JPH04302700A - 並設トンネル掘削用シールド機におけるセグメント覆工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は複線地下鉄道のような並
設トンネルを同時に掘削し得るシールド機において、そ
のテール部内でセグメント覆工を行うエレクターからな
る覆工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】並設トンネルを掘削するシールド機とし
て、近年、上下スキンプレート間の開口端にセンターカ
ッタを配設してなる中央シールド機体部の両側に、円筒
形状に形成されたスキンプレートの開口端に円形カッタ
板を配設してなる側方シールド機体部を一体的に連結し
た構造のものが開発されている。しかしながら、このよ
うなシールド掘削機によって掘削された大断面のトンネ
ルにセグメント覆工を施すのに適したエレクターはなく
、円形断面のトンネルを掘削する通常のシールド機に採
用されている回転式のエレクターを使用してセグメント
覆工を行うことが考えらる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような回転式のエ
レクターによれば、円筒形状に形成されたスキンプレー
トを有する側方シールド機体部によって掘削された断面
円形状トンネルに対するセグメント覆工が可能であるが
、中央シールド機体部によって掘削されたトンネル部ま
でもセグメント覆工することが困難である。

【０００４】さらに、該中央シールド機体部によるトン
ネル掘削幅、即ち、両側の側方シールド機体部間の間隔
が大きい大断面のトンネルになればなる程、その中央ト
ンネル部の覆工が難しくなり、しかも、該中央トンネル
部の上下壁面が水平面に掘削形成されている場合には、
上記のような回転式エレクターを使用しても、セグメン
ト覆工ができない部分が生じる。本発明はこのような大
断面トンネルのセグメント覆工が正確且つ能率良く行え
る並設トンネル掘削用シールド機におけるセグメント覆
工装置の提供を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の並設トンネル掘削用シールド機におけるセ
グメント覆工装置は、中央シールド機体部の両側に側方
シールド機体部を一体的に設けてなる並設トンネル掘削
用シールド機において、側方シールド機体部の円筒形状
のスキンプレートのテール部内に回転式エレクターを配
設し、中央シールド機体部のスキンプレートのテール部
内に上下左右移動可能な中央エレクターを配設してなる
ことを特徴としている。又、中央のエレクターには上下
セグメント覆工の対向面に押接させるグリッパを上下方
向に伸縮自在に配設している。

【０００６】

【作用】中央シールド機体部と側方シールド機体部とを
一体的に設けてなるシールド機を掘進させると、断面長
円形ないしは双眼鏡形状の大断面を有するトンネルが掘
削される。このトンネルにセグメント覆工を施す場合、
側方シールド機体部によって掘削されたトンネル部の円
弧状掘削壁面に対しては回転式エレクターを使用して行
う。

【０００７】そして、その円弧状掘削壁面間に連なる中
央トンネル部の上下掘削壁面に対しては、中央のエレク
ターをトンネル断面に対して上下左右に移動させながら
セグメントの覆工作業を行い、円弧状掘削壁面に組立て
たセグメントに連続させる。又、中央のエレクターに配
設しているグリッパを上下方向に伸長させることによっ
て、上側掘削壁面に施工されたセグメントを突っ張るよ
うにして支持させ、該セグメントの垂れ下がりを防止し
てトンネル壁面に押接させた状態に保持しながら柱等を
組立てる。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面について説明す
ると、並設トンネル掘削用シールド機は、図１〜図５に
示すように、中央シールド機体部１の両側に両側シール
ド機体部２、２を一体に並設した構造を有する。側方シ
ールド機体部２、２は一定径と所定長さを有する円筒形
状のスキンプレート２ａ、２ａの前端開口部に全面閉鎖
型の大径円形カッター板３、３を夫々配設し、スキンプ
レート２ａの前端近傍部分に張設している隔壁２ｂに回
転自在に支持させてなるものである。

【０００９】中央シールド機体部１は、側方シールド機
体部２のスキンプレート２ａの径と略同一間隔もしくは
小さい間隔を存して上下に配設した一定幅を有する平鋼
板よりなる上下スキンプレート１ａ、１ｂ間の前端開口
部中央に全面閉鎖型の小径の円形センターカッター板４
を配設し、上下スキンプレート１ａ、１ｂの前端部近傍
部分間に一体に連結、固着している隔壁１ｃに該センタ
ーカッター板４を回転自在に支持させていると共にこの
センターカッター板４の上下に近接し、且つ前記上下ス
キンプレート１ａ、１ｂの内面に沿って外周面に多数の
掘削ビットを突設している筒軸形状の水平補助カッター
５、５を回転自在に配設してなるものである。

【００１０】中央シールド機体部１と側方シールド機体
部２とは、側方シールド機体部２、２のスキンプレート
２ａ、２ａの対向上下部を図５に示すように中央シール
ド機体部１の上下スキンプレート１ａ、１ｂと面一状態
となるように水平方向に延設し、平板形状のカバー６、
６によって一体に連結するか、或いは、該カバー６、６
の内面に沿って左右方向に摺動可能に連結し、中央シー
ルド機体部１と側方シールド機体部２間を連結したジャ
ッキ（図示せず）によってトンネル幅方向に側方シール
ド機体部２、２を移動可能に構成してあり、中央シール
ド機体部１と側方シールド機体部２とのスキンプレート
内部は連通状態となっている。

【００１１】なお、上記円形カッター板３、４には公知
のように土砂取り込みスリットとそのスリットにそって
多数突設したカッタービットを有しており、これらの円
形カッター３、４及び水平補助カッター５、５によって
掘削された土砂は、カッター背面と隔壁間に形成された
土砂取入室７に取り込まれ、図４に示すように、該土砂
取入室７と地上に設置した土砂分離槽（図示せず）間に
連通している送排泥管８ａ、８ｂ内の還流泥水によって
排出される。

【００１２】中央シールド機体部１のスキンプレートの
テール部内には図１、図２に示すように、中央エレクタ
ー９が配設されてあり、側方シールド機体部２のスキン
プレートのテール部内には図１、図４に示すように回転
式エレクター１０が配設されていて、これらのエレクタ
ーによりセグメント覆工装置を構成している。

【００１３】中央エレクター９は上下スキンプレート１
ａ、１ｂの両側部対向面間に固定した左右一対のガイド
支柱１１、１１に対して上下左右移動可能に配設されて
いる。 その構成を詳述すると、図３に示すように、背面に第１
水平軌条材１２を一体に固着している昇降部材１３を上
記ガイド支柱１１、１１にローラ等によって昇降可能に
支持させ、下部スキンプレート１ｂの内面と昇降部材１
３間を連結しているジャッキ１４によって該昇降部材１
３を昇降させるようにしていると共に前記第１水平軌条
材１２に第１横移動部材１５を左右摺動可能に被嵌させ
ている。さらに、この第１横移動部材１５の背面に第２
水平軌条材１６を一体に固着し、該第２水平軌条材１６
に第２横移動部材１７を左右移動可能に被嵌させ、この
第２横移動部材１７に中央エレクター９が一体に配設さ
れているものである。

【００１４】なお、第１及び第２横移動部材１５、１７
は水平軌条材１２、１６に内装したジャッキ（図示せず
）によって横移動させられるものであるが、手作業によ
って横移動させるようにしてもよい。

【００１５】１８、１８は中央エレクター９を配設して
いる前記第２横移動部材１７に具備させた左右一対のグ
リッパで、図１、図３に示すように、シリンダー１９に
ロッド体２０を伸縮自在に設けてなり、そのシリンダー
１９の上下部を彎曲アーム２１を介して第２横移動部材
１７の背面両側部に回動自在に枢着、支持されている。 これらグリッパー１８、１８の左右方向の旋回動は、適
宜な手段によって行うことができるが、図においては、
第２横移動部材１７に配設したモータ２２の回転を該モ
ータ軸と前記彎曲アーム２１の支持軸とに固着した歯車
間に掛け渡しているチエーン２３を介して行っている。

【００１６】一方、前記回転式エレクター１０は、図１
、図４に示すように、側方シールド機体部２のスキンプ
レート２ａの後端部内に旋回自在に配設した旋回板２４
に取付けられている。この旋回板２４はスキンプレート
２ａの内周面に固着しているリング状ガイド２５の内周
面に回動自在に嵌合、支持され、その前面外周部に固着
している大径歯車２６に、ガイド２５に装着しているモ
ータ２７の回転軸に固着した小歯車２８を噛合させて、
該モータ２６の回転により旋回させられる。

【００１７】又、旋回板２４は、その中央部に小判形な
いしは長円形状の通孔２９を穿設していると共に両側部
に突設したブラケット３０、３０にガイド筒３１、３１
を平行に固着し、該左右ガイド筒３１、３１に回転式エ
レクター１０のＵ字状枠３２の両側平行枠部を摺動自在
に挿嵌し、さらに、ガイド筒３１に固着したジャッキ３
３のロッドを該Ｕ字状枠３２に連結してこのジャッキ３
３の作動によって回転式エレクター１０はガイド筒３１
の長さ方向に移動させられるように構成されている。

【００１８】３４は中央シールド機体部１の前記円形カ
ッター４の回転駆動モータ、３５は側方シールド機体部
２の前記大径円形カッター３の回転駆動モータであり、
又、水平補助カッタ５は側方シールド機体部２、２の隔
壁前面間に回転自在に支持されて図示しない駆動モータ
により回転させられる。

【００１９】３６は側方シールド機体部２、２のスキン
プレート２ａ、２ａの後部内周面から中央シールド機体
１のスキンプレート１ａ、１ｂの後部内面に亘って突設
している支持ブラケットで、スキンプレートの内面に沿
って小間隔毎に装着した多数本の推進ジャッキ３７を固
定、支持してあり、これらの推進ジャッキ３７のロッド
端をセグメント覆工Ｓの前端面に押圧させて、該推進ジ
ャッキ３７の伸長によりシールド機全体を前進させるも
のである。

【００２０】以上のように構成したので、駆動モータに
よって中央シールド機体部１の小径円形カッター４、両
側の側方シールド機体部２の大径円形カッター３、及び
補助カッター５を回転させる一方、これらのシールド機
体部１、２のスキンプレートのテール部内で既に組立て
たセグメント覆工Ｓの前端面に推進ジャッキ３７のロッ
ド端を受止させ、該推進ジャッキ３７を伸長させると、
中央シールド機体部１及び側方シールド機体部２、２が
一体的に推進し、円形カッター板３、４と補助カッター
５によって地盤が掘削される。

【００２１】この場合、側方シールド機体部２、２の大
径円形カッター板３、３により並設トンネル部Ｔ、Ｔが
、中央シールド機体部１の小径円形カッター板４及び上
下補助カッター５、５とにより並設トンネルＴ、Ｔ間に
連通する断面矩形状の中央トンネル部Ｔａが掘削、形成
され、全体として断面長円形ないしは双眼鏡形状のトン
ネルが掘削される。

【００２２】掘削土砂はカッター板背面側の取入室７に
取り込まれ、送排泥管８ａ、８ｂを還流する泥水によっ
てトンネル内を通じて地上に設置した土砂分離槽に排出
される。シールド機全体が上記推進ジャッキ３７の作動
によって一定長、掘進すると、該推進ジャッキ３７を収
縮させたのち、複数のセグメントＳをトンネル内壁面に
沿うようにスキンプレートのテール部内で組立てる。

【００２３】このセグメントＳの組立施工を詳述すると
、断面円形状に掘削された両側のトンネル部Ｔ、Ｔの壁
面に対しては、図６に示すように、回転式エレクター１
０を使用してセグメント覆工を行う。即ち、ジャッキ３
３によってエレクター１０のＵ字状枠３２を下動させる
ことによりトンネル内底部に供給されたセグメントＳを
該Ｕ字状枠３２に枢着状態に支持させたのち、モータ２
７によって該Ｕ字状枠１０を装着している旋回板２４を
所望のセグメント施工位置まで回動させ、ジャッキ３３
を操作しながらセグメントＳをトンネル壁面に覆工させ
る。この作業をトンネル周方向に順次行って、トンネル
部Ｔにセグメントを組立、覆工する。

【００２４】又、両側のトンネル部Ｔ、Ｔと中央トンネ
ル部Ｔａ間の連設部においては、図７に示すように、そ
の部分のトンネル壁面を被覆する形状のセグメントＳａ
を上記回転式エレクター１０によって施工する。そして
、まず、トンネル底面側に該セグメントＳａ、Ｓａを施
工したのち、このセグメントＳａ、Ｓａ間における中央
トンネル部Ｔａ部のセグメントＳｂの施工を中央エレク
ター９によって行う。

【００２５】即ち、回転式エレクター１０を使用して該
セグメントＳｂを中央エレクター９に受け渡し可能な場
所によって移送したのち、ジャッキ１４を操作して中央
エレクター９を取付けている昇降部材１３を降下させる
と共に第１、及び第２横移動部材１５、１７を第１及び
第２水平軌条材１２、１６に沿って該セグメントＳｂ側
に移動させることにより中央エレクター９をセグメント
Ｓｂ上方に対向させ、しかるのち、降下させて該中央エ
レクター９にセグメントＳｂを装着する。

【００２６】次いで、中央エレクター９を元位置まで復
帰させ、降下させることによってセグメントＳａ、Ｓａ
間に該セグメントＳｂを組立、覆工する。このセグメン
トＳｂの施工後、上記回転式エレクター１０を使用して
両側のトンネル部Ｔ、Ｔと中央トンネル部Ｔａ間の連設
部におけるトンネル天井面にセグメントＳａ、Ｓａを組
立てたのち、このセグメントＳａ、Ｓａ間の中央トンネ
ル天井面に、図８に示すように中央エレクター９を使用
してセグメントＳｂを組立てる。

【００２７】即ち、セグメントＳｂを仮装着している回
転式エレクター１０を回転させて該セグメントＳｂを上
方に移送すると共に中央エレクター９をその方向に横移
動させて該回転式エレクター１０からセグメントＳｂを
受取り、該中央エレクター９の上側エレクター部に支持
させる。しかるのち、中央エレクター９を元位置まで復
帰させると共に上昇させて前記セグメントＳａ、Ｓａ間
の中央トンネル天井面に一方のセグメントＳａに対して
連続するように該セグメントＳｂを組立てる。

【００２８】このセグメントＳｂの組立後、図９に示す
ように中央エレクター９にキーセグメントＳｃを載置、
支持させ、該中央エレクター９を上昇させると共に横移
動させて前記セグメントＳｂと他方のセグメントＳａ間
の間隔部にキーセグメントＳｃを介入状態に組立てる。

【００２９】こうして、両側のトンネル部Ｔ、Ｔから中
央トンネル部Ｔａに亘ってセグメントを連続的に組立て
たのち、両側のトンネル部Ｔ、Ｔと中央トンネル部Ｔａ
間の連設部における上下対向セグメントＳａ、Ｓａ間に
既製支柱Ｐを築造する。

【００３０】この作業は、図１０に示すように、まず、
中央エレクター９に装着している左右一対のグリッパ１
８、１８のロッド体２０、２０を上下方向に伸長させて
、上下のグリッパ１８、１８を上下対向セグメントＳａ
、Ｓａの内端部に夫々、当接させ、これらのグリッパ１
８、１８によってセグメントＳａ、Ｓａを突っ張って上
下セグメントＳａ、Ｓａ間の間隔を正確に保持する。

【００３１】この状態で、一方の回転式エレクター１０
に支柱Ｐを仮装着して支持させ、ジャッキ３３を伸長し
てこのエレクター１０のＵ字状枠３２を水平方向に移動
させることにより支柱Ｐを上下セグメントＳａ、Ｓａ間
に介在させ、連結するものである。同様に他方の回転式
エレクター１０によって他方の上下セグメントＳａ、Ｓ
ａ間にも支柱Ｐを組立てる。

【００３２】次に、中央シールド機体部１に対して両側
の側方シールド機体部２、２を幅方向に拡幅移動させる
ことにより、或いは、両側の側方シールド機体部２、２
間の間隔が大きくて中央トンネル部Ｔａのが幅広く形成
される場合には、図１１に示すように、回転式エレクタ
ー１０、１０によって両側トンネル部Ｔ、Ｔにセグメン
ト覆工Ｓを施したのち、中央エレクター９の下側エレク
ター部を使用して、この中央エレクター９を横移動させ
ながら中央トンネル部Ｔａの底面に複数個のセグメント
Ｓｂ、Ｓｂを順次、組立てる。

【００３３】このセグメントの組立後、天壁面側におい
ても、中央エレクター９を上昇させると共に横移動させ
て、前記同様にセグメントＳｂ、Ｓｂを、図１２に示す
ように順次組立て、次いで、図１３に示すようにキーセ
グメントＳｃを組み入れる。

【００３４】支柱Ｐは図１４に示すように、両側部にお
ける上下対向セグメントＳａ、Ｓａ間とセグメントＳｂ
、Ｓｂ間に組立てられ、その施工状態は、上記のように
中央エレクター９の左右、上下のグリッパ１８、１８を
上下方向に伸長させて、上記同様に、該セグメント突っ
張り状態に支持させ、回転式エレクター１０に支柱Ｐを
仮装着したのちこのエレクター１０のＵ字状枠３２を水
平方向に移動させることにより該支柱Ｐを上下セグメン
ト間に介在させ、連結させるものである。このようなセ
グメント覆工作業を、シールド機による一定長さのトン
ネル掘進毎に順次、トンネル長さ方向に行う。

【００３５】なお、本発明は上記のような泥水還流式土
砂排出手段を用いた密閉型シールド掘進機に限定される
ことなく、スクリューコンベア等の適宜の土砂排出手段
を備えたシールド掘進機にも採用し得ることは勿論であ
り、さらに、側方シールド機体部２、２を左右に並設す
る以外に上下方向に並設して地下道路等を築造すること
もでき、また、地下道路以外に地下街の一部等の築造に
も使用することができる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、中央シー
ルド機体部の両側に側方シールド機体部を一体的に設け
てなる並設トンネル掘削用シールド機において、側方シ
ールド機体部の円筒形状のスキンプレートのテール部内
に回転式エレクターを配設し、中央シールド機体部のス
キンプレートのテール部内に上下左右移動可能な中央エ
レクターを配設しているので、中央シールド機体部と側
方シールド機体部とを一体的に設けてなるシールド機を
掘進させることによって断面長円形ないしは双眼鏡形状
の大断面を有するトンネルを掘削することができ、この
トンネルにセグメント覆工を施す場合、側方シールド機
体部によって掘削された両側のトンネル部の円弧状掘削
壁面に対しては該トンネル部の壁面に沿って回転式エレ
クターを回転させながら円滑にセグメントの組立てが行
うことができる。

【００３７】さらに、その円弧状掘削壁面間に連なる中
央トンネル部の上下掘削壁面に対しては、中央エレクタ
ーを使用してセグメント覆工作業を行うことができるも
のであり、しかも、この中央エレクターがトンネル断面
に対して上下並びに横移動可能となっているので、上記
回転式エレクターでは施工できない大断面トンネルの中
央トンネル部の上下壁面にセグメントを順次円滑且つ能
率よく施工することができ、大断面トンネルの全周に亘
って被覆した組立精度の良いセグメント覆工が得られる
。

【００３８】又、中央エレクターにはグリッパを上下方
向に伸長自在に配設しているので、このグリッパを伸長
させることによって、上側掘削壁面に施工されたセグメ
ントを突っ張るようにして支持させることができ、該セ
グメントの垂れ下がりを防止しながら、上下対向セグメ
ント間に支柱等を上記回転式エレクターを使用して精度
よく築造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド機における覆工装置部分の縦断面図、

【図２】その中央エレクター部分の縦断側面図、

【図３
】中央エレクターの平面図、

【図４】回転式エレクター部分の縦断側面図、

【図５】
シールド機の正面図、

【図６】両側トンネル部分のセグメント覆工状態図、

【
図７】中央トンネル部の底面セグメント覆工状態図、

【
図８】中央トンネル部の天壁面セグメント覆工状態図、

【図９】キーセグメントの組立状態図、

【図１０】支柱
の組立状態図、

【図１１】拡幅トンネルにおける中央トンネル部の底面
セグメント覆工状態図、

【図１２】その天壁面セグメント覆工状態図、

【図１３
】キーセグメントの組立状態図、

【図１４】支柱の組立
状態図。

【符号の説明】

１　　中央シールド機体部 ２　　側方シールド機体部 １ａ、１ｂ、２ａ　　スキンプレート ３　　大径円形カッター ４　　小径円形カッター ９　　中央エレクター １０　　回転式エレクター

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　中央シールド機体部の両側にスキンプ
   レートが円筒形状に形成されている側方シールド機体部
   を一体的に配設してなる並設トンネル掘削用シールド機
   において、側方シールド機体部のスキンプレートのテー
   ル部内に回転式エレクターを配設し、中央シールド機体
   部のスキンプレートのテール部内に上下左右移動可能な
   中央エレクターを配設してなることを特徴とする並設ト
   ンネル掘削用シールド機におけるセグメント覆工装置。
2. 【請求項２】　　中央のエレクターに上下セグメント覆
   工の対向面に押接させるグリッパを上下方向に伸縮自在
   に配設していることを特徴とする請求項１の並設トンネ
   ル掘削用シールド機におけるセグメント覆工装置。