JPH0821182A - 親子シールド掘進機の同心度保持機構及び同心度保持方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 親シールドと子シールドの同心度を確保した
状態で子シールドの発進が円滑に行える親子シールド掘
進機を提供する。 【構成】 前部に回転自在な親カッタヘッド５を有し、
かつ親シールドジャッキ３により地中へ推進される親シ
ールド１内に、前部に回転自在な子カッタヘッド１２を
有し、かつ上記親シールド１の内径より小さい外径を有
する子シールド２０を設け、これら親シールド１と子シ
ールド２間の円周方向の隙間６に同心度保持手段を摺動
自在に介在させて、親シールド１と子シールド２の同心
度を保持すると共に、上記子シールド２に設けた子シー
ルドジャッキ１０により親シールド１内より子シールド
２を発進自在としたもので、同心度保持手段により親シ
ールド１と子シールド２の同心度を確保した状態で親シ
ールド１内より子シールド２を円滑に発進することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は親シールドと子シール
ドにより径の異なるトンネルを連続的に掘進できるよう
にした親子シールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来親シールドと子シールドを備えたシ
ールド掘進機として例えば特開平３−１３２５９７号公
報に記載されたものが公知である。上記公報のトンネル
掘進機は、掘進途中でトンネル径を変えるために大径の
シールド（親シールド）内から小径のシールド（子シー
ルド）を発進可能としたシールド掘進機である。

【０００３】かかる親子シールド掘進機の場合、親シー
ルドの内径と子シールドの外径が精度よく仕上げられて
いないと、同心度がずれてしまい子シールドの発進時引
掛りなどが発生して子シールドの円滑な発進が阻害され
る。この改良として親シールドの内径と子シールドの外
径を全て機械加工で仕上げて同心精度をあげることは製
作費が嵩んで好ましくない。

【０００４】また親シールドと子シールドの間に隙間が
あると、子シールドの自重で子シールドが下るため、親
シールドと子シールドの中心がずれて同心度が確保でき
ないと共に、親シールドと子シールドの間に設けられた
シールのつぶれ量が子シールドの自重のため、上部より
下部の方が大きくなるなど、場所によってシール機能が
異なるなどの不具合もある。

【０００５】さらに親シールドのカッタヘッドを親シー
ルドで支持し、回転トルクのみを子シールドのカッタヘ
ッドから親シールドのカッタヘッドへ伝達する方式の場
合、親シールドと子シールドのカッタヘッド同士が偏心
していると、トルク伝達部に無理な力が作用して好まし
くない。この発明はかかる従来の不具合を改善するため
になされたもので、親シールドと子シールドの同心度を
確保した状態で、子シールドの発進が円滑に行えるシー
ルド掘進機を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、親シールドジャッキにより地中へ推進さ
れる親シールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッド
を有し、かつ上記親シールドの内径より小さい外径を有
する子シールドを設け、これら親シールドと子シールド
間の半径方向の隙間に同心度保持構体を摺動自在に介在
させて、親シールドと子シールドの同心度を保持すると
共に、上記子シールドに設けた子シールドジャッキによ
り親シールド内より子シールドを発進自在としたもので
ある。また子シールド発進する前に親シールドスキンプ
レートの内周と子シールドスキンプレートの外周の間の
周囲に裏込材を充填し、同心度を維持する同心度保持方
法を提供するものである。

【０００７】また同心度保持構体はライナプレートによ
り形成し、該ライナプレートを子シールドの全周に亘っ
て設けるか、円周方向に複数分割したものである。さら
に同心度保持構体を、子シールドの前部に設けた大径部
より形成したものである。

【０００８】

【作用】上記構成により、親シールドと子シールドの同
心度を保持した状態で大径トンネルに連続して小径トン
ネルを掘進することができると共に、親シールドと子シ
ールド間に同心保持構体による隙間があるから子シール
ド発進時両者間で引掛りが生じることがない。さらに同
心度保持構体によりシールのつぶれ量もほぼ均等になる
ので、シール機能の不具合がない。

【０００９】またライナプレートを円周方向に複数分割
することにより親シールドと子シールド間の接触摩擦が
少なくなるため、より少ない推進力で円滑に子シールド
を推進させることができると共に、地山貫入時の抵抗も
低減することができる。さらに裏込材の充填により同心
度保持構体が外れても、子シールドが親シールドから抜
けるまで同心度を保持できる。

【００１０】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図４並びに
図８に示す図面を参照して詳述する。図８は親シールド
と子シールドが一体となって掘進している状態の断面
図、図１は親シールドによる掘進を終えて子シールドの
発進準備が完了し、子シールドが発進する断面図、図２
は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図３は親シールドより
子シールドが発進する状態の説明図、図４は親シールド
より子シールドが離脱した状態の説明図である。

【００１１】これら図において１は親シールド、２は親
シールド１内に同心的に収容された子シールドを示す。
上記親シールド１は円筒状のスキンプレート１ａを有し
ていて、このスキンプレート１ａの内側には、円周方向
に間隔を存して複数本の親シールドジャッキ３が設けら
れており、これら親シールドジャッキ３により、すでに
組み立てられた親セグメント４を反力受けにして親シー
ルド１が地中へ推進されるようになっている。

【００１２】一方上記子シールド２は、親シールド１の
内径よりやや小径な筒状のスキンプレート２ａを有して
いて、親シールド１の内周面１ｃと子シールド２のスキ
ンプレート２ａ外周面の間に隙間６が形成されている。
そしてこの隙間６に同心度保持構体となるライナプレー
ト７が介在されていて、このライナプレート７により親
シールド１と子シールド２の同心度が確保されている。

【００１３】上記ライナプレート７は、図２に示すよう
に円周方向に例えば４分割されていて、子シールド２の
スキンプレート２ａ外周面に等間隔となるように固着さ
れている。

【００１４】そして各ライナプレート７の先端部には端
部側へ順次小径となるテーパ部７ａが形成されていて、
このテーパ部７ａにより地山へ貫入する際の貫入抵抗が
小さくなるようになっていると共に、ライナプレート７
の後方にはシール８が設けられている。上記シール８は
環状をなしていて、水がシールドの外部からシールド内
へ浸入するのを防止する目的をもつ。また第２の同心度
保持手段として親シールドスキンプレートの内周と子シ
ールドスキンプレートの外周の間の周囲に裏込材を充填
する方法を用いている。第１のライナによる同心度保持
手段は、子シールドの前方側を同心保持するが、子シー
ルドの後方側はその効果がない。裏込材は子シールドが
親シールドより抜け出すストロークの間同心保持するだ
けでなく、子シールドセグメントの支持壁としても役立
つものである。

【００１５】子シールド２のスキンプレート２ａ内側に
は、円周方向に複数の子シールドジャッキ１０が設けら
れていて、これら子シールドジャッキ１０により、上記
親セグメント４の内側に組立てられた子セグメント４ａ
を反力受けにして子シールド２を地中へ推進するように
なっていると共に、子シールド２の前部に子カッタヘッ
ド１２が設けられている。この子カッタヘッド１２は子
シールド２の外径とほぼ等しい外径を有していて、図示
しない子カッタヘッドモータにより回転駆動されるよう
になっており、子カッタヘッド１２により掘削された土
砂はチャンバ１ｂ内に取込まれた後、親シールド１の場
合と同様に図示しない排土装置により後方へ搬送される
ようになっている。なお図１中１３は親シールド１の後
部に設けられた親テールシール、１４は子シールド２の
後部に設けられた子テールシールを示す。

【００１６】次に作用を説明すると、大径のトンネルを
掘削する場合は、図８に示すように親シールド１内に子
シールド２を収容した状態で親シールド１と子シールド
２を同時に地中へ推進させ、親カッタヘッド５と子カッ
タヘッド１２により切羽を掘削しながら掘進する。この
とき親シールド１と子シールド２の間に介在されたライ
ナプレート７により親シールド１と子シールド２の同心
度は確保されている。

【００１７】次に大径トンネルの掘削終了後、大径トン
ネルに続けて小径トンネルを掘削を行う場合は、大径ト
ンネルの内壁に沿って組立てられた親セグメント４の前
端に反力受け４ｂを置いて、親シールドスキンプレート
１ａの内周と子シールドスキンプレート２ａの間のトン
ネル方向開口を塞ぎ、ついで子セグメント４ａを組立て
この状態で親シールド１と子シールド２の間にモルタル
などの裏込め材９を注入して子シールドセグメントの支
持壁にすると共に、子シールドの同心度保持手段として
いる。子シールドジャッキ１０の後端を子セグメント４
ａに当接し、子セグメント４ａを反力受けにして子シー
ルドジャッキ１０により子シールド２を図３に示すよう
に推進させて、子カッタヘッド１２により小径トンネル
の掘削を開始する。このとき子シールド２の外周面に固
着されたライナプレート７の外周面が親シールド１の内
周面１ｃにしっくり嵌合しているので、子シールド２の
発進が円滑に行える。

【００１８】また親シールド１の内周面１ｃと子シール
ド２のスキンプレート２ａ外周面との間には、予め隙間
６が形成されているので、両者の間で引掛りを生じるこ
とがないと共に、子シールド２のスキンプレート２ａ外
周面より突出するライナプレート７の前端に予めテーパ
７ａが形成されているので、地山へ貫入する際の貫入抵
抗も小さく、子シールド２の推進に何等支障をきたすこ
ともない。

【００１９】子シールド２の掘進に伴い図４に示すよう
に、子シールド２の外周面に突設されたライナプレート
７は親シールド１内より離脱するが、この状態では子シ
ールド２の前部は地山に相当量貫入されていて、地山に
より子シールド２の自重が支持されているため、親シー
ルド１の中心より子シールド２の中心がずれることもな
く掘進が継続できると共に、もしこのとき親シールド１
の中心より子シールド２の中心が多少ずれたとしても、
親シールド１と子シールド２の間には隙間６が予め設け
られているため、掘進には何等支障をきたすことがな
い。また充填した裏込材は子シールドの後部を同心的に
支持しているので、親シールドから子シールドが抜け出
すまで確実に同心度を保持できる。

【００２０】以上のようにして親シールド１より子シー
ルド２を離脱させたら、子シールド２の掘進に伴い子セ
グメント４ａを組立てながら、さらに子トンネルを掘進
させて小径トンネルを掘削するもので、大径トンネルに
連続して小径トンネルの掘削が可能になる。

【００２１】なお上記実施例では親シールド１と子シー
ルド２の間に介在させたライナプレート７を円周方向に
複数分割したが、図５及び図６に示すように子シールド
２の全周に亘って一体的に取付けてもよい。この場合分
割した場合に比べて親シールド１との接触抵抗が多少増
すが同心度はさらに向上する。

【００２２】また図７は子シールド２の外周にライナプ
レート７を設ける代りに、子シールド２の前部に親シー
ルド１の内周面１ｃの内径とほぼ等しい外径を有する大
径部２ｂを形成して、この大径部２ｂにライナプレート
７の機能を持たせたもので、この場合も地山貫入抵抗を
小さくするため、大径部２ｂの前部にテーパ部７ａを形
成している。

【００２３】さらに上記実施例ではライナプレート７に
代えて大径部２ｂを子シールド２側の前部に設けたが、
親シールド１側に設けても同様な機能が得られるもので
あり、親シールド１側に設けた場合、ライナプレート７
が子シールド２掘進時の貫入抵抗となることがない。

【００２４】

【発明の効果】この発明は以上詳述したように、親シー
ルド内に収容された子シールドの外径を親シールドの内
径より小さくして両者の間に隙間を形成すると共に、こ
の隙間に、親シールドと子シールドの同心度を保持する
同心度保持手段を設けたことから、親子シールドで大径
トンネル掘削後、親シールドより子シールドを発進させ
ることにより、大径トンネルに連続して小径トンネルを
掘削することができる。

【００２５】また親シールドより子シールドを発進させ
る際、同心度保持手段により親シールドと子シールドの
同心度が保持されるため、子シールドの自重によって同
心度が狂う心配がないと共に、親シールドと子シールド
の間に予め隙間が形成されているため、子シールド発進
時両者の間に引掛りを生じることなく円滑に発進するこ
とができる。

【００２６】一方同心度保持手段をライナプレートによ
りまたは子シールド側の前部に大径部を形成することに
より、機械で精度よく仕上げる範囲が大幅に減少できる
ため、製作費の大幅な低減が図れると共に、ライナプレ
ートの前端にテーパ部を形成することにより、地山の貫
入抵抗を小さくできるため、子シールドの推進力低減が
図れる。

【００２７】また上記ライナプレートは一体構造のもの
でもよいが、円周方向に複数分割すれば、親シールドと
子シールド間の接触摩擦が少なくなるため、より小さな
推進力で子シールドを発進できると共に、地山貫入時の
抵抗も少なくなるため、子シールドの推進力も小さくで
きる。さらに子シールドの前部に外周部を大径にし、ま
たは親シールドの前部の内周面をさらに小径にし、同心
度保持手段を形成すれば、ライナプレートを省略するこ
ともできると共に、同心度保持手段の後方に、親シール
ドと子シールドの後部間に裏込材を充填することによ
り、さらに同心維持ストロークが長くなるだけでなく、
子シールドセグメントの支持壁にもなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例になる親子シールド掘進機
の断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】この発明の一実施例になる親子シールド掘進機
の親シールドから子シールドが発進する状態を示す説明
図である。

【図４】この発明の一実施例になる親子シールド掘進機
の親シールドから子シールドが離脱する状態を示す説明
図である。

【図５】この発明の他の実施例になる親子シールド掘進
機の説明図である。

【図６】図５のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【図７】この発明の他の実施例になる親子シールド掘進
機の説明図である。

【図８】この発明の一実施例になる親子シールド掘進機
の親シールドが掘進を完了した状態の断面図である。

【符号の説明】

１ 親シールド １ｃ 親シールドの内周面 ２ 子シールド ２ａ スキンプレート ２ｂ 大径部 ３ 親シールドジャッキ ４ 親セグメント ４ａ 子セグメント ４ｂ 反力受け ５ 親カッタヘッド ６ 隙間 ７ ライナプレート ７ａ テーパ部 ８ シール ９ 裏込め材 １０ 子シールドジャッキ １２ 子カッタヘッド

フロントページの続き (71)出願人 000001236 株式会社小松製作所 東京都港区赤坂二丁目３番６号 (72)発明者 池田 政範 神奈川県横浜市緑区三保町930−24フォレ ストヒルズ三保１−304 (72)発明者 阿部 吉雄 神奈川県座間市栗原中央２−22−７ (72)発明者 望月 幸 神奈川県横浜市神奈川区千若町１−１− 103 (72)発明者 西澤 泉 大阪府枚方市上野３−１−１株式会社小松 製作所大阪工場内 (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野３−１−１株式会社小松 製作所大阪工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親シールドジャッキにより地中へ推進さ
   れる親シールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッド
   を有し、かつ上記親シールドの内径より小さい外径を有
   する子シールドを設け、これら親シールドと子シールド
   間の半径方向の隙間に同心度保持構体を設けたことを特
   徴とする親子シールド掘進機。
2. 【請求項２】 同心度保持構体をライナプレートより形
   成し、かつこのライナプレートを親シールドの内周面及
   び子シールドの外周面の少なくとも一方に固着してなる
   請求項１記載の親子シールド掘進機。
3. 【請求項３】 ライナプレートを円周方向に複数分割し
   てなる請求項２記載の親子シールド掘進機。
4. 【請求項４】 同心度保持構体を子シールドの前部に大
   径部または親シールドの前部内周面に突起部を設けるこ
   とにより形成してなる請求項１記載の親子シールド掘進
   機。
5. 【請求項５】 同心度保持構体の後方に、シールを設け
   てなる請求項１記載の親子シールド掘進機。
6. 【請求項６】 上記親子シールド掘進機において、子シ
   ールド発進前に、親シールドスキンプレートの内周側と
   子シールドスキンプレートの外周側の間の周囲に裏込材
   を充填し、子シールドセグメントの支持内壁にすると共
   に、子シールドが親シールドから抜け出るまで同心度を
   保持するようにしたことを特徴とする同心度保持方法。