JPH0419357B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、掘進方向を変えてトンネル掘削可能
なシールド掘進機に係わり、特に掘進方向を左右
および上下方向に容易に変向することができる構
造に関する。

［従来の技術］ シールド掘進機においてトンネルの線形を曲折
させる掘進方向の変向は、シールドの曲線施工お
よび蛇行修正時等に必要で従来から行われてい
る。そしてその変向の方向は主としてトンネルの
掘進方向に向かつて左右方向が多いが、地山の状
況等からトンネルの掘進方向に向かつて上下方向
に変向する場合も、前記左右方向に比べてその頻
度は少ないもののある。上下方向の変向は前記地
山状況のほか、シールド掘進機の全体重心が主要
機器の多くを前部に配置してある関係から通常前
端面よりほぼ全長1/3の位置にあり、シールド掘
進機の前部が自重により常時下方に向きやすい、
いわゆるノーズダウンしやすい構成になつている
ことから、シールド掘進機が自重で沈下しない硬
い地盤を除いて上向きに方向修正する場合の頻度
はかなりある。このため掘進方向の変向は左右お
よび上下方向に可能なことが望ましく、特に地山
の条件によつては不可欠の構成となる。もつとも
左右方向と上下方向の１回当たりに変向させられ
る角度は、左右方向を例えば3°とすれば、上下方
向は約0.1°〜0.2°でよく左右方向に比べてかなり
小さくてよい。これは左右方向の変向が、道路の
交差点等において止むを得ずきわめて小さい半径
（例えば50mR）の曲線で90°に曲進施工せざるを
得ない場合などにしばしば遭遇するのに対し、上
下方向は、トンネルの路線が左右方向のように急
角度で折れる場合がなくせいぜい0.1°〜0.2°の変
向であり、しかも変向の回数は通常左右方向に比
し角度と同様にかなり少ないからである。

掘進方向を変えてトンネル掘削可能な従来のシ
ールド掘進機は、掘進方向の変向が左右または上
下の１方向にだけ可能なもの（特願昭56−
111794、実願昭57−568861）と、左右および上下
方向に可能であるほか、その左右および上下方向
の角度の選択組合せにより全方向に可能なもの
（特願昭56−111793）とに大別される。しかし上
記１方向にだけ変向可能なものは前記理由により
左右方向の変向が優先され、その結果上下方向の
変向動作ができなくなる不具合点を有し、一方、
前記特願昭56−111793に示すものは、前後に分割
したシールドの間に断面が箱形のリングガーダを
設け、該リングガーダを介して前部シールドを後
部シールドとを左右または上下に揺動可能にピン
により連結するとともに、前部シールドと後部シ
ールド間に、シールド掘進機の直進時および変向
動作終了時に両者の動きを固定する機械的な固定
装置を設けたもので、変向動作の前後に必ず前記
固定装置の解除および固定の作業動作を伴い、そ
の解除および固定の作業動作は変向する方向に応
じて固定装置を選択しなければならず、また構成
上前記リングガーダを必要とするから、直接前部
シールドと後部シールドとを連結するものに比し
シールドの全長が長くなるとともに、連結部を含
めて構造が複雑になる問題点を有する。他方、掘
進方向の変向が全方向に可能なものに、前部シー
ルドと後部シールド間を多数の油圧ジヤツキで連
結したものがあるが、屈曲させるときに各油圧ジ
ヤツキの長さを個別に調整しなければならないか
ら、シールド掘進機の運転操作が複雑になる問題
点を有していた。

［発明が解決しようとする問題点］ 前記の如く従来のシールド掘進機における掘進
方向の変向構造は、左右方向の変向は可能でも上
下方向にはできないものや、全方向に可能ではあ
つても、変向動作の前後に必ず前・後シールド間
の固定装置の解除および固定の作業動作を伴うほ
か、前・後シールド間を連結するリングガーダを
必要としそれだけ構造が複雑になるもの、所定の
変向姿勢が保持できず方向制御が困難になる場合
がある等、いずれも左右および上下方向に対して
容易に変向させることができない問題点を有して
いた。

本発明は、前記従来技術の問題点を解消するも
のであつて、掘進方向を簡単な構成で、容易にし
かも確実に変向することができるシールド掘進機
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、筒状のシールド本体と、このシール
ド本体後部に連結手段を介して連結した筒状のテ
ールシールドとを備えたシールド掘進機におい
て、前記シールド本体後部と、これに対向する前
記テールシールド前部とを、その上部と下部のい
ずれか一方で、左右および上下相対屈曲可能に連
結する第１連結手段と、他方で、左右相対屈曲可
能に、かつ、相対伸縮可能に連結する第２連結手
段と、一端がシールド本体側に、他端がテールシ
ールド側に連結され、その伸縮により、第１連結
手段と第２連結手段とを介して、シールド本体と
テールシールドとを左右および上下に屈曲させる
少なくとも２本の屈曲ジヤツキとを設けたことに
より、トンネルの掘進方向を簡単な構成で、容易
にしかも確実に変向することができるようにした
ものである。

［作用］ シールドの連結部において、上部と下部とに対
向して１対に設けられている第１および第２の連
結手段は、トンネルを直進掘削する場合は、前記
上部および下部の両連結手段とも該連結手段を介
してシールドジヤツキによる掘進力をシールド本
体からテールシールドに等分に伝達する。この場
合屈曲用の油圧ジヤツキは直進状態の姿勢を保持
するため圧油の流れを止めロツク状態にされる。
つぎにトンネルの線形を曲折するため上または下
方向に曲進する場合には、屈曲用の油圧ジヤツキ
を短縮させることにより、第１連結手段を揺動支
点にして、前記第２連結手段を、短縮させる。こ
の短縮により所定の変向角度に達すると、屈曲用
の油圧ジヤツキを前記ロツク状態にしシールドジ
ヤツキによる掘進作業が行われる。この変向状態
を直進状態に戻すには屈曲用の油圧ジヤツキを前
記と反対に操作すればよい。一方、左右方向に曲
進する場合は、屈曲用の油圧ジヤツキを伸長また
は短縮させることにより、分割されたシールドの
前部側を前記上部及び下部の両連結手段を回動中
心としてその回りに首振り運動をさせる。左右い
ずれかの方向に所定の変向角度に達した場合、お
よび変向状態から直進状態に戻す場合は、前記上
下方向の場合と同じ操作となる。

［実施例］ 本発明の実施例を第１図ないし第６図を参照し
て説明する。第１図は前後に２分割されたシール
ド掘進機の側断面図、第２図は第１図の−断
面図、第３図は第１図の−断面図、第４図は
第３図の−断面拡大図、第５図はトンネルの
線形を上方向に曲折させる場合の作用説明図、第
６図は連結部の動作説明図である。図において１
は分割されたシールドの前部側（以下シールド本
体という）、２は同じく後部側（以下テールシー
ルドという）で、いずれもその外周はほぼ同径
で、剛性の大きい円筒状に形成されている。シー
ルド本体１の後部（テールシールド２側）の内周
にはリング状のリブ１ａが固着されており、テー
ルシールド２の前部（シールド本体１側）の内周
にも同様にリング状のリブ２ａが固着されてい
る。テールシールド２の前部はその外径をシール
ド本体１の内径よりやや小さく形成して延出した
円筒部２ｂを有し、シールド本体１の後部に半径
方向に揺動可能な間〓を有して嵌入されている。
円筒部２ｂの上部および下部には、シールド本体
１とテールシールド２とをピン連結するためのブ
ラケツト２ｃが、円筒部２ｂの先端とほぼ一致す
る長さに円筒部２ｂの内周と〓間３を設けてリブ
２ａより突出させて設けられている。上部と下部
の〓間３にはリブ１ａの側面より突出させられた
長円穴４を有する板状のブラケツト１ｂが上部側
に、また円穴５を有する板状のブラケツト１ｃが
下部側にそれぞれ嵌入されており、ブラケツト１
ｂ，１ｃはともに設けられている穴４，５に円筒
部２ｂとブラケツト２ｃとに挿通されるピン６が
貫挿され、シールド本体１とテールシールド２が
連結される。この場合、上部と下部の各ピン６の
軸心が同一垂直線上になるように長円穴４、円穴
５を配置する。また長円穴４は、トンネルの路線
中予定される上方向の１回当たりの最大変向角度
θmax.が許容される長さの長円、つまりおおよそ
シールド本体１の外径Ｄ×tanθmaxに設定され
ている。この長円穴４の長さは、シールド本体１
とテールシールド２との一直線の連結状態と上方
向の最大変向角度θmaxの状態とを規制する規制
手段となつている。もつとも、下方向に変向させ
る場合には、後述するように上記上方向への変向
と反対の構成、すなわち長円穴４を有するブラケ
ツト１ｂを下部に、そして、円穴５を有するブラ
ケツト１ｃを上部に設ける配置にすることによ
り、下方向に対する相対屈曲量の規制手段とな
る。一方、円穴５は、ピン６との間に上記角度
θmaxが許容されるに足る間〓を有する穴とす
る。この間〓は具体的にほぼシールド本体１の外
径Ｄとブラケツト１ｃの厚さ寸法との比で決まる
寸法になる。本実施例においては上記下部の連結
手段が第１連結手段、上部か第２連結手段となつ
ている。７はシールドの分割部の左右、つまり前
記連結部と直交位置に設けられている屈曲用の油
圧ジヤツキで、本実施例の場合、シリンダ側の端
部がシールド本体１の内周に固着されたブラケツ
トに、ピストンロツド側の端部がリブ２ａおよび
円筒部２ｂの内周に固着されたブラケツトに、い
ずれも球面軸受等を介して揺動自在にそれぞれ取
付けられている。８は第２連結手段側に近く、且
つ第２連結手段をはさむ左右に設けられている屈
曲用の油圧ジヤツキで、各油圧ジヤツキ８の両端
部は油圧ジヤツキ７と同様に揺動自在に取付けら
れている。油圧ジヤツキ７の一方を伸長し、他方
を短縮させると、シールド本体１はテールシール
ド２に対してピン６を軸として短縮されたジヤツ
キ７側へ首を振り揺動する。また両油圧ジヤツキ
８を短縮させると、シールド本体１は、テールシ
ールド２に対してブラケツト１ｃの穴５を支点と
してブラケツト１ｂの長円穴４の一端がピン６に
当接するまで上向きに揺動させられる。油圧ジヤ
ツキ８のほぼ最大伸長時に長円穴４の他端がピン
６に当接しており、この状態がシールド本体１と
テールシールド２が一直線上に連結されている姿
勢となる。このように長円穴４の長さにより、シ
ールド本体１がテールシールド２に対して、一直
線の連結状態より下向きにならないように、ま
た、最大上向き角度（θmax）よりさらに角度が
大きくならないように、両者間の相対屈曲量を規
制している。９はシールドジヤツキで、一端側が
シールド本体１に取付けられ、他端側が図示しな
いセグメントを押圧するように、シールド本体１
の内周部に適宜間隔を設けて複数配設されてい
る。１０は環状の油溜めで、シールド本体１の後
端部の内周と円筒部２ｂの外周との間を、環状シ
ール１１で仕切つて形成したもので、グリス等が
充満され、地山の土砂等の侵入を防止するように
なつている。

つぎに上記実施例の作用を第５図および第６図
により説明する。まずトンネルを直進掘削する場
合、第２連結手段は第１図および第６図ａに示す
状態、つまり長円穴４のテールシールド２側の端
面がピン６と当接した状態になつており、油圧ジ
ヤツキ７，８は直進状態の姿勢保持のためいずれ
も油圧の流れを止めてロツク状態になつている。
この状態でシールドジヤツキ９を動作させれば、
その推進力はそのままブラケツト１ｂ，１ｃを介
して各ピン６に等分に伝わり、テールシールド２
を直進方向にけん引する。つぎにトンネルの線形
を上方向に曲折させる場合は、油圧ジヤツキ８を
所定の角度θに相当するストロークだけ短縮させ
る。この場合シールド本体１は、穴５の直径がピ
ン６の直径に比し該短縮ストロークを許容できる
寸法（例えばシールド本体１の外径が3000mmの場
合で約0.2mm程度）の〓間を有しているから、該
部をテールシールド２に対して揺動支点として上
方に変向させられる。このとき長円穴４内をピン
６が相対移動し、ピン６は長円穴４の反テールシ
ールド２側に移る。第５図および第６図ｂは角度
θmaxまで変向した場合を示す。所定の変向角度
に達すると、油圧ジヤツキ８および７を前記ロツ
ク状態にして変向姿勢を保持し、シールドジヤツ
キ９を作動させて曲進する。変向状態を解除して
直進状態に戻すには、油圧ジヤツキ８を前記と反
対に伸長させればよく、この場合も揺動支点位置
は変らず、またピン６が長円穴内を移動するだけ
でよい。一方、左右方向に曲進する場合は、油圧
ジヤツキ７の一方を伸長し、他方を短縮させて行
う。この場合シールド本体１はテールシールド２
に対してピン６を軸として短縮側に左右に首振り
運動させられ、その変向角度はジヤツキ７のスト
ロークの範囲内まで大きく許容されることにな
る。所定の変向角度に達した場合、および直進状
態に戻る場合は、前記上下方向の変向の場合と同
様の操作をすればよい。なお本実施例においては
上方向に変向する場合について説明したが、これ
を下方向に変向させる場合は、長円穴４を有する
第２連結手段を下部に、円穴５を有する第１連結
手段を上部に配置する。油圧ジヤツキ８は前記第
３図と同じ配置の場合は、下方向に曲折させる場
合に伸長させ、直進に戻す場合に短縮となるが、
第３図の位置と対称の下側に配置した場合には、
前記上方向に変向させる場合と同一作用となる。

前記実施例においては上下方向に対する曲折を
ブラケツト１ｂに設けた長円穴４により行う説明
をしたが、長円穴４に限定されることはなく、他
の例を第７図により説明する。第７図は前記上部
の第１連結手段に代わる構成を示すもので、１２
は前記ピン６と同一位置に設けられたトラニオン
で、両端は円筒部２ｂとブラケツト２ｃとに回動
自在に支持されている。トラニオン１２の穴１２
ａにはリブ１ａの側面より突出させられた軸１３
が嵌入させられており、穴径は軸１３の外径との
間に前記円穴５におけると同様の間〓を有する寸
法にされるから、上下方向に曲折の場合でも穴１
２ａ内を自由に摺動可能になつている。軸１３の
先端には前記長円穴４の長さを設定した場合と同
様に、前記角度θmaxが許容される長さの寸法だ
けトラニオン１２より離れた位置にストツパ１４
を固設する。ストツパ１４は直進時にシールドジ
ヤツキ９の推進力をトラニオン１２を介してテー
ルシールド２に伝える役目をする。左右および上
下方向に曲進する場合の作用は前記長円穴４を有
する連結手段の場合と同じである。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明は、シールドの分割
部における上部と下部のいずれか一方に左右およ
び上下相対屈曲可能に連結する第１連結手段と、
他方に左右相対屈曲可能で、かつ相対伸縮可能に
連結する第２連結手段とを設け、第１連結手段の
位置を支点として操向用の油圧ジヤツキを伸縮さ
せ、シールド本体をテールシールドに対して曲折
させて変向するようにしたから、トンネルの掘進
方向を簡単な構成で、容易にしかも確実に変向さ
せることができる実用上顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はいずれも本発明に係わる実施例の説明図
で、第１図は前後に２分割されたシールド掘進機
の側断面図、第２図は第１図の−断面図、第
３図は第１図の−断面図、第４図は第３図の
−断面拡大図、第５図はトンネルの線形を上
方向に曲折させる場合の作用説明図、第６図は連
結部の動作説明図、第７図は他の実施例の主要部
の構成説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 筒状のシールド本体と、このシールド本体後
   部に連結手段を介して連結した筒状のテールシー
   ルドとを備えたシールド掘進機において、前記シ
   ールド本体後部と、これに対向する前記テールシ
   ールド前部とを、その上部と下部のいずれか一方
   で、左右および上下相対屈曲可能に連結する第１
   連結手段と、他方で、左右相対屈曲可能に、か
   つ、相対伸縮可能に連結する第２連結手段と、一
   端がシールド本体側に、他端がテールシールド側
   に連結され、その伸縮により、第１連結手段と第
   ２連結手段とを介して、シールド本体とテールシ
   ールドとを左右および上下に屈曲させる少なくと
   も２本の屈曲ジヤツキとを設けたことを特徴とす
   るシールド掘進機。 ２ 第２連結手段には、屈曲ジヤツキによるシー
   ルド本体とテールシールドとの上下相対屈曲量
   を、両者の一直線の連結状態と、上または下方向
   の最大変向角度状態とに規制する規制手段を設け
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   シールド掘進機。 ３ 第２連結手段は、シールド本体とテールシー
   ルドのいずれか一方に接続し前後方向に長い長穴
   が穿設された第１部材と、他方に接続し、該長穴
   に係合する軸部材を備えた第２部材とで構成する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のシ
   ールド掘進機。