JPH0689627B2 - 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＞ 本発明は立坑から横坑にかけて一台のシールド掘進機で
対応できる、シールド掘進機に関する。

＜従来の技術＞ 一般にシールドトンネルを施工するには、シールド掘進
機を吊り込み可能な寸法の立坑を構築した後、立坑内に
シールド掘進機を吊り込み、横方向に掘進しながら順次
トンネルを覆工している。また立坑（発進立坑、到達立
坑）としては、地下連続壁や柱列坑式連続壁やケーソン
等が用いられる。

＜本発明が解決しようする問題点＞ 前記した従来の施工技術技術には次のような問題点があ
る。

＜イ＞立坑の構築時にトンネルの掘進時に使用する機器
や設備が異なる。

そのため、多種類の機器や設備を必要とする。

＜ロ＞シールド掘進機を吊り込むためには立坑の開口径
をシールド掘進機の全長より大きくい形成しなければな
らない。

＜ハ＞シールド掘進機の発進時に、立坑の側壁をシール
ド掘進機の通貨範囲に亘って破壊したり、地山の崩落防
止のために注入工等を併用する必要がある。

＜ニ＞上記＜イ＞〜＜ハ＞により、施工コストの高謄化
及び工期の長期化する傾向にある。

＜本発明の目的＞ 本発明は以上の問題点を解決するために成されたもの
で、その目的とするところは一台のシールド掘進機で以
て横坑と連続施工することで工期の短縮及び工費の低減
が図れる、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＞ 即ち本発明は掘削手段及び掘進手段及び覆工手段を備え
たフロントシールドと、前記フロントシールドのテール
側に位置し、両端を開放した筒状のリアシールドとから
なり、前記フロントシールドは周面から出入り自在の一
対の支軸を有し、前記リアシールドはフロトシールドに
向けてのびる一対の連結腕を有すると共に、内部にフロ
ントシールドへ向けて出入り自在の内殻を収容し、前記
内殻の一端の周縁はフロントシールドの外周面に当接可
能な形状を形成してあり、前記連結腕と支軸を支点にフ
ロントシールドを回動自在に構成した、シールド掘進機
である。

＜本発明の説明＞ 以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

＜イ＞シールド掘進機の全体構成 第１、２図に本発明に係るシールド掘進機の全体図を示
す。

シールド掘進機は二つの筒体からなり、その前部は従来
のシールドマシンと同様に単独で掘進できる機能を有す
るフロントシールド10で構成され、後部筒体はリアシー
ルド20で構成される。

フロントシールド10はシアシールド20に対し回動自在で
かつ、分離可能に連結されている。

以下、各部について詳述する。

＜ロ＞フロントシールド フロントシールド10は、シールド本体11と、掘進ジャッ
キ12と、掘削手段であるカッタヘッド13と、図示しない
エレクタ装置とを設備する例えば泥水加圧式、土圧バラ
ンス式、限定圧気等の公知のシールドマシンである。

カッタヘッド13は、コピーカッタ14を内蔵している。

従来のシールドマシンと相違するのは、シールド本体11
の周面の二箇所にリアシールド20と連結するための支軸
15、15を出入り自在に設けてある点である。

支軸15、15の形成位置はフロントシールド10の全長の中
間点が好ましい。

また、シールド本体11の周面には、作業員やセグメント
30を搬入可能な開閉自在のハッチ16が設けてある。

＜ハ＞リアシールド リアシールド20は二重構造の筒体、即ちシールド本体11
と同径の外殻21及び外殻21内に摺動自在に収容した内殻
22を有する。

外殻21の外周面の二箇所には、外殻21の軸方向に沿って
延びる連結腕23、23が突設され、各腕23、23の自由端の
対向面には支軸15を軸支する受穴24、24が設けられてい
る。

内殻22の下端の全周は前記シールド本体11の外周面に当
接する形状に形成されていると共に、シールド本体11の
外周との間の止水性を保持して密着するために、エアバ
ッグ式等のシール材25が設けられている。

また、内殻22の内周面には、複数のジャッキ26が配備さ
れている。

ジャッキ26は、立坑の構築時においては既設のセグメン
ト30からの反力を得てシールド掘進機を掘進させるため
に機能し、また横坑の構築開始時においては内殻22と協
動してフロントシールド10のほぼ直角に旋回させるため
に機能する。

さらに、シアシールド20は立坑の施工時にセグメント組
立用のエレクタ装置を装備していてもよい。

また、第３図を基に両シールド10、20の連結部の構造に
ついて説明すると、両シールド10、20の連結部の内側端
部に止水機能と連結機能を併有するリング板50が着脱可
能にボルト止めしてあり、フロントシールド10の方向転
換時にリング板50を取り外す。

＜作用＞ つぎにシールド掘進機を用いた立坑及び横坑の施工方法
について説明する。

［Ｉ］立坑の構築（第２図） ＜イ＞掘削 フロントシールド10とリアシールド20を上下一体に合体
したシールド掘進機で以て下向きに掘削する。

＜ロ＞推進 つづいて、ジャッキ26を伸長し既設のセグメント30から
反力を得て、シールド掘進機全体を下向きに推進する。

尚、連結腕23が掘進の掘進の障害になる場合は、連結腕
23の下端に高圧水噴射による掘削手段を設けるとよい。

また、立坑Ａの掘進中は掘進力がシールド掘進機に有効
に伝わるように、内殻22を外殻21にボルト等で仮固定し
て自由な摺動を拘束しておく。

＜ハ＞覆工 推進ジャッキ26を収縮し、リアシールド20内でセグメン
ト30を組み立てえ立坑Ａの延長を図る。

セグメント30の組立は、リアシールド20が装備するエレ
クタ装置で組み立てるか、或は地上のクレーン等を用い
て組み立てる。

［II］方向転換（第４〜７図） ＜イ＞オーバカット（第４図） フロントシールド10が横坑の構築深度に達する少し手前
で、フロントシールド10旋回範囲にかけてコピーカッタ
14でオーバカットしながら掘進する。

フロントシールド10の旋回時に障害にならないように、
回転予定位置より少し深く掘削した後、切羽の泥水圧を
利用してシールド掘進機を所定の位置まで後退させる。

つぎに、第５図に示すようにフロントシールド10のテー
ル部内に１リング分セグメント30aを組み立てた後、フ
ロンドシールド10の最上部の開口をフロント盲蓋17で閉
塞する。

フロントシールド10内にセグメント30aを１リング分組
み立てるのは、フロント盲蓋17を取り付けるためであ
る。

その後、同じく第４図に示すようにリアシールド20の内
殻22に下端開口に、リア盲蓋27を取り付ける。

リア盲蓋27は円形板の中央に土砂や社業員の出入口とな
るハッチ28を有すると共に、円形板の周縁部近くに円板
の貫通方向に向け初期回動用ジャッキ29を装備してい
る。

＜ロ＞フロントシールドの回動 つぎに示す初期回動用ジャッキ29でフロント盲蓋17の突
起18を段階的に押してフロントシールド10を一定角度だ
け回動する。

初期回動用ジャッキ29の伸長だけでフロントシールド10
を90゜回動することは不可能である。

そこで、立坑Ａを構成するセグメント30にジャッキ26の
自由端のスプレッダを接続すると共に、内殻22と外殻21
の固定を解除した後にジャッキ26を伸長すれば、内殻22
の湾曲する下端がフロントシールド10の外周面を押し当
たり、この内殻22の力がフロントシールド10の回動力と
して作用する。

フロントシールド10がリアシールド20の軸線に対し90゜
回動すると、内殻22の下端周縁がフロントシールド10の
周面に当接する。

フロントシールド10を回動する際、両シールド10、20の
接合部の開口が各盲蓋17、27で完全に閉鎖されているの
で、両シールド10、20内に浸水することはない。

また、フロントシールド10の回動時において、フロント
シールド10のテール部がリアシールド20の下端に衝突す
ることが予想される場合は、連結腕23を伸縮自在に構成
して対処する。

＜ハ＞余掘空間の後処理 フロントシールド10の回動が完了したら、第７図のよう
にフロントシールド10の後部及び底部に形成される余掘
空間内にコンクリート等の充填材40を充填する。

これにより、立坑Ａがフロントシールド10の発進立坑と
なる。

さらに、充填材40の効果を待ち、内殻22をフロントシー
ルド10の上部周面に押し付けて止水を図った後に、リア
盲蓋27のハッチ28を開けて、リア盲蓋27とフロントシー
ルドド10間の土砂を搬出する。

＜ニ＞前後シールドの分離 前記労盲蓋17、27の取り付け作業と並行して、各支軸15
を後退して連結腕23との連結を解き、両シールド10、20
の連結状態を解除する。

尚、リアシールド20は外殻21を除く部材を解体して搬出
し、外殻21のみを埋め殺しとする。

［III］横坑の構築（第８図） ＜イ＞横坑の掘進 前記したようにフロントシールド10内に１リング分のセ
グメント30が組み立てられているから、これを足掛かり
にフローントシールド10を横方向に掘進する。

フロントシールド10が立坑部を通過し終えるまでは、内
殻22の押圧力で以て両シールド10、20間の止水を図る。

＜ロ＞立坑と横坑の交差部の後処理 フロントシールド10により横坑Ｂ用のセグメント30を数
リング構築したら、第１図に示すリア盲蓋27を取り外
し、立坑Ａと横坑Ｂの交差部をセグメント或は場所打ち
コンクリート等で覆工する。

尚、立坑Ａと横坑Ｂの交差部は連通構造になるように、
横坑Ｂの連通箇所はセグメント30を組み立てないでおく
必要がある。

その後の横坑Ｂの構築方法は、従来方法と同じである。

＜本発明の効果＞ 本発明は以上説明したようになるから次の効果が得られ
る。

＜イ＞立坑と横坑の両坑を同一シールド掘進機で施工で
き、従来のように複数種類の機械を使い分ける必要がな
い。

そのため、工期の大幅な短縮及び工費の低減が図れる。

＜ロ＞立坑を横坑と同一径で構築できるので、従来に比
べ立坑の用地費の面や掘削量の点で有利である。

＜ハ＞立坑を構築する際、リアシールドから突出する連
結腕がシールド掘進機の回転抵抗材として機能するの
で、立坑を安定して構築できる。

＜ニ＞立坑から直角方向に向けて横坑を構築できる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明に係るシールド掘進機の組立図 第２図：立坑構築時におけるシールド掘進機の縦断面図 第３図：両シールドの連結部の部分拡大図 第４図：フロントシールドの回動のためのオーバカット
時の説明図 第５図：両シールドに盲蓋を取り付けた時の縦断面図 第６図：フロントシールドの回動開始直前状態の説明図 第７図：フロントシールドの回動後の説明図 第８図：横坑の構築時の全体図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊野 敏美 東京都新宿区西新宿１丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 上原 俊明 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 播磨重工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 伊藤 広幸 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川島 播磨重工業株式会社名古屋工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削手段及び掘進手段及び覆工手段を備え
   たフロントシールドと、 前記フロントシールドのテール側に位置し、両端を開放
   した筒状のリアシールドとからなり、 前記フロントシールドは周面から出入り自在の一対の支
   軸を有し、 前記リアシールドはフロントシールドに向けてのびる一
   対の連結腕を有すると共に、 内部にフロントシールドへ向けて出入り自在の内殻を収
   容し、 前記内殻の一端の周縁はフロントシールドの外周面に当
   接可能な形状に形成してあり、 前記連結腕と支軸を支点にフロントシールドを回動自在
   に構成した、 シールド掘進機。