JP2004316407A - Shield machine and tunnel construction method - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a shield machine capable of constructing a main tunnel having a specified cross-section and a widened width tunnel having a part in a circumferential direction with a widened width. <P>SOLUTION: The shield machine comprises cutters 2, 6 for cutting natural ground, a main segment assembling machine 3 for assembling main segments MS in a bore drilled by the cutters 2, 6 to construct the main tunnel MT and a width widening member assembling machine disposed ahead of the machine 3 for assembling width widening members KS at a position radially outward of the main tunnel MT. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、シールド掘進機及びトンネル構築方法に係り、特に、所定断面を有するメイントンネルと、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルとを構築するシールド掘進機及びトンネル構築方法に関するものである。   The present invention relates to a shield excavator and a tunnel construction method, and more particularly, to a shield excavator and a tunnel construction method for constructing a main tunnel having a predetermined cross section and a widened tunnel partially widened in a circumferential direction. .

地下トンネルを構築する場合、トンネルの長手方向の一部に、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルを構築する場合がある。例えば、道路トンネルを構築する場合では、所定距離毎に車両の非常駐車帯を設ける必要があるからである。   When constructing an underground tunnel, there is a case where a widened tunnel in which a part in a circumferential direction is widened in a part in a longitudinal direction of the tunnel. This is because, for example, when constructing a road tunnel, it is necessary to provide emergency parking zones for vehicles at predetermined intervals.

従来、トンネルの長手方向の一部に拡幅トンネルを構築する場合、まず、シールド掘進機により所定断面のメイントンネルを掘削・構築し、次に、拡幅用のシールド掘削機によりメイントンネルから径方向外側に掘削して拡幅トンネルを構築していた。例えば、特許文献1にもそのような拡幅掘削装置が開示されている。しかしながら、この方法はトンネルを構築するのに二回の工程を必要とするため、コストが高く、かつ工期が長期化するという欠点がある。   Conventionally, when constructing a widening tunnel in a part of the longitudinal direction of a tunnel, first, a main tunnel having a predetermined cross section is excavated and constructed by a shield excavator, and then, a radially outward from the main tunnel is formed by a shield excavator for widening. And a widening tunnel was constructed. For example, Patent Document 1 discloses such a widening excavator. However, this method requires two steps for constructing the tunnel, and thus has the disadvantage that the cost is high and the construction period is prolonged.

特公昭62−1073号公報JP-B-62-1073

そこで近年、シールド掘進機のシールドフレームを拡幅可能に分割して構成し、メイントンネルを構築する途中でシールドフレームを拡幅して拡幅トンネルを連続的に構築するシールド掘進機の開発が進められている。   Therefore, in recent years, the development of a shield excavator in which the shield frame of the shield excavator is divided so as to be capable of being widened, and the shield frame is widened while the main tunnel is being constructed and the widened tunnel is continuously constructed. .

しかしながら、以下の理由から実用化には至っていなかった。   However, it has not been put to practical use for the following reasons.

1)上記シールド掘進機では、図22に示すように、メイントンネルを形成するメインセグメントMSの一部を拡幅セグメントKSに置き換えて周方向に一体的に組み立てて拡幅トンネルKTを構築するのであるが、このように部分的に変形(拡幅)したセグメントは強度が低く、土圧に充分対向できない虞がある。特に、大断面のトンネルを構築する場合にこの問題が生じる。   1) In the shield machine described above, as shown in FIG. 22, a part of the main segment MS forming the main tunnel is replaced with a widened segment KS, and the widened tunnel KT is constructed by integrally assembling in the circumferential direction. However, the partially deformed (widened) segment has a low strength and may not sufficiently oppose the earth pressure. In particular, this problem occurs when constructing a tunnel having a large cross section.

2)シールドフレームの強度が低下する。   2) The strength of the shield frame decreases.

3)拡幅トンネルとシールドフレームとの間の止水性の確保が困難である。   3) It is difficult to secure water stoppage between the widening tunnel and the shield frame.

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、所定断面を有するメイントンネルと、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルとを構築できるシールド掘進機を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above problems and to provide a shield excavator capable of constructing a main tunnel having a predetermined cross section and a widened tunnel whose part in the circumferential direction is widened.

上記目的を達成するために本発明は、地山を掘削するカッタと、そのカッタが掘削した孔内にメインセグメントを組み立ててメイントンネルを構築するメインセグメント組立装置と、上記メインセグメント組立装置よりも前方に配置され、上記メイントンネルよりも径方向外側の位置に拡幅部材を組み立てる拡幅部材組立装置とを備えたものである。   In order to achieve the above object, the present invention provides a cutter for excavating a ground, a main segment assembling apparatus for assembling a main segment in a hole excavated by the cutter to construct a main tunnel, and a main segment assembling apparatus. A widening member assembling device that is disposed in front of the main tunnel and that assembles the widening member at a position radially outside the main tunnel.

ここで、上記メインセグメント組立装置を備えたメインシールドと、上記拡幅部材組立装置を備えた拡幅シールドとを備え、上記拡幅シールドが、上記メインシールドの径方向内側に位置する非作動位置と、少なくとも一部が上記メインシールドよりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドに対して径方向に移動可能に設けられても良い。   Here, a main shield having the main segment assembling apparatus, and a widening shield having the widening member assembling apparatus, wherein the widening shield is at a non-operating position located radially inside the main shield, The main shield may be provided so as to be movable in a radial direction with respect to the main shield so that a part thereof can move between an operating position located radially outside the main shield.

また、上記メイントンネルの断面と略等しい掘削面を有するメインカッタと、そのメインカッタの掘削面よりも径方向外側の部分を掘削する拡幅カッタとを備えても良い。   Further, a main cutter having an excavation surface substantially equal to the cross section of the main tunnel, and a widening cutter for excavating a portion radially outside the excavation surface of the main cutter may be provided.

また、上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインカッタの掘削面内に位置する非作動位置と、掘削面の少なくとも一部が上記メインカッタの掘削面よりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられても良い。   Further, the widening cutter has a non-operation position in which the excavation surface is located within the excavation surface of the main cutter, and an operation position in which at least a part of the excavation surface is located radially outside the excavation surface of the main cutter. The main shield may be provided so as to be movable in the radial direction of the main shield so as to be able to move between them.

また、上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインシールドの軸心とほぼ平行に位置する非作動位置と、掘削面が上記軸心に対して傾斜する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドに揺動可能に設けられても良い。   Further, the widening cutter can be moved between a non-operation position in which the digging surface is positioned substantially parallel to the axis of the main shield and an operation position in which the digging surface is inclined with respect to the axis. The main shield may be swingably provided.

また、上記拡幅カッタが、上記メインシールドの径方向に出没可能に設けられたスクリューカッタからなっても良い。   Further, the widening cutter may be a screw cutter provided so as to be able to protrude and retract in the radial direction of the main shield.

また、上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインカッタの掘削面内に位置する非作動位置と、掘削面の少なくとも一部が上記メインカッタの掘削面よりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられると共に、上記作動位置において、上記メインシールドの周方向に揺動可能に設けられても良い。   Further, the widening cutter has a non-operation position in which the excavation surface is located within the excavation surface of the main cutter, and an operation position in which at least a part of the excavation surface is located radially outside the excavation surface of the main cutter. The main shield may be provided so as to be movable in the radial direction of the main shield so as to be able to move between the main shields and swingable in the circumferential direction of the main shield at the operating position.

また、上記拡幅カッタの回転軸に固定された揺動体と、該揺動体を囲むように形成され上記メインシールドの径方向に移動可能に備えられた揺動ガイドと、上記揺動体を上記揺動ガイドと一体的に上記メインシールドの径方向に移動させる第一駆動手段と、上記揺動ガイドの内面に沿って上記揺動体を上記メインシールドの周方向に揺動させる第二駆動手段とを備えても良い。   An oscillating body fixed to a rotating shaft of the widening cutter; an oscillating guide formed to surround the oscillating body and provided so as to be movable in a radial direction of the main shield; A first drive unit for moving the main shield in a radial direction integrally with the guide; and a second drive unit for swinging the swing body in a circumferential direction of the main shield along an inner surface of the swing guide. May be.

また、上記拡幅カッタは、地山を掘削するカッタヘッドと、該カッタヘッドを支持すると共に上記カッタヘッドを上記メインシールドの周方向に揺動するブームとを備え、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられたブームカッタであっても良い。   The widening cutter includes a cutter head for excavating the ground, and a boom that supports the cutter head and swings the cutter head in a circumferential direction of the main shield, and moves in a radial direction of the main shield. A boom cutter provided as possible may be used.

更に本発明は、シールド掘進機のカッタで地山を掘削し、その掘削された孔内でメイントンネルを構築すると共に、メイントンネルの構築位置よりも前方で、メイントンネルよりも径方向外側の位置に拡幅部材を組み立てるようにしたものである。   Further, the present invention provides a method for excavating the ground with a cutter of a shield machine, constructing a main tunnel in the drilled hole, and a position forward of the construction position of the main tunnel and radially outside of the main tunnel. The widening member is assembled.

ここで、上記カッタで掘削した孔の長手方向一部のみで上記メイントンネルの構築及び拡幅部材の組み立てを行い、それ以外の部分では上記メイントンネルの構築のみを行うようにしても良い。   Here, the construction of the main tunnel and the assembling of the widening member may be performed only on a part of the hole excavated by the cutter in the longitudinal direction, and the construction of the main tunnel may be performed only on the other part.

また、上記メイントンネルと上記拡幅部材とを連通させて、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルとしても良い。   Further, the main tunnel and the widening member may be communicated with each other to form a widened tunnel in which a part in the circumferential direction is widened.

また、上記メイントンネルと上記拡幅部材とを連通させる前に、上記メイントンネル内に補強部材を設けても良い。   Further, a reinforcing member may be provided in the main tunnel before the main tunnel communicates with the widening member.

本発明によれば、以下に示す如く優れた効果を発揮するものである。
1)メイントンネルと拡幅トンネルとの連続構築を実現でき、コスト低減及び工期短縮が図れる。
2)高い止水性を確保できる。
According to the present invention, excellent effects are exhibited as described below.
1) The continuous construction of the main tunnel and the widening tunnel can be realized, and the cost and the construction period can be reduced.
2) High water stoppage can be secured.

以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。   Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1及び図2は本実施形態に係るシールド掘進機の側面断面図、図3はその正面図、図4は図1の4−4線断面図、図5は本実施形態のシールド掘進機が構築するトンネルの断面図である。   1 and 2 are side sectional views of the shield machine according to the present embodiment, FIG. 3 is a front view thereof, FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing of the tunnel to construct.

本実施形態のシールド掘進機1は、図5(a)に示すように、円形断面を有するメイントンネルMTと、そのメイントンネルMTに隣接配置される断面三日月形状の筒体である拡幅セグメント(拡幅部材)KSとを構築していくものである。   As shown in FIG. 5A, the shield machine 1 according to the present embodiment includes a main tunnel MT having a circular cross section and a widening segment (a widening section) which is a crescent-shaped cylindrical body disposed adjacent to the main tunnel MT. (Member) KS.

図1及び図2に示すように、本実施形態のシールド掘進機1は、構築すべきメイントンネルMTの断面とほぼ同じ(若干大きい)掘削面を有するメインカッタ2と、メインカッタ2が掘削した孔内にメインセグメントMSを組み立ててメイントンネルMTを構築するメインセグメント組立装置(エレクタ)3を備えたメインシールド5と、メイントンネルMTよりも径方向外側部分を掘削するための拡幅カッタ6と、拡幅カッタ6が掘削した領域に拡幅セグメントKSを組み立てる図示しない拡幅セグメント組立装置(拡幅部材組立装置)を備えた拡幅シールド7とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the shield machine 1 according to the present embodiment has a main cutter 2 having an excavation surface that is substantially the same (slightly larger) as the cross section of the main tunnel MT to be constructed, and the main cutter 2 has excavated. A main shield 5 having a main segment assembling device (electa) 3 for assembling the main segment MS in the hole to construct a main tunnel MT, a widening cutter 6 for excavating a portion radially outside the main tunnel MT, A widening shield 7 having a widening segment assembling device (widening member assembling device) (not shown) for assembling the widening segment KS in a region excavated by the widening cutter 6 is provided.

メインカッタ2は、メインシールド5のシールドフレーム8の前端部近傍に設けられた隔壁9に回転自在に設けられる。メインカッタ2は、その回転中心から放射状に延出した複数のスポーク10と、そのスポーク10に設けられた多数のカッタビット11と、スポーク10の外側端部に径方向に出没自在に設けられたコピーカッタ12とを備える。メインカッタ2の後面側には回転軸13及びリング体15が設けられ、それら回転軸13及びリング体15が軸受けを介して隔壁9に支持される。隔壁9には、リング体15を介してメインカッタ2を回転駆動するカッタ駆動モータ16が設けられる。   The main cutter 2 is rotatably provided on a partition 9 provided in the vicinity of the front end of the shield frame 8 of the main shield 5. The main cutter 2 is provided with a plurality of spokes 10 extending radially from the center of rotation, a number of cutter bits 11 provided on the spokes 10, and an outer end portion of the spokes 10 which can be freely protruded and retracted in a radial direction. And a copy cutter 12. A rotating shaft 13 and a ring body 15 are provided on the rear surface side of the main cutter 2, and the rotating shaft 13 and the ring body 15 are supported by the partition 9 via a bearing. The partition 9 is provided with a cutter drive motor 16 that drives the main cutter 2 to rotate via a ring body 15.

メインカッタ2と隔壁9との間には、メインカッタ2が掘削した土砂を取り込むチャンバ17が形成される。隔壁9には、チャンバ17内に泥土を送り込む送泥管18、チャンバ17内の土砂及び泥土を混ぜ合わせるアジテータ19、及びチャンバ17内で泥土と混ぜ合わされた土砂を後方に排出する排泥管20等が接続される。   A chamber 17 is formed between the main cutter 2 and the partition 9 to take in earth and sand excavated by the main cutter 2. The partition wall 9 has a mud pipe 18 for feeding mud into the chamber 17, an agitator 19 for mixing earth and sand and mud in the chamber 17, and a mud pipe 20 for discharging earth and sand mixed with mud in the chamber 17 backward. Etc. are connected.

メインシールド5のシールドフレーム8はメイントンネルMTとほぼ等しい(若干大きい)断面を有し、その長手方向ほぼ中央部(隔壁9よりも後方)に拡幅カッタ6及び拡幅シールド7が設けられる。メインシールド5の後部(拡幅カッタ6及び拡幅シールド7よりも後方)には、メインセグメントMSを組み立ててメイントンネルMTを構築するエレクタ3(メインセグメント組立装置)と、エレクタ3により組み立てられたメインセグメントMSに反力を取ってシールド掘進機1を推進させるシールドジャッキ21が設けられる。メインシールド5の後端部には、既設されたメインセグメントMSとシールドフレーム8との間を止水するリング状のテールシール22が設けられる。   The shield frame 8 of the main shield 5 has a cross section substantially equal to (slightly larger) than the main tunnel MT, and a widening cutter 6 and a widening shield 7 are provided at a substantially central portion in the longitudinal direction (behind the partition 9). Behind the main shield 5 (behind the widening cutter 6 and the widening shield 7), an erector 3 (main segment assembling apparatus) for assembling the main segment MS to construct the main tunnel MT, and a main segment assembled by the erector 3 A shield jack 21 for propelling the shield machine 1 by taking a reaction force to the MS is provided. At the rear end of the main shield 5, a ring-shaped tail seal 22 for stopping water between the existing main segment MS and the shield frame 8 is provided.

拡幅カッタ6及び拡幅シールド7は、メインカッタ2よりも後方かつメインシールド5のエレクタ3よりも前方の位置で、メインシールド5に対して径方向(図3において左右方向)に移動可能に設けられる。具体的には、図1,図2及び図4に示すように、メインシールド5のシールドフレーム8の中央側面部に、径方向内側に略コ字状に窪んだガイド部23が形成され、そのガイド部23内に拡幅カッタ6及び拡幅シールド7がスライド可能に収容される。   The widening cutter 6 and the widening shield 7 are provided movably in the radial direction (left and right directions in FIG. 3) with respect to the main shield 5 at a position rearward of the main cutter 2 and forward of the elector 3 of the main shield 5. . Specifically, as shown in FIGS. 1, 2, and 4, a guide portion 23 that is recessed in a substantially U-shape inward in the radial direction is formed on a central side surface of the shield frame 8 of the main shield 5. The widening cutter 6 and the widening shield 7 are slidably accommodated in the guide portion 23.

拡幅カッタ6は、拡幅シールド7のシールドフレーム24の前端部近傍に設けられた隔壁25に回転自在に設けられ、回転中心から放射状に延出する複数(本実施形態では四本)のスポーク26と、そのスポーク26に設けられた多数のカッタビット27と、スポーク26の外側端部に径方向に出没自在に設けられたコピーカッタ28とを備える。図3に示すように、拡幅カッタ6の掘削面は円形であり、その直径はメインカッタ2の掘削面の直径の約半分である。拡幅カッタ6と隔壁25との間には、拡幅カッタ6が掘削した土砂を取り込むチャンバ29が形成される。隔壁25の後面には拡幅カッタ6を回転駆動するカッタ駆動モータ30が設けられる。また、図では示されていないが、隔壁25には、チャンバ29内に泥土を送り込む送泥管、チャンバ29内の土砂及び泥土を混ぜ合わせるアジテータ、チャンバ29内で泥土と混ぜ合わされた土砂を後方に排出する排泥管等が接続される。   The widening cutter 6 is rotatably provided on a partition 25 provided near the front end of the shield frame 24 of the widening shield 7, and includes a plurality of (four in this embodiment) spokes 26 radially extending from the center of rotation. And a plurality of cutter bits 27 provided on the spokes 26, and a copy cutter 28 provided on the outer end of the spokes 26 so as to be able to protrude and retract in the radial direction. As shown in FIG. 3, the excavated surface of the widening cutter 6 is circular, and the diameter thereof is about half the diameter of the excavated surface of the main cutter 2. Between the widening cutter 6 and the partition wall 25, a chamber 29 for taking in earth and sand excavated by the widening cutter 6 is formed. On the rear surface of the partition 25, a cutter drive motor 30 for rotatingly driving the widening cutter 6 is provided. Although not shown in the drawing, the partition wall 25 has a mud pipe for feeding mud into the chamber 29, an agitator for mixing the mud and mud in the chamber 29, and a sediment mixed with mud in the chamber 29. A mud pipe etc. for discharging to is connected.

拡幅カッタ6は、拡幅シールド7に対して径方向に相対移動可能に取り付けられる。つまり、拡幅カッタ6は、その後面に形成された回転軸31が、拡幅シールド7の隔壁25に対して径方向に移動可能に取り付けられ、隔壁25と回転軸31との間に、拡幅カッタ6と拡幅シールド7とを相対的に移動させる駆動手段32が設けられる。本実施形態では、駆動手段32は、回転軸31の両側部に対称配置された油圧ジャッキからなり、この油圧ジャッキ32を収縮又は伸長させることで拡幅カッタ6と拡幅シールド7とを相対的に移動させることができる。   The widening cutter 6 is attached to the widening shield 7 so as to be relatively movable in the radial direction. In other words, the widening cutter 6 has the rotating shaft 31 formed on the rear surface thereof mounted movably in the radial direction with respect to the partition 25 of the widening shield 7, and the widening cutter 6 is provided between the partition 25 and the rotating shaft 31. And a drive unit 32 for relatively moving the and the widening shield 7. In the present embodiment, the driving means 32 is composed of hydraulic jacks symmetrically arranged on both sides of the rotary shaft 31, and the widening cutter 6 and the widening shield 7 are relatively moved by contracting or expanding the hydraulic jack 32. Can be done.

拡幅シールド7のシールドフレーム24は、メインシールド5のシールドフレーム8のガイド部23内に収容される略コ字状のスライド部24aと、そのスライド部24aに連続して形成され、拡幅セグメントKSの径方向外側表面とほぼ等しい曲率で湾曲した外壁部24bとを備える。メインシールド5のガイド部23と拡幅シールド7のスライド部24aとの間には適切なシール部材が設けられる。   The shield frame 24 of the widening shield 7 is formed substantially continuous with the substantially U-shaped slide portion 24a accommodated in the guide portion 23 of the shield frame 8 of the main shield 5 and the slide portion 24a. And an outer wall portion 24b curved with a curvature substantially equal to the radially outer surface. An appropriate seal member is provided between the guide portion 23 of the main shield 5 and the slide portion 24a of the widening shield 7.

拡幅シールド7のシールドフレーム24の後部には、外壁部24bに連続して形成され、拡幅セグメントKSの径方向内側表面とほぼ等しい曲率(メインシールド5のシールドフレーム8とほぼ等しい曲率)で湾曲した内壁部33が設けられる。外壁部24bと内壁部33とで、既設された拡幅セグメントKSの全周を覆う拡幅フレーム34が構成される。拡幅フレーム34の後端部内面には、拡幅セグメントKSと拡幅フレーム34との間を止水するテールシール35が全周に渡って設けられる。   The rear portion of the shield frame 24 of the widened shield 7 is formed to be continuous with the outer wall portion 24b and is curved with a curvature substantially equal to the radially inner surface of the widened segment KS (curvature substantially equal to the shield frame 8 of the main shield 5). An inner wall portion 33 is provided. The outer wall portion 24b and the inner wall portion 33 constitute a widened frame 34 that covers the entire circumference of the existing widened segment KS. A tail seal 35 for stopping water between the widened segment KS and the widened frame 34 is provided on the inner surface of the rear end portion of the widened frame 34 over the entire circumference.

拡幅シールド7は更に、拡幅カッタ6が掘削した領域に拡幅セグメントKSを組み立てる拡幅セグメント組立装置(図示せず)と、その拡幅セグメント組立装置により組み立てられた拡幅セグメントKSに反力を取ってシールド掘進機1を推進させるシールドジャッキ36とを備える。拡幅セグメント組立装置は、後方から搬送された拡幅セグメントKSを把持し、拡幅シールド7の径方向外側に移動させて掘削カッタ6が掘削した領域に配置する装置からなる。なお、拡幅セグメント組立装置としてエレクタを用いることもできる。   The widening shield 7 further includes a widening segment assembling device (not shown) for assembling the widening segment KS in a region excavated by the widening cutter 6, and a shield excavation by taking a reaction force to the widening segment KS assembled by the widening segment assembling device. And a shield jack 36 for propelling the machine 1. The widening segment assembling device is a device that grips the widening segment KS transported from behind and moves the widening shield KS to the outside in the radial direction of the widening shield 7 and arranges the widening segment KS in the area excavated by the excavating cutter 6. Note that an erector can be used as the widening segment assembling apparatus.

拡幅カッタ6及び拡幅シールド7は、図2及び図3(b)に示すように、最も径方向内側に位置すると、メインシールド5のシールドフレーム8の径方向内側に完全に収容される。メイントンネルMTのみを構築する場合は、このように拡幅カッタ6及び拡幅シールド7をメインシールド5内に収容し、拡幅カッタ6による掘削および拡幅シールド7による拡幅セグメントKSの組み立ては行わない。拡幅カッタ6及び拡幅シールド7がメインシールド5内に収容された状態(位置)を拡幅カッタ6及び拡幅シールド7の「非作動位置」という。   As shown in FIGS. 2 and 3B, the widening cutter 6 and the widening shield 7 are completely accommodated inside the shield frame 8 of the main shield 5 in the radial direction when located at the radially innermost side. When only the main tunnel MT is constructed, the widening cutter 6 and the widening shield 7 are accommodated in the main shield 5 as described above, and excavation by the widening cutter 6 and assembly of the widening segment KS by the widening shield 7 are not performed. The state (position) in which the widening cutter 6 and the widening shield 7 are housed in the main shield 5 is referred to as a “non-operating position” of the widening cutter 6 and the widening shield 7.

拡幅カッタ6及び拡幅シールド7が非作動位置から径方向外側に移動すると、図1及び図3(a)に示すように、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7の一部がメインシールド5よりも径方向外側に位置する。従って、この状態で拡幅カッタ6を回転させると、拡幅カッタ6はメインカッタ2の掘削面(メインシールド5の断面)よりも径方向外側の部分を掘削する。このように、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7の少なくとも一部がメインシールド5よりも径方向外側に位置する状態(位置)を「作動位置」という。   When the widening cutter 6 and the widening shield 7 move radially outward from the inoperative position, as shown in FIGS. 1 and 3A, a part of the widening cutter 6 and the widening shield 7 are radially larger than the main shield 5. Located outside. Therefore, when the widening cutter 6 is rotated in this state, the widening cutter 6 excavates a portion radially outside the excavation surface of the main cutter 2 (cross section of the main shield 5). Thus, a state (position) in which at least a part of the widening cutter 6 and the widening shield 7 is located radially outside of the main shield 5 is referred to as an “operating position”.

次に、図6〜図12を用いて、本実施形態のシールド掘進機1によるトンネル構築方法を説明する。   Next, a tunnel construction method using the shield machine 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.

まず、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7を非作動位置に位置させた状態で地中掘削及びメイントンネルMTの構築を行う。このとき、拡幅シールド7の拡幅フレーム34内に、中央部に穴を有さない蓋セグメントHSと、それに隣接する所定数(図では二個)の拡幅セグメントHSとを予め組み立て、シールドジャッキ36が拡幅セグメントKSに反力を取れるようにしておく。また、蓋セグメントHSは、拡幅シールド7とメインシールド5との間をシールする機能も有している。   First, underground excavation and construction of the main tunnel MT are performed in a state where the widening cutter 6 and the widening shield 7 are located at the inoperative position. At this time, in the widening frame 34 of the widening shield 7, a lid segment HS having no hole at the center and a predetermined number (two in the figure) of widening segments HS adjacent thereto are previously assembled, and the shield jack 36 is assembled. The widening segment KS is designed to take a reaction force. The lid segment HS also has a function of sealing between the widening shield 7 and the main shield 5.

そして、シールド掘進機1が所定位置に到達したならば、図6に示すように、拡幅カッタ6を回転させながら拡幅シールド7に対して径方向外側に所定距離移動させ、コピーカッタ28により拡幅シールド7の径方向外側部分を掘削する。これによって、拡幅カッタ6の掘削面の一部がメインカッタ2の掘削面よりも径方向外側に位置し、メイントンネルMTよりも径方向外側の部分の掘削が可能となる。この状態で、図7に示すように、シールド掘進機1を少なくとも拡幅シールド7の長さLと同じ距離だけ推進させる。   When the shield machine 1 reaches a predetermined position, as shown in FIG. 6, the widening cutter 6 is moved radially outward by a predetermined distance with respect to the widening shield 7 while rotating, and the widening shield is moved by the copy cutter 28. Excavate the radially outer part of 7. As a result, a part of the digging surface of the widening cutter 6 is located radially outside of the digging surface of the main cutter 2, and it is possible to dig a part radially outside of the main tunnel MT. In this state, as shown in FIG. 7, the shield machine 1 is propelled by at least the same distance as the length L of the widening shield 7.

次に、図8に示すように、油圧ジャッキ32により拡幅シールド7(蓋セグメントHSと拡幅セグメントKSとを含む)を拡幅カッタ6側に引き寄せる。つまり、拡幅シールド7をメインシールド5の径方向外側に移動させて、拡幅カッタ6が掘削した領域内に位置させる。そして、図9に示すように、拡幅カッタ6を再度拡幅シールド7の径方向外側に移動させて、更に径方向外側部分の掘削を行う。かかる作業を、拡幅カッタ6が掘削する領域が、拡幅セグメントKSの断面とほぼ等しくなるまで繰り返す。この作業の間、メインカッタ2による地山掘削、及びエレクタ3によるメイントンネルMTの構築は常に行われる。   Next, as shown in FIG. 8, the widening shield 7 (including the lid segment HS and the widening segment KS) is drawn toward the widening cutter 6 by the hydraulic jack 32. That is, the widening shield 7 is moved radially outward of the main shield 5 so as to be positioned within the area excavated by the widening cutter 6. Then, as shown in FIG. 9, the widening cutter 6 is moved to the radially outside of the widening shield 7 again, and the radially outer portion is further excavated. This operation is repeated until the area excavated by the widening cutter 6 becomes substantially equal to the cross section of the widening segment KS. During this operation, ground excavation by the main cutter 2 and construction of the main tunnel MT by the erector 3 are always performed.

図10に、拡幅カッタ6が掘削する領域が拡幅セグメントKSの断面とほぼ等しくなった状態を示す。図に示すように、拡幅カッタ6がそれまで掘削した領域X内には順次充填剤が充填される。そして、既設された拡幅セグメントKSに隣接させて新たな拡幅セグメントKSを順次組み立てていく。つまり、エレクタ3によるメイントンネルMTの構築と、拡幅セグメント組立装置による拡幅セグメントKSの組み立てとを同時進行していく。このとき、拡幅セグメント組立装置はエレクタ3よりも前方に配置されているので、拡幅セグメントKSの組立は常に、メイントンネルMTの構築位置よりも前方、つまり、メイントンネルMTが構築されていない領域で行われる。   FIG. 10 shows a state where the area to be excavated by the widening cutter 6 is substantially equal to the cross section of the widening segment KS. As shown in the figure, the filler is sequentially filled in the area X excavated by the widening cutter 6 so far. Then, a new widened segment KS is sequentially assembled adjacent to the existing widened segment KS. That is, the construction of the main tunnel MT by the erector 3 and the assembly of the widened segment KS by the widened segment assembling apparatus proceed simultaneously. At this time, since the widened segment assembling apparatus is disposed forward of the erector 3, the widened segment KS is always assembled in front of the main tunnel MT construction position, that is, in an area where the main tunnel MT is not constructed. Done.

次に、図11に示すように、拡幅セグメントKSが必要長さ分組み立てられたならば、最先端の拡幅セグメントKSに隣接させて蓋セグメントHSを組み立て、図12に示すように、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7をメインシールド5の径方向内側に移動させて、非作動位置に位置させる。拡幅カッタ6及び拡幅シールド7を移動させることにより生じた隙間Yには充填剤を充填する。その後は、メインカッタ2による地山掘削、およびエレクタ3によるメイントンネルMTの構築を継続する。   Next, as shown in FIG. 11, when the widened segment KS has been assembled for a required length, the lid segment HS is assembled adjacent to the foremost widened segment KS, and as shown in FIG. Then, the widening shield 7 is moved radially inward of the main shield 5 to be located at the non-operation position. The gap Y generated by moving the widening cutter 6 and the widening shield 7 is filled with a filler. Thereafter, ground excavation by the main cutter 2 and construction of the main tunnel MT by the erector 3 are continued.

この結果、トンネルの長手方向一部において、図5(a)に示すように、メイントンネルMTの外側に拡幅セグメントKSが隣接配置される。   As a result, in a part of the longitudinal direction of the tunnel, as shown in FIG. 5A, the widened segment KS is arranged adjacent to the outside of the main tunnel MT.

その後、拡幅セグメントKSとメイントンネルMTとの接続部の外側部分Zに、メイントンネルMTの内側から作業穴を介して薬品を注入して地盤改良を行う。そして、メイントンネルMTの内側に補強部材37を掛け渡した後、拡幅セグメントKSの内側に位置するメインセグメントMS1を取り外すと共に拡幅セグメントKSの内壁KS1を切断する。次に、拡幅セグメントKSとメイントンネルMT(メインセグメントMS)とを連結板等を介して溶接接合する。これによって、メイントンネルMTと拡幅セグメントKSとが連通され、図5(b)に示すように、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルKTが構築される。なお、本実施形態では、拡幅セグメントKSの内壁KS1及び拡幅セグメントKSの内側に位置するメインセグメントMS1はスチール製のものが用いられる。   Thereafter, a chemical is injected into the outer portion Z of the connection portion between the widened segment KS and the main tunnel MT from the inside of the main tunnel MT through a work hole to improve the ground. Then, after the reinforcing member 37 is put over the inside of the main tunnel MT, the main segment MS1 located inside the widened segment KS is removed, and the inner wall KS1 of the widened segment KS is cut. Next, the widened segment KS and the main tunnel MT (main segment MS) are welded together via a connecting plate or the like. As a result, the main tunnel MT and the widened segment KS are communicated with each other, and as shown in FIG. 5B, a widened tunnel KT having a part widened in the circumferential direction is constructed. In the present embodiment, the inner wall KS1 of the widened segment KS and the main segment MS1 located inside the widened segment KS are made of steel.

このように、本実施形態のシールド掘進機1によれば、所定断面のメイントンネルMTと周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルKTとを連続的に構築できるため、低コストかつ短期間での構築が可能となる。   As described above, according to the shield machine 1 of the present embodiment, the main tunnel MT having the predetermined cross section and the widened tunnel KT whose circumferential part is widened can be continuously constructed. Can be constructed.

特に、拡幅トンネルKTを構築する際に、まず、メインセグメントMSと、拡幅セグメントKSとを別々に(独立して)組み立てるので、セグメントの強度不足の問題を回避できる。つまり、メインセグメントMSと拡幅セグメントKSとを別々に組み立てて、メインセグメントMSを補強部材37で補強した後に、拡幅セグメントKSとメインセグメントMSとを連通することによって、メイントンネルMTと拡幅トンネルKTとの連続構築を実現可能としたものである。   In particular, when constructing the widened tunnel KT, first, the main segment MS and the widened segment KS are separately (independently) assembled, so that the problem of insufficient strength of the segment can be avoided. That is, after assembling the main segment MS and the widened segment KS separately, reinforcing the main segment MS with the reinforcing member 37, and connecting the widened segment KS and the main segment MS, the main tunnel MT and the widened tunnel KT are connected. It is possible to realize the continuous construction of.

また、拡幅セグメントKSの組立時において、メインセグメントMSの外周全域がメインシールド5のテールシール22によりシールされ、拡幅セグメントKSの外周全域が拡幅シールド7のテールシール35によりシールされるため、高い止水性を確保できる。   Also, when assembling the widened segment KS, the entire outer periphery of the main segment MS is sealed by the tail seal 22 of the main shield 5 and the entire outer periphery of the widened segment KS is sealed by the tail seal 35 of the widened shield 7, so that a high stop is achieved. Aqueous can be secured.

なお、上記実施形態では、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7を段階的に径方向外側へ移動させるとして説明したが、土質が柔らかい場合などでは、拡幅カッタ6及び拡幅シールド7を一度に必要な距離だけ移動させることもできる。   In the above-described embodiment, the widening cutter 6 and the widening shield 7 are described as being moved radially outward in a stepwise manner. However, in the case where the soil is soft, the widening cutter 6 and the widening shield 7 are moved by a necessary distance at a time. They can also be moved.

以下、本発明の他の実施形態について説明する。   Hereinafter, another embodiment of the present invention will be described.

なお、以下の説明において、図1に示したシールド掘進機と同一の構成要素には同一の符号を付す。   In the following description, the same components as those of the shield machine shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

まず、図13及び図14に示した形態は、拡幅カッタ38を、メインカッタ2の後方(チャンバ17内)に配置し、メインシールド5の隔壁9に回転自在に設けたものである。拡幅カッタ38は、互いに対向させて配置された二本のスポーク39と、スポーク39に設けられた多数のビット40と、スポーク39の外側端部に径方向に出没自在に設けられたコピーカッタ(図示せず)とを備える。   First, in the embodiment shown in FIGS. 13 and 14, the widening cutter 38 is arranged behind the main cutter 2 (in the chamber 17) and is rotatably provided on the partition 9 of the main shield 5. The widening cutter 38 includes two spokes 39 arranged to face each other, a number of bits 40 provided on the spokes 39, and a copy cutter ( (Not shown)).

拡幅カッタ38の掘削面は図14にラインAで示すように円状である。拡幅カッタ38の作動位置と非作動位置との間の移動は、拡幅カッタ38の回動を制御することで行う。つまり、図14に示すように、両スポーク39がほぼ垂直に位置した状態で拡幅カッタ38を停止すれば、拡幅カッタ38がメインカッタ2の掘削面内に完全に位置する。従って、この状態が非作動位置となる。一方、拡幅カッタ38を回転させると、両スポーク39が順次メインカッタ2の掘削面よりも径方向外側に突出して、メインカッタ2よりも径方向外側の部分を掘削する。従って、拡幅カッタ38を回転させた状態が作動位置である。   The excavation surface of the widening cutter 38 is circular as shown by a line A in FIG. The movement of the widening cutter 38 between the operating position and the non-operating position is performed by controlling the rotation of the widening cutter 38. That is, as shown in FIG. 14, if the widening cutter 38 is stopped in a state where both spokes 39 are positioned substantially vertically, the widening cutter 38 is completely located within the excavation surface of the main cutter 2. Therefore, this state is the inoperative position. On the other hand, when the widening cutter 38 is rotated, both spokes 39 sequentially project radially outward from the excavation surface of the main cutter 2, and excavate a portion radially outward from the main cutter 2. Therefore, the state where the widening cutter 38 is rotated is the operating position.

拡幅シールド7は、図1に示した形態と同様の構成であり、拡幅シールド7をメインシールド5に対して径方向に移動させるための油圧ジャッキなどの駆動手段(図示せず)が別途設けられる。   The widening shield 7 has the same configuration as the embodiment shown in FIG. 1, and a driving means (not shown) such as a hydraulic jack for radially moving the widening shield 7 with respect to the main shield 5 is separately provided. .

この形態によれば、拡幅カッタ38をメインシールド5に対して径方向に移動させる必要がないため、シンプルかつ低コストな構造とできる。   According to this embodiment, since it is not necessary to move the widening cutter 38 in the radial direction with respect to the main shield 5, a simple and low-cost structure can be obtained.

次に、図15及び図16に示す形態は、拡幅カッタ41をメインシールド5の側部に揺動可能に設けたものである。具体的にはメインシールド5のシールドフレーム8の側部に径方向内側に窪んだガイド部42が形成され、そのガイド部42内にスライド部44がスライド自在に収容される。そして、そのスライド部44に、外側面が球状の揺動体43が揺動可能に設けられる。ガイド部42とスライド部44及びスライド部44と揺動体43との間は適切なシール部材によりシールされる。揺動体43は、メインシールド5の軸心Cに対して傾斜する方向に揺動可能に設けられ、その揺動体43に拡幅カッタ41が回転可能に設けられる。拡幅カッタ41は回転中心から放射状に延出したスポーク45と、スポーク45に設けられたビット46とを備える。メインシールド5のシールドフレーム8には、拡幅カッタ41との間にチャンバ47を形成する隔壁48が設けられる。スライド部44は油圧ジャッキなどの駆動手段(図示せず)によりメインシールド5の径方向に移動される。また、揺動体43も、油圧ジャッキなどの駆動手段(図示せず)によりメインシールド5の軸心Cに対して揺動される。スライド部44の移動及び揺動体43の揺動に伴って、拡幅カッタ41が移動及び揺動する。   15 and 16, a widening cutter 41 is provided on the side of the main shield 5 so as to be swingable. Specifically, a guide portion 42 that is recessed radially inward is formed on a side portion of the shield frame 8 of the main shield 5, and a slide portion 44 is slidably accommodated in the guide portion 42. The sliding portion 44 is provided with a swinging body 43 having a spherical outer surface so as to be swingable. A suitable seal member seals between the guide portion 42 and the slide portion 44 and between the slide portion 44 and the rocking body 43. The oscillating body 43 is swingably provided in a direction inclined with respect to the axis C of the main shield 5, and the widening cutter 41 is rotatably provided on the oscillating body 43. The widening cutter 41 includes a spoke 45 extending radially from the center of rotation and a bit 46 provided on the spoke 45. The shield frame 8 of the main shield 5 is provided with a partition wall 48 that forms a chamber 47 between the shield frame 8 and the widening cutter 41. The slide portion 44 is moved in the radial direction of the main shield 5 by driving means (not shown) such as a hydraulic jack. The rocking body 43 is also rocked with respect to the axis C of the main shield 5 by driving means (not shown) such as a hydraulic jack. The widening cutter 41 moves and swings with the movement of the slide portion 44 and the swing of the swinging body 43.

この形態では、拡幅カッタ41の作動位置と非作動位置との間の移動は、スライド部44の径方向の移動及び揺動体43の揺動により行う。つまり、図15に点線で示すように、拡幅カッタ41の掘削面(スポーク45)がメインシールド5の軸心Cとほぼ平行に位置するように揺動体43を揺動させると共に、スライド部44を径方向内側に最も移動させると、拡幅カッタ41がメインカッタ2の掘削面内に完全に収容される。従って、この状態が非作動位置となる。一方、図15に実線で示すように、また図16に示すように、スライド部44を径方向外側に移動させると共に、揺動体43をメインシールド5の軸心Cに対して傾斜させると、拡幅カッタ41の掘削面が前方側を向き、その掘削面の一部がメインカッタ2の掘削面よりも径方向外側に位置する。この状態が作動位置である。なお、拡幅シールド7は図13の形態と同様の構成である。   In this embodiment, the movement between the operating position and the non-operating position of the widening cutter 41 is performed by the radial movement of the slide portion 44 and the swing of the swing body 43. That is, as shown by the dotted line in FIG. 15, the rocking body 43 is rocked so that the excavation surface (spoke 45) of the widening cutter 41 is positioned substantially parallel to the axis C of the main shield 5, and the slide portion 44 is moved. When the cutter is moved most radially inward, the widened cutter 41 is completely accommodated in the excavated surface of the main cutter 2. Therefore, this state is the inoperative position. On the other hand, as shown by a solid line in FIG. 15 and as shown in FIG. 16, when the slide portion 44 is moved radially outward and the oscillator 43 is inclined with respect to the axis C of the main shield 5, the width is increased. The digging surface of the cutter 41 faces forward, and a part of the digging surface is located radially outside the digging surface of the main cutter 2. This state is the operating position. The widening shield 7 has the same configuration as that of the embodiment shown in FIG.

この形態では、拡幅カッタ41を傾斜させて回転することで径方向及び軸方向への掘削が可能となる。従って、拡幅セグメントKSを組み立てるのに必要な領域まで迅速に掘削でき、無駄な掘削を省くことができると共に充填剤の充填領域を少なくできる。   In this mode, the excavation in the radial direction and the axial direction can be performed by rotating the widening cutter 41 while tilting it. Therefore, it is possible to quickly excavate a region necessary for assembling the widened segment KS, and it is possible to eliminate unnecessary excavation and to reduce a filling region of the filler.

次に、図17〜図19に示した形態は、拡幅シールド48のシールドフレーム49をメインシールド5に対して揺動可能に設けたものである。即ち、メインシールド5のシールドフレーム8の側部に径方向内側に窪んだガイド部50が形成され、そのガイド部50内に拡幅シールド48のシールドフレーム49が収容される。シールドフレーム49は、その上部がピン51(図18及び図19参照)を介してメインシールド5のシールドフレーム8に回動(揺動)自在に取り付けられ、図示しない油圧ジャッキ等の駆動手段によりピン51廻りに揺動される。拡幅シールド48のシールドフレーム49の下面49aと、メインシールド5のガイド部50の下面50aとはほぼ同じ曲率で湾曲する(図18参照)。シールドフレーム49の後部には、図1に示した拡幅フレーム34と同様の拡幅フレーム52が設けられる。   Next, in the embodiment shown in FIGS. 17 to 19, the shield frame 49 of the widening shield 48 is provided so as to be swingable with respect to the main shield 5. That is, a guide portion 50 that is recessed radially inward is formed on a side portion of the shield frame 8 of the main shield 5, and the shield frame 49 of the widening shield 48 is accommodated in the guide portion 50. The upper portion of the shield frame 49 is rotatably (swingably) attached to the shield frame 8 of the main shield 5 via a pin 51 (see FIGS. 18 and 19), and the pin is driven by driving means (not shown) such as a hydraulic jack. Swinged around 51. The lower surface 49a of the shield frame 49 of the widening shield 48 and the lower surface 50a of the guide portion 50 of the main shield 5 are curved with substantially the same curvature (see FIG. 18). At the rear of the shield frame 49, a widened frame 52 similar to the widened frame 34 shown in FIG. 1 is provided.

この形態では、拡幅シールド48の作動位置と非作動位置との移動は、シールドフレーム49の揺動により行う。つまり、図18に点線で示すように、また図19(a)に示すように、シールドフレーム49を径方向内側に揺動させると、拡幅シールド48は完全にメインシールド5の径方向内側に収容される。従って、この位置が拡幅シールド48の非作動位置である。そして、図18に実線で示すように、また図19(b)に示すように、シールドフレーム49をピン51回りに径方向外側に回動すると、拡幅シールド48の一部がメインシールド5の径方向外側に突出する。これが、拡幅シールド48の作動位置である。   In this embodiment, movement between the operating position and the non-operating position of the widening shield 48 is performed by swinging the shield frame 49. That is, as shown by the dotted line in FIG. 18 and as shown in FIG. 19A, when the shield frame 49 is swung radially inward, the widening shield 48 is completely accommodated inside the main shield 5 in the radial direction. Is done. Therefore, this position is the inoperative position of the widening shield 48. Then, as shown by a solid line in FIG. 18 and as shown in FIG. 19B, when the shield frame 49 is rotated radially outward around the pin 51, a part of the widening shield 48 It protrudes outward in the direction. This is the operating position of the widening shield 48.

一方、拡幅カッタ53は、拡幅シールド48の直前の位置で、メインシールド5のシールドフレーム8に対して径方向に出没可能に設けられた複数のスクリューカッタ54からなる。シールドフレーム8の側部には各スクリューカッタ54の収容スペース55が径方向内側に窪んで形成される。収容スペース55は拡幅シールド48とほぼ同じ高さに渡って上下に複数配置され、各収容スペース55内にスクリューカッタ54がそれぞれ配置される。各スクリューカッタ54には駆動装置(油圧ジャッキ)56がそれぞれ接続され、この油圧ジャッキ56により各スクリューカッタ54がそれぞれ独立して径方向に移動される。図19(a)に示すように、各スクリューカッタ54がメインシールド5の径方向内側に最も後退すると、全てのスクリューカッタ54は完全にメインカッタ2の掘削面内に位置する。これが、拡幅カッタ53の非作動位置である。そして、各スクリューカッタ54が径方向外方に突出すると、メインカッタ2の掘削面よりも径方向外側に位置して掘削を行う。このとき、各スクリューカッタ54は、図19(b)に示すように、拡幅シールド48の形状に合わせてその突出距離が各々調節される。スクリューカッタ54により掘削された土砂はメインシールド5に設けられたチャンバ57内に取り込まれて後方へと排出される。   On the other hand, the widening cutter 53 is composed of a plurality of screw cutters 54 provided at positions immediately before the widening shield 48 so as to be able to protrude and retract in the radial direction with respect to the shield frame 8 of the main shield 5. An accommodation space 55 for each screw cutter 54 is formed on the side of the shield frame 8 so as to be depressed inward in the radial direction. A plurality of accommodation spaces 55 are vertically arranged over substantially the same height as the widening shield 48, and the screw cutters 54 are arranged in the respective accommodation spaces 55. A drive device (hydraulic jack) 56 is connected to each screw cutter 54, and each screw cutter 54 is independently moved in the radial direction by the hydraulic jack 56. As shown in FIG. 19A, when each screw cutter 54 is most retracted radially inward of the main shield 5, all the screw cutters 54 are completely located within the excavation surface of the main cutter 2. This is the inoperative position of the widening cutter 53. When each of the screw cutters 54 projects radially outward, excavation is performed at a position radially outside the excavation surface of the main cutter 2. At this time, the projecting distance of each screw cutter 54 is adjusted according to the shape of the widening shield 48 as shown in FIG. The earth and sand excavated by the screw cutter 54 is taken into a chamber 57 provided in the main shield 5 and discharged backward.

この形態では、拡幅セグメントKSの形状に合わせて各スクリューカッタ54を突出することで、任意形状の掘削を行うことができるという利点を有する。   This embodiment has an advantage that excavation of an arbitrary shape can be performed by projecting each screw cutter 54 in accordance with the shape of the widened segment KS.

次に、図23〜図28に示した形態は、拡幅カッタ60をメインカッタ2よりも後方に配置している。この拡幅カッタ60は、回転中心から放射状に延出する複数(本実施形態では四本)のスポーク61と、そのスポーク61に設けられた多数のカッタビット62と、スポーク61の外側端部に径方向に出没自在に設けられたコピーカッタ63とを備える。図24に示すように、拡幅カッタ60の掘削面は円形であり、その直径はメインカッタ2の直径の約半分である。   Next, in the embodiments shown in FIGS. 23 to 28, the widening cutter 60 is disposed behind the main cutter 2. The widening cutter 60 includes a plurality of (four in this embodiment) spokes 61 extending radially from the center of rotation, a number of cutter bits 62 provided on the spokes 61, and a radially outer end of the spoke 61. And a copy cutter 63 provided so as to be able to come and go in the direction. As shown in FIG. 24, the excavated surface of the widening cutter 60 is circular, and the diameter thereof is about half of the diameter of the main cutter 2.

図23に示すように、メインシールド5のシールドフレーム8の側面部には、径方向内側に略コ字形状に窪んだガイド部64が形成されている。このガイド部64には、スライド部65がメインシールド5の径方向に移動可能に設けられる。スライド部65の前面には、隔壁66が配置されている。   As shown in FIG. 23, a guide portion 64 is formed on the side surface of the shield frame 8 of the main shield 5 so as to be recessed in a substantially U-shape inward in the radial direction. A slide portion 65 is provided on the guide portion 64 so as to be movable in the radial direction of the main shield 5. A partition 66 is arranged on the front surface of the slide portion 65.

隔壁66と拡幅カッタ60との間には、拡幅カッタ60が掘削した土砂を取り込むチャンバ74が形成される。隔壁66と拡幅カッタ60の回転軸72との間は、シール部材75によりシールされている。また、図では示されていないが、ガイド部64には、チャンバ74内に泥土を送り込む送泥管、チャンバ74内の土砂及び泥土を混ぜ合わせるアジテータ、チャンバ74内で泥土と混ぜ合わされた土砂を後方に排出する排泥管等が接続される。   Between the partition wall 66 and the widening cutter 60, a chamber 74 for taking in earth and sand excavated by the widening cutter 60 is formed. The space between the partition 66 and the rotating shaft 72 of the widening cutter 60 is sealed by a seal member 75. Although not shown in the figure, the guide portion 64 is provided with a mud pipe for feeding mud into the chamber 74, an agitator for mixing the mud and mud in the chamber 74, and a sediment mixed with mud in the chamber 74. A mud pipe for discharging backward is connected.

スライド部65の側面部には、スライド筒67が設けられている。このスライド筒67は、ガイド部64を貫通して、シールドフレーム8内へ延出している。スライド筒67とガイド部64との間は、シール部材68によりシールされている。   A slide cylinder 67 is provided on a side surface of the slide portion 65. The slide cylinder 67 extends through the guide portion 64 and into the shield frame 8. The space between the slide cylinder 67 and the guide portion 64 is sealed by a seal member 68.

スライド部65内には、揺動ガイド70が設けられている。この揺動ガイド70の内面の、メインシールド5の前後方向の厚さは、後述する揺動体71の厚さと略同一に形成されている。一方、図26(b)に示すように、揺動ガイド70の内面の、メインシールド5の径方向の長さは、揺動体71の長さより大きく形成されている。また、揺動ガイド70の内面であって、メインシールド5の径方向の外方側には、図26(b)中示した上下部にR部70aと、このR部70aを繋ぐ直線部70bとが形成されている。   A swing guide 70 is provided in the slide portion 65. The thickness of the inner surface of the swing guide 70 in the front-rear direction of the main shield 5 is formed to be substantially the same as the thickness of a swing body 71 described later. On the other hand, as shown in FIG. 26B, the length of the inner surface of the swing guide 70 in the radial direction of the main shield 5 is formed larger than the length of the swing body 71. Also, on the inner surface of the swing guide 70 and on the radially outer side of the main shield 5, there are R portions 70 a at the upper and lower portions shown in FIG. 26 (b), and straight portions 70 b connecting the R portions 70 a. Are formed.

揺動ガイド70内には、揺動体71が収容されている。この揺動体71は、拡幅カッタ60の回転軸72に固定されている。この揺動体71の一端(図中の左側)に形成されたR部71aは、揺動ガイド70のR部70aと略同一の曲率で形成されている。   A rocking body 71 is accommodated in the rocking guide 70. The oscillating body 71 is fixed to the rotating shaft 72 of the widening cutter 60. An R portion 71a formed at one end (the left side in the drawing) of the rocking body 71 has substantially the same curvature as the R portion 70a of the rocking guide 70.

図23に示すように、スライド部65の一端(図中の上方向)には、第一駆動手段69が備えられている。本実施の形態においては、第一駆動手段69は、二本のスライドジャッキ(油圧ジャッキ)であり、スライドジャッキ69のシリンダ部は、ガイド部64に固定されている。スライド部65は、スライドジャッキ69により、メインシールド5の径方向に移動される。このとき、揺動体71は、揺動ガイド70と一体的に、メインシールド5の径方向に移動される。   As shown in FIG. 23, a first drive unit 69 is provided at one end (upward in the figure) of the slide portion 65. In the present embodiment, the first driving means 69 is two slide jacks (hydraulic jacks), and the cylinder part of the slide jack 69 is fixed to the guide part 64. The slide portion 65 is moved in the radial direction of the main shield 5 by a slide jack 69. At this time, the swinging body 71 is moved in the radial direction of the main shield 5 integrally with the swinging guide 70.

図26(b)に示すように、揺動体71の径方向の内方側(図中の右方向)に複数の第二駆動手段73が設けられている。各第二駆動手段73は、その一端が揺動体71の径方向の内方側の上下部にそれぞれ回転可能に接続される。本実施の形態においては、第二駆動手段73は、シフトジャッキ(油圧ジャッキ)であり、その他端は、スライド部65にそれぞれ回転可能に接続される。   As shown in FIG. 26B, a plurality of second driving means 73 are provided on the inner side in the radial direction of the oscillating body 71 (to the right in the figure). One end of each of the second driving means 73 is rotatably connected to upper and lower portions on the radially inner side of the rocking body 71. In the present embodiment, the second driving means 73 is a shift jack (hydraulic jack), and the other end is rotatably connected to the slide portion 65.

図27(b)に示すように、上下のシフトジャッキ73の長さを同じだけ延ばすと、揺動体71が揺動ガイド70の内面に沿って、メインシールド5の径方向に真直に移動される。このとき、揺動体71のR部71aが、揺動ガイド70の直線部70bと接するまで移動させておく。この位置において、図28(a)に示すように、上のシフトジャッキ73の長さを縮退させて、下のシフトジャッキ73の長さを伸長させると、揺動体71が揺動ガイド70の直線部70bに沿って移動し、揺動体71のR部71aが揺動ガイド70の上部のR部70aと当接するまで、上方向に傾斜される。一方、図28(b)に示すように、上のシフトジャッキ73の長さを伸長させて、下のシフトジャッキ73の長さを縮退させると、揺動体71が揺動ガイド70の直線部70bに沿って移動し、揺動体71のR部71aが揺動ガイド70の下部のR部70aと当接するまで、下方向に傾斜される。   As shown in FIG. 27B, when the length of the upper and lower shift jacks 73 is extended by the same length, the rocking body 71 is moved straight in the radial direction of the main shield 5 along the inner surface of the rocking guide 70. . At this time, the rocking member 71 is moved until the R portion 71a contacts the linear portion 70b of the rocking guide 70. In this position, when the length of the upper shift jack 73 is reduced and the length of the lower shift jack 73 is extended as shown in FIG. It moves along the portion 70b, and is tilted upward until the R portion 71a of the rocking body 71 contacts the R portion 70a on the upper portion of the rocking guide 70. On the other hand, as shown in FIG. 28B, when the length of the upper shift jack 73 is extended and the length of the lower shift jack 73 is contracted, the rocking body 71 becomes a linear portion 70b of the rocking guide 70. , And is tilted downward until the R portion 71 a of the swinging body 71 comes into contact with the lower portion 70 a of the swing guide 70.

ここで、図26(a)に示すように、非作動位置においてスライド部65は、メインフレーム8よりも内方に収容され、メインフレーム8との間に隙間76が形成されている。この隙間76に土砂が侵入すると、スライド部65がメインシールド5の径方向の外方に移動されない。そのため、図25に示すように、シールドフレーム8の内方には、外筒扉76と、この外筒扉76をメインシールド5の周方向にスライドするための扉用ジャッキ77が備えられている。この外筒扉76は、シールドフレーム8の曲率と略同一の曲率で形成されている。非作動位置において、外筒扉76をメインシールド5の周方向にスライドして隙間76を覆う。このとき、スライド部65を拡幅カッタ60と共に外部と区画して、メインシールド5の内部に収容することができる(図26(a)の破線部分を外筒扉76が覆う)。   Here, as shown in FIG. 26A, the slide portion 65 is housed inside the main frame 8 at the non-operation position, and a gap 76 is formed between the slide portion 65 and the main frame 8. When earth and sand enter the gap 76, the slide portion 65 is not moved radially outward of the main shield 5. Therefore, as shown in FIG. 25, an outer cylinder door 76 and a door jack 77 for sliding the outer cylinder door 76 in the circumferential direction of the main shield 5 are provided inside the shield frame 8. . The outer cylinder door 76 is formed with a curvature substantially equal to the curvature of the shield frame 8. In the inoperative position, the outer cylinder door 76 is slid in the circumferential direction of the main shield 5 to cover the gap 76. At this time, the slide portion 65 can be separated from the outside together with the widening cutter 60 and housed inside the main shield 5 (the outer cylinder door 76 covers the broken line portion in FIG. 26A).

図23に示す拡幅シールド7は、図1に示した形態と同様の構成であり、拡幅シールド7をメインシールド5に対して径方向に移動させるための油圧ジャッキなどの駆動手段(図示せず)が別途設けられる。   The widening shield 7 shown in FIG. 23 has a configuration similar to that of the embodiment shown in FIG. 1, and a driving means (not shown) such as a hydraulic jack for moving the widening shield 7 in the radial direction with respect to the main shield 5. Is provided separately.

この形態では、拡幅カッタ60の作動位置と非作動位置との間の移動は、スライドジャッキ69により行う。図27(b)に示すように、スライドジャッキ69により、スライド部65をメインシールド5の径方向に移動させると、拡幅カッタ60が径方向に移動される。また、シフトジャッキ73により、揺動体71をメインシールド5の径方向に移動させることでも、拡幅カッタ60が径方向に移動される。   In this embodiment, the movement of the widening cutter 60 between the operation position and the non-operation position is performed by the slide jack 69. As shown in FIG. 27 (b), when the slide portion 65 is moved in the radial direction of the main shield 5 by the slide jack 69, the widening cutter 60 is moved in the radial direction. The widening cutter 60 is also moved in the radial direction by moving the swinging body 71 in the radial direction of the main shield 5 by the shift jack 73.

一方、作動位置における拡幅カッタ60のメインシールド5の周方向への揺動は、シフトジャッキ73により行う。図28(a)に示すように、シフトジャッキ73により、揺動体71を上方向に傾斜させると、拡幅カッタ60がメインシールド5の周方向に略沿って、上方向に揺動される。一方、図28(b)に示すように、シフトジャッキ73により、揺動体71を下方向に傾斜させると、拡幅カッタ60がメインシールド5の周方向に略沿って、下方向に揺動される。   On the other hand, the swing of the widening cutter 60 in the circumferential direction of the main shield 5 in the operating position is performed by the shift jack 73. As shown in FIG. 28A, when the swinging member 71 is tilted upward by the shift jack 73, the widening cutter 60 is rocked upward substantially along the circumferential direction of the main shield 5. On the other hand, as shown in FIG. 28B, when the rocking body 71 is tilted downward by the shift jack 73, the widening cutter 60 is rocked downward substantially along the circumferential direction of the main shield 5. .

図24に示すように、拡幅カッタ60を上方向に揺動すると、一点鎖線で示す位置Dに移動する。一方、拡幅カッタ60を下方向に揺動すると、二点鎖線で示す位置Eに移動する。即ち、拡幅カッタ60をメインシールド5の周方向に揺動することで、拡幅カッタ60の掘削面よりも広範囲の地山(ハッチングで囲った部分の領域F)を掘削することができる。   As shown in FIG. 24, when the widening cutter 60 swings upward, it moves to a position D indicated by a dashed line. On the other hand, when the widening cutter 60 swings downward, it moves to the position E indicated by the two-dot chain line. That is, by swinging the widening cutter 60 in the circumferential direction of the main shield 5, it is possible to excavate a ground (a region F in a portion surrounded by hatching) wider than the excavation surface of the widening cutter 60.

ところで、拡幅カッタ60をメインシールド5の周方向へ揺動させずに領域Fを掘削するためには、拡幅カッタ60の掘削面を領域Fを含んだ大きさに拡大する必要がある。しかしながら、拡幅カッタ60をメインシールド5の周方向に揺動することで、その掘削面を拡大することなく、領域Fを掘削することができる。即ち、拡幅カッタ60の掘削面を拡大する必要がないので、拡幅カッタ60を大きくすることはなく、拡幅カッタ60の収容スペースを小さくすることを維持できる。   By the way, in order to excavate the area F without swinging the widening cutter 60 in the circumferential direction of the main shield 5, it is necessary to enlarge the excavation surface of the widening cutter 60 to a size including the area F. However, by swinging the widening cutter 60 in the circumferential direction of the main shield 5, the region F can be excavated without enlarging the excavation surface. That is, since it is not necessary to enlarge the excavated surface of the widening cutter 60, the space for accommodating the widening cutter 60 can be kept small without increasing the width of the widening cutter 60.

この形態では、メインシールド5の径方向に移動させる拡幅カッタ60を、メインシールド5の周方向へも揺動させることにより、拡幅カッタ60の掘削面よりも広範囲の地山を掘削することができるという利点を有する。また、拡幅カッタ60の掘削面を拡大せずに、拡幅カッタ60をメインシールド5の周方向へ揺動させる構造としたことにより、拡幅カッタ60を大きくすることはなく、拡幅カッタ60の収容スペースを小さくすることを維持できるという利点を有する。   In this embodiment, the widening cutter 60 moved in the radial direction of the main shield 5 is also swung in the circumferential direction of the main shield 5, so that the ground in a wider area than the excavation surface of the widening cutter 60 can be excavated. It has the advantage that. Further, the widening cutter 60 is swung in the circumferential direction of the main shield 5 without enlarging the excavated surface of the widening cutter 60, so that the widening cutter 60 is not enlarged, and the accommodation space for the widening cutter 60 is not increased. Has the advantage that it can be kept small.

次に、図29〜図30に示した形態は、拡幅カッタ80をメインカッタ2よりも後方に配置している。この拡幅カッタ80は、地山を掘削するカッタヘッド81と、カッタヘッド81を支持すると共に、カッタヘッド81をメインシールド5の周方向に揺動するブーム82とを備え、メインシールド5の径方向に移動可能に設けられたブームカッタである。   Next, in the embodiment shown in FIGS. 29 to 30, the widening cutter 80 is disposed behind the main cutter 2. The widening cutter 80 includes a cutter head 81 that excavates the ground, a boom 82 that supports the cutter head 81 and swings the cutter head 81 in the circumferential direction of the main shield 5. The boom cutter is provided so as to be movable.

図30(a)に示すように、メインシールド5のシールドフレーム8の側面部には、径方向内側に略コ字形状に窪んだガイド部83が形成されている。このガイド部83には、スライド部84がメインシールド5の径方向に移動可能に設けられる。ガイド部83とスライド部84との間は、シール部材85によりシールされている。   As shown in FIG. 30A, a guide portion 83 which is recessed in a substantially U-shape inward in the radial direction is formed on a side surface portion of the shield frame 8 of the main shield 5. A slide portion 84 is provided on the guide portion 83 so as to be movable in the radial direction of the main shield 5. The space between the guide portion 83 and the slide portion 84 is sealed by a seal member 85.

スライド部84の側方(図中の左方向)には、拡幅カッタ(ブームカッタ)80が掘削した土砂を取り込むチャンバ86が形成される。また、スライド部84には、チャンバ86内に泥土を送り込む送泥管87、チャンバ86内の土砂及び泥土を混ぜ合わせるアジテータ(図示せず)、チャンバ86内で泥土と混ぜ合わされた土砂を後方に排出する排泥管88等が接続される。   A chamber 86 for taking in the earth and sand excavated by the widening cutter (boom cutter) 80 is formed on the side of the slide portion 84 (to the left in the drawing). The sliding portion 84 has a mud pipe 87 for feeding mud into the chamber 86, an agitator (not shown) for mixing the mud and mud in the chamber 86, and a mud mixed in the chamber 86 backward. A drain pipe 88 for discharging is connected.

スライド部84の一端(図中の右方向)には、駆動手段89が備えられている。本実施の形態においては、駆動手段89は、二本のスライドジャッキ(油圧ジャッキ)であり、スライドジャッキ89のシリンダ部は、ガイド部83に固定されている。スライド部84は、スライドジャッキ89により、メインシールド5の径方向に移動される。   A driving means 89 is provided at one end (rightward in the figure) of the slide portion 84. In the present embodiment, the driving means 89 is two slide jacks (hydraulic jacks), and the cylinder part of the slide jack 89 is fixed to the guide part 83. The slide portion 84 is moved in the radial direction of the main shield 5 by a slide jack 89.

図29に示すように、スライド部84の側面部(図中の下方向)には、ブーム82が接続されている。ブーム82は、メインブーム90と、メインブーム90に接続された第一屈曲部(第一ジャッキ)91と、第一ジャッキ91に接続された第二屈曲部(第二ジャッキ)92とを備えている。これら第一ジャッキ91、及び第二ジャッキ92は、屈曲手段(ロータリアクチュエータ)93、94によりそれぞれ屈曲される。   As shown in FIG. 29, a boom 82 is connected to a side surface portion (downward in the figure) of the slide portion 84. The boom 82 includes a main boom 90, a first bent portion (first jack) 91 connected to the main boom 90, and a second bent portion (second jack) 92 connected to the first jack 91. I have. The first jack 91 and the second jack 92 are bent by bending means (rotary actuators) 93 and 94, respectively.

ロータリアクチュエータ93、94により、第一ジャッキ91、及び第二ジャッキ92を屈曲させると、メインブーム90は、メインシールド5の周方向に揺動される。即ち、ブーム82は、メインシールド5の周方向に屈曲可能に設けられている。本実施の形態のブーム82は、二つの屈曲部(第一ジャッキ91、及び第二ジャッキ92)を備えているので、二段階に屈曲することが可能である。   When the first jack 91 and the second jack 92 are bent by the rotary actuators 93 and 94, the main boom 90 is swung in the circumferential direction of the main shield 5. That is, the boom 82 is provided so as to be bendable in the circumferential direction of the main shield 5. Since the boom 82 of the present embodiment has two bent portions (the first jack 91 and the second jack 92), it can be bent in two stages.

ブーム82は、スライド部84に取り付けられたロッド95aに接続されている。このロッド95aは、スライド部84に設けられた筒体95bに挿入されており、駆動手段96により、メインシールド5の径方向に移動される。駆動手段96は、二本のシフトジャッキ(油圧ジャッキ)である。ブーム82は、ロッド95aがメインシールド5の径方向に移動されることにより、メインシールド5の径方向に移動される。   The boom 82 is connected to a rod 95a attached to the slide portion 84. The rod 95 a is inserted into a cylindrical body 95 b provided on the slide portion 84, and is moved in the radial direction of the main shield 5 by the driving means 96. The driving means 96 is two shift jacks (hydraulic jacks). The boom 82 is moved in the radial direction of the main shield 5 by moving the rod 95a in the radial direction of the main shield 5.

メインブーム90の長手方向の途中には、カッタヘッド81が掘削した土砂をメインシールド5の内方へと取り込むスクリュー97が、メインブーム90の軸廻りに回転可能に設けられている。スクリュー97は、図示しない駆動手段により、メインブーム90の軸廻りに回転される。   A screw 97 for taking earth and sand excavated by the cutter head 81 into the inside of the main shield 5 is provided rotatably around the axis of the main boom 90 in the longitudinal direction of the main boom 90. The screw 97 is rotated around the axis of the main boom 90 by driving means (not shown).

メインブーム90の先端部には、カッタヘッド81がメインブームの軸廻りに回転可能に取り付けられている(支持されている)。カッタヘッド81は、放射状に設けられた多数のカッタビット(図示せず)を備えている。カッタヘッド81は、図示しない駆動手段により、メインブーム90の軸廻りに回転される。   A cutter head 81 is rotatably mounted (supported) around the axis of the main boom at the tip of the main boom 90. The cutter head 81 includes a large number of cutter bits (not shown) provided radially. The cutter head 81 is rotated around the axis of the main boom 90 by a driving unit (not shown).

カッタヘッド81は、二段階に屈曲可能なブーム82により支持されているので、任意の位置に移動することができる。即ち、カッタヘッド81は、任意形状の掘削を行うことができる
図30(b)に示すように、拡幅カッタ80(カッタヘッド81)の作動位置と非作動位置との間の移動(メインシールド5の周方向への移動)は、スライドジャッキ89、及びシフトジャッキ96により行う。
Since the cutter head 81 is supported by the boom 82 that can be bent in two steps, it can be moved to any position. That is, the cutter head 81 can perform an excavation of an arbitrary shape. As shown in FIG. Is performed by the slide jack 89 and the shift jack 96.

一方、作動位置における拡幅カッタ80(カッタヘッド81)のメインシールド5の周方向への揺動は、ブーム82により行う。第一ジャッキ91、又は第二ジャッキ92により、ブーム82を上方向又は下方向に屈曲させると、ブーム82の屈曲に応じて、カッタヘッド81が、上方向又は下方向に揺動される。   On the other hand, the swinging of the widening cutter 80 (the cutter head 81) in the circumferential direction of the main shield 5 at the operating position is performed by the boom 82. When the boom 82 is bent upward or downward by the first jack 91 or the second jack 92, the cutter head 81 is swung upward or downward in accordance with the bending of the boom 82.

この形態では、拡幅セグメントKS(図5参照)の形状に合わせて拡幅カッタ80を移動することで、任意形状の掘削を行うことができるという利点を有する。   This embodiment has an advantage that an excavation of an arbitrary shape can be performed by moving the widening cutter 80 according to the shape of the widening segment KS (see FIG. 5).

さて、本発明は以上説明した実施形態に限定されず、様々な変形例が考えられるものである。   Now, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be considered.

例えば、拡幅カッタとして、図1に示すコピーカッタ12の突出ストロークを大きくしたものを用いることもできる。   For example, as the widening cutter, it is possible to use the copy cutter 12 shown in FIG.

また、拡幅カッタは必ずしも設ける必要はない。例えば、図20に示すように、メインカッタによりメイントンネルMTよりも大きな断面の孔Hを掘削し、その孔Hで拡幅セグメントKS及びメイントンネルMTの組み立てを行っても良い。なお、この場合、拡幅セグメントKS及びメイントンネルMTと孔Hとの間に充填剤を充填する。   Further, the widening cutter need not always be provided. For example, as shown in FIG. 20, a hole H having a cross section larger than the main tunnel MT may be excavated by the main cutter, and the widened segment KS and the main tunnel MT may be assembled with the hole H. In this case, a filler is filled between the hole H and the widened segment KS and the main tunnel MT.

また、掘削する地山が柔らかい場合などは、メインカッタでメイントンネルMTとほぼ同じ断面の孔を掘削すると共に、拡幅シールドを、側部の地山内に埋め込むように径方向に押し出して、拡幅セグメントKSを組み立てることも考えられる。   When the ground to be excavated is soft, a hole having a cross section substantially the same as that of the main tunnel MT is excavated with the main cutter, and the widening shield is extruded in the radial direction so as to be embedded in the side ground. Assembling the KS is also conceivable.

また、拡幅シールドをメインシールドの両側部に設けて、左右両側に拡幅した拡幅トンネルを構築するようにしても良い。更に、拡幅シールドを上又は下方向に移動可能に設け、上下方向に拡幅したトンネルを構築するようにしても良い。   Alternatively, widening shields may be provided on both sides of the main shield to construct a widening tunnel widened on both left and right sides. Further, a widening shield may be provided so as to be movable upward or downward, and a tunnel widened in the vertical direction may be constructed.

また、図21に示すように、円状のトンネルを複数接続した多円形トンネルTTを構築するシールド掘進機にも適用可能である。   Further, as shown in FIG. 21, the present invention is also applicable to a shield machine for constructing a multi-circular tunnel TT in which a plurality of circular tunnels are connected.

更に、本発明のシールド掘進機は、トンネルの長手方向の一部に拡幅トンネルを構築する場合のみならず、トンネル全域に渡って拡幅トンネルを構築することもできる。また、拡幅セグメントを一つのトンネルとして、二つの並列したトンネルとすることもできる。   Further, the shield machine according to the present invention can construct a widened tunnel not only when a widened tunnel is constructed in a part of the tunnel in the longitudinal direction but also throughout the entire tunnel. Also, the widening segment can be one tunnel and two parallel tunnels.

更に上記実施形態では、拡幅セグメントは筒体であると説明したが、周方向に複数分割された構造であっても良い。   Further, in the above embodiment, the widened segment is described as a cylindrical body, but may be a structure divided into a plurality in the circumferential direction.

また、上記実施形態で説明したカッタ、カッタ駆動手段及び泥土排出手段などは一例として示したものであり、本発明を限定するものではない。   In addition, the cutter, the cutter driving unit, the mud discharging unit, and the like described in the above embodiment are merely examples, and do not limit the present invention.

本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側面断面図であり、拡幅カッタ及び拡幅シールドが作動位置に位置した状態を示している。It is a sectional side view of a shield machine concerning one embodiment of the present invention, and shows a state where a widening cutter and a widening shield are located in an operation position. 本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の側面断面図であり、拡幅カッタ及び拡幅シールドが非作動位置に位置した状態を示している。1 is a side cross-sectional view of a shield machine according to an embodiment of the present invention, showing a state where a widening cutter and a widening shield are located at a non-operation position. (a)は、図1のシールド掘進機の正面図であり、拡幅カッタ及び拡幅シールドが作動位置に位置した状態を示している。(b)は、図1のシールド掘進機の正面図であり、拡幅カッタ及び拡幅シールドが非作動位に位置した状態を示している。(A) is a front view of the shield machine shown in FIG. 1, and shows a state where the widening cutter and the widening shield are located at the operation position. (B) is a front view of the shield machine shown in FIG. 1, showing a state where the widening cutter and the widening shield are located at the non-operation position. 図1の4−4線断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along line 4-4 of FIG. 1. (a)は、図1のシールド掘進機が構築するメイントンネルと拡幅セグメントとを示す断面図である。(b)は、図5(a)のメイントンネルと拡幅セグメントとを連通させて拡幅トンネルとした状態の断面図である。(A) is sectional drawing which shows the main tunnel and the widening segment which the shield machine of FIG. 1 builds. FIG. 5B is a cross-sectional view of a state in which the main tunnel and the widened segment in FIG. 5A are communicated with each other to form a widened tunnel. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 図1のシールド掘進機のトンネル構築方法を説明する側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view illustrating a tunnel construction method of the shield machine shown in FIG. 1. 本発明の他の実施形態を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing other embodiments of the present invention. 図13のシールド掘進機の正面図である。It is a front view of the shield machine of FIG. 本発明の他の実施形態を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing other embodiments of the present invention. 図15のシールド掘進機の正面図である。It is a front view of the shield machine of FIG. 本発明の他の実施形態を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing other embodiments of the present invention. 図17の18−18線断面図である。FIG. 18 is a sectional view taken along line 18-18 of FIG. 17. 図17のシールド掘進機の拡幅カッタ及び拡幅シールドを示す図である。It is a figure which shows the widening cutter and widening shield of the shield machine of FIG. メインカッタが掘削した孔内で拡幅セグメントとメイントンネルを構築する状態を示す図である。It is a figure which shows the state which constructs a widening segment and a main tunnel in the hole which the main cutter excavated. 多円形トンネルの両側部に拡幅セグメントを組み立てた状態を示す図である。It is a figure showing the state where widened segments were assembled on both sides of the multi-circle tunnel. 周方向に一体的に構築された拡幅トンネルを示す図である。It is a figure which shows the widening tunnel integrally constructed in the circumferential direction. 本発明の他の実施形態を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing other embodiments of the present invention. 図23のシールド掘進機の正面図である。FIG. 24 is a front view of the shield machine shown in FIG. 23. 図23のB−B線断面図である。FIG. 24 is a sectional view taken along line BB of FIG. 23. (a)は、図23のシールド掘進機の側面断面図であり、拡幅カッタが非作動位置に位置した状態を示している。(b)は、図23のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが非作動位置に位置した状態を示している。(A) is a side sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at a non-operation position. FIG. 23B is a front sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at a non-operation position. (a)は、図23のシールド掘進機の側面断面図であり、拡幅カッタが作動位置に位置した状態を示している。(b)は、図23のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが作動位置に位置した状態を示している。(A) is a side sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at the operating position. FIG. 24B is a front sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at the operating position. (a)は、図23のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが作動位置に位置すると共に、メインシールドの周方向の上側に揺動された状態を示している。(b)は、図23のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが作動位置に位置すると共に、メインシールドの周方向の下側に揺動された状態を示している。FIG. 24A is a front sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at the operating position and is swung upward in the circumferential direction of the main shield. (B) is a front sectional view of the shield machine shown in FIG. 23, showing a state where the widening cutter is located at the operating position and is swung downward in the circumferential direction of the main shield. 本発明の他の実施形態を示す側面断面図である。It is a side sectional view showing other embodiments of the present invention. (a)は、図29のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが非作動位置に位置した状態を示している。(b)は、図29のシールド掘進機の正面断面図であり、拡幅カッタが作動位置に位置した状態を示している。(A) is front sectional drawing of the shield machine of FIG. 29, and has shown the state in which the widening cutter was located in the non-operation position. FIG. 30B is a front sectional view of the shield machine shown in FIG. 29, showing a state where the widening cutter is located at the operating position.

符号の説明Explanation of reference numerals

1 シールド掘進機
2 メインカッタ
3 メインセグメント組立装置(エレクタ)
6 拡幅カッタ
7 拡幅シールド
KS 拡幅セグメント(拡幅部材)
MS メインセグメント
MT メイントンネル
Reference Signs List 1 shield excavator 2 main cutter 3 main segment assembling device (electa)
6 Widening cutter 7 Widening shield KS Widening segment (widening member)
MS main segment MT main tunnel

Claims (13)

地山を掘削するカッタと、該カッタが掘削した孔内にメインセグメントを組み立ててメイントンネルを構築するメインセグメント組立装置と、上記メインセグメント組立装置よりも前方に配置され、上記メイントンネルよりも径方向外側の位置に拡幅部材を組み立てる拡幅部材組立装置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。   A cutter for excavating the ground, a main segment assembling apparatus for assembling a main segment in a hole excavated by the cutter to form a main tunnel, and a main segment assembling apparatus disposed in front of the main segment assembling apparatus. A widening member assembling apparatus for assembling the widening member at a position outside the direction. 上記メインセグメント組立装置を備えたメインシールドと、上記拡幅部材組立装置を備えた拡幅シールドとを備え、上記拡幅シールドが、上記メインシールドの径方向内側に位置する非作動位置と、少なくとも一部が上記メインシールドよりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドに対して径方向に移動可能に設けられた請求項1記載のシールド掘進機。   A main shield having the main segment assembling device, and a widening shield having the widening member assembling device, wherein the widening shield is at a non-operating position located radially inward of the main shield, and at least a part thereof. The shield excavator according to claim 1, wherein the shield excavator is provided so as to be movable in a radial direction with respect to the main shield so as to be able to move between an operating position located radially outward of the main shield. 上記メイントンネルの断面と略等しい掘削面を有するメインカッタと、該メインカッタの掘削面よりも径方向外側の部分を掘削する拡幅カッタとを備えた請求項1又は2記載のシールド掘進機。   The shield machine according to claim 1 or 2, further comprising: a main cutter having an excavation surface substantially equal to a cross section of the main tunnel; and a widening cutter for excavating a portion radially outside the excavation surface of the main cutter. 上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインカッタの掘削面内に位置する非作動位置と、掘削面の少なくとも一部が上記メインカッタの掘削面よりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられた請求項3記載のシールド掘進機。   The widening cutter has a position between an inoperative position where the excavation surface is located within the excavation surface of the main cutter and an operation position where at least a part of the excavation surface is located radially outside the excavation surface of the main cutter. The shield machine according to claim 3, wherein the shield excavator is provided so as to be movable in a radial direction of the main shield so that the main shield can be moved. 上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインシールドの軸心とほぼ平行に位置する非作動位置と、掘削面が上記軸心に対して傾斜する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドに揺動可能に設けられた請求項3記載のシールド掘進機。   The widening cutter is provided so that the excavation surface can move between an inoperative position where the excavation surface is substantially parallel to the axis of the main shield and an operation position where the excavation surface is inclined with respect to the axis. The shield machine according to claim 3, wherein the shield machine is swingably provided on the shield. 上記拡幅カッタが、上記メインシールドの径方向に出没可能に設けられたスクリューカッタからなる請求項3記載のシールド掘進機。   The shield machine according to claim 3, wherein the widening cutter is a screw cutter provided so as to be able to protrude and retract in a radial direction of the main shield. 上記拡幅カッタは、その掘削面が上記メインカッタの掘削面内に位置する非作動位置と、掘削面の少なくとも一部が上記メインカッタの掘削面よりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられると共に、上記作動位置において、上記メインシールドの周方向に揺動可能に設けられた請求項3又は4記載のシールド掘進機。   The widening cutter has a position between an inoperative position where the excavation surface is located within the excavation surface of the main cutter and an operation position where at least a part of the excavation surface is located radially outside the excavation surface of the main cutter. The shield machine according to claim 3 or 4, wherein the shield excavator is provided so as to be movable in a radial direction of the main shield so as to be able to move in a circumferential direction of the main shield in the operating position. 上記拡幅カッタの回転軸に固定された揺動体と、該揺動体を囲むように形成され上記メインシールドの径方向に移動可能に備えられた揺動ガイドと、上記揺動体を上記揺動ガイドと一体的に上記メインシールドの径方向に移動させる第一駆動手段と、上記揺動ガイドの内面に沿って上記揺動体を上記メインシールドの周方向に揺動させる第二駆動手段とを備えた請求項7記載のシールド掘進機。   An oscillating body fixed to a rotating shaft of the widening cutter, an oscillating guide formed so as to surround the oscillating body, and provided so as to be movable in a radial direction of the main shield; and A first drive means for integrally moving the main shield in a radial direction, and a second drive means for swinging the swing body in a circumferential direction of the main shield along an inner surface of the swing guide. Item 7. A shield machine according to item 7. 上記拡幅カッタは、地山を掘削するカッタヘッドと、該カッタヘッドを支持すると共に上記カッタヘッドを上記メインシールドの周方向に揺動するブームとを備え、上記メインシールドの径方向に移動可能に設けられたブームカッタである請求項3記載のシールド掘進機。   The widening cutter includes a cutter head that excavates the ground, a boom that supports the cutter head and swings the cutter head in a circumferential direction of the main shield, and is movable in a radial direction of the main shield. The shield machine according to claim 3, wherein the machine is a boom cutter provided. シールド掘進機のカッタで地山を掘削し、その掘削された孔内でメイントンネルを構築すると共に、メイントンネルの構築位置よりも前方で、メイントンネルよりも径方向外側の位置に拡幅部材を組み立てることを特徴とするトンネル構築方法。   Excavate the ground with the cutter of the shield machine, construct the main tunnel in the drilled hole, and assemble the widening member at a position ahead of the construction position of the main tunnel and radially outside the main tunnel. A tunnel construction method characterized in that: 上記カッタで掘削した孔の長手方向一部のみで上記メイントンネルの構築及び拡幅部材の組み立てを行い、それ以外の部分では上記メイントンネルの構築のみを行う請求項10記載のトンネル構築方法。   The tunnel construction method according to claim 10, wherein the construction of the main tunnel and the assembly of the widening member are performed only in a part of the hole excavated by the cutter in the longitudinal direction, and only the construction of the main tunnel is performed in other portions. 上記メイントンネルと上記拡幅部材とを連通させて、周方向の一部が拡幅された拡幅トンネルとする請求項10又は11記載のトンネル構築方法。   The tunnel construction method according to claim 10 or 11, wherein the main tunnel and the widening member are communicated with each other to form a widened tunnel whose circumferential portion is widened. 上記メイントンネルと上記拡幅部材とを連通させる前に、上記メイントンネル内に補強部材を設ける請求項12記載のトンネル構築方法。
13. The tunnel construction method according to claim 12, wherein a reinforcing member is provided in the main tunnel before the main tunnel is communicated with the widening member.
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