JPH03206291A - 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］ 本発明は、トンネルを掘削すると共にセグメントを順次
組み立てて覆工するシールド掘進機に関する． ［従来の技術］ シールド工法によりトンネル掘削を行うシールド掘進機
のうち、泥水の還流により切羽の安定と掘削土砂の排出
を行うものとして、泥水式シールド掘進機が知られてい
る． 第７図に示すように、従来この種のシールド掘進機は、
回転して地盤を掘削するカッタ１と、カッタ１を回転自
在に支持すると共に隔壁２で切羽から隔てられたシール
ドフレーム３と、セグメント４を組み立てるエレクタ５
とにより主として梢或され、泥水を切羽に供給・循環さ
せるための送泥管６及び排泥管７が備えられている．そ
してシールドジャッキ８による推力と、シールドフレー
ム３に設けられた駆動用モータ９による回転力とで、所
定の孔径のトンネルを掘進すると共に、セグメント４の
幅だけ堀進する度ごとにセグメント４を組み立てること
で、順次シールドするようになっている． またこの他、シールドフレーム３の後端部には、掘進す
るシールドフレーム３とセグメント４との間を止水する
ためのテールシール１０が設けられ、さらに地山とセグ
メント４との間を充填するための裏込め注入装置（図示
せず）が設けられている．［発明が解決しようとする課
題］ ところで近来にあっては、地中の利用率が高まり、特に
都市地盤においては上下水道、地下鉄、電線のための埋
設管等々の地中構造物が密集して設けられている．この
ため、ケーブルの増設などの要求があっても、これに対
応すべくトンネルを新規梢築することは極めて困難な状
況にある。

従って、地中スペースを有効に利用するために、既存の
埋設管（トンネル）を拡径することが考えられる，この
場合、既存の埋設管を取り壊しつつ掘進することは、工
事期間中に既存設備の供用を中断することとなるので、
供用と並行して堀進することが望ましい。

しかしながら、既存のトンネルに影響を与えず、供用し
たまま掘進するシールド掘進機は、従来なかった。

また、単に掘進機を中空筒体状に変形して、既存埋設管
の周囲を掘進するように楕或しても、機械本体と既存埋
設管との隙間に入り込んでくる地下水（泥水）に対処で
きないと、シールド内での作業が困難となるばかりか、
既存埋設管内に漏水して供用中のケーブル等に悪影響を
及ぼすことにもなる． そこで本発明は、上記事情に鑑み、既存トンネルを拡径
でき、しかもその供用に影響を与えることのないシール
ド掘進機を提供すべく創案されたものである． ［課題を解決するための手段］ 本発明は、既存埋設管に沿ってその外周を掘削するカッ
タを有した前部フレームと、この前部フレームに重合さ
れその掘進と交互に推進される後部フレームと、上記両
フレームにそれぞれ設けられその待機停止中に既存埋設
管との隙間を封止するシール部とを備えたものである． ［作　用］ 上記桐戒によって、前部フレームは、カッタの回転によ
り既存埋設管の外周にトンネルを掘削する．　ｔＩｋ部
フレームは、この掘進に追従する。シール部は、他方の
フレームが堀進或いは推進しているときに停止中のフレ
ームと既存埋設管との間を止水し、地下水及び泥水の進
入を阻む．［実總例］ 以下、本発明の実施例を、添付図面に従って説明する。

第１図は、本発明に係るシールド掘進機の一実施例を示
したものであり、従来と同様の横或には同一符号を付し
、その説明を省略する。

このシールド掘進機は、既存埋設管たる既設セグメント
２ｌの外周を掘削するカツタ２２を有した前部フレーム
２３と、この前部フレーム２３に活動可能に重合された
後部フレーム２４と、これらフレーム２３．２４にそれ
ぞれ設けられたシール部２５．２６とにより主として構
成され、機械全体が略中空筒体状に形或されている。

カッタ２２は、第３図にも示すように、ドーナツ状に形
成されたカッターフレーム２７と、その前端面となる円
環板２８に適宜配設されたカツタビット２９とで成り、
円環板２８の内径は、既設セグメント２１の外径よりも
わずかに大きく形成されている．また円環板２８の最も
軸心側に位置されたカッタビット３０は、既存セグメン
ト２１の外壁に分布する裏込め注入材（モルタル）ｍを
も切削できるように形成されている． 第２図に示すように、前部フレーム２３は、カッタ２２
の外径に略等しい外殻３ｌと、切羽からその後方を遮断
する隔壁３２と、既設セグメント２１を囲繞するように
形成された内殻３３とを有し、これらを適宜縦横に骨組
みしてｍ戒されている． 一方力ッタ２２には、この前部フレーム２３１ＰＩに後
方へ延出された中間リング３４が連結され、この延出ｌ
ｉｔ側に、軸ブロック３５が取り付けられている６そし
て外殻３１と内殻３３との間に、この軸ブロック３５を
適宜軸受けするための軸受部３６が形成されている．さ
らに、軸ブロック３５の後方端部にはラック３７が形成
されており、これと噛合する出力端３８を有した駆動用
モータ３９が、内殻３３と外殻３ｌとの間に固定支持さ
れている．即ち、中間リング３４を介して、カッタ２２
が駆動用モータ３９により回転駆動されるようになって
いる。

この中間リング３４には、隔壁３２の前方において泥水
を撹拌するための攬拌翼４０が取り付けられていると共
に、中間リング３４と、隔壁３２、軸受部３６及び内殻
３３との間にはそれぞれシールブロック４１，４２．４
３が設けられ、前部フレーム２３に泥水等が浸入しない
ようになっている。また内殻３３の軸受部３６の内方に
相当する位置には、既設セグメント２ｌに沿って前部フ
レーム２３を案内するためのガイドローラ４４が回転自
在に取り付けられている． 第１図に示したように、後部フレーム２４は、前部フレ
ーム２３の外殻３１と略同径の外殻４５と、前部フレー
ム２３の内殻３１よりも俺かに大きい径で成る内殻４６
とを有して形成されていると共に、この外殻４５の前半
部分かｆｅＪ径されて、前部フレーム２３の後半部分に
挿入される形になっている。またこれら外殻３１．４５
同士及び内殻３３．４６同士の間には、摺動可能で且つ
機密を保持するように形成されたシール部材４７が設け
られている． そしてこの後部フレーム２４の前半部分に、所定の推進
力を得るための掘進ジャッキ４８と保持ジャッキ４９と
が固定されている． 堀進ジャッキ４８は、その進退ロッド５０の先端が前部
フレーム２３に当接するようになっており、伸長したと
きに、フレーム２３．２４同士が離反するようになって
いる．即ち、後部フレーム２４に反力をとることで、掘
進のための推力を得るようになっている．また保持ジャ
ッキ４９は、その進退ロッド５１の先端が、組み立てら
れたセグメント４の前端面に当接するようになっており
、伸長したときに後部フレーム２４が前進するようにな
っている。

これらジャッキ４８．４９は、第４図に示したように、
周方向に交互に配置されている。そしてその作動は、掘
進工程において交互に行われるようになっており、掘進
ジャッキ４８によって前部フレーム２３が前進するとき
には後部フレーム２４は停止し、所定長の掘進がなされ
たときに、後部フレーム２４が保持ジャッキ４９の伸長
で前部フレーム２３１ｌ１１へと引き付けられるように
なっている．従って、両フレーム２３．２４の前進は交
互に行われることになる。

そして本発明の特長となるシール部２５．２６は、両フ
レーム２３．２４の内殻３３．４６に設けられ、既設セ
グメント２１との隙間Ｓを封止するようになっている． 第５図に示すように、このシール部２５．２６は、内殻
３３．４６に形威された複数の環状凹部５０と、これら
環状凹部５０に保持されたタイヤ状のチューブ５ｌとで
成る。チューブ５１の外周端には鍔５２が形成されて、
これが内殻３３．４６にボルト止めされていると共に、
チューブ５１内に流体（空気）を注入するための注入孔
５３が形吠されている、そしてその注入圧〈量）を調節
することで、内殻３３．４６から膨出したチューブ５１
の内開端面が、カッタ２２によって切り残された裏込め
注入材ｍの凹凸状の外表面に接着、或いは離間するよう
になっている。従ってこれらシール部２５．２６は、実
際には、変化する裏込め注入材ｍとの間隙Ｓ０を封止し
ていることになる． またこれら環状凹部５０の間には、チューブ５１同士の
間に充填材（グリース）ｇを注入するためのノズル５４
が設けられている． このほか前部フレーム２３には、第１図に示したように
、径方向に仲縮するサポートジャッキ５５が支持されて
おり、後部フレーム２４が前進して前部フレーム２３１
１！ｌに引き付けられる際に、既設セグメント２ｌに当
接することで、前部フレーム２３が動かないように固定
できるようになっている． また、カッタ２２には任意に余掘りを行うための公知の
オーバー力ツタ５６が取り付けられていると共に、フレ
ーム２３．２４内には送泥管５７及び排泥管５８が適宜
延長されて設けられている。

さらに後部フレーム２４には、新規なセクメン１・６２
を組み立てるためのエレクタ５９が設けられ、このエレ
クタ５９を適宜作動させるためのエレク夕昇降ジャッキ
６０とエレクタ摺動ジャッ−１ｒ６１とが備えられてい
る． 次に本実施例の作用を説明する。

ケーブル等が配設されて供用されているシールドトンネ
ルを利用して、これを拡径するに際して、まず前部フレ
ーム２３及び後部フレーム２４を、その発進立坑（図示
せず）において既設セグメント２１に同心状にセットす
る。

そして、後部フレーム２４を固定しておき、送泥管５７
及び排泥管５８によって泥水を循環させつつ、駆動用モ
ータ３９及び掘進ジャッキ４８を作動させることで、カ
ッタ２２の所定の回転及び推進力をもってａ設セグメン
ト２ｌの外周を掘進する． この掘進の際、後部フレーム２４は待機停止された状態
になっている。そして、そのシール部２６において、チ
ューブ５ｌに流体を注入してこれを適宜膨張させること
で、既設セグメント２１の周囲に分布している切り残さ
れた裏込め注入材ｍに圧接させ、切羽開からカツタ２２
及び？ｌｖ部フレーム２３と既設セグメント２１との隙
間Ｓを通って後方に浸入してくる地下水及び泥水を遮断
する． 所定の長さだけ掘進した後、前部フレーム２３をサポー
トジャッキ５５によって、その位置で固定させると共に
、そのシール部２５においてチューブ５１を膨張させる
ことで止水を行う．そして後部シール部２６のチューブ
圧を除去して既設セグメント２１側から離間させた後、
掘進ジャッキ４８を短縮、保持ジャッキ４９を伸長させ
ることで、後部フレーム２４を前進させて、前部フレー
ム２３内に挿入し重ね合わせる．そしてエレクタ５９に
よって、掘進した分の新設セグメント６２の組み立てを
行う． セグメント６２の組み立て終了後、後部フレーム２４は
このセグメント６２に反力をとることで保持ジャッキ５
５により保持され、以降、カッタ２２及び前部フレーム
２３による掘進、後部フレーム２４の追従、セグメント
６２の組み立てが繰り返されて、既設セグメント２ｌの
外周に、断面が同心円状の拡径されたトンネルが楕築さ
れる．このように、掘進する前部フレーム２３とこれに
追従する後部フレーム２４とを形成し、それぞれのシー
ル部２５．２６によって、既設セグメント２１との隙間
Ｓを封止するようにしたので、既存のトンネルに影響を
与えることなく、拡径したシールドトンネルを構築する
ことができる。

即ち、ａ設管内の施設を供用させたまま、これと並行し
て堀進作業ができ、ケーブルの増設などの規模拡張工事
を行うに際し、その工期短縮に貢献できる， そして、両フレーム２３．２４を交互に前進させて、停
止している方のシール部２５．２６を作動するようにし
たので、既設セグメント２１周囲の凹凸がある注入材ｍ
層表面に対して確実にシールでき、地下水（泥水）の浸
入を防止して、シールド内での作業環境保全が図れると
共に、既存トンネル内への漏水を未然に防ぐ。

なお、シール部２５．２６の楕戊としては、上記実施例
に限るものではなく、例えば第６図に示すように構成し
てもよい。

このシール部７１は、内殻３３．４６の端部に取り付け
られた鍵状の延長板７２と、その内開（既設セグメント
２１側）に設けられた前記実施例と同様のチューブ７３
及びチューブ保持体７４と、内殻３３．４６及びチュー
ブ保持体７４とを連結する弾性板７５とでｌｌＩ戒され
ている．チューブ保持体７４には、環状凹部７６が形成
されてチューブ７３を保持するようになっていると共に
、延長板７１の鍵状の先端部の内壁に対して径方向に摺
動自在に形成されている．そして保持体７４と延長板７
１との間に区画された密閉室には所定圧の流体ｎが充填
され、弾性板７５の弾性力と相俟って、保持体７４を常
時内側に適宜押し付けるようになっている． 従って、このチューブ７３は、フレーム２３．２４の相
対的な位置とは無関係に、既設セグメント２１（注入材
ｍ）に嵌め合わされる形になり、掘進めフレがあっても
、常に接着するものである．言い換えると、チューブ７
３の膨張は必要最少限のものでよく、シール部の操作管
理上、或いは部材の耐久性からみて極めて実際的である
．なお、この新設トンネルを供用するに際しては、既設
セグメントをそのまま残しても、或いは掘進完了後に壊
して拡径トンネルとして利用してもどちらでもよく、汎
用性のあるトンネルとして利用できるものである。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を
発揮する． 既存埋設管に沿ってその外周を掘削するカッタを有した
前部フレームと、これに重合されその掘進と交互に推進
される後部フレームと、両フレームにそれぞれ設けられ
その待機停止中に既存埋設管との隙間を封止するシール
部とを備えたので、既存設備を供用させた．ｔまトンネ
ルを拡径できると共に、既存埋設管と掘進機との間を確
実に止水して作業環境保全及び既存埋設管内への漏水防
止ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るシールド掘進機の側断面図、第２
図は第１図中の■部拡大図、第３図は第１図中の厘一■
線矢視断面図、第４図は第１図中のＩＶ−ｒＶ線矢視断
面図、第５図は第１図のシール部の拡大図、第６図はシ
ール部の他の実施例を示した側断面図、第７図は従来の
シールド掘進機を示した側断面図である．

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、既存埋設管に沿ってその外周を掘削するカッタを有
   した前部フレームと、該前部フレームに重合されその掘
   進と交互に推進される後部フレームと、上記両フレーム
   にそれぞれ設けられその待機停止中に上記既存埋設管と
   の隙間を封止するシール部とを備えたことを特徴とする
   シールド掘進機。