JPS58213993A - シールド掘進機の運転方法 - 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】 ルド掘進機に係り、特にセグメント組立と掘削とを同時
に施工させ、掘進スピードを可及的に向上することがで
きる／−ルド掘進機に関する。

シールド工法とは、特に軟弱な土質におけるトンネル掘
削をなすにあたって、崩壊、流動しようとする土砂内に
トンネル外径よりも多少太き目な管を入れ、その内部で
崩壊を防ぎながら安全に掘削作業、および、ライニング
作業をなし、容易に軟弱土質内にトン゛ネルを構築する
工法であって、シールド北進機が重要な役割を果す。

従来、このシールド掘進機は第１図に示すように、シー
ルドフレーム１の内周に、既設セグメント２に反力を取
ってシールドフレーム１を推進させるンールドジャッキ
３を配設し、ンールトシャッキ３を伸張しながら前面の
切羽面をカッタ４で掘削し、セグメントの１リング分掘
り進んだところで掘削を停止する。そして、伸張したシ
ールドジヤツキ３を収縮させ、この収縮により形成され
る間隙にエレクタ５により新設セグメントを搬入して組
立て、組立て完了後再び掘進を開始するように構成した
ものである。

しかしながら、このような間欠掘削では掘削スピードの
向上が計れないことが明らかである一方、この構成のま
ま掘削と同時に組立を行なおうとしても、シールドジヤ
ツキ３のストロークが１リング分しかない場合、新設セ
グメントに反力を取りシールドフレーム１を推進させる
べく該当箇所のシールドジヤツキ３を伸張しようとする
と、既設セグメントに伸張して接触していたシールドジ
ヤツキ３が離れ反力が取れなくなって全体の圧力バラン
スが崩れてしましこととなり、同時施工ができなかった
。

まだ、第２図に示すようにシールドジヤツキ３ａのスト
ロークを２リング分以上にすればセグメントの同時組立
も理論的には可能となるが、実際問題として／−ルドジ
ャッキストロークを２・ナング分とすれば、シールド機
の機長が非常に炙くなるだめ、機械の操縦性が低下した
り或いは発進立坑の大きさを従来以上に大きくしたりす
る必要が生じ、特にカーブ施工が困難になるということ
から同時組立は不可能に近かった。

一方、シールドジヤツキストロークを抑えるべく亀甲形
セグメント方式等のセグメント形状に工夫を凝らした方
式の採用も考えられるが、カーブ箇所のセグメント形状
及びセグメント製作費の増大等の問題が新たに生じるこ
ととなり、結局掘削と組立の同時施工を行なうことがで
きなかった。

そこで、本発明者等は従来のシールド掘進機における問
題点に鑑み、これを有効に解決すべく本発明を創案する
に至ったものである。

従って、本発明の目的とするところは、切羽掘削推進と
セグメント組立作業との同時施工が行なえ、掘削スピー
ド及び掘削能率の大幅な向上を計ることができるシール
ド掘進機を提供するにある。

以上の目的を達成するだめの本発明の要旨は、シールド
フレームを前筒及び後筒からなる伸縮自在な重合構造と
し、この伸縮自在な７−ルドフレーム内の周方向に推進
用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを交互に複数個併設し
、推進用ジヤツキはシールドフレームを伸張すべく後筒
に反力を取り前筒を推進させて掘進に直接寄与するよう
になし、反力受用ジャツギは前筒の掘進中に、既設セグ
メントに対して突張って前節の切羽反力を支持する一方
、そのジヤツキの１部を周方向に順次収縮していきこの
収縮により開いた間隙に新設セグメントの１ピースを嵌
め込み他の反力受用ジヤツキは伸長した状態で既設セグ
メントに反力を取りつづけ、これを順次交互にくりかえ
すことによりセグメント組立を掘進と同時に行なわせ、
１リング分の組立が終了して反力受用ジヤツキのすべて
が収縮した段階で、掘進過程で伸長し突張った推進用ジ
ヤツキを縮めて反力受用ジヤツキを新設セグメントに反
力を取り伸長し突張ることにより、前節の切羽押付力を
解放することなく前節に後筒を押し込みシールドフレー
ムを収縮するようになし、この／−ルドフレームの伸縮
動作において仇１進とセグメ／）・組立とを同時施工す
るように構成したものである。

以下、本発明に係る／−ルド掘進機の好適一実施例を添
付図面に従って説明する。

第３図において、７は切羽側に向って推進する円筒状の
前部シールドフレームであり、前面にカッタ８が回転自
在に装着されている。この前部シールドフレームγ内の
後部に円筒状の後部／−ルドフレーム９が一部その軸方
向に摺動自在に挿入されており、その挿入部は前部シー
ルドフレーム７の後端に設けられた継目シール１０を介
して内接重合され、非挿入部は前部／−ルドフレーム７
と同径となるように拡大されている。この拡大は前部／
−ルドフレーム７径の大きさで掘削されたトンネル径を
後方においても維持する場合において必要とされる。

捷だ、後部シールドフレーム９の後端には、このフレー
ムの内側の周方向に沿ってリング状に組立てられるセグ
メント１１との隙間からの漏水等の侵入を防止するテー
ルシール１２が設けられ、上Ｍｅ　前部シールドフレー
ム７の継目シール１ｏとともに両シールドフレームのシ
ール性を確保するようになっている。

前部シールドフレーム７及び後部シールドフレーム９の
内周面に沿って、それぞれ推進用ジヤツキ１３と反力受
用ジャーツキ１４とがその作動方向をフレーム軸方向に
向けて複数個配設されている。

この配置は正確には第４図に示すように同心円上に交互
に同数個並ぶように構成され、中央部のスペースの有効
利用が計れるようにな−っている。

推進用ジヤツキ１３は、その抑制端が前部／−ルドフレ
ーム７内周に一体に突設した環状の取付板１５に固設さ
れるとともに、引側端のロッド１６が後部／−ルドフレ
ーム９の内周に一体に突設した当接板１７に当接するよ
うに設けられ、該当接板即ち後部シールドフレーム９に
反力を取り前部シールドフレーム７を重合部から押出し
、その前面を切羽側に推進させるようになっている。

反力受用ジヤツキ１４は、その抑制端が後部シールドフ
レーム９のＡｉ■端内筒内周体に折曲形成した環状の取
付板１８に固設されるとともに、引側端のロッド１９が
後部／−ルドフレーム９の後瑞内で組立てられるリング
状のセグメント１１に当接するように設けられ、このセ
グメント１１に反力を取り後部シールドフレーム９を前
部／−ルドフレーム７に引寄せ深く重合させるようにな
っている。

上記両ジヤツキ１３．１４は、これらを単独で作動させ
る通常の油圧回路と、これらが−緒になって作動するよ
うにしたり七ノド回路との二種類の回路に接続され、使
用目的に応じた種々の作動が行なえるようになっている
。このうちのリセット回路２０を示したのが第５図であ
る。即ち、推進用ジヤツキ１３の列側給油口には外部よ
つ所定の圧力Ｐで給油する給油回路２１が接続されると
共に、その抑制給油口と反力受用ジヤツキ１４の抑制給
油口との間にはこれらを継ぐ接続回路２２が設けられて
いる。また、反力受用ジヤツキ１４の列側給油口はタン
クボート２３に接続されＣいる。そして、推進用ジャツ
ギ１３の列側給油口に給油することにより、そのロッド
１６を収縮させ、この収縮により抑制ンリンダ内作動油
を接続回路２２を通じて反力受用ジヤツキ１４の抑制シ
リンダ内に移動させ、そのロッド１９を伸張するように
構成されている。なお、図中両ジヤツキに挾持されてい
るのは当接板１７である。まだ、第３図中２４はエレク
タであり、後部シールドフレーム９内に設けられた回転
ローラ２５を介して設置され、円周方向に必要な角度に
旋回して新設セグメントピースを組立てて行くように構
成されている。

以上の構成よりなる本ノールド掘進機の運転方法につい
て第３図ないし第８図に基いて説明する。

第３図は初期状態を示し、すべての推進用ジヤツキ１３
が収縮し、まだすべての反力受用ジヤツキ１４が伸張し
切っている過渡状態である。この状態から第６図の状態
に移行して掘進とセグメント組立の同時施工に入る。即
ち、後部シールドフレーム９の後端で、既設セグメント
１１と、反力受用ジヤツキ１４が収縮したときこのジヤ
ツキとの間に形成される間隙部２６に新設セグメントピ
ースを順番にリング状に組立てる一方、６１１部シール
ドフレーム７を推進させ切羽面を掘削する。

セグメント１１の１リングが周方向に数個に分割されて
いるだめ、第４図に示すように、そのうちの１ピース２
７をエレクタ２４により既設セグメント１１に組込みセ
ットしている間、その１ピース２７の位置に対応する反
力受用ジヤツキ１４は収縮させるが、他の位置にある他
の反力受用ジヤツキ１４は全て伸張して既設セグメント
１１に接触し、後部ノールドフレーム９が後方に後退し
ないように突張る状態とする。上記１ピース２７が組込
みセントされると、この位置に対応する反力受用ジヤツ
キ１４を幾分伸張しこのピース２７に接触させて上述の
ように突張り、他の反力受用ジヤツキ１４の既設セグメ
ント１１から受ける反力とのバランスを取るようにする
。続いて周方向に順次残りの反力受用ジヤツキ１４を収
縮させて行き、新設セグメントピースをリング状に組立
てて行く。

かかる組立操作中、推進用ジヤツキ１３は全数そのロッ
ド１６を後部シールドフレーム９０当接板１７に伸張し
て接触せしめ、後部シールドフＶ−ム９に反力を取りな
がら前部シールドフレーム７を切羽側に押し出し切羽を
掘削する。即ち、反力受用ジヤツキ１４によって既設セ
グメント１１に反力を取るとともに、更に後部シールド
フンーム９に反力を重ねて取って推進用ジヤツキ１３を
伸張し、もって前部シールドフレーム７を切羽側に押出
すこととなる。

従って、反力受用ジヤツキ１４の順次的収縮操作による
セグメント組立作業と併行して、前部シールドフレーム
７が後部シールドフレーム９を足掛９として推進し得る
ので、連続的掘削が可能となる。しかも、この連続的掘
削゛で前部／−ルドフレーム７が切羽側に移動しても、
エレクタ２４が後部シールドフレーム９に設置されてお
り、その移動の影響を全く受けることなくセグメント組
立が要求される該当箇所に停止する機構となっているだ
め、セグメント組立作業に支障がなく同時作業の施工が
可能となる。なお、従来のものはシールドフレーム１に
エレクタ５が直接設置されていた点からいっても同時組
立には不都合である。

第７図は新設セグメント２８の１リング分の組立が完了
した状態を示し、推進用ジヤツキ１３はすべて伸張し、
逆に反力受用ジヤツキ１４はすべて収縮している図であ
る。即ち、】す／グ分前部ノールドフレーム７が掘進す
る間に、後部／−ルドフレーム９内に新設セグメント２
８の１リング分が組立完了している状態を示している。

この状態から第８図に示す状態を経由させて第３図に示
す初期状態にリセットするのであるが、このリセットは
既述のリセット回路２０を作動することにより、７一ル
ド掘進機の前面切羽支持力を落すここなく行なえること
となる。このリセット操作を説明すると、リセット回路
２０の作動により、推進用ジヤツキ１３が収縮するとと
もに、逆に反力受用ジヤツキ１４は伸張する。このため
、両ジヤツキ１３．１４の／リング径が同径であり、か
つ、各々のジヤツキ１３．１４の反力側が一定の力で拘
束されている状態では、二つのジヤツキ１３゜１４間に
等制約に挾まれることとなる当接板１７、すなわち後部
シールドフレーム９は前部シールドフレームγ側に移動
する。このとき、推進用ジャツギ１３と反力受用ジヤツ
キ１４との総合長りは後部シールドフレーム９の移動に
拘らず一定である。また、前部ノールドフレーム７の前
面カッタ８が受ける切羽側反力は各ジヤツキ押倒の同圧
油圧力を介して後部シールドフレーム９の後端における
セグメント側反力と等しくなる。しかして、推進用ジヤ
ツキ１３が完全に収縮し、この収縮に代わって反力受用
ジヤツキ１４が伸張し切ると第３図の初期状態に戻るこ
とになる。

従って、リセット回路２０の作動によりシールド掘進機
前面、切羽支持力を落すことなく、後部シールドフレー
ム９を切羽側に移動することができる。このことは、リ
セット操作中においても掘削を継続することができるこ
とを意味する。

上述のように、推進用ジヤツキ１３と反力受用ジヤツキ
１４の各々、のジヤツキ本数及びその７す／ダ径（作動
油受圧面積）が同一であり、かつ相対する推進用ジヤツ
キ１３と反力受用ジヤツキ１４のジヤツキ押倒給油口を
接続するようにした油圧リセット回路を構成すれば、切
羽を掘進すると同時に切羽押イ」力を解放することなく
セグメント１１の同時組立及びリセット操作を可能とす
ることができる。この同時作業を併せ持つ機能は、特に
密閉式機械掘り或いはブラインド式ノールド等の切羽土
圧を解放できない土質に適用するシールド機械には極め
て有効となる。

他方、機械掘／−ルドとは異なり切羽が自立する手掘シ
ールド等の場合には、上記機能は必ずしも必要とはされ
ないが、手掘シール）・等であっても切羽を掘進すると
同時に後方でセグメントを組立てることができる本発明
は不用である。

なお、上記実施例では推進用ジヤツキ１３をそのロッド
１６が当接板１了に反力を取るように向けて前部／−ル
ドフレームＩに取付けたが、第９図に示すように後部シ
ールドフレーム９の当接板１７に取付け、そのロッド１
６を前部７−ルドフレームから反力を取るように逆向に
することもできる。この場合、同図に示すようにリセッ
ト回路　２０は上記実施例と同一で良い。

捷だ、上記説明においては、後部シールドフレーム９の
非重合部を前部シールドフレーム７と同径になるように
拡大したが、必ずしも拡大する必要はなく、第１０図に
示すように後部シールドフレーム９ａを全長に亘って均
一径としても良い。

以上要するに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮する。

（１）　　シールドフレームを２つに分け、掘進に与る
前部シールドフレームの掘進用ジヤツキの反力を既設セ
グメントからではなく後部シールドフレームから取るよ
うにし、かつ掘進に関与しない後部７−ルドフレームは
既設セグメントから反力を取るようにした別個の反力受
用ジヤツキを複数個備えているので、推進用ジヤツキで
前部シールドフレームに一定の推進力を付与しながら、
後部シールドフレームを後退させない限度で反力受用ジ
°ヤツキを順次収縮することが可能となり、切羽掘削推
進とセグメント組立作業との同時施工が行なえ、掘進能
率を大幅に向上することかで”きる。

（２）従って、連続的掘進が行なえるので、従来の断続
的掘進方式と比較してその所要掘進速度を低く抑えても
実掘削距離を上げることができると共に掘進所要パワー
の低減化が計れる。

（３）　　また、泥水、加泥方式等のスラリ搬送方式を
採用する／−ルドエ法にあっては、断続処理ではなく連
続処理が行なえるので、地」二元水処理プラント能力を
向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の７一ルド掘進機の概略断面図、第２図は
同じ〈従来のシールド掘進機を示し、そのジヤツキスト
ロークを２倍にした場合の概略断面図、第３図は本発明
に係るシールド掘進機の好適一実施例を示す概略断面図
、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線断面図、第５図は本発
明に係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連動さ
せる油圧回路図、第６図ないし第８図は本発明に係るシ
ールド掘進機の上半分の作動説明図、第９図は本発明に
係る推進用ジヤツキと反力受用ジヤツキとを連動させる
他の実施例を示す油圧回路図、第１０図ハ同じくシール
ド掘進機の後部シールドフレームの他の実施例を示す上
半分の概略断面図である。 図中、７は前部シールドフレーム、８はカッタ、９ｉｄ
後部シールドフレーム、１１は既設セグメント、１３は
推進用ジヤツキ、１４は反力受用ジヤツキ、２６は間隙
、２８は新設セグメントである。 第　１図 第２図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 前面にカッタを有する前部シールドフレームと、この前
   部シールドフレーム内にその軸方向に一部が摺動自在に
   重合した後部シールドフレームと、この後部シールドフ
   レームに反力を取り前部シールドフレームを前面の切羽
   面に押出す推進用ジヤツキと、後部シールドフレームの
   内部に周方向に沿って複数個配設され、後部シールドフ
   レームの後端側にリング状に組立てられた既設セグメン
   トに反力を取るとともに、上記前部シールドフレームが
   押出されている間、新設セグメントを周方向に沿って順
   次°゛組立るだめの間隙を形成すべく伸張していたロン
   ドを順次収縮させ、セグメントを組立てその後に伸張し
   て押出された前部シールドフレームに後部シールドフレ
   ームを引寄せるべく推進させる反力受用ジヤツキとから
   成シ、上記前部シールドフレームの押出し及び後部シー
   ルドフレームの引寄せを交互に繰り返すように構成した
   ことを忰徴とする／−ルド掘進機。