JPH08226295A

JPH08226295A - 外周カッタ式急曲線シールド掘進方法及び装置

Info

Publication number: JPH08226295A
Application number: JP3368295A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Shiraishi; 康信白石; Yasuo Higuchi; 安夫樋口
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-03
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JP2812426B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構造のシールド機により立坑によらな
いで急曲線部を任意回数、同一径で掘進する。【構成】面盤カッタ（２）と前、後部外周カッタ（１
０、１２）を備えたシールド機（１）により、前、後部
外周カッタ（１０、１２）を逆回転し、旋回内側（Ｃ
１）のシールドジャッキ（１７ｂ）を引き、旋回外側
（Ｃ２）のシールドジャッキ（１７ｂ）を押し駆動し、
シールド機（１）に旋回方向（Ｃ）の偶力を与えて旋回
掘進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外周カッタ式急曲線シ
ールド掘進方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】都市部に下水道等をシールドトンネル工
法で建設する場合、多数の地権者との複雑な地下権交渉
を避けるため、公共の道路下を通り道路からはみ出さな
いように設計施工することが望ましい。

【０００３】このため、Ｔ字路などの交差点下では、略
直角で急旋回できるシールド工法が有効である。

【０００４】地中で直角に曲がるシールド工法として
は、球体シールドが知られている。しかし、この工法に
用いるシールド機は、一種の親子シールド機であり、旋
回後はトンネル径が小さくなると共に、１回だけしか旋
回できない。

【０００５】また、急曲線旋回位置にあらかじめ地上部
から立坑を構築しておき、到達してきたシールド機を立
坑内で旋回させたり、別のシールド機を所定の方向に発
進させる工法がある。しかし、立坑の掘削は、先に土留
め壁を作ってから内部を掘削するが、内部掘削時に土砂
で底が持ち上がるヒービング現象や、水と土砂が沸き出
すボイリング現象等の危険な現象を伴うこともあり、ま
た、工期も長くなる。また、中折れ機構を備えたシール
ド機が知られている（例えば特公平６−８９６３２号公
報及び特公平６−８９６２９号公報参照）。しかし、構
造が複雑で高価である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題に鑑みてなされたもので、簡単な構造のシールド機に
より立坑によらないで急曲線部を任意回数、同一径で掘
進できる外周カッタ式急曲線シールド掘進方法及び装置
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、面盤カ
ッタと前部外周カッタ及び後部外周カッタとを備えたシ
ールド機により急曲線部を掘進するに際し、面盤カッタ
とシールドジャッキ押しにより１リング分の直線掘進を
行ったのち、シールドジャッキを引き込んで旋回外側に
円弧セグメントを組み込むと共に、旋回内側のシールド
ジャッキと既設セグメントとに引き金具を取り付け、前
部外周カッタを面盤カッタと連動すると共に後部外周カ
ッタの回転を開始し、両外周カッタを相互に逆回転させ
てローリングを防ぎながら旋回方向側面の掘削を行い、
掘削土の面盤カッタ土砂取り込み口からの吸い出しを開
始し、旋回外側シールドジャッキを押し、旋回内側シー
ルドジャッキを引いてシールド機に偶力を与えながら旋
回掘進を開始し、１リング分の旋回掘進が終了したら、
旋回外側シールドジャッキを引き込んで新しい円弧セグ
メントを旋回外側に組込み、これらの動作を繰返し、旋
回内側セグメントにテールシール外れ防止セグメントが
組込める位置まで旋回掘進を行ってテールシール外れ防
止セグメントを組込み、旋回内側のテールシールがテー
ルシール外れ防止セグメントから外れないように制御し
ながら掘進し、旋回外側に円弧セグメント及び長さ調整
用直線セグメントを組込んで所定の角度にシールド機を
向けたのち、旋回内側シールドジャッキの引き金具を押
し金具に戻し、前部外周カッタの面盤カッタとの連動を
解除すると共に後部外周カッタの駆動を停止し、正規長
さの直線セグメントを１リング分組込んで直線掘進を開
始することを特徴としてるい。

【０００８】本発明の装置は、面盤カッタと、該面盤カ
ッタと選択的に連動され周面にビットが螺旋配置された
前部外周カッタと、該前部外周カッタと逆方向に単独駆
動され周面にビットが螺旋配置された後部外周カッタ
と、押し及び引きが選択的に可能な旋回内側シールドジ
ャッキとを備えているシールド機と、急旋回部の旋回外
側に組込む円弧セグメントと、旋回内側に組込むテール
シール外れ防止セグメントと、長さ調整用直線セグメン
トとを設けている。

【０００９】

【作用】上記のように構成された本発明において、急曲
線部では、外周カッタを回転すると共に、既設セグメン
トに対し押し力と引き力を作用させてシールド機に旋回
のための偶力を与えることにより、立坑によらないで略
直角の急曲線部を同一径で任意回数掘進することができ
る。

【００１０】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。

【００１１】図１および図２には、本発明を実施する装
置すなわち全体を符号１で示すシールド機及び全体を符
号２０で示す曲線部セグメントが示されている。

【００１２】そのシールド機１には、面盤カッタ２と前
部外周カッタ１０及び後部外周カッタ１２とが設けられ
ている。

【００１３】前記面盤カッタ２は公知技術によるもの
で、外周及び円周等配に配置されたカッタフレーム３
に、複数のビット４が植設され、フレーム３、３・・・
の間には、土砂取込口５が形成されている。また、面盤
カッタ２の背面には、前部外周カッタ駆動用ロック機構
６が設けられている。そして、カッタ駆動モータ７Ａに
より矢印で示すように正面から見て時計方向に回転され
るようになっている。

【００１４】前記前部外周カッタ１０は、駆動モータ７
Ａを支持する筒状のフレーム７に回転自在に支持され、
前部外周カッタ駆動用ロック装置６により図４に示すよ
うに選択的にロックされ、面盤カッタ２と同方向に回転
されるようになっている。

【００１５】また、後部外周カッタ１２は、前記フレー
ム７に回転自在に支持され、外部外周カッタ駆動装置１
４（図４）により、前部外周カッタ１２と逆方向に回転
されるようになっている。そして、前後部外周カッタ１
０、１２には、それぞれビット１１、１３が螺旋状に植
設されている。また、フレーム７の後端には、スキンプ
レート１５が延設され、そのスキンプレート１５の内周
には、複数（図示の例では円周方向に２列）のテールシ
ール１６が突設されている。また、フレーム７の内周に
は、複数台のシールドジャッキ１７が曲線と略平行に設
けられ、正規長さの直線セグメント２０との間には、押
し金具１８が介装されている。なお、図中の符号Ｅはセ
グメントエレクタである。

【００１６】図３をも参照し、曲線部セグメント２０
は、図示の例では旋回半径Ｒがトンネル径Ｄの１／２で
ある場合において、正規長さの直線セグメントＳの旋回
外側で連続する第１〜第９円弧セグメント２１〜２９、
第１長さ調整用直線セグメント３０及び第２長さ調整用
直線セグメント３１と、旋回内側で連続する第１テール
シール外れ防止用セグメント３２及び第２テールシール
外れ防止用セグメント３３とからなっている。

【００１７】次に掘進の態様を説明する。

【００１８】（１）直線掘進工程（図２）シールドジャッキ１７及び押し金具１８によりセグメン
トＳを押し、セグメント１リング分の直線掘進を行う。

【００１９】（２）旋回掘進準備工程（図４）旋回外側のシールドジャッキ１７ａおよび旋回内側のシ
ールドジャッキ１７ｂはそれぞれ複数台設けられ、シー
ルド機１の軸直角断面において、上側に旋回外側のシー
ルドジャッキ１７ａが設けられ、下側に旋回内側のシー
ルドジャッキ１７ｂが設けられている。したがって、旋
回方向とはシールド機の軸線に直角な水平線まわりの回
動を意味し、図５の矢印Ｃで示してある。

【００２０】旋回外側のシールドジャッキ１７ａを引き
込み、第１円弧セグメント２１を組込むと共に、旋回内
側のシールドジャッキ１７ｂと既設セグメントＳとの間
に引き金具１９を取付け、また、前記外周カッタ駆動用
ロック装置６で前部外周カッタ１０をロックし、連動可
能状態にする。

【００２１】（３）旋回掘進開始工程（図５）面盤カッタ２及び前部外周カッタ１０と後部外周カッタ
１２との駆動を開始し、前後部外周カッタ１０、１２を
相互に逆回転させてローリングを防ぎながら旋回方向Ｃ
の内側すなわち旋回内側Ｃ１の掘削を行う。同時に掘削
土を余掘部すなわち内側Ｃ２に埋め戻し、また、螺旋配
置のビット１１、１３の掘削土の移動機能により、掘削
土を土砂取込口５（図１）から取り込む。そして、旋回
外側Ｃ２のシールドジャッキ１７ａを押し、旋回内側Ｃ
１のシールドジャッキ１７ｂを引いてシールド機１に旋
回方向Ｃへの偶力を与えながら、ジャッキ１７ａ、１７
ｂの力を調整しながら旋回掘進を開始する。そこで、１
リング分の掘進が終了したら、旋回外側Ｃ２のシールド
ジャッキ１７ａを引き込み、新しい円弧セグメント２２
〜２６を順次組込む。

【００２２】（４）テールシール外れ防止用セグメン
ト組込み工程（図６及び図７）旋回掘進を進め、掘進内側Ｃ１に第１、第２テールシー
ル外れ防止用セグメント３２、３３を順次組込める位置
まで掘進したら、これらセグメント３２、３３を組込
む。

【００２３】（５）円弧セグメント及び調整用直線セ
グメント組込み工程（図８及び図９）旋回内側Ｃ１のテールシール１６ａが第１、第２シール
外れ防止用セグメント３２、３３から外れないようにシ
ールドジャッキ１７ａ、１７ｂを制御しながら掘進して
旋回外側Ｃ２に第７〜第９円弧セグメント２７〜２９及
び第１長さ調整用直線セグメント３０を組込む。次い
で、第２長さ調整用直線セグメント３１を全周にわたっ
て組込む。シールド機１を旋回中心点Ａを基準として所
定角度（図示の例では９０度）に向ける。

【００２４】（６）直線掘進再開工程（図１０）旋回内側Ｃ１のシールドジャッキ１７ｂの引き金具１９
を押し金具１８に戻し、前部外周カッタ駆動用ロック機
構６のロックを解除したのち、正規の長さの直線セグメ
ントＳを１リング分組込み、直線掘進を再開する。

【００２５】図１１には、掘進の具体的な施工例が示さ
れている。すなわち、シールド機１により空地Ｕの発進
位置ＰＳから発進して発進立坑ａを掘進し、下向きトン
ネルｂから水平トンネルｃを道路ｒの下に掘進する。次
いで、水平面で９０度旋回して道路ｒの下の水平トンネ
ルｄを掘進し、水平面で９０度旋回して道路ｒ１の下の
水平トンネルｅを掘進する。最後に、水平面内で９０度
旋回し、道路ｒ１の下の水平トンネルｆに続いて上向き
トンネルｇを掘進したのち、到達立坑ｈを掘進して空地
Ｕ１の到達位置ＰＡに到達する。

【００２６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。（１）旋回内側のシールドジャッキを引きとし、旋回
外側のシールドジャッキを押しとすることにより、シー
ルド機に旋回方向の偶力を与え、任意の旋回中心点で任
意の方向に旋回掘進することができる。（２）テールシール外れ防止セグメントにより、急曲
線旋回掘進時も常時シールすることができ、止水のため
の地盤改良等が不要である。（３）前部及び後部外周カッタを相互に逆回転させる
ことにより、シールド機のローリングを防止することが
できる。（４）掘削土を余掘部へ埋め戻し、また、面盤カッタ
の土砂取り入れ口から取り込むことができる。（５）構造が簡単で安価であり、また、同径で任意の
急曲線掘進を立坑なしに任意回数行い、施工費を大幅に
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の一実施例を示す斜視図。

【図２】シールド機の側断面図。

【図３】セグメントを示す水平断面図。

【図４】旋回掘進準備工程を説明する水平断面図。

【図５】旋回掘進開始工程を説明する水平断面図。

【図６】テールシール外れ防止用セグメント組込み工程
を説明する水平断面図。

【図７】図６の要部を示す拡大図。

【図８】円弧セグメント及び長さ調整用直線セグメント
組込み工程を説明する水平断面図。

【図９】図８の要部を示す拡大図。

【図１０】直線掘進再開工程を説明する水平断面図。

【図１１】掘進の具体的な施工例を説明する斜視図。

【符号の説明】

Ａ・・・任意の旋回中心点Ｃ・・・旋回方向Ｃ１・・・旋回内側Ｃ２・・・旋回外側Ｄ・・・トンネル径Ｅ・・・セグメントエレクタＰＡ・・・到達位置ＰＳ・・・発進位置Ｒ・・・旋回半径Ｓ・・・正規長さの直線セグメントＵ、Ｕ１・・・空地ａ・・・発進立坑（下向きトンネル）ｂ・・・下向きから水平に移る急曲線トンネル部ｃ、ｄ、ｅ、ｆ・・・水平トンネルｇ・・・水平から上向きに移る急曲線トンネル部ｈ・・・到達立坑（上向きトンネル）ｒ、ｒ１・・・道路１・・・シールド機２・・・面盤カッタ３・・・カッタフレーム４、１１、１３・・・ビット５・・・土砂取込口６・・・前部外周カッタ駆動用ロック機構７・・・フレーム１０・・・前部外周カッタ１２・・・後部外周カッタ１４・・・後部外周カッタ駆動装置１５・・・スキンプレート１６・・・テールシール１７ａ、１７ｂ・・・シールドジャッキ１８・・・押し金具１９・・・引き金具２０・・・曲線部セグメント２１〜２９・・・第１〜第９円弧セグメント３０・・・第１長さ調整用直線セグメント３１・・・第２長さ調整用直線セグメント３２・・・第１テールシール外れ防止用セグメント３３・・・第２テールシール外れ防止用セグメント

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面盤カッタと前部外周カッタ及び後部外
周カッタとを備えたシールド機により急曲線部を掘進す
るに際し、面盤カッタとシールドジャッキ押しにより１
リング分の直線掘進を行ったのち、シールドジャッキを
引き込んで旋回外側に円弧セグメントを組み込むと共
に、旋回内側のシールドジャッキと既設セグメントとに
引き金具を取り付け、前部外周カッタを面盤カッタと連
動すると共に後部外周カッタの回転を開始し、両外周カ
ッタを相互に逆回転させてローリングを防ぎながら旋回
方向側面の掘削を行い、掘削土の面盤カッタ土砂取り込
み口からの吸い出しを開始し、旋回外側シールドジャッ
キを押し、旋回内側シールドジャッキを引いてシールド
機に偶力を与えながら旋回掘進を開始し、１リング分の
旋回掘進が終了したら、旋回外側シールドジャッキを引
き込んで新しい円弧セグメントを旋回外側に組込み、こ
れらの動作を繰返し、旋回内側セグメントにテールシー
ル外れ防止セグメントが組込める位置まで旋回掘進を行
ってテールシール外れ防止セグメントを組込み、旋回内
側のテールシールがテールシール外れ防止セグメントか
ら外れないように制御しながら掘進し、旋回外側に円弧
セグメント及び長さ調整用直線セグメントを組込んで所
定の角度にシールド機を向けたのち、旋回内側シールド
ジャッキの引き金具を押し金具に戻し、前部外周カッタ
の面盤カッタとの連動を解除すると共に後部外周カッタ
の駆動を停止し、正規長さの直線セグメントを１リング
分組込んで直線掘進を開始することを特徴とする外周カ
ッタ式急曲線シールド掘進方法。
【請求項２】面盤カッタと、該面盤カッタと選択的に
連動され周面にビットが螺旋配置された前部外周カッタ
と、該前部外周カッタと逆方向に単独駆動され周面にビ
ットが螺旋配置された後部外周カッタと、押し及び引き
が選択的に可能な旋回内側シールドジャッキとを備えて
いるシールド機と、急旋回部の旋回外側に組込む円弧セ
グメントと、旋回内側に組込むテールシール外れ防止セ
グメントと、長さ調整用直線セグメントとを設けたこと
を特徴とする外周カッタ式急曲線シールド掘進装置。