JP3681371B2 - 分岐発進可能なシールド掘進機及び分岐シールド掘進方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は分岐発進可能なシールド掘進機及び分岐シールド掘進方法に関し、特に、本線トンネルをカーブ状に掘進可能な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ようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルのシールド工法において、内面がセグメントで覆工された本線トンネルとその本線トンネルから分岐する分岐トンネルとを構築する場合、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、その分岐シールド掘進機で分岐トンネルを掘進していく技術が知られている。
【０００３】
この分岐発進技術に用いるシールド掘進機として、分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、内胴に支持されたカッターディスクと、内胴の後端部に取り付けられた複数のシールドジャッキとを備えたものが実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
このシールド掘進機で本線トンネルを掘進する場合は、内胴と外胴とを一体的に連結した状態で行い、分岐シールド掘進機を分岐発進させる場合には、先ず、分岐地点の手前でシールド掘進機の掘進を停止させる。
【０００４】
次に、外胴の内面に組み付けたセグメントに外胴を固定すると共に、内胴と外胴との連結を解除し、発進口の周囲に取り付けられたエントランスリングに分岐シールド掘進機のカッターディスクと前胴部を内嵌状にセットした状態で、複数のシールドジャッキで内胴を分岐地点まで推進させる。その際、外胴が残置して前記発進口が開口し、その後、発進口から分岐シールド掘進機を発進させる。発進口が開口しても、エントランスリングに前胴部が内嵌状にセットされているため、発進口からシールド掘進機内に土や水が侵入しない。
【０００５】
一方、本願出願人は、カッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴と、エレクタ装置が装備された後胴と、これら前胴と後胴とを中折れ可能に連結する中折れ部とを有し、トンネルをカーブ状に掘進可能な種々のシールド掘進機を実用化している（例えば、特許文献２参照）。このシールド掘進機では、後胴に複数のシールドジャッキが取り付けられ、これらシールドジャッキの反力を後胴の内面に組み付けたセグメントでとって、シールド掘進機を推進させる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２６８３４２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０６６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のようなシールド掘進機を用いた分岐発進技術では、内胴に形成された発進口を開口させるために、内胴に大重量のエントランス及び分岐シールド掘進機のカッターディスクと前胴部を取り付けた状態で、その内胴を推進させなければならない。従って、特に分岐シールド掘進機を横方向へ分岐発進させるように内胴の側面にエントランスリングを取り付けた場合には、この内胴に作用するエントランスリング及び分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになり、内胴が推進するときに回動してしまう虞があり、こうなると、分岐シールド掘進機を所期の発進方向へ分岐発進させることができなくなり、その修正も非常に難しいものとなる。
【０００８】
また、前記の分岐発進技術では、発進口を開口させる際にもシールドジャッキを使用しており、エレクタ装置でセグメントを組み付けつつ、そのセグメントでシールドジャッキの反力をとって、外胴に対して内胴を推進させなければならない。つまり、外胴に対して内胴を推進させるためにはエレクタ装置が必要となるが、このエレクタ装置が存在する状態では、発進口を開口させる以前に必要となる分岐シールド掘進機等の搬入が困難となる。この分岐シールド掘進機等の搬入をエレクタ装置を解体して行ったとしても、その後再び内胴推進のためにエレクタ装置を組み付けなければならないため非常に面倒である。
【０００９】
また、特許文献１のようなシールド掘進機は、胴部材が中折れ可能になっていないため、本線トンネルをカーブ状に掘進することはできず汎用性に非常に劣るものとなる。この種の分岐発進可能なシールド掘進機は、一般に、直進状のトンネルを掘進するシールド掘進機に適用するものとして実用に供されており、特許文献１のシールド掘進機の胴部材のように、このシールド掘進機の胴部材を中折れ可能に構成する困難性は大きい。
【００１０】
例えば、前胴を内胴と外胴とで構成し、この前胴の外胴に中折れ可能に後胴を連結し、後胴に複数のシールドジャッキを取り付けることが考えられる。しかし、これらシールドジャッキによる推力を内胴に伝達することはできず、外胴に対して内胴を推進させることは困難である。そこで、複数のシールドジャッキを内胴に取り付けることが考えられるが、その内胴は後胴に対して首振りされるため、複数のシールドジャッキの反力を後胴の内面に組み付けたセグメントでとって推力を均等に発生させることが難しい場合が想定され、シールド掘進機を確実且つ円滑に推進させることや、発進口を開口させるために内胴に対して外胴を確実且つ円滑に推進させることができないという虞がある。
【００１１】
本発明の目的は、分岐発進可能なシールド掘進機及び分岐シールド掘進方法において、シールド掘進機で本線トンネルをカーブ状に掘進可能にすると共に、シールド掘進機が分岐地点に到達した後には、複数の中折れジャッキを有効に利用し、発進口を形成した内胴を推進させることなく発進口を確実且つ円滑に開口させて、分岐地点において発進口から分岐シールド掘進機を所期の発進方向に確実に分岐発進させること、等である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の分岐発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、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発進可能なシールド掘進機において、前記分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部とを備え、前記後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、前記外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキと、前記内胴の前後両端付近で外胴と内胴との間を止水する止水シールと、前記内胴と外胴を一体的に且つ連結解除可能に連結する胴連結機構とを備え、前記胴連結機構による連結を解除した状態で、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させるように構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
このシールド掘進機においては、胴連結機構により内胴と外胴とを一体的に連結した状態で本線トンネルを掘進していく。その際、止水シールで止水された内胴と外胴の間から水や土がシールド掘進機内に侵入することが防止される。後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部と、外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキとを設けたことにより、本線トンネルをカーブ状に掘進可能になる。
【００１４】
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場合、先ず、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、胴連結機構による連結を解除し、その状態で、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。発進口が完全に開口すると前胴と外胴との推進を停止させるが、このとき、外胴の後端部に内胴の前端部を内嵌させた状態にして、これらの間が前記止水シールで止水され、内胴と外胴の間から水や土がシールド掘進機内に侵入することが防止される。
【００１５】
外胴を内胴に対して推進させる前に、分岐シールド掘進機が発進可能に、内胴の発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットしておくことになる。こうして、内胴に作用するエントランスリングと分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになっても、この内胴を推進させることなく発進口が開口される。また、開口した発進口から水や土がシールド掘進機内に侵入しないようになる。そして、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。
【００１６】
請求項２の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１の発明において、前記内胴の後端部に連結され且つ外胴と同じ外径を有する補助胴部材を設け、この補助胴部材に中折れ部を介して後胴が連結されたことを特徴とするものである。外胴に内嵌された内胴に対して後胴を中折れ可能に確実に連結することが可能になり、内胴が外胴が内嵌された状態で、この外胴と補助同部材の外周面が略連続する外周面になって、シールド掘進機を円滑に推進させることが可能になる。
【００１７】
請求項３の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１又は２の発明において、前記複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とするものである。外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力が前記推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達されて、内胴に対して外胴が推進する。
【００１８】
請求項４の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記外胴の前側に外胴と一体的に設けられ且つカッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴を配設したことを特徴とするものである。カッターディスクで前方の地山を掘削しつつ、シールド掘進機で本線トンネルを掘進し、また、発進口を開口させるために内胴に対して前胴と共に外胴が推進する。
【００１９】
請求項５の分岐シールド掘進方法は、分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部と、後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキとを備えたシールド掘進機によって本線トンネルを掘進していき、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、前記内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる第１工程と、前記胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させる第２工程と、前記発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
この分岐シールド掘進方法においては、第１工程において、内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、第２工程において、胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。その後、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。
【００２１】
ここで、分岐シールド掘進機が発進可能に、第２工程の前に、内胴の発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットしておくことになる。こうして、内胴に作用するエントランスリングや分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになっても、第２工程において、この内胴を推進させることなく発進口が開口される。そして、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。その他の作用は請求項１の作用と基本的に同様である。
【００２２】
請求項６の分岐シールド掘進方法は、請求項５の発明において、第２工程において、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とするものである。外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力が前記推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達されて、内胴に対して外胴が推進する。
【００２３】
請求項７の分岐シールド掘進方法は、請求項５又は６の発明において、前記第２工程の前に、前記発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットすることを特徴とするものである。第２工程において発進口を開口させても、その開口からシールド掘進機内に水や土を侵入させることなく、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させることができる。
【００２４】
【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ながら説明する。本実施形態は、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、分岐発進可能な泥水式のシールド掘進機、及び、分岐シールド掘進方法に、本発明を適用した場合の一例である。
【００２５】
先ず、シールド掘進機１Ａについて説明する。
図１〜図３に示すように、シールド掘進機１Ａは、カッターディスク１０を支持する隔壁１９が取り付けられた前胴２、前胴２に後続するように設けられた中胴３、中胴３に後続するように設けられてエレクタ装置７０が装備された後胴４、後胴４を中胴３に中折れ可能に連結する中折れ部５を有する。
【００２６】
カッターディスク１０は、中央部１１、中央部１１から外側へ放射状に延びる複数のカッタースポーク１２、中央部１１の前面に取り付けられたセンターカッター１３、複数のカッタースポーク１２の前面に取り付けられた多数のカッタービット１４を有する。尚、１又は複数のカッタースポーク１２の外周付近には、曲進時に余掘りするコピーカッター（図示略）も設けられている。
【００２７】
カッターディスク１０の後面には、後方へ延びる複数の支持部材１５が固定され、これら支持部材１５の後端部に回動支持リング１６が固定され、この回動支持リング１６の後端部にリングギヤ１７が固定されている。このカッターディスク１０のコピーカッターを駆動する油圧を供給するために、中央部１１には供給通路部材１８が接続されて後方へ延びている。
【００２８】
前胴２の内面に環状体２０が固定され、環状体２０の後端部から内側へ張出した取付板２１の前側に、円板部材２２の外周部分が連結材２３を介して連結されている。環状体２０の内面と円板部材２２の外周部に連結されたリング材２４との間に、回動支持リング１６が摺動自在に嵌合されて、カッターディスク１０が回動自在に支持されている。回動支持リング１６と環状体２０及びリング材２４の間は夫々環状シール部材２５，２６でシールされている。尚、環状体２０及び回動支持リング１６の前面板とリング材２４と円板部材２２等で隔壁１９が構成されている。
【００２９】
前記取付板２１には複数の油圧モータ２７が前向きに取り付けられ、これら油圧モータ２７で夫々駆動される複数の駆動ギヤ２７ａがリングギヤ１７の内側の歯に噛合し、これら油圧モータ２７が同期駆動されて、リングギヤ１７と共にカッターディスク１０が回動される。供給通路部材１８は円板部材２２に連結され、同じくこの円板部材２２に後側から連結されたロータリージョント２８に接続されている。
【００３０】
前胴２の前端部と隔壁１９とで囲まれた部分が、カッターディスク１０で掘削された土砂を回収するチャンバー３０に形成されている。チャンバー３０に回収された土砂を泥水にするために水を供給する送水管３１と、チャンバー３０内の泥水を排出する排泥管３２が配設され、送水管３１の先端部は環状体２０を挿通してチャンバー３０の上端部に達し、排泥管３２の先端部は環状体２０を挿通してチャンバー３０の下端部に達している。カッターディスク１０の後面にはチャンバー３０内の掘削土と水とを攪拌する複数の攪拌羽根２９が設けられている。
【００３１】
中胴３は、分岐発進用の発進口４０が形成された内胴６と、内胴６と略同じ前後長を有し内胴６が前後にスライド可能に内嵌された外胴７と、内胴６の後端部に一体的に連結された且つ外胴７と同じ外径を有する補助胴部材８を有する。外胴７の前側の前胴２は外胴７と一体的に設けられ、補助胴部材８に中折れ部５を介して後胴４が連結されている。外胴７の前端部には内側へ張り出す環状連結部材５０が固定されている。尚、前胴２と外胴７も同じ外径である。
【００３２】
内胴６の前後両端部には内側へ張り出す環状連結部材５１，５２が夫々固定されている。内胴６と外胴７に固定された環状連結部材５０，５１が当接して、内胴６の全部が外胴７に内嵌された状態になり、この状態で、これら環状連結部材５０，５１同士をボルト結合することにより、内胴６と外胴７を一体的に且つ連結解除可能に連結する胴連結機構５５が設けられ、内胴６の前後両端付近で外胴７と内胴６との間をシールする止水シール５６，６７が設けられている。内胴６の発進口４０の周囲にはリング部材４０ａが予め溶接されている。
【００３３】
補助胴部材８は短尺の胴部材であり、この補助胴部材８の前端部に内側へ張り出す環状連結部材５３が固定され、この環状連結部材５３を内胴６に固定された環状連結部材５２に当接させ、これら環状連結部材５２，５３をボルト結合することにより、内胴６の後端部に補助胴部材８が一体的に連結されている。
【００３４】
後胴４は、その前端部分に外面湾曲状の中折れ結合部６０が形成され、後端部分にテールシール７５が装着されている。この中折れ結合部６０の前部が補助胴部材８の後部に内嵌されて中折れ部５が構成されている。後胴４の内面には、中折れ結合部６０の後端部分にリングウェブ６２が固定され、リングウェブ６２（中折れ結合部６０）の直ぐ後側に回動支持リング６３が固定されている。
【００３５】
後胴４に装備されたエレクタ装置７０は、掘削された本線トンネルＴＡの内面にセグメントＳを組み付けて覆工していくものであり、このエレクタ装置７０は、後胴４に固定された回動支持リング６３に、複数のローラを介して回転可能に支持され油圧モータ（図示略）で回動されるエレクタドラム７１と、このエレクタドラム７１に装備されたエレクタ本体７２とを有する。
【００３６】
ところで、このシールド掘進機１Ａには、複数のシールドジャッキ８０と、複数の中折れジャッキ８５とが設けられている。
複数のシールドジャッキ８０は、本線トンネルＴＡを掘進するためにシールド掘進機１Ａを推進させる為のものであり、中胴３及び後胴４の中折れ部５付近の内面に沿って後方向きにして並べて配設され、これらシールドジャッキ８０の本体後端部が、後胴４に固定されたリングウェブ６２に挿通状に固定され、片持ち状に支持されている。
【００３７】
複数の中折れジャッキ８５は、本線トンネルＴＡをカーブ状に掘進するために、後胴４に対して前胴２と中胴３を首振りさせる為のものであり、中胴３の内面に沿って周方向所定位置に前後方向向きに配設されている。各中折れジャッキ８５の前端部に前推力伝達管８６が連結され、前推力伝達管８６が内胴６に固定の環状連結部材５１に形成された貫通穴を通って、外胴７に固定の環状連結部材５０に連結され、各中折れジャッキ８５の後端部に後推力伝達管８７が連結され、後推力伝達管８７が後胴４に固定のリングウェブ６２に連結されている。
【００３８】
このように、各中折れジャッキ８５の前後両端部が、外胴７と後胴４とに前推力伝達管８６及び環状連結部材５１と後推力伝達管８７及びリングウェブ６２（これらが複数の連結部材に相当する）を介して連結されている。尚、各中折れジャッキ８５と推力伝達管８６，８７は軸を介して連結され、その軸回りに相対回動可能であるが、その軸回り以外の方向にも相対回動可能になっており、これにより、本線トンネルＴＡを任意の方向にカーブさせて掘進可能となる。
【００３９】
ここで、エレクタ装置７０により後胴４の内面にセグメントＳが組み付けられるが、このセグメントＳを複数のシールドジャッキ８０のスプレッダ８０ａが押すことにより、そのセグメントＳで複数のシールドジャッキ８０の反力をとり、その推進力が後胴４から複数の中折れジャッキ８５と推力伝達管８６，８７等を介して外胴７、前胴２伝達されて、シールド掘進機１Ａが推進する。
【００４０】
次に、以上説明したシールド掘進機１Ａで本線トンネルＴＡを掘進していき、分岐地点においてシールド掘進機１Ａから分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させる分岐シールド掘進方法について、図４〜図７に基づいて説明する。
【００４１】
このシールド掘進機１Ａを用いた分岐シールド掘進方法においては、先ず、中胴３の内胴６を外胴７に内嵌させた状態で内胴６と外胴７を胴連結機構５５で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機１Ａを掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機１Ａの掘進を停止させる（第１工程）。続いて、図４に示すように、送水管３１、排泥管３２、エレクタ装置７０を除去すると共に、送排泥ホース（図示略）をチャンバー３０に接続する。
【００４２】
その後、発進口４０付近のシールドジャッキ８０と中折れジャッキ８５とを除去してから、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５と前胴９６を中胴３内に搬入し、エントランスリング９０の先端部を発進口４０の周囲に固定したリング部材４０ａに溶接し、そのエントランスリング９０の長さ方向略中間部までカッターディスク９５を挿入した状態で、エントランスリング９０に前胴９６を反力受け部材９２，９３で一体的に連結して、カッターディスク９５と前胴９６をセットする。
【００４３】
次に、エントランスリング９０のチューブシール９１を作動させ、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５及び前胴９６の間をシールしてからら、所定の泥水注入装置（図示略）により、エントランスリング９０内において前胴９６のチャンバー３０を含む先端側の空間に高濃度の泥水を注入して外圧となる土圧とバランスさせ、発進口５０の開口に備える。
【００４４】
次に、図５に示すように、後胴４の内面に組み付けたセグメントＳと後胴４のリングウェブ６２の間に複数の反力受け部材７６を挿入するように、これら反力受け部材７６を後胴４の内面に配設（固定）してから、全てのシールドジャッキ８０を除去し、中折れ部５（補助リング部材８の後端部分と後胴４の中折れ結合部６０と）を溶接固定し、その後、複数のジャッキサポート８５ａを内胴６の内面に固定し、これらジャッキサポート８５ａで複数の中折れジャッキ８５をサポートする。そして、胴連結機構５５による内胴６と外胴７との連結を解除して、複数の中折れジャッキ８５を用いて内胴６に対して前胴２と共に外胴７を推進させて発進口４０を開口させる（第２工程）。
【００４５】
この第２工程においては、複数の中折れジャッキ８５の反力をセグメントＳで受け止められたリングウェブ６２でとり、その推力が内胴６に伝達されて内胴６が推進するが、複数の中折れジャッキ８５を用いて内胴６に対して外胴７を推進させる際、外胴７に固定された環状連結部材５０と各中折れジャッキ８５に連結された前推力伝達管８６との間に、複数の推力伝達ピース８８を順次直列状に挿入することにより、外胴７が約内胴６の長さ分推進して発進口４０が開口可能に、複数の中折れジャッキ８５による推力が外胴７に伝達される。
【００４６】
前記の推力伝達ピース８８の挿入については、例えば、外胴７が推力伝達ピース８８の１個分の長さ推進する毎に、複数の中折れジャッキ８５に対して半分ずつ行い、この作業を繰り返し行って外胴７を約内胴６の長さ分推進させる。また、この第２工程においては、外胴７が内胴６に対して推進すると、内胴６の外面側には外胴７分の隙間が生じるため、外胴７の推進と共に又は外胴７の推進完了後、その隙間に所定の裏込材注入装置（図示略）を用いて注入管５８から裏込材を注入して隙間を埋める。尚、内胴６に対して外胴７が推進する際に掘削されチャンバー３０に回収された土砂は前記送排泥ホースによって排出される。
【００４７】
次に、図６に示すように、内胴６の発進口４０と反対側の内面に反力壁100 を取り付け、反力受け部材９２，９３によるエントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂの前胴９６との連結を解除し、前胴９６に装備した複数のシールドジャッキ９７の反力を、最初は反力壁100 でとり、また、少し推進すると組み付ける仮セグメント101 でとって、分岐シールド掘進機１Ｂを推進させ、開口した発進口４０から分岐発進させる（第３工程）。
【００４８】
図７に示すように、前胴９６の後端がエントランスリング９０の近くに達した状態で、前胴９６とエントランスリング９０を反力受け部材９２，９３で再度連結して、後胴９８を搬入して前胴９６に連結する。その後、反力受け部材９２，９３による前胴９６とエントランスリング９０との連結を解除して、仮セグメント101 を組み付けつつ、その仮セグメント101 でシールドジャッキ９７の反力をとって、分岐シールド掘進機１Ｂを推進させる。
【００４９】
以上説明した分岐発進可能なシールド掘進機１Ａ、及び、このシールド掘進機１Ａを用いて行う分岐シールド掘進方法の作用・効果について説明する。
シールド掘進機１Ａで本線トンネルＴＡをカーブ状に掘進することができ、分岐地点において分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させ、分岐シールド掘進機１Ｂで分岐トンネルＴＢを掘進できるため、汎用性に非常に優れたものになる。その際、止水シール５６，５７により外胴７と内胴６の間をシールして、そこからシールド掘進機１Ａ内に水や土が侵入することを防止できる。
【００５０】
分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させる場合、シールド掘進機１Ａを分岐地点に停止させけてから、発進口４０が形成された内胴６を推進させなくても、複数の中折れジャッキ８５を有効に利用し、これら中折れジャッキ８５により外胴７を内胴６に対して確実且つ円滑に推進させて発進口５０を開口させることができる。それ故、複数のシールドジャッキ８０の取り付けにも制限を受けにくく、複数のシールドジャッキ８０を後胴４に取り付けて、これらシールドジャッキ８０でシールド掘進機１Ａを確実に推進させることができる。
【００５１】
発進口４０を開口させる前に、分岐シールド掘進機１Ｂが発進可能に、内胴６の発進口４０の周囲に分岐発進用のエントランスリング９０を取り付け、このエントランスリング９０に分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５と前胴９６を内嵌状にセットし、これらの荷重が内胴６にアンバランスに作用しても、この内胴６を推進させることなく発進口４０が開口されるため、内胴６と共に発進口４０が回動して分岐発進方向がずれる虞はなく、分岐地点において発進口４０から分岐シールド掘進機１Ｂを所期の発進方向へ確実に分岐発進させることができる。発進口４０が開口した状態でも、止水シール５７により外胴７と内胴６の間をシールして、そこからシールド掘進機１Ａ内に水や土が侵入することを防止できる。
【００５２】
発進口４０を開口させる場合に複数の中折れジャッキ８５を用いて外胴７を内胴６に対して推進させることから、その推進の際にはセグメントＳの組み付けが不要となる。それ故、発進口４０を開口させる前に、エレクタ装置７０を除去することができ、これにより、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂの搬入が非常に行い易くなる。
【００５３】
尚、前胴２を省略すると共に、内胴６と外胴７とを前胴とし、場合によって、これら内胴６と外胴７とを前方へ延長し、この内胴６に対してカッターディスク１０が支持されるように構成してもよい。尚、本発明は、泥水式シールド掘進機だけでなく、土圧式シールド掘進機等の種々のシールド掘進機、及びそのシールド掘進機を用いた分岐シールド掘進方法に適用可能である。
本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、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て実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、本線トンネルをカーブ状に掘進することができ、しかも、分岐地点において分岐シールド掘進機を分岐発進させ、その分岐シールド掘進機で分岐トンネルを掘進させることができるため、汎用性に非常に優れたものになる。分岐シールド掘進機を分岐発進させる場合、発進口が形成された内胴を推進させなくても、複数の中折れジャッキを有効に利用し、これら中折れジャッキを用いて外胴を内胴に対して確実且つ円滑に推進させて発進口を開口させることができる。
【００５５】
発進口を開口させる前に、分岐シールド掘進機が発進可能に、内胴の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部を内嵌状にセットしておいて、これらの荷重が内胴に左右にアンバランスに作用しても、この内胴を推進させることなく発進口が開口されるため、内胴と共に発進口が回動して分岐発進方向がずれる虞はなく、分岐地点において分岐シールド掘進機を発進口から所期の発進方向へ確実に分岐発進させることができる。
【００５６】
また、複数の中折れジャッキを用いて内胴を外胴に対して推進させることから、その推進の際にはセグメントの組み付けが不要となる。それ故、発進口を開口させる前に、エレクタ装置を除去することができ、これにより、エントランスリングと分岐シールド掘進機の少なくとも一部の搬入が非常に行い易くなる。また、止水シールを設けたので、外胴と内胴の間をシールしてそこからシールド掘進機内に水や土が侵入することを確実に防止できる。
【００５７】
請求項２の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、内胴の後端部に連結され且つ外胴と同じ外径を有する補助胴部材を設け、この補助胴部材に中折れ部を介して後胴を連結したので、外胴に内嵌された内胴に対して後胴を中折れ可能に確実に連結することが可能になり、内胴が外胴が内嵌された状態で、この外胴と補助同部材の外周面が略連続する外周面になって、シールド掘進機を円滑に推進させることが可能になる。
【００５８】
請求項３の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力を推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達して、内胴に対して外胴を確実に推進させることができる。
【００５９】
請求項４の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、外胴の前側に外胴と一体的に設けられ且つカッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴を配設したので、この前胴に種々の機器や部材を装備することができ、カッターディスクで前方の地山を掘削しつつ、シールド掘進機で本線トンネルを掘進し、また、発進口を開口させるために内胴に対して前胴と共に外胴が推進する。
【００６０】
請求項５の分岐シールド掘進方法によれば、第１工程において、内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、第２工程において、胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。その後、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。この分岐シールド掘進方法では、基本的に、請求項１の分岐発進可能なシールド掘進機と同様の効果が得られる。
【００６１】
請求項６の分岐シールド掘進方法によれば、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力を推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達して、内胴に対して外胴を確実に推進させることができる。
【００６２】
請求項７の分岐シールド掘進方法によれば、第２工程の前に、発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットするので、第２工程において発進口を開口させても、その開口からシールド掘進機内に水や土を侵入させることなく、第３工程において発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させることができる。
【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面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII − III線断面図である。
【図４】シールド掘進機（分岐地点停止時）の縦断面図である。
【図５】シールド掘進機（発進口開口時）の縦断面図である。
【図６】シールド掘進機と分岐シールドジャッ掘進機（分岐発進時）の縦断面図である。
【図７】シールド掘進機と分岐シールドジャッ掘進機（分岐発進時）の縦断面図である。
【符号の説明】
１Ａ シールド掘進機
ＴＡ 本線トンネル
１Ｂ 分岐シールド掘進機
２ 前胴
４ 後胴
５ 中折れ部
６ 内胴
７ 外胴
８ 補助胴部材
１０ カッターディスク
１９ 隔壁
４０ 発進口
５５ 胴連結機構
５６，５７ 止水シール
７０ エレクタ装置
８０ シールドジャッキ
８５ 中折れジャッキ
８６ 前推力伝達管
８７ 後推力伝達管
８８ 推力伝達ピース
９０ エントランスリング
【発明の属する技術分野】
本発明は分岐発進可能なシールド掘進機及び分岐シールド掘進方法に関し、特に、本線トンネルをカーブ状に掘進可能な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ようにしたものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルのシールド工法において、内面がセグメントで覆工された本線トンネルとその本線トンネルから分岐する分岐トンネルとを構築する場合、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、その分岐シールド掘進機で分岐トンネルを掘進していく技術が知られている。
【０００３】
この分岐発進技術に用いるシールド掘進機として、分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、内胴に支持されたカッターディスクと、内胴の後端部に取り付けられた複数のシールドジャッキとを備えたものが実用に供されている（例えば、特許文献１参照）。
このシールド掘進機で本線トンネルを掘進する場合は、内胴と外胴とを一体的に連結した状態で行い、分岐シールド掘進機を分岐発進させる場合には、先ず、分岐地点の手前でシールド掘進機の掘進を停止させる。
【０００４】
次に、外胴の内面に組み付けたセグメントに外胴を固定すると共に、内胴と外胴との連結を解除し、発進口の周囲に取り付けられたエントランスリングに分岐シールド掘進機のカッターディスクと前胴部を内嵌状にセットした状態で、複数のシールドジャッキで内胴を分岐地点まで推進させる。その際、外胴が残置して前記発進口が開口し、その後、発進口から分岐シールド掘進機を発進させる。発進口が開口しても、エントランスリングに前胴部が内嵌状にセットされているため、発進口からシールド掘進機内に土や水が侵入しない。
【０００５】
一方、本願出願人は、カッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴と、エレクタ装置が装備された後胴と、これら前胴と後胴とを中折れ可能に連結する中折れ部とを有し、トンネルをカーブ状に掘進可能な種々のシールド掘進機を実用化している（例えば、特許文献２参照）。このシールド掘進機では、後胴に複数のシールドジャッキが取り付けられ、これらシールドジャッキの反力を後胴の内面に組み付けたセグメントでとって、シールド掘進機を推進させる。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３２６８３４２号公報
【特許文献２】
特開２００１−２０６６０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１のようなシールド掘進機を用いた分岐発進技術では、内胴に形成された発進口を開口させるために、内胴に大重量のエントランス及び分岐シールド掘進機のカッターディスクと前胴部を取り付けた状態で、その内胴を推進させなければならない。従って、特に分岐シールド掘進機を横方向へ分岐発進させるように内胴の側面にエントランスリングを取り付けた場合には、この内胴に作用するエントランスリング及び分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになり、内胴が推進するときに回動してしまう虞があり、こうなると、分岐シールド掘進機を所期の発進方向へ分岐発進させることができなくなり、その修正も非常に難しいものとなる。
【０００８】
また、前記の分岐発進技術では、発進口を開口させる際にもシールドジャッキを使用しており、エレクタ装置でセグメントを組み付けつつ、そのセグメントでシールドジャッキの反力をとって、外胴に対して内胴を推進させなければならない。つまり、外胴に対して内胴を推進させるためにはエレクタ装置が必要となるが、このエレクタ装置が存在する状態では、発進口を開口させる以前に必要となる分岐シールド掘進機等の搬入が困難となる。この分岐シールド掘進機等の搬入をエレクタ装置を解体して行ったとしても、その後再び内胴推進のためにエレクタ装置を組み付けなければならないため非常に面倒である。
【０００９】
また、特許文献１のようなシールド掘進機は、胴部材が中折れ可能になっていないため、本線トンネルをカーブ状に掘進することはできず汎用性に非常に劣るものとなる。この種の分岐発進可能なシールド掘進機は、一般に、直進状のトンネルを掘進するシールド掘進機に適用するものとして実用に供されており、特許文献１のシールド掘進機の胴部材のように、このシールド掘進機の胴部材を中折れ可能に構成する困難性は大きい。
【００１０】
例えば、前胴を内胴と外胴とで構成し、この前胴の外胴に中折れ可能に後胴を連結し、後胴に複数のシールドジャッキを取り付けることが考えられる。しかし、これらシールドジャッキによる推力を内胴に伝達することはできず、外胴に対して内胴を推進させることは困難である。そこで、複数のシールドジャッキを内胴に取り付けることが考えられるが、その内胴は後胴に対して首振りされるため、複数のシールドジャッキの反力を後胴の内面に組み付けたセグメントでとって推力を均等に発生させることが難しい場合が想定され、シールド掘進機を確実且つ円滑に推進させることや、発進口を開口させるために内胴に対して外胴を確実且つ円滑に推進させることができないという虞がある。
【００１１】
本発明の目的は、分岐発進可能なシールド掘進機及び分岐シールド掘進方法において、シールド掘進機で本線トンネルをカーブ状に掘進可能にすると共に、シールド掘進機が分岐地点に到達した後には、複数の中折れジャッキを有効に利用し、発進口を形成した内胴を推進させることなく発進口を確実且つ円滑に開口させて、分岐地点において発進口から分岐シールド掘進機を所期の発進方向に確実に分岐発進させること、等である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１の分岐発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、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発進可能なシールド掘進機において、前記分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部とを備え、前記後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、前記外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキと、前記内胴の前後両端付近で外胴と内胴との間を止水する止水シールと、前記内胴と外胴を一体的に且つ連結解除可能に連結する胴連結機構とを備え、前記胴連結機構による連結を解除した状態で、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させるように構成したことを特徴とするものである。
【００１３】
このシールド掘進機においては、胴連結機構により内胴と外胴とを一体的に連結した状態で本線トンネルを掘進していく。その際、止水シールで止水された内胴と外胴の間から水や土がシールド掘進機内に侵入することが防止される。後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部と、外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキとを設けたことにより、本線トンネルをカーブ状に掘進可能になる。
【００１４】
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場合、先ず、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、胴連結機構による連結を解除し、その状態で、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。発進口が完全に開口すると前胴と外胴との推進を停止させるが、このとき、外胴の後端部に内胴の前端部を内嵌させた状態にして、これらの間が前記止水シールで止水され、内胴と外胴の間から水や土がシールド掘進機内に侵入することが防止される。
【００１５】
外胴を内胴に対して推進させる前に、分岐シールド掘進機が発進可能に、内胴の発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットしておくことになる。こうして、内胴に作用するエントランスリングと分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになっても、この内胴を推進させることなく発進口が開口される。また、開口した発進口から水や土がシールド掘進機内に侵入しないようになる。そして、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。
【００１６】
請求項２の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１の発明において、前記内胴の後端部に連結され且つ外胴と同じ外径を有する補助胴部材を設け、この補助胴部材に中折れ部を介して後胴が連結されたことを特徴とするものである。外胴に内嵌された内胴に対して後胴を中折れ可能に確実に連結することが可能になり、内胴が外胴が内嵌された状態で、この外胴と補助同部材の外周面が略連続する外周面になって、シールド掘進機を円滑に推進させることが可能になる。
【００１７】
請求項３の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１又は２の発明において、前記複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とするものである。外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力が前記推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達されて、内胴に対して外胴が推進する。
【００１８】
請求項４の分岐発進可能なシールド掘進機は、請求項１〜３の何れかの発明において、前記外胴の前側に外胴と一体的に設けられ且つカッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴を配設したことを特徴とするものである。カッターディスクで前方の地山を掘削しつつ、シールド掘進機で本線トンネルを掘進し、また、発進口を開口させるために内胴に対して前胴と共に外胴が推進する。
【００１９】
請求項５の分岐シールド掘進方法は、分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部と、後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキとを備えたシールド掘進機によって本線トンネルを掘進していき、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、前記内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる第１工程と、前記胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させる第２工程と、前記発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる第３工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００２０】
この分岐シールド掘進方法においては、第１工程において、内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、第２工程において、胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。その後、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。
【００２１】
ここで、分岐シールド掘進機が発進可能に、第２工程の前に、内胴の発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットしておくことになる。こうして、内胴に作用するエントランスリングや分岐シールド掘進機の荷重が左右にアンバランスになっても、第２工程において、この内胴を推進させることなく発進口が開口される。そして、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。その他の作用は請求項１の作用と基本的に同様である。
【００２２】
請求項６の分岐シールド掘進方法は、請求項５の発明において、第２工程において、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とするものである。外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力が前記推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達されて、内胴に対して外胴が推進する。
【００２３】
請求項７の分岐シールド掘進方法は、請求項５又は６の発明において、前記第２工程の前に、前記発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットすることを特徴とするものである。第２工程において発進口を開口させても、その開口からシールド掘進機内に水や土を侵入させることなく、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させることができる。
【００２４】
【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ながら説明する。本実施形態は、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、分岐発進可能な泥水式のシールド掘進機、及び、分岐シールド掘進方法に、本発明を適用した場合の一例である。
【００２５】
先ず、シールド掘進機１Ａについて説明する。
図１〜図３に示すように、シールド掘進機１Ａは、カッターディスク１０を支持する隔壁１９が取り付けられた前胴２、前胴２に後続するように設けられた中胴３、中胴３に後続するように設けられてエレクタ装置７０が装備された後胴４、後胴４を中胴３に中折れ可能に連結する中折れ部５を有する。
【００２６】
カッターディスク１０は、中央部１１、中央部１１から外側へ放射状に延びる複数のカッタースポーク１２、中央部１１の前面に取り付けられたセンターカッター１３、複数のカッタースポーク１２の前面に取り付けられた多数のカッタービット１４を有する。尚、１又は複数のカッタースポーク１２の外周付近には、曲進時に余掘りするコピーカッター（図示略）も設けられている。
【００２７】
カッターディスク１０の後面には、後方へ延びる複数の支持部材１５が固定され、これら支持部材１５の後端部に回動支持リング１６が固定され、この回動支持リング１６の後端部にリングギヤ１７が固定されている。このカッターディスク１０のコピーカッターを駆動する油圧を供給するために、中央部１１には供給通路部材１８が接続されて後方へ延びている。
【００２８】
前胴２の内面に環状体２０が固定され、環状体２０の後端部から内側へ張出した取付板２１の前側に、円板部材２２の外周部分が連結材２３を介して連結されている。環状体２０の内面と円板部材２２の外周部に連結されたリング材２４との間に、回動支持リング１６が摺動自在に嵌合されて、カッターディスク１０が回動自在に支持されている。回動支持リング１６と環状体２０及びリング材２４の間は夫々環状シール部材２５，２６でシールされている。尚、環状体２０及び回動支持リング１６の前面板とリング材２４と円板部材２２等で隔壁１９が構成されている。
【００２９】
前記取付板２１には複数の油圧モータ２７が前向きに取り付けられ、これら油圧モータ２７で夫々駆動される複数の駆動ギヤ２７ａがリングギヤ１７の内側の歯に噛合し、これら油圧モータ２７が同期駆動されて、リングギヤ１７と共にカッターディスク１０が回動される。供給通路部材１８は円板部材２２に連結され、同じくこの円板部材２２に後側から連結されたロータリージョント２８に接続されている。
【００３０】
前胴２の前端部と隔壁１９とで囲まれた部分が、カッターディスク１０で掘削された土砂を回収するチャンバー３０に形成されている。チャンバー３０に回収された土砂を泥水にするために水を供給する送水管３１と、チャンバー３０内の泥水を排出する排泥管３２が配設され、送水管３１の先端部は環状体２０を挿通してチャンバー３０の上端部に達し、排泥管３２の先端部は環状体２０を挿通してチャンバー３０の下端部に達している。カッターディスク１０の後面にはチャンバー３０内の掘削土と水とを攪拌する複数の攪拌羽根２９が設けられている。
【００３１】
中胴３は、分岐発進用の発進口４０が形成された内胴６と、内胴６と略同じ前後長を有し内胴６が前後にスライド可能に内嵌された外胴７と、内胴６の後端部に一体的に連結された且つ外胴７と同じ外径を有する補助胴部材８を有する。外胴７の前側の前胴２は外胴７と一体的に設けられ、補助胴部材８に中折れ部５を介して後胴４が連結されている。外胴７の前端部には内側へ張り出す環状連結部材５０が固定されている。尚、前胴２と外胴７も同じ外径である。
【００３２】
内胴６の前後両端部には内側へ張り出す環状連結部材５１，５２が夫々固定されている。内胴６と外胴７に固定された環状連結部材５０，５１が当接して、内胴６の全部が外胴７に内嵌された状態になり、この状態で、これら環状連結部材５０，５１同士をボルト結合することにより、内胴６と外胴７を一体的に且つ連結解除可能に連結する胴連結機構５５が設けられ、内胴６の前後両端付近で外胴７と内胴６との間をシールする止水シール５６，６７が設けられている。内胴６の発進口４０の周囲にはリング部材４０ａが予め溶接されている。
【００３３】
補助胴部材８は短尺の胴部材であり、この補助胴部材８の前端部に内側へ張り出す環状連結部材５３が固定され、この環状連結部材５３を内胴６に固定された環状連結部材５２に当接させ、これら環状連結部材５２，５３をボルト結合することにより、内胴６の後端部に補助胴部材８が一体的に連結されている。
【００３４】
後胴４は、その前端部分に外面湾曲状の中折れ結合部６０が形成され、後端部分にテールシール７５が装着されている。この中折れ結合部６０の前部が補助胴部材８の後部に内嵌されて中折れ部５が構成されている。後胴４の内面には、中折れ結合部６０の後端部分にリングウェブ６２が固定され、リングウェブ６２（中折れ結合部６０）の直ぐ後側に回動支持リング６３が固定されている。
【００３５】
後胴４に装備されたエレクタ装置７０は、掘削された本線トンネルＴＡの内面にセグメントＳを組み付けて覆工していくものであり、このエレクタ装置７０は、後胴４に固定された回動支持リング６３に、複数のローラを介して回転可能に支持され油圧モータ（図示略）で回動されるエレクタドラム７１と、このエレクタドラム７１に装備されたエレクタ本体７２とを有する。
【００３６】
ところで、このシールド掘進機１Ａには、複数のシールドジャッキ８０と、複数の中折れジャッキ８５とが設けられている。
複数のシールドジャッキ８０は、本線トンネルＴＡを掘進するためにシールド掘進機１Ａを推進させる為のものであり、中胴３及び後胴４の中折れ部５付近の内面に沿って後方向きにして並べて配設され、これらシールドジャッキ８０の本体後端部が、後胴４に固定されたリングウェブ６２に挿通状に固定され、片持ち状に支持されている。
【００３７】
複数の中折れジャッキ８５は、本線トンネルＴＡをカーブ状に掘進するために、後胴４に対して前胴２と中胴３を首振りさせる為のものであり、中胴３の内面に沿って周方向所定位置に前後方向向きに配設されている。各中折れジャッキ８５の前端部に前推力伝達管８６が連結され、前推力伝達管８６が内胴６に固定の環状連結部材５１に形成された貫通穴を通って、外胴７に固定の環状連結部材５０に連結され、各中折れジャッキ８５の後端部に後推力伝達管８７が連結され、後推力伝達管８７が後胴４に固定のリングウェブ６２に連結されている。
【００３８】
このように、各中折れジャッキ８５の前後両端部が、外胴７と後胴４とに前推力伝達管８６及び環状連結部材５１と後推力伝達管８７及びリングウェブ６２（これらが複数の連結部材に相当する）を介して連結されている。尚、各中折れジャッキ８５と推力伝達管８６，８７は軸を介して連結され、その軸回りに相対回動可能であるが、その軸回り以外の方向にも相対回動可能になっており、これにより、本線トンネルＴＡを任意の方向にカーブさせて掘進可能となる。
【００３９】
ここで、エレクタ装置７０により後胴４の内面にセグメントＳが組み付けられるが、このセグメントＳを複数のシールドジャッキ８０のスプレッダ８０ａが押すことにより、そのセグメントＳで複数のシールドジャッキ８０の反力をとり、その推進力が後胴４から複数の中折れジャッキ８５と推力伝達管８６，８７等を介して外胴７、前胴２伝達されて、シールド掘進機１Ａが推進する。
【００４０】
次に、以上説明したシールド掘進機１Ａで本線トンネルＴＡを掘進していき、分岐地点においてシールド掘進機１Ａから分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させる分岐シールド掘進方法について、図４〜図７に基づいて説明する。
【００４１】
このシールド掘進機１Ａを用いた分岐シールド掘進方法においては、先ず、中胴３の内胴６を外胴７に内嵌させた状態で内胴６と外胴７を胴連結機構５５で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機１Ａを掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機１Ａの掘進を停止させる（第１工程）。続いて、図４に示すように、送水管３１、排泥管３２、エレクタ装置７０を除去すると共に、送排泥ホース（図示略）をチャンバー３０に接続する。
【００４２】
その後、発進口４０付近のシールドジャッキ８０と中折れジャッキ８５とを除去してから、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５と前胴９６を中胴３内に搬入し、エントランスリング９０の先端部を発進口４０の周囲に固定したリング部材４０ａに溶接し、そのエントランスリング９０の長さ方向略中間部までカッターディスク９５を挿入した状態で、エントランスリング９０に前胴９６を反力受け部材９２，９３で一体的に連結して、カッターディスク９５と前胴９６をセットする。
【００４３】
次に、エントランスリング９０のチューブシール９１を作動させ、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５及び前胴９６の間をシールしてからら、所定の泥水注入装置（図示略）により、エントランスリング９０内において前胴９６のチャンバー３０を含む先端側の空間に高濃度の泥水を注入して外圧となる土圧とバランスさせ、発進口５０の開口に備える。
【００４４】
次に、図５に示すように、後胴４の内面に組み付けたセグメントＳと後胴４のリングウェブ６２の間に複数の反力受け部材７６を挿入するように、これら反力受け部材７６を後胴４の内面に配設（固定）してから、全てのシールドジャッキ８０を除去し、中折れ部５（補助リング部材８の後端部分と後胴４の中折れ結合部６０と）を溶接固定し、その後、複数のジャッキサポート８５ａを内胴６の内面に固定し、これらジャッキサポート８５ａで複数の中折れジャッキ８５をサポートする。そして、胴連結機構５５による内胴６と外胴７との連結を解除して、複数の中折れジャッキ８５を用いて内胴６に対して前胴２と共に外胴７を推進させて発進口４０を開口させる（第２工程）。
【００４５】
この第２工程においては、複数の中折れジャッキ８５の反力をセグメントＳで受け止められたリングウェブ６２でとり、その推力が内胴６に伝達されて内胴６が推進するが、複数の中折れジャッキ８５を用いて内胴６に対して外胴７を推進させる際、外胴７に固定された環状連結部材５０と各中折れジャッキ８５に連結された前推力伝達管８６との間に、複数の推力伝達ピース８８を順次直列状に挿入することにより、外胴７が約内胴６の長さ分推進して発進口４０が開口可能に、複数の中折れジャッキ８５による推力が外胴７に伝達される。
【００４６】
前記の推力伝達ピース８８の挿入については、例えば、外胴７が推力伝達ピース８８の１個分の長さ推進する毎に、複数の中折れジャッキ８５に対して半分ずつ行い、この作業を繰り返し行って外胴７を約内胴６の長さ分推進させる。また、この第２工程においては、外胴７が内胴６に対して推進すると、内胴６の外面側には外胴７分の隙間が生じるため、外胴７の推進と共に又は外胴７の推進完了後、その隙間に所定の裏込材注入装置（図示略）を用いて注入管５８から裏込材を注入して隙間を埋める。尚、内胴６に対して外胴７が推進する際に掘削されチャンバー３０に回収された土砂は前記送排泥ホースによって排出される。
【００４７】
次に、図６に示すように、内胴６の発進口４０と反対側の内面に反力壁100 を取り付け、反力受け部材９２，９３によるエントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂの前胴９６との連結を解除し、前胴９６に装備した複数のシールドジャッキ９７の反力を、最初は反力壁100 でとり、また、少し推進すると組み付ける仮セグメント101 でとって、分岐シールド掘進機１Ｂを推進させ、開口した発進口４０から分岐発進させる（第３工程）。
【００４８】
図７に示すように、前胴９６の後端がエントランスリング９０の近くに達した状態で、前胴９６とエントランスリング９０を反力受け部材９２，９３で再度連結して、後胴９８を搬入して前胴９６に連結する。その後、反力受け部材９２，９３による前胴９６とエントランスリング９０との連結を解除して、仮セグメント101 を組み付けつつ、その仮セグメント101 でシールドジャッキ９７の反力をとって、分岐シールド掘進機１Ｂを推進させる。
【００４９】
以上説明した分岐発進可能なシールド掘進機１Ａ、及び、このシールド掘進機１Ａを用いて行う分岐シールド掘進方法の作用・効果について説明する。
シールド掘進機１Ａで本線トンネルＴＡをカーブ状に掘進することができ、分岐地点において分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させ、分岐シールド掘進機１Ｂで分岐トンネルＴＢを掘進できるため、汎用性に非常に優れたものになる。その際、止水シール５６，５７により外胴７と内胴６の間をシールして、そこからシールド掘進機１Ａ内に水や土が侵入することを防止できる。
【００５０】
分岐シールド掘進機１Ｂを分岐発進させる場合、シールド掘進機１Ａを分岐地点に停止させけてから、発進口４０が形成された内胴６を推進させなくても、複数の中折れジャッキ８５を有効に利用し、これら中折れジャッキ８５により外胴７を内胴６に対して確実且つ円滑に推進させて発進口５０を開口させることができる。それ故、複数のシールドジャッキ８０の取り付けにも制限を受けにくく、複数のシールドジャッキ８０を後胴４に取り付けて、これらシールドジャッキ８０でシールド掘進機１Ａを確実に推進させることができる。
【００５１】
発進口４０を開口させる前に、分岐シールド掘進機１Ｂが発進可能に、内胴６の発進口４０の周囲に分岐発進用のエントランスリング９０を取り付け、このエントランスリング９０に分岐シールド掘進機１Ｂのカッターディスク９５と前胴９６を内嵌状にセットし、これらの荷重が内胴６にアンバランスに作用しても、この内胴６を推進させることなく発進口４０が開口されるため、内胴６と共に発進口４０が回動して分岐発進方向がずれる虞はなく、分岐地点において発進口４０から分岐シールド掘進機１Ｂを所期の発進方向へ確実に分岐発進させることができる。発進口４０が開口した状態でも、止水シール５７により外胴７と内胴６の間をシールして、そこからシールド掘進機１Ａ内に水や土が侵入することを防止できる。
【００５２】
発進口４０を開口させる場合に複数の中折れジャッキ８５を用いて外胴７を内胴６に対して推進させることから、その推進の際にはセグメントＳの組み付けが不要となる。それ故、発進口４０を開口させる前に、エレクタ装置７０を除去することができ、これにより、エントランスリング９０と分岐シールド掘進機１Ｂの搬入が非常に行い易くなる。
【００５３】
尚、前胴２を省略すると共に、内胴６と外胴７とを前胴とし、場合によって、これら内胴６と外胴７とを前方へ延長し、この内胴６に対してカッターディスク１０が支持されるように構成してもよい。尚、本発明は、泥水式シールド掘進機だけでなく、土圧式シールド掘進機等の種々のシールド掘進機、及びそのシールド掘進機を用いた分岐シールド掘進方法に適用可能である。
本発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、当業者であれば、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て実施することができ、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、本線トンネルをカーブ状に掘進することができ、しかも、分岐地点において分岐シールド掘進機を分岐発進させ、その分岐シールド掘進機で分岐トンネルを掘進させることができるため、汎用性に非常に優れたものになる。分岐シールド掘進機を分岐発進させる場合、発進口が形成された内胴を推進させなくても、複数の中折れジャッキを有効に利用し、これら中折れジャッキを用いて外胴を内胴に対して確実且つ円滑に推進させて発進口を開口させることができる。
【００５５】
発進口を開口させる前に、分岐シールド掘進機が発進可能に、内胴の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部を内嵌状にセットしておいて、これらの荷重が内胴に左右にアンバランスに作用しても、この内胴を推進させることなく発進口が開口されるため、内胴と共に発進口が回動して分岐発進方向がずれる虞はなく、分岐地点において分岐シールド掘進機を発進口から所期の発進方向へ確実に分岐発進させることができる。
【００５６】
また、複数の中折れジャッキを用いて内胴を外胴に対して推進させることから、その推進の際にはセグメントの組み付けが不要となる。それ故、発進口を開口させる前に、エレクタ装置を除去することができ、これにより、エントランスリングと分岐シールド掘進機の少なくとも一部の搬入が非常に行い易くなる。また、止水シールを設けたので、外胴と内胴の間をシールしてそこからシールド掘進機内に水や土が侵入することを確実に防止できる。
【００５７】
請求項２の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、内胴の後端部に連結され且つ外胴と同じ外径を有する補助胴部材を設け、この補助胴部材に中折れ部を介して後胴を連結したので、外胴に内嵌された内胴に対して後胴を中折れ可能に確実に連結することが可能になり、内胴が外胴が内嵌された状態で、この外胴と補助同部材の外周面が略連続する外周面になって、シールド掘進機を円滑に推進させることが可能になる。
【００５８】
請求項３の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力を推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達して、内胴に対して外胴を確実に推進させることができる。
【００５９】
請求項４の分岐発進可能なシールド掘進機によれば、外胴の前側に外胴と一体的に設けられ且つカッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴を配設したので、この前胴に種々の機器や部材を装備することができ、カッターディスクで前方の地山を掘削しつつ、シールド掘進機で本線トンネルを掘進し、また、発進口を開口させるために内胴に対して前胴と共に外胴が推進する。
【００６０】
請求項５の分岐シールド掘進方法によれば、第１工程において、内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる。次に、第２工程において、胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて発進口を開口させる。その後、第３工程において、発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる。この分岐シールド掘進方法では、基本的に、請求項１の分岐発進可能なシールド掘進機と同様の効果が得られる。
【００６１】
請求項６の分岐シールド掘進方法によれば、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することにより、複数の中折れジャッキの反力を後胴でとり、その推力を推力伝達ピースを介して外胴に確実に伝達して、内胴に対して外胴を確実に推進させることができる。
【００６２】
請求項７の分岐シールド掘進方法によれば、第２工程の前に、発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットするので、第２工程において発進口を開口させても、その開口からシールド掘進機内に水や土を侵入させることなく、第３工程において発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させることができる。
【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面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図１のIII − III線断面図である。
【図４】シールド掘進機（分岐地点停止時）の縦断面図である。
【図５】シールド掘進機（発進口開口時）の縦断面図である。
【図６】シールド掘進機と分岐シールドジャッ掘進機（分岐発進時）の縦断面図である。
【図７】シールド掘進機と分岐シールドジャッ掘進機（分岐発進時）の縦断面図である。
【符号の説明】
１Ａ シールド掘進機
ＴＡ 本線トンネル
１Ｂ 分岐シールド掘進機
２ 前胴
４ 後胴
５ 中折れ部
６ 内胴
７ 外胴
８ 補助胴部材
１０ カッターディスク
１９ 隔壁
４０ 発進口
５５ 胴連結機構
５６，５７ 止水シール
７０ エレクタ装置
８０ シールドジャッキ
８５ 中折れジャッキ
８６ 前推力伝達管
８７ 後推力伝達管
８８ 推力伝達ピース
９０ エントランスリング
Claims (7)
- 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発進可能なシールド掘進機において、
前記分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部とを備え、
前記後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、
前記外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキと、
前記内胴の前後両端付近で外胴と内胴との間を止水する止水シールと、
前記内胴と外胴を一体的に且つ連結解除可能に連結する胴連結機構とを備え、
前記胴連結機構による連結を解除した状態で、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させるように構成したことを特徴とする分岐発進可能なシールド掘進機。 - 前記内胴の後端部に連結され且つ外胴と同じ外径を有する補助胴部材を設け、この補助胴部材に中折れ部を介して後胴が連結されたことを特徴とする請求項１に記載の分岐発進可能なシールド掘進機。
- 前記複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とする請求項１又は２に記載の分岐発進可能なシールド掘進機。
- 前記外胴の前側に外胴と一体的に設けられ且つカッターディスクを支持する隔壁が取り付けられた前胴を配設したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の分岐発進可能なシールド掘進機。
- 分岐シールド掘進機の分岐発進用の発進口が形成された内胴と、この内胴が前後にスライド可能に内嵌された外胴と、この外胴の後側に配設され且つエレクタ装置が装備された後胴と、この後胴を内胴に対して中折れ可能に連結する中折れ部と、後胴に取り付けられた複数のシールドジャッキと、外胴と後胴とに１又は複数の連結部材を介して前後両端部が夫々連結された複数の中折れジャッキとを備えたシールド掘進機によって本線トンネルを掘進していき、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、
前記内胴を外胴に内嵌させた状態で内胴と外胴とを胴連結機構で一体的に且つ連結解除可能に連結してシールド掘進機を掘進させ、分岐地点に到達したときにシールド掘進機の掘進を停止させる第１工程と、
前記胴連結機構による連結を解除して、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させて前記発進口を開口させる第２工程と、
前記発進口から分岐シールド掘進機を分岐発進させる第３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。 - 前記第２工程において、複数の中折れジャッキを用いて内胴に対して外胴を推進させる際に、外胴に固定された連結部材と中折れジャッキとの間に複数の推力伝達ピースを順次直列状に挿入することを特徴とする請求項５に記載の分岐シールド掘進方法。
- 前記第２工程の前に、前記発進口の周囲に分岐発進用のエントランスリングを取り付け、このエントランスリングに分岐シールド掘進機の少なくとも一部をセットすることを特徴とする請求項５又は６に記載の分岐シールド掘進方法。
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