JP2016223110A - シールド掘進機の発進準備方法及び発進方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド掘進機の発進前に、シールド掘進機の全体的な作動確認を容易に行うことが可能なシールド掘進機の発進準備方法を提供する。【解決手段】シールド掘進機１は前胴３と後胴４とに分割可能である。立坑６０の発進坑口部６１から発進するシールド掘進機１の発進準備方法は、発進坑口部６１から地山を掘削して横坑３７を形成すること、立坑６０内に前胴３を搬入すること、前胴３の少なくとも一部を立坑６０内から横坑３７内に移動すること、前胴３の少なくとも一部を立坑６０内から横坑３７内に移動した後に、後胴４を立坑６０内に搬入すること、及び、少なくとも一部が立坑６０内から横坑３７内に移動された前胴３にその掘進方向後方から後胴４を連結することを含む。前述の発進準備方法では、前胴３の少なくとも一部を立坑６０内から横坑３７内に移動するに先立って横坑３７を形成する。【選択図】図7

Description

本発明は、地下構造物の発進坑口部から発進するシールド掘進機の発進準備方法、及び、その発進方法に関する。

上下水道、共同溝、道路、鉄道等の管路として用いられるシールドトンネルは、シールド工法により構築される。このシールド工法ではシールド掘進機が用いられる。シールド掘進機は、その機軸方向（換言すれば掘進方向）に複数に分割可能に構成され得る。特許文献１，２には、掘進方向前側の部分を構成する前部と、掘進方向後側の部分を構成する後部とに分割可能なシールド掘進機の発進方法が開示されている。

特許文献１に開示のシールド掘進機の発進方法では、まず、シールド掘進機の前部が入り得る立坑を掘削する。次に、立坑にシールド掘進機の前部を設置する。次に、シールド掘進機の前部で所定深さまで横坑を掘進する。次に、シールド掘進機の後部を立坑内に吊下し、横坑内に位置するシールド掘進機の前部に組み立てる。そして、シールド掘進機を推進させる。

特許文献２に開示のシールド掘進機の発進方法では、まず、立坑の架台上にシールド掘進機の前部を搭載する。次に、シールド掘進機の前部を仮掘進させて、シールド掘進機の前部の後方にスペースを確保する。このスペースは、少なくともシールド掘進機の前部にその後方からシールド掘進機の後部を接続するのに必要なスペースである。次に、シールド掘進機の前部にシールド掘進機の後部を接続してシールド掘進機を組み立てる。そして、シールド掘進機によって慣行にしたがい本掘進を行う。

特公昭４２−０２５９６９号公報 特開平０３−１９９５９６号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示のようなシールド掘進機の発進方法では、まず、シールド掘進機の前部のみで掘進を行って、シールド掘進機の後部をシールド掘進機の前部に連結するためのスペースを確保し、この後にシールド掘進機の後部をシールド掘進機の前部に連結してシールド掘進機の一体化を行っている。それゆえ、シールド掘進機の一体化を行ったときにはシールド掘進機の前部が既に地山に差し込まれた状態となっているので、シールド掘進機の一体化を行った後に例えばカッタヘッドを回転させるなどの試運転を行うことが難しく、ひいては、組み立て後のシールド掘進機の全体的な作動確認をシールド掘進機の発進前に行うことが難しかった。

本発明は、このような実状に鑑み、シールド掘進機の発進前に、シールド掘進機の全体的な作動確認を容易に行うことが可能なシールド掘進機の発進準備方法、及び、シールド掘進機の発進方法を提供することを目的とする。

そのため本発明では、地下構造物の発進坑口部から発進するシールド掘進機は、少なくとも、掘進方向前側の部分を構成する前部と、掘進方向後側の部分を構成する後部とに分割可能である。
本発明に係るシールド掘進機の発進準備方法は、発進坑口部から地山を掘削して横坑を形成すること、地下構造物内にシールド掘進機の前部を搬入すること、シールド掘進機の前部の少なくとも一部を地下構造物内から横坑内に移動すること、シールド掘進機の前部の少なくとも一部を地下構造物内から横坑内に移動した後に、シールド掘進機の後部を地下構造物内に搬入すること、及び、少なくとも一部が地下構造物内から横坑内に移動されたシールド掘進機の前部に、その掘進方向後方から、シールド掘進機の後部を連結すること、を含む。本発明に係るシールド掘進機の発進準備方法では、シールド掘進機の前部の少なくとも一部を地下構造物内から横坑内に移動するに先立って横坑を形成する。

また、本発明に係るシールド掘進機の発進方法では、前述の発進準備方法を用いてシールド掘進機の発進準備を行った後に、地下構造物から反力を取ってシールド掘進機を発進させる。

本発明によれば、シールド掘進機の前部の少なくとも一部を地下構造物内から横坑内に移動するに先立って横坑を形成する。これにより、別体であるシールド掘進機の前部及び後部を、地下構造物の内面及び横坑の内面によって区画形成される空間内で組み立てて一体化することができるので、当該空間内にて、組み立て後のシールド掘進機の全体的な作動確認をシールド掘進機の発進前に容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態におけるシールド掘進機の概略構成を示す図 同上実施形態における筒状部材の概略構成を示す図 同上実施形態におけるパッキン装置の作動状態を示す図 同上実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法を示す図 同上実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法を示す図 同上実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法を示す図 同上実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法を示す図 同上実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法及び発進方法を示す図 本発明の第２実施形態におけるシールド掘進機の発進準備方法を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態におけるシールド掘進機の概略構成を示す。尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している。ここで、本発明における「掘進方向前側」が図１に記載の「前」側に対応し、「掘進方向後側」が図１に記載の「後」側に対応する。

また、本実施形態では、いわゆる泥土圧式のシールド掘進機を例にとってシールド掘進機の構成を説明するが、シールド掘進機の種類はこれに限らない。
また、本実施形態では、本発明の地下構造物の一例として立坑を挙げて説明するが、地下構造物はこれに限らない。

トンネルの構築に用いられるシールド掘進機１は、その本体（掘進機本体）２が、円筒形状の前胴３及び後胴４を含んで構成される。ここで、前胴３の側部に配置されるスキンプレート５と、後胴４の側部に配置されるスキンプレート６とは、それぞれ、掘進機本体２の外殻をなすものである。

前胴３は、掘削用のカッタヘッド７とシールド隔壁（バルクヘッド）８とを有する。
カッタヘッド７は前胴３の前端部に配置されている。シールド隔壁８は、カッタヘッド７の後方に離間して前胴３に配置されている。
カッタヘッド７は、シールド隔壁８に回転自在に支持されており、シールド隔壁８の後面に設置された駆動用モータ９を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。

カッタヘッド７とシールド隔壁８との間には、これらとスキンプレート５とによりカッタチャンバ１０が区画形成されている。
カッタチャンバ１０内では、カッタヘッド７による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。

シールド掘進機１には、その前胴３の後部と後胴４の前部とを連結するように、複数の中折れジャッキ１１が、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
中折れジャッキ１１は、シリンダ１１ａとロッド１１ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１１ａは、その一端が後胴４の前部に固定されており、他端側にて、ロッド１１ｂが進出・退入可能となっている。中折れジャッキ１１のロッド１１ｂは、その先端部が、前胴３の後部に着脱可能に固定されている。シールド掘進機１の掘進方向の変更・調整時には、各中折れジャッキ１１の伸長量が変更・調整される。

シールド掘進機１は、後胴４のスキンプレート６内にエレクター１２を備える。
エレクター１２は把持部１２ａを備える。エレクター１２は、スキンプレート６の内方にて、円弧状断面を有するセグメント１３を把持部１２ａで把持しつつ、セグメント１３をトンネル軸方向、径方向、周方向に適宜移動させることができる。エレクター１２は、スキンプレート６の内方にて、その周方向にセグメント１３を組み立てて、円筒状のセグメントリング１４を構築する。

シールド掘進機１の後胴４の周縁部には、複数の推進ジャッキ１５が、複数の中折れジャッキ１１と干渉しないように、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。
推進ジャッキ１５は、シリンダ１５ａとロッド１５ｂとにより構成される油圧ジャッキである。シリンダ１５ａは、その一端側が後胴４に固定されており、他端側にて、ロッド１５ｂが進出・退入可能となっている。尚、シリンダ１５ａの一端側は後胴４に固定される代わりに前胴３に固定されてもよい。推進ジャッキ１５のロッド１５ｂの先端部を既設のセグメントリング１４に当接させた状態で推進ジャッキ１５を伸長作動させることにより、シールド掘進機１（掘進機本体２）は推進力を得ることができる。それゆえ、推進ジャッキ１５は、既設のセグメントリング１４をスキンプレート６の後方に押し出して、その反力により、シールド掘進機１（掘進機本体２）を前方に推進させることができる。

シールド掘進機１は、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出するスクリューコンベヤ１６を備えている。
スクリューコンベヤ１６は、シールド隔壁８に固定された円筒状のケース１７とその内部に組み込まれたオーガ１８とからなり、オーガ１８を回転させることにより、カッタチャンバ１０内の掘削土砂をシールド隔壁８の後方に搬出する。

後胴４は、その中央部に足場２０を備える。足場２０は、機軸に沿うように延在している。足場２０は例えばセグメント１３の組み立てに用いられる。シールド掘進機１の後方に位置する後続台車（図示せず）には運転管理室（図示せず）が設けられている。この運転管理室内には、シールド掘進機１の運転制御を行うための制御装置（図示せず）が設けられている。

ここで、カッタヘッド７などを含む前胴３が本発明の「シールド掘進機の前部」の一例であり、シールド掘進機１の掘進方向前側の部分を構成する。一方、推進ジャッキ１５などを含む後胴４が本発明の「シールド掘進機の後部」の一例であり、シールド掘進機１の掘進方向後側の部分を構成する。
また、シールド掘進機１は、カッタヘッド７などを含む前胴３と、推進ジャッキ１５などを含む後胴４とに分割可能に構成されている。すなわち、シールド掘進機１は、機軸方向に（換言すればトンネル掘進方向に）複数に分割可能に構成されている。

図２は、シールド掘進機１の発進準備に用いられる筒状部材３０の概略構成を示す。図３は、筒状部材３０に設けられるパッキン装置の作動状態を示す図である。ここで、図３（Ａ）〜（Ｄ）は図２の部分Ｐの部分拡大図に対応するものであるが、図３（Ａ）〜（Ｄ）では、後述する配管４１の図示を省略している。

筒状部材３０はトンネル掘進方向に延びる円筒形状であり、その前側の部分を構成する円筒形状の第１筒部３１と、後側の部分を構成する円筒形状の第２筒部３２とを含んで構成される。第１筒部３１と第２筒部３２とは別部材であり、図示しない締結手段を介して一体化されることにより、前述の筒状部材３０が形成される。前述の締結手段としては、例えば、ワンパス形式の継手金物が挙げられる。また、前述の締結手段としてボルト及びナットを採用し、これらを用いて、第１筒部３１と第２筒部３２とをボルト締結により一体化してもよい。又は、第１筒部３１と第２筒部３２とを溶接で互いに固定することにより一体化してもよい。

第１筒部３１及び第２筒部３２は鋼製である。
第１筒部３１の内径及び第２筒部３２の内径は、シールド掘進機１の前胴３及び後胴４の外径よりも大きい。また、第１筒部３１の内径及び第２筒部３２の内径は、セグメントリング１４の外径よりも大きい。
第１筒部３１の前端部（先端部）には先細のテーパ部（刃口部）３１ａが形成されている。第１筒部３１の後端部には前述の締結手段を介して第２筒部３２の前端部が連結される。

図３（Ａ）に示すように、第１筒部３１の内周面３１ｂには、トンネル径方向内方に突出するブラケット３４が設けられている。このブラケット３４にはエントランスパッキン３５が設けられている。このエントランスパッキン３５は、筒状部材３０の内周面とシールド掘進機１との間の間隙や、筒状部材３０の内周面とセグメントリング１４との間の間隙を塞ぐことにより、地下水や土砂が当該間隙から筒状部材３０の内部に浸入することを抑制することを目的として設置されている（図３（Ｂ）及び（Ｃ）参照）。ここで、エントランスパッキン３５は本発明の「パッキン装置」に対応するものであり、筒状部材３０の内周面とシールド掘進機１の外周面（例えば、カッタヘッド７の外周面、前胴３のスキンプレート５の外周面、及び、後胴４のスキンプレート６の外周面）との間の間隙を塞ぐ機能を実現する。

図２に戻り、第１筒部３１の内周面には、ブラケット３４を前後に貫通するように延びるグラウト注入用の配管４１が設けられている。また、図示は省略するが、第１筒部３１の内周面には、ブラケット３４を前後に貫通するように延びるエアー抜き用の配管も設けられている。
配管４１は、その前端部が、テーパ部３１ａとブラケット３４及びエントランスパッキン３５との間に位置して開口している。配管４１の後端開口部は、第２筒部３２の内周面に設けられた配管４２の前端開口部に着脱可能に連結され得る。

第１筒部３１の下部と第２筒部３２の下部とには、それぞれ、シールド掘進機１をその下方から支持する架台（受台）５１，５２が設けられている。本実施形態では、架台５１，５２は、各々が、トンネル掘進方向に延びる左右一対の形鋼材５３，５４を含んで構成されている。架台５１の形鋼材５３は、その前端部がブラケット３４及びエントランスパッキン３５の後方に位置し、後端部が架台５２の形鋼材５４に連結され得る。架台５１，５２の形鋼材５３，５４の上面にシールド掘進機１の前胴３のスキンプレート５の外周面、及び、後胴４のスキンプレート６の外周面が接触しつつ、シールド掘進機１が前進可能である。尚、架台５１，５２がシールド掘進機１を支持可能であれば、架台５１，５２の構成は前述のものに限らない。

次に、図１〜図３に加えて、図４〜図８を用いて、シールド掘進機１の発進準備方法、及び、発進方法を説明する。
図４〜図８は、立坑６０の発進坑口部６１から発進するシールド掘進機１の発進準備方法を示す。また、図８は、シールド掘進機１の発進方法も示す。
尚、以下の説明では、立坑６０は有底円筒状であって、その内径が、シールド掘進機１の機長（トンネル掘進方向での長さ）よりも小さいものとするが、立坑６０の形状及び寸法はこれに限らない。

シールド掘進機１の発進準備においては、まず、図４（ア）に示すように、コンクリート製の立坑６０を構築する。次に、立坑６０の周辺の地山のうち筒状部材３０が挿入される部分を含むように発進防護工の施工を行う。この発進防護工の施工では、周知の高圧噴射撹拌工法や凍結工法などを用いて地盤改良が行われる。尚、図４（ア）には、この地盤改良が行われた箇所（地盤改良箇所）６２が図示されている。

次に、図４（イ）に示すように、立坑６０の下部の鏡面をはつり取って、円形状の開口部からなる発進坑口部６１を形成する。この発進坑口部６１の形成には、バックホーや電動ショベル（油圧ショベル）などの、シールド掘進機１以外の掘削機械が用いられ得る。また、発進坑口部６１の形成を人力で行ってもよい。尚、発進坑口部６１の内径は、筒状部材３０の外径よりもわずかに大きい。

次に、図５（ウ）に示すように、立坑６０内に筒状部材３０の第１筒部３１及び推進装置６４を搬入し、推進装置６４を立坑６０内に設置して、推進装置６４に第１筒部３１をセットする。

ここで、立坑６０内に搬入される第１筒部３１については、地上で組み立てられた後に立坑６０の上面開口部から吊り下げられて搬入され得る。又は、第１筒部３１を地上で複数の部品に分解した後、これら部品を地上から立坑６０内に搬入して、これら部品を立坑６０内で組み立ててもよい。

また、立坑６０内に搬入される推進装置６４については、地上で組み立てられた後に立坑６０の上面開口部から吊り下げられて搬入され得る。又は、推進装置６４を地上で複数の部品に分解した後、これら部品を地上から立坑６０内に搬入して、これら部品を立坑６０内で組み立ててもよい。

本実施形態では、推進装置６４は、トンネル掘進方向に沿って伸縮自在な複数のジャッキ６５と、後面にジャッキ６５の先端部が接続されて前面に筒状部材３０（第１筒部３１及び第２筒部３２）をセット可能な押輪６６とを含んで構成される。ジャッキ６５は例えば油圧ジャッキであり、その基端部が、立坑６０の内周面のうち発進坑口部６１とは反対の側から反力を取ることが可能である。押輪６６は例えば鋼製である。

次に、推進装置６４のジャッキ６５を伸長することで、立坑６０の内周面から反力を取りつつ、押輪６６を介して、第１筒部３１を、立坑６０の発進坑口部６１から地盤改良箇所６２中に押し込む。これにより、例えば、第１筒部３１の前側の半分が、地盤改良箇所６２中に設置される。

尚、この第１筒部３１の押し込み時（設置時）には、第１筒部３１の内部から、地盤改良された地山を掘削して、第１筒部３１内の空間を確保する。この掘削では、バックホーや電動ショベル（油圧ショベル）などの、シールド掘進機１以外の掘削機械が用いられ得る。また、この掘削は人力で行われてもよい。尚、この掘削は、第１筒部３１の押し込みに先立って（すなわち、第１筒部３１の押し込みに先行して）行われてもよい。また、この掘削は、第１筒部３１の押し込みの途中で複数回に分けて行われてもよい。また、この掘削は、第１筒部３１に第２筒部３２が連結される直前に行われてもよい。

次に、例えば、地盤改良箇所６２中に第１筒部３１の前側の半分が押し込まれた状態で、第１筒部３１の押輪６６へのセットを解除して、推進装置６４のジャッキ６５を短縮する。そして、立坑６０内に筒状部材３０の第２筒部３２を搬入して、推進装置６４に第２筒部３２をセットする。このセット時には、第１筒部３１の後端部と第２筒部３２の前端部とが前述の締結手段を介して連結されて、筒状部材３０が一体化される。ここで、立坑６０内に搬入される第２筒部３２については、地上で組み立てられた後に立坑６０の上面開口部から吊り下げられて搬入され得る。又は、第２筒部３２を地上で複数の部品に分解した後、これら部品を地上から立坑６０内に搬入して、これら部品を立坑６０内で組み立ててもよい。

次に、推進装置６４のジャッキ６５を伸長することで、立坑６０の内周面から反力を取りつつ、押輪６６及び第２筒部３２を介して、第１筒部３１を立坑６０の発進坑口部６１から地盤改良箇所６２中に更に押し込む。これにより、例えば、第１筒部３１の全体が、地盤改良箇所６２中に設置される（図５（エ）参照）。

尚、この筒状部材３０の押し込み時（設置時）には、筒状部材３０の内部から、地盤改良された地山を掘削して、筒状部材３０内の空間を確保する。この掘削では、前述と同様にバックホーや電動ショベル（油圧ショベル）などの、シールド掘進機１以外の掘削機械が用いられ得る。また、この掘削は人力で行われてもよい。尚、この掘削は、筒状部材３０の押し込みに先立って（すなわち、筒状部材３０の押し込みに先行して）行われてもよい。また、この掘削は、筒状部材３０の押し込みの途中で複数回に分けて行われてもよい。

このようにして、地盤改良された地山を掘削して、横坑３７が形成される。また、この横坑３７を形成することは、発進坑口部６１から、地盤改良された地山に筒状部材３０を設置すること（例えば押し込むこと）、及び、筒状部材３０内から、地盤改良された地山を掘削すること、を含む。
本実施形態では、バックホーや電動ショベル（油圧ショベル）などの、シールド掘進機１以外の掘削機械を用いて、又は人力で、地山を掘削して横坑３７を形成する。それゆえ、横坑３７を形成するために複雑な構造のシールド掘進機１を組み立てる必要がなく、汎用的な掘削機械を用いて、又は人力で、横坑３７を容易に形成することができる。

ここで、横坑３７の内部空間は発進坑口部６１を介して立坑６０の内部空間と連通している。また、横坑３７の内部空間は、発進坑口部６１より掘進方向前方における筒状部材３０の内周面と、地盤改良された地山の掘削面とによって囲まれている。また、筒状部材３０は、推進装置６４によって掘進方向前方に推進される推進式坑口であり、立坑６０の発進坑口部６１の内部空間を掘進方向前方に実質的に拡張（拡幅）するものである。

次に、図６（オ）に示すように、推進装置６４を立坑６０内から搬出する。また、シールド掘進機１をその下方から支持する架台（受台）６７を、立坑６０の底部に設ける。
架台６７は、筒状部材３０の第２筒部３２をその下方から支持する筒状部材支持部６８と、トンネル掘進方向に延びる左右一対の形鋼材６９をその下方から支持する形鋼材支持部７０と、により構成されている。形鋼材６９は、その前端部が、第２筒部３２の架台５２の形鋼材５４の後端部に連続するように配置される。架台６７の形鋼材６９の上面にシールド掘進機１の前胴３のスキンプレート５の外周面、及び、後胴４のスキンプレート６の外周面が接触しつつ、シールド掘進機１が前進可能である。それゆえ、本実施形態では、第１筒部３１の架台５１の左右一対の形鋼材５３、第２筒部３２の架台５２の左右一対の形鋼材５４、及び、架台６７の左右一対の形鋼材６９により、トンネル掘進方向に延びる連続的な左右一対のレール部が形成され得る。また、このレール部の上面にシールド掘進機１の前胴３のスキンプレート５の外周面、及び、後胴４のスキンプレート６の外周面が接触しつつ、シールド掘進機１が前進可能である。尚、第１筒部３１の架台５１の左右一対の形鋼材５３、第２筒部３２の架台５２の左右一対の形鋼材５４、及び、架台６７の左右一対の形鋼材６９は、必ずしも連続している必要はない。
尚、架台６７については、少なくともシールド掘進機１を支持可能であればよく、架台６７の構成は前述のものに限らない。

次に、図６（カ）に示すように、架台６７の形鋼材６９上にシールド掘進機１の前胴３を搬入する。ここで、立坑６０内に搬入される前胴３については、地上で組み立てられた後に立坑６０の上面開口部から吊り下げられて搬入され得る。又は、前胴３を地上で複数の部品に分解した後、これら部品を地上から立坑６０内に搬入して、これら部品を立坑６０内で組み立ててもよい。

次に、図７（キ）に示すように、架台６７の形鋼材６９、第２筒部３２の架台５２の形鋼材５４、及び、第１筒部３１の架台５１の形鋼材５３に沿って前胴３を前進させて、前胴３の全体を筒状部材３０内に挿入する。この前胴３の前進は、例えば、立坑６０における横坑３７の対面側に反力を取ってジャッキ装置（図示せず）を用いて前胴３の後部を前方に押圧することにより実現可能である。これにより、前胴３の後方の立坑６０内には、後胴４を搬入するためのスペースが確保される。尚、図７（キ）に示すように、この前胴３の前進は、カッタヘッド７がエントランスパッキン３５に接触する手前まで行われる。
この前胴３の前進により、前胴３は、その少なくとも一部が、立坑６０内から横坑３７内に移動する。

次に、架台６７の形鋼材６９上にシールド掘進機１の後胴４を搬入する。ここで、立坑６０内に搬入される後胴４については、地上で組み立てられた後に立坑６０の上面開口部から吊り下げられて搬入され得る。又は、後胴４を地上で複数の部品に分解した後、これら部品を地上から立坑６０内に搬入して、これら部品を立坑６０内で組み立ててもよい。

次に、架台６７の形鋼材６９、及び、第２筒部３２の架台５２の形鋼材５４に沿って後胴４を前進させて、後胴４の少なくとも前部を筒状部材３０内に挿入し、前胴３と後胴４とを連結する（図７（ク）参照）。この後胴４の前進は、例えば、立坑６０における横坑３７の対面側に反力を取ってジャッキ装置（図示せず）を用いて後胴４の後部を前方に押圧することにより実現可能である。このようにして、立坑６０の内面と横坑３７の内面（筒状部材３０の内面）によって区画形成される空間内でシールド掘進機１が組み立てられて一体化される。
次に、カッタヘッド７を回転させるなどのシールド掘進機１の試運転を行って、全体的な作動確認を行う。

このシールド掘進機１の組み立て及び試運転と並行して、又は、当該組み立て及び試運転の後に、立坑６０の内周面とシールド掘進機１の後端との間に鋼製の反力トラス（反力壁）７１を組み立てる（図８（ケ）参照）。また、反力トラス７１とシールド掘進機１との間に仮セグメント１３’を組み立てる（図８（ケ）参照）。
以上のようにしてシールド掘進機１の発進準備が完了した後に、シールド掘進機１の発進が行われる。

シールド掘進機１は、仮セグメント１３’及び反力トラス７１を介して、立坑６０から反力を取って発進する。
シールド掘進機１の発進時には、まず、シールド掘進機１の推進ジャッキ１５を伸長させて、前記組み立てられた仮セグメント１３’を押して反力を取りつつ、シールド掘進機１を推進させる。その後、推進ジャッキ１５の１ストローク毎に推進ジャッキ１５を収縮させて、仮セグメント１３’を追加する。この作業を繰り返して、シールド掘進機１が発進坑口部６１から出た段階で、セグメント１３を組み立ててセグメントリング１４を構築しながら、シールド掘進機１を推進させる（図８（ケ）参照）。

ここで、図３（Ｂ）は、シールド掘進機１がエントランスパッキン３５に接触している状態を示しており、このときにエントランスパッキン３５はシールド掘進機１に接触しつつ屈曲する。また、図３（Ｃ）は、セグメントリング１４がエントランスパッキン３５に接触している状態を示しており、このときにエントランスパッキン３５はセグメントリング１４に接触しつつ屈曲する。また、図３（Ｄ）に示すように、筒状部材３０（第１筒部３１）の内周面３１ｂと、エントランスパッキン３５の前側の表面と、セグメントリング１４の外周面とによって区画形成される空間７２内には、前述のグラウト注入用の配管４１，４２を介して、グラウトが注入される。尚、空間７２内にグラウトを注入する手法はこれに限らず、例えば、セグメント１３に予め設けられたグラウト孔を介して、トンネルの内部からグラウトの注入を行ってもよい。空間７２内にグラウトを注入することにより、立坑６０内に土砂が流入することを防止できる。
以上のようにして、シールド掘進機１の発進が行われる。

ところで、特許文献１，２に開示のようなシールド掘進機の発進方法では、まず、シールド掘進機の前部のみで地山を掘削する。それゆえ、反力架台、仮組みセグメント、給電設備、排土設備、制御装置などの各種設備を、シールド掘進機の前部による地山掘削に先立って準備しなければならない。また、シールド掘進機の前部による地山掘削が終わった後に、前述の各種設備を撤去し、この後にシールド掘進機の前部にシールド掘進機の後部を連結する。従って、前述の各種設備の準備及び撤去に手間を要していた。この点、本実施形態によれば、立坑６０の内面及び横坑３７の内面によって区画形成される空間内でシールド掘進機１を組み立てて一体化した後に本掘進を開始することができるので、前述の各種設備の準備及び撤去が不要となり、シールド掘進機１の発進準備及び発進を効率良く行うことができる。

本実施形態によれば、シールド掘進機１は、少なくとも、掘進方向前側の部分を構成する前部（前胴３）と、掘進方向後側の部分を構成する後部（後胴４）とに分割可能である。地下構造物（立坑６０）の発進坑口部６１から発進するシールド掘進機１の発進準備方法は、発進坑口部６１から地山を掘削して横坑３７を形成すること（図５（ウ）及び（エ）参照）、地下構造物内（立坑６０内）にシールド掘進機１の前部（前胴３）を搬入すること（図６（カ）参照）、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動すること（図７（キ）参照）、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動した後に、シールド掘進機１の後部（後胴４）を地下構造物内（立坑６０内）に搬入すること、及び、少なくとも一部が地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動されたシールド掘進機１の前部（前胴３）に、その掘進方向後方から、シールド掘進機１の後部（後胴４）を連結すること（図７（ク）参照）を含む。本実施形態ではシールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動するに先立って横坑３７を形成する（図５（ウ）及び（エ）参照）。これにより、前胴３と後胴４とを、立坑６０の内面及び横坑３７の内面によって区画形成される空間内で組み立てて一体化することができるので、当該空間内にて、組み立て後のシールド掘進機１の全体的な作動確認をシールド掘進機１の発進前に容易に行うことができる。

また本実施形態によれば、シールド掘進機１の発進準備方法は、シールド掘進機１の前部（前胴３）を地下構造物内（立坑６０内）に搬入するに先立って、地下構造物内（立坑６０内）にシールド掘進機用の架台６７を設けることを含む（図６（オ）参照）。これにより、発進前のシールド掘進機１（前胴３及び後胴４）を架台６７で支持することができる。

また本実施形態によれば、シールド掘進機１の発進準備方法において、横坑３７を形成することは、発進坑口部６１から地山に筒状部材３０を設置すること（図５（ウ）及び（エ）参照）、及び、筒状部材３０内から地山を掘削すること、を含む。また、シールド掘進機１の発進準備方法において、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動することは、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から筒状部材３０内に移動することを含む（図７（キ）参照）。これにより、横坑３７の内周面が筒状部材３０の内周面によって構成されるので、横坑３７の形状を良好に保持できる。

また本実施形態によれば、筒状部材３０は、その内周面とシールド掘進機１の外周面との間の間隙を塞ぐパッキン装置（エントランスパッキン３５）を有する。これにより、地下水や土砂が当該間隙から筒状部材３０の内部に浸入することを抑制することができる。

また本実施形態によれば、シールド掘進機１の発進準備方法は、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から筒状部材３０内に移動するに先立って、筒状部材３０内にシールド掘進機用の架台５１，５２を設けることを含む（図５（ウ）及び（エ）参照）。これにより、発進前のシールド掘進機１（前胴３及び後胴４）を架台５１，５２で支持することができる。
尚、エントランスパッキン３５及び架台５１については、第１筒部３１が立坑６０内に搬入されるに先立って、地上で第１筒部３１に取り付けられることが好ましい。また、架台５２については、第２筒部３２が立坑６０内に搬入されるに先立って、地上で第２筒部３２に取り付けられることが好ましい。

また本実施形態によれば、シールド掘進機１の発進準備が行われる地下構造物が立坑６０である。これにより、シールド掘進機１の機長よりも内径が小さい立坑６０内にてシールド掘進機１の発進準備を行うことができる。それゆえ、立坑６０の内径がシールド掘進機１の機長よりも大きい場合に比べて立坑６０が小型化され得るので、立坑６０の構築時の土砂掘削量と、立坑６０の構築に必要なコンクリート量とを低減することができる。

また本実施形態によれば、前述のシールド掘進機１の発進準備方法を用いてシールド掘進機１の発進準備を行った後に、仮セグメント１３’及び反力トラス７１を介して、地下構造物（立坑６０）から反力を取ってシールド掘進機１を発進させる。これにより、立坑６０の内径よりも機長が長いシールド掘進機１であっても、立坑６０の発進坑口部６１から発進させることができる。それゆえ、立坑６０の内径がシールド掘進機１の機長よりも大きい場合に比べて立坑６０が小型化され得るので、立坑６０の構築時の土砂掘削量と、立坑６０の構築に必要なコンクリート量とを低減することができる。

図９は本発明の第２実施形態におけるシールド掘進機１の発進準備方法の一部を示す。
前述の第１実施形態におけるシールド掘進機１の発進準備方法と異なる点について説明する。

前述の図４（イ）に示すように立坑６０の発進坑口部６１が形成された後に、図９（ウ）に示すように、発進坑口部６１から、地盤改良された地山を掘削して、空間７５を形成する。この掘削では、バックホーや電動ショベル（油圧ショベル）などの、シールド掘進機１以外の掘削機械が用いられ得る。また、この掘削は人力で行われてもよい。
この空間７５の大きさは、例えば、筒状部材３０の第１筒部３１を収容可能な大きさである。また、この空間７５が横坑３７の内部空間に対応する。

この後、前述の第１実施形態と同様に、立坑６０内に筒状部材３０の第１筒部３１及び第２筒部３２と推進装置６４とを搬入し、推進装置６４を用いて、第１筒部３１の全体を地盤改良箇所６２中に設置する（図９（エ）参照）。

ここで、本実施形態において、この横坑３７を形成することは、発進坑口部６１から、地盤改良された地山を掘削して空間７５を形成すること、及び、空間７５内に筒状部材３０を設置すること、を含む。
また、本実施形態では、横坑３７の内部空間（空間７５）は発進坑口部６１を介して立坑６０の内部空間と連通している。また、横坑３７の内部空間（空間７５）は、発進坑口部６１より掘進方向前方における筒状部材３０の内周面と、地盤改良された地山の掘削面とによって囲まれ得る。

次に、図６（オ）に示すように、推進装置６４を立坑６０内から搬出する。この後の工程については前述の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

特に本実施形態によれば、シールド掘進機１の発進準備方法において、横坑３７を形成することは、発進坑口部６１から地山を掘削して空間７５を形成すること、及び、空間７５内に筒状部材３０を設置すること（図９（ウ）及び（エ）参照）、を含む。また、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から横坑３７内に移動することは、シールド掘進機１の前部（前胴３）の少なくとも一部を地下構造物内（立坑６０内）から筒状部材３０内に移動することを含む（図７（キ）参照）。これにより、前胴３と後胴４とを、立坑６０の内面及び筒状部材３０の内面によって区画形成される空間内で組み立てて一体化することができる。

尚、本実施形態では、空間７５内に筒状部材３０を設置しているが、この他、空間７５の周囲の地山の強度が十分にある場合には、筒状部材３０を空間７５内に設置せずに省略してもよい。この場合には、前述のパッキン装置（エントランスパッキン３５）が発進坑口部６１の周縁部に設けられ得る。

また、前述の第１及び第２実施形態では、筒状部材３０がトンネル掘進方向に２つに（すなわち第１筒部３１及び第２筒部３２に）分割可能に構成されているが、この他、筒状部材３０がトンネル掘進方向に３つ以上に分割可能に構成されていてもよい。又は、筒状部材３０が１つの円筒状の部材により構成されていてもよい。ここで、筒状部材３０の軸方向長さは、推進装置６４のジャッキ６５のストロークに基づいて決定され得る。
また、前述の第１及び第２実施形態では、筒状部材３０の断面形状が円形状であるが、筒状部材３０の断面形状はこれに限らず、例えば矩形状であってもよい。

また、前述の第１及び第２実施形態では、シールド掘進機１がトンネル掘進方向に２つに（すなわち前胴３及び後胴４に）分割可能に構成されているが、この他、シールド掘進機１がトンネル掘進方向に３つ以上に分割可能に構成されていてもよい。

また、前述の第１及び第２実施形態では、本発明の「シールド掘進機の前部」及び「シールド掘進機の後部」の一例として前胴３及び後胴４を挙げて説明したが、本発明の「シールド掘進機の前部」及び「シールド掘進機の後部」は前胴３及び後胴４に限らない。トンネル掘進方向に対して２つ以上に分割可能なシールド掘進機であって掘進・掘削に際して一体化されるものにおいて、シールド掘進機のトンネル掘進方向前側の部分が、本発明の「シールド掘進機の前部」に対応する。また、シールド掘進機のうち、そのトンネル掘進方向前側の部分よりもトンネル掘進方向後方に位置し、かつ、当該トンネル掘進方向前側の部分から分離可能な部分が、本発明の「シールド掘進機の後部」に対応する。

また、前述の第１及び第２実施形態では、泥土圧式のシールド掘進機１を用いて説明したが、シールド掘進機１の種類はこれに限らず、例えば、泥水式のシールド掘進機であってもよい。

また、前述の第１及び第２実施形態では、立坑６０がコンクリート製であるが、立坑６０の構成はこれに限らず、例えば、立坑６０が鉄筋コンクリート製、又は、鋼製であってもよい。
立坑６０が鉄筋コンクリート製である場合には、発進坑口部６１の形成時にコンクリートがはつり取られると共に鉄筋がガス切断される。また、発進坑口部６１にて露出する鉄筋の端部と筒状部材３０とを溶接することで、筒状部材３０を立坑６０に固定することができる。
立坑６０が鋼製である場合には、ガス切断により発進坑口部６１が形成される。また、発進坑口部６１の周縁部と筒状部材３０とを溶接することで、筒状部材３０を立坑６０に固定することができる。

また、前述の第１及び第２実施形態では、立坑６０の内径がシールド掘進機１の機長よりも小さい例を示したが、この他、立坑６０の内径がシールド掘進機１の機長よりも大きい場合であっても、シールド掘進機１の発進準備を立坑６０内にてコンパクトに行うことができるので有益である。
また、前述の第１及び第２実施形態では、立坑６０が新設のものであるが、この他、立坑６０は既設のものであってもよい。立坑６０が用地問題や立地条件などにより様々な制約を受けている場合であっても、本発明に係るシールド掘進機の発進準備方法、及び、発進方法を用いて、立坑６０からシールド掘進機を発進させることができる。

また、前述の第１及び第２実施形態では、本発明の地下構造物の一例として立坑６０を挙げて説明したが、地下構造物はこれに限らず、例えば、既設のシールド坑であってもよい。すなわち、本発明に係るシールド掘進機の発進準備方法、及び、発進方法を、既設のシールド坑（本線シールド坑）から分岐する新たなシールド坑（支線シールド坑）の施工時（いわゆる分岐シールドの施工時）に用いてもよい。

尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ シールド掘進機
２ 掘進機本体
３ 前胴
４ 後胴
５，６ スキンプレート
７ カッタヘッド
８ シールド隔壁
９ 駆動用モータ
１０ カッタチャンバ
１１ 中折れジャッキ
１２ エレクター
１３ セグメント
１３’ 仮セグメント
１４ セグメントリング
１５ 推進ジャッキ
１６ スクリューコンベヤ
１７ ケース
１８ オーガ
２０ 足場
３０ 筒状部材
３１ 第１筒部
３１ａ テーパ部
３１ｂ 内周面
３２ 第２筒部
３４ ブラケット
３５ エントランスパッキン
３７ 横坑
４１，４２ 配管
５１，５２ 架台
５３，５４ 形鋼材
６０ 立坑
６１ 発進坑口部
６２ 地盤改良箇所
６４ 推進装置
６５ ジャッキ
６６ 押輪
６７ 架台
６８ 筒状部材支持部
６９ 形鋼材
７０ 形鋼材支持部
７１ 反力トラス
７２，７５ 空間

Claims (8)

1. 地下構造物の発進坑口部から発進するシールド掘進機の発進準備方法であって、
   前記シールド掘進機は、少なくとも、掘進方向前側の部分を構成する前部と、掘進方向後側の部分を構成する後部とに分割可能であり、
   前記発進準備方法は、
   前記発進坑口部から地山を掘削して横坑を形成すること、
   前記地下構造物内に前記シールド掘進機の前部を搬入すること、
   前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記横坑内に移動すること、
   前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記横坑内に移動した後に、前記シールド掘進機の後部を前記地下構造物内に搬入すること、及び、
   少なくとも一部が前記地下構造物内から前記横坑内に移動された前記シールド掘進機の前部に、その掘進方向後方から、前記シールド掘進機の後部を連結すること、
   を含み、
   前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記横坑内に移動するに先立って前記横坑を形成する、シールド掘進機の発進準備方法。
2. 前記シールド掘進機の前部を前記地下構造物内に搬入するに先立って、前記地下構造物内に前記シールド掘進機用の架台を設けることを更に含む、請求項１に記載のシールド掘進機の発進準備方法。
3. 前記横坑を形成することは、前記発進坑口部から地山に筒状部材を設置すること、及び、前記筒状部材内から地山を掘削すること、を含み、
   前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記横坑内に移動することは、前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記筒状部材内に移動することを含む、請求項１又は請求項２に記載のシールド掘進機の発進準備方法。
4. 前記横坑を形成することは、前記発進坑口部から地山を掘削して空間を形成すること、及び、前記空間内に筒状部材を設置すること、を含み、
   前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記横坑内に移動することは、前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記筒状部材内に移動することを含む、請求項１又は請求項２に記載のシールド掘進機の発進準備方法。
5. 前記筒状部材は、その内周面と前記シールド掘進機の外周面との間の間隙を塞ぐパッキン装置を有する、請求項３又は請求項４に記載のシールド掘進機の発進準備方法。
6. 前記シールド掘進機の前部の少なくとも一部を前記地下構造物内から前記筒状部材内に移動するに先立って、前記筒状部材内に前記シールド掘進機用の架台を設けることを更に含む、請求項３〜請求項５のいずれか１つに記載のシールド掘進機の発進準備方法。
7. 前記地下構造物は立坑である、請求項１〜請求項６のいずれか１つに記載のシールド掘進機の発進準備方法。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載のシールド掘進機の発進準備方法を用いて前記シールド掘進機の発進準備を行った後に、前記地下構造物から反力を取って前記シールド掘進機を発進させる、シールド掘進機の発進方法。