JPH0431350Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、水平方向の急曲線施工を容易とした
シールド掘進機に関するものである。

［従来の技術］ 前方に円形のカツタを回転自在に備えたシール
ド掘進機は、該カツタとほぼ同径の円筒体を所要
長さの直線状に備えてシールドフレームを形成
し、上記カツタの回転により地山中に上記シール
ドフレームの外径に相当する円形断面のトンネル
を掘削し、シールドフレームの内周に沿つて設け
た多数のシールドジヤツキを伸長し、該伸長をト
ンネル内周面に沿つて張設したセグメントに支承
させその反力によつて推進することが公知となつ
ている。

ところで、近年に至つてトンネルは利用目的や
掘削条件等から部分的に曲線施工、特に水平方向
に曲線施工されることが多くなり、従来形式の一
般シールド掘進機はその外形形状が所要長の直線
状に形成されていることから一般的な掘進工法で
は所要の曲線に掘削することは不可能であり、こ
の対応策として掘進機の側方部の地山の内側部分
および外側部分を余分に掘削（以下余堀りと言
う）し、上記外側部分のみにシールドジヤツキに
よる推進力を付与し、内側部分は無推進力とした
状態で推進機を推進させ、これにより掘進機が無
推進力とした内側に曲るようにしていた。第７図
は上記状態を示すもので、シールドフレーム２の
前端に軸心５を中心に駆動されるカツタ３を備え
て成る全長Ｌのシールド掘進機１が、直線トンネ
ルＡから曲線トンネルＢを掘削しようとして行つ
た余堀りを平面として示しており、６は曲線トン
ネルＢの外側軌跡B₃の外側になされる幅７と長
さ８とからなるほぼ長三角形の外側余堀り、９は
内側軌跡B₂に至るべくなされる幅１０と長さ１
１とからなるほぼ長三角形の内側余堀りであり、
上記外側余堀り６はカツタ３の面板部により掘削
され、内側余堀り９はカツタ３に付設したオーバ
ーカツタ（図示省略）を放射方向に突出させて掘
削される。尚、２ｃ，２ｄは夫々シールドフレー
ム２の前端縁、後端縁である。

［考案が解決しようとする問題点］ 上記工法により曲線トンネルを掘削する場合の
余堀り量の概略一例を示すと、トンネル直径が約
4.5m、曲線トンネルＢの曲率Ｒが約15m、掘進
機１の全長が約4.5mにおいて外側余堀量の幅７
が約560m／ｍ、内側余堀量の幅１０が約780m／
ｍ程度となる。上記外側余堀り６はトンネル外方
部に余計な空間部分を形成することとなり、トン
ネル掘削において全く余計な作業であり、かつ、
空間部分が連続することにより安全上も好ましく
ない。また、内側余堀り９はトンネルとして利用
し得るけれどもその掘削はオーバーカツタの突出
によりなされる掘削土砂がシールドフレーム２内
に完全に取込まれないで該内側余堀り９部分にも
流入し、このため地山側からの抵抗土圧となつて
シールドフレーム２がカーブ内側軌跡B₂に沿つ
て掘進することをさまたげていた。

そこで、この余堀量を減少しトンネル曲線施工
を高能率とすべく、シールドフレームを長さの中
間部分より前後に２分割しシールドフレームを屈
曲自在とした曲線施工用中折れ式シールド掘進機
が開発されたが、中折れ量が僅小のため余堀り量
も僅かにしか減少することができず、格別な効果
を奏するには至らないとの難点があつた。

本考案は上記問題点を有効に解決すべく創案さ
れたものであり、その目的は曲線トンネル掘削に
おいて本来不必要な外側余堀りを省略廃止すると
ともに、内側余堀りの大部分をカツタの面板部に
より実施し得る曲線トンネル掘進に適したシール
ド掘進機を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案は、シールドフレームの前端開口部に、
該シールドフレームの円筒断面と略等しい断面積
を有するカツタを回転自在に備えたシールド掘進
機において、上記シールドフレーム内の隔壁中心
部に穿設した左右方向に延びる長孔内に、カツタ
の駆動軸を支承する軸受を貫通配置すると共に、
上記カツタをシールドフレーム軸心に対して左右
方向に偏心させ得るよう、上記軸受の外側部とシ
ールドフレームの内壁部との間に左右方向に延び
る偏心用ジヤツキを配置し、上記カツタを左方向
に最大に偏心させた時のカツタ軸心を中心とする
カツタの右側円弧と上記開口部の右側半分とが一
致し且つ上記カツタを右方向に最大に偏心させた
時のカツタ軸心を中心とするカツタの左側円弧と
上記開口部の左側半分とが一致するよう、上記シ
ールドフレームの前端部を左右方向だけ錐状に縮
径して上記開口部を略楕円形状に形成した構成を
有する。

［作用］ シールドフレーム軸心に対しカツタを左右方向
に偏心させ、この状態でカツタを駆動して地山切
羽を掘削することにより、内側余堀りが施工され
る。しかる後推進力を与えると、掘進機は容易に
方向転換する。また、シールドフレーム前端部を
左右方向だけ錐状に縮径した略楕円形状に形成し
たことで、カーブ外側の不必要な余堀り（外側余
堀り）を減少させ得ると共に、掘進機を例えば左
曲りに推進させる場合、カツタの上端部から右側
端部を経て下端部へ至る形状とシールドフレーム
の前方部分の右側対応部の形状とが段差なく一致
し（右曲りに推進させる場合は左側が一致する）、
大きな反り効果が得られ未掘削部の地盤反力によ
つて、カーブ内側に方向転換する回転力を有効に
発生させることができる。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本考案の実施例を説明す
る。

第１図乃至第４図に示す如く、シールド掘進機
１のシールドフレーム２は、その長さの大部分を
占める円筒状の本体部分２ａと、該本体部分２ａ
から左右方向だけ錐状に縮径して前端縁２ｃがな
す開口部を略楕円形状とした前方部分２ｂとより
一体的に形成してある。尚、本考案では、カツタ
３をシールドフレーム２の軸心５に対し左右方向
（水平方向）に偏心可能に構成する（詳細は後述
する）が、第２図に示すように、カツタ３を左右
方向に最大に偏心させた時のカツタ軸心５′を中
心とする左右の相互半径ｒの円弧によつて、上記
の略楕円形状を形成するのが望ましい。又カツタ
３は図示省略したカツタビツト、スリツト、オー
バーカツタ等を備えてシールドフレーム２の軸心
５と同軸に配した駆動軸４に接続され、該駆動軸
４は図示省略した駆動モータ、駆動ピニオン、カ
ツタギヤ等の駆動手段により駆動回転しカツタ３
を回転させ得るようにしてある。

シールドフレーム２内には、カツタ３の後面側
所要位置に、中心部に左右方向の長孔１４ａ，１
５ａを有する前部隔壁１４と後部隔壁１５とを軸
心５方向で対向するよう適宜離隔配置し、上記長
孔１４ａ，１５ａ内に駆動軸４を支承する軸受１
３を貫通配置する。軸受１３の外周には、上下に
短く左右に長い矩形に形成されたボツクス１６を
固設して、該ボツクス１６を上記前後の隔壁１
４，１５間に上記長孔１４ａ，１５ａを塞いで左
右方向摺動可能に配置すると共に、該ボツクス１
６の摺動を介しカツタ３を軸心５から偏心させる
ための偏心用ジヤツキ１７，１８を、上記軸受１
３の外側部とシールドフレーム２の内壁部との間
に、上記ボツクス１６を貫通して左右方向対向設
置し、更にボツクス１６の摺動を上下からガイド
するようボツクス１６の上下面にガイド板１９，
２０を配設し、且つ該ガイド板１９，２０の周縁
を隔壁１４，１５並びにシールドフレーム２の内
壁に接合する。

而して、カツタ３の後面と前部隔壁１４並びに
ボツクス１６の前面とシールドフレーム前方部分
２ｂとで囲まれる空間にカツタチヤンバ１２が形
成され、掘削土砂を滞留させつつ図示省略した地
上の土泥処理プラントからの送泥水により所要濃
度の泥水として排泥管から上記プラントへ排出移
送される。尚、一般公知のリングガーダ、エレク
タ、シールドジヤツキ、テールシール等も本掘進
機に備えられるがこれらは図示省略してある。

次に、作動について説明する。

第７図の状態から、曲線トンネルＢの掘進を続
行する場合、偏心用ジヤツキ１７を伸長し偏心用
ジヤツキ１８を収縮させることにより、軸受１３
を介し駆動軸４をトンネル軌跡B₂側へ水平に移
動し、駆動軸４を軸心５から偏心させる。これに
よつてカツタ３も同様に偏心移動し、第５図に示
す平面状態となる（カツタ軸心５′、偏心量Ｘ）。
尚、軸受１３の移動は前後の隔壁１４，１５の長
孔１４ａ，１５ａの範囲内で行われる。又この際
軸受１３の移動と共にボツクス１６が隔壁１４，
１５に対し摺動するが、ボツクス１６によつて常
に長孔１４ａ，１５ａを塞ぐよう構成してあるの
で、水密性は維持される。上記偏心によりカツタ
３の右側端部３ｂは外側軌跡B₃に位置し得ると
共に左側端部３ｃは内側軌跡B₂側へ移動してこ
れに接近し、カーブ内側必要余堀り量を減少させ
る。しかし、計画曲線Ｒが小さい場合には必要と
する余堀り幅１０より偏心量Ｘが少ないことか
ら、内側軌跡B₂との間には未到達部分Ｙが残存
する。

上記カツタ３の内側軌跡B₂への未到達部分Ｙ
を掘削すべく、カツタ３よりオーバーカツタを内
側軌跡B₂へ臨ませて突出せしめる。次でカツタ
３を回転させて地山切羽を掘削する。該掘削にお
いて地山切羽は内側軌跡B₂側のみ伸長出現し、
外側軌跡B₃等不必要部では、カツタ３内に没す
る機構を持つた（公知技術）オーバーカツタの突
出させた部分Ｙ以外は全てカツタ３の面板部に接
し、これにより掘削されるので掘削土砂はカツタ
３の面板部に設けたスリツトからカツタチヤンバ
１２に取込まれ、オーバーカツタによる掘削土砂
もカツタ３の面板部に沿つてスリツトに至りカツ
タチヤンバ１２へ大部分が取込まれ、内側余堀り
９へ流入する量は僅少なものとなる。以上によつ
て外側余堀り６をゼロに省略することが可能とな
り得る。第６図は上記状態を前方側から見た正面
図であり、３ａはカツタ３の外縁を示す。

また、上記掘削においてカツタ３をより一層偏
心移動させてその左側端部３ｃを内側軌跡B₂に
接するようにしてもよく、この場合外側軌跡B₃
側にオーバーカツタを突出させて掘削することと
なり、これにより内側余堀り９への掘削土砂流入
は解消し得る。

以上により地山切羽の所要量を掘削しながらシ
ールドジヤツキを伸長し掘進機１に推力を付与し
て前進させる。外側軌跡B₃側には余堀りが施さ
れていないが、シールドフレーム２の前方部分２
ｂが左右方向だけ錐状に縮径してあるためにこの
部分から掘削孔に沿つて前進することができる。
内側軌跡B₂側には必要な余堀り９が施工されて
いるので上記推力により前進することができる。
以上をくりかえすことにより曲線トンネルＢが高
能率に掘進される。

上記曲線推進において、シールドフレーム２の
前方部分２ｂは左右方向だけ錐状に縮径してある
ので、第５図に示すように掘進機１を左曲りに推
進させる場合、カツタ３の上端部から右側端部３
ｂを経て下端部へ至る形状とシールドフレーム２
の前方部分２ｂの右側対応部の形状とが段差なく
一致し（右曲りに推進させる場合は左側が一致す
る）、大きな反り効果が得られ未掘削部の地盤反
力によつて、カーブ内側に方向転換する回転力を
有効に発生させることができる。

尚、前記実施例では単一円筒体のシールドフレ
ームについて述べたが中折れ式シールドフレーム
を使用すれば一層曲線掘削効果を向上し得られ、
又カツタを偏心させ得ることから、推進方向の修
正制御にも利用可能である。

［考案の効果］ 以上説明したように本考案のシールド掘進機に
よれば、次の如き優れた効果を奏し得る。

（） 左右の偏心用ジヤツキによりカツタを左
右方向に偏心移動自在としたことと、シールド
フレームの前方部分を左右方向だけ錐状に縮径
したので、カツタ面板部の外縁を曲線トンネル
の外側軌跡に沿わせることが可能となり、外側
余堀りを省略廃止し得、かつ内側余堀りをも可
及的に減少することができると共に、曲線推進
において大きな反り効果が得られ未掘削部の地
盤反力によつて、カーブ内側に方向転換する回
転力を有効に発生させることができる。

（） カツタの偏心移動により曲線掘削におい
てカツタ面板部の全面が有効に利用し得るので
掘削土砂の大部分をシールドフレーム内に取込
めることとなり、掘削土砂の取込み不良が可及
的に改善される。

（） 単に曲線掘削のみならずトンネル掘削に
おいて掘削方向の修正制御が確実容易に実施で
きる。

（） 上記各項記載の作用効果によりトンネル
掘進を高能率に施工し得て工費を減少し得る

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案のシールド掘進機の切断平面
図、第２図は第１図の−矢視図、第３図は第
１図の−矢視図、第４図は第１図の−矢
視図（縮小してある）、第５図は本考案のシール
ド掘進機のカツタを偏心移動させた平面図、第６
図は第５図の−矢視図、第７図は従来方式に
よる曲線トンネル掘削を示す平面図である。 １はシールド掘進機、２はシールドフレーム、
２ａは本体部分、２ｂは前方部分、３はカツタ、
４は駆動軸、５は軸心、１３は軸受、１４，１５
は隔壁、１４ａ，１５ａは長孔、１６はボツク
ス、１７，１８は偏心用ジヤツキを示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. シールドフレームの前端開口部に、該シールド
   フレームの円筒断面と略等しい断面積を有するカ
   ツタを回転自在に備えたシールド掘進機におい
   て、上記シールドフレーム内の隔壁中心部に穿設
   した左右方向に延びる長孔内に、カツタの駆動軸
   を支承する軸受を貫通配置すると共に、上記カツ
   タをシールドフレーム軸心に対して左右方向に偏
   心させ得るよう、上記軸受の外側部とシールドフ
   レームの内壁部との間に左右方向に延びる偏心用
   ジヤツキを配置し、上記カツタを左方向に最大に
   偏心させた時のカツタ軸心を中心とするカツタの
   右側円弧と上記開口部の右側半分とが一致し且つ
   上記カツタを右方向に最大に偏心させた時のカツ
   タ軸心を中心とするカツタの左側円弧と上記開口
   部の左側半分とが一致するよう、上記シールドフ
   レームの前端部を左右方向だけ錐状に縮径して上
   記開口部を略楕円形状に形成したことを特徴とす
   るシールド掘進機。