JPH03212597A - 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、−船釣には掘削と一次覆工作業は交互に行
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号公報などに記載された
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、そして前部シルト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後シールドを推進させ
、この間にシールドジャ・７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、後部ノールド
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ン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、その後反力受用ジャンキを短縮する際
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（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
ルド本体に対して前後方向に摺動自在な摺動リングに複
動シリンダよりなる複数本のシールドジヤツキを設け、
これらシールドジヤツキの前後に突出された前部ピスト
ン杆と後部ピストン杆を伸縮させてシールド本体による
推進と掘削されたトンネル内壁の一次覆工を同時に行う
ようにしたもので、従来のもののようにスラストシリン
ダを設ける必要がなく安価に実施できるようにしたもの
である。

また前部にカッタヘッドを有するシールド本体内に、該
シールド本体の前後方向へ摺動自在に摺動リングを設け
、この摺動リングの円周方向に、シリンダを摺動リング
に固着した複数のシールドジヤツキを設け、かつこのシ
ールドジヤツキのシリンダ内に収容した複数のピストン
より前後方向へ前部ピストン杆及び後部ピストン杆を突
設すると共に、前部ピストン杆の先端はシールド本体側
へ取付け、かつ後部ピストン杆の先端はトンぶル内壁を
覆工するセグメントに当接してなり、上記各ピストン間
の油圧を切羽の土庄や水圧に応じて制御しながら上記前
部ピストン杆及び後部ピストン杆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できるようにしたもの
で、切羽を乱すことなく掘進できるとともに、複雑なシ
ール装置を設ける必要もなく、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
図示しないカッタへラ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。

上記力フタヘノド２で掘削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１ｂの内に取込ま
れた後図示しない排出装置によりシールド本体１の後方
へ排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の内面と摺動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に円周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
の先端はボールジヨイント５を介して隔壁１ａの後面に
固着され、また後部ピストン杆４ｅの先端はポールジヨ
イント６を介してセグメント７の端面に当接されるよう
になっている。

また図中１０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
メントセレクタ、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
テールシールである。

次に作動を説明すると、第１図は既設のセグメント７を
反力受けにして前部ピストン杆４ｄを伸長させながらシ
ールド本体１を推進させ。

カッタへラド２で切羽を掘削している状態を示すもので
、この状態でさらに各ピストン４ｂ。

４Ｃの間の油圧室４□へ高圧油を供給すると第２図に示
すように前部ピストン杆４ｄはさらに伸長してシールド
本体１を推進させる。

このときシールド本体１の推進とともにシリンダ４ａは
シールド本体１に対して相対的に後退し、これに伴いシ
リンダ４ａの固着された摺動リング３もシールド本体ｌ
の内面に摺動させながら相対的に後退した状態となる。

また後部ピストン杆４ｅ側の油圧室４３はブロックされ
ているので、後部ピストン杆４ｅは作動しない。

次に前部ピストン杆４ｄがセグメント７の幅だけ１ピッ
チ分伸長されたら、前部ピストン杆４ｄ側の油圧室４１
へ油圧を供給し、後部ピストン杆４ｅ側の油圧室４ユの
油圧を抜出する。

これによってシリンダ４ａが第３図に示すように摺動リ
ング３とともに前進する。

またこのとき各ピストン４ｂ、４ｃ間の油圧室４２には
高圧油がブロックされているので。

切羽側よりシールド本体１に加わる土圧や水圧に対して
シールド本体１が押し戻されることがないため、切羽が
乱れたり、地山が崩落するのを阻止することができる。

一部シリンダ４ａ及び摺動リング３がストロークエンド
にまで前進されたら、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第４図に示すようにセグ
メント７を組立てる。

もちろんこの時、同時に、カッタヘッド２を回転させて
掘削し、油圧室４１を開放し、油圧室４□に高圧油を送
ってピストン杆４ｄを伸長し推進する。

以下セグメント１個分ずつ後部ピストン杆４ｅを短縮し
、かつ組立ての終わったセグメント７に再び後部ピスト
ン杆４ｅを当接して掘進反力を受けながら１円周方向に
次々とセグメント７を組立てて、１リング分を完成する
とともに掘削、推進も継続する。

また前記作動においてセグメントを組み立てない部分の
シールドジヤツキは油圧室４．を密封することによりシ
リンダ４ａ、　　ピストン杆４ｅが固定され推進反力を
セグメント７に支持することができる。

一部セグメントを組立てる部分のシールドジヤツキピス
トン杆４ｅを締めるときは各ピストン４ｂ、４ｃの間の
油圧室４．には掘進反力を受けるのに必要な油圧を加え
た状態で前部ピストン杆４ｄ側の油圧室４１を開放し、
かつ後部ピストン杆４ｅ側の油圧室４３へ油圧室４□の
油圧より僅かに大きい油圧を加え油圧室４２の油をリリ
ーフさせると、後部ピストン杆４ｅが縮小しながら前部
ピストン杆４ｄも推力を発生し伸長する。

これによってセグメント組立て中においてもシールド本
体１の推進反力を摺動リング３を介してセグメント７に
支持しながらすべてのシールドジヤツキに推力を発生さ
せて推進させることができる。

以上のようにして１リング分のセグメント７が既設セグ
メント７の前側に組立てられたら。

再び第１図に示す状態となり上記動作を繰返すもので、
シールド本体１による掘進とセグメント７の組立て作業
が同時施工できるようになる。

また第３図においてシリンダ４ａと摺動リング３の前進
動は、摺動リング３の摺動抵抗と油圧の管路抵抗のみが
負荷要因であるため５円滑かつ短時間で行うことができ
る。

（発明の効果） この発明は以上詳述したように、シールド本体に対して
前後方向に摺動自在な摺動リングに複動シリンダよりな
る複数本のシールドジヤツキを設け、これらシールドジ
ヤツキの前後に突出された前部ピストン杆と後部ピスト
ン杆を伸縮させてシールド本体による推進と掘削された
トンネル内壁の一次覆工を同時に行うようにしたもので
、ンールドジャノキ内に設けられた複数のピストン間の
油圧を切羽の土庄や水圧に対して十分な値に維持制御す
ることにより、掘削反力によりシールド本体が押し戻さ
れて切羽を乱したり、カッタヘッドを切羽に押し付は過
ぎることがない。

これによって他山が崩壊したり、カッタへ。

ドの構成部品が変形や破損するなどの不具合を解消する
ことができると共に、シールド本体を一体構造とし、か
つ摺動リングをシールド本体内に設けたため、？３Ｉ雑
なシール装置を設ける必要がなく、シかもシール装置が
破損したために修理や交換に多くの時間や費用を必要と
するなどの不具合も全く発生しない。

しかもスラストシリンダが不用なため、構成が簡単とな
り、安価に実施することが可能である。

【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図は縦断面図、
第２図ないし第４図は工程図である。 ｌ・・・シールド本体、　　２・・・カッタヘッド。 ３・・・摺動リング、　　　４・・・シールドジヤツキ
４ａ・・・シリンダ、　　　　４ｂ、４ｃ・・・ピスト
ン４ｄ・・・前部ピストン杆。 ４ｅ・・・後部ピストン杆。 ７・・・セグメント。

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に対し
   て前後方向に摺動自在な摺動リングに複動シリンダより
   なる複数本のシールドジャッキを設け、これらシールド
   ジャッキの前後に突出された前部ピストン杆と後部ピス
   トン杆を伸縮させてシールド本体による推進と掘削され
   たトンネル内壁の一次覆工を同時に行うようにしたこと
   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、
   該シールド本体の前後方向へ摺動自在に摺動リングを設
   け、この摺動リングの円周方向に、シリンダを摺動リン
   グに固着した複数のシールドジャッキを設け、かつこの
   シールドジャッキのシリンダ内に収容した複数のピスト
   ンより前後方向へ前部ピストン杆及び後部ピストン杆を
   突設すると共に、前部ピストン杆の先端はシールド本体
   側へ取付け、かつ後部ピストン杆の先端はトンネル内壁
   を覆工するセグメントに当接してなり、上記各ピストン
   間の油圧を切羽の土圧や水圧に応じて制御しながら上記
   前部ピストン杆及び後部ピストン杆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。