JPS58207496A - 拡幅自在のシ−ルド掘進機のテ−ルシ−ル装置 - 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】 本発明は拡幅自在のシールド掘進機のテールシール装置
に関する。

電カケープル、通信ケーブル等を地下トンネルに敷設す
る際、各ケーブルジヨイント部においてトンネルを一部
拡幅しケーブル接合作業を可能ｆこする空間を確保する
必要がある。従来のシールド掘進機では、第１図に示す
ようにトンネル１の掘進途中にトンネル穴の半径方向に
一部拡幅部２を形成することができず、拡幅を必要とす
る場合には凍結法、薬注法、などによる地盤改良や眼鏡
法や立坑の掘削などの補助工法が必要とされている。

しかし、電力、通信ケーブルのジヨイント部を拡幅する
ために立坑を掘削することは建築物が密集する都市部【
こおいては不可能であり、また前記の凍結法等では工費
が高騰しさらにその作業に危険を伴う欠点がある。

本発明は上述の問題点を解決するためになされた新規な
拡幅自在のシールド掘進機に適用されるテールシール装
置を提供することを目的とする。

その特徴とするところは、拡幅胴の直線摺動部の直線状
テールプレートを、シールド本体の円弧状テールプレー
ト内面に相互に平行に突設された直線板と適数枚の短冊
状板との間に摺動自在に嵌挿し、 拡幅胴の円弧状および直線状テールプレートの内面に断
面が「＜」の字状のテールシールを細膜し、シールド本
体の円弧状テールプレートおよび前記短冊状板の内向に
断面が「へ」の字状のテールシールを付設して直線摺動
部において前記「＜」の字状テールシールと密接摺動自
在とすると共に、前記直線板において短冊状板に面接す
る個所に長大を穿設し、拡幅胴がシールド本体より進出
したとき直線板とシールド本体の円弧状テールプレート
で形成される密閉三日月状空間に気体または液体を送る
こと（こより、前記三日月状空間側から直線板の長大を
通して前記短冊状板の外面ζこ密接するよう膨出変形す
る可撓性帯体を直線板に付設した拡幅自在のシールド掘
進機のテールシール装置としたことである。

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は、本発明が適用される一例の拡幅自在のシール
ド掘進機１ｏの全体縦断面図で、シールド本体１１の前
半胴部１２ａの周上の一部に拡幅前胴１３が設けられて
いる。

この拡幅前胴１３には、シールド本体１１１こ装着され
たカッタディスク１４に近接するごとく前面（こ突出し
た拡幅余堀り用カッタディスク１５と、これ１こ一体装
着された排土用スクリューコンベア１６ト、こ′：） れらカッタディスク１５とスクリューコンベア１６を回
転させる駆動モーター７とからなる拡幅余堀り手段１８
が適数個第４図に示すよう（こ円弧状に収納配置されて
いる。なお、駆動モータ１７の動力は例えばチェーン１
９を介してカッタディスク１５の駆動軸１５ａ　ｌこ伝
達される。

この拡幅前胴１３は、第４図に示すよう（こその外殻２
０の外周延長上にボックス状のガイド２１がシールド本
体１１の縦軸１１ａに平行に固着され、これがシールド
本体１１内の左右側部に形成されたガイド体り２ａ内の
空間２３に矢符２４方向に摺動自在に嵌入されている。

一方、拡幅前胴１３の前後は、シールド本体１１の断面
に形成された隔壁２５とこれに円筒体２６でもって一体
化された支持板２７からなるガイド体２２ｂ内で、シー
ルド本体１１の半径方向に進退自在に支持されている。

したがって、拡幅前胴１３はガイド体２２ａおよび２２
ｂで形成されかつ、シールド本体１１との間に介在され
たシール３０（第４図参照）で水密性が保持された密閉
箱形構造のガイド体２２に収納嵌着されている。

上述した拡幅前胴１３は、前記ガイド２１を固着した保
持板２８の下面とシールド本体１１とに装着された前胴
拡幅ジヤツキ２９でもって、前記ガイド体２２に案内さ
れて進退自在にシールド本体１１に装着されている。

なお、上述の説明では拡幅前胴１３をシールド本体１１
の上部に設けているが、側部または下部に装着されても
よいことは勿論である。したがって、円周方向の任意の
個所で半径方向に進出させ、拡幅余堀りを行うことがで
きるのは言うまでもない。

上述の拡幅前胴１３の内方のシールド本体１１には、カ
ッタディスク１４を駆動する装置３５が装着されている
。この駆動装置３５はシールド本体１１に拡幅前胴１３
を設けることをこよりさらに狭くなったシールド本体１
１の中心部において装着できるようコンパクト化に配慮
され、かつ後述する歯車の歯当りの変動を防止すること
ができるように構成されている。

すなイ）ち、カッタディスク１４の駆動軸１４ａは前記
密閉箱形構造のガイド体２２０）円筒体２６内に軸受８
６．８７を介して回転自在に支承され、この駆動軸１４
ａの後端にはインターナルギヤ３８を付設した円盤状の
インターナルギヤ保持体３９が固着されている。さらに
駆動軸１４ａの最後端にはこの駆動軸１４ａに回動自在
に軸受４０，４１で支承されたモータ支持体４２が装着
され、台座４３を介して駆動モータ４４か適数個搭載さ
れている。そして、駆動モータ４４の出力軸（こ固着さ
れたピニオン４５は、前記インターナルギヤ３８に噛合
している。

なお、第２図中４８はカソタディク１４（こ設けられた
コピーカッタ装置、４９はカッタチャンバ５０内の掘削
土砂を攪拌するアジテータ、５１はモータ支持体４汲回
動を防止するテンションバーであす、第３図中の５２は
送泥管、第４図中の５３は排泥管である。なお、泥水式
シールド掘進機でないときは、前記送泥管５２やアジテ
ータ４９は不要であり、排泥管５ｇ１こ代わる掘削土砂
搬出用のコンベアを装着しておけばよい。

以上述べた拡幅前胴１３に加えて、シールド本体１１の
後半胴部１２１〕において前記拡幅前１］１ｉｉ１１８
の後部に拡幅後胴５５が設けられている。

この拡幅後胴５ぶこは第５図に示すよう（こその内面に
拡幅前胴１３と同方向に移動させるための進退用ガイド
５６と、この進退用ガイド５６にブラケット５７を介し
て固定されたガイド体５８が立設されている。

このガイド体５８は後述するエレクタ７０のエレクタド
ラム支持体７２を摺動させるためのものであり、その他
端はシールド本体後半胴部１２ｂに固着されたガイド体
５９のガイド穴５９ａに摺動自在に嵌挿されている。こ
のガイド体５９（こは固定ガイド５９ｂがあり、前記進
退用ガイド５６に摺動自在（こ嵌挿されていて、これら
両ガイド５６．５９ｂ内には後胴拡幅ジヤツキ６０がそ
の両端を拡幅後胴５５とシールド本体後半胴部１２１〕
に装着して内挿されている。

拡幅後胴５５の外殻６３は拡幅前胴１３の外殻２０と向
−寸法の円弧状体で、その前面には前記隔壁２５の後面
で摺動しうるガイド板４６（第２図参照）が付設され、
また外殻、６３の外周延長上には側板６５（第５図参照
）がシールド本体後半胴部１２１）の外殻６６に摺動自
在に嵌挿され、その間にシール６７を介在することによ
り拡幅後胴５５とシールド本体後胴部１２ｂの水密か図
られている。

上述した拡幅後胴５５の位置するシールド本体後半胴部
１２ｂには第２図に示すまうにセグメント６９を組立て
るエレクタ７０が設置され、そのエレクタドラム７１を
回転摺動自在に支持するエレクタドラム支持体７勃（、
第５図に示すようにその左右に突出した支持部７３のガ
イド穴７３ａで前記ガイド体５８に摺動自在に挿通され
て案内支承されている。

加えて、上記支持部７８１こは、その一端が前記ガイド
体５９１こ装着されたエレクタ移動ジヤツキ７４が第６
図のように組込まれている。なお、エレクタ７０ハ前記
ノエレクタ移動ジヤツキ７４で拡幅後胴５５と同方向に
移動すること、エレクタドラム支持体７２が回転するこ
となくそれに装着されたエレクタ回転モータ７５により
ピニオン７６を介して回転される大歯車７７でエレクタ
ドラム７１を回転させ、エレクタ伸縮ジヤツキ７８を所
望方向に回転させる以外は従来のエレクタと異なるとこ
ろはない。

なお、７９は後部に組立てられたセグメント６９を押圧
して掘進反力をとるシールドジヤツキで、シールド本体
後半胴部１２ｂの円周内に適数個が前記隔壁２５および
拡幅後胴５５の後端に固着されている。

以上述べた拡幅自在のシールド掘進機１０のテールシー
ル部８０【こは、第７図に示すように直線摺動部８１が
形成されていて、拡幅後胴５５の円弧状シールプレート
８２に一体成形された直線状シールプレート８３が、シ
ールド本体後半胴部１２ｂの円弧状シールプレー１・８
４の内面に相互に平行に突設された直線板８５と適数枚
の短冊状板８６の間で、拡幅後胴５５の進退方向に摺動
自在に嵌挿されている。

この直線摺動部８１を第８図に基づいて詳述すると、シ
ールド本体後半胴部１２ｂの円弧状シールプレート８４
の先端８４ａから拡幅後胴５５の直線状シールプレート
８３に平行な直線板８５が、拡幅後胴５５の外殻６６の
内方部材６６ａ（第６図参照）の後方のテールシール部
８０に付設されている。この直線板８５は、円弧状シー
ルプレート８０直線摺動部８１に位置する円弧状シール
プレー１・８４ｂとで密閉された三日月状空間８７を形
成している。

さらに、この直線板８５の内面に拡幅後胴５５の直線状
シールプレート８３を嵌入する空隙８８を確保するため
の間隙部材８９が設けられ、その内面に直線摺動部８１
の長さにはゾ等しい短冊状板８６が第２図に示すように
適数個テールシール部８０に付設されている。

加えて、前記直線板８５には第９図に示すように、短冊
状板８６に面する個所にそれぞれ長大９０が穿設されて
いて、この直線板８５の三日月状空間８７側には気体圧
または液体圧でもって変形自在の可撓性帯体９１が、そ
の周囲で張付されている。そして、前記直線状シールプ
レート８３には、そのセグメント６９ａＮこ短冊状板８
６との摺動を案内するガイド部材８８ａが固着されてい
る。

さらに、短冊状板８６と円弧状シールプレート８４の内
面には第１０図に示すような断面が「へ」の字状のテー
ルシール９５が連続して付設されている。

短冊状板８６が第２図に示すようにテールシール部８０
１こおいて３本設けられている場合には同数のテールシ
ール９５が設けられることになる。

一方、拡幅後胴５５の円弧状シールプレート８２と直線
状テールプレーＩ・８３の内向には、第１１図に示すよ
うな断面が「＜」の字状のテールシール９６がテールシ
ール９５と同数付設され、かつ第９図に示すように密接
摺動自在となるよう配置されている。

本発明は以上のような構成において、次のように作動す
る。

先ず、テールシール装置の作動の説明【こ先立ち、シー
ルド掘進作動（こついて述べる。

拡幅余堀りをしないで掘進する場合は、前胴拡幅ジヤツ
キ２９と後胴拡幅ジヤツキ６０を縮小し、拡幅前胴１３
おまび拡幅後胴５５をシールド本体１１内（こ収納して
おく。

モータ支持体４２の外周上に装着された適数個の駆動モ
ータ４４を作動させ、ピニオン４５、インターナルギヤ
３８、インターナルギヤ保持体３９を介して駆動軸１４
ａを回転させると、カッタディスク１４でもって切羽９
２を掘削することができる。

１１ このとき、モータ支持体４２は軸受４０　、４１で駆動
軸１４ａに装着されているので、駆動軸１４ａの回転が
可能であり、各駆動モータ４４の回転反力はモータ支持
体４２とシールド本体１１との間に設けられたテンショ
ンバー５１で支持され、モータ支持体４２が駆動軸１４
ａと共に回転することはない。この駆動装置３５は前述
したようにカッタディスク１４の駆動軸１４ａに駆動モ
ータ４４を搭載しているので、掘進中に駆動軸１４ａに
撓みが生じても、インターナルギヤ３８とピニオン４５
の噛み合いは不変であって、図示しないが、駆動モータ
が隔壁等を介してシールド本体に固定されている従来の
駆動装置で生ずる歯当り変動が発生することはない。

しかも、駆動モータ４４も駆動軸１４ａに一体にかつコ
ンパクトに配置されているので、前述のような拡幅前胴
１３によりシールド本体１１内のスペースが狭い口径の
小さいシールド掘進機に極めて容易に装着することがで
き、かつ拡幅前胴１３のためのガイド体２２の内方に収
納装着することができる。

なお、隔壁２５の後部に装着されたシールドジヤツキ７
９でセグメント６９を押圧すれば掘進できることは、従
来のシールド掘進機と変ることはない。

次に、拡幅余堀りする場合は、必要ならば先ずカッタデ
ィスク１４内【こ装着されたコピーカッタ装置４８でも
って余捲りを行う。このとき半径方向に突出させるカッ
タ４８ａをカッタディスク１４の回転に伴って回転させ
るが、余掘りすべき位置〔こ来たとき突出させ余掘りす
る必要のない位置では後退させるようにすると、拡幅余
堀り用カッタディスク１５での掘削が容易となると共Ｅ
こ他の周上での切羽９２の崩壊を来たさなくて済む。

次に、前胴拡幅ジヤツキ２９を伸長しガイド２１をシー
ルド本体１１のガイド体２２内で摺動させて、拡幅前胴
１３を第１２〜１３図に示すようにシールド本体１１の
半径方向外方に進出させる。このとき、ガイド２１の先
端部２１ａは第１３図に示すように依然としてガイド体
り２ａ内に嵌合しているので、余掘り中に拡幅層１３が
左右に振れたりすることはなく強固に支持される。

駆動モータ１７を作動させチェーン１９を介して拡幅余
堀り用カンタディスク１５およびスクリューコンベア１
６を回転させると、半径方向の一部外方においてのみ坑
壁を拡幅余堀りすることができる。

このとき、前記コピーカッタ４８ａで拡幅壁が軟化され
ていれば拡幅余掘り用カッタディスク１５とスクリュー
コンベア１６で坑壁を半径方向〔こ拡幅し易いし、所望
の拡幅量が得られ５ば、シールドジヤツキ７９で推進し
ながら前方への拡幅掘削をカッタディスク１４による掘
削と共に行うことができる。

半径方向への拡幅掘削反力は前胴拡幅ジヤツキ２９で受
けられ、前進方向の反力はガイド体２２の隔壁２５を介
してシールドジヤツキ７９で受けられる。また、拡幅前
胴１３に任意の方向の力が作用しても、拡幅前胴１８０
）外殻２０やガイド２１を介して前記の密閉箱形構造の
ガイド体２２でもって強固に支持されるので、拡幅掘削
が不可能になることはない。

なお、掘削された土砂はカンタチャンバ５０ζこ投入さ
れ、泥水の状態で排泥管５３を介して後方の機外へ排出
される。

上述の作動において、拡幅前胴１３のガイド２１の外方
とシールド本体１１のガイド体２２ａの外方部材２２ｃ
間に介在されたシール３０により土砂が摺動面に噛み込
むことはない。

次に、拡幅前胴１３の拡幅余掘り手段１８で余掘りされ
た拡幅部に、拡幅後胴５５を後胴拡幅ジヤツキ６０で第
５図および第１氾のように進出させる。このとき、進退
ガイド５６はガイド体５６の固定ガイド５９ｂに沿って
、また、ブラケット５７に固定されたガイド体５８はガ
イド体５９のガイド穴５９ａに沿って移動する。したが
って、拡幅後胴５５がトンネルの拡幅部壁から力を受け
ても前記後胴拡幅ジヤツキ６０で反力をとらせることが
できるし、任意の方向の力は依然として嵌合状態にある
進退ガイド５６と固定ガイド５９ｂで受けられ、拡幅後
胴５５が強固に保持され次に述べるセグメント組立作業
を阻害することはない。

エレクタ７０は第１４図に示すように配置されているが
、拡幅したシールド本体後半胴部１２１）におけるセグ
メント組立ては、先ずエレクタ伸縮ジヤツキ７８を伸長
してセ、、グメント６９ａを把持した後、エレクタ回転
モータ７″５で大歯車７７を介してエレクタドラム７１
をエレクタドラム支持体７″ＰＡで回転させる。

次に、第６図に示すエレクタ移動ジヤツキ７４を伸長し
てエレクタドラム支持体７２を前記ガイド体５８に沿っ
て移動させると、把持された前記セグメント６９ａが、
第１咽中に想像線で示した拡幅頂部に位置される。順次
左右壁の上部までセグメント６９を組立てると、前記の
エレクタ移動ジヤツキ７４が縮小されエレクタ７０が元
の位置に戻され、その位置でエレクタドラム７１を回転
させることにより左右壁の下部および最下部の円弧壁に
セグメント６９を組立てる。

なお、セグメント６９の組立順序は上述に限らず異なる
順序で壁面組立てをすることができるのは勿論である。

このようなセグメント組立て作業中、シールド本体後半
胴部１２ｂからその半径方向（こ進出している拡幅後胴
５５とシールド本体後半胴部１２ｂの外殻６６の間では
前記したシール６７により、またテールシール８０部で
はテールシール９５．９６がセグメント６９の外周６９
ｂに変形密接することにまりシールド本体１１内への泥
水および土砂等の侵入が防止されているので、拡幅部に
おけるセグメント組立て作業等が阻害されることはない
。

このテールシール部８０における泥水および土砂のシー
ルド本体後半胴部１２ｂへの侵入防止作動を説明すると
、拡幅後胴５５がシールド本体後半胴部１２１〕に収納
されている場合には、鉱層後胴５５の円弧状シールプレ
ート８２の内面に付設されたテールシール９６と、シー
ルド本体後半胴部１２ｂの円弧状シールプレート８４に
付設されたテールシール９５と、直線摺動部８１で密接
したテールシール９５　、９６とが既に組立てられたセ
グメント９６の外面９６ｂに、第１０図、第１１図およ
び第９図の想像線で示すように変形密接して、泥水およ
び土砂のシールド本体後半胴部１２ｂおよび拡幅後胴５
５内への侵入を防止している。

拡幅後胴５５が第１５図のように進出した状態では、直
線摺動部８１の一部分８１ａにおいてのみテールシール
９５と９６が第９図のように密接状態にあるが、拡幅後
胴５５の直線状シールプレート８３が抜は去った部分８
１ｂでは第１６図のように直線板８５と短冊状板８６０
）間に空隙８８が生ずる。

したがって、第１６図の想像線で示すようにテールシー
ル９５がセグメント６９の外面６９ｂ　ｉこ密接シても
、組立てられたセグメント６９の外方部空間９７の泥水
および土砂が、破線矢符９８のようにシールド本体１１
の前方に向けて侵入し、セグメント６９の前端６９ｃ（
第１２図参照）から拡幅後胴５５内ζこ破線９８ａのよ
うに流入するので、テールシール９５による止水効果が
発揮されなくなる。

そこで、前記三日月状空間８７にシールド本体１１円か
らの供給管９９を介して気体または液体を供給すると、
三日月状空間８７のシールド本体１１の縦軸１１ａの方
向に設けられた仕切板１００間内の圧力が上昇し、直線
板８５に張付された可撓性帯体９１が第１６図【こ示す
よう９こ、三日月状空間８７側から直線板８５の長穴９
０を通して短冊状板８６の外面８６ａに密接するよう膨
出変形する。

したがって、外方部空間９７の泥水および土砂が破線矢
符９８のように流入することなく、完全な止水が果され
る。

なお、以上の説明において、拡幅前胴１３と拡幅後胴５
５を有するシールド掘進機を例にして述べたが、上述の
テールシール装置は、拡幅前胴１３と拡幅後胴５５が一
体となり、かつテールシール部８０を有する単体の拡幅
胴を有するシールド掘進機にも適用できることは述べる
までもない。

本発明は以上詳細に述べたように、拡幅胴がシールド本
体の一半径方向に進退自在としたシールド掘進機の直線
摺動部で密接摺動する断面が「＜」の字状のテールシー
ルと「へ」の字状のテールシールを設け、かつ拡幅胴が
進出した場合には気体圧または液体圧でもって膨出変形
する可撓性帯体を短冊状板ｆ・こ密接できるようｌこし
たので、拡幅状態においても泥水および土砂がシールド
本体に仲人するのを防止することができる。

したがって、補助工法を必要としないで掘削口径の小さ
いトンネルを拡幅掘削することのできる拡幅自在のシー
ル”ド掘進機を実用化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は拡幅部を形成したトンネルの縦方向断面図、第
２図は拡幅前胴と拡幅後胴がシールド本体（こ収納され
た状態を示す拡幅掘削自在のシールド掘進機の全体縦断
面図、第３図は第２図の■−■線断面の片側図、第４図
は第２図の■−■線断面の片側図、第５図は第１２図の
ＩＶ−ＩＶ線断面の片側図、第６図は第２図の■−ｖ線
断面の片側図、第７図は第２図のＶｌ−Ｖｌ線断面の片
側図、第８図は第７図の直線摺動部の拡大図、第９図は
第７図の■−■線断面図、第１０図は第７図の■−■線
断面図、第１１図は第７図のｆｆ−■線断面図、第１２
図は拡幅前胴および拡幅後胴が半径方向に進出した状態
を示す縦断面図、第１３図は第１２図のＸ−Ｘ線断面の
片側図、第１４図はエレクタの動きを示す横断面図、第
１５図は第１２図のト」線断面の片側図、第１６図は第
１５図の■−■線断面図である。 １１・・・シールド本体、１３・・・拡幅前胴、５５・
・・拡幅後胴、８１・・・直線摺動部、８２　、８４・
・・円弧状シールプレ。 −ト、８３・・・直線状シールプレート、８５・・・直
線板、８６・・・短冊状板、８７・・・三日月状空間、
９０・・・長穴、９１・・・可撓性帯体、９５．９６・
・・テールシール、９９・・・供給管 特許出願人　東京電力株式会社 特許出願人　川崎重工業株式会社 代理人　弁理士　吉　村　勝　俊（ほか１名）第５図 ７９ 第６冒 第７図 Ｖｌｌ＋ 第８図 ”１２ｂ 第１５図 第１６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド本体胴部の一部周上に直線摺動部を形成
   しシールド本体の一半径方向に進退自在の拡幅胴を有す
   る拡幅自在のシールド掘進機において、拡幅胴の直線摺
   動部の直線状テールプレートをシールド本体の円弧状テ
   ールプレート内面に相互に平行に突設された直線板と適
   数枚の短冊状板との間に摺動自在に嵌挿し、 拡幅胴の円弧状および直線状テールプレートの内面に断
   面が「＜」の字状のテールシールを付設し、シールド本
   体の円弧状テールプレートおよび前記短冊状板の内面に
   断面が「へ」の字状のテールシールを付設して直線摺動
   部において前記「＜」の字状テールシールと密接摺動自
   在とすると共に、前記直線板において短冊状板に面接す
   る個所に長大を穿設し、拡幅胴がシールド本体より進出
   したとき直線板とシールド本体の円弧状テールプレート
   で形成される密閉三日月状空間に気体または液体を送る
   ことにより、前記三日月状空間側から直線板の長大を通
   して前記短冊状板の外面に密接するよう膨出変形する可
   撓性帯体を直線板に付設した ことを特徴とする拡幅自在のシールド掘進機のテールシ
   ール装置。