JPH01230892A - シールド掘進機 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は、トンネルを構築するためのシールド掘進機
に関し、特に、掘進直後にトンネル内壁をライニング（
−次覆工）する技術の改良に関するものである。

（従来の技術） シールド掘進機を用いたトンネル工事では、シールド本
体（鋼製の筒）の前面に配したカッターヘッドによって
シールド本体の外径とほぼ同径のトンネルを掘削すると
ともに、掘削した土砂をシールド本体内から後方へ排出
しながらシールド本体を前方へ推進する。シールド本体
の後方においては、すでに設置されているライニング材
を油圧ジヤツキで押して、その反力でシールド本体を前
方へ推進する。これでトンネルが掘進されるが、油圧ジ
ヤツキが延びきったらシールド本体の推進を中断して、
ジヤツキを盛り替えながらシールド本体の後部において
、トンネル内壁を適宜なライニング材でもって覆工する
。この−次覆工は、−般に鋼製あるいは鉄筋コンクリー
ト製などのブロックを組立てて円管状のトンネル壁体を
構築するセグメント方式か、型枠を設置して早強性のコ
ンクリートを打設してトンネルの壁をつくる場所打ちラ
イニング方式によって行なう。

（発明が解決しようとする課題） 上述したようなシールド工法について高速化および省力
化の技術改良が盛んに研究されているが、高速化および
省力化の最大の障害になるのは一次覆工であり、これを
能率よく合理的に行なえるようにすればシールド工法全
体の高速化および省力化が実現できる。また、場所打ち
ライニング方式の一次覆工では、シールド掘進時間内に
覆工を完了することは難しい。

この発明は前述した従来の問題点に鑑みなされたもので
、その目的は、−次覆工をシールド掘進時間内に行なう
ことができるようにしたシールド掘進機を提供すること
にある。

（課題を解決するだめの手段） この発明に係るシールド掘進機は、シールド本体の前面
に配したカッターヘッドによってトンネルを掘削すると
ともに、掘削した土砂を前記シールド本体内から後方へ
搬出する掘削手段と、前記シールド本体より大径の回転
ドラムを前記シールド本体の中間部に同軸に設けて回転
駆動し、このドラムの外周カッタで前記トンネルの外周
部の地山を緩めるための掘削をしてトンネルの径を拡大
する拡径掘削手段と、前記回転ドラムの背部において、
掘削されて緩められた土砂内に急結性コンクリートを混
入、撹拌して固化させる一次覆工手段と、前記掘削、拡
径掘削および一次覆工を行ないながら前記シールド本体
を前方へ推進する推進手段と、前記シールド本体の推進
に伴ってその後方に現われる前記コンクリートで一次覆
工されたトンネル内壁にラジアル方向の力を加えてスラ
スト方向の固定力を得て、この部分で前記推進手段の推
進反力を得るグリップ手段とを備えたものである。

（作　用） 前カッターヘッドによってトンネルを掘削しながら前記
シールド本体を推進していくと、その中間部に設けであ
る前記回転ドラムの外周カッタによって掘削され緩めら
れた他山が、該外周カッタ後方に形成される。この緩み
領域に前記−次覆工手段によって急結性のコンクリート
が打設され、すぐに固化する。

前記シールド本体が前方へ推進すると、その後方に前記
コンクリートで一次覆工されたトンネル内壁が現われる
。このトンネル内壁に前記グリップ手段が作用し、前記
推進手段の推進反力が得られる。この際、密閉型シール
ド掘進機の場合、加圧室内、カッタヘッドと地山間、シ
ールド本体外周に気泡を注入しながら行うと、所要の推
進反力が少なくなるので都合が良い。

（実施例） 図は本発明の一実施例によるシールド掘進機の概略構成
を示している。１はシールド本体で、これは前胴１ａと
後胴１ｂとに分かれ、その中間部分に後述する回転ドラ
ム５が設けられている。前胴１ａと後胴１ｂとは連結部
材９で一体的に連結されており、シールド本体１を構成
している。

シールド本体１の前方の開口部分にカッターヘッド２が
ベアリング３を介して回転自在に取り付けられている。

カッターヘッド２はシールド本体１の内部に配置された
カッターモータ４によって回転駆動され、その前面のビ
ットによって円形のトンネルを掘削する。カッターヘッ
ド２で掘削された土砂はシールド本体１内のスクリュー
コンベア８やバイブ（図示省略）を通して抗日へと排出
される。

回転ドラム５はベアリング６ａと６ｂでシールド本体１
の前胴１ａと後胴１ｂとの間にこれらと同軸で回転自在
に取付けられており、前胴１ａ内に配置されたドラムモ
ータ７によって回転駆動される。回転ドラム５の径はシ
ールド本体１より大きく、前胴１ａと後胴１ｂとの間に
ドラム５の外周部分が歯車状に突出している。ドラム５
のこの突出部分は外周カッタ５ａとなっている。

後述する推進手段によってシールド本体１を前方へ推進
しながらカッターヘッド２でトンネルを掘削し、同時に
回転ドラム５を回転駆動すると、ドラム５の突出部分の
外周カッタ５ａによって掘削したシールド本体外側の土
砂が掘削され、緩められ、ドラム５の外径と等しい寸法
にトンネル外周が拡径される。

シールド本体１の後胴１ｂの前端外周部分には、多数の
コンクリート打設管１５が回転ドラム５の背部に向けて
取付けられている。このコンクリート打設管１５には抗
日側に配置されたコンクリート供給設備からホース（い
ずれも図示省略）を通して矢印Ａのようにコンクリート
などが圧送されてくるとともに、矢印Ｂのように急結剤
、もしくは瞬結剤が供給されてコンクリートと混合され
る。

このように急結剤などを混入したコンクリートが打設管
１５から回転ドラム５の背部に噴出する。

噴出した急結性コンクリートは拡径され緩められた土砂
間に混入され、フィン５ｂにより土砂と良く撹拌される
。また、急結剤の作用によって短時間で固化する。なお
、トンネルの用途に応じて、スチールファイバ、グラス
ファイバをコンクリートに予め混合して用いる。以上が
一次覆工手段の構成と動作である。

シールド本体１の後胴１ｂの後方にはグリッパ１０が配
置されている。グリッパ１０の基本構造体はシールド本
体１より小径のベースドラム１１であり、このベースド
ラム１１とシールド本体１の後胴１ｂとが複数本の推進
ジヤツキ１４で連結されている。ベースドラム１１の周
囲には多数のフランジ１２が適宜間隔をおいて配設され
ており、各フランジ１２の間隔部分に自動車のタイヤチ
ューブのようなフレキシブルバック１３がドラム１１の
全周にわたって取付けられている。また図示省略してい
るが、各バッグ１３はパイプを介して後方の圧力流体（
オイル、水あるいは空気）の供給装置につながっており
、バルブ制御によって各バッグ１３に圧力流体を注入し
たりバッグ１３から圧力流体を排出することができるよ
うになっている。

フレキシブルバッグ１３に圧力流体が供給されると、そ
の圧力によってバッグ１３が膨らむ。膨らんだバッグ１
３はベースドラム１１の外周と一次覆工済のトンネル内
壁との間にラジアル方向に大きな力を加える。バッグ１
３の外周面にはトンネル内壁と接して大きな摩擦を発生
するように、タイヤのトレッド面のような凹凸が形成さ
れている。従って、バッグ１３を膨脹させた状態では、
ベースドラム１１をスラスト方向に移動させない大きな
固定力が発生する。このようにグリッパ１０をトンネル
内壁に固定した状態でシールド本体１の推進ジヤツキ１
４を延ばすと、グリッパ１０が反力点となってシールド
本体１が前方へ推進される。

推進ジヤツキ１４が延びきったならば、グリッパ１０の
フレキシブルバッグ１３から圧力流体を排出し、グリッ
パ１０の固定を解除する。その状態でジヤツキ１４を縮
めると、グリッパ１０がシールド本体１側に引き寄せら
れる。

上記のようにしてトンネルの掘削と一次覆工とが同時進
行する。なお、フレキシブルバッグ１３を用いたグリッ
パ１０によれば、バッグ１３とトンネル内壁との接触面
積が非常に大きくなり、トンネル内壁に局部的に過大な
力を加えずにシールド本体１の推進反力を得ることがで
き、−次覆工によるライニング材の強度が十分でなくて
も必要な推進反力を得ることができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、この発明に係るシールド掘
進機では、シールドの掘進時にシールド本体の中間部分
に設けた大径の回転ドラムの外周カッタによってシール
ド切羽断面を拡大掘削して得られる緩んだドーンツ状の
地山土砂内に急結性のコンクリートを混入、撹拌して固
化させ、これを−次覆工のライニング材とするように構
成したので、掘削の進行と一次覆工とが並行して行われ
、シールド掘進時間内で一次覆工をできること、小径の
掘進機で内空断面の大きなトンネルを構築できること、
シールド坑外に搬出する土砂は少なくて済むこと、−次
覆工に伴なう人力作業が軽減すること、適宜注入する気
泡によってシールドの推進力を軽減して、−次覆工され
たライニング材への応力が小さくなりひびわれの危険が
少なくなることなど、従来のシールド施工には見られな
い手法を提供できるシールド掘進機である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例によるシールド掘進機の概略構成
図である。 １・・・シールド本体 １ａ・・・前　胴　　　　１ｂ・・・後　胴２・・・カ
ッターヘッド ５・・・回転ドラム　　　５ａ・・・外周カッタ８・・
・スクリューコンベア

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド本体の前面に配したカッターヘッドによ
   ってトンネルを掘削するとともに、掘削した土砂を前記
   シールド本体内から後方へ搬出する掘削手段と、 前記シールド本体より大径の回転ドラムを前記シールド
   本体の中間部に同軸に設けて回転駆動し、このドラムの
   外周カッタで前記トンネル外周の土砂をドーナツ状に掘
   削してトンネルの径を拡大する拡径掘削手段と、 前記回転ドラムの背部において、拡径された前記トンネ
   ル外周部と前記シールド本体の外周との緩んだ土砂に急
   結性コンクリートを混入、撹拌して固化させる一次覆工
   手段と、 前記掘削、外周の掘削および一次覆工を行ないながら前
   記シールド本体を前方へ推進する推進手段と、 前記シールド本体の推進に伴ってその後方に現われる前
   記コンクリートで一次覆工されたトンネル内壁にラジア
   ル方向の力を加えてスラスト方向の固定力を得て、この
   部分で前記推進手段の推進反力を得るグリップ手段と、 を備えたシールド掘進機。
2. （２）前記グリップ手段が、前記シールド本体より少し
   小径のベースドラムと、このベースドラムの外周面に装
   着されたフレキシブルバッグと、このフレキシブルバッ
   グに圧力流体を供給してこれを膨脹させるとともに、前
   記圧力流体を前記バッグから排出してこれを縮小させる
   制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１記載
   のシールド掘進機。