JPH03197791A - 掘進径多段変更可能なシールド掘進機及び当該シールド掘進機によるシールド工法 - 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〕 この発明はシールド工法によってトンネルを掘進する場
合に於いて、掘進途中、トンネルの掘進径を変更するこ
とができる掘進径多段変更可能なシールド掘進機及び当
該シールド掘進機によるシールド工法に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

従来の一般的なシールド工法により途中で掘進径が変わ
るシールドトンネルを連続的に掘進するには、掘進径が
変わるごとに新たにシールド掘進機を製作していた。

また、掘進径の変わる地点には、シールド掘進機の発進
・到達を兼ねた立坑を設ける必要があった。

しかし、掘進径が変わる毎に新たにシールド掘進機を製
作したり、立坑を設けたりしていたのでは、施工費用に
占めるシールド掘進機の製作費用及び立坑の構築費用が
著しく嵩み、極めて不経済であった。

尚、その他のシールド工法として、トンネルの全長にわ
たって小径のシールドトンネルを、先ず掘進し、続いて
小径のシールドトンネルの上に重ねて大径のシールド１
−ンネルを掘進する方法も実施されているが、この種の
シールド工法だと小径及び大径両方のシールドトンネル
の内周を覆工する必要があり、且つ径の変わる地点の地
盤を安全上、一定範囲にわたって地盤改良する必要があ
り、さらに、大径のシールドトンネルの掘進は専ら人力
で行う必要がある為、作業性が極めて悪いものであった
。

この為、最近では１台のシールド掘進機によって掘進径
の異なるシールドトンネルを続けて掘進することができ
る掘進径多段変更可能なシールド掘進機が発明され、出
願もされている（特公昭６３−１０７６９１参照）。

この種のシールド掘進機は複数のシールド筒がその中心
軸が一致するように同心円状に設置されている共に当該
シールド筒の先端に力・ンターヘンドがその回転軸が一
致するように同心円状に設置され、且つ前記外側及び内
側のカッターへ・ンドが同時に回転しながら前記外側及
び内側のシールド筒が同時に前進して大径のシールドト
ンネルを掘進できるように構成され、また外側のカッタ
ーヘッド及びシールド筒が撤去された後、内側カッター
ヘッドが回転しながら内側シールド筒が前進して前記シ
ールドトンネルより一回り小さい径のシールドトンネル
を前記シールドトンネルに続けて掘進できるように構成
されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかし、この種のシールド掘進機によると、掘進径が変
わる地点で、次シールドトンネルに備え、外側のカッタ
ーヘッド及びシールド筒を撤去する必要があり、また、
その作業用の立坑を設ける必要があり、しかも軟弱地盤
ではこの作業の安全性を図る為、予め変化地点の地盤改
良を行う必要があり、作業が難行し易いものであった。

この発明はこのような前記従来の課題を解消する為に提
案されたもので、掘進径の変化地点にシールド機の発進
・到達用の立坑を設け、この部分の地盤改良をしなくと
も、極めて安全且つ確実に、しかも極めて効率よく掘進
径の異なるシールドトンネルを続けて掘進することがで
きる掘進径多段変更可能なシールド掘進機及び当該シー
ルド掘進機によるシールド工法を提供することを目的と
するものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は複数のシールド筒をその中心軸が一致するよ
うに同心円状に、且つ切り離しできるように設置すると
共に当該シールド筒の先端にカッターヘッドをその回転
軸が一致するように同心円状に、且つ切り離しできるよ
うにそれぞれ設けてなる掘進径多段変更可能なシールド
掘進機に関するもので、前記カッターヘッドのうち、外
側のカッターヘッドを油圧式シリンダーによって作動可
能な連結ビンによって切り離しできるように連結すると
共にシールド筒のテール部にリングギヤをシールド筒の
円周方向に添って回転自在に、且つシールド筒の掘進方
向に移動自在に設け、当該リングギヤの側部にセグメン
ト把持部を備えたアームを前記リングギヤと共にシール
ド筒の円周方向に添って回転自在に、前記シールド筒の
掘進方向に移動自在に、且つ前記シールド筒の半径方向
にスライド自在に設けた構成とし、又、当該掘進径多段
変更可能なシールド掘進機によって掘進径の異なるシー
ルドトンネルを連続的に掘進する際に、掘進径の変化す
る地点に前記カッターヘッド及びシールド筒のうち、外
側カッターヘッド及びシールド筒を埋め殺すことによっ
て前記目的を達成するものである。

〔実　施　例］ 以下、この発明を図示する一実施例に基づいて説明する
。

第１図〜第８図はシールド工法に用いられるセンターシ
ャフト方式の泥水型シールド掘進機を示したもので、１
台で掘進径の異なるシールドトンネルを連続的に掘進可
能なシールド掘進機である。

当該シールド掘進機１は径の異なる複数のシールド筒２
，３．４をその中心軸が一致するように同心円状に、且
つ切り離しできるように設置すると共に、各シールド筒
２，３．４の先端部にカッターヘッド５，６．７を回転
軸が一致するように同心円状に、且つ切り離しできるよ
うにそれぞれ設置することにより構成されている。

シールド筒２の略中央部には、駆動モータ８によって回
転可能なセンターシャフト９が設置され、当該センター
シャフト９の先端部にカッターヘッド５がセンターシャ
フト９と共に回転可能に設置されている。

カッターヘッド５はシールド筒２と路間−円形大に形成
され、その前面に複数個のカッタービット１０が突設さ
れている。

シールド筒２とシールド筒３の先端部には、カッターヘ
ッド６とカッターヘッド７がそれぞれ設置され、いずれ
もカッターヘッド５より一回り大きい径の円形リング状
に形成され、且つその先端面に、カッターヘッド５と同
様に複数個のカッタービット１０が突設されている。

又、カッターヘッド６及び７は複数本の連結ピン１１．
１１によってカッターヘッド５の外側に半径方向に重ね
て着脱自在に連結されている。

連結ピン１１．１１はカッターベツド５内に設置され、
同じくカッターヘッド５内に設置された油圧式シリンダ
ー１２によってカッターヘッド５の周縁部より三方に自
由に突出できる構成になっている。

尚、連結ピン１１のうちの一つは、オーバカッター１３
を兼ねた構成になっている。

一方、カッターヘッド６及び７には連結ピン１１．１１
を挿入する為のピン孔１４．１４が形成され、このビン
孔１４．１４に連結ピン１１．１１が挿入されることに
よりカッターヘッド６と７がカッターヘッド５に着脱自
在に連結されている。

かかる場合、連結ピン１１がカッターヘッド６及び７の
双方のビン孔１４に挿入されることによりカッターヘッ
ド６と７の双方がカッターヘッド５の外側に一体的に連
結され、又カッターヘッド６のビン孔１４にのみ挿入さ
れることによりカッターヘッド６のみがカッターヘッド
５に連結されるようになっており、このような構成によ
りシールド掘進機１の径をシールドトンネルの掘進径に
対応させて自由に変えることができるようになっている
。

シールド筒２のテール部にはエレクタ−１５が設置され
ている。

エレクタ−１５は掘進直後のシールドトンネルの内周を
セグメント１６で覆工する際に使用されるもので、リン
グギヤ１７とアーム１８等から構成されている。

リングギヤ１７はシールド筒２内の複数個の支持ローラ
１’９．１９内に設置され、当該リングギヤ１７の側部
にラックギヤ２０が円周方向に連続して形成されている
。

又、駆動モータ２１がリングギヤ１７に近接して設置さ
れ、当該駆動モータ２１にピニオンギヤ２２がラックギ
ヤ２０と噛み合った状態に設置されている。

そして、リングギヤ１７は駆動モータ２１によって支持
ローラ１９．１９内を自由に回転できる構成になってい
る。

又、リングギヤ１７は油圧式シリンダー２８によってシ
ールド筒２の掘進方向に自由に水平移動もできる構成に
なっている。

アーム１８は略Ｕ字状に形成され、その頂点部にセグメ
ント把握部２３が設けられている。

又、アーム１８はリングギヤ１７の側面部に設置され、
リングギヤ１７の回転及びシールド筒２の掘進方向への
移動と共に自由に回転及び移動することができると共に
油圧式シリンダー２４．２４によってシールド筒２の半
径方向に自由にスライドできる構成になっている。

エレクタ−１５がこのように構成されていることにより
、セグメント１６をシールドトンネルの掘進方向にのみ
ならず上下・左右のいずれの方向にも移送することがで
き、したがって、シールドトンネルの掘進径が途中で変
わったとしても、当該エレクタ−１５で充分対処するこ
とができ、掘進径が変わる地点で敢えてエレクタ−１５
を交換する必要は全くない。

尚、シールド筒及びカッターヘッドは、必要に応じて何
重にも重ねて設置することにより何段にも掘進径が変わ
るシールドトンネルに備えることができる。

図中、番号２５はシールド掘進機１の掘進ジヤツキであ
り、従来のシールド掘進機に備えられているものと全く
同じように操作されるものである。

又、番号２６と２７はそれぞれ送泥管と排泥管である。

続いて、この発明にかかるシールド掘進機１によるシー
ルドトンネルの掘進方法について説明する。

■　先ず、発進用の立坑内（図省略）でシールド筒２，
３．４を連結すると共にこれらのシールド筒２．３．４
の先端にカッターヘッド５．６．７をそれぞれ設置して
シールド掘進機１を組み立てる。

■　続いて、カッターヘッド５，６．７を同時に回転さ
せつつ、シールド筒２，３．４を同時に前進させること
により最初のシールドトンネルを掘進する。

又、これに並行してシールド掘進機１のテール部に於い
てトンネル内周をセグメント１６によって覆工する。

■　続いて、シールドトンネルの掘進径を変える地点に
到達したら、シールド筒４をシールド筒２及び３より切
り離す。

又、油圧式シリンダー１２を操作して連結ピン１１をカ
ッターヘッド７のピン孔１４より引き抜き、カッターヘ
ッド７をカッターヘッド５及び６より切り離す。

そして、シールド筒２，３とカッターヘッド５６のみか
らなるシールド掘進機１によって前記シールドトンネル
より一回り小さい径のシールドトンネルを掘進する。

又、これに並行してシールド掘進機１のチル部に於いて
トンネル内周をセグメント１６によって覆工する。

尚、シールド掘進機１の本体より切り離されたシールド
筒４及びカッターヘッド７はシールドトンネル内に埋め
殺してトンネル内周の覆工材とする。

■　続いて、再び、シールドトンネルの掘進径を変える
地点に到達したら、シールド筒３をシールド２より切り
離す。

又、油圧式シリンダー１２を操作して連結ピン１１をカ
ッターヘッド６のピン孔１４より引き抜き、カッターヘ
ッド６をカッターヘッド５より切り離す。

そして、シールド筒２及びカッターヘッド５のみからな
るシールド掘進機１によって前記シールドトンネルより
さらに−回り小さい径のシールドトンネルを掘進する。

又、これに並行してシールド掘進機１のテール部に於い
てトンネル内周をセグメント１６によって覆工する。

尚、シールド掘進機１の本体より切り離されたシールド
筒３及びカッターヘッド６はシルド筒４及びカッターヘ
ッド７と同様にシルトトンネル内に埋め殺してトンネル
内周の覆工材とする。

第８図はドラム方式のシールド掘進機を示したもので、
カッターヘッドの支持方式が異なるのみで、シールド筒
及びカッターヘッドの構成は先の実施例と略同じである
。

又、この発明にかかるシールド掘進機は、その他のシー
ルド掘進機にも適応できることは言うまでもない。

［発明の効果］ この発明は以上の構成から成るので、以下の効果を有す
る。

■　シールド筒及びカッターヘッドを必要に応じて何重
にも重ねて設置してシールド掘進機を組み立てることに
より、１台のシールド掘進機によって幾つにも掘進径が
変わるシールドトンネルを連続して掘進することができ
る。

したがって、掘進径の変わる度に新たにシルト掘進機を
製作する必要がなく極めて経済的である。

■　外側のシールド筒及びカッターヘッドは内側のシー
ルド筒及びカッターヘッドに油圧式シリンダーによって
作動する連結ビンによって着脱自在に連結されている為
、外側のカッターヘッドの切り離しはシールド掘進機内
テ遠隔操作によって簡単に行うことができる。

したがって、シールドトンネルの掘進径の変化する地点
にシールド筒及びカッターヘッドを切り離す為の立坑等
の新たな作業スペスをあえて設ける必要はない。

この為、狭小な道路等に於ける路面の占有の必要もなく
、立坑構築費用も節約でき工事費の大幅な低減が図れる
と共に作業の安全性並びに工期の短縮も図れる。

■　さらに、シールドトンネルの掘進径の変化する地点
には、シールド筒及びカッターヘッドを埋め殺してしま
う為、外側のシールド筒及びカッターヘッドの回収作業
が省力でき、工期の大幅短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図はこの発明の一実施例を示すもので、第
１図及び第２図はセンターシャフト方式のシールド掘進
機の縦断面図、第３図はその正面図、第４図はその背面
図、第５図はその一部拡大正面図、第６図、第７図及び
第８図はエレクタ−を示すもので、第６図はその正面図
、第７図はその斜視図、第８図はその一部断面図、第９
図はドラム方式のシールド掘進機の縦断面図である。 １・・・シールド掘進機、 ２．３．４・・・シールド筒、 ５．６．７・・・カッターヘッド、 ８・・・駆動モータ、９・・・センターシャフト、１０
・・・カッタービット、１１・・・連結ピン、１２・・
・油圧式シリンダー １３・・・オーバーカッター　１４・・・ビン孔、１５
・・・エレクタ−１６・・・セグメント、１７・・・リ
ングギヤ、１８・・・アーム、１９・・・支持ローラ、
２０・・・ラックギヤ、１・・・駆動モータ、２２・・
・ピニオンギヤ、３・・・セグメント把握部、 ４．２５．２８・・・油圧式シリンダー６・・・送泥管
、２７・・・排泥管。 第 １ 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 コ５

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のシールド筒をその中心軸が一致するように
   同心円状に、且つ切り離しできるように設置すると共に
   当該シールド筒の先端にカッターヘッドをその回転軸が
   一致するように同心円状に、且つ切り離しできるように
   それぞれ設けてなる掘進径多段変更可能なシールド掘進
   機に於いて、前記カッターヘッドを油圧式シリンダーに
   よって作動可能な連結ピンによって切り離しできるよう
   に連結してあることを特徴とする掘進径多段変更可能な
   シールド掘進機。
2. （２）シールド筒のテール部にリングギヤをシールド筒
   の円周方向に添って回転自在に、且つシールド筒の掘進
   方向に移動自在に設け、当該リングギヤの側部にセグメ
   ント把持部を備えたアームを前記リングギヤと共にシー
   ルド筒の円周方向に添って回転自在に、前記シールド筒
   の掘進方向に移動自在に、且つ前記シールド筒の半径方
   向にスライド自在に設けてなることを特徴とする請求項
   第１項記載の掘進径多段変更可能なシールド掘進機。
3. （３）請求項第１項又は第２項記載の掘進径多段変更可
   能なシールド掘進機によって掘進径の異なるシールドト
   ンネルを連続的に掘進するシールド工法に於いて、掘進
   径の変化する地点の地盤中に外側のシールド筒及びカッ
   ターヘッドを埋め殺すことを特徴とする掘進径多段変更
   可能なシールド掘進機によるシールド工法。