JP3285560B2 - 分岐シールド掘進方法 - 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
進方法に関し、特に本線トンネルの分岐地点において左
右両側へ分岐線シールド掘進機を分岐発進可能にし且つ
本線トンネルの複数個所から分岐発進可能にした技術に
関する。

【０００２】

【従来の技術】 上下水道や通信ケーブル用の種々のシ
ールド坑（トンネル）をシールド掘進機で掘進する際
に、トンネルの途中から小径の分岐トンネルを分岐掘進
することも多い。分岐掘進する場合、通常、本線のシー
ルド掘進機で本線トンネルを掘進していき、分岐地点に
到着した時に、本線用シールド掘進機から分岐線シール
ド掘進機を左方または右方へ直角状に分岐発進させ、そ
の分岐後には本線トンネルを本線用シールド掘進機で分
岐トンネルを分岐線シールド掘進機で夫々独立に掘進す
る。

【０００３】例えば、特開平８−１６５８８４号公報に
は、分岐掘進可能なシールド掘進機として、カッターデ
ィスク、前胴、中胴、後胴、前胴後端付近の複数の切羽
側シールドジャッキ、後胴前端付近に設けた複数の立坑
側シールドジャッキ、後胴内に設けたエレクタ装置、中
胴に設けた分岐発進部及び分岐トンネル掘進用の分岐線
シールド掘進機等を備え、中胴を３重構造にしたシール
ド掘進機が記載されている。

【０００４】このシールド掘進機においては、分岐地点
に到達前は立坑側シールドジャッキにより掘進推力を発
生させつつ掘進し、分岐地点において、３重構造の中胴
を伸長させて分岐発進用窓を開口させて分岐線シールド
掘進機を発進させ、その後本線シールド掘進機では、中
胴の内側２重構造と後胴とを前胴から切り離し、切羽側
シールドジャッキにより掘進推力を発生させて掘進し、
その本線トンネルの掘進と並行して分岐線シールド掘進
機により分岐線トンネルの掘進を行う。

【０００５】特願平９−３５６１７６号には、分岐掘進
可能なシールド掘進機として、カッターディスク、前
胴、中胴、後胴、複数の前側シールドジャッキ、複数の
後側シールドジャッキ等を備え、中胴と後胴前端部分の
内側に内胴部材を設け、この内胴部材の左右両側部に、
新素材コンクリートで封鎖した状態の分岐発進口を形成
する１対の分岐発進用封鎖部を設け、後胴前端部分に左
右１対の分岐発進用封鎖部の外側を封鎖する切欠き部を
形成したシールド掘進機が記載されている。

【０００６】このシールド掘進機においては、分岐地点
で前胴及び中胴を、内胴部材と後胴に対して分離して左
右１対の分岐発進用封鎖部の外側を開放する位置により
も前進させた状態で、これら左右１対の分岐発進用封鎖
部から順々に分岐線シールド掘進機を分岐発進する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 前記特開平８−１６
５８８４号公報のシールド掘進機では、分岐発進の際
に、中胴の内側２重構造と後胴とを分離して地中に残し
ていくため、基本的に本線トンネルから１つの分岐線ト
ンネルしか分岐させることができない。特願平９−３５
６１７６号のシールド掘進機では、中胴と分岐線シール
ド掘進機用のセグメントとを一体化するため、１対の分
岐発進用封鎖部から順々に分岐線シールド掘進機を分岐
発進した後は、分岐線シールド掘進機を分岐発進させる
ことができない。尤も中胴を複数組装備しておけば、複
数個所からの分岐発進も不可能ではないが、その場合、
機長が長くなり、シールドジャッキの容量が増大し、シ
ールドジャッキの反力を支持するセグメントの強度が不
足し、曲進性能が低下する等の実用化の面で種々の問題
がある。

【０００８】本線トンネルの分岐地点において左右両側
へ夫々分岐シールド掘進機を分岐発進させる場合に、分
岐シールドの台数の制約や本線トンネル内のスペースの
制約から、両方の分岐発進口から同時に分岐発進させる
ことは無理であり、片方の分岐発進口から分岐発進させ
てから他方の分岐発進口から分岐発進させることが必要
である。分岐シールド掘進の為にシールド掘進機の胴部
材に外胴部材を前後方向にスライド可能に外嵌させ、分
岐発進口を形成する為、その外胴部材を伸長させた状態
でその内面付近に分岐発進口形成用セグメントを組付け
ることも提案されているが、この技術では外胴部材を伸
長させるとその厚さの分だけ地山が不安定になるとか、
外胴部材を掘進機本体側胴部材に相対的に前進させて原
位置に復帰させる際に、土砂が邪魔して復帰させるのが
容易でないとかの問題もある。

【０００９】本発明の目的は、本線トンネルの途中の分
岐地点において左右両側へ分岐線シールド掘進機を分岐
発進可能にすること、複数個所から分岐可能にするこ
と、各分岐地点において左右両方あるいは少なくとも左
右何れか一方の分岐発進口からの分岐発進の時期を自由
に選択可能にすること、シールド掘進機における機長の
増大を抑制し曲進性能を確保し掘進機の構造を簡単化す
ること、等である。

【００１０】

【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分岐線
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、前記シールド掘進機の胴部材にトンネル軸心
方向へ相対的にスライド可能に内嵌された内胴部材を予
め設け、前記内胴部材を胴部材の内面側に重ね内胴部材
を掘進機本体に固定解除可能に固定した状態で本線トン
ネルの掘進を行う第１の工程と、前記本線トンネルを掘
進する途中において、内胴部材の掘進機本体に対する固
定を解除して内胴部材の後端部を覆工済みセグメントに
連結し、シールド掘進機の内胴部材以外の部分を内胴部
材に対して相対的に前進移動させ、内胴部材の内面付近
にセグメントをリング状に構築し且つ左右の両側部に新
素材コンクリートで封鎖した状態の分岐発進口を形成す
る第２の工程と、複数のシールドジャッキにより内胴部
材をシールド掘進機の内胴部材以外の部分に対して相対
的に前進移動させて胴部材に最大限重ねる第３の工程
と、前記シールド掘進機を封鎖状態の分岐発進口よりも
前進させた状態で、左右の何れか一方の封鎖状態の分岐
発進口を分岐線シールド掘進機で掘削しながら分岐発進
させる第４の工程と、前記左右何れか他方の封鎖状態の
分岐発進口を分岐線シールド掘進機で掘削しながら分岐
発進させる第５の工程とを備えたことを特徴とするもの
である。

【００１１】シールド掘進機には、その胴部材にトンネ
ル軸心方向へ相対的にスライド可能に内嵌された内胴部
材が予め設けられている。第１の工程では、内胴部材を
胴部材の内面側に重ね内胴部材を掘進機本体に固定し、
胴部材と掘進機本体と内胴部材とを固定した状態で本線
トンネルの掘進を行う。第２の工程では、本線トンネル
を掘進する途中において、内胴部材の掘進機本体に対す
る固定を解除して内胴部材の後端部を覆工済みセグメン
トに例えばピンなどで連結し、シールド掘進機の内胴部
材以外の部分を内胴部材に対して相対的に前進移動さ
せ、内胴部材の内面付近にセグメントをリング状に構築
し且つ左右の両側部に新素材コンクリートで封鎖した状
態の分岐発進口を形成する。

【００１２】第３の工程では、複数のシールドジャッキ
により内胴部材をシールド掘進機の内胴部材以外の部分
に対して相対的に前進移動させて胴部材に最大限重ね
る。第４の工程では、内胴部材の覆工済みセグメントに
対する連結を解除し、シールド掘進機を、封鎖状態の分
岐発進口より前進させる。この状態で左右の何れか一方
（例えば左側）の封鎖状態の分岐発進口を分岐線シール
ド掘進機で掘削しながら分岐発進させる。第５の工程で
は、左右何れか他方（例えば右側）の封鎖状態の分岐発
進口を分岐線シールド掘進機で掘削しながら分岐発進さ
せる。

【００１３】前記のように新素材コンクリートで封鎖し
た状態の分岐発進口を形成しておくので、第４，第５の
工程を残した状態で、第３の工程に引き続いてシールド
掘進機により本線トンネルを掘進していき、都合のよい
時期に第４，第５の工程を行なうことができる。

【００１４】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、前記第１〜第５の工程の後に、第
１〜第５の工程を１又は複数回繰り返すことを特徴とす
るものである。それ故、複数の異なる分岐発進地点から
複数の分岐線シールド掘進機を発進させることができ
る。

【００１５】請求項３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分岐線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、前記シー
ルド掘進機の胴部材にトンネル軸心方向へ相対的にスラ
イド可能に内嵌された内胴部材を予め設け、前記内胴部
材を胴部材の内面側に重ね内胴部材を掘進機本体に固定
解除可能に固定した状態で本線トンネルの掘進を行う第
１の工程と、前記本線トンネルを掘進する途中におい
て、内胴部材の掘進機本体に対する固定を解除して内胴
部材の後端部を覆工済みセグメントに連結し、シールド
掘進機の内胴部材以外の部分を内胴部材に対して相対的
に前進移動させ、内胴部材の内面付近にセグメントをリ
ング状に構築し且つ左右の両側部の一方に開放状態の分
岐発進口を形成するとともに他方に新素材コンクリート
で封鎖した状態の分岐発進口を形成する第２の工程と、
複数のシールドジャッキにより内胴部材をシールド掘進
機の内胴部材以外の部分に対して相対的に前進移動させ
て胴部材に最大限重ねる第３の工程と、前記シールド掘
進機を分岐発進口よりも前進させた状態で、開放状態の
分岐発進口から分岐線シールド掘進機を分岐発進させる
第４の工程と、前記封鎖状態の分岐発進口を分岐線シー
ルド掘進機で掘削しながら分岐発進させる第５の工程と
を備えたことを特徴とするものである。

【００１６】この分岐シールド掘進方法は、基本的に請
求項１の第２の工程において、左右の何れか一方の封鎖
状態の分岐発進口を開放状態の分岐発進口に変更し、第
４の工程において、先にこの開放状態の分岐発進口から
分岐線シールド掘進機を分岐発進させるようにした点で
相違するだけであるので、請求項１の発明とほぼ同様の
作用を奏する。但し、第４の工程において、内胴部材以
外の部分を内胴部材に対して相対的に前進移動させた時
点で一方の分岐発進口は開放状態となるので、この前進
移動前に分岐線シールド掘進機を発進可能に準備してお
き、止水対策等を講じておく必要がある。

【００１７】第３、第４の工程の後、第５の工程を残し
た状態で、シールド掘進機を前進させて本線トンネルを
掘進していき、都合のよい時期に、第５の工程を行うよ
うにしてもよい。このシールド掘進方法では、第２の工
程において左右両側部の一方に開放状態の分岐発進口を
形成するため、請求項１の発明の場合と比較し、開放状
態の分岐発進口を含むセグメントの構造が簡単化し、開
放状態の分岐発進口からの分岐線シールド掘進機の発進
が簡単になる。

【００１８】請求項４の分岐シールド掘進方法は、請求
項３の発明において、前記第１〜第５の工程の後に、第
１〜第５の工程を１又は複数回繰り返すことを特徴とす
るものである。それ故、複数の異なる分岐発進地点から
複数の分岐線シールド掘進機を発進させることができ
る。

【００１９】

【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
機の構造について説明する。尚、掘進方向に向かって前
後左右を前後左右として説明する。図１に示すように、
本線シールド掘進機１は、カッターディスク２と、胴部
材３と、この胴部材３の内側の掘進機本体４と、内胴部
材５とを備えている。

【００２０】図１に示すように、胴部材３は、前端側の
前胴部材６と、この前胴部材６の後端部に中折れ部７を
介して連結された本体胴部材８とを有するとともに、本
体胴部材８の前部約１／２と協働してその前部約１／２
との間に筒状隙間を形成する本体内側胴部材９を備えて
いる。本体胴部材８には、円筒状の内胴部材５が本体胴
部材８に対してトンネル軸心方向へ相対的にスライド可
能に内嵌され、且つ、内胴部材５の前部約２／３までが
筒状隙間に導入可能になっている。

【００２１】本体内側胴部材９には環状ウェブ１０と、
環状フレーム１１とが溶接接合されている。中折れ部７
の外面には部分球面座が形成され、この部分球面座が前
胴部材６の後端部内面の部分球面凹座に回動自在に係合
され、本体胴部材８に対して前胴部材６を左右に方向変
換可能である。この中折れ部７の内側の左側部と右側部
には、夫々複数の中折れジャッキ１２が設けられ、各中
折れジャッキ１２のロッド先端部は隔壁１３のブラケッ
トに鉛直のピンにて連結され且つジャッキ本体は環状ウ
ェブ１０に固着のブラケットに鉛直のピンにて連結され
ている。それら中折れジャッキ１２により通常のシール
ド掘進機と同様に、本線トンネルＴの掘進方向を左方ま
たは右方へ方向変換可能である。

【００２２】内胴部材５は、本体胴部材８と略同じ長さ
で、図１、図５（ａ）に示すように、本体胴部材８の内
側に最大限重ね両胴部材５，８の後端部を接近させた本
線トンネル掘進用の退入位置と、図５（ｂ），（ｃ）に
示すように、本体胴部材８の後端部分から後方へ延ばし
た分岐発進口形成用の伸長位置とにわたって位置切換え
可能になっている。本線トンネルＴを掘進する際には、
内胴部材５を図１に示す退入位置に切換え、この内胴部
材５と環状フレーム１１とを複数の固定ブラケット１４
により固定解除可能に固定した状態に保持する。尚、分
岐発進の準備段階で内胴部材５の後端部と覆工済みセグ
メントＳａの前端部とを固定ピン（図示略）にて連結す
る。尚、符号１５は、テールグラウトシールを示す。

【００２３】本体内側胴部材９の前端部の内面には、周
方向適当間隔おきに例えば４個の洗浄管１６が取付けら
れ、各洗浄管１６はバルブを備え且つ洗浄水供給源（貯
水タンク、ポンプ等から成る）にホース等で接続され、
各洗浄管１６から本体胴部材８と本体内側胴部材９間の
筒状隙間に洗浄水を供給して洗浄できるようになってい
る。尚、図示しないが、中折れ部７の後端部と、本体内
側胴部材９には、複数のグリース供給部が周方向適当間
隔おきに形成され、各グリース供給部にはグリースニッ
プル等が螺合され、本体胴部材８及び本体内側胴部材９
と内胴部材５とが摺接する摺接部にグリースを供給可能
になっている。

【００２４】図１に示すように、シールド掘進機１の前
端部には、カッターディスク２が設けられ、カッターデ
ィスク２の背部にチャンバー１７が形成され、チャンバ
ー１７の後端は前胴部材６の内側に横断状に設けられ前
胴部材６に固定された隔壁１３により液密に仕切られて
いる。その他、公知の部材として、符号１８はカッター
ビット、符号１９はカッタースポーク、符号２０は中心
フレーム、符号２１は支持部、符号１３ａは突出壁部、
符号２２はカッター駆動モータを示す。

【００２５】シールドジャッキ２３について説明する。
図１に示すように、トンネル掘進時に掘進推力を発生さ
せる複数（例えば２０本）のシールドジャッキ２３が本
体内側胴部材９の内面付近に前後方向向きに且つロッド
を後方向きに配設され、ジャッキ本体は環状フレーム１
１に固定されている。各シールドジャッキ２３のロッド
の後端部には偏心金具２４が連結され、その偏心金具２
４の半球凸部にはスプレッダー２５がルーズにピン連結
されている。本線トンネルＴの掘進の際には本線トンネ
ルＴの内面に覆工されたセグメントＳａの前端に複数の
スプレッダー２５で反力をとり掘進推力を発生させる。

【００２６】チャンバー１７内の泥水を排出する為の排
泥設備２６について説明する。図１に示すように、排泥
設備２６は送水管２７と排泥管２８とバイパス管２９等
を有する。送水管２７は地上から本線トンネルＴ内に導
入された送水系に接続され、この送水管２７は隔壁１３
を貫通して隔壁１３に固定され、トンネル内を後方へ延
び地上へ導出された排泥系に接続されている。送水管２
７と排泥管２８には夫々開閉弁が介装され、バイパス管
２９にも開閉弁が介装されている。尚、符号３０は攪拌
装置を示す。

【００２７】エレクタ装置３１について説明する。本線
トンネルＴの内面を覆工するセグメントＳａを組付ける
エレクタ装置３１であって、一般的なエレクタ装置と同
様のエレクタ装置３１が設けられている。このエレクタ
装置３１は、複数の遊転ローラに回動自在に支持された
可動フレーム３２と、この可動フレーム３２に取付けら
れたエレクタ本体３３と、可動フレーム３２を回転駆動
する電動式または油圧式の駆動モータ３４等を有する。

【００２８】本線トンネルＴを掘進する際には、カッタ
ー駆動モータ３４によりカッターディスク２を回転駆動
しながら、本線トンネルＴの内面に覆工したセグメント
Ｓａの前端に反力をとり、複数のシールドジャッキ２３
で掘進推力を発生させて掘進し、シールドジャッキ２３
の１ストローク分の掘進毎に、エレクタ装置３１により
１リング分のセグメントＳａを内胴部材５の内面付近に
組付け、このような動作を繰り返して本線トンネルＴを
掘進していく。

【００２９】尚、掘削した土砂は泥水となってチャンバ
ー１７内に収容され、排泥設備２６により排出される。
尚、この実施形態のシールド掘進機１は泥水シールドを
適用しているが、土圧シールドを適用することも可能で
あり、その場合排泥設備２６に代えて排土設備が設けら
れる。

【００３０】次に、分岐線シールド掘進機４０の構造に
ついて、図２を参照して説明する。尚、掘進方向に向か
って前後左右を前後左右として説明する。図２に示すよ
うに、分岐線シールド掘進機４０は、胴部材４１と、カ
ッターディスク４２と、カッター駆動用の複数の油圧モ
ータ４３（電動モータでもよい）と、複数のシールドジ
ャッキ４４と、排泥設備４５と、エレクタ装置４６等を
有する。

【００３１】カッターディスク４２の背部にはチャンバ
ー４７が形成され、そのチャンバー４７の後端が隔壁４
８で仕切られ、隔壁４８は胴部材４１の前端付近部の内
側に横断状に配設されて胴部材４１に溶接接合され、カ
ッターディスク４２が隔壁４８に回転自在に支持されて
いる。カッターディスク４２は、その前面部の多数のカ
ッタービット４９と、複数のカッタースポーク５０と中
心フレーム５１と回転支持部５２とを有する。複数のカ
ッタースポーク５０のうちの１つには余掘りの為のコピ
ーカッター５３が径方向に出退自在に装着されている。
このカッターディスク４２は油圧モータ４３により正逆
回転駆動される。

【００３２】シールドジャッキ４４について説明する。
胴部材４１の長さ方向略中央部の内面付近には、複数
（例えば１２本）のシールドジャッキ４４が、前後方向
向きに且つロッドを後方向きにして配設され、それらシ
ールドジャッキ４４のジャッキ本体は、胴部材４１の内
面側に溶接接合された環状フレーム５４に固定されてい
る。各シールドジャッキ４４のロッドの先端部には偏心
金具５５が連結され、その偏心金具５５の半球状凸部に
はスプレッダー５６がルーズにピン連結されている。

【００３３】排泥設備４５とエレクタ装置４６について
説明する。排泥設備４５は、送水管５７と排泥管５８と
バイパス管と開閉弁などを有し、前記の排泥設備２６と
同様のものである。エレクタ装置４６は、可動フレーム
５９とエレクタ本体６０と油圧モータ６１（電動モータ
でもよい）等を有し、可動フレーム５９は、胴部材４１
の内面側に固定のフレームに複数の遊転ローラにて回動
可能に支持されている。尚、符号６２はテールグラウト
シールを示す。

【００３４】以上の分岐線シールド掘進機４０により、
分岐線トンネルＴａを掘進する際には、油圧モータ４３
によりカッターディスク４２を回転駆動しながら、分岐
線トンネルＴａの内面に覆工したセグメントＳｂの前端
に反力をとり、複数のシールドジャッキ４４で掘進推力
を発生させて掘進し、シールドジャッキ４４の１ストロ
ーク分の掘進毎に１リング分のセグメントＳｂを胴部材
４１の内面に組付け、このような動作を繰り返して分岐
線トンネルＴａを掘進していく。

【００３５】次に、分岐発進口６３を形成する特殊セグ
メントＳｃについて説明する。図３、図４に示すよう
に、特殊セグメントＳｃは、スチール製のセグメントで
あり、エレクタ装置３１により、複数種類のセグメント
ピースをリング状に組立ててボルトにより連結される。
この特殊セグメントＳｃの左右の両側部には分岐発進口
６３が夫々形成される。これら分岐発進口６３は、新素
材コンクリート６６で封鎖した状態になっている。新素
材コンクリート６６は、分岐線シールド掘進機４０のカ
ッターディスク４２によって切削可能なコンクリートで
あって、例えばカーボン繊維、ガラス繊維またはアラミ
ド繊維等に樹脂を含浸したものを補強材としてコンクリ
ート中に加えたものである。

【００３６】この特殊セグメントＳｃには、分岐発進口
６３に連なるように、予め又は分岐発進前に鋼製の発進
口リング６４をボルトや溶接でもって結合し、発進口リ
ング６４の内面部には、周知の環状のエントランスパッ
キン６５を予め装着しておく。尚、符号６７は、分岐線
シールド掘進機４０の為の発進架台を示す。符号６８は
反力支持部材を示し、符号６９は仮セグメントを示す。

【００３７】次に、以上の分岐掘進可能なシールド掘進
機１の作用について説明する。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も含む。最初に、左
右の分岐発進口６３が新素材コンクリート６６で封鎖さ
れている場合の分岐シールド掘進方法について説明す
る。

【００３８】本線トンネルＴのシールド掘進を行う際に
は、図１、図５（ａ）に示すように、内胴部材５を本体
胴部材８の内側に最大限重ね両胴部材５，８の後端部を
接近させた本線トンネル掘進用の退入位置に切換えてお
き、この内胴部材５と環状フレーム１１とを固定ブラケ
ット１４により固定解除可能に固定した状態に保持す
る。本線トンネルＴを１リング分掘進する毎に、内胴部
材５の後端部分の内面に、エレクタ装置３１により、例
えばコンクリート製のセグメントＳａをリング状に組付
け、そのセグメントＳａに反力をとり複数のシールドジ
ャッキ２３により掘進推力を発生させながら本線トンネ
ルＴを掘進していく。このとき、掘削した土砂は、チャ
ンバー１７内へ流れ込み、そこで攪拌装置３０により、
送水管２７から供給される水と攪拌されて泥水となって
排泥管２８から排出される。

【００３９】本線トンネルＴの掘進の際、内胴部材５を
本体胴部材８に最大限重ねた退入位置に保持した状態で
は、シールド掘進機１の機長が比較的短いため、掘進抵
抗が大きくならずシールドジャッキ２３の容量も比較的
小容量で済み、セグメントＳａの強度も普通の強度でよ
く、中折れ部７と中折れジャッキ１２を介して掘進方向
の方向変換も容易である。しかも、内胴部材５と本体胴
部材８の両後端部が接近し、内胴部材５と本体胴部材８
で２重構造になるため、内胴部材５と本体胴部材８の強
度面で有利となる。

【００４０】次に、本線トンネルＴの掘進途中に、分岐
線トンネルＴａを分岐させる分岐地点に達した際には、
図５（ｂ）に示すように、固定ブラケット１４を取外し
て内胴部材５の環状フレーム１１に対する固定を解除す
ると共に内胴部材５の後端部と覆工済みセグメントＳａ
の前端部とを複数のピンなどで連結する。次に、本線ト
ンネルＴを掘進しながら、シールド掘進機１の内胴部材
５以外の部分を内胴部材５に対して前進移動させ、内胴
部材５の内面付近に且つ覆工済みセグメントＳａとロッ
ドを退入させた状態のシールドジャッキ２３との間に、
特殊セグメントＳｃのセグメントピースを順次組付けて
いき複数リング分の範囲に亙って特殊セグメントＳｃを
構築する。

【００４１】このとき、特殊セグメントＳｃの左右の両
側部には、新素材コンクリートを外部より取込み、夫々
新素材コンクリート６６で封鎖状態の１対の分岐発進口
６３が形成されている。次に、内胴部材５を本体胴部材
８に固定解除可能に固定し、内胴部材５の後端部と覆工
済みセグメントＳａの前端部との連結を解除し、その
後、本線トンネルＴを掘進しながらスチール製の特殊セ
グメントＳｄを例えば５リング分構築し、シールド掘進
機１を分岐発進口６３よりも前進させる。この場合、ト
ンネル軸心方向長さの大きなセグメントを搬入するのが
難しいため、トンネル軸心長さの小さなスチール製の特
殊セグメントＳｄを構築していくが、コンクリート製の
セグメントを適用してもよい。尚、各分岐発進口６３は
新素材コンクリート６６で封鎖した状態であるので、地
山の土水がトンネル内へ流入することはない。

【００４２】次に、図５（ｃ）に示すように、内胴部材
５の本体胴部材８に対する固定を解除し、その後、２０
本のシールドジャッキ２３のうち、１つおきの１０本の
シールドジャッキ２３のロッドと内胴部材５の途中部と
を連結し、残りの１０本のシールドジャッキ２３にて切
羽からの荷重を支持する。次に、図５（ｄ）に示すよう
に、１０本のシールドジャッキ２３にて荷重支持したま
ま、それら以外の１０本のシールドジャッキ２３を収縮
状態にして内胴部材５を前方へ引張り駆動し、その後そ
れら１０本のシールドジャッキ２３を元の伸長状態にす
る。次に、それら１０本のシールドジャッキ２３のロッ
ドと内胴部材５の前端から所定長さの個所とを連結し、
残りの１０本のシールドジャッキ２３にて切羽からの荷
重を支持する。

【００４３】以下、前記と同様に１０本のシールドジャ
ッキ２３を収縮状態にして内胴部材５を前方へ引張り駆
動する。このように、シールドジャッキ２３のロッドと
内胴部材５との付替え作業を繰り返し行いその度に引張
り駆動することで、内胴部材５を徐々に前進移動させ、
本体胴部材８と本体内側胴部材９間の筒状隙間に挿入
し、最終的に本線トンネル掘進用の所期の退入位置に復
帰させる。その後、内胴部材５と環状フレーム１１とを
固定ブラケット１４により固定解除可能に固定した状態
に保持する。そして、シールド掘進機１による本線トン
ネルＴの掘進を再開する。

【００４４】次に、図３、図４、図６（ｅ）に示すよう
に、本線トンネルＴを掘進しながら、特殊セグメントＳ
ｃの左側の分岐発進口６３に連なるように発進口リング
６４をボルトや溶接にてフランジ部６３ａに結合する。
次に、分岐線シールド掘進機４０を外部から搬入し、発
進口リング６４に左側向きに部分的に挿入して発進架台
６７にセットし、その後この分岐線シールド掘進機４０
における掘進の反力をとる為のスチール製の反力支持部
材６８を右側の分岐発進口６３側に装着する。

【００４５】尚、反力支持部材６８は、新素材コンクリ
ート６６に荷重がかからないように、右側の分岐発進口
６３の開口周縁部に沿って形成されたフランジ部６３ａ
にて荷重を支持するように取付けられる。その後、図
３、図４、図６（ｆ）に示すように、本線トンネルＴの
掘進を続けながら、エントランスパッキン６５を膨張さ
せて封止状態にし、反力支持部材６８に反力をとりカッ
ターディスク４２で左側の新素材コンクリート６６を切
削しながら、分岐線シールド掘進機４０を左側の分岐発
進口６３から分岐発進する。

【００４６】次に、図３、図４、図６（ｇ）に示すよう
に、本線トンネルＴと左側の分岐線トンネルＴａを掘進
しながら、分岐線トンネルＴａの内面に例えばヒューム
管を輪切りにしたコンクリート製セグメントＳｂを組付
け、発進口リング６４を左側の分岐発進口６３から取外
し、反力支持部材６８を右側の分岐発進口６３側から取
外す。その後、発進口リング６４を特殊セグメントＳｃ
の右側の分岐発進口６３に連なるように付替え、反力支
持部材６８を左側の分岐発進口６３側に付替える。これ
と並行的に右側の分岐線トンネルＴａの為の分岐線シー
ルド掘進機４０を発進口リング６４に右側向きに部分的
に挿入して発進架台６７にセットし、エントランスパッ
キン６５を膨張させて封止状態にする。

【００４７】その後、反力支持部材６８に反力をとり仮
セグメント６９を構築しつつカッターディスク４２で右
側の新素材コンクリート６６を切削しながら、この分岐
線シールド掘進機４０を右側の分岐発進口６３から分岐
発進する。その後、図６（ｈ）に示すように、発進口リ
ング６４、反力支持部材６８、仮セグメント６９等を撤
去し、次回の分岐発進の為に使用する。尚、仮セグメン
ト６９の代わりにパイプ等の支持部材を適用する場合も
ある。先ず分岐線シールド掘進機４０を右側の分岐発進
口６３から分岐発進し、次の分岐線シールド掘進機４０
を左側の分岐発進口６３から分岐発進する場合もある。

【００４８】再び、分岐線トンネルＴａを分岐させる次
の分岐地点に到達した際には、前述したのと同様にして
前記の分岐線シールド掘進機４０とは別の分岐線ールド
掘進機を左右両側へ発進させることができる。こうし
て、必要に応じて何回でも分岐線シールド掘進機を左右
両側へ発進させることができる。以上、説明した分岐シ
ールド掘進方法によれば、特殊セグメントＳｃ及び左右
の分岐発進口６３を形成後、分岐発進の有無によらず、
本線トンネルＴの掘進を進めることができるから、本線
トンネルＴの掘進が制約されない。また、本線トンネル
Ｔの掘進の進行具合、分岐線シールド掘進機４０の調達
・準備状態、掘進工事の負荷の調整具合に応じて、左右
の分岐発進口６３からの分岐発進の時期を自由に選択し
て設定できる。

【００４９】特に、内胴部材５の内面付近に特殊セグメ
ントＳｃを構築し且つ左右の両側部に新素材コンクリー
ト６６で封鎖した状態の分岐発進口６３を形成するの
で、シールド掘進機１をこれら分岐発進口６３よりも前
進させた状態にした場合でも、地山の土水がトンネル内
へ流入することはない。

【００５０】複数のシールドジャッキ２３により内胴部
材５をシールド掘進機１の内胴部材以外の部分に対して
相対的に前進移動させて胴部材に最大限重ねるので、こ
の後、内胴部材５を掘進機本体４に再度固定すれば、本
線トンネルＴの掘進に供することができ、その後、分岐
線シールド掘進機４０の分岐発進を行うことができる。
分岐発進の為の各工程の後に、同じ工程を１又は複数回
繰り返すので、複数の異なる分岐発進地点から複数の分
岐線シールド掘進機４０を夫々左右両側に発進させるこ
とができる。

【００５１】内胴部材５が本体胴部材８の内側にスライ
ド可能に内嵌されているため、この内胴部材５を伸長位
置に切換えても、地山が不安定になることもなく、伸長
状態の内胴部材５を退入位置に切換える際に土砂で邪魔
されることもないから円滑に切換えることができる。し
かも、内胴部材５を複数のシールドジャッキ２３を用い
て伸長位置から退入位置に切換えるように構成してある
から、内胴部材５の位置切換えの為に特別の手段を設け
る必要もない。

【００５２】別実施形態・・・図７、図８参照 次に、前記の分岐シールド掘進方法を部分的に変更した
分岐シールド掘進方法について説明する。但し、本線ト
ンネルＴのシールド掘進を行う際には、前記と同様の作
用、効果を奏するので、この記載を省略する。以下、本
線トンネルＴの掘進途中に、分岐線トンネルＴａを分岐
させる分岐地点に達した際には、図７（ａ），（ｂ）に
示すように、本線トンネルＴを掘進しながら、前記と同
様に１リング分の特殊セグメントＳｃを構築する。

【００５３】但し、この特殊セグメントＳｃは、左右の
分岐発進口６３のうち、例えば右側（又は左側）の発進
口が開放状態でありまた左側（又は右側）の発進口が、
外部より新素材コンクリートを取込み、新素材コンクリ
ート６６で封鎖されている。その後、内胴部材５を本体
胴部材８に固定解除可能に固定しておく。尚、右側の開
放状態の分岐発進口６３は、このとき内胴部材５の内面
側に位置するので、地山の土水がトンネル内へ流入する
ことはない。次に、特殊セグメントＳｃの右側の分岐発
進口６３に連なるように発進口リング６４を取付け、分
岐線シールド掘進機４０を外部から搬入して、この発進
口リング６４に右側向きに部分的に挿入して発進架台６
７にセットし、反力支持部材６８を左側の分岐発進口６
３側に装着する。

【００５４】次に、図７（ｃ）に示すように、エントラ
ンスパッキン６５を膨張させて封止状態にした後、内胴
部材５の後端部と覆工済みセグメントＳａの前端部との
連結を解除し、内胴部材５を掘進機本体４に固定解除可
能に連結した状態で、その後、本線トンネルＴを掘進し
ながらスチール製の特殊セグメントＳｄを例えば５リン
グ分構築し、右側の分岐発進口６３に分岐線シールド掘
進機４０を発進口リング６４に封止状態にセットしてか
ら、シールド掘進機１を分岐発進口６３よりも前進させ
る。次に、分岐線シールド掘進機４０を右側の分岐発進
口６３から分岐発進させる。尚、左側の分岐発進口６３
は新素材コンクリート６６で封鎖した状態であるので、
地山の土水がトンネル内へ流入することはない。

【００５５】次に、図７（ｄ）に示すように、分岐線シ
ールド掘進４０で掘進しつつ、分岐線トンネルＴａの内
面に前記と同様のセグメントＳｂを組付けていく。そし
て、シールド掘進機１側では、内胴部材５の本体胴部材
８に対する固定を解除し、その後、２０本のシールドジ
ャッキ２３のうち、１つおきの１０本のシールドジャッ
キ２３のロッドと内胴部材５の途中部とを連結し、残り
の１０本のシールドジャッキ２３にて切羽からの荷重を
支持する。以下、前記と同様に、内胴部材５の引張り駆
動を繰り返し行って内胴部材５を徐々に前進移動させ、
内胴部材５を最終的に本線トンネル掘進用の所期の退入
位置に復帰させる。その後、内胴部材５と環状フレーム
１１とを固定ブラケット１４により固定解除可能に固定
した状態に保持する。

【００５６】次に、図８（ｅ）に示すように、本線トン
ネルＴを掘進しながら、発進口リング６４を右側の分岐
発進口６３から取外すとともに反力支持部材６８を左側
の分岐発進口６３側から取外す。その後、発進口リング
６４を特殊セグメントＳｃの左側の分岐発進口６３に連
なるように付替え、反力支持部材６８を右側の分岐発進
口６３側に取付ける。

【００５７】次に、図８（ｆ）に示すように、次の左側
の分岐線トンネルＴａの為の分岐線シールド掘進機４０
を発進口リング６４に左側向きに部分的に挿入して発進
架台６７にセットし、エントランスパッキン６５を膨張
させて封止状態にする。その後、図８（ｇ）に示すよう
に、反力支持部材６８に反力をとり仮セグメント６９ま
たはパイプ等の支持部材を構築しつつカッターディスク
４２で左側の分岐発進口６３の新素材コンクリート６６
を切削しながら、この分岐線シールド掘進機４０を左側
の分岐発進口６３から分岐発進する。

【００５８】その後、図８（ｈ）に示すように、発進口
リング６４、反力支持部材６８、仮セグメント６９等を
撤去し、次回の分岐発進の為に使用する。そして、再
度、分岐線トンネルＴａを分岐させる次の分岐地点に到
達した際には、前述したのと同様にして次の分岐線ール
ド掘進機４０を左右両側へ発進させることができる。こ
うして、必要に応じて何回でも分岐線シールド掘進機４
０を左右両側へ発進させることができる。尚、特殊セグ
メントＳｃの左右の分岐発進口６３は、左側のものが開
放状態で右側のものが新素材コンクリート６６で封鎖さ
れる場合もある。

【００５９】この分岐シールド掘進方法によれば、開放
状態の分岐発進口６３に分岐線シールド掘進機４０を分
岐発進可能に準備しておけば、シールド掘進機１をこれ
ら分岐発進口６３よりも前進させても、地山の土水がト
ンネル内に流入することはない。特に新素材コンクリー
ト６６を左右両側の分岐発進口６３のいずれか一方にの
み設ければよいので、その特殊セグメントＳｃの構造が
簡単化し製作費を低減できるうえ、分岐発進口６３が開
放状態であるので分岐発進も容易になる。また、新素材
コンクリート６６で封鎖した方の分岐線トンネルは、都
合の良い適当な時期に分岐発進すればよい。その他前記
分岐シールド掘進方法と同様の作用、効果を奏する。
尚、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。

【００６０】

【発明の効果】 請求項１の発明によれば、シールド掘
進機に、前記のような内胴部材を予め設け、第１〜第５
の工程を行うことで、本線トンネルの途中の分岐地点に
おいて左右両側の分岐発進口から分岐線シールド掘進機
を夫々分岐発進させることができ、第１〜第５の工程の
複数回繰り返すことで、本線トンネルの複数の分岐発進
地点から左右両方へ分岐発進させることができる。内胴
部材が胴部材にスライド可能に内嵌されて前記のような
構成を有するため、内胴部材の伸長の際に地山が不安定
になることもなく、伸長状態の内胴部材を第３の工程に
おいて原位置に復帰させる際に土砂に邪魔されることも
なく容易に復帰させることができ、シールド掘進機の機
長が増大せず、内胴部材と胴部材の剛性を高め易く、シ
ールドジャッキの小型化も可能で、セグメントの強度不
足等も生じない。

【００６１】第２の工程において左右の両側部に新素材
コンクリートで封鎖した状態の分岐発進口を形成するの
で、シールド掘進機をこれら分岐発進口よりも前進させ
た状態にしても、地山の土水がトンネル内へ流入するこ
とはない。それ故、シールド掘進機に特別な止水対策や
止水機構を設ける必要がなく、第３の工程では、複数の
シールドジャッキにより内胴部材をシールド掘進機の内
胴部材以外の部分に対して相対的に前進移動させて胴部
材に最大限重ねるので、その後内胴部材を掘進機本体に
再度固定すれば、本線トンネルの掘進に供することがで
き、特に複数のシールドジャッキを有効活用して内胴部
材を胴部材に最大限重ねるので、内胴部材の位置切換え
の為の特別な手段を設ける必要がない。

【００６２】第４、第５の工程では、封鎖状態の分岐発
進口を分岐線シールド掘進機で掘削しながら分岐発進さ
せるので、シールド掘進機を分岐発進口よりも前進させ
る前に、分岐線シールド掘進機を分岐発進口に準備して
おく必要がなく、分岐発進前にシールド掘進機を前進さ
せて本線トンネルを掘進していくことができ、都合の良
い時期に左右の分岐発進口の夫々から分岐線シールド掘
進機を分岐発進させることができる。それ故分岐発進の
時期を自由に選択可能なる。このことは、分岐線シール
ド掘進機の調達や、工事負荷の調整等の面で有利であ
る。

【００６３】請求項２の発明によれば、第１〜第５の工
程の後に、第１〜第５の工程を１又は複数回繰り返すの
で、複数の異なる分岐発進地点から複数の分岐線シール
ド掘進機を夫々左右両側に発進させることができる。そ
の他請求項１と同様の効果を奏する。

【００６４】請求項３の発明によれば、基本的に請求項
１と同様の効果を奏する。但し、第２の工程において、
セグメントを構築し且つ左右の両側部の一方に開放状態
の分岐発進口を形成するとともに他方に新素材コンクリ
ートで封鎖した状態の分岐発進口を形成するので、その
開放状態の分岐発進口に分岐線シールド掘進機を分岐発
進可能に準備してその分岐発進口を封鎖しておけば、シ
ールド掘進機をこれら分岐発進口よりも前進させて、本
線トンネルの掘進を進めることができる。特に新素材コ
ンクリートで封鎖した分岐発進口を左右両側部のうちの
いずれか一方にのみ設ければよいので、その封鎖した分
岐発進口付きの特殊セグメントの製作費を低減できる。

【００６５】請求項４の発明によれば、第１〜第５の工
程の後に、第１〜第５の工程を１又は複数回繰り返すの
で、複数の異なる分岐発進地点から複数の分岐線シール
ド掘進機を夫々左右両側に発進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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係るシールド掘進機の縦断
側面図である。

【図２】分岐線シールド掘進機の縦断側面図である。

【図３】分岐線シールド掘進機と特殊セグメントの断面
図である。

【図４】分岐発進口と発進口リングとの要部拡大図であ
る。

【図５】本線トンネル掘進の途中の分岐地点から分岐線
シールド掘進機を分岐発進させる各段階の説明図であ
り、（ａ）は分岐発進口形成の準備段階を示す図、
（ｂ）は特殊セグメントを構築し且つ左右の両側部に封
鎖状態の分岐発進口を形成した状態を示す図、（ｃ）は
複数リング分のセグメントを構築しつつシールド掘進機
を分岐発進口よりも前進させた状態を示す図、（ｄ）は
内胴部材を退入位置に切換えた状態を示す図である。

【図６】分岐線シールド掘進機を分岐発進させる各段階
（図５（ｄ）に続く各段階）の説明図であり、（ｅ）は
分岐線シールド掘進機をセットした準備段階を示す図、
（ｆ）は分岐線シールド掘進機を左側の分岐発進口から
発進させた状態を示す図、（ｇ）は分岐線シールド掘進
機を右側の分岐発進口から発進させた状態を示す図、
（ｈ）は（ｇ）の分岐発進後の状態を示す図である。

【図７】本線トンネル掘進の途中の分岐地点から分岐線
シールド掘進機を分岐発進させる各段階の説明図であ
り、（ａ）は分岐発進口形成の準備段階を示す図、
（ｂ）は開放状態の分岐発進口に分岐線シールド掘進機
をセットした準備段階を示す図、（ｃ）は分岐線シール
ド掘進機を右側の分岐発進口から発進させた状態を示す
図、（ｄ）は内胴部材を退入位置に切換えた状態を示す
図である。

【図８】分岐線シールド掘進機を分岐発進させる各段階
（図７（ｄ）に続く各段階）の説明図であり、（ｅ）は
左側の閉鎖状態の分岐発進口から分岐線シールド掘進機
を発進させる準備段階を示す図、（ｆ）は分岐線シール
ド掘進機をセットした状態を示す図、（ｇ）は分岐線シ
ールド掘進機を左側の分岐発進口から発進させた状態を
示す図、（ｈ）は（ｇ）の分岐発進後の状態を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ３ 胴部材 ４ 掘進機本体 ５ 内胴部材 ２３ シールドジャッキ ４０ 分岐線シールド掘進機 ６３ 分岐発進口 ６６ 新素材コンクリート Ｓａ セグメント Ｓｃ 特殊セグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−165884（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−173068（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−218788（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−49392（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−140400（ＪＰ，Ａ) 特許3001867（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (4)

(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分岐線
   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、 前記シールド掘進機の胴部材にトンネル軸心方向へ相対
   的にスライド可能に内嵌された内胴部材を予め設け、 前記内胴部材を胴部材の内面側に重ね内胴部材を掘進機
   本体に固定解除可能に固定した状態で本線トンネルの掘
   進を行う第１の工程と、 前記本線トンネルを掘進する途中において、内胴部材の
   掘進機本体に対する固定を解除して内胴部材の後端部を
   覆工済みセグメントに連結し、シールド掘進機の内胴部
   材以外の部分を内胴部材に対して相対的に前進移動さ
   せ、内胴部材の内面付近にセグメントをリング状に構築
   し且つ左右の両側部に新素材コンクリートで封鎖した状
   態の分岐発進口を形成する第２の工程と、 複 数のシールドジャッキにより内胴部材をシールド掘進
   機の内胴部材以外の部分に対して相対的に前進移動させ
   て胴部材に最大限重ねる第３の工程と、 前記シールド掘進機を封鎖状態の分岐発進口よりも前進
   させた状態で、左右の何れか一方の封鎖状態の分岐発進
   口を分岐線シールド掘進機で掘削しながら分岐発進させ
   る第４の工程と、 前記左右何れか他方の封鎖状態の分岐発進口を分岐線シ
   ールド掘進機で掘削しながら分岐発進させる第５の工程
   と、 を備えたことを特徴とする分岐シールド掘進方法。
2. 【請求項２】 前記第１〜第５の工程の後に、第１〜第
   ５の工程を１又は複数回繰り返す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分岐線
   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、 前記シールド掘進機の胴部材にトンネル軸心方向へ相対
   的にスライド可能に内嵌された内胴部材を予め設け、 前記内胴部材を胴部材の内面側に重ね内胴部材を掘進機
   本体に固定解除可能に固定した状態で本線トンネルの掘
   進を行う第１の工程と、 前記本線トンネルを掘進する途中において、内胴部材の
   掘進機本体に対する固定を解除して内胴部材の後端部を
   覆工済みセグメントに連結し、シールド掘進機の内胴部
   材以外の部分を内胴部材に対して相対的に前進移動さ
   せ、内胴部材の内面付近にセグメントをリング状に構築
   し且つ左右の両側部の一方に開放状態の分岐発進口を形
   成するとともに他方に新素材コンクリートで封鎖した状
   態の分岐発進口を形成する第２の工程と、 複 数のシールドジャッキにより内胴部材をシールド掘進
   機の内胴部材以外の部分に対して相対的に前進移動させ
   て胴部材に最大限重ねる第３の工程と、 前記シールド掘進機を分岐発進口よりも前進させた状態
   で、開放状態の分岐発進口から分岐線シールド掘進機を
   分岐発進させる第４の工程と、 前記封鎖状態の分岐発進口を分岐線シールド掘進機で掘
   削しながら分岐発進させる第５の工程と、 を備えたことを特徴とする分岐シールド掘進方法。
4. 【請求項４】 前記第１〜第５の工程の後に、第１〜第
   ５の工程を１又は複数回繰り返すことを特徴とする請求
   項３に記載の分岐シールド掘進方法。