JPS6383396A - 螺旋掘進形シ−ルド工法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明はトンネルの掘削に際して、シールド掘削機のカ
ッタを螺旋状に回転させつつ掘進してゆく螺旋掘進形シ
ールド工法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、シールド１屈進機によりトンネルを掘削する場合
、筒状に形成されたシールド外殻を設け、その外殻の最
前部、即ち切羽部分にカッタを設け、カッタを掘削方向
に押圧した状態で回転させて、カッタの掘削量に応じて
シールド外殻を切羽方向に移動させてトンネルを構築し
ていた。

また、トンネルの覆工を構成するセグメントも、掘削機
が所定量、掘進した時点で、円筒状に組立構築する方式
が用いられている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、そうし
た方法では、カッタにより一時に掘削される切羽部分が
、トンネルの開削断面と常に等しくなるので、切羽の崩
壊の危険性が高くなる欠点が有る。また、カッタの大き
さが掘削すべきトンネルの断面に等しいので、シールド
掘削機自体が大型化してしまう不都合が有った。

なお、トンネル断面を自由に拡大縮小しつつ掘削してゆ
くことの出来ろシールド工法の開発も強く望まれている
。

本発明は、前述の欠点を解消すへく、カンタが一時に掘
削する切羽面を小さくすることが出来、しかもシールド
［掘削機自体の大きさを小さくすることが出来るシール
ド工法を提供することを第１の目的とするものであり、
更に、トンネルの断面を自由に拡大縮小しつつ掘削して
ゆくことが出来るシールド工法を提供することを第２の
目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、従来のシールド掘削機のカッタによる
トンネルの掘削が、トンネルの全断面について同時平行
的に行われることから、前述の不都合が生じろ点に着目
し、セグメント（３）を螺旋状に組立接続した形で覆工
（２）を形成し、覆工（２）の切羽と対向する部分には
面板（５）を設けて山留めし、更に覆工（２）の最先端
部分に、シールド掘削機（６）のカッタ（３ｂ）を切羽
の一部分と対向し得るように回転自在に、しかもその掘
削径を可変し得るように設け、前記カッタ（６ｂ）をト
ンネル（１）のＨ前方向に螺旋状に回転移動させること
により掘削動作を行い、カッタ（６ｂ）による同前動作
の進行につれて前記セグメント（３）を既に構築済みの
覆工（２）に対して螺旋状に接続してゆくと共に、トン
ネル（１）の直径（Ｄｌ）を変化させる場合には、前記
カッタ（６ｂ）の掘削径を変化させて掘削動作を行う共
に、組立時における直径を変化させた形のセグメント（
３）を用いて覆工（２）を構築していくようにして構成
される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ）
　、作用」の欄についても同様である。

（ｅ）６作用 上記した構成により、本発明は、切羽の一部分と対向さ
せた形でカッタ　（６ｂ）をトンネル（１）の開削方向
に螺旋状に回転移動させつつｔａ削動作を行うと共に、
当該カッタ（６ｂ）によるＩ原則動作の進行に伴って、
セグメント（３）を螺旋状に継ぎ足す形で覆工（２）を
構築するようにして構成される。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるシールド工法が用いられたトンネ
ルの開削現場の一例を示す斜視図、第２図は切羽部分の
セグメントを示す斜視図、第３図はセグメントを組み立
てて覆工を構築する際の斜視図、 第４図は組み立てられたセグメントの展開図、第５図は
カッタの軌跡を示す斜視図、 第６図及び第７図はトンネルの直径を変化させる場合の
、セグメントの接続態様を示す図、第８図及び第９図は
、カッタとして掘削径可変形のカッタを用いた場合の正
面図である。

トンネル１は、第１図に示すように、円筒状に組立形成
された覆工２を有してお９、覆工２は第３図に示すよう
に、同一形状のセグメント３が螺旋状に連続的に接続さ
れた形で形成されている。

各セグメント３は、第４図に示すように、その展開形状
が、平行四辺形に形成されており、各セグメン）・３を
５個接続することにより、５個目のセグメント３の途中
で、セグメント３の幅に相当する距、＠Ｗだけセグメン
ト３がズレな形となり、結果的に、第３図に示すように
、セグメント３が螺旋状に組み立てられる。また、各セ
グメント３の長さしは、セグメント３を組み立てた状態
で形成されろ覆工２の外径をＤとした時に、πＤ１５く
しくπＤ／４なる関係を有している。これによゆ、トン
ネル１の軸心方向に隣接するセグメント３同士の接続部
３ａが互い違いになる形で組み立てられ、トンネル１を
強度上均一な状態にすることが出来る。

一方、トンネル１の、第１図最前方（即ち、最左方）の
切羽部分に設けられたセグメント３には、第２図に示す
ように、セグメント３の切羽面側に扇形の面板５が各セ
グメント３毎に着脱自在なる形に装着されており、更に
螺旋状に組み立てられたセグメント３の最先端のセグメ
ント３部分には、シールド掘削機６が設けられている。

シールド掘削機６は、トンネル１の中心に設けられた回
転軸６ａを有しており、回転軸６ａには扇形に形成され
たカッタ６ｂが回転軸６ａにより回転自在に設けられて
いる。なお、回転軸６ａの切羽に面する前面及びカッタ
６ｂの切羽と対向する前縁部６ｄには掘削刃が設けられ
ている。

トンネル１及びシールド掘削機６は以上のような構成を
有するので、トンネル１の掘削に際しては、第１図に示
すように、図示しないシールドジヤツキによりＣ方向に
カッタ６ｂを押圧した状態で、回転軸６ａを中心に、矢
印入方向にカッタ６ｂを回転させる。カッタ６ｂは、切
羽と対向した最前部のセグメント３の、第３図前側面３
ｂ（既に説明したように、前側面３ｂは、螺旋状に形成
されている。）に沿った形で入方向に回転駆動されるの
で、その結果、カッタ６ｂの軌跡は、第５図に示すよう
に、セグメント３と同様に、螺旋状のものとなり、従っ
て切羽は、入方向に回転し同時にＣ方向に移動するカッ
タ６ｂの表面６Ｃと所定の圧力で接触しその崩壊が防止
されると共に、カックロｂに設けられた掘削刃により円
滑な状態で掘削されてゆく。カッタ６ｂにより１屈削さ
れた土砂は、排土管を兼ねる回転軸６ａ（中空筒状に形
成されている）からトンネル１内を通って外部に排出さ
れる。

こうして、トンネル１の断面の一部について、所定角度
範囲、即ち、第１図に示すように、セグメント３の１枚
分の範囲Ｅの土砂が掘削されたところで、新たなセグメ
ント３を面板５と共に、最前部のセグメント３に継ぎ足
す形で、接続し、更にカッタ６ｂを入方向に所定角度範
囲に亙り回転させて掘削を継続する。すると、シールド
１屈削機６の後には、第３図に示すように、セグメント
３が螺旋状に接続された形で覆工２が構成され、トンネ
ル１はＣ方向に構築される。なお、切羽の崩壊を防止す
る面板５は、着脱自在なので、カッタ６ｂによる掘削が
進行して切羽に直接接触しなくなった時点で取り外し、
再使用する。

なお、カッタ６ｂの形状としては、第１図に示すような
、扇状に限らず、切羽に対して部分的に接触して切羽を
螺旋状に掘削し得る限り、種々の形状が考えられること
は勿論である。

また、トンネル１の形状も、第１図に示すような、同一
直径の円筒状のものに限らず、自由にその直径を変化さ
せることが出来る。即ち、カッタ６ｂの切羽と接する扇
形の表面６Ｃ及び１屈削刃の設けられら前縁部６ｄ部分
を、第８図及び第９図に示すように、固定刃６ｅ及び該
固定刃６ｅに対して半径方向に移動自在に設けられた可
動刃６ｆから構成し、その掘削直径がＤ２からＤ３に連
続的に変化しろうように設け、通常の場合には、可動刃
６ｆを、第８図に示すように、固定刃６ｅ内に収納した
状態で厄前する。すると、トンネル１は直径Ｄ２で掘削
される。次に、トンネル１の直径を拡大したい場合には
、第９図に示すように、可動刃６ｆｌｅ適宜直径方向に
移動させた状態で１屈削すると、トンネル１は、直径が
Ｄ２からＤ３の範囲で拡大掘削されろ。可動刃６ｆの移
動はトンネル１の直径方向に徐々に行われるので、掘削
されるトンネル１は、第６図及び第７図に示すように、
徐々にその直径が拡大する形で形成されろ。

なお、カックロｂによる掘削動作は、掘削刃が設けられ
ている前縁部６ｄで行われるので、カッタ６ｂのうち、
拡大縮小する必要がるのは、その切羽と対向する扇形の
表面６Ｃ及び掘削刃の設けられた前縁部６ｄ部分だけで
よい。

また、この際の、セグメント３は、第６図に示すように
、セグメント３の、第３図に示す、略−周毎に、即ち、
トンネル軸心方向におけろ−セグメント毎に、セグメン
ト組立時の直径Ｄ１が拡大・縮小する形で形成し、それ
等セグメント３を連続的に接続することによゆトンネル
１の直径を変化させるようにする。更に、第７図に示す
ように、セグメント３の組立時の直径Ｄ１を連続的に変
化させるように形成して、トンネル１の直径を変化させ
るようにしてもよい。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、セグメント３
を螺旋状に組立接続した形で覆工２を形成し、覆工２の
切羽と対向する部分には面板５を設けて山留めし、更に
覆工２の最先端部分に、シールド掘削機６のカッタ３ｂ
を切羽の一部分と対向し得るように回転自在に、しかも
その掘削径を可変し得るように設け、前記カッタ６ｂを
トンネル１の１屈前方向に螺旋状に回転移動させること
により厄前動作を行い、カッタ６ｂによるｔａ削動作の
進行につれて前記セグメント３を既に構築済みの覆工２
に対して螺旋状に接続してゆくと共に、トンネル１の直
径Ｄ１を変化させる場合には、前記カッタ６ｂの掘削径
を変化させて開削動作を行うと共に、組立時における直
径を変化させた形のセグメント３を用いて覆工２を構築
していくようにして構成したので、カッタ６ｂと一時に
接触する切羽部分が、トンネル１の全断面に比して極め
て小さなものとなり、切羽の崩壊の危険性を大幅に減少
させることが出来るばかりか、シールド開削機６自体の
大きさも小型化することが出来る。

また、カッタ６ｂの掘削径を可変し得るように設けろと
共に、組立時における直径を変化させた形のセグメント
３を用いることにより、トンネル１の直径を自由に変化
させることが可能となり、自由度の高いトンネルの罰則
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド工法が用いられたトンネ
ルの開削現場の一例を示す斜視図、第２図は切羽部分の
セグメントを示す斜視図、第３図はセグメントを組み立
てて覆工を構築する際の斜視図、 第４図は組み立てられたセグメントの展開図、第５図は
カッタの軌跡を示す斜視図、 第６図及び第７図はトンネルの直径を変化させる場合の
、セグメントの接続態様を示す図、第８図及び第９図は
、カッタとして掘削径可変形のカッタを用いた場合の正
面図である。 １・・・・トンネル ２・・・・・・覆工 ３・・・・・・セグメント ５・・・・・・面板 ６・・・・シールド掘削機 ６ｂ・・・・・・カッタ Ｄｌ・・・・・・直径 出願人　　　　　三井建設株式会社 代理人　　　弁理士　　相１）伸二 （ほか１名） Ｌｎ　　　　μノ 第２図 第３図　　第４図 第５図 寡 ηツタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 シールド掘削機の掘進に伴って覆工を構築 してゆくシールド工法において、 セグメントを螺旋状に組立接続した形で覆 工を形成し、 覆工の切羽と対向する部分には面板を設け て山留めし、 更に覆工の最先端部分に、シールド掘削機 のカッタを切羽の一部分と対向し得るように回転自在に
   、しかもその掘削径を可変し得るように設け、 前記カッタをトンネルの掘削方向に螺旋状 に回転移動させることにより掘削動作を行い、カッタに
   よる掘削動作の進行につれて前記 セグメントを既に構築済みの覆工に対して螺旋状に接続
   してゆくと共に、 トンネルの直径を変化させる場合には、前 記カッタの掘削径を変化させて掘削動作を行うと共に、
   組立時における直径を変化させた形のセグメントを用い
   て覆工を構築していくようにして構成した螺旋掘進形シ
   ールド工法。