JPH0649662Y2 - シールド掘進機の地中接合装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、１本のトンネルを２台のシールド掘進機で両
側から同時掘進する場合に使用されるシールド掘進機の
地中接合装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、シールド掘進機同士を地中接合する際には、周辺
地山の崩壊や出水を防止し、施工の安全性を確保するた
め、凍結工法を用いて周辺地山を凍結させた状態で各々
のシールド掘進機の解体と未掘削部の開削を行い、両側
のトンネルを連通させる方法がとられていたが、凍結工
法は多くの工期と工費を要するうえ、凍土の管理がむず
かしい等の問題があるため、最近では、凍結工法に代わ
ってシールド掘進機同士を機械的に地中接合する新しい
工法の開発が進められている。

その一例として本出願人が先に出願した特願昭63-14583
2号「シールド工法」による地中接合施工手順を第８図
〜第10図により説明する。

（１）回転カッタ７により地山を掘削し、シールドハル
３内で組み立てられたセグメント33を反力受としてシー
ルドジャッキ31により推進してきた一方のシールド掘進
機１と、同様に回転カッタ８により地山を掘削し、シー
ルドハル４内で組み立てられたセグメント34を反力受と
してシールドジャッキ32により推進してきた他方のシー
ルド掘進機２が接合地点に到達し、所定距離の未掘削部
を残して向き合った状態を第８図に示す。それまでの通
常掘進中は、回転カッタ7,8の外周部掘削ビット11,12を
伸ばしてシールドハル3,4の外径以上の掘削を行ってい
る。

（２）他方のシールド掘進機２の外周部掘削ビット12を
縮め、ギアケース28を隔壁18に固定していたボルトを抜
き取ってカッタ中心軸16を坑内側に引き出し、回転カッ
タ８をフード部６内に引っ込める。

（３）回転カッタ８を引っ込めた後、またはそれと同時
に、一方のシールド掘進機１をさらに前進させる。回転
カッタ７が相手側シールド掘進機２のフード部６先端に
近付いたら外周部掘削ビット11を縮め、回転カッタ７外
周部の切羽側の一部がフード部６内周とオーバラップし
たところでシールド堀進機１の前進を止める。この状態
を第９図に示す。

（４）シール部材押し出し用ジャッキ37を伸ばしてフー
ド部５と内筒部39の間に格納されていたリング状のシー
ル部材35をフード部５の前方へ押し出し、相手側シール
ド堀進機２のフード部６先端に当接させる。第10図はこ
の状態を示したもので、シール部材35をフード部６先端
に押し付けることにより、フード部5,6間の残された隙
間をシール部材35でふさぎ、止水する。

（５）このようにしてシールド掘進機1,2の地中接合部
を止水した後、回転カッタ7,8の内殻部と隔壁17,18を解
体し、地中接合部の円周をコンクリート打設等により補
強して、両側のトンネルを連通させる。

本工法では、第11図のl₁，l₂寸法を各々予想されるシー
ルド掘進機同士の中心のずれより大きく設定しておくこ
とにより、シールド掘進機同士を中心ずれのあるままで
地中接合する場合にも、シール部材35は相手側シールド
掘進機２のフード部６先端に全周にわたり当接し、止水
効果を発揮する。

また、シールド掘進機同士の傾きのずれに対しては、第
12図に示すように、シール部材35の反切羽側に取り付け
た板材40と押し出しロッド36を連結するピン継手42のピ
ン43とピン穴44の間にガタを持たせ、シール部材35自体
がシールド軸方向に対して傾動可能な構造とすることで
対応できる。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、一方のシールド掘進機１のフード部
５内周に沿って押し出されたシール部材35を相手側シー
ルド掘進機２のフード部６先端に当接させることで相手
側シールド掘進機との間の土留めおよび止水を行い、シ
ール部材35の外周部とフード部５内周との間から水漏れ
に対しては、第11図の２点鎖線35′で示すシール部材の
外周へのふくらみを利用してａ点でフード部５内周に密
着させ、止水を行う構造となっていた。この外周部止水
構造は地下水圧の低い場合には有効であるが、高水圧に
なると、水漏れを防止できない。また、第12図に示すよ
うにシール部材35を傾けることでシールド掘進機同士の
傾きずれに対応させようとする場合、シール部材35を傾
けるためにはシール部材外周部とフード部５内周との隙
間を大きくとる必要があり、第11図のａ点でシール部材
外周部をフード部５内周に密着させて止水を行うことが
困難になる。

本考案は上記問題点にかんがみなされたもので、その目
的は、高水圧下においてもシールド掘進機同士の地中接
合部の止水を容易に、かつ確実に行うことができ、シー
ルド掘進機同士のより大きな傾きずれに対応できるシー
ルド掘進機の地中接合装置を提供することにある。また
他の目的は、長期間の掘削工事中における止水シール摺
動面の錆付きにより地中接合の施工に支障を生じること
のないシールド掘進機の地中接合装置を提供することに
ある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために請求項１記載の考案は、地中
接合する２台のシールド掘進機のうち、一方のシールド
掘進機のフード部内周に沿った位置に、シールド軸方向
に対して傾動可能なように複数本の押し出し用ジャッキ
に連結され、地中接合時にその先端部がフード部前方へ
押し出される止水リングを設け、該止水リングに、地中
接合時、相手側シールド掘進機のフード部先端に当接す
る先端部シールと、前記一方のシールド掘進機のフード
部内周と止水リング外周部との間の隙間の変化に追従し
て伸縮することにより水溶性を維持する外周部シールと
を装備したことを特徴とする。

〔作用〕

先端部シールは、止水リングが一方のシールド掘進機の
フード部前方へ押し出された時、相手側シールド掘進機
のフード部先端に当接して相手側シールド掘進機との間
の止水を行い、外周部シールは、止水リングが押し出さ
れる前から押し出された後まで常に一方のシールド掘進
機のフード部内周に密着して止水リング外周部とフード
部内周との間の止水を行う、各々独立した機能を有す
る。シールド掘進機同士を傾きずれのあるままで地中接
合する場合にも、止水リングが相手側シールド掘進機の
軸線に合せて傾くことで、先端部シールは相手側シール
ド掘進機のフード部先端に全周にわたり当接して止水効
果を発揮し、また止水リングの傾きにより止水リング外
周部と一方のシールド掘進機のフード部内周との隙間の
大きさが変化しても、それに追従する外周部シールの伸
縮によってフード部内周との間の水密性が維持され、止
水リング外周部からの水漏れを防止することができる。

シールド掘進機の地中接合は、海底トンネル等のように
長期間の掘削工事の最後に施工される場合が多いので、
それまでは止水リングとこれに装備された先端部シール
および外周部シールを一方のシールド掘進機のフード部
とその内側に設けた内筒部との間に格納し、止水リング
の先端付近の内外周部に配置した止水シールによって格
納部空間を切羽側より密封隔離し、これら止水シールよ
り後方の格納部空間に油脂または防錆剤を充填しておく
ことが、止水リングのシール摺動面の錆付きを防止し、
地中接合の施工を支障なく行うために有効である。

〔実施例〕

以下、本考案の実施を第１図〜第７図により説明する。

第１図から第３図までは地中接合施工手順を説明するた
めの縦断面図、第４図は第１図のＡ部詳細図、第５図は
第４図のＢ部詳細図第６図は第４図のＣ部詳細図、第７
図はシールド掘進機同士を傾きずれのあるままで地中接
合した場合の接合部詳細図である。

図において、1,2は地中接合する２台のシールド掘進
機、3,4はシールドハル、5,6はフード部、7,8は回転カ
ッタ、9,10はその前面掘削ビット、11,12は外周部掘削
ビット、13,14は方向修正用のオーバカッタ、15,16はカ
ッタ中心軸、17,18は隔壁（バルクヘッド）、19,20は掘
削土砂取込用チャンバ、21,22は隔壁軸受部、23,24は軸
シール、25,26はカッタ駆動ギア、27,28はギアケース、
29,30はギアケース軸受部、31,32はシールジャッキ、3
3,34は一次覆工用セグメントであり、これらの符号は第
８図以降と共通である。

ここで、一方のシールド掘進機１に装備されている回転
カッタ７は、カッタ外周部をリング形状となし、その切
羽側の一部の外径を他方のシールド掘進機２のフード部
６内径より小さくし、反切羽側の一部の外径を一方のシ
ールド掘進機１のフード部５内径より小さくして、通常
掘進時には、第１図に示すように反切羽側の一部がフー
ド部５内周とオーバラップした状態としてある。

他方のシールド掘進機２に装備されている回転カッタ８
も、カッタ外周部をリング形状となし、その外径をフー
ド部６内径より小さくして、通常掘進時には、第１図に
示すように反切羽側の一部がフード部６内周とオーバカ
ッタした状態としてある。

回転カッタ7,8の外周部掘削ビット11,12は、オーバカッ
タ13,14と同様にカッタ内部に設けたジャッキによりカ
ッタ径方向に伸縮可能な構造として、ジャッキを伸ばし
た時には、その掘削径がフード部5,6の外径と少なくと
も同一となり、ジャッキを縮めた時には、回転カッタ7,
8の外周部より引っ込むようにしてある。

一方のシールド掘進機１には、第８図〜第12図のシール
部材35に代わって、先端部シール46,外周部シール47を
装備した止水リング45が設けられている。止水リング45
は鋼製で、フード部５の内周にほぼ沿うように一体にリ
ング状に形成され、縦，横の桁材により地中接合時に受
ける土水圧に対抗できるだけの剛性が付与されている。
止水リング45の反切羽側端部は、シールド掘進機１の隔
壁17に取り付けられた複数本の止水リング押し出し用ジ
ャッキ48の押し出しロッド49にボールジョイント50を介
して傾動可能に連結されている。ボールジョイント50の
おす側とめす側との間には、止水リング45を傾ける時の
動き代として必要なギャップ51を設けてあり、ボールジ
ョイント50のめす側と押し出しロッド49上に固定したフ
ランジ52の間には弾性体カバー53を装着して、ギャップ
51への土砂の侵入を防止している。

先端部シール46は天然ゴム，ニトリルゴム等の耐水性に
すぐれた材料で作られ、止水リング45の先端部に切羽側
に向って取り付けられる。先端部シール46の端面は、フ
ード部５前方への押し出し時にシール摺動面に異物をは
さみ込まないように摺動面に直角な平面に形成され、こ
れに対する相手側シールド掘進機２のフード部６先端に
は傾斜をつけて、先端部シール46との間に異物をはさみ
込まないようにしている。

地中接合時にシールド掘進機同士の傾きずれに対応して
止水リング45を傾けるためには、止水リング45外周部と
フード部５内周との隙間を大きくとる必要がある。この
ため、外周部シール47には、第６図に例示したようなリ
ップシールを用い、その取付位置は、止水リング45が押
し出された後もフード部５内周に密着して水蜜性を維持
できるように止水リング45の反切羽側端部に近い外周部
とする。外周部シール47の材質としては、地中接合時の
土水圧に対抗できるようにウレタンゴム等の高強度材料
を用いることが望ましい。

堀削工事の最後に地中接合部の止水を行うまでは、押し
出し用ジャッキ48を縮め、止水リング45とこれに装備し
た先端部シール46および外周部シール47をフード部５と
その内側に設けた内筒部54の間に格納しておく。格納時
には、止水リング45の先端付近の外周部に取り付けた止
水シール55aをフード部５内周に密着させ、また内筒部5
4の外周に取り付けた止水シール55bを止水リング45の先
端付近の内周部に密着させて、格納部空間を切羽側より
密封隔離する。さらに、内筒部54,押し出し用ジャッキ
取付座56を隔壁17に固定した後、止水シール55a,55bよ
り後方の格納部空間にグリース等の油脂または防錆剤57
を充填することによって、格納部空間への土砂，泥水の
侵入を防止し、掘削工事中に止水リング45のシール摺動
面が錆付かないようにする。

２台のシールド掘進機1,2の地中接合が第１図〜第３図
に示す手順によって行われる。第１図は第８図に、第２
図は第９図に、第３図は第10図にそれぞれ対応する状態
を示しており、相手側シールド掘進機２の回転カッタ８
をフード部６内に引き込み、シールド掘進機１を、回転
カッタ７の切羽側の一部がフード部６内周とオーバラッ
プする位置まで前進させた後、止水リング45の先端部を
フード部５の前方へ押し出し、先端部シール46をフード
部６先端に当接させることによって、相手側シールド掘
進機２との間の土留めおよび止水を行う。一方、外周部
シール47は、止水リング45の押し出し後も、フード部５
内周に密着し、土水圧に対抗して止水リング外周部から
の水漏れを防止する。

第７図に示すように、２台のシールド堀進機1,2を傾き
ずれ△θのあるまま地中接合する場合にも、止水リング
45のｂ点を中心とする傾きにより、先端部シール46は相
手側シールド掘進機のフード部６先端に全周にわたり当
接して止水効果を発揮し、また外周部シール47が止水リ
ング外周部とフード部５内周との隙間の変化に追従して
伸縮することでフード部５内周との間の止水効果を維持
することができる。したがって、その後に行う両シール
ド掘進機の内殻部の解体、接合部内周のコンクリート打
設等の工事の安全性を確保できる。

〔考案の効果〕

（１）地中接合時、一方のシールド掘進機のフード部前
方にシールド軸方向に対して傾動可能に押し出される止
水リングに、相手側シールド掘進機のフード部先端に当
接する先端部シールと、一方のシールド掘進機のフード
部内周と止水リング外周部との間の隙間の変化に追従し
て伸縮することにより水密性を維持する外周部シールを
独立に装備したことにより、高水圧下においても、ま
た、シールド機同士が傾きずれていても、シールド掘進
機同士の地中接合部の止水を容易に、かつ確実に行うこ
とができ、更に、止水リングが相手方シールド掘進機の
フード部先端に当接して止水する方式であるため、止水
リングを相手方シールド掘進機のフード部内に貫入させ
る方式に比べ、止水リングのストロークが小さくてす
む。

（２）止水リングを傾けるために止水リング外周部とフ
ード部内周との隙間を大きくしても、止水リングの外周
部シールによりフード部内周との間の止水効果を確保で
きるので、シールド掘進機同士のより大きな傾きずれに
対応することができる。

（３）堀削工事中、格納部空間を切羽側より密封隔離す
る止水シールと格納空間に充填した油脂または防錆剤に
よって、止水リング格納部への土砂，泥水の侵入を防止
し、止水リングのシールド摺動面が錆付いて地中接合の
施工に支障を生じないようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の一実施例の地中接合施工手順
を説明するための縦断面図、第４図は第１図のＡ部詳細
図、第５図は第４図のＢ部詳細図、第６図は第４図のＣ
部詳細図、第７図はシールド掘進機同士を傾きずれのあ
るままで地中接合した場合の本実施例の接合部詳細図、
第８図〜第10図は従来技術による地中接合施工手順の説
明図、第11図は第10図のＤ部詳細図、第12図はシールド
掘進機を傾きずれのあるままで地中接合した場合の従来
技術による接合部詳細図である。 1,2…シールド掘進機、5,6…フード部、45…止水リン
グ、46…先端部シール、47…外周部シール、48…止水リ
ング押し出し用ジャッキ、49…押し出しロッド、50…ボ
ールジョイント、51…ギャップ、54…内筒部、55a,55b
…止水シール、57…油脂または防錆剤。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 高野 文哉 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)考案者 高橋 均 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (56)参考文献 特開 昭62−288298（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−24194（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−136087（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−198694（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】地中接合する２台のシールド掘進機のう
   ち、一方のシールド掘進機のフード部内周に沿った位置
   に、シールド軸方向に対して傾動可能なように複数本の
   押し出し用ジャッキに連結され、地中接合時にその先端
   部がフード部前方へ押し出される止水リングを設け、該
   止水リングに、地中接合時、相手側シールド掘進機のフ
   ード部先端に当接する先端部シールと、前記一方のシー
   ルド掘進機のフード部内周と止水リング外周部との間の
   隙間の変化に追従して伸縮することにより水密性を維持
   する外周部シールとを装備したことを特徴とするシール
   ド掘進機の地中接合装置。