JPH094367A - シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、同時掘進タイプのシールド
掘進機において、中折れ角度を大きくしても機械的に干
渉せずに急勾配及び急曲線の掘進が可能な、シールド掘
進機を提供することにある。 【構成】 前胴フレーム２と後胴フレーム８とを所定長
さ重合させて中折れジャッキ４を介して接続し、上記前
胴フレーム２内にカッタヘッド部１を軸方向前方に出没
自在に収容し、そのカッタヘッド部１と上記後胴フレー
ム８とを推進スライドジャッキ３を介して接続し、その
後胴フレーム８に既設セグメント７に反力をとるシール
ドジャッキ５を設けたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シ−ルド工法に使用さ
れるシ−ルド掘進機に係り、特に、セグメント組立と掘
進との同時施工が可能であると共に、急勾配及び急曲線
の掘進が可能なシールド掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にトンネル掘削工事に使用されるシ
ールド掘進機は、円筒形の胴フレームの前部に設けられ
たカッタ面板を回転させることにより地山切羽を掘削し
て胴フレームの外径に相当する円形断面のトンネルを掘
削形成し、胴フレームの内部に設けられたエレクターに
より掘削したトンネルの内壁に補強及び防水のためのセ
グメントを組み立てるものである。

【０００３】ところで、従来より、工事期間の短縮化を
目的として、トンネル掘削施工とセグメントの組立施工
を同時に行う図２に示すような複胴式のシールド掘進機
が提案されている（特開昭５８−２１３９９３号等）。

【０００４】図示するようにこの種のシールド掘進機
は、円筒形の前胴フレーム２２と、上記前胴フレーム２
２に摺動自在に嵌合する円筒形の後胴フレーム２８とか
ら成っている。上記前胴フレーム２２は、前方に同径の
上記カッタヘッド部２１と、その内側面に垂直に当着す
る板部材３１と、上記板部材３１に当着し前胴フレーム
２２に対して平行にスライドして前胴フレーム２２を前
進させる推進スライドジャッキ２４と、前胴フレーム２
２と後胴フレーム２８の間隙からの土砂等の進入防止の
ための前胴テールシール２９とを備えている。

【０００５】他方、上記後胴フレームは、その先端部に
垂直に当着する板部材３２と、上記板部材３２に当着し
後胴フレーム２２に対して平行にスライドしてシールド
掘進機全体をセグメント２７からの反力により前進させ
るシールドジャッキ２５と、その中心軸に回動自在に設
けられ、セグメント２７を組み立てるためのエレクター
３０とを備えている。尚、図２（ａ）中、推進スライド
ジャッキ２４とシールドジャッキ２５は上下位置に図示
されているがこれは便宜上の為であり、実際は（ｂ）に
示すように同円周上に複数配置されている。

【０００６】このシールド掘進機は、一部のシールドジ
ャッキ２５を縮めて、そのスペースにエレクター３０に
よってセグメント２７の組立て作業を行いながら、残り
のシールドジャッキ２５を介して反力を取り上記推進ス
ライドジャッキ２４を延伸して前胴フレーム２２を前進
させることにより、掘進及びセグメントの組立を同時に
施工する急速施工が可能なものである。

【０００７】ところで、かかるシールド掘進機において
曲線掘進を行う場合は、各推進スライドジャッキ２４に
ストロークに差を与え、前胴フレーム２２を後胴フレー
ム２８に対して嵌合した状態で曲線に応じた角度で屈折
を保って掘進させていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前胴フ
レーム２２と後胴フレーム２８の成す角度（中折れ角
度）を大きくすると、これらが重合する幅、つまり、ラ
ップ幅Ｌが大きいため、後胴フレーム２８の挿入部が前
胴フレーム２２の被挿入部に干渉してしまう。そのた
め、極く緩やかな曲線掘進しか対応できず、急勾配及び
急曲線の掘進は不可能であった。

【０００９】中折れ角度を大きくするにはラップ幅Ｌを
小さくすればよいが、同時掘進タイプにおいてはラップ
幅Ｌは少なくともセグメント２７の１リングの長さ以上
必要であるという機械的制約があるため、セグメント２
７の長さ以下に短くすることはできない。

【００１０】また、ラップ幅Ｌを変えずに、図３に示す
ように、前胴フレーム２２と板部材３２に連結された内
筒４０の径方向の間隙Ｍを大きくする方法もあるが、間
隙Ｍを大きくすると、前胴テールシール２９の止水性の
低下や、内筒４０が中心から径方向に片寄り、落込みが
発生し、前胴テールシール２９の止水性がさらに低下す
るという問題があった。このため、急カーブ掘進が不可
能だったのである。

【００１１】そこで、本発明の目的は、同時掘進タイプ
のシールド掘進機において、中折れ角度を大きくしても
機械的に干渉せずに急勾配及び急曲線の掘進が可能な、
シールド掘進機を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、前胴フレームと後胴フレームとを所定長さ
重合させて中折れジャッキを介して接続し、上記前胴フ
レーム内にカッタヘッド部を軸方向前方に出没自在に収
容し、そのカッタヘッド部と上記後胴フレームとを推進
スライドジャッキを介して接続し、その後胴フレームに
既設セグメントに反力をとるシールドジャッキを設けた
ものである。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、カッタヘッド部を前胴フレ
ーム内に軸方向前方に出没自在に収容して同時掘進のた
めに必要なストロークを確保しているので、従来、前胴
フレームと後胴フレームとの嵌合部に必要であった伸縮
のためのラップ幅を著しく小さくでき、嵌合部の径方向
の隙間も小さく、一定にすることができる。よって、シ
ール材の止水性を低下させることなく、前胴フレームと
後胴フレームとの中折れ角度を大きくすることができ、
高水圧下においても急勾配及び急曲線の掘進が可能とな
る。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づい
て詳述する。

【００１５】先ず、本発明のシールド掘進機の構成を説
明する。図１に示すように、このシールド掘進機は、カ
ッタヘッド部１と、カッタヘッド部１を収容し摺動自在
に嵌合する円筒形の前胴フレーム２と、上記前胴フレー
ム２に中折れ自在に嵌合する後胴フレーム８とからなっ
ている。

【００１６】上記カッタヘッド部１は、土砂を掘削する
カッタ部１１と、その中心に回動自在に軸止するセンタ
ーシャフト１２と、カッタ部１１を回動させる軸受駆動
装置１３と、上記前胴フレーム２に摺動するフード部１
５と、フード部１５に連続して設けられた縮径部１６と
を備えている。ここで、カッタヘッド部１の前胴フレー
ム２とに対するスライドは少なくともセグメント７の長
さＢｓ（９００〜１２００ｍｍ）以上に設定されてい
る。

【００１７】上記前胴フレーム２は、前部内周面に設け
られた土砂シール部１０ａと、カッタヘッド部１を摺動
自在に収容し、その長さＮがセグメントの長さＢｓ＋１
００ｍｍであるフード部１４と、フード部１４に連続し
て設けられ径方向内方に縮径するように形成された凸部
２ａと、この凸部２ａ上に設けられ上記カッタヘッド部
１の縮径部１６を支持する軸受部９及び土砂シール部１
０ｂを備えている。

【００１８】他方、上記後胴フレーム８は、その後端側
にリング状にセグメント７を組み立てるためのエレクタ
ー６と、既設したセグメント７から反力を取り前進する
ためのシールドジャッキ５とを備えている。尚、シール
ドジャッキ５のストロークは少なくともセグメント７の
長さＢｓ以上に設定されている。

【００１９】ここで、かかる後胴フレーム８と上記前胴
フレーム２とは所定のラップ代Ｒで重合され、中折れジ
ャッキ４を介して接続されている。このラップ代Ｒは、
セグメント７の１リングの長さＢｓに比べて遥かに短か
くてよい。

【００２０】また、この後胴フレーム８と上記カッタヘ
ッド部１とは、推進スライドジャッキ３を介して接続さ
れている。この推進スライドジャッキ３のストロークは
少なくともセグメント７の１リングの長さＢｓ以上に設
定されている。

【００２１】尚、上記中折れジャッキ４の両端部及び推
進スライドジャッキ３の両端部には球面軸受などを用い
た自在継手が設けられている。また、図中、各種ジャッ
キは便宜上重ならないよう図示したが、同円周状に配置
してもよい。

【００２２】次に、本実施例の作用について述べる。

【００２３】まず、このシールド掘進機で直線施工（同
時施工）を行う場合の作業手順を説明する。

【００２４】最初に、一部のシールドジャッキ５を縮め
てそのスペースにエレクター６によってセグメント７の
組立て作業を開始すると同時に、残りのシールドジャッ
キ５を介して既設セグメント７から反力を得て、推進ス
ライドジャッキ３を延伸することにより、前胴フレーム
２からカッタヘッド部１を前進させて、カッタ部１１の
回転により掘削作業を行う。

【００２５】この場合、推進量は１セグメントＢｓ分で
あり、掘削後のカッタ部１１の位置を破線１１で示し
た。ここで、掘削された土砂は、土砂シール１０ａ，１
０ｂにより軸受部９上に進入することはない。セグメン
ト７の組立て及び１セグメント幅以上の掘削が終了した
後、新規既設セグメント７から反力を得てシールドジャ
ッキ５を延伸することにより後胴フレーム８及び前胴フ
レーム２をカッタヘッド部１側に前進させる。以上のル
ーチンワークを繰り返すことにより、シールド掘進機の
掘進を行う。

【００２６】尚、上記土砂シールは１０ａ，１０ｂは、
フード部１４及び１５に密着して設けられているが、凸
部２ａには軸方向に点線で示す呼吸穴１９が設けられて
いるため、フード部１４及び１５の間隙に空気が流入
し、カッタヘッド部１の出没の抵抗になることはなく、
円滑に推進させることができる。

【００２７】次に、緩カーブ施工の作業手順を説明す
る。

【００２８】緩カーブ施工を行う際は、掘削する曲線に
応じて、各中折れジャッキ４にストローク差を与えて、
前胴フレーム２と後胴フレーム８を所望の角度に屈折さ
せて、上述した同時施工を行えば良い。

【００２９】更に、急カーブ施工（急勾配及び急曲線の
掘進）を行う場合は、カッタヘッド部１を前胴フレ−ム
２内に収容することにより、小回りがきくように機長を
短くして、掘進機が急勾配及び急曲線で推進できるよう
に対応させ、中折れジャッキ４のストローク格差を大き
くすることにより前胴フレーム２と後胴フレーム８のな
す中折れ角を大きくする。

【００３０】その後、一部のシールドジャッキ５を縮め
てそのスペースにエレクター６によってセグメント７の
組立て作業を行い、１リング分の組み立てを終了した
後、既設セグメント７から反力を得てシールドジャッキ
５を延伸することによりシールド掘進機全体を推進させ
ると共にカッタヘッド部１を回転させて掘削を行う。こ
のとき、推進スライドジャッキ３は作動させない。

【００３１】以上の作業を繰り返すことにより、急勾配
及び急曲線における掘削及びセグメント組み立て施工が
可能となる。

【００３２】上記構成のシールド掘進機において、中折
れジャッキ４は、与えられたストローク差の大小により
中折れ角度が変化してシールド掘進機の掘進方向を制御
する方向制御機構となっており、推進スライドジャッキ
３は、前胴フレーム２と独立し、その延伸によりカッタ
部１１を前面に掘進させる掘進機構となっている。

【００３３】つまり、本発明のシールド掘進機は、方向
制御機構と掘進機構を分離したものである。従って、中
折れジャッキ４は方向制御のためだけに伸縮すればよ
く、セグメント幅Ｂｓと無関係であるため、短いもので
十分である。このため、前胴フレーム２と後胴フレーム
８とのラップ幅Ｒは従来と比較して飛躍的に短くするす
ることができ、中折れ角度を大きくできるため、急勾配
及び急曲線の掘進が可能となる。

【００３４】一方、推進機構つまり推進スライドジャッ
キ３は、方向制御機構と独立して伸縮するため、前胴フ
レーム２と後胴フレーム８とのラップ幅Ｒによりストロ
ークが制限されることはなく、１セグメント幅以上の掘
削距離を確保することができ、掘削速度を低下させるこ
とはない。

【００３５】また、掘削時には、カッタヘッド部１のみ
が前進し、従来のように前胴フレーム全体を推進させる
必要がないため、推進させる重量を減少させることがで
きる。更に、カッタヘッド部１は前胴フレーム２のフー
ド１４内で出没するため、側部地山から受ける摩擦力は
極めて小さい。

【００３６】よって、掘進所要パワー（装備推進力及び
動力源容量等）を飛躍的に低減することが可能であり、
推力の小さい推進スライドジャッキ３を使用することが
できる。また、反力を受けるセグメント７の強度も小さ
くできるため、強度の弱い、薄いセグメント７を用いる
ことができ、コスト削減への経済効果が期待できる。

【００３７】

【発明の効果】以上要するに本発明によれば、同時掘進
タイプの前胴フレームと後胴フレームとのラップ幅を小
さくできるため、中折れ角度を大きくすることができ、
急勾配及び急曲線の掘進が可能となる。よって、工事区
間におけるシールド掘進機の適用範囲が広がり大幅に工
期を短縮することができる。また、掘進所要パワーの低
減化ができるため、材料及び部品のコスト削減が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド掘進機の一例を示す断面
図である。

【図２】従来のシールド掘進機を示す断面図である。

【図３】従来のシールド掘進機を示す断面図である。

【符号の説明】

１ カッタヘッド部 ２ 前胴フレーム ３ 推進スライドジャッキ ４ 中折れジャッキ ５ シールドジャッキ ６ エレクター ７ セグメント ８ 後胴フレーム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前胴フレームと後胴フレームとを所定長
   さ重合させて中折れジャッキを介して接続し、上記前胴
   フレーム内にカッタヘッド部を軸方向前方に出没自在に
   収容し、そのカッタヘッド部と上記後胴フレームとを推
   進スライドジャッキを介して接続し、その後胴フレーム
   に既設セグメントに反力をとるシールドジャッキを設け
   たことを特徴とするシールド掘進機。