JP3622954B2

JP3622954B2 - シールド掘進機による分岐シールドの発進方法及びその装置

Info

Publication number: JP3622954B2
Application number: JP2000264814A
Authority: JP
Inventors: 森邦博永; 井隆三; 哲也佐々木; 又勝美猪; 寛昌五十嵐
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2000-09-01
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2020-09-01
Also published as: JP2002070474A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分岐坑が本坑より小径であり、シールド本坑より分岐シールドを直接発進できるシールド掘進機（以下、シールド機と記す）による分岐シールドの発進方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを直角或いはそれに近い角度に分岐させるためには、シールド機を中間或いは到達立坑に到達させ、同じ、もしくは別のシールド機の角度をその立坑を利用して変えて再発進させる技術は知られている。そして、その立坑は分岐部分に地上より構築する必要がある。
【０００３】
また最近では、回転立坑を用いないで連続施工を可能にする球体シールド工法や、本坑シールド機に分岐シールド機を組み込んだ地下茎工法などが提案されている。
【０００４】
立坑と横坑の施工に際しては、立坑を地中に向けてシートパイル等で土留めを行いながら掘削した後、立坑内にシールド機を投入し、そこから横方向に横坑を掘削するのが一般的であリ、これに関しても、立坑・横坑を一台の掘削機で施工可能な球体シールド工法が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の技術においては、発進や分岐する位置に立坑を構築する場合、掘削用の専用機械が必要となり、作業も複雑であり、工期や用地の取得等の問題と共に費用が嵩むことになる。
【０００６】
また、地下茎工法では本坑用シールド機とは別のシールド機を用意する必要があるという問題がある。
【０００７】
したがって、本発明は、立坑を設けないで分岐シールド機を本坑とは異なる方向に発進させることが出来、かつ、本坑用シールド機と別にシールド機を必要としないシールド機による分岐シールドの発進方法及びその装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、シールド本坑より分岐シールドを直接発進させるための分岐シールドの発進方法において、外ガイド筒に対して摺動できる内ガイド筒の内側で摺動後退できるカッタ駆動部を有し、そのカッタ駆動部の軸にはメインシールドカッタが固着され、そのメインシールドカッタのスポークに設けたオーバカッタにより外側のカッタリングのスポークがロックされるシールド機を準備し、本坑の所定位置にシールド機が到達したときにオーバカッタを引込めてカッタリングをメインシールドカッタから分離し、メインシールドカッタと共にカッタ駆動部を引込め、前面のシャッタを閉じてメインシールドカッタをチャンバーと遮断し、シャッタの前面に固化材を充填し、カッタ駆動部を分岐シールドの発進位置まで移動してカッタ駆動部を発進方向に向け、前記内ガイド筒をスキンプレートとして分岐坑を掘削するようになっている。
【０００９】
また本発明によれば、シールド本坑より分岐シールドを直接発進させるための分岐シールドの発進装置において、シールド機（１）の隔壁（３）に孔（３ａ）が設けられ、その隔壁（３）の後面には外ガイド筒（５）が設けられ、その外ガイド筒（５）の内側には分岐シールド機のスキンプレートとなる内ガイド筒（６）が摺動自在に挿入され、その内ガイド筒（６）の内側にはメインシールドカッタ（８）を駆動する駆動部（７）が摺動自在に取付けられ、その駆動部（７）の軸（７ｂ）にはメインシールドカッタ（８）が固着され、そのメインシールドカッタ（８）のスポーク（８ａ）に設けられたオーバカッタ（８ｂ）により外側のカッタリング（９）のスポーク（９ａ）がロックされており、分岐シールド機として内ガイド筒（６）を発進させる位置にはスキンプレート（２）に内ガイド筒（６）が貫通可能な発進孔（２０）が設けられ、その発進孔（２０）にはシャッタ（１７）が取付けられており、さらに内ガイド筒（６）が引き込まれたときに前記隔壁（３）の後面を止水するための前面のシャッタ（４）が設けられている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を実施したシールド機の構成を示す側断面図（図３のＢ−Ｂ断面図）であり、本坑シールド及び分岐シールドが共に円形断面である場合の一実施形態を示している。
【００１２】
シールド機１のスキンプレート２の隔壁３は円形状の孔３ａ（図３参照）が設けられており、その後面（図の右側）には詳細は図示しないシール手段１５を介して円筒状に形成された外ガイド筒５が図示を省略している垂直軸を有するベース部に取り付けられ、そのベース部はスキンプレート２の内側にスキンプレート軸方向（図の左右方向）に移動自在に取り付けられている。
【００１３】
また、その外ガイド筒５の内側には分岐シールド機の前胴スキンプレートとなる内ガイド筒６が摺動自在に挿入され、その内ガイド筒６の内側にはメインシールドカッタ８を駆動する駆動部７が取り付けられたフレーム７ａが摺動自在に取り付けられ、駆動部７がシールド軸方向に摺動自在かつ前記垂直軸まわりに発進方向に向け回動可能に構成されている。ここで、符号５ａ、６ａはそれぞれストッパを示している。
なお、符号４は、駆動部７が後退時（図７参照）に隔壁３の孔３ａを閉じるシャッタを示している。
【００１４】
その駆動部７の軸７ｂにはメインシールドカッタ８が固着されており、図３を参照して、そのメインシールドカッタ８のスポーク８ａに設けられたオーバカッタ８ｂを介してカッタリング９のスポーク９ａがロックされている。
【００１５】
スキンプレート２の後端部には公知技術である推進ジャッキ１１、テールシール１３が設けられ、セグメント１２が組みつけられている。ここで、符号１０はスクリューコンベアを示している。
【００１６】
図２は図１のＡ−Ａ断面図であり、スキンプレート２から分岐シールド機として内ガイド筒６を発進させる位置（分岐発進部）には内ガイド筒６が貫通可能な大きさの発進孔２０が設けられており、その発進孔２０にはシャッタ１７が詳細は図示しないシール手段１８を介して内側から引き抜き可能に取り付けられている。
【００１７】
以下、図４〜図１４を参照して、分岐シールド機（内ガイド筒６）発進までの各工程について説明する。
図４は、本坑シールドの所定位置にシールド機１が到達した態様を示し、まず、メインシールドカッタ８を停止し、そのオーバカッタ８ｂをメインシールドカッタ８のスポーク８ａに引き込み、カッタリング９をメインシールドカッタ８から分離し、スクリューコンベエア１０の吐出口を閉じる（第１工程）。
【００１８】
ついで、図５を参照して、フレーム７ａをジャッキ等で内ガイド筒６のストッパ６ａに当接するまで移動し、メインシールドカッタ駆動部７（以下駆動部７と記載）とメインシールドカッタ８とを引き込む。なお、この場合、内ガイド筒６とフレーム７ａとの間はシール手段により止水されている（第２工程）。
【００１９】
図６を参照して、内ガイド筒６を外ガイド筒５のストッパ５ａに当接するまで引き込み（矢印参照）、シャッタ４の作動を可能とする。内ガイド筒６と外ガイド筒５との間は上記と同様にシール手段により止水されている（第３工程）。
【００２０】
図７を参照して、シャッタ４を隔壁３の後面に下げて隔壁３を閉じ、メインシールドカッタ８を隔壁前方のチャンバーと遮断する（第４工程）。
【００２１】
図８を参照して、シャッタ４の土圧による変形と出水とを防止するために、隔壁３とシャッタ４の前面に固化材３０を充填し、スクリュー１０の一部とシールドジャッキ１１とを撤去する（第５工程）。
【００２２】
図９を参照して、外ガイド筒５（エントランス部）を隔壁３から分離して後退させ、図示しない垂直軸と共に内方（図の右側）の分岐シールドの発進位置まで移動する（第６工程）。
【００２３】
図１０を参照して、シールド機１内で、外ガイド筒５を垂直軸回りに回転して（図示の例では９０°）分岐シールド機の発進方向に外ガイド筒５を向ける（第７工程）。
【００２４】
以降の説明を容易にするため、図１０のＸ−Ｘ断面図である図１１を参照して、駆動部７のフレーム７ａを内ガイド筒６に符号２２で示す位置で溶接し、内ガイド筒６の端部に推進ジャッキ２３、バックトラス２４を組み付け、外ガイド筒５を分岐シールド機の発進方向（図の下方）に移動してスキンプレート２の内側に溶接等で固定する（第８工程）。
【００２５】
図１２を参照して、スキンプレート２に予め設けられているシャッタ１７を坑内に引き抜き、推進ジャッキ２３で内ガイド筒６を分岐方向に掘進し、内ガイド筒６が十分に外ガイド筒５と係合している状態で停止する（第９工程）。
【００２６】
図１３を参照して、内ガイド筒６（分岐シールド機の前胴スキンプレートとなる）の後端に後胴６ｃ、シールドジャッキ２７、テールシール２５、スクリューコンベア１０等を取り付け、推進ジャッキ２３を取り外す（第１０工程）。
なお、ここで、図１５は、図１３のＹ−Ｙ断面図を示している。
【００２７】
図１４を参照して、仮組セグメント２６を設置して内ガイド筒６（分岐シールド機）の掘進を再開すればよく、以降、従来公知の工程の繰り返しとなる（第１１工程）。
【００２８】
図１６は、本発明の別の実施形態である本坑が円形、分岐坑が矩形である場合の例を示している。図１７を参照して、内ガイド筒６と外ガイド筒５とが矩形に構成され、メインシールドカッタ３８に矩形シールド機用のオーバカッタ３８ｂが用いられており、カッタリング９とのロック解除手段の詳細を除き、第１の実施形態と同様に構成されている。
【００２９】
図１８は、本発明の他の実施形態である本坑、分岐坑が何れも矩形である場合の例を示している。本坑のシールドも矩形に構成され、本坑、分岐坑共オーバカッタ３８ｂを用いて掘削し、分岐シールド機発進前にカッタスポークを短縮してオーバカッタの組み込み改造工事を行う。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通り構成されており、以下の優れた効果を奏することができる。
（１）本坑シールドと別に立坑を構築することなく分岐シールドを所望の方向に直接発進させることが出来る。
（２）本坑シールドと分岐シールドとの断面形状（円形／矩形）の組み合わせを自由に選択することが出来る。
（３）従って、短い工期で、安全に、安価に分岐トンネルを掘削することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシールド掘削機の側断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図１の正面図。
【図４】分岐シールド発進作業の第１工程を示す図。
【図５】分岐シールド発進作業の第２工程を示す図。
【図６】分岐シールド発進作業の第３工程を示す図。
【図７】分岐シールド発進作業の第４工程を示す図。
【図８】分岐シールド発進作業の第５工程を示す図。
【図９】分岐シールド発進作業の第６工程を示す図。
【図１０】分岐シールド発進作業の第７工程を示す図。
【図１１】分岐シールド発進作業の第８工程を示す図。
【図１２】分岐シールド発進作業の第９工程を示す図。
【図１３】分岐シールド発進作業の第１０工程を示す図。
【図１４】分岐シールド発進作業の第１１工程を示す図。
【図１５】図１３のＹ−Ｙ断面図。
【図１６】本発明の別の実施形態を示すシールド機の正面図。
【図１７】図１６の側断面図。
【図１８】本発明の他の実施形態を示すシールド機の正面図。
【符号の説明】
２・・・スキンプレート
３・・・隔壁
４、１７・・・シャッタ
５・・・内ガイド
６・・・外ガイド
６ｃ・・・後胴
７・・・駆動部
８・・・メインシールドカッタ
９・・・カッタリング
１０・・・スクリューコンベア
１１、２７・・・シールドジャッキ
１３、２５・・・テールシール
２０・・・発進孔

Claims

シールド本坑より分岐シールドを直接発進させるための分岐シールドの発進方法において、外ガイド筒に対して摺動できる内ガイド筒の内側で摺動後退できるカッタ駆動部を有し、そのカッタ駆動部の軸にはメインシールドカッタが固着され、そのメインシールドカッタのスポークに設けたオーバカッタにより外側のカッタリングのスポークがロックされるシールド機を準備し、本坑の所定位置にシールド機が到達したときにオーバカッタを引込めてカッタリングをメインシールドカッタから分離し、メインシールドカッタと共にカッタ駆動部を引込め、前面のシャッタを閉じてメインシールドカッタをチャンバーと遮断し、シャッタの前面に固化材を充填し、カッタ駆動部を分岐シールドの発進位置まで移動してカッタ駆動部を発進方向に向け、前記内ガイド筒をスキンプレートとして分岐坑を掘削することを特徴とするシールド掘進機による分岐シールドの発進方法。
シールド本坑より分岐シールドを直接発進させるための分岐シールドの発進装置において、シールド機（１）の隔壁（３）に孔（３ａ）が設けられ、その隔壁（３）の後面には外ガイド筒（５）が設けられ、その外ガイド筒（５）の内側には分岐シールド機のスキンプレートとなる内ガイド筒（６）が摺動自在に挿入され、その内ガイド筒（６）の内側にはメインシールドカッタ（８）を駆動する駆動部（７）が摺動自在に取付けられ、その駆動部（７）の軸（７ｂ）にはメインシールドカッタ（８）が固着され、そのメインシールドカッタ（８）のスポーク（８ａ）に設けられたオーバカッタ（８ｂ）により外側のカッタリング（９）のスポーク（９ａ）がロックされており、分岐シールド機として内ガイド筒（６）を発進させる位置にはスキンプレート（２）に内ガイド筒（６）が貫通可能な発進孔（２０）が設けられ、その発進孔（２０）にはシャッタ（１７）が取付けられており、さらに内ガイド筒（６）が引き込まれたときに前記隔壁（３）の後面を止水するための前面のシャッタ（４）が設けられていることを特徴とするシールド掘進機による分岐シールドの発進装置。