JPH07180479A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重複円形断面シールド掘進機においてテール
プレート内でセグメントの組立て作業をする際、組立て
作業を円滑に行えるシールド掘進機を提供する。 【構成】 重複円形断面シールド掘進機において、テー
ルプレート２内面とセグメント４外面との間の間隙であ
るテールクリアランスがテールプレート２のくびれ部の
個所で円弧部の個所よりも大きくなるように、テールプ
レート２のくびれ部を形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機におけ
るテールプレートに関するもので、横断面形状が重複円
形状の形状をなしたシールド掘進機におけるテールプレ
ートを改善したものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機で地下坑の掘進作業を行
う場合、シールドジャッキでシールド本体に推力を付与
しつつシールド本体前部のカッタヘッドで切羽を掘削し
て地下坑を掘進する。こうして所定単位長さの地下坑を
掘進後、すでに掘削した地下坑周壁に内張りされている
既設セグメントに新設のセグメントを連結しつつ、同セ
グメントをシールド本体後部をなすテールプレート内面
に沿って環状に組み立てる。その場合、セグメントは、
テールプレートとの間に所定寸法の間隙を置いて組み立
てる。こうした、シールド掘進機におけるテールプレー
ト内面とセグメント外面との間の間隙をテールクリアラ
ンスと称し、このテールクリアランスは、テールプレー
トの周方向のどの個所でも同じ寸法になるように設定す
るのが通例である。こうして所定のテールクリアランス
を設定して新設のセグメントの組立て後は、再度、シー
ルドジャッキでシールド本体に推力を付与して同様に所
定単位長さの地下坑を掘進し、同様の方法で新設のセグ
メントを組立てる。シールド掘進機による地下坑の掘進
作業は、こうした工程を何度も繰り返して進める。とこ
ろで、シールド掘進機で地下坑を掘進しようとする場
合、通常のトンネルのような横断面単円形の地下坑を常
に掘進するとは限らず、地下駅の構内のように横方向に
長い地下坑や縦方向に長い地下坑を掘進することが必要
になることもある。こうした要求に応えられるシールド
掘進機として、シールド本体の横断面が単円シールドを
複数重ね合わせた形状をしている重複円形断面シールド
掘進機と称するシールド掘進機が一般に従来から知られ
ている。本発明は、この重複円形断面シールド掘進機を
改良しようとするものである。

【０００３】そこで、まず、重複円形断面シールド掘進
機の代表的なものを図３乃至図５に例示し、その概要を
説明する。図３は、重複円形断面シールド掘進機の代表
的なものの概略的な構造を示す正面図、図４は、図３の
重複円形断面シールド掘進機の縦方向垂直断面図、図５
は、図３の重複円形断面シールド掘進機の背面図であ
る。なお、図５の背面図では、図４中に図示されている
スクリューコンベアの図示は省略してある。

【０００４】図３乃至図５に例示されているシールド掘
進機は、泥土圧式の重複円形断面シールド掘進機であ
る。これらの図において、１はシールド本体、２はこの
シールド本体１の後部をなすテールプレート、３はシー
ルド本体１の前部に設けられた切羽掘削用のカッタヘッ
ド、４はシールド掘進機により掘削した地下坑を覆工す
るためのセグメント、５はこのセグメント４を組み立て
るための作業機であるエレクタである。テールプレート
２を含むシールド本体１は、中心の異なる複数の円の円
弧をくびれ部を介して接続するようにした、複数の円弧
部と少なくとも一つのくびれ部とからなる重複円形状の
横断面形状をなし、図３及び図５に示されているとお
り、上下中央部にくびれ部を有する。テールプレート２
の後方には、テールシール２ａが設けられ、このテール
プレート２と既設のセグメント４との間隙をシールす
る。カッタヘッド３は、左右一対設けられており、これ
ら左右一対のカッタヘッドは互いに干渉しないように回
転駆動できるようになっている。セグメント４は、シー
ルド掘進機により地下坑を単位長さ掘進後、そのシール
ド本体のテールプレート２の内面に沿ってこの内面と所
定の間隙すなわちテールクリアランスを置いて組み立て
られる。したがって、セグメント４の組立て後の横断面
形状は、上下中央部にくびれ部を有すしテールプレート
３の横断面形状とよく似た重複円形状の断面形状をなし
ている。こうしたセグメント４の組立てを行う場合に
は、エレクタ５を用い、セグメント４をテールプレート
２の軸線方向やその円弧面の半径方向等に位置決めして
組み立てる。こうして組み立てたセグメント４の上下の
くびれ部の間には、図５に示されているように、柱セグ
メント４ａを順次立設する。この柱セグメント４ａは地
盤の荷重を支えるための壁状の柱で、これを前記くびれ
部間に立設する場合には、そのくびれ部を外側へ若干押
し広げて柱セグメント４ａの高さよりも広めの空間を形
成した後、柱セグメント４ａをその空間内に割り込ませ
て立設する。６はカッタヘッド３を駆動するためのカッ
タ駆動装置、７はジャッキスプレッダ７ａを介してセグ
メント４で反力を取りつつシールド本体１を推進するた
めのシールドジャッキ、８はシールド本体１を掘削側の
外部空間と作業用の内部空間とに仕切る密封隔壁として
のバルクヘッド、９はこのバルクヘッドに取り付けられ
切羽の掘削土砂を排出する排土装置としてのスクリュー
コンベアである。なお、１０は裏込め注入装置、１１ａ
は添加材注入孔、１１ｂはスクリューコンベア９の掘削
土砂の取入口、１２は天端土圧計である。

【０００５】図３乃至図５に例示されているシールド掘
進機は、このような構成を備えているので、地山を掘進
する場合には、セグメント４で反力を取りつつシールド
ジャッキ７を伸長させてシールド本体１を推進するとと
もに、カッタヘッド３をカッタ駆動装置６により駆動し
て切羽を掘削する。また、切羽を掘削して生じた掘削土
砂は、スクリューコンベア９で後方に排出し、これらの
過程を経て掘進を進める。こうして所定単位長さの地下
坑を掘進後、すでに掘削した地下坑周壁に内張りされて
いる既設セグメント４に対し、新設のセグメント４をエ
レクタ５で把持位置決めして連結し、同セグメント４を
テールプレート２内面に沿って環状に組み立てる。その
場合、セグメント４は、テールプレート２との間に所定
間隙を置いて組み立てる。こうして所定間隙を置いてテ
ールプレート２内に新設のセグメント４の組立て後は、
再度、シールドジャッキ７でシールド本体１を推進して
同様の過程により所定単位長さの地下坑を掘進し、同様
の方法で新設のセグメント４を組立てる。シールド掘進
機による地下坑の掘進作業は、こうした工程を何度も繰
り返して進める。以上のようなシールド掘進機による掘
進作業を行う場合、前述のテールクリアランスは、きわ
めて重要な働きをする。

【０００６】そこで、このテールクリアランスについ
て、従来のシールド掘進機で採用されていた技術を図２
に基づいて説明する。図２は、従来のテールクリアラン
スに関する考えを説明するための従来のシールド掘進機
のテールプレート部の横断面部分を示す略図である。図
において、δ₁ ，δ₂ は、シールド掘進機におけるテー
ルプレート２内面とセグメント４外面との間の間隙であ
るテールクリアランスを表し、δ₁ は重複円形状の横断
面形状をしたテールプレート２の円弧部におけるテール
クリアランス、換言すると、くびれ部以外の個所のテー
ルクリアランスを、また、δ₂ はそのくびれ部における
テールクリアランスを表す。このテールクリアランスを
設定する場合、従来においては、図２に表されているよ
うに、テールクリアランスδ₁ とδ₂ とを等しくし、テ
ールプレート２の周方向のどの個所でも同じ寸法になる
ように設定することが現場技術として定着していた。し
たがって、従来の重複円形断面シールド掘進機のテール
プレートにあっては、そのくびれ部は、組み立てようと
するセグメント４の横断面形状を基準に、そのテールク
リアランスδ₂ を円弧部でのテールクリアランスδ₁ と
等しくさせるように形成していた。

【０００７】このテールクリアランスは、シールド掘進
機での掘進作業の際、シールド本体１をセグメント４に
対して推進し円滑に移動させる上で必要なものである。
その場合、その掘進作業の際に、セグメント４やテール
プレート２が変形したり、シールド掘進機がローリング
等によりふらついたりするため、テールクリアランスに
は、これらを吸収するに足るだけの距離が必要である。
このようなことから、シールド掘進機においては、通
常、２０ｍｍから４０ｍｍ程度のテールクリアランスを
確保している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、テールク
リアランスを規定の値確保することは、シールド掘進機
での掘進作業の際、シールド本体をセグメントに対して
円滑に移動できるようにする上で必要であるが、セグメ
ントの組立て作業を円滑に行えるようにする上でもきわ
めて重要である。すなわち、セグメントをテールプレー
トの内面に沿って位置決めする際、テールクリアランス
を規定の値だけ確保しておかないと、セグメントがテー
ルプレートと干渉してセグメントの組立て作業がしにく
くなるという問題が生じる。したがって、テールクリア
ランスを十分に確保しているか否かは、セグメント組立
て作業のし易さの目安ともいえる。しかるに、従来の重
複円形断面シールド掘進機について問題点を実地に調査
し検討したところ、従来のシールド掘進機では、テール
クリアランスを規定値だけ十分に確保しても、セグメン
トの組立て作業を円滑に行う上で問題のあることが判明
した。そこで、この点について言及すると、重複円形断
面シールド掘進機では、そのテールプレートが単円形の
シールド本体を有する通常のシールド掘進機のように単
純な横断面形状をしてはいないため、地山から土荷重等
の荷重を受けた場合、その荷重によるテールプレートの
変形は、必ずしも均一には起こらない。すなわち、従来
のシールド掘進機におけるテールプレートは、くびれ部
が形成されているという構造上の特質から、特にくびれ
部での変形が円弧部での変形よりも大きくなるという現
象が生じる。そして、このような現象が生じた場合、テ
ールプレートは、規定の値のテールクリアランスが確保
されていても、そのくびれ部のところではテールクリア
ランスが減少するため、セグメントの組立をする際、く
びれ部の個所ので組立てがしにくくなり、作業効率上問
題のあることが判明した。

【０００９】本発明は、こうした、従来の重複円形断面
シールド掘進機にみられる特有の問題を解決しようとす
るもので、テールプレート内でセグメントの組立てをす
る際、そのくびれ部の個所で組立てがしにくくなって作
業効率に問題が生じるようなことはなく、セグメントの
組立て作業を円滑に行えるシールド掘進機を提供するこ
とを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のこのような目的
は、「シールド本体の横断面形状が中心の異なる複数の
円の円弧をくびれ部を介して接続するようにした、複数
の円弧部と少なくとも一つのくびれ部とからなる重複円
形状の形状をなし、そのシールド本体のテールプレート
部の内面に沿ってこの内面と所定の間隙を置いて重複円
形状にセグメントを組み立てるシールド掘進機におい
て、テールプレート部内面とセグメント外面との間の間
隙であるテールクリアランスがテールプレート部のくび
れ部の個所で円弧部の個所よりも大きくなるように、テ
ールプレート部のくびれ部を形成するようにした」こと
を特徴とする特許請求範囲に記載されているとおりのシ
ールド掘進機により達成される。

【００１１】

【作用】本発明のシールド掘進機は、このような構成を
備えているので、地山から土荷重等の荷重により、テー
ルプレートがくびれ部のところで円弧部のところよりも
大きく変形して、テールクリアランスが減少しても、セ
グメントの組立て作業に支障が生じない程度の十分なテ
ールクリアランスをくびれ部に確保することができる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例のシールド掘進機のテールプレ
ート部の横断面部分を示す略図である。

【００１３】本発明の実施例のシールド掘進機は、図３
乃至図５ですでに説明したシールド掘進機と同様、シー
ルド本体１の横断面形状が中心の異なる複数の円の円弧
をくびれ部を介して接続するようにした、複数の円弧部
と少なくとも一つのくびれ部とからなる重複円形状の形
状をなし、そのシールド本体１のテールプレート部の内
面に沿ってこの内面と所定の間隙を置いて重複円形状に
セグメント４を組み立てるようにしたものであり、すで
に説明したものとは、テールプレート２のくびれ部の構
成が相違するだけである。したがって、本実施例につい
ては、この点の構成についてだけ説明する。

【００１４】図１において、δ₁ ，δ₃ は、テールクリ
アランスを表し、δ₁ はテールプレート２の円弧部にお
けるテールクリアランスを表していて図２に示したもの
と変わりはなく、δ₃ はテールプレート２のくびれ部に
おける本実施例でのテールクリアランスを表す。本実施
例においては、テールクリアランスを設定する場合、図
１に表されているように、テールクリアランスδ₃ をテ
ールクリアランスδ₁よりも大きくするようにしてい
る。したがって、本実施例のテールプレート２は、組み
立てようとするセグメント４の横断面形状を基準に、テ
ールクリアランスがくびれ部の個所で円弧部の個所より
も大きくなるように、くびれ部を形成するようにしてい
る。そして、こうしたくびれ部をテールプレート２に形
成する場合には、現場での経験からみて、くびれ部にお
けるテールクリアランスδ₃ が円弧部におけるテールク
リアランスδ₁ よりも２０％以上大きくなるように形成
するのが好ましい。すなわち、（δ₃ −δ₁ ）／δ₁ ≧
０．２となるようにテールプレート３のくびれ部を形成
する。このように、テールクリアランスをくびれ部のと
ころで他よりも大きくした場合、大きくすればするほど
裏込め注入装置１０で注入する裏込め材の注入量が増加
し、また、極端に大きくすると、テールシール２ａによ
るテールプレート２のくびれ部とセグメント４との間の
シール機能を損なうことも予想されるが、テールプレー
ト２全体に占めるくびれ部の広さは、僅かななものであ
るから、このようなことは、そのくびれ部のテールクリ
アランスを無闇に大きくしなければ、それほど問題にな
ることではなく、設計上適宜解決し得ることである。

【００１５】本実施例のシールド掘進機は、このよう
に、テールクリアランスがくびれ部の個所で円弧部の個
所より大きくなるようにテールプレート２のくびれ部を
形成するようにしているから、地山から土荷重等の荷重
により、テールプレート２がくびれ部のところで円弧部
のところよりも大きく変形してテールクリアランスが減
少しても、セグメント４の組立て作業に支障が生じない
程度の十分なテールクリアランスをくびれ部に確保する
ことができる。したがって、セグメント４の組立て時に
セグメント４をテールプレート２の内面に沿って位置決
めする際、従来のシールド掘進機のように、セグメント
４がテールプレート２のくびれ部のところで干渉して組
立て作業が行いにくくなるようなことはない。また、組
立て後のセグメント４のくびれ部の間に、図５に示すよ
うに、柱セグメント４ａを立設する場合には、そのくび
れ部を外側へ十分に押し広げることができるため、柱セ
グメント４ａをくびれ部間に割り込ませて立設する作業
も円滑に行える。さらに、シールド掘進機を推進する
際、テールプレート２のくびれ部がセグメント４と干渉
するようなこともないので、シールド掘進機の方向管理
も円滑に行える。

【００１６】実施例では、シールド掘進機として、泥土
圧式の重複円形断面シールド掘進機の例しか示していな
いが、本発明は、泥水式のこの種のシールド掘進機にも
当然適用でき、これを適用する機種は問わない。実施例
では、重複円形断面シールド掘進機として二つの円の円
弧をくびれ部を介して接続するようにしたシールド掘進
機の例しか示していないが、本発明は、三つの円の円弧
をくびれ部を介して接続するようにしたシールド掘進機
にも当然適用でき、要は、シールド本体の横断面形状が
中心の異なる複数の円の円弧をくびれ部を介して接続す
るようにしたシールド掘進機であれば、どのようなもの
にでも適用できる。また、こうしたくびれ部を、上下方
向に形成した重複円形断面シールド掘進機の例しか示し
ていないが、本発明は、このようなくびれ部を左右方向
に形成したものにも当然適用でき、これがどのような方
向に形成されていても適用できることは明らかである。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、重複円形断面シールド掘進機において、「テールプ
レート部内面とセグメント外面との間の間隙であるテー
ルクリアランスがテールプレート部のくびれ部の個所で
円弧部の個所よりも大きくなるように、テールプレート
部のくびれ部を形成するように」しているので、テール
プレート内でセグメントの組立てをする際、そのくびれ
部の個所で組立て作業がしにくくなって、作業効率に問
題が生じるというような従来の重複円形断面シールド掘
進機に生じる特有の問題は解消され、セグメントの組立
て作業を円滑に行えるシールド掘進機を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のシールド掘進機のテールプレ
ート部の横断面部分を示す略図である。

【図２】従来のテールクリアランスに関する考えを説明
するための従来のシールド掘進機のテールプレート部の
横断面部分を示す略図である。

【図３】重複円形断面シールド掘進機の代表的なものの
概略的な構造を示す正面図である。

【図４】図３の重複円形断面シールド掘進機の縦方向垂
直断面図である。

【図５】図３の重複円形断面シールド掘進機の背面図で
ある。

【符号の説明】

１ シールド本体 ２ テールプレート ３ カッタヘッド ４ セグメント ４ａ 柱セグメント ５ エレクタ ７ シールドジャッキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体の横断面形状が中心の異な
   る複数の円の円弧をくびれ部を介して接続するようにし
   た、複数の円弧部と少なくとも一つのくびれ部とからな
   る重複円形状の形状をなし、そのシールド本体のテール
   プレート部の内面に沿ってこの内面と所定の間隙を置い
   て重複円形状にセグメントを組み立てるシールド掘進機
   において、テールプレート部内面とセグメント外面との
   間の間隙であるテールクリアランスがテールプレート部
   のくびれ部の個所で円弧部の個所よりも大きくなるよう
   に、テールプレート部のくびれ部を形成するようにした
   ことを特徴とするシールド掘進機。