JPS58213995A - 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】 本発明はトンネル掘削に使用するシールド掘進機に係ジ
、特にトンネル掘進中に所要地点において四線施工を高
能率とするためにカッター面板金径方向に偏芯自在とし
た／−ルド掘進機に関する。

前方に円形のカッター面板を回転自在に備え″たシール
ド掘進機は、該カッター面板とほぼ同径の円筒体を所要
長さの直線状に備えてシールドフレームを形成し、上記
カッター面板の回転にまり地山中に上記／−ルドフレー
ムの外径に相当する円形断面のトンネルを掘削し、シー
ルドフレームの内周に沿って設けた多数の／−ルドノヤ
ソキを伸長し、該伸長をトンネル内周面に沿って張設し
たセグメントに支承させその反力によって推進すること
が公知となっている。

ところで、近年に至ってトンネルは利用目的や掘削条件
等から部分的に曲線施工されることが多くなり、従来形
式の一般／−ルド掘進機はその外形形状が所要長の直線
状に形成されていることから一般的な掘進工法では所要
の曲線に掘削することは不可能であり、この対応策とし
て掘進機の側方部の地山の内側部分および外側部分全余
分に掘削（以下余堀りと言う）し、上記外側部分のみに
／−ルドノヤソキによる推進力全付与し、内側部分は無
推進力とした状態で掘進機全推進させ、これにより掘進
機が無推進力とした内側に曲るようにしていた。第１図
は上記状態を示す平面図であり図中Ａは直ａＶＣ掘削さ
れたトンネルであり、Ｂは直線トンネルＡＶｃ接続する
曲線トンネルである。

Ｂ２は該曲線トンネルＢの内側軌跡であジ、Ｂ３は外側
軌跡である。１は／−ルド掘進機であり、Ｌはその全長
である。２はシールドフレームであり、２Ｃはその前端
縁であり、２ｄは後端縁である。３はカッター面板であ
る。５はシールドフレーム２の軸芯である。第１図は掘
進機１が直線トンネルＡより曲線トンネルＢにその全長
りだけ前進するために、曲線トンネルＢに行なった余掘
り全平面図として示したものであり、６は曲線トンネル
Ｂの外側軌跡Ｂ３の外側になされる外側余掘量で、幅７
と長さ８とからなるほぼ長三角形である。９は内側軌跡
Ｂ２に至るべくなされる内側余堀りであり幅１０と長さ
１１とからなるほぼ長三角形である。上記外側余堀ｐ６
はカッター面板３により掘削され、内側余堀υ９はカッ
ター面板３ｖＣ旬設したオーバーカッタ（図示省略）＊
突ｂ（せて掘削される。

上記工法により曲線トンネルを掘１Ｊ１」する場合の余
掘り量の概略−例を示すと、トノネル直匝が約４５７ｎ
、曲線トンネルＢの曲率Ｒか約１５ｍ、掘進機１の全長
が約４．５　ｍ　ＶＣおいて外側余掘量の幅１が約５６
０為、内側余掘量の幅１０が杓７８０％程度となる。上
記外側余堀ｆ）６はトンイ・ル外方部に余計な空間部分
全形成することとなり、トンネル掘削において全く余計
な作業であり、かつ、望間部分が連続することにより安
全上も好ましくない０また、内側余堀９９はトンネルと
して利用し得るけれどもその掘削は゛オーバーカッタの
丈高によりなされるので掘削土砂がシールドフレーム２
内に取込まれる他に該内側余堀９９部分にも流入し、こ
のため所定余掘量以上の掘削を要するなどの損失があっ
た。この余掘量を減少しトンネル曲線施工を高能率とす
へく、／−ルドフレームを長さの中間部分より前後に２
分割しシールドフレームを屈曲１」在とした曲線施工用
中折れ弐シールド掘進機が開発されたか、中折れ量が僅
小のため余掘り量も僅かにしか減少することができず、
格別な効果を奏するには至らないとの雑煮があった。

本発明は上記問題点を有効に解決すべく創案されたもの
であり、その目的は曲線トンネル１屈削において本来不
必友な外側余堀り全省略廃止するとともに、内側余堀ジ
の大部分をカッター面板により実施し得る曲線トンネル
掘進に適した７〜ルド掘進機全提供することにある。

以下に本発明の一実施例全添付図面に基ついて詳述する
。第２図および第３図において、１は／−ルド掘進機で
あジ、２はシールドフレームである。該シールドフレー
ム２はその長さの大部分を占める直線状の本体部分２ａ
と前端縁２Ｃがなす開口部全縮径した截頭円錐形状の前
方部分２ｂとに一体的に形成される。３はカッター面板
であり図示省略したカンタ−ピント、スリン］・、オー
ツぐ−カソタ全備え駆動軸４と接続する。駆動軸４は図
示省略した駆動モータ、駆動ビニオン、カッタギア等の
駆動手段により、駆動回転し、カッター面板３を回転さ
せる。／−ルドフレーム２の’ＩＱＨ”’ｅ：　、ｒｆ
Ｌは駆動軸４の軸芯と同−腺となっている。カメ４−面
板３の後面より所定間隔を隔てて隔壁２１がシールドフ
レーム２内に水密性に張設される。該隔壁２１は駆動軸
４の外周に固設された中央崗壁２１ａと７−ルドフレー
ム前方部分２ｂの内周面に固設された外方隔壁２１ｂと
から成り、各端；ＩＢに摺動自在な重合部２１ｃを備え
る。上記カッター面板３の後面とノールドフレーム前力
部分２ｂの内周面と隔壁２１とによシカツタ−チャン・
ぐ１２か区画形成され、掘削土砂を滞留させつつ図示省
略した地上の土泥処理プラントからの送泥水により所要
濃度の泥水として排泥管から上記ノ°ラントへ排出移送
される。なお、一般公知のリンシ゛ガーグ、エレクタ、
／−ルドノヤソキ、テール／−ル等も本掘進機に備えら
れるが、これらは図示省略する。したがって、／−ルド
フレーム２の前方部分２ｂ’（ｉ−截頭円錐形状とした
ことと、隔壁２１を２分割して重合部２１Ｃを設けたこ
とが本発明の第１の特長である。

本発明の次の特長は、上記隔壁２１の後方側にカッター
面板３の偏芯用ツヤツキ（以下ツヤツキと言う）２２乃
至２５を上下左右の４方向に直交状に相対向して設けた
ことにある。該ツヤツキ２２乃至２５はその伸縮動によ
シカツタ−面板３全その径方向に偏芯自在とするもので
あり、ンリンダヘソド２２ａ乃至２５ａと／リンダ２２
ｂ乃至２５ｂとピストン２２ｃ乃至２５ｃからなジ、油
圧制御（図示省略）によジ伸縮勤される。２６゛は推進
軸４の外周面に固設され、上記ツヤツキ２２乃至２５の
推力を支承して駆動軸４に伝える台座板である。２γ乃
至３０は上記ツヤツキ２２乃至２５をその内部に収納し
た摺動ボックスであり、角筒体を形成すべく断面全四角
形とした四周［２７ａ乃至３０ａとシールドフレーム２
の内周面側を覆う摺動板２７ｂ乃至３０ｂからなジ、駆
動軸４に臨む側を開口している。シリンダーヘッド２２
ａ乃至２５．は上記角筒体内の摺動板２７ｂ乃至３０ｂ
に接して固定される。上記摺動ボックス２１乃至３０を
中央隔壁２１ａと挾持して支持すべく、支持部拐３１が
摺動ボックス２７乃至３０の後面側を積って重合部３２
を備えてその内方端を駆動軸４に固設される。３３は該
支持部４／１３１にさらＩ／ｉ：後面側から支持すべく
外方端を７−ルドフレーム本体部分２ａに固設された支
持板である。

３４は上記各摺動ボックスに設けた摺動板２γｂ乃至３
０ｂの外面と摺動する摺動面３５を補え、シールドフレ
ーム本体部分２ａに固設される摺動面形成部材である。

３６は各摺動ホ゛ソクス２７乃至３０を側方より挾持す
る支持部拐である。

第３図（仕上記摺動ボックス２γ乃至３０の配設全示す
正面図であり、２γは垂直力向の上方部、２８はその下
方部、２′９は水平方間の掘進方向に臨んだ左方、即ち
内側軌跡８２側に設けたもの、３０は右方、即ち外側軌
跡Ｂ３側に設けたものである。軸芯５を通る水平線全Ｌ
、垂直線を■として示す。

次に上記実施例の作用を述べる。

第１図の状態から曲線トンネルＢの掘進を続行するには
、第３図に示した水平力向の摺動ホ゛ノクス２９，３０
を作動させる。即ち、外側軌跡Ｂ３側Ｖｃ設けた摺！１
１ボックス３０内のツヤツキピスト／２５ｃｋ伸長させ
、相対向して設けた内側軌跡８２側の摺動ボックス２９
内のツヤツキピストン２４ｃ（ｒ縮／Ｊ−させると、上
記各ピストン２４ｃ。

２５ｃに台座板２６を介して接続されている駆動軸４は
その伸縮量だけトンネル軌跡Ｂ２側へ水平に移動し、そ
の軸芯が７−ルドフレーム２の軸芯５と偏芯する。した
がって駆動軸４に接続しているカッター面板３も同様に
偏芯移動し、第４図に示す平面状態となる。上記偏芯量
ｆｘとして示す。

上記偏芯によりカッター面板３の右側端部３ｂは外側軌
跡Ｂ３に位置し得ると共に左側端部３ｃは内側軌跡Ｂ２
側へ移動してこれに接近するが、従来の余堀ジ幅１０よ
り偏芯量Ｘが少ないことから、内側軌跡Ｂ２との間には
未到達部分Ｙが残存する。

上記偏芯移動に際しシールドフレーム本体部分２ａの上
方部および下方部に設けた摺動ボックス２γと２８ｉｌ
−ｊ：、その摺動板２γｂと２８ｂを各摺動面形成部拐
３４との各摺動面３５を摺動せしめつつ同様に移動する
。駆動軸４に固設されている中央隔壁２１ａも移動する
が重合部２１ｃにょ９カツターチヤンバ１２側の水密性
は維持される。

各摺動ボックス２γ乃至３０の後面は支持部材３１との
間に備えた重合部３２全摺動する。

上記カッターＩＭＩ板３の内側軌跡Ｂ２への未到達部分
Ｙ全掘削すべく、カッター面板３よりオーバーカッタ金
円ＩＩＩ軌跡Ｂ２へ臨丑せて突出せしめる。

ついでカッタ面板３金回転させて地山切羽全掘削する。

該掘削において地山切羽（ｒＪ、オーバーカッタの突出
させた部分Ｙ以外は全てカッター面板３して接し、これ
により掘削されるので掘削上砂はカッター面板３に設け
たスリットからカッターチャンバ１２に取込まれ、オー
バーカッタによる掘削上砂もカッター面板３０表面に沿
ってスリットに至９カッターチャンバ１２へ大部分が取
込まれ、内側余堀ｖ９へ流入するｋは僅少なものとなる
。以上によって外側余堀９６をゼロに省略することが可
能となり得る。第５図は上記状態を前方側から見た正面
図であジ、３ｄはカッター面板３の外縁を示す。

また、上記掘削においてカッター面板３をより一層偏芯
移動させてその左方端部３ｃを内側軌跡Ｂ２に接するよ
うＶこしてもよく、この場合外側軌跡Ｂ３ｆｌｌｌｌｖ
ｃオーバーカッタを突出させて掘削することとなり、こ
れによジ内側余堀ｖ９への掘削土砂流入は解消し得る。

以上によジ地山切羽の所要童全掘削してからオーバーカ
ッタ全戻しカッター面板３を停止し掘削を中止し、シー
ルドノヤツキを伸長し掘進機１Ｖｃ推力を付与して前進
させる。外側軌跡Ｂ３側には余堀９が施されていないが
、シールドフレーム２の前方部分２ｂが截頭円錐形状と
しであるためにこの部分から掘削孔愕沿って前進するこ
とができる。内側軌跡Ｂ２側には必要な余−掘ジ９が施
工されているので上記推力により前進することができる
。

以上をくりかえずことにより曲線トンネルＢが高能率に
掘進される。上記実施例は単一円筒体のノールドフレー
ムについて述べたが中折れ式／−ルドフレームを使用す
れば一層曲線掘削効果を′１句上し得ることは明白であ
る。またカッター而板金偏芯させることはカッター面板
の所要力向に行なえるので全周の各方向に実施可能であ
り曲線施工のみならず掘進方向の修正１１１１１１卸に
も利用可能である。

上記した本発明によれは次のごとき優れた効果が得られ
る。

（１ン　　複数の偏芯用ツヤツキにょフカツタ−面板金
所要方向に偏芯移動自在としたことと、／−ル１゛フレ
ームの１前方部分全截頭円錐形としたので、カッター面
板の外縁を曲線トノネルの外側軌跡に沿わせることが可
能となり、外測余堀す全省略廃＋ｈ　シ得、かつ内側余
堀り全も可及的に減少することができるようになった。

（２）　カッター面板の偏芯移動によジ曲線掘削におい
てカッター面板の全面か有効に利用し得るので掘削土砂
の大部分を／−ルドフレーム内に取込めることとなり、
掘削土砂の取込み不良が可及的に改善される。

（３）　単に曲線掘削のみならずトンネル掘削において
掘削方向の修正制御が確実容易に実施できる。

（４）　　上記各項記載の作用効果によりトンネル掘進
ｆ！、高能率に施工し得て工費全減少し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の曲線トンネル掘削を示す平面図、第２
図は本発明のシールド掘進機の縦断面図、第３図は第２
図の■−■線矢視断面図、第４図は本発明の７一ルド掘
進機のカッター面板ヲ偏芯移動させた平面図、第５図は
第４図のＶ−Ｖ線矢視した拡大正面図である。 図中、１はシールド掘進機、２は７−ルドフレーム、２
ａは／−ルドフレームの本体部分、２ｂは截頭円錐状と
した７−ルドフレームの前方部分、３はカッター面板、
５はシールドフレームの軸芯、Ｘはカッター面板の偏芯
量である。 特許出願人　東京電力株式会社 （外１名） 代理人　弁理士　　絹　谷　信　雄 第２図 Ｉ ヨ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｆｆ１Ｈｔ状の７−ルドフレームの掘進側開口部に、こ
   れを覆うべく且つ地山を掘削しつつシールドフレーム内
   に掘削土砂を取込むために回転自在に設けられたカッタ
   ー面板金有するシールド掘進機において、上記カッター
   面板全上記／−ルドフレームのほぼ縦断面と等しい断面
   積金有するように形成すると共に、上記開口部の口径を
   上記カッター面板の断面積よりも縮径すべく截頭円錐形
   状に形成し、且つ上記カッター面板の軸芯をシールドフ
   レームの軸芯より径方向に偏芯自在に形成したことを４
   徴とするシールド掘進機。