JPS58213996A - 掘削断面可変自在なシ−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り
、特に１台の掘進機によりトンネル区間中の所要部を拡
幅して掘進することのできる掘削断面町変自在なシール
ド掘進機に関する。

１・ンネル施工工事に使用されるシールド掘進機のうち
、横断面形状を円筒形に形成されだ／−ルドフレームの
前方に該ンール１・フレームとほほ同径のカツタ面板を
回転自在に備え、該が〉タ面板の回転によって地山切羽
を掘削するシールド掘進機は、ンールドフレームの外径
とほぼ同径な円形断面の１一ンネル孔を地山中に掘削す
ることが公知である。上記掘進機は一般的にト／ネル施
工区間に地下水が多く、地質が崩壊しやすい他山に使用
されるために、第１図に示すごとく水密に構成されてい
る。図中１は上記シールド掘進機であり、２は円筒体状
の７ールドフレームで地山中に在って土庄および地下水
圧に耐える強度を有している。２１）はその後端縁であ
る。３ｉｄカノタ而板であり、図示省略したカノタビノ
ｌ・および掘削上−泥取込み用ス’Ｊ７’｝を備えると
ともに、図示省略しだ駆動モータ、ピニオノ、駆動ギア
等からなる駆動手段により回転する駆動軸４に接続され
、その駆動回転につれて回転して他山切羽を摺｛削する
。

５は隔壁であり、カツタ面板３の後面より所要間隔を隔
てて７ールドフレーム２内に張設され、掘削土泥や地下
水がシールドフレ〜ム２内に流入することを制止する。

６はカッタチャン・（であり、上記隔壁５の前面とカッ
タ面板３の後面およびシールドフレーム２の前方の一部
分の内周面２Ｃとにより区画形成されて、掘削土泥取込
み用スリットから取込んだ土泥を図示省略しだ排泥管等
の排泥水手段により、トンネルを経由して地上の土泥処
理プラントへ排出移送せしめる。７はり／グガーダであ
りシールドフレーム２の内周に沿って固設される補強部
材である。８は／−ルドジャノキであり、シールドフレ
ーム２の内周面に沿って所要数が取付けられる。Ｓはセ
グメントであり、トンネル孔Ｔの防護壁としてその内周
に沿って張設サレ、／−ルドジャッキ８の推力を支承し
、その反力により掘進機１を前進させる。９はジヤツキ
サポートである。１０はオーバーカッタであり、カッタ
面板３内に内蔵されて図示省略した油圧制御系により外
方へ出没自在であり、地山中に突出してカッタ面板３０
回転につれて回転してカッタ面板３の直径以上の余堀シ
を行なう。この余掘りは一般に掘進方向の制御のだめに
実施される。Ｔは記セグメントＳを円形に組立てるため
の配設装置のエレクタ、およびシールドフレーム２の後
端部分の内方に取付けられて、セグメノ）Ｓの外周面と
密接して該部分を７−ルするテール・／−ルは図示省略
する。

以上により上記掘進機１でンールトフレーム２とほぼ同
径の円形断面トノネル工事が施工される。

１１はシールドフレーム２の軸芯であり、Ｌは軸芯１１
を通る水平線、■は同じく垂直線である。

ところで、近年トンネルの利用範囲の拡大やトンネルの
長大化につれてトンネル内に各種の機器や設備、例えば
電力・通信関係における各種ケーブルの接続部や、水道
関係の配管集合部や、地下鉄の駅舎部等が設置されるよ
うになり、この部分は本来の円形掘削断面の他に、これ
らを収容すべき拡幅部分を増掘削する必要が生じて来た
。

しかしながら、上述の従来構成による掘進機では同径の
円形トンネルを掘削し得るのみなので、上記拡幅部分の
増掘削には、地上より該部分へ至る立坑を掘削するか、
あるいはトンネル内に他の掘削装置を導入して、以前に
張設したセグメントの一部を除去して拡幅工事を施工し
た後に再度セグメントを張設することを要していた。」
二記拡幅工事は地下水の多いという工事条件から常に万
全な安全対策を必要とし、このため多大の作業日数と工
費を要し、きわめて非能率であるとの欠点があった。

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、その目的はトンネルの所要部分の拡幅工事をも
施工し得る掘削断面可変自在なシールド掘進機を提供す
ることにあり、上記目的を達成するだめに本発明者等は
、円筒体状の・／−ルドフレームの外周側にそのほぼ半
円部を覆う半円形状の被覆体を設け、これを半径方向へ
移動自在にすることにより、／−ルドフレームの断面形
状を拡縮自在とし掘削断面を円形および長円形に可変自
在となし得ることを見出して本発明を完成させたもので
ある。

以下に本発明の一実施例を添付図面に基ついて詳述する
。

第３図乃至第６図において２１は本発明に係“る−８（
Ｈ削断面可変自在なシールド”　（Ｊｉ進機であり、後
佐−′するシールドフレーム２２と被覆体２５およびこ
れらを構成する各付属部材から形成される。なお上記掘
進機２１には従来どおりの部材も組込まれるので便宜上
これを列記する。３はカッタ面板であり、４は駆動軸で
ある。６はカッタチャンバであり、７はり／グガーダで
ある。８はシールドジャッキであり、Ｔは円形断面（・
ノネル孔の内周面である。エレクタおよびテールノール
は図示省略する。

以「本発明の特長を述べる。

２２ａはンールトフンーム２２の上方半円部であり、下
方半円部２２ｂと一体的に形成されている。上方半円部
２２ａの後方側は一部分を深さ方向に切除してフリーエ
ッヂ部２２Ｃを設け、その後端をＦ方半内部２２１〕の
後端縁２２（］と連接せしめるとともに、カッタ面板３
側に臨む前方側で隔壁２３の位置を前端面とし、これに
隔壁２３を固設せしめ、その後方に所定間隔を隔てて第
２の隔壁２４を固設する。丁方半内部２２ｂは前方側を
従来例・′どおりカッタ面板３に近接した位置を前端面
とし、上記隔壁２３．２４を上方半円部２２ａと同一線
に固設している。駆動＋Ｉ＋＋ｌ＋　４は軸受部４ｂ内
に収納され上記隔壁２３．２４を貝通し、図示省略した
駆動手段により回転自在であり、軸受部４ｂとの摺接部
はシールされている。２５は被覆体であり、／−ルドフ
レーム２２の下方半円部２２１〕と同等の全長を備えて
下方を開放した断面半円形に形成され、／−ルドフレー
ム２２の上方半円部２２ａおよびこれを一部切除したフ
リーエッヂ部２２ｃを上方から被覆して、その外周面と
上記丁方半内部２２ｂの外周面とにより、トノネル孔Ｔ
の直径を形成する。しだがって上記上方半円部２２ａの
外径は被覆体２５の厚みだけを減じたものである。

」二記被覆体２５は前方側に上記上方半円部２２゜０前
端に固設された隔壁２３と重合する上方隔壁２６を軸受
部４ｂ付近までの所要深さに設は重合部２７を備える。

これらにより従来と同様にカンタチャンバ６が区画形成
される。２５ｂは被判体２５の下端側であり、シールド
フレーム２７″？深さの中央部分２２ｅとの間に取合部
２８を備える。

２５ｃは被覆体２５０丁Ａ１．１縁である。上記各取合
部２７．２８はシール構造とし、地ド水や上記が該部分
からシールドフレーム２２および被覆体２５による被覆
部分内へ流入することを制止するシール部を形成する。

２５ｄは被覆体２５の後端縁である。３０は掘削断面可
変用ジー）・ツキ（以Ｆジャレキと言う）であり、その
伸縮動によりト記被覆体２５を半径方向に移動自在とし
、拡幅した長円形断面とすることおよびさらに円形断面
に可変自在とすべく、油圧制御系（図示省略）により操
作される。該ジヤツキ３０は隔壁２３．２４間と、掘進
機２１の後方側と図示省略した反対側との左右対称の計
４箇所に設けられ下方側の７−ルビフレーム２２側では
隔壁２３．２４間に固設した支持部材３１と、リングガ
ーダ７から延設された支持部材３２とに支承され、」三
方側の被覆体２５側では上記各支持部材３１．３２と対
応する位置に固設した支持部材３３．３４に支承され垂
直状に取付けられる。３５は特殊な鋼製セグメントであ
り、第５図下方に示すごとく、外周面側を袂って空間部
を形成し、この空間部にチューブ状のｉ工撓性袋３６が
組込まれ、図示省略した注入手段により町撓性袋３６に
充填剤等を注入することにより膨張して、長円形断面に
拡幅された１・／ネル内周面Ｔ２に到達可能であり、膨
張した外表面をシールドフレームの上方半円部２２ａの
内周面や、被覆板２５の内周面、捷たけこれらに取付け
たテールノール（図示省略）に密接させて掘進機２１の
後方部分を７−ルする。なお第３図以下第６図において
は説明の簡明化のため、セグメントＳの図示を省略する
。

次に上記実施例の作用を述べる。通常の円形断面トンネ
ル掘削区間では、第３図、第４図に示すごとくシールド
フレーム２２の上方半円部２２ａに被覆体２５を密接さ
せ、該被覆体２５の外周面とプールドフレーム２２の下
方半円部２２ｂの外周面とにより所定の円形断面を形成
し、これにより従来どおりの円形断面のトノネル孔Ｔを
４４ｉ進し、トンネル拡幅地点に至って上方部を拡幅し
た長円形断面に掘削するに際し、上記円形断面の−１，
まカッタ面板３よ秒オーバーツノツタ１０を突出させ、
軸芯１１より上方の地山を余１１１１りする。この余掘
りは被覆体２５を上昇させて所要の長円形断面を形成し
得る深さと、その全長を収容し得る空間部分を地山中に
掘削するものである。余］Ａ１：り終Ｔ後はオーバーカ
ッタ１０をカッタ面板３内に１ノさし、ジャツギ３０の
全数を同期伸長させて被覆体２５を−に記章間部分に平
行に上昇移動させ、第５図、第６図に示すごとく掘進機
２１の外周形状を所要の拡幅長円形断面に形成させる。

このとき被覆体２５に固設されている上方隔壁２６が被
覆体２５と共に上昇し、／−ルドフレーム２２の上方半
円部２２．に固設された隔壁２３とにより長円形の隔壁
を形成し、かつΦ合部２７の一部が取合してカッタチャ
ツバ６がその／−ル機能を８１１持する。

掘進機２１の後方部では既設された一般の円形断而のセ
グメントの前面に上記鋼製セグメント３５が張設され、
組込まれた町撓性袋３６が充填剤等を注入されて膨張し
、被覆体２５の内周面に到達して該部分をシールすると
共に、被覆体２５の下Ａ＾ｉ　（ＩＩＩ　２５１）と該
部分のシールドフレーム２２の中央部分２２ｅが重合し
てンール部を形成しているために、掘進機２１内への地
下水等の流入は制止される。

ついで、」二記拡幅状態において長円形断面トンネルの
掘進を開始すべく、オーバーカッタ１０を突出させてカ
ッタ面板３とともに地山切羽を掘削する。上記オーバー
カッタ１０の突出量は上方では被覆体２５の外周面と同
様になり、下方に近付くにつれて減少し軸芯−１１を通
−る水平線り付近ではゼロとなり、その反対側に至った
ときは突出を再開して逐次に延出し長円形の上方部分を
掘削するごとくなされる。

掘削された土泥はカッタチャンバ６に取込まれ排泥管等
を介して地上に排出移送される。上記掘削が所定量（一
般にセグメン）Ｓの長さと同長）に達したときに掘削を
中止して、／−ルトジャノキを伸長させ推力を上記鋼製
セグメント３５シで・支承させその反力で掘進機２１を
前進させる。″前進した後方部に露呈する］・ノネル孔
のＦ方の円形部分には従来どおりのセグメントが配設さ
れ、上方の長円形部分にはこれに沿う形状としたセグメ
ントが張設される。以後は上記作業をくりかえして所要
長さの長円形断面トンネルを掘進する。該掘進が終了し
て円形断面トンネル掘削に可変するにはジヤツキ３０を
縮小させ被覆体２５を下降させ掘進機２１を円形断面に
復旧させ、オーバーカッタ１０はカッタ面板３に戻し、
カッタ面板３のみにて地山切羽を円形に掘削し、セグメ
ントを円形に張設し、従来ど゛おりのトンネル促進を施
工する。

なお、長円形断面トンネルから円形断＋ｌ′ｉｉ　ｌ−
７ネルの掘削に移行するに際し、その段差部には上６己
鋼製セグメント３５を使用し、地山がらトンネル内へ地
下水等が流入することを制止する。

上記実施例では」三方に拡幅した長円形断面１−ンネル
を述べたが、被覆体２５を水平方向に数句けて水平方向
に拡幅することも可能であり、さらに左右両側に取（＝
ｌけて拡幅寸法をより犬とすることも１丁能である。

上記本発明によれば次のごとき優れた効果が得られる。

（１）　　円筒体状の７−ルビフレーム上に、その半径
方向に移動自在な被覆板を設けたので掘進機の断面形状
を円形および長円形に６丁亥自在となし得て、トンネル
孔の掘削断面を円形から長円形に可変することおよび長
円形から円形に復旧することができるので、トンネル区
間中の所要位置にて拡幅した長円形断面部分を増掘削す
ること、および円形トンネル掘削に復旧させることが０
丁能となる。

（２２１項記載の作用効果により、従来トンネル拡幅に
要した立坑の掘削工事や、トンネル内に導入した他の１
万１削機による拡幅部分のｔ、！ｉｉ削工事およびこれ
らに伴なう既設のセグメントの除去工事などが省略でき
るので、全体の工期を短縮し、費用を低減し得る。

（３）／−ルトフレームの断面の拡幅ｄ」変が掘削位置
にて実施できるので、トノネルイアａｉ削を゛中断する
時間は極めて短時間となり、実質的には゛ｒソネル掘削
が連続的に行なわれる。

（４）各部拐の重合部がンール部を確実に形成している
ので、掘削断面を可変じた場合にも掘進機内へ地山中か
ら地下水や上記が流入することなくトンネル施工工事が
安全に実施できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来公知の７一ルト掘進機の１１９１］を示す
縦断面図、第２図は第１図の１１−１１線矢視の後面図
、第３図は本発明／−ルト掘進機の縦断面図、第４図は
第３図のＩＶ−ＩＶ線矢視の後面図、第５図は本発明シ
ールド掘進機の作動状態を示す縦断面図、第６図は第５
図の■−〜４線矢視の後面図である。 図中、２１　ｉ”ｌ：　４Ｊ＋ｉ削断面町変自在な／−
ルビ４ｂ１！進磯、２２はノールリドフレーム、２５は
破寺刈１本、３０は被覆体２５の移動手段とした／ヤッ
ギ、２５ｂは被覆体２５０両側端部、２８は上記両側Ω
１ｉ１ｉ　部２５　ｂ　ト’／−ルドフレーム２２の外
周面との間に設けられた重合部である。 １ ８２図 ｖ 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒体状のンールドフレームの外周側に、その周方向に
   沿ってほぼ半円部を覆う被覆体を設け、該被覆体にこれ
   をンールドフレームかラ半径方向へ移動させてシールド
   フレームの径を拡縮するだめの移動手段を設けると共に
   、該被覆体の両端部を上記シールドフレーム外周而部と
   の間に被覆体の移動を許容しつつプールするンール部を
   設けたことを特徴とする掘削断面可変自在なノールド掘
   進機。