JPH01278691A - シールド工法 - Google Patents

シールド工法

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JPH01278691A
JPH01278691A JP63104135A JP10413588A JPH01278691A JP H01278691 A JPH01278691 A JP H01278691A JP 63104135 A JP63104135 A JP 63104135A JP 10413588 A JP10413588 A JP 10413588A JP H01278691 A JPH01278691 A JP H01278691A
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Satoru Iwamoto
哲 岩本
Hitoshi Sawada
斉 澤田
Isokazu Kubota
久保田 五十一
Kiyoshi Tsuchiya
清 土屋
Fumiya Takano
高野 文哉
Hitoshi Takahashi
均 高橋
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    • E21DSHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries
    • E21D9/06Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining
    • E21D9/08Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield
    • E21D9/0875Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket
    • E21D9/0879Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a movable support arm carrying cutting tools for attacking the front face, e.g. a bucket the shield being provided with devices for lining the tunnel, e.g. shuttering

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド工法、特に回転カッタを備えたシール
ド掘進機同士の地中接合工法に関する。
〔従来の技術〕
回転カッタを備えたシールド掘進機同士を地中接合する
場合、第12図に示すように、トンネル両端側から掘進
してきた2台のシールド掘進機1゜2の回転カッタ7.
8の前面には掘削ビット9゜10が設けられているため
、回転カッタ7.8の前面が密着するまでシールド掘進
機同士を近付けることはできず、大口径機では、接合地
点での各々の回転カッタ7.8間の距M(未掘削部の長
さ)2が1m程度に達する場合がある。
従来は、この未掘削部を開通させる際の地山の崩壊を防
止して施工の安全を確保する方法として、第12図に斜
線を付して示す地盤強化を必要とする範囲46にシール
ド機内からのポーリングにより凍結管を埋設し、この凍
結管にブラインを循環させることにより地山を凍結させ
る、いわゆる凍結工法が主に用いられ、測温により地山
の凍結状態を確認した後、各々のシールド掘進機の内部
の解体と未掘削部の掘削を行って、トンネル坑内を連通
させていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記の凍結工法によるシールド掘進機同士の地中接合工
事は、測温による地山凍結状態の確認が可能で、高い信
輔性が得られてはいるものの、凍結工法の施工に大がか
りな設備と通常数箇月の日数を要するため、工期が長く
なることと工費のかさむことが問題となっていた。
このため、凍結工法によらずに地中接合部の地山崩壊を
防止する方法も種々検討され、その一つとして、地中接
合するシールド掘進機の一方からシールドハル外筒部と
して構成されたスライドシェル(可動フード)を前方に
突き出し、相手側シールド掘進機のフード部または回転
カッタ外周部にオーバラップをさせることによって、地
中接合部の周辺地山を支える方法が考えられている。し
かし、この方法では、スライドシェルをシールド掘進機
の間に残された未掘削部に貫入させるため、地山の地質
によっては貫入抵抗が大きく、施工困難な場合も生じる
ことが懸念される。
本発明は上記問題点に対処するためになされたもので、
その目的は、凍結工法のように多くの工期と工費をかけ
ることなく、また地中接合部の土質により左右されるこ
となく、安全、確実にシールド掘進機同士の地中接合を
行うことを可能とするシールド工法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため請求項1記載の発明は、回転カ
ッタを備えたシールド掘進機同士の地中接合工事におい
て、地中接合する2台のシールド掘進−機のうち、第1
のシールド掘進機にはシールドハル外筒部として構成さ
れた前方に摺動可能な可動フードを装備し、かつその回
転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少なくとも同
一の掘削径を持ち、可動フードの摺動範囲より退避可能
な外周部掘削ビットを設け、第2のシールド掘進機の回
転カッタ外周部はリング形状となし、その切羽側の一部
の外径を前記可動フードの内径より小さくし、かつその
回転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少なくとも
同一の掘削径を持つ外周部掘削ビットを設け、地中接合
時に第2のシールド掘進機の回転カッタを、その外周部
の切羽側の−部を残して第2のシールド掘進機のフード
部内に後退させ、その後またはそれと同時に第1のシー
ルド掘進機を、その回転カッタが第2のシールド掘進機
の回転カッタと干渉しない範囲で地山を掘削しながら前
進させ、さらに第1のシールド掘進機の回転カッタの外
周部掘削ビットを退避させ、前記可動フードを前進させ
て第2のシールド掘進機の回転カッタ外周部の切羽側の
一部とオーバラップさせ、前記可動フードにより地中接
合部の周辺地山を支えた後、トンネル坑内を連通させる
ことを特徴とする 請求項2記載の発明は、地中接合する2台のシールド掘
進機のうち、第1のシールド掘進機にはシールドハル外
筒部として構成された前方に摺動可能な可動フードを装
備し、かつその回転カッタ外周部に前記可動フードの外
径と少なくとも同一の掘削径を持ち、可動フードの摺動
範囲より退避可能な外周部掘削ビットを設け、第2のシ
ールド掘進機の回転カッタ外周部はリング形状となし、
その切羽側の一部の外径を前記可動フードの内径より小
さくし、かつその回転カッタ外周部に前記可動フードの
外径と少なくとも同一の掘削径を持つ外周部掘削ビット
を設けた点では請求項1記載の発明と同一であるが、地
中接合時に第1のシールド掘進機の回転カッタの外周部
掘削ビットを退避させて、その回転カッタを軸方向に後
退させ、その後またはそれと同時に第2のシールド掘進
機を、その回転カッタが第1のシールド掘進機の回転カ
ッタと干渉しない範囲で地山を掘削しながら前進させ、
さらに第1のシールド掘進機の前記可動フードを前進さ
せて第2のシールド掘進機の回転カッタ外周部の切羽側
の一部とオーバラップさせ、前記可動フードにより地中
接合部の周辺地山を支えた後、トンネル坑内を連通させ
ることを特徴とする。
〔作用〕
請求項1記載の発明において、第1および第2のシール
ド掘進機が接合地点に到達し、未掘削部を残して向き合
った段階では、各々のシールド掘進機の周辺地山は、回
転カッタの外周部掘削ビットにより、第1のシールド掘
進機に装備されている可動フードの外径と少なくとも同
径に掘削されている。この状態から第2のシールド掘進
機の回転カッタを軸方向に後退させると、地山の土質が
比較的硬い場合、地山の掘削された部分は、回転カッタ
が後退した後もそのまま残っているので、その後または
それと同時に第1のシールド掘進機を、その回転カッタ
が第2のシールド掘進機を干渉しない範囲で地山を掘削
しながら前進させることにより、新たに掘削された分だ
け各々のシールド掘進機の間の未掘削部の長さが縮まり
、その後、第1のシールド掘進機の可動フードを前進さ
せる際の貫入抵抗が小さくなる。したがって、土質が硬
い場合でも、比較的小さい推進力で可動フードを第2の
シールド掘進機の回線カッタ外周部の一部とオーバラッ
プする位置まで前進させ、それによって地中接合部の土
留と止水を確実に行うことができる。
請求項2記載の発明についても上記と同様のことが言え
る。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第11図により説明す
る。
第1図〜第3図は請求項1記載のシールド工法の一実施
例の説明図である0図において、l、  2は地中接合
する第1および第2のシールド掘進機、3.4はシール
ドハル、5は可動フード、6はその内側ガイド、7,8
は回転カッタ、9,10はその前面掘削ビット、1、1
2は外周部掘削ビット、13、14はオーバカフタ、1
5.16はカッタ中心軸、17、18は隔壁(バルクヘ
ッド) 、19.20は掘削土砂取込用チャンバ、2、
22は隔壁軸受部、23.24は土砂シール、25.2
6はカッタ駆動ギヤ、27.28はギヤケース、29.
30はギヤケース軸受部、31゜32はシールドジヤツ
キ、33.34はトンネルの一次覆工用セグメント、3
5.36は止水用注入材の注入口および注入配管であり
、図中の符号は以下の各図と共通である。
ここで、第1のシールド掘進機1に装備されている可動
フード5は、シールドハル3とは別体の外筒部として構
成され、その外周はシールドハル3のテール部外周と同
径となっている。シールドハル3の可動フード5より内
側の部分(内筒部)は、可動フード5の内周とはまり合
い、可動フード5を前進する際のガイド6となっている
。可動フード5は前進させる際に力を伝える突き出しコ
ンド装着用ブラケット37が可動フード5の内周数箇所
に設けられている。ブラケット37は可動フード5が前
進する際、同時に前進するので、その摺動範囲だけ内側
ガイド6を切り欠くとともに、その切欠き部に相当する
範囲をボックス状構造部38で内側から覆い、地山とト
ンネル坑内とを隔離している。可動フード5のテール側
端部には、可動フード5の前進時に内側ガイド6の切欠
き部を覆い土砂の侵入を防ぐように、可動フード5のス
トロークより長い長さと切欠き部の幅より大きい幅を持
つテールプレート39が取付けられている。シールドハ
ル3の内部には必要推力に見合った個数の可動フード突
き出し用ジヤツキ40を均等に配置し、可動フード5の
突き出しコンド装着用ブラケット37に突き出し用ジャ
・ツキ40のロッド41を連結して、突き出し用ジヤツ
キ40の押し動作により可動フード5を前進させる構成
としている。
第1のシールド掘進機1に装備されている回転カッタ7
は、その形状を問わないが、その外径が可動フード5の
内径より小さく、その外周部7aに複数個の外周部掘削
ビット11と曲線施工および方向修正用のオーバカッタ
13が装備されている。
外周部掘削ビットは通常固定されているが、本実施例で
は外周部掘削ビット11をオーバー力・ツタ13と同様
にカッタ内部に設けられた油圧ジヤツキ(図示せず)に
よりカッタ径方向に伸縮可能な構造として、ジヤツキを
伸ばしたときには外周部掘削ビット11の掘削径が可動
フード5の外径と少なくとも同径となり、ジヤツキを縮
めることにより、可動フード5の前進時に可動フード5
の摺動範囲から退避できるようにしている。
第2のシールド掘進機2に装備されている回転カッタ8
は、第4図に示すようなカッタスリット42から掘削土
砂を取込む面板付カッタ、あるいは第5図に示すような
カッタスポーク43の間から掘削土砂を取込む開放形カ
ッタのいずれでもよいが、外周部8aはリング形状をな
し、その切羽側の一部の外径は第1のシールド掘進機l
の可動フード5の内径より小さく、反切羽側の一部の外
径は第2のシールド掘進機2のフード部(固定フード)
4aの内径より小さい。回転カッタ7と同様に、回転カ
ッタ8の外周部8aにも可動フード5の外径と少なくと
も同一の掘削径を持つカッタ径方向に伸縮可能な外周部
掘削ビット12と、オーバカッタ14が設けられている
次に、本実施例における地中接合の施工手順を第1〜第
3図により説明する。
(11回転カッタ7により地山を掘削し、シールドハル
3内で組立てられたセグメント33を反力受としてシー
ルドジヤツキ31により推進してきた第1のシールド掘
進機1と、同様に回転カッタ8により地山を掘削し、シ
ールドハル4内で組立てられたセグメント34を反力受
としてシールドジヤツキ32により推進してきた第2の
シールド掘進機2が予定の接合地点に到達し、所定距離
の未掘削部を残して向き合った状態を第1図に示す。こ
の段階で、各々のシールド掘進機1゜2の周辺地山は、
回転カッタ7.8の外周部掘削ビット1、12により可
動フード5の外径と少なくとも同径に掘削されている(
図中、2点鎖線44.45は外周部掘削ピッH1,12
の掘削範囲を示す)。
(2)第2のシールド掘進機2の外周部掘削ビー/ ト
12を縮め、ギヤケース28を隔壁18に固定している
ボルトを抜き取ってカッタ中心軸16を坑内側に引き出
し、回転カッタ8を、その外周部8aの切羽側の一部を
残してフード部りa内に後退させる。この作業は、シー
ルドハル4またはセグメント34に固定されたジヤツキ
(図示せず)を用いて行うことができる。
(3)回転カッタ8を後退させた後またはそれと同時に
、第1のシールド掘進機1を、その回転カッタ7により
地山を掘削しながら、回転カッタ7と回転カッタ8が干
渉しない範囲で前進させる。これに伴い外周部掘削ビッ
ト11による地山の掘削部も前方に伸び、外周部掘削ビ
ット12による既掘削部に近付く。すなわち、回転カッ
タ8の後退と回転カッタ7前進によって、その間の未掘
削部を縮小することができる。第2図にこの状態を示す
(4)未掘削部が縮まったところで、第1のシールド掘
進機lの前進を止め、外周部掘削ビット11を縮めて可
動フード5の摺動範囲から退避させた後、突き出し用ジ
ヤツキ40を作動させ、可動フード5を回転力ツタ8外
周部の切羽側の一部とオーバラップする位置まで前進さ
せる。第3図はオーバラップ完了した状態を示している
(5)  回転カッタ8のリング状外周部8aと可動フ
ード5およびフード部4aとの間に形成されたオーバラ
ップ部の隙間aに注入口35から止水用注入材を注入し
、止水する。
(6)止水作業終了後、回転カフタフ、8の外周部を除
く内殻部と隔壁17.18を解体し、接合部内周をコン
クリート打設等により補強して、両側のトンネル坑内を
連通させることにより、工事を完了する。
本実施例では、外周部掘削ビット12がカッタ径方向に
伸縮可能で、地中接合時に可動フード5の摺動範囲から
退避するので、回転カッタ外周部8aと可動フード5の
オーバラップ長を大きくとることができる。
次に、請求項1記載のシールド工法の他の実施例を第6
図〜第8図により説明する。
第6図は第1図と同様の図面である。ただし、第2のシ
ールド掘進機2に装備されている回転カッタ8の外周部
掘削ビット12はリング形状をなす回転カッタ外周部8
aに固定して設けられており、回転カッタ外周部8aの
外周部掘削ビット12より反切羽側の部分の外径をフー
ド部4aの内径より小さくして、地中接合時に外周部掘
削ビット12がフード部4aの先端に当る位置まで回転
カッタ8を後退させる(第7図)。回転カッタ外周部8
aの外周部掘削ビット12より切羽側の部分の外径は可
動フード5の内径より小さくし、この部分を第■のシー
ルド掘進機lから突き出された可動フード5とオーバラ
ップさせる(第8図)。それ以外の構成および施工手順
は第1〜第3図の実施例と同一である。本実施例によれ
ば、外周部掘削ビット12を退避させる機構が不要で、
構造を簡単化できる。
次に、請求項2記載のシールド工法の一実施例を第9図
〜第11図により説明する。
第9図〜第11図において、第1図のシールド掘進機1
および第2のシールド掘進機2は、第1図〜第3図に示
したシールド掘進機、2と同様に構成されている。地中
接合の施工手順としては、シールド掘進機同士が所定距
離の未掘削部を残して向き合った状G(第9図)から、
第1のシールド掘進機1の外周部掘削ビット11を縮め
、ギヤケース27を隔壁17に固定しているボルトを抜
き取ってカッタ中心軸15を坑内側に引き出し、回転カ
ッタ7をガイド6内に後退させる。その後、またはそれ
と同時に、第2のシールド掘進機2を、その回転カッタ
8により地山を掘削しながら、回転カッタ7と回転カン
タ8が干渉しない範囲で前進させる(第10図)。すな
わち、回転カフタフ、8の一方の後退と他方の前進によ
って未掘削部を縮小する狙いは第1図〜第3図の実施例
と同じである。
未掘削部が縮まったところで、第2のシールド掘進機2
の前進を止め、外周部掘削ビット12を縮めて、第1の
シールド掘進機1から可動フード5を突き出し、回転力
ツタ8外周部の切羽側の一部とオーバラップさせる(第
11図)。その後の止水作業、トンネル連通作業につい
ては既述の通りである。
本実施例では外周部掘削ビット12を伸縮可能な構造と
しているが、第6図〜第8図の実施例と同様に外周部掘
削ビット12が固定された構造でも実施できることは言
うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、地中接合するシールド掘進機同士の間
の未掘削部を縮小し、それによって第1のシールド掘進
機から可動フードを突き出し第2のシールド掘進機の回
転カッタ外周部とオーバラフプさせる際の貫入抵抗を小
さくすることができるので、凍結工法のように多くの工
期と工費をかけることなく、また地中接合部の土質によ
り左右されることもなく、可動フードにより地中接合部
の土留と止水を確実に行い施工の安全を確保することが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第3図は請求項1記載のシールド工法の一実施
例を示す縦断面図、第4図、第5図は外周部がリング形
状をなす回転カッタの正面図、第6図〜第8図は請求項
1記載のシールド工法の他の実施例を示す縦断面図、第
9図〜第11図は請求項2記載のシールド工法の一実施
例を示す縦断面図、第12図は従来工法による地中接合
の説明図である。 1・・・第1のシールド掘進機、2・・・第2のシール
ド掘進機、3.4・・・シールドハル、4a・・・フー
ド部、5・・・可動フード、7.8・・・回転カッタ、
7a。 8a・・・回転カッタ外周部、1、12・・・外周部掘
削ピット。 第4図 42−一−−刀、タスリフト 第5図 43−−−−ηッタス小−り

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、回転カッタを備えたシールド掘進機同士の地中接合
    工事において、地中接合する2台のシールド掘進機のう
    ち、第1のシールド掘進機にはシールドハル外筒部とし
    て構成された前方に摺動可能な可動フードを装備し、か
    つその回転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少な
    くとも同一の掘削径を持ち、可動フードの摺動範囲より
    退避可能な外周部掘削ビットを設け、第2のシールド掘
    進機の回転カッタ外周部はリング形状となし、その切羽
    側の一部の外径を前記可動フードの内径より小さくし、
    かつその回転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少
    なくとも同一の掘削径を持つ外周部掘削ビットを設け、
    地中接合時に第2のシールド掘進機の回転カッタを、そ
    の外周部の切羽側の一部を残して第2のシールド掘進機
    のフード部内に後退させ、その後またはそれと同時に第
    1のシールド掘進機を、その回転カッタが第2のシール
    ド掘進機の回転カッタと干渉しない範囲で地山を掘削し
    ながら前進させ、さらに第1のシールド掘進機の回転カ
    ッタの外周部掘削ビットを退避させ、前記可動フードを
    前進させて第2のシールド掘進機の回転カッタ外周部の
    切羽側の一部とオーバラップさせ、前記可動フードによ
    り地中接合部の周辺地山を支えた後、トンネル坑内を連
    通させることを特徴とするシールド工法。 2、回転カッタを備えたシールド掘進機同士の地中接合
    工事において、地中接合する2台のシールド掘進機のう
    ち、第1のシールド掘進機にはシールドハル外筒部とし
    て構成された前方に摺動可能な可動フードを装備し、か
    つその回転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少な
    くとも同一の掘削径を持ち、可動フードの摺動範囲より
    退避可能な外周部掘削ビットを設け、第2のシールド掘
    進機の回転カッタ外周部はリング形状となし、その切羽
    側の一部の外径を前記可動フードの内径より小さくし、
    かつその回転カッタ外周部に前記可動フードの外径と少
    なくとも同一の掘削径を持つ外周部掘削ビットを設け、
    地中接合時に第1のシールド掘進機の回転カッタの外周
    部掘削ビットを退避させて、その回転カッタを軸方向に
    後退させ、その後またはそれと同時に第2のシールド掘
    進機を、その回転カッタが第1のシールド掘進機の回転
    カッタと干渉しない範囲で地山を掘削しながら前進させ
    、さらに第1のシールド掘進機の前記可動フードを前進
    させて第2のシールド掘進機の回転カッタ外周部の切羽
    側の一部とオーバラップさせ、前記可動フードにより地
    中接合部の周辺地山を支えた後、トンネル坑内を連通さ
    せることを特徴とするシールド工法。
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