JPH05302495A

JPH05302495A - シールド工法及びシールド機

Info

Publication number: JPH05302495A
Application number: JP13170692A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Fujimoto; 直昭藤本; Tadahiko Akiba; 忠彦秋場; Mitsuo Makita; 充男蒔田; Katsuhiko Kawakami; 勝彦川上; Koji Yoshino; 広司吉野; Kazuhiro Higaki; 和弘檜垣
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 1992-04-24
Filing date: 1992-04-24
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】シールドの推進中でもセグメントの組付けを
行なえ、掘進推力を低減し、掘進方向の精度を向上でき
るシールド工法及びシールド機を提供すること。【構成】シールド２前端のカッタを、切羽の中央部を
掘削するセンタカッタ５と、切羽の中央部を除く部分を
掘削する外周カッタ３とに分割して構成し、シールド２
の軸方向に移動可能で前記外周カッタ３の中心部を挿通
させたセンタシャフト４の先端に前記センタカッタ５を
取り付け、センタカッタ５を回転させつつセンタシャフ
ト４を推進させて地山を先行掘削し、前記センタシャフ
ト４が所定量推進された後、センタシャフト４を地山に
対して後退不能とし、次いで、外周カッタ３を回転させ
つつシールド２を推進させて地山を掘削し、前記シール
ド２の推進時における反力を前記センタシャフト４で受
けるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネル等の築造に利
用されるシールド工法及びシールド機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル等のシールド施工に際し
ては、シールドの後端と、これに対向するセグメントの
端面間にジャッキを配置し、このジャッキを伸長動作さ
せることによりシールドに推進力を与えるようにしてい
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の施工法では、一次覆工を施工するに際し、シ
ールドの掘進を一時中断した後、１ピース分のジャッキ
を収縮させ、その空間に１ピースのセグメントを組付け
ており、シールドの掘進中にセグメントを組付けていく
ことができない。また、従来の施工法では、トンネル全
断面を同時に掘進するため、大きな掘進推力が必要にな
り、シールドの掘進方向精度も悪いという問題があっ
た。本発明は、上述のような事情に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、シールドの推進中でもセ
グメントの組付けを可能にするとともに、掘進推力を低
減し、かつ掘進方向の精度を向上できるシールド工法及
びシールド機を提供するにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第１の発明はシールド工法に関するもので、シール
ドの前端に配設されるカッタを、切羽の中央部を掘削す
るセンタカッタと、切羽の中央部を除く部分を掘削する
外周カッタとに分割して構成し、シールドの軸方向に移
動可能で前記外周カッタの中心部を挿通させたセンタシ
ャフトの先端に前記センタカッタを取り付け、センタカ
ッタを回転させつつセンタシャフトを推進させて地山を
先行掘削し、前記センタシャフトが所定量推進された
後、センタシャフトを地山に対して後退不能とし、次い
で、外周カッタを回転させつつシールドを推進させて地
山を掘削し、前記シールドの推進時における反力を前記
センタシャフトで受けるようにしたことを特徴とする。
この場合、前記センタシャフトを、シールドの推進時、
該シールドのガイドとして機能させることができる。

【０００５】また、第２の発明はシールド機に関するも
ので、シールドと、前記シールドの前端に設けられた環
状の外周カッタと、前記外周カッタを回転駆動する駆動
機構と、前記シールドの軸方向に移動可能で前記外周カ
ッタの中心部を挿通されたセンタシャフトと、前記セン
タシャフトの先端に設けられたセンタカッタと、前記セ
ンタカッタを回転駆動する駆動機構と、前記センタシャ
フトに設けられ、センタシャフトの後退を阻止するアン
カと、前記センタシャフトとシールド間に設けられ、シ
ールドの軸方向において、センタシャフトとシールドと
の間の相対移動を行なう推進機構とを備えたことを特徴
とする。この場合、前記推進機構は、シールドの軸方向
に平行し、シールドの周方向に間隔をおいて該シールド
の内面に固定された複数のジャッキを含んで構成するこ
とができる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明に係るシールド工法を、シール
ド機と共に説明する。図１はセンタカッタ掘進時の説明
図、図２は外周カッタの掘進時の説明図、図３はシール
ド機の斜視図を示す。１はシールド機、２はシールド
で、シールド２の前端部には環状の外周カッタ３が回転
可能に配設され、外周カッタ３はシールド２内に配設さ
れた不図示の駆動機構により回転される。シールド２内
の中心軸上には、外周カッタ３の中心穴３ａを貫通する
センタシャフト４がシールド２の軸方向に移動可能に配
設されている。そして、このセンタシャフト４の先端に
センタカッタ５が設けられており、このセンタカッタ５
はセンタシャフト４内に配設した不図示の駆動機構によ
り回転される。

【０００７】更に、センタシャフト４の先端側外周に
は、地山に密着固定されるエクスパンシブなアンカ６が
長手方向に間隔をおいて複数設けられている。このアン
カ６は、センタシャフト４が前方に推進されるときにセ
ンタシャフト４の径方向内方へ没入し、センタシャフト
４に後退方向の力が作用すると、径方向外方へ突出し地
山に食い込んでセンタシャフト４の後退を阻止するよう
に構成されている。更に、センタシャフト４の先端側に
は、センタシャフト４が後退方向の力を受けたときに地
山に食い込む反力翼７が設けられている。

【０００８】８はシールド２内に配設された推進機構
で、推進機構８はシールド２とセンタシャフト４を推進
させるためのものである。この推進機構８は、シールド
２の軸方向に平行し、シールド２の周方向に間隔をおい
て該シールド２の内面に固定された複数のリバーシブル
ジャッキ８ａと、前記リバーシブルジャッキ８ａに連結
されると共にセンタシャフト４を挿通する挿通孔８ｂを
有する連結部材８ｃと、前記挿通孔８ｂに設けられたセ
ンタシャフト固定用ジャッキ（不図示）などから構成さ
れている。更にシールド２内のテール側には、既に設置
されたセグメント９の端縁に当接しセンタシャフト４に
掘進反力を与える反力ジャッキ１０が配設されている。

【０００９】次に、上記シールド機１によるトンネル掘
削動作について説明する。まず、反力ジャッキ１０を伸
長動作させて、そのピストンロッドを既に設置されたセ
グメント９の端縁に係合させる。その後、センタシャフ
ト固定用ジャッキにより連結部材８ｃとセンタシャフト
４を固定する。そして、センタカッタ５を回転し、リバ
ーシブルジャッキ８ａを動作させて連結部材８ｃをシー
ルド２の前方に移動させ、連結部材８ｃと共にセンタシ
ャフト４を図１に示すように推進し、切羽の中央部を先
行して掘削する。

【００１０】この場合、リバーシブルジャッキ８ａのス
トロークが、組付けるべき新規のセグメント９ａの長さ
よりも小さいので、センタカッタ５による掘進動作を複
数回行なった後に、外周カッタ３による掘進動作を行な
う。

【００１１】センタカッタ５による掘進動作を複数回行
なう場合には、例えば、次のように行なう。センタカッ
タ５による掘進動作が終了した後、センタシャフト固定
用ジャッキによる連結部材８ｃとセンタシャフト４との
固定を解除し、リバーシブルジャッキ８ａを動作させて
連結部材８ｃのみを後退させる。そして、後退させた箇
所において、センタシャフト固定用ジャッキにより連結
部材８ｃとセンタシャフト４とを固定し、再度、リバー
シブルジャッキ８ａを動作させて連結部材８ｃをシール
ド２の前方に移動させ、連結部材８ｃと共にセンタシャ
フト４を推進させ、以上の動作を繰り返す。このような
動作は、センタシャフト４に固定したラックと、シール
ド２側で支持され前記ラックに噛合するピニオン等を用
いても行なうことが可能である。

【００１２】センタカッタ５による掘進が所定量行われ
たならば、センタカッタ５による掘進を停止する。次い
で、外周カッタ３を回転しシールド２と共に前進させ、
外周カッタ３による掘進を行なう。この外周カッタ３及
びシールド２の掘進は、前記センタカッタ５の掘進と同
様に前記リバーシブルジャッキ８ａを動作させて行な
い、外周カッタ３とシールド２の掘進時における反力は
センタシャフト４で受ける。

【００１３】即ち、リバーシブルジャッキ８ａを動作さ
せて外周カッタ３及びシールド２を前進させようとする
と、センタシャフト４は後退方向に引張られるため、エ
クスパンシブアンカ６及び反力翼７が地山に食い込んで
センタシャフト４の後退を阻止し、センタシャフト４が
固定状態に保持される。このため、センタシャフト４に
外周カッタ３及びシールド２の掘進反力が生じ、これに
より、シールド２は図２に示すようにセンタシャフト４
に案内されながら推進され、同時に外周カッタ３により
切羽が掘削される。その後、図２に示すように外周カッ
タ３及びシールド２が所定量掘進されることにより、シ
ールド２のテール部とセグメント９間に空間が形成さ
れ、この空間に新規のセグメント９ａを組付け、覆工す
る。このとき反力ジャッキ１０は収縮されている。

【００１４】本実施例によれば、シールド２前端のカッ
タをセンタ部と外周部に分割し、センタカッタ５により
先行掘進させた後、外周カッタ３を推進して残りの切羽
を掘削し、そして、外周カッタ３掘進時の反力をセンタ
シャフト４で受ける構成にしたから、従来のようにシー
ルド推進時に、反力ジャッキ１０やセグメント９で掘進
反力を常に受ける必要がなくなる。これに伴い外周カッ
タ３掘進時にセグメント９ａの組付けが可能になる。ま
た、センタカッタ５により先行掘進させるから、センタ
カッタ５の面積の分、外周カッタ３の切羽面積が減少
し、シールド機１全体の掘進推力を小さくすることがで
きる。更に、センタカッタ５で先行掘進することによ
り、掘進方向の地山の状態を探査することもできる。ま
た、センタカッタ５のセンタシャフト４が外周カッタ３
のガイドとして機能するから、外周カッタ３の掘進方向
の精度を向上できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、シ
ールド工事における切羽掘削カッタをセンタカッタと外
周カッタに分割し、センタカッタにより先行掘進した
後、外周カッタを推進して残りの切羽を掘削し、そし
て、外周カッタ掘進時の反力をセンタシャフトで受ける
構成にしたから、シールドの推進中でもセグメントの組
付けを可能にするとともに、掘進推力を低減し、かつ掘
進方向の精度も向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のシールド施工時におけるセンタカッ
タ掘進時の状態を示す説明図である。

【図２】本実施例のシールド施工時における外周カッタ
の掘進時の状態を示す説明図である。

【図３】本実施例におけるシールド機の概略構成を示す
外観図である。

【符号の説明】

１シールド機２シールド３外周カッタ４センタシャフト５センタカッタ６アンカ７反力翼８推進機構９、９ａセグメント１０反力ジャッキ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川上勝彦東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者吉野広司東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号株式会社フジタ内 (72)発明者檜垣和弘東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号株式会社フジタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールドの前端に配設されるカッタを、
切羽の中央部を掘削するセンタカッタと、切羽の中央部
を除く部分を掘削する外周カッタとに分割して構成し、シールドの軸方向に移動可能で前記外周カッタの中心部
を挿通させたセンタシャフトの先端に前記センタカッタ
を取り付け、センタカッタを回転させつつセンタシャフトを推進させ
て地山を先行掘削し、前記センタシャフトが所定量推進された後、センタシャ
フトを地山に対して後退不能とし、次いで、外周カッタを回転させつつシールドを推進させ
て地山を掘削し、前記シールドの推進時における反力を前記センタシャフ
トで受けるようにした、ことを特徴とするシールド工法。
【請求項２】前記センタシャフトは、シールドの推進
時、該シールドのガイドとして機能する請求項１記載の
シールド工法。
【請求項３】シールドと、前記シールドの前端に設けられた環状の外周カッタと、前記外周カッタを回転駆動する駆動機構と、前記シールドの軸方向に移動可能で前記外周カッタの中
心部を挿通されたセンタシャフトと、前記センタシャフトの先端に設けられたセンタカッタ
と、前記センタカッタを回転駆動する駆動機構と、前記センタシャフトに設けられ、センタシャフトの後退
を阻止するアンカと、前記センタシャフトとシールド間に設けられ、シールド
の軸方向において、センタシャフトとシールドとの相対
移動を行なわせる推進機構と、を備えたことを特徴とするシールド機。
【請求項４】前記推進機構は、シールドの軸方向に平
行し、シールドの周方向に間隔をおいて該シールドの内
面に固定された複数のジャッキを含んで構成されている
請求項３記載のシールド機。