JPH07217370A

JPH07217370A - シールド掘進機

Info

Publication number: JPH07217370A
Application number: JP1060194A
Authority: JP
Inventors: Toru Matsuzaki; 亨松崎; Seijiro Wakamiya; 聖治郎若宮; Yoshimasa Motoi; 芳正元井; Masato Fukumoto; 正人福本
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-02-01
Filing date: 1994-02-01
Publication date: 1995-08-15

Abstract

(57)【要約】【目的】進行方向に対して３６０°方向変換が可能で
ある安価なシールド掘進機を得る。【構成】前胴２３と後胴２６との連結部には、接続部
材３１の先端の球面と、接続座部２９およびストッパ３
０の内周面の球面とで、球面軸受構造が形成される。連
結部中心軸線３５の部分で球面の軸直角断面形状は最大
径となり、その前後も含んで球面軸受構造が形成される
ので、前胴軸線３３は、軸線３４に対して３６０°の方
向変換ばかりでなく、力の伝達も可能となる。推力は、
シールドジャッキ２１の先端のスプレッダ２２がセグメ
ント２４の前端面を押圧して発生され、前胴２３に直接
伝達される。角度設定保持ジャッキ２７は、保持力が小
さくてよいので、小型なものを使用したり、本数を減少
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメントによってト
ンネル壁を構築しながらトンネルを掘削するシールド工
法に用いるシールド掘進機、特に中折れ構造を有するシ
ールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シールド工法を用いて掘削す
べきトンネルが左右や上下方向に曲がっている場合に
は、容易に曲進することができるように、中折れ構造の
シールド掘進機が好適に使用されている。幅員の狭い道
路や交差点下などでの掘進では、障害物を避けるため
に、曲進の必要性が大きいからである。典型的な先行技
術は、たとえば特公昭５９−１６６３９号公報や特公昭
５９−１８５１３号公報などに開示されている。これら
の先行技術では、シールド掘進機のシールド本体を前胴
と後胴とに分割し、前胴側にシールドジャッキを設けて
前胴押しを行い、前胴と後胴との連結はピン結合構造と
している。

【０００３】図４は、他の先行技術として、実開平５−
５７０８８として開示されているものを示す。この先行
技術では、シールドジャッキ１の先端から延びるスプレ
ッダ２が、前胴３の掘進を行う推力を発生させるため、
セグメント４の前端面を押圧する。前胴３の前方には、
カッタディスク５が設けられ、地盤を掘削する。シール
ドジャッキ１は、後胴６に設けられ、発生した推力は後
述する球面軸受構造と接合ジャッキ７とを介して前胴３
に伝達される。接合ジャッキ７の後端は、後胴６に設け
られたリングガータ８に接続され、前端は前胴３に接続
される。

【０００４】前胴３と後胴６との連結部に、外部から泥
水などが侵入するのを防止するため、シール部材９が設
けられる。シール部材９は、前胴３の後端内周側に設け
られ、内周面が球面状に形成されるストッパ１０と、後
胴６の前端部から突出し、外表面が球面状となるように
形成される接続部材１１との接合面に設けられる。スト
ッパ１０と接続部材１１とは球面軸受構造を形成する。
接合ジャッキ７の両端は、球面軸受などを含むブラケッ
ト１２によって、前胴３およびリングガータ８にそれぞ
れ回動自在に枢支される。このような構造によって、前
胴３の軸線１３と、後胴６の軸線１４とは、中折れ角θ
で屈曲した状態とすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】特公昭５９−１６６３
９号公報や、特公昭５９−１８５１３号公報の先行技術
では、前胴と後胴との連結がピン結合によって行われて
いるので、中折れ可能な方向がピンの軸線に垂直な面内
に限られる。たとえば連結用のピンが鉛直方向に設けら
れているときには、水平面内にのみ屈曲可能となり、連
結用のピンが水平方向に設けられているときには、鉛直
面内にのみ屈曲可能となる。したがって、後胴６の軸線
１４に対して、中折れ角θで掘進可能な方向は限られ、
進行方向の変更を３６０°にわたって自在に行うことは
できない。

【０００６】図４に示す先行技術では、連結部がストッ
パ１０および接続部材１１による球面軸受構造となって
いるので、進行方向の変更は進行方向に対して３６０°
の範囲で自在である。しかしながら、この球面軸受は、
接続部材１１の最大径の部分よりも前方の部分のみがス
トッパ１０と嵌合し、最大径の部分よりも後方の部分
は、球面軸受を形成しない。このため球面軸受では、前
胴３と後胴６とを相互に接近するように押す方向の力を
伝達することは可能であるけれども、間隔をあけるよう
に引く方向の力の伝達は不可能である。また、中折れ角
θが大きいときには、屈曲の曲率半径の外方では、スト
ッパ１０と接続部材１１との接合面積が小さくなり、充
分な力を伝達することが困難となる。そのため、シール
ドジャッキ１によって発生した推力は、球面軸受構造よ
りも、接合ジャッキ７を介して多くの割合が前胴３に伝
達される。したがって接合ジャッキ７が負担する推力も
大きくする必要があり、推進能力の高い高価なものを使
用するので、シールド掘進機のコストが上昇する。

【０００７】本発明の目的は、進行方向の変更が３６０
°の範囲で自在であり、かつ進行方向変更時の角度設定
保持用のジャッキの推力を大きくする必要のないシール
ド掘進機を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールド本体
が中折れ構造のシールド掘進機において、前胴と後胴と
の連結部に向かって前胴または後胴の一方の端部から延
び、その内周面が、連結部中心で最大径部となり、その
前後も含むような球面状に形成される球面座部材と、前
胴または後胴の他方の端部から突出し、球面座部に嵌合
する球面を先端に有する接続部材とを含むことを特徴と
するシールド掘進機である。

【０００９】また本発明は、前胴に、掘進時の推力発生
用のシールドジャッキを設けることを特徴とする。

【００１０】また本発明は、前胴と後胴間に、前胴の軸
線と後胴の軸線とのなす角度を設定し保持するための角
度設定保持ジャッキを設けることを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明に従えば、シールド掘進機の中折れ構造
のシールド本体は、前胴と後胴とに分割され、その連結
部に、接続部材先端の球面と球面座部材の内周面とによ
って球面軸受構造が形成される。球面座部材は、前胴ま
たは後胴の一方の端部から延び、その内周面が、連結部
中心で最大径部となり、その前後も含むような球面状に
形成される。球面座部材の内周面に嵌合する球面を先端
に有するのは、前胴または後胴の他方の端部から突出す
る接続部材である。球面軸受構造が、球面の最大径部の
前後も含むように形成されるので、前胴と後胴との間隔
を拡げる方向の力も球面軸受構造で伝達することができ
る。中折れ角度が大きくなっても、充分な接触面積が確
保されるので、推力の伝達も充分に行うことができる。
したがって、進行方向に対して３６０°の角度で自在に
進路変更を行うことができ、しかも前胴と後胴との間で
力の伝達を球面軸受構造によって充分に行うことができ
るので、角度設定用のジャッキなどの推力を大きくする
必要はない。

【００１２】また本発明に従えば、前胴に掘進時の推力
発生用のシールドジャッキを設けるので、カッタディス
クなどが設けられる前胴に直接推力を発生させることが
でき、球面軸受などで大きな推力を負担する必要はな
い。また球面軸受構造は、最大径部の前後にも形成され
ているので、前胴によって後胴を牽引する力も容易に伝
達することができる。

【００１３】また本発明に従えば、前胴と後胴との間
に、前胴の軸線と後胴の軸線とのなす角度を設定し保持
するための角度設定保持ジャッキを設ける。前胴と後胴
との連結部には、最大径部およびその前後を含む球面軸
受構造が形成されているので、角度設定保持ジャッキに
かかる力は小さく、その推力を小さくしたり本数を減ら
したりして、シールド掘進機のコスト低減を図ることが
できる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の一実施例によるシールド掘
進機２０の構成を示す。掘進用の推力を発生するシール
ドジャッキ２１は、掘進方向後端にスプレッダ２２を有
し、掘進方向前端がシールド本体の前胴３に固定され
る。スプレッダ２２は、掘進方向の後方にトンネル壁と
して形成されるセグメント２４の前端面に当接可能であ
る。シールドジャッキ２１を伸長し、スプレッダ２２が
セグメント２４の端面を押圧すると、その反力によって
掘進方向前方への推力が発生する。前胴３の前端部に
は、カッタディスク２５が設けられ、発生した推力によ
って進行方向前方の地山に押付けられ、地山の掘削を行
う。

【００１５】シールド本体は、前胴２３と後胴２６とに
分割される。前胴２３と後胴２６との連結部には、角度
設定保持ジャッキ２７が設けられる。シールドジャッキ
２１の前端部は、前胴２３に設けられるリングガーダウ
ェブ２８に固定される。前胴２３の後端は、後胴２６と
の連結部において、肉厚が変化して球面座部２９を形成
する。球面座部２９は、掘進方向の後方になるに従っ
て、軸直角断面の半径が減少するように内周側に球面が
形成される。前胴２３の球面座部２９の前方には、内面
が球面に形成され、軸直角断面の半径が前方になるにつ
れて減少するようなストッパ３０が取付けられる。スト
ッパ３０と球面座部２９とは、球面座部材を構成し、そ
の内面は、軸直角断面で最大の径の部分と、その前後の
部分とを含む球面座を形成する。この球面座には、接続
部材３１の先端の球面が嵌合し、球面軸受構造を形成す
る。接続部材３１は、球面座に嵌合する球面の軸直角断
面の最大径の部分と少なくともその前後の部分を含み、
後胴２６の前端から連結部側に突出する。前胴２３と後
胴２６との連結は、角度設定保持ジャッキ２７の両端の
ブラケット３２，４８を介しても行われる。ブラケット
３２，４８も、球面軸受構造を有し、回動自在である。
これによって、前胴軸線３３と後胴軸線３４とが球面軸
受の中心である連結部中心軸線３５を中心として屈曲す
ることが容易となる。

【００１６】前胴２３前面のカッタディスク２５は、外
周側寄りのビーム３６を介して前胴軸線３３に対して回
転可能である。ビーム３６の回転摺動部から侵入する泥
水などを防ぐため、土砂シール３７が設けられる。カッ
タディスク２５の背面に形成されるチャンバに臨んで、
土砂を搬送するスクリュウコンベア３８が開口する。前
胴２３内には、さらにビーム３６を介してカッタディス
ク２５を回転駆動するためのカッタ駆動用油圧モータ３
９も設けられる。後胴２６内には、後方から供給される
セグメントを掴んでトンネル壁のライニングを行うため
のエレクタ４０も設けられる。後胴２６の後端には、セ
グメント２４の外周に注入される裏込め材の侵入を防止
するテールグラウトシール４１が設けられる。

【００１７】図２は、前胴２３と後胴２６との連結部に
関連する構成を拡大して示す。先端に球面が形成される
接続部材３１は、後胴２６の前端面に接続リング４２を
介して接続される。接続部材３１の先端に形成される球
面は、連結部中心軸線３５の位置で最大径となり、その
前後の軸直角断面の半径は減少する。このため後胴２６
との接続部でも半径が減少し、接続リング４２によって
後胴２６の内周と連結する必要がある。接続部材３１の
先端の球面と連結座部２９の内周面との封止のために、
シール部材４３が設けられる。シール部材４３は前胴２
３と後胴２６との連結が球面軸受構造で行われるため、
押さえ代の変化量が微量となり、簡単なシール構造でも
確実な封止を行うことができる。連結部に外部から泥水
などが侵入するのを防止するため、さらに短冊状の鉄板
によるスクレーパ４４が接続部材３１の球面の外周に接
触する。スクレーパ４４は、ボルト４５によって球面座
部２９の後端面に取付けられる。

【００１８】角度設定保持ジャッキ２７の前端は、ブラ
ケット３２を介して前胴２３のリングガーダウェブ４６
に固定される。後胴２６のリングガーダウェブ４７に
は、角度設定保持ジャッキ２７の後端がブラケット４８
を介して接続される。シールドジャッキ２１は、リング
ガーダウェブ４７に設けられる貫通孔に挿通され、掘進
方向の後方のセグメントに当接して推力を発生する。

【００１９】図３は、図１に示すシールド掘進機２０
を、連結部中心軸線３５の位置でリングガーダウェブ４
６の後方から見た状態を示す。鉛直軸線４９および水平
軸線５０まわりの曲進ばかりではなく、３６０°の方向
変換が自在となるように、複数のシールドジャッキ２１
と角度設定保持ジャッキ２７とが、それぞれ等間隔に設
けられる。本実施例によれば、連結部の球面軸受構造に
よって力の伝達が可能であるので、角度保持ジャッキ２
７は大きな保持力が不要であり、その断面積や本数をシ
ールドジャッキ２１に比較して小さくすることができ、
製造コストの低減を図ることができる。このようにシー
ルドジャッキ２１と角度設定保持ジャッキ２７とをシー
ルド掘進機の周方向に設けると、角度設定保持ジャッキ
２７のみでも進行方向を変更することができ、またシー
ルドジャッキ２１との併用で角度変更を行うことができ
る。

【００２０】本実施例では、球面座部を前胴２３側に形
成する。ストッパ３０を取付けない状態で、たとえば前
胴２３の前方から接続部材３１を挿入して、球面の後半
を嵌合させる。さらにストッパ３０を所定位置に取付け
れば、接続部材３１の先端の球面と球面座部２９および
ストッパ３０によって形成される内周面の球面とが嵌合
した状態で組み立て可能である。なお、球面座部２９お
よびストッパ３０を後胴２６側に形成し、接続部材３１
を前胴２３に接続するようにしてもよい。また、図３に
示されるシールドジャッキ２１や角度設定保持ジャッキ
２７の使用本数は、シールド掘進機２０の外径や必要な
推力および保持力などに応じて変更することもできる。
さらに図１に示すシールド掘進機２０のカッタディスク
２５やスクリュウコンベア３８に関連する構成も、施工
条件などに応じて適宜変更することができる。

【００２１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、前胴と後
胴との連結部に最大径の前後を含む球面軸受構造を形成
するので、進行方向の変更が３６０°の範囲で自在であ
るばかりではなく、前胴と後胴との間での力の伝達にも
寄与する。さらに、球面軸受構造であるため、軸受部に
設けるシール材の押さえ代が小さくなり、シール材の構
造が簡単かつ安価となり、しかも確実なシール性を確保
することできる。

【００２２】また本発明によれば、前胴にシールドジャ
ッキを設け、前胴押しを行う。このため、シールドジャ
ッキに発生する掘進用の推力を、直接前胴に伝達するこ
とができ、球面軸受構造が形成される連結部を介する推
力の伝達は不要となる。前胴が推進されると、後胴は球
面軸受構造によって牽引される。中折れ角が変わって
も、球面軸受構造の接合面積が小さくならないので、充
分な力の伝達が可能である。

【００２３】また本発明によれば、角度設定保持ジャッ
キが前胴と後胴との間に設けられ、前胴の軸線と後胴の
軸線とのなす角度を設定し保持する。前胴と後胴との間
の力の伝達は、球面軸受構造によって充分に行われるの
で、角度設定保持ジャッキには大きな力が作用しない。
このため角度設定保持ジャッキの推力を小さくして安価
なものを使用したり、使用本数を少なくして低コスト化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシールド掘進機の縦断面図
である。

【図２】図１の実施例の連結部についての部分的な拡大
断面図である。

【図３】図１の実施例を簡略化した断面図である。

【図４】先行技術によるシールド掘進機の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

２０シールド掘進機２１シールドジャッキ２３前胴２４セグメント２５カッタディスク２６後胴２７角度設定保持ジャッキ２９球面座部３０ストッパ３１接続部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者元井芳正兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者福本正人兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号川崎重工業株式会社神戸本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド本体が中折れ構造のシールド掘
進機において、前胴と後胴との連結部に向かって前胴または後胴の一方
の端部から延び、その内周面が、連結部中心で最大径部
となり、その前後も含むような球面状に形成される球面
座部材と、前胴または後胴の他方の端部から突出し、球面座部に嵌
合する球面を先端に有する接続部材とを含むことを特徴
とするシールド掘進機。
【請求項２】前胴に、掘進時の推力発生用のシールド
ジャッキを設けることを特徴とする請求項１記載のシー
ルド掘進機。
【請求項３】前胴と後胴間に、前胴の軸線と後胴の軸
線とのなす角度を設定し保持するための角度設定保持ジ
ャッキを設けることを特徴とする請求項１または請求項
２記載のシールド掘進機。