JP2001271586A - 地中接合式トンネル掘削機及びトンネル接合工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地中接合式トンネル掘削機及びトンネル接合
工法において、既設トンネルに新設トンネルを接合する
際の止水を確実に行うことで作業の信頼性の向上を図
る。 【解決手段】 前胴１１に互いに相対移動自在な外リン
グ４４と内リング４５とからなる切削リング４３を装着
し、内リング４５をカッタ旋回モータ２７を用いてカッ
タヘッド１７と共に一体に回転可能とし、内リング４５
の前端部に多数のカッタビット５０を取付ける一方、外
リング４４の先端部に第１、第２、第３吐出口７９，８
０，８１を形成し、薬液注入路７７を第１吐出口７９及
び第２吐出口８０に接続し、充填材注入路７８の先端部
を第３吐出口８１に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既に地中に埋設さ
れた既設トンネルの側面部に、新たに構築したトンネル
を接合するために掘削作業に使用される地中接合式トン
ネル掘削機、並びにトンネル接合工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】既に地中に埋設された既設トンネルに対
して側方に延びる新たにトンネルを構築する場合、既設
トンネルの内部から外方に向けて新たなるトンネルを掘
削する方法と、外部に新たなるトンネルを掘削して既設
トンネルの側部に接合する方法とがある。既設トンネル
の内部から新設トンネルを掘削する方法では、既設トン
ネルが既に使用されていることを考えると、既設トンネ
ルの内部に掘削機を持ち込むことは困難であるため、新
設トンネルを既設トンネルの外部から側部に接合する方
法が一般に適用されている。

【０００３】このような既設トンネルの側部に新設トン
ネルを接合する掘削作業に用いられる、所謂、地中接合
式トンネル掘削機は、一般的に、円筒形状をなす掘削機
本体の後部に複数のシールドジャッキ及びエレクタ装置
を装着する一方、掘削機本体の前部に円板形状のカッタ
ヘッドを駆動回転自在に装着して多数の切削刃を固定
し、このカッタヘッドの外周部に複数のコピーカッタを
装着して油圧ジャッキにより出没自在とする一方、掘削
機本体の前部に回転リングを回転自在に装着して先端部
に多数の切削刃を固定し、この回転リングの凹溝にコピ
ーカッタの先端部が係合可能として構成されている。

【０００４】従って、新たなるトンネルを掘削するに
は、カッタヘッドを回転させながら、各シールドジャッ
キを伸長することで掘削機本体を前進させ、カッタヘッ
ドに取付けられた多数の切削刃により前方の地盤を掘削
してトンネルを形成する一方、エレクタ装置によりセグ
メントを掘削トンネルの内壁面に組み付けていく。この
ようにトンネルを形成して新設トンネルの先端部が既設
トンネルの側部に所定距離接近すると、掘削機本体の前
進及びカッタヘッドの回転を停止し、カッタヘッドを後
退させてからコピーカッタを伸長し、回転リングの凹溝
にコピーカッタの先端部を係合する。そして、カッタヘ
ッドと回転リングとを一体回転した状態で、このカッタ
ヘッド及び回転リングを前進させると、回転リングの先
端部に取付けられた切削刃が既設トンネルの側部に接触
し、既設セグメントを切断することで新設トンネルと既
設トンネルとが連通する。その後、セグメントや打設コ
ンクリート等を用いて両トンネルを接合することで、Ｔ
字形に接合されたトンネルが完成する。

【０００５】なお、このような地中接合式トンネル掘削
機としては、例えば、特公平７−１８３１４号公報に開
示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の地中接
合式トンネル掘削機により新設トンネルを形成すると共
に、この新設トンネルの先端部を既設トンネルに接合す
る場合、既設トンネルの側壁を回転リングが切削して除
去し、両トンネルの内部を連通するようにしている。こ
の場合、回転リングが既設トンネルの側壁を円板状に切
断してしまうと、切断された大重量の円板を撤去するこ
とが困難であるため、回転リングは既設トンネルの側壁
を途中まで切削して停止し、その後は別の建設機械など
を用いて円板状に切断する既設トンネルの側壁を破壊し
て撤去している。

【０００７】このような新設トンネルと既設トンネルと
を接合して連通する工法では、弧状をなす既設トンネル
の側壁を回転リングが切削するため、回転リングは既設
トンネルの側壁の上部及び下部では貫通しないが、両側
部では貫通することとなる。この作業にて、周辺地盤が
硬質の地盤でなく軟弱で泥水等が発生する場合には、泥
水が回転リングにより切削された既設トンネル側壁の貫
通部から、この既設トンネルの内部に浸入してしまうと
いう問題がある。

【０００８】本発明はこのような問題を解決するもので
あって、既設トンネルに新設トンネルを接合する際の止
水を確実に行うことで作業の信頼性の向上を図った地中
接合式トンネル掘削機及びトンネル接合工法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めの請求項１の発明の地中接合式トンネル掘削機は、円
筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推
進手段と、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着
されて該掘削機本体よりもやや小径のカッタヘッドと、
該カッタヘッドの外周部に径方向出没自在に装着された
複数の伸縮カッタと、前記掘削機本体の内側に掘進方向
に沿って移動自在で且つ周方向に回転自在に設けられた
切削リングと、該切削リングを掘進方向に沿って移動さ
せる切削リング移動手段と、前記カッタヘッドと前記切
削リングとを周方向に一体回転可能に係合させる切削リ
ング係合手段と、前記切削リングの先端部近傍に設けら
れた吐出口から該切削リングの外周面と掘削トンネルの
壁面との隙間にシール剤を注入するシール剤注入手段と
を具えたことを特徴とするものである。

【００１０】また、請求項２の発明の地中接合式トンネ
ル掘削機では、前記切削リングは、周方向及び掘進方向
に互いに相対移動自在に嵌合する一対の内外リングから
なり、該内リングの先端部にカッタビットが取付けられ
る一方、該外リングの先端部に前記吐出口が設けられる
ことを特徴としている。

【００１１】また、請求項３の発明の地中接合式トンネ
ル掘削機では、前記吐出口は前記外リングの先端部に掘
進方向に沿った異なる位置に設けられ、掘進方向後方側
の前記吐出口は前方への掘削土砂の流動を阻止するため
の充填材吐出口であり、掘進方向前方の前記吐出口は周
辺地盤を改良するための薬液吐出口であることを特徴と
している。

【００１２】また、請求項４の発明のトンネル接合工法
は、掘削機本体の前部に装着されたカッタヘッドを回転
しながら推進することで地盤を掘削して新設トンネルを
形成し、既設トンネルの側壁面に対して所定距離接近し
た位置で掘進を停止し、前記掘削機本体から内外二重の
切削リングを回転しながら前進することで前記既設トン
ネルの側壁を第１深さまで切削したら、該第１深さにて
前記外リングの先端部に形成された充填材吐出口から充
填材を吐出して前方への掘削土砂の流動を阻止した後、
該外リングの先端部に前記充填材吐出口よりも前側に形
成された薬液吐出口から薬液を吐出して周辺地盤を改良
しながら、前記内リングのみを前進して第２深さまで切
削して新設トンネルを既設トンネルに接合することを特
徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。

【００１４】図１に本発明の一実施形態に係る地中接合
式トンネル掘削機の概略断面、図２に地中接合式トンネ
ル掘削機の正面視、図３に図１のIII−III断面、図４に
切削リングの構造を表す掘削機本体の要部断面、図５に
図４のＶ−Ｖ断面、図６及び図７に地中接合式トンネル
掘削機によるトンネル接合作業を表す概略を示す。

【００１５】本実施形態の地中接合式トンネル掘削機に
おいて、図１乃至図３に示すように、掘削機本体は円筒
形状をなす前胴１１と後胴１２とが球面軸受１３を介し
て屈曲自在に連結されて構成されている。前胴１１の前
部にはバルクヘッド１４が形成されており、このバルク
ヘッド１４には軸受１５により回転体１６が回転自在に
支持され、この回転体１６の前端部にはカッタヘッド１
７が装着されている。このカッタヘッド１７は、中心の
円筒部１８から４つのカッタスポーク１９が放射状をな
して固定されると共に、各カッタスポーク１９の間に扇
形状をなす面板２０が固定されている。また、各カッタ
スポーク１９の先端部にはそれぞれ伸縮スポーク（伸縮
カッタ）２１が径方向に沿って移動自在に装着され、伸
縮ジャッキ２２により伸縮可能となっている。そして、
カッタスポーク１９、面板２０、伸縮スポーク２１には
多数のカッタビット２３が取付けられている。更に、対
向する２つの伸縮スポーク２１にはコピーカッタ２４が
油圧ジャッキ２５により径方向外方に突出可能に装着さ
れている。

【００１６】カッタヘッド１７の回転体１６の後部には
外歯のリングギア２６が固定される一方、前胴１１には
複数のカッタ旋回モータ（油圧モータまたは電気モー
タ）２７が取付けられ、この各カッタ旋回モータ２７の
駆動ギア２８がこのリングギア２６に噛み合っている。
従って、各カッタ旋回モータ２７を同期駆動して駆動ギ
ア２８を回転駆動すると、リングギア２６及び回転体１
６を介してカッタヘッド１７を旋回することができる。

【００１７】また、前胴１１の前部には前述したカッタ
ヘッド１７とバルクヘッド１４との間にチャンバ２９が
形成されており、このチャンバ２９には一端が掘削機本
体の外部に延設された送泥管３０及び排泥管３１の他端
が開口している。

【００１８】更に、前胴１１の後部及び後胴１２の前部
にはリング状の支持壁３２，３３がそれぞれ対向して固
定され、両支持壁３２，３３の間には複数の中折ジャッ
キ３４が屈曲自在に架設されており、この各中折ジャッ
キ３４の伸縮ストロークを変化させることで後胴１２に
対して前胴１１を屈曲し、掘削機本体の掘進方向を変更
することができる。なお、この中折ジャッキ３４は必要
に応じて着脱自在となっている。

【００１９】また、後胴１２の前部内周辺には円周方向
に沿って複数のシールドジャッキ（推進手段）３５が並
設されており、この各シールドジャッキ３５が掘進方向
後方に伸長してスプレッダ３６を既設セグメントＳに押
し付けることで、その反力により前胴１１及び後胴１２
を前進することができる。更に、後胴１２の支持壁３２
にの隣接して旋回リング３７が回転自在に支持されてお
り、この旋回リング３７にはエレクタ装置３８が装着さ
れている。このエレクタ装置３８は既設トンネル内に搬
入されたセグメントＳを把持することができると共に、
把持したセグメントＳを既設トンネルの径方向、周方
向、長手方向に移動し、前胴１１及び後胴１２が前進し
た後、シールドジャッキ３５の収縮によって形成された
スプレッダ３６と既設セグメントＳとの間の空所に、把
持したセグメントＳを組み付けることができる。

【００２０】ところで、本実施形態の地中接合式トンネ
ル掘削機は地盤を掘削してトンネルを構築するだけでな
く、既に地中に埋設された既設トンネルの側面部に対し
て、新たに構築したトンネルを接合することができる。
即ち、図１、図４及び図５に示すように、前胴１１の内
側には内筒４１が位置し後部が支持壁３２に固定される
ことで環状の収容部４２が形成されており、この収容部
４２に切削リング４３が収容されている。この切削リン
グ４３は外リング４４と内リング４５とから構成され、
各リング４４，４５は互いに掘進方向に相対移動自在
で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合している。

【００２１】この切削リング４３の構造を詳説すると、
収容部４２にて、前胴１１の内面には掘進方向に沿って
所定長さの摺動溝４６が形成され、この摺動溝４６には
外リング４４の後部外周面に固定されたキー４７が摺動
自在に嵌合している。そして、この外リング４４の内周
面には内リング４５がシール４８を介して掘進方向及び
周方向に移動自在に嵌合しているが、内リング４５の前
端部は外リング４４の前方に位置するように拡大した拡
径部４９を有し、この拡径部４９の前端面には周方向に
沿って多数のカッタビット５０が取付けられている。な
お、この拡径部４９は収容部４２の入口部、つまり、前
胴１１の内周面及び内筒４１の外周面にシール５１，５
２を介して摺接している。

【００２２】一方、外リング４４の後端部外周面にはキ
ー溝５３が形成される一方、この外リング４４の後端部
と内筒４１との間には断面Ｌ字形状の支持リング５４が
介在し、この支持リング５４の内周面にはキー溝５５が
形成されており、外リング４４のキー溝５３と支持リン
グ５４のキー溝５５とには所定長さのキー５６が嵌入す
ることで、外リング４４に対して支持リング５４を周方
向には移動不能に係止し、掘進方向には移動自在として
いる。この支持リング５４は内リング４５の後端部を軸
受メタル５７を介して周方向移動自在に支持しており、
外周面が内筒４１に摺接している。そして、支持リング
５４の前方側には内リング４５と内筒４１との間にシー
ル部材５８が介装されている。なお、内リング４５の後
部外周面には周方向に切欠５９が形成され、キー５６に
より外リング４４あるいは支持リング５４と係止しない
ようになっている。

【００２３】また、この切削リング４３の後方に位置す
る後胴１２（球面軸受１３）には一対のリングスライド
ジャッキ（切削リング移動手段）６１，６２が着脱自在
となっている。この場合、リングスライドジャッキ６
１，６２のその取付位置が中折ジャッキ３４と重なるた
め、地盤の掘削時にはこの位置に中折ジャッキ３４を装
着し、既設トンネルの壁面（セグメント）の切断時には
中折ジャッキ３４を取外してリングスライドジャッキ６
１，６２を装着するようにしている。各リングスライド
ジャッキ６１，６２は油圧の給排により伸縮自在な駆動
ロッド６３，６４を有しており、一方のリングスライド
ジャッキ６１の駆動ロッド６３の先端部は外リング４４
の後端部に形成されたフランジ部６５を押圧可能であ
り、他方のリングスライドジャッキ６２の駆動ロッド６
４の先端部はこのフランジ部６５のないために露出した
支持リング５４の後壁面６６を押圧可能となっている。

【００２４】なお、リングスライドジャッキ６１はその
伸縮駆動により外リング４４を押圧して各リング４４，
４５を前方移動可能であり、また、リングスライドジャ
ッキ６２はその伸縮駆動により支持リング５４を押圧し
て内リング４５を前方移動可能であるが、各リング４
４，４５の移動ストロークに対してリングスライドジャ
ッキ６１，６２の伸縮ストロークが短いため、駆動ロッ
ド６３，６４に図示しない連結ロッドを連結することで
不足するストロークを補足している。また、前述した前
胴１１の摺動溝４６、キー４７、外リング４４のキー溝
５３、支持リング５４のキー溝５５、キー５６はそれぞ
れ複数（４つ程度）が周方向にほぼ均等間隔で設けられ
ている。また、一対のリングスライドジャッキ６１，６
２は複数組（８組程度）が周方向にほぼ均等間隔で設け
られている。

【００２５】また、カッタヘッド１７の対向する各面板
２０にはドッキングピン７１を出没自在なドッキングジ
ャッキ７２が装着されている。一方、切削リング４３を
構成する内リング４５の内周面には周方向に対向して掘
進方向に沿った２本の係合溝７３が形成されている。そ
して、切削リング４３が収容部４２が前方に移動したと
きに、ドッキングジャッキ７２により突出したドッキン
グピン７１が係合溝７３に係合可能となっている。従っ
て、このドッキングピン７１によりカッタヘッド１７と
内リング４５とを掘進方向に沿って相対移動可能で、且
つ、周方向には一体回転可能に係合させることができ、
本実施形態では、ドッキングピン７１、ドッキングジャ
ッキ７２、係合溝７３により切削リング係合手段を構成
しており、周方向均等間隔に設けられている。

【００２６】なお、前胴１１と内筒４１とで形成した収
容部４２は内リング４５の内周側に空間部７４が形成さ
れており、この空間部７４にはバルブ７５を介して注水
管７６が接続されている。これは、切削リング４３が収
容部４２が前方に移動したときに、係合溝７３によりシ
ール５２が不十分となり、外部の泥水等が内部に浸入す
る虞があるため、空間部７４に水を充満して外部より高
圧に維持することで、係合溝７３を通して外部から空間
部７４への泥水の浸入を防止している。

【００２７】更に、外リング４４には掘進方向に沿って
薬液注入路７７と充填材注入路７８とが形成されてお
り、それぞれ基端部は図示しない薬液供給源と充填材供
給源に接続されている。一方、外リング４４の前部にお
いて、先端面に第１吐出口７９が、外周面に第２吐出口
８０、第３吐出口８１がそれぞれ周方向に複数形成され
ており、薬液注入路７７の先端部が第１吐出口７９及び
第２吐出口８０に接続され、充填材注入路７８の先端部
が第３吐出口８１に接続されている。この場合、充填材
及び薬液がシール剤であって、薬液注入路７７及び第
１、第２吐出口７９，８０と充填材注入路７８及び第３
吐出口８１とによりシール剤注入手段が構成されてい
る。なお、この充填材は、外リング４４と地盤の掘削壁
面との間に注入して停留させることで、泥水等の浸入
（流動）を阻止するものであり、ゴム系で高粘度を有す
る一方、低浸透性のものが好適である。また、薬液は、
外リング４４と地盤の掘削壁面との間に注入して地盤に
浸透させることで、地盤を硬化して崩壊を阻止するもの
であり、ゴム系で低粘度を有し、且つ、高浸透性のもの
が好適である。

【００２８】なお、図示しないが、前胴１１、後胴１
２、内筒４１、外リング４４、内リング４５などにはグ
リース注入路が設けられており、各種のシール部分にグ
リースを充填可能となっている。

【００２９】ここで、上述した本実施形態の地中接合式
トンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにトンネ
ル接合作業について説明する。

【００３０】図１及び図２に示すように、各伸縮ジャッ
キ２２を伸長して各伸縮スポーク２１を前胴１１の外径
とほぼ同位置まで突出し、この状態で、まず、カッタ旋
回モータ２７によってカッタヘッド１７を回転し、複数
のシールドジャッキ３５を伸長方向に作動し、既設のセ
グメントＳへの押し付け反力によって前胴１１及び後胴
１２を前進させると、カッタヘッド１７に取付けられた
多数のカッタビット２３が前方の地盤を掘削する。この
とき、カッタビット２３によって掘削された土砂はチャ
ンバ２９内に取り込まれ、送泥管３０からの送水と共に
排泥管３１から外部に排出される。次に、シールドジャ
ッキ３５の何れか一つを収縮方向に作動して既設セグメ
ントＳとの間に空所を形成し、エレクタ装置４９により
この空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の
繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成するこ
とができる。

【００３１】このような地中接合式トンネル掘削機によ
り掘削作業により、図６(ａ)に示すように、新設のトン
ネル、つまり、カッタヘッド１７が既設のトンネルＴの
側面部に対して、所定距離に接近すると、カッタヘッド
１７の回転を停止すると共にシールドジャッキ３５の駆
動を停止し、前胴１１及び後胴１２の前進を停止し、こ
こから新設トンネルと既設トンネルＴとの接合作業を行
う。

【００３２】即ち、図１及び図３に示すように、全ての
中折ジャッキ３４を取外してここにリングスライドジャ
ッキ６１，６２を装着し、図６(ｂ)に示すように、各伸
縮ジャッキ２２を収縮して各伸縮スポーク２１をカッタ
スポーク１９内に収納すると共に、バルブ７５を開放し
て注水管７６から空間部７４に水を充満して外部より高
圧に維持する。この状態で、一方のリングスライドジャ
ッキ６１のみの駆動ロッド６３を伸長し、フランジ部６
５を介して外リング４４を押圧し、切削リング４３を前
方に突出する。そして、切削リング４３が所定距離前方
に移動すると、各ドッキングジャッキ７２を伸長駆動し
てドッキングピン７１を突出し、先端部を内リング４５
の係合溝７３に係合させ、カッタヘッド１７と内リング
４５とを一体に連結する。このとき、係合溝７３により
シール５２が不十分となるが、空間部７４が高圧状態と
なっているために係合溝７３を通して外部から空間部７
４への泥水の浸入が防止される。この状態で、カッタ旋
回モータ２７を駆動すると、カッタヘッド１７と共に内
リング４５が回転することができる。この場合、内リン
グ４５に対して外リング４４及び支持リング５４は回転
せず、内リング４５の後端部と支持リング５４との間に
介在する軸受メタル５７により内リング４５の回転抵抗
を軽減している。

【００３３】そして、内リング４５を回転した状態で、
各リングスライドジャッキ６１により外リング４４を介
して切削リング４３を前方に移動すると、図７(ａ)に示
すように、内リング４５のカッタビット５０が既設トン
ネルＴの一次覆工部Ｓ₁ の表面に接触し、この一次覆工
部Ｓ₁ の切削を開始する。この場合、リングスライドジ
ャッキ６２の小型化を図るために伸縮ストロークを短く
設定しており、駆動ロッド６３に随時連結ロッドを連結
して外リング４４を押圧している。

【００３４】このようにして内リング４５を回転して前
進することで、内リング４５のカッタビット５０が既設
トンネルＴの一次覆工部Ｓ₁ 、更に二次覆工部Ｓ₂ を切
削し、図７(ａ)に示す位置（第１深さ）にくると、ここ
で一端切削リング４３の先進を停止する。そして、充填
材注入路７８に充填材を供給して外リング４４の先端部
に形成された第３吐出口８１から外リング４４の外周面
と掘削トンネルの内壁面との間に充填材を供給し、続い
て、薬液注入路７７に薬液を供給して外リング４４の先
端部に形成された第１吐出口７９及び第２吐出口８０か
ら外リング４４の外周面と掘削トンネルの内壁面との間
に薬液を供給する。すると、外リング４４の外周面と掘
削トンネルの内壁面との間に供給された充填材により防
波堤ができ、切削リング４３の前端側への泥水等の浸入
が防止され、この充填材により形成された防波堤に前方
に位置する、外リング４４の外周面と掘削トンネルの内
壁面との間に供給された薬液が掘削トンネルの内壁面か
ら地盤に浸透し、周辺地盤を改良、つまり、硬化する。

【００３５】そして、切削リング４３の前端周辺部に地
盤が改良されると、他方のリングスライドジャッキ６２
のみの駆動ロッド６５を伸長し、支持リング５４を介し
て内リング４５を押圧し、外リング４４をその位置に停
止したままで内リング４５のみを回転したままで前進
し、図７(ｂ)に示すように、内リング４５のカッタビッ
ト５０により既設トンネルＴの一次覆工部Ｓ₁ 及び二次
覆工部Ｓ₂ を切削する。この場合、外リング４４を停止
したまま内リング４５のみを前進するため、外リング４
４の外周面と充填材との接触面のシール性は確保され、
泥水が薬液側に流れ込むことはない。その後、内リング
４５のカッタビット５０による切削が進行し、図７(ｂ)
に示す位置（第２深さ）にくると、ここで内リング４５
による切削を終了する。このとき、既設トンネルＴ（二
次覆工部Ｓ₂ ）は、内リング４５により上部及び下部は
貫通しておらずに側部が貫通しているが、薬液により周
辺地盤が硬化しているため、既設トンネルＴ内へ泥水等
が浸入することはない。

【００３６】このように内リング４５が既設トンネルＴ
の側面部を所定量切削すると、カッタヘッド１７等を解
体すると共に、エレクタ装置３８等により新設トンネル
の内壁面にセグメントＳを組み付けると共にコンクリー
トを打設することで、既設トンネルＴと新設トンネルと
を接合し、内リング４５が切削した既設トンネルＴの側
壁部を図示しない建設機械により除去して既設トンネル
Ｔと新設トンネルとの内部を連通して２つのトンネルの
地中接合作業が完了する。なお、切削リング４３は新設
トンネルの構造体として埋設する。

【００３７】このように本実施形態の地中接合式トンネ
ル掘削機にあっては、前胴１１に互いに相対移動自在な
外リング４４と内リング４５とからなる切削リング４３
を装着し、内リング４５をカッタ旋回モータ２７を用い
てカッタヘッド１７と共に一体に回転可能とし、内リン
グ４５の前端部に多数のカッタビット５０を取付ける一
方、外リング４４の先端部に第１、第２、第３吐出口７
９，８０，８１を形成し、薬液注入路７７を第１吐出口
７９及び第２吐出口８０に接続し、充填材注入路７８の
先端部を第３吐出口８１に接続している。

【００３８】そのため、内リング４５が既設トンネルＴ
の各覆工部Ｓ₁ ，Ｓ₂ を切削して第１深さにくると、こ
こで第３吐出口８１から外リング４４の外周面と掘削ト
ンネルの内壁面との間に充填材を供給して前端側への泥
水等の浸入が防止し、続いて第１、第２吐出口７９，８
０から薬液を供給して周辺地盤を改良し、その後、内リ
ングのみを前進して既設トンネルＴの各覆工部Ｓ₁ ，Ｓ
₂ を第２深さまで切削することとなり、既設トンネルＴ
に新設トンネルを接合する際に既設トンネルＴ内に浸入
する泥水等を確実に阻止することができる。

【００３９】なお、前述した実施形態では、ドッキング
ピン７１とドッキングジャッキ７２と係合溝７３により
切削リング係合手段を構成したが、カッタヘッドにドッ
キングジャッキにより伸縮可能なドッキング凹部を設
け、内リング９３の内周面に形成されたガイド突起部に
係合可能としてもよい。また、カッタヘッドを掘進方向
に沿って移動可能とすると共にドッキングジャッキによ
り伸縮可能なドッキングピンを設け、内リング９３の内
周面に掘進方向に沿って形成された複数の係合孔に係脱
可能とし、カッタヘッドの移動により内リング９３を前
進することで、リングスライドジャッキ６１，６２を省
略してもよい。この切削リング係合手段を（ドッキング
ピン７１、ドッキングジャッキ７２、係合溝７３）を３
組以上周方向均等間隔で配設してもよい。

【００４０】また、上述の実施形態では、切削リング４
３を外リング４４と内リング４５とで二重リング構造と
したが、これは、切削リング４３が既設トンネルＴ（二
次覆工部Ｓ₂ ）の内部に貫通するまで切削するようにし
たために途中で充填材や薬液の注入による周辺地盤の改
良が必要になるからであり、切削リング４３が既設トン
ネルＴ（二次覆工部Ｓ₂ ）の内部に貫通する手前で切削
をやめるようにすれば、切削リングを一重リング構造と
してもよくい。

【００４１】また、上述の実施形態では、切削リング４
３の前方移動時に、外リング４４及び内リング４５を同
時に前方移動させる場合と、内リング４５のみを前方移
動させる場合があるため、一対のリングスライドジャッ
キ６１，６２を設けたが、一本のリングスライドジャッ
キを周方向に平行移動可能に支持することで、共用化し
てリングスライドジャッキの本数を減少するようにして
もよい。また、外リング４４，９２のフランジ部６５を
着脱自在とすることで、一本のリングスライドジャッキ
によりフランジ部６５と支持リング５４の後壁面６６と
を押圧可能としてもよい。

【００４２】更に、上述の実施形態では、掘削機本体を
屈曲自在に連結した前胴１１及び後胴１２で構成した
が、一つの胴としてもよく、３つ以上の胴から構成して
もよい。更に、上述の実施形態では、本発明の地中接合
式トンネル掘削機をシールド掘削機として説明したが、
岩盤を掘削するトンネルボーリングマシンに適用するこ
ともできる。

【００４３】

【発明の効果】以上、実施形態において詳細に説明した
ように請求項１の発明の地中接合式トンネル掘削機によ
れば、掘削機本体を推進手段により前進可能とし、前部
に駆動回転可能なやや小径のカッタヘッドを装着して外
周部に径方向出没自在な複数の伸縮カッタを装着する一
方、掘削機本体の内側に掘進方向に沿って移動自在で且
つ周方向に回転自在な切削リングを設け、切削リング移
動手段により掘進方向に沿って移動可能とすると共に、
切削リング係合手段によりカッタヘッドと切削リングと
を一体回転可能に係合可能とし、切削リングの外周面と
掘削トンネルの壁面との隙間に吐出口からシール剤を注
入するシール剤注入手段を切削リングの先端部近傍に設
けたので、カッタヘッドによる地盤掘削後に切削リング
により既設トンネルの側壁を切削して接合するとき、事
前に切削リングの外周面と掘削トンネルの壁面との隙間
にシール剤を注入することで、既設トンネル内に浸入す
る泥水等を確実に阻止することができ、作業の信頼性の
向上を図ることができる。

【００４４】また、請求項２の発明の地中接合式トンネ
ル掘削機によれば、切削リングを、周方向及び掘進方向
に互いに相対移動自在に嵌合する一対の内外リングから
構成し、内リングの先端部にカッタビットを取付ける一
方、外リングの先端部に吐出口を設けたので、外リング
を内リングの前進ガイド部として利用できると共に、途
中で吐出口からシール剤を注入してシールした後に、内
リングのみを前進してカッタビットにより既設トンネル
の側壁を切削することとなり、既設トンネル内に浸入す
る泥水等を確実に阻止することができる。

【００４５】また、請求項３の発明の地中接合式トンネ
ル掘削機によれば、外リングの先端部に掘進方向に沿っ
た異なる位置に吐出口を設け、掘進方向後方側の吐出口
を前方への掘削土砂の流動を阻止するための充填材吐出
口とし、掘進方向前方の吐出口を周辺地盤を改良するた
めの薬液吐出口としたので、充填材が防波堤となって泥
水等の浸入を阻止すると共に、薬液の漏れを阻止するこ
とで、既設トンネル内に浸入する泥水等を確実に阻止す
ることができる。

【００４６】また、請求項４の発明のトンネル接合工法
によれば、カッタヘッドを回転しながら推進することで
地盤を掘削して新設トンネルを形成し、既設トンネルの
側壁面に対して所定距離接近した位置で掘進を停止し、
掘削機本体から内外二重の切削リングを回転しながら前
進することで既設トンネルの側壁を第１深さまで切削し
たら、ここで外リングの先端部に形成された充填材吐出
口から充填材を吐出して前方への掘削土砂の流動を阻止
した後、外リングの先端部に充填材吐出口よりも前側に
形成された薬液吐出口から薬液を吐出して周辺地盤を改
良しながら、内リングのみを前進して第２深さまで切削
して新設トンネルを既設トンネルに接合するようにした
ので、既設トンネルＴ内に浸入する泥水等を確実に阻止
することができ、作業の信頼性の向上を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る地中接合式トンネル
掘削機の概略断面図である。

【図２】地中接合式トンネル掘削機の正面図である。

【図３】図１のIII−III断面図である。

【図４】切削リングの構造を表す掘削機本体の要部断面
図である。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】地中接合式トンネル掘削機によるトンネル接合
作業を表す概略図である。

【図７】地中接合式トンネル掘削機によるトンネル接合
作業を表す概略図である。

【符号の説明】

１１ 前胴（掘削機本体） １２ 後胴（掘削機本体） １７ カッタヘッド ２１ 伸縮スポーク（伸縮カッタ） ２２ 伸縮ジャッキ ２３ カッタビット ２４ コピーカッタ ２７ カッタ旋回モータ ３４ 中折ジャッキ ３５ シールドジャッキ（推進手段） ３８ エレクタ装置 ４１ 内筒 ４２ 収容部 ４３ 切削リング ４４ 外リング ４５ 内リング ６１，６２ リングスライドジャッキ（切削リング移動
手段） ７１ ドッキングピン ７２ ドッキングジャッキ（油圧ジャッキ） ７３ 係合溝 ７７ 充填材注入路（シール剤注入手段） ７８ 薬液注入路（シール剤注入手段） ７９ 第１吐出口（薬液吐出口） ８０ 第２吐出口（薬液吐出口） ８１ 第３吐出口（充填材吐出口）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000002299 清水建設株式会社 東京都港区芝浦一丁目２番３号 (71)出願人 000195971 西松建設株式会社 東京都港区虎ノ門１丁目20番10号 (71)出願人 000140982 株式会社間組 東京都港区北青山２丁目５番８号 (71)出願人 000166627 五洋建設株式会社 東京都文京区後楽２丁目２番８号 (71)出願人 000230010 ジオスター株式会社 東京都港区芝４丁目２番３号 (72)発明者 塩屋 儀徳 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 山崎 幸司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 高橋 良文 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 出口 敏行 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 服部 公一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 木戸 義和 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 山森 規安 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 後藤 徹 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 関 伸司 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 渡辺 徹 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 磯 陽夫 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松建 設株式会社内 (72)発明者 竹之内 康昭 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 萩原 勉 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 川上 治 東京都文京区後楽二丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 平井 幹男 栃木県那須郡西那須野町四区町1534−１ 五洋建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 田中 秀樹 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内 (72)発明者 藤野 豊 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AA04 AC02 AD22 BA03 BA05 BB04 BB08 EA09 FA02

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本
   体を前進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に駆
   動回転可能に装着されて該掘削機本体よりもやや小径の
   カッタヘッドと、該カッタヘッドの外周部に径方向出没
   自在に装着された複数の伸縮カッタと、前記掘削機本体
   の内側に掘進方向に沿って移動自在で且つ周方向に回転
   自在に設けられた切削リングと、該切削リングを掘進方
   向に沿って移動させる切削リング移動手段と、前記カッ
   タヘッドと前記切削リングとを周方向に一体回転可能に
   係合させる切削リング係合手段と、前記切削リングの先
   端部近傍に設けられた吐出口から該切削リングの外周面
   と掘削トンネルの壁面との隙間にシール剤を注入するシ
   ール剤注入手段とを具えたことを特徴とする地中接合式
   トンネル掘削機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の地中接合式トンネル掘削
   機において、前記切削リングは、周方向及び掘進方向に
   互いに相対移動自在に嵌合する一対の内外リングからな
   り、該内リングの先端部にカッタビットが取付けられる
   一方、該外リングの先端部に前記吐出口が設けられるこ
   とを特徴とする地中接合式トンネル掘削機。
3. 【請求項３】 請求項２記載の地中接合式トンネル掘削
   機において、前記吐出口は前記外リングの先端部に掘進
   方向に沿った異なる位置に設けられ、掘進方向後方側の
   前記吐出口は前方への掘削土砂の流動を阻止するための
   充填材吐出口であり、掘進方向前方の前記吐出口は周辺
   地盤を改良するための薬液吐出口であることを特徴とす
   る地中接合式トンネル掘削機。
4. 【請求項４】 掘削機本体の前部に装着されたカッタヘ
   ッドを回転しながら推進することで地盤を掘削して新設
   トンネルを形成し、既設トンネルの側壁面に対して所定
   距離接近した位置で掘進を停止し、前記掘削機本体から
   内外二重の切削リングを回転しながら前進することで前
   記既設トンネルの側壁を第１深さまで切削したら、該第
   １深さにて前記外リングの先端部に形成された充填材吐
   出口から充填材を吐出して前方への掘削土砂の流動を阻
   止した後、該外リングの先端部に前記充填材吐出口より
   も前側に形成された薬液吐出口から薬液を吐出して周辺
   地盤を改良しながら、前記内リングのみを前進して第２
   深さまで切削して新設トンネルを既設トンネルに接合す
   ることを特徴とするトンネル接合工法。