JPH03129090A - 地中ドッキング可能なシールド掘進機および地中接合シールド工法 - Google Patents

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、２台のシールド掘進機により掘削を行い、こ
れらシールド掘進機を突合わせて連続したトンネルを掘
削する地中ドツキング可能なシールド掘進機に関するも
のである。

［従来の技術］ 近年、トンネルを掘削するには、地下に既設のトンネル
や地下ケーブル等が多く形成されているために、トンネ
ル用地が減少し、地上より深いところに長距離のトンネ
ルを形成している。

この場合、２台のシールド掘進機を用いて、１つのシー
ルド掘進機で一方向から地山を掘進すると共に、別のシ
ールド掘進機で上記シールド掘進機の掘進方向反対側か
ら地山を掘進し、これらシールド掘進機を互いに掘進側
となるカッタを突合わせて、各シールド掘進機を停止さ
せる、そして、各掘進機のカッタ等の地山を掘削する作
業機を取外した後、作業者か連結部の土砂を掘削し、２
つのシールドフレームの間に鋼板を跨設して、２台のシ
ールド掘進機により掘削されたトンネルを連結し、連続
したトンネルとしている［発明が解決しようとする課題
］ ところで、従来のように２台のシールド掘進機で連続し
たトンネルを掘削する場合にあっては、各掘進機のカッ
タを取外すとき、２つのシールドフレームの間から土砂
や地下水かトンネル内に入らないように、連結部の周囲
の地山に地盤硬化剤を注入するなどして地山を補強強化
している。しかし、地盤硬化剤などを用いて他山補強す
るにはその対象地質に適した注入方法、注入範囲及び硬
化剤の選択などをしなければならないので、充分に地山
を補強するのが難しく、特に地下水位の高い砂層や砂れ
き層の場合は難しい。このため、主要道路の交差点や交
通量が多いところ等では、頻繁な振動により地山が崩壊
し易い状態になり、連結部の連結作業を安全に行えない
問題があった。

また、地盤硬化剤などを用いているために多額な工費が
かかると共に、硬化剤を地山に注入するなどして地山を
補強強化するには時間がかかる問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決すべくなされたもの
で、地盤硬化剤などを使用して地山を補強強化すること
なくトンネルの連結を行え、安全に連結部の連結作業を
行うことを可能にした地中ドツキング可能なシールド掘
進機を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するために、１つのシールド
掘進機を一方向に地山を掘進させると共に別のシールド
掘進機を上記シールド掘進機の掘進方向反対側から地山
を掘進させて、これらシールド掘進機を互いに掘進間と
なるカッタを突合わせて連続したトンネルを掘削する装
置において、上記いずれか一方のシールド掘進機のシー
ルドフレームの外周部に摺動自在に嵌装され、他方のシ
ールド掘進機のカッタを含む掘進方向前方部を嵌入させ
るための外筒と、その外筒を上記シールド掘進機の掘進
時にそのシールドフレームに固定すると共に、上記双方
のシールド掘進機が突合わせられたときに固定を解除し
、外筒が被嵌されるシールド掘進機のシールドフレーム
を掘進方向反対側に後退させて外筒内に他方のシールド
掘進機のシールドフレームを嵌入させるための外筒固定
解除手段とを備えたものである。

［作用〕 上記構成によれば、外筒固定解除手段を介して外筒をシ
ールドフレームに固定した１つのシールド掘進機と別の
シールド掘進機とで地山を掘削し、それら掘削したトン
ネルを連続したトンネルとして形成すべく、それらシー
ルド掘進機を互いに掘進側となるカッタを突合わせる。

そして、上記外筒固定解除手段を解除して、外筒が被嵌
されるシールド掘進機のシールドフレームを他方のシー
ルド掘進機で外筒内の掘進方向反対側に押して後退させ
ると、外筒内に他方のシールド掘進機のシールドフレー
ムが嵌入されることになり、２台のシールド掘進機によ
り掘削されたトンネルが連結されて、連続したトンネル
として形成されることになる。このように、外筒内に他
方のシールド掘進機のシールドフレームが嵌入されてト
ンネルが形成されることにより、その嵌入部すなわち外
筒とシールドフレームの隙間をシールするだけで、トン
ネル内が泥土や地下水等から確実に防護されるので、ト
ンネル内の土砂の排除等の作業を安全に行うことができ
る。

［実施例］ 本発明の好適実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図及び第２図において、１は第１のシールド掘進機
、２は第２のシールド掘進機であるにれらシールド掘進
機１，２には、円筒体状のシールドフレーム３．４、図
示省略した駆動モータ、ピニオン、駆動ギア等の駆動手
段により回転して地山５を掘削するカッタ６．７及び掘
削泥土や地下水がシールドフレーム３．４内に流入する
ことを制止する隔壁８，９等がそれぞれ備えられている
。

第１のシールド掘進機１には、第１図〜第４図に示すよ
うに、シールドフレーム３の内周面に沿って所定数のシ
ールドジヤツキ１０が設けられている。そのシールドフ
レーム３の外周には、摺動自在に外筒１１が嵌装されて
いる。この外筒１１は、シールドフレーム３（以下内筒
という）及びカッタ６より径が大きくかつ内筒３より長
い円筒体状に形成され、地山５中に在って土圧及び地下
水圧に耐える強度を有している。尚、外筒はシールドフ
レームの外周に嵌装されるならばどのような形状でもよ
く、例えば断面多角形の筒体状に形成してもよい。この
外筒１１の後端には、外筒１１の内側の周方向に沿って
リング状に組立てられるセグメント１２との隙間からの
漏水等の侵入を防止するテールシール１３が設けられて
いる。

また、外筒１１の先端には、第５図に示すように、係止
部１４が設けられ、この係止部１４に内筒３の先端が係
止されるようになっている。その内筒３の先端外周には
凹状の清１５が設けられ、この溝１５にシール材１６が
ねじ１７等で固定され、外筒１１と内筒３との隙間に地
下水等が侵入しないようになっている。その外筒１１と
内筒３との隙間には、第３図及び第４図に示すように、
内筒３の所定の位置に設けられた複数の潤滑剤注入管１
８から注入されたグリース等の潤滑剤が充填されている
。

さらに、内Ｐ１３の後端には、第１図、第３図、第６図
及び第７図に示すように、外筒１１を内筒３に固定及び
解除する外筒固定解除手段１９を構成する固定治具２０
がその内周面に沿って所定数設けられている。これら固
定治具２０は、嵌合部２１と固定部２２とからなり、嵌
合部２１が、内筒３のシールドジヤツキ１０等の取付部
２３に溶接固定された周り止め部材２４に嵌合されると
共にその取付部２３にボルト２５で固定され、−弁固定
部２２が外筒１１に溶接固定される。すなわち、上記固
定治具２０が取付けられると、外筒１１が内筒３に固定
され、逆に固定治具２０が取外されて掘進方向反対側に
内ｖＪ３を押す力がかかると、内ｌ！？ｉ３が外筒１１
内を摺動して後端するようになっている。尚、固定治具
の代りにピンを用いてもよく、外筒が内筒に固定及び解
除されるものであればどのようなものでもよい。

また、第１のシールド掘進機１のカッタ６内には、第１
図及び第２図に示すように、オーバーカッタ２６が収容
されている。このオーバーカッタ２６は、油圧制御系に
よりその外方へ出没自在であり、地山５中に突出してカ
ッタ６の回転に連れて回転してカッタ６の直径以上の掘
削を行う。

一方、第２のシールド掘進ａ１２にも、シールドフレー
ム４の内周に所定数のシールドジヤツキ（図示せず）が
設けられている。そのシールドフレーム４は、第１図及
び第２図に示すように、上記外筒１１の内径より小さい
径に形成され、このシールドフレーム４及びカッタ７を
含む掘進機の掘進方向前方部が上記外筒１１に嵌入され
るようになっている。そのシールドフレーム４の先端に
は、第２図に示すように、シール剤注入管２７がその内
周に沿って所定数設けられ、上記外筒１１にそのシール
ドフレーム４が嵌入されたとき、シール剤注入管２７か
らシール剤が外筒１１とシールドフレーム４との隙間に
注入されるようになっている。

次に本実施例の作用について説明する。

２台の第１及び第２のシールド掘進Ｒ１，２でトンネル
を掘削する場合、第１のシールド掘進機１のカッタ６内
のオーバーカッタ２６を、そのカッタ６で掘削されるト
ンネル孔が外筒１１の外径より適宜大きくなるように、
その外方へ突出させる。第１図に示すように、その第１
のシールド掘進機１で一方向から地山５を掘進させると
共に、第２のシールド掘進機２で上記第１のシールド掘
進機１の掘進方向反対側から地山５を掘進させる。

そして、これらシールド掘進機１．２が例えば５０ｍ位
に近付くと、第１のシールド掘進機１と第２のシールド
掘進機２との中心が一致するように芯だしを行いながら
、各シールド掘進機１．２を掘進させ、互いに掘進側と
なるカッタ６．７のカッタ面板６ａ、７ａを突合わせて
、シールド掘進機１，２を停止させる。このとき、カッ
タ６．７のカッタビット６ｂ、７ｂが互いに接触しない
ようにカッタ面板６ａ、７ａを突合わせる。シールド掘
進機１．２停止後、第１のシールド掘進ｆｉｔのオーバ
ーカッタ２６をカッタ６内に収容させると共に、第８図
に示すように、外筒１１が移動しないように外筒１１の
ｆ＆端を鋼板２８を用いてセグメント１２に固定し、か
つボルト２５を外して固定治具２０の固定部２２の溶接
箇所を切断して固定治具２０を取外し、外筒１１内を内
筒３が摺動可能にする。

そして、第２のシールド掘進機２のカッタ７で第１のシ
ールド掘進機１のカッタ６を掘進方向反対側に押す、す
ると、第１のシールド掘進ｔＲ１のカッタ６及び内筒３
が外筒１１の掘進方向反対側に押込まれて後退すると共
に、第２のシールド掘進ａｌ１２のシールドフレーム４
を含む前方部が外筒１１内に嵌入する。このとき、外筒
１１と内筒３の隙間にはグリース等の潤滑剤が充填され
ていると共に、第１のシールド掘進機１のカッタ６に地
下水の水圧等の圧力が掛るので、多大な力を必要とせず
に第２のシールド掘進機２で第１のシールド掘進機１を
後退させることができる。尚、内筒の外周にころ等の摺
動部材を設けて外筒内を内筒が摺動し易くしてもよ↓１
．また、第１のシールド掘進機１のシールドジヤツキ１
０の伸びたロッド１０ａを、シールドジヤツキ１０の油
抜きをしながら縮めると共に、第２のシールド掘進［２
のシールドフレーム４の先端のシール剤注入管２７から
シール剤を外筒１１とシールドフレーム４との隙間に注
入する。その注入したシール剤によりその隙間が固結さ
れたら、各掘進機１．２のカッタ６．７等の地山５を掘
削する作業機を取外すと、第９図に示すように、２台の
シールド掘進機１゜２により掘削されたトンネルが連結
され、連続したトンネルとして形成されることになる。

このように、第２のシールド掘進ａ２で第１のシールド
掘進１１１１を外筒１１内に押込むと共に、外筒１１に
第２のシールド掘進機２のシールドフレーム４の先端を
嵌入し、その嵌入部をシールして連続したトンネルが形
成されることにより、トンネルの連結部が泥土や地下水
等から確実に防護されるので、連結部の土砂の排除等の
連結作業を安全に行うことができる。また、第１のシー
ルド掘進機１のシールドフレーム３の外周部に外筒１１
を嵌装させて、トンネルを連結させるために、地盤硬化
剤などを使用する必要がないので、安価にトンネルを形
成することができる。さらに、外筒１１に第２のシール
ド掘進機１のシールドフレーム３を嵌入し、その嵌入部
にシール剤を注入してそこを確実にシールするだけで、
トンネルが連結されるので、容易に連結部の作業が行え
ると共に、連結作業を短時間で行うことができる。また
、第１のシールド掘進機１は、カッタ６の外方にオーバ
ー力・ｙり２６を突出させて掘削を行うが、外筒１１の
分だけオーバーカッタ２６を突出させればよいために、
その突出長さが小さく、掘削時にオーバーカッタ２６に
は大きな負荷がかからないので、オーバーカッタ２６の
耐久性が向上す４゜第１０図は、第２の実施例を示すも
のであり、上記実施例と異なるところは、第２のシール
ド掘進機２９のシールドフレーム３０の径が第１のシー
ルド掘進機１に被嵌されている外筒１１の径とほぼ同径
に形成されると共に、第２のシールド掘進機２９のカッ
タ３１及びシールドフレーム３０の先端が外筒１１の内
径より適宜小さい径に形成され、それらカッタ３１及び
シールドフレーム３０の先端を含む掘進Ｒ２９の前方部
が外筒１１内に嵌入されるようになっている。

このように構成することで、第１及び第２のシールド掘
進１１！ＩＩ、２９により掘削されたトンネルの径がほ
ぼ同径に形成されるために、それらトンネルを連結して
形成されるトンネルの径もほぼ同径に形成されることに
なる。

なお、第２のシールド掘進機２つのカッタ３１内には、
オーバカッタ３２が所定数収容され、この掘進機２９で
掘削するとき、それらオーバカッタ３２を突出させて、
シールドフレーム３０の最大系より適宜大きいトンネル
孔が掘削されるようになっている。

第１１図は、第３の実施例を示すものであり、上記実施
例と異なるところは、第１のシールド掘進機１に被嵌さ
れている外筒１１の後端内周に規制部材３３がリング状
に設けられ、第■のシールド掘進機１により形成される
セグメント１２の径が第２のシールド掘進機２により形
成されるセグメント１２の径とほぼ同径に形成されるよ
うに構成されている。

規制部材３３は、外筒１１とセグメント１２との隙間を
小さくして、掘進機１の半径方向の動きを規制すると共
に、その隙間があき過ぎてそこから漏水等が侵入しない
ように規制するものであり、第１の規制部材３４と第２
の規制部材３５からなっている。第１の規制部材３４は
、外筒１１の内周端部に固定されて、内周にワイヤブラ
シ３６が設けられている。一方、第２の規制部材３５は
、第１の規制部材３４と内筒３との間の外筒１１の内周
にボルト等で取外し自在に収付けられ、掘進中外筒１１
に固定されると共に、外筒１１内に第２のシールド掘進
ｆｉ２のシ−ルフレーム４の先端を嵌入するときに取外
されて、内筒３が外筒１１内に摺動可能にする。この第
２の規制部材３５は、具体的には複数のパーツ（図示せ
ず）゛からなり、これらパーツが外筒１１の内周にボル
ト等で取付けられてリング状に形成される。なお、第２
の規制部材は、リング状に設けなくてもよく、外筒の内
周に沿って所定間隔を隔ててそのパーツを外筒の内周に
取付けるようにしてもよい。

このように構成することで、第１及び第２のシールド掘
進１ｆｉｌ、２により掘削されたトンネルの径がほぼ同
径に形成されるために、それらトンネルを連結して形成
されるトンネルの径もほぼ同径に形成されることになる
。

なお、外筒の後端内周に規制部材を設けたが、外筒とセ
グメントとの隙間を小さくするものであればどの様なも
のでもよく、例えば第１２図に示すように、外筒１１の
内周端部に規制部３７を一体的に設けて、その後端にテ
ールシール３８を設けてもよい。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、２台のシールド掘進機に
より掘削されたトンネルの連結部が泥土や地下水等から
確実に防護され、連結部の土砂の排除等の連結作業を安
全に行うことができるという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の第１の実施例を示す概略断
面図、第３図及び第４図は第１図及び第２図の外筒が被
嵌されるシールド掘進機の要部概略断面図、第５図は本
発明の外筒とシールドフレームとの状態を示す断面図、
第６図は本発明の外筒固定解除手段を固定した状態を示
す断面図、第７図は第６図の■−■線断面図、第８図は
外筒をセグメントに固定した状態を示す断面図、第９図
は連続したトンネルの状態を示す概略断面図、第１０図
は本発明の第２の実施例を示す概略断面図、第１１図は
本発明の第３の実施例を示す概略断面図、第１２図は第
３の実施例の変形例を示す断面図である６図中、１，２
．２９はシ−ル掘進機、３．４３０はシールドフレーム
、５は地山、６．７゜３１はカッタ、１１は外筒、１９
は外筒固定解除手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、１つのシールド掘進機を一方向に地山を掘進させる
   と共に別のシールド掘進機を上記シールド掘進機の掘進
   方向反対側から地山を掘進させて、これらシールド掘進
   機を互いに掘進側となるカッタを突合わせて連続したト
   ンネルを掘削する装置において、上記いずれか一方のシ
   ールド掘進機のシールドフレームの外周部に摺動自在に
   嵌装され、他方のシールド掘進機のカッタを含む掘進方
   向前方部を嵌入させるための外筒と、該外筒を上記シー
   ルド掘進機の掘進時にそのシールドフレームに固定する
   と共に、上記双方のシールド掘進機が突合わせられたと
   きに固定を解除し、外筒が被嵌されるシールド掘進機の
   シールドフレームを掘進方向反対側に後退させて外筒内
   に他方のシールド掘進機のシールドフレームを嵌入させ
   るための外筒固定解除手段とを備えたことを特徴とする
   地中ドッキング可能なシールド掘進機。