シールド掘進機
【課題】切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面で、シールドジャッキの配設間隔をその異形掘削断面の周縁に沿って等間隔としても、切羽における上記異形掘削断面の一部分に生じる推力不足の問題を回避できるシールド掘進機を提供することにある。
【解決手段】シールド掘進機１の掘進機本体３に、既設のセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７を、異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、異形掘削断面を、異形掘削断面の図心Ｇを通って掘進機本体３の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインＸで、広面積部Ｂと狭面積部Ａとに仮想的に二分割し、シールドジャッキ７の内の広面積部Ｂに配置された広面積部シールドジャッキ７ｂが、シールドジャッキ７の内の狭面積部Ａに配置された狭面積部シールドジャッキ７ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含む。
【解決手段】シールド掘進機１の掘進機本体３に、既設のセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７を、異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、異形掘削断面を、異形掘削断面の図心Ｇを通って掘進機本体３の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインＸで、広面積部Ｂと狭面積部Ａとに仮想的に二分割し、シールドジャッキ７の内の広面積部Ｂに配置された広面積部シールドジャッキ７ｂが、シールドジャッキ７の内の狭面積部Ａに配置された狭面積部シールドジャッキ７ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面となっているシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームを有する掘進機本体と、掘進機本体の前部に切羽を切削するために配設されたカッタと、カッタで切削された土砂を掘進機本体の内部に取り込むための排土装置と、セグメントをシールドフレームの内周面に沿ってリング状に組み立てるために掘進機本体の内部に設けられたエレクタと、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取って掘進機本体を前進させるためにシールドフレームの内周面にその周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキとを備えている。
【０００３】
かかるシールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させてカッタを切羽に押し付け、カッタを掘進方向と平行な軸廻りに回転させる等してそのカッタで切羽を切削し、掘削された土砂を排土装置（スクリューコンベヤ等）によって掘進機本体の内部に取り込み、掘進機本体をシールドジャッキの伸長ストロークに応じて前進（掘進）させ、爾後、シールドジャッキを収縮させて既設のセグメントとシールドジャッキとの間にスペースを形成し、そのスペースにエレクタによってセグメントをリング状に組み立て、トンネルを構築するものである。
【０００４】
従来のシールド掘進機は、一般に、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で対称となっており、そのため、各シールドジャッキは、同じジャッキ推力のものを、シールドフレームの周方向に等間隔を隔てて配置されていた。すなわち、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で対称であれば、同じジャッキ推力のシールドジャッキをシールドフレームの周方向に等間隔を隔てて配置しても、切羽に対するカッタの押圧力が掘削断面の上下及び／又は左右でアンバランスとなることはない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし乍ら、近年、掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機が開発されている。例えば、複数車線が並設される道路トンネル等の分野においては、掘削断面形状が馬蹄形（おむすび形）である上下非対称のシールド掘進機の開発が要望されている。馬蹄形トンネルは、その最も幅広の部分に複数の車線が並設されるところ、その最も幅広の部分を直径とした断面円形のトンネルと対比すると、無駄掘り領域が低減される。
【０００７】
このような掘削断面形状が馬蹄形であるシールド掘進機においては、掘削断面（馬蹄形）の図心（重心）より下方の部分（図心を通って左右方向に延びる仮想ラインよりも下方の部分）は、図心より上方の部分（仮想ラインよりも上方の部分）よりも面積が大きい。このため、同じジャッキ推力のシールドジャッキを掘進機本体の内部に馬蹄形の掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて配設すると、切羽に対する掘削断面において、図心より下方の部分の推力が不足してしまう。
【０００８】
この対策として、図心より下方の部分におけるシールドジャッキの配設間隔を、図心より上方の部分におけるシールドジャッキの配設間隔よりも狭めてジャッキの配設密度を高めれば、上述の推力不足の問題は解消するが、シールドジャッキの配設間隔を狭めると、隣接するシールドジャッキのシュー（既設のセグメントに当接する部分）同士が干渉してしまうため、実際に成立させることは困難である。
【０００９】
なお、特許文献１には、床部が一体的に形成された肉厚のインバートセグメントと通常のアーチセグメントとを用いて床部付きの断面円形トンネルを構築するシールド掘進機が記載されている。このシールド掘進機は、インバートセグメントを押圧するインバートセグメント用シールドジャッキの推進力の作用点が、アーチセグメントを押圧するアーチセグメント用シールドジャッキの推進力の作用点よりもシールドフレームの中心寄りとされ、インバートセグメント用シールドジャッキの推力が、アーチセグメント用シールドジャッキの推力よりも大きく設定されている。
【００１０】
特許文献１に記載されたシールド掘進機においては、推力が大きいインバートセグメント用シールドジャッキが掘進機本体に作用するモーメントの腕の長さが短く、推力が小さいアーチセグメント用シールドジャッキが掘進機本体に作用するモーメントの腕の長さが長いため、推力が大きいインバートセグメント用シールドジャッキがセグメントを押圧することによって掘進機本体に生じるモーメントと、推力が小さいアーチセグメント用シールドジャッキがセグメントを押圧することによって掘進機本体に生じるモーメントとのバランスをとることができる。
【００１１】
しかし乍ら、特許文献１には、掘削断面が円形のシールド掘進機が記載されているに過ぎず、本願発明の前提となる、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機は、開示も示唆もされていない。また、異形掘削断面のシールド掘進機について記載されていない以上、異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含むという、本願発明の技術思想も、当然、開示も示唆もされていない。
【００１２】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面のシールド掘進機において、シールドジャッキの配設間隔をその異形掘削断面の周縁に沿って等間隔としても、切羽における上記異形掘削断面の一部分に生じる推力不足の問題を回避できるシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機であって、掘進機本体に、既設のセグメントに反力を取って上記掘進機本体を前進させるためのシールドジャッキを、上記異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、上記異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、上記シールドジャッキの内の上記広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、上記シールドジャッキの内の上記狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含むものである。
【００１４】
上記異形掘削断面が、下部が上部に比べて左右方向に膨出した馬蹄形掘削断面であり、上記仮想ラインが、上記馬蹄形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体を横切るように左右方向に延出され、上記馬蹄形掘削断面を上下に二分割し、上記広面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の下側の部分であり、上記狭面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の上側の部分であることが好ましい。
【００１５】
上記広面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記広面積部の面積で除した下側広面積部押圧力値が、上記狭面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記狭面積部の面積で除した上側狭面積部押圧力値よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
上記下側広面積部押圧力値と上記上側狭面積部押圧力値との差が、上記狭面積部とそれより下方の上記広面積部とが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面のシールド掘進機において、シールドジャッキの配設間隔をその異形掘削断面の周縁に沿って等間隔としても、切羽における上記異形掘削断面の一部分に生じる推力不足の問題を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る推進装置を備えたシールド掘進機１は、筒状のシールドフレーム２を有する掘進機本体３と、掘進機本体３の前部に切羽を切削するために配設されたカッタ４と、カッタ４で切削された土砂を掘進機本体３の内部に取り込むための排土装置５と、掘進機本体３の内部に設けられセグメント６をシールドフレーム２の内周面に沿ってリング状に組み立てるエレクタ（図示せず）と、シールドフレーム２の内周面にその周方向に間隔を隔てて複数設けられ、リング状に組み立てられたセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７とを備えている。
【００２０】
シールドフレーム２には、その内部を掘進方向の前後に仕切る隔壁８が設けられており、隔壁８には、カッタ４が、掘進方向に沿った軸（回転軸）と平行な軸廻りに回転自在に支持されている。詳しくは、カッタ４の反切羽側の面には、軸方向後方に延出された中間ビーム９が周方向に間隔を隔てて複数設けられており、それら中間ビーム９の端部が、隔壁８に上記回転軸の軸廻りに回転可能に支持された回転リング１０に装着されている。すなわち、カッタ４は、中間ビーム９及び回転リング１０を介して、隔壁８に回転自在に支持されている。よって、回転リング１０をモータ１１及びギヤ１２を介して回転することで、カッタ４が上記回転軸廻りに回転駆動される。カッタ４で切削された土砂は、一旦、隔壁８の前方のカッタ室１３に取り込まれた後、隔壁８を貫通する排土装置５（スクリューコンベヤ）によって隔壁８の後方の坑内に搬送される。
【００２１】
シールドフレーム２は、筒状の前胴２ｆと後胴２ｒとからなり、前胴２ｆと後胴２ｒとが球面継手１４を介して全方向に屈曲可能に接続され、前胴２ｆと後胴２ｒとが中折れジャッキ１５を介して連結されている。前胴２ｆと後胴２ｒとを屈曲させることで、急カーブ掘進が可能となる。中折れジャッキ１５は、シールドフレーム２の周方向に間隔（等間隔）を隔てて複数配設されており、図１において上方の中折れジャッキ１５ａと下方の中折れジャッキ１５ｂとでサイズが異なっているが、これについては後述する。
【００２２】
後胴２ｒには、この後胴２ｒの内周面に沿ってセグメント６をリング状に組み立てるためのエレクタ（図示せず）が設けられていると共に、リング状に組み立てられたセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７が設けられている。シールドジャッキ７は、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて複数配設されており、図１において上方のシールドジャッキ７ａと下方のシールドジャッキ７ｂとでサイズが異なっているが、これについては後述する。
【００２３】
図２〜図４に示すように、シールドフレーム２（前胴２ｆ、後胴２ｒ）は、下部が上部に比べて左右方向に膨出した断面馬蹄形に形成されている。トンネルを断面馬蹄形とし、その最も幅広の部分に複数の車線を並設するためである。カッタ４は、シールドフレーム２の断面形状に合わせて、切羽を断面馬蹄形に切削する機能を有している。すなわち、このシールド掘進機１は、切羽に対する掘削断面が上下で非対称の異形掘削断面となっている。
【００２４】
図２、図３に示すように、カッタ４は、その回転中心Ｃの部分に配置された中心部１６と、中心部１６に取り付けられた複数の第１カッタスポーク１７と、第１カッタスポーク１７に連結部材１８を介して取り付けられた複数の第２カッタスポーク１９と、第１カッタスポーク１７に装着されたビームカッタ（商標登録出願中）２０とを備えている。連結部材１８は、第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９との間のみならず、第１カッタスポーク１７同士の間、第２カッタスポーク１９同士の間にも介設され、各カッタスポーク１７、１９を連結する。隣り合う第１カッタスポーク１７の先端同士は円弧状の連結材２１で連結され、隣り合う第２カッタスポーク１９の先端同士は円弧状の連結材２２で連結されている。また、第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９との反切羽側の面には、上述した中間ビーム９（図１参照）が取り付けられている。
【００２５】
第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９とは、切羽と平行な同一平面内にて、カッタ４の回転中心Ｃに対して放射状に配置されている。回転中心Ｃは、シールドフレーム２の上端から下端までの間の中点に位置しており、この回転中心Ｃから第１カッタスポーク１７の先端までの距離と第２カッタスポーク１９の先端までの距離とが、回転中心Ｃからシールドフレーム２の上端（又は下端）までの距離に合わせて等しくなっている。よって、第１及び第２カッタスポーク１７、１９が一体的に回転中心Ｃ廻りに回転すると、切羽が仮想線Ｌで示すように、円形に掘削される。この円形の仮想線Ｌと、断面馬蹄形のシールドフレーム２との間の部分の切羽は、上述のビームカッタ２０によって掘削される。
【００２６】
ビームカッタ２０は、略弓状に形成されており、その長手方向の両端よりも内側の部分が、周方向に所定間隔が隔てられた二本の第１カッタスポーク１７の内部に夫々収容された駆動ジャッキ２３の伸縮部２３ａに、ピン結合されている。駆動ジャッキ２３（油圧ジャッキ）は、固定部２３ｂとそれに対して伸縮する伸縮部２３ａとからなり、固定部２３ｂがカッタ４の中心部１６にピン結合され、伸縮部２３ａがビームカッタ２０の上記部分にピン結合されている。各駆動ジャッキ２３には油圧ラインが接続されており、それら油圧ラインは、カッタ４の中心部１６の反切羽側の面に設けられた軸体２４（図１参照）の内部を通り、隔壁８に設けられたロータリジョイント２５を介して、隔壁８の後方すなわち坑内に引き出され、図示しない油圧回路に接続されている。
【００２７】
油圧回路は、各駆動ジャッキ２３の伸縮を、ビームカッタ２１の両端部分が仮想線Ｌとシールドフレーム２との間の部分の切羽を掘削するように、制御する。すなわち、ロータリジョイント２５には、カッタ４の回転角を検出する回転角センサが設けられ、その回転角センサの出力値に応じて各駆動ジャッキ２３の伸縮量を油圧回路に組み込まれたコントローラが制御することで、ビームカッタ２０の両側部分が仮想線Ｌから径方向外方に適宜突出し、仮想線Ｌとシールドフレーム２との間の部分の切羽を適切に掘削するようになっている。
【００２８】
図４に示すように、シールドフレーム２（後胴２ｒ）の内周面には、その周方向に等間隔を隔てて複数のシールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）が配設されている。すなわち、シールドジャッキ７は、異形掘削断面（馬蹄形掘削断面）の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設されている。これらシールドジャッキ７は、上部側のもの７ａと下部側のもの７ｂとでジャッキ推力が異なっており、下部側のもの７ｂのジャッキ推力が上部側のもの７ａのジャッキ推力よりも大きくなっている。この点を以下詳述する。
【００２９】
複数のシールドジャッキ７は、上記異形掘削断面を、その異形掘削断面の図心Ｇを通って掘進機本体３の前進方向と直交する方向（切羽と平行な面内にてシールドフレーム２を横切るような左右方向）に延出された仮想ラインＸで、狭面積部Ａと広面積部Ｂとに仮想的に上下二分割したとき、上側の狭面積部Ａに配置された狭面積部シールドジャッキ７ａと、下側の広面積部Ｂに配置された広面積部シールドジャッキ７ｂとに分けられる。なお、仮想ラインＸは、図心Ｇではなく回転中心Ｃを通って異形掘削断面（馬蹄形掘削断面）を横切るように左右方向に延出され、馬蹄形掘削断面を上下に二分割するものでもよい。
【００３０】
広面積部シールドジャッキ７ｂは、狭面積部シールドジャッキ７ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含んでいる。詳しくは、狭面積部シールドジャッキ７ａは、小ジャッキ推力の小シールドジャッキ７ｓのみからなり、広面積部シールドジャッキ７ｂは、小シールドジャッキ７ｓとそれよりジャッキ推力が大きな大シールドジャッキ７Ｌとからなる。小シールドジャッキ７ｓによって押圧されるセグメント６は薄肉セグメント６ｓであり、大シールドジャッキ７Ｌによって押圧されるセグメント６は、薄肉セグメント６ｓよりも厚い厚肉セグメント６Ｌである。
【００３１】
図４のＤは各セグメント６の分割ラインである。セグメント６は、その曲率半径が大きいほど即ち曲率がフラットに近いほど、外部から加わる荷重（土圧、水圧）に対する強度が低下するため、厚さを厚くする必要がある。小シールドジャッキ７ｓは、その軸心が薄肉セグメント６ｓの中立軸Ｎｓ（中立線）上に配置され、大シールドジャッキ７Ｌは、その軸心が厚肉セグメント６Ｌの中立軸ＮＬ上に配置されている。
【００３２】
広面積部シールドジャッキ７ｂの全ジャッキのジャッキ推力を広面積部Ｂの面積で除した値（下側広面積部押圧力値：Ton／ｍ2）は、狭面積部シールドジャッキ７ａの全ジャッキのジャッキ推力を狭面積部Ａの面積で除した値（上側狭面積部押圧力値：Ton／ｍ2）よりも、所定値だけ大きくなっている。この所定値は、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められる補正値である。なお、シールドフレーム２の上端と下端との間の長さ（高さ）が小さい小口径トンネルの場合には、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差が小さいので上記補正値（所定値）を零とし、上記下側広面積部押圧力値（Ton／ｍ2）と上記上側狭面積部押圧力値（Ton／ｍ2）とを等しくすることも考えられる。
【００３３】
図１に示すように、前胴２ｆと後胴２ｒとを連結する中折れジャッキ１５（１５ａ、１５ｂ）は、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて複数配設されている。これら中折れジャッキ１５は、図４に示す仮想ラインＸで上下に分けられ、仮想ラインＸよりも下側の広面積部Ｂに配置された広面積部中折れジャッキ１５ｂと、仮想ラインＸよりも上側の狭面積部Ａに配置された狭面積部中折れジャッキ１５ａとに分けられる。そして、広面積部中折れジャッキ１５ｂは、狭面積部中折れジャッキ１５ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含んでいる。
【００３４】
詳しくは、狭面積部中折れジャッキ１５ａは、小ジャッキ推力の小中折れジャッキ１５ｓのみからなり、広面積部中折れジャッキ１５ｂは、小中折れジャッキ１５ｓとそれよりジャッキ推力が大きな大中折れジャッキ１５Ｌとからなる。大中折れジャッキ１５Ｌは、図４の大シールドジャッキ７Ｌに対応して、ジャッキ７Ｌよりもシールドフレーム２の径方向内側に配設され、小中折れジャッキ１５ｓは、図４の小シールドジャッキ７ｓに対応して、ジャッキ７ｓよりもシールドフレーム２の径方向内側に配設されている。
【００３５】
本実施形態の作用を述べる。
【００３６】
本実施形態に係るシールド掘進機によれば、図４に示すように、馬蹄形掘削断面の図心Ｇを通って水平方向に延出された仮想ラインＸよりも下方の広面積部Ｂに対応する広面積部シールドジャッキ７ｂが、仮想ラインＸよりも上方の狭面積部Ａに対応する狭面積部シールドジャッキ７ａよりもジャッキ推力が大きいものを含むので、切羽の広面積部Ｂにおける推力不足を回避することができる。
【００３７】
広面積部シールドジャッキ７ｂの全ジャッキのジャッキ推力を広面積部Ｂの面積で除した値（下側広面積部押圧力値：Ton／ｍ2）が、狭面積部シールドジャッキ７ａの全ジャッキのジャッキ推力を狭面積部の面積で除した値（上側狭面積部押圧力値：Ton／ｍ2）よりも、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められる補正値の分だけ大きいので、切羽の広面積部Ｂにおける単位面積当たりの切羽押力と、切羽の狭面積部Ａにおける単位面積当たりの切羽押力とが、狭面積部Ａと広面積部Ｂとの面積差及び上下位置に起因する土荷重差を加味した上で、等しくなる。このため、各シールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）を所定の設計値の推力で作為無く伸長させたとき、シールド掘進機１が直進することになり、掘進方向のあらゆる方向への方向制御が容易となる。
【００３８】
広面積部シールドジャッキ７ｂと狭面積部シールドジャッキ７ａとが、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて配設されているので、隣接するシールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）のシュー７１（７１ａ、７１ｂ）同士が干渉することはない。なお、下方の広面積部シールドジャッキ７ｂ同士の間隔を上方の狭面積部シールドジャッキ７ａよりも狭めれば、広面積部シールドジャッキ７ｂの推力を狭面積部シールドジャッキ７ａの推力よりも大きくすることなく、切羽の馬蹄形掘削断面の広面積部Ｂにおける推力不足の問題は解消するが、シールドジャッキ７ｂの配設間隔を狭めると、隣接する広面積部シールドジャッキ７ｂのシュー７１ｂ（セグメント６Ｌを破損することなく押圧するため所定の押圧面積が必要）同士が干渉してしまうため、実際に成立させることは困難である。
【００３９】
広面積部シールドジャッキ７ｂの大シールドジャッキ７Ｌのシュー７１Ｌは、それ以外の小シールドジャッキ７ｓのシュー７１ｓよりも周方向の寸法は小さいが、厚肉セグメント６Ｌの板厚を利用して径方向の寸法を大きくしているので、セグメント６Ｌ（コンクリート製）を破損することなく押圧するための押圧面積を確保できる。
【００４０】
各シールドジャッキ７ａ、７ｂの軸心が各セグメント６ａ、６Ｌの中立軸Ｎｓ、ＮＬ上に夫々配置されているので、各シールドジャッキ７ａ、７ｂのシュー７１ａ、７１ｂが対応するセグメント６ａ、６Ｌを押圧したとき、セグメント６ａ、６Ｌは軸方向に圧縮力を受けるのみであり、セグメント６ａ、６Ｌに姿勢変化を生じさせるようなモーメントは生じない。
【００４１】
中折れジャッキ１５に関しては、広面積部Ｂに対応する広面積部中折れジャッキ１５ｂは、狭面積部Ａに対応する狭面積部中折れジャッキ１５ａよりもジャッキ推力が大きいものを含むので、シールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）と同様の理由により、切羽の馬蹄形掘削断面の広面積部Ｂにおける中折れ推力不足を回避することができる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、上述した馬蹄形掘削断面を上下逆にして上側に広面積部Ｂを有し下側に狭面積部Ａを有する上下非対称の異形掘削断面としてもよく、馬蹄形掘削断面をシールドフレーム２の軸心（回転中心Ｃ）廻りに、例えば９０度回転させて左右非対称の異形掘削断面としてもよく、９０度未満の角度で回転させて上下左右非対称の異形掘削断面としてもよい。
【００４４】
また、仮想ラインは、異形掘削断面の図心を通って掘進機本体の前進方向と直交して掘進機本体を横切る方向に延出されて異形掘削断面を広面積部と狭面積部とに分けるものであれば、図４の仮想ラインＸに限られることはない。
【００４５】
また、異形掘削断面は、馬蹄形掘削断面に限られず、上下及び又は左右で非対称の様々な異形掘削断面（例えば変形楕円断面、変形眼鏡形断面等）が考えられる。変形楕円断面、変形眼鏡形断面の場合のシールドジャッキ（狭面積部シールドジャッキ７ａ、広面積部シールドジャッキ７ｂ）の配置を図５（ａ）、図５（ｂ）に示す。図中、隣接する各ジャッキ同士の間隔は全て等間隔である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明の変形実施形態に係るシールド掘進機の背面図であり、（ａ）は掘削断面が変形楕円断面タイプ、（ｂ）は掘削断面が変形眼鏡形断面タイプの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ シールド掘進機
３ 掘進機本体
６ セグメント
７ シールドジャッキ
７ａ 狭面積部シールドジャッキ
７ｂ 広面積部シールドジャッキ
Ａ 狭面積部
Ｂ 広面積部
Ｇ 図心
Ｘ 仮想ライン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面となっているシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームを有する掘進機本体と、掘進機本体の前部に切羽を切削するために配設されたカッタと、カッタで切削された土砂を掘進機本体の内部に取り込むための排土装置と、セグメントをシールドフレームの内周面に沿ってリング状に組み立てるために掘進機本体の内部に設けられたエレクタと、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取って掘進機本体を前進させるためにシールドフレームの内周面にその周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキとを備えている。
【０００３】
かかるシールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させてカッタを切羽に押し付け、カッタを掘進方向と平行な軸廻りに回転させる等してそのカッタで切羽を切削し、掘削された土砂を排土装置（スクリューコンベヤ等）によって掘進機本体の内部に取り込み、掘進機本体をシールドジャッキの伸長ストロークに応じて前進（掘進）させ、爾後、シールドジャッキを収縮させて既設のセグメントとシールドジャッキとの間にスペースを形成し、そのスペースにエレクタによってセグメントをリング状に組み立て、トンネルを構築するものである。
【０００４】
従来のシールド掘進機は、一般に、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で対称となっており、そのため、各シールドジャッキは、同じジャッキ推力のものを、シールドフレームの周方向に等間隔を隔てて配置されていた。すなわち、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で対称であれば、同じジャッキ推力のシールドジャッキをシールドフレームの周方向に等間隔を隔てて配置しても、切羽に対するカッタの押圧力が掘削断面の上下及び／又は左右でアンバランスとなることはない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４７８８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし乍ら、近年、掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機が開発されている。例えば、複数車線が並設される道路トンネル等の分野においては、掘削断面形状が馬蹄形（おむすび形）である上下非対称のシールド掘進機の開発が要望されている。馬蹄形トンネルは、その最も幅広の部分に複数の車線が並設されるところ、その最も幅広の部分を直径とした断面円形のトンネルと対比すると、無駄掘り領域が低減される。
【０００７】
このような掘削断面形状が馬蹄形であるシールド掘進機においては、掘削断面（馬蹄形）の図心（重心）より下方の部分（図心を通って左右方向に延びる仮想ラインよりも下方の部分）は、図心より上方の部分（仮想ラインよりも上方の部分）よりも面積が大きい。このため、同じジャッキ推力のシールドジャッキを掘進機本体の内部に馬蹄形の掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて配設すると、切羽に対する掘削断面において、図心より下方の部分の推力が不足してしまう。
【０００８】
この対策として、図心より下方の部分におけるシールドジャッキの配設間隔を、図心より上方の部分におけるシールドジャッキの配設間隔よりも狭めてジャッキの配設密度を高めれば、上述の推力不足の問題は解消するが、シールドジャッキの配設間隔を狭めると、隣接するシールドジャッキのシュー（既設のセグメントに当接する部分）同士が干渉してしまうため、実際に成立させることは困難である。
【０００９】
なお、特許文献１には、床部が一体的に形成された肉厚のインバートセグメントと通常のアーチセグメントとを用いて床部付きの断面円形トンネルを構築するシールド掘進機が記載されている。このシールド掘進機は、インバートセグメントを押圧するインバートセグメント用シールドジャッキの推進力の作用点が、アーチセグメントを押圧するアーチセグメント用シールドジャッキの推進力の作用点よりもシールドフレームの中心寄りとされ、インバートセグメント用シールドジャッキの推力が、アーチセグメント用シールドジャッキの推力よりも大きく設定されている。
【００１０】
特許文献１に記載されたシールド掘進機においては、推力が大きいインバートセグメント用シールドジャッキが掘進機本体に作用するモーメントの腕の長さが短く、推力が小さいアーチセグメント用シールドジャッキが掘進機本体に作用するモーメントの腕の長さが長いため、推力が大きいインバートセグメント用シールドジャッキがセグメントを押圧することによって掘進機本体に生じるモーメントと、推力が小さいアーチセグメント用シールドジャッキがセグメントを押圧することによって掘進機本体に生じるモーメントとのバランスをとることができる。
【００１１】
しかし乍ら、特許文献１には、掘削断面が円形のシールド掘進機が記載されているに過ぎず、本願発明の前提となる、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機は、開示も示唆もされていない。また、異形掘削断面のシールド掘進機について記載されていない以上、異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含むという、本願発明の技術思想も、当然、開示も示唆もされていない。
【００１２】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面のシールド掘進機において、シールドジャッキの配設間隔をその異形掘削断面の周縁に沿って等間隔としても、切羽における上記異形掘削断面の一部分に生じる推力不足の問題を回避できるシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために本発明は、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機であって、掘進機本体に、既設のセグメントに反力を取って上記掘進機本体を前進させるためのシールドジャッキを、上記異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、上記異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、上記シールドジャッキの内の上記広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、上記シールドジャッキの内の上記狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含むものである。
【００１４】
上記異形掘削断面が、下部が上部に比べて左右方向に膨出した馬蹄形掘削断面であり、上記仮想ラインが、上記馬蹄形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体を横切るように左右方向に延出され、上記馬蹄形掘削断面を上下に二分割し、上記広面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の下側の部分であり、上記狭面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の上側の部分であることが好ましい。
【００１５】
上記広面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記広面積部の面積で除した下側広面積部押圧力値が、上記狭面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記狭面積部の面積で除した上側狭面積部押圧力値よりも大きいことが好ましい。
【００１６】
上記下側広面積部押圧力値と上記上側狭面積部押圧力値との差が、上記狭面積部とそれより下方の上記広面積部とが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面のシールド掘進機において、シールドジャッキの配設間隔をその異形掘削断面の周縁に沿って等間隔としても、切羽における上記異形掘削断面の一部分に生じる推力不足の問題を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１に示すように、本実施形態に係る推進装置を備えたシールド掘進機１は、筒状のシールドフレーム２を有する掘進機本体３と、掘進機本体３の前部に切羽を切削するために配設されたカッタ４と、カッタ４で切削された土砂を掘進機本体３の内部に取り込むための排土装置５と、掘進機本体３の内部に設けられセグメント６をシールドフレーム２の内周面に沿ってリング状に組み立てるエレクタ（図示せず）と、シールドフレーム２の内周面にその周方向に間隔を隔てて複数設けられ、リング状に組み立てられたセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７とを備えている。
【００２０】
シールドフレーム２には、その内部を掘進方向の前後に仕切る隔壁８が設けられており、隔壁８には、カッタ４が、掘進方向に沿った軸（回転軸）と平行な軸廻りに回転自在に支持されている。詳しくは、カッタ４の反切羽側の面には、軸方向後方に延出された中間ビーム９が周方向に間隔を隔てて複数設けられており、それら中間ビーム９の端部が、隔壁８に上記回転軸の軸廻りに回転可能に支持された回転リング１０に装着されている。すなわち、カッタ４は、中間ビーム９及び回転リング１０を介して、隔壁８に回転自在に支持されている。よって、回転リング１０をモータ１１及びギヤ１２を介して回転することで、カッタ４が上記回転軸廻りに回転駆動される。カッタ４で切削された土砂は、一旦、隔壁８の前方のカッタ室１３に取り込まれた後、隔壁８を貫通する排土装置５（スクリューコンベヤ）によって隔壁８の後方の坑内に搬送される。
【００２１】
シールドフレーム２は、筒状の前胴２ｆと後胴２ｒとからなり、前胴２ｆと後胴２ｒとが球面継手１４を介して全方向に屈曲可能に接続され、前胴２ｆと後胴２ｒとが中折れジャッキ１５を介して連結されている。前胴２ｆと後胴２ｒとを屈曲させることで、急カーブ掘進が可能となる。中折れジャッキ１５は、シールドフレーム２の周方向に間隔（等間隔）を隔てて複数配設されており、図１において上方の中折れジャッキ１５ａと下方の中折れジャッキ１５ｂとでサイズが異なっているが、これについては後述する。
【００２２】
後胴２ｒには、この後胴２ｒの内周面に沿ってセグメント６をリング状に組み立てるためのエレクタ（図示せず）が設けられていると共に、リング状に組み立てられたセグメント６に反力を取って掘進機本体３を前進させるためのシールドジャッキ７が設けられている。シールドジャッキ７は、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて複数配設されており、図１において上方のシールドジャッキ７ａと下方のシールドジャッキ７ｂとでサイズが異なっているが、これについては後述する。
【００２３】
図２〜図４に示すように、シールドフレーム２（前胴２ｆ、後胴２ｒ）は、下部が上部に比べて左右方向に膨出した断面馬蹄形に形成されている。トンネルを断面馬蹄形とし、その最も幅広の部分に複数の車線を並設するためである。カッタ４は、シールドフレーム２の断面形状に合わせて、切羽を断面馬蹄形に切削する機能を有している。すなわち、このシールド掘進機１は、切羽に対する掘削断面が上下で非対称の異形掘削断面となっている。
【００２４】
図２、図３に示すように、カッタ４は、その回転中心Ｃの部分に配置された中心部１６と、中心部１６に取り付けられた複数の第１カッタスポーク１７と、第１カッタスポーク１７に連結部材１８を介して取り付けられた複数の第２カッタスポーク１９と、第１カッタスポーク１７に装着されたビームカッタ（商標登録出願中）２０とを備えている。連結部材１８は、第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９との間のみならず、第１カッタスポーク１７同士の間、第２カッタスポーク１９同士の間にも介設され、各カッタスポーク１７、１９を連結する。隣り合う第１カッタスポーク１７の先端同士は円弧状の連結材２１で連結され、隣り合う第２カッタスポーク１９の先端同士は円弧状の連結材２２で連結されている。また、第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９との反切羽側の面には、上述した中間ビーム９（図１参照）が取り付けられている。
【００２５】
第１カッタスポーク１７と第２カッタスポーク１９とは、切羽と平行な同一平面内にて、カッタ４の回転中心Ｃに対して放射状に配置されている。回転中心Ｃは、シールドフレーム２の上端から下端までの間の中点に位置しており、この回転中心Ｃから第１カッタスポーク１７の先端までの距離と第２カッタスポーク１９の先端までの距離とが、回転中心Ｃからシールドフレーム２の上端（又は下端）までの距離に合わせて等しくなっている。よって、第１及び第２カッタスポーク１７、１９が一体的に回転中心Ｃ廻りに回転すると、切羽が仮想線Ｌで示すように、円形に掘削される。この円形の仮想線Ｌと、断面馬蹄形のシールドフレーム２との間の部分の切羽は、上述のビームカッタ２０によって掘削される。
【００２６】
ビームカッタ２０は、略弓状に形成されており、その長手方向の両端よりも内側の部分が、周方向に所定間隔が隔てられた二本の第１カッタスポーク１７の内部に夫々収容された駆動ジャッキ２３の伸縮部２３ａに、ピン結合されている。駆動ジャッキ２３（油圧ジャッキ）は、固定部２３ｂとそれに対して伸縮する伸縮部２３ａとからなり、固定部２３ｂがカッタ４の中心部１６にピン結合され、伸縮部２３ａがビームカッタ２０の上記部分にピン結合されている。各駆動ジャッキ２３には油圧ラインが接続されており、それら油圧ラインは、カッタ４の中心部１６の反切羽側の面に設けられた軸体２４（図１参照）の内部を通り、隔壁８に設けられたロータリジョイント２５を介して、隔壁８の後方すなわち坑内に引き出され、図示しない油圧回路に接続されている。
【００２７】
油圧回路は、各駆動ジャッキ２３の伸縮を、ビームカッタ２１の両端部分が仮想線Ｌとシールドフレーム２との間の部分の切羽を掘削するように、制御する。すなわち、ロータリジョイント２５には、カッタ４の回転角を検出する回転角センサが設けられ、その回転角センサの出力値に応じて各駆動ジャッキ２３の伸縮量を油圧回路に組み込まれたコントローラが制御することで、ビームカッタ２０の両側部分が仮想線Ｌから径方向外方に適宜突出し、仮想線Ｌとシールドフレーム２との間の部分の切羽を適切に掘削するようになっている。
【００２８】
図４に示すように、シールドフレーム２（後胴２ｒ）の内周面には、その周方向に等間隔を隔てて複数のシールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）が配設されている。すなわち、シールドジャッキ７は、異形掘削断面（馬蹄形掘削断面）の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設されている。これらシールドジャッキ７は、上部側のもの７ａと下部側のもの７ｂとでジャッキ推力が異なっており、下部側のもの７ｂのジャッキ推力が上部側のもの７ａのジャッキ推力よりも大きくなっている。この点を以下詳述する。
【００２９】
複数のシールドジャッキ７は、上記異形掘削断面を、その異形掘削断面の図心Ｇを通って掘進機本体３の前進方向と直交する方向（切羽と平行な面内にてシールドフレーム２を横切るような左右方向）に延出された仮想ラインＸで、狭面積部Ａと広面積部Ｂとに仮想的に上下二分割したとき、上側の狭面積部Ａに配置された狭面積部シールドジャッキ７ａと、下側の広面積部Ｂに配置された広面積部シールドジャッキ７ｂとに分けられる。なお、仮想ラインＸは、図心Ｇではなく回転中心Ｃを通って異形掘削断面（馬蹄形掘削断面）を横切るように左右方向に延出され、馬蹄形掘削断面を上下に二分割するものでもよい。
【００３０】
広面積部シールドジャッキ７ｂは、狭面積部シールドジャッキ７ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含んでいる。詳しくは、狭面積部シールドジャッキ７ａは、小ジャッキ推力の小シールドジャッキ７ｓのみからなり、広面積部シールドジャッキ７ｂは、小シールドジャッキ７ｓとそれよりジャッキ推力が大きな大シールドジャッキ７Ｌとからなる。小シールドジャッキ７ｓによって押圧されるセグメント６は薄肉セグメント６ｓであり、大シールドジャッキ７Ｌによって押圧されるセグメント６は、薄肉セグメント６ｓよりも厚い厚肉セグメント６Ｌである。
【００３１】
図４のＤは各セグメント６の分割ラインである。セグメント６は、その曲率半径が大きいほど即ち曲率がフラットに近いほど、外部から加わる荷重（土圧、水圧）に対する強度が低下するため、厚さを厚くする必要がある。小シールドジャッキ７ｓは、その軸心が薄肉セグメント６ｓの中立軸Ｎｓ（中立線）上に配置され、大シールドジャッキ７Ｌは、その軸心が厚肉セグメント６Ｌの中立軸ＮＬ上に配置されている。
【００３２】
広面積部シールドジャッキ７ｂの全ジャッキのジャッキ推力を広面積部Ｂの面積で除した値（下側広面積部押圧力値：Ton／ｍ2）は、狭面積部シールドジャッキ７ａの全ジャッキのジャッキ推力を狭面積部Ａの面積で除した値（上側狭面積部押圧力値：Ton／ｍ2）よりも、所定値だけ大きくなっている。この所定値は、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められる補正値である。なお、シールドフレーム２の上端と下端との間の長さ（高さ）が小さい小口径トンネルの場合には、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差が小さいので上記補正値（所定値）を零とし、上記下側広面積部押圧力値（Ton／ｍ2）と上記上側狭面積部押圧力値（Ton／ｍ2）とを等しくすることも考えられる。
【００３３】
図１に示すように、前胴２ｆと後胴２ｒとを連結する中折れジャッキ１５（１５ａ、１５ｂ）は、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて複数配設されている。これら中折れジャッキ１５は、図４に示す仮想ラインＸで上下に分けられ、仮想ラインＸよりも下側の広面積部Ｂに配置された広面積部中折れジャッキ１５ｂと、仮想ラインＸよりも上側の狭面積部Ａに配置された狭面積部中折れジャッキ１５ａとに分けられる。そして、広面積部中折れジャッキ１５ｂは、狭面積部中折れジャッキ１５ａよりも、ジャッキ推力が大きいものを含んでいる。
【００３４】
詳しくは、狭面積部中折れジャッキ１５ａは、小ジャッキ推力の小中折れジャッキ１５ｓのみからなり、広面積部中折れジャッキ１５ｂは、小中折れジャッキ１５ｓとそれよりジャッキ推力が大きな大中折れジャッキ１５Ｌとからなる。大中折れジャッキ１５Ｌは、図４の大シールドジャッキ７Ｌに対応して、ジャッキ７Ｌよりもシールドフレーム２の径方向内側に配設され、小中折れジャッキ１５ｓは、図４の小シールドジャッキ７ｓに対応して、ジャッキ７ｓよりもシールドフレーム２の径方向内側に配設されている。
【００３５】
本実施形態の作用を述べる。
【００３６】
本実施形態に係るシールド掘進機によれば、図４に示すように、馬蹄形掘削断面の図心Ｇを通って水平方向に延出された仮想ラインＸよりも下方の広面積部Ｂに対応する広面積部シールドジャッキ７ｂが、仮想ラインＸよりも上方の狭面積部Ａに対応する狭面積部シールドジャッキ７ａよりもジャッキ推力が大きいものを含むので、切羽の広面積部Ｂにおける推力不足を回避することができる。
【００３７】
広面積部シールドジャッキ７ｂの全ジャッキのジャッキ推力を広面積部Ｂの面積で除した値（下側広面積部押圧力値：Ton／ｍ2）が、狭面積部シールドジャッキ７ａの全ジャッキのジャッキ推力を狭面積部の面積で除した値（上側狭面積部押圧力値：Ton／ｍ2）よりも、上方の狭面積部Ａとそれより下方の広面積部Ｂとが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められる補正値の分だけ大きいので、切羽の広面積部Ｂにおける単位面積当たりの切羽押力と、切羽の狭面積部Ａにおける単位面積当たりの切羽押力とが、狭面積部Ａと広面積部Ｂとの面積差及び上下位置に起因する土荷重差を加味した上で、等しくなる。このため、各シールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）を所定の設計値の推力で作為無く伸長させたとき、シールド掘進機１が直進することになり、掘進方向のあらゆる方向への方向制御が容易となる。
【００３８】
広面積部シールドジャッキ７ｂと狭面積部シールドジャッキ７ａとが、シールドフレーム２の周方向に等間隔を隔てて配設されているので、隣接するシールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）のシュー７１（７１ａ、７１ｂ）同士が干渉することはない。なお、下方の広面積部シールドジャッキ７ｂ同士の間隔を上方の狭面積部シールドジャッキ７ａよりも狭めれば、広面積部シールドジャッキ７ｂの推力を狭面積部シールドジャッキ７ａの推力よりも大きくすることなく、切羽の馬蹄形掘削断面の広面積部Ｂにおける推力不足の問題は解消するが、シールドジャッキ７ｂの配設間隔を狭めると、隣接する広面積部シールドジャッキ７ｂのシュー７１ｂ（セグメント６Ｌを破損することなく押圧するため所定の押圧面積が必要）同士が干渉してしまうため、実際に成立させることは困難である。
【００３９】
広面積部シールドジャッキ７ｂの大シールドジャッキ７Ｌのシュー７１Ｌは、それ以外の小シールドジャッキ７ｓのシュー７１ｓよりも周方向の寸法は小さいが、厚肉セグメント６Ｌの板厚を利用して径方向の寸法を大きくしているので、セグメント６Ｌ（コンクリート製）を破損することなく押圧するための押圧面積を確保できる。
【００４０】
各シールドジャッキ７ａ、７ｂの軸心が各セグメント６ａ、６Ｌの中立軸Ｎｓ、ＮＬ上に夫々配置されているので、各シールドジャッキ７ａ、７ｂのシュー７１ａ、７１ｂが対応するセグメント６ａ、６Ｌを押圧したとき、セグメント６ａ、６Ｌは軸方向に圧縮力を受けるのみであり、セグメント６ａ、６Ｌに姿勢変化を生じさせるようなモーメントは生じない。
【００４１】
中折れジャッキ１５に関しては、広面積部Ｂに対応する広面積部中折れジャッキ１５ｂは、狭面積部Ａに対応する狭面積部中折れジャッキ１５ａよりもジャッキ推力が大きいものを含むので、シールドジャッキ７（７ａ、７ｂ）と同様の理由により、切羽の馬蹄形掘削断面の広面積部Ｂにおける中折れ推力不足を回避することができる。
【００４２】
本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００４３】
例えば、上述した馬蹄形掘削断面を上下逆にして上側に広面積部Ｂを有し下側に狭面積部Ａを有する上下非対称の異形掘削断面としてもよく、馬蹄形掘削断面をシールドフレーム２の軸心（回転中心Ｃ）廻りに、例えば９０度回転させて左右非対称の異形掘削断面としてもよく、９０度未満の角度で回転させて上下左右非対称の異形掘削断面としてもよい。
【００４４】
また、仮想ラインは、異形掘削断面の図心を通って掘進機本体の前進方向と直交して掘進機本体を横切る方向に延出されて異形掘削断面を広面積部と狭面積部とに分けるものであれば、図４の仮想ラインＸに限られることはない。
【００４５】
また、異形掘削断面は、馬蹄形掘削断面に限られず、上下及び又は左右で非対称の様々な異形掘削断面（例えば変形楕円断面、変形眼鏡形断面等）が考えられる。変形楕円断面、変形眼鏡形断面の場合のシールドジャッキ（狭面積部シールドジャッキ７ａ、広面積部シールドジャッキ７ｂ）の配置を図５（ａ）、図５（ｂ）に示す。図中、隣接する各ジャッキ同士の間隔は全て等間隔である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】本発明の変形実施形態に係るシールド掘進機の背面図であり、（ａ）は掘削断面が変形楕円断面タイプ、（ｂ）は掘削断面が変形眼鏡形断面タイプの説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１ シールド掘進機
３ 掘進機本体
６ セグメント
７ シールドジャッキ
７ａ 狭面積部シールドジャッキ
７ｂ 広面積部シールドジャッキ
Ａ 狭面積部
Ｂ 広面積部
Ｇ 図心
Ｘ 仮想ライン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機であって、
掘進機本体に、既設のセグメントに反力を取って上記掘進機本体を前進させるためのシールドジャッキを、上記異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、
上記異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、
上記シールドジャッキの内の上記広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、上記シールドジャッキの内の上記狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含む
ことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
上記異形掘削断面が、下部が上部に比べて左右方向に膨出した馬蹄形掘削断面であり、 上記仮想ラインが、上記馬蹄形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体を横切るように左右方向に延出され、上記馬蹄形掘削断面を上下に二分割し、
上記広面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の下側の部分であり、
上記狭面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の上側の部分である請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記広面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記広面積部の面積で除した下側広面積部押圧力値が、上記狭面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記狭面積部の面積で除した上側狭面積部押圧力値よりも大きい請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
上記下側広面積部押圧力値と上記上側狭面積部押圧力値との差が、上記狭面積部とそれより下方の上記広面積部とが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められた請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項１】
切羽に対する掘削断面が上下及び／又は左右で非対称の異形掘削断面であるシールド掘進機であって、
掘進機本体に、既設のセグメントに反力を取って上記掘進機本体を前進させるためのシールドジャッキを、上記異形掘削断面の周縁に沿って等間隔を隔てて複数配設し、
上記異形掘削断面を、該異形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体の前進方向と直交する方向に延出された仮想ラインで、広面積部と狭面積部とに仮想的に二分割し、
上記シールドジャッキの内の上記広面積部に配置された広面積部シールドジャッキが、上記シールドジャッキの内の上記狭面積部に配置された狭面積部シールドジャッキよりも、ジャッキ推力が大きいものを含む
ことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
上記異形掘削断面が、下部が上部に比べて左右方向に膨出した馬蹄形掘削断面であり、 上記仮想ラインが、上記馬蹄形掘削断面の図心を通って上記掘進機本体を横切るように左右方向に延出され、上記馬蹄形掘削断面を上下に二分割し、
上記広面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の下側の部分であり、
上記狭面積部が、上記仮想ラインで上下に二分割された上記馬蹄形掘削断面の上側の部分である請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
上記広面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記広面積部の面積で除した下側広面積部押圧力値が、上記狭面積部シールドジャッキの全ジャッキのジャッキ推力を上記狭面積部の面積で除した上側狭面積部押圧力値よりも大きい請求項２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
上記下側広面積部押圧力値と上記上側狭面積部押圧力値との差が、上記狭面積部とそれより下方の上記広面積部とが夫々切羽から受ける土荷重の差に基づいて定められた請求項３に記載のシールド掘進機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２４０４５９（Ｐ２００８−２４０４５９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８５４１５（Ｐ２００７−８５４１５）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００１４０２９２）株式会社奥村組 (469)
【Ｆターム（参考）】
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