JPH0684716B2 - 地中接合用シールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は既設のトンネルにサイドトンネルを連結させる
ための地中接合用シールド掘進機に関するものである。

［従来の技術］ 鉄道用或は車輌用のトンネルには地下ケーブル等を敷設
するためのサイドトンネルを連結させることが一般に必
要である。

従来は第７図に示すように、該サイドトンネルａもシー
ルド掘進機ｂで掘削するため、主トンネルｃにサイドト
ンネルａを連結する場合、シールド掘進機ｂを主トンネ
ルｃの側部直前で停止し、カッターフレームｄ等を取り
外した後、作業者がシールド掘進機ｂの前部に出て残り
の連結部ｅの土砂を掘削している。

この際、カッターフレームｄを取り外した跡の土砂崩れ
を防止するため、従来はセメントミルク等の地盤硬化剤
を連結部ｅ周囲主として上方の地盤に注入し、地盤を強
化する方法がとられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、斯かる地盤硬化剤による地盤強化方法で
は、砂質の地盤や地下水の多い地盤の場合、地盤硬化剤
の効果は疑問があり、又、主要道路の交差点では交通量
が多く、頻繁な振動により地盤が陥没し易い状態にあ
る。

従って、主トンネルｃとサイドトンネルａの連結部ｅの
連結作業の安全性は、充分とはいえず、地盤の崩れによ
る人身事故発生のおそれがある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上述の問題点を解決し、主トンネルとサイドト
ンネルの連結作業を安全になし得るようにすることを目
的としてなしたもので、隔壁によって切羽を遮断するこ
とにより切羽の崩壊を防止しつつ掘進し得るようにした
密閉型のシールド掘進機におけるシールドフレームの先
端部外周に、周方向に連続する筒状をし、既設のトンネ
ルとの連結時にのみ突出可能なドッキングフードを備え
ると共に、該ドッキングフードの先端に、接合しようと
する既設のトンネルの外形に合致する形状変化部を形成
した場合に、シールドフレームの先端部に小径部を形成
し、該小径部にドッキングフードを外嵌して、ドッキン
グフードの外径をシールドフレームの外径と同一径に構
成し、且つ、ドッキングフードの先端における、カッタ
ーに設けられた最外周ビットと干渉する部分に、ドッキ
ングフードを突出させた時に最外周ビットを収容する切
欠を形成したことを特徴とする地中接合用シールド掘進
機にかかるものである。

［作用］ 通常の掘削はシールドフレームとほぼ外径が等しいドッ
キングフードをシールドフレーム側に引き込んだ状態で
行ない、メイントンネルとサイドトンネルの連結作業時
に、ドッキングフードをシールドフレームの先端部より
前方に突出し、形状変化部をメイントンネルに当接させ
て、少なくともシールドフレーム先端部上方の地盤を支
える。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図乃至第６図は本発明の一実施例であり、泥土加圧
式等の密閉型のシールド掘進機に適用した場合の例であ
る。図中、１はシールドフレーム、2,2′はシールドフ
レーム１の先端に回転自在に設けられたカッターを構成
する、放射状に延びる複数本のカッターウイング、３は
カッタービット、４はフィッシュテール、５は隔壁、６
はスクリューコンベア、７は主トンネルを示し、前記シ
ールドフレーム１の先端部近傍に該先端部側が若干小径
となるよう段差８を設け、該小径部９に円筒状のドッキ
ングフード10を該小径部９と密着して摺動し得るよう嵌
装してある。該ドッキングフード10の外径は前記シール
ドフレーム１の外径と同一とする。

該ドッキングフード10の先端側上部には、既設の主トン
ネル７のセグメント11外周面に密着し得るように形成さ
れた切欠きなどの形状変化部12（以下、切欠き12とい
う）を設ける。

又該ドッキングフード10の先端側下半分に切欠き13を設
け、該ドッキングフード10がシールドフレーム１の小径
部９先端側に最も突出した状態において、カッターウイ
ング２の最外周ビット14と干渉しないようにする。

ここで、接合時に天側となる一のカッターウイング２′
の先端には最外周ビット14を設けないようにし、該カッ
ターウイング２′がドッキングフード10の頂部と干渉し
ないようにする。

前記シールドフレーム１の小径部９であって隔壁５後方
近傍部の外周面に長孔15を複数ヶ所（本実施例で４ヶ
所）に穿設し、該各長孔15を通してブラケット16を前記
ドッキングフード10内周面に溶接等により固着し得るよ
うにし、該ブラケット16を固着してない状態のときは盲
蓋17を前記小径部９内周面にビス等により着脱可能に固
定する。

該各長孔15の後方のシールドフレーム１内周面に油圧ジ
ャッキ18を、ブラケット19,20及びピン21を介してシー
ルドフレーム１の軸方向に枢着し、該各油圧ジャッキ18
のロッド22先端部を前記各ブラケット16に、中間継手23
及びピン24を介して接続し得るようにする。

図中、25は予備用長孔であり、着脱可能な盲蓋17で塞い
であることは前述と同様である。

以下、本発明の作動を説明する。

シールド掘進機はシールドフレーム１先端に設けられた
カッター２で土中を掘削しつつ推進して行くようになっ
ているが、中でも、密閉型のシールド掘進機は、シール
ドフレーム１の内部に隔壁５を備え、該隔壁５によって
切羽を遮断することにより、切羽の崩壊を防止し、常に
安定した掘進を行うことができるようにしたものであ
る。

従って、通常のサイドトンネル26の掘削の場合には、切
羽の崩壊を防ぐためにフード等を使用する必要がないの
で、ドッキングフード10をシールドフレーム１の小径部
９後端側に引き込み、少なくとも該ドッキングフード10
の先端部が回転するカッターウイング２の最外周ビット
14と干渉しないようにする。

各長孔15は盲蓋17により塞ぎ、洩水等を防止しておく。

ドッキングフード10の外径はシールドフレーム１の外径
と同一であるので、掘削抵抗の増加は殆どない。

サイドトンネル26を主トンネル７の直前まで掘り進んだ
後、最外周ビット14を取り付けてないカッターウイング
２′が天側に位置するようにして掘進を停止し、前記各
盲蓋17を取り外し、ブラケット16を各長孔15から通して
ドッキングフード10内周側に溶接し、該各ブラケット16
と油圧ジャッキ18のロッド22とを中間継手23及びピン24
を介して接続する。

次いで、各油圧ジャッキ18のロッド22を同期して突出
し、ドッキングフード10をブラケット16を介して前方に
押し出す。油圧ジャッキ18のストローク及び長孔15の長
さが充分長ければ、ドッキングフード10の先端側切欠12
が主トンネル７のセグメント11の外側面に密着する。し
かし、油圧ジャッキ18のストローク又は長孔15の長さが
短かい場合は、第１回目ストロークエンドまで押し出し
た後、ブラケット16をハツリ等により取り外し、油圧ジ
ャッキ18のロッド22を引き込んでから該ブラケット16を
ドッキングフード10後部に固着し直し、再び油圧ジャッ
キ18によりドッキングフード10を押し出し、該ドッキン
グフード10の切欠き12をセグメント１に密着させる。

このとき、天側に停止されたカッターウイング２′の先
端には最外周ビット14が取り付けられていないため、ド
ッキングフード10の押し出しの際干渉せず、又ドッキン
グフード10の先端下半分に切欠き13が設けられているた
め、他のカッターウイング２の最外周ビット14がドッキ
ングフード10の押し出しの際干渉しない。

又、各長孔15外側にはドッキングフード10が移動中常に
密着して存在するため、土砂がシールドフレーム１内に
直接流入することはない。地下水等が多量に存在する場
合は、各長孔15等から止水剤を外部に注入すれば、地下
水や泥水の浸入を最少限に防止することができる。

このようにして、主トンネル７とサイドトンネル26の連
結部上方の地盤が、ドッキングフード10により支持され
ているので、作業者が隔壁５の出入口から切羽側に出
て、カッターウイング2,2′等を取り外すと共に残りの
連結部の土砂を掘削し、スクリューコンベア６により排
出する。一般に土圧は垂直方向が最も大きく、横方向は
著しく小さいので、通常は本実施例の如く上半分の支持
で充分であり、作業者は地盤の崩れの危険なく、安全に
作業できる。

該連結作業は通常最後に行ない、頻繁には行なわないた
め、通常はドッキングフード10後端側のシールドフレー
ム１の小径部９との隙間をシール材27などのシール部材
によりシールし、ドッキングフード10前端側をコーキン
グ材28などのシール部材により密封し、ドッキングフー
ド10と小径部９との隙間にグリース等の潤滑剤を封入し
て錆止めし、ドッキングフード10が小径部９へ固着する
のを防止しておくとよい。

該グリース等は錆止めばかりでなく、ドッキングフード
10の出し入れの際の潤滑効果も果す。又、該ドッキング
フード10の出し入れの際の摩擦を軽減するために、ドッ
キングフード10内周側にシール材を設けてもよい。

又、ドッキングフード10は、ブラケット16を外した状態
では回転して位置ずれを生ずるため、第６図に示すよう
に該ドッキングフード10の後端部に凹状切欠き29を設
け、シールドフレーム１の小径部９外周に固着したブラ
ケット30を前記凹状切欠き29に嵌合し、回り止めするよ
うにしてもよい。

更に、油圧ジャッキ18のストロークがドッキングフード
10の出し入れに充分なストロークを有している場合は、
ブラケット16を永久固着とし、該ブラケット16及び中間
継手23をカバーにより密封し、地下水、泥水等の浸入を
防ぐことができる。

更に又、ドッキングフード10の前端部の形状は、カッタ
ーウイング２の最外周ビット14と突出時に干渉しなけれ
ばよいので、該最外周ビット14と干渉する部分のみを切
欠いた形状でもよい。

本発明は上述の実施例のみに限定されるものではなく、
方向変更機能を有するシールド掘進機の場合は、ドッキ
ングフードの移動のために備付の方向変更用油圧ジャッ
キを使用してもよいこと、種々の型式の密閉型シールド
掘進機に適用し得ること、連結部の地盤が著しく弱い場
合は地盤硬化剤を併用してもよいこと等本発明の要旨を
逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿
論である。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明によれば、以下のような優れ
た効果を奏し得る。

隔壁によって切羽を遮断することにより切羽の崩壊
を防止しつつ掘進し得るようにした密閉型のシールド掘
進機の先端部外周にドッキングフードを設けたので、連
結時にドッキングフードを突出させて既設のトンネルに
当接させることにより、掘削によって乱されている既設
のトンネル周囲の地盤を、簡単且つ確実に支持すること
ができ、よって、大規模な地盤改良を行うことなく、高
い信頼性で既設のトンネルとの安全な連結作業を行うこ
とができる。

又、ドッキングフードを連続した筒状に形成したの
で、シールドフレームの密閉性を損うことが防止でき、
薄肉で高い剛性を得ることができ、且つ、少ない力でシ
ールドフレームに沿い安定した突出を行わせることがで
き、更に、ドッキングフードから周方向の隙間を可能な
限りなくすことにより隙間から地盤が崩壊しして内部に
土砂等が入り込むことを確実に防止することができる。

更に、ドッキングフードの先端部に形状変化部を形
成したので、既設のトンネルにドッキングフードを当接
させて、突合せ部の隙間を可能な限り小さくすることが
でき、隙間から地盤が崩壊して内部に土砂等が入り込む
ことを防止できる。

シールドフレームとドッキングフードの外径を同一
径としたので、通常掘削時には不要なドッキングフード
を設けたことによる通常掘削への悪影響をなくすことが
でき、例えば、ドッキングフードが、通常掘削時に掘削
坑周囲の土砂の乱れを増大させたり、推進抵抗を増大さ
せたり、推進抵抗の増大による推進用のシールドジャッ
キの大容量化を招いたり、ドッキングフードの外径の分
だけ掘削坑を大きくしなければならなくなって掘削坑の
余掘量が増大したり、余掘量増大によりセグメントと掘
削坑との間のクリアランスが大きくなって、クリアラン
スを埋めるために多量の充填剤を注入しなければならな
くなったり、大きなクリアランスによって地盤沈下が引
起こされたりするなどの種々の問題を抑制することがで
きる。

ドッキングフード先端における、カッターに設けら
れた最外周ビットと干渉する部分に、ドッキングフード
を突出させた時に最外周ビットを収容する切欠を形成し
たので、既設のトンネルとの接合時に、最外周ビットを
取外すことなく、迅速且つ確実にドッキングフードを突
出させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の説明図、第２図は第１図の
II−II方向矢視図、第３図は第１図のIII−III方向矢視
図、第４図は第１図で示した通常掘削時のドッキングフ
ードの状態を示す説明図、第５図は第４図のＶ−Ｖ方向
矢視図、第６図は第１図におけるドッキングフードの回
り止め機構の説明図、第７図は従来のシールド掘進機に
よる連結作業状態を示す説明図である。 １はシールドフレーム、2,2′はカッターウイング、７
は主トンネル、９は小径部、10はドッキングフード、11
はセグメント、12は切欠き、14は最外周ビット、15は長
孔、16はブラケット、18は油圧ジャッキ、26はサイドト
ンネルを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松島 輝男 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 三井 隆 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 大塚 隆三郎 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 前田 啓二 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者 他田 正雄 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 (56)参考文献 実開 昭57−51794（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭46−26707（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−18166（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】隔壁によって切羽を遮断することにより切
   羽の崩壊を防止しつつ掘進し得るようにした密閉型のシ
   ールド掘進機におけるシールドフレームの先端部外周
   に、周方向に連続する筒状をし、既設のトンネルとの連
   結時にのみ突出可能なドッキングフードを備えると共
   に、該ドッキングフードの先端に、接合しようとする既
   設のトンネルの外形に合致する形状変化部を形成した場
   合に、シールドフレームの先端部に小径部を形成し、該
   小径部にドッキングフードを外嵌して、ドッキングフー
   ドの外径をシールドフレームの外径と同一径に構成し、
   且つ、ドッキングフードの先端における、カッターに設
   けられた最外周ビットと干渉する部分に、ドッキングフ
   ードを突出させた時に最外周ビットを収容する切欠を形
   成したことを特徴とする地中接合用シールド掘進機。