JP3397717B2 - 地中掘削機及びトンネル構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、掘進途中から異
なる大きさの断面トンネルを掘削するための地中掘削機
及びトンネル構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、この種の地中掘削機として
は、例えば図３７乃至図３９に示すような親子シールド
１がある。これは、最外周に円形断面の親シールド外筒
２が、この内側に子シールド外筒３がそれぞれ配置さ
れ、この子シールド外筒３の内側の隔壁４に、駆動モー
タ、減速歯車等から構成されるカッタ駆動部５が配設さ
れ、このカッター駆動部５の回転駆動軸６に十字状のカ
ッタヘッド７が取り付けられている。

【０００３】このカッタヘッド７は、回転駆動軸６を中
心とする半径方向に伸縮自在なカッタスポーク８を有
し、このカッタスポーク８に地山Ｇを掘削するカッタビ
ット９が配設されている。なお、図３８中、符号１０は
シールドジャッキ、符号１１は排土装置である。

【０００４】ここで、大断面トンネルを構築する場合に
は、図３７及び図３８に示すように、シールドジャッキ
１０を親シールド外筒２の内側に配置し、カッタスポー
ク８を延ばした状態で、カッタヘッド７を回転させるこ
とにより、地山Ｇの掘削を行う。この場合には、シール
ドジャッキ１０により、セグメント１２を押し付けなが
らこの反力を利用して掘進させるようにしている。

【０００５】一方、その掘進途中から異なる大きさの断
面トンネル、すなわち、上記よりも小断面のトンネルを
構築する場合には、シールドジャッキ１０を子シールド
外筒３の内側に配置を換えると共に、親シールド外筒２
を取り外す。そして、カッタスポーク８を子シールド外
筒３の大きさまで短縮させる（図３７参照）。

【０００６】この状態で、カッタスポーク８を回転させ
ることにより、小断面のトンネルを掘削する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のものにあっては、上記大断面トンネルと小断
面トンネルとは何れも、円形断面であり、断面の変化
は、縮径することのみであるため、バリエーションに富
んだ断面変化をさせることができない。例えば、縦方向
や横方向に断面の拡大又は縮小が必要な場合、必要断面
に対して、円形断面で包括するため、かなり大きな断面
が必要となり、トンネルや地中掘削機が大きくなってし
まう。また、分離時に親シールド外筒２等の不要部分が
大きくなり、経済的でない。

【０００８】そこで、この発明は、バリエーションに富
んだ断面変化をさせることができると共に、大断面トン
ネルから小断面トンネルへ断面変化させる場合に分離す
る部分を極力少なくできる地中掘削機及びトンネル構築
方法を提供することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、地山を掘削する第１カッ
タヘッドが偏心多軸にて平行リンク運動可能に配置され
る一方、該第１カッタヘッドの外側に地山を掘削する第
２カッタヘッドが偏心多軸にて平行リンク運動可能に配
置され、前記第１カッタヘッドにて掘削される第１掘削
範囲は、二連円形形状又は二連矩形形状を呈し、前記第
２カッタヘッドにて掘削される第２掘削範囲は、前記第
１掘削範囲に連続すると共に、前記第１掘削範囲の周囲
の前記二連円形形状又は二連矩形形状のくびれ部に対応
する位置に設けられ、前記第１掘削範囲及び前記第２掘
削範囲を合わせた範囲は、楕円形形状又は矩形形状を呈
し、前記第２カッタヘッドは、前記第１カッタヘッドに
対して分離可能に構成され、前記第１カッタヘッド及び
前記第２カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範
囲及び第２掘削範囲を合わせた大断面トンネルの掘削が
可能であるとともに、前記第２カッタヘッドを分離して
前記第１カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範
囲の二連円形断面又は二連矩形断面のトンネルが掘削可
能であることを特徴とする。

【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、前記第１カッタヘッドは、カッタ本体に
多数のカッタビットが設けられて構成され、前記カッタ
本体は、カッタ本体中央部とカッタ本体両側部とを有
し、前記カッタ本体両側部は、前記カッタ本体中央部に
対して離接する方向にスライド可能に設けられたことを
特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の構成に加え、前記第１カッタヘッド及び前記
第２カッタヘッドは分離可能に連結されると共に、カッ
タ駆動部が前記第１カッタヘッド側に設けられ、前記第
２カッタヘッドは、前記カッタ駆動部の駆動力にて駆動
されるようにしたことを特徴とする。

【００１２】請求項４に記載の発明は、地山を掘削する
第１カッタヘッドが単軸にて回転運動可能に複数隣接し
て配置されるとともに該複数の第１カッタヘッドの回転
半径が互いに一部重なる一方、該第１カッタヘッドの外
側に地山を掘削する第２カッタヘッドが偏心多軸にて平
行リンク運動可能に配置され、前記第１カッタヘッドに
て掘削される第１掘削範囲は二連円形形状を呈し、前記
第２カッタヘッドにて掘削される第２掘削範囲は、前記
第１掘削範囲に連続すると共に、前記第１掘削範囲の周
囲の前記二連円形形状のくびれ部に対応する位置に設け
られ、前記第２カッタヘッドは、前記第１カッタヘッド
に対して分離可能に構成され、前記第１カッタヘッド及
び前記第２カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削
範囲及び前記第２掘削範囲を合わせた大断面トンネルの
掘削が可能であるとともに、前記第２カッタヘッドを分
離して前記第１カッタヘッドにより掘進すると前記第１
掘削範囲の二連円形断面のトンネルが掘削可能であるこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の構成に加え、前記第１カッタヘッドは、それぞれ単軸
にて回転運動される一対のカッタ本体が分離可能に設け
られ、該各カッタ本体に多数のカッタビットが設けられ
たことを特徴とする。 請求項６に記載の発明は、請求項
１乃至５の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１掘
削範囲は、横長形状を呈し、前記第２掘削範囲は、前記
第１掘削範囲の上側又は下側に設けられたことを特徴と
する。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１掘削範囲の
外周形状に対応する形状の二連円形又は二連矩形シール
ド筒部と、前記第１掘削範囲及び前記第２掘削範囲を合
わせた範囲の外周形状に対応する楕円形又は矩形シール
ド筒部とを備え、前記楕円形又は矩形シールド筒部が、
前記二連円形又は二連矩形シールド筒部を包含し、前記
第２カッタヘッドを分離して前記第１カッタヘッドによ
り掘進するときには、前記二連円形又は二連矩形シール
ド筒部が楕円形又は矩形シールド筒部から分離するよう
に構成されたことを特徴とする。

【００１５】請求項８に記載の発明は、前記請求項１乃
至７の何れか１つに記載の地中掘削機によりトンネルを
構築する方法であって、前記第１カッタヘッド及び前記
第２カッタヘッドにより、楕円形断面を掘削しつつ、楕
円形セグメントを組み付けて楕円形断面トンネルを構築
し、その後、前記楕円形セグメントに断面変化対応セグ
メントを組み付け、次いで、前記第１カッタヘッドに対
して前記第２カッタヘッドを分離して、該第１カッタヘ
ッドにて二連円形断面を掘削しつつ、前記断面変化対応
セグメントに二連円形セグメント及び支柱セグメントを
組み付けて二連円形断面トンネルを構築することを特徴
とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明を実施の形態に基
づいて説明する。

【００１７】［発明の実施の形態１］図１乃至図２１は
この発明の実施の形態１を示す図である。

【００１８】まず構成を説明すると、この実施の形態１
の地中掘削機は、例えば、図６に示す地下鉄複線のわた
り線部となる楕円形断面トンネル２１を構築する図１，
２等に示す楕円形シールド２２から、図１２に示す地下
鉄複線部となる二連円形断面トンネル２３を構築する図
７，８等に示す二連円形シールド２４に分離できるよう
に構成されている。

【００１９】その楕円形シールド２２は、二連円形シー
ルド２４を予め格納して、溶接やボルトにより締結され
た構成となっている。

【００２０】その二連円形シールド２４は、略瓢箪形の
二連円形シールド筒部２６、二連円形シールドフード部
２７及び二連円形シールドテール部２８により、内周プ
レート２９が構成されている（図８参照）。その二連円
形シールドテール部２８には、後部側の内面部にテール
シール３０が配設され、この二連円形シールドテール部
２８は、二連円形シールド筒部２６に対して着脱自在に
配設され、楕円形断面トンネル２１の構築時には、図２
に示すように取り外されるようになっている。

【００２１】そして、その二連円形シールド筒部２６の
内側には、二連円形シールド隔壁３３が配設され、この
シールド隔壁３３に、図示省略の駆動モータやピニオン
歯車等を有する計６ヶ所のカッタ駆動部３４が支持され
ている（図１参照）。これらカッタ駆動部３４には、そ
れぞれ回転駆動軸３５が設けられ、これら回転駆動軸３
５には地山Ｇを掘削する第１カッタヘッド３７がクラン
ク３８を介して支持されている。

【００２２】その第１カッタヘッド３７は、外形が二連
円形断面（瓢箪形）と同形状の枠型の「カッタ本体」と
してのカッタスポーク３９と、このカッタスポーク３９
に取り付けられて地山Ｇを掘削するカッタビット４０と
で構成され、「第１掘削範囲」としての横長形状の二連
円形断面形状に掘削できるように構成されている。

【００２３】そのカッタスポーク３９は、「カッタ本体
中央部」としてのスポーク中央部３９ａと、このスポー
ク中央部３９ａの両側に配置された「カッタ本体両側
部」としての円弧形状のスポーク両側部３９ｂとから構
成され、このスポーク両側部３９ｂがスポーク中央部３
９ａに対して、オーバーカッタジャッキ３９ｃを介し
て、図１中左右方向（スポーク中央部３９ａに離接する
方向）にスライドするように構成されている。

【００２４】そして、そのスポーク中央部３９ａには、
図２等に示すように、クランク３８のクランク軸３８ａ
がクランク軸受け４１を介して回転自在に取り付けられ
ている。これにより、第１カッタヘッド３７が平行リン
ク運動をするように構成された偏心多軸回転方式が採用
されている。

【００２５】また、二連円形シールド筒部２６の後部側
の内側には、図２等に示すように、前方リングガーダー
部４４及び後方リングガーダー部４５が配設され、ここ
にシールドジャッキ４６が着脱可能に配設されている。

【００２６】さらに、この二連円形シールド筒部２６内
には、一対の排土装置（スクリュウコンベア）４７が配
置されている（図１及び図２参照）。

【００２７】一方、楕円形シールド２２は、前述のよう
に前記二連円形シールド２４を包含しており、この二連
円形シールド２４の外側に、外形が楕円形の楕円形シー
ルド筒部４９、楕円形シールドフード部５０及び楕円形
シールドテール部５１により外周プレート５２が構成さ
れていると共に、前記二連円形シールド筒部２６の上下
くびれ部２６ａに接するようにカモメ形筒部５３がこの
両端部５３ａを前記楕円形シールド筒部４９に接合され
ることにより配設されている。

【００２８】そして、このカモメ形筒部５３と楕円形シ
ールド筒部４９とで形成される空間部内に楕円形シール
ド隔壁５５が設けられ、このシールド隔壁５５に、図示
省略の駆動モータやピニオン歯車等を有する複数（図４
中３ヶ所づつ）のカッタ駆動部５６が支持されている。
これらカッタ駆動部５６には、それぞれ回転駆動軸５７
が設けられ、これら回転駆動軸５７には地山Ｇを掘削す
る第２カッタヘッド５９がクランク６０を介して支持さ
れている。

【００２９】その第２カッタヘッド５９は、カモメ形筒
部５３と楕円形シールド筒部４９とで形成される部分に
対応した地山Ｇを掘削するように、平行リンク運動可能
に構成されている。

【００３０】その第２カッタヘッド５９は、大略扇形状
の枠型のカッタスポーク６１と、このカッタスポーク６
１に取り付けられて地山Ｇを掘削するカッタビット６２
とで構成され、「第２掘削範囲」としての二連円形断面
の上側及び下側のくびれ部に対応した形状に形成される
ようになっている。この「第２掘削範囲」と前記「第１
掘削範囲」とで楕円断面が形成されるようになってい
る。

【００３１】そして、そのカッタスポーク６１には、ク
ランク６０のクランク軸６０ａがクランク軸受け６３を
介して回転自在に取り付けられている。これにより、第
２カッタヘッド５９が平行リンク運動をするように構成
された偏心多軸回転方式が採用されている。

【００３２】また、楕円形シールド筒部４９の後部側の
内側には、前方リングガーダー部６６及び後方リングガ
ーダー部６７が配設され、ここに前記シールドジャッキ
４６が着脱できるように構成されている。このシールド
ジャッキ４６には、後述するセグメントを押圧するスプ
レッダー４６ａが設けられている。

【００３３】それら、二連円形シールド筒部２６及び楕
円形シールド筒部４９等は、ボルトや溶接等により連結
されて一体化されている。

【００３４】次に、作用について説明する。

【００３５】例えば地下鉄複線断面のわたり線部、駅部
や道路二車線断面等の扁平で、かつ内部に支柱を建てる
ことができない構造の場合には、図６に示すような、楕
円形断面トンネル２１を構築する。

【００３６】すなわち、図２に示すように、各シールド
ジャッキ４６が楕円形シールド筒部４９の前方，後方リ
ングガーダー部６６，６７に配置された状態で、これら
シールドジャッキ４６のスプレッダ４６ａで、楕円形セ
グメント７０を押圧しながら、この反力を利用して推進
力を得る。これと同時に、各カッタ駆動部５６を駆動さ
せて各カッタヘッド３７，５９を平行リンク運動をさせ
て地山Ｇを掘削し、楕円形トンネル２１を構築する。

【００３７】この場合には、オーバーカッタジャッキ３
９ｃにて左右のスポーク両側部３９ｂを押し広げた状態
で掘削することにより、楕円形シールド筒部４９の外周
縁まで掘削できるようにしている。

【００３８】そして、所定距離掘進するとシールドジャ
ッキ４６のスプレッダ４６ａを前進させて、新たな楕円
形セグメント７０を、既に組み付けてある楕円形セグメ
ント７０との間に配置し、その新たな楕円形セグメント
７０をスプレッダ４６ａで押圧するようにしている。

【００３９】この際には、楕円形シールドテール部５１
のテールシール５４が、楕円形セグメント７０の周面部
に当接してシールされることとなる。

【００４０】次に、上記楕円形断面トンネル２１を掘進
している途中から二連円形断面トンネル２３の掘削に移
行する場合について説明する。この二連円形断面トンネ
ル２３は、例えば、地下鉄複線断面や道路分岐部断面等
の扁平で、かつ、内部に支柱を建てることができる構造
に有効である。また、その二連円形断面トンネル２３
は、図１２に示すように、二連円形断面を複数に分割し
た二連円形断面セグメント７３と支柱セグメント７４に
より成り立つ。

【００４１】まず、図１３に示すように、楕円形シール
ド２２の楕円形シールドテール部５１内において、断面
変化対応セグメント７６及び支柱セグメント７７を組み
立てる。

【００４２】そして、この断面変化対応セグメント７６
からの反力を推進力とした後、仮押し用セグメント７９
を組み立て、この仮押し用セグメント７９からの反力を
推進力として推進する。

【００４３】推進終了後、図７に示すように、二連円形
シールド２４のカッタスポーク３９内に設けてあるオー
バーカッタジャッキ３９ｃを押し縮めて、スポーク両側
部３９ｂをスポーク中央部３９ａに接近させて第１カッ
タヘッド３７を二連円形断面用に縮小する。

【００４４】次に、仮押し用セグメント７９を撤去し、
図１４に示すように、楕円形シールド２２のシールドジ
ャッキ４６を取り外し、二連円形シールド２４の二連円
形シールドテール部２８及びテールシール３０を二連円
形シールド筒部２６に溶接等により取り付ける。

【００４５】そして、取り外してある楕円形シールド２
２に使用したシールドジャッキ４６を二連円形シールド
２４のリングガーダー部４４，４５に取り付けて再利用
する。

【００４６】次いで、分離準備が完了後、図１８に示す
ように、二連円形セグメント７３を二連円形シールドテ
ール部２８内で組み立てる。この時、セグメント７３外
周がテールシール３０に当接することにより、外部地山
Ｇから止水されることとなる。

【００４７】二連円形セグメント７３の組立完了後、楕
円形シールド２２と二連円形シールド２４の連結部をす
べて取り外し、二連円形セグメント７３からの反力を利
用して、推進と、二連円形セグメント７３の組立てを繰
り返し行い、楕円形シールド２２から二連円形シールド
２４を分離させる。

【００４８】この時、推進と同時に二連円形シールド２
４外周の上下くびれ部２６ａに裏込めを注入を行い、接
続部の二連円形セグメント７３が動かないようにする。

【００４９】その後、楕円形シールド２２の不用部分を
取り外す。この不用部分として、楕円形シールド筒部４
９、フード部５０、テール部５１等の外周プレート５２
と、小断面の扇形の第２カッタヘッド５９及び楕円形シ
ールド隔壁５５、リングガーダー部６６，６７、カッタ
駆動部５６等である。

【００５０】このように第１カッタヘッド３７の周囲の
一部に第２カッタヘッド５９を配設し、第１カッタヘッ
ド３７により基本的な部分は掘削し、第２カッタヘッド
５９で不足する部分（くびれ部分）の掘削を行うように
しているため、従来のように相似形のみの断面変化でな
く、バリエーションに富んだ断面変化のトンネルを構築
することができる。ここでは、楕円形断面トンネル２１
と二連円形断面トンネル２３とを連続して構築できるた
め、地下鉄複線断面のわたり線部、駅部や道路二車線断
面等の扁平で、かつ内部に支柱を建てることができない
構造のトンネルから、地下鉄複線断面や道路分岐部等で
扁平で、かつ内部に支柱を建てることができる構造の二
連円形断面のトンネルに良好に分岐できる。

【００５１】また、第１，第２カッタヘッド３７，５９
を任意の形状とすることにより、断面変化に合理的に対
応することができる。従来では円形の相似形の断面変化
しかできないため、所望の断面形状が楕円形等である場
合には、楕円形の長軸を直径とする円形断面のトンネル
を構築するようにしているため、合理的でない。

【００５２】［発明の実施の形態２］図２２乃至図２４
には、この発明の実施の形態２を示す。

【００５３】この実施の形態２は、実施の形態１と比較
すると、実施の形態１の第１カッタヘッド３７のカッタ
スポーク３９と、第２カッタヘッド５９のカッタスポー
ク６１とが、第１カッタヘッド３７のスポーク中央部３
９ａから延長された連結ジャッキ８２により連結されて
一体化されている。

【００５４】この楕円形シールド２２の分離時には、第
２カッタヘッド５９と連結ジャッキ８２とを切り離し、
この連結ジャッキ８２を第１カッタヘッド３７側に縮め
ることにより、二連円形断面トンネル２３を掘削すると
きに、連結ジャッキ８２が邪魔にならないようにしてい
る。

【００５５】また、楕円形シールド隔壁５５には、軸及
び軸受け等から構成される楕円形シールドカッタ支持部
８４が配設され、このカッタ支持部８４にクランク８５
が回転支持軸８６を介して回転自在に設けられ、このク
ランク８５のクランク軸８５ａに軸受け８７を介して前
記第２カッタヘッド５９のカッタスポーク６１が回転自
在に取り付けられている。

【００５６】このように第１，第２カッタヘッド３７，
５９を連結することにより、第１カッタヘッド３７の回
転駆動により、第２カッタヘッド５９が回転運動を行う
ため、第２カッタヘッド５９側には、実施の形態１に示
すような複数のカッタ駆動部３４等が必要なく、第２カ
ッタヘッド５９を支持する単一のカッタ支持部８４等の
簡単な構造とすることができる。

【００５７】他の構成及び作用は実施の形態１と同様で
あるので説明を省略する。

【００５８】［発明の実施の形態３］図２５乃至図２８
には、この発明の実施の形態３を示す。

【００５９】この実施の形態３は、実施の形態１と比較
すると、二連円形シールド２４のカッター機構が相違し
ている。

【００６０】すなわち、二連円形シールド２４の二連円
形シールド隔壁３３には、一対のカッタ駆動部３４が支
持され、このカッタ駆動部３４の回転駆動軸３５に、
「カッタ本体」としての十字状のカッタスポーク９０が
設けられ、これらカッタスポーク９０に地山Ｇを掘削す
るカッタビット９１が設けられて第１カッタヘッド８９
が構成されている。これらカッタスポーク９０には、カ
ッタ駆動部３４により回転運動される単軸回転方式が採
用されている。

【００６１】そして、両カッタ駆動部３４に配置された
カッタスポーク９０は、回転半径が互いに一部重なり合
うようにすることで、二連円形断面のトンネルを構築で
きるようにしている。

【００６２】また、これらカッタスポーク９０の先端部
には、コピーカッタ９２が配設され、このコピーカッタ
９２がその先端部内に設けてあるジャッキ９３にて伸縮
されるように構成されている。

【００６３】これにより、楕円形断面トンネル２１を構
築する場合には、コピーカッタ９２を前進させて楕円形
シールド筒部４９の外縁まで掘削できるようにし、又、
二連円形断面トンネル２３を構築する場合には、コピー
カッタ９２を後退させて楕円形シールド筒部４９の内側
の二連円形シールド筒部２６の外縁まで掘削できるよう
にしている。

【００６４】他の構成及び作用は、実施の形態１と同様
であるので説明を省略する。

【００６５】［発明の実施の形態４］図２９乃至図３４
には、この発明の実施の形態４を示す。

【００６６】この実施の形態４は、例えば、図３０に示
す地下鉄複線の柱を入れることができないわたり線部と
なる楕円形断面トンネル２１を構築する図２９に示すよ
うな楕円形シールド２２から、図３２に示す地下鉄複線
二連円形断面トンネル２３を構築する図３１に示す二連
円形シールド２４に分離し、最後に図３４に示す地下鉄
単線円形断面トンネル９６を２本構築する図３３に示す
円形シールド９７に分離できるように構成されており、
上記実施の形態２を更に改良したものである。

【００６７】すなわち、二連円形シールド２４の二連円
形シールド筒部９８は、外形がいわゆる瓢箪形を呈し、
この二連円形シールド筒部９８の内側に円形シールド９
７の円形シールド筒部９９が配置されている。なお、符
号１００は、二連円形シールド筒部９８に設けられた隔
壁である。

【００６８】そして、図３１に示す状態から、二連円形
シールド筒部９８を解体することにより、一対の円形シ
ールド９７を分離して、２本の円形断面トンネル９６が
構築できるように構成されている。

【００６９】他の構成及び作用は、実施の形態３と同様
であるので説明を省略する。

【００７０】［発明の実施の形態５］図３５には、この
発明の実施の形態５を示す。

【００７１】上記実施の形態１では、第１掘削範囲が二
連円形断面形状であったのに対し、この実施の形態５で
は、第１掘削範囲１０１が横長形状の二連矩形断面形状
である。そして、第２掘削範囲１０２は、二連矩形断面
形状の第１掘削範囲１０１の上側又は下側のくびれ部に
対応した形状を呈している。

【００７２】その第１掘削範囲１０１は、図示していな
いが、偏心多軸にて平行リンク運動をする第１カッタヘ
ッドにより掘削され、又、第２掘削範囲１０２は、同じ
く図示省略の偏心多軸にて平行リンク運動をする第２カ
ッタヘッドにより掘削されるように構成され、これら第
１，第２カッタヘッドは分離可能となっている。

【００７３】他の構成及び作用は実施の形態１と同様で
ある。

【００７４】［発明の実施の形態６］図３６には、この
発明の実施の形態６を示す。

【００７５】上記実施の形態１では、第１掘削範囲が二
連円形断面形状であったのに対し、この実施の形態６で
は、第１掘削範囲１０１が横長の矩形断面形状である。
そして、第２掘削範囲１０２は、横長の矩形断面の第１
掘削範囲１０１の上側に設けられている。

【００７６】その第１掘削範囲１０１は、図示していな
いが、偏心多軸にて平行リンク運動をする第１カッタヘ
ッドにより掘削され、又、第２掘削範囲１０２は、同じ
く図示省略の偏心多軸にて平行リンク運動をする第２カ
ッタヘッドにより掘削されるように構成され、これら第
１，第２カッタヘッドは分離可能となっている。

【００７７】他の構成及び作用は実施の形態１と同様で
ある。

【００７８】なお、上記各実施の形態では、第２カッタ
ヘッドが偏心多軸にて平行リンク運動するように構成さ
れているが、単軸にて回転運動するようにすることもで
きる。

【００７９】また、上記各実施の形態では、地中掘削機
として泥土圧シールドについて説明しているが、泥水シ
ールドにこの発明を適用することもできる。

【００８０】

【発明の効果】以上説明してきたように、各請求項に記
載された発明によれば、第１カッタヘッドの周囲の一部
に第２カッタヘッドを配設し、第１カッタヘッドにより
基本的な部分は掘削し、第２カッタヘッドで不足する部
分の掘削を行うようにしているため、従来のように相似
形のみの断面変化でなく、バリエーションに富んだ断面
変化のトンネルを構築することができる。

【００８１】また、第１，第２カッタヘッドを任意の形
状とすることにより、断面変化に合理的に対応すること
ができる。従来では円形の相似形の断面変化しかできな
いため、所望の断面形状が楕円形等である場合には、楕
円形の長軸を直径とする円形断面のトンネルを構築する
ようにしているため、合理的でない。

【００８２】さらに、大断面トンネルから小断面トンネ
ルへ断面変化させる場合に分離する部分を極力少なくで
き、地中での分離作業をより安全に、且つ、経済的に行
うことができる。

【００８３】請求項３に記載された発明によれば、上記
効果に加え、第１カッタヘッド及び第２カッタヘッドは
分離可能に連結されると共に、カッタ駆動部が第１カッ
タヘッド側に設けられ、第２カッタヘッドは、前記カッ
タ駆動部の駆動力にて駆動されるようにしたため、第２
カッタヘッド側には、カッタ駆動部が必要なく、構造を
簡単にでき、経済的である。

【００８４】請求項５に記載された発明によれば、上記
効果に加え、第１カッタヘッドにて二連円形断面トンネ
ルを構築した後、それぞれ単軸にて回転運動される一対
のカッタ本体を分離することにより、２本の円形断面ト
ンネルを構築できる。

【００８５】請求項６に記載された発明によれば、楕円
形断面トンネルと二連円形断面トンネルとを連続して構
築できるため、地下鉄複線断面のわたり線部、駅部や道
路二車線断面等の扁平で、かつ内部に支柱を建てること
ができない構造のトンネルから、地下鉄複線断面や道路
分岐部等で扁平で、かつ内部に支柱を建てることができ
る構造の二連円形断面のトンネルに良好に分岐できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかる楕円形シール
ドの正面図である。

【図２】同実施の形態１にかかる図１のＡ−Ａ線に沿う
断面図である。

【図３】同実施の形態１にかかる楕円形シールドの平面
図である。

【図４】同実施の形態１にかかる図２のＢーＢ線に沿う
断面図である。

【図５】同実施の形態１にかかる図２のＣーＣ線に沿う
断面図である。

【図６】同実施の形態１にかかる図２のＤーＤ線に沿う
断面図である。

【図７】同実施の形態１にかかる二連円形シールドの正
面図である。

【図８】同実施の形態１にかかる図７のＥ−Ｅ線に沿う
断面図である。

【図９】同実施の形態１にかかる二連円形シールドの平
面図である。

【図１０】同実施の形態１にかかる図８のＦーＦ線に沿
う断面図である。

【図１１】同実施の形態１にかかる図８のＧーＧ線に沿
う断面図である。

【図１２】同実施の形態１にかかる図８のＨーＨ線に沿
う断面図である。

【図１３】同実施の形態１にかかる楕円形断面トンネル
の構築から二連円形断面トンネルの構築へ移行する状態
の楕円形シールド等の断面図である。

【図１４】同実施の形態１にかかる図１３に示す状態の
二連円形シールドにテール部等を取り付けた状態を示す
断面図である。

【図１５】同実施の形態１にかかる図１４のＪ−Ｊ線に
沿う断面図である。

【図１６】同実施の形態１にかかる図１４のＫーＫ線に
沿う断面図である。

【図１７】同実施の形態１にかかる図１４のＬーＬ線に
沿う断面図である。

【図１８】同実施の形態１にかかる楕円形断面トンネル
の構築から円形断面トンネルの構築へ移行する状態の楕
円形シールド等の断面図である。

【図１９】同実施の形態１にかかる図１８に示す状態か
ら更に二連円形シールドから楕円形シールドを分離した
状態の断面図である。

【図２０】同実施の形態１にかかる図１９のＭーＭ線に
沿う断面図である。

【図２１】同実施の形態１にかかる図１９のＮーＮ線に
沿う断面図である。

【図２２】この発明の実施の形態２にかかる楕円形シー
ルドを示す正面図である。

【図２３】同実施の形態２にかかる図２２のＰーＰ線に
沿う断面図である。

【図２４】同実施の形態２にかかる図２３のＱ−Ｑ線に
沿う断面図である。

【図２５】この発明の実施の形態３にかかる楕円形シー
ルドを示す正面図である。

【図２６】同実施の形態３にかかる図２５のＲ−Ｒ線に
沿う断面図である。

【図２７】同実施の形態３にかかる二連円形シールドを
示す正面図である。

【図２８】同実施の形態３にかかる図２７のＳーＳ線に
沿う断面図である。

【図２９】この発明の実施の形態４にかかる楕円形シー
ルドを示す正面図である。

【図３０】同実施の形態４にかかる楕円形断面トンネル
の断面図である。

【図３１】同実施の形態４にかかる二連円形シールドを
示す正面図である。

【図３２】同実施の形態４にかかる二連円形断面トンネ
ルの断面図である。

【図３３】同実施の形態４にかかる一対の円形シールド
の正面図である。

【図３４】同実施の形態４にかかる一対の円形断面トン
ネルの断面図である。

【図３５】この発明の実施の形態５を示す掘削範囲の説
明図である。

【図３６】この発明の実施の形態６を示す掘削範囲の説
明図である。

【図３７】従来例を示す円形親シールドを示す正面図で
ある。

【図３８】同従来例を示す図３７のＴーＴ線に沿う断面
図である。

【図３９】同従来例を示す円形子シールドを示す正面図
である。

【符号の説明】 21 楕円形断面トンネル 22 楕円形シールド 23 二連円形断面トンネル 24 二連円形シールド 34 カッタ駆動部 37 第１カッタヘッド 39 カッタスポーク（カッタ本体） 39a スポーク中央部（カッタ本体中央部） 39b スポーク両側部（カッタ本体両側部） 39c オーバーカッタジャッキ 40 カッタビット 56 カッタ駆動部 59 第２カッタヘッド 61 カッタスポーク 62 カッタビット 70 楕円形セグメント 73 二連円形セグメント 74 支柱セグメント 76 断面変化対応セグメント 77 支柱セグメント 89 第１カッタヘッド 90 カッタスポーク（カッタ本体） 91 カッタビット 101 第１掘削範囲 102 第２掘削範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−166494（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−293897（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−321590（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−144690（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/08 E21D 9/06 301

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地山を掘削する第１カッタヘッドが偏心
   多軸にて平行リンク運動可能に配置される一方、該第１
   カッタヘッドの外側に地山を掘削する第２カッタヘッド
   が偏心多軸にて平行リンク運動可能に配置され、 前記第１カッタヘッドにて掘削される第１掘削範囲は、
   二連円形形状又は二連矩形形状を呈し、前記第２カッタ
   ヘッドにて掘削される第２掘削範囲は、前記第１掘削範
   囲に連続すると共に、前記第１掘削範囲の周囲の前記二
   連円形形状又は二連矩形形状のくびれ部に対応する位置
   に設けられ、 前記第２カッタヘッドは、前記第１カッタヘッドに対し
   て分離可能に構成され、前記第１カッタヘッド及び前記
   第２カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範囲及
   び第２掘削範囲を合わせた大断面トンネルの掘削が可能
   であるとともに、前記第２カッタヘッドを分離して前記
   第１カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範囲の
   二連円形断面又は二連矩形断面のトンネルが掘削可能で
   あることを特徴とする地中掘削機。
2. 【請求項２】 前記第１カッタヘッドは、カッタ本体に
   多数のカッタビットが設けられて構成され、前記カッタ
   本体は、カッタ本体中央部とカッタ本体両側部とを有
   し、前記カッタ本体両側部は、前記カッタ本体中央部に
   対して離接する方向にスライド可能に設けられたことを
   特徴とする請求項１に記載の地中掘削機。
3. 【請求項３】 前記第１カッタヘッド及び前記第２カッ
   タヘッドは分離可能に連結されると共に、カッタ駆動部
   が前記第１カッタヘッド側に設けられ、前記第２カッタ
   ヘッドは、前記カッタ駆動部の駆動力にて駆動されるよ
   うにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の地
   中掘削機。
4. 【請求項４】 地山を掘削する第１カッタヘッドが単軸
   にて回転運動可能に複数隣接して配置されるとともに該
   複数の第１カッタヘッドの回転半径が互いに一部重なる
   一方、該第１カッタヘッドの外側に地山を掘削する第２
   カッタヘッドが偏心多軸にて平行リンク運動可能に配置
   され、 前記第１カッタヘッドにて掘削される第１掘削範囲は二
   連円形形状を呈し、前記第２カッタヘッドにて掘削され
   る第２掘削範囲は、前記第１掘削範囲に連続す ると共
   に、前記第１掘削範囲の周囲の前記二連円形形状のくび
   れ部に対応する位置に設けられ、 前記第２カッタヘッドは、前記第１カッタヘッドに対し
   て分離可能に構成され、前記第１カッタヘッド及び前記
   第２カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範囲及
   び前記第２掘削範囲を合わせた大断面トンネルの掘削が
   可能であるとともに、前記第２カッタヘッドを分離して
   前記第１カッタヘッドにより掘進すると前記第１掘削範
   囲の二連円形断面のトンネルが掘削可能であることを特
   徴とする地中掘削機。
5. 【請求項５】 前記第１カッタヘッドは、それぞれ単軸
   にて回転運動される一対のカッタ本体が分離可能に設け
   られ、該各カッタ本体に多数のカッタビットが設けられ
   たことを特徴とする請求項４に記載の地中掘削機。
6. 【請求項６】 前記第１掘削範囲は、横長形状を呈し、
   前記第２掘削範囲は、前記第１掘削範囲の上側又は下側
   に設けられたことを特徴とする請求項１乃至５の何れか
   １つに記載の地中掘削機。
7. 【請求項７】 前記第１掘削範囲の外周形状に対応する
   形状の二連円形又は二連矩形シールド筒部と、前記第１
   掘削範囲及び前記第２掘削範囲を合わせた範囲の外周形
   状に対応する楕円形又は矩形シールド筒部とを備え、 前記楕円形又は矩形シールド筒部が、前記二連円形又は
   二連矩形シールド筒部を包含し、 前記第２カッタヘッドを分離して前記第１カッタヘッド
   により掘進するときには、前記前記二連円形又は二連矩
   形シールド筒部が楕円形又は矩形シールド筒部から分離
   するように構成されたことを特徴とする 請求項１乃至６
   の何れか一つに記載の地中掘削機。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７の何れか１つに記載の地
   中掘削機によりトンネルを構築する方法であって、 前記第１カッタヘッド及び前記第２カッタヘッドによ
   り、楕円形断面を掘削しつつ、楕円形セグメントを組み
   付けて楕円形断面トンネルを構築し、その後、前記楕円
   形セグメントに断面変化対応セグメントを組み付け、次
   いで、前記第１カッタヘッドに対して前記第２カッタヘ
   ッドを分離して、該第１カッタヘッドにて二連円形断面
   を掘削しつつ、前記断面変化対応セグメントに二連円形
   セグメント及び支柱セグメントを組み付けて二連円形断
   面トンネルを構築することを特徴とするトンネル構築方
   法。