JPS58213994A - シ−ルド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ルド掘進機に係り、特にセグメント組立と掘削とを同時
に施工させ、掘削スピードを可及的に向上することがで
きるソールド掘進機に関する。

シールド工法とは、特に軟弱な土質におけるトンネル掘
削をなすにあたって、崩壊、流動しようとする土砂内に
トンネル外径よりも多少太き目な管を入れて、その内部
で崩壊を防ぎながら安全に掘削作業、およびライニング
作業をなし、容易に軟弱土質内にトンネルを構築する工
法であって、／−ルド掘進機が重要な役割を果す。

従来、このシールド掘進機は第１図に示すように、シー
ルドフレーム１の内周に、既設セグメント２に反力を取
ってシールドフレーム１を推進させるシールドジヤツキ
３を配設し、シールドジヤツキ３を伸張しながら前面の
切羽面をカッタ４で掘削し、セグメントの１リング分掘
り進んだところで掘削を停止する。そして、伸張したシ
ールドジャツキ３を収縮させ、この収縮により形成され
る間隙にエレクタ５により新設セグメントを搬入して組
立て、組立て完了後再び掘進を開始するように構成した
ものである。

しかしながら、このような間欠掘削では掘削スピードの
向上が計れないことが明らかである一方、この構成のま
寸掘削と同時に組立てを行なおうとしても、シールドジ
ヤツキ３のストロークが１リング分しかないので、新設
セグメントに反力を取りシールドフレーム１を推進させ
るべく該当箇所のシールドジヤツキ３を伸張しようとす
ると、既設セグメントに伸張して接触していたシールド
ジヤツキ３が離れ反力が取れなくなって全体の圧力バラ
ンスが崩れてしまうこととなり、同時施工ができなかっ
た。

寸だ、第２図に示すようにシールドジヤツキ３ａのスト
ロークを２リング分以上にすればセグメントの同時組立
も理論的には可能となるが、実際問題としてシールドジ
ヤツキストロークを２リング分とすれば、シールド機の
機長が非常に長くなるため、機械の操縦性が低下したり
或いは発進立坑の大きさを従来以上に太きくしたりする
必要が生じ、特にカーブ施工が困難になるというでとか
ら同時組立は不可能に近かった。

一方、／−ルドジャッキストロークを抑えるべく亀甲形
セグメント方式等のセグメント形状に工夫を凝らした方
式の採用も考えられるが、カーブ箇所のセグメント形状
及びセグメント製作費の増大等の問題が新だに生じるこ
ととなり、結局掘削と組立の同時施工を行なうことがで
きなかった。

そこで、本発明者等は従来の７一ルド掘進機における問
題点に鑑み、これを鳴動に解決すべく本発明を創案する
に至ったものである。

従って、本発明の目的とするところは、比較的簡単な構
成で切羽゛掘削推進とセグメント組立作業との同時施工
が行なえ、掘削スピード及び（λｊ（削能率の大幅な向
上を計ることができる／−ルド掘進機を提供するにある
。

本発明は上記目的を達成すべく次のように構成されてい
る。円筒状のシールドフレーム内にその内周面に沿って
摺動自在な環状の摺動部材が嵌合されている。この摺動
部材にはシールドフレームの後端側にリング状に組立て
られた既設セグメントに反力を取り、摺動部材自身を前
進させるべく反力受用ジヤツキが等間隔で複数個取付け
られている。一方、／−ルドフレーム前部の内周面に形
成された環状取付板には、上記摺動部材に反力を取りシ
ールドフレーム自身を前進させるべく推進用ジヤツキが
前記反力受用ジヤツキ間に介在するように複数個配設さ
れている。そして両ジヤツキの作動機構は反力受用ジヤ
ツキのすべてが伸張し切って既設セグメントに対し摺動
部材を後退しないように支承させた状態で、推進用ジヤ
ツキを伸張することによりシールドフレームを前進させ
るとともに、この前進中に上記支承を解除することなく
反力受用ジヤツキと既設セグメントとや間に順次間隙を
設け、この間隙に新設セグメントを搬入し組立てるべく
反力受用ジヤツキを順次収縮させ、しかる後に反力受用
ジヤツキを新設セグメントに反力を取りすべてを伸張さ
せることにより摺動部材を推進させるように構成したも
のである。

以下、本発明に係る／−ルド掘進機の好適一実施例を添
付図面に従って説明する。

第３図において、７は切羽側に向って推進する円筒状の
シールドフレームであり、前向にカッタ８が回転自在に
装着されている。そして後端にこのシールドフレーム８
の内側の周方向に沿ってリング状に組立てられるセグメ
ント９との隙間からの漏水等の侵入を防止するテールノ
ール１０が設けられている。

シールドフレームγ内には、環状の摺動部材１１がシー
ルドフレームの軸方向に摺動自在に嵌合されている。

１だ、シールドフレーム７の内周面に沿って、反力受用
ジヤツキ１゛２と推進用ジヤツキ１３とがその作動方向
をフレーム軸方向に向けてそれぞれ複数個配置されてい
る。この配置は正確には第４図に示すように同心円上に
交互に同数個並ぶように構成され、中央部のスペースの
有効利用が計れるようになっている。

上記反力受用ジヤツキ１２は、その抑制端を切羽側に向
は引側部が上記摺動部拐１１に挿通固着されるとともに
、引側端のロッド１４がシールドフレーム７の後端内で
組立てられるリング状のセグメント９に当接するように
設けられ、このセグメント９に反力を取り摺動部材１１
を７−ルドフレーム７の前方に摺動させるようになって
いる。

一方、推進用ジヤツキ１３は、その抑制端がシールドフ
レームＩの前部内周に一体に折曲形成した環状の取付板
１５に固着されるとともに、引側端のロッド１６が摺動
部材１１に当接するように設けられ、この摺動部材１１
に反力を取り／−ルドフレーム７を切羽側に推進させる
ようになっている。

上記両ジヤツキ１２．１３は、これらを単独で作動させ
る通常の油圧回路と、これらが−緒になって作動するよ
うにしたリセット回路との二種類の回路に接続され、使
用−的に応じた種々の作動が行なえるようになっている
。このうちのリセット回路１７を示したのが第５図であ
る。即ち、推進用ジヤツキ１３．の炉側給油口には外部
より所定の圧力Ｐで給油する給油回路１８が接続される
とともに、その伸側給油口と反力受用ジヤツキ１？の伸
側給油口との間にはこれらを継ぐ接続回路１９が設けら
れている。また、反力受用ジヤツキ１２の炉側給油口は
タンクボート２０に接続されている。そして、推進用ジ
ヤツキ１３の炉側給油口に給油することにより、そのロ
ッド１６を収縮させ、この収縮により抑制シリンダ内作
動油を接続回路１９を通じて反力受用ジヤツキ１２の抑
制／す／ダ内に移動させ、そのロッド１４を伸張するよ
うに構成されている。なお、図中両ジヤツキに挾持され
ているのは摺動部材１１である。また、第３図中２１は
エレクタであり、摺動部材１１の内周面を軌道とする゛
回転ローラ２２を介して設置され、円周方向に必要な角
度に旋回して新設セグメントピースを組立てて行くよう
に構成されている。・ 以上の構成よりなる本シールド掘進機の運転方法につい
て第３図ないし第８図に基いて説明する。

第３図は初期状態を示し、すべての推進用ジヤツキ１３
が収縮し、丑だすべての反力受用ジヤツキ１２が伸張し
切っている過渡状態である。この状態から第６図の状態
に移行して掘進とセグメント組立の同時施工に入る。即
ち、シールドフレーム７の後端で、既設セグメント９と
、反力受用ジヤツキ１２が収縮したときこのジヤツキと
の間に形成される間隙部２３に新設セグメントピースを
順番にリング状に組立てる一方、／−ルドフレーム７を
推進させ切羽面を掘削する。

セグメント９の１リングが周方向に数個に分割されてい
るだめ、第４図に示すように、そのうちのｌピース２４
をエレクタ２１により既設セグメント９に組込みセット
している間、その１ピース２４の位置に対応する反力受
用ジヤツキ１２は収縮させるが、他の位置にある他の反
力受用ジヤツキ１２は全て伸張して既設セグメント９に
接触し、摺動部材１１が後方に後退しないように突張る
状態とする。上記１ピース２４が組込みセットされると
、この位置に対応する反力受用ジヤツキ１２を幾分伸張
しこのメース２４に接触させて上述のように突張り、他
の反力受用ジヤツキ１２の既設セグメント９から受ける
反力とのバランスを取るようにする。続いて周方向に残
りの反力受用ンどツキ１２を収縮させて行き、新設セグ
メントピースをリング状に組立てていく。

かかる組立操作中、推進用ジヤツキ１３は全数そのロッ
ド１６を摺動部材１１に伸張して接触せしめ、摺動部材
に反力を取りながらシールドフレーム７を切羽側に押し
出し切羽を掘削する。即ち、反力受用ジヤツキ１２によ
って既設セグメント９に反力を取るとともに、更に摺動
部材１１に重ねて反力を取って推進用ジヤツキ１３を伸
張し、もって／−ルドフレーム７を切羽側に押出すこと
となる。

従って、反力受用ジヤツキ１２の順次的収縮操作による
セグメント組立作業と併行して、シールドフレーム７が
摺動部材１１を足掛りとして推進し得るので連続的掘削
が可能となる。しかも、この連続的掘削でシールドフレ
ーム７が切羽側に移動しても、エレクタ２１が摺動部材
１１に設置されており、その移動の影響を全く受けるこ
となくセグメント組立が要求される該当箇所に停止する
機構となっているため、セグメント組立作業に支障がな
く同時作業の施工が可能となる。なお、従来のものけシ
ールドフレーム１にエレクタ５が直接設置されていた点
からいっても同時組立には不都合である。

第７図は新設セグメント２５の１リング分の組立が完了
した状態を示し、推進用ジヤツキ１３はすべて伸張し、
逆に反力受用ジヤツキ１２はすべて収縮している図であ
る。即ち、１リング分／−ルドフン−ム７が掘進する間
に、摺動部材１１の後方で新設セグメン］・２５の１リ
ング分が組立完了している状態を示している。この状態
から第８図に示す状態を経由させて第３図に示す初期状
態にすセットするのであるが、このリセットは既述のリ
セット回路１７を作動することにより、シールド掘進機
の前面切羽支持力を落すことなく行なえることとなる。

このリセット操作を説明すると、リセット回路１７の作
動により、推進用ジヤツキ１３が収縮すると共に、逆に
反力受用ジヤツキ１２は伸張する。このだめ、両ジヤツ
キ１２゜１３の７リング径が同径であり、かつ各々のグ
ヤツキ１２．１３の反力側が一定の力で拘束されている
状態では、二つのジャツギ１２．１３間に挾まれること
となる摺動部材１１は／−ルドフレームｒ内を七の前向
に向って摺動する。このとき、推進用ジヤツキ１３と反
力受用ジヤツキ１２との総合長しは摺動部材１１の移動
に拘らず一定である。捷だ、／−ルドフレーム７の前面
カッタ８が受ける切羽側反力は各ジヤツキ伸側の同圧油
圧力を介して摺動部材１１の後方におけるセグメノ［・
側反力と等しくなる。しかして、推進用ジヤツキ１３が
完全に収縮し、この収縮に代わって反力受用ジヤツキ１
２が伸張し切ると第３図の初期状態に戻ることになる。

従って、リセット回路１７の作動により／−ルト掘逸機
前向切羽支持力を落すことなく、摺動部材１１を切羽側
に移動することができる。このことは、す、セット操作
中においても掘削を継続することができることを意味す
る。

上述のように、推進用ツヤツキ１３と反力受用ジャツギ
１２の各々のジヤツキ本数及びそのシリンダ径（作動油
受圧面積）が同一であり、かつ相対する推進用ジヤツキ
１３と反力受用ジヤツキ１２のジヤツキ伸側給油口を接
続するようにした油圧リセット回路１７を構成すれば、
切羽を掘進すると同時に切羽押付力を解放することなく
セグメント９の同時組立及びリセット操作を可能とする
ことができる。この同時作業を併せ持つ機能は、特に密
閉式掘り或いはブラインド弐／−ル等の切羽上圧を解放
できない土質に適用する／−ルド機械には極めて有効と
なる。

他方、機械掘シールドとは異なり切羽が自立する手掘シ
ールド等の場合には、上記機能は必ずしも必要とはされ
ないが、手掘シールド等であっても切羽を掘進すると同
時に後方でセグメントを組立てることができる本発明は
有用である。

なお、」二記実施例では推進用ジヤツキ１３をそのロッ
ド１６が摺動部材１１に反力を取るように向けて／−ル
ドフレーム７に取付けたが、第９図に示すように摺動部
材１１に取付け、その口）ト、１６をシールドフレーム
７から反力を取るよう“に゛逆向きにすることもできる
。この場合、同図に示すようにリセット回路１７は上記
実施例と同一で良い。

以」二、要するに本発明によれば次のような優れた効果
を発揮する。

（１）　　シールドフレーム内に摺動部材を嵌合させ、
シールドフレームの掘進に与る推進用ジヤツキの反力を
既設セグメントからではなく摺動部材から取るようにし
、かつ掘進に関与しない摺動部材は既設セグメントから
反力を取るようにした別個の反力受用ジヤツキを複数個
備えているので、推進用ジヤツキで７−ルドフレームに
一定の推進力をイ」与しながら、摺動部材を後退させな
い限度で反力受用ジヤツキを順次収縮することが可能と
なり、切羽掘削推進とセグメント組立作業との同時施工
が行なえ、掘削能率を大幅に向上することができる。

（２）従って、連続的掘進が行なえるので、従来の断続
的掘進方式と比較してその所要掘進速度を低く抑えても
実掘削距離を」−けることができると共に、掘進所要パ
ワーの低減化が計れる。

（３）　地だ、泥水、加泥方式等のスラリ搬送方式を採
用する／−ルドエ法にあっては、断続処理ではなく連続
処理が行なえるので、地上泥水処理プラント能力を向上
することができる。

（４）　　シールドフレームは従来通り一筒であるので
ソール性を低下させるようなこともなく、また追加要素
も比較的構造簡単にして、既存の設備を最大限利用し得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド掘進機の概略断面図、第２図ぼ
同じ〈従来のシールド掘薇機を示し、そのジヤツキスト
ロークを２倍にした場合の概略断面図、第３図は本発明
に係るシールド掘進機の好適一実施例を示す概略断面図
、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は本発
明に係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連動さ
せる油圧回路図、第６図ないし第８図は本発明に係る／
−ルド掘進機の上半分の作動説明図、第９図は本発明に
係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連動させる
他の実施例を示す油圧回路図である。 なお図中、７は／−ルドフレーム、８はカッタ、９は既
設セグメント、１１は摺動部材、１２は反力受用ジヤツ
キ、１３は推進用ジヤツキ、２３は間隙、２５は新設セ
グメントである。 第１図 第２図 ＠８１ １Ｖ、Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　前面カッタを有するシールドフレームと、この／−
   ルドフレーム内にその軸方向に摺動自在に嵌合された摺
   動部材と、上記シールドフレームの後端側にリング状に
   組立てられた既設セグメントに反力を取り摺動部材を推
   進させる複数の反力受用ジヤツキと、摺動部材に反力を
   取りシールドフレームを前面の切羽面に推進させる推進
   用ジヤツキとから成り、上記シールドフレームを反力受
   用ジヤツキのすべてを伸張して既設セグメントに支承さ
   せた摺動部材に反力を取って推進させながら、この摺動
   部材の支承を崩すことなく上記伸張した反力受用ジヤツ
   キをこれと既設セグメントとの間隙に新設セグメントを
   順次組立てるべく順次収縮させるように構成したことを
   特徴とするシーツ、レド掘進機。