JPH0816435B2 - シールド掘削機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネルを掘削しながら
テール側で覆工セグメントの施工を行うシールド掘削機
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド掘削機、例えば、泥水式
シールド掘削機は図４に示すように、スキンプレート21
の前端開口部にカッター板等の掘削機構22を備えている
と共に後部内に推進ジャッキ23やエレクター24を配設
し、スキンプレート21のテール部内でエレクター24を使
用してセグメント25を組立てる一方、組立てられたセグ
メント25の前端面に反力を受止させて推進ジャッキ23の
作動により掘進するように構成している。そして、シー
ルド操作盤26や還流ポンプ27、油圧ユニット28、制御盤
29等のシールドの付属設備は、覆工セグメント25内に敷
設されたレール30にトンネル長さ方向に移動自在に設置
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなシールド掘削機においては、覆工セグメント内に
シールド操作盤26や還流ポンプ27、油圧ユニット28、制
御盤29等のシールド機の付属設備を配設しているため
に、トンネル空間が狭くなって覆工セグメント内を通じ
てのセグメントの搬入路や作業員の通路、さらには掘削
土砂の排出管路等の確保に著しい制約が生じ、作業能率
が低下するばかりでなく、安全面の上からも問題があ
る。また、シールド掘削機の推進に従って上記各設備を
レール30に沿って移動させなければならない上に、その
移動に応じてレール30の継ぎ足しを行わなければならな
いという問題点がある。

【０００４】さらに、推進ジャッキ23を伸長させながら
一定長さのトンネル部分を掘削したのち、その掘削を一
旦停止してセグメントの覆工作業を行わなければならな
いために、シールド掘削機による掘進やセグメント覆工
作業が断続的となり、施工性が悪いという問題点があ
る。本発明はこのような問題点を根本的に解消したシー
ルド掘削機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、本発明のシールド掘削機は、スキンプレートを、切
羽側に掘削機構を備えた最前側スキンプレート部と、後
続するセグメント側にエレクターを備えた最後側スキン
プレートとに分割すると共に、これらの両スキンプレー
ト部間に掘削に必要な各種機器類を配設した複数の中間
スキンプレート体を互いに屈折自在に接続し、上記最前
側スキンプレート部の後端部と該後端部に長さ方向に摺
動自在に嵌合した中間スキンプレート体の前端部との嵌
合長さを１リング分のセグメント組立寸法に略等しくす
ると共に最前側スキンプレート部に前側推進ジャッキを
装着して該前側推進ジャッキの後端を該最前側スキンプ
レート部に前端部を嵌合した上記中間スキンプレート体
に受止させる一方、上記最後側スキンプレート部に後側
推進ジャッキを装着し、この後側推進ジャッキの伸長速
度を上記前側推進ジャッキの収縮速度よりも大きくなる
ようにして前側推進ジャッキの収縮時に該後側推進ジャ
ッキの伸長により最前側スキンプレート部に該後側推進
ジャッキの推進力を伝達して掘進させるように構成した
ことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】還流ポンプ、油圧ユニット、制御機器等のトン
ネル掘削に必要な付属設備を全て前後スキンプレート部
間の中間スキンプレート体内に配設されているので、最
後側スキンプレート部から後方における覆工セグメント
内の空間を広く使用できて、小口径のトンネル施工であ
っても、セグメントの搬入路や作業員通路、土砂搬出管
路等の配設に制約を受けることがなく、円滑にして安全
な作業を可能にする。

【０００７】又、前後側スキンプレート部および中間ス
キンプレート体は互いに屈折自在に接続されているか
ら、最前側のスキンプレート部の掘削方向を操作しなが
ら最後側のスキンプレート部に設けている推進ジャッキ
の作動によって計画トンネル方向に正確に推進させるこ
とができ、その推進に従って、上記付属設備が中間スキ
ンプレート体と一体に移動するものである。

【０００８】さらに、最前側スキンプレート部を前側推
進ジャッキによって前進させて１リング分のセグメント
に相当する長さのトンネルを掘削しながら停止中の最後
側スキンプレート部のテール部内でセグメントを組立て
たのち、上記前側推進ジャッキを収縮させる一方、後側
推進ジャッキを前側推進ジャッキの収縮速度よりも大き
い伸長速度でもって伸長させると、最後側スキンプレー
ト部が後側推進ジャッキと同一速度でもって推進され、
その推進力を中間スキンプレート体を介して最前側スキ
ンプレート部に伝達される。即ち、前側推進ジャッキは
後側推進ジャッキの伸長速度からこの前側推進ジャッキ
の収縮速度を減じた速度でもって最前側スキンプレート
部に最後側スキンプレート部の推進力を伝達することに
なり、従って、最前側スキンプレート部は前側推進ジャ
ッキの伸長時においても収縮時においても常時推進され
ることになってトンネルの連続施工が可能となると共に
トンネル掘削作業とセグメント組立作業とを同時に行え
るものである。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
１はシールド掘削機であって、そのスキンプレートを所
望長さを有する最前側スキンプレート2aと最後側スキン
プレート2bとに二分割してあり、これらの両スキンプレ
ート部2a、2b間に、該スキンプレート部2a、2bと同一径
を有する適宜長さの複数個の中間スキンプレート体2c、
2d、2e、2fを直列に接続してある。

【００１０】最前側スキンプレート部2aの前部には、カ
ッター板3aとその回転駆動装置3bとからなる掘削機構３
を配設している一方、後部内にはその複数個所に前側推
進ジャッキ４を装着、固定して該ジャッキ４のロッド端
を第１の中間スキンプレート体2cの前端面に当接、受止
させてあり、前記カッター板3aの回転軸は隔壁５に回転
自在に支持させていると共に回転駆動装置3bは隔壁５の
背面側に配置させてある。

【００１１】この最前側スキンプレート部2aに後続する
第１の中間スキンプレート体2c内には、前記カッター板
3aと隔壁５間に設けられた掘削土砂取入室６に連通する
送排泥管７、８を配設していると共にシールド操作盤９
を設置してあり、該第１中間スキンプレート体2cに後続
する第２中間スキンプレート体2d内には泥水還流ポンプ
10を設置してその吸込側を前記排泥管８に接続している
と共に、その吐出側に接続している排泥管８′と前記送
泥管７とを後方に延長させてトンネル内を通じ、地上側
の掘削土砂分離槽（図示せず）側に還流可能に連通させ
てある。

【００１２】さらに、この第２中間スキンプレート体2d
に順次接続している第３及び第４中間スキンプレート体
2e、2f内には、ジャッキ等に圧油を供給する油圧ユニッ
ト11とそれらの制御機器12を夫々設置してある。又、第
４中間スキンプレート体2fに後続する最後側スキンプレ
ート部2b内には、周方向に一定間隔毎に複数本の後側推
進ジャッキ13を装着していると共に掘削されるトンネル
の内周面に覆工セグメントＳを組み立てるためのエレク
ター14を移動自在に配設してある。

【００１３】最前側スキンプレート部2aに順次直列に後
続する中間スキンプレート体2c〜2f間及び最後部の中間
スキンプレート体2fに対する最後側スキンプレート部2b
の接続は、それらのスキンプレートの前端外周部を小径
にして周段部16に形成し、該周段部16に前側のスキンプ
レートの後端をパッキング等を介して被嵌させ、さら
に、前後に隣接するスキンプレート同士の対向端部四方
間を方向制御ジャッキ15で互いに屈折自在に且つ推力が
伝達可能に連結しているものである。

【００１４】又、最前側スキンプレート部2aの後端部
と、該後端部内にテールシールパッキンを介して前後方
向に摺動自在に嵌入した第１中間スキンプレート体2cの
前端周段部16部との嵌合長さ（ラップ寸法）は、１リン
グ分のセグメント組立寸法、即ち、一個のセグメントの
トンネル方向の幅に略等しく形成して該最前側スキンプ
レート部2aのみを第１中間スキンプレート2cに対して１
リングのセグメント幅にに等しい距離の掘進を可能にし
てある。

【００１５】さらに、この最前側スキンプレート部2a内
に配設した前記前側推進ジャッキ４の収縮速度よりも、
前記最後側スキンプレート部2b内に配設した後側推進ジ
ャッキ13の推進伸長速度が大きくなるように設定されて
いるものであり、例えば、その伸長速度を前側推進ジャ
ッキ４の収縮速度の２倍に設定しておくと、前側推進ジ
ャッキ４が収縮速度と伸長速度とを同一にしている場合
には、後述するようにこの前側推進ジャッキ４の収縮時
に後側推進ジャッキ13の伸長によって最前側スキンプレ
ート部2aを常に等しい速度でもって停止させることなく
連続的に推進させることができるものである。

【００１６】最後側スキンプレート部2bに後続して施工
される覆工セグメントＳの内底部には、第３図に示すよ
うに、前記送排泥管７、８′を並設状態で長さ方向に配
管していると共にその上面側に桁材17を長さ方向に一定
間隔毎に敷設し、該桁材17上にセグメント台車18の走行
用レール19をトンネル長さ方向に敷設してある。又、桁
材17の側方部に人道等の通路を設けてある。なお、送排
泥管７、８′は覆工セグメント15内の適宜な部分に配設
してもよいことは勿論である。20は最前側スキンプレー
ト部2a及び最後側スキンプレート2bの後端内周面に設け
たテールシールである。

【００１７】以上のように構成したので、シールド掘削
機１の最前側スキンプレート部2aにおいて、掘削機構３
の回転駆動装置3bを駆動してカッター板3aを回転させる
と共に前側推進ジャッキ４を伸長させることにより後続
するスキンプレート側に反力を受止させて切羽地盤を掘
削する。この掘進時においては、最後側スキンプレート
部2bに配設している後側推進ジャッキ13はそのロッドを
収縮させた状態にしてあり、その収縮によって生じた該
スキンプレート内周面にエレクター14によって１リング
分のセグメント覆工Ｓを組立てる。

【００１８】このセグメントＳの組立てが完了すると、
後側推進ジャッキ13のロッドを伸長させてその先端スプ
レッダ13a を該セグメントＳの前端面に当接、受止させ
る。前記シールド掘削機１の最前側スキンプレート部2a
の掘進が該１リング分のセグメント覆工Ｓ幅に等しい距
離だけ行われると、この掘削工程に引き続いて前側推進
ジャッキ４を収縮させると同時に後側推進ジャッキ13を
セグメント覆工に反力をとって二倍の推進速度でもって
伸長させる。

【００１９】そうすると、中間スキンプレート体2c〜2f
が同一速度でもって前進すると共に最前側スキンプレー
ト部2aが前側推進ジャッキ４の収縮量だけその掘進速度
を減少させられた状態、即ち、該前側推進ジャッキ４に
よる前記掘進速度と同一速度を維持した状態で切羽地盤
を掘進することになる。従って、カッター板3aを常に連
続回転させながら、最前側スキンプレート部2aを停止さ
せることなく、連続的な掘削が可能となるものである。
なお、最前側スキンプレート部2a側におけるセグメント
１リング分の掘削時間と、最後側スキンプレート部2b内
におけるセグメント組立時間との差によって前側推進ジ
ャッキ４の推進速度を調整する。

【００２０】こうして、後側推進ジャッキ13の推進力を
中間スキンプレート体2c〜2fを介して最前側スキンプレ
ート部2aに伝達しながら１リング分に相当する切羽地盤
の掘削が行われると、次いで、該後側推進ジャッキ13を
収縮させると同時に、前側推進ジャッキ４を徐々に伸長
させて、上記同様に連続掘進して行き、収縮させた後側
進ジャッキ13側で次のセグメントＳの組立てを行う。そ
して、この作業工程を繰り返し行ってトンネルの連続的
な掘削とセグメント覆工Ｓの組立てを行うものである。

【００２１】この掘削時には、第１、第３、第４の中間
スキンプレート体2c、2e、2f内に配設しているシールド
操作盤９、油圧ユニット11、制御機器12を作動させて前
後推進ジャッキ４、13等を駆動すると共に方向制御ジャ
ッキ15を作動させることにより掘進方向やトンネル曲線
部の掘削を行う。

【００２２】さらに第２中間スキンプレート体2dに配設
している泥水還流ポンプ10を作動させ、送排泥管７、
８、８′内を通じて泥水を還流させることにより、カッ
ター板3aで掘削されて土砂取入室６に送り込まれた掘削
土砂を搬出するものである。

【００２３】一方、最後側のスキンプレート部2b内に配
設しているエレクター14に対して、既に掘削されたトン
ネル内周面に施工している覆工セグメントＳ内を通じて
セグメント台車18によりセグメント片を搬送し、エレク
ター14を使用して該スキンプレート部2bのテール部内で
セグメントを組立てを行う。

【００２４】なお、以上の実施例においては、泥水式シ
ールド掘削機について説明したが、その他のシールド掘
削機においてもスキンプレートを複数分割してなる構造
を採用できるものであり、又、最前側と最後側のスキン
プレート部2a、2b間に設けられた中間スキンプレート体
2c〜2fには、シールド操作盤９、泥水還流ポンプ10、油
圧ユニット11、制御機器12等の設備を順次配設している
が、それらの配設順序は異なっていても同一機能を発揮
するものであり、さらに、必ずしも１つの中間スキンプ
レート部に１つの付属設備を設置することなく、２つ以
上の設備を配設してもよいものである。

【００２５】又、各中間スキンプレート体2c〜2fから掘
削地盤の内面側に滑材等の裏込み材を注入可能な構造と
してもよく、さらに、これらの中間スキンプレート体2c
〜2fの少なくともいずれかに、掘削地盤内面に向かって
当接可能なグリッパ手段（図示せず）を配設しておいて
もよく、このようなグリッパ手段を設けておけば、前側
推進ジャッキ４の推進時における反力受止が確実に行う
ことができる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように本発明のシールド掘削機に
よれば、最前側スキンプレート部と最後側スキンプレー
ト部間に複数の中間スキンプレート体を接続し、これら
の中間スキンプレート内に還流ポンプ、油圧ユニット、
制御機器等のトンネル掘削に必要な付属設備を配設して
いるので、これらの付属設備を覆工トンネル内に設置し
た従来のシールド掘削機とは異なって、最後側スキンプ
レート部から後方における覆工セグメント内の空間を広
く使用できる。従って、該覆工セグメント内にセグメン
トの搬入路や作業員通路、土砂排出管路等を整然と設け
ることができて円滑にして安全な作業が可能になると共
に作業効率の向上を図ることができ、その上、1200mm径
以下の小口径シールドであっても、セクメント覆工によ
るトンネルの施工が可能となるものである。

【００２７】さらに、前後側スキンプレート部および中
間スキンプレート体は互いに屈折自在に接続されている
と共に最前側のスキンプレート部に掘削機構と前側推進
ジャッキとを具備させる一方、最後側のスキンプレート
部に後側推進ジャッキとエレクターを配設しているの
で、最前側のスキンプレート部の掘削方向を操作しなが
ら推進ジャッキの作動によって計画トンネル方向に正確
に掘進することができ、その推進に従って、中間スキン
プレート体内に設置している上記付属設備は該スキンプ
レート体と一体に移動するから、覆工セグメント内に配
設されていた従来の付属設備のように、移動台車上に設
置してシールド機の掘進に従って移動させる必要はな
く、又、レール等の敷設作業を排して作業の円滑化を図
ることができるものである。

【００２８】又、最前側スキンプレート部の後端部と該
後端部に長さ方向に摺動自在に嵌合した中間スキンプレ
ート体の前端部との嵌合長さを１リング分のセグメント
組立寸法に略等しくすると共に前記最後側スキンプレー
ト部に配設している後側推進ジャッキの伸長速度を最前
側スキンプレート部に配設している前側推進ジャッキの
収縮速度よりも大きくなるように構成しているので、最
前側スキンプレート部を前側推進ジャッキによって前進
させて１リング分のセグメントに相当する長さのトンネ
ルを掘削しながら停止中の最後側スキンプレート部のテ
ール部内でセグメントを組立てたのち、上記前側推進ジ
ャッキを収縮させる一方、後側推進ジャッキを前側推進
ジャッキの収縮速度よりも大きい伸長速度でもって伸長
させることにより、該後側推進ジャッキの伸長速度から
前側推進ジャッキの収縮速度を減じた速度でもって最前
側スキンプレート部に中間推進ジャッキ体を介して最後
側スキンプレート部の推進力を伝達することができ、従
って、最前側スキンプレート部は前側推進ジャッキの伸
長時においても収縮時においても常時推進されることに
なってトンネルの連続施工が可能となると共にトンネル
掘削作業とセグメント組立作業とを同時に行えてトンネ
ル施工が極めて能率よく行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明シールド掘削機の簡略縦断側面図、

【図２】図１におけるＡーＡ線の拡大縦断正面図、

【図３】図１におけるＢーＢ線の拡大縦断正面図、

【図４】従来のシールド掘削機の簡略縦断側面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 2a 最前側スキンプレート部 2b 最後側スキンプレート部 2c〜2f 中間スキンプレート部 ３ 掘削機構 ４ 前側推進ジャッキ ９ シールド操作盤 11 油圧ユニット 12 制御機器 13 後側推進ジャッキ 14 エレクター Ｓ 覆工セグメント

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スキンプレートを、切羽側に掘削機構を
   備えた最前側スキンプレート部と、後続するセグメント
   側にエレクターを備えた最後側スキンプレートとに分割
   すると共に、これらの両スキンプレート部間に掘削に必
   要な各種機器類を配設した複数の中間スキンプレート体
   を互いに屈折自在に接続し、上記最前側スキンプレート
   部の後端部と該後端部に長さ方向に摺動自在に嵌合した
   中間スキンプレート体の前端部との嵌合長さを１リング
   分のセグメント組立寸法に略等しくすると共に最前側ス
   キンプレート部に前側推進ジャッキを装着して該前側推
   進ジャッキの後端を該最前側スキンプレート部に前端部
   を嵌合した上記中間スキンプレート体に受止させる一
   方、上記最後側スキンプレート部に後側推進ジャッキを
   装着し、この後側推進ジャッキの伸長速度を上記前側推
   進ジャッキの収縮速度よりも大きくなるようにして前側
   推進ジャッキの収縮時に該後側推進ジャッキの伸長によ
   り最前側スキンプレート部に該後側推進ジャッキの推進
   力を伝達して掘進させるように構成したことを特徴とす
   るシールド掘削機。