JPH10115182A - 多連式シールドマシン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネルユニットを構築するのに最適な多連
式のシールドマシンを提供する。 【解決手段】 管体の両側に、管体と一体に部分月食断
面の中実なコンクリート柱を構築する多連式シールドマ
シンにおいて、管体１７の構築を担当する機体１５で
は、セグメントの前端面をシールドジャッキ１９で押圧
し、中実のコンクリート柱１８の構築を担当する機体１
６では、後部区画に水密を保持しながらマシンの前後方
向に摺動するように案内装置２９に保持された押枠２４
を設け、該押枠の後方空間に注入したコンクリートをシ
ールドジャッキ２２によって押圧される前記押枠で圧密
し、それらの反力により掘進のための推力を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、小口径の管体の両
側又は片側に、管体と一体に、部分月食断面の中実なコ
ンクリート柱を構築するための多連式シールドマシンに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、地下地盤中に大断面の地
下トンネルを構築する場合、大口径のシールドマシンが
使用されてきたが、口径に比例してシールドマシンの製
造コストが高騰するのみならず、地下空洞内で大口径の
シールドマシンを組み立てることは、決して容易なこと
ではない。

【０００３】一方、地下地盤中に小口径の多数の管体を
筒形に配して外殻構造体を形成した後、外殻構造体内部
の土砂を排除することによって大断面の地下トンネルを
構築する方法が提案されている。しかしながら、この方
法は、管体を一本ずつ構築して行く方法であり、決して
効率的な方法ではない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、上記の如き外殻構造体を構築するに際し、管体を１
本ずつ構築するのではなく、管体の両側又は片側に、管
体と一体に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を同
時に構築する効率的な外殻構造体の構築方法について出
願した。

【０００５】この方法は、図５に示すように、セグメン
トａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅで組み立てられた管体１とその両
側に部分月食形の断面を持つ中実のコンクリート柱２，
３で構成されたトンネルユニットＡを３連式のシールド
マシンによって構築した後、同様のシールドマシンを用
いて管体４とその両側に部分月食形の断面を持つ中実の
コンクリート柱５，６で構成されたトンネルユニットＢ
を構築し、次に、トンネルユニットＡとトンネルユニッ
トＢの間を単胴式のシールドマシンによってコンクリー
ト柱３及び５の一部を削り取りながら管体７を構築して
トンネルユニットＡ及びＢを接続させ、しかる後、順
次、この工程を繰り返すことによって筒形の外殻構造体
を構築する方法である。

【０００６】一方、コンクリート柱の最外端部は、単胴
式のシールドマシンによって円弧状に削り取られるの
で、コンクリート柱全体を同質のコンクートで形成しな
くても低強度の凝固材で構築することでよいことにな
る。また、これにより、ビットの摩耗も少なく、掘削も
容易になる。そこで、本発明の第１の目的は、上記のト
ンネルユニットを構築するのに最適な多連式のシールド
マシンを提供することにある。

【０００７】更に、本発明の第２の目的は、コンクリー
ト柱の最外端部を、他の部分よりも低質の素材にて構築
できる多連式シールドマシンを提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の一つ
は、管体の両側に、管体と一体に、部分月食断面の中実
なコンクリート柱を構築する多連式シールドマシンにお
いて、中央の管体の構築を担当する機体のみにシールド
ジャッキを装備し、掘進のための全推力を前記シールド
ジャッキによる押圧の反力から得ることを特徴とするも
のである。

【０００９】また、本発明の他の一つは、管体の両側又
は片側に、管体と一体に、部分月食断面の中実なコンク
リート柱を構築する多連式シールドマシンにおいて、管
体の構築を担当する機体では、セグメント又はＥＣＬ工
法に於ける内型枠の前端面をシールドジャッキで押圧
し、中実のコンクリート柱の構築を担当する機体では、
後部区画に水密を保持しながらマシンの前後方向に摺動
するように案内装置に保持された押枠を設け、該押枠の
後方空間に注入したコンクリートをシールドジャッキに
よって押圧される前記押枠で圧密し、又は所定の強度に
達したコンクリートを押圧し、それらの反力により掘進
のための推力を得ることを特徴とするものである。

【００１０】ここで、前記押枠の背面に円弧状の仕切板
を取り付け、前記仕切板によって仕切られた押枠の内側
部位に設けた注入口から高強度の凝固材を注入し、押枠
の外側部位に設けた注入口から前記コンクリートより低
強度の凝固材を注入すると、管体の両側又は片側に、管
体と一体に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を構
築する際に、コンクリート柱の最外端を低強度の凝固材
で形成することができる。

【００１１】また、前記後部区画に円弧状の仕切板を設
置すると共に、該仕切板によって仕切られた内外の部位
にそれぞれ水密を保持しながらマシンの前後方向に摺動
する押枠を設け、仕切板の内側に配した押枠に設けた注
入口から高強度の凝固材を注入し、仕切板の外側に配し
た押枠に設けた注入口から前記凝固材より低強度の凝固
材を注入する場合も、管体の両側又は片側に、管体と一
体に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を構築する
際に、コンクリート柱の最外端を低強度の凝固材で形成
することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態を説明する。なお、説明に当たって３連式のシール
ドマシンを例にとる。図１に示すように、３連式のシー
ルドマシンＭは、前胴部８と後胴部９が、中折れジャッ
キ１０を備えた中折れ機構１１によって柔軟に連結され
ている。前胴部８は、隔壁１２を持ち、隔壁１２の前方
がチャンバー１３となり、その前面に３連のカッターヘ
ッド１４を配置している。また、隔壁１２の後方の仕切
りのない空間に駆動系の装置などを配備している。後胴
部９は、図２に示すように、中央の円筒殻１５の両側に
半円筒殻１６を抱き合わせて一体化されている。

【００１３】そして、その中央後部空間では、管体１７
を組み立て、両側後部空間では、コンクリート柱１８の
打設を行うようになっている。後胴部９の前方空間に
は、ジャッキなどの装置が配置されている。すなわち、
図２に示すように、円筒殻１５の内側には、円筒殻１５
の内壁面に沿ってシールドジャッキ１９がサークル状に
配設されている。一方、半円筒殻１６の内側には、半円
筒殻１６の内壁面に沿ってシールドジャッキ２２と適当
な間隔をもったガイドバー２９が配設されている。この
ガイドバー２９と後胴部９を構成する構造体に固定され
たシールドジャッキ２２は、半円筒殻１６内に設けられ
ている部分月食形の押枠２４に取り付けられている。

【００１４】３つのカッターヘッド１４のうち、両側の
カッターヘッド１４は、中心にあるカッターヘッド１４
の後方に位置し、その一部が中心のカッターヘッド１４
に重複するように配設されている。また、両側の２つの
カッターヘッド１４の口径は、中心のカッターヘッド１
４の口径と等しいか、若干、小さい。この３連式シール
ドマシンＭによる作業手順は、後胴部９の中央空間のシ
ールドジャッキ１９を一杯に伸長した状態を作業の起点
とすれば、管体１７を構成するそれぞれのセグメントに
対応するシールドジャッキ１９を、順次、引き込めて管
体１７とスプレッダーシュー２０との間に生じた隙間に
エレクター２１を用いて新しいセグメントを、順次、組
み立てて、管体１７をセグメント幅だけ増伸させる。

【００１５】そして、中央空間で新しいセグメントを組
み立てている間に、後胴部９の両側空間では、シールド
ジャッキ２２の作動圧を解除するか、或いは、極く低圧
に保ちながら押枠２４とコンクリート柱１８の前端部の
圧密された面との間にコンクリート圧送管２６で送り込
まれたフレッシュコンクリートを注入する。このコンク
リート注入圧によって押枠２４が押し返され、ガイドリ
ング２８とガイドバー２９に案内され、押枠２４の周囲
に設けたシールパッキン２５が半円筒殻１６の内面を辷
って水密を保ちながらピン２３に連結されたシールドジ
ャッキ２２と共にマシン前方に移動する。押枠２４に接
続する部分のコンクリート圧送管は、可撓性パイプ２７
とし、押枠２４の移動に柔軟に対応できるものとしてい
る。

【００１６】セグメントの幅に相当するだけの量のフレ
ッシュコンクリートが注入されたら、押枠２４近傍の仕
切弁（不図示）を閉じる。後胴部９において、セグメン
トの組み立てとフレッシュコンクリートの注入が終了す
ると同時に、隔壁１２に固着されたギヤボックス３０内
のギヤ３１を減速機３２付きのモーター３３を回転さ
せ、シャフトを介して３連のカッターヘッド１４を旋回
させる。

【００１７】一方、シールドジャッキ１９を伸長し、ス
プレッダシュー２０により管体１７の前端面を押圧し、
また、シールドジャッキ２２を伸長し、先端のピン２３
で連結した押枠２４によりコンクリート柱１８の先端部
のコンクリートを圧密し、それぞれから反力を得て３連
式シールドマシンＭの推力とし、カッタヘッド１４の旋
回に従い、カッターヘッド１４に装備されたセンターカ
ッター３４、メインビット３５、コピーカッター３６な
どにより送泥管３７から送られる泥水圧で掘削面を抑制
しながら他山を掘進し、チャンバー１３ヘ土砂などを取
り込み、排泥管３８により機外へ排出される。

【００１８】地下トンネルが構築される土質により泥水
式又は土圧式のどちらかの一方のシールドマシンが選定
されるが、ここでは、泥水式の例を揚げた。また、３連
式シールドマシンの掘進姿勢によっては送泥管３７及び
排泥管３８の配置が異なるが、図例では、縦型の掘進姿
勢を想定したものとしている。このようにして掘進を行
い、シールドジャッキ１９及びシールドジャッキ２２が
一杯に伸長すると、３連式シールドマシンＭは、前方に
セグメントの幅に相当する距離だけ移動し、上述と同じ
作業手順を辿り、掘進が継続され、同時に、管体１７と
コンクリート柱１８が一体に構築される。

【００１９】上記の説明では、３連式シールドマシンを
例に取ったが、２連式シールドマシンの場合は、３連式
シールドマシンのうち、側部のどちらか一方を取り除い
たものと考えればよい。一方、コンクリート柱１８を、
コンクリートなどの高強度素材と、モルタルなどのコン
クリートよりも削り易い低強度素材とで構築する場合
は、図３のように、押枠２４の背面側に円弧状の仕切板
３９を固定し、仕切板３９より内側（円筒殻側）の押枠
２４ａにコンクリート注入用の注入口２７′を設ける一
方、仕切板３９よりも外側の押枠２４ａにモルタルなど
のコンクリートよりも削り易い素材を注入する注入口４
０を設ける。

【００２０】上記構成により、コンクリート柱１８の大
部分は、コンクリートによって構築され、単胴式のシー
ルドマシン（不図示）によって削り取られる部分（図５
中、斜線を施した部分Ｅ）はモルタルなどのコンクリー
トよりも削り易い素材によって構築される。また、上記
仕切板３９を半円筒殻１６の内側に固定する場合は、図
４に示すように、押枠２４を二分割し、内側押枠２４
ａ′及び外側押枠２４ｂ′をガイドバー（不図示）にて
支持する一方、シールドジャッキ（不図示）によって摺
動させる。

【００２１】上記仕切板３９の曲率半径は、コンクリー
ト柱１８の一部を掘削しながらセグメントを組み立てる
単胴式シールドマシン（図示せず）の曲率半径と同等と
する。

【００２２】

【発明の効果】上記のように、本発明の一つは、管体の
両側に、管体と一体に、部分月食断面の中実なコンクリ
ート柱を構築する多連式シールドマシンにおいて、中央
の管体の構築を担当する機体のみにシールドジャッキを
装備し、掘進のための全推力を前記シールドジャッキに
よる押圧の反力から得るようにしたから、コンクリート
柱からの反力を使用することなく、管体の両側に、管体
と一体に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を効率
的に構築することができる。

【００２３】また、本発明の他の一つは、管体の両側又
は片側に、管体と一体に、部分月食断面の中実なコンク
リート柱を構築する多連式シールドマシンにおいて、管
体の構築を担当する機体では、セグメント又はＥＣＬ工
法に於ける内型枠の前端面をシールドジャッキで押圧
し、中実のコンクリート柱の構築を担当する機体では、
後部区画に水密を保持しながらマシンの前後方向に摺動
するように案内装置に保持された押枠を設け、該押枠の
後方空間に注入したコンクリートをシールドジャッキに
よって押圧される前記押枠で圧密し、又は所定の強度に
達したコンクリートを押圧し、それらの反力により掘進
のための推力を得るようにしたから、管体とコンクリー
ト柱からの反力を利用して管体の両側に、管体と一体
に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を効率的に構
築することができる。

【００２４】更に、前記押枠の背面に円弧状の仕切板を
取り付け、前記仕切板によって仕切られた押枠の内側部
位に設けた注入口から高強度の凝固材を注入し、押枠の
外側部位に設けた注入口から前記コンクリートより低強
度の凝固材を注入することによって管体の両側又は片側
に、管体と一体に、部分月食断面の中実なコンクリート
柱を構築する際に、コンクリート柱の最外端を低強度の
凝固材で形成することができる。

【００２５】また、前記後部区画に円弧状の仕切板を設
置すると共に、該仕切板によって仕切られた内外の部位
にそれぞれ水密を保持しながらマシンの前後方向に摺動
する押枠を設け、仕切板の内側に配した押枠に設けた注
入口から高強度の凝固材を注入し、仕切板の外側に配し
た押枠に設けた注入口から前記凝固材より低強度の凝固
材を注入する場合も、管体の両側又は片側に、管体と一
体に、部分月食断面の中実なコンクリート柱を構築する
際に、コンクリート柱の最外端を低強度の凝固材で形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多連式シールドマシンの縦断面図
である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】押枠の他の実施の形態を示す斜視図である。

【図４】押枠の更に他の実施の形態を示す斜視図であ
る。

【図５】外殻構造体の構築方法説明図である。

【符号の説明】

１５ 中央の管体の構築を担当する機体 １７
管体 １８ 部分月食断面の中実なコンクリート柱 １９
シールドジャッキ Ｍ 多連式シールドマシン

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】 上記の説明では、３連式シールドマシン
を例に取ったが、２連式シールドマシンの場合は、３連
式シールドマシンのうち、側部のどちらか一方を取り除
いたものと考えればよい。一方、コンクリート柱１８
を、コンクリートなどの高強度素材と、モルタルなどの
コンクリートよりも削り易い低強度素材とで構築する場
合は、図３のように、押枠２４の背面側に円弧状の仕切
板３９を固定し、仕切板３９より内側（円筒殻側）の押
枠２４ａにコンクリート注入用の注入口２７′を設ける
一方、仕切板３９よりも外側の押枠２４ｂにモルタルな
どのコンクリートよりも削り易い素材を注入する注入口
４０を設ける。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 管体の両側に、管体と一体に、部分月食
   断面の中実なコンクリート柱を構築する多連式シールド
   マシンにおいて、中央の管体の構築を担当する機体のみ
   にシールドジャッキを装備し、掘進のための全推力を前
   記シールドジャッキによる押圧の反力から得ることを特
   徴とする多連式シールドマシン。
2. 【請求項２】 管体の両側又は片側に、管体と一体に、
   部分月食断面の中実なコンクリート柱を構築する多連式
   シールドマシンにおいて、管体の構築を担当する機体で
   は、セグメント又はＥＣＬ工法に於ける内型枠の前端面
   をシールドジャッキで押圧し、中実のコンクリート柱の
   構築を担当する機体では、後部区画に水密を保持しなが
   らマシンの前後方向に摺動するように案内装置に保持さ
   れた押枠を設け、該押枠の後方空間に注入したコンクリ
   ートをシールドジャッキによって押圧される前記押枠で
   圧密し、又は所定の強度に達したコンクリートを押圧
   し、それらの反力により掘進のための推力を得ることを
   特徴とする多連式シールドマシン。
3. 【請求項３】 前記押枠の背面に円弧状の仕切板を取り
   付け、前記仕切板によって仕切られた押枠の内側部位に
   設けた注入口から高強度の凝固材を注入し、押枠の外側
   部位に設けた注入口から前記コンクリートより低強度の
   凝固材を注入することを特徴とする請求項１記載の多連
   式シールドマシン。
4. 【請求項４】 前記後部区画に円弧状の仕切板を設置す
   ると共に、該仕切板によって仕切られた内外の部位にそ
   れぞれ水密を保持しながらマシンの前後方向に摺動する
   押枠を設け、仕切板の内側に配した押枠に設けた注入口
   から高強度の凝固材を注入し、仕切板の外側に配した押
   枠に設けた注入口から前記凝固材より低強度の凝固材を
   注入することを特徴とする請求項１記載の多連式シール
   ドマシン。