JP3001884B1 - 分岐シ―ルド掘進方法及び分岐シ―ルド用仕切り装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】分岐シールド掘進機内に裏込め材が侵入するの
を防止して分岐掘進を好適に行い、裏込め材が泥水ある
いは加泥材内に侵入するのを確実に防止することが可能
な分岐シールド掘進方法及び分岐シールド用仕切り装置
を提供する。 【解決手段】発進口リング３２のトンネル周面側の開口
周縁部に複数の板バネ３３を環状に配設してなる仕切り
装置３４を予め設け、分岐シールド掘進機３０の分岐発
進に際して、前記複数の板バネ３３を発進口リング３２
から分岐線トンネルＴａの分岐方向にトンネル周面の地
山まで弾性的に突出させて発進口リング３２の内部と外
部とを仕切るようにしたので、分岐シールド掘進機３０
内に裏込め材５７が侵入するのを防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】 本発明は、分岐シールド掘
進方法及び分岐シールド用仕切り装置に関し、特に、分
岐シールド掘進機内への裏込め材の侵入を防止して分岐
掘進を好適に行うことが可能なシールド掘進技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】 本願出願人は、特開平８−１６５８８
３号〜１６５８８５号公報に示すように、前記のような
分岐掘進可能なシールド掘進機を提案した。特に、特開
平８−１６５８８４号公報に示すシールド掘進機は、前
胴と中胴と後胴とを有し、前胴にはカッターディスクと
カッター駆動手段が装備され、後胴の内部にはセグメン
ト組立装置が装備され、前胴の後部および中胴と後胴と
の接続部には夫々中折れ部が設けられている。中胴は、
その全長に亙って３重構造で、最も内側の分岐用窓孔が
形成された内胴（内側スキンプレート）と、その外側の
外胴とからなる。外胴は、内胴に摺動可能に外嵌され小
径連結胴部材と、この小径連結胴部材の後部の外面側に
固定された後胴部材と、前胴に中折れ部を介して連結さ
れた前胴テール部（前胴部材）であって小径連結胴部材
に摺動自在に外嵌された前胴テール部とで構成されてい
る。

【０００３】前後の中折れ部には夫々１対の中折れジャ
ッキが装備され、前胴の後部の内側には複数の切羽側シ
ールドジャッキが装備されるとともに、後側の中折れ部
の内側には複数の立坑側シールドジャッキが装備されて
いる。内胴の内側には、分岐用窓孔に通ずるエントラン
ス通路を形成する短筒状の発進口リングが固着され、こ
の発進口リングに分岐シールド掘進機が予め装備されて
おり、掘削した土砂を泥水化して本線トンネルの基端の
立坑側へ排出する泥水式排土装置も設けられている。

【０００４】前記各公報のシールド掘進機においては、
本線トンネルの掘進時には、既設のセグメントを反力受
けとして複数の立坑側シールドジャッキのピストンロッ
ドから中胴の内胴に推力を伝達し、内胴を介して前胴に
推力を伝達して本線トンネルのシールド掘進を行う。本
線トンネルの途中の分岐地点において、立坑側シールド
ジャッキの駆動を停止し切羽側シールドジャッキを駆動
させて本線トンネルの掘削を続ける。即ち、内胴を反力
受けとして切羽側シールドジャッキにより前胴と外胴と
を推進し、外胴の推進によりこの外胴の後端が分岐用窓
孔を通り越して分岐用窓孔を開口する。

【０００５】分岐用窓孔の開口時には、分岐用窓孔に臨
む地山が本線トンネル内へ崩壊するのを防止するため、
分岐用窓孔の内側に発進口リングを取付け、発進口リン
グ内に分岐シールド掘進機の先端を嵌入して設置し発進
口リング内の先端部には、エントランスパッキンを予め
取り付けておき、発進口リングの内側空間のうちの分岐
シールド掘進機よりも分岐方向前進側に泥水あるいは加
泥材を充填しておく。本線トンネルにおいて、シールド
掘進機の胴部材の外側と地山との間には、裏込め材が注
入され、この裏込め材により本線トンネルの地山の沈下
を防止し、且つ、分岐発進の際の反力受けに利用され
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】 前記公報のシールド
掘進機においては、分岐用窓孔の開口時に、前記裏込め
材が発進口リングの内側空間に侵入して泥水あるいは加
泥材に混入する。ところで、この裏込め材は強固で且つ
付着性を有するため、裏込め材が分岐シールド掘進機の
カッターディスク内とチャンバー内に侵入すると、分岐
発進時の土砂の流れが停滞し停滞した土砂がカッターデ
ィスク内等を閉塞してしまう。それ故、カッタートルク
が異常に大きくなったり、分岐掘進時の推力が過大にな
ってしまう。更にカッターディスクの面板等を損傷して
しまう慮があった。

【０００７】尚、裏込め材が泥水あるいは加泥材内に侵
入するのを防止するため、泥水あるいは加泥材の圧力を
裏込め材の圧力よりも高くする方法等が採用されている
が、実質的に双方の境界線上にて、泥水あるいは加泥材
の圧力を裏込め材の圧力よりも高く保持するのは困難で
あり、忽ち圧力バランスが崩れて裏込め材が泥水あるい
は加泥材内に侵入してしまう。

【０００８】本発明の目的は、分岐シールド掘進機内に
裏込め材が侵入するのを防止して分岐掘進を好適に行う
こと、裏込め材が泥水あるいは加泥材内に侵入するのを
確実に防止すること、等である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 請求項１の分岐シール
ド掘進方法は、シールド掘進機で本線トンネルを掘進し
ていき、本線トンネルの途中の分岐地点においてシール
ド掘進機の発進口リングから分岐シールド掘進機を分岐
発進させる分岐シールド掘進方法において、前記発進口
リングのトンネル周面側の開口周縁部に複数の板バネを
環状に配設してなる仕切り装置を予め設け、分岐シール
ド掘進機の分岐発進に際して、前記複数の板バネを発進
口リングから分岐線トンネルの分岐方向にトンネル周面
の地山まで弾性的に突出させて発進口リングの内部と外
部とを仕切ることを特徴とするものである。

【００１０】本線トンネルを掘進していき、本線トンネ
ルの途中の分岐地点において、発進口リングを開口させ
て、仕切り装置の複数の板バネを、発進口リングから分
岐線トンネルの分岐方向にトンネル周面の地山まで弾性
的に突出させる。その後分岐シールド掘進機と、反力支
持や排土の為の分岐発進用設備等を設置し、発進口リン
グの内部と外部とを複数の板バネでもって仕切った状態
で分岐線トンネルを掘進することができる。

【００１１】請求項２の分岐シールド掘進方法は、請求
項１の発明において、前記分岐シールド掘進機の分岐発
進に際して、前記発進口リングの内側空間のうちの分岐
シールド掘進機よりも分岐方向前進側に泥水あるいは加
泥材を充填し、前記シールド掘進機の胴部材の外側に裏
込め材を注入し、前記泥水又は加泥材の圧力を裏込め材
の圧力よりも高く保持することを特徴とするものであ
る。

【００１２】分岐線トンネルの掘進に際し、前記仕切り
装置の複数の板バネでもって発進口リングの内部と外部
とが仕切られ、内部の泥水又は加泥材により地山が本線
トンネル内へ崩壊するのを防止することができ、外部の
裏込め材により本線トンネルの地山の沈下を防止するこ
とができる。また、裏込め材は、分岐発進の際の反力受
けに利用される。しかも、内部の泥水又は加泥材の圧力
が、外部の裏込め材の圧力よりも高く保持されるので、
裏込め材が発進口リングの内部に殆ど侵入することはな
く、分岐シールド掘進機内にも殆ど侵入しない。また、
仕切り装置により泥水又は加泥材と、裏込め材との境界
線上の圧力バランスが崩れにくくなり圧力差が長く保持
される。尚、加泥材は、地山から流入する水と協働して
泥水状流動体を発生させるものである。

【００１３】請求項３の分岐シールド用仕切り装置は、
シールド掘進機で本線トンネルを掘進していき、本線ト
ンネルの途中の分岐地点においてシールド掘進機の発進
口リングから分岐シールド掘進機を分岐発進させる分岐
掘進可能なシールド掘進機において、前記発進口リング
のトンネル周面側の開口周縁部に複数の板バネを環状に
配設してなる仕切り装置を設け、分岐シールド掘進機の
分岐発進に際して、前記仕切り装置の複数の板バネを発
進口リングから分岐線トンネルの分岐方向にトンネル周
面の地山まで弾性的に突出させて発進口リングの内部と
外部とを仕切るように構成したことを特徴とするもので
ある。

【００１４】本線トンネルの途中の分岐地点において、
発進口リングを開口させて仕切り装置の複数の板バネ
を、この発進口リングから前記分岐方向にトンネル周面
の地山まで弾性的に突出させる。複数の板バネにより発
進口リングの内部と外部とが遮断されて外部の裏込め材
が発進口リングの内部に侵入するのを極力防止すること
ができる。

【００１５】請求項４の分岐シールド用仕切り装置は、
請求項３の発明において、前記仕切り装置の複数の板バ
ネ同士が周方向に部分的にラップする状態に設けられた
ことを特徴とするものである。それ故、仕切り装置の遮
断効果が一層高まり、隣接する板バネ間から裏込め材が
漏れにくくなる。

【００１６】請求項５の分岐シールド用仕切り装置は、
請求項４の発明において、前記発進口リングの開口部が
開口されない状態では前記複数の板バネの各々はＬ形に
弾性変形した状態に設けられたことを特徴とするもので
ある。複数の板バネの各々は、前記開口部が開口された
状態で、弾性復元力でストレートに形状を復帰させ地山
まで突出させることができる。

【００１７】請求項６の分岐シールド掘進方法は、シー
ルド掘進機で本線トンネルを掘進していき、本線トンネ
ルの途中の分岐地点においてシールド掘進機の発進口リ
ングから分岐シールド掘進機を分岐発進させる分岐シー
ルド掘進方法において、前記発進口リングのトンネル周
面側の開口周縁部の付近に流体圧で膨張可能な環状のシ
ール部材を配置してなる仕切り装置を予め設け、分岐シ
ールド掘進機の分岐発進に際して、前記仕切り装置のシ
ール部材を流体圧でトンネル周面の地山まで膨張させて
発進口リングの内部と外部とを仕切ることを特徴とする
ものである。

【００１８】本線トンネルを掘進していき、本線トンネ
ルの途中の分岐地点において、発進口リングを開口させ
ると共に、仕切り装置のシール部材を流体圧でトンネル
周面の地山まで膨張させる。その後分岐シールド掘進機
と、反力支持や排土の為の分岐発進用設備等を設置し、
発進口リングの内部と外部とをシール部材でもって仕切
った状態で分岐線トンネルを掘進することができる。

【００１９】請求項７の分岐シールド用仕切り装置は、
シールド掘進機で本線トンネルを掘進していき、本線ト
ンネルの途中の分岐地点においてシールド掘進機の発進
口リングから分岐シールド掘進機を分岐発進させる分岐
掘進可能なシールド掘進機において、前記発進口リング
のトンネル周面側の開口周縁部の付近に流体圧で膨張可
能な環状のシール部材を配置してなる仕切り装置を設
け、分岐シールド掘進機の分岐発進に際して、前記仕切
り装置のシール部材を流体圧でトンネル周面の地山まで
膨張させて発進口リングの内部と外部とを仕切るように
構成したことを特徴とするものである。

【００２０】本線トンネルの途中の分岐地点において、
発進口リングを開口させつつ仕切り装置のシール部材
を、流体圧でトンネル周面の地山まで膨張させる。この
シール部材により発進口リングの内部と外部とが遮断さ
れて外部の裏込め材が発進口リングの内部に侵入するの
を極力防止することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。最初に、本線シールド掘進
機について説明し、その後、分岐シールド用仕切り装置
について説明する。但し、以下の説明は分岐シールド掘
進方法についての説明をも含む。

【００２２】この実施形態に係る分岐掘進可能なシール
ド掘進機は、種々のトンネル（上水用のトンネル、下水
用トンネル、ケーブル用トンネル、その他種々のトンネ
ル）の本線トンネルを本線シールド掘進機で掘進してい
き、所定の分岐地点に到達したときに、中胴の分岐用窓
孔から分岐シールド掘進機を分岐発進させて分岐線トン
ネルを掘進し、それと並行して本線トンネルを本線シー
ルド掘進機で掘進していくシールド掘進機である。尚、
本実施形態における本線シールド掘進機と分岐シールド
掘進機は、共に土圧式シールド方式でトンネルを掘削し
ていくが、泥水式シールド方式でトンネルを掘削してい
く分岐掘進可能なシールド掘進機にも本発明を略同様に
適用可能である。

【００２３】図１、図２に示すように、本線シールド掘
進機１は、前胴２と、この前胴２に連結された中胴３
と、中胴３の後端部に連結された後胴４とを備え、前胴
２の前端部にはカッターディスク５が装備され、前胴２
の内部にはカッターディスク５を駆動するカッター駆動
機構６が装備されている。カッターディスク５とカッタ
ー駆動機構６としては従来公知のものを適用でき、カッ
ター駆動機構６の複数のモータ６ａでカッターディスク
５を正逆回転駆動し、本線トンネルＴの切羽の地盤を掘
削する。

【００２４】図１、図２に示すように、前胴２の後端部
内にはエレクター装置用のエレクタフレーム７が固着さ
れ、後胴４の前端部内にはエレクター装置８（エレクタ
ドラム８ａとエレクタ本体８ｂとを有する）が装備さ
れ、分岐線トンネルの分岐後にはエレクター装置８のエ
レクタ本体８ｂを前側のエレクタフレーム７に取付ける
ことでエレクター装置８として使用する。尚、後胴４内
には、トンネル内面に組付けたセグメントＳを真円状に
保形する真円保持装置９が装備され、この真円保持装置
９は分岐線トンネルの分岐後に前側の所定位置へ移設さ
れる。

【００２５】本線シールド掘進機１には、カッターディ
スク５で掘削したズリと称される掘削土砂を地上まで搬
出する排土装置１０が設けられ、この排土装置１０は、
本線シールド掘進機１内に装備されたスクリューコンベ
ヤ１０ａとゲート１０ｂとスクリューコンベヤ１０ｃ
と、その後方に連なり既設の本線トンネルＴ内をその掘
進開始端側の立坑まで延びる排土コンベヤ（図示略）と
を備えている。本実施形態において土圧式シールド方式
が適用されている関係上、排土装置１０は、掘削土砂を
泥水化することなく土砂のまま搬送するものである。但
し、泥水式シールド方式を適用する場合には、掘削土砂
を泥水状態にして搬送する排土装置が適用される。

【００２６】図１〜図４に示すように、前胴２の内周側
には複数（例えば、２０本）のシールドジャッキ１１が
装備され、中胴３の後部の内周側には複数（例えば、１
０本）のシールドジャッキ１２が取外し可能に装備さ
れ、中胴３の前部の内周側には複数（例えば、２０本）
の推力伝達管１３が取外し可能に装備されている。各組
の推力伝達管１３とシールドジャッキ１２とは直列状に
配設され、この各組の推力伝達管１３とシールドジャッ
キ１２に対して、それに対応する前側のシールドジャッ
キ１１もほぼ直列状に配設されている。

【００２７】分岐線トンネルの分岐前に本線トンネルＴ
を掘進していく際には、後側のシールドジャッキ１２に
より発生させた推力を、推力伝達管１３と前側のシール
ドジャッキ１１を介して前胴２に伝達して本線シールド
掘進機１を掘進させる。また、分岐線トンネルの分岐
後、所定距離だけ本線トンネルＴを掘削した後は、推力
伝達管１３とシールドジャッキ１２とを取外し、前側の
シールドジャッキ１１で発生させた推力で本線シールド
掘進機１を掘進させる。

【００２８】次に、中胴３とそれに関連する構造につい
て説明する。図１〜図５に示すように、中胴３は、内胴
１４と、この内胴１４の外側に２重筒状に摺動可能に外
装された外胴１５と、前胴２の後端に一体的に連結され
た前胴テール部１６とを主体として構成されている。外
胴１５は、その後部約１／２部分を形成する厚肉の外胴
本体１７と、この外胴本体１７の前端部から前方へ延び
前胴テール部１６の内側に２重筒状に摺動可能に内嵌さ
れた外胴内筒部１８とを主体として構成されている。前
胴テール部１６の後端部分の内面側にはテールシール１
９が設けられ、内胴１４の前端部と外胴内筒部１８との
間には２つの環状のシール２０が設けられ、内胴１４の
後端部と外胴内筒部１８との間には２つの環状のシール
２１が設けられている。

【００２９】図５に示すように、前胴２の後端付近部に
は、シールドジャッキ１１を取付ける為の環状リブ２２
が設けられ、この環状リブ２２には、内胴１４を連結す
る為の環状接続体２３が設けられている。内胴１４の前
端部には環状の接続フランジ２４が設けられ、この接続
フランジ２４を環状接続体２３に分離可能に連結する第
１連結機構２５は、環状接続体２３と接続フランジ２４
との間に配設された複数の連結ブラケット２５ａと、こ
れら連結ブラケット２５ａを介して環状接続体２３と接
続フランジ２４とを連結する複数のボルト・ナット（図
示略）とで構成されている。外胴１５の外胴内筒部１８
の前端付近部を前胴テール部１６の内面に分離可能に連
結する第２連結機構２６は、外胴内筒部１８の外周面に
環状溝を形成して薄肉化した薄肉部からなり、この薄肉
部を内側から溶断することで第２連結機構２６の連結が
解除される。

【００３０】図５に示すように、後胴４の前端部には環
状の接続フランジ２７が設けられ、内胴１４の後端部に
は断面略Ｌ形の環状のフランジ部材２８が設けられ、フ
ランジ部材２８と接続フランジ２７とを当接させ、これ
らにシールドジャッキ１２のジャッキ本体が挿通されて
取付けフランジ１２ａにより固定され、接続フランジ２
７とフランジ部材２８はシールドジャッキ１２とその取
付けフランジ１２ａを介して複数のボルト・ナットによ
り分離可能に連結されている。シールドジャッキ１２の
ピストンロッドの先端には、本線トンネルＴの内面のセ
グメントＳの前端を後方へ押すスプレッダー２９が設け
られている。

【００３１】次に、分岐シールド掘進機を分岐発進させ
る為の構造と、分岐シールド用仕切り装置について説明
する。図１〜図５に示すように、中胴３の内胴１４の掘
進方向に向かって右側の側壁部には、分岐シールド掘進
機３０（図２３参照）を発進させるための分岐用窓孔３
１が形成されており、内胴１４の内面には、分岐用窓孔
３１に連通する水平なエントランス通路３２ａを形成す
る短筒状の発進口リング３２が直角状に溶接接合されて
いる。この発進口リング３２は、本線シールド掘進機１
内に配設される排土装置１０等と干渉しないように、中
胴３内の右側１／３の幅部分内に納まるように短く形成
されている。

【００３２】分岐線トンネルを本線トンネルＴの右側以
外の側部から発進させる場合もあり、その場合には分岐
用窓孔３１も発進口リング３２も分岐発進する部位に対
応する側部に設けられる。尚、複数組の推力伝達管１３
とシールドジャッキ１２のうちの一部の複数組の推力伝
達管１３とシールドジャッキ１２とは、発進口リング３
２を貫通する状態に配設されている。

【００３３】図３、図８〜図１１に示すように、発進口
リング３２には、複数の板バネ３３を有する仕切り装置
３４が設けられており、これら板バネ３３は、短冊状に
形成されて発進口リング３２のトンネル周面側の開口周
縁部に環状に配設されている。すなわち、各板バネ３３
は、その長さ方向の外側部分約２／３がやや幅広に形成
され長さ方向の内側部分約１／３がやや幅狭に形成され
この幅狭部分が１対の板体３５で挟持され、この状態で
１対の板体３５と板バネ３３とが共に複数のビス３６で
もって固定されている。板バネ３３の長さ方向の外側部
分約１／２が、発進口リング３２の開口周縁部から突出
するように、且つ、周方向に隣接する板バネ３３同士が
周方向に部分的にラップする状態になるように、板体３
５の下端が発進口リング３２の内周面に溶接接合されて
いる。

【００３４】図８〜図１０に示すように、複数の板バネ
３３の各々は、発進口リング３２の開口部が開口されな
い状態ではＬ形に弾性変形した状態に設けられている。
複数の板バネ３３の各々は、発進口リング３２の開口部
が開口された状態では分岐線トンネルの分岐方向にトン
ネル周面の地山まで弾性的に突出させて発進口リング３
２の内部と外部とを仕切るようになっている（図１０参
照）。

【００３５】図８、図１０に示すように、発進口リング
３２の内周面には環状凹部３２ｂが形成され、この環状
凹部３２ｂに環状のエントランスパッキン３７が装着さ
れている。エントランスパッキン３７は、環状凹部３２
ｂの奥側に配設された可撓性の環状弾性膜部材３８と、
この環状弾性膜部材３８の内周側に位置して環状凹部３
２ｂに配設された環状シール部材３９と、環状弾性膜部
材３８の先端部と基端部とを夫々環状凹部３２ｂに固定
する環状の止め金具４０，４１及び連結具とを有し、環
状シール部材３９の基端部は止め金具４０で環状弾性膜
部材３８に固定されている。

【００３６】図８、図１０に示すように、環状凹部３２
ｂと環状弾性膜部材３８との間に加圧水を供給する加圧
水注入管及び加圧水注入源を含む加圧水注入機構（図示
略）を備え、この加圧水注入機構により、環状凹部３２
ｂと環状弾性膜部材３８の間に加圧水を注入して環状弾
性膜部材３８と環状シール部材３９とを外側に膨らんだ
状態に弾性変形させ、発進口リング３２の内周面と、分
岐シールド掘進機３０の前胴４２の外周面との間を液密
にシールする。

【００３７】ここで、分岐用窓孔３１を開いて本線トン
ネルＴの地山に臨ませる機構について説明する。本線ト
ンネルＴを掘進していき、分岐用窓孔３１が分岐地点に
到達した際に、第１連結機構２５を分離して本線シール
ド掘進機１を掘進させると、図６に示すように、内胴１
４と後胴４とが分岐地点に停止したまま、本線シールド
掘進機１の前中部シールド掘進機（前胴２とその付帯設
備と前胴テール部１６と外胴１５とを含む）が前進し
て、分岐用窓孔３１が開き地山に臨んだ状態になる。そ
の後、第２連結機構２６を分離してシールド掘進機を掘
進させると、図７に示すように、外胴１５が停止したま
ま、本線シールド掘進機１の前部シールド掘進機（前胴
２とその付帯設備と前胴テール部１６とを含む）が前進
していく。分岐線トンネルについては、以上と並行的に
分岐シールド掘進機３０による分岐掘進が実行される。

【００３８】以上説明した本線シールド掘進機１で本線
トンネルＴを掘進していき分岐地点から分岐シールド掘
進機３０で分岐掘進する場合の工程と、分岐シールド用
仕切り装置３４の作用について説明する。図１２に示す
ように、第１工程において、分岐用窓孔３１が分岐地点
に到達した時点で、本線シールド掘進機１を停止させ、
この本線シールド掘進機１の胴部材と地山との間に裏込
め材５７（モルタル等）を注入する。

【００３９】図１３、図１４に示すように、第２工程に
おいて、スクリューコンベヤ１０ａ，１０ｃ間のゲート
１０ｂを遮断後、後部スクリューコンベヤ１０ｃを取り
外す。本線シールド掘進機１の後退を防止する為に、複
数の反力受け４３を、後胴４の内側のセグメントＳの前
端と後胴４の接続フランジ２７との間に装着すると共
に、例えば６本の反力伝達管４４を、推力伝達管１３と
シールドジャッキ１２とを直列化した直列体の間に位置
するように取付ける。

【００４０】このように、複数の反力受け４３と６本の
反力伝達管４４とで、本線シールド掘進機１の後退を防
止してから、全部の推力伝達管１３と後側のシールドジ
ャッキ１２を取外し、後部作業デッキ用支柱４５（図１
参照）等を取外す。更に、後部のエレクタ本体８ｂを取
外して前部のエレクタフレーム７に移設する。また、発
進口リング３２には、推力伝達管１３とシールドジャッ
キ１２を取外した複数の穴が空くので、それらの穴に盲
板３２ｃを溶接することで穴を塞ぐ。以上の準備作業の
後、受け台４６を外部から搬入して発進口リング３２の
入口側の所定位置にセットしてから、分岐シールド掘進
機３０の先端側の第１分割体３０Ａ（前部胴４７とその
カッターディスク４８とカッター駆動機構４９とを含
む）（図２０参照）を外部より搬入して受け台４６上に
セットし、発進口リング３２に対向状に配置する。

【００４１】図１５、図１６に示すように、第３工程に
おいて、本線シールド掘進側では、本線トンネルＴの内
面を覆工する特殊セグメントＳａ（図１８参照）を搬入
する為の搬送設備（これは、ホイストレール５０とホイ
スト等からなる）を取付け、本線シールド掘進機１で掘
削した土砂を既設の本線トンネルＴ内の排土コンベヤま
で搬送する仮排土設備（スクリューコンベヤやベルトコ
ンベヤ）を取付ける。一方、分岐シールド掘進側では、
分岐シールド掘進機３０の第１分割体３０Ａを複数の仮
シールドジャッキ５１により発進口リング３２の方へ移
動させ、その前端部分を発進口リング３２に挿入し、固
定機構５２（複数の連結金物と複数のボルト・ナット
等）により発進口リング３２に分離可能に固定する。こ
の状態において、発進口リング３２の本線トンネル中心
側端部の内面に予め装備されたエントランスパッキン３
７を作動させ、発進口リング３２の内周面と、分岐シー
ルド掘進機３０の前胴４２の外周面との間を液密にシー
ルする。

【００４２】次に、発進口リング３２の内側空間のうち
の内胴１４と第１分割体３０Ａとの間のチャンバーに加
泥材５３（これは、地山から流入する水と協働して泥水
状流動体を発生させるものである。但し、泥水式シール
ド方式を適用する場合には、泥水）を充填し、分岐シー
ルド掘進機３０の排土装置の一部分であるスクリューコ
ンベヤ５４の先端部に固結剤５５（後に加水等により流
動化可能な封止剤である）を注入する。但し、図１７に
示すように、分岐シールド掘進機３０の排土装置のスク
リューコンベヤ５４Ａがゲート５６を有する場合には、
固結剤を注入せずにゲート５６を遮断するだけでよい。

【００４３】図１８、図１９に示すように、第４工程に
おいて、本線シールド掘進側では、第１連結機構２５の
連結を解除し、前側のシールドジャッキ１１を作動さ
せ、６本の推力伝達管１３と特殊セグメントＳａとで反
力を受けながら掘進を進め、本線シールド掘進機１の前
中部シールド掘進機（前胴２とその付帯設備と前胴テー
ル部１６と外胴１５を含む）を後胴４と内胴１４を停止
させたまま前進させ、分岐用窓孔３１を地山に開口させ
る。

【００４４】図１０、図１１に示すように、Ｌ形に弾性
変形した状態に設けられた複数の板バネ３３は、分岐用
窓孔３１の開口により発進口リング３２から分岐線トン
ネルの分岐方向にトンネル周面の地山まで弾性的に突出
し、これら板バネ３３により発進口リング３２の内部と
外部とを仕切る。次に、先に発進口リング３２の内側空
間に充填した加泥材５３の圧力を、本線シールド掘進機
１の胴部材と地山との間に注入済の裏込め材５７の圧力
よりも高く保持する。つまり、発進口リング３２の内部
と外部とを複数の板バネ３３により仕切っているので、
加泥材５３の圧力を裏込め材５７の圧力よりも高く保持
することができる。尚、この状態において、前中部シー
ルド掘進機は外胴１５の内面に覆工された特殊セグメン
トＳａで受け止められて後退しない。

【００４５】図２０に示すように、第５工程において、
分岐シールド掘進側では、スクリューコンベヤ５４にそ
の駆動部５８を取付け、その駆動部５８に続くように、
仮排土装置（駆動部５８に接続されるゴムホースとロー
タリポンプ）を接続する。但し、図１７に示すゲート付
きのスクリューコンベヤ５４Ａの場合はゲート５６を開
く。また、分岐シールド掘進機３０の反力を受ける複数
の反力受け台５９を内胴１４の内面に取付ける。

【００４６】図２１に示すように、第６工程において、
分岐シールド掘進側では、固定機構５２の固定を解除す
ると共に、仮シールドジャッキ５１の反力を反力受け台
５９で受けつつ、分岐シールド掘進機３０の第１分割体
３０Ａを仮発進させて分岐線トンネルの掘進を開始し、
所定距離掘進してから停止させ、前部胴４７を固定機構
５２により発進口リング３２に固定する。次に、分岐シ
ールド掘進機３０の第２分割体３０Ｂである中折れ部６
０を外部から搬入して前部胴４７に部分球面状の球面係
合を介して連結する。尚、中折れ部６０の内面側には複
数のシールドジャッキ６１と１対の中折れ部（図示略）
が装備されている。

【００４７】分岐線トンネルＴａの掘進に際し、仕切り
装置３４でもって発進口リング３２の内部と外部とが仕
切られ、しかも、この内部の加泥材５３の圧力が、外部
の裏込め材５７の圧力よりも高く保持されているので、
裏込め材５７が発進口リング３２の内部に殆ど侵入する
ことはなく、分岐シールド掘進機３０内にも侵入しな
い。それ故、分岐掘進時の土砂の流れが停滞することも
なく、以下の工程においても同様、好適に分岐線トンネ
ルＴａの掘進を行うことができる。

【００４８】図２２に示すように、第７工程において、
分岐シールド掘進側では、前部胴４７の固定を解除し、
分岐シールド掘進機３０の第１，第２分割体３０Ａ，３
０Ｂを仮発進させて分岐線トンネルＴａを掘削し、所定
距離掘進してから停止させ、中折れ部６０を固定機構５
２により発進口リング３２に固定する。次に、仮シール
ドジャッキ５１を取外して、正規のシールドジャッキ６
１を作動可能状態に切換える。そして、分岐シールド掘
進機３０の第３分割体３０Ｃである後胴部６２を外部か
ら搬入し、その後胴部６２を中折れ部６０の後端に溶接
接合する。

【００４９】次に、エレクター装置６３を外部から搬入
して後胴部６２内に装着し、必要に応じてこのエレクタ
ー装置６３により、内胴１４内に仮セグメントＳｂを組
付ける。但し、仮セグメントＳｂの一部には、交通や器
材搬送や排土搬送の為のアクセス開口６４が形成され
る。尚、内胴１４内に仮セグメントＳｂを組付けるのに
代えて、反力受け部材を暫定的に設けてもよい。

【００５０】図２３に示すように、第８工程において、
分岐シールド掘進側では、中折れ部６０の固定を解除し
て分岐シールド掘進機３０を仮発進させて分岐線トンネ
ルＴａを掘進し、掘進と並行して仮セグメントＳｂを組
付け、所定距離掘進してから、仮セグメントＳｂを解体
し、仮の反力受け部材（図示略）を取付ける。また、仮
排土装置を取外して正規のスクリューコンベヤ５４Ｂを
接続し、分岐シールド用の後方設備を分岐線トンネルＴ
ａ内に連結し、分岐シールドの本掘進前のその他の準備
作業を完了する。尚、図２６には、分岐シールド本掘進
状態における分岐シールド掘進機３０が示されている。

【００５１】図６、図２４に示すように、第９工程にお
いて、外胴内筒部１８の前端付近部の内面側に環状止め
板６５を溶接接合し、その環状止め板６５により特殊セ
グメントＳａの前端側を規制する。次に、外胴内筒部１
８の前端付近部を前胴テール部１６に連結している第２
連結機構２６の薄肉部を溶断することで、前胴テール部
１６と外胴内筒部１８とを分離する。また、前部のシー
ルドジャッキ１１のピストンロッドの先端部に、後側の
シールドジャッキ１２に装備していた正規のスプレッダ
ー２９を取付ける。

【００５２】図２５に示すように、第１０工程におい
て、本線シールド掘進側では、本線シールド掘進機１の
前部シールド掘進機１Ａ（前胴２とその付帯設備と前胴
テール部１６を含む）を仮発進させ、エレクター装置８
で正規のセグメントＳを組付けながら前側のシールドジ
ャッキ１１で推進しつつ掘進を行い、外胴１５を分離し
て停止位置に残した状態にする。その後、本線シールド
用の後方設備を本線トンネルＴ内に連絡し、本線シール
ドの本掘進前のその他の準備作業を完了する。尚、前記
後方設備には、排土装置１０の一部であるスクリューコ
ンベヤ１０ｃ（図２６参照）も含む。尚、図２６、図２
７には、本線シールド本掘進状態における前部シールド
掘進機１Ａが示されている。

【００５３】次に、分岐シールド用仕切り装置の別実施
形態について説明する（図２８〜図３０）。但し、分岐
シールド掘進機を分岐発進させる為の構造については同
一構造であるので省略し、且つ前記実施形態と同じ部材
には同符合を付して適宜説明を省略する。図２８、図２
９に示すように、発進口リング３２のトンネル周面側の
開口周縁部付近には、環状の分岐シールド用仕切り装置
３４Ａが設けられ、仕切り装置３４Ａは環状のシール部
材７０と凹溝７１と加圧水とを有する。即ち、中胴３の
内胴１４には、発進口リング３２の前記開口周縁部から
外側に適当長さおいて環状に連なる凹溝７１が形成さ
れ、この凹溝７１にシール部材７０が固定され収容され
ている。

【００５４】凹溝７１の幅方向の両側には、長さ方向適
当間隔置きにボルト７２が配設され、これらボルト７２
でもってシール部材７０が凹溝７１に固定され、シール
部材７０と凹溝７１との間には、環状に連なる加圧水収
容室を成している。凹溝７１の底部には孔部７１ａが形
成され、ポンプ、モータなどを含む加圧水供給源は、管
路７３を介してこの孔部７１ａに接続されており、シー
ル部材７０と凹溝７１との間の加圧水収容室内に加圧水
を供給し、シール部材７０をトンネル周面の地山まで膨
張させる。尚、シール部材７０は、常時は凹溝７１に収
縮状態にて収容されている。７４はバルブ、７５は圧力
計である。

【００５５】以上説明した仕切り装置３４Ａによれば、
図３０に示すように、本線トンネルの途中の分岐地点に
おいて、発進口リング３２を開口させると共に、加圧水
供給源からシール部材７０と凹溝７１との間の加圧水収
容室内に加圧水を供給し、シール部材７０をトンネル周
面の地山まで膨張させる。その後分岐シールド掘進機３
０と、反力支持や排土の為の分岐発進用設備等を設置
し、発進口リング３２の内部と外部とをシール部材７０
でもって仕切った状態で分岐線トンネルＴａを掘進する
ことができる。このとき、特にシール部材７０が地山の
凹凸を埋めるように圧接して発進口リング３２の内部と
外部とを確実に仕切ることができる。

【００５６】分岐線トンネルＴａの掘進に際し、前記実
施形態と同様に、仕切り装置３４Ａでもって発進口リン
グ３２の内部と外部とが仕切られ、しかも、この内部の
加泥材５３の圧力が、外部の裏込め材５７の圧力よりも
高く保持されるので、裏込め材５７が発進口リング３２
の内部に殆ど侵入することはなく、分岐シールド掘進機
３０内にも侵入しない。それ故、分岐掘進時の土砂の流
れが停滞することもなく、以下の工程においても同様、
好適に分岐線トンネルＴａの掘進を行うことができる。

【００５７】次に、本実施形態を部分的に変更する変更
形態について説明する。 １）分岐用窓孔３１すなわち発進口リング３２の開口構
造は、前記実施形態に限定されるものではなく、特開平
８−１６５８８４号公報に記載の構造など種々の開口構
造を適用可能である。 ２）仕切り装置３４を備えた発進口リング３２を、例え
ば、分岐地点において組付けてもよい。その他分岐線ト
ンネルＴａの分岐方向すなわち発進口リング３２の配設
方向及び配設位置は、種々の配設方向、配設位置があ
り、前記実施形態に何ら限定されるものではない。

【００５８】３）分岐シールド掘進機３０の第１分割体
３０Ａを小型化し、その小型化した第１分割体３０Ａを
予め内胴１４内の発進口リング３２に挿入状態に装備し
ておくことも可能である。この場合、カッター駆動機構
４９を後付けにて組付けるようにしてもよい。 ４）仕切り装置３４Ａのシール部材７０は、通常ゴム製
であるがゴム製以外の例えば布製でもよい。 その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施形
態に種々の変更を付加した形態で実施することも可能で
ある。

【００５９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、仕切り装置を
発進口リングに予め設けたので、裏込め材が、発進口リ
ングの内部と分岐シールド掘進機内に侵入することがな
く、これにより分岐シールド掘進前の準備作業の時間を
短縮できる。仕切り装置の複数の板バネを弾性的に突出
させて発進口リングの内部と外部とを仕切るようにした
ので、仕切り装置には特別な駆動源を必要とせず、その
構造を簡単化でき発進口リングの内部と外部とを確実に
仕切ることができる。

【００６０】請求項２の発明によれば、泥水あるいは加
泥材を、発進口リングの内側空間のうちの分岐シールド
掘進機よりも分岐方向前進側に充填したので、分岐掘進
時、地山が本線トンネル内へ崩壊するのを防止すること
ができる。裏込め材を、シールド掘進機の胴部材の外側
に注入したので、本線トンネルの地山の沈下を防止し、
且つ、分岐掘進の際の反力受けを好適に行える。

【００６１】前記泥水あるいは加泥材と、裏込め材とが
仕切り装置によって仕切られた状態で、内部の泥水又は
加泥材の圧力が、外部の裏込め材の圧力よりも高く保持
されるので、両者の圧力バランスが崩れにくい。仮に多
少圧力バランスが崩れたとしても発進口リングの内部の
泥水又は加泥材が外部へ流出することになり、裏込め材
は発進口リングの内部に殆ど侵入しない。それ故、分岐
シールド掘進機内にも裏込め材は殆ど侵入しなくなり、
カッタートルクの異常やカッターディスクの損傷等の不
具合が無くなる。よって、分岐シールド掘進機を好適に
稼働させることができ、工期を短縮できると共に分岐シ
ールド掘進機の部品の寿命を著しく延ばすことができ
る。その他請求項１と同様の効果を奏する。

【００６２】請求項３の発明によれば、発進口リングを
開口させて仕切り装置の複数の板バネを、この発進口リ
ングから前記分岐方向にトンネル周面の地山まで弾性的
に突出させることで、複数の板バネにより発進口リング
の内部と外部とが遮断されることになり、泥水又は加泥
材と、裏込め材との混入が阻止されることになる。それ
故、泥水又は加泥材と裏込め材の双方を、夫々の特性・
効果を劣化させることなく効果的に使用することができ
る。また、分岐シールド掘進機を好適に稼働させること
ができる。

【００６３】請求項４の発明によれば、前記仕切り装置
の複数の板バネ同士が周方向に部分的にラップする状態
に設けられたことで、仕切り装置の遮断効果が一層高ま
り、隣接する板バネ間から裏込め材が漏れにくくなる。
それ故、裏込め材は発進口リングの内部に殆ど侵入せ
ず、分岐シールド掘進機を好適に稼働させることができ
る。その他請求項３と同様の効果を奏する。

【００６４】請求項５の発明によれば、前記仕切り装置
の複数の板バネの各々は、発進口リングの開口部が開口
されない状態では、Ｌ形に弾性変形した状態に設けられ
ているので、複数の板バネを発進口リングに予め設けて
おくことができ、分岐シールド掘進前の準備作業の時間
を短縮できる。前記開口部が開口された状態で、複数の
板バネの形状を復帰させ地山まで突出させることができ
るので、開口部の開口動作に並行して発進口リングの内
部と外部とを仕切ることができ、前記準備作業を能率的
に行うことができる。その他請求項４と同様の効果を奏
する。

【００６５】請求項６の発明によれば、仕切り装置を発
進口リングに予め設けたので、裏込め材が、発進口リン
グの内部と分岐シールド掘進機内に侵入することがな
く、これにより分岐シールド掘進前の準備作業の時間を
短縮できる。仕切り装置のシール部材を流体圧でトンネ
ル周面の地山まで膨張させて発進口リングの内部と外部
とを仕切るようにしたので、シール部材が地山の凹凸を
埋めるように圧接して発進口リングの内部と外部とを確
実に仕切ることができる。

【００６６】請求項７の発明によれば、発進口リングを
開口させつつ仕切り装置のシール部材をトンネル周面の
地山まで膨張させることで、このシール部材により発進
口リングの内部と外部とが遮断されることになり、泥水
又は加泥材と、裏込め材との混入が阻止されることにな
る。その他請求項３又は６と同様の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る本線シールド掘進機の
縦断側面図である。

【図２】本線シールド掘進機の縦断平面図である。

【図３】仕切り装置を含む本線シールド掘進機の縦断平
面図である。

【図４】本線シールド掘進機の要部縦断面図である。

【図５】本線シールド掘進機の中胴の要部断面図であ
る。

【図６】中胴の内胴の分岐用窓孔を空けた状態を示す中
胴の要部断面図である。

【図７】前胴テール部と外胴との連結を解いて掘進した
状態における中胴の要部断面図である。

【図８】分岐シールド用仕切り装置を示す本線シールド
掘進機の要部縦断平面図である。

【図９】図８の仕切り装置の要部拡大図である。

【図１０】中胴の内胴の分岐用窓孔を空けた状態を示す
仕切り装置の図８相当図である。

【図１１】仕切り装置の板バネ配設状態を示す図７のＡ
−Ａ線端面図である。

【図１２】第１工程における本線シールド掘進機の横断
平面図である。

【図１３】第２工程における本線シールド掘進機の横断
平面図である。

【図１４】第２工程における図３相当図である。

【図１５】第３工程における本線シールド掘進機等の横
断平面図である。

【図１６】第３工程における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図１７】変更例に係る図１６相当図である。

【図１８】第４工程における本線シールド掘進機等の横
断平面図である。

【図１９】第４工程における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図２０】第５工程における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図２１】第６工程における第１，第２分割体等の要部
縦断面図である。

【図２２】第７工程における分岐シールド掘進機等の要
部縦断面図である。

【図２３】第８工程における分岐シールド掘進機等の要
部縦断面図である。

【図２４】第９工程における前部シールド掘進機等の横
断平面図である。

【図２５】第１０工程における前部シールドシールド掘
進機等の横断平面図である。

【図２６】分岐シールド掘進機の縦断面図である。

【図２７】前部シールド掘進機の縦断側面図である。

【図２８】別実施形態に係る分岐シールド用仕切り装置
の要部断面図である。

【図２９】図２８の仕切り装置の拡大図である。

【図３０】仕切り装置の作動状態を示す図２８相当図で
ある。

【符号の説明】

１ 本線シールド掘進機 ３０ 分岐シールド掘進機 ３２ 発進口リング ３３ 板バネ ３４、３４Ａ 仕切り装置 ５３ 加泥材 ５７ 裏込め材 ７０ シール部材 Ｔ 本線トンネル Ｔａ 分岐線トンネル

フロントページの続き (72)発明者 別府 恵三 神戸市中央区東川崎町１丁目１番３号 川崎重工業株式会社 神戸本社内 (72)発明者 松本 憲 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設 株式会社内 (72)発明者 鈴木 英之 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 鉄建建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平９−165992（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−165885（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機で本線トンネルを掘進し
   ていき、本線トンネルの途中の分岐地点においてシール
   ド掘進機の発進口リングから分岐シールド掘進機を分岐
   発進させる分岐シールド掘進方法において、 前記発進口リングのトンネル周面側の開口周縁部に複数
   の板バネを環状に配設してなる仕切り装置を予め設け、 分岐シールド掘進機の分岐発進に際して、前記複数の板
   バネを発進口リングから分岐線トンネルの分岐方向にト
   ンネル周面の地山まで弾性的に突出させて発進口リング
   の内部と外部とを仕切ることを特徴とする分岐シールド
   掘進方法。
2. 【請求項２】 前記分岐シールド掘進機の分岐発進に際
   して、前記発進口リングの内側空間のうちの分岐シール
   ド掘進機よりも分岐方向前進側に泥水あるいは加泥材を
   充填し、前記シールド掘進機の胴部材の外側に裏込め材
   を注入し、 前記泥水又は加泥材の圧力を裏込め材の圧力よりも高く
   保持することを特徴とする請求項１に記載の分岐シール
   ド掘進方法。
3. 【請求項３】 シールド掘進機で本線トンネルを掘進し
   ていき、本線トンネルの途中の分岐地点においてシール
   ド掘進機の発進口リングから分岐シールド掘進機の分岐
   発進させる分岐掘進可能なシールド掘進機において、 前胴発進口リングのトンネル周面側の開口周縁部に複数
   の板バネを環状に配設してなる仕切り装置を設け、 分岐シールド掘進機の分岐発進に際して、前記仕切り装
   置の複数の板バネを発進口リングから分岐線トンネルの
   分岐方向にトンネル周面の地山まで弾性的に突出させて
   発進口リングの内部と外部とを仕切るように構成したこ
   とを特徴とする分岐シールド用仕切り装置。
4. 【請求項４】 前記仕切り装置の複数の板バネは、周方
   向に隣接する板バネ同士が周方向に部分的にラップする
   状態に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の分
   岐シールド用仕切り装置。
5. 【請求項５】 前記発進口リングの開口部が開口されな
   い状態では前記複数の板バネの各々はＬ形に弾性変形し
   た状態に設けられたことを特徴とする請求項４に記載の
   分岐シールド用仕切り装置。
6. 【請求項６】 シールド掘進機で本線トンネルを掘進し
   ていき、本線トンネルの途中の分岐地点においてシール
   ド掘進機の発進口リングから分岐シールド掘進機を分岐
   発進させる分岐シールド掘進方法において、 前記発進口リングのトンネル周面側の開口周縁部の付近
   に流体圧で膨張可能な環状のシール部材を配置してなる
   仕切り装置を予め設け、 分岐シールド掘進機の分岐発進に際して、前記仕切り装
   置のシール部材を流体圧でトンネル周面の地山まで膨張
   させて発進口リングの内部と外部とを仕切ることを特徴
   とする分岐シールド掘進方法。
7. 【請求項７】 シールド掘進機で本線トンネルを掘進し
   ていき、本線トンネルの途中の分岐地点においてシール
   ド掘進機の発進口リングから分岐シールド掘進機を分岐
   発進させる分岐掘進可能なシールド掘進機において、 前記発進口リングのトンネル周面側の開口周縁部の付近
   に流体圧で膨張可能な環状のシール部材を配置してなる
   仕切り装置を設け、 分岐シールド掘進機の分岐発進に際して、前記仕切り装
   置のシール部材を流体圧でトンネル周面の地山まで膨張
   させて発進口リングの内部と外部とを仕切るように構成
   したことを特徴とする分岐シールド用仕切り装置。