JP2862836B2 - 二段式シールド掘進機 - Google Patents
二段式シールド掘進機Info
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Description
機(以下、単に掘進機という)に関する。さらに詳しく
は、大径のシールド本体内に同軸状に小径のシールド本
体が入れ子式に伸縮しうるように配設されることによ
り、トンネル等の途中からトンネル径を縮小して掘進す
ることができる掘進機に関する。
トンネルや共同溝等の工事はシールド工法によることが
多くなっているが、たとえば都市トンネルの場合その用
途の多様化により、トンネルの口径を途中から変えねば
ならない場合がある。一例では、地下鉄の新線建設工事
等において、大径のトンネルを必要とする駅舎部と、小
径のトンネルでよい線路部とを連続して掘削する場合が
ある。このような場合、掘進途中でトンネルの掘進径を
変更(専ら縮径)しうるいわば二段式の掘進機(親子掘
進機ともいわれている)が用いられる。
下、適宜親シールドともいう)内に小径の内シールド本
体(以下、適宜子シールドともいう)を同軸状且つ入れ
子式に収容したものであり、大径トンネルから小径トン
ネルへ移行するときに親シールドの掘進を停止し、子シ
ールドを親シールドの先端から発進させて小径トンネル
を掘進していくものである。
文献によって開示されたものが知られている。つまり、
特開平1−94193号公報、特開平3−66897号
公報、特開平3−161694号公報、特開平3−19
7791号公報、特開平3−250196号公報、特開
平3−115697号公報、特開平5−10086号公
報、実公昭60−38794号公報、実開平3−326
89号公報、実開平3−32690号公報、実開平3−
32692号公報、特公平2−44996号公報等であ
る。
シールドそれぞれに、掘削土砂を後方へ排出するための
送排泥管やコンベヤが装備されたものがある。しかし、
親シールドにも送排泥管やコンベヤを装備しようとする
と、それ相応のスペースが必要となり、親シールドと子
シールドとの直径差を大きくしなければならない。
ディスク(カッターリング)を回転駆動するための独自
の駆動機を備え、子シールドには子シールドカッターデ
ィスクを回転駆動するための独自の駆動機を備えたもの
がある。かかる掘進機にあっても、親シールド内に相応
のスペースを必要とするため、親シールドと子シールド
との直径差が大きくなる。
掘削において口径を徐々に変化させる場合にはシールド
の直径差の大きいものは採用しがたい。
シールドのカッターチャンバにのみ延設するとともに、
子シールドにのみカッターディスクの回転駆動機を装備
し且つ親子の両カッターディスクを連結・分離可能とし
て子シールドの回転駆動機によって両カッターディスク
を回転駆動可能とした掘進機が提案されている。
うなものがある。
ルド52のカッターチャンバ52aと親シールド53の
カッターチャンバ53aとが隔絶された構造になってい
る(図6(b))。すなわち、子シールド52のカッタ
ーディスク52bの外周には外周リング54が覆設さ
れ、子シールドのカッターチャンバ52aはその外周が
コーンプレート55によって親シールドのカッターチャ
ンバ53aと仕切られている。その結果、両シールド5
2、53が一体で掘進しているときには、親シールド5
3のカッターディスク(カッターリング)53bによっ
て掘削された土砂が土砂排出設備のある子シールドのカ
ッターチャンバ52aには入らず、すぐに親シールドの
カッターチャンバ53a内に詰まってしまい、カッター
リング53bの掘削効率が著しく低下するので掘進機全
体の効率も低下する。
よび図8に示す掘進機61、71が提案されている。
のカッターチャンバ62aと親シールド63のカッター
チャンバ63aとを連通させるために、子シールド62
のカッターチャンバ62a外周からコーンプレートが取
り除かれている。そうすることにより、親シールドのカ
ッターリング63bによって掘削された土砂はスムーズ
に子シールドのカッターチャンバ62aに流れ込み(図
中、矢印A)、図示しない排泥管やコンベヤによって排
出される。言い換えれば、本掘進機61は親子のシール
ド共通の一個のカッターチャンバを備えていることにな
る。
(a)に示すように子シールドのカッターチャンバ62
aの周囲が開放されているため、子シールド62を親シ
ールド63から分離させて単独で掘進させるときに周囲
の地盤(主に上部の地盤)がカッターチャンバ62a内
へ崩れ込む(図中、矢印B)おそれがある。そうなると
掘進機61の掘削効率が低下するだけでなく、地盤の崩
落によって地上構造物への悪影響を及ぼすおそれもあ
る。
のカッターリング73bと子シールド72のカッターチ
ャンバ72aとを連通させるために、子シールド72の
カッターディスク72bの外周から外周リングが取り除
かれている。そうすることにより、親シールドのカッタ
ーリング73bによって掘削された土砂はスムーズに子
シールドのカッターチャンバ72aに流れ込み(図中、
矢印A)、図示しない排泥管やコンベヤによって排出さ
れる。
(a)に示すように子シールドのカッターディスク72
bの周囲が開放されているため、子シールド72を親シ
ールド73から分離させて単独で掘進させるとき、周囲
の地盤(主に上部の地盤)が子シールド72のカッター
ディスク72bを通してカッターチャンバ72a内へ崩
れ込む(図中、矢印B)おそれがある。
親子一体で掘進するときの問題は解消されても、子シー
ルド単独で掘進するときに上述の新たな問題が生じる。
決するためになされたものであり、その内シールドにお
いて、カッターディスクの外周リングをカッターチャン
バのコーンプレートより実質的に小径に形成することに
より、外周リングより外方にカッターリング側からカッ
ターチャンバへのシールドの軸方向の間隙を確保した。
したがって、内シールドの外周リングおよびコーンプレ
ートを取り外すことなくカッターリング後方と内カッタ
ーチャンバとが連通し得たので、シールドの周囲の地盤
の崩壊を招くことなくカッターリングによる掘削土砂を
内カッターチャンバ内へ送り込むことが可能となった。
グを有する外シールド本体と、カッターディスクを有し
且つ前記外シールド本体内に同軸状且つ入れ子式に収容
された内シールド本体とからなる二段式シールド掘進機
であって、前記内シールド本体がそのカッターディスク
の後方に掘削土砂を取り入れるカッターチャンバを有し
ており、内シールドのカッターディスクの外周リング
が、カッターチャンバの外周を覆う内シールドコーンプ
レートより実質的に小径に形成されていることを特徴と
している。
ターディスクの外周リングと内シールドコーンプレート
とのあいだに前後方向に連通する間隙が形成されること
となる。その結果、外シールド本体と内シールド本体と
が一体にされているときでも、掘進機の前方からカッタ
ーリングを通し、前記間隙を通してカッターチャンバに
いたる掘削土砂の通路が形成されることになる。したが
って、カッターリングによって掘削された土砂はカッタ
ーチャンバに取り込まれ、カッターディスクによって掘
削された土砂とともに容易に後方へ排出することができ
る。また、内シールドが単独で掘進するときも、カッタ
ーディスクの周縁近傍が外周リングに覆われ、カッター
チャンバの周縁が内シールドコーンプレートに覆われて
いるため、内シールドの周囲の土砂がカッターディスク
およびカッターチャンバの内部に崩落してくることがな
い。ここで、実質的に小径とは、外周リングが円筒状を
呈している場合に、その直径が内シールドコーンプレー
トの直径より小さいことを意味するのみならず、外周リ
ングが後述のごとくテーパ状にされている場合や多角形
状にされている場合のように、外周リングの外方に内シ
ールドコーンプレート部とのあいだで段差ができる結
果、カッターチャンバとカッターリングとが連通する間
隙が生じるような外周リングの形状をも意味する。
を、内シールド本体の後方に向けて実質的に縮径される
ようにテーパー状に形成するのが、前記間隙が確保され
るとともに、内シールドの単独で掘進するときにカッタ
ーディスクおよびカッターチャンバの周縁が閉止されう
る点で好ましい。
グを、内シールド本体の軸方向に見て実質的に多角形状
となるように形成するのが、叙上の形状の外周リングを
有する場合と同様の前記作用効果を奏するうえ、補強材
として製作上のコストが前述のリング状のものより低廉
となる。
ールド本体の切羽面を、その位置が前記内シールドコー
ンプレートの前端と同一位置かまたはそれより前方とな
るように構成するのが、カッターリングによる掘削土砂
がカッターリングの後方に堆積して圧密することが防止
される点で好ましい。
つつ本発明の掘進機を説明する。
面図、図2は図1の掘進機のII−II線断面図、図3
(a)は図1の掘進機の子シールドの単独掘進時の機能
を説明する部分断面図であり、図3(b)は親子一体掘
進時の機能を説明する部分断面図、図4(a)は本発明
の掘進機の他の実施例を示す正面図であり、図4(b)
は図4(a)の掘進機のIV−IV線断面図、図5
(a)は本発明の掘進機のさらに他の実施例を示す正面
図であり、図5(b)は図5(a)の掘進機のV−V線
断面図である。
り、外シールド本体(以下、適宜親シールドという)2
と、親シールド2内に同軸状且つ入れ子式に収容された
内シールド本体(以下、適宜子シールドという)3とか
ら構成されている。親シールド2と子シールド3とは図
示しない連結装置によって着脱自在に連結されており、
子シールド3のみを掘進させるときにはかかる連結装置
を外して両シールド2、3を分離し、親シールド2を放
置して子シールド3を前進させる。
リング4が配設されており、子シールド3の前端には円
形状のカッターディスク5が配設されている。カッター
リング4およびカッターディスク5には、それぞれ複数
個のカッタービット6が固設されたカッタービーム7、
8が放射状に配設されている。隣接カッタービーム間は
開放スペース9であり、このスペース9を通して掘削土
砂がカッターディスク5後方のカッターチャンバ10に
流入する。
ディスク連結器11が内蔵されている。このディスク連
結器11はカッターリング4とカッターディスク5とを
連結、且つ分離するためのものである。本実施例ではデ
ィスク連結器11は図1に示すように円周上に3個設け
られている。ディスク連結器11は、カッターディスク
5のカッタービーム7内に装備された駆動シリンダ11
aによってピン11bをカッターリング4に装備された
ボス11cに係合することにより、カッターリング4と
カッターディスク5とを連結するものである。
シールド2に固定するための固定装置であり、円周上に
ほぼ等間隔に6個設けられている。この固定装置12
は、カッターリング4の係止爪12aと親シールド2の
係止爪12bとを係止したうえで、親シールド2に固設
されたジャッキ12cによってカッターリング4の係止
爪12aを押圧することにより両爪12a、12bをそ
の係止状態に拘束し、カッターリング4を親シールド2
に固定するものである。
定されることはなく、また、固定装置12は6個に限定
されることはなく、掘進機のサイズ等に応じて増減すれ
ばよい。
ク5とを回転駆動するための駆動モータであり、減速機
14、ピニオン15およびシールドと同軸状のギア16
を介してカッターディスク5を回転せしめる。カッター
リング4がカッターディスク5と連結されているときに
はカッターリング4もカッターディスク5と一体に回転
する。
隔に複数個配設された推進ジャッキである。推進ジャッ
キ17は組み立て済のセグメントの前端を押して子シー
ルド2を前進せしめる。なお、セグメントは図示しない
エレクタによって円筒状に組み立てる。
0内の掘削土砂を排出する装備としてスクリューコンベ
ア18を用いた土圧式が採用されている。もちろん、本
発明では、土圧式以外にベルトコンベアを用いたオープ
ンメカニカル式または送泥管と排泥管とを用いた泥水式
等の方式を採用することができる。
の本体内部3aとカッターチャンバ10とを隔絶する閉
止部材であり、本体内部3aへの土砂や泥水の流入を防
止している。
り、カッターディスク5のほぼ外周を覆う短円筒状の部
材である。この外周リング20を配設することにより、
カッターディスク5内への周囲からの土砂の流入を防い
でいる。21は子シールド3のカッターチャンバ10外
周を覆うコーンプレート部であり、本実施例では子シー
ルド3のスキンプレート22を前方へ延長することによ
ってコーンプレート部21を構成せしめている。このコ
ーンプレート部21によって、カッターチャンバ10内
へその周囲から土砂が流入することを防いでいる。
の円周方向全周にわたって、親シールド2と子シールド
3とのあいだの狭い間隙Tをシールするためのエントラ
ンスパッキン23が設けられている。
の切羽面ともいう)24、つまりカッターリング4の後
端に相当する部分は閉止されており、カッターリング4
による掘削土砂が親シールド2の本体内部2aへ流入す
ることを防止している。
0は前記コーンプレート部21より小さい直径を有して
いる。したがって、掘進機1をその前方から見ると、外
周リング20とコーンプレート部21とのあいだに間隙
S1が形成される。かかる構成により、カッターリング
4によって掘削された土砂はカッターリング内に留まる
ことなく、図3(b)に示すように前記間隙S1を通っ
て(矢印C)カッターチャンバ10内へスムーズに流入
し、スクリューコンベア18によって排出される。
3が単独で掘進する場合に余掘りを行うためのコピーカ
ッター装置である。
シールド3が親シールド2と分離されて単独で掘進する
ときには、前記外周リング20およびコーンプレート部
21により、子シールド3の周囲の地盤が子シールド3
のカッターディスク5およびカッターチャンバ10内へ
崩れ込んで来ることが防止される。
3の外周リング32が部分円錐状を呈している。すなわ
ち、外周リング32はシールド後方に向けて縮径される
ようにその断面がテーパにされている。したがって、図
4(b)に示すように、カッターリング4からカッター
チャンバ10までの間隙S2が形成され、土砂はカッタ
ーリング内に留まることなく、間隙S2を通って(矢印
C)カッターチャンバ10内へスムーズに流入し、スク
リューコンベア18によって排出される。
の外周リング42が円筒状や円錐状ではなく平板を組み
合わせたものであり、図5(a)に示すように、掘進機
41を前方から見たときに六角形状となるように配設さ
れている。したがって、図5(a)に示すように、外周
リング42とコーンプレート部21とのあいだに間隙S
3が形成される。そして、掘削時に土砂はカッターリン
グ内に留まることなく、図5(b)に示すように前記間
隙S3を通って(矢印C)カッターチャンバ10内へス
ムーズに流入し、スクリューコンベア18によって排出
される。また、このように外周リング42を六角形状に
配設することにより、補強材として前記リング状の外周
リング20、32より製作上のコストが低廉となるとい
う効果がある。なお、本発明では六角形状に限定される
ことはなく、前記間隙が形成されうる多角形状であれば
よい。
する前記平板を後方に向けて、シールド中心軸側に傾斜
させた外周リングを用いてもよい。
の単独掘進時にはコーンプレート部と外周リングとによ
って周囲の地盤がカッターチャンバ内に崩落してくるこ
とが防止される。
ールド本体とが一体にされているときは、カッターリン
グによって掘削された土砂はカッターチャンバに取り込
まれ、カッターディスクによって掘削された土砂ととも
に容易に後方へ排出することができる。また、内シール
ドが単独で掘進するときは、内シールドの周囲の土砂が
カッターディスクおよびカッターチャンバの内部に崩落
してくることがない。
る。
時の機能を説明する部分断面図であり、(b)は親子一
体掘進時の機能を説明する部分断面図である。
面図であり、(b)は(a)の掘進機のIV−IV線断
面図である。
示す正面図であり、(b)は(a)の掘進機のV−V線
断面図である。
シールドの単独掘進時の機能を説明する部分断面図であ
り、(b)は親子一体掘進時の機能を説明する部分断面
図である。
子シールドの単独掘進時の機能を説明する部分断面図で
あり、(b)は親子一体掘進時の機能を説明する部分断
面図である。
(a)は子シールドの単独掘進時の機能を説明する部分
断面図であり、(b)は親子一体掘進時の機能を説明す
る部分断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 カッターリングを有する外シールド本体
と、カッターディスクを有し且つ前記外シールド本体内
に同軸状且つ入れ子式に収容された内シールド本体とか
らなる二段式シールド掘進機であって、 前記内シールド本体がそのカッターディスクの後方に掘
削土砂を取り入れるカッターチャンバを有しており、内
シールドのカッターディスクの外周リングが、カッター
チャンバの外周を覆う内シールドコーンプレートより実
質的に小径に形成されていることを特徴とする二段式シ
ールド掘進機。 - 【請求項2】 前記カッターディスクの外周リングが、
内シールド本体の後方に向けて実質的に縮径されるよう
にテーパー状に形成されてなる請求項1記載の二段式シ
ールド掘進機。 - 【請求項3】 前記カッターディスクの外周リングが、
内シールド本体の軸方向に見て実質的に多角形状となる
ように形成されてなる請求項1または2記載の二段式シ
ールド掘進機。 - 【請求項4】 前記外シールド本体の切羽面が、前記内
シールドコーンプレートの前端と同一位置かまたはそれ
より前方に位置するように構成されてなる請求項1〜3
のうちのいずれか一の項に記載の二段式シールド掘進
機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18199296A JP2862836B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 二段式シールド掘進機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP18199296A JP2862836B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 二段式シールド掘進機 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1025988A JPH1025988A (ja) | 1998-01-27 |
JP2862836B2 true JP2862836B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=16110439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP18199296A Expired - Fee Related JP2862836B2 (ja) | 1996-07-11 | 1996-07-11 | 二段式シールド掘進機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2862836B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4716885B2 (ja) * | 2006-01-30 | 2011-07-06 | ジャパントンネルシステムズ株式会社 | 親子シールド掘進機 |
CN114086979A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-02-25 | 任彦芳 | 一种子母结构的硬岩tbm |
-
1996
- 1996-07-11 JP JP18199296A patent/JP2862836B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH1025988A (ja) | 1998-01-27 |
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