JPH0366897A

JPH0366897A - シールド掘進機

Info

Publication number: JPH0366897A
Application number: JP20248389A
Authority: JP
Inventors: Shoji Nishida; 昭二西田; Kenji Imai; 今井　憲治; Tomohiro Abe; 知宏阿部
Original assignee: Hitachi Zosen Corp; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia Corp
Priority date: 1989-08-04
Filing date: 1989-08-04
Publication date: 1991-03-22
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JP2650114B2

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大口径（たとえば駅構内部）から中、小口径（
線路部）を連続して掘削可能な多段（親子）式のシール
ド掘進機に関する。

従来の技術たとえば大深度地下鉄トンネルの掘削では、駅構内部（
大口径）と線路部（小口径）とでは掘削口径が大きく相
違する。そのため、外径の異なるシールド掘進機を使用
し、大口径シールド掘進機をトンネル内に搬入組立てて
駅構内部分を掘削し、解体搬出した後、小口径シールド
掘進機を搬入組立して線路部分を掘削していた。

発明が解決しようとする課題上記従来方法では、シールド掘進機の搬入、組立、解体
、排出等の作業が繁雑で、長時間を要するものであった
。

本発明は上記問題点を解決して、大口径から小口径のト
ンネル掘削を連続して効率よく行えるシールド掘進機を
提供することを目的とする。

課題を解決するための手段上記問題点を解決するために本発明は、同一軸心状に複
数のシールド本体を設け、小径側のシールド本体を外周
側のシールド本体に離脱発進自在に内嵌し、最小径のシ
ールド本体前部に円形のカッタヘッドを回転自在に設け
るとともに、この最小径のシールド本体より大径のシー
ルド本体前部に、内周側のシールド本体より内径が大き
いリング状カッタヘッドを回転自在に設けたものである
。

作用上記構成において、大径のシールド本体内に小径のシー
ルド本体が内嵌された状態で円形カッタヘッドおよびリ
ング状カッタヘッドを回転して駅構内部の超大口径トン
ネルを掘削する。掘削終了後、最大径シールド本体から
小径側のシールド本体を離脱発進させ、カッタヘッドを
回転して線路部の中、小口径トンネルを掘削する。した
がって、超大口径トンネルから連続して中小口径トンネ
ルを掘削することができる。

実施例以下本発明の一実施例を第１図〜第３図に基づいて説明
する。

第１図、第２図に６いて、２は２段式（親子型）シール
ド掘進機の大径シールド本体（親シールド）で、大径シ
ールド本体２の軸心Ａ上には大径シールド本体１より前
方に突出する小径シールド本体く子シールド）１が固定
および離脱発進自在に配設される。この小径シールド本
体１の前部には円形の第１カツタヘツド３が回転自在に
支持され、大径シールド本体２の前部には、内径が小径
シールド本体１より大きいリング状の第２カツタヘツド
４が回転自在に支持される。

まず、小径シールド本体１の詳細を説明する。

前記第１カツタヘツド３は、第２図に示すように、セン
タ一部材１１を中心とする半径方向の第１土砂取入口１
２が形成された第１カッタ面板１３と、これら第１カッ
タ面板に配設された第１カツタビツト１４と、第１カッ
タ面板１３の外周部を連結する第１外周板１５を貫通し
て外方に突出自在な第１コピーカツタ１６とで構成され
る。そして、この第１カツタヘツド３は後部に複数の第
１支持Ｉｉ！１１１７が突設され、これら第１支持脚１
７の基端部に取付けられた第１圧力隔壁１８が、小径シ
ールド本体２の第１スキンプレート１９内に固定された
第１環状支持体２０に第１軸受２１を介して回転自在に
支持される。

これら第１圧力隔壁１８と第１環状支持体２０とにより
、第１カッタヘッド３後部に地山の崩壊土圧を保持する
第１圧力室２２が形成され、両シールド本体１．２後部
の大気室５と分離される。また、第１圧力隔壁１８の大
気室５側には取付部拐を介して第１リングギヤ２３が取
付けられ、第１環状支持体２０に配設された第１カツタ
験動モータ２４に減速機を介して連結連動された第１ビ
ニオン２５が、第１リングギヤ２３に１噛合されて第１
カツタヘツド３が回転駆動される。

２６は第１環状支持体２０の上部を貫通して第１圧力室
２２に接続された第１送泥管、２７は第１圧力室２２中
央部で第１圧力隔壁１８に設けられた土砂撹拌用の中央
アジテータ、２８は第１圧力室２２下部で第１環状支持
体２０に設けられた第１アジテータで、この第１アジテ
ータ２８近傍には第１圧力室２２内の掘削土砂を排出す
る第１排泥管２９が第１環状支持体２０に貫設される。

３ｏは第１カツタヘツド３の駆動部に油圧を送るための
ロータリージヨイントである。

小径シールド本体１内の中央部に固定された第１支持枠
３１には、シールド本体１，２の後方位置の後方台車（
図示せず）に連結された連結フレーム３２が連結されて
いる。この連結フレーム３２の前部には、第１連結部材
３３により連結された前後−対の井形状第１支持部材３
４を有する第１セグメント支持装置３５と、この第１セ
グメント支持装置３５の前部に旋回自在に取付けられた
第１セグメント組立装置３６が前後に移動自在に配設さ
れ、また連結フレーム３２の下部に支持体を介して第１
セグメント搬送装置３８が配設される。前記第１支持装
置３５の第１支持部材３４は、それぞれ半径方向に出退
自在な４個の第１セグメント押付部材３７を有し、これ
ら第１セグメント押付部材３７を、第１セグメント組立
装置３６により組立てられた第１セグメントＢの内面に
押し当てることにより、第１セグメントＢを保持すると
ともに、第１セグメント支持装置３５および第１セグメ
ント組立装置３６を位置固定することができる。したが
って、小径シールド本体１が掘進中で連結フレーム３２
が前方に移動していても、第１セグメント組立装置３６
による第１セグメントＢの位置決めを停止状態で正確に
行え、第２セグメントＢの組立作業を連続して行うこと
ができる。

小径シールド本体１内には前端が第１環状支持体２０に
支持された第１推進ジヤツキ３９が周方向所定間隔ごと
に配設され、この第１推進ジヤツキ３９は第１セグメン
ト組立装置３６により組立てられた第１セグメントＢを
反力受°けとして小径シールド本体１を前進させること
ができる。

次に大径シールド本体２の詳細を説明する。

第２カツタヘツド４は、第２図に示すように、半径方向
の第２土砂取入口４２が形成された第２カッタ面板４３
と、これら第２カッタ面板２３に配設された第２カツタ
ビツト４４と、第２カッタ面板４３の外周部を連結する
第２外周板４５を貫通して外方に突出自在な第２コピー
カツタ４６とで構成される。

そして、第２カツタヘツド４の後部に複数の第２支持脚
４７が突設され、これら第２支持脚４７の基端部に取付
けられたリング状の第２圧力隔壁４８が、大径シールド
本体２の第２スキンプレート４９内に固定された第２環
状支持体５０に第２軸受５１を介して回転自在に支持さ
れ、第２環状支持体５０の内周板５０ａが小径シールド
本体１の第１スキンプレート１９に移動自在に外嵌され
ている。前記第２環状支持体５０と第２圧力隔壁４８に
より、第２カツタヘツド４の後部に地山の崩壊土圧を保
持するリング状の第２圧力室５２が形成される。また、
第２圧力隔壁４８の大気室５側には取付部材を介して第
２リングギヤ５３が取付けられ、第２環状支持体５０に
配設された第２カツタ駆動モータ５４に減速機を介して
連動連結された第２ご二オン５５が、第２リングギヤ５
３に噛合されて第２カツタヘツド４が回転駆動される。

５６は第２環状支持体５０の上部を貫通して第２圧力室
２２に接続された第２送泥管、５８は第２圧力室５２下
部で第２環状支持体５０に設けられた土砂浣拌用の第２
アジテータで、この第２アジテータ５８近傍には第２圧
力室５２内の掘削土砂を排出する第２排泥管５９が貫設
される。

大径シールド本体２内で小径シールド本体１後端より後
方位置には、第２支持枠６１が固定され、この第２支持
枠６１の後部には周方向に旋回自在な第２セグメント組
立装置６２が配設される。また、前記連結フレーム３２
の第１セグメント支持装置３５の後方には、前後一対の
井形状第２支持部材６３を有する第２セグメント支持ｇ
ｃ置６４が前後方向に移動自在に配設される。この第２
セグメント支持装置６４は、第２支持部材６３に半径方
向に出退自在な４個の第２セグメント押付部材６５を有
し、これら第２セグメント押付部召６５を第２セグメン
ト組立装置６２により組立てられた第２セグメントＣの
内面に押し当てることにより、第２セグメントＣを真円
状に保持することができる。６６は連結フレーム３２に
吊下げ支持された第２セグメント搬送装置、６７は第２
セグメント搬送装＠６６の出口に配設された第２セグメ
ント搬入ＶＣ置である。

また、大径シールド本体２内には周方向所定間隔ごとに
複数の第２推進ジヤツキ６８が配設され、第２セグメン
ト組立装置６２により組立てられた第２セグメントＣを
反力受けとして両シールド本体１．２を前進させる。

次に大径シールド本体２と小径シールド本体１との連結
部を説明する。

小径シールド本体１の第１スキンプレート１９外周部に
は、第２環状支持体５０の内周板５０ａが外嵌されると
ともに、小径シールド本体１内に、第１カツタヘツド３
の掘削反力により生じるローリング力（回転力）を支持
するために、第１スキンプレート１９を貫通して第２環
状支持体５０の内周板５０ａに設けられたキー溝７３に
係合自在な複数のローリング防止キー７４がたとえば互
いに対向する位置に出退自在に配設され、これらローリ
ング防止キー７４は基端部に設けられたキージヤツキ７
５により出退駆動される。また、小径シールド本体１の
後部スキンプレート１９は、第２支持枠６１から第１ス
キンプレート１９を挾んで外周側および内周側に延びる
外筒支持体７１および内筒支持体７６に支持される。す
なわち、外筒支持体７１前部の位置調整部７２で第１ス
キンプレート１９がボルト止めされて小径シールド本体
１が大径シールド本体２に着脱自在に内嵌固定され、さ
らに前記内筒支持体７６の１１０端受面が第１推進ジヤ
ツキ３９の作動端に当接して小径シールド本体１のスラ
スト方向の力を支持する。また、この内筒支持体７６は
小径シールド本体１の離脱発進時に第１推進ジヤツキ３
９の反力受けとして使用され、内筒支持体７６と第１推
進ジヤツキ３９との間に第１セグメントＢが組立てられ
る。

次にこのシールド掘進機の掘削方法を説明する。

まず、大径シールド本体２に小径シールド本体ゴが、第
１図に示すように装着された状態で超大口径トンネルの
掘削を行う。

第１カツタ駆動モータ２４により第１コピーカツタ１６
を突出させた状態で第１カツタヘツド３を回転させると
ともに、第２カツタ駆動モータ５４により第２カツタヘ
ツド４を回転させ、第１、第２送泥管２６．５６から第
１、第２圧力室２２．５２内に泥水または泥しようを注
入して第１、第２圧力室２２゜５２で地山の崩壊土圧を
保持し、第１、第２圧力室２２、５２内に取り込まれた
土砂を中央および第１、第２アジテータ２７．２８．５
８で撹拌しつつ第１、第２排泥管２９．５９から排出す
る。そして、第２セグメント搬送装置６６により搬入さ
れた第２セグメントＣを、第２セグメント搬入装置６７
を介して第２セグメント組立装置６２に受渡し、第２セ
グメント組立装置６２により第２セグメントＣをリング
状に組立ててゆく。そして、組立てられた第２セグメン
トＣを反力受けとして第２推進ジヤツキ６８を伸展させ
、両シールド本体１．２を前進させる。

この時、第１カツタヘツド３の回転数を第２カツタヘツ
ド４より高くすることにより、超大口径トンネルの掘削
時に発生する中央部での周速低下を防止して、中央部す
なわち第１カツタヘツド３の切削速度を高めることがで
き、全体として大口径のトンネルを効率よく掘削するこ
とができる。

また、第１カツタヘツド１を先行させることによって、
他山が崩壊しやすい超大口径のトンネル掘削において、
突出した小径シールド本体１でその上方の地山を下方か
ら支持することができ、地山の崩壊を防止できるととも
に、シールド掘進機の掘削方向の変更や姿勢変更を容易
に行うことができる。

超大口径トンネルの掘削が終了すると、シールド譚進機
を一旦仔止し、外筒支持体７１の位置調整部７２と小径
シールド本体１の第１スキンプレート１９とを切離すと
ともに、キージヤツキ７５を収縮してローリング防止キ
ー７４をキー溝７３から抜き出し第１シールド本体１内
に収納させる。さらに、連結フレーム３２に配設されて
いる第２セグメント支持装置６４Ｊ３よび第２セグメン
ト搬送ｇｃ置６６を解体して連結フレーム３２から取り
外す。次に第１カツタヘツド３を回転させるとともに、
第１推進ジヤツキ３９を伸展し、内筒支持体７６を反力
受けとして小径シールド本体１を前進させる。所定距離
前進させると、第１推進ジヤソキ３９を収縮させ、第１
セグメント搬送装置３８により搬入された第１セグメン
トＢを、第１セグメント組立装置３６により内筒支持体
７６の端部受面と第１推進ジヤツキ３９間に明み立てる
。この作業を繰り返すことにより、第３図に示すように
、超大口径のトンネルに引き続いて中、小口径のトンネ
ルを連続して掘削することかできる。

なお、上記実施例では小径シールド本体１の第１カツタ
ヘツド３を大径シールド本体２の第２カツタヘツドより
突出させて先行掘削を行うようにしたが、第４図に示す
ようにカッタヘッド３，４を面一状に配置してもよい。

また、シールド本体を３段以上にすることもでき、第５
図に示すように、大径シールド本体Ｄ１中径シールド本
体Ｅ、小径シールド本体Ｆとした場合には、大径シール
ド本体りから中径及び小径シールド本体Ｅ、Ｆを装着状
態で離脱発進してもよいし、小径シールド本体Ｆのみを
離脱発進することもできる。

発明の効果以上に述べたごとく本発明によれば、大径シールド本体
内に小径シールド本体を内嵌し、円形カッタヘッドおよ
びリング状カッタヘッドを回転して超大口径トンネルを
掘削し、掘削終了後、大径のシールド本体から小径のシ
ールド本体を離脱発進させる。これにより、超大口径ト
ンネルから中小口径トンネルを１台のシールド掘進機で
掘削することかでき、従来のようにシールド掘進機の搬
入出組立て解体作業も少なく効率的な掘削が行え、とく
に大深度のトンネル掘削に威力を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例を示し、第１図はシ
ールド掘進機の縦断面図、第２図は回生正面図、第３図
は離脱発進状態の縦断面図、第４図、第５図はそれぞれ
他の実施例を示す概略縦断面図である。１・・・小径シールド本体、２・・・大径シールド本体
、３・・・第１カツタヘツド、４・・・第２カツタヘツ
ド、１８・・・第１圧力隔壁、１９・・・第１スキンプ
レート、２０・・・第１ｒＭ状支持体、２１・・・第１
軸受、２２・・・第１圧力室、２３・・・第１リングギ
ヤ、２４・・・第１カツタ駆動モータ、２５・・・第１
ピニオン、２６・・・第１送泥管、２９・・・第１排泥
管、３１・・・第１支持枠、３２・・・連結フレーム、
３５・・・第１セグメント支持装置、３６・・・第１セ
グメント組立装置、３９・・・第１推進ジヤツキ、４８
・・・第２圧力隔壁、４９・・・第２スキンプレート、
５０・・・第２環状支持体、５０ａ・・・内周板、５１
・・・第２軸受、５２・・・第２圧力室、５３・・・第
２リングギヤ、５４・・・第２カツタ駆劾モータ、５５
・・・第２ピニオン、５６・・・第２送泥管、５９・・
・第２排泥管、６１・・・第２支持枠、６２・・・第２
セグメント組立装置、６４・・・第２セグメント支持装
置、６８・・・第２推進ジヤツキ、７１・・・外筒支持
体、７３・・・キー溝、７４・・・ローリング防止キー
、７６・・・内筒支持体、Ａ・・・軸心、Ｂ・・・第１
セグメント、Ｃ・・・第２セグメント。

Claims

【特許請求の範囲】

１、同一軸心状に複数のシールド本体を設け、小径側の
シールド本体を外周側のシールド本体に離脱発進自在に
内嵌し、最小径のシールド本体前部に円形のカッタヘッ
ドを回転自在に設けるとともに、この最小径のシールド
本体より大径のシールド本体前部に、内周側のシールド
本体より内径が大きいリング状カッタヘッドを回転自在
に設けたことを特徴とするシールド掘進機。