JPH11294077A

JPH11294077A - シールド掘進機

Info

Publication number: JPH11294077A
Application number: JP9900298A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kido; 義和木戸; Noriyasu Yamamori; 規安山森; Hirobumi Sasaki; 博文佐々木; Makoto Koda; 信甲田; Tomoo Mimura; 友男三村
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド掘進機全体の剛性が高く、大幅な拡
幅施工を行うことができるとともに、シールドの前，後
で拡幅量を変化させることができるシールド掘進機を提
供することを目的とする。【解決手段】メインカッター１にシールドの径方向に
伸縮自在な余掘り装置２を取付け、更に、シールドの中
胴部に直角に建てられた支柱６とシールド前胴部の隔壁
４との上，下に、前面にサブカッター５ｋを備えた平板
状の上，下の水平フレーム５Ａ，５Ｂを設け、上記上，
下の水平フレーム５Ａ，５Ｂの内側の前，後方向にそれ
ぞれ２個ずつ備えられたスライドジャッキ７により、
左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒをシールドの掘削方向の左，
右に移動させるとともに、拡幅量をシールド推進機２０
の前，後方向で可変できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネルの半径方
向に拡幅可能なシールド掘進機の構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１６は、例えば、特開昭５８−２０７
４９４号公報に記載された円形断面を有し、シールドの
半径方向を拡幅する機構を有するシールド掘進機の概略
を示す図で、シールド本体５０の前面に設けられたメイ
ンカッター５１の後部に、密閉箱型構造の拡幅胴５２
（図の太線部）を設け、この拡幅胴５２の内部に、それ
ぞれに拡幅余掘り用のカッターディスク５３を備えた複
数の拡幅余堀手段５４を円弧状に配置して収納するとと
もに、上記拡幅胴５２をシールド本体５０の半径方向に
移動させてトンネルの拡幅施工を行うものである。図１
７（ａ）は、拡幅胴５２の移動機構を示す図で、拡幅胴
５２はシールドの半径方向に移動させるための拡幅ジャ
ッキ５５を有し、拡幅余掘りを行う場合には、図１７
（ｂ）に示すように、上記拡幅ジャッキ５５を伸長さ
せ、シールド本体５０のガイド部５０ｓに収納されてい
る拡幅胴５２のスライド部５２ｓを上記ガイド部５０ｓ
に沿って移動させ、上記拡幅胴５２をシールド本体５０
から半径方向に突出させるようにしている。なお、拡幅
胴５２側のシールド推進ジャッキ５６及びエレクタ５７
とを収納している拡幅胴５２の後部胴５０ａも、シール
ドの半径方向に移動可能で、拡幅施工時には、後部胴５
０ａも拡幅胴５２と同型に拡幅し、シールド後部におい
て、セグメント５８を組立るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成のシールド掘進機は、スライド部５２ｓ及びガイド部
５０ｓの剛性がないので、強度的に弱く、また、スライ
ド部５２ｓの長さが構造上制限されるので、拡幅量を大
きくできないという問題点があった。また、トンネルの
拡幅幅が大きい場合には、円形断面を有するトンネルの
一般部と掘削断面が広がった拡幅部との間に拡幅幅が徐
々に変化するテーパ部を設けてトンネルの掘進を行う方
法があるが、上記従来のシールド掘進機では、拡幅胴５
２と後部胴５０ａとは、それぞれ独立して拡幅量を変化
させる構造になっているので、拡幅時におけるシールド
本体５０は、シールドの前，後方向で平行に拡幅された
形状となるため、上記従来のシールド掘進機をテーパ部
が設けられたトンネル形状に沿って掘進させることがで
きなかった。すなわち、上記テーパ部において、従来の
シールド掘進機を左，右の胴部が平行な状態で掘進させ
た場合には、余掘量を多くする必要があるだけでなく、
掘進の結果、シールド掘進機と地山との間に大きなクリ
アランスが生じ、地山の安定が難しくなるという問題点
があった。

【０００４】本発明は、従来の問題点に鑑みてなされた
もので、シールド掘進機全体の剛性を高くし、大幅な拡
幅施工を行うことができるとともに、シールドの前，後
でシールド胴部の拡幅量を変化させることができるシー
ルド掘進機を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のシールド掘進機は、シールド胴部を間隔をおいて設け
られた２つの平板状の第１の胴部と、上記第１の胴部の
間に設けられた第２の胴部とから構成するとともに、上
記第２の胴部をシールド掘進機の径方向に移動させる手
段を設けたものである。

【０００６】本発明の請求項２に記載のシールド掘進機
は、上記２つの第１の胴部を支持部材で連結することに
よりシールド胴部を補強するようにしたものである。

【０００７】本発明の請求項３に記載のシールド掘進機
は、上記２つの第１の胴部の外側同士の間隔をメインカ
ッターの直径にほぼ等しくするとともに、上記第２の胴
部の外形をメインカッターの半径にほぼ等しい径を有す
る円弧状としたものである。

【０００８】本発明の請求項４に記載のシールド掘進機
は、シールド胴部にシールド掘進機の半径方向に拡幅す
る拡幅胴を設けるとともに、上記拡幅胴を移動させる手
段をシールド掘進機の前，後にそれぞれ設け、上記拡幅
胴部の拡幅量をシールド掘進機の前，後で可変できるよ
うにしたものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形
態に係わるシールド掘進機２０の構成を示す図で、図１
（ａ）は全体断面図、図１（ｂ）は正面図である。図に
おいて、１はシールド掘進機２０の前面に取付けられ切
り羽を掘削するメインカッター、２は上記メインカッタ
ー１に取付けられ上記メインカッター１の径方向（シー
ルドの径方向）に伸縮自在な１対の余堀装置、３Ｌ，３
Ｒはそれぞれ左，右に移動する断面が円弧状の左，右の
拡幅胴、４は上記メインカッター１の後部に配置された
円板状の隔壁、５Ａ，５Ｂは前面に複数のサブカッター
５ｋを備え、シールド掘進機２０の軸方向と平行に延長
する平板状の水平フレームで、５Ａは上部胴を構成する
上側の水平フレーム、５Ｂは下部胴を構成する下側の水
平フレームである。なお、上記水平フレーム５Ａ，５Ｂ
は、上記左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒとともにシールド胴
部３を構成している。また、６はシールドの中胴部の内
部に設けられ上記隔壁４とともに上記水平フレーム５
Ａ，５Ｂを支える支柱、７は上記水平フレーム５Ａ，５
Ｂのシールド内部側に取付けられ上記左，右の拡幅胴３
Ｌ，３Ｒをそれぞれ左，右に移動させるためスライドジ
ャッキ、８はメインカッターの１の軸部、９はメインカ
ッター１の駆動装置、１０はセグメント１１を押してシ
ールド掘進機を前進させるためのシールド推進ジャッ
キ、１２はセグメント１１をリング状に組立るためのエ
レクタ、１３は上記セグメント１１とシールド掘進機２
０との間に設置される止水用のテールシールである。な
お、上，下の水平フレーム５Ａ，５Ｂ内でサブカッター
５ｋの後部には、上記サブカッター５ｋの駆動装置５ｍ
が収納される。また、図を簡明化するため、隔壁４の前
方に高圧の泥水を送るための送泥管１４と、メインカッ
ター１等で掘削された土砂等と上記泥水とをシールドの
後方に送るための排泥管１５とを２点鎖線で示した。

【００１０】図２（ａ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図
で、サブカッター５ｋは、水平フレーム５Ａ，５Ｂのそ
れぞれの両端側に各３個ずつ設けられており、３個のサ
ブカッターのうち中央のサブカッターは他のサブカッタ
ーよりも前面に位置している（図１（ｂ）参照）。ま
た、上側の水平フレーム５Ａの前面中央には送泥管１４
の送泥口１４ａが、下側の水平フレーム５Ｂの前面中央
には、掘削された土砂等と上記送泥口１４ａからの泥水
とを攪拌するアジテータ１６と排泥管１５の排泥口１５
ａとが設けられている。なお、同図の排泥口１５ａの一
方は予備の排泥口である。また、左，右の拡幅胴３Ｌ，
３Ｒの隔壁４の裏側にあたる部分には、図示しない止水
用のシールを挟んで、上記隔壁４に密着するように移動
隔壁３ｐ，３ｑが設けられている。図２（ｂ）は、図１
（ａ）のＢ−Ｂ断面図で、支柱６は水平フレーム５Ａ，
５Ｂ間に上記水平フレーム５Ａ，５Ｂに垂直に建られた
平行な２本の棒状の部材から構成されている。また、メ
インカッター１の駆動装置９はシールド胴部３と同心円
状に左，右３個ずつ設けられ、シールド推進ジャッキ１
０は、シールド胴部３の内側に同心円状に設けられい
る。詳細には、上部胴及び下部胴である水平フレーム５
Ａ，５Ｂの内側に配置されたシールド推進ジャッキは、
サブカッター５ｋの駆動装置５ｍの後部に配置され、他
のシールド推進ジャッキは、移動する左，右の拡幅胴３
Ｌ，３Ｒの内側に配置されている。なお、図１（ｂ）で
は、支柱６に取付けられているエレクタ１２は省略し
た。

【００１１】次に、上記構成のシールド掘進機２０の動
作について説明する。切り羽の掘進は、上側の水平フレ
ーム５Ａに設けられた送泥管１４の送泥口１４ａから高
圧の泥水を送りながらメインカッター１を回転させ、シ
ールド推進ジャッキ１０でリング状に組立られたセグメ
ント１１を押して、シールド掘進機２０を前進させつつ
行う。このとき、上，下の水平フレーム５Ａ，５Ｂに設
けられたサブカッター５ｋによる上，下の水平方向に延
長する長穴の掘削も同時に行う。掘削された土砂等は、
メインカッター１，アジテータ１６により上記泥水とと
もに攪拌され、排泥口１５ａから排泥管１４を通ってシ
ールド掘進機２０外部の図示しない排泥処理装置に送ら
れる。１つのセグメント幅の掘削が完了すると、シール
ド掘進機２０の後部において、エレクタ１２を用いてセ
グメント１１の組立を行う。セグメント１１とシールド
掘進機２０の隙間にはテールシール１３が取付けられて
いて、土砂と水の進入を防ぐようにしている。

【００１２】図３は、シールド前胴部の隔壁４と、シー
ルドの中胴部の内部に直角に建てられた支柱６と、隔壁
４と支柱６の上，下にそれぞれ取付けられた上，下の水
平フレーム５Ａ，５Ｂとから構成される補強枠の構成
と、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒの移動機構であるスライ
ドジャッキ７の配置の詳細を示す斜視図である。スライ
ドジャッキ７は、水平フレーム５Ａ，５Ｂのシールド内
部側に上，下に各４個ずつ取付けられ、右の拡幅胴３Ｒ
を移動させるための前，後２本の右胴スライドジャッキ
７Ｒ，７ｒと、左の拡幅胴３Ｌを移動させるための前，
後２本の左胴スライドジャッキ７Ｌ，７ｌとから成り、
右胴スライドジャッキ７Ｒ，７ｒと左胴スライドジャッ
キ７Ｌ，７ｌとは前，後方向に交互に配置されている。
なお、同図で、符号５Ｐは、上，下胴部である水平フレ
ーム５Ａ，５Ｂの隔壁で、隔壁４と一体に構成されてい
る（図１（ａ）では省略した）。図４は、上記スライド
ジャッキ７により、シールドの掘削方向の左，右に移動
するシールド胴部（左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒ）を示す
斜視図で、隔壁４の後部には、メインカッターの１の軸
部を避けるための矩形の切り欠き部を有する移動隔壁３
ｐ，３ｑが上記隔壁４と重複するように位置している。
また、上記移動隔壁３ｐ，３ｑのそれぞれの後部で、か
つ、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒの上，下の部分にはシー
ルドの軸方向に延長された板状の延長部が形成され、こ
の延長部のシールド内側の端面で上記スライドジャッキ
７の先端部に対応する位置には、スライドジャッキ７の
先端部を受けるジャッキ受け部３ｘが設けられている。
スライドジャッキ７がこのジャッキ受け部３ｘをそれぞ
れシールドの左，右方向に押すことにより、左，右の拡
幅胴３Ｌ，３Ｒが左，右方向へそれぞれ移動しシールド
胴部３は左，右に拡幅される。なお、移動隔壁３ｐ，３
ｑと隔壁４の間等の拡幅時の移動箇所には、図示しない
止水用のシールが設けられている。

【００１３】図５（ａ）は、スライドジャッキ７の一例
を示す図で、スライドジャッキ７は、ガイド部材７ｂに
収納されたシリンダ７ａによりロッド７ｐを伸縮させる
もので、図５（ｂ）に示すように、シールド掘進機２０
の前，後方向でスライドジャッキ７Ｒ，７Ｌ，７ｒ，７
ｌの各ロッド７ｐの伸縮量を適宜設定し、シールド胴部
（左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒ）の前，後方向の拡幅量を
変化させる。なお、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒとが平行
でない場合でも、ジャッキ受け部３ｘが一様に押され、
左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒの移動が滑らかになるよう
に、ロッド７ｐの先端部７ｘは曲面で構成されている。
また、符号７ｑは移動隔壁３ｐ，３ｑの受け部で、通常
時には上記ジャッキ受け部３ｘと接している。

【００１４】図６（ａ），（ｂ）は、拡幅部の施工を行
う場合のシールド掘進機２０の正面図及びＡ−Ａ断面図
（図１参照）で、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒを上述した
スライドジャッキ７によりそれぞれ左，右に移動させ、
メインカッター１に備えられた余掘り装置２を駆動して
左，右方向の拡幅掘削を行う。余掘り装置２は、図６
（ａ）に示すように、伸縮する腕部２ａの先端に余掘り
用カッター２ｂを取付けたもので、メインカッター１の
対称な位置にそれぞれ１個ずつ取付けられており、拡幅
掘削時には、予め設定された左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒ
の拡幅幅相当の余掘りを行うように、メインカッター１
の回転に同期して上記腕部２ａの長さが制御される。こ
のとき、移動隔壁３ｐ，３ｑは隔壁４と重畳した状態で
左，右に拡幅する。シールド掘進機２０は、上述した補
強枠により補強されているので、シールド掘進機２０全
体の剛性が高く、したがって、拡幅掘削時に左，右の拡
幅胴３Ｌ，３Ｒの受ける反力を十分受け取ることができ
る。

【００１５】また、図６（ｃ）は、上述したシールド掘
進機２０のＢ−Ｂ断面図（図１参照）の拡幅施工時の状
態を示す図で、最後部（図では手前）の左胴スライドジ
ャッキ７ｌが左の拡幅胴３Ｌを、右の拡幅胴スライドジ
ャッキ７ｒが右の拡幅胴３Ｒをそれぞれ左，右に押し、
このとき、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒの内側に配置され
たそれぞれの推進ジャッキ１０は、拡幅胴３Ｌ，３Ｒと
一体となってそれぞれ左，右に移動する。１つのセグメ
ント幅の掘削が完了すると、シールド掘進機２０の後部
において、図示しないエレクタ１２によりセグメント１
１を組立てる。図７（ａ）は、シールド掘進機２０によ
る一般部の掘削形状を示す図で、図７（ｂ）は、拡幅部
の掘削形状を示す図である。同図において、サブカッタ
ー５ｋによる掘削で生じるテールボイド１７ｖ（同図の
斜線部）には、セメントや水ガラス等の混合物からなる
裏込め材を注入し充填する。また、一般部及び拡幅部に
使用されるセグメント１１は、後述するように、トンネ
ルの掘削形状にあわせたものを用いる。

【００１６】図８は、本実施の形態のシールド掘進機２
０を用いて、掘進方向にテーパ部が設けられたトンネル
１８を掘削する様子を模式的に示したもので、シールド
胴部３の左，右方向への拡幅量をシールド掘進機２０の
前，後方向で可変することができるため、シールド掘進
機２０全体をトンネル形状に沿って移動させることがで
きる。したがって、余掘量を少なくでき、掘進の結果、
シールド掘進機と地山との間のクリアランスを小さくで
きる。

【００１７】次に、左，右方向に断面が変化するトンネ
ルを掘削する方法について詳細に説明する。図９（ａ）
は、外径がφ５ｍ（トンネル幅；ｗ＝５ｍ）の円形断面
の一般部に対して、幅６ｍ延長１０ｍの拡幅部を設ける
際に、この拡幅部の前，後に延長１０ｍのテーパ部を設
けてトンネルを掘削する場合のトンネルの平面形状を示
す図で、２１は第１のテーパ始点Ｐ１までの第１の一般
部、２２はＰ１地点から第１のテーパ終点Ｑ１までの
左，右方向にトンネル幅が徐々に拡大している第１のテ
ーパ部、２３は第１のテーパ終点Ｑ１から第２のテーパ
始点Ｐ２までの左，右方向のトンネル幅ＷがＷ＝６ｍの
拡幅部、２４は第２のテーパ始点Ｐ２から第２のテーパ
終点Ｑ２までの左，右方向にトンネル幅が徐々に縮小し
ている第２のテーパ部、２５は第２のテーパ終点Ｑ２以
降の第２の一般部である。図９（ｂ）は、シールド掘進
機２０の掘削位置と拡幅状態の経緯を模式的に示す図
で、シールド掘進機２０は、まず、第１の一般部２１
で、拡幅胴３Ｌ，３Ｒを左，右に拡大しない状態でトン
ネルの掘削を行う。次に、シールド掘進機２０のシール
ド前面２０Ｆが第１のテーパ始点Ｐ１から機長分Ｌだけ
手前に到達した時点（図９（ａ）の点ｐ₁）から、余掘
り装置２により、図９（ａ）の点線で示す幅の余掘を開
始し、掘進とともに余掘量を増大させ、シールド前面２
０Ｆが上記第１のテーパ始点Ｐ１に到達した時点で最大
余掘量（例えば、８１ｍｍ）となるようにする。シール
ド前面２０Ｆが上記第１のテーパ始点Ｐ１に到達してか
らは、シールド前面２０Ｆを予定しているトンネル形状
に沿うように拡幅胴３Ｌ，３Ｒをそれぞれ徐々に拡大し
ながらトンネルの掘削を行う。このとき、余掘量は徐々
に減少し、シールド前面２０Ｆが第１のテーパ始点Ｐ１
から機長分進んだ時点（図９（ａ）の点ｒ₁）で０にな
るようにする。その後は、シールド前面２０Ｆが第１の
テーパ終点Ｑ１に到達するまで、余掘量０で、シールド
前面２０Ｆ及びシールドテール２０Ｔをトンネル形状に
沿うように、シールド推進機２０の前，後の拡幅幅をそ
れぞれ徐々に拡大しながら掘削を行う。

【００１８】シールド前面２０Ｆが上記第１のテーパ終
点Ｑ１に到達してからは、シールド前面２０Ｆの拡幅幅
を拡幅部２３の拡幅幅Ｗにほぼ等しい一定幅に保ち、シ
ールドテール２０Ｔが第１のテーパ終点Ｑ１に到達する
までは、シールドテール２０Ｔの拡幅幅を第１のテーパ
部２２のトンネル形状に沿うように徐々に拡大しながら
掘削を行なう。シールドテール２０Ｔが第１のテーパ終
点Ｑ１に到達した時点でシールドテール２０Ｔの拡大を
終了し、シールド前面２０Ｆが第２のテーパ始点Ｐ２に
到達するまで拡幅幅一定の拡大シールドで掘進する。次
に、シールドテール２０Ｔが第２のテーパ始点Ｐ２に到
達するまでは、シールド前面２０Ｆをトンネル形状にし
たがって縮小しながら掘進し、シールド前面２０Ｆが第
２のテーパ終点Ｑ２より機長分Ｌだけ手前に進んだ時点
（図９（ａ）の点ｐ₂）から余掘を再開する。余掘量
は、図９（ａ）の点線で示すように、第２のテーパ終点
Ｑ２で最大余掘量（例えば、８１ｍｍ）となるようにす
る。シールド前面２０Ｆが第２のテーパ終点Ｑ２に到達
した後は、シールド前面２０Ｆの幅を一定に保ち、、シ
ールドテール２０Ｔを引き続き縮小しながら掘進する。
このとき、余掘量は徐々に減少し、シールドテール２０
Ｔが第２のテーパ終点Ｑ２に到達した時点（図９（ａ）
の点ｒ₂）で０になるようにする。シールドテール２０
Ｔが第２のテーパ終点Ｑ２を通過後は、通常の掘進とな
る。

【００１９】図９（ａ）の点線で示した余掘の区間ｐ₁
〜ｒ₁及びｐ₂〜ｒ₂を設けた理由は、第１のテーパ始点
Ｐ１と第２のテーパ終点Ｑ２付近で、シールド掘進機２
０の最大外周軌跡が、トンネル外形よりも外側に位置す
るため、実際の掘進において、シールド掘進機２０がス
ムースに通過できるよう、シールド掘進機２０と地山と
の間のクリアランスを確保するためである。なお、余掘
量が最大になる第１のテーパ始点Ｐ１と第２のテーパ終
点Ｑ２付近では、セグメント外周ラインに丸みを持た
せ、上記クリアランスを更に小さくすることができる。
また、第１のテーパ終点Ｑ１と第２のテーパ始点Ｐ２付
近では、シールド掘進機２０の最小外周軌跡が、シール
ド前面２０Ｆよりも内側に位置するため、実際の掘進に
おいて、シールド掘進機２０と地山との間のクリアラン
スが大きくなるので、第１のテーパ終点Ｑ１と第２のテ
ーパ始点Ｐ２付近でもセグメント外周ラインに丸みを持
たせ、クリアランスを更に小さくすることができる。

【００２０】図１０（ａ）は、一般部２１，２５にセグ
メント１１を組上げた状態を示す図で、図１０（ｂ）
は、テーパ部２２，２４及び拡幅部２３にセグメント１
１を組上げた状態を示す図である。一般部２１，２５で
は、鉄筋で補強したコンクリート材から成るＲＣセグメ
ントであるセグメント１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｋが用いら
れ、テーパ部２２，２４及び拡幅部２３では、上記セグ
メント１１Ａ，１１Ｋと鋼製のセグメントであるセグメ
ント１１Ｍ，１１Ｎとが用いられる。なお、上記セグメ
ント１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｋは、図１１（ａ）に示すよ
うに、セグメント形状が一定の円弧状のセグメントで、
セグメントＫは、セグメント１１Ａ，１１Ｂを図示しな
いリングボルトで連結してリング状に組上げた後に、隣
接するセグメントの間に挿入され、リングボルトで連結
されるセグメントである。リングボルトは、組立られた
セグメント間に力が伝達するように締付ける。また、セ
グメント１１ＢはセグメントＫに隣接するセグメント
で、上記セグメント１１Ａとほぼ同型であるが、セグメ
ントＫを挿入できるようにセグメントＫとの接続部側の
挿入方向にテーパが付けられている。セグメント１１
Ｍ，１１Ｎは、図１１（ｂ）に示すように、２つの円弧
部１１ｘの間に水平部１１ｙを有するセグメントで、セ
グメント１１Ｍは、断面において時計周りでセグメント
Ｋの前側に隣接するセグメントで、セグメント１１Ｎ
は、セグメントＫの後ろ側に隣接するセグメントであ
る。セグメント１１Ｍ，１１Ｎの水平部１１ｙの長さは
トンネルの左，右の拡幅量に応じた長さに設定されるも
ので、例えば、図１２に示すような拡幅量の大きな箇所
では、水平部１１ｙの長いセグメント１１Ｍ，１１Ｎ
（同図の斜線部）が用いられる。上側または下側に水平
部を有するトンネル断面においては、水平部は大きな曲
げモーメントが発生する。したがって、上記水平部に水
平部を横断するような継手部分があるようなセグメント
を用いた場合には、曲げモーメントによりセグメント間
にずれが発生し、継手部分から漏水したり、漏水等のた
めトンネルが早期に劣化する恐れがある。セグメント１
１Ｍ，１１Ｎは、上述したように、水平部を横断するよ
うな継手部分を有しないので、組立られたセグメントの
剛性は大きく、上記曲げモーメントに対して十分な強度
性能を確保することができる。更に、セグメント１１
Ｍ，１１Ｎを鋼製のセグメントとしたので、重量がＲＣ
セグメントよりも軽く、水平部分が長くなった場合でも
取り扱いが容易である。

【００２１】また、セグメントがテーパ部２２，２４で
用いられるセグメントである場合には、セグメント幅方
向（掘進方向）をテーパ状に形成する。例えば、円弧状
のセグメント１１Ａでは、図１３（ａ）に示すように、
セグメント１１Ａの両側面１１ｚ，１１ｚにおいてセグ
メント幅方向の外周側をテーパ状に形成し、セグメント
外面でのリング間に段差が生じないようにする。あるい
は、図１３（ｂ）に示すように、セグメント幅方向の断
面を平行四辺形に形成し、セグメントの内，外面ともに
段差が生じないようにする。但し、Ｋセグメントである
セグメント１１Ｋにはテーパを形成せず、セグメントＫ
に隣接するセグメント１１Ｂ，１１Ｍ，１１Ｎの各セグ
メントのセグメントＫ側の側面にはテーパを形成しな
い。図１４は、上記平行四辺形のセグメント断面を有す
るセグメントを用いて拡幅部にセグメントを組上げた図
で、セグメント１１Ａの外面がテーパ状に形成されてい
るため、テールシール１３のテールシールプレート１３
ａをセグメントの外周に追従して設定することができる
ので、シールブラシ１３ｂを長足化したり増毛したりす
ることなくテールシール１３を取付けることができ、容
易に止水性を向上させることができる。

【００２２】このように、本実施の形態によれば、メイ
ンカッター１にシールドの径方向に伸縮自在な余掘り装
置２を取付けるとともに、シールドの中胴部の内部に直
角に建てられた支柱６とシールド本体の前胴部の隔壁４
との上，下に、前面にサブカッター５ｋを備えた平板状
の上，下の水平フレーム５Ａ，５Ｂを設け、上記上，下
の水平フレーム５Ａ，５Ｂの内側に設けたスライドジャ
ッキ７により、左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒをシールドの
掘削方向の左，右に移動させて拡幅施工を行うようにし
たので、隔壁４と支柱６と上，下の水平フレーム５Ａ，
５Ｂから構成される補強枠のためシールド掘進機２０全
体の剛性が高くなり、拡幅掘削時に拡幅胴３Ｌ，３Ｒの
受ける反力を十分受け取ることができるので、安定して
大幅な拡幅施工を行うことができる。更に、上記スライ
ドジャッキ７を、上記シールド胴部の前，後方向にそれ
ぞれ２個ずつ設け、上記拡幅胴３Ｌ，３Ｒの左，右方向
への拡幅量をシールド推進機２０の前，後方向で可変で
きるようにしたので、テーパ部を設けたトンネル１８を
掘削する場合でも、シールド掘進機２０全体をトンネル
形状に沿って移動させることができ、掘進の結果、シー
ルド掘進機と地山との間のクリアランスを小さくでき
る。また、拡幅部またはテーパ部に用いるセグメントと
して、２つの円弧部１１ｘの間に水平部１１ｙを有する
セグメント１１Ｍ，１１Ｎを用いることにより、拡幅部
の水平部分に働く曲げモーメントに対して十分な強度性
能を確保することができる。更に、セグメント幅方向の
外周側をテーパ状に形成したセグメントを、テーパ部に
用いたので、セグメント外周とシールド掘進機２０の隙
間がほぼ一定にでき、容易にシールドテール部の止水性
を向上させることができる。

【００２３】なお、本実施の形態においては、シールド
の上，下に水平フレーム５Ａ，５Ｂを設けるとともに、
上記水平フレーム５Ａ，５Ｂ間に左，右の拡幅胴部３
Ｌ，３Ｒを設けて、シールド掘進機２０を掘削方向の
左，右方向にそれぞれ拡幅して掘進するようにしたが、
水平フレーム５Ａ，５Ｂを左，右方向に設けて、シール
ド掘進機を掘削方向の上，下方向にそれぞれ拡幅して掘
進するようにしても良い。また、一方向のみの拡幅を行
うような場合には、シールド掘進機２０を、図１５
（ａ），（ｂ）に示すように、水平フレーム５Ａ，５Ｂ
を、例えば、左側のみに延長するとともに、左の胴部３
Ｌのみを拡幅するような構成とすれば良い。なお、シー
ルド掘進機２０を所定の角度に傾けて掘進させ、一方の
拡幅胴３Ｌあるいは左，右の拡幅胴３Ｌ，３Ｒを拡幅さ
せることにより、所定の方向の拡幅掘進を行うことがで
きることは言うまでもない。あるいは、上記左，右の拡
幅胴部３Ｌ，３Ｒの上部及び下部が独立に拡幅するよう
に構成すれば、例えば、右側下部の拡幅幅が右側上部の
拡幅幅と異なるような特殊な形状のトンネル断面の掘削
を行うことも可能である。また、本実施の形態において
は、上部胴，下部胴である水平フレーム５Ａ，５Ｂを連
結する支持部材として、隔壁４とシールド中胴部に設け
られた支柱６で構成したが、拡幅量が大きい場合には、
隔壁４とシールド中胴部との間に複数の支柱を設け、シ
ールド掘進機２０の剛性を更に高くすることも可能であ
る。また、拡幅量が大きい場合には、水平フレーム５
Ａ，５Ｂの幅を広げるとともに、拡大するサブカッター
５ｋの数を増やし、更に、余掘り装置２の数を増やして
切り羽の掘削効率を上げるようにすることが望ましい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
シールド掘進機は、シールド胴部を間隔をおいて設けら
れた２つの平板状の第１の胴部と、上記第１の胴部の間
に設けられた第２の胴部とから構成するとともに、上記
第２の胴部をシールド掘進機の径方向に移動させる手段
を設けたので、シールド掘進機全体の剛性が高くなり、
拡幅掘削時にシールド胴部が受ける反力を十分受け取る
ことができ、安定して大幅な拡幅施工を行うことができ
る。

【００２５】また、請求項２に記載のシールド掘進機
は、２つの第１の胴部を支持部材で連結したので、シー
ルド掘進機の剛性を更に高めることができる。

【００２６】また、請求項３に記載のシールド掘進機
は、上記２つの第１の胴部の外側同士の間隔をメインカ
ッターの直径にほぼ等しくするとともに、上記第２の胴
部の外形をメインカッターの半径にほぼ等しい径を有す
る円弧状としたので、円形断面のトンネルに対して効率
良く拡幅掘進を行うことができる。

【００２７】また、請求項４に記載のシールド掘進機
は、シールド胴部にシールド掘進機の半径方向に拡幅す
る拡幅胴を設けるとともに、上記拡幅胴を移動させる手
段をシールド掘進機の前，後にそれぞれ設け、上記拡幅
胴部の拡幅量をシールド掘進機の前，後で可変できるよ
うにしたので、テーパ部を設けたトンネルを掘削する場
合でも、シールド掘進機全体をトンネル形状に沿って移
動させることができ、掘進の結果、シールド掘進機と地
山との間のクリアランスを小さくできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係わるシールド掘進機の
構成を示す図である。

【図２】本発明の実施の形態に係わるシールド掘進機の
断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係わるシールド掘進機の
枠構造を示す図である。

【図４】本発明の実施の形態に係わるシールド掘進機の
拡幅胴を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態に係わる拡幅胴の移動機構
を説明するための図である。

【図６】拡幅時のシールド掘進機の正面図とシールド胴
部の断面を示す図である。

【図７】実施の形態のシールド掘進機による掘削形状を
示す図である。

【図８】実施の形態のシールド掘進機のテーパ部におけ
る掘進状態を示す図である。

【図９】本実施の形態に係わるテーパ部を設けたトンネ
ルを掘削する方法を示す図である。

【図１０】本発明の実施の形態に係わるセグメントの組
上げ状態を示す図である。

【図１１】本発明の実施の形態に係わるセグメント形状
の一例を示す図である。

【図１２】本発明の実施の形態に係わるセグメント組上
げ状態を示す図である。

【図１３】本発明の実施の形態に係わるテーパを有する
セグメントの一例である。

【図１４】本発明の実施の形態に係わる平行四辺形の断
面を有するセグメントを用いたテーパ部のトンネル断面
を示す図である。

【図１５】本発明に係わるシールド掘進機の他の構成例
を示す図である。

【図１６】従来のシールド掘進機の構成を示す図であ
る。

【図１７】従来のシールド掘進機の拡幅機構を示す図で
ある。

【符号の説明】

１メインカッター２余掘り装置３シールド胴部３Ｌ左の拡幅胴３Ｒ右の拡幅胴４隔壁５Ａ，５Ｂ水平フレーム６支柱７スライドジャッキ８（メインカッターの）軸部９（メインカッターの）駆動装置１０シールド推進ジャッキ１１セグメント１２エレクタ１３テールシール１４送泥管１５排泥管１６アジテータ２０シールド掘進機２１，２５一般部２２，２４テーパ部２３拡幅部

フロントページの続き (72)発明者甲田信東京都新宿区津久戸町２番１号株式会社熊谷組東京本社内 (72)発明者三村友男東京都新宿区津久戸町２番１号株式会社熊谷組東京本社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド胴部と、シールド胴部の前面に
設けられたメインカッターとを備えたシールド掘進機に
おいて、シールド胴部を間隔をおいて設けられた２つの
平板状の第１の胴部と、上記第１の胴部の間に設けられ
た第２の胴部とから構成するとともに、上記第２の胴部
をシールド掘進機の径方向に移動させる手段を設けたこ
とを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】上記２つの第１の胴部を支持部材で連結
した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】上記２つの第１の胴部の外側同士の間隔
をメインカッターの直径にほぼ等しくするとともに、上
記第２の胴部の外形をメインカッターの半径にほぼ等し
い径を有する円弧状とした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４】シールド胴部と、シールド胴部の前面に
設けられたメインカッターとを備えたシールド掘進機に
おいて、シールド胴部にシールド掘進機の半径方向に拡
幅する拡幅胴を設けるとともに、上記拡幅胴を移動させ
る手段をシールド掘進機の前，後にそれぞれ設け、上記
拡幅胴部の拡幅量をシールド掘進機の前，後で可変でき
るようにしたことを特徴とするシールド掘進機。