JP2950735B2 - 地中ドッキング用シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、二台のシールド掘進機
を地中でドッキングさせる地中ドッキング工法において
使用される地中ドッキング用のシールド掘進機に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機で横穴トンネルを掘削す
る場合、一方の発進立坑からシールド掘進機を発進さ
せ、他方の到達立坑でトンネルの掘削を終了するのが一
般的である。

【０００３】ところが海底や大深度あるいは途中で立坑
用地の確保ができないときなどには、図１３に示すよう
に、両側の立坑８５，８６からそれぞれシールド掘進機
８７，８８でトンネル８９，９０の掘削を始め、両立坑
８５，８６の中間部で両シールド掘進機８７，８８をド
ッキングさせて、トンネル８９，９０を連通させる地中
ドッキング工法が採用される。

【０００４】このような地中ドッキング工法に用いられ
るシールド掘進機８７，８８には、図１４に示すものが
あり、この各シールド掘進機８７，８８は、それぞれの
シールド本体９０の前側に、所定距離の隙間ｄを置いて
配置したカッターヘッド９１，９２と、各カッターヘッ
ド９１，９２に出退自在に支持された外周カッタービッ
ト９３とを有し、シールド掘進機８７，８８どうしのド
ッキング時にシールが行えるように、それぞれのカッタ
ーヘッド９１，９２の先端部分は、シールド本体９０の
軸芯９４に対して同方向に傾斜したテーパー面９１ａ，
９２ａとされている。

【０００５】そして、両シールド掘進機８７，８８のド
ッキング後は、カッターヘッド９１，９２のテーパーリ
ング、シールド本体９０のスキンプレートを残して、シ
ールド本体９０の内部およびカッターヘッド９１，９２
を解体し撤去する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のシールド掘
進機８７，８８において、シールド本体９０先端とカッ
ターヘッド９１，９２との間には、所定距離の隙間ｄを
設けているので、シールド掘進機８７，８８どうしをド
ッキングさせた後に解体する際に、この隙間ｄから泥水
が入り込み易く、解体作業に支障をきたすといった課題
がある。

【０００７】そこで本発明は、上記課題を解決し得る地
中ドッキング用シールド掘進機の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明における課題を解
決するための手段は、シールド本体の先端に所定距離だ
け隙間を置いてカッターヘッドが配置され、該カッター
ヘッドに一端側が取付けられてカッターヘッドをシール
ド本体に対して回転自在に支持するための複数個の支持
杆がシールド本体の軸心回りに回転自在に設けられたシ
ールド掘進機において、前記支持杆の他端側をシールド
本体の軸心回りに回転支持する保持装置が設けられ、該
保持装置とシールド本体の内周面との間に、前記保持装
置をシールド本体の軸心に沿って後退させるためのジャ
ッキ装置が取付けられたものである。

【０００９】また、シールド本体の先端に所定距離だけ
隙間を置いてカッターヘッドが回転自在に設けられたシ
ールド掘進機において、前記シールド本体のカッターヘ
ッド側内周面に摺動自在に内嵌して前記隙間を封止する
ための環状封止体と、前記シールド本体の内周面に取付
けられるとともに環状封止体をカッターヘッドのシール
ド本体側背面に向けて押圧するためのジャッキ装置とを
備えたものである。

【００１０】

【作用】上記課題解決手段において、ジャッキ装置を駆
動すると、支持杆をシールド本体の軸心回りに回転支持
する保持装置が後方に移動し、これに伴ってカッターヘ
ッドが後退し、シールド本体の先端とカッターヘッドの
背面との間の隙間が封止され、シールド掘進機どうしを
ドッキングさせた後の解体時に、シールド本体内に泥水
などが入り込むのを確実に防止する。

【００１１】またジャッキ装置を駆動すると、シールド
本体のカッターヘッド側内周面に摺動自在に内嵌した環
状封止体がカッターヘッド側に移動して、カッターヘッ
ドの背面に当接し、シールド本体の先端とカッターヘッ
ドの背面との間の隙間が封止され、シールド掘進機どう
しをドッキングさせた後の解体時に、シールド本体内に
泥水などが入り込むのを確実に防止する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、図１〜図１２に基づいて本発明の第一実施
例を説明する。

【００１３】なおこの実施例において、地中でドッキン
グさせる後行させる後行側シールド掘進機１Ａおよび先
行させる先行側シールド掘進機１Ｂは、それぞれのカッ
ターヘッド２Ａ，２Ｂ外周部に配設されるテーパーリン
グ３Ａ，３Ｂだけが異なるため、後行側シールド掘進機
１Ａのみ説明し、先行側シールド掘進機１Ｂの同一部材
には同一符号を付して説明は省略する。

【００１４】図１の全体構成図を示す断面図において、
４は前胴５Ａと後胴５Ｂからなるシールド本体で、前胴
５Ａと後胴５Ｂとは周方向所定間隔ごとに配置された屈
曲ジャッキ６により互いに連結されるとともに、後胴５
Ｂの前端外周部の球面状摺接部７に、前胴５Ａの後端外
周部の係合部８が摺動自在に外嵌されて、前胴５Ａと後
胴５Ｂとが互いに傾動自在に構成されている。

【００１５】前胴５Ａの前側には、所定距離の隙間ｅを
置いて前記カッターヘッド２Ａが配置されており、この
カッターヘッド２Ａは、シールド本体４の軸心１４Ａ回
りに配置されるとともにこの軸心１４Ａ回りに回転自在
な複数個の支持杆１７の先端側に取付けられ、前胴５Ａ
の内部に支持杆１７の後端側をシールド本体４の軸心１
４Ａ回りに回転支持する保持装置２４が設けられてい
る。

【００１６】この保持装置２４は、図１および図２の拡
大図に示すように、前胴５Ａと同心に配置された内筒体
５０と、この内筒体５０に外嵌された第一軸受け５０ａ
と、内筒体５０に支持杆１７の他端側を挿入するスペー
スＳを介して外嵌された断面矩形の環状中支持体５２
と、この中支持体５２に内嵌された第二軸受け５８ａ
と、中支持体５２の側部と内筒体５０の外周面とを連結
する断面Ｌ字形の環状連結体５４とから構成され、前記
支持杆１７の後端周面が第一軸受け５０ａおよび第二軸
受け５８ａに支持されている。

【００１７】前記中支持体５２のさらに外側に、中支持
体５２および環状連結体５４をシールド本体４の軸心１
４Ａに沿って案内するための環状案内体５５が外嵌さ
れ、この環状案内体５５は、前後一対の隔壁５６，５７
と、両隔壁５６，５７のシールド本体４の軸心１４Ａ側
に差渡して一体的に形成された案内板５８とから構成さ
れ、この案内板５８の所定位置に、円周方向に所定角度
だけ離間してシールド本体４の軸心１４Ａに沿った長孔
５８ａが形成されている。

【００１８】前記保持装置２４をシールド本体４の軸心
１４Ａに沿って後退させるための複数のジャッキ装置
（所定角度ごとに配置されている）５９が設けられ、該
ジャッキ装置５９の一端は、環状案内体５５の前側の隔
壁５６にピン部材６０を介して回動自在に連結され、各
ジャッキ装置５９の他端は、前記環状連結体５４の外周
面に立設されて長孔５８ａに突出した取付け片６１にピ
ン部材６２を介して回動自在に連結されている。

【００１９】前記支持杆１７をシールド本体４の軸心１
４Ａ回りに回転させるための回転装置６３が設けられ、
この回転装置６３は、前記環状連結体５４の側部に取付
けて出力軸に駆動ギャ６５を有する駆動モーター６４
と、前記内筒体５０に軸受け６８を介して回転自在に取
付けられるとともに駆動モーター６４の駆動ギャ６５に
噛合する環状歯車６７とから構成され、前記軸受け６８
は、環状連結体５４の側部にボルト６８ａを介して取付
けられ、前記支持杆１７の後端部は、環状歯車６７の側
部にボルト６７ａを介して取付けられている。

【００２０】上記構成において、駆動モーター６４を駆
動するとその駆動力が駆動ギャ６５を介して環状歯車６
７に伝達されてこれがシールド本体４の軸心１４Ａ回り
に回転するとともに環状歯車６７に取付けられている支
持杆１７および支持杆１７の先端に取付けられているカ
ッターヘッド２Ａが回転し、掘削が可能となる。

【００２１】またジャッキ装置５９を駆動（シリンダー
を伸長）すると、取付け片６１が長孔５８ａに案内され
て後方に移動し、これに伴って取付け片６１に取付けて
いる中支持体５２と、中支持体５２にボルト５４ａを介
して固定されている内筒体５０と、中支持体５２および
内筒体５０に支持されている支持杆１７が、後方に移動
し、また支持杆１７とともにカッターヘッド２Ａが前胴
５Ａ（後方）側に移動して、カッターヘッド２Ａの背面
と前胴５Ａの前端面とが当接し、前胴５Ａとカッターヘ
ッド２Ａとの間の隙間ｅがなくなる。

【００２２】ところで、前記後胴５Ｂ内には、搬入され
たセグメント２８を組立てるエレクター装置２９が配置
され、後胴５Ｂの前部には組立てられたセグメント２８
を反力受けとしてシールド本体４を前進させる複数の推
進ジャッキ３０が配設される。

【００２３】また図４に示すように、前記カッターヘッ
ド２Ａにはカッター面板３１の軸心部にセンタービット
３２が配置され、軸心１４Ａから放射方向外方に沿って
カッター面板３１に形成された４個の土砂取入れ口３３
の両側にはカッタービット３４が多数配置され、カッタ
ー面板３１の外周部には係合テーパーリング３Ａが解体
時に切離し可能に取付けられ、この係合テーパーリング
３Ａの前面は、図２，図５に示すように前方中心側に向
かって例えば軸心１４Ａに対して４５°傾斜するテーパ
ー面３５に形成されている。

【００２４】またカッターヘッド２Ａには、一定間隔を
置いて４箇所に、係合テーパーリング３Ａの前方に突出
して係合テーパーリング３Ａ前方の地盤を掘削する外周
カッタービット３６が配置される。

【００２５】そしてカッター面板３１には、軸心１４Ａ
に対して４５°傾斜して後方中心側から前方外周面側の
カッター面板３１に開口する収納室３７が配置され、こ
の収納室３７は開口部がビット収納口３８に形成される
とともに、ビット収納口３８側には外周カッタービット
３６の基端部を案内するガイド部材３９が配置される。

【００２６】また、収納室３７の奥部には外周カッター
ビット３６を出退するカッター出退用シリンダー４０が
配置されて、図５に示すように、外周カッタービット３
６の刃部３６ｂを係合テーパーリング３Ａから所定距離
Ｄ１だけ前方に突出して係合テーパーリング３Ａ前方の
地盤を掘削するとともに、図３に示すドッキング時に外
周カッタービット３６を収納室３７およびビット収納口
３８内に収納して刃部３６ｂをカッタービット３４と同
一レベルまで後退させるように構成される。

【００２７】図１および図３において、４１はカッター
４１ａが係合テーパーリング３Ａの貫通孔を介して外周
側に突出するオーバーカッター装置である。次に先行側
シールド掘進機１Ｂのカッターヘッド２Ｂ外周部に解体
時に取外し自在に配置された被係合テーパーリング３Ｂ
を説明する。

【００２８】図１および図６に示すように、この被係合
テーパーリング３Ｂは、前面が前方外周側に向かって軸
心１４Ｂに対して４５°傾斜するテーパー面５１に形成
されるとともに、前端がカッタービット３４より所定量
Ｌ１だけ突出するように設定され、図７に示す係合テー
パーリング３Ａとの係合時に両カッターヘッド２Ａ，２
Ｂのカッタービット３４，３４間に所定量の間隙ａを形
成するよう構成され、外周カッタービット３６はこの被
係合テーパーリング３ＢよりＬ２だけ突出されて通常の
掘削が行われる。

【００２９】次に地中ドッキング方法を図８〜図１１に
基づいて説明する。まず図８に示すように、先行側シー
ルド掘進機１Ｂを外周カッタービット３６が突出された
状態で通常掘削して接合地点Ａまで前進させ、停止後、
カッター出退用シリンダー４０を駆動して外周カッター
ビット３６をカッターヘッド２Ｂ内に収納して待機さ
せ、ジャッキ装置５９を駆動して保持装置２４全体をを
引き込む（後退させる）ことにより、図９に示すよう
に、カッターヘッド２Ｂを前胴５Ａ側に引き寄せて前胴
５Ａとカッターヘッド２Ｂとの間の隙間ｅをなくしてお
く。

【００３０】次に、後行側シールド掘進機１Ａを外周カ
ッタービット３６が突出された状態で通常掘削して接合
地点Ａに向けて掘進する。そして後行側シールド掘進機
１Ａが所定距離に接近した時点で、上記と同様にカッタ
ー出退用シリンダー４０を駆動して外周カッタービット
３６をカッターヘッド２Ａ内に収納して待機させ、ジャ
ッキ装置５９を駆動して前胴５Ａとカッターヘッド２Ａ
との間の隙間ｅを封止し、後行側シールド掘進機１Ａの
推進ジャッキ３０を駆動して前進させる。すると図１０
に示すように、被係合テーパーリング３Ｂのテーパー面
５１により係合テーパーリング３Ａが案内されてテーパ
ー面３５，５１どうしが全面接触する。

【００３１】次に、両テーパーリング３Ａ，３Ｂの外周
近傍に薬液を注入して地盤改良５３を行い、両テーパー
リング３Ａ，３Ｂ、前胴５Ａ、後胴５Ｂのスキンプレー
トを残して、カッターヘッド２Ａ，２Ｂおよび両シール
ド本体４内部およびを解体撤去する。

【００３２】そしてこの解体撤去時には、先行側と後行
側のシールド掘進機１Ａ，１Ｂの両テーパーリング３
Ｂ，３Ａが確実に嵌合し、また各シールド掘進機１Ａ，
１Ｂの前胴５Ａとカッターヘッド２Ａ，２Ｂとの間の隙
間ｅは封止されているために、確実にシールを行うこと
ができ、従って、シールド掘進機１Ａ，１Ｂの解体時で
あっても本体４内に泥水などが入り込むのを確実に防止
できる。

【００３３】次に本発明の第二実施例を図１２に基づい
て説明すると、これは、各シールド掘進機１Ａ，１Ｂの
前胴５Ａの前部内周面に、前胴５Ａとカッターヘッド２
Ａ，２Ｂとの間の隙間ｅを封止するための環状封止体７
０が案内溝７０ａに摺動自在に内嵌され、該環状封止体
７０をカッターヘッド２Ａ，２Ｂ側に押圧摺動して環状
封止体７０をカッターヘッド２Ａ，２Ｂの背面に当接す
るための複数個（所定角度置きに配置されている）ジャ
ッキ装置７１が設けられたものである。

【００３４】そしてこの各ジャッキ装置７１の先端部
は、前記環状封止体７０の内面に取付けられた支持片７
２にピン部材７３を介して回動自在に連結され、ジャッ
キ装置７１の基端部が前胴５Ａの内周面に取付けた支持
片７４にピン部材７５を介して回動自在に連結され、前
記ジャッキ装置７１の途中部分は、環状案内体５５の前
壁５６に取付けた軸受け７６に摺動自在に支持されてい
る。

【００３５】上記構成において、第一実施例と同様にし
て各シールド掘進機１Ａ，１Ｂを所定の位置まで近付け
る。そしてジャッキ装置７１を駆動する（伸長する）
と、環状封止体７０がカッターヘッド２Ａ，２Ｂ側に移
動して各カッターヘッド２Ａ，２Ｂの背面に当接し、両
シールド掘進機１Ａ，１Ｂのドッキング時に前胴５Ａと
カッターヘッド２Ａ，２Ｂとの間をシールでき、解体時
であっても泥水が本体４内に入り込むのを防止できる。

【００３６】

【発明の効果】以上の説明から明らかな通り、本発明
は、カッターヘッドを支持する支持杆をシールド本体の
軸心回りに回転支持する保持装置を設け、この保持装置
とシールド本体の内周面との間に、保持装置をシールド
本体の軸心に沿って後退させるためのジャッキ装置を取
付けたので、ジャッキ装置を駆動してカッターヘッドを
後退させることにより、シールド本体とカッターヘッド
との隙間を封止することができ、従って、シールド掘進
機どうしをドッキングさせた後の解体時に、シールド本
体内に泥水などが入り込むのを確実に防止できる。

【００３７】また、シールド本体のカッターヘッド側内
周面に摺動自在に内嵌してシールド本体とカッターヘッ
ドとの隙間を封止するための環状封止体を設け、この環
状封止体をカッターヘッドのシールド本体側背面に向け
て押圧するためのジャッキ装置を設けたので、ジャッキ
装置を駆動して環状封止体をカッターヘッド側に移動さ
せることにより、シールド本体とカッターヘッドとの隙
間を封止することができ、シールド掘進機どうしをドッ
キングさせた後の解体時に、シールド本体内に泥水など
が入り込むのを確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例を示すシールド掘進機のド
ッキング前の全体構成断面図である。

【図２】同じく後行側シールド掘進機の一部拡大断面図
である。

【図３】同じくドッキング後のシールド掘進機の全体構
成断面図である。

【図４】同じくカッターヘッドの半正面図である。

【図５】同じく後行側シールド掘進機の外周カッタービ
ット部分の拡大断面図である。

【図６】同じく先行側シールド掘進機の外周カッタービ
ット部分の拡大断面図である。

【図７】同じく両シールド掘進機をドッキングさせた状
態での外周カッタービット部分の拡大断面図である。

【図８】同じく地中ドッキング方法の説明図である。

【図９】同じく地中ドッキング方法の説明図である。

【図１０】同じく地中ドッキング方法の説明図である。

【図１１】同じく地中ドッキング方法の説明図である。

【図１２】本発明の第二実施例を示す両シールド掘進機
の要部拡大断面図である。

【図１３】地中ドッキング工法の概略説明図である。

【図１４】従来のシールド掘進機の概略拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

１Ａ シールド掘進機 １Ｂ シールド掘進機 ２Ａ カッターヘッド ２Ｂ カッターヘッド ３Ａ テーパーリング ４ シールド本体 ５Ａ 前胴 ５Ｂ 後胴 １４Ａ 軸心 １７ 支持杆 ２４ 保持装置 ３１ カッター面板 ３５ テーパー面 ５０ 内筒体 ５１ テーパー面 ５２ 中支持体 ５４ 環状連結体 ５５ 環状案内体 ５８ 案内板 ５８ａ 長孔 ５９ ジャッキ装置 ６１ 取付け片 ６３ 回転装置 ６４ 駆動モーター ６７ 環状歯車 ７０ 環状封止体 ７１ ジャッキ装置

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体の先端に所定距離だけ隙間
   を置いてカッターヘッドが配置され、該カッターヘッド
   に一端側が取付けられてカッターヘッドをシールド本体
   に対して回転自在に支持するための複数個の支持杆がシ
   ールド本体の軸心回りに回転自在に設けられたシールド
   掘進機において、前記支持杆の他端側をシールド本体の
   軸心回りに回転支持する保持装置が設けられ、該保持装
   置とシールド本体の内周面との間に、前記保持装置をシ
   ールド本体の軸心に沿って後退させるためのジャッキ装
   置が取付けられたことを特徴とする地中ドッキング用シ
   ールド掘進機。
2. 【請求項２】 シールド本体の先端に所定距離だけ隙間
   を置いてカッターヘッドが回転自在に設けられたシール
   ド掘進機において、前記シールド本体のカッターヘッド
   側内周面に摺動自在に内嵌して前記隙間を封止するため
   の環状封止体と、前記シールド本体の内周面に取付けら
   れるとともに環状封止体をカッターヘッドのシールド本
   体側背面に向けて押圧するためのジャッキ装置とを備え
   たことを特徴とする地中ドッキング用シールド掘進機。