JPH09165994A - 立坑接合シールド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設立坑との接合が、接合部の土砂を崩壊さ
せることなく、しかも高い止水性を保って達成できるこ
と。 【解決手段】 回転カッタ２から突出させたオーバカッ
タ２７により立坑壁３６に円形の係合溝３７を形成し、
その係合溝３７にシールドフレーム１のフード１７を係
合させ、接合部の土砂の崩壊を防ぎながら立坑に接合す
るようにしたもの。ここで、立坑壁３６に形成された係
合溝３７は、シールドフレーム１前部の回転カッタ２か
ら突出されたオーバカッタ２７により掘削形成されるた
め、シールドフレーム１に対して面出しされる。よっ
て、シールドフレーム１に沿って移動するフード１７の
先端は、この係合溝３７に密着して係合することとな
り、止水性が高まる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設の立坑との接
合を行う立坑接合シールドに関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機により形成されたトンネ
ルを既設の立坑に接合させる場合には、図１１に示すよ
うに、掘進機ａが到達する立坑ｂの近傍に地上ｃ側また
は立坑ｂ側から予め薬剤を注入して止水ゾーンｄを形成
しておき、その止水ゾーンｄに掘進機ａを侵入させてそ
の解体や立坑ｂへの貫通工事を行うようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、地上ｃ側から
の薬剤注入は、道路状況（交通量が多いため通行止不
可）や建物の存在等により、行えない場合がある。ま
た、立坑ｂ側からの薬剤注入は、既に立坑ｂ内で作業が
行われている場合など立坑ｂの使用状況によっては、行
えない場合がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、既設の立坑との
接合を地上側または立坑側からの薬剤注入なしで行える
立坑接合シールドを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る立坑接合シールドは、円筒状に形成され
たシールドフレームの前部に設けられ、切羽を掘削すべ
く回転する回転カッタと、該回転カッタに切羽側に向け
て出没自在に設けられ、当該カッタの回転により接合す
べき立坑壁に円形の係合溝を切削形成するオーバカッタ
と、上記シールドフレームの外周にスライド自在に装着
され、切羽側に移動されることにより上記係合溝に嵌め
込まれるフードとを備えて構成されている。

【０００６】上記立坑接合シールドは、回転カッタから
突出させたオーバカッタにより立坑壁に円形の係合溝を
形成し、その係合溝にシールドフレームのフードを係合
させ、接合部の土砂の崩壊を防ぎながら立坑に接合する
ようにしたものである。ここで、立坑壁に形成された係
合溝は、シールドフレーム前部の回転カッタから突出さ
れたオーバカッタにより掘削形成されるため、シールド
フレームに対して面出しされることとなる。よって、シ
ールドフレームに沿って移動するフードの先端は、この
係合溝に密着して係合することとなり、止水性が高ま
る。

【０００７】このように、既設立坑との接合が、接合部
の土砂を崩壊させることなくしかも高い止水性を保って
達成されるため、地上側または立坑側からの薬剤注入は
不要となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面を
用いて説明する。

【０００９】図１に示すように、円筒状に形成されたシ
ールドフレーム１の前部には、切羽を掘削すべく回転す
る回転カッタ２が設けられている。回転カッタ２は、そ
の回転軸３が切羽側と坑内側とを仕切る隔壁４に軸支さ
れており、回転軸３に設けられたギヤ５にモータ６のピ
ニオン７が噛合されて、回転駆動されるようになってい
る。

【００１０】上記シールドフレーム１は、本実施形態に
あっては、前胴１ａと後胴１ｂとが中折れジャッキ８を
および球面シール９を介して屈曲自在に接続された中折
れフレームとなっているが、通常のものでもよい。かか
る中折れフレームでは、その前胴１ａに上記回転カッタ
３が取り付けられ、後胴１ｂに推進用のシールドジャッ
キ１０が取り付けられている。

【００１１】回転カッタ２は、図２に示すように、回転
軸３を中心として放射状に配置された５本のカッタスポ
ーク１１ａ〜ｅと、各カッタスポーク１１に設けられた
ビット１２と、回転軸３の端面に設けられたフィシュテ
ールビット１３とからなっている。４本のカッタスポー
ク１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの内部にはカッタ２
の掘削径を拡縮するための拡縮ジャッキ１４が設けられ
（図１参照）、残りの１本のカッタスポーク１１ｅの内
部には、コピーカッタ１５が出没自在に設けられてい
る。

【００１２】拡縮ジャッキ１４は、図１に示すように、
四角筒状に形成されたカッタスポーク１１ａ〜ｄの内部
に収容されており、支持ブラケット１６に固定された固
定部１４ａに対して伸長部１４ｂが径方向に移動するこ
とにより、回転カッタ２の実質的な掘削径を拡縮するも
のである。詳しくは、拡縮ジャッキ１４伸長時のカッタ
２の掘削径は、図５に示すように前胴１ａの外周にスラ
イド自在に装着されたフード１７の外径に合致され、拡
縮ジャッキ１４収縮時のカッタ２の掘削径は、図６に示
すように前胴１ａの外径に合致されている。

【００１３】拡縮ジャッキ１４の伸長部１４ｂは、四角
筒状に形成されたカッタスポーク１１ｂ内に設けられた
樹脂板１８に案内されて、径方向に移動する。カッタス
ポーク１１ｂの固定表板１９には、この移動方向に沿っ
て案内溝２０が形成されている。案内溝２０は、伸長部
１４ｂに設けられた係合片２１を径方向に案内する。係
合片２１には移動表板２２が設けられており、この移動
表板２２にはビット２３が設けられている。よって、移
動表板２２のビット２３は、固定表板１９のビット１２
に対して図２に示す伸縮代２４の範囲で、径方向に移動
する。

【００１４】コピーカッタ１５は、カーブ掘進時にカー
ブ内側の余掘りを行うべく、カッタスポーク１１ｅの先
端部から適宜径方向外方に出没されるものである。コピ
ーカッタ１５が設けられるカッタスポーク１１ｅは、ス
ペース的に前記拡縮ジャッキ１４が設けられないため、
図２に示すようにその長さが前胴１ａの半径に合わせて
形成されている。既設の立坑との接合時にフード１７の
前方へのスライド移動を確保するためである。

【００１５】上記カッタスポーク１１ｃと１１ｄとの
間、１１ｅと１１ａとの間には、これらを接続する弧状
のオーバカッタ支持部材２５が設けられている。各オー
バカッタ支持部材２５には、オーバカッタ収容部２６が
設けられており、その内部に切羽側に向けて自在に出没
するオーバカッタ２７が収容されている。オーバカッタ
２７は、図１に示すように、収容部２６に取付けられた
固定部２７ａと切羽側に伸長する伸長部２７ｂ（図４参
照）とからなるジャッキから構成されており、その伸長
時に回転カッタ２の回転により図８に示すように接合す
べき立坑壁３６に円形の係合溝３７を切削形成するもの
である。図４中、２８はビット部である。

【００１６】オーバカッタ２７は、その伸長方向が前方
かつ径方向外方になるように収容部２６に斜めに取り付
けられており、その最大ストローク先端位置（伸長位
置）２９での中心線３０の回転径ｒがフード１７の外径
Ｒに一致されている。また、収容部２６は、オーバカッ
タ２７の収縮時にその伸長部２７ｂが切羽側に突出しな
いように、カッタ室３１側に突出された筒状のシース部
３２を有している。このシース部３２は、回転カッタ２
の回転に伴ってカッタ室３１内の土砂を混練するアジテ
ータとしても機能する。

【００１７】カッタ室３１は、回転カッタ２により掘削
された土砂を取り込むべく、隔壁４により坑内側から区
画された土砂取込室である。カッタ室３１内の土砂は、
スクリューコンベヤ３３により、坑内側に断続的に排出
される。スクリューコンベヤ３３は、その排出口３４に
設けられたゲート３５を適宜開閉することにより、カッ
タ室３１内の土水圧（すなわち切羽の土水圧）を所定値
に保って切羽の崩壊を防ぎながら排土するものである。

【００１８】シールドフレーム１の前胴１ａの外周に
は、切羽側に移動されることにより上記係合溝３７に嵌
め込まれるフード１７が、スライド自在に装着されてい
る。フード１７は、通常時には図５に示すように前胴１
ａと重ねられており、立坑壁３６との接合時には図６に
示すように前方に移動される。なお、通常時には上述の
拡縮ジャッキ１４が伸長されて、回転カッタ２の掘削径
がフード１７の外径に合致されているため、フード１７
の板厚が掘進抵抗となることはなく、接合時には拡縮ジ
ャッキ１４が収縮されて、回転カッタ２の掘削径が前胴
１ａの外径に合致されるため、フード１７の前方への移
動が確保される。

【００１９】フード１７の内周面には、フード１７を軸
方向にスライド移動させるためのブラケット３８が、取
付けられている。ブラケット３８は、前胴１ａにその軸
方向に沿って形成されたスライド溝３９を通って、前胴
１ａ内部に延出されている。スライド溝３９は、立坑接
合時におけるフード１７の軸方向の移動を満足する長さ
に形成されていることは勿論である。

【００２０】前胴１ａの内周面には、ブラケット３８の
軸方向の移動を許容するようにスライド溝３９を覆って
形成されたカバー部材４０が取付けられている。カバー
部材４０内のブラケット３８には、前胴１ａ内に取付け
られるフード移動用ジャッキ４１が接続されるようにな
っている。このフード移動用ジャッキ４１は、通常時に
は図１に示すように中折れジャッキ８やシールドジャッ
キ１０とスペース的に干渉するため前胴１ａから取外さ
れており、これらジャッキ８，１０が取外される立坑接
合時に図５および図６に示すように前胴１ａに取付けら
れる。

【００２１】フード移動用ジャッキ４１の取付けは、次
のようにして行う。まず、前胴１ａ内に設けられたブラ
ケット５１に当該ジャッキ４１のシリンダ部４１ａをピ
ン４２で取付ける。そして、カバー部材４０の軸方向の
蓋４３を取り外し、その開口部から当該ジャッキ４１の
ロッド部４１ｂをカバー部材４０内に挿入する。その
後、カバー部材４０の径方向の蓋４４を取り外し、その
開口部から手を入れて、ロッド部４１ｂ先端の係合ブラ
ケット４５をフード１７のブラケット３８にピン４６で
結合する。

【００２２】これにより、フード移動用ジャッキ４１の
据付けが完了する。かかるフード移動用ジャッキ４１お
よびカバー部材４０は、図３に示すように周方向に適宜
間隔を隔てて複数（８個）設けられている。フード１７
に加わる側部地山の土圧による摩擦力に対抗する力を得
るためである。なお、図５および図６中、４７は土砂シ
ール、４８はグリス注入用のニップルである。

【００２３】以上の構成からなる立坑接合シールドの作
用を述べる。

【００２４】図７に示すように、本施工例においては、
立坑接合シールドＳは、立坑の立坑壁３６に対して上り
勾配５％で近接しており、上り勾配５％で立坑に接合し
ようとしている。この掘進中は、図５に示すように拡縮
ジャッキ１４が伸長されているため、フード１７の板厚
が掘進の抵抗となることはない。

【００２５】接合は次のように行われる。まず、立坑接
合シールドＳを立坑壁３６の直前（400mm 程度前）で停
止させる。そして、回転カッタ２を回転させながら、オ
ーバカッタ２７を徐々に伸長させてストローク一杯まで
伸ばし、切羽をフード１７と同径の円溝状に掘削する。

【００２６】オーバカッタ２７がストローク一杯となっ
たなら、一旦オーバカッタ２７を収縮させて格納し、回
転カッタ２を回転させながらシールドジャッキ１０によ
りシールドＳそのものを前進させ、この動作を繰り返す
ことにより図８に示すようにフィシュテールビット１３
が立坑壁３６に接した状態にする。その後、再び回転カ
ッタ２を回転させながら、オーバカッタ３７を徐々に伸
長させてストローク一杯まで伸ばすことにより立坑壁３
６を掘削し、立坑壁３６にフード１７と同径の円状の係
合溝３７を形成する。

【００２７】かかる係合溝３７は、シールドフレーム前
胴１ａに取付けられた回転カッタ２から突出されたオー
バカッタ２７により掘削形成されるため、シールドフレ
ーム前胴１ａに対して面出しされることとなる。すなわ
ち、係合溝３７は、立坑接合シールドＳに対して垂直に
面出しされ、上り勾配５％の傾きに合わせて斜めに形成
される。

【００２８】なお、立坑壁３６は、平面が望ましいが、
僅かな曲率があったり凹凸があっても、オーバカッタ２
７で形成される係合溝３７によって面出しできる程度の
ものであれば構わない。また、接合角度も上り勾配５％
に限られることはなく、係合溝３７の面出しできる角度
であれば多少急角度でもよく、直角でもよいことは勿論
である。

【００２９】オーバカッタ２７は、図１に示すようにそ
の最大ストローク先端位置２９での中心線３０の回転径
ｒがフード１７の外径Ｒに一致されているので、ストロ
ーク一杯まで伸ばされて掘削形成された立坑壁３６の係
合溝３７の径は、フード１７の径に合致することにな
る。かかる係合溝３７が立坑壁３６に形成されたなら、
オーバカッタ２７を収縮して格納し、後胴１ｂのテール
フレーム４９とセグメント５０とを固定してシールドＳ
の後退を防止する。

【００３０】そして、図９に示すように、不要となった
中折れジャッキ８およびシールドジャッキ１０等を取り
外し、フード移動用ジャッキ４１を取付ける（図５参
照）。そして、図６に示すように、拡縮ジャッキ１４を
収縮させてフード１７の移動路を確保し、フード移動用
ジャッキ４１によりフード１７を切羽側に移動させ、フ
ード１７の先端１７ａを立坑壁３６の係合溝３７に係合
させる。係合溝３７の径ｒはフード１７の径Ｒに合致さ
れているので、フード１７の先端１７ａは係合溝３７に
密着して係合する。また、フード先端１７ａの形状は、
係合溝３７の形状に合わせて斜めに形成されていること
は勿論である。

【００３１】その後、カッタ室３１内に坑内側から隔壁
４を通して固化剤を注入し、フード先端１７ａと係合溝
３７との極僅かなクリアランスのシールを行う。そし
て、図１０に示すように、スクリューコンベヤ３３を取
外す。このときカッタ室３１内は固化されているので、
取外口３３ａからの土砂の噴発はない。そして、前胴１
ａの内側のノズル５１から側部地山に向けて薬剤注入ロ
ッド（図示せず）を差し込み、該ロッドから薬剤を注入
して地山を固化する。図１０中、５２は固化ゾーンを示
す。上記ノズル５１は、通常の掘進時はフード１７によ
って覆われているため、土砂等が詰まっていることはな
い。

【００３２】最後に、フード１７内にて、固化した土砂
を取り除くと共に、回転カッタ２およびその駆動モータ
６等を取り外し、立坑壁３６を壊して立坑との接合が終
了する。なお、フード１７、前胴１ａおよび後胴１ｂ
は、置き去りされてトンネルの一部となる。

【００３３】このように、回転カッタ２から突出させた
オーバカッタ２７により立坑壁３６に円形の係合溝３７
を形成し、その係合溝３７にシールドフレーム１のフー
ド１７を係合させて立坑に接合するようにしたので、接
合部の土砂の崩壊がフード１７によって防止される。

【００３４】また、立坑壁３６に形成された係合溝３７
は、シールドフレーム１前部の回転カッタ２から突出さ
れたオーバカッタ２７により掘削形成されるため、シー
ルドフレーム１に対して面出しされることとなる。よっ
て、シールドフレーム１に沿って移動するフード１７の
先端は、この係合溝３７に密着して係合することとな
り、止水性が高まる。

【００３５】このように、既設立坑との接合が、接合部
の土砂を崩壊させることなくしかも高い止水性を保って
達成されるため、従来必要であった地上側または立坑側
からの薬剤注入は不要となる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る立坑接
合シールドによれば、既設立坑との接合が、接合部の土
砂を崩壊させることなく、しかも高い止水性を保って達
成できる。よって、従来必要であった地上側または立坑
側からの薬剤注入は不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示す立坑接合シールドの側
断面図である。

【図２】図１の II-II線矢視図である。

【図３】図１の III-III線矢視断面図である。

【図４】オーバカッタの説明図である。

【図５】フードの部分の拡大図である（スライド前）。

【図６】フードの部分の拡大図である（スライド後）。

【図７】立坑への接合の工程を示す図である（第１段
階）。

【図８】立坑への接合の工程を示す図である（第２段
階）。

【図９】立坑への接合の工程を示す図である（第３段
階）。

【図１０】立坑への接合の工程を示す図である（第４段
階）。

【図１１】従来の技術を示す図である。

【符号の説明】

１ シールドフレーム １ａ 前胴 １ｂ 後胴 ２ 回転カッタ １７ フード ２７ オーバカッタ ２９ 最大ストローク位置 ｒ 回転径 Ｒ 外径 Ｓ 立坑接合シールド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進の最後に既設の立坑に接合する立坑
   接合シールドにおいて、円筒状に形成されたシールドフ
   レームの前部に設けられ、切羽を掘削すべく回転する回
   転カッタと、該回転カッタに切羽側に向けて出没自在に
   設けられ、当該カッタの回転により接合すべき立坑壁に
   円形の係合溝を切削形成するオーバカッタと、上記シー
   ルドフレームの外周にスライド自在に装着され、切羽側
   に移動されることにより上記係合溝に嵌め込まれるフー
   ドとを備えたことを特徴とする立坑接合シールド。
2. 【請求項２】 上記オーバカッタを、その伸長方向が前
   方かつ径方向外方になるようにカッタに斜めに取り付
   け、その伸長位置での回転径がフードの外径に一致され
   た請求項１記載の立坑接合シールド。