JPH03212596A - トンネルの掘削工法及び掘削に用いるシールド掘進機 - 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の掘削と一次覆工を同時に施工しな
がらトンネルを掘進するトンネルの掘削工法及び掘削に
用いるシールド掘進機に関する。

（従来の技術） 従来トンネルを掘削するトンネル掘削工法としては、シ
ールド掘進機により掘進するシールド工法が一般に採用
されており、シールド掘進機が掘削した直後のトンネル
内壁をセグメントにより一次覆工しながら掘進するシー
ルド工法は、−船釣には掘削とセグメント組立作業は交
互に行なわれているが、近年、工期の短縮化を図る上か
ら、掘削と一次覆工が同時に施工できる手段が求められ
るようになってきた。

この手段として２例えば特開昭５８−２１３９９３号公
報や特開昭５８−２１３９９４号などに記載されたもの
がある。

前者シールド掘進機は、シールド本体を前後に２分割し
て後部シールド側にシールド本体を推進させるシールド
ジヤツキを、そして前部シールドと後部シールドの間に
後部シールドに対して前後シールドをスライドさせるス
ライドジヤツキを設けた構造で、シールドジヤツキによ
りシールド本体をセグメントの１リング分を推進させた
後さらにスライドジヤツキにより前部シールドを推進さ
せ、この間にシールドジヤツキを部分的に戻すことによ
り形成される既設セグメントとシールドジヤツキの間の
空間に新たにセグメントを組立てるようにしたもので、
トンネルの掘削と一次覆工が同時に施工できるため、掘
進能率の大幅な向上が図れる効果を有している。

また後者のシールド掘進機は、一体構造のシールド本体
内に環状の摺動部材を設けて、この摺動部材に反力受用
ジヤツキを、そしてシールド本体の前部と上記摺動部材
の間にシールドジヤツキを設けた構成で１反力受用ジヤ
ツキとシールドジヤツキを交互に伸長させて、トンネル
の掘削と一次覆工を同時に施工するようにしたもので、
上記実施例と同様大幅な工期の短縮が図れる効果を有し
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかし前者のシールド本体を２分割して、後部シールド
に対して前部シールドを摺動させるようにしたものでは
、前部シールドを推進した際後部シールドの摺動面が直
接地山の土砂や水に触れるため、摺動嵌合部に耐土砂摩
耗性、耐水圧性を有するシールを設けて、土砂や水など
が摺動部に侵入するのを防止する必要がありシール構造
が複雑になると共に、シールが破損した場合修理や交換
に多くの時間と費用を必要とする不具合があった。

また後者のシールド本体内に環状の摺動部材を設けたも
のでは、セグメントを１リング分組立てた後シールドジ
ヤツキを伸長し、その後反力受用ジヤツキを短縮する際
に両ジヤツキを同期作動させる必要があるが、この同期
作動が困難なため切羽を乱すことがあり、その結果地山
に崩壊が発生する不具合があった。

この不具合は前者のシールド本体を２分割したシールド
掘進機にも同様に発生した。

この発明は上記従来の不具合を改善する目的でなされた
もので、切羽を乱すことなくトンネルの掘削と一次覆工
が同時に施工できるトンネルの掘削工法及び掘削に用い
るシールド掘進機を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）この発明は上記
目的を達成するために、前部にカッタヘッドを有するシ
ールド本体を２組の摺動リング及びシールドジヤツキを
介して推進反力を受けながらスラストシリンダにより推
進させ、その後シールドジヤツキを伸長してシールドジ
ヤツキによりシールド本体に作用する推進反力を支持し
なからスラストシリンダを短縮して一方の摺動リングを
前進させ９次にシールドジヤツキのシリンダとともに他
方の摺動リングを前進させてスラストシリンダに作用す
る推進反力を受ける状態となったら再びスラストシリン
ダによりシールド本体を推進させながら、シールドジヤ
ツキの後部ピストン杆を順次短縮して、セグメントをリ
ング状に組立てることにより、トンネルの掘削と一次覆
工が同時に施工できるようにしたものである。

また前部にカンタヘッドを有するシールド本体内に２組
の摺動リングをシールド本体の前後方向へ移動自在に設
け、一方の摺動リングには複動シリンダよりなるシール
ドジヤツキを設けて、該シールドジヤツキの前後へ突出
した前部ピストン杆と後部ピストン杆の先端をシールド
本体及びセグメントへそれぞれ当接自在となすと共に、
他方の摺動リングとシールド本体の間にスラストシリン
ダを設けてなり、スラストシリンダによりシールド本体
を推進させる際の推進反力を上記２組の摺動リングとシ
ールドジヤツキで担持しながらシールドジャフキ及びス
ラストシリンダを順次伸縮することにより掘削と一次覆
工を同時に施工するようにしたものでこれにより切羽を
乱すことなくトンネルの掘削が行えるとともに、複雑な
シール装置を設けるる必要もなく安全で確実な掘削と一
次覆工の同時施工が可能となる。

（実施例） この発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図において１は一体構造のシールド本体で、前部に
図示しないカンタヘッドモータにより回転されるカッタ
ヘッド２が設けられている。

上記カッタへフド２で掘進された土砂はカッタヘッド２
と隔壁１ａの間に設けられたチャンバｌｂ内に取込まれ
た後図示しない排土装置によりシールド本体１の後方へ
搬出されるようになっている。

また図中３はシールド本体１内に設けられた摺動リング
で、シールド本体１の内面と摺接しながらシールド本体
１の前後方向に移動自在となっており、この摺動リング
３に円筒方向に間隔を置いて複数本のシールドジヤツキ
４が設けられている。

上記シールドジヤツキ４は単一のシリンダ４ａ内に複数
のピストン４ｂ、４ｃが収容された複動シリンダにより
構成されていて、シリンダ４ａの中央部が溶接などの手
段で摺動リング３に固着されていると共に、一方のピス
トン４ｂからは前方へ向けて前部ピストン杆４ｄが、そ
して他方のピストン４Ｃからは後方に向けて後部ピスト
ン杆４ｅがそれぞれ突設されている。

上記各ピストン杆４ｄ、４ｅのうち前部ピストン杆４ｄ
の先端はポールジヨイント５を介して隔壁１ａの後面に
当接できるようになっており、また後部ピストン杆４ｅ
の先端はボールジヨイント６を介してセグメント７の端
面に当接できるようになっている。

一方上記シールド本体１内にはガイド筒１ｃが設けられ
ていて、このガイド筒１ｃの外周部に、別の摺動リング
８が摺動自在に嵌挿されている。

そしてこの摺動リング８にスラストシリンダ９の基端部
が枢着されていると共に、スラストシリンダ９より前方
へ突出されたピストン杆９ａの先端は隔壁１ａの後面に
枢着されている。

また上記ガイド筒ＩＣＯ後端は支持フレーム１ｄにより
シールド本体１側に取付けられていると共に、支持フレ
ーム１ｄにはシールド本体１が掘削した直後のトンネル
内壁に沿ってセグメント７をリング状に組立てるセグメ
ントエレクタ１０が取付けられている。

なお図中１１はシールド本体１の後端とセグメント７外
周面の間より土砂や水が侵入するのを防止するテールシ
ールを示す。

次にトンネルの掘削方法及びシールド掘進機の作動を説
明する。

第１図は前後ピストン杆４ｄ、４ｅを最縮小し、かつ後
部ピストン杆４ｅを組立て中のセグメント７へ当接した
状態で、スラストシリンダ９を伸長させてシールド本体
１により推進している状態を示す。

このときスラストシリンダ９に作用する推進反力は摺動
リング８により摺動リング３を介してシールドジヤツキ
４へ伝達され、セグメント７を支持体としてシールドジ
ヤツキ４により担持される。

またシールドジヤツキ４の前部ピストン杆４ｄ側油圧室
４Ｉ及び後部ピストン杆４ｅ側油圧室４．にはそれぞれ
スラストシリンダ９の推進力に対して十分に対抗できる
油圧がブロックされている。

次に第２図に示すようにスラストシリンダ９がセグメン
ト７の幅だけ１ピッチ分伸長すると。

セグメント７の１リング分の組立ても完了する。

そしてこの状態から各ピストン４ｂ、４ｃの間の油圧室
４．へ油圧を供給し、前部ピストン杆４ｄ側の油圧室４
１の油圧を抜出すると、第３図に示すように前部ピスト
ン杆４ｄが伸長して前部ピストン杆４ｄの先端に設けら
れたボールジヨイント５が隔壁１ａへ当接される。

これによって切羽側の土圧や水圧によりシールド本体１
が押し戻されないようにシールドジヤツキ４により支持
される。（第３図参照）次にこの状態でスラストシリン
ダ９を短縮させると第４図に示すように摺動リング８が
ガイド筒ＩＣの外周面を摺接しながら前進される。

このときスラストシリンダ９には反力が作用していない
ので、滑らかに摺動リング８を前進させるこができると
同時に、シールドジヤツキ４の油圧室４□内の圧力を切
羽側よりシールド本体１に加わる土圧や水圧に応じて制
御することにより、シールド本体ｌを安定した状態に維
持することができる。

上記工程によりスラストシリンダ９が短縮されたら、前
部ピストン杆４ｄ側の油圧室４Ｉへ油圧を供給し、後部
ピストン杆４．側の油圧を抜出する。

これによって第５図に示すようにシールドジヤツキ４の
シリンダ４ａが摺動リング３とともに前進され、摺動リ
ング３がスラストシリンダ９側の摺動リング８へ当接さ
れる。

摺動リング３が摺動リング８に当接して、スラストシリ
ンダ９に作用する推進反力が担持できるようになったら
、再びスラストシリンダ９を伸長してシールド本体１を
推進させてカンタヘッド２により掘削すると同時に、第
６図に示すように後部ピストン杆４ｅの一部を短縮して
セグメント１個分の空間を形成し、セグメントエレクタ
１０を使用してこの空間にセグメント７を組立てる。

以下セグメント１個分ずつ後部ピストン杆４ｅを短縮し
て残りのセグメント７を次々に組立て、＆ｌｌ立ての終
ったセグメント７には再び後部ピストン杆４ｅを当接し
て反力を担持する。

そしてトンネル内壁に沿って１リング分のセグメント７
の組立てが完了したら、再び第１図に示す状態となり上
記動作を繰返すことによりシールド本体１による推進と
セグメント７の組立て作業が同時に施工できるようにな
る。

また第３図から第５図に示す工程での動作は。

摺動リング３．８の極めて小さい摺動抵抗と油圧の管路
抵抗のみが負荷要因であるため、極めて短時間のうちに
円滑に行える。

（発明の効果） この発明は以上詳述したようにシールド本体を推進させ
ながら、同時にシールド本体が掘削したトンネルの内壁
をセグメントにより一次覆工するようにしたことから、
トンネルの掘削が短時間で能率よく行える。

またシールド本体内に前後方向に摺動自在な２＆ｌの摺
動リングを設けて、一方の摺動リングに複動シリンダよ
りなるシールドジヤツキをそして他方の摺動リングとシ
ールド本体の間にスラストシリンダを設けて、これらシ
ールドジヤツキの前後ピストン杆とスラストシリンダを
順次伸縮しながら２Ｍの摺動リングでシールド本体の推
進反力を担持するようにしたことから切羽からの土圧や
水圧によりシールド本体が押し戻されることがない。

これによって切羽が乱れて地山の崩壊を招くなどの不具
合を解消することができると共に。

シールドジヤツキ内に設けられた複数のピストン間の油
圧を切羽の土圧や水圧に応じて制御することにより、カ
ンタヘッドが切羽に押し付は過ぎて、カッタヘッドの構
成部品が変形や破損するなどの不具合を防止することが
できる。

しかもシールド本体は一体構造となっていて摺動部が外
部へ露出しないので、？３！雑な構造のシール装置を設
ける必要がないと共に、シールが破損したために作業が
長時間中断されるなどの不具合も解消することができる
。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は断面図、第
２図ないし第６図は工程図である。 １・・・シールド本体、　　　２・・・カッタヘッド。 ３．８・・・摺動リング ４・・・シールドジヤツキ、７・・・セグメント９・・
・スラストシリンタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前部にカッタヘッドを有するシールド本体を２組
   の摺動リング及びシールドジャッキを介して推進反力を
   受けながらスラストシリンダにより推進させ、その後シ
   ールドジャッキを伸長してシールドジャッキによりシー
   ルド本体に作用する推進反力を支持しながらスラストシ
   リンダを短縮して一方の摺動リングを前進させ、次にシ
   ールドジャッキのシリンダとともに他方の摺動リングを
   前進させてスラストシリンダに作用する推進反力を受け
   る状態となったら再びスラストシリンダによりシールド
   本体を推進させながら、シールドジャッキの後部ピスト
   ン杆を順次短縮して、セグメントをリング状に組立てる
   ことを特徴とするトンネルの掘削工法。
2. （２）前部にカッタヘッドを有するシールド本体内に２
   組の摺動リングをシールド本体の前後方向へ移動自在に
   設け、一方の摺動リングには複数シリンダよりなるシー
   ルドジャッキを設けて、該シールドジャッキの前後へ突
   出した前部ピストン杆と後部ピストン杆の先端をシール
   ド本体及びセグメントへそれぞれ当接自在となすと共に
   、他方の摺動リングとシールド本体の間にスラストシリ
   ンダを設けてなり、スラストシリンダによりシールド本
   体を推進させる際の推進反力を上記２組の摺動リングと
   シールドジャッキで担持しながらシールドジャッキ及び
   スラストシリンダを順次伸縮することにより掘削と一次
   覆工を同時に施工することを特徴とするシールド掘進機
   。