JPH0823267B2 - 高速施工型シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中を機械的に掘進す
る高速施工型シールド掘削機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年は、都市の景観や路上の障害物とな
る等から電柱を路上からなくし、通信ケーブルや電力ケ
ーブルを地中に埋設するようになっている。しかし、都
市土木においては、慢性的な交通渋滞による道路使用の
制約、工事騒音・振動に対する地元住民の拒否反応、お
よび都市災害に対する社会的不安などから、ますます路
上作業が困難となっている。このため、通信ケーブル、
電力ケーブルの地中埋設工事には、工事中における地上
への悪影響が少ないシールド工法が多用され、シールド
掘削機の改良も著しい。図３は、従来のシールド掘削機
の一例を示したものである。

【０００３】図３において、シールド掘削機１０は、シ
ールド本体１２がスキンプレートと称する鋼製の円筒体
によって構成してあり、その先端部に多数のカッタビッ
ト１４を備えたカッタヘッド１６が設けてある。カッタ
ヘッド１６は、カッタフレーム１８の前面に固定してあ
り、カッタフレーム１８を介してシールド本体１２に回
転自在に支持さている。

【０００４】すなわち、カッタフレーム１８は、シール
ド本体１２の前部にシールドチャンバ３０を形成するバ
ルクヘッド２０にラジアルメタル２２を介して支持して
ある。そして、カッタフレーム１８の後端部には、リン
グ歯車２４が取り付けてあり、このリング歯車２４がカ
ッタ駆動モータ２６に設けた歯車２８と噛み合い、カッ
タ駆動モータ２６によって回転させられる。チャンバ３
０には、スクリューコンベア３２の先端部が挿入してあ
り、カッタビット１４によって掘削し、チャンバ３０内
に取り入れた図示しない土砂を後方に移送できるように
してある。

【０００５】バルクヘッド２０の後方には、シールドジ
ャッキ３４がシールド本体１２の周方向に複数配設して
ある。シールドジャッキ３４は、シールド本体１２と軸
方向に相対移動可能なリング状のホルダ３６に支持さ
れ、シリンダ側がバルクヘッド２０に取り付けてある。
また、シールドジャッキ３４は、ロッドの先端にスプレ
ッダ３８が設けてあり、後述するようにシールド本体１
２を推進させる際に、スプレッダ３８をアンカーとなる
セグメント４０の端面の当接させ、カッタヘッド１６が
切羽部から受ける反力をセグメント４０に伝達する。な
お、図３に示した符号４２は、セグメント４０をリング
状に組み立てるためのエレクタであり、符号４４はスク
リューコンベア３２を駆動するモータである。

【０００６】上記の如く構成してある従来のシールド掘
削機１０は、土砂を掘削する際に、カッタ駆動モータ２
６によってカッタヘッド１６を回転させるとともに、シ
ールドジャッキ３４に設けたスプレッダ３８をセグメン
ト４０の端面に当接させ、シールドジャッキ３４を駆動
してバルクヘッド２０を前方に押してシールド本体１２
を推進することによりカッタヘッド１６を前進させる。
そして、カッタヘッド１６によってセグメント４０の１
リング分の掘削を終了すると掘削動作を停止し、シール
ドジャッキ３４の移し替えを行いながらエレクタ４２を
用いてセグメント４０を組み立てる。セグメント４０の
組立が終了すると、再び前記と同様にしてシールド本体
１２を掘進させる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記の如く、従来のシ
ールド掘削機１０においては、シールドジャッキ３４に
よってシールド本体１２を推進する際に、組み立てたセ
グメント４０の端面をシールドジャッキ３４のアンカー
として使用し、またセグメント４０を組み立てる際に、
シールドジャッキ３４を移し替える必要があり、掘進作
業とセグメント４０の組立作業とを別々に行わなければ
ならず、作業が煩雑で効率が悪く、迅速な掘削作業を困
難にしている。このため、従来のシールド掘削機１０に
よる工事においては、工事期間が長期化し、工事コスト
を増大させる。

【０００８】本発明は、上記従来技術の欠点を解消する
ためになされたもので、掘削作業の効率を向上すること
ができる高速施工型シールド掘削機を提供することを目
的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る高速施工型シールド掘削機は、後部
シールド内に当該後部シールドと相対移動可能にジャッ
キ支持部を設け、このジャッキ支持部と前部シールドと
の間に掘進用シールドジャッキを連結するとともに、前
記ジャッキ支持部からの反力を支承しかつ後方既設セグ
メントを反力支持部とし前記ジャッキ支持部を押圧移動
可能ならしめたリアクションジャッキを設けてなる反力
受装置をジャッキ支持部と後方既設セグメントとの間に
備えたことを特徴としている。

【００１０】反力受装置は、自走式であることが望まし
い。また、ジャッキ支持部には、周縁部に、組み立てた
セグメントを切羽部からの反力によって後方に押すセグ
メント押し部を形成することができる。

【００１１】

【作用】上記の如く構成した本発明は、前部シールドを
推進してカッタヘッドを前進させるシールドジャッキが
切羽部から受ける反力を反力受装置によって受け止める
ため、セグメントをアンカーとして使用する必要がな
い。また、シールドジャッキによる前部シールドの推進
を終了したときには、反力受装置によってジャッキ支持
部を前進させる。このため、前部シールドを推進する際
の切羽部からの反力を先端セグメントに伝達する必要が
なく、またセグメントを組み立てる際にシールドジャッ
キを移し替える必要がなく、シールドジャッキによって
カッタヘッドを前進させて土砂を掘削する作業と、セグ
メントの組立作業とを同時に並行して行うことができ
る。この結果、作業の簡素化が図れるとともに、作業効
率が向上し、工期の短縮と工事コストの低減とを図るこ
とができる。

【００１２】なお、ジャッキ支持部を前進させる反力受
装置を自走式にすると、反力受装置の移動が容易とな
り、掘削作業をさらに容易にすることができる。また、
ジャッキ支持部の周縁部にセグメント押し部を形成する
と、リング状に組み立てたセグメントを後方のセグメン
トと結合する際に、リング状のセグメントを切羽部から
の反力を利用して後方に押すことができ、後方のセグメ
ントとの連結作業を容易に行うことができる。

【００１３】

【実施例】本発明に係る高速施工型シールド掘削機の好
ましい実施例を、添付図面に従って詳説する。なお、前
記従来技術において説明した部分に相当する部分につい
ては、同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００１４】図１は、本発明の実施例に係る高速施工型
シールド掘削機の一部を切り欠いた斜視図である。図１
において、シールド掘削機１０は、カッタヘッド１６が
高速掘削型であって、シールド本体１２が前部シールド
５０と後部シールド５２とからなり、前部シールド５０
が後部シールド５２に対して屈曲できる、わゆる中折れ
式に構成してある。すなわち、シールド本体１２は、後
部シールド５２の先端部が小径部５４となっていて、こ
の小径部５４が前部シールド５０の後端部に挿入してあ
り、小径部５４と前部シールド５０の後端部との間に球
面ジャーナル５６が設けてあるとともに、前部シールド
５０と後部シールド５２との間には、前部シールド５０
を後部シールド５２に対して屈曲させる図示しない複数
のアーティキュレートジャッキが周方向に配置してあっ
て、前部シールド５０を後部シールド５２に対して屈曲
させ、急曲線掘削をできるようにしてある。さらに、後
部シールド５２の後端部には、テールシール５８が設け
てあり、このテールシール５８がシールド掘削機１０の
後方に順次組み立てたセグメント４０に接触し、シール
ド本体１２の後端部から土砂や泥水が内部に入らないよ
うにしている。

【００１５】シールドジャッキ３４は、シリンダ側が前
部シールド５０のバルクヘッド２０に取り付けてある。
また、シールドジャッキ３４のロッドは、後部シールド
５２の内部に形成した断面が略楔状をなす円筒体として
形成されたジャッキ支持部６０に接続してある。このジ
ャッキ支持部６０は後部シールド５２と軸方向に相対移
動可能に設けてあり、後端の周縁部にリング状のセグメ
ント押し部６２が設けてある。このセグメント押し部６
２は、シールドジャッキ３４によってカッタヘッド１６
を前進させる際、切羽部からの反力によってリング状に
組み立てたセグメント４０ｂを後方に押し、後方のセグ
メント４０ａに接触させる。

【００１６】さらに、このセグメント押し部６２の内側
には、ジャッキ支持部６０に固定した推力受６４が設け
てある。この推力受６４は、円筒の下部を一部切り欠い
て構成され、この切り欠き内部にセグメント４０を組み
立てるエレクタ（図示せず）が配置してある。そして、
推力受６４は、後方に配置してある反力受装置６６から
推進力を受けるようになっているとともに、後述するよ
うにカッタヘッド１６掘進させる際の切羽部からの反力
を反力受装置６６に伝達する。

【００１７】反力受装置６６は、シールド本体１２の周
方向に配設した複数のリアクションジャッキ６８を有
し、リアクションジャッキ６８の推力受６４側であるシ
リンダ端部に推力受６４に当接するスプレッダ７０が取
り付けてある。このスプレッダ７０は、前面の中央部に
推力受６４の端部を嵌入させる環状溝７２が形成してあ
り、推力受６４の中心ずれ、すなわちジャッキ支持部６
０の中心ずれが生じるのを防止している。

【００１８】また、反力受装置６６は、いわゆる自走式
であって、スライド機構本体７４に図示しない自走ジャ
ッキが設けてあり、この自走ジャッキを駆動することに
より、後方既設セグメント４０の内部に取り付けたガイ
ド７６の上を移動する。そして、スライド機構本体７４
には、ジャッキ支持部６０を前進させるときの反力や、
切羽部からの反力をセグメント４０やガイド７６に伝達
するグリッパ（図示せず）が取り付けてある。さらに、
スライド機構本体７４には、板状をなすジャッキ固定部
７８が設けてあり、このジャッキ固定部７８にリアクシ
ョンジャッキ６８のロッドが固定してある。

【００１９】上記の如く構成したシールド掘削機による
掘削作業工程は次のように行われるものとなっている。
図２（Ａ）は、推進開始の初期状態を示しており、この
状態から前部シールド５０の推進が開始される。この図
２（Ａ）の状態、すなわちセグメント押し部６２を先頭
のセグメント４０ａの端面に接触させた状態において、
カッタ駆動モータ２６を駆動してカッタヘッド１６を回
転させるとともに、シールドジャッキ３４を作動させ
る。シールドジャッキ３４は、バルクヘッド２０を介し
て推進力を前部シールド５０に作用させ、前部シールド
５０を推進することによってカッタヘッド１６を前進さ
せる。そして、カッタヘッド１６が前方の土砂を掘進す
るのに伴い、図２（Ｂ）に示したようにカッタヘッド１
６と前部シールドとがジャッキ支持部６０に対して一体
に前進する。このとき、ジャッキ支持部６０が受ける切
羽部からの反力は、セグメント押し部６２を介してセグ
メント４０ａに伝達され、ジャッキ支持部６０が後退す
るのを防止する。

【００２０】前部シールド５０の推進量が所定値に達す
ると、カッタ駆動モータ２６とシールドジャッキ３４と
の駆動を停止するとともに、反力受装置６６の図示しな
いグリッパを作動して反力受装置６６を固定する。そし
て、図２（Ｃ）に示したように、反力受装置６６のリア
クションジャッキ６８を駆動し、リアクションジャッキ
６８の推進力をスプレッダ７０を介して推力受６４に伝
達し、ジャッキ支持部６０を前進させる。また、図２
（Ｃ）の一点鎖線に示したように、新たなセグメント４
０ｂの組立準備を開始する。

【００２１】その後、図２（Ｄ）示したように、セグメ
ント４０ｂを組み立てるのと並行して次の掘進の準備を
する。そして、掘進の準備が完了したならば、図２
（Ｅ）に示したようにリアクションジャッキ６８のロッ
ドを伸長した状態において、セグメント４０ｂの組み立
てを継続しながらシールドジャッキ３４を作動し、前部
シールド５０を推進する。このとき、カッタヘッド１６
が掘削することによる切羽部からの反力は、リアクショ
ンジャッキ６８によって受け止める。そして、セグメン
ト４０ｂの組立が終了したならば、リアクションジャッ
キ６８の出力を弱め、シールドジャッキ３４によってカ
ッタヘッド１６を前進させる際の切羽部からの反力をセ
グメント押し部６２を介してリング状に組み立てたセグ
メント４０ｂに伝達し、セグメント４０ｂを後方に押し
出し、図２（Ｆ）に示したように、セグメント４０ｂの
後端部を従来先頭であったセグメント４０ａに接触さ
せ、セグメント４０ｂとセグメント４０ａとを結合す
る。

【００２２】セグメント４０ａとセグメント４０ｂとの
連結が終了したならば、リアクションジャッキ６８とグ
リッパとの作動を停止するとともに、図示しない自走ジ
ャッキを駆動し、図２（Ｇ）に示したように反力受装置
６６のスライド機構本体７４をガイド７６に沿って前進
させる。そして、スライド機構本体７４を所定位置まで
前進させたならば、図２（Ｈ）に示したように、反力受
装置６６を駆動してジャッキ支持部６０を前進させ、次
のセグメント４０ｃの組立準備、掘進準備をする。この
とき、さらに掘進作業を継続する場合には、図２（Ｈ）
の状態から図２（Ｄ）に移り、以下（Ｅ）→（Ｆ）→
（Ｇ）→（Ｈ）→（Ｄ）の繰り返しとなる。また、図２
（Ｈ）の段階において掘削を終了する場合、セグメント
４０ｃを組み立てたのち、シールドジャッキ３４を駆動
してカッタヘッド１６が切羽部から受ける反力を利用し
て組み立てたセグメント４０ｃを後方に押し、セグメン
ト４０ｃとセグメント４０ｂとを接続し、図２（Ａ）の
状態にして作業を終了する。

【００２３】なお、急曲線掘削を行う場合には、曲げよ
うとする側の図示しないアーティキュレートジャッキと
シールドジャッキ３４とのロッドを引き込むとともに、
反対側のアーティキュレートジャッキとシールドジャッ
キ３４とのロッドを伸ばすようにする。

【００２４】このように、実施例のシールド掘削機１０
は、カッタヘッド１６を前進させるシールドジャッキ３
４と、シールドジャッキ３４を支持しているジャッキ支
持部６０を前進させるとともに切羽部からの反力を受け
る反力受装置６６とを設けたことにより、シールド本体
１２を推進する際に、切羽部からの反力を先端セグメン
ト４０によって受ける必要がなく、掘進とセグメント４
０の組立とを同時に並行して行うことができる。このた
め、実施例のシールド掘削機１０を使用することによ
り、掘削作業の効率を高めることができ、工期の短縮と
工事コストの低減とを図ることができる。また、従来の
ようにセグメント４０の組立時に、シールドジャッキの
移し替えを行う必要がないため、掘削作業が容易なると
ともに、作業の安全性を向上することができる。しか
も、ジャッキ支持部６０を前進させる反力受装置６６を
自走式としたことにより、掘削作業をさらに容易にする
ことができる。そして、リング状に組み立てたセグメン
トを、切羽部からの反力を利用してセグメント押し部６
２によって後方に押すようにしているため、組み立てた
セグメントの移動が容易で、セグメントの連結作業を容
易に行うことができる。

【００２５】なお、前記実施例においては、シールド本
体１２が前部シールド５０と後部シールド５２とからな
る中折れ式である場合について説明したが、シールド本
体は中折れ式でなくともよいことは勿論である。また、
前記実施例においては、シールド本体１２を２つに分割
した場合について説明したが、シールド本体を３つに分
割した三折れ式でもよい。そして、前記実施例において
は、シールド本体１２が円筒状である場合について説明
したが、シールド本体は円筒形に限定されない。さら
に、前記実施例においては、反力受装置６６が自走式で
ある場合について説明したが、反力受装置６６は自走式
でなくともよい。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、シールドジャッキによるシールド本体の推進時に、
切羽部からの反力をセグメントで受ける必要がなく、シ
ールド本体の推進とセグメントの組立とを同時に並行し
て行うことができ、掘削作業の効率を向上することがで
きる。

【００２７】また、ジャッキ支持部を前進させる反力受
装置を自走式にしたことにより、反力受装置の移動を容
易に行え、掘削作業をさらに容易、簡素化することがで
きる。しかも、ジャッキ支持部の周縁部にセグメント押
し部を形成したため、リング状に組み立てたセグメント
を後方のセグメントと結合する際に、切羽部からの反力
を利用してセグメント押し部によってリング状セグメン
トを後方に押して移動でき、セグメントの連結作業を容
易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る高速施工型シールド掘削
機の一部を切り欠いた斜視図である。

【図２】実施例の作用の説明図である。

【図３】従来のシールド掘削機の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０ シールド掘削機 １２ シールド本体 １６ カッタヘッド ３４ シールドジャッキ ４０、４０ａ、４０ｂ セグメント ６０ ジャッキ支持部 ６２ セグメント押し部 ６６ 反力受装置 ６８ リアクションジャッキ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 後部シールド内に当該後部シールドと相
   対移動可能にジャッキ支持部を設け、このジャッキ支持
   部と前部シールドとの間に掘進用シールドジャッキを連
   結するとともに、前記ジャッキ支持部からの反力を支承
   しかつ後方既設セグメントを反力支持部とし前記ジャッ
   キ支持部を押圧移動可能ならしめたリアクションジャッ
   キを設けてなる反力受装置をジャッキ支持部と後方既設
   セグメントとの間に備えたことを特徴とする高速施工型
   シールド掘削機。
2. 【請求項２】 前記反力受装置は、自走式であることを
   特徴とする請求項１に記載の高速施工型シールド掘削
   機。
3. 【請求項３】 前記ジャッキ支持部には、周縁部に、組
   み立てたセグメントを、シールドジャッキによってカッ
   タヘッドを前進させる際の切羽部からの反力によって後
   方に押し出すセグメント押し部が形成してあることを特
   徴とする請求項１または２に記載の高速施工型シールド
   掘削機。