JPH0738464Y2 - 地中ドッキング用シールド掘進機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、両側から掘削して前進する２台のシールド掘
進機を中間部でドッキングさせる地中ドッキング工法に
おいて使用される地中ドッキング用のシールド掘進機に
関する。

従来の技術 一般にシールド掘進機で横穴トンネルを掘削する場合、
一方の発進立坑よりシールド掘進機を発進させ、他方の
到達立坑でトンネルの掘削を終了するのが一般的であ
る。ところが海底や大深度あるいは途中で立坑用地確保
ができない時などには、第６図に示すように両端の立坑
61,62からそれぞれシールド掘進機63,64でトンネル65,6
6の掘削を始め、中間部で両シールド掘進機63,64をドッ
キングさせてトンネル65,66を連通させる地中ドッキン
グ工法が採用される。

このような地中ドッキング工法において、シールド掘進
機63,64のドッキング位置では、シールド掘進機63,64周
辺の地盤を凍結したり、また薬液注入により地盤を改良
し地下水の浸透や地盤の崩壊を防止して地盤の強度アッ
プをはかり、その後にシールド掘進機63,64の解体や覆
工などの接続作業を行っていた。

考案が解決しようとする課題 しかし、上記従来のものは地盤改良などで長期間を必要
とし、費用も多くかかり不経済であった。

また地中ドッキング工法において、特に問題となるのは
（１）接合点での施工誤差（中心線のずれ、傾きの違
い）や（２）止水性であった。

本考案は上記問題点を解決して、接合点での施工誤差を
容易に修正できるとともに、通常の掘削にも影響を与え
ることがなく、しかも簡単な補助工法で十分な止水性を
得られ、短期間で経済的なドッキングが行える地中ドッ
キング用シールド掘進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 上記問題点を解決するために本考案は、一方のシールド
掘進機のカッタヘッド外周部に、前面が前方中心側に向
って傾斜するテーパ面に形成された係合テーパリングを
突出して設けるとともに、カッタヘッド内からこの係合
テーパリングの前方に出退自在な外周カッタビットを設
け、他方のシールド掘進機のカッタヘッド外周部に、前
面が前方外周側に向かって傾斜するテーパ面に形成され
て前記係合テーパリングに係合自在な被係合テーパリン
グを突出して設けるとともに、カッタヘッド内からこの
被係合テーパリングの前方に出退自在な外周カッタビッ
トを設け、両シールド掘進機のシールド本体に、それぞ
れ取外し自在な旋回軸受を介してカッタヘッドを設けた
ものである。

作用 被係合テーパリング前方に外周カッタビットを突出させ
た状態で他方のシールド掘進機を通常掘削して接合地点
に到達させ、外周カッタビットを後退してカッタヘッド
内に収納し待機させる。一方のシールド掘進機を、外周
カッタビットを係合テーパリング前方に突出させた状態
で通常掘削を行い、他方のシールド掘進機に向けて推進
させる。きわめて接近すると、外周カッタビットをカッ
タヘッド内に後退して掘進し、被係合テーパリングの一
部に係合テーパリングが接触するとシールド掘進機を停
止し、旋回軸受を取り外して両カッタヘッドを幾分位置
ずれが可能にしたのち、一方のシールド掘進機を掘削す
ることなくさらに前進させて被係合テーパリングのテー
パ面に係合テーパリングのテーパ面を全面接触させて嵌
合させる。これにより両シールド掘進機の施工誤差を修
正でき、カッタヘッド外周部の地盤を簡易に改良するだ
けで容易かつ安全にドッキング作業が行える。

実施例 以下本考案の一実施例を第１図〜第５図に基づいて説明
する。

この実施例において地中でドッキングさせる後行側およ
び先行側のシールド掘進機1A,1Bは、カッタヘッド2A,2B
外周部に配設されるテーパリング3A,3Bだけが異るた
め、後行側シールド掘進機1Aのみ説明し、先行側シール
ド掘進機1Bの同一部材には同一符号を付して説明は省略
する。

第１図において４は前胴5Aと後胴5Bからなるシールド本
体で、前胴5Aと後胴5Bとは周方向所定間隔ごとに配設さ
れた屈曲ジャッキ６により互いに連結されるとともに、
後胴5Bの前端外周部の球面状摺接部７に前胴5Aの後端外
周部の係合部８が摺動自在に外嵌されて、互いに傾動自
在に構成される。

前胴5Aの前部には環状支持体９に取外し自在な旋回軸受
10を介してリング状の回転隔壁11が回転自在に支持さ
れ、この回転隔壁11から前方に突出された外周壁12およ
び支持体13にカッタヘッド2Aが固定される。前記回転隔
壁11の軸心14A側には軸受を介して圧力隔壁15が配設さ
れ、この圧力隔壁15には送泥バルブ16が介在された送泥
管17が貫設される。そして、カッタヘッド2A後部の圧力
室18内の圧力が泥水により保持されて切羽崩壊土圧に対
抗するように構成される。前記回転隔壁11内周部から後
方に延設された回転筒19にはリングギヤ20が取付けら
れ、圧力隔壁15後部に配設されたカッタ駆動モータ21の
出力軸に前記リングキヤ20に噛合する駆動ギヤ22が取付
けられてカッタヘッド2Aが旋回駆動される。前記圧力隔
壁15には、圧力室18内でカッタヘッド２に切削された土
砂と泥水を撹拌してスラリー化するアジテータ23が配設
され、圧力隔壁15の下部には前記スラリーを排出する排
泥管24が接続される。この排泥管24には排泥バルブ25が
介在される。26は圧力隔壁15に貫設されてチェックボー
リングを行う測定孔、27はカッタヘッド2A外周部外方の
地盤に地盤改良用薬液を注入する薬液注入管である。

前記後胴1B内には、搬入されたセグメント28を組立てる
エレクター装置29が配設され、後胴1Bの前部には組立て
られたセグメント28を反力受としてシールド本体４を前
進させる複数の推進ジャッキ30が配設される。

前記カッタヘッド2Aは第２図に示すように、カッタ面板
31の軸心部にセンタビット32が配設され、軸心14Aから
放射方向外方に沿ってカッタ面板31に形成された４個の
土砂取入口33の両側にはカッタビット34が多数配設され
る。また、カッタ面板31の外周部には係合テーパリング
3Aが解体時に切離し可能に取付けられ、この係合テーパ
リング3Aの前面は、第４図（ａ）に示すように前方中心
側に向ってたとえば軸心14に対して45°傾斜するテーパ
面35に形成されるとともに、前端は前記カッタビット34
の先端とほぼ同一レベルに設定される。前記カッタヘッ
ド2Aには一定間隔をあけて４ヶ所に、係合テーパリング
3Aの前方に突出して係合テーパリング3A前方の地盤を切
削する外周カッタビット36が配設される。すなわち、カ
ッタ面板31と支持体13には、軸心14Aに対して45°傾斜
して後方中心側から前方外周側のカッタ面板31に開口す
る収納室37が配設され、この収納室21は開口部がビット
収納口38に形成されるとともに、ビット収納口38側には
外周カッタビット36の基端部36aを案内するガイド部材3
9が配設される。また、収納室37の奥部には外周カッタ
ビット36基端部に連結されて外周カッタビット36を出退
するカッタ出退用シリンダ40が配設され、外周カッタビ
ット36の刃部36bを係合テーパリング3Aから所定距離ｌ₁
前方の突出して係合テーパリング3A前方の地盤を掘削す
るとともに、第４図（ｃ）に示すドッキング時に外周カ
ッタビット36を収納室37およびビット収納口38内に収納
して刃部36bをカッタビット34と同一レベルまで後退さ
せるように構成される。第１図において、41はカッタ41
aが係合テーパリング3Aの貫通孔を介して外周側に突出
するオーバーカッタ装置である。

次に先行側シールド掘進機1Bのカッタヘッド2B外周部に
解体時に取外し自在に配設された被係合テーパリング3B
を説明する。第１図、第４図（ｂ）に示すように、この
被係合テーパリング3Bは、前面が前方外周側に向って軸
心14Bに対して45°傾斜するテーパ面51に形成されると
ともに、前端がカッタビット34より所定量Ｌだけ突出す
るように設定され、第４図（ｃ）に示す係合テーパリン
グ3Aとの係合時に両カッタヘッド2A,2Bのカッタビット3
4,34間に所定量の間隙ａを形成するように構成される。
外周カッタビット36はこの被係合テーパリング3Bより前
方にｌ₂だけ突出されて通常の掘削が行われる。

次に地中ドッキング方法を第５図（ａ）〜（ｂ）に基づ
いて説明する。

（１） まず、先行側シールド掘進機1Bを外周カッタビ
ット36が突出された状態で通常掘削して接合地点Ａまで
前進させ、停止後、カッタ出退シリンダ40を駆動して外
周カッタビット36をカッタヘッド2B内に収納し、待機さ
せる。〔第５図（ａ），（ｂ）〕 （２） 次に後行側シールド掘進機1Aを外周カッタビッ
ト36が突出された状態で通常掘削して接合地点Ａに向け
て掘進する。そして、後行側シールド掘進機1Aが先行側
シールド掘進機1Bに所定距離Ｂに接近した時点で測定孔
26からチェックボーリング52を行う。〔第５図（ｃ）〕 （３） さらに後行側シールド掘進機1Aを掘進させて、
接合地点ＡにたとえばＣ＝200mmまで近づいた時点で外
周カッタビット36を後退してカッタヘッド3A内に収納
し、係合テーパリング3Aが被係合テーパリング3Bの一部
に接触するまで前進させる。〔第５図（ｄ），（ｅ）〕 （４） 次に第３図に示すように、先行側および後行側
シールド掘進機1B,1Aのカッタヘッド2A,2Bの旋回軸受10
の固定ボルトを介してカッタヘッド2A,2Bを所定範囲で
位置ずれ可能とし、さらに後行側シールド掘進機1Aの推
進ジャッキ30を駆動して前進させる。すると、被係合テ
ーパリング3Bのテーパ面51により係合テーパリング3Aが
案内されてテーパ面51,35同志が全面接触される。〔第
５図（ｆ）〕 これにより先行側と後行側のシールド掘進機1B,1Aの軸
心14B,14Aがずれたり、傾斜していても両テーパリング3
B,3Aを確実に嵌め合せて両シールド掘進機1A,1Bをドッ
キングできる。

（５） つぎに両シールド掘進機1A,1Bの薬液注入管27,
27から両テーパリング3A,3Bの外周近傍に薬液を注入し
て地盤改良53を行う。〔第５図（ｇ）〕 （６） カッタ外周の係合テーパリング3A、被係合リン
グ3B、前胴5A、後胴5Bのスキンプレートを残して両シー
ルド本体4,4内部およびカッタヘッド2A,2Bを解体撤去
後、二次覆工54を行う。〔第５図（ｈ）〕 考案の効果 以上に述べたごとく本考案によれば、被係合テーパリン
グのテーパ面に係合テーパリングのテーパ面が接触後、
シールド掘進機を停止し、旋回軸受を取外してカッタヘ
ッドを所定範囲で位置ずれ可能とした後、カッタヘッド
を回転せずにシールド掘進機を前進させてテーパリング
のテーパ面同士を押し付けて整合させるので、ドッキン
グさせるシールド掘進機の軸心のずれや傾きの誤差を特
別な装置なしに容易修正して被係合テーパリングに係合
テーパリングを正確に嵌合させることができる。このよ
うにテーパ面同志を正確に嵌め合わすことができるの
で、信頼性や安全性も高く、簡単な地盤改良だけで優れ
た止水性が発揮できる。また、通常掘削時は両テーパリ
ングの前方に外周カッタビットを突出させるので、掘削
能力が低下することもない。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本考案の一実施例を示し、第１図は先
行側および後行側のシールド掘進機の縦断面図、第２図
は後行側シールド掘進機の半正面図、第３図はドッキン
グ状態の両シールド掘進機の縦断面図、第４図（ａ）
（ｂ）（ｃ）は、係合テーパリングの拡大断面図、被係
合テーパリングの拡大断面図、ドッキング状態の両テー
パリングの拡大断面図、第５図（ａ）〜（ｈ）はそれぞ
れ地中ドッキング方法の説明図、第６図は地中ドッキン
グ工法の概略説明図である。 1A……後行側シールド掘進機、1B……先行側シールド掘
進機、2A,2B……カッタヘッド、3A……係合テーパリン
グ、3B……被係合テーパリング、10……旋回軸受、14A,
14B……軸心、27……薬液注入管、35……テーパ面、36
……外周カッタビット、37……収納室、38……ビット収
納口、40……カッタ出退用シリンダ、51……テーパ面、
Ａ……接合地点。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一方のシールド掘進機のカッタヘッド外周
   部に、前面が前方中心側に向かって傾斜するテーパ面に
   形成された係合テーパリングを突出して設けるととも
   に、カッタヘッド内からこの係合テーパリングの前方に
   出退自在な外周カッタビットを設け、 他方のシールド掘進機のカッタヘッド外周部に、前面が
   前方外周側に向かって傾斜するテーパ面に形成された被
   係合テーパリングを突出して設けるとともに、カッタヘ
   ッド内からこの被係合テーパリングの前方に出退自在な
   外周カッタビットを設け、 両シールド掘進機のシールド本体に、それぞれ取外し自
   在な旋回軸受を介してカッタヘッドを設けた ことを特徴とする地中ドッキング用シールド掘進機。