JPH0641718B2 - 分離型シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数のシールド機を一体に連結して大断面の
トンネルを形成し、そこから各シールド機を、方向を変
えて別々に発進させることにより、小断面のトンネルを
連続して形成し得る分離型シールド掘削機に関するもの
である。

［従来の技術］ 周知の如く、シールド工法は、外形円筒状のスキンプレ
ートを有するシールド掘削機の前部に設けられたカッタ
で地山を掘削しつつ、シールド掘削機内部で円筒分割体
たるセグメントを組み立て、さらに、このセグメントの
前端に反力を取ってシールド掘削機内部のシールドジャ
ッキを伸長させることで、シールド掘削機全体を前方に
推進させ、これら工程を繰り返すことで地中にトンネル
を形成する工法である。

このシールド掘削機による掘削断面は、その径がスキン
プレートの外径に略等しい円形断面である。しかしなが
ら、トンネル内部においては、地中駅や通風口等通常の
掘削断面に対して拡大した掘削断面が要求される場合が
ある。この場合、シールド掘削機では定められた掘削断
面しか得られないため、地上から立坑を掘削して拡大部
分を築造したり、あるいは、トンネル形成後にこのトン
ネルを作業基地としてシールド機や掘削機を用いて拡大
部分を形成することが行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、前記従来の工法では、多大の工期と薬液注入工
法等の補助工法が必要となり、工費が割高となるといっ
た課題を抱えていた。また、立坑掘削や補助工法の施工
による周辺への、特に埋設物への影響が無視できないた
め、施工場所等の制限があり、広範な施工条件での適用
か困難な状況にあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、通常の
掘削断面に対して拡大にした掘削断面を短期かつ安価に
施工でき、しかも周辺への影響を極力抑えて施工しうる
分離型シールド掘削機を提供することを目的としてい
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なされたものであっ
て、外形円筒状をなすスキンプレートに、地山を掘削す
るカッタと自身を前方に推進させるシールドジャッキが
具備されたシールド機が、所定間隔をおいて複数機並設
されてなる前段ユニットと、この前段ユニットの各シー
ルド機が、着脱可能かつ軸線方向に進退可能なるよう一
体に収納され得る外側スキンプレート内に、前記シール
ド機のシールドジャッキの反力を取るための反力体と、
自身を前方に推進させるシールドジャッキが具備された
後段ユニットとからなることを特徴としている。

［作用］ 本発明の分離型シールド掘削機によれば、後段ユニット
内に前段ユニットを収納して両ユニットを一体に連結し
た状態で、前段ユニットにおけるシールド後のカッタに
より地山を掘削しつつ、後段ユニットのシールドジャッ
キによって自身を推進させることによって、通常のシー
ルド掘削機によるトンネル形成工程と全く同一の工程に
より、拡大された掘削断面を有するトンネルを形成する
ことができる。そして、前段ユニットを構成する複数の
シールド機を、後段ユニットの反力体から反力を取って
独立して分岐発進させることにより、通常の円形断面の
トンネルを複数分岐させることができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第３図を参照し
て説明する。

これら図中において符号１が本実施例に掛かる分離型シ
ールド掘削機（以下、単に「掘削機」と称する）であ
り、この掘削機１は、互いに平行に並設された１機の第
１のシールド機２および２機の第２のシールド機３とか
らなる前段ユニット４と、この前段ユニット４を収納し
得る後段ユニット５とから概略構成されている。

第１および第２のシールド機２、３・３は、通常使用さ
れている周知構成のシールド機である。

すなわち、第１のシールド機２は、外形円筒状のスキン
プレート６と、このスキンプレート６の前方に回動自在
に設けられた地山掘削用の面板型カッタ７と、スキンプ
レート６の後部内周面に、その周方向に間隔をおいて所
定数設けられ、その作用端８ａが後方に向けられたシー
ルドジャッキ８…と、スキンプレート６内の後部に設け
られ覆工用のセグメントを掘進したトンネル周壁に組み
付けるエレクタ装置９とから構成されている。

また、各第２のシールド機３も、これと同様に、スキン
プレート１０、カッタ１１、作用端１２ａを有するシー
ルドジャッキ１２およびエレクタ装置１３とから構成さ
れている。

本実施例では、前記２機の第２のシールド機３は略同一
の大きさであり、また、第１のシールド機２は、外径が
第２のシールド機３のそれの略２倍に設定されている。
これら各シールド機２、３・３は、相互の軸心が一直線
上となるよう２機の第２のシールド機３の間に第１のシ
ールド機２が挟まれ、かつ、各カッタ７、１１・１１が
同一平面上に位置されている。そしてこの状態で、各第
２のシールド機３のスキンプレート１０が、第１のシー
ルド機２のスキンプレート６に、それぞれボルト等の連
結手段により着脱可能に一体に連結されている。

前記後段ユニット５は、前記各シールド機２、３・３を
内蔵し得る外側スキンプレート１４と、この外側スキン
プレート１４の前方に設けられた地山掘削用のカッタ１
５と、外側スキンプレート１４の内周面に、その周方向
に沿って所定数設けられ、その作用端１６ａが後方に向
けられたシールドジャッキ１６…と、スキンプレート１
４内の後部に設けられ、覆工用のセグメントＳ_１を掘進
したトンネル周壁に組み付ける３つのエレクタ装置１７
と、前記前段ユニット４における第１のシールド機２の
シールドジャッキ１２の反力を取るための反力体１８と
から構成されている。

外側スキンプレート１４は、同径の３つの円筒を平行
に、かつ、隣合うそれら円筒を相互に重ねたような、断
面が３段の繭形状に形成された筒状をなすものである。
そして、この外側スキンプレート１４の内部に、第１の
シールド機２を真ん中の円部に対応させた状態で、前記
前段ユニット４が収納されている。そして、各シールド
機２、３・３の各スキンプレート６、１０が、外側スキ
ンプレート１４に対し、ボルト等の連結手段により着脱
可能に一体に連結されている。

前記カッタ１５は、第１図および第２図に示すように、
略Ｃ字状をなす面板型のもので、外側スキンプレート１
４における図中上下の円筒部の前方にそれぞれ１つず
つ、前記各シールド機２、３・３の各カッタ７、１１・
１１と同一平面上となるよう配されている。これらカッ
タ１５は、第２のシールド機３のカッタ１１と同軸的に
配されてその内面がカッタ１１の周面にそって配され、
かつ外径はカッタ１１と略同じく設定されている。

これらカッタ１５の両端面は、カッタ１５が回動してカ
ッタ１１の周面に対向した際、その周面に沿うよう湾曲
している。そして、これらカッタ１５は、同カッタ１１
が回動して両端面がカッタ１１の周面に対向する間にお
いて、第２図中矢印（イ）で示すように往復回動し、こ
れによって地山を掘削するようになっている。

前記エレクタ装置１７は、外側スキンプレート１４の各
円筒部の後方に、それぞれ１つずつ、計３つ配設されて
いる。

前記反力体１８は、前記前段ユニット４における第２の
シールド機３のスキンプレート１０内に挿入可能な径の
円筒状に形成されたもので、後段ユニット５の外側スキ
ンプレート１４と一体なるようその後方に設けられてい
る。そして、前述のごとく前段ユニット４が後段ユニッ
ト５の外側スキンプレート１４内に収納され、その先端
面が、第２のシールド機３のシールドジャッキ１２の作
用端１２ａに当接されている。

次に、第１図ないし第４図を参照して、本実施例の掘削
機１を用いたシールド工法について説明する。

（ｉ）拡大断面トンネル形成 地中駅等その幅方向又は高さ方向に大きく延在された掘
削断面を有するトンネルを形成する場合には、立坑等所
定の発進箇所から前段ユニット４（第１のシールド機
２、第２のシールド機３・３）および後段ユニット５が
合体した状態での掘削機１を発進させ、この掘削機１に
よりトンネルを形成する。すなわち、第１のシールド機
２のカッタ７、各第２のシールド機３のカッタ１１およ
び後段ユニット５のカッタ１５により地山を掘削しつ
つ、形成されたトンネル周壁に、後段ユニット５の各エ
レクタ装置１７によりセグメントＳ_１を３段の繭状に組
み付け、さらにこれら組み付けられたセグメントＳ_１…
の前端に反力を取って、シールドジャッキ８…および１
６…を伸長させることで掘削機１全体を前方に推進させ
る。

上記工程を繰り返すことで、地中に拡大断面トンネルを
形成することができる。

（ｉｉ）通常断面トンネル形成 分岐点の如く、通常の円形掘削断面によるトンネルを形
成する場合には、その地点で掘削機１によるトンネル形
成を停止した後、第１のシールド機２と第２のシールド
機３を連結していたボルトを外し、第４図に示すよう
に、前段ユニット４の各シールド機２、３・３を発進さ
せ、これらシールド機２、３・３によりトンネルを形成
する。

すなわち、第１のシールド機２においては、カッタ７で
地山を掘削しつつ、最初は反力体１８に反力を取ってシ
ールドジャッキ８により自身を推進させるとともに、形
成したトンネル周壁に、エレクタ装置９によりセグメン
トＳを円筒状に組み付け、さらに、これら組み付けられ
たセグメントＳ_２の前端に反力を取ってシールドジャッ
キ８を伸長させることを繰り返す。

また、各第２のシールド機３においては、カッタ１１で
地山を掘削しつつ、形成されたトンネル周壁に、エレク
タ装置１３によりセグメントＳ_３を円筒状にに組み付
け、さらにこれら組み付けられたセグメントＳ_３…の前
端に反力を取ってシールドジャッキ１２…を伸長させる
ことを繰り返す。

第１のシールド機２によって掘削されるトンネル径は、
第２のシールド機３によるそれの略２倍である。

上記のような工法により、大断面トンネルから３つの小
断面トンネルを分岐させて形成することができる。

すなわち本実施例では、後段ユニット５内に前段ユニッ
ト４を収納して両ユニット４、５を連結した状態で、こ
れらユニット４、５の各カッタ７、１１、１５により地
山を掘削しつつ、シールドジャッキ８…および１６…に
よって掘削機１全体を推進させることによって、通常の
シールド掘削機によるトンネル形成工程と全く同一の工
程により、拡大された掘削断面を有するトンネルを形成
することができる。そして、前段ユニット４を構成する
第１および第２のシールド機２を独立して分岐発進させ
ることにより、通常の円形断面のトンネルを複数分岐さ
せることができる。

従って、前記従来の如く、トンネル形成後に立坑を築造
したり掘削機等を搬入する必要もなく、しかも薬液注入
等の補助工法が不要であり、工期、工費の低減及び周辺
への悪影響を殆ど抑えた施工が可能である。

なお、本実施例の前段ユニット４は、３機のシールド機
（第１のシールド機２が１機、第２のシールド機３が２
機）によって構成されているが、断面円形の通常断面ト
ンネルを形成する数に対応させて、２つもしくはそれ以
上の数から構成することも可能である。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本発明の分離型シールド掘削
機によれば、外形円筒状をなすスキンプレートに、地山
を掘削するカッタと自身を前方に推進させるシールドジ
ャッキが具備されたシールド機が、所定間隔をおいて複
数機並設されてなる前段ユニットと、この前段ユニット
の各シールド機が、着脱可能かつ軸線方向に進退可能な
るよう一体に収納され得る外側スキンプレート内に、前
記シールド機のシールドジャッキの反力を取るための反
力体と、自身を前方に推進させるシールドジャッキが具
備された後段ユニットとからなることを特徴とするもの
で、後段ユニット内に前段ユニットを収納して両ユニッ
トを一体に連結した状態で、前段ユニットにおけるシー
ルド機のカッタにより地山を掘削しつつ、後段ユニット
のシールドジャッキによって自身を推進させることによ
って、通常のシールド掘削機によるトンネル形成工程と
全く同一の工程により、拡大された掘削断面を有するト
ンネルを形成することができる。そして、前段ユニット
を構成する複数のシールド機を独立して分岐発進させる
ことにより、通常の円形断面のトンネルを複数分岐させ
ることができる。

従って、従来の如く、トンネル形成後に立坑を築造した
り掘削機等を搬入する必要もなく、しかも薬液注入等の
補助工法が不要であり、工期、工費の低減及び周辺への
悪影響を殆ど抑えた施工が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例を示す図であっ
て、第１図は側断面図、第２図は正面図、第３図は第１
図のIII−III線に沿う矢視断面図、第４図は一実施例の
分離型シールド掘削機を使用してトンネルを形成してい
る状態の一例を示す断面図である。 １……分離型シールド掘削機、 ２……第１のシールド機、 ３……第２のシールド機、 ４……前段ユニット、 ５……後段ユニット、 ６、１０……スキンプレート、 ７、１１……カッタ、 ８、１２、１６……シールドジャッキ、 １８……反力体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外形円筒状をなすスキンプレートに、地山
   を掘削するカッタと自身を前方に推進させるシールドジ
   ャッキが具備されたシールド機が、所定間隔をおいて複
   数機並設されてなる前段ユニットと、この前段ユニット
   の各シールド機が、着脱可能かつ軸線方向に進退可能な
   るよう一体に収納され得る外側スキンプレート内に、前
   記シールド機のシールドジャッキの反力を取るための反
   力体と、自身を前方に推進させるシールドジャッキが具
   備された後段ユニットとからなることを特徴とする分離
   型シールド掘削機。