JP3207817B2 - 分岐シールド掘進方法及び分岐掘進可能なシールド掘進機 - Google Patents

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
進方法及び分岐掘進可能なシールド掘進機に関し、本線
トンネルの途中の分岐地点において、分岐シールド掘進
機を安全に且つ好適に掘進させ、工期を短縮可能なシー
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１０−２６６７
６８号公報に示すように、本線トンネルの途中の分岐地
点において、分岐線トンネルを分岐掘進可能なシールド
掘進機を提案した。この分岐掘進可能なシールド掘進機
について簡単に説明すると、シールド掘進機は、土圧式
シールド方式が適用され、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、前胴の後端部内にはエレクター装置のエレクタフレ
ームが装備され、後胴の前端部内には、前記エレクタフ
レームに取付可能なエレクター装置が装備されている。

【０００３】中胴は、内胴と、この内胴の外側に２重筒
状に摺動可能に外嵌された外胴と、前胴の後端に連結さ
れた前胴テール部とを主体として構成され、外胴は、そ
の後部を形成する外胴本体と、この外胴本体の前端部か
ら前方へ延び前胴テール部の内側に２重筒状に摺動可能
に内嵌された外胴内筒部とを主体として構成されてい
る。内胴には、分岐シールド掘進機を発進させるための
分岐用窓孔が形成されており、内胴の内面には、分岐用
窓孔に連通する発進口リングが溶接接合されている。ま
た、分岐シールド掘進機には、土圧式シールド方式が適
用されている。

【０００４】分岐シールド掘進機を分岐発進させる際に
は、発進口リングの内側空間のうちの内胴と分岐シール
ド掘進機の第１分割体との間のチャンバーに加泥材を充
填し、分岐シールド掘進機の排土装置の一部分であるス
クリューコンベヤの先端部に固結剤（後に加水等により
流動化可能な封止剤である）を注入し、その後、分岐用
窓孔を地山に開口させて、分岐シールド掘進機の第１分
割体を仮発進させて分岐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、前部胴を発進口リングに固
定する。次に、分岐シールド掘進機の第２分割体である
中折れ部を外部から搬入して第１分割体の前部胴に部分
球面状の球面係合を介して連結する。以後、スクリュー
コンベヤを、所定距離掘進する度に順次長さ方向に長く
組立てていき、正規のスクリューコンベヤにする。その
後、分岐シールド掘進機で掘削した土砂を、このスクリ
ューコンベヤにより排出することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】 前記公報の分岐掘進
可能なシールド掘進機においては、本線シールド掘進機
と分岐シールド掘進機双方の胴部材の外径寸法が比較的
近似しており、且つ、分岐シールド掘進機には土圧式シ
ールド方式が適用されているので、分岐掘進時において
排土装置であるスクリューコンベヤの後端部が本線シー
ルド掘進機の中胴に干渉しないように、予めスクリュー
コンベヤを細かく分割しておき、所定距離掘進する毎に
スクリューコンベヤを順次組立てなければならずこの組
立作業に手間がかかる。

【０００６】更に、スクリューコンベヤの組立作業時
に、スクリューコンベヤの先端部に、地山から流入する
水に対する止水材として固結剤を封入し、掘削土を排土
する際には、この固結剤をスクリューコンベヤから除去
しなければならず、スクリューコンベヤの追加組立毎に
この固結剤の封入・除去を繰り返し行わなければならな
い。また、この固結剤だけでは完全な止水ができないた
め、地山からの水が分岐シールド掘進機内に侵入する。
そのため、固結剤の封入・除去作業とスクリューコンベ
ヤの組立作業時の作業負荷が多くなり、それらの作業の
作業能率が低く、安全性にも問題がある。

【０００７】本発明の目的は、排土用の設備の組立の作
業負荷を格段に軽減でき、作業の安全性を確保し得る分
岐シールド掘進方法及び分岐掘進可能なシールド掘進機
を提供することにある。

【０００８】

【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、分岐シールド掘進機を分岐
発進させる際に、分岐シールド掘進機の胴部材を逐次追
加しながら分岐発進させる段階においては、分岐シール
ド掘進機で掘削した土砂をチャンバー内で泥水化して泥
水式排土装置により排出し、分岐シールド掘進機の胴部
材の追加が完了した段階においては、泥水式排土装置を
撤去し、その泥水式排土装置の代わりに土圧式排土装置
を取り付け、泥水式排土装置の排水用泥水ホースを接続
していた吸入口に土圧式排土装置を接続し、土砂を土圧
式排土装置により排出することを特徴とするものであ
る。

【０００９】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、例えば分岐用窓孔を地山
に臨ませて分岐シールド掘進機を分岐発進させる。分岐
シールド掘進側において、この分岐シールド掘進機の胴
部材を逐次追加しながら分岐発進させる段階では、分岐
シールド掘進機で掘削した土砂をチャンバー内で泥水化
して泥水式排土装置により排出する。泥水式排土装置の
泥水通路の大部分を泥水ホース等で構成することができ
るので、スクリューコンベヤに比べて泥水通路配管の自
由度が高くなり、分岐シールド掘進機の胴部材を追加す
るに際し、泥水ホースの分離・接続を介して泥水式排土
装置と干渉することなく簡単に行うことができる。

【００１０】分岐シールド掘進機の胴部材の追加が完了
した段階では、泥水式排土装置を撤去し、その泥水式排
土装置の代わりに土圧式排土装置を取り付けるので、土
圧式排土装置のほぼ全体を一挙に組立てることができる
から、細分化したスクリューコンベヤを組立てながら掘
進する必要もなく、土圧式排土装置を簡単に能率良く組
立てることができる。

【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チャン
バーを画成する仕切壁に、泥水式排土装置の吸入口を開
閉可能なゲート機構を予め設けておき、前記泥水式排土
装置を土圧式排土装置に付け換える際には、前記ゲート
機構を閉状態にしてから付け換えることを特徴とするも
のである。付け換え作業時に、地山からの水がチャンバ
ーを介して分岐シールド掘進機内に侵入しなくなるの
で、止水性が高まり作業を好適に行うことができ、安全
性も高くなる。

【００１２】請求項３の分岐シールド掘進方法は、請求
項２の発明において、前記ゲート機構を閉状態にした状
態において土圧式排土装置に付け換え、次に前記ゲート
機構を開状態にしてから土圧式排土装置のスクリューコ
ンベヤのオーガをチャンバー側へ移動させてオーガの先
端部をチャンバー内に突出させることを特徴とするもの
である。前記ゲート機構を開状態にしてから、オーガの
先端部をチャンバー内に突出させるので、流動性の乏し
い掘削土でもスクリューコンベヤ内へ確実に流入させる
ことができる。それ故、種々の土質の掘削土をチャンバ
ー内に停滞させることなくスムースに排出することがで
きる。

【００１３】請求項４の分岐掘進可能なシールド掘進機
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、分岐シールド掘進機を分岐発
進させる際に、分岐シールド掘進機の胴部材を逐次追加
しながら分岐発進させる段階において分岐シールド掘進
機に装備される泥水式排土装置、及び、分岐シールド掘
進機の胴部材の追加が完了した段階において泥水式排土
装置を撤去後に泥水式排土装置の排水用泥水ホースを接
続していた吸入口に接続される土圧式排土装置と、分岐
シールド掘進機のチャンバーを画成する仕切壁に泥水式
排土装置の吸入口を開閉可能に設けられたゲート機構と
を備えたことを特徴とするものである。

【００１４】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、例えば分岐用窓孔を地山
に臨ませて分岐シールド掘進機を分岐発進させる。分岐
シールド掘進側において、分岐シールド掘進機の胴部材
を逐次追加しながら分岐発進させる段階では、泥水式排
土装置を適用し、分岐シールド掘進機の胴部材の追加が
完了した段階では、前記ゲート機構により泥水式排土装
置の吸入口を一旦閉じておいて、泥水式排土装置に代え
て土圧式排土装置を適用する。土圧式排土装置への付け
換え時にゲート機構でもって吸入口を閉じ、地山からの
土砂や水の流入を防止できるので、付け換え作業を簡単
に安全に能率的に行うことができる。その他請求項１と
同様の作用を奏する。

【００１５】請求項５の分岐掘進可能なシールド掘進機
は、請求項４の発明において、前記土圧式排土装置は、
泥水式排土装置の撤去後に前記吸入口に接続されるスク
リューコンベヤを有することを特徴とするものである。
土圧式排土装置の吸入口を設ける必要もなく、スクリュ
ーコンベヤを吸入口に接続するので、掘削した土砂の流
動性が高まり、土砂をチャンバー内に停滞させることな
くスムースに排出することができる。

【００１６】請求項６の分岐掘進可能なシールド掘進機
は、請求項５の発明において、前記スクリューコンベヤ
に、そのオーガの先端部をチャンバー内へ突出させる為
にオーガを所定距離進退可能にした進退機構を設けたこ
とを特徴とするものである。オーガの先端部を進退機構
によりチャンバー内へ突出させるので、流動性の乏しい
土砂でも、突出したオーガから直接的にスクリューコン
ベヤ内へ確実に流入させることができる。

【００１７】請求項７の分岐掘進可能なシールド掘進機
は、請求項４〜６の何れかの発明において、前記ゲート
機構は、両開き式の１対のゲート板と、これらゲート板
を開閉駆動する１対の油圧シリンダとを有することを特
徴とするものである。１対の油圧シリンダにより１対の
ゲート板を閉じておいて、泥水式排土装置を土圧式排土
装置に付け換えることができる。それ故、土砂や水の侵
入に煩わされることなく安全に付け換え作業を行える。

【００１８】

【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、分岐シールド掘進機につい
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。

【００１９】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削してい
き、所定の分岐地点に到達したときに、中胴の分岐用窓
坑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は、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。

【００２０】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
ターディスク５には余掘りの為のコピーカッター７等が
設けられている。カッター駆動機構６の複数のモータ６
ａを正逆回転駆動することで、カッターディスク５を回
転させ、本線トンネルＴの切羽の地盤を掘削する。

【００２１】図１、図３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支柱８が固着され、この支
柱８には、エレクタドラム８ａが設けられている。後胴
４の前端部内にはエレクター装置９（エレクタドラム９
ａとエレクタ本体９ｂ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９のエレクタ本体
９ｂを前側のエレクタドラム８ａに取付けることでエレ
クター装置９として使用する。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１０が装備され、真円保持装置１０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。

【００２２】本線シールド掘進機１には、カッターディ
スク５で掘削した掘削土砂を地上まで搬出する排土装置
１１が設けられ、この排土装置１１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１１ａとゲー
ト１１ｂとスクリューコンベヤ１１ｃ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。こ
の排土装置１１は、掘削土砂を泥水化することなく土砂
のまま搬送する土圧式である。但し、本線シールド掘進
機に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泥水式排土装置が適用され
る。

【００２３】図１、図３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１２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１３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１４が取外し可能に装備されている。各組
の推力伝達管１４とシールドジャッキ１３とは直列状に
配設され、この各組の推力伝達管１４とシールドジャッ
キ１３に対して、それに対応する前側のシールドジャッ
キ１２もほぼ直列状に配設されている。

【００２４】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１３に
より発生させた推力を、推力伝達管１４と前側のシール
ドジャッキ１２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１４とシールドジャッキ１３とを取外し、前側の
シールドジャッキ１２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。

【００２５】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４（ａ）に示すように、中胴３
は、内胴１５と、この内胴１５の外側に２重筒状に摺動
可能に外装された外胴１６と、前胴２の後端に一体的に
連結された前胴テール部１７とを主体として構成されて
いる。外胴１６は、その後部約１／２部分を形成する厚
肉の外胴本体１８と、この外胴本体１８の前端部から前
方へ延び前胴テール部１７の内側に２重筒状に摺動可能
に内嵌された外胴内筒部１９とを主体として構成されて
いる。前胴テール部１７の後端部分の内面側にはテール
シール２０が設けられ、内胴１５の前端部と外胴内筒部
１９との間には２つの環状のシール２１が設けられ、内
胴１５の後端部と外胴内筒部１９との間には２つの環状
のシール２２が設けられている。

【００２６】図４（ａ）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１２を取付ける為の環状リ
ブ２３が設けられ、この環状リブ２３には、内胴１５を
連結する為の環状接続体２４が設けられている。内胴１
５の前端部には環状の接続フランジ２５が設けられ、こ
の接続フランジ２５を環状接続体２４に分離可能に連結
する第１連結機構２６は、環状接続体２４と接続フラン
ジ２５との間に配設された複数の連結ブラケット２６ａ
と、これら連結ブラケット２６ａを介して環状接続体２
４と接続フランジ２５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。

【００２７】図４（ａ）に示すように、外胴１６の外胴
内筒部１９の前端付近部を前胴テール部１７の内面に分
離可能に連結する第２連結機構２７は、外胴内筒部１９
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
２７の連結が解除される。

【００２８】図１、図４（ａ）に示すように、後胴４の
前端部には環状の接続フランジ２８が設けられ、内胴１
５の後端部には断面略Ｌ形の環状のフランジ部材２９が
設けられ、フランジ部材２９と接続フランジ２８とを当
接させ、これらにシールドジャッキ１３のジャッキ本体
が挿通されて取付けフランジ１３ａにより固定され、接
続フランジ２８とフランジ部材２９はシールドジャッキ
１３とその取付けフランジ１３ａ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１３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３０が設けられている。

【００２９】次に、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説明する。図５、図６に示すよう
に、中胴３の内胴１５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４０（図７参照）を発進さ
せるための分岐用窓孔４１が形成されており、内胴１５
の内面には、分岐用窓孔４１に連通する水平なエントラ
ンス通路４２ａを形成する短筒状の発進口リング４２が
直角状に溶接接合されている。この発進口リング４２
は、本線シールド掘進機１内に配設される排土装置１１
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。

【００３０】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４１も発進口リング４２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１４
とシールドジャッキ１３のうちの一部の複数組の推力伝
達管１４とシールドジャッキ１３とは、発進口リング４
２を貫通する状態に配設されている。

【００３１】図４（ｂ）に示すように、発進口リング４
２の内周面には環状凹部４２ｂが形成され、この環状凹
部４２ｂに環状のエントランスパッキン４３が装着され
ている。エントランスパッキン４３は、環状凹部４２ｂ
の奥側に配設された可撓性の環状弾性膜部材４４と、環
状弾性膜部材４４の内周側に位置して環状凹部４２ｂに
配設された環状シール部材４５と、環状弾性膜部材４４
の先端部と基端部とを夫々環状凹部４２ｂに固定する環
状の止め金具４４ａ，４４ｂ及び連結具とを有し、環状
シール部材４５の基端部は一方の止め金具４４ａで環状
弾性膜部材４４に固定されている。

【００３２】環状凹部４２ｂと環状弾性膜部材４４との
間に加圧水を供給する加圧水注入管Ｐ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４２ｂと環状弾性膜部材４５の
間に加圧水を注入して環状弾性膜部材４４と環状シール
部材４５とを外側に膨らんだ状態に弾性変形させ、発進
口リング４２の内周面と、分岐シールド掘進機４０の前
胴４６の外周面との間を液密にシールする。

【００３３】ここで、分岐用窓孔４１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４１が分岐地点に
到達した際に、第１連結機構２６を分離して本線シール
ド掘進機１を掘進させると、図５に示すように、内胴１
５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１７と外胴１６とを含む）が前進し
て、分岐用窓孔４１が開き地山に臨んだ状態になる。そ
の後、第２連結機構２７を分離してシールド掘進機を掘
進させると、図６に示すように、外胴１６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１７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４０による分岐掘進が実行される。

【００３４】次に、分岐シールド掘進機４０の構造につ
いて説明する。図７〜図９に示すように、分岐シールド
掘進機４０は、前胴４７と、前胴４７の後端部に中折れ
部４８を介して連結された後胴４９と、カッターディス
ク５０と、カッター駆動モータ５１と、複数の中折れジ
ャッキ５２と、複数のシールドジャッキ５３と、泥水式
排土装置５４（図１８参照）または土圧式排土装置５５
と、エレクター装置５６等を有する。

【００３５】図７〜図９に示すように、カッターディス
ク５０の背部には、チャンバー５７が形成され、このチ
ャンバー５７を画成する仕切壁５８には、泥水式排土装
置５４の吸入口を開閉可能なゲート機構５９が予め設け
られている。尚、仕切壁５８は前胴４７の前端付近部の
内側に横断状に配設されて前胴４７に溶接接合され、カ
ッターディスク５０は仕切壁５８に回転自在に支持され
ている。カッターディスク５０には、正面視にて十字状
の複数のカッタースポーク６０が配設され、これらカッ
タースポーク６０の前端縁部に沿って多数のカッタービ
ット６１が設けられている。各カッタースポーク６０の
うち、図８に示す上下１対のカッタースポーク６０に
は、１対のコピーカッター６２が径方向の外方へ突出可
能に装備されている。

【００３６】図８に示すように、左右１対のカッタース
ポーク６０には、地盤を泥水化させるための１対の加泥
材吐出用ノズル６３が装備され、加泥材は胴部材内部の
供給源からセンター部材６４内部のホース６４ａを経由
しカッターディスク５０の中心フレーム６５内部を通っ
て供給される。尚、コピーカッター６２用の油路もこれ
らセンター部材６４，中心フレーム６５内部に配設され
ている。図１８に示すように、泥水式排土装置５４は、
分岐シールド掘進機４０の胴部材を逐次追加しながら分
岐発進させる段階において適用され、泥水通路を開閉可
能な開閉バルブ６６と、圧送ポンプ６７と、泥水通路の
大部分を占める泥水ホース６８と、土砂圧送配管６９を
有する。

【００３７】図１４、図１５に示すように、この泥水式
排土装置５４の吸入口を開閉可能なゲート機構５９は、
両開き式の１対のゲート板７０と、これらゲート板７０
を上下のガイド部材７０ａ，７０ｂに沿って開閉駆動す
る１対の油圧シリンダ７１と、複数の水噴射用ノズル７
２等を有し、これら油圧シリンダ７１及びその油路７１
ａは、ケーシング７３内に収納されケーシング７３内に
は土砂や水等が侵入しないようになっている。尚、複数
の水噴射用ノズル７２は、１対のゲート板７０の開閉部
分に土砂が堆積するのを防止するために設けられ、水噴
射用ノズル７２に水を供給する供給タンク，ポンプ，ホ
ース，接続金具等が装備されている。

【００３８】図７、図１０に示すように、土圧式排土装
置５５は、分岐シールド掘進機４０の胴部材の追加が完
了した段階において適用され、前記吸入口に接続される
スクリューコンベヤ７４を有する。図１０〜図１３に示
すように、スクリューコンベヤ７４は、その筒状ケーシ
ング７５内部に配設されたオーガ７６と、オーガ回転駆
動機構７７と、進退機構７８とを有する。オーガ７６
は、軸部を含む複数の中実オーガ７６ａと、中空オーガ
７６ｂとから成り、これら複数の中実オーガ７６ａと中
空オーガ７６ｂとが長さ方向に連結されて構成されてい
る。尚、中実オーガ７６ａ同士または中実オーガ７６ａ
と中空オーガ７６ｂとは、各端部においてピン７９接合
並びに溶接接合することで連結されている。

【００３９】図１２、図１３に示すように、筒状ケーシ
ング７５の長さ方向の後部には、オーガ回転駆動機構７
７を固定する為の環状の接続フレーム８０が外装固定さ
れている。オーガ回転駆動機構７７は、筒状ケーシング
７５の一部を成すリング部材８１と、接続フレーム８０
の上部に固定され且つこのリング部材８１を回転駆動す
る回転駆動モータ８２とを有する。リング部材８１の内
部には、中空オーガ７６ｂが一体的に溶接接合され、回
転駆動モータ８２のモータ軸にはピニオンギヤ８３が固
着され、回転駆動モータ８２の駆動力は、このピニオン
ギヤ８３に噛合するリングギヤ８４を介してリング部材
８１のフランジ部８１ａに伝達されてリング部材８１を
回転させ、中空オーガ７６ｂと中実オーガ７６ａを回転
させる。

【００４０】尚、リング部材８１は、その前後の筒状ケ
ーシング７５に対して横断面内において摺動自在に係合
され、接続フレーム８０とリング部材８１との間には複
数のシール部材８５が配設され、接続フレーム８０に
は、これらシール部材８５にグリースを適宜供給する為
のグリース供給孔８０ａが複数形成されている。

【００４１】図１１に示すように、筒状ケーシング７５
の長さ方向のやや前部には進退機構７８が設けられ、こ
の進退機構７８は、オーガ７６の先端部をチャンバー５
７内へ突出させる為にオーガ７６を所定距離進退可能に
構成してある。即ち、進退機構７８は複数の油圧シリン
ダ８６を備え、これら油圧シリンダ８６は、筒状ケーシ
ング７５のうち、仕切壁５８に固定された外筒ケーシン
グ７５ａと、中空オーガ７６ｂに一体的に固定された内
筒ケーシング７５ｂとに亙り前記長さ方向向きに外装固
定されている。

【００４２】内筒ケーシング７５ｂは、軸受メタル８７
を介して外筒ケーシング７５ａ内部で長さ方向に摺動可
能に配設され、外筒ケーシング７５ａの後側の開口周縁
部には、内筒ケーシング７５ｂとの間にゴミや異物が侵
入するのを防止する為のシール部材８８が設けられてい
る。従って、複数の油圧シリンダ８６の駆動により内筒
ケーシング７５ｂが外筒ケーシング７５ａ内部で長さ方
向に摺動することで、オーガ７６が所定距離進退する。

【００４３】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において分岐シール
ド掘進機４０で分岐掘進する場合の工程について説明す
る。分岐用窓孔４１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、まず、第１段階におい
て、スクリューコンベヤ１１ａ，１１ｃ間のゲート１１
ｂを遮断後、後部スクリューコンベヤ１１ｃを取外す。
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２８との間に装着すると共に、例えば６
本の反力伝達管を、推力伝達管１４とシールドジャッキ
１３とを直列化した直列体の間に位置するように取付け
る。

【００４４】次に、図１６に示すように、第２段階にお
いて、全部の推力伝達管１４と後側のシールドジャッキ
１３を取外し、後部作業デッキ用支柱８９（図１参照）
等を取外す。更に、後部のエレクタ本体９ｂを取外して
前部のエレクタドラム８ａに移設する。発進口リング４
２には、推力伝達管１４とシールドジャッキ１３を取外
した複数の穴が空くので、それらの穴に盲板を溶接する
ことで穴を塞ぐ。以上の準備作業の後、発進架台９０を
外部から搬入して発進口リング４２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４０の先端側の
第１分割体４０Ａ（前部胴９１とそのカッターディスク
９２とカッター駆動機構９３とを含む）を外部より搬入
して発進架台９０上にセットし、発進口リング４２に対
向状に配置する。

【００４５】図１７に示すように、第３段階において、
複数の仮シールドジャッキ９４を搬入して組込み、これ
ら仮シールドジャッキ９４により第１分割体４０Ａを、
発進口リング４２の方へ移動させ、その前端部分を発進
口リング４２に挿入する。後退防止ブラケット９５を第
１分割体４０Ａの前部胴９１の外周上部と発進口リング
４２とに亙り取付け、この後退防止ブラケット９５によ
り第１分割体４０Ａを発進口リング４２に分離可能に溶
接接合する。次に、前部胴９１Ａを外部より搬入して前
部胴９１の後端に溶接接合し、その後、第１分割体４０
Ａの前傾防止のため、分岐シールド掘進機４０の仕切壁
５８と、本線シールド掘進機１の内胴１５とに亙ってテ
ンションジャッキ９６を取付ける。

【００４６】図１８に示すように、第４段階において、
複数のカッター駆動モータ５１を搬入して組込み、泥水
式排土装置５４の土砂圧送配管６９，開閉バルブ６６，
泥水ホース６８，圧送ポンプ６７を搬入して夫々接続す
る。図１９に示すように、第５段階において、発進口リ
ング４２に装備されたエントランスパッキン４３を作動
させ、発進口リング４２の内周面と、分岐シールド掘進
機４０の前胴４７の外周面との間を液密にシールする。
次に、反力受け台９７と仮シールドジャッキ９４との間
に反力受け９８を構築して分岐線トンネルＴａの掘進準
備を整え、後退防止ブラケット９５を前部胴９１から撤
去する。

【００４７】一方、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を搬入する
為の搬送設備（ホイストレール９９とホイスト等から成
る）を取付ける。その後、第１連結機構２６の連結を解
除し、前側のシールドジャッキ１２を作動させ、６本の
推力伝達管１４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１７と
外胴１６を含む）を、後胴４と内胴１５を停止させたま
ま前進させ、分岐用窓孔４１を開いて地山に開口させ
る。

【００４８】図２０に示すように、第６段階において、
仮シールドジャッキ９４の反力を反力受け９８を介して
反力受け台９７で受けつつ、分岐シールド掘進機４０の
第１分割体４０Ａを仮発進させて分岐線トンネルＴａの
掘進を開始し、所定距離掘進してから停止させる。次
に、反力受け９８を増築しテンションジャッキ９６によ
り第１分割体４０Ａの姿勢を制御する。

【００４９】図２１に示すように、第７段階において、
後退防止ブラケット９５Ａを前部胴９１Ａ後端部と発進
口リング４２とに亙って周方向適当間隔置きに溶接接合
し、第１分割体４０Ａの後退を防止した後、全ての反力
受け９８を撤去する。仮シールドジャッキ９４も撤去し
た後、分岐シールド掘進機４０の第２分割体４０Ｂであ
る後部胴１００を外部から搬入する。後部胴１００の内
部には、エレクター装置５６のエレクタードラム５６ａ
およびドラム回転駆動機構と複数のシールドジャッキ５
３が取付けられている。

【００５０】図２２、図２３に示すように、第８段階に
おいて、後部胴１００を前部胴９１Ａに部分球面状の球
面係合を介して連結する。次に、中折れ部４８の内面側
に複数の中折れジャッキ５２を組込み、複数のシールド
ジャッキ５３用の反力受け１０１を本線シールド掘進機
１の内胴１５に構築する。その後、後退防止ブラケット
９５Ａを撤去し、第１，第２分割体４０Ａ，４０Ｂを仮
発進させて分岐線トンネルＴａの掘進を再開し（図２３
参照）、所定距離掘進してから停止させる。尚、中折れ
部４８の外周には粘土４８ａが貼り付けられ、この粘土
４８ａにより、中折れ部４８の外表面の凹凸を無くして
エントランスパッキン４３のシール性を向上させること
ができる。

【００５１】図２４〜図２６に示すように、第９段階に
おいて、後退防止ブラケット９５Ｂを後部胴１００後端
部と発進口リング４２とに亙って周方向適当間隔置きに
溶接接合し、全ての反力受け１０１を撤去した後、テー
ルシール１０２を含む後部胴１００Ａを外部から搬入す
る。次に、後部胴１００Ａを後部胴１００の後端に溶接
接合し（図２５参照）、エレクター装置５６のエレクタ
ー本体５６ｂを、エレクター梁５６ｃを介してエレクタ
ードラム５６ａに取付ける（図２６参照）。図２７に示
すように、第１０段階において、複数のシールドジャッ
キ５３用の反力受け１０３を本線シールド掘進機１の内
胴１５に構築し、その後、後退防止ブラケット９５Ｂを
撤去する。

【００５２】図２８、図２９に示すように、第１１段階
において、第１，第２分割体４０Ａ，４０Ｂを仮発進さ
せて分岐線トンネルＴａを掘進しつつ、エレクター装置
５６により仮セグメントＳｂを、後部胴１００Ａ内に且
つシールドジャッキ５３と反力受け１０３との間に組立
てる。複数のシールドジャッキ５３により第１，第２分
割体４０Ａ，４０Ｂを仮発進させて分岐線トンネルＴａ
の掘進を再開しつつ、エレクター装置５６によりセグメ
ントＳｃを、シールドジャッキ５３と仮セグメントＳｂ
との間に組立てる（図２９参照）。

【００５３】図３０、図３１に示すように、セグメント
Ｓｃの追加組立てが完了した後、第１２段階において、
ゲート機構５９の１対の油圧シリンダ７１により１対の
ゲート板７０を閉じ、その後、土砂圧送配管６９を含む
泥水式排土装置５４を撤去する。次に、スクリューコン
ベヤ７４を含む土圧式排土装置５５を外部から搬入し前
記の如く所定位置に組付ける（図３１参照）。

【００５４】図３２に示すように、第１３段階におい
て、ゲート機構５９の１対の油圧シリンダ７１により１
対のゲート板７０を開き（図１４、図１５参照）、進退
機構７８の複数の油圧シリンダ８６によりオーガ７６を
所定距離前進させる（図１０、図１１参照）。その後、
分岐シールド掘進機４０を発進させ、スクリューコンベ
ヤ７４のオーガ回転駆動機構７７によりオーガ７６を回
転させる。オーガ７６の先端部をチャンバー５７内に突
出させて回転させるので、流動性の乏しい土砂でも、突
出したオーガ７６から直接的にスクリューコンベヤ７４
内へ確実に流入させることができる。

【００５５】このように、前部胴９１，９１Ａと後部胴
１００，１００Ａを追加しながら分岐シールド掘進機４
０を分岐発進させる段階においては、泥水式排土装置５
４を適用し、この泥水式排土装置５４の大部分を泥水ホ
ース６８等で構成することができるので、スクリューコ
ンベヤ７４に比べて泥水通路配管の自由度が高くなり、
前部胴９１，９１Ａ、後部胴１００，１００Ａの搬入、
溶接接合の際、泥水ホース６８の分離・接続を介して泥
水式排土装置５４と干渉することなく簡単に行うことが
できる。分岐シールド掘進機４０の胴部材の追加が完了
した段階においては、泥水式排土装置５４を土圧式排土
装置５５に切換えるので、土圧式排土装置５５のほぼ全
体を一挙に組立てることができるから、細分化したスク
リューコンベヤを組立てながら掘進する必要もなく、土
圧式排土装置５５を簡単に能率よく組立てることができ
る。

【００５６】次に、本実施形態を一部変更した変更形態
について説明する。 １）分岐用窓孔４１すなわち発進口リング４２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）本線トンネルＴの口径に対する分岐線トンネルＴａ
の口径の比率は、任意の比率でよいが、この比率が大き
い程、より大きな効果を奏する。 ３）泥水式排土装置５４に必要に応じて配管を継ぎ足す
場合もあり得る。 ４）中折れ部４８に貼り付けた粘土４８ａ以外にも、エ
ントランスパッキン４３のシール性を向上させる手段を
設けてもよい。 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。

【００５７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、分岐シールド
掘進機の胴部材を逐次追加しながら分岐発進させる段階
では、分岐シールド掘進機で掘削した土砂を泥水式排土
装置により排出するので、前記胴部材を追加するに際
し、排水用泥水ホースの分離・接続を介して泥水式排土
装置の一部と干渉することなく簡単に行うことができ
る。それ故、胴部材の追加作業を迅速に行うことがで
き、この作業時間を短縮することができる。分岐シール
ド掘進機の胴部材の追加が終了した段階では、泥水式排
土装置を撤去し、その泥水式排土装置の代わりに土圧式
排土装置を取り付け、泥水式排土装置の排水用泥水ホー
スを接続していた吸入口に土圧式排土装置を接続するの
で、土圧式排土装置のほぼ全体を一挙に組立てることが
できる。それ故、排土用の設備の組立の作業負荷を格段
に軽減でき、スクリューコンベヤを細かく分割しておき
順次組立てる必要もない。更に、スクリューコンベヤ
に、止水材として固結剤を封入したり除去したりする手
間も省略でき掘削費を低減できる。

【００５８】請求項２の発明によれば、ゲート機構を閉
状態にしてから泥水式排土装置を土圧式排土装置に付け
換えるので、付け換え作業時に完全な止水を行うことが
でき、地山からの水や土砂が分岐シールド掘進機内に侵
入しない。それ故、安全且つ好適に付け換え作業を行う
ことができる。その他請求項１と同様の効果を奏する。
請求項３の発明によれば、ゲート機構を開状態にしてか
ら、オーガの先端部をチャンバー内に突出させて回転さ
せるので、流動性の乏しい掘削土でも突出したオーガか
ら直接的にスクリューコンベヤ内へ流入させることがで
きる。それ故、種々の土質の掘削土をチャンバー内に停
滞させることなくスムースに排出することができ、工期
を短縮することができる。

【００５９】請求項４の発明によれば、分岐シールド掘
進機に装備される泥水式排土装置と、この泥水式排土装
置に代えて装備される土圧式排土装置と、ゲート機構と
を備えたので、分岐シールド掘進機に追加する胴部材の
追加・搬入の際、泥水式排土装置の一部即ち排水用泥水
ホースを自在に分離・接続してこれら胴部材の追加・搬
入をスムースに行うことができる。分岐シールド掘進機
の胴部材の追加が完了した段階においては、ゲート機構
を作動させて地山からの土砂や水の流入を防止しておい
て、泥水式排土装置を土圧式排土装置に付け換えるの
で、地山からの水や土砂に煩わされることなく安全にこ
の付け換え作業を行うことができる。その他請求項１と
同様の効果を奏する。

【００６０】請求項５の発明によれば、泥水式排土装置
の撤去後に、土圧式排土装置のスクリューコンベヤを、
泥水式排土装置の排水用泥水ホースを接続していた吸入
口に接続するので、ゲート機構を作動させることができ
ると共に新たに土圧式排土装置の吸入口を設ける必要も
ない。その他請求項４と同様の効果を奏する。

【００６１】請求項６の発明によれば、オーガの先端部
をチャンバー内へ突出させるので、流動性の乏しい掘削
土でも、突出したオーガでもって直接的に土砂をスクリ
ューコンベヤ内へ流入させることができ、土砂をチャン
バー内に停滞させることなくスムースに排出することが
できる。それ故、分岐シールド掘進機の停止時間が短く
なり工期を短縮することができる。その他請求項５と同
様の効果を奏する。請求項７の発明によれば、１対の油
圧シリンダにより１対のゲート板を閉じておいて、泥水
式排土装置を土圧式排土装置に付け換えることができ
る。それ故、土砂や水の侵入に煩わされることなく安全
に付け換え作業を行える。その他請求項４〜６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正面図である。

【図３】本線シールド掘進機の内部構造を示し、図１の
Ａ−Ａ線端面図及びＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】本線シールド掘進機の中胴の要部断面図であ
る。

【図５】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６】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７】土圧式排土装置を装備した分岐シールド掘進機
の縦断側面図である。

【図８】分岐シールド掘進機の正面図である。

【図９】分岐シールド掘進機の内部構造を示し、図７の
Ｃ−Ｃ線端面図及びＤ−Ｄ線断面図である。

【図１０】土圧式排土装置を示し、図７の一部破断した
要部拡大図である。

【図１１】オーガとオーガの進退機構を示し、図１０の
要部拡大図である。

【図１２】オーガの回転駆動機構を示す縦断側面図であ
る。

【図１３】図１２の要部拡大図である。

【図１４】ゲート機構の正面図である。

【図１５】図１４のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１６】第２段階における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図１７】第３段階における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図１８】第４段階における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図１９】第５段階における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図２０】第６段階における第１分割体等の要部縦断面
図である。

【図２１】第７段階における第１，第２分割体等の要部
縦断面図である。

【図２２】第８段階における反力受け等の構築状態を示
す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２３】第８段階における分岐線トンネルの掘進再開
状態を示す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２４】第９段階における反力受け等の撤去状態を示
す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２５】第９段階における後部胴の追加状態を示す第
１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２６】第９段階におけるエレクター装置の組付状態
を示す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２７】第１０段階における第１，第２分割体等の要
部縦断面図である。

【図２８】第１１段階における仮セグメントの組立状態
を示す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図２９】第１１段階におけるセグメントの組立状態を
示す第１，第２分割体等の要部縦断面図である。

【図３０】第１２段階におけるゲート機構の閉状態及び
泥水式排土装置の撤去状態を示す分岐シールド掘進機の
要部縦断面図である。

【図３１】第１２段階における土圧式排土装置の組付状
態を示す分岐シールド掘進機の要部縦断面図である。

【図３２】第１３段階におけるゲート機構の開状態及び
オーガの前進状態を示す分岐シールド掘進機の要部縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 本線シールド掘進機 ４０ 分岐シールド掘進機 ５４ 泥水式排土装置 ５５ 土圧式排土装置 ５７ チャンバー ５８ 仕切壁 ５９ ゲート機構 ６６ 開閉バルブ ６７ 圧送ポンプ ６８ 泥水ホース ７０ ゲート板 ７１ 油圧シリンダ ７４ スクリューコンベヤ ７６ オーガ ７８ 進退機構 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８−165885（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−194288（ＪＰ，Ｕ) 特公 平７−11239（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平４−2159（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平１−44632（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 301 E21D 9/12

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、 分岐シールド掘進機を分岐発進させる際に、分岐シール
   ド掘進機の胴部材を逐次追加しながら分岐発進させる段
   階においては、分岐シールド掘進機で掘削した土砂をチ
   ャンバー内で泥水化して泥水式排土装置により排出し、 分岐シールド掘進機の胴部材の追加が完了した段階にお
   いては、泥水式排土装置を撤去し、その泥水式排土装置
   の代わりに土圧式排土装置を取り付け、泥水式排土装置
   の排水用泥水ホースを接続していた吸入口に土圧式排土
   装置を接続し、土砂を土圧式排土装置により排出する、 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チャンバーを
   画成する仕切壁に、泥水式排土装置の吸入口を開閉可能
   なゲート機構を予め設けておき、 前記泥水式排土装置を土圧式排土装置に付け換える際に
   は、前記ゲート機構を閉状態にしてから付け換えること
   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】 前記ゲート機構を閉状態にした状態にお
   いて土圧式排土装置に付け換え、次に前記ゲート機構を
   開状態にしてから土圧式排土装置のスクリューコンベヤ
   のオーガをチャンバー側へ移動させてオーガの先端部を
   チャンバー内に突出させることを特徴とする請求項２に
   記載の分岐シールド掘進方法。
4. 【請求項４】 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、 分岐シールド掘進機を分岐発進させる際に、分岐シール
   ド掘進機の胴部材を逐次追加しながら分岐発進させる段
   階において分岐シールド掘進機に装備される泥水式排土
   装置、及び、分岐シールド掘進機の胴部材の追加が完了
   した段階において泥水式排土装置を撤去後に泥水式排土
   装置の排水用泥水ホースを接続していた吸入口に接続さ
   れる土圧式排土装置と、分岐シールド掘進機のチャンバ
   ーを画成する仕切壁に泥水式排土装置の吸入口を開閉可
   能に設けられたゲート機構と、 を備えたことを特徴とする分岐掘進可能なシールド掘進
   機。
5. 【請求項５】 前記土圧式排土装置は、泥水式排土装置
   の撤去後に前記吸入口に接続されるスクリューコンベヤ
   を有することを特徴とする請求項４に記載の分岐掘進可
   能なシールド掘進機。
6. 【請求項６】 前記スクリューコンベヤに、そのオーガ
   の先端部をチャンバー内へ突出させる為にオーガを所定
   距離進退可能にした進退機構を設けたことを特徴とする
   請求項５に記載の分岐掘進可能なシールド掘進機。
7. 【請求項７】 前記ゲート機構は、両開き式の１対のゲ
   ート板と、これらゲート板を開閉駆動する１対の油圧シ
   リンダとを有することを特徴とする請求項４〜６の何れ
   かに記載の分岐掘進可能なシールド掘進機。