JPH0913873A - 中折れ式親子シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装備の共用化と機長の短縮化を図った中折れ
式親子シールド掘進機を提供する。 【構成】 親シールド１の前胴部１ａに子シールド２の
前胴部２ａを格納すると共に親シールド１の後胴部１ｂ
に子シールド２の後胴部２ｂを格納し、これら親および
子シールド１，２の中折れの中心点Ｃを同一位置とし、
親または子シールド１，２の一方に中折れジャッキ３５
を設けたことを特徴とする。また、上記親シールド１の
前胴部１ａと後胴部１ｂとを球面軸受４６を介して接続
すると共に子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂを球
面軸受４７を介して接続し、各球面軸受の曲率半径
Ｒ₁ ，Ｒ₂ を上記中折れの中心点Ｃからそれぞれ延ばし
た半径としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大径の親シールドから
小径の子シールドが発進する親子シールドに係り、特
に、親および子シールドの双方に中折れ機構を備えた中
折れ式親子シールド掘進機に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、図３に示すように、大径の親シー
ルド１の内部に小径の子シールド２を格納した親子シー
ルド３が開発されている。この親子シールド３は、親シ
ールド１の外周カッタ４と子シールド２の内周カッタ５
とを切り離し、親シールド１から子シールド２を発進さ
せることにより、親シールド１および子シールド２が一
体化された状態で構築された大径トンネル６に、子シー
ルド２で構築される小径トンネル７を連続して形成する
ものである。

【０００３】図４に、上記親および子シールド１，２の
双方に中折れ機構８を備えた中折れ式親子シールド掘進
機９を示す。図示するように、この掘進機９は、親シー
ルド１の前胴部１ａの内部に、子シールド２の前胴部２
ａおよび後胴部２ｂが収容されている。そして、前胴部
１ａと後胴部１ｂとが親側中折れジャッキ１０を介して
接続され、前胴部２ａと後胴部２ｂとが子側中折れジャ
ッキ１１を介して接続されている。

【０００４】この中折れ式親子シールド掘進機９は、親
シールド１に子シールド２を格納した状態で曲線線形の
大径のトンネル６を構築するときには、親側中折れジャ
ッキ１０を用いて親シールド１の前胴部１ａと後胴部１
ｂとを折り曲げる。このとき、子シールド２は、親シー
ルド１の前胴部１ａに収容されているため、折れ曲がる
ことはない。また、親シールド１から子シールド２を発
進させた後、子シールド２により曲線線形の小径のトン
ネル７を構築するときには、子側中折れジャッキ１１を
用いて子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂとを折り
曲げる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の中折れ
式親子シールド掘進機９にあっては、親シールド１およ
び子シールド２のそれぞれに中折れジャッキ１０，１１
を備えているため、中折れジャッキ１０，１１の本数が
多数となり高コスト化してしまう。また、親シールド１
の前胴部１ａに子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂ
とを収容しているため、親シールド１の前胴部１ａが軸
方向に長くならざるを得ず、掘進機全体の機長Ｌが長く
なってしまう。

【０００６】また、本発明者等は、図４(b) に示すよう
に子シールド２の後胴部２ｂに後方作業台１２を設け、
これを親シールド１と共用させることを案出したが、こ
れは現実には不可能であった。何故なら、かかる後方作
業台１２は、子シールド２を介して親シールド１の前胴
部１ａと一体化しているため、親シールド１の後胴部１
ｂを前胴部１ａに対して折れ曲げても直線状のままであ
り、折り曲げられた後胴部１ｂと干渉してしまうからで
ある。このため、後方作業台１２は、親シールド１の後
胴部１ｂに取り付けられる親シールド用のものと、子シ
ールド２の後胴部２ｂに取り付けられる子シールド用の
ものとを（共に図示せず）、適宜付け替える必要があっ
た。

【０００７】また、一般にシールド掘進機には、カッタ
より掘削された掘孔内周面にセグメントを組み立てるエ
レクタが備えられている。本発明者等は、このエレクタ
１３を子シールド２の後胴部２ｂに設け、これを親およ
び子シールド１，２に共用させることを検討したが、不
可能であった。何故なら、親シールド１の後胴部１ｂを
前胴部１ａに対して折り曲げると、折り曲げられた後胴
部１ｂに対してエレクタ１３が傾斜してしまうからであ
る。このため、エレクタ１３についても、親シールド１
の後胴部１ｂに取り付けられる親シールド用のものと、
子シールド２の後胴部２ｂに取り付けられる子シールド
用のものとを（共に図示せず）、適宜付け替える必要が
あった。

【０００８】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、装備の共用化と機長の短縮化を図った中折れ式
親子シールド掘進機を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る中折れ式親子シールド掘進機は、次のよ
うに構成されている。

【００１０】．親シールドの前胴部に子シールドの前
胴部を格納すると共に親シールドの後胴部に子シールド
の後胴部を格納し、これら親および子シールドの中折れ
の中心点を同一位置とし、親または子シールドの一方ま
たは両方に中折れジャッキを設けたものである。

【００１１】．上記親シールドの前胴部と後胴部とを
球面軸受を介して接続すると共に子シールドの前胴部と
後胴部を球面軸受を介して接続し、各球面軸受の曲率半
径を上記中折れの中心点からそれぞれ延ばした半径とし
てもよい。

【００１２】．上記子シールドの後胴部に、親および
子シールドに共用の後方作業台を設けてもよい。

【００１３】．上記子シールドの後胴部に、親および
子シールドに共用のエレクタを設けてもよい。

【００１４】

【作用】の構成によれば、親および子シールドの中折
れの中心点が同一位置となっているため、親または子シ
ールドのいずれか一方または両方に設けられた中折れジ
ャッキを作動させると、その中心点廻りに双方のシール
ドの前胴部と後胴部とが同期して折れ曲がる。

【００１５】ここで、親シールドの前胴部に子シールド
の前胴部が格納され、親シールドの後胴部に子シールド
の後胴部が格納されているため、親シールドの前胴部に
子シールドの前胴部と後胴部とを収容していた従来のも
のと比べると、掘進機の機長を短縮できる。また、上記
中折れジャッキを親または子シールドのいずれか一方に
設ければ、その中折れジャッキを親および子シールドに
共用できる。

【００１６】の構成によれば、親子双方のシールドの
球面軸受の曲率半径が共通の中折れ中心点からそれぞれ
延長された半径となっているため、親子双方のシールド
の前胴部と後胴部とを共通の中折れ中心点を中心として
屈曲させる際、シール性が悪化することなくスムーズに
屈曲する。

【００１７】の構成によれば、子シールドの後胴部に
設けられた後方作業台は、親シールドの後胴部と同期し
て屈曲する。よって、この後方作業台は、親シールドの
後胴部と干渉することはなく、親および子シールドに共
用することができる。

【００１８】の構成によれば、子シールドの後胴部に
設けられたエレクタは、親シールドの後胴部と同期して
屈曲する。よって、このエレクタは、親シールドの後胴
部に対して傾斜することはなく、親および子シールドに
共用することができる。

【００１９】

【実施例】以下に、本発明の一実施例を添付図面に基づ
いて説明する。

【００２０】図３を用いて親子シールド３の概要を説明
する。図示するように、大径の親シールド１の内部に、
小径の子シールド２が格納されており、子シールド２用
の内周カッタ５の外周に、親シールド１用の外周カッタ
４が着脱自在に取り付けられている。これら内周および
外周カッタ４，５は、大径のトンネル６を構築するとき
には一体となっており、それに小径のトンネル７を連続
して形成するときには切り離されるようになっている。

【００２１】親および子シールド１，２を一体化した状
態で大径のトンネル６を形成するときに子シールド２に
加わる荷重は、子シールド２の内部に設けられた推進ジ
ャッキ１４（ストロークを固定している）を介して、親
シールド１の内部に設けられた反力受ブラケット１５に
支持される。その後、親シールド１から子シールド２を
発進させるときには、上記推進ジャッキ１４を伸長させ
ればよい。なお、子シールド２を発進させた後には、子
シールド２のシールドフレームに被嵌されていたフード
１６を前方に移動させて、子シールド２のカッタ室１７
を区画形成するようにする。

【００２２】次に、図１および図２を用いて中折れ式親
子シールド掘進機１８を説明する。図示するように、親
シールド１の前胴部１ａに子シールド２の前胴部２ａが
格納されていると共に、親シールド１の後胴部１ｂに子
シールド２の後胴部２ｂが格納されており、これら親お
よび子シールド１，２の中折れの中心点Ｃが同一位置と
なっている。詳しくは、親シールド前胴部１ａの内周面
に、子シールド前胴部２ａを同芯的に支持する前胴支持
部材１９，２０が設けられ、親シールド後胴部１ｂの内
周面に、子シールド後胴部２ｂを同芯的に支持する後胴
支持部材２１が設けられている。

【００２３】第１前胴支持部材１９は、親シールド前胴
部１ａの内周面から径方向内方に延出して設けられたリ
ング状の隔壁２２と、その隔壁２２の先端から軸方向後
方に延出された円筒状の摺接部２３とから構成されてい
る。摺接部２３の内径は、子シールド前胴部２ａの外形
よりも僅かに大きい。上記リング状の隔壁２２は、切羽
側と坑内側とを仕切るものであり、子シールド前胴部１
ａに設けられた円板状の隔壁２４と面一となっている。
すなわち、リング状隔壁２２および円板状隔壁２４は、
その前方にカッタ室を区画することになる。

【００２４】第２前胴支持部材２０は、親シールド前胴
部１ａの内周面から径方向内方に延出されたブラケット
２５と、そのブラケット２５の先端から軸方向後方に延
出された摺接部２６とから構成されている。摺接部２６
は、子シールド前胴部２ａが摺接するようになってい
る。この第２前胴支持部材２０は、親シールド１の周方
向に沿って所定間隔を隔てて複数設けられている。な
お、上記ブラケット２５をリング状とすると共に摺接部
２６を円筒状とし、第２前胴支持部材２０を第１前胴支
持部材１９と同様の構成としてもよい。

【００２５】この構成によれば、子シールド前胴部２ａ
は、親シールド前胴部１ａに前胴支持部材１９，２０を
介して、同芯的に且つスライド自在に支持される。な
お、これら前胴支持部材１９，２０は、上述の如く第１
および第２前胴支持部材１９，２０の２個に限られず、
軸方向に間隔を隔てて第３、第４…と多数設けてもよい
ことは勿論である。

【００２６】他方、後胴支持部材２１は、親シールド後
胴部１ｂの前端から径方向内方に延出されたリング状の
ブラケット２７と、そのブラケット２７の先端から軸方
向後方に延出された円筒状の摺接部２８とから構成され
ている。摺接部２８の内径は、子シールド後胴部２ｂの
外形よりも僅かに大きい。図中、子シールド後胴部２ｂ
の長さが短い理由は、その後方に作業スペース（セグメ
ントの組み立て等）を確保するためである。なお、この
短い後胴部２ｂの後端には、子シールド２の発進時に図
示しないテール部が継ぎ足される。

【００２７】この構成によれば、子シールド後胴部２ｂ
は、親シールド後胴部１ｂに後胴支持部材２１を介し
て、同芯的に且つスライド自在に支持される。なお、子
シールド後胴部２ｂの長さおよび摺接部２８の長さは、
後方の作業スペースを圧迫しない範囲で長くすることが
望ましい。この長さが長い方が、子シールド後胴部２ｂ
を屈曲させた際に、親シールド後胴部１ｂが追従して屈
曲しやすいためである。

【００２８】上記親シールド１の前胴部１ａと後胴部１
ｂとは、親側中折れシール２９を介して接続されてお
り、子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂとは、子側
中折れシール３０を介して接続されている。各中折れシ
ール２９，３０は、後胴部１ｂ，２ｂの前端から軸方向
前方へ延出された筒体部３１，３２と、前胴部１ａ，２
ａの後端から径方向内方に延出されて上記筒体部３１，
３２に当接するシール部３３，３４とから構成されてい
る。ここで、前胴部１ａ，２ａの後端は面一となってい
ると共に、後胴部１ｂ，２ｂの前端は面一となってお
り、親および子シールド１，２の中折れの中心点Ｃが同
一位置となっている。

【００２９】子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂと
は、中折れジャッキ３５を介して接続されている。中折
れジャッキ３５は、その一端が前胴部２ａの内周面に設
けられたブラケット３６に固定され、他端が後胴部２ｂ
の内周面に設けられたブラケット３７に固定されてい
る。この中折れジャッキ３５は、周方向に所定間隔を隔
てて複数本設けられている。この構成によれば、上記中
折れジャッキ３５を適宜伸縮させて子シールド２の前胴
部２ａと後胴部２ｂとを屈曲させると、その屈曲がそれ
ぞれ前胴支持部材１９，２０と後胴支持部材２１とを介
して親シールド１の前胴部１ａと後胴部１ｂとに伝達
し、親および子シールド１，２の前胴部１ａ，２ａと後
胴部１ｂ，２ｂとが共通の中折れ中心点Ｃを中心として
一体的に屈曲する。

【００３０】子シールド後胴部２ｂには、親および子シ
ールド１，２に共用の後方作業台３８が設けられてい
る。後方作業台３８は、内側部３８ａとそれに被嵌され
た外側部３８ｂとから構成されている。この後方作業台
３８は、図３(a) に示す親および子シールド１，２が一
体化しているとき内側部３８ａに外側部３８ｂが被嵌さ
れた状態で用いられ、図３(b) に示す発進した子シール
ド２に対しては外周部３８ｂを取り外して内周部３８ａ
のみとなった状態で用いられる。これにより、後方作業
台３８における作業スペースを、親または子シールド
１，２の各シールド径に合わせている。

【００３１】また、子シールド後胴部２ｂには、カッタ
より掘削された掘孔内周面にセグメントを組み立てるエ
レクタ３９が設けられている。エレクタ３９は、回転ロ
ーラ４０に支承された旋回リング４１と、旋回リング４
１に取り付けられたアーム部４２と、アーム部４２に昇
降自在に取り付けられた昇降フレーム４３と、昇降フレ
ーム４３に取付けられセグメントを把持する把持部４４
とから構成されている。かかるエレクタ３９は、把持部
４４に把持したセグメントを昇降フレーム４３によって
径方向内方に引き上げ、旋回リング４１を回転させて所
望の組付位置に移動させ、昇降フレーム４３を径方向外
方に移動させて所望の組付位置に嵌め込むものである。

【００３２】以上の構成からなる本実施例の作用につい
て述べる。

【００３３】図１に示す中折れ式親子シールド掘進機１
８によれば、子シールド２に設けられた中折れジャッキ
３５を作動させると、親および子シールド１，２の中折
れの中心点Ｃを中心として、双方のシールド１，２の前
胴部１ａ，２ａと後胴部１ｂ，２ｂとが同期して一体的
に折れ曲がる。すなわち、上記中折れジャッキ３５を親
および子シールド１，２に共用できる。よって、親およ
び子シールド１，２の双方に夫々中折れジャッキを設け
ていた図４に示す従来のものと比べると、中折れジャッ
キ３５の本数を略半減できる。

【００３４】また、親シールド前胴部１ａに子シールド
前胴部２ａが格納され、親シールド後胴部１ｂに子シー
ルド後胴部２ｂが格納されているため、親シールド前胴
部１ａに子シールド２の前胴部２ａと後胴部２ｂとを収
容していた図４に示す従来のものと比べると、掘進機１
８の機長Ｌを短縮できる。よって、急カーブ施工上、有
利となる。

【００３５】また、子シールド後胴部２ｂに設けられた
後方作業台３８は、親シールド後胴部１ｂと同期して一
体的に屈曲する。よって、この後方作業台３８は、図４
に示す従来のもののように親シールド後胴部１ｂと干渉
することはなく、親および子シールド１，２に共用する
ことができる。

【００３６】また、子シールド後胴部２ｂに設けられた
エレクタ３９は、上述と同じ理由で親シールド後胴部１
ｂと同期して一体的に屈曲する。よって、このエレクタ
３９は、図４に示す従来のもののように親シールド後胴
部１ｂに対して傾斜することはなく、親および子シール
ド１，２に共用することができる。

【００３７】中折れシールの変形例を図２に示す。

【００３８】図示するように、この中折れシール４５
は、親および子シールド１，２側とも球面軸受４６，４
７により構成されている。この球面軸受４６，４７は、
それぞれ前胴部１ａ，２ａ側に形成された凹球部４６
ａ，４７ａと後胴部１ｂ，２ｂ側に形成されたと凸球部
４６ｂ，４７ｂとから構成されており、各凸球部４６
ｂ，４７ｂの曲率半径が上記中折れ中心点Ｃからそれぞ
れ延ばした半径Ｒ₁ ，Ｒ₂ となっている。すなわち、親
シールド１側の凸球部４６ｂの方が、子シールド２側の
凸球部４７ｂよりも緩いカーブとなる。

【００３９】この構成によれば、親および子シールド
１，２の前胴部１ａ，２ａと後胴部１ｂ，２ｂとが一体
的に屈曲する際、これらは共通の中折れ中心点Ｃを中心
として屈曲するため、各球面軸受４６，４７の凸球部４
６ｂ，４７ｂと凹球部４６ａ，４６ａとの接触圧（間
隔）が変化することはない、よって、屈曲時に、コジリ
等がなくなり良好なシール性を維持できる。また、抵抗
が少なくなるため精度の高いスムーズな角度制御が行え
る。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれは次の
如き優れた効果を発揮する。

【００４１】(1) 請求項１の発明によれば、親または子
シールドの一方に設けられた中折れジャッキを親および
子シールドに共用することができる。また、掘進機全体
の機長を短縮化できる。

【００４２】(2) 請求項２の発明によれば、シール性が
悪化することなくスムーズに屈曲できる。

【００４３】(3) 請求項３の発明によれば、後方作業台
を親および子シールドに共用することができる。

【００４４】(4) 請求項４の発明によれば、エレクタを
親および子シールドに共用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す中折れ式親子シールド
掘進機の説明図であり、(a) は直進時、(b) は屈曲時を
示す図である。

【図２】上記中折れ式親子シールド掘進機の中折れシー
ルの変形例を示す図である。

【図３】親子シールドの概要を示した図であり、(a) 大
径トンネル掘進時、(b) は小径トンネル掘進時を示す図
である。

【図４】従来例を示す中折れ式親子シールド掘進機の説
明図であり、(a) は直進時、(b) は屈曲時を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 親シールド １ａ 前胴部 １ｂ 後胴部 ２ 子シールド ２ａ 前胴部 ２ｂ 後胴部 ３５ 中折れジャッキ ３８ 後方作業台 ３９ エレクタ ４６ 球面軸受 ４７ 球面軸受 Ｃ 中折れの中心点 Ｒ₁ 曲率半径 Ｒ₂ 曲率半径

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親シールドの前胴部に子シールドの前胴
   部を格納すると共に親シールドの後胴部に子シールドの
   後胴部を格納し、これら親および子シールドの中折れの
   中心点を同一位置とし、親または子シールドの一方また
   は両方に中折れジャッキを設けたことを特徴とする中折
   れ式親子シールド掘進機。
2. 【請求項２】 上記親シールドの前胴部と後胴部とを球
   面軸受を介して接続すると共に子シールドの前胴部と後
   胴部を球面軸受を介して接続し、各球面軸受の曲率半径
   を上記中折れの中心点からそれぞれ延ばした半径とした
   請求項１記載の中折れ式親子シールド掘進機。
3. 【請求項３】 上記子シールドの後胴部に、親および子
   シールドに共用の後方作業台を設けた請求項２記載の中
   折れ式親子シールド掘進機。
4. 【請求項４】 上記子シールドの後胴部に、親および子
   シールドに共用のエレクタを設けた請求項３記載の中折
   れ式親子シールド掘進機。