JPH0323720B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールド工法に使用される新規なシー
ルド掘進機の運転方法に係り、特にセグメント組
立と掘削とを同時に施工させ、掘進スピードを可
及的に向上することができるシールド掘進機の運
転方法に関する。

シールド工法とは、特に軟弱な土質におけるト
ンネル掘削をなすにあたつて、崩壊、流動しよう
とする土砂内にトンネル外径よりも多少大き目な
管を入れ、その内部で崩壊を防ぎながら安全に掘
削作業、および、ライニング作業をなし、容易に
軟弱土質内にトンネルを構築する工法であつて、
シールド掘進機が重要な役割を果す。

従来、このシールド掘進機は第１図に示すよう
に、シールドフレーム１の内周に、既設セグメン
ト２に反力を取つてシールドフレーム１を推進さ
せるシールドジヤツキ３を配設し、シールドジヤ
ツキ３を伸張しながら前面の切羽面をカツタ４で
掘削し、セグメントの１リング分掘り進んだとこ
ろで掘削を停止する。そして、伸張したシールド
ジヤツキ３を収縮させ、この収縮により形成され
る間隙にエレクタ５により新設セグメントを搬入
して組立て、組立て完了後再び掘進を開始するよ
うに構成したものである。

しかしながら、このような間欠掘削では掘削ス
ピードの向上が計れないことが明らかである一
方、この構成のまま掘削と同時に組立を行なおう
としても、シールドジヤツキ３のストロークが１
リング分しかない場合、新設セグメントに反力を
取りシールドフレーム１を推進させるべく該当箇
所のシールドジヤツキ３を伸張しようとすると、
既設セグメントに伸張して接触していたシールド
ジヤツキ３が離れ反力が取れなくなつて全体の圧
力バランスが崩れてしまうこととなり、同時施工
ができなかつた。

また、第２図に示すようにシールドジヤツキ３
ａのストロークを２リング分以上にすればセグメ
ントの同時組立も理論的には可能となるが、実際
問題としてシールドジヤツキストロークを２リン
グ分とすれば、シールド機の機長が非常に長くな
るため、機械の操縦性が低下したり或いは発進立
坑の大きさを従来以上に大きくしたりする必要が
生じ、特にカーブ施工が困難になるということか
ら同時組立に不可能に近かつた。

一方、シールドジヤツキストロークを抑えるべ
く亀甲形セグメント方式等のセグメント形状に工
夫を凝らした方式の採用も考えられるが、カーブ
箇所のセグメント形状及びセグメント製作費の増
大等の問題が新たに生じることとなり、結局掘削
と組立の同時施工を行なうことができなかつた。

そこで、本発明者等は従来のシールド掘進機に
おける問題点に鑑み、これを有効に解決すべく本
発明を創案するに至つたものである。

従つて、本発明の目的とするところは、切羽掘
削推進とセグメント組立作業との同時施工が行な
え、掘削スピード及び掘削能率の大幅な向上を計
ることができるシールド掘進機の運転方法を提供
するにある。

以上の目的を達成するための本発明の要旨は、
シールドフレームを前筒及び後筒からなる伸縮自
在な重合構造とし、この伸縮自在なシールドフレ
ーム内の周方向に推進用ジヤツキと反力受用ジヤ
ツキとを交互に複数個併設し、推進用ジヤツキは
シールドフレームを伸張すべく後筒に反力を取り
前筒を推進させて掘進に直接寄与するようにな
し、反力受用ジヤツキは前筒の掘進中に、既設セ
グメントに対して突張つて前筒の切羽反力を支持
する一方、そのジヤツキの１部を周方向に順次収
縮していきこの収縮により開いた間隙に新設セグ
メントの１ピースを嵌め込み他の反力受用ジヤツ
キは伸長した状態で既設セグメントに反力を取り
つづけ、これを順次交互にくりかえすことにより
セグメント組立を掘進と同時に行なわせ、１リン
グ分の組立が終了して反力受用ジヤツキのすべて
が収縮した段階で、掘進過程で伸長し突張つた推
進用ジヤツキを縮めて反力受用ジヤツキを新設セ
グメントに反力を取り伸長し突張ることにより、
前筒の切羽押付力を解放することなく前筒に後筒
を押し込みシールドフレームを収縮するようにな
し、このシールドフレームの伸縮動作において掘
進とセグメント組立とを同時施工するように構成
したものである。

以下、本発明に係るシールド掘進機の運転方法
の好適一実施例を添付図面に従つて説明する。

第３図において、７は切羽側に向つて推進する
円筒状の前部シールドフレームであり、前面にカ
ツタ８が回転自在に装着されている。この前部シ
ールドフレーム７内の後部に円筒状の後部シール
ドフレーム９が一部その軸方向に摺動自在に挿入
されており、その挿入部は前部シールドフレーム
７の後端に設けられた継目シール１０を介して内
接重合され、非挿入部は前部シールドフレーム７
と同径となるように拡大されている。この拡大は
前部シールドフレーム７径の大きさで掘削された
トンネル径を後方においても維持する場合におい
て必要とされる。

また、後部シールドフレーム９の後端には、こ
のフレームの内側の周方向に沿つてリング状に組
立てられるセグメント１１との隙間からの漏水等
の侵入を防止するテールシール１２が設けられ、
上記前部シールドフレーム７の継目シール１０と
ともに両シールドフレームのシール性を確保する
ようになつている。

前部シールドフレーム７及び後部シールドフレ
ーム９の内周面に沿つて、それぞれ推進用ジヤツ
キ１３と反力受用ジヤツキ１４とがその作動方向
をフレーム軸方向に向けて複数個配設されてい
る。この配置は正確には第４図に示すように同心
円上に交互に同数個並ぶように構成され、中央部
のスペースの有効利用が計れるようになつてい
る。

推進用ジヤツキ１３は、その押側端が前部シー
ルドフレーム７内周に一体に突設した環状の取付
板１５に固設されるとともに、引側端のロツド１
６が後部シールドフレーム９の内周に一体に突設
した当接板１７に当接するように設けられ、該当
接板即ち後部シールドフレーム９に反力を取り前
部シールドフレーム７を重合部から押出し、その
前面を切羽側に推進させるようになつている。

反力受用ジヤツキ１４は、その押側端が後部シ
ールドフレーム９の前端内周に一体に折曲形成し
た環状の取付板１８に固設されるとともに、引側
端のロツド１９が後部シールドフレーム９の後端
内で組立てられるリング状のセグメント１１に当
接するように設けられ、このセグメント１１に反
力を取り後部シールドフレーム９を前部シールド
フレーム７に引寄せ深く重合させるようになつて
いる。

上記両ジヤツキ１３，１４は、これらを単独で
作動させる通常の油圧回路と、これらが一緒にな
つて作動するようにしたリセツト回路との二種類
の回路に接続され、使用目的に応じた種々の作動
が行なえるようになつている。このうちのリセツ
ト回路２０を示したのが第５図である。即ち、推
進用ジヤツキ１３の引側給油口には外部より所定
の圧力Ｐで給油する給油回路２１が接続されると
共に、その押側給油口と反力受用ジヤツキ１４の
押側給油口との間にはこれらを継ぐ接続回路２２
が設けられている。また、反力受用ジヤツキ１４
の引側給油口はタンクポート２３に接続されてい
る。そして、推進用ジヤツキ１３の引側給油口に
給油することにより、そのロツド１６を収縮さ
せ、この収縮により押側シリンダ内作動油を接続
回路２２を通じて反力受用ジヤツキ１４の押側シ
リンダ内に移動させ、そのロツド１９を伸張する
ように構成されている。なお、図中両ジヤツキに
挾持されているのは当接板１７である。また、第
３図中２４はエレクタであり、後部シールドフレ
ーム９内に設けられた回転ローラ２５を介して設
置され、円周方向に必要な角度に旋回して新設セ
グメントピースを組立てて行くように構成されて
いる。

以上の構成よりなる本シールド掘進機の運転方
法について第３図ないし第８図に基いて説明す
る。

第３図は初期状態を示し、すべての推進用ジヤ
ツキ１３が収縮し、またすべての反力受用ジヤツ
キ１４が伸張し切つている過渡状態である。この
状態から第６図の状態に移行して掘進とセグメン
ト組立の同時施工に入る。即ち、後部シールドフ
レーム９の後端で、既設セグメント１１と、反力
受用ジヤツキ１４が収縮したときこのジヤツキと
の間に形成される間隙部２６に新設セグメントピ
ースを順番にリング状に組立てる一方、前部シー
ルドフレーム７を推進させ切羽面を掘削する。

セグメント１１の１リングが周方向に数個に分
割されているため、第４図に示すように、そのう
ちの１ピース２７をエレクタ２４により既設セグ
メント１１に組込みセツトしている間、その１ピ
ース２７の位置に対応する反力受用ジヤツキ１４
は収縮させるが、他の位置にある他の反力受用ジ
ヤツキ１４は全て伸張して既設セグメント１１に
接触し、後部シールドフレーム９が後方に後退し
ないように突張る状態となる。上記１ピース２７
が組込みセツトされると、この位置に対応する反
力受用ジヤツキ１４を幾分伸張しこのピース２７
に接触させて上述のように突張り、他の反力受用
ジヤツキ１４の既設セグメント１１から受ける反
力とのバランスを取るようにする。続いて周方向
に順次残りの反力受用ジヤツキ１４を収縮させて
行き、新設セグメントピースをリング状に組立て
て行く。

かかる組立操作中、推進用ジヤツキ１３は全数
そのロツド１６を後部シールドフレーム９の当接
板１７に伸張して接触せしめ、後部シールドフレ
ーム９に反力を取りながら前部シールドフレーム
７を切羽側に押し出し切羽を掘削する。即ち、反
力受用ジヤツキ１４によつて既設セグメント１１
に反力を取るとともに、更に後部シールドフレー
ム９に反力を重ねて取つて推進用ジヤツキ１３を
伸張し、もつて前部シールドフレーム７を切羽側
に押出すこととなる。

従つて、反力受用ジヤツキ１４の順次的収縮操
作によるセグメント組立作業と併用して、前部シ
ールドフレーム７が後部シールドフレーム９を足
掛りとして推進し得るので、連続的掘削が可能と
なる。しかも、この連続的掘削で前部シールドフ
レーム７が切羽側に移動しても、エレクタ２４が
後部シールドフレーム９に設置されており、その
移動の影響を全く受けることなくセグメント組立
が要求される該当箇所に停止する機構となつてい
るため、セグメント組立作業に支障がなく同時作
業の施工が可能となる。なお、従来のものはシー
ルドフレーム１にエレクタ５が直接設置されてい
た点からいつても同時組立には不都合である。

第７図は新設セグメント２８の１リング分の組
立が完了した状態を示し、推進用ジヤツキ１３は
すべて伸張し、逆に反力受用ジヤツキ１４はすべ
て収縮している図である。即ち、１リング分前部
シールドフレーム７が掘進する間に、後部シール
ドフレーム９内に新設セグメント２８の１リング
分が組立完了している状態を示している。この状
態から第８図に示す状態を経由させて第３図に示
す初期状態にリセツトするのであるが、このリセ
ツトは既述のリセツト回路２０を作動することに
より、シールド掘進機の前面切羽支持力を落すこ
となく行なえることとなる。このリセツト操作を
説明すると、リセツト回路２０の作動により、推
進用ジヤツキ１３が収縮するとともに、逆に反力
受用ジヤツキ１４は伸張する。このため、両ジヤ
ツキ１３，１４のシリンダ径が同径であり、か
つ、各々のジヤツキ１３，１４の反力側が一定の
力で拘束されている状態では、二つのジヤツキ１
３，１４間に等価的に挾まれることとなる当接板
１７、すなわち後部シールドフレーム９は前部シ
ールドフレーム７側に移動する。このとき、推進
用ジヤツキ１３と反力受用ジヤツキ１４との総合
長Ｌは後部シールドフレーム９の移動に拘らず一
定である。また、前部シールドフレーム７の前面
カツタ８が受ける切羽側反力は各ジヤツキ押側の
同圧油圧力を介して後部シールドフレーム９の後
端におけるセグメント側反力と等しくなる。しか
して、推進用ジヤツキ１３が完全に収縮し、この
収縮に代わつて反力受用ジヤツキ１４が伸張し切
ると第３図の初期状態に戻ることになる。

従つて、リセツト回路２０の作動によりシール
ド掘進機前面切羽支持力を落すことなく、後部シ
ールドフレーム９を切羽側に移動することができ
る。このことは、リセツト操作中においても掘削
を継続することができることを意味する。

上述のように、推進用ジヤツキ１３と反力受用
ジヤツキ１４の各々のジヤツキ本数及びそのシリ
ンダ径（作動油受圧面積）が同一であり、かつ相
対する推進用ジヤツキ１３と反力受用ジヤツキ１
４のジヤツキ押側給油口を接続するようにした油
圧リセツト回路を構成すれば、切羽を掘進すると
同時に切羽押付力を解放することなくセグメント
１１の同時組立及びリセツト操作を可能とするこ
とができる。この同時作業を併せ持つ機能は、特
に密閉式機械掘り或いはブラインド式シールド等
の切羽土圧を解放できない土質に適用するシール
ド機械には極めて有効となる。

他方、機械掘シールドとは異なり切羽が自立す
る手掘シールド等の場合には、上記機能は必ずし
も必要とはされないが、手掘シールド等であつて
も切羽を掘進すると同時に後方でセグメントを組
立てることができる本発明は有用である。

なお、上記実施例では推進用ジヤツキ１３をそ
のロツド１６が当接板１７に反力を取るように向
けて前部シールドフレーム７に取付けたが、第９
図に示すように後部シールドフレーム９の当接板
１７に取付け、そのロツド１６を前部シールドフ
レームから反力を取るように逆向にすることもで
きる。この場合、同図に示すようにリセツト回路
２０は上記実施例と同一で良い。

また、上記説明においては、後部シールドフレ
ーム９の非重合部を前部シールドフレーム７と同
径になるように拡大したが、必ずしも拡大する必
要はなく、第１０図に示すように後部シールドフ
レーム９ａを全長に亘つて均一径としても良い。

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。

(1) 推進用ジヤツキにより前部のフレームを推進
させて切羽を掘削しながら、複数の反力受用ジ
ヤツキを順次収縮させて既設セグメントに反力
をとりつつセグメントをリング状に組立てるよ
うにしたので、切羽掘削推進とセグメント組立
作業との同時施工が行なえ、掘進能率を大幅に
向上することができる。しかも、セグメントを
リング状に組立てたなら、推進用ジヤツキと反
力受用ジヤツキの押側圧力室を連通させ、推進
用ジヤツキの引側圧力室に圧力を加えて、推進
用ジヤツキが収縮し反力受用ジヤツキを伸張し
た初期状態に戻すため、シールド掘進機の前端
部から反力受用ジヤツキの後端部までの距離を
一定に維持したまま、すなわち切羽支持力を落
とすことなく、後部のフレームを前部のフレー
ム側に移動させることができる。

(2) 従つて、連続的掘進が行なえるので、従来の
断続的掘進方式と比較してその所要掘進速度を
低く抑えても実掘削距離を上げることができる
と共に掘進所要パワーの低減化が計れる。

(3) また、泥水、加泥方式等のスラリ搬送方式を
採用するシールド工法にあつては、断続処理で
はなく連続処理が行なえるので、地上泥水処理
プラント能力を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のシールド掘進機の概略断面図、
第２図は同じく従来のシールド掘進機を示し、そ
のジヤツキストロークを２倍にした場合の概略断
面図、第３図は本発明に係るシールド掘進機の好
適一実施例を示す概略断面図、第４図は第３図の
−線断面図、第５図は本発明に係る推進用ジ
ヤツキと反力受用ジヤツキとを連動させる油圧回
路図、第６図ないし第８図は本発明に係るシール
ド掘進機の上半分の作動説明図、第９図は本発明
に係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連
動させる他の実施例を示す油圧回路図、第１０図
は同じくシールド掘進機の後部シールドフレーム
の他の実施例を示す上半分の概略断面図である。 図中、７は前部シールドフレーム、８はカツ
タ、９は後部シールドフレーム、１１は既設セグ
メント、１３は推進用ジヤツキ、１４は反力受用
ジヤツキ、２６は間隙、２８は新設セグメントで
ある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前面にカツタを有する前部シールドフレーム
   の後部にエレクタを有する後部シールドフレーム
   を摺動自在に嵌合し、これら前後のフレーム間に
   推進用ジヤツキを設け、後部のフレーム内周に既
   設セグメントに反力をとる複数の反力受用ジヤツ
   キを設けたシールド掘進機の運転方法において、
   推進用ジヤツキが収縮されすべての反力受用ジヤ
   ツキが伸張された初期状態から、推進用ジヤツキ
   の伸張で前部のフレームを推進させて切羽を掘削
   しながら、複数の反力受用ジヤツキのうちの一部
   を収縮させて既設セグメントとの間に形成される
   間〓部にエレクタにより新たなセグメントピース
   を組込んでは該ピースに反力をとり、以下この動
   作を他の反力受用ジヤツキに順次繰り返してセグ
   メントをリング状に組立てた後、推進用ジヤツキ
   と反力受用ジヤツキの押側圧力室を連通させ、推
   進用ジヤツキの引側圧力室に圧力を加えてこれら
   ジヤツキを上記初期状態に戻すことを特徴とする
   シールド掘進機の運転方法。