JPH0137035Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は構造簡易にしてシールド本体の方向制
御を容易かつ確実に行えるようにしたシールド掘
進機に関する。

シールド掘進機は上下水道、電力、通信ケーブ
ル、共同溝などのトンネル工事において広く用い
られるもので、特に地山が崩壊しやすい滞水砂層
等の軟弱な地盤にトンネルを構築する場合、一般
に泥水加圧式シールド掘進機が採用されている。
これは切羽の泥水圧により地山を安定させながら
掘削し、掘削カツタで堀削土砂をカツタスリツト
部から泥水室に導入し、更にこの泥水室から泥水
輸送管を介して抗外へ排出し、この排出量に応じ
てシールド本体の速度を制御するもので、その掘
削の進行につれて複数個のセグメント（裏張りセ
グメント）からなる裏張りを組立ててトンネルの
崩壊、湧水等を防止し、シールド本体の推力を前
記セグメントを反力体とするシールドジヤツキに
よつて得るように構成されている。すなわち、シ
ールド本体の内周壁に配設された複数個のシール
ドジヤツキでセグメントの端面を後方に押圧し、
その反力でシールド本体を定速度で前進移動させ
るようにしている。したがつて、シールド本体内
で組立てられた裏張りセグメントは、該シールド
本体の前進移動によりトンネル内に露出されその
場所に残置される。そして、このようなトンネル
の掘削、裏張りセグメントの組立ておよびシール
ド本体の前進移動を繰返し行うことにより、所定
の裏張りセグメントがトンネル内に敷設される。

この場合、直線掘削時においてはシールド本体
の方向制御が容易で問題なく行えるが、連続した
Ｓ字カーブ等の掘削時においては所定のカーブに
沿つてシールド本体を添わせることが難かしい。
そのため、従来はシールド本体の方向制御を、シ
ールドジヤツキの片押しによつて行つたり、シー
ルド本体のカーブしようとする側の内周壁とセグ
メントとの間にワイヤロープを張り、このワイヤ
ロープの中間に緊張装置を設けて該ロープをけん
引してブレーキ力を働かせ、カーブ外側のシール
ドジヤツキを伸長してシールド本体に回転モーメ
ントを与えたりして行つている。この場合、シー
ルドジヤツキの装備本数（総推力）を決める際、
計算上シールド掘進機の掘進に必要な推力（前面
の土圧、水圧等に打ち勝つに要する推力、シール
ド掘進機外面と土の間の摩擦抵抗等）の２〜数倍
の値を採用している。したがつて、方向修正を行
う際、カーブ外側のシールドジヤツキのみを使用
した場合でも、シールド本体の前進移動を可能に
するに十分な数のシールドジヤツキが装備され
る。しかし、上述した方法による方向制御はいず
れも力のコントロールが難かしく、特に半径の小
さいカーブ部分の施工を高精度に行うことが困難
であつた。また、後者にあつては緊張装置を必要
とする。

この他、シールド本体を前部シールドと後部シ
ールドに２分割してこれらを屈曲可能に連結する
方法も採用実施されている。これはカーブ外側の
シールドジヤツキを作動させて前部シールドを前
進させ、次いでカーブ外側のアーテイキユレート
ジヤツキを作動させて後部シールドを引き寄せる
ことにより前進するもので、前部シールドの前進
時にセグメントを反力体とするものである。した
がつて、このような２分割構造の中折れ式シール
ド掘進機によれば、一体型のシールド掘進機に比
べて曲率半径の小さい曲線掘削が可能で、余掘り
量を少なくすることができ、地山の崩壊を防ぐば
かりか、裏込め量を少なくすることができるとい
う大きな利点を有している。

しかるに、この種の中折れ式シールド掘進機に
おいても、前部シールドを前進させる場合にはセ
グメントを反力体としているため問題はないが、
後部シールドを引き寄せる場合には固定体として
の前部シールドが動き易く、そのため後部シール
ドの方向制御を高い精度で行うことが困難であつ
た。

本考案は上述したような点に鑑みてなされたも
ので、カーブ内側のシールドジヤツキとセグメン
トとをワイヤロープによりアイプレートを介して
連結し、このシールドジヤツキによりブレーキ力
を働かせ、カーブ外側のシールドジヤツキでセグ
メントを押圧し、シールド本体に回転モーメント
を得ることにより、シールド本体の方向制御が容
易かつ確実で、トンネルのカーブ部分の施工を高
精度に行い得るようにしたシールド掘進機を提供
するものである。

以下、本考案を図面に示す実施例に基づいて詳
細に説明する。

第１図は本考案を中折れ式シールド掘進機に適
用した場合の一実施例を示す縦断面図である。同
図において、全体を符号１で示す中折れ式シール
ド掘進機は、ほぼ同一形状に形成されそれぞれ両
端が開口した円筒体からなる前部シールド２Ａ
と、後部シールド２Ｂを備え、これら両シールド
２Ａ，２Ｂが図示しない適宜な連結杆によつて屈
曲可能に連結されることにより、中折れ型のシー
ルド本体２を構成している。この場合、後部シー
ルド２Ｂの前端部に設けられた小径部３が前部シ
ールド２Ａの後端部内周面にシールパツキン４を
介して摺動可能に挿入されることにより、両シー
ルド２Ａ，２Ｂの連結部を構成している。

前記前部シールド２Ａの前面開口部にはカツタ
ヘツド６が設けられ、このカツタヘツド６の後方
にはシールド本体２の内部を泥水室７と大気圧室
８とを区画する隔壁９が配設されている。前記カ
ツタヘツド６は前記隔壁９によつて回転自在に軸
支されて駆動モータ１０により減速回転され、シ
ールド前面の切羽部分１２を掘削する。このカツ
タヘツド６によつて掘削された土砂は、該ヘツド
６に設けられたカツタスリツト部（図示せず）を
通つて前記泥水室７に導かれ、送水管１４より供
給される加圧流体とアジテータ（図示せず）によ
つて撹拌されることにより泥水となり、この泥水
が泥水管１５によつてシールド本体２の後方に導
かれ、トンネル１６外へ排出される。

一方、後部シールド２Ｂの内部中央には周知の
リング式門型セグメントエレクタ装置１８が配設
されている。このセグメントエレクタ装置１８
は、後部シールド２Ｂの内部に同心円状に配列さ
れた複数個のローラ２０によつて旋回自在に支持
され、かつ旋回用モータ２１によつて旋回される
エレクターリング２２を備えており、このリング
２２にトンネル１６の掘削につれて裏張り２３を
組立てていくエレクタアーム２４が配設されてい
る。前記裏張り２３は、例えば６分割された鉄、
コンクリート等からなる円弧状の裏張りセグメン
ト２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……を環状に接合して
構成されるもので、各セグメント２３ａ，２３
ｂ，２３ｃ……が前記エレクタアーム２４によつ
て順次吊り下げられ、エレクターリング２２の旋
回によつて所定位置に位置決めされた後、後部シ
ールド２Ｂの内周壁に押し付けられて鎖線２６で
示す如く組立てられる。そして、この組立てられ
た裏張り２３は順次ボルト等の連結部材によつて
一連に接合され、後述するシールドジヤツキによ
る該裏張り２３を反力体とするシールド本体２の
前進移動に伴い後部シールド２Ｂの後端開口部よ
りトンネル１６内に相対的に送り出されその場所
に残置される。なお、後部シールド２Ｂの尾部内
周壁には前記裏張り２３の外周面が摺接すること
により、泥水等の侵入を防止するテールパツキン
２７が全周に亘つて配設されている。

前記後部シールド２Ｂの前端部側内周壁には複
数個（図では１つのみ示す）のシールドジヤツキ
３０が該シールド２Ｂの周方向に等配されて配設
されている。この場合、シールドジヤツキ３０の
装備本数は前述した通りカーブ外側のシールドジ
ヤツキのみを使用した場合でもシールド本体２の
前進移動を可能にするに十分な数とされる。各シ
ールドジヤツキ３０のロツド３１の外端は第２図
に示すように球状に形成され、この球状部３１Ａ
にスプレツダシユー３３が取付けられている。こ
のスプレツダシユー３３は前記球状部３１Ａを挾
圧保持すべく２分割構造をなし、その後端面が裏
張り２３の前端面ａと対向している。そして、各
シールドジヤツキ３０は適宜な油圧供給源（図示
せず）に接続されて一定速度で圧油が供給される
ことにより一斉に作動し、これによつてシールド
本体２が前記裏張り２３を反力体として前進移動
するように構成されている。すなわち、すべての
シールドジヤツキ３０が同時に駆動してそのロツ
ド３１を後方に向つて伸長させると、各ロツド３
１のスプレツダシユー３３がこれと対向する各裏
張りセグメント２３ａ，２３ｂ，２３ｃ……の前
端面を同時に押圧するため、各シールドジヤツキ
３０は裏張り２３による反力を受け、結果として
シールド本体２を直線的に前進させる。したがつ
て、裏張り２３は相対的に後方に押し出され、ト
ンネル１６内のその場所に残置される。

一方、シールド本体２を所定のカーブに沿つて
曲線移動させる場合には、ワイヤロープ４０によ
つてカーブ内側のシールドジヤツキ３０と裏張り
２３とが連繋される。この連繋に際しては、例え
ば第１図矢印４２方向にシールド本体２を前進さ
せようとする場合、そのカーブ内側のシールドジ
ヤツキ３０にアイプレート４３が着脱可能に取付
けられる。このアイプレート４３は第２図に示す
ようにスプレツダシユー３３の後端面中央に設け
られたアイプレート取付用孔４４に挿入されてロ
ツド３１の球状部３１Ａに螺入連結され、このア
イプレート４３は前記ワイヤロープ４０の一端が
連繋される。同様に裏張り２３の内周面にも第１
図に示す如く他のアイプレート４５が着脱可能に
連結され、これに前記ワイヤロープ４０の他端が
連繋される。

このような状態において、カーブ外側のシール
ドジヤツキ３０を駆動して、そのロツド３１のス
プレツダシユー３３により裏張り２３を後方に押
圧すると、該外側のシールドジヤツキ３０は裏張
り２３による反力を受け、シールド本体２を前進
させようとする。この時、カーブ内側のシールド
ジヤツキ３０は単にワイヤロープ４０を緊張状態
に保ち、その断線を防止すべくゆつくり伸長する
ことにより、シールド本体２の前進にブレーキを
かける。この結果、シールド本体２は矢印４２方
向の回転モーメントを受けるため、所定のカーブ
に沿つて曲進し、しかしてシールド本体２の方向
制御が行われる。

この場合、単にワイヤロープ４０と、スプレツ
ダシユー３３および裏張り２３に着脱自在に取り
付けられるアイプレート４３，４５を用い、シー
ルドジヤツキ３０の片押しによつてシールド本体
２の方向制御を行つているので、従来のようにワ
イヤロープの緊張装置を必要とせず、構造簡易に
して、取扱いが容易である。また、推進時におい
て裏張り２３を反力体とし、前部シールド２Ａと
後部シールド２Ｂが一体的に移動するため、これ
ら両シールド２Ａ，２Ｂを交互に前進させる必要
がなく、高精度な曲線掘削を可能にし、しかもあ
らかじめ方向修正用ジヤツキ５０（第１図参照）
によつて前部シールド２Ａを屈曲させておけば、
よりカーブ半径の小さい曲線掘削が可能である。

ここで、本考案はアイプレート４３，４５をシ
ールドジヤツキ３０と裏張り２３に対してそれぞ
れ着脱自在に取り付けたが、その大きな理由は、
アイプレート４３，４５を必要とするカーブ内側
にのみ取り付けてワイヤロープ４０でカーブ内側
のシールドジヤツキ３０と裏張り２３とを連結
し、カーブ外側のシールドジヤツキでセグメント
を押圧するので、総てのシールドジヤツキ３０に
アイプレート４３を取付けるとセグメントの押圧
時に邪魔になりまたその必要もないことおよびア
イプレート４３，４５の製作数を少なく（通常１
個ずつ）し、必要な箇所にのみ取り付け使用する
ことで経済性の達成をはかることの２点による。

なお、上記実施例は中折れ式シールド掘進機に
適用した場合について説明したが、本考案はこれ
に限らず、裏張りセグメントを反力体とする種々
のシールド掘進機に対して実施し得ることは勿論
である。

以上説明したように本考案に係るシールド掘進
機によれば、曲線掘削時においてカーブ内側のシ
ールドジヤツキと裏張りとをワイヤロープにより
アイプレートを介して連結し、カーブ外側のシー
ルドジヤツキにより裏張りを押圧してシールド本
体の方向修正を行うように構成したので、構造簡
易にして取扱いが容易であるほか、シールド本体
の方向制御が容易かつ確実で、高精度なトンネル
構築を行うことができ、その実用的効果は非常に
大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案を中折れ式シールド掘進機に適
用した場合の一実施例を示す縦断面図、第２図は
シールドジヤツキの要部断面図である。 １……中折れ式シールド掘進機、２……シール
ド本体、２Ａ……前部シールド、２Ｂ……後部シ
ールド、２３……裏張り、２３ａ，２３ｂ，２３
ｃ……裏張りセグメント、３０……シールドジヤ
ツキ、３１……ロツド、３３……スプレツダシユ
ー、４０……ワイヤロープ、４３，４５……アイ
プレート。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シールド本体と、このシールド本体の内周壁に
   周方向に沿つて並列配置され裏張りセグメントを
   反力体として前記シールド本体を前進させる複数
   個のシールドジヤツキと、これらシールドジヤツ
   キのスプレツダシユーに選択的に着脱自在に連結
   されるアイプレートと、前記裏張りセグメントに
   選択的に着脱自在に連結されるアイプレートと、
   前記シールド本体の曲進時においてカーブ内側と
   なるシールドジヤツキと前記裏張りセグメントと
   を前記アイプレートを介して連結するワイヤロー
   プとを備えたことを特徴とするシールド掘進機。