JPH02210189A

JPH02210189A - シールド機

Info

Publication number: JPH02210189A
Application number: JP2924889A
Authority: JP
Inventors: Hideki Hagiwara; 萩原　英樹; Toru Goto; 徹後藤; Masayoshi Okazaki; 岡崎　雅好; Akira Yoshikawa; 明吉川; Shigeru Goto; 茂後藤; Yoji Azuma; 東　洋二
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1989-02-08
Filing date: 1989-02-08
Publication date: 1990-08-21
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0643796B2

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１本発明は、トンネルを形成するシールド工法に用いるシ
ールド機に係り、特に、地下鉄のトンネル等、部分的に
径が拡大するトンネルを連続的に形成するに用いて好適
なシールド機に関するものである。

［従来の技術］地下鉄のトンネルは、通常、複数の駅部と、これら駅部
間の電車が走行する線路部とにより構成されているが、
駅部のトンネルは、プラットホームが構築されたり、複
数の線路が引き込まれるため、線路部のトンネルよりも
その周壁の径が拡大されている。

このような径の異なるトンネルを連続して形成するにあ
たって、従来は、第２３図に示すように、駅部Ｐにあた
る地表面下を掘削してここを発進立坑ｌとし、線路部Ｒ
に見合った径を有するシールド機２Ａにより線路部Ｒを
掘進し、かつその周壁をセグメント等により覆工処理を
した後、発進立坑ｌ内に駅部Ｐの構造物を築造してから
発進立坑１を埋め戻すといった開削工法を応用した方法
が取られている。

また、第２４図に示すように、掘削径の変化する地点、
すなわち駅部Ｐと線路部Ｒとの境目に発進立坑３を掘削
して、ここから駅部Ｐを掘削する大径側のシールド＠２
Ｂと、線路部Ｒを掘削する小径側のシールド機２Ａとを
、別々の方向に前進させることにより、線路部Ｒおよび
駅部Ｐを掘進していくといった方法もある。

上記シールド機２Ａ・２Ｂは、一般に、円筒状のスキン
プレートの前部に取り付けられたカッタによって切羽を
掘削しつつ前進し、掘削した削土は、カッタ後方に設け
られたチャンバ内に取り入れた後、後方に排出するよう
構成されているものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記方法のうちの前者の場合、近年では、路
面交通量の激増、建造物の過密化により、長大な発進立
坑を掘削するための用地確保が困難であり、しかも、既
存の地下鉄の下をくぐるような大深度の地下鉄を形成す
るには適用できない。

また、後者の場合は、シールド機を少なくとも２台以上
用意せねばならず、また、掘削径の変化点ごとに発進立
坑を掘削しなければならないので、工事費がかかり、ま
た工程も多いので工事期間が延びるといった問題を抱え
ている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、地下
鉄等、部分的に径が拡大するトンネルを形成する際、工
事期間の短縮および工事費の削減が図ることのできるシ
ールド機を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明は上記目的を達成するためになされたものであっ
て、円筒状のスキングレートの前部にカッタが設けられ
、このカッタの後方に、同カッタによって掘削された削
土を取り入れるチャンバが設けられてなる親シールドと
、この親シールドのスキンプレートよりも小径の円筒状
のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、このカッ
タの後方に、同カッタによって掘削された削土を取り入
れるチャンバが設けられてなる子シールドとからなり、
前記子シールドを、この子シールドと前記親シールドの
各スキンプレートの軸線が略平行となる状態で、親シー
ルドの内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた際に
は、前記軸線に沿って進退可能に装置したことを特徴と
している。

また、上記に加え、前記子シールドを前記親シールドに
対し偏心して配置したこと、さらには、前記親シールド
に対し、前記子シールドを複数装置したこと、さらには
、前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連結部
材により連結し、親シールド側のカッタを、子シールド
側のカッタと連動して駆動させること、さらには、前記
子シールドのカッタを、この子シールドのスキンプレー
トに対し前後にスライド可能に設けるとともに、前方に
スライドした際には、親子両シールドの各チャンバが一
体に形成されることを含むものである。

ｒ作用〕本発明のシールド機によれば、親子両シールドを一体化
してシールド機全体により大径トンネルを掘進した後、
親シールドをその場に止どめておき、子シールドを親シ
ールドから独立して前進させることにより、大径トンネ
ルから連続して小径トンネルが形成される。

したがって、地下鉄用のトンネルを形成する際、従来の
ように、駅部を構築するための長大な発進立坑を掘削す
る必要がなく、本発明のシールド機を地盤中にセットす
るための発進立坑を掘削するに必要な用地を確保すれば
よいので、路面交通量の多い場所や建造物の過密地域で
あっても、そこに駅部を構築することができ、また、発
進立坑を既存のトンネルよりも深く掘削することにより
、大深度のトンネルを形成することができる。また、駅
部と線路部との境目である掘削径の変化地点にいちいち
発進立坑を掘削する必要がないことから、トンネル形成
の工程が減少するとともに、工事期間の短縮化が図れる
。

また、親シールドがトンネル径の拡大予定区域側に配さ
れるように、親子間シールドを相互に偏心させて配すれ
ば、親シールドが不要な断面、すなわち無駄なスペース
を掘削することがほとんどなく、掘削断面のほとんどを
有効に利用でき、この結果、二次的な工事の省略も可能
となって工事費の削減につながるといった効果を奏する
。

また、前記親シールドに対し、前記子シールドを複数装
置すれば、親シールドによって形成された大径のトンネ
ルから、複数の小径トンネルを連続して形成することが
できる。

また、前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連
結部材により連結し、親シールド側のカッタを、子シー
ルド側のカッタと連動して駆動させれば、親シールドの
カッタを回転させる駆動機構を独自に設ける必要がない
。

また、前記子シールドのカッタを、この子シールドのス
キンプレートに対し前後にスライド可能に設けるととも
に、前方にスライドした際には、親子間シールドの各チ
ャンバが一体に形成されるよう構成すれば、いずれか一
方のシールドに設けた削土排出手段により、親子間シー
ルドの掘削によって生じる削土をトンネル後方に排出す
ることができ、もって構造の簡略化が図られるとともに
、メンテナンス性に優れ、しかも安価となる。

［実施例］以下、図面を参照して本発明の第１〜第４実施例を説明
する。

第１実施例（第１図〜第８図）図中符号１１は本発明に係るシールド機であり、親シー
ルド１２と、この親シールド１２内部に配された子シー
ルド１３とから構成されている。

親子間シールド１２．１３は、いずれも円筒状スキンプ
レート１４，１５の前部に、地盤Ｇの切羽Ｇ１を掘削す
るカッタ１６．１７が設けられているものであるが、子
シールド１３のスキンプレート１５の径は、親シールド
１２のそれよりも径が小さく設定されている。そして、
第２図に示すように、親シールド１２のスキンプレート
１４内部に、子シールド１３が、その軸心Ｌ１が親シー
ルド１２の軸心りに対し、−側方に偏心して配されてい
る。

子シールド１３の前部に設けられたカッタ１７は、面板
型もしくはスポークをであって、軸回りに回転すること
により切羽Ｇ１を掘削するが、その外周部には、径方向
に突出するオーバーカッタ１８が伸縮自在に取り付けら
れ、このオーバーカッタ１８を突出させることにより、
カッタ１７よりも大径のトンネルＴを掘削できるように
なっている。

カッタ１７の後方には、このカッタ１７の掘削によって
生じる土砂や岩石のくずである削土が取り入れられるチ
ャンバ、および、同チャンバ内の削土を排出するための
スクリューコンベヤ等の搬送手段ぐいずれも図示せぬ）
が設けられている。

また、スキンプレート１５内部であってその後端部には
、スキンプレート１５の局部に沿って、子シールド１３
自身を掘進方向である前方に推進させるためのシールド
ジヤツキ１９が複数段けられ、さらには、掘削後のトン
ネルＴの周壁にセグメントＳを組み付けるための図示せ
ぬエレクタ装置が装備されている。

上記構成による子シールド１３は、前述したように、親
シールド１２のスキンプレート１４内部に配されるとと
もに、図示せぬ連結手段によりそのスキンプレート１４
に着脱可能に一体に連結され、かつ、その連結が解除さ
れることにより、軸線方向に沿って親シールド１２から
独立して前進・後退できるようになっている。

一方、前記親シールド１２のカッタ１６は、第１図およ
び第２図に示すように、両シールド１２．１３の各スキ
ンプレート１４．１５間を埋めるべく径の異なる複数の
分割カッタ群１６ａ〜１６ｈによって構成されている。

すなわち、両スキンプレート１４．１５間の間隔に略一
致する径を有して、その間を埋めるようそれぞれ径の異
なる面板型もしくはスポーク型のカッタ１６ａ〜１６ｇ
が円弧状に配され、さらに、これらカッタ１６ａ〜１６
ｇと、親シールド１２のスキンプレート１４との隙間を
埋めるよう小径のスポーク型カッタ１６ｈが配されてい
る。これら分割カッタ群１６ａ〜６ｈは、軸回りに回転
することにより、切羽Ｇ、を掘削する。

親シールド１２においては、各カッタ１６ａ〜１６ｈの
後方であって、雨シールド１２．１３の各スキンプレー
ト１４，１５間に、カッタ１６ａ〜１６ｈの掘削によっ
て生じる削土が取り入れられるチャンバ、および同チャ
ンバ内の削土を排出するためのスクリューコンベヤ等の
搬送手段（いずれも図示せぬ）が設置されている。また
、スキンプレート１４内部の後端部には、このスキンプ
レート１４の局部に沿って、親シールド１２自身を掘進
方向である前方に推進させるためのシールドジヤツキ２
０が複数段けられ、さらには、掘削後のトンネルＴの周
壁にセグメントＳを組み付けるための図示せぬエレクタ
装置が装備されている。

上記構成からなるシールド機１によって地下鉄のトンネ
ルＴを形成する場合を、第３図および第４図を参照して
説明する。

まず、第３図に示すように、駅部Ｐを形成する地盤Ｇに
発進立坑２１を所定深さ掘削する。

次いで、親シールド１２の内部に子シールド１３を挿入
し、かつ両シールド１２．１３を相互に連結して一体と
した状態のシールド機１１を、トンネルＴを掘進する方
向に各カッタｌ　６（１６ａ〜１６ｈ）、１７を向けて
、発進立坑２１の底部にセットする。

次いで、両シールド１２，１３のカッタ１６．１７を回
転させ、切羽Ｇｌを掘削していく。この際、子シールド
１３におけるカッタ１７の外周に取り付けられたオーバ
ーカッタ１８を突出させておき、このオーバーカッタ１
８により、第２図の斜線に示すカッタ１７の外周部、お
よびカッタ１７と親シールド１２側のカッタ１６ａ−１
６ｇとの隙間部分の切羽Ｇ、を掘削していく。また、親
シールド１２のスキンプレート１４により、このスキン
プレート１４と各カッタ１６ａ〜１６ｈ間の切羽Ｇ、を
掘削していく。

この際、親子内シールド１２，１３の各カッタ１６．１
７の掘削によって生じた削土は、それぞれのチャンバ内
に取り入れられてから前記搬送手段によって後方に排出
し、さらに、トロッコ等によって発進立坑２１まで運ん
だ後、昇降エレベータあるいはスキップ等の搬送手段に
より地上に運ぶ。

所定距離掘進が進んだら、親子内シールド１２．１３に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、親シールド１２
側のエレクタ装置によってセグメントＳを組み付けて一
時覆工を施す。次いで、親シールド１２のシールドジヤ
ツキ２０を、組み付けられたセグメントＳの前端部に反
力を取って伸長し、シールド機１１全体を前方に推進さ
せる。

上記のように、親子内シールド１２．１３の各カッタ１
６．１７による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機１１の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド１２．１３によって掘
削した後、親子内シールド１２．１３の連結を解除する
。そして、親シールド１２をその場に止どめておき、子
シールド１３により、線路部Ｒを掘進していく。すなわ
ち、第４図に示すように、子シールド１３のカッタ１７
を回転させて切羽Ｇ、を掘削していき、それによって形
成される後方のトンネルＴの周壁に、エレクタ装置によ
ってセグメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次いで
、シールドジヤツキ２０をセグメントＳの前端部に反力
を取って伸長し、子シールド１３を前進させる。

このように、カッタ１７°による掘進、セグメントＳの
組み付け、シールドジヤツキ２０による前進といった工
程を繰り返し、線路部Ｒを形成していく。

以上により、大径の駅部Ｐと小径の線路部Ｒが連続して
形成され、その断面外形は、第２図に示すように、断面
略馬蹄形を呈する。子シールド１３は、次の駅部立坑に
接合させる。

なお、駅部Ｐおよび線路部ＲにセグメントＳを組み付け
て一次覆工を施した後は、必要によりその表面をコンク
リート打設等により二次覆工を施し、最終的な覆工構造
とする。

また、駅部ＰのトンネルＴにおいては、第５１！１に示
すように、その底部にスラブ２２を敷設し、同スラブ２
２上であって、子シールド１３によって形成されたスペ
ースに電車２３の線路２４を敷設し、親シールド１２に
よって形成されたスペースには、プラットホーム２５を
構築する。なお、第５図中５１は、二次覆工である。

第６図ないし第８図は、上記シールド機１１によって形
成するトンネルＴの各種形態を示している。

第６図においては、発進立坑２１から２台のシールド機
１１を、それぞれ別々の方向に同レベルで前進させ、上
述のごとく駅部Ｐ１線路［Ｒの順でトンネルＴを掘削し
、また、その延長方向に掘削した図示せぬ発進立坑から
、図示の発進立坑２１に向けて同様にトンネルＴを掘削
している状態を示している。

第７図は、発進立坑２１から、２台のシールド機１１を
、子シールド１３を外側に配した状態で一方向に同レベ
ルで前進させて、駅部Ｐ１線路部Ｒの順でトンネルＴを
掘削し、また、他方向の図示せぬ発進立坑から、図示の
発進立坑２１に向けて同様にトンネルＴを掘削している
状態を示している。

第８図は、発進立坑２１から、上下に配した２台のシー
ルド機１１を、一方向に向けて前進させ、他方向の図示
せぬ発進立坑から、図示の発進立坑２１に向けて、同レ
ベルで前進させたシールド機１１を、上下に分岐させ、
各トンネルＴを連結させる状態を示している。

以上のように、本実施例のシールド機１１によれば、発
進立坑２１から親子内シールド１２．１３を一体とした
状態でそのカッタ１６．１７により地盤を掘削しながら
前進させることにより、径の大きい駅部Ｐが形成され、
続いて、親子内シールド１２．１３の連結を解除して子
シールド１３のみを前進させることにより、小径の線路
部Ｒが連続して形成される。

すなわち、従来のように、駅部Ｐを構築するための長大
な発進立坑を掘削する必要がなく、シールド機１１を地
盤Ｇ中にセットするための発進立坑２１を掘削するに必
要な用地を確保すればよいので、路面交通量の多い場所
や建造物の過密地域であっても、そこに駅部Ｐを構築す
ることができ、また、発進立坑２１を既存のトンネルＴ
よりも深く掘削することにより、大深度のトンネルＴを
形成することができる。

また、駅部Ｐと線路部Ｒとの境目である掘削径の変化地
点にいちいち発進立坑を掘削する必要がないことから、
トンネルＴ形成の工程が減少するとともに、工事期間の
短縮化が図れる。

また、親シールド１２に対し、線路部Ｒを掘進する子シ
ールド１３が偏心して設けられていることから、親シー
ルド１２が不要な断面、すなわち無駄なスペースを掘削
することがなく、掘削断面のほとんどを有効に利用でき
る。

第２実施例（第９図〜第１１図）第９図ないし第１１図における符号３０は、本発明にも
とづく第２実施例のシールド機を示し、このシールド機
３０は、第９図に示すように、親シールド３１の内部に
、２つの子シールド３２が配されている。

親シールド３１は、断面略楕円状の円筒状のスキンプレ
ート３３と、このスキンプレート３３と略軸心が一致し
てその前部に突出した回転軸３４に装着された面板型も
しくはスポーク型のカッタ３５とを備えてなる。

親シールド３１のスキンプレート３３内部であって径方
向の両側には、親シールド３１のカッタ３５よりも小径
の前記子シ゛−ルド３２のスキンプレート３６が、親シ
ールド３１のそれに対して偏心した状態で、かつ着脱可
能に一体に連結されている。

この子シールド３２のスキングレート３６前部には、親
シールド３１のカッタ３５よりも前方に突出する回転軸
３７を介してカッタ３８が装着されている。すなわち、
この子シールド３２のカッタ３８は、親シールド３１の
カッタ３５よりも前方に配され、かつ、前方から見ると
、両方ツタ３５．３８は一部が互いに重なり合っている
。

なお、親子両シールド３１．３２の各カッタ３５．３８
の外周部には、前記第１実施例の子シールド１３に設け
られたものと同様のオーバーカッタが設けられ、また、
親子両シールド３１．３２には、削土取り入れ用のチャ
ンバ、削土排出用の搬送手段、自身を前進させるための
シールドジヤツキ（いずれも図示せず）が設けられてい
る。

上記構成によるシールド機３０によれば、第１０図に示
すように、親子両シールド３１．３２を連結した状態で
、それぞれのカッタ３５．３８を回転させ、切羽Ｇ１を
掘削していく。この際、親子両シールド３１，３２の各
カッタ３５．３Ｂにおけるオーバーカッタ１８を突出さ
せておき、このオーバーカッタ１８により、第９図の（
イ）部に示す各カッタ３５．３８の外周部を掘削してい
く。

また、親シールド３１のスキンプレート３３により、こ
のスキンプレート３３と各オーバーカッタ間の残余部（
第９図の斜線で示す部分）をそぎ落としていく。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド３１．３２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、両シールド３１
．３２に装置されたエレクタ装置によってセグメントＳ
を組み付けて一時覆工を施す。

次いで、親シールド３１側のシールドジヤツキにより、
シールド機３０全体を前方に推進させる。

上記のように、親子両シールド３１，３２の各カッタ３
５．３８による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機３０の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド３１．３２によって掘
削した後、各カッタ３５．３８を一旦停止するとともに
、第９図の（ロ）部に示す親シールド３１のカッタ３５
における丙子シールド３２のカッタ３８の重なっている
部分を切断し、丙子シールド３２を前進可能とする。な
お、このカッタ３５のラップ部分を、あらかじめ分割可
能にじておいてもよい。

次いで、第１１図に示すように、組み付けたセグメント
Ｓ・・・内の前端部に、子シールド３２のシールドジヤ
ツキの反力を受ける台３９を設置した後、親子両シール
ド３１．３２の連結を解除する。

親シールド３１をその場に止どめておき、丙子シールド
３２により線路部Ｒを掘進していく。すなわち、第１１
図に示すように、丙子シールド３２の各カッタ３８を回
転させて切羽Ｇｒ、を掘削していき、それによって形成
される後方のトンネルＴのＭ壁にエレクタ装置によって
セグメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次いで、子
シールド３２のシールドジヤツキを、前記台３９に反力
を取って伸長し、子シールド３２を前進させる。

このように、丙子シールド３２の各カッタ３８による掘
削、セグメントＳの組み付け、シールドジヤツキによる
丙子シールド３２の前進といった工程を繰り返し、線路
部Ｒを形成していく。

なお、セグメントＳ・・・により一次覆工を施した後は
、セグメントＳ・・・表面を、コンクリート打設等によ
り二次覆工を施すこともある。

本実施例のシールド機３０によれば、大径の駅部Ｐと、
２本の小径の線路部Ｒが連続して形成され、特に駅部Ｐ
の断面外形は、第９図に示すように、土庄に対する抗力
が有効に働く楕円形のトンネルＴが形成される。

第３実施例（第１２図〜第１５図）次に、本発明の第３実施例を説明する。

図中符号４０で示す本実施例のシールド機は、泥水式シ
ールド機であって、籾シールド４１と、この親シールド
４１内部に配された子シールド４２とから構成されてい
る。

親シールド４１は、円筒状のスキンプレート４３と、こ
のスキンプレート４３前部に設けられたリング状のカッ
タ４４と、スキンプレート４３後端部に設けられた推進
用のシールドジヤツキ４５と、スキンプレート４３内部
の後端部に設けられ、セグメントＳをトンネルＴｅ璧の
に組み付けるエレクタ装置４６とを備えている。

スキンプレート４３前部の複数箇所には、このスキング
レート４３とカッタ４４とを連結する連結ビン４７が、
スキンプレート４３の軸方向に沿って進退可能に内蔵さ
れ、この連結ビン４７を伸長させることにより、この連
結ビン４７がカッタ４４側に形成された連結孔４８に挿
入されて、カッタ４４とスキンプレート４３とが連結状
態となされるようになっている。また、スキンプレート
４３の前面とカッタ４４との間には、カッタ４４によっ
て掘削した削土を取り入れるチャンバ４９が形成されて
いる。

一方、子シールド４２は、親シールド４１のスキンプレ
ート４３よりも小径の円筒状スキンプレート５０と、こ
のスキンプレート５０前部に設けられな円板状のカッタ
５１と、スキンプレート５０内部に配されてカッタ５１
を回転駆動させるカッタ駆動機構５２と、スキンプレー
ト５０後端部にこのスキンプレート５０の局部に沿って
複数設けられたシールドジヤツキ５３と、スキンプレー
ト５０内部の後端部に設けられセグメントＳをトンネル
Ｔｊ！！壁に組み付けるエレクタ装置５４とを備えてい
る。

前記カッタ駆動機構５２は、スキンプレート５０内に、
このスキンプレート５０の軸方向に沿って移動可能に設
置されている。このカッタ駆動機構５２の前部には、こ
のカッタ駆動機構５２７こよって回転させられる回転部
材（１！ｌでは見えない）が設けられ、この回転部材に
は、前方に延びる複数のアーム５５が設けられている。

そして、このアーム５５の先端に、前記カッタ５１が支
持されており、カッタ駆動機構５２を作動させることに
より、カッタ５１は回転部材、アーム５５を介して軸回
りに回転するようになっている。

また、このカッタ５１の外周部であって、その周方向を
等分する複数箇所（この場合４カ所）には、このカッタ
５１と前記親シールド４１側のカッタ４４とを連結する
連結ビン（連結部材）５６が、カッタ５１の径方向に沿
って進退可能に内蔵されている。す、なわち、カッタ駆
動機構５２を前方に移動させて、カッタ５１をカッタ４
４に揃え、連結ビン５６を伸長させると、この連結ビン
５６はカッタ４４の内周部に形成された連結孔５７に挿
入されて、親子間シールド４１．４２の各カッタ４４、
カッタ５１とが相互に連結される。したがって、この状
態で子シールド４２側のカッタ５１を回転させると、親
シールド４１側のカッタ４４もこれに連動し、両力ツタ
４４．５１は一体に回転するようになっている。

また、前記カッタ駆動機構５２を後退させてカッタ５１
をスキンプレート５０に近接させると、スキンプレート
５０およびカッタ駆動機構５２と、カッタ５１との間に
は、カッタ５１によって掘削した削土を取り入れるチャ
ンバ５８が形成されるようになっている。

さらに、カッタ駆動機構５２を前進させて、上述のよう
に親子間シールド４１．４２の各カッタ４４．５１を連
結した状態に８いては、第１２図に示すように、親子間
シールド４１，４２の各チャンバ４９．５８が一体とな
り、シールド機４０としてのチャンバ５９が形成される
。

また、前記子シールド４２には、各カッタ４４．５１の
前面に泥水を供給する送泥管６０と、チャンバ５９（４
９，５８）内の、泥水を含む削土をトンネルＴ後方に排
出する排泥管６１がそれぞれ設けられている。

上記構成によるシールド機４０によれば、まず、第１２
図に示すように、親子間シールド４１．４２の各カッタ
４４．５１を、連結ビン５６により連結し、チャンバ５
９を形成する。

この状態で、送泥管６０から各カッタ４４．５１の前面
に泥水を供給しながら、カッタ駆動機構５２を作動させ
ることによって双方のカッタ４４．５１を一体に回転さ
せ、切羽Ｇ、を掘削していく。

掘削された泥水を含む削土は、チャンバ５９に取り入れ
られてから、排泥管６１によって地上の泥水処理槽に圧
送され、そこで泥水と削土が分離される。

所定距離掘進が進んだら、親子筒シールド４１．４２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、親シールド４１
に装置されたエレクタ装置４６によってセグメントＳを
組み付けて一時覆工を施す。

次いで、親シールド４１のシールドジヤツキ４５により
、シールド機４０全体を前方に推進させる。

上記のように、親子筒シールド４１．４２の各カッタ４
４．５１による掘進、セグメントＳの組み付け、シール
ド機４０の前進、という工程を繰り返し、駅部Ｐのトン
ネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを両シールド４１，４２によって掘
削した後、カッタ駆動機構５２を一旦停止して各カッタ
４４．５１の回転を止める。

次いで、第１４図に示すように、親シールド４１におけ
るスキンプレート４３とカッタ４４とを連結ビン４７に
よって連結するとともに、子シールド４２におけるカッ
タ５１の外周部に設けられた連結ビン５６をカッタ５１
内に収納してカッタ４４．５１の相互の連結を解くこと
により、子シールド４２の親シールド４１に対する連結
を解く。

また、カッタ駆動機構５２を後退させて、子シールド４
２のカッタ５１をスキンプレート５０の前面に近接させ
、子シールド４２としてのチャンバ４９を形成するこの状態で、親シールド４１をその場に止どめておき、
子シールド４２により線路部Ｒを掘進していく。すなわ
ち、第１５図に示すように、子シールド４２のカッタ５
１を回転させて切羽Ｇ□を掘削していき、それによって
形成される後方のトンネルＴの周壁にエレクタ装置５４
によってセグメントＳを組み付けて一次覆工を施し、次
いで、子シールド４２のシールドジヤツキ５３を、セグ
メントＳの前端に反力を取って伸長し、子シールド４２
を前進させる。

このように、子シールド４２のカッタ５１による掘削、
セグメントＳの組み付け、シールドジヤツキ５３による
子シールド４２の前進といった工程を繰り返し、線路部
Ｒを形成していく。線路部Ｒは、駅部Ｐと同軸的に形成
される。

なお、セグメントＳ・・・により一次覆工を施した後は
、コンクリート打設等により二次覆工を施す。

このように、本実施例のシールド機４０によっても上記
各実施例と同様に、大径の駅部Ｐと、小径の線路部Ｒが
連続して形成される。

親シールド４１のカッタ４４は、連結ビン５６によって
、子シールド４２のカッタ５１と連結されることにより
、子シールド４２のカッタ５１を回転させるカッタ駆動
機構５２によって回転させられる。すなわち、親シール
ド４２のカッタ４４を回転させる駆動機構を独自に設け
る必要がないわけである。

また、親子筒シールド４１．４２で駅部Ｐを掘削してい
く際には、これら親子筒シールド４１．４２に形成され
た各チャンバ４９．５８が一体になって１つのチャンバ
５９が形成され、このチャンバ５９に取り入れられる削
土は、子シールド４１に設けられた排泥管６１によって
トンネルＴ後方に排出される。つまり、親シールド４１
のチャンバ４９に取り入れられる削土を排出するための
送泥管を独自に設ける必要がなく、１つの送泥管６１に
よって子シールド４２だけでなく親シールド４１の掘削
による削土をも排出することができる。

これらのことにより、シールド機４０の構造の簡略化が
図られるとともに、メンテナンス性に優れ、しかも安価
となる。

第４実施例ズ第１６図〜第２１図）第１６図〜第１９図は本発明の第４実施例を示し、本実
施例のシールド機７０は、親シールド７１と、この親シ
ールド７１内部に複数（この場合２つ）配された子シー
ルド７２とから構成されている。

親シールド７２は、楕円形状のスキングレート７３と、
このスキンプレート７３とこのスキングレート７３の後
端部に、このスキンプレート７３の周部に沿って配され
た複数のシールドジヤツキ７４と、セグメントＳをトン
ネルＴＭ壁に組み付ける図示せぬエレクタ装置とを備え
ている。

前記スキンプレート７３は、それぞれ内筒７５Ｂ、７６
ａと外筒７５ｂ１７６ｂとを有する前側スキンプレート
７５と後側スキンプレート７６から構成されている。前
側スキンプレート７５後端部の上下２箇所には、第１８
図に示すように、局面が外側に凸なる円弧状に形成され
た円筒状の係合部７７が形成され、この保合部７７が、
後備スキンプレート７６前端部に形成された面座７７ａ
に係合されることにより、両スキンプレート７５．７６
は、相互の対向端面が若干離間した状態で連結されてい
る。これにより、前側スキンプレート７５は、後備スキ
ングレート７６に対して、前記係合部７７を軸として、
かつ、両スキンプレート７５．７６間の隙間を許容範囲
として、左右に揺動可能とされている。

なお、前記後側スキンプレート７６の内筒７６ａと外筒
７６ｂは、第１９図に示すように、断面り字状で、かつ
、リング状の連結部材７８が、両筒７６ａ、７６ｂにポ
ルト７９により固定されることにより、相互に連結され
ている。

前記各子シールド７２は、上記親シールド７１のスキン
プレート７３内部に、このスキンプレート７３と平行に
、かつ並列状態で配されている。

これら子シールド７２は、同径のスキンプレート８０と
、このスキングレート８０の前部に設けられ、地盤Ｇの
切羽Ｇ、を掘削するカッタ８１と、スキンプレート８０
の後端部に、このスキンプレート８０の周部に沿って複
数設けられたシールドジヤツキ８２と、スキンプレート
８０内部の後端部に配設され、セグメントＳをトンネル
ＴＪｉｉ壁に組み付ける図示せぬエレクタ装置とを備え
る。

スキンプレート８０は、その周方向に沿った複数箇所の
内側からねじこまれたポルト８３により、前記親シール
ド７１の前側スキンプレート７５における内筒７５ａに
固定され、これによって、親子両シールド７１，７２は
着脱可能に一体に連結されている。詳述すると、ボルト
８３がねじこまれた部分における、内筒７５ａとスキン
グレート８０との間は、第２０図に示すように、スペー
サ８４が介在されることにより所定間隔があけられ、ボ
ルト８３は、前記内筒７５ａの外周に固定されたナツト
部材８５にねじこまれている。

なお、上記内筒７５ａとスキンプレート８０との間の前
部は、シールドパツキン８６が介装され、かつ、この後
方にグリス８７が注入されることにより密閉され、親子
両シールド７１，７２のスキンプレート７３．８０間の
止水がなされている。

スキンプレート８０内の前部には、このスキンプレート
８０の軸回りに回転するカッタ駆動部８８が配され、こ
のカッタ駆動部８８には、前方に対して伸縮可能なる複
数のアーム８９が装着されており、これらアーム８９の
先端に、前記カッタ８１が固定されている。このカッタ
８１は、前記アーム８９を縮めることにより、スキンプ
レート８０内の前部に収納され、このとき、カッタ８１
と、その後方に設けられた隔壁９０により、カッタ８１
によって掘削した削土を取り入れるチャンバ９１が形成
される。

カッタ８１の外周部には、その周面から径方向に突出す
るオーバーカッタ９２が伸縮可能に取り付けられている
。このオーバーカッタ９２は、前記アーム８９を伸長さ
せた状態で伸長可能であり、この状態において、その先
端は親シールド７１におけるスキンプレート７３前端部
の内周壁に近接する。そして、この状態にあるとき、オ
ーバーカッタ９２の後方には、子シールド７２のチャン
バ９１と一体になる親シールド７１側のチャンバ９３が
形成される。

上記構成によるシールド機７０によれば、第１６図に示
すように、親子両シールド７１，７２を連結し、カッタ
８１が取り付けられたアーム８９を伸長し、かつ、オー
バーカッタ９２を伸長した状態とし、カッタ駆動部８８
を作動させてカッタ８１、オーバーカッタ９２を回転さ
せて、切羽Ｇ。

を掘削していく。

所定距離掘進が進んだら、親子両シールド７１．７２に
よって掘進されたトンネルＴの周壁に、両シールド７１
，７２に装置されたエレクタ装置によってセグメントＳ
を組み付けて一時覆工を施す。

次いで、親シールド３１側のシールドジヤツキにより、
シールドｌｌ！３０全体を前方に推進させる。

この際、親シールド７１のスキンプレート７３により、
このスキンプレート７３オーバーカツタ９２間の残余部
がそぎ落とされる。

上記のように、カッタ８１、オーバーカッタ９２による
掘削、セグメントＳの組み付け、シールド機７０の前進
、という工程を繰り返し、第２１図および第２２図に示
すように、駅部ＰのトンネルＴを形成していく。

所定の駅部Ｐの長さを親子内シールド７１１７２によっ
て掘削した後、カッタ駆動部８８の作動を一旦停止させ
てカッタ８１１オーバーカツタ９２の回転を停止させる
。そして、第１６図に示すように、組み付けたセグメン
トＳ・・・前端部の内周壁に、子シールド７２のシール
ドジヤツキ８２の反力を受ける台９４を設置した後、親
シールド７１における前側スキンプレート７５の内筒７
５ａと、子シールド７２のスキンプレート８０とを連結
しているポルト８３を取り外し、親子内シールド７１．
７２の連結を解除する。また、オーバーカッタ９２を縮
めてカッタ８１内に収容する。

この状態から、親シールド７１をその場に止どめておき
、各子シールド７２により線路部Ｒを掘進していく。す
なわち、各子シールド７２のカッタ駆動部８８を作動さ
せることによりカッタ８１を回転させて切羽Ｇｉを掘削
していき、それによって形成される後方のトンネルＴの
周壁に、エレクタ装置によってセグメントＳを組み付け
て一次覆工を施し、次いで、子シールド７２のシールド
ジヤツキ８２を、前記台９３に反力を取って伸長し、子
シールド７２を前進させる。子シールド７２は、次の駅
部の立坑まで掘進させる。

このように、各子シールド７２のカッタ８１による掘削
、セグメントＳの組み付け、シールドジヤツキ８２によ
る各子シールド７２の前進といった工程を繰り返し、線
路部Ｒを２本形成していく。

第２２図は、上記シールド機７０によって掘進するトン
ネルＴ形態の一例を示している。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のシールド機によれば、円
筒状のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、この
カッタの後方に、同カッタによって掘削された削土を取
り入れるチャンバが設けられてなる親シールドと、この
貌シールドのスキンプレートよ、りも小径の円筒状のス
キンプレートの前部にカッタが設けられ、このカッタの
後方に、同カッタによって掘削された削土を取り入れる
チャンバが設けられてなる子シールドとからなり、前記
子シールドを、この子シールドと前記親シールドの各ス
キンプレートの軸線が略平行となる状態で、親シールド
の内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた際には、
前記軸線に沿って進退可能に装置したことを特徴とする
ことから、親子内シールドによって大径トンネルを掘進
した後、親シールドをその場に止どめておき、子シール
ドを親シールドから独立して前進させることにより、大
径トンネルから連続して小径トンネルが形成される。し
たがって、地下鉄用のトンネルを形成する際、従来のよ
うに、駅部を構築するための長大な発進立坑を掘削する
必要がなく、本発明のシールド機を地盤中にセットする
ための発進立坑を掘削するに必要な用地を確保すればよ
いので、路面交通量の多い場所や建造物の過密地域であ
っても、そこに駅部を構築することができ、また、発進
立坑を既存のトンネルよりも深く掘削することにより、
大深度のトンネルを形成することができる。

また、駅部と線路部との境目である掘削径の変化地点に
いちいち発進立坑を掘削する必要がないことから、トン
ネル形成の工程が減少するとともに、工事期間の短縮化
が図れる。

また、親シールドがトンネル径の拡大予定区域側に配さ
れるように、親子内シールドを相互に偏心させて配すれ
ば、親シールドが不要な断面、すなわち無駄なスペース
を掘削することがほとんどなく、掘削断面のほとんどを
有効に利用でき、この結果、二次的な工事の省略も可能
となって工事費の削減につながるといった効果を奏する
。

また、前記子シールドのカッタを、この子シールドのス
キンプレートに対し前後にスライド可能に設けるととも
に、前方にスライドした際には、親子両シールドの各チ
ャンバが一体に形成されるよう構成すれば、いずれか一
方のシールドに設けた削土排出手段により、親子両シー
ルドの掘削によって生じる削土をトンネル後方に排出す
ることができ、もって構造の簡略化が図られるとともに
、メンテナンス性に優れ、しかも安価となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は本発明の第１実施例を示す図であ
って、第１図は側面図、第２図は第１図の■−■線概略
矢視図、第３図はシールド機全体で地下鉄の駅部を掘進
している状態の側面図、第４図は子シールドによって線
路部を掘進している状態の側面図、第５図はシールド機
によって形成した駅部トンネルに駅を構築した例の断面
図、第６図および第７図はシールド機によって形成する
各種トンネルの形態例を示す平面図、第８図は同側面図
、第９図ないし第１１図は本発明の第２実施例を示す図
であって、第９図は概略正面図、第１Ｏ図はシールド機
全体で地下鉄の駅部を掘進している状態の側面図、第１
１図は子シールドによって線路部を掘進している状態の
側面図、第１２図ないし第１５図は本発明の第３実施例
を示す図であって、第１２図は側断面図、第１３図は正
面図、第１４図はシールド機全体で地下鉄の駅部を掘進
している状態の側面図、第１５図は子シールドによって
線路部を掘進している状態の側面図、第１６図ないし＄
２１図は本発明の第４実施例を示す図であって、第１６
図は側断面図、第１７図は第１６図のＡ部拡大図、９１
８図は第１６図のＢ部拡大図、第１９図は第１６図のＣ
部拡大図、第２０図は第１６図のＤ部拡大図、第２１図
は、シールド機によってトンネルを掘進している状態を
示す概略側面図、第２２図はシールド機によって形成す
るトンネルの形態例を示す概略平面図、第２３図および
第２４図はそれぞれ従来の地下鉄のトンネルを形成する
方法を示す側面図である。１１．３０，４０１７０・・・・・・シールド機、１２
．３１．４１１７１川・・・親シールド、１３．３２．
４２．７２・・・・・・子シールド、１４．３３．４３
．７３・・・・・・スキンプレート（親シールド側）、
１５．３６．５０．８０・・・・・・スキンプレート（
子シールド側）、１６．３５．４４・・・・・・カッタ
（親シールド側）、１７．３８．５１．８１・・・・・
・カッタ（子シールド側）、１８．９２・・・・・・オ
ーバーカッタ、４９．５８．５９．９１．９３・・・・
・・チャンバ、Ｇ・・・・・・地盤、Ｇ８・・・・・・
切羽、Ｔ・・・・・・トンネル。第１図 ■― 第２図１■

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒状のスキンプレートの前部にカッタが設けら
れ、このカッタの後方に、同カッタによって掘削された
削土を取り入れるチャンバが設けられてなる親シールド
と、この親シールドのスキンプレートよりも小径の円筒
状のスキンプレートの前部にカッタが設けられ、このカ
ッタの後方に、同カッタによって掘削された削土を取り
入れるチャンバが設けられてなる子シールドとからなり
、前記子シールドを、この子シールドと前記親シールド
の各スキンプレートの軸線が略平行となる状態で、親シ
ールドの内部に着脱可能に、かつ、その連結を解いた際
には、前記軸線に沿って進退可能に装置したことを特徴
とするシールド機。
（２）前記子シールドを前記親シールドに対し偏心して
配置したことを特徴とする請求項１記載のシールド機。
（３）前記親シールドに対し、前記子シールドを複数装
置したことを特徴とする請求項１および２記載のシール
ド機。
（４）前記親シールドおよび子シールドの各カッタを連
結部材により連結し、親シールド側のカッタを、子シー
ルド側のカッタと連動して駆動させることを特徴とする
請求項１、２および３記載のシールド機。
（５）前記子シールドのカッタを、この子シールドのス
キンプレートに対し前後にスライド可能に設けるととも
に、前方にスライドした際には、親子両シールドの各チ
ャンバが一体に形成されることを特徴とする請求項１、
２、３および４記載のシールド機。