JPS63181899A - シールド掘削機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、トンネルにおける覆工を、現場打ちコンクリ
ートで構築する際に適用するに好適なシールド掘削機に
関する。

（ｂ）、従来の技術 最近、シールド掘削機により掘削されたトンネルの覆工
を、現場打ちコンクリートで構築するための種々の提案
がなされている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする間急点しかし、いまだ
カーブ施工（ここで、カーブ施工とは、新たな覆工を既
設の覆工に対して所定角度だけズラす形で打ち継ぎ形成
してゆくことを意味する。以下同様である。）を円滑に
行う技術が確立されておらず、当該カーブ施工をする際
にも円滑に作業を進めて行くことが出来るシールド掘削
機の開発が急がれている。

本発明は、上記事情に２み、カーブ施工をする際にも円
滑に作業を行うことが出来るシールド掘削機を提供する
ことを目的とする。

（ｄ）８問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内
側にプレスリング（７）を、前記外殻（２）の掘進方向
に移動駆動自在に設け、該プレスリング（７）の内側に
型枠支持部材（１１）を。

前記外殻（２）に対して移動駆動自在に設け、更に、少
なくとも前記型枠支持部材（１１）を複数個に分割する
と共に、該分割部分（１１ａ、１１ｂ）が独立して前記
外殻（２）の掘進方向に移動し得るようにして構成され
る。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の
記載に限定拘束されるものではない。以下の「（ｅ）０
作用」の欄についても同様である。

（ｅ）６作用 上記した構成により、本発明は、カーブ施工を行なう際
にも、シールド掘削機（１）が、型枠支持部材（１１）
の分割部分（ｌｌａ、１ｌｂ）を介して斜めに設置され
た型枠（１３）から安定的に反力を取る形で掘進するよ
うに作用する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるシールド掘削機の一実施例を示す
平断面図、 第２図は第１図の■−■線による断面図。

第３図は第１図のｍ−ｍ線に′よる断面図、第４図はシ
ールド掘削機のジヤツキ部分の拡大図。

第５図は第４図の■−■線による断面図、第６図乃至第
１３図は本発明によるシールド掘削機を用いて、直線的
に覆工を打ち継ぎ形成する様子を示す工程図、 第１４図は本発明によるシールド掘削機を用いてカーブ
施工する様子を示す平断面図である。

シールド掘削機１は、第１図に示すように、円筒状に形
成された外殻２を有しており、外殻２の前面、即ち第１
図左側面にはカッタ３が回転自在に支持されている。カ
ッタ３は、外殻２内部の空間を左右方向に遮断する形で
設けられた外殻２の隔壁２ａに設けられた駆動モータ５
と接続しており、更に隔壁２ａには、それぞれ複数個の
掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂが、第２図に示すように。

図中左右に区分され、しかも外殻２に沿った形で所定の
間隔で配列設置されている。掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂ
には、第１図に示すようにそれぞれラム６ａ、６ｂが、
矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退自在に設けられており、更に
外殻２の内側には１円筒状に形成されたプレスリング７
が、外殻２内面と接する形で、矢印Ａ、Ｂ方向に摺動自
在に設けられている。

プレスリング７は、第２図及び第３図に示すように、図
中左右に２分割されており、該プレスリング７は５半円
筒状に形成さ九た２個のプレスリング片７ａ、７ｂを有
している。なお、プレスリング片７ａ、７ｂは、それぞ
れ独立して外殻２の掘進方向、即ち図中紙面と直角な方
向に移動し得る形で組み合わされており、プレスリング
片７ａ、７ｂには、それぞれ複数個のプレスリングジヤ
ツキ９ａ、９ｂが、外殻２に沿った形で所定の間隔で配
置されている。

また、プレスリング片７ａ、７ｂには、それぞれ複数個
のコンクリート吐出管１０が、第２図及び第５図に示す
ように、先端の吐出口１０ａをプレスリング片７ａ、７
ｂの側面７ｃ、７ｄ、即ちシールド掘削機１の後方に向
けた形で設けられており、各コンクリート吐出管１０に
は、吐出管清掃用のシリンダ１０ｂがロッド１０ｃを矢
印Ｃ１Ｄ方向に突出後退自在にした形で設けられている
。

なお、吐出管１０にはコンクリート供給ホース３０が接
続している。

更に、掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂの各ラム６ａ、６ｂの
先端には１円環状に形成されたゲージリング１１が装着
されており、ゲージリング１１は、第２図及び第３図に
示すように、プレスリング片７ａ、７ｂと整合する形で
図中左右に２分割されている。即ち、ゲージリング１１
は、半円環状に形成されたゲージリング片１１ａ、ｌｌ
ｂから構成されており、ゲージリング片１１ａ、１１ｂ
は、それぞれ掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂにより独立して
外殻２の掘進方向、即ち図中紙面と直角な方向に移動し
得る形で組み合わされている。なお、ゲージリング片１
１ａ、ｌｌｂには係合溝１１ｃ、ｌｉｄが、それぞれゲ
ージリング片１１ａ、１１ｂの外周に沿って半円状に穿
設形成されており、係合溝１１ｃ、ｌｉｄには、第１図
に示すように、鉄筋等の補強部材１２が嵌入している。

更に、ゲージリング１１には、第２図及び第３図に示す
ように１円環状に組立られた型枠１３が、第１図左右方
向に接続された形で設けられている。

シールド掘削機１は１以上のような構成を有するので、
トンネル１５の掘削に際しては、駆動モータ５によりカ
ッタ３を回転させると共に、掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂ
を同期的に駆動して、各ラム６ａ、６ｂを、同一速度で
、かつ同一距離だけ第１図Ｂ方向に突出させて、隔壁２
ａ及び外殻２を介してカッタ３を切羽１６方向、即ち矢
印Ａ方向に押圧する６すると、その押圧力により、カッ
タ３と切羽１６は所定の接触圧力で接し、切羽１６はカ
ッタ３により掘削され、それと同時に、外殻２は入方向
に直線的に掘進して、トンネル１５がシールド掘削機１
の後方、即ち第１図右方に直線的に形成されてゆく。

こうして、トンネル１５が直線的に形成されてゆくにつ
れ、掘削された地山１９の崩壊を防止するために覆工２
０を構築する必要が有るが、この覆工２０の構築は、以
下の手順で行なわれる。

即ち、シールド掘削機１が、型枠１３の１リング分の長
さＬｌだけ入方向に掘進した状態では、掘進用ジヤツキ
６Ａ、６Ｂの各ラム６ａ、６ｂは、第６図に示すように
、それぞれＢ方向に突出した状態となっており、またプ
レスリング７も、プレスリング片７ａ、７ｂが整合した
状態でＢ方向に移動した状態どなっている。なお、ラム
６ａ（従って、ゲージリング片１１ａ）とラム６ｂ（従
って、ゲージリング片１１ｂ）との移動動作は全く同一
であるので、第６図においては、掘進用ジヤツキ６Ａ−
ラム６ａ及びゲージリング片１１ａのみを図示する。ま
た、プレスリング７についても。

同様の理由によりプレスリング片７ａのみを図示する。

以下、第７図乃至第１３図においても同様である。

この状態で、ラム６ａ、６ｂを共にＡ。方向に距！ＬＬ
だけ後退させる（第７図参照）。すると、直前にコンク
リート２１の打設された部分の妻止め２２Ａ及び型枠１
３Ａから、ゲージリング１１が、離れてＡ方向に移動し
、妻止め２２Ａ及び型枠１３Ａとゲージリング１１との
間に距離Ｌ１なる空間が形成される。なお、この際ラム
６ａ、６ｂの移動量は同一であるので、ゲージリング片
１１ａ、ｌｌｂは、互いに矢印Ａ、Ｂ方向にズレること
なく整合した状態で移動する。

次に、その状態で該空間部分に、第７図想像線で示すよ
うに、補強部材１２を係合溝１１ｃ、ｌｉｄを介して妻
止め２２Ｂと共に設置する。更に、型枠ｉ３Ａに接する
形で型枠１３Ｂを組立設置し、該型枠１３Ｂとゲージリ
ング１１（妻止め２２Ｂ）、プレスリング７及び妻止め
２２Ａとの間にコンクリート打設空間２３を形成する。

この状態で、第８図に示すように、型枠１３Ｂにコンク
リート供給管２５を接続して、コンクリート供給管２５
によりコンクリート打設空間２３中にコンクリート２１
を打設する。なお、この際、コンクリート打設空間２３
中の空気は、型枠１３に適宜設けられたエア抜き管１３
　ａにより外部に排出さ九るので、コンクリート２１の
コンクリート打設空間２３中への注入打設動作は円滑に
行なわれる。

こうして、コンクリート打設空間２３中にコンクリート
２１が打設されたところで、第９図に示すように、今度
はプレスリングジヤツキ９ａ、９ｂを同期的に駆動して
、プレスリング片７ａ。

７ｂを同一距離だけ入方向に徐々に後退させる。

すると、プレスリング片７ａ、７ｂが通過した後には、
外殻２と注入されたコンクリート２１との間に空間２６
が形成される。そこで、プレスリング片７ａ、７ｂ（即
ち、プレスリング７）の入方向の移動と共に、第１０図
に示すように、コンクリート吐出管１０からコンクリー
ト２１を、該空間２６中に注入し、該空間２６をコンク
リート２１で充填する。

プレスリング片７ａ、７ｂが入方向に移動して、第１１
図に示すように、側面７ｃ、７ｄがゲージリング１１側
の妻止め２２　Ｂの設置位置と略一致したところで、第
１２図に示すよ°うに、掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂを同
期的に駆動して、ラム６ａ、６ｂを同一速度でＢ方向に
突出駆動させると共に、カッタ３を回転させて掘削動作
を開始する。すると、既に述べたように、外殻２がＡ方
向に移動を開始し、外殻２が移動した後に、打設充填さ
れたコンクリート２１と地山１９との間にテールボイド
２７が形成される。従って、外殻２が入方向に移動する
につれて、プレスリングジヤツキ９ａ、９ｂを同期的に
駆動して、プレスリング７ａ、７ｂを、外殻２の移動に
同期した形でＢ方向に徐々に同一速度で移動させる。す
ると、プレスリング片７ａ、７ｂの側面７ｃ、７ｄは、
整合した状態でＢ方向に移動し、該側面７ｃ、７ｄによ
って、先程打設されたコンクリート打設空間２３及び空
間２６内の未硬化のコンクリート２１はＢ方向に押圧さ
れて、テールボイド２７を充填する形で流動する。

こうして、第１３図に示すように、外殻２のＡ方向の移
動につれて、プレスリング７をＢ方向に移動させてゆく
と、外殻２の移動の結果発生するテールボイド２７は、
効果的に充填されてゆく。

こうして、１リング分外殻２が推進すると、プレスリン
グ７は、第６図に示すように、その側面７ｃ、７ｄが外
殻２の後端部に一致した形となり、１リング分の覆工２
０の構築が完了する。なお、この際の、コンクリート２
１の打ち継ぎ面２９は、第１図に示すように、プレスリ
ング７の移動動作により１階段状に形成される。

なお、上述した実施例においては、覆工２０を、Ａ方向
に直線的に打ち継ぎ形成した場合について述べたが、シ
ールド掘削機１の掘進方向を、入方向から徐々に左方（
第１４図においては図中左肩め下方）に変えてカーブ施
工する場合について以下説明する。なお、第１図乃至第
１３図において説明した部分と同一の部分は、同一の符
号を付してその部分の説明を省略する。

即ち、シールド掘削機１が、型枠１３Ｂの１リング分の
長さＬｌだけＡ方向に掘進した状態では、掘進用ジヤツ
キ６Ａ、６Ｂの各ラム６ａ、６ｂは、Ｂ方向に突呂した
状態となっており、またプレスリング７も、プレスリン
グ片７ａ、７ｂが整合した状態でＢ方向に移動した状態
となっている（第６図参照）。　　　・ そこで、掘進用ジヤツキ６Ａ、６Ｂを駆動して、Ｂ方向
に突出したラム６ａ、６ｂを、第１４図に示すように、
それぞれ距＠Ｌ３、Ｌ２（但し１、Ｌ　３＞Ｌ　２＞Ｌ
　ｉ）だけＡ方向に後退させる。するど、ゲージリング
片１１ａ、ｌｌｂは、直前にコンクリート２１の打設さ
れた部分の妻止め２２Ｂ及び型枠１３Ｂから離乳、更に
Ａ方向に距離Ｌ３、Ｌ２だけ移動して、妻止め２２Ｂ及
び型枠１３Ｂとゲージリング片１１ａ、ｌｌｂとの間に
空間が形成される。

そこで、該空間部分に、第１４図に示すように、補強部
材１２を係合溝１１ｃ、ｌｉｄを介して設置すると共に
、妻止め２２Ｄｔｉ−設置する。更に、型枠１３Ｄを、
型枠１３Ｂに図中下方に向けて厚さが次第に薄くなる円
環状の矯正用ブロック３２を介して接続する形で設置す
る。すると、型枠１３Ｄの図中外周面１３ｄは一矢印Ａ
方向から所定角度だけ図中左肩め下方にズした状態で保
持されることになり、外周面１３ｄ、ゲージリング片１
１ａ、１１ｂ（妻止め２２Ｄ）、プレスリング片７ａ、
７ｂ及び妻止め２２Ｂとの間にコンクリート打設空間２
３が形成される。なお、この際ゲージリング片１１ｂは
、ゲージリング片ＩＬａよりも外殻２の後方（矢印Ｂ方
向）にズした位置に位置決めされているので、図中斜め
になる形で設置された型枠１３Ｄは、これ等ゲージリン
グ片１１ａ、ｌｌｂにその図中左側面を当接する形で支
持されることになる。

この状態で、コンクリート打設空間２３中にコンクリー
ト２１を打設充填する。コンクリート２１が充填された
ところで、プレスリングジヤツキ９ａ、９ｂを駆動して
、プレスリング片７ａ、７ｂをＡ方向に徐々に後退させ
ると共に、コンクリート吐出管１０から、コンクリート
２１をＢ方向に吐出して、プレスリング片７ａ、７ｂの
移動によって生じる空間２６（第９図参照）を充填する
。

こうして、プレスリング片７ａ、７ｂが入方向に移動し
て、鍔面７ｃ、７ｄがゲージリング１１何の妻止め２２
Ｄの設置位置と略一致したところで、ラム６ａ、６ｂを
、それぞれ独立してＢ方向に所定距離だけ突出駆動させ
る。すると、シールド掘削機１は、外殻２及びゲージリ
ング片１１ａ、ｌｌｂ等を介して、型枠１３Ｄから反力
を取る形で、その掘進方向を入方向から徐々に左方（第
１４図においては図中左肩め下方）に変えつつ、カッタ
３により掘削動作を開始する。すると、外殻２も入方向
から徐々に左方に向きを変えて、外殻２が移動した後に
、打設充填されたコンクリート２１と地山１９との間に
テールボイド２７が形成さ九る（第１２図参照）。従っ
て、外殻２が移動するにつれて、プレスリングジヤツキ
９ａ、９ｂを駆動して、プレスリング片７ａ、７ｂを。

それぞれ外殻２の移動に同期した形で、外殻２後方に徐
々に移動させる。すると、コンクリート打設空間２３及
び空間２６の未硬化のコンクリート２１は、これ等プレ
スリング片７ａ、７ｂに押圧されて、テールボイド２７
を充填する形で流動する。

こうして、外殻２の移動につれて、プレスリング片７ａ
、７ｂを外殻２の後方に移動させてゆくと、該テールボ
イド２７は効果的に充填されてゆく６なお、外殻２がＡ
方向から左方、即ち第１４図中左肩め下方に徐々に向き
を変えて移動するので、コンクリート２１の充填量をテ
ールボイド２７の図中上部にゆくにしたがって増やす必
要があるが、プレスリング片７ａを、プレスリング片７
ｂよりも所定距離だけ長くＢ方向に突出させて充填量を
増加させることにより、テールボイド２７を満遍無く充
填することが出来る。

なお、上述した実施例においては、ゲージリング１１と
プレスリング７とを共に２分割した場合について述べた
が、ゲージリング１１のみを２分割し、プレスリング７
は２分割せずに単体でシール１（掘削機１を構成しても
よい。

更に、上述した実施例においては、ゲージリング１１等
を、２分割した場合について述べたが、カーブ施工の状
況に応じて、それ以上に分割してもよいことは勿論であ
る。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように本発明は、外殻２を有し、該外殻
２の内側にプレスリング７を、前記外殻２の掘進方向に
移動駆動自在に設け、該プレスリング７の内側にゲージ
リング１１′等の型枠支持部材を、前記外殻２に対して
移動駆動自在に設け。

更に、小なくとも前記型枠支持部材を複数個に分〜割す
ると共に、該分割部分（例えば、ゲージリング片１１ａ
、１１ｂ）が独立して前記外殻２の掘なくとも型枠支持
部材を１分割部分毎に独立して移動させることが出来る
。このため、カーブ施工する際にもシールド掘削機１を
、該分割部分を介して、斜めに設置された型枠１３がら
安定的に反力を取る形で掘進させることが可能となり、
該力、−ブ施工作業を円滑に行なうことが出来る。更に
、プレスリング７を複数個に分割した場合には、テール
ボイド２７の部位に応じてコンクリート２１等の充填部
材の充填量を加減することが出来るので、カーブ施工時
においてもテールボイド２７を有効に充填することが出
来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド掘削機の一実施例を示す
平断面図、 第２図は第１図の■−■線による断面図、第３図は第１
図の■−■線による断面図、第４図はシールド掘削機の
ジヤツキ部分の拡大図、 １□　ｔ−１”！１ＪＬＪ□　　＋　　ＦＭ　−−、−
−＋＾、　　　、　　−−−第６図乃至＠１３図は本発
明によるシールド掘削機を用いて、直線的に覆工を打ち
継ぎ形成する様子を示す工程図、 第１４図は本発明によるシールド掘削機を用いてカーブ
施工する様子を示す平断面図である。 １・・・・・・シールド掘削機 ２・・・・・−外殻 ７・・・・・・プレスリング １１・・・・・・型枠支持部材（ゲージリング）１．１
ａ、４１ｂ・・・・・・分割部分（ゲージリング片） 出原人　　　　三井建設株式会社 代理人　　弁理士　　相１）伸二 （ほか２名） 第６図 第８図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外殻を有し、 該外殻の内側にプレスリングを、前記外殼 の掘進方向に移動駆動自在に設け、 該プレスリングの内側に型枠支持部材を、 前記外殻に対して移動駆動自在に設け、 更に、少なくとも前記型枠支持部材を複数 個に分割すると共に、該分割部分が独立して前記外殻の
   掘進方向に移動し得るようにして構成したシールド掘削
   機。