JP2852948B2 - 立坑と横坑の連続掘削方法及び装置 - Google Patents

立坑と横坑の連続掘削方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は1台の掘進機で立坑と横坑の掘削を連続的に
行うようにした立坑と横坑の連続掘削方法及び装置に関
するものである。
[従来の技術] トンネルの施工を行う場合、従来は、第5図に一例を
示す如く、立坑aを開削又はケーソン工法により施工し
た後、上記立坑a内にシールド掘進機bを搬入し、該シ
ールド掘進機bにより横坑となるトンネルcを掘削する
ようにしている。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記従来方式の場合、立坑a内へのシール
ド掘進機bの搬入工事が大変であり、又、立坑aの掘削
と横坑であるトンネルcの掘削のために別々の機械を用
意しなければならず費用も嵩む問題があった。
そこで、本発明は、立坑掘削から横坑掘削までを1台
の機械で併用して行うことができるような立坑と横坑の
連続掘削方法及び装置を提供しようとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記課題を解決するために、円盤状カッタ
ーフレームを有するカッター装置を装備させてなるシー
ルド掘進機を、立坑用シールドフレームの前端部に上下
方向に旋回自在に連結し、該シールド掘進機を、上記立
坑用シールドフレームと一体で推進させて立坑を掘削
し、次に、上記シールド掘進機を、上記カッター装置で
前面の地山を掘削しつつ横坑方向に旋回させ、しかる
後、該シールド掘削機のみを推進させて横坑を掘削して
行くことを特徴とする立坑と横坑の連続掘削方法とす
る。
又、掘削装置としては、推進ジャッキを備えた立坑用
シールドフレームの前端部に、前面部にカッター装置を
有するシールド掘進機を上下方向に旋回自在に連結し
て、該シールド掘進機を旋回させる旋回装置を備え、且
つ上記シールド掘進機と立坑用シールドフレームの外周
を覆うようにするための鞘管を、上記シールド掘進機と
立坑用シールドフレームとの間の外周部に配置し、更に
該鞘管を立坑用シールドフレームに着脱させる着脱装置
を上記立坑用シールドフレームに配置してなる構成とす
る。
[作用] 鞘管でシールド掘進機と立坑用シールドフレームの軸
心を保持させた状態で、立坑用シールドフレームの推進
ジャッキにより推進力を与えながらシールド掘進機を掘
進させると、立坑が掘削される。次に、着脱装置の操作
で立坑用シールドフレームへの鞘管の連結を解除して鞘
管を引き上げ、カッター装置で前面の地山を掘削しつつ
旋回装置の操作によりシールド掘進機を横坑方向へ旋回
させる。しかる後、シールド掘進機自体で掘進を行う
と、横坑が掘削される。
[実 施 例] 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の掘削装置の一実施例を示すもので、
立坑1及び横坑2を掘削するためのカッター装置3を装
備した装置全体の本体部となるシールド掘進機4の後端
部を、立坑1の掘削時にのみ用いる立坑用シールドフレ
ーム5の先端(下端)に、回転軸6により吊り下げ支持
させ、且つ該シールド掘進機4が上記回転軸6を中心と
して2台の旋回ジャッキ20,21(第2図も参照)の操作
により一方向へ90゜旋回自在となるように、上記立坑用
シールドフレーム5の先端側の部分を、上記回転軸6の
位置から後方へ45゜切り欠くと共に、該切り欠き部に塞
ぎ板7を設け、一方、上記シールド掘進機4を構成する
スキンプレート8の後端側の上記塞ぎ板7と対向する部
分を、上記回転軸6の部分から前方へ45゜切り欠くと共
に、該切り欠き部を含むスキンプレート8の外周部をカ
バー9で覆い、該カバー9の切り欠き閉塞部9aと上記塞
ぎ板7の間に旋回許容空間10を形成する。なお、上記カ
ッター装置3は、バルクヘッド11に支持されたカッター
モータ12によって駆動される円盤状のカッターフレーム
13の外周部に、オーバーカッター14を備えた構成として
ある。
又、上記カバー9の切り欠き閉塞部9a上には、上記回
転軸6の軸心を中心とする半径で、一端が上記切り欠き
閉塞部9aに位置し且つ他端が上記塞ぎ板7を貫通する位
置まで延びる円弧板部15aと、該円弧板部15aの他端と上
記回転軸6との間を塞ぎ板7と同一平面で継ぐ端面板部
15bと、これら円弧板部15aと端面板部15bと上記切り欠
き閉塞部9aとで形成される枠体の前後の面を塞ぐ側板部
15cと、からなるフード15を設け、更に、上記シールド
掘進機4の後端部には、スキンプレート8の軸心と回転
軸6の軸心とが交わる点を中心とする半径で形成した球
状壁16を取り付け、シールド掘進機4の旋回時に、上記
フード15を塞ぎ板7の貫通部にガイドさせながら摺動さ
せると共に、上記球状壁16を立坑用シールドフレーム5
の内壁にガイドさせながら摺動させることにより、シー
ルド掘進機4の旋回が円滑に行われるようにし、且つ上
記フード15と球状壁16との間に形成される空間を、スキ
ンプレート8内と立坑用シールドフレーム5内を連通さ
せる連通路17とする。なお、18はフード15の摺動面をシ
ールするために塞ぎ板7のフード貫通部に設けたシール
部材、19は球状壁16の摺動面をシールするために立坑用
シールドフレーム5の先端部の内側に設けたシール部材
である。
更に、上記立坑用シールドフレーム5内には、後部に
リング状のベースフレーム22を設けて、該ベースフレー
ム22上に、セグメント23に反力をとらせてシールド掘進
機4による立坑1の掘削を行わせるための推進ジャッキ
24を所要数設置し、又、立坑1の掘削時にシールド掘進
機4の軸心と立坑用シールドフレーム5の軸心を直線状
態に保持させるようにする鞘管25を、上記シールド掘進
機4の先端から立坑用シールドフレーム5の後端に至る
範囲の外周部に配し、且つ該鞘管25を上記立坑用シール
ドフレーム5に連結したり、切り離したりするために、
伸長作動により立坑用シールドフレーム5を貫通して鞘
管25に嵌入するようにした油圧ジャッキ式ノック26を、
上記立坑用シールドフレーム5の内壁部に鞘管25の着脱
装置として取り付け、更に、切り離した鞘管25は地上に
設置したウインチ27の巻上駆動によって引き上げられる
ように、ウインチ27から繰り出したワイヤロープ28の端
を立坑用シールドフレーム5の後端に係止させた構成と
してある。
立坑1と横坑2を連続的に掘削して行く場合、先ず、
鞘管25によりシールド掘進機4と立坑用シールドフレー
ム5の軸心が直線状になるように保持させた状態とし
て、第1図に示す如く、掘削装置全体を、上記シールド
掘進機4が下向きになるように配置し且つシールド掘進
機4の旋回方向が掘削すべき横坑2の方向に一致するよ
うに配置し、カッター装置3の駆動により掘削を行いつ
つ推進ジャッキ24により推進力を与えることによって所
定の深さ位置まで立坑1を施工する。この際、シールド
掘進機4が掘削すべき横坑2の上端レベルに差しかかっ
たときに、シールド掘進機4の旋回方向に位置するオー
バーカッター14をカッターフレーム13の外周部から張り
出させ、フード15の側方部の地山を掘削してシールド掘
進機4を旋回させるための余掘りを行っておく。上記立
坑1の施工時に掘削された土砂は、シールド掘進機4の
スキンプレート8内と立坑用シールドフレーム5内と
が、フード15と球状壁16との間の連通路17により連絡さ
れているため、地上へ容易に排出することができる。
又、この際、削土が鞘管25とスキンプレート8の間の隙
間から鞘管25内に進入したとしても、スキンプレート8
はカバー9によって覆われており、立坑用プレートフレ
ーム5は塞ぎ板7によって塞がれており、更に上記フー
ド15や球状壁16の摺動部にはシール部材18や19が設けて
あるため、スキンプレート8内や立坑用シールドフレー
ム5内に削土が入り込んでしまうようなことはない。
次に、横坑2の施工に移るために、油圧ジャッキ式ノ
ック26を短縮作動させて鞘管25と立坑用シールドフレー
ム5の間の連結を解除し、地上に設置しておいた複数台
のウインチ27を巻上駆動することにより、鞘管25の後端
に係止してあるワイヤロープ28を巻き上げて鞘管25を引
き上げると共に、貼り出させておいたオーバーカッター
14を引き込める。しかる後、カッター装置3を駆動して
カッターフレーム13の前面の地山を掘削しつつ、ベース
フレーム22と球状壁16の間に介装させておいた旋回ジャ
ッキ20を伸長させることによりシールド掘進機4を全体
的に旋回させる。この場合、上記1台の旋回ジャッキ20
だけではシールド掘進機4の旋回角が90゜に達しないの
で、第2図に示す如く、もう1台の旋回ジャッキ21を用
いて2台の旋回ジャッキ20,21で盛り替え施工すること
により、第3図に示す如く、シールド掘進機4は90゜旋
回させられて、掘削すべき横坑2の方向に向けられる。
この際、シールド掘進機4の旋回動作は、フード15が塞
ぎ板7の貫通部にガイドされることと、球状壁16の外面
が立坑用シールドフレーム5の内壁にガイドされること
とにより円滑に行われる。
シールド掘進機4の旋回作業が完了すると、たとえ
ば、球状壁16に孔をあけ、この孔を利用して裏込め材29
を注入することにより、第4図に示す如く、シールド掘
進機4の下部の地盤を改良する。地盤改良後、シールド
ジャッキ21、フード15、回転軸6、カバー9の切り欠き
閉塞部9a等を撤去し、スキンプレート8が筒状になるよ
うにスキンプレート部材8aを後部に継ぎ足し、且つ筒状
としたスキンプレート8内に、エレクター30やシールド
ジャッキ31等のシールド工法に必要な艤装品を装備さ
せ、更に、上記シールドジャッキ31の推進反力をとらせ
るためのバックアンカー32を据え付ける。かかる状態と
した後に、シールド掘進機4の再発進させ、通常のシー
ルド工法により横坑2を施工して行く。
これにより1台のシールド掘進機4で立坑1と横坑2
を連続的に掘削することができる。
なお、本発明は上記実施例にのみ限定されるものでは
なく、たとえば、フード15は不要としてもよいこと、シ
ールド掘進機4の旋回は旋回ジャッキ以外の他の旋回装
置で行うようにしてもよいこと、排土方式としては流体
輸送方式でもコンベヤ輸送方式でもよいこと、鞘管25と
立坑用シールドフレームとの連結、切り離しを行う着脱
装置としては油圧ジャッキ式ノック26以外のものを用い
てもよいこと、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において種々変更を加え得ることは勿論である。
[発明の効果] 以上述べた如く、本発明によれば、立坑用シールドフ
レームの前端部にシールド掘進機を旋回自在に連結した
ことにより、立坑を掘削した後、前面の地山を円盤状カ
ッターフレームを有するカッター装置で掘削しつつシー
ルド掘進機を横坑方向に旋回させることで横坑を連続的
に掘削することができるようになり、従来の如き立坑内
へのシールド掘進機の搬入工事を不要にできると共に、
立坑掘削用と横坑掘削用に別々の機械を用意する必要が
なくなって作業性の面でも経済性の面でも有利となる、
等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の掘削装置の一実施例を示す切断側面
図、第2図乃至第4図は立坑と横坑の連続掘削作業工程
を示す概要図、第5図は従来のトンネル施工の作業要領
を示す概略図である。 1……立坑、2……横坑、3……カッター装置、4……
シールド掘進機、5……立坑用シールドフレーム、6…
…回転軸、13……カッターフレーム、21,22……旋回ジ
ャッキ(旋回装置)、24……推進ジャッキ、25……鞘
管、26……油圧ジャッキ式ノック(着脱装置)。
フロントページの続き (72)発明者 上原 俊明 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川 島播磨重工業株式会社名古屋工場内 (72)発明者 伊藤 広幸 愛知県名古屋市港区昭和町13番地 石川 島播磨重工業株式会社名古屋工場内 (56)参考文献 特開 平2−74791(JP,A) 特開 平2−304197(JP,A) 特開 昭60−184196(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 9/06 301 E21D 1/00 E21D 1/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円盤状カッターフレームを有するカッター
    装置を装備させてなるシールド掘進機を、立坑用シール
    ドフレームの前端部に上下方向に旋回自在に連結し、該
    シールド掘進機を、上記立坑用シールドフレームと一体
    で推進させて立坑を掘削し、次に、上記シールド掘進機
    を、上記カッター装置で前面の地山を掘削しつつ横坑方
    向に旋回させ、しかる後、該シールド掘進機のみを推進
    させて横坑を掘削して行くことを特徴とする立坑と横坑
    の連続掘削方法。
  2. 【請求項2】推進ジャッキを備えた立坑用シールドフレ
    ームの前端部に、前面部にカッター装置を有するシール
    ド掘進機を上下方向に旋回自在に連結して、該シールド
    掘進機を旋回させる旋回装置を備え、且つ上記シールド
    掘進機と立坑用シールドフレームの外周を覆うようにす
    るための鞘管を、上記シールド掘進機と立坑用シールド
    フレームとの間の外周部に配し、更に該鞘管を立坑用シ
    ールドフレームに着脱させる着脱装置を上記立坑用シー
    ルドフレームに設置してなることを特徴とする掘削装
    置。
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DE69010862T DE69010862T2 (de) 1989-12-13 1990-11-13 Verfahren und Gerät zum Herstellen von Schächten und Tunneln.

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