JPH0525998B2

JPH0525998B2 -

Info

Publication number: JPH0525998B2
Application number: JP59194319A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Hagimoto; Yutaka Kashima; Norio Kondo; Masami Inoe
Original assignee: DAIHO KENSETSU
Current assignee: DAIHO KENSETSU
Priority date: 1984-09-17
Filing date: 1984-09-17
Publication date: 1993-04-14
Also published as: JPS6172196A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は掘削断面を拡大可能なシールド工法に
よる横坑掘削方法およびそのシールド掘進機に関
する。

（従来の技術）新たに立坑を造ることなくシールド掘削断面を
拡大する方法としてシールド掘進機自体の掘削径
を機械的に変えてゆく方法とシールド築造後にセ
グメントの部分を拡大する方法とが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、前者においてはシールド掘進機
の構造が複雑となり、製造、メンテナス等が煩雑
となり、しかもコスト高をも招来するという欠点
がある。また、後者においてシールド築造後にセ
グメントの部分を拡大するというのは施工作業が
非常に煩雑であるという欠点がある。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、シ
ールド筒の坑内側後部を２重構造にすることによ
り、横坑掘削過程において必要に応じ容易に横坑
を小径から大径に拡大し得るシールド工法による
横坑掘削方法およびそのシールド掘進機を提供す
ることにある。

（発明の構成）以下、図面に沿つて本発明を説明する。

第１図イ，ロは本発明にかかるシールド掘進機
の一実施例で、このシールド掘進機はシールド部
材を減少しシール機構を簡略化させたにも拘らず
シール効果を向上させ、かつメンテナンスも容易
であるとともに、コストダウンをも図つたタイプ
のシールド掘進機となつている。

すなわち、図中１は比較的大きな径の円筒形を
呈するシールド筒であり、前方部内周面にはこの
シールド筒１の半径方向中心に向かつて延びる外
周隔壁部２が形成されている。なお、この外周隔
壁部２は略リング状を呈し、かつ一部に土圧計３
が設けられている。

しかして、上記シールド筒１の後方部１Ａは２
重構造となつており、内側部分に円筒状のシール
ド筒２重構造部１Ｂが着脱自在に設けられてい
る。このシールド筒２重構造部１Ｂは大きなセグ
メント外径（図示せず）に合わせて造られたシー
ルド筒１に対し、その機内で小さな径のセグメン
トＳが組立てられるようにしたもので、シールド
筒後方部１Ａ内周部に設けられた支持部材１Ｃに
ボルトＢ等の固着手段を介しシールド筒後方部１
Ａに対し容易に取付あるいは取外しできるように
構成されている。また、その外周とシールド筒後
方部１Ａの内周との間には適宜構成の補強部材１
ｂが設けられ、かつ後部にはテールシール１Ｄが
設けられていると共に、内部に掘削土砂等が侵入
するのを防止するためのシール部材１Ｅがシール
ド筒後方部１Ａとテールシール１Ｄとの間に設け
られている。また、シールド筒後方部１Ａのやや
内側位置にシールドジヤツキＡが設けられる。

４はシールド筒１の前端開口部に回動自在に設
けられた回転カツターで、中央部のボス５から外
周に向かつて放射状に延び、かつ補強部材６ａに
よつて相互間が連結されたカツタースポーク６
と、このカツタースポーク６の前方に突設された
ビツト７と、カツタースポーク６の外周部後方に
設けられた練り混ぜ翼８と、ボス５の前面に突設
され、かつ粘性付与噴出口９が設けられた中央ビ
ツト１０とを備えており、カツタースポーク６の
後方略中央部は中間支持部材１１が連結されてい
る。

１２は上記回転掘削具４を回動させるための駆
動モータで、シールド筒１内のシールド掘進機本
体内に適宜設けられたフレーム１３に固定されて
おり、この駆動モータ１２と上記中間支持部材１
１とは回転伝達機構１４を介して連結されてい
る。すなわち、この回転伝達機構１４は駆動モー
タ１２の駆動軸に設けられた歯車部部１５と、こ
の歯車部１５と噛合可能な歯車部１６と、この歯
車部１６が後方外周に設けられ、かつ前端部が支
持部材１７を介し中間支持部材１１と連結された
円筒状を呈する回転伝達部材１８とにて主として
構成されている。

１９は中間支持部材１１と連結され、かつ中間
支持部材１１と一体的に回転する円板状の中央隔
壁部であり中心部バルクヘツドを構成するもの
で、この中央隔壁部１９は中間支持部材１１の後
端側に設けられ、かつこの中央隔壁部１９の外周
端側はシールド筒１側に形成された外周隔壁部２
の内周端側と対向し、かつ中央隔壁部１９の外周
後部には周動部１９ａが設けられていると共に、
中央隔壁部１９の内周端側は軸受２０によつて支
持されている。

しかして、この周動部１９ａの外面と外周隔壁
部２の内周端に形成され、かつ周動部１９ａと対
向配置されたシールド筒１側の周動部２ａとの間
にはシール部材２１が設けられている。

２２はシールド筒１の略中央に設けられ、かつ
中央隔壁部１９の略中央に貫設され回転掘削具４
とは別に独立して回動可能なセンターシヤフトで
あり、このセンターシヤフト２２は中央隔壁部１
９の略中央部に設けられた軸受２０とフレーム１
３の略中央部に設けられた軸受２３によつて軸支
され、かつその前端は回転掘削具４を構成するボ
ス５に遊嵌されていると共に、前端部外周には中
間支持部材１１側に向かつて放射状に延びるアー
ム２４が突設され、このアーム２４の前後には外
周隔壁部２、中央隔壁部１９等によつて区画形成
される切羽室２５の中央部を攪拌するための練り
混ぜ翼２６が設けられている。

２７はセンターシヤフト２２を駆動するための
正逆回転可能な駆動モータでフレーム１３に固定
されている。そして、駆動モータ２７の駆動軸と
センターシヤフト２２とは歯車機構２８によつて
連結され、駆動モータ２７を駆動することにより
アーム２４を介しセンターシヤフト２２に連結さ
れた練り混ぜ翼２６をセンターシヤフト２２と略
同心的に回動させるように構成されている。

２９は切羽室２５の下方部に前端部が接続され
た周知構成の排土装置で、円筒状の筒体３０と、
この筒体３０内に回転可能に設けられたスクリユ
ーコンベヤ３１とを備えている。また、３２は周
動面１９ａの後方とシールド掘進機本体内との間
に設けられたシール部材である。３３はセグメン
トＳを組立てる際に用いられるエレクター、３４
は真円保持機である。

次に本発明の動作を説明する。

シールド掘進機本体は、第２図に示すように、
発進側立坑３５の坑壁３６に形成された坑口３６
ａを介し到達側立坑（図示せず）に向かつて発進
される。シールド掘進機本体が発進する際にはエ
ントランスパツキン３７の使用が可能であるが、
第３図に示すようにシールド掘進機本体のテール
部分がエントラスパツキン３７を通り抜けた時、
シールド外径とセグメント外径の差（テールボイ
ド量）が大きいため、パツキン３７が有効に働か
ない。このため、シールド掘進機本体のテール部
がエントランスパツキン部を通過後、第３図に示
すように、大きなテールボイドに合つた止水板３
８が坑口３６ａに設けられる。また、地山の掘削
は回転カツター４によつて行われる。すなわち、
駆動モータ１２を駆動すると、この駆動モータ１
２の回転は、歯車部１５，１６、回転伝達部材１
８、支持部材１７等を介し回転可能な中央隔壁部
１９に伝達され、更にこの中央隔壁部１９と連結
された中間支持部材１１にも伝達され、中央ビツ
ト１０を有するボス５に連結されたカツタースポ
ーク６が回転し、これによつて中央ビツト１０、
ビツト７等を介し切羽が掘削される。なお、この
場合、土質に応じた粘性付与材噴出口９から適宜
粘性付与材が注入される。

しかして、掘削土砂、粘性付与材等は切羽室２
５内に取り込まれ、かつ切羽室２５内外周部の掘
削土砂等は練り混ぜ翼８によつて攪拌される。

一方、切羽室２５内中央部の掘削土砂等は駆動
モータ２７、歯車機構２８、センターシヤフト２
２等を介して駆動されるアーム２４に突設された
り練り混ぜ翼２６によつて攪拌される。この場
合、カツタースポーク６、中間支持部材１１、中
心バルクヘツド等が一体となつて回転するため、
その間に存在する掘削土砂は伴回りしやすい。し
かし駆動モータ２７を操作して中心部の練り混ぜ
翼２６をカツタースポーク６と逆回転させれば伴
回りは起きず切羽室２５室内の掘削土砂は互いに
ぶつかりあいながら練り混ぜられていくため、優
れた攪拌効果を得ることができる。

そして、練り混ぜられた掘削土砂にシールドジ
ヤツキＡを介し土圧を発生せしめ、これにより切
羽を押え、かつ排土装置２９を介し適宜排土をし
ながらシールド掘進機本体の掘進を行うものであ
る。

なお、例えば6000mmの径のセグメントＳはシー
ルド筒２重構造部１Ｂの後方において掘進に伴な
つて順次組立てられていく。また、シールド筒１
はシールド筒２重構造部１Ｂより径が大きいた
め、セグメントＳの外周に生じた空隙部には裏込
材３９が注入される。

この場合、シールド外径とセグメント外径の差
が大きいため、裏込材３９として掘削土砂に硬化
剤を混ぜたものを用いると好適である。したがつ
て、この裏込材３９を練り混ぜるプラントがシー
ルド坑内に設けられる。

第４図は掘削土砂と硬化剤とを練り混ぜる方法
および装置を示すもので、筒体３０にスクリユー
コンベヤ４０が接続されて、このスクリユーコン
ベヤ４０には前部と後部にそれぞれ２つの駆動モ
ーター４１，４２が設けられ、前部と後部内のス
クリユー４３，４４が独自に回転できるようにな
つており、かつ前部のスクリユー４３は運搬機能
を持たせ、後部のスクリユー４４は切り欠きスク
リユーからなり、運搬と練り混ぜの機能を有する
ように構成されている。

また、スクリユーコンベヤ後段部４０ａには硬
化剤投入用の管４５が接続され、かつ後部下方に
設けられた排出口４６には対向して練混物投入口
４７ａを有する圧送ポンプ４７が設けられ、この
圧送ポンプ４７には裏込材注入用の注入管４８の
一端が接続され、かつ注入管４８の他端セグメン
トＳの外周に臨んでいる。また、注入管４８とス
クリユーコンベヤ前段部４０ｂとの間はバルブ１
９を介し循環用の配管５０が設けられている。

しかして、掘削土砂を排土する時は、後部に設
けた硬化剤練り混ぜ用のスクリユーコンベヤ後段
部４０ｂの運転を止めておき、前部の排土用スク
リユーコンベヤ前段部４０ａを回転させて排土
し、硬化剤と練り混ぜを行う場合には、排土口５
１のゲート閉じてスクリユーコンベヤ４０全体を
回転させ、練り混ぜを行い、排土口４６を介し連
続的に圧送ポンプ４７に排出する。

圧送ポンプ４７からは坑内に設けられた注入管
４８を通してセグメントＳのグラウトホール等か
ら掘削土砂に硬化剤の混じつた裏込注入を行う。

裏込注入方法としては、テールボイドに掘削土
砂と硬化剤とを混ぜた裏込材３９を、常時、掘進
土圧程度の圧力を保つて加圧充満させ、シールド
掘進機本体の掘進にかかわらず圧力を維持して注
入管理する。この際、裏込材３９の硬化時間が短
かいとテールボイド内での加圧充満状態の維持が
難しいため、硬化時間は半日〜１日程度と長い方
が効果的である。

なお、硬化剤については一般的には石灰系ある
いはセメント系のものが用いられるが、セメント
と少量の硬化剤と土砂と混合してブロツクや簡易
舗装道路として使用しているような硬化剤を用い
ても良い。また、裏込注入の方法として、15シヨ
ツト方式で硬化剤を注入する方法とか、１次注入
として掘削土砂を裏込し後方から２次注入する方
法等が考えられる。また、通常用いられる裏込材
でも可能である。

また、横坑の径を拡大する場合、第５図に示す
ように、シールド路線の仕上り断面変更地点をあ
らかじめ地盤改良し地盤改良部分Ｇを形成してお
き、シールド掘進機本体がその地点に達したら裏
込注入をし地下水の侵入を防ぐ。ついで、地盤改
良部分Ｇの中でシールド掘進機内のセグメント２
リング分S₁，S₂を取り去つた後、第６図に示すよ
うに、２重構造部分１Ｂを分解しシールド筒後方
部１Ａにテールシール１０を取り付ける。その
後、エレクター３３、真円保持機３４等を介し大
径のセグメントS′が組み立てられ、また、シール
ドジヤツキＡも推進できる位置に付け直す。

更に、シールド掘進機本体の再発達に備えてシ
ールド掘進機内に反力受５１を組み立て、推力の
伝達がスムーズに行なえるようにする。

以上の作業と相俟つて必要に応じ、カツタービ
ツトの点検、補修も行ない、例えば仕上り7000mm
のセグメトを組み立ててゆけば容易に小径から大
径の横坑を構築することができる。

なお、本発明は上記した範囲内のみならず、他
のシールド工法によつてでも施工可能であること
は云うまでもない。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、シールド筒１の
後方部内に、略円筒状を呈し、かつシールド筒１
に比べ小径のシールド筒２重構造部１Ｂを着脱自
在に設け、このシールド筒２重構造部１Ｂまたは
前記シールド筒１の後方にそれぞれ対応する径の
セグメントを組込可能としたからシールド掘進機
本体の構成が複雑化せず簡易構成であるため、製
造が容易でコスト高を抑止し得、かつメンテナン
スも容易である。

また、既在のシールド掘進機本体にシールド筒
２重構造部を付設するだけで本発明のシールド掘
進機とし得、この点からも利便性に富む。

更に、必要に応じ掘進途中でシールド筒２重構
造部１Ｂを取外し、容易に大きな径の横坑とする
ことができ、しかもその作業性が良好であり、こ
の場合、取外したシールド筒２重構造部１Ｂは別
途再使用可能であり、経済的である。

また、小径のセグメント組立工程において、こ
のセグメント外部の空〓に、掘削士と硬化剤とを
練り混ぜてなる混合体を裏込めするようにしてい
るので、地盤沈下を防止することができる。等の
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例で、イは左半正面
図、ロは側断面図、第２図および第３図は発進時
ないし地山貫入時の動作説明図、第４図は裏込材
注入装置を備えた本発明のシールド掘進機の概略
側断面図、第５図および第６図は横坑を拡大する
動作説明図である。１……シールド筒、１Ａ……シールド筒後方
部、１Ｂ……シールド筒２重構造部、４……回転
カツター、２５……切羽室。

Claims

【特許請求の範囲】１シールド筒１の後方部内に、略円筒状を呈
し、かつシールド筒１に比べ小径のシールド筒２
重構造部１Ｂを着脱自在に設け、このシールド筒
２重構造部１Ｂの後方にセグメントを組込み、か
つ掘削土砂を排出する排土装置２９の後部に、排
土装置２９からの掘削土と注入された硬化剤とを
練り混ぜるとともに搬送する装置を接続し、この
装置に硬化剤を注入し、掘削土と硬化剤を混合・
練り混ぜて混合土砂とし、この混合土砂を排土ポ
ンプによつて組込まれたセグメント外部の空〓へ
圧入して裏込注入し、かつ所定位置において前記
シールド筒２重構造部１Ｂを取外し、前記シール
ド筒１の後方により径の大きいセグメントを組込
むことを特徴とするシールド工法による横坑掘削
方法。２シールド筒１の後方部内に、略円筒状を呈
し、かつシールド筒１に比べ小径のシールド筒２
重構造部１Ｂを着脱自在に設け、このシールド筒
２重構造部１Ｂまたは前記シール１の後方にそれ
ぞれ径の異なるセグメントを組込可能とし、かつ
掘削土砂を排出する排土装置２９の後部に、排土
装置２９からの掘削土と注入された硬化剤とを練
り混ぜるとともに搬送する装置を接続したことを
特徴とするシールド掘進機。