JPH03212598A

JPH03212598A - 複式シールド掘削機とそれを使用するトンネル掘進工法

Info

Publication number: JPH03212598A
Application number: JP883090A
Authority: JP
Inventors: Takichi Arashi; 荒砥　太吉; Hideo Tsuji; 辻　秀夫; Norifumi Fujieda; 藤枝　憲文; Masayoshi Okazaki; 岡崎　雅好; Jiyoutarou Asari; 浅利　城太郎; Hiroshi Iijima; 飯島　博; Atsuo Shima; 厚夫島
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 1990-01-18
Filing date: 1990-01-18
Publication date: 1991-09-18
Anticipated expiration: 2014-05-10
Also published as: JP2889964B2

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】［産業上の利用分野コ本発明は、トンネルの掘削工事に使用するシールド式掘
削機に係り、とくに、特殊な断面のトンネル掘進に適す
る掘削機と、その掘削機を使用するトンネル工事におけ
るシールド工法に関するものである。

〔従来の技術］最近では、都市部での地下鉄用のトンネル掘削工事の増
加に伴い、円形断面の特徴を活用するシールド掘削機の
使用が増えている。シールド掘削機には各種のものが使
用されているが、その−例を第５図によって説明すれば
、シールド掘削ｆｉＡは泥水シールド機として知られる
ものであり、外殼１の前端に、多数のカッター２を備え
て外殼１の内周に沿って回転恥動されるカッターヘット
３を装備し、内部にはカッターヘッド３の駆動装置４と
、掘削ずりと泥水との混合用のアジテータ−５と、泥水
の送泥管、排泥管からなる循環装置６と、後方のセグメ
ントＳに反力をとる元押しジヤツキ７と、セグメントＳ
のエレクタ−Ｅ等を装備しである。

第６図に示すシールド機Ａは、外殼１を分割シールド型
に形成し、各刃口８を先行させるようにしたものであり
、掘削推進の基本的な機構は前例と同様の構成になって
いる。また、この例では、地山に反力をとって掘進方向
を制御する操向装置９が示され、掘削ずりに関しては、
揚上装置のコンベア５Ａが設けられている。

一方、地下鉄路線の複線部分や駅舎部分の工事では、大
断面の掘削が要求されることから、掘削断面の大型化に
対応するシールド掘削機には、駅舎用の横型、狭い道路
の下方で使用する縦型のもの等が提供され、この大型シ
ールド掘削機にも各種のものが使用されているが、これ
らのシールド掘削機は、トンネルの断面に適合させてそ
の都度特注によって設計製作されるものであった。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記のような大型シールド掘削機では、
全体のシールドの外殼を形成するスキンプレートを断面
横長型または縦長型断面に形成することによって、所要
のトンネル断面を掘削するようにしているため、その形
状が固定されて、掘進に要求される機械の性能に制約を
受ける。また、トンネルの断面は、円形の場合に最も安
定しており、所定の断面に対しても、円形を重ね合わせ
た曲線を基本にすることから、後続するセグメントの形
状が特殊なものとなり、それぞれのシールド掘削機の形
状は特殊なものにならざるを得ない。

さらに、縦長の断面の場合には、掘削機全体の姿勢制御
が困難になる、等の不利益に対処することが必要である
。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記のような実情に鑑み、従来技術の問題点
を一掃することに着目点を置いて創案されたものであっ
て、シールド掘削機の基本の構成を、基本的に同一性能
、同一形状の２台のシールド掘削機を各個に独立に形成
したものとし、これらを親子の一組として掘進方向に平
行に並列させて、複式のシールド掘削機を構成したこと
を要旨とするものである。そして、そのための技術的手
段は、実質的に同性能、同規模の一対のシールド掘削機
を軸線方向に並列させ、相互に係着装置を介して結合さ
せた親機と子機とからなる複式シールド掘削機を構成し
、親機と子機とは、外殼の母線に沿って摺動自在な係着
装置によって嵌合係着させてあり、その係着装置は、親
機の前後の中間部における外殼外周にベアリングを介し
て環設され、親機からの駆動によって親機の周囲で回転
するガイドリングに接続されて、親機の軸線回りに子機
を回転させ、子機の親機に対する相対位置を変更可能、
かつ分離可能に構成したものであり、具体的には、各種
のシールド掘削機に対応する構造を構成しており、また
、上記のようなシールド掘削機を使用するシールド工法
を完成させたことを特徴とするものである。これによっ
て、親子のシールド機は、その連設方向が簡単に自由化
され、トンネルの断面に対応する形状に使用することが
できるばかりでなく、その機械を使用する工法の改善を
もたらすことができる。

［実施例コ本発明の複式シールド掘削機とそれを使用するトンネル
掘進工法とを、好適な実施例を示す図面に基づいて詳細
に説明する。第１図は本発明のシールド掘削機の全体を
、一部を切り欠いた斜視図で示し、第２図はその主要断
面を概略図で示す。

第５図、第６図の参照番号は該当部分について共通にし
である。

図に示すように、本発明の複式シールド掘削機１０は、
単独にシールド掘削機としての性能を有し、相互にほぼ
同規模に構成した２台一対の円形シールド掘削機を、一
方を親機２０とし、他方を子機３０としてなり、親機２
０と子機３０とは、係着装置４０によってそれぞれの軸
線を平行に組合わせて、２連の複式シールド掘削機を形
成すると共に、親機２０内には、子機３０を親機２０の
まわりに回転させるガイドリング５０を装備しである。

本発明の特徴とする係着装置４０は、親機２０の外殼２
１の一つの母線２２上に、子機３ｏに向かって突出する
係合部材２３と、子機３０の一つの外殼３１の母線３２
上に、親機２０の係合部材２３を受は入れるように対応
して、外殼３１の一部または先行刃口２の１本の位置に
形成した係合溝３３とからなり、係合部材２３の係合溝
３３内への嵌合によって、親機２０と子機３０とを結合
させている。ここで、子機３０の係合溝３３は、母線３
２の方向に、後方で使用されるセグメントＳの単位長さ
に対応して、例えば、４ｍの長さを有し、従って、係着
装置４０としては、子機３０が親機２０に対して摺動可
能であると共に、標準的には、両機の先頭のカッターヘ
ッド３を揃える位置に保持可能とし、その相対移動を可
能とするように、子機３０側に、係合部材２３の係脱を
可能にした調整装置４１を設けるものである。

次に、第３図に示すように、親機２０の係合部材２３は
、子機３０の外殼３１を貫通しており、その基端２４を
、ガイドリング５０に固定しである。ガイドリング５０
は、外殼２１の前後方向はぼ中央において、親機２０の
外周に、外殼２１との間に設けたベアリング５１を介し
て、親機２０に対して回転自在に装着された円形の帯状
部材である。その内面には、全周にわたってラック５２
が一体に設けてあり、外殼２１の窓孔２５から一部を突
出させたピニオン５３と係合しており、内部の駆動装置
ｉ　５４の回転をピニオン５３に伝達することによって
、ガイドリング５０が回転し、従って、係合部材２３と
係合溝３３との嵌合によって、親機２０に対して子機３
０がその外周で回転する。

本発明の複式シールド掘削機１ｏは、上記の実施例に限
定されないことはもちろんであり、例えば、係着装置４
ｏは、親機２０と子機３０に対して、係合部材と係合溝
の関係を凹凸交換して形成することができ、嵌合溝の断
面形状を変更することもできる。また、係合部材２３を
係合溝３３に係着する手段において、係合部材２３の頭
部２６を、係合溝３３の方向とその直角方向とに回転可
能に構成することができ、また、その中間部において２
分し、接離可能に構成する等の変更が可能である。もち
ろん、分離に際しては、係合部材を切断しても目的は達
せられる。

さらに、複式シールド掘削機１０が第６図に示したよう
な形式のもので、親機２０と子機３０とが基本的に正立
して作動する必要がある場合には。

他の実施例として子機３０にもガイドリング５゜を環設
し、係着装置４０は子機３０のガイドリング５０に係着
させて独立に作動するようにすることができる。すなわ
ち、子機３０には、第３図のようなガイドリング５ｏの
駆動装置５４と伝動機構を設け、親機２０のまわりに公
転すると共に、その逆方向に自転するように構成するこ
とができる。

［作　用］次に、本発明の複式シールド掘削機の作用をその構成に
ついて説明すると共に、この掘削機を使用して実施する
トンネルの掘進工法を説明する。

本発明による複式シールド掘削機１０は、上記の構成に
よって、親機２０と子機３０の独立のシールド機として
のそれぞれの作用によって、２連の円形断面に従い、通
常のシールド工法によって、２連の円形断面のトンネル
を同時に掘進する。その間に、両掘削に地山の条件によ
る進行の相違が生じても、子機３ｏに形成した係合溝３
３には長さがとってあり、調整装置４１が設けであるの
で、セグメントＳの２リング程度の進行の差違には対応
することができる。また、両シールド掘削機の接続部に
形成されるくびれ部分の拡幅掘削は、必要に応じて、他
の手段によって行うことになる。

上記のような標準の掘削に対して、ガイドリング５０を
回転させ、従って、親機２０のまわりに子機３０を回転
させることによって、本発明の複式シールド掘削機１０
は、第４図に示すように、例えば、縦型から横型への並
列関係を任意に操作することができ、このことは、狭い
道路の下方の縦型の姿勢から、駅舎にさしかかる横型の
掘削に転換するような工程に該当する。ここで親機２０
と子機３０とは相対的であるから、親機２０としての基
準は、親機２０に設ける操向装置９を操作して、地山の
抵抗を利用することができ、両者の作動姿勢は、複式シ
ールド掘削機１０を構成する親機２０と子機３０との形
式に左右されない。

第４図にはまた、路線Ｐの所望の位置における複式シー
ルド掘削機１ｏの分離の状況を示しである。例えば、路
線Ｐの駅舎を過ぎた点において、係着装置４０の係合部
材２３と係合溝３３との嵌合を解離することによって、
親機２０の直進に対して、子機３０を側方にカーブさせ
ることができ、以後、シールド掘削機２０．３０は通常
の作用によって別個に独立して掘進する。

［発明の効果］本発明の複式シールド掘削機とそれを使用するトンネル
掘進工法は、実質的に同性能、同規模の一対のシールド
掘削機を軸線方向に並列させ、相互に係着装置を介して
結合させた親機と子機とからなる複式シールド掘削機を
構成し、親機と子機とは、外殼の母線に沿って摺動自在
な係着装置によって嵌合係着させてあり、その係着装置
は、親機の前後の中間部における外殼外周にベアリング
を介して環設され、親機からの駆動によって親機の周囲
で回転するガイドリングに接続されて、親機の軸線まわ
りに子機を回転させ、子機の親機に対する相対位置を変
更可能、かつ分離可能に構成した複式シールド掘削機と
、それを使用するトンネルの掘進工法であるから、親機
と子機の係着装置と親機に環設したガイドリングによっ
て係着した時には、２連の大型断面を有するトンネルを
縦横任意の形状で掘削するのに適すると共に、その解離
時には単独の通常のシールド掘削機として使用すること
ができる。従って、狭い道路の下方等用地に制約を受け
る場合には縦型に構成して道路に沿って作業が可能であ
り、上部構造物との土かぶりが要求されたり、または、
駅舎部分の構築用の場合等には横型の姿勢で対応するこ
とができる等、１台の複式シールド掘削機によって多様
のトンネル工法が実施できるばかりでなく、路線の分岐
部で分離させたときには、構成単位のシールド掘削機ご
とに、単独のトンネル築造が可能である。

また、それぞれの構成単位が独立の機構を持っているた
め、セグメント自体は独立しており、その構造に煩雑さ
がなく、子機の回転に伴う水平、垂直の変位、あるいは
蛇行の修正に際しても、従来のテーパーセグメントによ
って対応することができる。さらに、２機のシールド掘
削機はそれぞれ単独で掘進可能であるから、一方に故障
等が発生しても、他方は継続作業が可能であり、相互の
位置の調整によってセグメントの２リング程度の進行作
業の差違には対応することができる、等の新規な特徴を
有し、多くのシールド工事において、大断面に対処でき
る有利性と掘削機の形式の自由度を有し、トンネル建設
工事の全般において極めて画期的な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の複式シールド掘削機とそれを使用するト
ンネル掘進工法を説明するものであり、第１図は複式シ
ールド掘削機の全体を一部を切り欠いて示す斜視図、第
２図はその概略の垂直断面図、第３図は係着装置とガイ
ドリングを説明する詳細断面図、第４図は本発明の複式
シールド掘削機を使用する工法における回転と分離を説
明する路線の斜視図であり、第５図はシールド掘削機の
一般例を説明する断面図、第６図はシールド掘削機の他
の実施例である。１・・・外殼、２・・カッター、３・・カッターヘッド
、４・・・カッターヘッドの駆動装置、８・・・刃口、
９・・・操向装置、１０・・・複式シールド掘削機、２
０・・親機、２１．３１・・外殼、２２．３２・・・母
線、２３・・係合部材、２４・・・基端、２５・・・窓
孔、２６・・・頭部、３０・・子機、３３・・・係合溝
、４０・・係着装置、４１・・・調整装置、５０・・ガ
イドリング、５１・・・ヘアリング、５２・・・ランク
、５３・・・ピニオン、５４・駆動装置、Ｓ・・セグメ
ント、Ｐ・・路線。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）実質的に同性能、同規模の一対のシールド掘削機
を軸線方向に並列させ、相互に係着装置を介して結合さ
せた親機と子機とからなる複式シールド掘削機を構成し
、親機と子機とは、外殼の母線に沿って摺動自在な係着
装置によって嵌合係着させてあり、その係着装置は、親
機の前後の中間部における外殼外周にベアリングを介し
て環設され、親機からの駆動によって親機の周囲で回転
するガイドリングに接続されて、親機の軸線まわりに子
機を回転させ、子機の親機に対する相対位置を変更可能
、かつ分離可能に構成したことを特徴とする複式シール
ド掘削機。
（２）係着装置は、親機と子機とに対設される係合部材
と係合溝とによって係脱可能に構成してあり、それぞれ
が単独のシールド掘削機として掘進可能であることを特
徴とする請求項１記載の複式シールド掘削機。
（３）子機の前後の中間部における外殼外周にもガイド
リンクが環設され、子機内からの駆動によって子機が親
機の周囲で回転することによって、親機の軸線まわりに
子機を回転させ、子機の親機に対する正立位置を保持可
能に構成したことを特徴とする請求項１または２に記載
の複式シールド掘削機。
（４）実質的に同性能、同規模の一対のシールド掘削機
を軸線方向に並列させ、相互に係着装置を介して結合さ
せた親機と子機とからなる複式シールド掘削機を使用し
、子機を親機の周囲に回転させて、縦横任意の二連の断
面を有するトンネルを掘削することを特徴とする複式シ
ールド掘削機を使用するトンネル掘進工法。
（５）実質的に同性能、同規模の一対のシールド掘削機
を軸線方向に並列させ、相互に係着装置を介して結合さ
せた親機と子機とからなる複式シールド掘削機を使用し
て、縦横任意の二連の断面を有するトンネルを掘削し、
所定の分岐点において係着装置を解離して、以後、それ
ぞれに単独のシールド掘削機によって掘進することを特
徴とする複式シールド掘削機を使用するトンネル掘進工
法。