JP2935558B2 - 矩形断面シールド掘進機 - Google Patents

矩形断面シールド掘進機

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JP2935558B2
JP2935558B2 JP30370790A JP30370790A JP2935558B2 JP 2935558 B2 JP2935558 B2 JP 2935558B2 JP 30370790 A JP30370790 A JP 30370790A JP 30370790 A JP30370790 A JP 30370790A JP 2935558 B2 JP2935558 B2 JP 2935558B2
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利之 植野
昭二 西田
洋 糸永
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ORIESU SOGO KENKYUSHO KK
Hitachi Zosen Corp
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ORIESU SOGO KENKYUSHO KK
Hitachi Zosen Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は後部で型枠を組み立ててコンクリートを注入
打設しトンネルを覆工するとともに、この型枠および打
設コンクリートを反力受けとして推進する矩形断面シー
ル掘進機に関する。
従来の技術 従来のシールド工法には、トンネルの覆工に場所打ち
コンクリートを採用したECL工法(セグメントが不要な
場所打ちコンクリートライニング工法)がある。
発明が解決しようとする課題 このECL工法とシールド掘進機を組み合わせた場合、
掘削断面が大きいとシールド掘進機を推進させるための
大きい反力が型枠等に加わり、したがって型枠の強度を
大幅に増強させる必要があった。そのため、型枠が大型
化,大重量化され、坑内での取扱いやコスト高等の問題
が生じていた。
本発明は上記問題点を解決して、推進反力を受ける型
枠や打設コンクリートの強度が低くても、大口径のトン
ネルの掘削が可能な矩形断面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 上記問題点を解決するために本発明は、後部で型枠を
組み立ててコンクリートを注入打設しトンネルを覆工す
るとともに、この型枠および打設コンクリートを反力受
けとして推進する矩形断面シールド掘進機において、シ
ールド本体を、前後に分割されて前後方向に互いにスラ
イド自在な前胴と後胴とで構成し、前記前胴を、前後方
向に互いにスライド自在な、中央前胴と、少なくともこ
の中央前胴の上辺と左右側辺に配置されて中央前胴を囲
むフード前胴とで構成し、前記中央前胴およびフード前
胴の前部にそれぞれドラム式掘削用カッターを設けると
ともに、これら掘削用カッターの後方にそれぞれ排土装
置を設け、前記フード前胴のドラム式掘削用カッター後
部に、掘削土砂を前記排土装置に送るスクリュフィーダ
ーを配置し、前記中央前胴およびフード前胴と、後胴と
の間にそれぞれ掘進用ジャッキを設け、前記後胴に、型
枠および打設コンクリートを反力受けとして当接し伸縮
する前進用ジャッキを設け、前記掘進用ジャッキによ
り、フード前胴の掘削用カッターが常に中央前胴の掘削
用カッターより前方になるように中央前胴およびフード
前胴とを交互に出退駆動するように構成したものであ
る。
作用 上記構成において、全てのジャッキを収縮するととも
に、前進用ジャッキを型枠に当接させた状態で、まずフ
ード前胴のカッターを駆動してその掘進用ジャッキを進
展し前方に推進させる。この時このフード前胴の推進反
力は後胴から前進用ジャッキを介して後胴に伝達され、
さらに後胴から前進用ジャッキを介して型枠等に伝達さ
れて支持される。つぎに、中央前胴を同様にしてその前
進用ジャッキを進展し推進させる。この時、中央前胴の
推進反力は後胴から前進用ジャッキを介して後胴に伝達
され、さらに後胴から前進用ジャッキを介して型枠等に
伝達されて支持される。フード前胴および中央前胴の推
進が終了した後、各掘進用ジャッキを収縮させると同時
に前進用ジャッキを進展させて後胴を前進させる。そし
て前進用ジャッキを収縮させて型枠を組立てコンクリー
トを打設する。
このようにしてシールド本体を掘進させるので、型枠
や打設コンクリートが支持する推進反力は、フード前胴
分と中央前胴分とに分離されるとともに、後胴に前進用
ジャッキを介して伝達され、局部に集中されることなく
均等に分散される。したがって、推進反力を受ける型枠
や打設コンクリートの京女が低くても、大口径のトンネ
ルの掘削が可能となる。また、掘削用カッターをドラム
式とするとともに、外周側に配置されるフード前胴の掘
削用カッターを中央前胴の掘削用カッターより前方に位
置させるので、土砂の安息角を考慮できて切羽面の地盤
の崩壊を未然に防止でき掘削地盤の安定を図ることがで
きる。さらに、フード前胴と中央前胴とにそれぞれ排土
装置を配置し、フード前胴の掘削用カッターの後部にス
クリュフィーダーを配置したので、狭い掘削部分の掘削
土砂を効果的に排土装置に搬送できて排出するすること
ができ、効率よく掘削することできる。
実施例 以下本発明の一実施例を第1図〜第3図に基づいて説
明する。
第1図,第2図において、1は矩形状断面に形成され
たシールド本体で、前胴2と、前胴2後部内で前後方向
にスライド自在に配設された後胴3とで構成される。ま
た、この前胴2は二分割されて、中央部の中央前胴4
と、この中央前胴4の下辺を除く各辺で逆溝形状に形成
された左右対称のフード前胴5とで構成され、前記中央
前胴4はフード前胴5内に前後方向にスライド自在に内
嵌されている。
中央前胴4の前部には、掘削用カッターである左右一
対の横カッタードラム6が上下方向一定間隔毎に合計8
本が回転自在に設けられる。これら横カッタードラム6
は、中央前胴4内の仕切板7に設けられたカッター駆動
モーター8から駆動軸10が土砂取り込み室9に突出さ
れ、この駆動軸10と横カッタードラム6がウォーム歯車
機構11を介して連結駆動されて駆動回転される。そし
て、これら横カッタードラム6により掘削された土砂は
上下に分割された土砂取り込み室9に取り込まれ、中央
部排土装置12により排土口12aからそれぞれシールド本
体1後方に排出される。図示しないが、前記ウォーム歯
車機構11等の駆動部はカバーに覆われて土砂から保護さ
れている。また、フード前胴5の前部には、上辺および
両側辺に沿う掘削用カッターである横カッタードラム1
3、縦カッタードラム14がそれぞれ回転自在に設けら
れ、ドラム13a,14a内に内蔵されたカッター駆動モータ
ー(図示せず)により回転駆動される。前述した各カッ
タードラム6,13,14は円筒状ドラム6a,13a,14aの外周面
に複数のカッター6b,13b,14bが突設されて形成されてい
る。フード前胴5の横カッタードラム13,縦カッタード
ラム14の後方には各カッタードラム13,14にそれぞれ平
行な排土用スクリュウフィーダー15,16が配設されてお
り、横カッタードラム13により掘削した土砂を矢印A方
向で示す中央部に搬送し、フード部排土装置17により排
土口17aからシールド本体1後方に排出する。また、縦
カッタードラム14により掘削した土砂を矢印B方向で示
す方向に搬送し、フード部排土装置17により排土口17b
からそれぞれシールド本体1後方に排出する。さらにこ
こでフード前胴5のカッタードラム13,14が中央前胴4
の横カッタードラム6より前方に突出しているのは、掘
削部の土砂の安息角を考慮して切羽の安定を保つためで
ある。
中央前胴4の仕切板7と後胴3前部のフランジ板19と
の間には所定間隔毎に前後方向の中央部掘進用ジャッキ
20が複数本連結され、またフード前胴5の仕切板21と後
胴3のフランジ板19との間には所定間隔毎に前後方向の
フード部掘進用ジャッキ22が複数本連結されている。さ
らに、後胴3のフランジ板19外周部には所定間隔毎に後
方に延びる後胴前進ジャッキ23が取り付けられ、出力ロ
ッド先端の押付部材24を、後胴3内の形枠組立装置〔エ
レクタ装置〕(図示せず)により組み立てられてコンク
リート注入装置(図示せず)によりコンクリート26が注
入された形枠25押し付け可能に構成される。
上記構成のシールド掘進機の掘進作業を第3図により
説明する。
フード前胴5の横カッタードラム13,縦カッタードラ
ム14を回転駆動し、形枠組立装置により組み立てられた
コンクリート26が打設された形枠25に打設後胴前進ジャ
ッキ23の押付部材24を収縮位置近傍で押し付けるととも
に、フード部掘進用ジャッキ22を進展して、フード前胴
5を前方に推進させ、前方の地山を逆溝形状に掘削す
る。この時、フード前胴5の推進反力F1は後胴3から後
胴前進ジャッキ23を介して形枠25および打設コンクリー
ト26に支持される。〔第3図a,第3図b〕 中央前胴4の横カッタードラム6を回転駆動して中央
部掘進用ジャッキ20を進展し、中央前胴4を前方に推進
させてフード前胴5に囲まれた前方の地山を掘削する。
この時、中央前胴4の推進反力F2は後胴3から後胴前進
ジャッキ23を介して形枠25および打設コンクリート26に
支持される。〔第3図c〕 フード部掘進用ジャッキ22および中央部掘進用ジャッ
キ20を収縮すると同時に、後胴前進ジャッキ23を進展し
て後胴3を前方に移動させる。この時、後胴3の前進反
力F3は形枠25および打設コンクリート26に支持される。
〔第3図d〕 後胴前進ジャッキ23を収縮して形枠組立装置により形
枠25を組み立て、形枠25内にコンクリート26を打設す
る。〔第3図a〕 上記実施例によれば、シールド掘削機は、2つに分離
されたフード前胴5と中央前胴4を交互に前進させて掘
進するので、形枠25および打設コンクリート26に支持さ
れる推進反力はフード前胴5の推進反力F1と中央前胴4
の推進反力F2が分離されて加わり、さらにその推進反力
も後胴3から後胴前進ジャッキ23を介して局所に集中す
ることなく分散されて伝達される。したがって、形枠25
および打設コンクリート26の強度がそれほど大きくなく
ても、大口径の矩形断面シールド掘進機の推進反力を支
持することができる。
なお、上記実施例でフード前胴5を逆溝形状断面に形
成したが、第4図に示すように四角筒状に形成してもよ
い。
また、上記実施例では排土装置としてスクリュウコン
ベヤを示したが、泥水スラリー配管とすることもでき
る。
発明の効果 以上述べたごとく本発明によれば、シールド本体を中
央前胴とフード前胴とで構成し、掘進用ジャッキにより
中央前胴とフード前胴とを交互に推進させてその推進反
力を後述から前進用ジャッキを介して形枠および打設コ
ンクリートに支持させるので、型枠や打設コンクリート
が支持する推進反力は、フード前胴分と中央前胴分とに
分離されるとともに、後胴に前進用ジャッキを介して伝
達され、局部に集中されることなく均等に分散される。
したがって、推進反力を受ける型枠や打設コンクリート
の強度が低くても、大口径のトンネルの掘削が可能とな
る。また、掘削用カッターをドラム式とするとともに、
外周側に配置されるフード前胴の掘削用カッターを中央
前胴の掘削用カッターより前方に位置させるので、土砂
の安息角を考慮できて切羽面の地盤の崩壊を未然に防止
でき掘削地盤の安定を図ることができる。さらに、フー
ド前胴と中央前胴とにそれぞれ排土装置を配置し、フー
ド前胴の掘削用カッターの後部にスクリュフィーダーを
配置したので、狭い掘削部分の掘削土砂を効果的に排土
装置に搬送できて排出することができ、効率よく掘削す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は本発明の一実施例を示し、第1図は矩
形断面シールド掘進機の縦断面図、第2図は同正面半断
面図、第3図a〜dは掘削作業の説明図、第4図は他の
実施例の矩形断面シールド掘進機を示す斜視図である。 1……シールド本体、2……前胴、3……後胴、4……
中央前胴、5……フード前胴、6……横カッタードラ
ム、12……中央部排土装置、13……横カッタードラム、
14……縦カッタードラム、15,16……排土用スクリュウ
フィーダー、17……フード部排土装置、20……中央部掘
進用ジャッキ、22……フード部掘進用ジャッキ、23……
後胴前進ジャッキ、25……形枠、26……打設コンクリー
ト、F1,F2……推進反力。
フロントページの続き (72)発明者 糸永 洋 大阪府大阪市此花区西九条5丁目3番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−80786(JP,A) 特公 昭45−21(JP,B1) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 E21D 9/06 302 E21D 9/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】後部で型枠を組み立ててコンクリートを注
    入打設しトンネルを覆工するとともに、この型枠および
    打設コンクリートを反力受けとして推進する矩形断面シ
    ールド掘進機において、 シールド本体を、前後に分割されて前後方向に互いにス
    ライド自在な前胴と後胴とで構成し、 前記前胴を、前後方向に互いにスライド自在な、中央前
    胴と、少なくともこの中央前胴の上辺と左右側辺に配置
    されて中央前胴を囲むフード前胴とで構成し、 前記中央前胴およびフード前胴の前部にそれぞれドラム
    式掘削用カッターを設けるとともに、これら掘削用カッ
    ターの後方にそれぞれ排土装置を設け、 前記フード前胴のドラム式掘削用カッター後部に、掘削
    土砂を前記排土装置に送るスクリュフィーダーを配置
    し、 前記中央前胴およびフード前胴と、後胴との間にそれぞ
    れ掘進用ジャッキを設け、 前記後胴に、型枠および打設コンクリートを反力受けと
    して当接し伸縮する前進用ジャッキを設け、 前記掘進用ジャッキにより、フード前胴の掘削用カッタ
    ーが常に中央前胴の掘削用カッターより前方になるよう
    に中央前胴およびフード前胴とを交互に出退駆動するよ
    うに構成した ことを特徴とする矩形断面シールド掘進機。
JP30370790A 1990-11-07 1990-11-07 矩形断面シールド掘進機 Expired - Lifetime JP2935558B2 (ja)

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