JPH0359292A - 掘削断面可変シールド掘削方法及びそのシールド掘削機 - 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、シールド工法によるトンネル掘削の際に、そ
の掘進途中で掘削断面形状を縮小させることができるシ
ールド掘削方法及びこれに使用するシールド掘削機に関
する。

（従来の技術） 従来のシールド工法は、円筒状をしたシールド筒の先端
側に隔壁を隔てて掘削部を設け、その掘閉部にスポーク
状をしたカッターヘッドを回転自在に備えるとともに、
シールド筒の後端側内部に掘削土砂排出装置及びセグメ
ント組立用のエレクタ−を収容したシールド機を使用し
、これを後方の既設部分に反力を取って油圧により押し
出しつつカッターヘッドで掘削し、背部にセグメントを
順次組み立てて覆工するようにしている。

一方、下水道等のトンネルを掘削する場合には、一般に
上流及び下流側では異なった断面径となることが多い、
このため従来このような工事の場合、掘削径ごとに別々
のシールド掘削機を製作しておき、初期の掘削径による
シールド機が立坑に到達後そのシールド掘削機を解体し
、後方設備とともに撤去し、新たに到達立坑内にシール
ド機の発進架台を構築し、その後、断面径の異なったシ
ールド掘削機を設置し、再度掘削を開始することとして
いた。

（発明が解決しようとする課題） 上述したような従来のシールド掘削機及びこれを使用し
た従来のシールド掘削方法では、断面径を違える度にシ
ールド掘削機の段取り工を繰り返し施工する必要があり
、また、その都度取り代え使用する掘削断面径の異なっ
た複数のシールド掘削機を製作しておく必要があるため
、工期が長くなるとともに、工事費が増大するという問
題かあった。

本発明は、このような問題にかんがみ、−台のシールド
掘削機により断面径の異なったトンネルを連続して掘削
できるようにしたシールド掘削方法及びシールド掘削機
の提供を目的としたものである。

（課題を遠戚するための手段） 上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を遠戚する
ための本発明の掘削断面可変シールド掘削方法の特徴は
、シールド筒の先端部に回転するカッターヘッドを備え
、該カッターヘッドにより前方を掘削しつつシールド筒
を押し出し、該シールド筒の一定長さ前進毎にその後部
にセグメントを組立てて覆工するシールド掘削方法にお
いて、前記シールド筒を、外筒と、その内筒に出入自在
な内筒とをもって構成するとともに、前記カッターヘッ
ドを各外筒に対応した回転半径から内筒に対応した回転
半径に縮小自在にしたシールド掘削機を使用し、外筒を
内筒と共に前進させて外筒外径に対応したトンネルを掘
進した後、該外筒内より内筒を押し出して内筒外径に対
応したトンネルを連続して掘進させることにある。

また、本発明の掘削断面可変型シールド掘削機の特徴は
、トンネル掘削断面形状をしたシールド筒の先端部に、
該シールド筒の軸芯方向と平行な回転軸を中心にして回
転するカッターヘッドを備え、該カッターヘッドを回転
させて掘削し、その掘削土砂を排出しつつシールド筒を
前進させるシールド掘削機において、前記シールド筒を
、外筒と、該外筒内に、核外筒内から脱出して独自に前
進自在に収容した内筒とをもって構成するとともに、該
内筒内に掘削、排出及びセグメント組立の各種機構部材
を装着し、かつ、前記カッターヘッド回転半径を内筒外
径に対応する長さから外筒外径に対応する長さに伸縮自
在となしたことにある。

（作用） 上述の如き特徴の本発明は、外筒内に内筒を引っ込ませ
、カッターヘッドの先端を外筒の外径に対応した半径に
伸長させた状態で、該カッターヘッドを旋回させ、外筒
とともに内筒を前進方向に押し出させつつ掘進すること
により、外筒の外径に対応した大径断面のトンネルが掘
削される。

そして、あらかじめ定められた長さたけ大径断面にて掘
進の後、カッターヘッドの先端を内筒の外径に対応した
半径に縮め、この状態で該カッターヘッドを旋回させ、
外筒をトンネル内に残して内筒を前進方向に押し出させ
つつ掘進することにより、内筒の外径に対応した小径断
面のトンネルが前記大径断面に連続して掘削される。

（実施例〉 次に本発明の実施例を図面について説明する。

まず、本発明のシールド掘削機の実施の一例を第１図に
ついて説明する０図において１は円筒状をした外筒であ
り、２は同じく内筒である。外筒１はその後端側内周面
がセグメント組み立て部３となっており、中央部の内周
面には推進用の外筒用油圧ジヤツキ４が備えられている
。この外筒用油圧ジヤツキ４の内側に内筒２が挿入され
ており、内外筒固定ピン５によって両筒１．２を固定し
ている。

外筒１の先端には、内筒２の先端外面との間隙を閉鎖す
る環状をした内向きのテーパ壁６が一体に設けられてお
り、前述した内外筒固定ピン５によって両筒が固定され
ている状態のとき、内筒２の先端外周縁がテーパ壁６の
内周縁と接するように構成されている。

内筒２の先端には内部を前後に仕切る隔壁７が設けられ
、その前方側を堀閉部としている。この掘削分にはスポ
ーク状をした伸縮式カッターヘッド８が軸９を中心に回
転自在に支持されている。

このカッターヘッド８は、その背面に連結杵１０を介し
てリングプレート１１が固定され、このリングプレート
１１が軸受１２及び支持プレート１３を介して内筒２の
内面に回転自在に支持されており、このリンググレート
１１を油圧モータ１４により旋回させることによりカッ
ターへラド８が旋回されるようにしている。

カッターヘッド８は、その各スポーク片１５の先端に伸
縮片１６が出入可能に固定されており、伸縮片１６を伸
長させることによりカッターヘッド８の全体の半径が外
筒１の外径に対応した大きさになり、また、縮めること
により内ｆｆＪ２の外径に対応した大きさになるように
構成されており、必要に応じて伸縮及びその中間のいず
れかの長さに調節できるようになっている。なお、図に
おいて符号１７は掘削刃である。

隔壁７には排土装置１８の先端が貫通されて開口されて
いる。この排土装置１８は、内部に回転駆動されるスク
リュー羽根１９を収容した筒体からなり、掘削された隔
壁前方側の土砂を後方に排出させるようにしている。

内筒２の内周面には、推進用の内筒用油圧ジヤツキ２０
が固定されている。

また内筒２の後端部にセグメントを円筒状に組み立てる
ためのエレクタ−装置２１が支持されており、該内筒２
の後端部外にてセグメント３０が組み立てられるように
なっている。

更に、内筒２の後端には、小径のセグメント組立部３ａ
を構成する延長筒２２か付設できるようになっている。

次に、上述したシールド掘削機を使用したシールド掘削
方法について説明する。

図示しないが、常法により立坑を掘り、その立坑内にシ
ールド掘削機の発進架台を構築し、その後、前述したシ
ールド掘削機を第１図に示すように外筒１内に内筒２を
固定した状態で設置し、カッターヘッドの伸縮片１６を
伸長させた状態で旋回させ、外筒１の外径に対応した大
径トンネルＡを掘削し、外筒後端内のセグメント組立部
３内でセグメント３０を筒状に組み立てて覆工３１を形
成し、これに反力を取って外筒用油圧ジヤツキ４を伸長
させ、シールド掘削機全体を推進させて大径トンネルＡ
を連続して掘削成形する。

このようにしてあらかじめ定められた位置まで大径トン
ネルＡを掘削成形の後、第２図に示すようにカッターヘ
ッド８の伸縮片１６を縮めて、内筒２の外径を対応した
半径となすとともに、外筒１の内周面に覆工３１の先端
面に当接させたストッパー３５を固着した後、内筒２の
後端に延長筒２２を連結し、更に延長筒２２の後端部外
の位置の覆工３１内面に反力受け３２を突設する。然る
後第３図に示すように反力受け３２に当接させて延長筒
２２内にセグメント３３を組み立て、小径トンネルＢの
覆工３４の始端部を組み立てる０次いで内外筒固定ピン
５を外した状態で覆工３４に内筒用油圧ジャツー’ｒ２
０の反力を取り、これを伸長させて内筒２を推進させつ
つ掘進し、順次覆工３４を組み立てる。これによって第
４図に示すように外筒１を小径トンネルＢの覆工３４外
に残した状態で大径トンネルＡに連続して小径トンネル
Ｂが順次掘削成形される。

なお、小径トンネルＢの覆工３４の外面とその外側に残
された外筒１の内面間の空隙には、内筒２が外筒１内か
ら完全に脱出した後に裏込コンクリートにて埋める。

上述の実施例では内筒２．延長筒２２を付設してセグメ
ント組み立て部を設けることとしているが、あらかじめ
両筒を長くしておき、小径トンネルの掘削時にエレクタ
−装置を内筒２の内方に移動させてセグメント組立部空
間を設けるようにしてもよい。

また、上述の実施例では１個の外筒を用いた場合を示し
ているが、第５図に示すように各々油圧ジヤツキ４．４
ａを有する複数の外筒１．ｌａを同心配置にそれぞけ互
いに挿脱可能に重ね、内外筒固定ビン５，５ａによって
それぞれを固定しておき、第６図に示すように最外部の
外筒１ａから順次地中に残して多階段に径を違えてトン
ネルを掘削成形するようにしてもよい。

（発明の効果） 上述したように本発明では、外筒内に内筒を出入可能に
収容し、内筒内に掘削及びセグメント組立の各装置を支
持されておくとともに、両筒に対応した径に変更可能な
カッターヘッドを用いたシールド掘削機を使用し、外筒
の径の大径トンネルを掘削成形の後、外筒を残して内筒
を推進させて小径トンネルを掘削成形するようにしたこ
とにより、掘削途中の任意の場所において掘削断面径を
変更でき、しかも連続した掘削が可能となり、従来のよ
うにトンネルの断面径毎に、発進ｆｌ！’Ｊ及び到達側
の立坑を構築する必要がなくなり、大幅な工期の短縮及
び工事費の軽減がはかられる。

【図面の簡単な説明】

図面は発明の実施例を示すもので、第１図はシールド掘
削機一実施例の断面図、第２図〜第４図はトンネル掘削
成形工程の一例の断面図、第５図はシールド掘削機の他
実施例の断面図、第６図はトンネル掘削成形工程の他の
例の断面図である。 ｌ・・・・・・外筒、２・・・・・・内筒、３．３ａ・
・・・・・セグメント組立部、４・・・・・・外筒用油
圧ジヤツキ、 ５・・・・・・内外筒固定ピン、６・・・・・・テーパ
壁、７・・・・・・隔壁、８・・・・・・伸縮式カッタ
ーヘッド、９・・・・・・軸、１０・・・・・・連結杵
、１１・・・・・・リングプレート、１２・・・・・・
軸受、１３・・・・・・支持プレート、１４・・・・・
・油圧モータ、１５・・・・・・スポー片、１６・・・
・・・＃締片、１７・・・・・・掘削刃、１８・・・・
・・排土装置、１９・・・・・・スクリュー羽根、 ２０・・・・・・内筒用油圧ジヤツキ、２１・・・・・
・エレクタ−装置、２２・・・・・・延長筒、３０．３
３・・・・・・セグメント、３１．３４・・・・・・覆
工、３２・・・・・・反力受け、 Ａ・・・・・・大径トンネル、Ｂ・・・・・・小径トン
ネル。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド筒の先端部に回転するカッターヘッドを
   備え、該カッターヘッドにより前方を掘削しつつシール
   ド筒を押し出し、該シールド筒の一定長さ前進毎にその
   後部にセグメントを組立てて覆工するシールド掘削方法
   において、前記シールド筒を、外筒と、その内側に出入
   自在な内筒とをもって構成するとともに、前記カッター
   ヘッドを各外筒に対応した回転半径から内筒に対応した
   回転半径に縮小自在にしたシールド掘削機を使用し、外
   筒を内筒と共に前進させて外筒外径に対応したトンネル
   を掘進した後、該外筒内より内筒を押し出して内筒外径
   に対応したトンネルを連続して掘進させることを特徴と
   してなる掘削断面可変シールド掘削方法。
2. （２）トンネル掘削断面形状をしたシールド筒の先端部
   に、該シールド筒の軸芯方向と平行な回転軸を中心にし
   て回転するカッターヘッドを備え、該カッターヘッドを
   回転させて掘削し、その掘削土砂を排出しつつシールド
   筒を前進させるシールド掘削機において、前記シールド
   筒を、外筒と、該外筒内に、該外筒内から脱出して独自
   に前進自在に収容した内筒とをもって構成するとともに
   、該内筒内に掘削、排出及びセグメント組立の各種機構
   部材を装着し、かつ、前記カッターヘッド回転半径を内
   筒外径に対応する長さから外筒外径に対応する長さに伸
   縮自在となしたことを特徴としてなる掘削断面可変型シ
   ールド掘削機。