JP3014043B2 - シールド掘進機のシールドジャッキ及びシールド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、シールド掘進機
のシールドジャッキ及びシールド工法に関し、特にトン
ネル径の異なるトンネルを続けて掘進するのに好適のシ
ールド掘進機のシールドジャッキと、このシールドジャ
ッキを用いてシールド掘進するシールド工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】 シールド掘進機は、地下鉄、上下水
道、電力用ケーブルや通信用ケーブルの為のトンネル、
等のシールド坑（トンネル）の掘進に供するものであ
り、通常のシールド掘進機は、前部胴、中折れ部、後部
胴、前部胴の前端のカッターディスク、カッターディス
クを回転駆動する回転駆動機構、前胴後部と中折れ部と
後胴前端部の内周側に配設されて後胴前端部に固定され
た例えば８〜２０本のシールドジャッキ、左右１対又は
左右複数対の中折れジャッキ、掘削土砂を排出する排土
設備、掘削したトンネルの内面にセグメントを覆工する
エレクタ等を有し、複数のシールドジャッキで覆工済み
のセグメントを介して推進力を発生させながら、カッタ
ーヘッドを回転駆動して切羽を掘削し、所定長さの掘進
毎にエレクタによりトンネルの内面にリング状にセグメ
ントを覆工し、これを繰り返しつつトンネルを掘進して
いく。

【０００３】各シールドジャッキはそのピストンロッド
を後方（掘進方向と反対方向）へ延ばすように後向きに
配設され、そのピストンロッドの端部には偏心金具が取
外し可能に固着され、偏心金具の後端面にはシールドジ
ャッキの軸心から偏心した凸球面状係合部が形成され、
この凸球面状係合部がスプレッダーの凹球面座に係合さ
れ、スプレッダーが覆工済のセグメントの前端に当接さ
れ、シールドジャッキに対してスプレッダーから偏心金
具を介して推進反力を伝達するようになっている。尚、
前記偏心金具はシールドジャッキに含まれるものであ
る。従来では、１つのシールド掘進機により掘進可能な
トンネルのトンネル径はシールド掘進機の外径で決って
しまい、シールドジャッキの軸心からスプレッダーの凹
球面座の中心までの寸法は１種類であったので、従来の
シールドジャッキの偏心金具には、１つの凸球面状係合
部が形成されていた。

【０００４】ここで、トンネルの途中部にトンネル径を
拡幅した所定長さの拡幅トンネルを形成したり、トンネ
ルの途中でトンネル径を大きく又は小さく変更する場合
も少なくない。例えば、特開平６−５８０７７号公報に
記載されたトンネル径を拡幅する工法においては、トン
ネル径を拡幅する始端個所に立坑を形成し、その立坑の
位置までシールド掘進機により通常径トンネルをシール
ド掘進してから、シールド掘進機の前胴の外周側を覆う
ように大径の前胴を追加し、通常径の後胴に代えて大径
の後胴を取付け、つまり、シールド掘進機を大径用の掘
進機に改造してから、拡幅トンネルを掘進し、その拡幅
トンネルの掘進後に再度シールド掘進機に改造を施し
て、大径の前胴を除去して通常径の前胴を使用可能にし
且つ大径の後胴に代えて通常径の後胴を取付けて通常径
のトンネルを続けて掘進する。

【０００５】前記公報に記載のシールド掘進機には、通
常径の前胴と後胴とを回動可能に連結する一般的な構成
の中折れ部があり、中折れ部は前胴の後端部の内周に形
成された凹球面座と、後胴の前端部に固着された中折れ
胴部材とからなり、この中折れ胴部材の外周には凹球面
座に係合する凸球面状係合部が形成されている。このシ
ールド掘進機におけるシールドジャッキは、中折れ胴部
材の後端部に固着された通常径のリング部材に固定さ
れ、シールドジャッキから後方へ伸縮するピストンロッ
ドの先端部には前記のような一般的な偏心金具が固着さ
れている。

【０００６】そして、通常径トンネルを掘進する際に
は、偏心金具の凸球面状係合部をスプレッダーの凹球面
座に係合させ、スプレッダーを覆工済みのセグメントの
前端部に当接させ、セグメントからスプレッダーを介し
て推進反力をシールドジャッキに伝達し、拡幅トンネル
を掘進する際には、径方向に幅のある環状のプレスリン
グを適用し、そのプレスリングの後端外周側を拡幅され
た覆工済みのセグメントの前端部に当接させ且つスプレ
ッダーをプレスリングの前端内周側に当接させること
で、セグメントからプレスリングとスプレッダーを介し
て推進反力をシールドジャッキに伝達する。

【０００７】尚、一般的な構造のシールド掘進機による
シールド工法において、トンネル掘進の途中からトンネ
ル径を大きく又は小さく変更する場合には、トンネル径
の切換え地点に大きな立坑を設け、その立坑からシール
ド掘進機を出し入れすることでシールド掘進機を異なる
径のシールド掘進機に交換したり、径の異なるトンネル
を掘進可能なシールド掘進機となるように改造を施すの
が一般的である。

【０００８】他方、実用新案登録第２５３３９８８号公
報に記載のシールド掘進機用シールドジャッキにおいて
は、シールドジャッキのロッドの先端部に偏心金具（ロ
ッド頭部）を設け、この偏心金具にスプレッダーの凹球
座に係合する球面継手を小偏心量の位置と大偏心量の位
置とに亙って位置変更可能に取付けてある。トンネルを
湾曲状に掘進するとき、トンネルの曲率半径の小さい側
ではシールドジャッキからスプレッダーまでの偏心距離
が小さくなるので球面継手を小偏心量の位置に取付け、
曲率半径の大きい側ではシールドジャッキからスプレッ
ダーまでの距離が大きくなるので球面継手を大偏心量の
位置に取付けるように構成してある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】 従来のシールド掘進
機のシールドジャッキにおいては、その偏心金具に１つ
の凸球面状係合部が１つしか形成されていないので、掘
進の途中においてトンネル径を大きくまたは小さく切換
える為にシールド掘進機に改造を施す際に、８〜２０本
もある複数のシールドジャッキの偏心金具を交換する必
要があり、その交換作業に多大の労力と設備費用がかか
るという問題がある。前記実用新案登録第２５３３９８
８号公報のシールドジャッキは、トンネル径の大小切換
えに対処する為のものではなく、トンネルを湾曲させる
際にトンネルの湾曲の内側と外側とでシールドジャッキ
からスプレッダーまでの偏心距離が異なることに対処す
る為のものであるが、球面継手の取付け位置を変更する
際には、球面継手を偏心金具から取外してから偏心距離
の異なる別の位置に付け替えなければならないので、そ
の作業が面倒で手間がかかるという問題がある。

【００１０】前記公報に記載のシールド工法では、トン
ネル径を拡幅する場合、特殊構造のプレスリングを適用
することで、シールドジャッキの偏心金具を交換しない
で済むようにしているが、プレスリングは環状一体品で
あるから、１リング分のセグメントを覆工する際には、
切羽側からシールド掘進機に作用する土圧や水圧による
後退力を、プレスリングと複数のシールドジャッキを介
して受け止めることはできないので、覆工済みのトンネ
ル内面をグリップしてシールド掘進機の後退を防止する
グリッパーを別途設ける必要があり、このプレスリング
を適用する技術は実用性に乏しく設備経済的にも不利で
ある。本発明の目的は、複数のトンネル径のシールド掘
進に適用可能にした偏心金具を有するシールド掘進機の
シールドジャッキを提供すること、そのシールドジャッ
キを適用したシールド工法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】 請求項１のシールド掘
進機のシールドジャッキは、シールド掘進機の胴部材の
内側に固定的に設けられるシールドジャッキであって、
そのピストンロッドの先端部に固着されシールドジャッ
キに対してスプレッダーから推進反力を伝達する偏心金
具を備えたシールド掘進機のシールドジャッキにおい
て、前記偏心金具は、スプレッダーの１つの凹球面座に
択一的に係合される複数の凸球面状係合部であって、ジ
ャッキ本体の軸心から異なる半径の位置で且つジャッキ
本体の軸心を基準として周方向に異なる位相の位置に形
成された複数の凸球面状係合部を備えたことを特徴とす
るものである。

【００１２】まず、シールドジャッキのピストンロッド
は回動可能になっているため、偏心金具を回すことで偏
心金具をピストンロッドを中心として所望の方向へ向け
ることができる。偏心金具の複数の凸球面状係合部がジ
ャッキ本体の軸心から異なる半径の位置で且つジャッキ
本体の軸心を基準として周方向に異なる位相の位置に形
成されているので、トンネル径が小さい場合にはそのト
ンネル径に対応するようにジャッキ本体の軸心からの偏
心半径が小さい凸球面状係合部を選択し、偏心金具を回
動させてその凸球面状係合部をスプレッダーの凹球面座
に係合させれば、小さいトンネル径のシールド掘進に供
することができる。

【００１３】同様に、トンネル径に合わせて凸球面状係
合部を選択し、偏心金具を回動させてその凸球面状係合
部をスプレッダーの凹球面座に係合させシールド掘進に
供することができる。例えば、偏心金具に９０度位相の
異なる２つの凸球面状係合部を形成すれば、２種類のト
ンネル径のトンネル掘進に供することができ、また、偏
心金具に９０度位相の異なる３つの凸球面状係合部を形
成すれば、３種類のトンネル径のトンネル掘進に供する
ことができる。

【００１４】請求項２のシールド掘進機のシールドジャ
ッキは、請求項１の発明において、前記偏心金具に設け
られた複数の凸球面状係合部は、周方向に９０度異なる
位相の位置に形成されたことを特徴とするものである。
それ故、偏心金具をピストンロッドを中心として９０度
の整数倍回動させることで、凸球面状係合部を切換える
ことができる。その他、請求項１と同様の作用を奏す
る。

【００１５】請求項３のシールド工法は、第１トンネル
径の第１トンネルを掘進し、その第１トンネルに続けて
第１トンネル径とは異なる第２トンネル径の第２トンネ
ルを掘進するシールド工法において、シールド掘進機
に、第１，第２トンネル径のうちの小さい方のトンネル
径にほぼ等しい外径の胴部材と、この胴部材の内側に固
定された複数のシールドジャッキとを予め設けるととも
に、各シールドジャッキのピストンロッドの先端部に固
定されシールドジャッキに対してスプレッダーから推進
反力を伝達する偏心金具に、スプレッダーの１つの凹球
面座に択一的に係合される２つの凸球面状係合部であっ
て、ジャッキ本体の軸心から第１，第２トンネルを掘進
するときのスプレッダーの凹球面座に対応する半径の位
置で且つジャッキ本体の軸心を基準として周方向に異な
る位相の位置に形成された第１，第２トンネル用凸球面
状係合部を予め形成し、第１トンネルを掘進する際には
第１トンネル用凸球面状係合部をスプレッダーの凹球面
座に係合させて掘進し、第２トンネルを掘進する際には
第２トンネル用凸球面状係合部をスプレッダーの凹球面
座に係合させて掘進することを特徴とするものである。

【００１６】まず、各シールドジャッキのピストンロッ
ドは回動可能になっているので、偏心金具を回動させる
ことができる。第１トンネルが第２トンネルよりも小径
である場合には、胴部材は第１トンネルのトンネル径と
ほぼ等しい外径であり、この胴部材に複数のシールドジ
ャッキが予め設けておく。そして、各シールドジャッキ
の偏心金具には、前記のように第１トンネル用凸球面状
係合部と第２トンネル用凸球面状係合部とをジャッキ本
体の軸心を基準として周方向に異なる位相の位置に予め
形成しておく。

【００１７】第１トンネルを掘進する際には、シールド
掘進機に第１トンネル用の前胴と中折れ部と後胴とを装
備し、第１トンネル用凸球面状係合部をスプレッダーの
凹球面座に係合させて掘進する。尚、前記胴部材を中折
れ部の中折れ胴及び後胴前端部に固着しておいてもよ
い。その後、トンネル径を切換え、その第１トンネルに
続けて第１トンネルよりも大径の第２トンネルを掘進す
る際には、シールド掘進機に改造を施し、前記胴部材と
複数のシールドジャッキをそっくり残存させたまま、第
１トンネル用の前胴の代わりに又は第１トンネル用の前
胴の外側に第２トンネル用の前胴を設け、第１トンネル
用の後胴代わりに第２トンネル用の後胴を設け、各シー
ルドジャッキの偏心金具を回動させることで第２トンネ
ル用凸球面状係合部を選択してスプレッダーの凹球面座
に係合させて掘進する。

【００１８】第１トンネルが第２トンネルよりも大径の
場合には、前記胴部材は第２トンネルのトンネル径とほ
ぼ等しい外径であり、シールド掘進機に第１トンネル用
の前胴と、その内側に位置する第２トンネル用の前胴
と、第２トンネル用の中折れ部と、第１トンネル用の後
胴とを装備し、第１トンネル用凸球面状係合部をスプレ
ッダーの凹球面座に係合させて掘進する。その後、トン
ネル径を切換え、その第１トンネルに続けて第１トンネ
ルよりも小径の第２トンネルを掘進する際には、シール
ド掘進機に改造を施し、前記胴部材と複数のシールドジ
ャッキをそっくり残存させたまま、第１トンネル用の前
胴を除去して第２トンネル用の前胴に切換え、第１トン
ネル用の代わりに第２トンネル用の後胴を設け、各シー
ルドジャッキの偏心金具を回動させることで第２トンネ
ル用凸球面状係合部を選択してスプレッダーの凹球面座
に係合させて掘進する。但し、第１トンネル掘進の際、
シールド掘進機に第１トンネル用の前胴を装備してお
き、第２トンネル用に改造する際に、第１トンネル用の
前胴に代えて第２トンネル用の前胴を設けてもよい。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。図１は、シールド掘進機に
より第１のトンネルＡを掘進し、そのトンネルＡに続け
てそれよりも大径の第２のトンネルＢを掘進する場合を
説明する図であり、トンネル径の切換え個所には立坑Ｃ
が設けられ、この立坑Ｃの直下においてシールド掘進機
に改造を施すものとする。図２はトンネルＡを掘進する
のに供するシールド掘進機１を示し、図４はシールド掘
進機１を改造したシールド掘進機１Ａであってトンネル
Ｂを掘進するのに供するシールド掘進機１Ａを示し、図
３は改造途中のシールド掘進機前半部分１ａを示す。
尚、以下の説明では、トンネル掘進方向を前方とし、そ
の反対方向を後方とする。

【００２０】図２のシールド掘進機１には、前胴２、後
胴４、前胴２と後胴４とを屈曲自在に連結する中折れ部
３、前胴２の前端側のカッターディスク５であって多数
のカッタービット５ａを有するカッターディスク５、カ
ッターディスク５に組み込んだコピーカッター５ｂ、前
胴２の前端付近の内側に設けた隔壁６、この隔壁６の前
側のチャンバー７、隔壁６にカッターディスク５を回転
自在に且つ液密に支持する機構、カッターディスク５を
複数のカッター駆動モータ８によりモータ軸に固定のピ
ニオンとリングギヤを介して回転駆動する回転駆動機構
９、カッターディスク５の加泥剤ノズルに加泥剤を供給
する加泥剤供給系のセンタスイベルジョイント１０、油
圧式の左右複数対の中折れジャッキ１１、前胴２の後部
と中折れ部３と後胴４の前端部４ａの内側の油圧式の複
数のシールドジャッキ１２、チャンバー７内の土砂を排
出するスクリューコンベヤ１３を含む排土設備、トンネ
ルＡ，Ｂの内面にセグメントＳを覆工するエレクタ１４
（支持フレーム１４ａとエレクタ本体１４ｂ）、後胴４
の後端のテールシール４ｂ等が設けられている。このシ
ールド掘進機１は、第１のトンネルＡを掘進するのに適
した外径を有するものである。

【００２１】後胴４の前端部４ａの内側にはフランジ付
きのリングウェブ材１５が固着されている。中折れ部３
は、前胴２の後端部の内面に形成された部分凹球面状の
凹球面座と、この凹球面座に内側から係合する部分凸球
面状の凸球面状係合部を有し後胴４の前端部４ａとリン
グウェブ材１５とに固着された中折れ胴部材３ａとを有
する。中折れジャッキ１１のジャッキ本体は前胴２の内
面のブラケット１６ａに立て向きのピンにてピン結合さ
れ、中折れジャッキ１１のピストンロッドはリング部材
１５のブラケット１６ｂに立て向きのピンにてピン結合
されている。トンネルを右方へ湾曲させる際には、右側
の複数の中折れジャッキ１１を収縮させ左側の複数の中
折れジャッキ１１を伸長させて掘進し、トンネルを左方
へ湾曲させる際には前記とは反対にして掘進する。

【００２２】複数のシールドジャッキ１２は、前胴２の
後部と中折れ胴部材３ａと後胴４の前端部の内側に、周
方向にほぼ等間隔おきに、ピストンロッドを後方へ伸縮
させるように後方向きに配設されている。各シールドジ
ャッキ１２はリングウェブ材１５を貫通させたジャッキ
本体のフランジ部をリングウェブ材１５に当接させて複
数のボルトにてリングウェブ材１５に固定され、各シー
ルドジャッキ１２のピストンロッドの先端部には、図
５、図６に示す偏心金具１７が複数のボルト１８で固定
されている。この偏心金具１７は、シールドジャッキ１
２に対してスプレッダー１９から推進反力を伝達する為
のものである。

【００２３】次に、各シールドジャッキ１２に設けられ
た偏心金具１７について説明する。図５、図６に示すよ
うに、偏心金具１７の後端面には、ジャッキ本体１２ａ
の軸心１２ｂから第１の偏心半径αだけ偏心した凸球面
状係合部１７ａと、ジャッキ本体１２ａの軸心１２ｂか
ら偏心半径αよりも大きな第２の偏心半径βだけ偏心し
た凸球面状係合部１７ｂとが突出状に形成され、凸球面
状係合部１７ａ，１７ｂは軸心１２ｂを基準として周方
向に９０度位相の異なる位置に設けられている。凸球面
状係合部１７ａ，１７ｂは、各シールドジャッキ１２に
対応するスプレッダー１９の凹球面座に択一的に係合さ
れピン結合される。シールドジャッキ１２のピストンロ
ッド１２ｃは回転拘束されていないので、偏心金具１７
をピストンロッド１２ｃを中心として回動可能であり、
凸球面状係合部１７ａ，１７ｂにはスプレッダー１９と
ピン結合させる為のピン孔１７ｃが形成されている。

【００２４】前記リングウェブ材１５の外径は図２のシ
ールド掘進機１の前胴２及び後胴４の外径とほぼ等しい
ことから、第１のトンネルＡを掘進する際には、図２に
示すようにジャッキ本体１２ａの軸心１２ｂからスプレ
ッダー１９までの半径方向距離が小さくなる。それ故、
第１のトンネルＡを掘進する際には、小さい方の偏心半
径αの凸球面状係合部１７ａを選択し、図６に鎖線で図
示のようにこの凸球面状係合部１７ａがトンネルＡの軸
心から最も離隔する位置となるように偏心金具１７の位
相を切換えて、この凸球面状係合部１７ａをスプレッダ
ー１９の凹球面座に係合させピン結合した状態でトンネ
ルＡを掘進する。この掘進の際、スプレッダー１９は覆
工済みのセグメント１Ｓの前端に当接し、そのセグメン
トＳからの推進反力がスプレッダー１９と偏心金具１７
とを介してシールドジャッキ１２に伝達され、複数のシ
ールドジャッキ１２により掘進の推進力が発生する。

【００２５】これに対して、第２のトンネルＢを掘進す
る際には、図４に示すように、ジャッキ本体１２ａの軸
心１２ｂからスプレッダー１９までの半径方向距離が大
きくなるので、第２のトンネルＢを掘進する際には、大
きい方の偏心半径βの凸球面状係合部１７ｂを選択し、
図６に実線で図示のようにこの凸球面状係合部１７ｂが
トンネルＢの軸心から最も離隔する位置となるように偏
心金具１７の位相を切換えて、この凸球面状係合部１７
ｂをスプレッダー１９の凹球面座に係合させピン結合し
た状態でトンネルＢを掘進する。

【００２６】次に、第１のトンネルＡを掘進していって
シールド掘進機１が立坑Ｃの地点に到達したときには、
次のようにシールド掘進機１を改造して図４に示すシー
ルド掘進機１Ａにする。このシールド掘進機１の改造に
ついて説明すると、先ず、図３に示すように、前胴２を
隔壁６の前端面の位置で溶断するとともに、後胴４のの
前端部４ａを残して、後胴４をリングウェブ材１５の後
端面の位置で溶断し、スクリューコンベヤ１３を含む排
土設備や電気系や油圧系や加泥剤供給系を取外し、各シ
ールドジャッキ１２の偏心金具１７からスプレッダー１
９を分離し、エレタク１４の支持フレーム１４ａ以外の
エレクタ本体１４ｂを取り外すと、図２のシールド掘進
機１が図３に示すシールド掘進機前半部１ａになる。

【００２７】次に、図４に示すように、カッターディス
ク５の各カッタースポーク５ｂの基端付近部分にカッタ
ービット付きのスポーク分割体５ｃを継ぎ足して第２の
トンネルＢを掘削可能なカッターディスク５Ａに改造す
る。大径前胴２２は、第２のトンネルＢを掘進するのに
適したものであり、大径前胴２２は、その前端付近部の
内面側に固着された環状ウェブ材２２ａと、大径前胴２
２の前端部の内面と環状ウェブ材２２ａとを連結するコ
ーン板２２ｂであって前方程大径化したコーン板２２ｂ
と、大径前胴２２の後端部の内面に溶接された環状ウェ
ブ材２２ｃとを有し、前胴２よりも大径の大径前胴２２
は、その軸心を含む平面で２分割された状態で立坑Ｃか
ら搬入され、前胴２に同心状に外嵌させ前胴２に取外し
可能に固定される。この場合環状ウェブ２２ａの内周側
部分を隔壁６の前端面に当接させ、複数のボルトにより
周方向等間隔おきに隔壁６にボルト結合され、大径前胴
２２の前端部の環状ウェブ材２２ｃの内周部が前胴２に
溶接接合される。尚、大径前胴２２の水平面内に位置す
る左右の分割線の個所も溶接接合される。

【００２８】図５に示すように、前記第２のトンネルＢ
を掘進するのに適した大径後胴２４は、その前端部の内
面側に固着された環状ウェブ材２４ａと、後胴４の前端
部４ａの前端と大径後胴２４の前端とに溶接接合された
コーン板２４ｂであって後方程大径化するコーン板２４
ｂとを有し、大径後胴２４は、その軸心を含む水平面の
位置の分割線で上下に２分割された２分割体の形で立坑
Ｃ内に搬入され、環状ウェブ２４ａの内周側部分をリン
グウェブ材１５の後面に当接させた状態にして、複数の
ボルトにより周方向等間隔おきにボルト結合され、水平
面に位置する左右の分割線の個所も溶接接合され、コー
ン板２４ｂの内周部がリングウェブ材１５に溶接され
る。

【００２９】その後、スクリューコンベヤ１３を含む排
土設備や電気系や油圧系や加泥剤供給系を稼働可能に
し、エレクタ本体１４ｂを取付け、各シールドジャッキ
１２の偏心金具１７を９０度回動させて既述のように凸
球面状係合部１７ｂをスプレッダー１９の凹球面座に係
合させてピン結合する。尚、大径前胴２２の後端部は後
方程小径化するテーパー状であり、大径後胴２４の前端
部は前方程小径化するテーパー状であり、中折れ部３の
外側の環状凹部２３から土砂が外側へ排出され易くなっ
ている。

【００３０】以上のようにシールド掘進機１を改造して
図４に示す大径シールド掘進機１Ａが完成してから、こ
の大径シールド掘進機１Ａにより、第１のトンネルＡに
続けて第２のトンネルＢをシールド掘進していくものと
する。そして、第２のトンネルＢを掘進していき、その
第２のトンネルＢに続けて、第１のトンネルＡと同径の
第３のトンネルを掘進する場合には、そのトンネル径の
変更地点に立坑を形成し、その立坑の個所において大径
シールド掘進機１Ａに前記の改造とは反対の改造を施し
て、図２に示すシールド掘進機１に復元してから第３の
トンネルを掘進することができる。このように、立坑Ｃ
を用いる必要はあるものの、シールド掘進機１をシール
ド掘進機１Ａに改造することで、掘進してきたトンネル
に続けてそのトンネルよりも大径のトンネルを掘進する
ことができるし、また、シールド掘進機１Ａからシール
ド掘進機１に改造することで、掘進してきたトンネルに
続けてそのトンネルよりも小径のトンネルを掘進するこ
とができる。

【００３１】以上説明したシールド掘進機１のシールド
ジャッキ１２によれば、偏心金具１７を９０度回動させ
るだけで、凸球面状係合部１７ａ，１７ｂのうちの所望
の一方を選択してスプレッダー１９の凹球面座に係合さ
せピン結合してシールド掘進に供することができるの
で、トンネル径を変更する際に偏心金具１７を交換する
必要がなく、シールドジャッキ１２の為の準備作業が軽
減され設備費の面でも有利である。

【００３２】以上説明したシールド工法によれば、第２
のトンネルＢよりも小径の第１のトンネルＡの掘進に供
するシールド掘進機１のリング部材１５に複数のシール
ドジャッキ１２を固定しておき、各シールドジャッキ１
２の偏心金具１７に２つの偏心半径とジャッキ本体１２
ａの軸心１２ｂを基準とする周方向の位相の異なる凸球
面状係合部１７ａ，１７ｂを予め設けておき、各シール
ドジャッキ１２の偏心金具１７を９０度回動させて凸球
面状係合部１７ａ，１７ｂを切換えるだけで、これら複
数のシールドジャッキ１２を第１のトンネルＡの掘進に
も第２のトンネルＢの掘進にも適用できるから、トンネ
ル径の変更に伴うシールド掘進機１の改造の際のシール
ドジャッキ１２の為の準備作業や改造作業が簡単化し設
備費の面でも有利である。

【００３３】ここで、第３の凸球面状係合部を、ジャッ
キ本体１２ａの軸心１２ｂに対して凸球面状係合部１７
ａと反対側の位置に形成し、ジャッキ本体１２ａの軸心
１２ｂから第３の凸球面状係合部までの偏心半径を前記
偏心半径α，βと異なる値に設定しておけば、シールド
掘進機に前記のように改造を施しながら、トンネル径を
３段階に切換えてシールド掘進することができる。尚、
各偏心金具１７に４つ以上の凸球面状係合部をジャッキ
本体１２ａの軸心１２ｂから異なる偏心半径の位置であ
ってジャッキ本体１２ａの軸心１２ｂを基準として周方
向に異なる位相の位置に予め形成しておくこともでき
る。

【００３４】次に、別実施形態について図７〜図１１を
参照して説明する。この別実施形態は、図７に示すよう
に、第１のトンネルＤを掘進していき、立坑を用いるこ
となく、第１のトンネルＤの終端からそれよりも小径の
第２のトンネルＥを続けて掘進していく場合の実施形態
である。図８は第１のトンネルＤをシールド掘進するシ
ールド掘進機３０を示し、図９、図１０は第１のトンネ
ルＤの掘進完了後にシールド掘進機３０を改造する改造
途中のシールド掘進機３０ａを示し、図１１は改造後の
シールド掘進機３０Ａであって第２のトンネルＥを掘進
開始したシールド掘進機３０Ａを示す。

【００３５】図８、図９に示すように、このシールド掘
進機３０には、第１のトンネルＤの掘進に供する前胴３
２、この前胴３２の内周側に同心状に設けられて前胴３
２に溶接された小径前胴３５、第１のトンネルＤの掘進
に供する後胴３４、前胴３２と後胴３４とを屈曲自在に
連結する中折れ部３３、小径前胴３５の後端部に続く第
２のトンネルＥ用の小径中折れ部３６、前胴３２の前端
側の第１のトンネルＤの掘進に供するカッターディスク
３７であって多数のカッタービット（図示略）を有する
カッターディスク３７、カッターディスク３７に組み込
んだカッターディスク外輪固定装置３８、小径前胴３５
の前端付近の内側に設けられた隔壁３９および隔壁リン
グ４０が設けられている。

【００３６】シールド掘進機３０には、隔壁３９の前側
のチャンバー４１、隔壁３９と隔壁リング４０にカッタ
ーディスク３７のリングフレーム４２を回転自在に且つ
液密に支持する機構、カッターディスク３７を複数のカ
ッター駆動モータによりモータ軸に固定のピニオンとリ
ングギヤを介して回転駆動する前記実施形態と同様の回
転駆動機構、小径前胴３５側に付設されて前胴３２の嵌
合凹部４３に嵌合ピン４４を嵌合させて相対移動を規制
する円周４等分位置にある４つの油圧シリンダ式の嵌合
機構４５、油圧式の左右複数対の中折れジャッキ、小径
前胴３５と小径中折れ部３６の内側の油圧式の複数のシ
ールドジャッキ４６、チャンバー４１内の土砂を排出す
るスクリューコンベヤを含む排土設備、掘削したトンネ
ルの内面にセグメントＳを覆工するエレクタ（支持フレ
ームとエレクタ本体）、後胴３４の後端のテールシール
３４ａ等が設けられている。

【００３７】カッターディスク３７の４本のカッタース
ポーク３７ａのうちの、小径前胴３５よりも外側の分割
スポーク３７ｂは、油圧ジャッキを有するカッターディ
スク外輪固定装置３８により取外し可能にピン連結して
ある。尚、図８のシールド掘進機３０は、第１のトンネ
ルＤを掘進するのに適した外径を有するものである。

【００３８】前記第２のトンネルＥを掘進するのに供す
る小径後胴４７の前端部４７ａの内側にはフランジ付き
のリングウェブ材４８が固着されている。小径中折れ部
３６は、小径前胴３５の後端部の内面に形成された部分
凹球面状の凹球面座と、この凹球面座に内側から係合す
る部分凸球面状の凸球面状係合部を有し小径後胴４７の
前端部４７ａとリングウェブ材４８とに固着された小径
中折れ胴部材３６ａとを有する。

【００３９】中折れ部３３は、前胴３２の後端部の内面
に形成された部分凹球面状の凹球面座と、この凹球面座
に内側から係合する部分凸球面状の凸球面状係合部を有
し後胴３４の前端部に固着された中折れ胴部材３３ａと
を有する。各中折れジャッキのジャッキ本体は小径前胴
３５の内面のブラケットに立て向きのピンにてピン結合
され、中折れジャッキのピストンロッドはリングウェブ
材４８のブラケットに立て向きのピンにてピン結合され
ており、トンネルの掘進中に、トンネルを右方へ湾曲さ
せる際には、右側の複数の中折れジャッキを収縮させ左
側の複数の中折れジャッキを伸長させて掘進し、トンネ
ルを左方へ湾曲させる際には前記とは反対して掘進す
る。

【００４０】複数のシールドジャッキ４６は、小径前胴
３５の後部と小径中折れ胴部材３６ａと小径後胴４７の
前端部４７ａの内側に、周方向にほぼ等間隔おきに、ピ
ストンロッドを後方へ伸縮させるように後方向きに配設
されている。各シールドジャッキ４６はリングウェブ材
４８を貫通させてジャッキ本体のフランジ部をリング部
材４８に当接させて複数のボルトにてリングウェブ材４
８に固定され、各シールドジャッキ４６のピストンロッ
ドの先端部には、図５、図６に示す偏心金具１７とほぼ
同様の構成の偏心金具４９が複数のボルトで固定されて
いる。この偏心金具４９は、シールドジャッキ４６に対
して対応するスプレッダー５０から推進反力を伝達する
為のものであり、図８に示すシールド掘進機３０におい
ては、各シールドジャッキ４６の偏心金具４９は、偏心
半径が大きい方の凸球面状係合部４９ｂをスプレッダー
５０の凹球面座に係合させてピン結合されている。

【００４１】図８に示すシールド掘進機３０により第１
のトンネルＤを掘進し、その終端に到達した時に掘進が
停止され、以下の説明のようにシールド掘進機３０に改
造が施される。まず、エレタク本体や排土設備や電気系
や油圧系や加泥剤供給系等が取り外され、軸心を含む水
平面において上下に２分割された状態の小径後胴４７が
搬入される。次に、図９に示すように、複数のシールド
ジャッキ４６のピストンロッドの先端の偏心金具４９か
らスプレッダー５０が取り外され、第１のトンネルＤの
内面のセグメントＳの内側に小径後胴４７が組立られ
て、リングウェブ材４８の外周側にある前端部４７ａに
連続するように小径後胴４７が溶接接合される。

【００４２】次に、図１０に示すように、第１のトンネ
ルＤのセグメントＳの内面に環状部材５１が固定され、
小径後胴４７の内面付近において周方向にほぼ等間隔お
きとなるように複数の反力受け部材５２が配設されて環
状部材５１で受け止められる。そして、複数のシールド
ジャッキ４６の偏心金具４９の方向を切換えて、偏心半
径が小さい方の凸球面状係合部４９ａがスプレッダー５
０の凹球面座に係合されてピン結合され、各スプレッダ
ー５０が対応する反力受け部材５２に当接される。更
に、カッターディスク３７のカッタースポーク３７ａの
４つの分割スポーク３７ｂが分離されるとともに、４つ
の油圧シリンダ式の嵌合機構４５の嵌合ピン４４が内側
へ引き抜かれて、前胴３２と小径前胴３５とがトンネル
軸心方向へ相対移動可能になる。

【００４３】最後に、エレタク本体や排土設備や電気系
や油圧系や加泥剤供給系等が取り付けられると、シール
ド掘進機３０の改造が完了して前胴３２と中折れ部３３
と後胴３４とは分離されそれらの内側に位置するシール
ド掘進機３０Ａとなるので、図１１に示すように、シー
ルド掘進機３０Ａにより第２のトンネルＥのシールド掘
進が開始される。その掘進の進行につれて、前胴３２と
中折れ部３３と後胴３４とが地山側に取り残され、シー
ルド掘進機３０Ａにより第２のトンネルＥが掘進される
ことになる。

【００４４】以上説明したシールド掘進機３０のシール
ドジャッキ４６においては、各シールドジャッキ４６の
偏心金具４９に、２つの凸球面状係合部４９ａ，４９ｂ
を、ジャッキ本体の軸心から異なる半径の位置に且つ前
記軸心を基準として周方向に異なる位相の位置に予め形
成しておくので、偏心金具４９を９０度回動させるだけ
で、凸球面状係合部４９ａ，４９ｂのうちの所望の一方
を選択してスプレッダー５０の凹球面座に係合させピン
結合してシールド掘進に供することができるので、トン
ネル径を変更する際に偏心金具４９を交換する必要がな
く、シールドジャッキ４６の為の準備作業が軽減され設
備費の面でも有利である。

【００４５】以上説明したシールド工法によれば、第１
のトンネルＤよりも小径の第２のトンネルＥの掘進に供
するシールド掘進機３０Ａのリングウェブ材４８に複数
のシールドジャッキ４６を固定しておき、各シールドジ
ャッキ４６の偏心金具４９に異なる偏心半径とジャッキ
本体の軸心を基準とする周方向の位相の異なる凸球面状
係合部４９ａ，４９ｂを予め設けておき、各シールドジ
ャッキ４６の偏心金具４９を９０度回動させて凸球面状
係合部４９ａ，４９ｂを切換えるだけで、これら複数の
シールドジャッキ４６を第１のトンネルＤの掘進にも第
２のトンネルＥの掘進にも適用できるから、トンネル径
の変更に伴うシールド掘進機１の改造の際のシールドジ
ャッキ４６の為の準備作業や改造作業が簡単化し設備費
の面でも有利である。

【００４６】また、以上のシールド工法では、前記のよ
うなシールド掘進機３０を適用するため、そのシールド
掘進機３０に比較的簡単な改造を施すことで、シールド
掘進機３０Ａに変えることができ、前胴３２と中折れ部
３３と後胴３４とを分離して第２のトンネルＥを掘削で
きるから、立坑を用いることなく、第１のトンネルＤに
続けて第２のトンネルＥを掘削することができる。特
に、市街地等の立坑を設けにくい土地の地下にシールド
坑を掘削するのに好適である。そして、シールド掘進機
３０に複数の油圧式の嵌合機構４５を設けたため、前胴
３２と小径前胴３５との連結と分離を簡単に行うことが
できる。

【００４７】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、シールド掘
進機のシールドジャッキの偏心金具に、スプレッダーの
１つの凹球面座に択一的に係合される複数の凸球面状係
合部であって、ジャッキ本体の軸心から異なる半径の位
置で且つジャッキ本体の軸心を基準として周方向に異な
る位相の位置に形成された複数の凸球面状係合部を設け
たので、ピストンロッドを中心として偏心金具を回動さ
せることで、所望の凸球面状係合部を選択してスプレッ
ダーの凹球面座に択一的に係合させることができるか
ら、トンネル径を大きくまたは小さく変更する為にシー
ルド掘進機に改造を加える際に、複数のシールドジャッ
キの偏心金具の位相を切換えるだけでよく、複数の偏心
金具を交換する必要がなく、労力と設備費用の面で格段
に有利である。

【００４８】請求項２の発明によれば、偏心金具に設け
られた複数の凸球面状係合部は、周方向に９０度異なる
位相の位置に形成されているため、偏心金具をピストン
ロッドを中心として９０度の整数倍回動させることで、
凸球面状係合部をスプレッダーの凹球面座に対応する位
置に切換えることができる。その他、請求項１と同様の
効果を奏する。

【００４９】請求項３の発明によれば、シールド掘進機
に、小さい方のトンネル径にほぼ等しい外径の胴部材
と、この胴部材の内側に固定した複数のシールドジャッ
キとを予め設け、各シールドジャッキのピストンロッド
の先端部に固着される偏心金具に、第１トンネル用凸球
面状係合部と第２トンネル用凸球面状係合部とを位相を
異ならせて予め形成しておき、第１トンネルを掘進する
際には第１トンネル用凸球面状係合部をスプレッダーの
凹球面座に係合させて掘進し、第２トンネルを掘進する
際には第２トンネル用凸球面状係合部をスプレッダーの
凹球面座に係合させて掘進するので、第１トンネルに続
けて径の異なる第２トンネルを掘進する際に、胴部材と
複数のシールドジャッキ（夫々偏心金具を含む）とを交
換することなく第２トンネルを掘進することができる。
それ故、トンネル径の切換えの際の複数のシールドジャ
ッキの準備または複数の偏心金具の準備に伴う労力と設
備費用を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るトンネルの縦断側面図
である。

【図２】第１のトンネルの掘進用のシールド掘進機の縦
断側面図である。

【図３】改造途中のシールド掘進機前半部の縦断側面図
である。

【図４】図２のシールド掘進機を改造した第２のトンネ
ルの掘進用のシールド掘進機の縦断側面図である。

【図５】図２のシールド掘進機のシールドジャッキの側
面図である。

【図６】図５のシールドジャッキの正面図である。

【図７】別実施形態に係るトンネルの縦断側面図であ
る。

【図８】シールド掘進機の縦断側面図である。

【図９】改造途中のシールド掘進機の縦断側面図であ
る。

【図１０】改造途中のシールド掘進機の縦断側面図であ
る。

【図１１】改造後のシールド掘進機の縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１，１Ａ シールド掘進機 ３０，３０Ａ シールド掘進機 １２，４６ シールドジャッキ １２ａ ジャッキ本体 １２ｂ 軸心 １７，４９ 偏心金具 １７ａ，１７ｂ 凸球面状係合部 ４９ａ，４９ｂ 凸球面状係合部 １９，５０ スプレッダー Ａ 第１のトンネル Ｂ 第２のトンネル Ｄ 第１のトンネル Ｅ 第２のトンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 安美 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 松本 泰洋 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 松村 圭二 東京都港区浜松町２丁目４番１号 世界 貿易センタービル内 川崎重工業株式会 社 東京本社内 (72)発明者 山田 信夫 埼玉県鳩ケ谷市辻669番地４号 (72)発明者 石田 恵一 千葉県佐倉市王子台６丁目３番21号 (72)発明者 佐藤 雅継 東京都港区虎ノ門１丁目20番10号 西松 建設株式会社 関東支店内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 302 E21D 9/06 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の胴部材の内側に固定的
   に設けられるシールドジャッキであって、そのピストン
   ロッドの先端部に固着されシールドジャッキに対してス
   プレッダーから推進反力を伝達する偏心金具を備えたシ
   ールド掘進機のシールドジャッキにおいて、 前記偏心金具は、スプレッダーの１つの凹球面座に択一
   的に係合される複数の凸球面状係合部であって、ジャッ
   キ本体の軸心から異なる半径の位置で且つジャッキ本体
   の軸心を基準として周方向に異なる位相の位置に形成さ
   れた複数の凸球面状係合部を備えたことを特徴とするシ
   ールド掘進機のシールドジャッキ。
2. 【請求項２】 前記偏心金具に設けられた複数の凸球面
   状係合部は、周方向に９０度異なる位相の位置に形成さ
   れたことを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機
   のシールドジャッキ。
3. 【請求項３】 第１トンネル径の第１トンネルを掘進
   し、その第１トンネルに続けて第１トンネル径とは異な
   る第２トンネル径の第２トンネルを掘進するシールド工
   法において、 シールド掘進機に、第１，第２トンネル径のうちの小さ
   い方のトンネル径にほぼ等しい外径の胴部材と、この胴
   部材の内側に固定された複数のシールドジャッキとを予
   め設けるとともに、各シールドジャッキのピストンロッ
   ドの先端部に固定されシールドジャッキに対してスプレ
   ッダーから推進反力を伝達する偏心金具に、スプレッダ
   ーの１つの凹球面座に択一的に係合される２つの凸球面
   状係合部であって、ジャッキ本体の軸心から第１，第２
   トンネルを掘進するときのスプレッダーの凹球面座に対
   応する半径の位置で且つジャッキ本体の軸心を基準とし
   て周方向に異なる位相の位置に形成された第１，第２ト
   ンネル用凸球面状係合部を予め形成し、 第１トンネルを掘進する際には第１トンネル用凸球面状
   係合部をスプレッダーの凹球面座に係合させて掘進し、
   第２トンネルを掘進する際には第２トンネル用凸球面状
   係合部をスプレッダーの凹球面座に係合させて掘進する
   ことを特徴とするシールド工法。