘削装置と、
前記単円より小さな円形断面を掘削するほぼ十字状のカ
ッターウィングをそれぞれ有する複数のフードを有する
中央掘削装置とを備え、中央部シールドの外殻形状が中
央掘削装置のカッターの掘削外径と略同一で、中央掘削
装置は両側の単円部を掘削する装置より後方に位置させ
た構成とし、上記目的を達成している。

（作用）本発明では、上記のように、中央の部分の中央掘削装
置をカッター径が小径の少なくとも２以上の掘削装置に
て構成したから、かかる掘削機構の掘削に必要とされる
トルクが小さくても良いようにしている。

また、中央部分の掘削断面が両側の単円に比べ小さい
ため、掘削作業が容易で、排出土砂も減少し、経済的と
なっている。

さらに、セグメントの支柱を中央部側に設けるように
したため、両側の空間を有効的に利用できるようにして
いる。

（実施例）第１図（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施例で、この
実施例の装置では、両側、あるいは上下に設けられた大
きな円形部分が互に離れていて、中央部分に互いに重な
り合う円形部分を有する異形多連形シールド機であっ
て、中央部分に互いに重なり合う中央掘削装置を有する
部分を持ち、中央部の中央掘削装置はその周囲の大きな
円形部分の掘削装置より前方に位置させた構成であるこ
とに特徴を有している。

すなわち、図中（１）はシールド筒であり、両側に設
けられた大径のシールド部（1a）と、その中央部分に連
続し、重合して設けられた小径のシールド部（1b）とに
て構成され、両側のシールド部（1a）にはその径に対応
したカッター（２）を整える掘削装置（３）がそれぞれ
設けられている。また、中央部分のシールド（1b）には
図示の状態において上下に小径のカッター（４）を有す
る中央掘削装置（５）がそれぞれ設けられている。

次に両側の大きな円形部分を掘削する掘削装置（３）
の構成を第１図（ｂ）に沿って説明する。先ず、第１図
（ａ）は中右側の掘削装置（３）のカッター（２）は中
心から放射状に延びる複数本のカッターウィング（2a）
を有し、このカッターウィング（2a）の前面には周知の
ように適間でもって複数個のビット（６）が、また、後
部には必要に応じ連混ぜ翼（2b）が設けられ、かつカッ
ターウィング（2a）の基部はセンターシャフト（７）に
連結され、このセンターシャフト（７）の前方にはフィ
ッシュテール状の中央ビット（８）が設けられている。

センターシャフト（７）はシールド筒（１）内の前部
に設けられたチャンバーすなわち隔壁（９）を軸受（1
0）を介して坑内側に貫設され駆動装置（11）に連結さ
れている。すなわち、（12a）、（12b）は駆動装置（1
1）を構成する油圧モータで、隔壁（９）後方側に取付
けられたフレーム（13）に固定されている。そして、駆
動軸には歯車（14）が設けられ、この歯車（14）は隔壁
（９）の後方に延びるセンターシャフト（７）の後方外
周に設けられた歯車（15）と噛合され、油圧モータ（12
a）等を駆動することにより、これら歯車機構を介しセ
ンターシャフト（７）が回動し、よってカッター（２）
が回動し、地山を掘削するように構成されている。な
お、その他、（16）はセンターシャフト（７）の後部に
設けられた軸受、（17）は必要に応じセンターシャフト
（７）の後端に設けられたスイベルジョイントで、切羽
室（18）内や地山に、例えば水、ベントナイト溶液やCM
C、粘土、シルト、微細砂、繊維、高分子吸収剤、発砲
剤、粘稠剤、空気連行剤、発砲剤と水と空気の混合体、
あるいはこれらの混合体からなどからなる作泥土材を注
入するためのもので、この機構につては周知であるた
め、詳細は省略する。なお、地山が自立性の場合、これ
らを使用しなくても良く、また、これらの機構は特に設
けなくても良いことは勿論である。

また、この実施例では油圧モータ（12a）、（12b）等
が複数設けられた例について示したが、この数は掘削断
面の大きさなどによって適宜決定されるものである。

さらに、（19）は切羽室（18）内の掘削土砂を外部に
排出する掘土装置であり、例えばリボンスクリュを含む
スクリューコンベア、排泥管、排土ポンプ、バキューム
ポンプなどにてなり、その前端は隔壁（９）を介し切羽
室（18）に臨設され、かつ後端側は坑内側に設置されて
いる。

しかして、上記において（ａ）図中右側の掘削装置
（３）について説明したが、左側の掘削装置（３）も略
同様に構成されているため、同一部材は同じ符号で示
し、その詳細は説明の重複を避けるために省略する。

また、第１図（ａ）において中央部分の上下にそれぞ
れ設けられた小径のフードを有する中央掘削装置（５）
も、各部材の大きさが基本的に小さくなっているだけ
で、、略同様に構成されており、この場合は、ほぼ十字
状をなす各カッターウィング（4a）は衝突を避けるため
に大型のカッターウィング（2a）より前方に突設されて
おり、また、各カッターウィング（4a）同士は互いに衝
突しないように制御・駆動されるものである。

なお、この例では中央部分に排土装置を図示してない
が、設けるか否かについては装置の大きさなどによって
決定される設計事項であり、設けない場合、その分機構
が簡素となり、コスト的に有利となる。

しかして、動作にあたっては、各掘削装置（３）、
（５）を駆動して地山を掘削し、掘削土砂を切羽室内に
取込み、、かつ地山に自立性がない場合、反力受けに一
端が受けられた推進用ジャッキ（図示せず）を介し切羽
に対抗し得る圧力を生ぜしめ、また、作泥土材を注入
し、練り混ぜた混合体によって切羽を押え、その崩壊を
防止しつつ掘進するが、この場合、中央部分の中央掘削
装置（５）は小型化してあるため、駆動トルクは小さく
なり、駆動装置の負担を軽減することができる。

そして、この装置によって地山を掘削すれば中央部分
の掘削断面が両側の単円に比べたら小さく済み、掘削土
砂の量も少なくなり、経済的である。

また、第２図に示すように、トンネルを構築するにあ
たり、掘進に伴ってエレクターを介しセグメントを組込
んでゆくが、この発明ではセグメントの支柱位置が単円
３つのものに比べ中央部側になるため、両側の空間を有
効に利用できる。

なお、第２図中Ａは本発明による異型３連タイプのセ
グメント支柱幅、Ｂは従来の３連タイプのセグメント支
柱幅である。

（実施例２）第３図（ａ），（ｂ）は本発明の第２実施例を示すも
ので、この実施例では、中央部分のシールド部（1b）が
前方に突出し、かつ中央掘削部分のカッター（４）およ
びその駆動装置よりなる掘削装置（５）が両側の大きな
円形断面を掘削する掘削装置（３）より前方に突出して
いる点が第１実施例と異なっている。また、中央部分に
も小型の排土装置（19a）を設けている。

その他の構成、動作は第１実施例と同様である。

（実施例３）第４図（ａ），（ｂ）は本発明の第３実施例を示す。
この実施例では、中央部分に設ける断面の幅が狭い場
合、上下に大きな円形の一部を互いに重なり合う様に配
置し、重なり合う中央部分の左右に小さな円形の中央掘
削装置（５）を配置したものである。

上記実施例では縦形の異形多連形シールドとなってい
るが、横形としても良く、また、中央部に設けた２個の
小さな円形の中央掘削装置（５）は、大きな円形の掘削
装置（3A）前方に設けてあるが、後方に配置することも
可能である。

なお、この場合、両側の大きな円形の掘削装置（3A）
のカッターウィング（2A）は、例えばＸ字状となって、
その間にビット（６）を有する補強部材（20）を設け、
また、カッターウィング（2A）の基端は中空円筒状であ
って回転可能な回転体（21）に連結されている。しかし
て、（22）は回転体（21）の油圧モータの如き駆動源で
あり、その駆動力は歯車機構（23）を介し回転体（21）
に伝達される。

また、回転体（21）内には前方のカッター（25）が大
型のカッター（24）より前方に突出している。（26）は
隔壁、（27）はカッター（25）が後部に駆動源が連結さ
れたセンターシャフトである。（28）は下方の掘削装置
（3A）側に設けられた排土装置である。（36）は、大型
のカッター（24）と、隔壁（26）との間に設けられた練
り混ぜ翼で駆動装置（31）と共に、回転体（21）に接続
され、大型のカッター（24）と共に回転し、駆動装置
（31）より自転し、練り混ぜを行う。

（29）はセグメント組立てるエレクターである。

なお、中央掘削装置（５）は第１実施例と略同様に構
成されている。

（実施例４）第５図（ａ）、（ｂ）は本発明の第４実施例を示す。
この実施例は横形のもので、両側の大型の掘削装置（3
A）は第３実施例のように構成され、また、中央部分の
中央掘削装置（５）はその部分の隔壁（26）を後方にズ
ラし、大型の掘削装置（3A）より後方に配置され、かつ
中央掘削装置（５）の相互間の位置は、第２実施例のよ
うに接近して配置した点に特徴を有している。

この実施例は縦形として構成しても良いことは勿論で
ある。

なお、上記各実施例では中央部分が小さく両側が大き
な円となる異形３連形の場合について説明したが、各掘
削装置を適宜組合わせて増設し、３連以上の多連とする
ことも可能であるのはもちろんである。

また、横形で示した実施例のものを縦形として用いた
り、その逆に縦形のものを横形として用いることも可能
である。

（発明の効果）以上のように構成した本発明によれば、双設された単
円の中央部分の掘削をカッター径の小さな２個のフード
を有し、かつほぼ十字状のカッターウィングを有する中
央掘削装置によって掘削するようにしたから、 a.駆動装置のトルクが小さくて済む。

b.掘削断面が単円に比べ小さくて済み、経済的である。
また、末掘削部分もない。

c.セグメントの支柱位置が単円３つのものに比べ中央部
側に設けることになるため、両側の空間に有効に利用で
きる。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｂ）は本発明の第１実施例で、第１図
（ａ）は異形３連シールド機の正面図、（ｂ）図は
（ａ）図中Ａ−Ａ線断面図、（ｃ）図は（ａ）図中Ｂ−
Ｂ線断面図、第２図は従来の多連形トンネルと本発明の
ものとのセグメント支柱幅の比較説明図、第３図（ａ）
は本発明の第２実施例の異形３連シールド機の正面図、
（ｂ）図は（ａ）図中Ａ−Ａ線断面図、第４図（ａ）、
（ｂ）は本発明の第３実施例、第５図（ａ）、（ｂ）は
本発明の第４実施例、第６図はトンネル径の比によるト
ルクの違いを示す説明図、第７図は従来の多連形トンネ
ルの説明図を示す。

フロントページの続き (72)発明者寺嶋良東京都中央区新川１丁目24番４大豊建設株式会社内 (56)参考文献特開平３−47398（ＪＰ，Ａ) 特開平２−16292（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】両側に設けられた単円を掘削する掘削装置
と、前記単円より小さな円形断面を掘削するほぼ十字状のカ
ッターウィングをそれぞれ有する複数のフードを有する
中央掘削装置とを整え、中央部シールドの外殻形状が中央掘削装置のカッターの
掘削外径の略同一で、中央掘削装置は両側の単円部を掘
削する装置より前方に位置させた構成としたことを特徴
とする異形多連形シールド機。
【請求項２】両側に設けられた単円を掘削する掘削装置
と、前記単円より小さな円形断面を掘削するほぼ十字状のカ
ッターウィングをそれぞれ有する複数のフードを有する
中央掘削装置とを備え、中央部シールドの外殻形状が中央掘削装置のカッターの
掘削外怪と略同一で、中央掘削装置は両側の単円部を掘
削する装置より後方に位置させた構成としたことを特徴
とする異形多連形シールド機。