JP3640537B2 - シールド掘進機およびシールド掘進機におけるトンネル施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機およびシールド掘進機におけるトンネル施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、三連式のシールド掘進機（三連式マルチフェースシールド掘進機ともいう）は、図３および図４に示すように、中央の面板２０が先行し両側の面板２１，２２が後行する構成となっており、幾何学的中心（重心）Ａが、中央のシールド２３に存在している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の三連式のシールド掘進機では、中央の面板２０が先行し両側の面板２１，２２が後行する構成となっており、幾何学的中心Ａが、中央のシールド２３に存在しているので、地山Ｇを曲線施工する場合、推進ジャッキの推進力の調節が必要であった。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題を解決し得るシールド掘進機およびシールド掘進機におけるトンネル施工方法の提供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明における課題解決手段は、それぞれ長さが異なる三個以上の掘進機本体を隣り合わせて設けるとともに、一方の掘進機本体から他方の掘進機本体を順に前後方向にずらし且つそれぞれの後端面が同一面内に位置するように配置した構成としている。
【０００６】
また、両側の掘進機本体の少なくとも一方に、掘進機本体に対して後方に向けて地山側に所定角度で出没自在な補助翼が設けられている。
上記構成において、それぞれ長さが異なる三個以上の掘進機本体を隣り合わせて設けるとともに、一方の掘進機本体から他方の掘進機本体を順に前後方向にずらし且つそれぞれの後端面が同一面内に位置するようにされた各掘進機本体に等しい推進力を付与して曲線施工をする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１の平面図に示すように、本発明の実施の形態に係るシールド掘進機１は、長さの異なる第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃの先端部に、カッターヘッド１Ａ〜１Ｃを備え、第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃは隣り合わせて配置されるとともに、前記カッターヘッド１Ａ〜１Ｃは、第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃの長さの異なる分だけ第一掘進機本体２Ａのカッターヘッド１Ａから第二掘進機本体２Ｂのカッターヘッド１Ｂ、第三掘進機本体２Ｃのカッターヘッド１Ｃ順に後方向にずれた位置に配置され、前記第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃの後端面は、カッターヘッド１Ａ〜１Ｃに平行な所定の同一面内にある。また、第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃには、それぞれ推進用ジャッキ３〜５が円周上に所定間隔で複数個設けられている。
【０００８】
この構成により、シールド掘進機１の幾何学的中心（重心）Ｐが、第一掘進機本体２Ａ側に存在するよう構成されている。なお、第三掘進機本体２Ｃの側部に、第三掘進機本体２Ｃに対して後方に向けて地山Ｇ側に所定角度αで出没する補助翼６が設けられている。
【０００９】
また図２において、所定の推進用ジャッキ（図では推進用ジャッキ３を示している）の推進力によって前記幾何学的中心に働くモーメントＭは、
Ｍ＝Ｆ・Ｒ・cosβによって表される。
この式において、Ｆ：所定の推進用ジャッキの推進力
Ｒ：幾何学的中心Ｐから所定の推進用ジャッキまでの距離
β：幾何学的中心Ｐから所定の推進用ジャッキまでと幾何学的中心Ｐを通る水平軸ｈとのなす角度
である。従って第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃの径を設定し、各推進用ジャッキ３〜５の位置を決定し、Ｆを決定することにより、幾何学的中心Ｐに働くモーメントが算出されることになる。
【００１０】
上記構成において、各第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃに設けられた推進用ジャッキ３〜５のそれぞれの合力が等しいとすると、例えば水平面内で地山Ｇを掘削する場合、シールド掘進機１は、図１の矢印Ｄで示すように湾曲して掘進し、地山Ｇを湾曲施工することができる。これは、シールド掘進機１が、第一掘進機本体２Ａから第二掘進機本体２Ｂ、第三掘進機本体２Ｃの順に後方向にずらして配置されていることにより、シールド掘進機１の幾何学的中心Ｐが第一掘進機本体２Ａ側に存在し、各推進用ジャッキ３〜５の推進力の合力が、幾何学的中心Ｐからずれて（図１では第一掘進機本体２Ａの第二掘進機本体２Ｂ寄り）働くからである。また、補助翼６を所定角度で突出させることで、より円滑に曲線施工を行うことができる。
【００１１】
このように、各推進用ジャッキ３〜５の推進力の合力が幾何学的中心Ｐに対してずれて働くことで、各推進用ジャッキ３〜５の推進力を特別に制御することなく（各推進用ジャッキ３〜５の推進力を等しく設定したとしても）、地山Ｇを湾曲して掘削することができる。
【００１２】
また、両側の推進用ジャッキ３，５の推進力を変更することで、幾何学的中心Ｐに働くモーメントの大きさを変更して、掘削する曲線の曲率を容易に変更することができる。
【００１３】
例えば、推進用ジャッキ３〜５の本数をそれぞれ同一とし推進力も等しくした状態では、推進用ジャッキ３〜５の推進力の合力に対する推進用ジャッキ４の推進力の合力の割合は、(推進用ジャッキ４の本数)／(推進用ジャッキ３〜５の総本数)となっている。そして、推進用ジャッキ４の推進力の合力をこの割合に保持しておき、両側の推進用ジャッキ３および推進用ジャッキ５の推進力を調節することで、幾何学的中心Ｐに働くモーメントの大きさを変化させ、これにより所定の推進力を保持しながら、異なった曲率のトンネルの曲線施工をすることができる。
【００１４】
例えば、推進用ジャッキ４の推進力の合力を一定に保持したまま推進用ジャッキ３の推進力の合力を所定量だけ低下させ、推進用ジャッキ５の推進力の合力を同量だけ増加させるようにすれば、異なった曲率のトンネルの曲線施工をすることができる。
【００１５】
そして、各推進用ジャッキ３〜５の推進力の合力が幾何学的中心Ｐに働くモーメントを零になるように設定することにより、直線施工にも対応することも可能になる。なお、各推進用ジャッキ３〜５の推進力の油圧制御は、図示しないが配管に設けられたリリーフ弁、減圧弁によって行われる。
【００１６】
また、上記実施の形態では、三連式のシールド掘進機１において説明したがこれに限定されるものではなく、場合に応じて四連式あるいはそれ以上のカッターヘッドおよび掘進機本体を有するシールド掘進機１に適応させることもできる。これらの場合、シールド掘進機１の幾何学的中心Ｐが第一掘進機本体２Ａ側にあるようにし、上記のように推進用ジャッキを等しい力で駆動すると、シールド掘進機１によって曲線施工を行うことができる。シールド掘進機１の幾何学的中心Ｐが、第一掘進機本体２Ａ側にずれて存在することで、各推進用ジャッキ３〜５が推進する第一〜第三掘進機本体２Ａ〜２Ｃの推進力を等しいとすると、各推進用ジャッキ３〜５の推進力を制御することなく地山Ｇを曲線施工することができる。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明は、それぞれ長さが異なる三個以上の掘進機本体を隣り合わせて設けるとともに、一方の掘進機本体から他方の掘進機本体を順に前後方向にずらし且つそれぞれの後端面が同一面内に位置するように配置したので、各掘進機本体に与える推進力を変更することなく等しい推進力を付与して曲線施工が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示すシールド掘進機の要部概略平面図である。
【図２】 同じく正面図である。
【図３】 従来のシールド掘進機の要部概略平面図である。
【図４】 同じく平面図である。
【符号の説明】
１ シールド掘進機
２Ａ 第一掘進機本体
２Ｂ 第二掘進機本体
２Ｃ 第三掘進機本体
３ 推進用ジャッキ
４ 推進用ジャッキ
５ 推進用ジャッキ
６ 補助翼
Ｇ 地山
Ｐ 幾何学的中心

Claims (3)

1. それぞれ長さが異なる三個以上の掘進機本体を隣り合わせて設けるとともに、一方の掘進機本体から他方の掘進機本体を順に前後方向にずらし且つそれぞれの後端面が同一面内に位置するように配置したことを特徴とするシールド掘進機。
2. 両側の掘進機本体の少なくとも一方に、掘進機本体に対して後方に向けて地山側に所定角度で出没自在な補助翼が設けられたことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機。
3. それぞれ長さが異なる三個以上の掘進機本体を隣り合わせて設けるとともに、一方の掘進機本体から他方の掘進機本体を順に前後方向にずらし且つそれぞれの後端面が同一面内に位置するようにされた各掘進機本体に等しい推進力を付与して曲線施工をすることを特徴とするシールド掘進機におけるトンネル施工方法。

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