JPH0229159B2 - Shiirudokutsushinki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド工法に使用される新規なシー
ルド掘進機に係り、特にセグメント組立と掘削と
を同時に施行させ、掘削スピードを可及的に向上
することができるシールド掘進機にする。

シールド工法とは、特に軟弱な土質におけるト
ンネル掘削をなすにあたつて、崩壊、流動しよう
とする土砂内にトンネル外径よりも多少大き目な
管を入れて、その内部で崩壊を防ぎながら安全に
掘削作業、およびライニング作業をなし、容易に
軟弱土質内にトンネルを構築する工法であつて、
シールド掘進機が重要な役割を果す。

従来、このシールド掘進機は第１図に示すよう
に、シールドフレーム１の内周に、既設セグメン
ト２に反力を取つてシールドフレーム１を推進さ
せるシールドジヤツキ３を配設し、シールドジヤ
ツキ３を伸張しながら前面の切羽面をカツタ４で
掘削し、セグメントの１リング分掘り進んだとこ
ろで掘削を停止する。そして、伸張したシールド
ジヤツキ３を収縮させ、この収縮により形成され
る間隙にエレクタ５により新設セグメントを搬入
して組立て、組立て完了後再び掘進を開始するよ
うに構成したものである。

しかしながら、このような間欠掘削では掘削ス
ピードの向上が計れないことが明らかである一
方、この構成のまま掘削と同時に組立てを行なお
うとしても、シールドジヤツキ３のストロークが
１リング分しかないので、新設セグメントに反力
を取りシールドフレーム１を推進させるべく該当
箇所のシールドジヤツキ３を伸張しようとする
と、既設セグメントに伸張して接触していたシー
ルドジヤツキ３が離れ反力が取れなくなつて全体
の圧力バランスが崩れてしまうこととなり、同時
施工ができなかつた。

また、第２図に示すようにシールドジヤツキ３
ａのストロークを２リング分以上にすればセグメ
ントの同時組立も理論的には可能となるが、実際
問題としてシールドジヤツキストロークを２リン
グ分とすれば、シールド機の機長が非常に長くな
るため、機械の操縦性が低下したり或いは発進立
坑の大きさを従来以上に大きくしたりする必要が
生じ、特にカーブ施工が困難になるということか
ら同時組立ては不可能に近かつた。

一方、シールドジヤツキストロークを抑えるべ
く亀甲形セグメント方式等のセグメント形状に工
夫を凝らした方式の採用も考えられるが、カーブ
箇宿のセグメント形状及びセグメント製作費の増
大等の問題が新たに生じることとなり、結局掘削
と組立の同時施工を行なうことができなかつた。

そこで、本発明者等は従来のシールド掘進機に
おける問題点に鑑み、これを有効に解決すべく本
発明を創案するに至つたものである。

従つて、本発明の目的とするところは、比較的
簡単な構成で切羽掘削推進とセグメント組立作業
との同時施工が行なえ、掘削スピード及び掘削能
率の大幅な向上を計ることができるシールド掘進
機を提供するにある。

本発明は上記目的を達成すべく次のように構成
されている。円筒状のシールドフレーム内にその
内周面に沿つて摺動自在な環状の摺動部材が嵌合
されている。この摺動部材にはシールドフレーム
の後端側にリング状に組立てられた既設セグメン
トに反力を取り、摺動部材自身を前進させるべく
反力受用ジヤツキが等間隔で複数個取付けられて
いる。一方、シールドフレーム前部の内周面に形
成された環状取付板には、上記摺動部材に反力を
取りシールドフレーム自身を前進させるべく推進
用ジヤツキが前記反力受用ジヤツキ間に介在する
ように複数個配設されている。そして両ジヤツキ
の作動機構は反力受用ジヤツキのすべてが伸張し
切つて既設セグメントに対し摺動部材を後退しな
いように支承させた状態で、推進用ジヤツキを伸
張することによりシールドフレームを前進させる
とともに、この前進中に上記支承を解除すること
なく反力受用ジヤツキと既設セグメントとの間に
順次間隙を設け、この間隙に新設セグメントを搬
入し組立てるべく反力受用ジヤツキを順次収縮さ
せ、しかる後に反力受用ジヤツキを新設セグメン
トに反力を取りすべてを伸張させることにより摺
動部材を前進させるように構成したものである。

以下、本発明に係るシールド掘進機の好適一実
施例を添付図面に従つて説明する。

第３図において、７は切羽側に向つて推進する
円筒状のシールドフレームであり、前面にカツタ
８が回転自在に装着されている。そして後端にこ
のシールドフレーム８の内側の周方向に沿つてリ
ング状に組立てられるセグメント９との隙間から
の漏水等の侵入を防止するテールシール１０が設
けられている。

シールドフレーム７内には、環状の摺動部材１
１がシールドフレームの軸方向に摺動自在に嵌合
されている。

また、シールドフレーム７の内周面に沿つて、
反力受用ジヤツキ１２と推進用ジヤツキ１３とが
その作動方向をフレーム軸方向に向けてそれぞれ
複数個配置されている。この配置は正確には第４
図に示すように同心円上に交互に同数個並ぶよう
に構成され、中央部のスペースの有効利用が計れ
るようになつている。

上記反力受用ジヤツキ１２は、その押側端を切
羽側に向け引側部が上記摺動部材１１に挿通固着
されるとともに、引側端のロツド１４がシールド
フレーム７の後端内で組立てられるリング状のセ
グメント９に当接するように設けられ、このセグ
メント９に反力を取り摺動部材１１をシールドフ
レーム７の前方に摺動させるようになつている。
一方、推進用ジヤツキ１３は、その押側端がシー
ルドフレーム７の前部内周に一体に折曲形成した
環状の取付板１５に固着されるとともに、引側端
のロツド１６が摺動部材１１に当接するように設
けられ、この摺動部材１１に反力を取りシールド
フレーム７を切羽側に推進させるようになつてい
る。

上記両ジヤツキ１２，１３は、これらを単独で
作動させる通常の油圧回路と、これらが一緒にな
つて作動するようにしたリセツト回路との二種類
の回路に接続され、使用目的に応じた種々の作動
が行なえるようになつている。このうちのリセツ
ト回路１７を示したのが第５図である。即ち、推
進用ジヤツキ１３の引側給油口には外部より所定
の圧力Ｐで給油する給油回路１８が接続されると
ともに、その押側給油口と反力受用ジヤツキ１２
の押側給油口との間にはこれらを継ぐ接続回路１
９が設けられている。また、反力受用ジヤツキ１
２の引側給油口はタンクポート２０に接続されて
いる。そして、推進用ジヤツキ１３の引側給油口
に給油することにより、そのロツド１６を収縮さ
せ、この収縮により押側シリンダ内作動油を接続
回路１９を通じて反力受用ジヤツキ１２の押側シ
リンダ内に移動させ、そのロツド１４を伸張する
ように構成されている。なお、図中両ジヤツキに
挾持されているのは摺動部材１１である。また、
第３図中２１はエレクタであり、摺動部材１１の
内周面を軌道とする回転ローラ２２を介して設置
され、円周方向に必要な角度に旋回して新設セグ
メントピースを組立てて行くように構成されてい
る。

以上の構成よりなる本シールド掘進機の運転方
法について第３図ないし第８図に基づいて説明す
る。

第３図は初期状態を示し、すべての推進用ジヤ
ツキ１３が収縮し、またすべての反力受用ジヤツ
キ１２が伸張し切つている過渡状態である。この
状態から第６図の状態に移行して掘進とセグメン
ト組立の同時施工に入る。即ち、シールドフレー
ム７の後端で、既設セグメント９と、反力受用ジ
ヤツキ１２が収縮したときこのジヤツキとの間に
形成される間隙部２３に新設セグメントピースを
順番にリング状に組立てる一方、シールドフレー
ム７を推進させて切羽面を掘削する。

セグメント９の１リングが周方向に数個に分割
されているため、第４図に示すように、そのうち
の１ピース２４をエレクタ２１により既設セグメ
ント９に組込みセツトしている間、その１ピース
２４の位置に対応する反力受用ジヤツキ１２は収
縮させるが、他の位置にある他の反力受用ジヤツ
キ１２は全て伸張して既設セグメント９に接触
し、摺動部材１１が後方に後退しないように突張
る状態とする。上記１ピース２４が組込みセツト
されると、この位置に対応する反力受用ジヤツキ
１２を幾分伸張しこのピース２４に接触させて上
述のように突張り、他の反力受用ジヤツキ１２の
既設セグメント９から受ける反力とのバランスを
取るようにする。続いて周方向に残りの反力受用
ジヤツキ１２を収縮させて行き、新設セグメント
ピースをリング状に組立てていく。

かかる組立操作中、推進用ジヤツキ１３は全数
そのロツド１６を摺動部材１１に伸張して接触せ
しめ、摺動部材に反力を取りながらシールドフレ
ーム７を切羽側に押し出し切羽を掘削する。即
ち、反力受用ジヤツキ１２によつて既設セグメン
ト９に反力を取るとともに、更に摺動部材１１に
重ねて反力を取つて推進用ジヤツキ１３を伸張
し、もつてシールドフレーム７を切羽側に押出す
こととなる。

従つて、反力受用ジヤツキ１２の順次的収縮操
作によるセグメント組立作業と併行して、シール
ドフレーム７が摺動部材１１を足掛りとして推進
し得るので連続的掘削が可能となる。しかも、こ
の連続的掘削でシールドフレーム７が切羽側に移
動しても、エレクタ２１が摺動部材１１に設置さ
れており、その移動の影響を全く受けることなく
セグメント組立が要求される該当箇所に停止する
構成となつているため、セグメント組立作業に支
障がなく同時作業の施工が可能となる。なお、従
来のものはシールドフレーム１にエレクタ５が直
接設置されていた点からいつても同時組立には不
都合である。

第７図は新設セグメント２５の１リング分の組
立が完了した状態を示し、推進用ジヤツキ１３は
すべて伸張し、逆に反力受用ジヤツキ１２はすべ
て収縮している図である。即ち、１リング分シー
ルドフレーム７が掘進する間に、摺動部材１１の
後方で新設セグメント２５の１リング分が組立完
了している状態を示している。この状態から第８
図に示す状態を経由させて第３図に示す初期状態
にリセツトするのであるが、このリセツトは既述
のリセツト回路１７を作動することにより、シー
ルド掘進機の前面切羽支持力を落すことなく行な
えることとなる。このリセツト操作を説明する
と、リセツト回路１７の作動により、推進用ジヤ
ツキ１３が収縮すると共に、逆に反力受用ジヤツ
キ１２は伸張する。このため、両ジヤツキ１２，
１３のシリンダ径が同径であり、かつ各々のジヤ
ツキ１２，１３の反力側が一定の力で拘束されて
いる状態では、二つのジヤツキ１２，１３間に挾
まれることとなる摺動部材１１はシールドフレー
ム７内をその前面に向つて摺動する。このとき、
推進用ジヤツキ１３と反力受用ジヤツキ１２との
総合長Ｌは摺動部材１１の移動に拘らず一定であ
る。また、シールドフレーム７の前面カツタ８が
受ける切羽側反力は各ジヤツキ押側の同圧油圧力
を介して摺動部材１１の後方におけるセグメント
側反力と等しくなる。しかして、推進用ジヤツキ
１３が完全に収縮し、この収縮に代わつて反力受
用ジヤツキ１２が伸張し切ると第３図の初期状態
に戻ることになる。

従つて、リセツト回路１７の作動によりシール
ド掘進機前面切羽支持力を落すことなく、摺動部
材１１を切羽側に移動することができる。このこ
とは、リセツト操作中においても掘削を継続する
ことができることを意味する。

上述のように、推進用ジヤツキ１３と反力受用
ジヤツキ１２の各々のジヤツキ本数及びそのシリ
ンダ径（作動油受圧面積）が同一であり、かつ相
対する推進用ジヤツキ１３との反力受用ジヤツキ
１２のジヤツキ押側給油口を接続するようにした
油圧リセツト回路１７を構成すれば、切羽を掘進
すると同時に切羽押付力を解放することなくセグ
メント９の同時組立及びリセツト操作を可能とす
ることができる。この同時作業を併せ持つ機構
は、特に密閉式掘り或いはブラインド式シール等
の切羽土圧を解放できない土質に適用するシール
ド機械には極めて有効となる。

他方、機械掘シールドとは異なり切羽が自立す
る手掘シールド等の場合には、上記機能は必ずし
も必要とはされないが、手掘シールド等であつて
も切羽を掘進すると同時に後方でセグメントを組
立てることができる本発明は有用である。

なお、上記実施例では推進用ジヤツキ１３をそ
のロツド１６が摺動部材１１に反力を取るように
向けてシールドフレーム７に取付けたが、第９図
に示すように摺動部材１１に取付け、そのロツド
１６をシールドフレーム７から反力を取るように
逆向きにすることもできる。この場合、同図に示
すようにリセツト回路１７は上記実施例と同一で
良い。

以上、要するに本発明によれば次のような優れ
た効果を発揮する。

(1) シールドフレーム内に摺動部材を嵌合させ、
シールドフレームの掘進に与る推進用ジヤツキ
の反力を既設セグメントからではなく摺動部材
から取るようにし、かつ掘進に関与しない摺動
部材は既設セグメントから反力を取るようにし
た別個の反力受用ジヤツキを復数個備えている
ので、推進用ジヤツキでシールドフレームに一
定の推進力を付与しながら、摺動部材を後退さ
せない限度で反力受用ジヤツキを順次収縮する
ことが可能となり、切羽掘削推進とセグメント
組立作業との同時施工が行なえ、掘削能率を大
幅に向上することができる。

(2) 従つて、連続的掘進が行なえるので、従来の
断続的掘進方式と比較してその所要掘進速度を
低く抑えても実掘削距離を上げることができる
と共に、掘進所要パワーの低減化が計れる。

(3) また、泥水、加泥方式等のスラリ搬送方式を
採用するシールド工法にあつては、断続処理で
はなく連続処理が行なえるので、地上泥水処理
プラント能力を向上することができる。

(4) シールドフレームは従来通り一筒であるので
シール性を低下させるようなこともなく、また
追加要素も比較的構造簡単にして、既存の設備
を最大限利用し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド掘進機の概略断面図、
第２図は同じく従来のシールド掘進機を示し、そ
のジヤツキストロークを２倍にした場合の概略断
面図、第３図は本発明に係るシールド掘進機の好
適一実施例を示す概略断面図、第４図は第３図の
−線断面図、第５図は本発明に係る推進用ジ
ヤツキと反力受用ジヤツキとを連動させる油圧回
路図、第６図ないし第８図は本発明に係るシール
ド掘進機の上半分の作動説明図、第９図は本発明
に係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連
動させる他の実施例を示す油圧回路図である。 なお図中、７はシールドフレーム、８はカツ
タ、９は既設セグメント、１１は摺動部材、１２
は反力受用ジヤツキ、１３は推進用ジヤツキ、２
３は間隙、２５は新設セグメントである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前面に切羽を掘削するカツタを有するシール
   ドフレームと、該フレーム内にその軸方向に摺動
   自在に嵌合された摺動部材と、該摺動部材に設け
   られ既設セグメントに反力を取つて摺動部材を前
   進させる複数の反力受用ジヤツキと、摺動部材と
   フレームとの間に設けられ該フレームを推進させ
   る推進用ジヤツキとを備えたことを特徴とするシ
   ールド掘進機。