JP2934383B2 - 親子シールド掘進機及び同心度保持方法 - Google Patents

親子シールド掘進機及び同心度保持方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、親シールドと子シール
ドにより径の異なるトンネルを連続的に掘進できるよう
にした親子シールド掘進機及びこの親子シールド掘進機
において親シールドと子シールドの同心度を保持する同
心度保持方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、親シールドと子シールドを備えた
シールド掘進機として例えば特開平3−132597号
公報に記載されたものが公知である。前記公報のトンネ
ル掘進機は、掘進途中でトンネル径を変えるために大径
のシールド(親シールド)内から小径のシールド(子シ
ールド)を発進可能としたシールド掘進機である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる親子シールド掘
進機の場合、親シールドの内径と子シールドの外径が精
度よく仕上げられていないと、同心度がずれてしまい子
シールドの発進時引掛りなどが発生して子シールドの円
滑な発進が阻害される。この改良として親シールドの内
径と子シールドの外径を全て機械加工で仕上げて同心精
度をあげることは製作費が嵩んで好ましくない。
【0004】また親シールドと子シールドの間に隙間が
あると、子シールドの自重で子シールドが下るため、親
シールドと子シールドの中心がずれて同心度が確保でき
ないとともに、親シールドと子シールドの間に設けられ
たシールのつぶれ量が子シールドの自重のため、上部よ
り下部の方が大きくなるなど、場所によってシール機能
が異なるなどの不具合もある。
【0005】さらに親シールドのカッタヘッドを親シー
ルドで支持し、回転トルクのみを子シールドのカッタヘ
ッドから親シールドのカッタヘッドへ伝達する方式の場
合、親シールドと子シールドのカッタヘッド同士が偏心
していると、トルク伝達部に無理な力が作用して好まし
くない。本発明は、かかる従来の不具合を改善するため
になされたもので、親シールドと子シールドの同心度を
確保した状態で、子シールドの発進が円滑に行えるシー
ルド掘進機及び同心度保持方法を提供することを目的と
するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第1発明による親子シールド掘進
機は、親シールドジャッキにより地中へ推進される親シ
ールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッドを有し、
かつ前記親シールドの内径より小さい外径を有する子シ
ールドを設け、これら親シールドと子シールド間の半径
方向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親子シール
ド掘進機であって、前記同心度保持構造体をライナープ
レートより形成し、かつこのライナープレートを、親シ
ールドの内周面もしくは子シールドの外周面のいずれか
一方に一体に固着することを特徴とするものである。
【0007】この第1発明の親子シールド掘進機におい
ては、親シールドと子シールドとを一体にして大径トン
ネルを掘削した後、親シールドより子シールドを発進さ
せることにより、大径トンネルに連続して小径トンネル
が掘削される。この子シールドを発進させる際、ライナ
ープレートにより親シールドと子シールドの同心度が保
持されるため、子シールドの自重によって同心度が狂う
心配がなく、また親シールドと子シールドとの間に同心
度保持構造体による隙間が形成されているため、子シー
ルド発進時に親シールドと子シールドとの間に引っ掛か
りを生じることがなく、円滑に発進させることができ
る。さらに、前記同心度保持構造体によりシールのつぶ
れ量もほぼ均等になるので、シール機能の不具合の発生
も回避することができる。また、ライナープレートが親
シールドの内周面もしくは子シールドの外周面のいずれ
か一方に一体に固着されているので、簡単な固定装置に
よってライナープレートの弛みを防止することができる
とともに、同心度保持構造体の部品数も少なくでき、構
造を簡素にすることができる。加えて、親シールドから
子シールドを発進させる際には、子シールド用のセグメ
ントを反力にして子シールドジャッキを伸長させるだけ
で良いので、簡単な段取りで発進させることができる。
【0008】この第1発明において、前記ライナープレ
ートは円周方向に複数分割するのが好ましい。このよう
にすれば、親シールドと子シールド間の接触摩擦が少な
くなるため、より小さな推進力で子シールドを発進でき
る。また、ライナープレートを子シールドの外周面に設
けると、子シールドが地山に貫入する際の抵抗も少なく
なるため、子シールドの推進力低減が図れる。
【0009】次に、第2発明による親子シールド掘進機
は、親シールドジャッキにより地中へ推進される親シー
ルド内に、前部に回転自在な子カッタヘッドを有し、か
つ前記親シールドの内径より小さい外径を有する子シー
ルドを設け、これら親シールドと子シールド間の半径方
向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親子シールド
掘進機であって、前記同心度保持構造体を子シールドの
前部に大径部または親シールドの前部内周面に突起部を
設けることにより形成することを特徴とするものであ
る。この第2発明によれば、ライナープレートを省略す
ることができるとともに、同心度保持構造体の後方の親
シールドと子シールドの後部間に裏込材を充填すること
により、さらに同心維持ストロークが長くなるだけでな
く、子シールドセグメントの支持壁にもなる。加えて、
子シールド側の前部に大径部を形成した場合には、機械
で精度良く仕上げる範囲が大幅に減少するため、製作費
の大幅な低減が図れる。また、ライナープレートの前端
にテーパ部を形成することにより地山の貫入抵抗を小さ
くできるため、子シールドの推進力低減が図れる。
【0010】さらに、第3発明による親子シールド掘進
機は、親シールドジャッキにより地中へ推進される親シ
ールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッドを有し、
かつ前記親シールドの内径より小さい外径を有する子シ
ールドを設け、これら親シールドと子シールド間の半径
方向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親子シール
ド掘進機であって、前記同心度保持構造体の後方に、シ
ールを設けることを特徴とするものである。この第3発
明によれば、前述のような同心度保持構造体を備える親
子シールド掘進機において、水や土砂等がシールドの外
部からシールド内に浸入するのを防止することができ
る。
【0011】次に、第4発明による同心度保持方法は、
前述の親子シールド掘進機における同心度保持方法であ
って、子シールド発進前に、親シールドスキンプレート
の内周側と子シールドスキンプレートの外周側の間の周
囲に裏込材を充填して子シールドセグメントの支持内壁
にするとともに、子シールドが親シールドから抜け出る
まで同心度を保持するようにしたことを特徴とするもの
である。
【0012】本発明の同心度保持方法によれば、子シー
ルドを発進する前に親シールドスキンプレートの内周側
と子シールドスキンプレートの外周の間の周囲に裏込材
が充填されて子シールドセグメントの支持内壁にされる
ので、同心度保持構造体が外れても、子シールドが親シ
ールドから抜けるまで同心度を保持することが可能とな
る。
【0013】
【実施例】次に、本発明による親子シールド掘進機及び
同心度保持方法の具体的実施例について、図面を参照し
つつ説明する。
【0014】図8は親シールドと子シールドが一体とな
って掘進している状態の断面図、図1は親シールドによ
る掘進を終えて子シールドの発進準備が完了し、子シー
ルドが発進する断面図、図2は図1のA−A線に沿う断
面図、図3は親シールドより子シールドが発進する状態
の説明図、図4は親シールドより子シールドが離脱した
状態の説明図である。
【0015】これらの図において1は親シールド、2は
親シールド1内に同心的に収容された子シールドを示
す。前記親シールド1は円筒状のスキンプレート1aを
有していて、このスキンプレート1aの内側には、円周
方向に間隔を存して複数本の親シールドジャッキ3が設
けられており、これら親シールドジャッキ3により、す
でに組み立てられた親セグメント4を反力受けにして親
シールド1が地中へ推進されるようになっている。
【0016】一方、前記子シールド2は、親シールド1
の内径よりやや小径な筒状のスキンプレート2aを有し
ていて、親シールド1の内周面1cと子シールド2のス
キンプレート2a外周面との間に隙間6が形成されてい
る。この隙間6に同心度保持構造体となるライナプレー
ト7が介在されていて、このライナプレート7により親
シールド1と子シールド2の同心度が確保されている。
【0017】前記ライナプレート7は、図2に示すよう
に円周方向に例えば4分割されていて、子シールド2の
スキンプレート2a外周面に等間隔となるように固着さ
れている。
【0018】そして、各ライナプレート7の先端部には
端部側へ順次小径となるテーパ部7aが形成されてい
て、このテーパ部7aにより地山へ貫入する際の貫入抵
抗が小さくなるようになっているとともに、ライナプレ
ート7の後方にはシール8が設けられている。このシー
ル8は環状をなしていて、水がシールドの外部からシー
ルド内へ浸入するのを防止する目的をもつ。また、第2
の同心度保持手段として親シールドスキンプレートの内
周と子シールドスキンプレートの外周の間の周囲に裏込
材を充填する方法を用いている。第1のライナプレート
による同心度保持手段は、子シールドの前方側を同心保
持するが、子シールドの後方側はその効果がない。裏込
材は子シールドが親シールドより抜け出すストロークの
間同心保持するだけでなく、子シールドセグメントの支
持壁としても役立つものである。
【0019】子シールド2のスキンプレート2a内側に
は、円周方向に複数の子シールドジャッキ10が設けら
れていて、これら子シールドジャッキ10により、前記
親セグメント4の内側に組立てられた子セグメント4a
を反力受けにして子シールド2を地中へ推進するように
なっているとともに、子シールド2の前部に子カッタヘ
ッド12が設けられている。この子カッタヘッド12は
子シールド2の外径とほぼ等しい外径を有していて、図
示しない子カッタヘッドモータにより回転駆動されるよ
うになっており、子カッタヘッド12により掘削された
土砂はチャンバ1b内に取込まれた後、親シールド1の
場合と同様に図示しない排土装置により後方へ搬送され
るようになっている。なお図1中13は親シールド1の
後部に設けられた親テールシール、14は子シールド2
の後部に設けられた子テールシールを示す。
【0020】次に作用を説明すると、大径のトンネルを
掘削する場合は、図8に示すように親シールド1内に子
シールド2を収容した状態で親シールド1と子シールド
2を同時に地中へ推進させ、親カッタヘッド5と子カッ
タヘッド12により切羽を掘削しながら堀進する。この
とき親シールド1と子シールド2の間に介在されたライ
ナプレート7により親シールド1と子シールド2の同心
度は確保されている。
【0021】次に大径トンネルの掘削終了後、大径トン
ネルに続けて小径トンネルの掘削を行う場合は、大径ト
ンネルの内壁に沿って組立てられた親セグメント4の前
端に反力受け4bを置いて、親シールドスキンプレート
1aの内周と子シールドスキンプレート2aの間のトン
ネル方向開口を塞ぎ、次いで子セグメント4aを組立
て、この状態で親シールド1と子シールド2の間にモル
タルなどの裏込め材9を注入して子シールドセグメント
の支持壁にするとともに、子シールドの同心度保持手段
としている。子シールドジャッキ10の後端を子セグメ
ント4aに当接し、子セグメント4aを反力受けにして
子シールドジャッキ10により子シールド2を図3に示
すように推進させて、子カッタヘッド12により小径ト
ンネルの掘削を開始する。このとき子シールド2の外周
面に固着されたライナプレート7の外周面が親シールド
1の内周面1cにしっくり嵌合しているので、子シール
ド2の発進が円滑に行える。
【0022】また親シールド1の内周面1cと子シール
ド2のスキンプレート2a外周面との間には、予め隙間
6が形成されているので、両者の間で引掛りを生じるこ
とがないとともに、子シールド2のスキンプレート2a
外周面より突出するライナプレート7の前端に予めテー
パ7aが形成されているので、地山へ貫入する際の貫入
抵抗も小さく、子シールド2の推進に何等支障をきたす
こともない。
【0023】子シールド2の掘進に伴い図4に示すよう
に、子シールド2の外周面に突設されたライナプレート
7は親シールド1内より離脱するが、この状態では子シ
ールド2の前部は地山に相当量貫入されていて、地山に
より子シールド2の自重が支持されているため、親シー
ルド1の中心より子シールド2の中心がずれることもな
く掘進が継続できるとともに、もしこのとき親シールド
1の中心より子シールド2の中心が多少ずれたとして
も、親シールド1と子シールド2の間には隙間6が予め
設けられているため、掘進には何等支障をきたすことが
ない。また充填した裏込材は子シールドの後部を同心的
に支持しているので、親シールドから子シールドが抜け
出すまで確実に同心度を保持できる。
【0024】以上のようにして親シールド1より子シー
ルド2を離脱させたら、子シールド2の掘進に伴い子セ
グメント4aを組立てながら、さらに子トンネルを掘進
させて小径トンネルを掘削するもので、大径トンネルに
連続して小径トンネルの掘削が可能になる。
【0025】なお前記実施例では親シールド1と子シー
ルド2の間に介在させたライナプレート7を円周方向に
複数分割したが、図5及び図6に示すように子シールド
2の全周に亘って一体的に取付けてもよい。この場合分
割した場合に比べて親シールド1との接触抵抗が多少増
すが同心度はさらに向上する。
【0026】また図7は子シールド2の外周にライナプ
レート7を設ける代りに、子シールド2の前部に親シー
ルド1の内周面1cの内径とほぼ等しい外径を有する大
径部2bを形成して、この大径部2bにライナプレート
7の機能を持たせたもので、この場合も地山貫入抵抗を
小さくするため、大径部2bの前部にテーパ部7aを形
成している。
【0027】さらに前記実施例ではライナプレート7に
代えて大径部2bを子シールド2側の前部に設けたが、
親シールド1側に設けても同様な機能が得られるもので
あり、親シールド1側に設けた場合、ライナプレート7
が子シールド2掘進時の貫入抵抗となることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例になる親子シールド掘進機の
断面図である。
【図2】図1のA−A線に沿う断面図である。
【図3】本発明の一実施例になる親子シールド掘進機の
親シールドから子シールドが発進する状態を示す説明図
である。
【図4】本発明の一実施例になる親子シールド掘進機の
親シールドから子シールドが離脱する状態を示す説明図
である。
【図5】本発明の他の実施例になる親子シールド掘進機
の説明図である。
【図6】図5のB−B線に沿う断面図である。
【図7】本発明の他の実施例になる親子シールド掘進機
の説明図である。
【図8】本発明の一実施例になる親子シールド掘進機の
親シールドが掘進を完了した状態の断面図である。
【符号の説明】
1 親シールド 1c 親シールドの内周面 2 子シールド 2a スキンプレート 2b 大径部 3 親シールドジャッキ 4 親セグメント 4a 子セグメント 4b 反力受け 5 親カッタヘッド 6 隙間 7 ライナプレート 7a テーパ部 8 シール 9 裏込材 10 子シールドジャッキ 12 子カッタヘッド
フロントページの続き (72)発明者 西澤 泉 大阪府枚方市上野3−1−1株式会社小 松製作所大阪工場内 (72)発明者 三谷 典夫 大阪府枚方市上野3−1−1株式会社小 松製作所大阪工場内 (56)参考文献 特開 平2−266092(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 親シールドジャッキにより地中へ推進さ
    れる親シールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッド
    を有し、かつ前記親シールドの内径より小さい外径を有
    する子シールドを設け、これら親シールドと子シールド
    間の半径方向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親
    子シールド掘進機であって、 前記同心度保持構造体をライナープレートより形成し、
    かつこのライナープレートを、親シールドの内周面もし
    くは子シールドの外周面のいずれか一方に一体に固着す
    ことを特徴とする親子シールド掘進機。
  2. 【請求項2】 前記ライナープレートを円周方向に複数
    分割してなる請求項に記載の親子シールド掘進機。
  3. 【請求項3】 親シールドジャッキにより地中へ推進さ
    れる親シールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッド
    を有し、かつ前記親シールドの内径より小さい外径を有
    する子シールドを設け、これら親シールドと子シールド
    間の半径方向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親
    子シールド掘進機であって、 前記同心度保持構造体を子シールドの前部に大径部また
    は親シールドの前部内周面に突起部を設けることにより
    形成することを特徴とする親子シールド掘進機。
  4. 【請求項4】 親シールドジャッキにより地中へ推進さ
    れる親シールド内に、前部に回転自在な子カッタヘッド
    を有し、かつ前記親シールドの内径より小さい外径を有
    する子シールドを設け、これら親シールドと子シールド
    間の半径方向の隙間に同心度保持構造体を設けてなる親
    子シールド掘進機であって、 前記同心度保持構造体の後方に、シールを設けることを
    特徴とする親子シールド掘進機。
  5. 【請求項5】 請求項1〜のうちのいずれかに記載の
    親子シールド掘進機における同心度保持方法であって、
    子シールド発進前に、親シールドスキンプレートの内周
    側と子シールドスキンプレートの外周側の間の周囲に裏
    込材を充填して子シールドセグメントの支持内壁にする
    とともに、子シールドが親シールドから抜け出るまで同
    心度を保持するようにしたことを特徴とする同心度保持
    方法。
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FR2883983B1 (fr) * 2005-03-31 2007-05-11 Airbus France Sas Procede et dispositif de mesure de la turbulence de l'air dans l'environnement d'un aeronef

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