JPH1193561A - ２段式シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】大径シールドから小径シールドへ切換え可能な
２段式シールド掘進機において、湾曲状に掘進可能にす
ること、汎用性を高めること、切換えを簡単すること、
掘進の作業能率を高めること等を目的とする。 【解決手段】大径シールドから小径シールドへ切換え可
能な２段式シールド掘進機１は、カッターディスク２、
大径前胴３、大径中折れ部４、大径後胴５、小径前胴
６、小径中折れ部７、前胴固定装置２７、複数の中折れ
ジャッキ３０、複数のシールドジャッキ９、エレクタ装
置８、排土機構１０、前胴固定装置２７、大径後胴５を
固定解除可能に固定する固定機構３２等を備え、複数の
シールドジャッキ９により発生する掘進推力を複数の中
折れジャッキ３０を介して小径前胴６に伝達するように
し、左方または右方への湾曲状掘進も可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、２段式シールド
掘進機に関し、特に送電線や通信用ケーブルの為のシー
ルド坑や下水道用シールド坑などを掘削する際に、大径
シールド坑に続けて小径シールド坑を掘削することので
きる２段式シールド掘進機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】下水道用シールド坑などは上流側から下
流側にかけてトンネル径が徐々に拡大していくケースが
多く、このようにトンネル径が変化するシールド坑（ト
ンネル）を構築する場合、従来では、トンネル径が変化
する各地点に立坑を設け、その立坑から掘削対象のトン
ネル径とほぼ等径のシールド掘進機を投入してトンネル
を掘削する。この場合、異なる径のトンネルの接合地点
毎に立坑を設ける必要があり、その立坑を設ける為に多
大の費用と労力がかかる。しかも、都市部においては、
ビル等の既存の構築物と干渉するため立坑を形成できな
いことも多いが、このような場合は必要な径よりも大径
のトンネルに統一して掘削するため、トンネル掘削費用
が増加してしまう。

【０００３】そこで、最近、立坑を用いることなく大径
トンネルに続けて小径トンネルを掘削することのできる
２段式シールド掘進機が種々提案されている。例えば、
特開平５−１００８６号公報に記載の２段式シールド掘
進機では、１つの円筒状の大径胴部材の内側に小径シー
ルド掘進機を組み込み、小径シールド掘進機の内部に複
数のシールドジャッキを設け、大径シールド掘進時に
は、各シールドジャッキにより伝達台を介してセグメン
トに反力をとりつつ掘進推力を発生するようにし、小径
シールドに切換える際には、大径胴部材と小径胴部材と
の連結を解き、カッターディスクを小径に改造し、大径
セグメントの前端に段付き状に小径セグメントを覆工
し、小径シールド掘進時には、大径胴部材を地中に残
し、伝達台を用いずにシールドジャッキで小径セグメン
トに反力をとって掘進推力を発生させるようになってい
る。尚、この２段シールド掘進機は中折れ部を装備して
いない。

【０００４】他方、特開平８−８２１８７号公報に記載
の２段式シールド掘進機では、大径胴部材の内部に小径
シールド掘進機を組み込み、小径胴部材の外面側複数個
所を内側へ凹入させることにより、それら凹入部に位置
するように、大径胴部材と小径胴部材の間に複数の大径
シールド用シールドジャッキを装備し、小径胴部材の内
部にも複数の小径シールド用シールドジャッキを装備
し、カッターディスクに外周側の親カッターと内部側の
子カッターと子カッターから親カッターにトルクを伝達
するトルク伝達機構とを設けてある。

【０００５】大径シールド掘進時には、大径シールド用
シールドジャッキにより掘進推力を発生させ、小径シー
ルド掘進に際しては、親カッターを取外してカッターデ
ィスクを小径化し、複数の小径シールド用シールドジャ
ッキにより掘進推力を発生させつつ掘進する。尚、この
２段シールド掘進機も中折れ部を装備してない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記前者の公報の２段
シールド掘進機においては、大径シールド掘進時、大径
で大重量の伝達台を介してセグメントに反力をとるよう
になっているので、セグメントの組立て毎に大重量の伝
達台を移動する必要があり、多大の労力と時間がかか
り、掘進の作業能率を高めることが難しい。また、中折
れ部を装備していないので直線状のトンネルした掘削で
きず、適用対象が制約され汎用性に欠ける。

【０００７】前記後者の公報の２段シールド掘進機にお
いては、大径胴部材と小径胴部材との間に、大径シール
ド用シールドジャッキを配置するために、小径胴部材に
複数の凹入部を形成する関係上、小径胴部材を円筒体に
形成できず、構造的に無理がある。即ち、大径シールド
の径と小径シールドの径との差が小さい場合には適用不
可能になって汎用性に欠けたり、凹入部が大型化したり
する。カッターディスクで掘削するトンネルの断面は円
形であるのに、小径胴部材の外面に複数の凹入部がある
と、地山が不安定になること、セグメントの外側に注入
するモルタルの消費量が多くなること等の問題が残る。
しかも、中折れ部を装備していないので直線状のトンネ
ルした掘削できず、適用対象が制約され汎用性に欠け
る。

【０００８】従来の２段式シールド掘進機では、前胴と
後胴とを中折れ可能に連結する中折れ部を設けると、シ
ールドジャッキで発生する掘進推力を前胴に伝達できな
くなるので、中折れ部が省略されているが、その場合、
シールド掘進機の汎用性が著しく低下してしまう。本発
明の目的は、２段シールド掘進機において、湾曲状に掘
進可能にすること、掘削の作業能率を高めること、大径
シールドから小径シールドヘの切換えを簡単に能率的に
行えるようにすること、掘進機の汎用性を高めること等
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の２段式シール
ド掘進機は、カッターディスクと、大径前胴と、大径後
胴と、大径前胴と大径後胴とを中折れ可能に連結する大
径中折れ部と、大径前胴の内側に同心状に位置する小径
前胴と、小径前胴の後端に連結された小径中折れ部とを
備えた２段式シールド掘進機であって、前記小径前胴の
内部にカッターディスクを回転駆動するカッター駆動手
段を設け、小径前胴と小径中折れ部の小径中折れ胴とを
連結する複数の中折れジャッキを設け、小径中折れ胴の
内側付近に小径中折れ胴に固定された複数のシールドジ
ャッキを設け、複数のシールドジャッキにより大径シー
ルド用のセグメントに反力を取り、複数の中折れジャッ
キを介して掘進推力を小径前胴に伝達するように構成し
たものである。

【００１０】このシールド掘進機により、大径トンネル
を掘進する際には大径前胴と大径中折れ部と大径後胴と
が最外周に位置し、小径トンネルを掘進する際には、小
径中折れ部の後端に小径後胴が連結され、大径前胴と大
径中折れ部と大径後胴とを地中に残して掘進していく。
小径中折れ部と大径中折れ部とを設けたので、大径トン
ネルを掘進する際にも、小径トンネルを掘進する際に
も、湾曲状に掘進することができる。

【００１１】カッター駆動手段によりカッターディスク
が回転駆動され、複数の中折れジャッキにより小径前胴
と小径中折れ部の小径中折れ胴とが連結され、小径中折
れ胴の内側付近に小径中折れ胴に固定された複数のシー
ルドジャッキが設けられ、シールド掘進の際には複数の
シールドジャッキにより大径シールド用のセグメントに
反力を取り、複数の中折れジャッキを介して掘進推力を
小径前胴に伝達する。

【００１２】請求項２の２段式シールド掘進機は、請求
項１の発明において、前記小径前胴に、小径前胴に大径
前胴を固定解除可能に固定する前胴固定装置を設けたこ
とを特徴とするものである。大径トンネル掘進時には、
前胴固定装置により小径前胴に大径前胴を固定してお
き、小径前胴に作用する掘進推力を前胴固定装置を介し
て伝達する。小径トンネル掘進開始前に前胴固定装置の
固定を解除し、小径トンネル掘進時に大径前胴を地中に
残していく。

【００１３】請求項３の２段式シールド掘進機は、請求
項１の発明において、前記大径後胴は、複数のボルトを
含む固定機構により小径中折れ胴に固定解除可能に固定
されたことを特徴とするものである。それ故、大径トン
ネル掘進から小径トンネル掘進へ切換える際に、固定機
構を解除して大径後胴の小径中折れ胴への固定を簡単に
解除できる。

【００１４】請求項４の２段式シールド掘進機は、請求
項１〜３の何れか１項の発明において、前記カッターデ
ィスクの一部のカッタースポークに、そのカッタースポ
ークを大径前胴に対応する大径状態から小径前胴に対応
する小径状態に切換え可能な伸縮機構を設け、カッター
ディスクの残りの常時小径状態のカッタースポークに加
泥剤吐出口を設けたことを特徴とするものである。大径
トンネル掘進時には、カッターディスクの一部のカッタ
ースポークを大径状態に保持し、小径トンネル掘進に際
しては、それら一部のカッタースポークを伸縮機構によ
り小径状態に切換える。残りの常時小径状態のカッター
スポークに加泥剤吐出口を設けるので、伸縮機構を設け
る必要がなく、加泥剤供給系と伸縮機構との干渉が生じ
ない。

【００１５】請求項５の２段式シールド掘進機は、請求
項４の発明において、前記各シールドジャッキのピスト
ンロッドの先端部に、大径シールド掘進時には大径シー
ルド用偏心金具を着脱可能に連結し、小径シールド掘進
時には大径シールド用偏心金具を小径シールド用偏心金
具に交換することを特徴とするものである。それ故、大
径トンネル掘進から小径トンネル掘進に切換える際に、
大径シールド用偏心金具を小径シールド用偏心金具に簡
単に能率的に交換できる。

【００１６】請求項６の２段式シールド掘進機は、請求
項４の発明において、更に、セグメントを覆工するエレ
クタ装置を有し、このエレクタ装置のエレクタ本体のト
ンネル径方向長さを大径シールド用長さから小径シール
ド用長さに切換える径切換え機構を設けたことを特徴と
するものである。それ故、トンネル径に応じてエレクタ
本体のトンネル径方向長さを切換えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施形態は、大径シール
ド坑（大径トンネル）とそれに連続する小径シールド坑
（小径トンネル）を連続させて掘進可能な２段式シール
ド掘進機に関するものであり、以下の説明において掘進
方向を前方とし、その前方に向かって左右を左右として
説明する。尚、以下の説明において、大径シールドは大
径トンネルと同義であり、小径シールドは小径トンネル
と同義である。

【００１８】図１に示すように、２段式シールド掘進機
１は、切羽を掘削するカッターディスク２、大径前胴
３、大径後胴５、大径前胴３と大径後胴５とを中折れ可
能に連結する大径中折れ部４、大径前胴３の内側に同心
状に位置する小径前胴６、小径前胴６の後端に連結され
た小径中折れ部７、大径後胴５の内部に配設されたエレ
クタ装置８、掘進推力を発生させるための複数のシール
ドジャッキ９、掘削された土砂を外部へ排出するための
排土機構１０等を有する。

【００１９】このシールド掘進機１は、図１に示す状態
のシールド掘進機１により大径トンネルＴａを掘進し、
大径トンネルＴａの掘削完了後に小径トンネルを掘削す
る際には、小径中折れ部７の後端外周の小径後胴前端部
４５ａに小径後胴４５を溶接し、大径前胴３と大径中折
れ部４と大径後胴５とを地中に残し、小径前胴６と小径
中折れ部７と小径後胴４５と掘進用内部機器とで掘進し
ていくものである。

【００２０】最初に、カッターディスク２について説明
する。図１、図２に示すように、シールド掘進機１の前
端部には切羽を掘削するカッターディスク２が設けら
れ、このカッターディスク２は、小径前胴６の前端側部
分の内部の隔壁２３に回転自在に支持されている。カッ
ターディスク２には、中心から十文字状に半径方向に延
びる径可変の４つのカッタースポーク１１ａと、２つの
常時小径状態のカッタースポーク１１ｂとが設けられて
いる。各カッタースポーク１１ａ，１１ｂには多数のカ
ッタービット１２が設けられている。カッタースポーク
１１ａには、大径前胴３に対応する大径状態から小径前
胴６に対応する小径状態に切換え可能な伸縮機構１３が
設けられている。

【００２１】伸縮機構１３は、可動スポーク１３ａをカ
ッタースポーク１１ａ内の油圧シリンダで小径側へ駆動
することで小径状態に切換えるように構成してある。カ
ッタースポーク１１ｂには、スイベルジョイント２６か
らカッタースポーク１１ｂ内の配管に供給される加泥剤
を吐出するための加泥剤吐出口１４が設けられ、カッタ
ーディスク２と隔壁２３との間には掘削土砂を収容する
チャンバ１５が形成され、掘削された土砂はチャンバ内
で加泥剤と攪拌され、スクリューコンベア１０ａとベル
トコンベア（図示略）を含む排土機構１０により外部へ
排出される。

【００２２】次に、大径前胴３について説明する。図１
に示すように、大径前胴３は鋼製の円筒体からなり、大
径前胴３の内部に水や土砂が流入するのを防ぐ為に、リ
ング部材１８の内周面と小径前胴６との間にリング状の
止水シール１９と土砂シール２０とが設けられている。

【００２３】図１１に示すように、止水シール１９は、
周方向に並ぶ複数の板材を合成樹脂や合成ゴムにて被覆
したもので、リング部材１８の内周側の凹溝１８ｂにリ
ング状金具１９ａを介して後端部を固定して装着され、
加圧水供給管１８ａの加圧水を加圧水供給口１８ｃから
止水シール１９の外面側に注入し、加圧水により止水シ
ール１９を内側へ開かせて、止水シール１９のリップ部
１９ｂを小径前胴６の外周面に当接させることで止水す
るように構成してある。止水シール１９の前側にはリン
グ状の土砂シール２０が設けられている。

【００２４】大径前胴３の後端部と大径後胴５の前端部
とを中折れ可能に連結する大径中折れ部４は、リング状
の大径中折れ胴２１を有し、大径中折れ胴２１の外周面
には部分球面部が形成され、この部分球面部が大径前胴
３の後端部の内面の部分球面にシールを介して係合して
いる。大径中折れ胴２１の後端部は大径後胴５の前端部
に内嵌状に固着されている。

【００２５】大径後胴５について説明すると、大径後胴
５は大径前胴３と同径の鋼製の円筒体で、この大径後胴
５の前端部は、複数のボルトを含む固定機構３２により
小径中折れ胴２８に固定解除可能に固定されている。こ
の固定機構３２は、例えば円周１０等分位置に位置する
１０個のブラケット３２ａ（外面と前面にフランジ部を
有する）とこれらブラケット３２ａのフランジ部を大径
後胴５の内面と小径中折れ胴２８の後端とにボルト結合
する複数のボルトとで構成されている。

【００２６】大径トンネルＴａを掘進する際には、大径
後胴５は固定機構３２により小径中折れ胴２８に固定さ
れている。小径トンネルＴｂの掘進を開始する前に、固
定機構３２を取り外し、大径後胴５の小径中折れ胴２８
に対する固定を解除し、２分割または３分割された小径
後胴４５をシールド掘進機１内に搬入し、小径中折れ胴
２８の外面に固着の小径後胴前端部４５ａの後端部に溶
接して小径前胴３と同軸状の円筒体に組み立てる。尚、
大径後胴５の後端部にはテールシール２２が設けられて
いる。

【００２７】小径前胴６について説明すると、小径前胴
６は鋼製の円筒体であり、小径前胴６は大径前胴３の内
側に同心状に設けられ、小径前胴６の後端に小径中折れ
部７が連結され、小径後胴４５を連結した状態では、小
径前胴６と小径後胴４５とが小径中折れ部７を介して中
折れ可能に連結される。小径中折れ部７のリング状の小
径中折れ胴２８の外周面には部分球面部が形成され、こ
の部分球面部が小径前胴６の後端部の内面の部分球面に
係合している。小径前胴６の前端側部分の内部には環状
の隔壁２３が設けられている。小径中折れ胴２８の後端
部の内側にはリングウェブ２９が固着され、小径中折れ
胴２８の後端部の外面には小径後胴前端部４５ａが固着
されている。

【００２８】前記隔壁２３には、カッターディスク２を
正逆回転駆動する為の複数（例えば６個）のカッター駆
動モータ２５が固定的に設けられ、各カッター駆動モー
タ２５の出力軸の先端に固着されたピニオンがカッター
ディスク支持体１６の外周面のリングギアに噛合され、
複数のカッター駆動モータ２５によりリングギアを介し
てカッターディスク２が回転駆動される。カッターディ
スク支持体１６の後端部には、カッターディスク２へ加
泥剤を供給するためのスイベルジョイント２６が設けら
れている。

【００２９】大径前胴３を小径前胴６に固定解除可能に
固定する前胴固定装置２７について説明する。図１に示
すように、小径前胴６のうち隔壁２３の後側近傍位置に
は、例えば円周８等分位置に８つの案内角筒２７ａが固
着され、大径前胴３には８つの案内角筒２７ａに対応す
る８つの係合穴形成具２７ｂが固着され、各案内角筒２
７ａ内に係合具２７ｃが径方向へ移動自在に装着され、
各係合具２７ｃを進退駆動する油圧シリンダ２７ｄが設
けられ、各油圧シリンダ２７ｄで係合具２７ｃを外側へ
駆動して係合穴形成具２７ｂの係合穴に部分的に係合さ
せると大径前胴３が小径前胴６に対して相対移動しない
ように固定され、各油圧シリンダ２７ｄで係合具２７ｃ
を内側へ駆動して係合穴から離脱させると、小径前胴６
に対する大径前胴３の固定が解除され大径前胴３と小径
前胴６とが相対移動可能になる。

【００３０】次に、シールド掘進機１を屈曲させるため
の中折れジャッキ３０について説明する。小径前胴６の
内部の外周付近部に１０本の中折れジャッキ３０が設け
られ、５つの中折れジャッキ３０は左半側に、また５つ
の中折れジャッキ３０は右半側に配設されている。各中
折れジャッキ３０のジャッキ本体は小径中折れ胴２８と
リングウェブ２９とに固着のブラケットに鉛直ピンにて
ピン結合され、ピストンロッドは小径前胴６と隔壁２３
とに固着のブラケットに鉛直ピンにてピン結合されてい
る。それ故、右方向へ屈曲掘進する際には、左半側の中
折れジャッキ３０を伸長させるとともに右半側の中折れ
ジャッキ３０を縮小させる。左方向へ屈曲掘進する際に
は、右半側の中折れジャッキ３０を伸長させるとともに
左半側の中折れジャッキ３０を縮小させる。

【００３１】各中折れジャッキ３０は、複動型の油圧シ
リンダからなり、ピストンの両側に油室の油圧をブロッ
クすると剛体的になる。そして、複数のシールドジャッ
キ９で発生する掘進推力を小径中折れ部４を介して小径
前胴３に伝達するには無理があるので、このシールド掘
進機１では、前記１０本の中折れジャッキ３０の油圧ブ
ロックした状態で、それら中折れジャッキ３０を介して
掘進推力を小径前胴６に伝達し、この小径前胴６から前
胴固定装置２７を介して大径前胴３に伝達するように構
成してある。それ故、中折れ部４，７を設けても、掘進
推力を確実に小径前胴６に伝達することができる。

【００３２】次に、掘進推力を発生させるシールドジャ
ッキ９について説明する。複数（例えば１６本）のシー
ルドジャッキ９（複動油圧シリンダからなる）は、小径
中折れ胴２８の内側付近の円周１６等分位置に後方向き
に配設され、各シールドジャッキ９のジャッキ本体はリ
ングウェブ２９に貫通状に固定され、各シールドジャッ
キ９のピストンロッドの先端には大径シールド用偏心金
具３３が着脱可能に固定されている。

【００３３】大径トンネルＴａの掘進から小径トンネル
Ｔｂの掘進へ切換える際に、大径シールド用偏心金具３
３を小径シールド用偏心金具３４に迅速に交換できるよ
うに、図１０に示すように、各シールドジャッキ９のピ
ストンロッド９ａにインロー穴９ｂが形成され、このイ
ンロー穴９ｂに大径シールド用偏心金具３３の嵌合部３
３ａをインロー嵌合させるとともに複数のボルト３３ｂ
でピストンロッド９ａに固定してある。大径シールド用
偏心金具３３の外端部には半球凸部３６が形成され、こ
の半球凸部３６がスプレッダー３５の半球凹部に係合さ
れ、スプレッダー３５は回動を許すように半球凸部３６
にピン連結されている。

【００３４】大径シールド用偏心金具３３は、大径トン
ネルＴａの内面に覆工されたセグメント３７にスプレッ
ダー３５を当接させて掘進の反力をとれるだけの長さに
形成されている。小径シールド用偏心金具３４は、前記
同様の半球凸部を有するが、小径トンネルＴｂの内面に
覆工されたセグメント３８にスプレッダー３５を当接さ
せて掘進の反力をとれるように大径シールド用偏心金具
３３よりも短く形成されている。小径トンネルＴｂの掘
進に際しては、大径シールド用偏心金具３３を小径シー
ルド用偏心金具３４に交換するものとする。

【００３５】セグメント３７，３８をトンネル坑壁の内
周面に取り付けるためのエレクタ装置８は、リングウェ
ブ２９に装備されている。エレクタ装置８は、リング状
のエレクタフレームと、このエレクタフレームを回転自
在に支持する複数の支持ローラと、エレクタフレームを
回転駆動する駆動モータ（電動式又は油圧式）と、エレ
クタフレームに装備されたエレクタ本体３９とを備えた
一般的な構成のものである。

【００３６】エレクタ本体３９の径方向長さを大径シー
ルド用長さから小径シールド用長さに切り換える径切換
え機構４０について説明する。この径切換え機構４０
は、エレクタ本体３９の長さ方向途中部にディスタンス
ピースを複数のボルトで解除可能にボルト結合したもの
であり、ディスタンスピースの長さは、大径トンネル半
径と小径トンネル半径の差に等しく設定されている。大
径トンネルＴａの掘進時には、ディスタンスピースによ
りエレクタ本体３９の長さを大きくして大径トンネルＴ
ａの内面へのセグメント３７の覆工を可能にし、小径ト
ンネルＴｂの掘進時にはディスタンスピースを取外して
エレクタ本体３９の長さを短くし、小径トンネルＴｂの
内面にセグメント３８を覆工可能にしてある。

【００３７】次に、以上説明した２段式シールド掘進機
１の作用について図４〜図９を参照して説明する。大径
トンネルＴａを掘進する際には、カッターディスク２の
伸縮機構１３により可変スポーク１３ａを大径前胴３に
対応する大径状態に保持し、前胴固定装置２７により、
小径前胴３と大径前胴６を固定状態に保持し、各シール
ドジャッキ９のピストンロッド９ａに大径シールド用偏
心金具３３を固定し、エレタク装置８のエレクタ本体３
９にディスタンスピースを固定した図１の状態にして、
大径トンネルＴａを掘進していく。

【００３８】このとき、カッター駆動モータ２５により
カッターディスク２を回転駆動し、シールドジャッキ９
に対する反力を大径シールド用セグメント３７でとって
シールドジャッキ９で掘進推力を発生させ、エレクタ装
置８により大径シールド用セグメント３７を大径トンネ
ルＴａの内面に覆工しつつ掘進し、掘削された土砂を排
土機構１０によりシールド掘進機１の外部へ排出しつつ
掘進していく。

【００３９】図４に示すように、シールド掘進機１が小
径トンネルＴｂの掘進を開始する地点に到達したとき、
シールド掘進機１を停止させて、シールド掘進機１を小
径トンネル掘進用に切換える。この場合、最初に、大径
前胴３の内周面に前胴接続金具４２を取付けるために、
小径前胴６の小径中折れ胴２８の前方付近に複数（例え
ば８つ）の切欠き部４１を形成する。

【００４０】図５に示すように、各切欠き部４１から大
径前胴３の内面に前胴接続金具４２を溶接し、切欠き部
４１から大径前胴３と大径中折れ胴２１の前端部を溶接
接合する。その後小径前胴６の各切欠き部４１をカバー
４３で塞いで閉塞する。次に、大径後胴５を小径中折れ
胴２８に固定している固定機構３２を取り外し、小径中
折れ胴２８に対する大径後胴５の固定を解除する。大径
後胴５の内面側において、大径シールド用セグメント３
７の前端側に複数（例えば８個）の後胴接続金具４４を
リング状に組付ける。また、各シールドジャッキ９の大
径シールド用偏心金具３３を小径シールド用偏心金具３
４に交換し、小径シールド用偏心金具３４にスプレッダ
ー３５を連結する。

【００４１】図６に示すように、２分割または３分割さ
れた円筒状の小径後胴４５をシールド掘進機１内に搬入
し、小径中折れ胴２８の後端の外面の小径後胴前端部４
５ａに溶接接合して円筒状の小径後胴４５に組み立て
る。エレクタ装置８においては径切換え機構４０のディ
スタンスピースを取外してから再びボルト結合し、エレ
クタ本体３９の径方向長さを小径シールド用長さに切換
える。

【００４２】図７に示すように、大径シールド用セグメ
ント３７の前端部から所定距離後方の内周面に、小径シ
ールド掘進時にシールドジャッキ９の反力を受けるため
のリング状の反力受けブラケット４７をボルト結合にて
固定する。そして、エレクタ装置８を作動させ、反力受
けブラケット４７の前側に小径シールド用セグメント３
８を組み付ける。

【００４３】図８に示すように、前胴固定装置２７の係
合具２７ｃを内方へ切換え、小径前胴６に対する大径前
胴３の固定を解除する。また、カッターディスク２のカ
ッタースポーク１１ａにおいては、伸縮機構１３の油圧
シリンダにより可動スポーク１３ａを収縮させ、４つの
カッタースポーク１１ａを小径前胴３に対応する小径状
態に切り換える。

【００４４】図１１に示すように、加圧水供給源から加
圧水供給管１８ａに加圧水を供給し、加圧水注入口１８
ｃから止水シール１９の外側に加圧水を注入して止水シ
ール１９を付勢し、止水シール１９のリップ部１９ａを
小径前胴６の外周面に当接させて大径前胴３の内部に水
が浸入するのを防ぐ。

【００４５】図９に示すように、小径後胴４５の内面に
取付けたセグメント３８で反力をとりつつ、シールドジ
ャッキ９により掘進推力を発生させて、カッターディス
ク２で切羽を掘削し、小径トンネルＴｂの掘進を開始す
る。その掘進が少し進んだところで一旦掘進を中止し、
小径シールド用セグメント３８に形成した裏込材注入孔
４８から裏込材（例えばモルタル）を、大径シールド用
セグメント３７と小径シールド用セグメント３８間のセ
グメント間間隙４９内に注入し、大径シールド用セグメ
ント３７と小径シールド用セグメント３８を裏込材で結
合させ、その結合後に再び小径トンネルＴｂの掘進を開
始する。すると、大径前胴３と大径中折れ部４と大径後
胴５とを地中に残したまま、小径前胴６と小径中折れ部
７と小径後胴４５と掘進機内部機器とからなるシールド
掘進機により、小径トンネルＴｂの掘進が実行される。

【００４６】以上説明した２段式シールド掘進機１によ
れば、大径トンネルを掘進後、そのトンネルに続けて小
径トンネルを掘進することができ、大径中折れ部４と小
径中折れ部７を介して大径トンネルを湾曲状に掘進で
き、小径中折れ部７を介して小径トンネルを湾曲状に掘
進できるから汎用性に優れる。そして、複数のシールド
ジャッキ９で発生する掘進推力を複数の中折れジャッキ
３０を介して小径前胴６に伝達する構成にしたので、小
径中折れ部７や大径中折れ部４を設けたにも係わらず掘
進推力を確実に伝達できる、換言すればシールド掘進機
１を中折れ式の構造にすることができた。それ故、シー
ルド掘進機１の汎用性が著しく向上する。

【００４７】また、複数のシールドジャッキ９を小径中
折れ部７の内側に設け、大径トンネル掘進時にも小径ト
ンネル掘進時にも、それらシールドジャッキ９により掘
進推力を発生できるから、大径シールド用シールドジャ
ッキと小径シールド用シールドジャッキを装備する場合
に比べてシールドジャッキ９の所要数を節減して設備費
を低減できる。また、大径シールド径と小径シールド径
の差に無関係に複数のシールドジャッキ９を装備できる
から、設計の自由度が高まる。

【００４８】また、小径前胴６に大径前胴３を固定解除
可能に固定する前胴固定装置２７を小径前胴３に設けた
ので、大径トンネル掘進時には、前胴固定装置２７によ
り小径前胴６に大径前胴３を固定しておき、小径前胴６
に作用する掘進推力を前胴固定装置２７を介して伝達で
き、小径トンネル掘進開始前に前胴固定装置２７の固定
を解除し、小径トンネル掘進時に大径前胴を地中に残し
ていくことができる。また、前胴固定装置２７の固定解
除も簡単に行えるので、大径トンネル掘進から小径トン
ネル掘進への切換えの作業負荷を低減できる。

【００４９】また、大径後胴５が複数のボルトを含む固
定機構３２により小径中折れ胴２８に固定解除可能に固
定されているので、大径トンネル掘進時には大径後胴５
を小径中折れ胴２８に固定でき、大径トンネル掘進から
小径トンネル掘進へ切換える際には固定機構３２を解除
して大径後胴５の小径中折れ胴２８への固定を簡単に解
除できる。

【００５０】また、カッターディスク２の一部のカッタ
ースポーク１１ａに、そのカッタースポーク１１ａを大
径前胴３に対応する大径状態から小径前胴６に対応する
小径状態に切換え可能な伸縮機構１３を設け、カッター
ディスク２の残りの常時小径状態のカッタースポーク１
１ｂに加泥材吐出口１４を設けたので、小径トンネル掘
進に際して、一部のカッタースポーク１１ａを大径状態
から小径状態に切換えることができるから準備作業が簡
単になる。常時小径状態のカッタースポーク１１ｂに加
泥剤吐出口１４を設けるので、伸縮機構１３を設ける必
要がなく、加泥剤供給系と伸縮機構との干渉が生じるこ
ともない。

【００５１】また、各シールドジャッキ９のピストンロ
ッド９ａの先端部に、大径シールド掘進時には大径シー
ルド用偏心金具３３を着脱可能に連結し、小径シールド
掘進時には大径シールド掘進用偏心金具３３を小径シー
ルド掘進用偏心金具３４に交換するので、共通の複数の
シールドジャッキ９を用いて、大径シールド掘進時及び
小径シールド掘進時の掘進推力を発生させることができ
るから設備コスト的に有利であり、また、大径シールド
掘進から小径トンネル掘進に切換える為の準備作業が簡
単化する。

【００５２】また、セグメント３７，３８を覆工するエ
レクタ装置８を有し、このエレクタ装置８のエレクタ本
体３９のトンネル径方向長さを大径シールド用長さから
小径シールド用長さに切り換える径切換え機構４０を設
けたので、同一のエレクタ装置８を用いて大径シールド
用長さから小径シールド用長さへの切換えを簡単に確実
に行うことができ、設備コスト的に有利である。尚、前
記実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨逸脱しない範
囲において、前記シールド掘進機１の各部に適宜変更を
付加した態様で実施可能であることは言うまでもない。

【００５３】

【発明の効果】請求項１の２段式シールド掘進機によれ
ば、大径トンネルを掘進後、そのトンネルに続けて小径
トンネルを掘進することができ、大径中折れ部と小径中
折れ部を介して大径トンネルを湾曲状に掘進でき、小径
中折れ部を介して小径トンネルを湾曲状に掘進できるか
ら汎用性に優れる。そして、複数のシールドジャッキで
発生する掘進推力を複数の中折れジャッキを介して小径
前胴に伝達する構成にしたので、小径中折れ部や大径中
折れ部を設けたにも係わらず掘進推力を確実に伝達でき
る、換言すればシールド掘進機を中折れ式の構造にする
ことができた。その結果、シールド掘進機の汎用性が著
しく向上する。

【００５４】また、複数のシールドジャッキを小径中折
れ部の内側に設け、大径トンネル掘進時にも小径トンネ
ル掘進時にも、それらシールドジャッキにより掘進推力
を発生できるから、大径シールド用シールドジャッキと
小径シールド用シールドジャッキを装備する場合に比べ
てシールドジャッキの所要数を節減して設備費を低減で
きる。また、大径シールド径と小径シールド径の差に無
関係に複数のシールドジャッキを装備できるから、設計
の自由度が高まる。

【００５５】請求項２の２段式シールド掘進機によれ
ば、小径前胴に大径前胴を固定解除可能に固定する前胴
固定装置を小径前胴に設けたので、大径トンネル掘進時
には、前胴固定装置により小径前胴に大径前胴を固定し
ておき、小径前胴に作用する掘進推力を前胴固定装置を
介して伝達でき、小径トンネル掘進開始前に前胴固定装
置の固定を解除し、小径トンネル掘進時に大径前胴を地
中に残していくことができる。また、前胴固定装置の固
定解除も簡単に行えるので、大径トンネル掘進から小径
トンネル掘進への切換えの作業負荷を低減できる。その
他、請求項１と同様の効果を奏する。

【００５６】請求項３の２段式シールド掘進機によれ
ば、大径後胴が複数のボルトを含む固定機構により小径
中折れ胴に固定解除可能に固定されているので、大径ト
ンネル掘進時には大径後胴を小径中折れ胴に固定でき、
大径トンネル掘進から小径トンネル掘進へ切換える際に
は固定機構を解除して大径後胴の小径中折れ胴への固定
を簡単に解除できる。その他、請求項１と同様の効果を
奏する。

【００５７】請求項４の２段式シールド掘進機によれ
ば、カッターディスクの一部のカッタースポークに、そ
のカッタースポークを大径前胴に対応する大径状態から
小径前胴に対応する小径状態に切換え可能な伸縮機構を
設け、カッターディスクの残りの常時小径状態のカッタ
ースポークに加泥材吐出口を設けたので、小径トンネル
掘進に際して、一部のカッタースポークを大径状態から
小径状態に切換えることができるから準備作業が簡単に
なる。常時小径状態のカッタースポークに加泥剤吐出口
を設けるので、加泥剤供給系と伸縮機構との干渉が生じ
ることもない。その他、請求項１〜３の何れか１項と同
様の効果を奏する。

【００５８】請求項５の２段式シールド掘進機によれ
ば、各シールドジャッキのピストンロッドの先端部に、
大径シールド掘進時には大径シールド用偏心金具を着脱
可能に連結し、小径シールド掘進時には大径シールド掘
進用偏心金具を小径シールド掘進用偏心金具に交換する
ので、共通の複数のシールドジャッキを用いて、大径シ
ールド掘進時及び小径シールド掘進時の掘進推力を発生
させることができるから設備コスト的に有利であり、ま
た、大径シールド掘進から小径トンネル掘進に切換える
為の準備作業が簡単化する。その他、請求項４と同様の
効果を奏する。

【００５９】請求項６の２段式シールド掘進機によれ
ば、セグメントを覆工するエレクタ装置を有し、このエ
レクタ装置のエレクタ本体のトンネル径方向長さを大径
シールド用長さから小径シールド用長さに切り換える径
切換え機構を設けたので、同一のエレクタ装置を用いて
大径シールド用長さから小径シールド用長さへの切換え
を簡単に確実に行うことができ、設備コスト的に有利で
ある。その他、請求項４と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る２段式シールド掘進機
の縦断面図である。

【図２】カッターディスクを前側から視た図である。

【図３】左半部は図１Ａ−Ａ線断面図、右半部は図１Ｂ
−Ｂ線端面図である。

【図４】シールド掘進機（小径シールド掘進へ切換中）
の縦断面図である。

【図５】シールド掘進機（小径シールド掘進へ切換中）
の縦断面図である。

【図６】シールド掘進機（小径シールド掘進へ切換中）
の縦断面図である。

【図７】シールド掘進機（小径シールド掘進へ切換中）
の縦断面図である。

【図８】シールド掘進機（小径シールド掘進へ切換中）
の縦断面図である。

【図９】シールド掘進機（小径シールド掘進開始後）の
縦断面図である。

【図１０】シールドジャッキの一部切欠き縦断側面図で
ある。

【図１１】止水シールと土砂シールの要部拡大断面であ
る。

【符号の説明】

１ ２段式シールド掘進機 ２ カッターディスク ３ 大径前胴 ４ 大径中折れ部 ５ 大径後胴 ６ 小径前胴 ７ 小径中折れ部 ８ エレクタ装置 ９ シールドジャッキ １０ 排土機構 １１ａ，１１ｂ カッタースポーク １３ 伸縮機構 １４ 加泥剤吐出口 ２７ 前胴固定装置 ３０ 中折れジャッキ ３２ 固定機構 ３３ 大径シールド用偏心金具 ３４ 小径シールド用偏心金具 ４０ 径切換え機構

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッターディスクと、大径前胴と、大径
   後胴と、大径前胴と大径後胴とを中折れ可能に連結する
   大径中折れ部と、大径前胴の内側に同心状に位置する小
   径前胴と、小径前胴の後端に連結された小径中折れ部と
   を備えた２段式シールド掘進機であって、 前記小径前胴の内部にカッターディスクを回転駆動する
   カッター駆動手段を設け、小径前胴と小径中折れ部の小
   径中折れ胴とを連結する複数の中折れジャッキを設け、
   小径中折れ胴の内側付近に小径中折れ胴に固定された複
   数のシールドジャッキを設け、 複数のシールドジャッキにより大径シールド用のセグメ
   ントに反力を取り、複数の中折れジャッキを介して掘進
   推力を小径前胴に伝達するように構成したことを特徴と
   する２段式シールド掘進機。
2. 【請求項２】 前記小径前胴に、小径前胴に大径前胴を
   固定解除可能に固定する前胴固定装置を設けたことを特
   徴とする請求項１に記載の２段式シールド掘進機。
3. 【請求項３】 前記大径後胴は、複数のボルトを含む固
   定機構により小径中折れ胴に固定解除可能に固定された
   ことを特徴とする請求項１に記載の２段式シールド掘進
   機。
4. 【請求項４】 前記カッターディスクの一部のカッター
   スポークに、そのカッタースポークを大径前胴に対応す
   る大径状態から小径前胴に対応する小径状態に切換え可
   能な伸縮機構を設け、カッターディスクの残りの常時小
   径状態のカッタースポークに加泥剤吐出口を設けたこと
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の２段式
   シールド掘進機。
5. 【請求項５】 前記各シールドジャッキのピストンロッ
   ドの先端部に、大径シールド掘進時には大径シールド用
   偏心金具を着脱可能に連結し、小径シールド掘進時には
   大径シールド用偏心金具を小径シールド用偏心金具に交
   換することを特徴とする請求項４に記載の２段式シール
   ド掘進機。
6. 【請求項６】 更に、セグメントを覆工するエレクタ装
   置を有し、このエレクタ装置のエレクタ本体のトンネル
   径方向長さを大径シールド用長さから小径シールド用長
   さに切換える径切換え機構を設けたことを特徴とする請
   求項４に記載の２段式シールド掘進機。