JPH0643796B2

JPH0643796B2 - シールド機

Info

Publication number: JPH0643796B2
Application number: JP1029248A
Authority: JP
Inventors: 英樹萩原; 徹後藤; 雅好岡崎; 明吉川; 茂後藤; 洋二東
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1994-06-08
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH02210189A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、トンネルを形成するシールド工法に用いるシ
ールド機に係り、特に、地下鉄のトンネル等、部分的に
径が拡大するトンネルを連続的に形成するに用いて好適
なシールド機に関するものである。

［従来の技術］地下鉄のトンネルは、通常、複数の駅部と、これら駅部
間の電車が走行する線路部とにより構成されているが、
駅部のトンネルは、プラットホームが構築されたり、複
数の線路が引き込まれるため、線路部のトンネルよりも
その周壁の径が拡大されている。

このような径の異なるトンネルを連続して形成するにあ
たって、従来は、第２３図に示すように、駅部Ｐにあた
る地表面下を掘削してここを発進立坑１とし、線路部Ｒ
に見合った径を有するシールド機２Ａにより線路部Ｒを
掘進し、かつその周壁をセグメント等により覆工処理を
した後、発進立坑１内に駅部Ｐの構造物を築造してから
発進立坑１を埋め戻すといった開削工法を応用した方法
が取られている。

また、第２４図に示すように、掘削径の変化する地点、
すなわち駅部Ｐと線路部Ｒとの境目に発進立坑３を掘削
して、ここから駅部Ｐを掘削する大径側のシールド機２
Ｂと、線路部Ｒを掘削する小径側のシールド機２Ａと
を、別々の方向に前進させることにより、線路部Ｒおよ
び駅部Ｐを掘進していくといった方法もある。

上記シールド機２Ａ・２Ｂは、一般に、円筒状のスキン
プレートの前部に取り付けられたカッタによって切羽を
掘削しつつ前進し、掘削した削土は、カッタ後方に設け
られたチャンバ内に取り入れた後、後方に排出するよう
構成されているものである。

［発明が解決しようとする課題］ところが、上記方法のうちの前者の場合、近年では、路
面交通量の激増、建造物の過密化により、長大な発進立
坑を掘削するための用地確保が困難であり、しかも、既
存の地下鉄の下をくぐるような大深度の地下鉄を形成す
るには適用できない。

また、後者の場合は、シールド機を少なくとも２台以上
用意せねばならず、また、掘削径の変化点ごとに発進立
坑を掘削しなければならないので、工事費がかかり、ま
た、工程も多いので工事期間が延びるといった問題を抱
えている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、地下
鉄等、部分的に径が拡大するトンネルを形成する際、工
事期間の短縮および工事費の削減が図ることのできるシ
ールド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なされたものであっ
て、円筒状のスキンプレートの前部にカッタが設けら
れ、このカッタの後方に、同カッタによって掘削された
削土を取り入れるチャンバが設けられてなる親シールド
と、この親シールドのスキンプレートよりも小径の円筒
状のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、このカ
ッタの後方に、同カッタによって掘削された削土を取り
入れるチャンバが設けられてなる子シールドとからな
り、前記子シールドを、この子シールドと前記親シール
ドの各スキンプレートの軸線が略平行となる状態で、親
シールドの内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた
際には、前記軸線に沿って進退可能に装置したことを特
徴としている。

また、上記に加え、前記子シールドを前記親シールドに
対し偏心して配置したこと、さらには、前記親シールド
に対し、前記子シールドを複数装置したこと、さらに
は、前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連結
部材により連結し、親シールド側のカッタを、子シール
ド側のカッタと連動して駆動させること、さらには、前
記子シールドのカッタを、この子シールドのスキンプレ
ートに対し前後にスライド可能に設けるとともに、前記
スライドした際には、親子両シールドの各チャンバが一
体に形成されることを含むものである。

［作用］本発明のシールド機によれば、親子両シールドを一体化
してシールド機全体により大径トンネルを掘進した後、
親シールドをその場に止どめておき、子シールドを親シ
ールドから独立して前進させることにより、大径トンネ
ルから連続して小径トンネルが形成される。

したがって、地下鉄用のトンネルを形成する際、従来の
ように、駅部を構築するための長大の発進立坑を掘削す
る必要がなく、本発明のシールド機を地盤中にセットす
るための発進立坑を掘削するに必要な用地を確保すれば
よいので、路面交通量の多い場所や建造物の過密地域で
あっても、そこに駅部を構築することができ、また、発
進立坑を既存のトンネルよりも深く掘削することによ
り、大深度のトンネルを形成することができる。また、
駅部と線路部との境目である掘削径の変化地点にいちい
ち発進立坑を掘削する必要がないことから、トンネル形
成の工程が減少するとともに、工事期間の短縮化が図れ
る。

また、親シールドがトンネル径の拡大予定区域側に配さ
れるように、親子両シールドを相互に偏心させて配すれ
ば、親シールドが不要な断面、すなわち無駄なスペース
を掘削することがほとんどなく、掘削断面のほとんどを
有効に利用でき、この結果、二次的な工事の省略も可能
となって工事費の削減につながるといった効果を奏す
る。

また、前記親シールドに対し、前記子シールドを複数装
置すれば、親シールドによって形成された大径のトンネ
ルから、複数の小径トンネルを連続して形成することが
できる。

また、前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連
続部材により連結し、親シールド側のカッタを、子シー
ルド側のカッタと連動して駆動させれば、親シールドの
カッタを回転させる駆動機構を独自に設ける必要がな
い。

また、前記子シールドのカッタを、この子シールドのス
キンプレートに対し前後にスライド可能に設けるととも
に、前方にスライドした際には、親子両シールドの各チ
ャンバが一体に形成されるよう構成すれば、いずれか一
方のシールドに設けた削土排出手段により、親子両シー
ルドの掘削によって生じる削土をトンネル後方に排出す
ることができ、もって構造の簡略化が図られるととも
に、メンテナンス性に優れ、しかも安価となる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の第１〜第４実施例を説明
する。

第１実施例（第１図〜第８図）図中符号１１は本発明に係るシールド機であり、親シー
ルド１２と、この親シールド１２内部に配された子シー
ルド１３とから構成されている。

親子両シールド１２、１３は、いずれも円筒状スキンプ
レート１４、１５の前部に、地盤Ｇの切羽Ｇ_１を掘削す
るカッタ１６、１７が設けられているものであるが、子
シールド１３のスキンプレート１５の径は、親シールド
１２のそれよりも径が小さく設定されている。そして、
第２図に示すように、親シールド１２のスキンプレート
１４内部に、子シールド１３が、その軸心Ｌ_１が親シー
ルド１２の軸心Ｌに対し、一側方に偏心して配されてい
る。

子シールド１３の前部に設けられたカッタ１７は、面板
型もしくはスポーク型であって、軸回りに回転すること
により切羽Ｇ_１を掘削するが、その外周部には、径方向
に突出するオーバーカッタ１８が伸縮自在に取り付けら
れ、このオーバーカッタ１８を突出させることにより、
カッタ１７よりも大径のトンネルＴを掘削できるように
なっている。

カッタ１７の後方には、このカッタ１７の掘削によって
生じる土砂や岩石のくずである削土が取り入れられるチ
ャンバ、および、同チャンバ内の削土を排出するための
スクリューコンベヤ等の搬送手段（いずれも図示せぬ）
が設けられている。また、スキンプレート１５内部であ
ってその後端部には、スキンプレート１５の周部に沿っ
て、子シールド１３自身を掘進方向である前方に推進さ
せるためのシールドジャッキ１９が複数設けられ、さら
には、掘削後のトンネルＴの周壁にセグメントＳを組み
付けるための図示せぬエレクタ装置が装備されている。

上記構成による子シールド１３は、前述したように、親
シールド１２のスキンプレート１４内部に配されるとと
もに、図示せぬ連結手段によりそのスキンプレート１４
に着脱可能に一体に連結され、かつ、その連結が解除さ
れることにより、軸線方向に沿って親シールド１２から
独立して前進・後退できるようになっている。

一方、前記親シールド１２のカッタ１６は、第１図およ
び第２図に示すように、両シールド１２、１３の各スキ
ンプレート１４、１５間を埋めるべく径の異なる複数の
分割カッタ群１６ａ〜１６ｈによって構成されている。

すなわち、両スキンプレート１４、１５間の間隔に略一
致する径を有して、その間を埋めるようそれぞれ径の異
なる面板型もしくはスポーク型のカッタ１６ａ〜１６ｇ
が円弧状に配され、さらに、これらカッタ１６ａ〜１６
ｇと、親シールド１２のスキンプレート１４との隙間を
埋めるよう小径のスポーク型カッタ１６ｈが配されてい
る。これら分割カッタ群１６ａ〜１６ｈは、軸回りに回
転することにより、切羽Ｇ_１を掘削する。

親シールド１２においては、各カッタ１６ａ〜１６ｈの
後方であって、両シールド１２、１３の各スキンプレー
ト１４、１５間に、カッタ１６ａ〜１６ｈの掘削によっ
て生じる削土が取り入れられるチャンバ、および同チャ
ンバ内の削土を排出するためのスクリューコンベヤ等の
搬送手段（いずれも図示せぬ）が設置されている。ま
た、スキンプレート１４内部の後端部には、このスキン
プレート１４の周部に沿って、親シールド１２自身を掘
進方向である前方に推進させるためのシールドジャッキ
２０が複数設けられ、さらには、掘削後のトンネルＴの
周壁にセグメントＳを組み付けるための図示せぬエレク
タ装置が装備されている。

上記構成からなるシールド機１によって地下鉄のトンネ
ルＴを形成する場合を、第３図および第４図を参照して
説明する。

まず、第３図に示すように、駅部Ｐを形成する地盤Ｇに
発進立坑２１を所定深さ掘削する。

次いで、親シールド１２の内部に子シールド１３を挿入
し、かつ両シールド１２、１３を相互に連結して一体と
した状態のシールド機１１を、トンネルＴを掘進する方
向に各カッタ１６（１６ａ〜１６ｈ）、１７を向けて、
発進立坑２１の底部にセットする。

次いで、両シールド１２、１３のカッタ１６、１７を回
転させ、切羽Ｇ_１を掘削していく。この際、子シールド
１３におけるカッタ１７の外周に取り付けられたオーバ
ーカッタ１８を突出させておき、このオーバーカッタ１
８により、第２図の斜線に示すカッタ１７の外周部、お
よびカッタ１７と親シールド１２側のカッタ１６ａ〜１
６ｇとの隙間部分の切羽Ｇ_１を掘削していく。また、親
シールド１２のスキンプレート１４により、このスキン
プレート１４と各カッタ１６ａ〜１６ｈ間の切羽Ｇ_１を
掘削していく。

この際、親子両シールド１２、１３の各カッタ１６、１
７の掘削によって生じた削土は、それぞれのチャンバ内
に取り入れられてから前記搬送手段によって後方に排出
し、さらに、トロッコ等によって発進立坑２１まで運ん
だ後、昇降エレベータあるいはスキップ等の搬送手段に
より地上に運ぶ。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド１２、１３に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、親シールド１２
側のエレクタ装置によってセグメントＳを組み付けて一
時覆工を施す。次いで、親シールド１２のシールドジャ
ッキ２０を、組み付けられたセグメントＳの前端部に反
力を取って伸長し、シールド機１１全体を前方に推進さ
せる。

上記のように、親子両シールド１２、１３の各カッタ１
６、１７による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機１１の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド１２、１３によって掘
削した後、親子両シールド１２、１３の連結を解除す
る。そして、親シールド１２をその場に止どめておき、
子シールド１３により、線路部Ｒを掘進していく。すな
わち、第４図に示すように、子シールド１３のカッタ１
７を回転させて切羽Ｇ_１を掘削していき、それによって
形成される後方のトンネルＴの周壁に、エレクタ装置に
よってセグメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次い
で、シールドジャッキ２０をセグメントＳの前端部に反
力を取って伸長し、子シールド１３を前進させる。

このように、カッタ１７による掘進、セグメントＳの組
み付け、シールドジャッキ２０による前進といった工程
を繰り返し、線路部Ｒを形成していく。

以上により、大径の駅部Ｐと小径の線路部Ｒが連続して
形成され、その断面外形は、第２図に示すように、断面
略馬蹄形を呈する。子シールド１３は、次の駅部立坑に
接合させる。

なお、駅部Ｐおよび線路部ＲにセグメントＳを組み付け
て一次覆工を施した後は、必要によりその表面をコンク
リート打設等により二次覆工を施し、最終的に覆工構造
とする。

また、駅部ＰのトンネルＴにおいては、第５図に示すよ
うに、その底部にスラブ２２を敷設し、同スラブ２２上
であって、子シールド１３によって形成されたスペース
に電車２３の線路２４を敷設し、親シールド１２によっ
て形成されたスペースには、プラットホーム２５を構築
する。なお、第５図中Ｓ_１は、二次覆工である。

第６図ないし第８図は、上記シールド機１１によって形
成するトンネルＴの各種形態を示している。

第６図においては、発進立坑２１から２台のシールド機
１１を、それぞれ別々の方向に同レベルで前進させ、上
述のごとく駅部Ｐ、線路部Ｒの順でトンネルＴを掘削
し、また、その延長方向に掘削した図示せぬ発進立坑か
ら、図示の発進立坑２１に向けて同様にトンネルＴを掘
削している状態を示している。

第７図は、発進立坑２１から、２台のシールド機１１
を、子シールド１３を外側に配した状態で一方向に同レ
ベルで前進させて、駅部Ｐ、線路部Ｒの順でトンネルＴ
を掘削し、また、他方向の図示せぬ発進立坑から、図示
の発進立坑２１に向けて同様にトンネルＴを掘削してい
る状態を示している。

第８図は、発進立坑２１から、上下に配した２台のシー
ルド機１１を、一方向に向けて前進させ、他方向の図示
せぬ発進立坑から、図示の発進立坑２１に向けて、同レ
ベルで前進させたシールド機１１を、上下に分岐させ、
各トンネルＴを連結させる状態を示している。

以上のように、本実施例のシールド機１１によれば、発
進立坑２１から親子両シールド１２、１３を一体とした
状態でそのカッタ１６、１７により地盤を掘削しながら
前進させることにより、径の大きい駅部Ｐが形成され、
続いて、親子両シールド１２、１３の連結を解除して、
子シールド１３のみを前進させることにより、小径の線
路部Ｒが連続して形成される。

すなわち、従来のように、駅部Ｐを構築するための長大
な発進立坑を掘削する必要がなく、シールド機１１を地
盤Ｇ中にセットするための発進立坑２１を掘削するに必
要な用地を確保すればよいので、路面交通量の多い場所
や建造物の過密地域であっても、そこに駅部Ｐを構築す
ることができ、また、発進立坑２１を既存のトンネルＴ
よりも深く掘削することにより、大深度のトンネルＴを
形成することができる。

また、駅部Ｐと線路部Ｒとの境目である掘削径の変化地
点にいちいち発進立坑を掘削する必要がないことから、
トンネルＴ形成の工程が減少するとともに、工事期間の
短縮化が図れる。

また、親シールド１２に対し、線路部Ｒを掘進する子シ
ールド１３が偏心して設けられていることから、親シー
ルド１２が不要な断面、すなわち無駄なスペースを掘削
することがなく、掘削断面のほとんどを有効に利用でき
る。

第２実施例（第９図〜第１１図）第９図ないし第１１図における付号３０は、本発明にも
どづく第２実施例のシールド機を示し、このシールド機
３０は、第９図に示すように、親シールド３１の内部
に、２つの子シールド３２が配されている。

親シールド３１は、断面略楕円状の円筒状のスキンプレ
ート３３と、このスキンプレート３３と略軸心が一致し
てその前部に突出した回転軸３４に装着された面板型も
しくはスポーク型のカッタ３５とを備えてなる。

親シールド３１のスキンプレート３３内部であって径方
向の両側には、親シールド３１のカッタ３５よりも小径
の前記子シールド３２のスキンプレート３６が、親シー
ルド３１のそれに対して偏心した状態で、かつ着脱可能
に一体に連結されている。

この子シールド３２のスキンプレート３６前部には、親
シールド３１のカッタ３５よりも前方に突出する回転軸
３７を介してカッタ３８が装着されている。すなわち、
この子シールド３２のカッタ３８は、親シールド３１の
カッタ３５よりも前方に配され、かつ、前方から見る
と、両カッタ３５、３８は一部が互いに重なり合ってい
る。

なお、親子両シールド３１、３２の各カッタ３５、３８
の外周部には、前記第１実施例の子シールド１３に設け
られたものと同様のオーバーカッタが設けられ、また、
親子両シールド３１、３２には、削土取り入れ用のチャ
ンバ、削土排出用の搬送手段、自身を前進させるための
シールドジャッキ（いずれも図示せず）が設けられてい
る。

上記構成によるシールド機３０によれば、第１０図に示
すように、親子両シールド３１、３２を連結した状態
で、それぞれのカッタ３５、３８を回転させ、切羽Ｇ_１
を掘削していく。この際、親子両シールド３１、３２の
各カッタ３５、３８におけるオーバーカッタ１８を突出
させておき、このオーバーカッタ１８により、第９図の
（イ）部に示す各カッタ３５、３８の外周部を掘削して
いく。また、親シールド３１のスキンプレート３３によ
り、このスキンプレート３３と各オーバーカッタ間の残
余部（第９図の斜線で示す部分）をそぎ落としていく。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド３１、３２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、両シールド３
１、３２に装置されたエレクタ装置によってセグメント
Ｓを組み付けて一時覆工を施す。次いで、親シールド３
１側のシールドジャッキにより、シールド機３０全体を
前方に推進させる。

上記のように、親子両シールド３１、３２の各カッタ３
５、３８による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機３０の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド３１、３２によって掘
削した後、各カッタ３５、３８を一旦停止するととも
に、第９図の（ロ）部に示す親シールド３１のカッタ３
５における両子シールド３２のカッタ３８の重なってい
る部分を切断し、両子シールド３２を前進可能とする。
なお、このカッタ３５のラップ部分を、あらかじめ分割
可能にしておいてもよい。

次いで、第１１図に示すように、組み付けたセグメント
Ｓ…内の前端部に、子シールド３２のシールドジャッキ
の反力を受ける台３９を設置した後、親子両シールド３
１、３２の連結を解除する。

親シールド３１をその場に止どめておき、両子シールド
３２により線路部Ｒを掘進していく。すなわち、第１１
図に示すように、両子シールド３２の各カッタ３８を回
転させて切羽Ｇ_１を掘削していき、それによって形成さ
れる後方のトンネルＴの周壁にエレクタ装置によってセ
グメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次いで、子シ
ールド３２のシールドジャッキを、前記台３９に反力を
取って伸長し、子シールド３２を前進させる。

このように、両子シールド３２の各カッタ３８による掘
削、セグメントＳの組み付け、シールドジャッキによる
両子シールド３２の前進といった工程を繰り返し、線路
部Ｒを形成していく。

なお、セグメントＳ…により一次覆工を施した後は、セ
グメントＳ…表面を、コンクリート打設等により二次覆
工を施すこともある。

本実施例のシールド機３０によれば、大径の駅部Ｐと、
２本の小径の線路部Ｒが連続して形成され、特に駅部Ｐ
の断面外形は、第９図に示すように、土圧に対する抗力
が有効に働く楕円形のトンネルＴが形成される。

第３実施例（第１２図〜第１５図）次に、本発明の第３実施例を説明する。

図中符号４０で示す本実施例のシールド機は、泥水式シ
ールド機であって、親シールド４１と、この親シールド
４１の内部に配された子シールド４２とから構成されて
いる。

親シールド４１は、円筒状のスキンプレート４３と、こ
のスキンプレート４３前部に設けられたリング状のカッ
タ４４と、スキンプレート４３後端部に設けられた推進
用のシールドジャッキ４５と、スキンプレート４３内部
の後端部に設けられ、セグメントＳをトンネルＴ周壁の
に組み付けるエレクタ装置４６とを備えている。

スキンプレート４３前部の複数箇所には、このスキンプ
レート４３とカッタ４４とを連結する連結ピン４７が、
スキンプレート４３の軸方向に沿って進退可能に内蔵さ
れ、この連結ピン４７を伸長させることにより、この連
結ピン４７がカッタ４４側に形成された連結孔４８に挿
入されて、カッタ４４とスキンプレート４３とが連結状
態となされるようになっている。また、スキンプレート
４３の前面とカッタ４４との間には、カッタ４４によっ
て掘削した削土を取り入れるチャンバ４９が形成されて
いる。

一方、子シールド４２は、親シールド４１のスキンプレ
ート４３よりも小径の円筒状スキンプレート５０と、こ
のスキンプレート５０前部に設けられた円板状のカッタ
５１と、スキンプレート５０内部に配されてカッタ５１
を回転駆動させるカッタ駆動機構５２と、スキンプレー
ト５０後端部にこのスキンプレート５０の周部に沿って
複数設けられたシールドジャッキ５３と、スキンプレー
ト５０内部の後端部に設けられセグメントＳとトンネル
Ｔ周壁に組み付けるエレクタ装置５４とを備えている。

前記カッタ駆動機構５２は、スキンプレート５０内に、
このスキンプレート５０の軸方向に沿って移動可能に設
置されている。このカッタ駆動機構５２の前部には、こ
のカッタ駆動機構５２によって回転させられる回転部材
（図では見えない）が設けられ、この回転部材には、前
方に延びる複数のアーム５５が設けられている。そし
て、このアーム５５の先端に、前記カッタ５１が支持さ
れており、カッタ駆動機構５２を作動させることによ
り、カッタ５１は回転部材、アーム５５を介して軸回り
に回転するようになっている。

また、このカッタ５１の外周部であって、その周方向を
等分する複数箇所（この場合４カ所）には、このカッタ
５１と前記親シールド４１側のカッタ４４とを連結する
連結ピン（連結部材）５６が、カッタ５１の径方向に沿
って進退可能に内蔵されている。すなわち、カッタ駆動
機構５２を前方に移動させて、カッタ５１をカッタ４４
に揃え、連結ピン５６を伸長させると、この連結ピン５
６はカッタ４４の内周部に形成された連結孔５７に挿入
されて、親子両シールド４１、４２の各カッタ４４、カ
ッタ５１とが相互に連結される。したがって、この状態
で子シールド４２側のカッタ５１を回転させると、親シ
ールド４１側のカッタ４４もこれに連動し、両カッタ４
４、５１は一体に回転するようになっている。

また、前記カッタ駆動機構５２を後退させてカッタ５１
をスキンプレート５０に近接させると、スキンプレート
５０およびカッタ駆動機構５２と、カッタ５１との間に
は、カッタ５１によって掘削した削土を取り入れるチャ
ンバ５８が形成されるようになっている。

さらに、カッタ駆動機構５２を前進させて、上述のよう
に親子両シールド４１、４２の各カッタ４４、５１を連
結した状態においては、第１２図に示すように、親子両
シールド４１、４２の各チャンバ４９、５８が一体とな
り、シールド機４０としてのチャンバ５９が形成され
る。

また、前記子シールド４２には、各カッタ４４、５１の
前面に泥水を供給する送泥管６０と、チャンバ５９（４
９、５８）内の、泥水を含む削土をトンネルＴ後方に排
出する排泥管６１がそれぞれ設けられている。

上記構成によるシールド機４０によれば、まず、第１２
図に示すように、親子両シールド４１、４２の各カッタ
４４、５１を、連結ピン５６により連結し、チャンバ５
９を形成する。

この状態で、送泥管６０から各カッタ４４、５１の前面
に泥水を供給しながら、カッタ駆動機構５２を作動させ
ることによって双方のカッタ４４、５１を一体に回転さ
せ、切羽Ｇ_１を掘削していく。掘削された泥水を含む削
土は、チャンバ５９に取り入れられてから、排泥管６１
によって地上の泥水処理槽に圧送され、そこで泥水と削
土が分離される。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド４１、４２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、親シールド４１
に装置されたエレクタ装置４６によってセグメントＳを
組み付けて一時覆工を施す。次いで、親シールド４１の
シールドジャッキ４５により、シールド機４０全体を前
方に推進させる。

上記のように、親子両シールド４１、４２の各カッタ４
４、５１による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機４０の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド機４１，４２によって
掘削した後、カッタ駆動機構５２を一旦停止して各カッ
タ４４、５１の回転を止める。

次いで、第１４図に示すように、親シールド４１におけ
るスキンプレート４３とカッタ４４とを連結ピン４７に
よって連結するとともに、子シールド４２におけるカッ
タ５１の外周部に設けられた連結ピン５６をカッタ５１
内に収納してカッタ４４、５１の相互の連結を解くこと
により、子シールド４２の親シールド４１に対して連結
を解く。また、カッタ駆動機構５２を後退させて、子シ
ールド４２のカッタ５１をスキンプレート５０の前面に
近接させ、子シールド４２としてのチャンバ４９を形成
するこの状態で、親シールド４１をその場に止どめておき、
子シールド４２により線路部Ｒを掘進していく。すなわ
ち、第１５図に示すように、子シールド４２のカッタ５
１を回転させて切羽Ｇ_１を掘削していき、それによって
形成される後方のトンネルＴの周壁にエレクタ装置５４
によってセグメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次
いで、子シールド４２のシールドジャッキ５３を、セグ
メントＳの前端に反力を取って伸長し、子シールド４２
を前進させる。

このように、子シールド４２のカッタ５１による掘削、
セグメントＳの組み付け、シールドジャッキ５３による
子シールド４２の前進といった工程を繰り返し、線路部
Ｒを形成していく。線路部Ｒは、駅部Ｐと同軸的に形成
される。

なお、セグメントＳ…により一次覆工を施した後は、コ
ンクリート打設等により二次覆工を施す。

このように、本実施例のシールド機４０によっても上記
各実施例と同様に、大径の駅部Ｐと、小径の線路部Ｒが
連続して形成される。

親シールド４１のカッタ４４は、連結ピン５６によっ
て、子シールド４２のカッタ５１と連結されることによ
り、子シールド４２のカッタ５１を回転させるカッタ駆
動機構５２によって回転させられる。すなわち、親シー
ルド４２のカッタ４４を回転させる駆動機構を独自に設
ける必要がないわけである。

また、親子両シールド４１、４２で駅部Ｐを掘削してい
く際には、これら親子両シールド４１、４２に形成され
た各チャンバ４９、５８が一体になって１つのチャンバ
５９が形成され、このチャンバ５９に取り入れられる削
土は、子シールド４１に設けられた排泥管６１によって
トンネルＴ後方に排出される。つまり、親シールド４１
のチャンバ４９に取り入れられる削土を排出するための
送泥管を独自に設ける必要がなく、１つの送泥管６１に
よって子シールド４２だけでなく親シールド４１の掘削
による削土をも排出することができる。

これらのことにより、シールド機４０の構造の簡略化が
図られるとともに、メンテナンス性に優れ、しかも安価
となる。

第４実施例（第１６図〜第２１図）第１６図〜第１９図は本発明の第４実施例を示し、本実
施例のシールド機７０は、親シールド７１と、この親シ
ールド７１内部に複数（この場合２つ）配された子シー
ルド７２とから構成されている。

親シールド７２は、楕円形状のスキンプレート７３と、
このスキンプレート７３とこのスキンプレート７３の後
端部に、このスキンプレート７３の周部に沿って配され
た複数のシールドジャッキ７４と、セグメントＳをトン
ネルＴ周壁に組み付ける図示せぬエレクタ装置とを備え
ている。

前記スキンプレート７３は、それぞれ内筒７５ａ、７６
ａと外筒７５ｂ、７６ｂとを有する前側スキンプレート
７５と後側スキンプレート７６から構成されている。前
側スキンプレート７５後端部の上下２箇所には、第１８
図に示すように、周面が外側に凸なる円弧状に形成され
た円筒状の係合部７７が形成され、この係合部７７が、
後側スキンプレート７６の前端部に形成された面座７７
ａに係合されることにより、両スキンプレート７５、７
６は、相互の対向端面が若干離間した状態で連結されて
いる。これにより、前側スキンプレート７５は、後側ス
キンプレート７６に対して、前記係合部７７を軸とし
て、かつ、両スキンプレート７５、７６間の隙間を許容
範囲として、左右に揺動可能とされている。

なお、前記後側スキンプレート７６の内筒７６ａと外筒
７６ｂは、第１９図に示すように、断面Ｌ字状で、か
つ、リング状の連結部材７８が、両筒７６ａ、７６ｂに
ボルト７９により固定されることにより、相互に連結さ
れている。

前記各子シールド７２は、上記親シールド７１のスキン
プレート７３の内部に、このスキンプレート７３と平行
に、かつ並列状態で配されている。

これら子シールド７２は、同径のスキンプレート８０
と、このスキンプレート８０の前部に設けられ、地盤Ｇ
の切羽Ｇ_１を掘削するカッタ８１と、スキンプレート８
０の後端部に、このスキンプレート８０の周部に沿って
複数設けられたシールドジャッキ８２と、スキンプレー
ト８０内部の後端部に配設され、セグメントＳをトンネ
ルＴ周壁に組み付ける図示せぬエレクタ装置とを備え
る。

スキンプレート８０は、その周方向に沿った複数簡所の
内側からねじこまれたボルト８３により、前記親シール
ド７１の前側スキンプレート７５における内筒７５ａに
固定され、これによって、親子両シールド７１，７２は
着脱可能に一体に連結されている。詳述すると、ボルト
８３がねじこまれた部分における、内筒７５ａとスキン
プレート８０との間は、第２０図に示すように、スペー
サ８４が介在されることにより所定間隔があけられ、ボ
ルト８３は、前記内筒７５ａの外周に固定されたナット
部材８５にねじこまれている。

なお、上記内筒７５ａとスキンプレート８０との間の前
部は、シールドパッキン８６が介装され、かつ、この後
方にグリス８７が注入されることにより密閉され、親子
両シールド７１、７２のスキンプレート７３、８０間の
止水がなされている。

スキンプレート８０内の前部には、このスキンプレート
８０の軸回りに回転するカッタ駆動部８８が配され、こ
のカッタ駆動部８８には、前方に対して伸縮可能なる複
数のアーム８９が装着されており、これらアーム８９の
先端に、前記カッタ８１が固定されている。このカッタ
８１は、前記アーム８９を縮めることにより、スキンプ
レート８０内の前部に収納され、このとき、カッタ８１
と、その後方に設けられた隔壁９０により、カッタ８１
によって掘削した削土を取り入れるチャンバ９１が形成
される。

カッタ８１の外周部には、その周面から径方向に突出す
るオーバーカッタ９２が伸縮可能に取り付けられてい
る。このオーバーカッタ９２は、前記アーム８９を伸長
させた状態で伸長可能であり、この状態において、その
先端は親シールド７１におけるスキンプレート７３前端
部の内周壁に近接する。そして、この状態にあるとき、
オーバーカッタ９２の後方には、子シールド７２のチャ
ンバ９１と一体になる親シールド７１側のチャンバ９３
が形成される。

上記構成によるシールド機７０によれば、第１６図に示
すように、親子両シールド７１、７２を連結し、カッタ
８１が取り付けられたアーム８９を伸長し、かつ、オー
バーカッタ９２を伸長した状態とし、カッタ駆動部８８
を作動させてカッタ８１、オーバーカッタ９２を回転さ
せて、切羽Ｇ_１を掘削していく。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド７１、７２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、両シールド７
１、７２に装置されたエレクタ装置によってセグメント
Ｓを組み付けて一時覆工を施す。次いで、親シールド３
１側のシールドジャッキにより、シールド機３０全体を
前方に推進させる。この際、親シールド７１のスキンプ
レート７３により、このスキンプレート７３オーバーカ
ッタ９２間の残余部がそぎ落とされる。

上記のように、カッタ８１、オーバーカッタ９２による
掘削、セグメントＳの組み付け、シールド機７０の前
進、という工程を繰り返し、第２１図および第２２図に
示すように、駅部ＰのトンネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを親子両シールド７１、７２によっ
て掘削した後、カッタ駆動部８８の作動を一旦停止させ
てカッタ８１、オーバーカッタ９２の回転を停止させ
る。そして、第１６図に示すように、組み付けたセグメ
ントＳ…前端部の内周壁に、子シールド７２のシールド
ジャッキ８２の反力を受ける台９４を設置した後、親シ
ールド７１における前側スキンプレート７５の内筒７５
ａと、子シールド７２のスキンプレート８０とを連結し
ているボルト８３を取り外し、親子両シールド７１、７
２の連結を解除する。また、オーバーカッタ９２を縮め
てカッタ８１内に収容する。

この状態から、親シールド７１をそ場に止どめておき、
各子シールド７２により線路部Ｒを掘進していく。すな
わち、各子シールド７２のカッタ駆動部８８を作動させ
ることによりカッタ８１を回転させて切羽Ｇ_１を掘削し
ていき、それによって形成される後方のトンネルＴの周
壁に、エレクタ装置によってセグメントＳを組み付けて
一次覆工を施し、次いで、子シールド７２のシールドジ
ャッキ８２を、前記台９３に反力を取って伸長し、子シ
ールド７２を前進させる。子シールド７２は、次の駅部
の立坑まで掘進させる。

このように、各子シールド７２のカッタ８１による掘
削、セグメントＳの組み付け、シールドジャッキ８２に
よる各子シールド７２の前進といった工程を繰り返し、
線路部Ｒを２本形成していく。

第２２図は、上記シールド機７０によって掘進するトン
ネルＴ形態の一例を示している。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のシールド機によれば、円
筒状のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、この
カッタの後方に、同カッタによって掘削された削土を取
り入れるチャンバが設けられてなる親シールドと、この
親シールドのスキンプレートよりも小径の円筒状のスキ
ンプレートの前部にカッタが設けられ、このカッタの後
方に、同カッタによって掘削された削土を取り入れるチ
ャンバが設けられてなる子シールドとからなり、前記子
シールドを、この子シールドと前記親シールドの各スキ
ンプレートの軸線が略平行となる状態で、親シールドの
内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた際には、前
記軸線に沿って進退可能に装置したことを特徴とするこ
とから、親子両シールドによって大径トンネルを掘進し
た後、親シールドをその場に止どめておき、子シールド
を親シールドから独立して前進させることにより、大径
トンネルから連続して小径トンネルが形成される。した
がって、地下鉄用のトンネルを形成する際、従来のよう
に、駅部を構築するための長大な発進立坑を掘削する必
要がなく、本発明のシールド機を地盤中にセットするた
めの発進立坑を掘削するに必要な用地を確保すればよい
ので、路面交通量の多い場所や建造物の過密地域であっ
ても、そこに駅部を構築することができ、また、発進立
坑を既存のトンネルよりも深く掘削することにより、大
深度のトンネルを形成することができる。

また、駅部と線路部との境目である掘削径の変化地点に
いちいち発進立坑を掘削する必要がないことから、トン
ネル形成の工程が減少するとともに、工事期間の短縮化
が図れる。

また、前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連
結部材により連結し、親シールド側のカッタを、子シー
ルド側のカッタと連動して駆動させれば、親シールドの
カッタを回転させる駆動機構を独自に設ける必要がな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例を示す図であ
って、第１図は側面図、第２図は第１図のII−II線概略
矢視図、第３図はシールド機全体で地下鉄の駅部を掘進
している状態の側面図、第４図は子シールドによって線
路部を掘進している状態の側面図、第５図はシールド機
によって形成した駅部トンネルに駅を構築した例の断面
図、第６図および第７図はシールド機によって形成する
各種トンネルの形態例を示す平面図、第８図は同側面
図、第９図ないし第１１図は本発明の第２実施例を示す
図であって、第９図は概略正面図、第１０図はシールド
機全体で地下鉄の駅部を掘進している状態の側面図、第
１１図は子シールドによって線路部を掘進している状態
の側面図、第１２図ないし第１５図は本発明の第３実施
例を示す図であって、第１２図は側断面図、第１３図は
正面図、第１４図はシールド機全体で地下鉄の駅部を掘
進している状態の側面図、第１５図は子シールドによっ
て線路部を掘進している状態の側面図、第１６図ないし
第２１図は本発明の第４実施例を示す図であって、第１
６図は側断面図、第１７図は第１６図のＡ部拡大図、第
１８図は第１６図のＢ部拡大部、第１９図は第１６図の
Ｃ部拡大図、第２０図は第１６図のＤ部拡大図、第２１
図は、シールド機によってトンネルを掘進している状態
を示す概略側面図、第２２図はシールド機によって形成
するトンネルの形態例を示す概略平面図、第２３図およ
び第２４図はそれぞれ従来の地下鉄のトンネルを形成す
る方法を示す側面図である。１１、３０、４０、７０……シールド機、１２、３１、
４１、７１……親シールド、１３、３２、４２、７２…
…子シールド、１４、３３、４３、７３……スキンプレ
ート（親シールド側）、１５、３６、５０、８０……ス
キンプレート（子シールド側）、１６、３５、４４……
カッタ（親シールド側）、１７、３８、５１、８１……
カッタ（子シールド側）、１８、９２……オーバーカッ
タ、４９、５８、５９、９１、９３……チャンバ、Ｇ…
…地盤、Ｇ_１……切羽、Ｔ……トンネル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉川明東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者後藤茂東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (72)発明者東洋二東京都中央区京橋２丁目16番１号清水建設株式会社内 (56)参考文献特開昭61−221494（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のスキンプレートの前部にカッタが
設けられ、このカッタの後方に、同カッタによって掘削
された削土を取り入れるチャンバが設けられてなる親シ
ールドと、この親シールドのスキンプレートよりも小径
の円筒状のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、
このカッタの後方に、同カッタによって掘削された削土
を取り入れるチャンバが設けられてなる子シールドとか
らなり、前記子シールドを、この子シールドと前記親シールドの
各スキンプレートの軸線が略平行となる状態で、親シー
ルドの内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた際に
は、前記軸線に沿って進退可能に装置したことを特徴と
するシールド機。
【請求項２】前記子シールドを前記親シールドに対し偏
心して配置したことを特徴とする請求項１記載のシール
ド機。
【請求項３】前記親シールドに対し、前記子シールドを
複数装置したことを特徴とする請求項１および２記載の
シールド機。
【請求項４】前記親シールドおよび子シールドの各カッ
タを連結部材により連結し、親シールド側のカッタを、
子シールド側のカッタと連動して駆動させることを特徴
とする請求項１、２および３記載のシールド機。
【請求項５】前記子シールドのカッタを、この子シール
ドのスキンプレートに対し前後にスライド可能に設ける
とともに、前方にスライドした際には、親子両シールド
の各チャンバが一体に形成されることを特徴とする請求
項１、２、３および４記載のシールド機。