JP3955164B2 - 既設トンネル接続施工用のシールド掘進機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば既設トンネルの側壁部に別の新しいトンネルをドッキングさせるための既設トンネル接続施工用のシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘進機としては、たとえば特開平１０−２８０８６７号公報に見られる構成が提供されている。すなわち、この従来構成においてシールド掘進機は、シールド本体の前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室を構成する内側環状板部の内方に、カッタヘッドを回転自在に支持し、環状空間室内に、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングを、シールド本体の周縁部に沿って旋回自在にかつ前後方向で摺動自在に配置し、このカッタリングの周方向の所定位置に係合穴を形成し、この係合穴に対して、カッタヘッドに設けられたコピーカッタ装置の出退自在なカッタ部が係脱自在に構成されている。
【０００３】
そしてカッタリングのカッタヘッドへの接続は、シリンダー装置により押出部材を作動させ、複数の押出伝達部材を介してカッタリングを間欠的に押出したのちボルトにより固定することで行われ、または、カッタリングの係合穴にカッタヘッド周辺部のシリンダー装置およびノブを間欠的に係合させてカッタヘッドとともに押出したのちボルトにより固定することで行われる。これらによりカッタリングは、カッタヘッドに固定されてこのカッタヘッドとともに回転される。
【０００４】
このようなシールド掘進機を使用しての既設トンネルへの接続施工は、カッタリングに形成された係合穴に、コピーカッタ装置のカッタ部を係合させた状態で、カッタヘッドを回転させながらシールド本体を前進させて、このカッタリングの前縁部に設けられた切断ビットにより、既設トンネルの外周部の切削が行われて側壁部に貫通穴が形成され、以て新しいトンネルを接続構築している。これにより、既設トンネルの側壁部に対して、枝線として別の新しいトンネルのドッキングを、容易に、かつ既設トンネルに損傷を与えずに構築し得る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のシールド掘進機によると、カッタリングの前縁部に設けられた切断ビットにより貫通穴を形成する際に、その切削時の後退反力を固定用のボルトを介してシールド本体側で受止めることから、確実に受止めるためには多数のボルトを使用しなければならず、その際にボルト群による固定操作が手動により行われることで、全体として効率の悪いものになる。
【０００６】
そこで本発明のうち請求項１記載の発明は、切削時の後退反力は、カッタリングを突出させる構成を兼用して、確実にかつ自動的に受止め得る既設トンネル接続施工用のシールド掘進機を提供することを目的としたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明のうちで請求項１記載の既設トンネル接続施工用のシールド掘進機は、シールド本体は、前端部に回転自在なカッタヘッドを有するとともに、このカッタリングには、周方向の複数箇所においてそれぞれ前後方向の複数箇所に被係合部を形成し、前記カッタリングを前後方向で摺動させる作動装置を設け、この作動装置は、カッタリングへの係合部を周方向の複数箇所に有し、各係合部はカッタヘッド側に、操作装置を介して放射方向ならびに前後方向に移動自在に設けるとともに、放射方向への移動により前記被係合部に係脱自在に構成し、これら係合部群により切削時の後退反力を受止めるように構成したことを特徴としたものである。
【０００８】
したがって請求項１の発明によると、作動装置の作用により、係合部群を介してカッタリングを前進させる。すなわち、係合部群を最前端の被係合部群に対して内側から対向させた状態で、操作装置群の作動により係合部群を被係合部群に係合させ、そして、この係合を維持した状態で、操作装置群の作用により係合部群とともにカッタリングを所定の１ピッチ分だけ前進させる。次いで、係合部群を被係合部群から離脱させたのち、操作装置群の逆作用により係合部群を後方へ移動させ、以て二列目の被係合部群に対して内側から対向させる。これにより最初と同様の状態になり、以て上述と同様の動作を繰返すことで、カッタリングを所定の１ピッチ分づつ間欠的（尺取状）に前進させ得る。そしてカッタリングを所定量、前方に突出させたのち、次の被係合部群に係合部群を係合させた状態で、カッタヘッドに作動装置を介して一体状のカッタリングを高速で回転させる。この状態で、操作装置を作用させて、カッタリングを高速回転させながら低速で前方へ突出させることにより、このカッタリングを既設トンネル側に押し付けて、既設トンネルの側壁部の切削を開始し得る。その際に、切削時にカッタリングが後退しようとする後退反力を、カッタリングを前進突出させる構成である、カッタリング側に係合されている係合部群を兼用して受け止め得る。
【００１６】
さらに本発明の請求項２記載の既設トンネル接続施工用のシールド掘進機は、シールド本体は、前端部に回転自在なカッタヘッドを有するとともに、その前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室内に、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングを前後方向で摺動自在に配置するとともに、このカッタリングの内周面で周方向の複数箇所に前後方向のラック部を形成し、前記カッタリングを前後方向で摺動させる作動装置を設け、この作動装置は、前記ラック部に対向してシールド本体側とカッタヘッド側に、それぞれ周方向の複数箇所に駆動ピニオンを設け、これら駆動ピニオン群により切削時の後退反力を受止めるように構成したことを特徴としたものである。
【００１７】
したがって請求項２の発明によると、所期の掘進作業時にカッタリングを環状空間室に退入位置させ、その切断ビットなどをカッタヘッドの後方に位置し得る。その際にラック部群は対応するシールド本体側の駆動ピニオン群に噛合し、これら駆動ピニオン群の駆動を停止していることで、カッタリングが不測にして突出動することを防止し得る。
【００１８】
所期の掘進作業を終えた状態で、まずシールド本体側の駆動ピニオン群を送り出し方向に回転駆動させて、ラック部群を介してカッタリングを前進動させる。このカッタリングの前進動を或る量で行ったときに、ラック部群はカッタヘッド側の駆動ピニオン群に噛合する。この噛合の前後において、カッタヘッド側の駆動ピニオン群を送り出し方向に回転駆動させ、以てカッタリングを引き続いて前進動させる。
【００１９】
そしてラック部群の後端部分がシールド本体側の駆動ピニオン群から外れたのち、カッタヘッドを高速で回転させることにより、カッタヘッドに一体状のカッタリングを高速で回転させる。この状態で、カッタヘッド側の駆動ピニオン群の送り出し回転を継続することで、カッタリングを高速回転させながら低速で前方へ突出させることになり、以てカッタリングによる切削を開始し得る。その際に、切削時にカッタリングが後退しようとする後退反力は、カッタリングを前進突出させる構成である、ラック部群に噛合しているカッタヘッド側の駆動ピニオン群を兼用して受け止め得る。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図８に基づいて説明する。
図１〜図４において、１はシールド掘進機における屈折式のシールド本体で、その前方部分には、カッタヘッド２が回転自在に設けられている。前記シールド本体１の前部の周縁部（外周部）に沿っては、外側のスキンプレート３と内側の環状板４とにより環状空間室５が形成されている。そして、前記環状板４の内側には、カッタヘッド２を回転させるための回転駆動装置６が設けられている。
【００２１】
この回転駆動装置６は、前記環状板４の内方に配置された支持部７に旋回軸受８を介して旋回自在に配置された回転部９と、前記支持部７側に取り付けられ歯車伝動装置１０を介して前記回転部９を回転させる回転駆動部（例えば、油圧モータ）１１などから構成されている。そして、前記回転部９の先端部に前記カッタヘッド２が連結されている。
【００２２】
このカッタヘッド２は、放射状に設けられるとともに両側縁部に多数のカッタビット２１がそれぞれ設けられた複数個のスポーク体２２と、これら各スポーク体２２の内部に配置された出退用シリンダー装置（出退装置の一例）２３によりその先端面から出退自在にされたコピーカッタ２４やオーバカッタ２５などから構成されている。
【００２３】
前記環状空間室５内には、シールド本体１のスキンプレート（外周面）３に沿って環状に形成されたカッタリング３１が配置され、このカッタリング３１には、その前縁部の複数箇所に切断ビット３２が突設されている。そしてカッタリング３１は、カッタヘッド２と一体状で回転自在にかつカッタヘッド２に対して前後方向で摺動自在（出退自在）に配置されるとともに、このカッタリング３１を前後方向で摺動させる作動装置４１が設けられている。
【００２４】
すなわちカッタリング３１には、周方向における六箇所（複数箇所）においてそれぞれ前後方向の複数箇所に被係合穴（被係合部の一例）３３が形成されている。そして前記作動装置４１には、被係合穴３３群に対応するように、カッタリング３１への係合ピン（係合部の一例）４２が周方向の複数箇所に設けられ、これら係合ピン４２群により切削時の後退反力を受止めるように構成されている。
【００２５】
ここで各係合ピン４２は、カッタヘッド２側にそれぞれ操作装置４３を介して放射方向ならびに前後方向に移動自在に設けられるとともに、放射方向への移動により前記被係合穴３３に係脱自在に構成されている。
すなわち、カッタヘッド２の周縁部で周方向における六箇所（複数箇所）には保持部材３４が配設されている。これら保持部材３４は、内側板部３４Ａと、左右の側板部３４Ｂと、外側板部３４Ｃと、端板部３４Ｄと、筒状部３４Ｅと、端板部３４Ｆなどにより、前面開放のボックス状に形成されるとともに、その前端面が前記カッタヘッド２側に連結されている。そして前端面側に前位空所３５が形成されるとともに、筒状部３４Ｅの部分に後位空所３６が形成される。
【００２６】
前記操作装置４３群は、そのピストンロッドを前方向きとして後位空所３６内に配設された前後動用シリンダー装置４４と、この前後動用シリンダー装置４４のピストンロッドにシリンダー本体が連結されるとともにピストンロッドを放射外方向として前位空所３５内に配設された放射動用シリンダー装置４５などにより構成される。そして各放射動用シリンダー装置４５のピストンロッドに前記係合ピン４２が連結され、その際に外側板部３４Ｃには、係合ピン４２やピストンロッドの前後方向や放射方向の移動を許すための長穴３７が、前後方向に形成されている。
【００２７】
したがって作動装置４１の正逆作動（後述する。）によって、カッタリング３１は、図３に示すように切断ビット３２がカッタヘッド２の後方となるような退入位置と、図４に示すように切断ビット３２がカッタヘッド２より所定距離だけ突出した切断位置（突出位置）との間で出退可能に構成され、以てカッタリング３１は、カッタヘッド２の外側で前後方向に摺動自在に構成されている。なお前記切断ビット３２は、鉄筋コンクリート製やスチールセグメント製の既設トンネルＴの側壁部を掘削し得るものである。
【００２８】
以下に、上記したようにカッタヘッド２の外側にカッタリング３１を回転自在に有するシールド掘進機を使用して、既設トンネルＴに、枝線として小径の新しいトンネルを接続構築する工法を説明する。
カッタリング３１により既設トンネルＴの側壁部に貫通穴を形成するに際し、まず図５に示すように、既設トンネルＴに小径トンネル掘削用のシールド掘進機が近づくと、このシールド掘進機の掘進（前進）を所定の位置（既設トンネルＴへの最接近位置）で停止させる。次いで、カッタヘッド２の外周面からコピーカッタ２４やオーバカッタ２５を引っ込める（退入させる）。このとき、側面地中接合切削用に、推進用ポンプユニット及びカッタ用ポンプユニットが切り換えセットされる。そして、シールド掘進機による貫通穴の形成が行われる。
【００２９】
すなわち図３の実線に示すように、係合ピン４２群を、作動装置４１における前後動用シリンダー装置４４群の収縮動と放射動用シリンダー装置４５群の収縮動とにより、後退動されているカッタリング３１における最前端の被係合穴３３群に対して内側から対向させた状態で、まず放射動用シリンダー装置４５群を伸展動させて、図３の仮想線イに示すように、係合ピン４２群を被係合穴３３群に係合させる。
【００３０】
この係合ピン４２群による係合を維持した状態で、前後動用シリンダー装置４４群を伸展動させて放射動用シリンダー装置４５群を前方へ移動させ、図３の仮想線ロに示すように、放射動用シリンダー装置４５側の係合ピン４２群とともにカッタリング３１を所定の１ピッチ分だけ前進させる。
次いで、放射動用シリンダー装置４５群を収縮動させて係合ピン４２群を被係合穴３３群から抜出させたのち、前後動用シリンダー装置４４群を収縮動させて放射動用シリンダー装置４５群を後方へ移動させ、以て係合ピン４２群を二列目の被係合穴３３群に対して内側から対向させる。
【００３１】
これにより最初と同様の状態になり、以て上述と同様の動作を繰返すことで、カッタリング３１を所定の１ピッチ分づつ間欠的（尺取状）に前進させ得る。そして図４の実線に示すように、カッタリング３１を所定量（切削ビット３２が既設トンネルＴに接触または接近した位置）、前方に突出させたのち、図４の仮想線に示すように、次の被係合穴３３群に係合ピン４２群を係合させた状態で、回転駆動装置６によりカッタヘッド２を高速で回転させる。
【００３２】
これにより、カッタヘッド２に作動装置４１の保持部材３４群やシリンダー装置４４，４５群などを介して一体状とされているカッタリング３１を高速で回転させる。この状態で、収縮状態にある前後動用シリンダー装置４４群を同期して伸展動させて、カッタリング３１を高速回転させながら低速で前方へ突出させることにより、このカッタリング３１を既設トンネルＴ側に押し付けて、既設トンネルＴの側壁部の切削を開始し得る。
【００３３】
その際に、切削時にカッタリング３１が後退しようとする後退反力は、カッタリング３１を前進突出させる構成である、カッタリング３１の被係合穴３３群に係合されている係合ピン４２群を兼用して、確実にかつ自動的に受け止め得る。したがって、カッタリング３１の後退反力をシールド本体１側で受止めるためのボルト群の固定操作を不要とし得、全体として効率を向上し得る。
【００３４】
このような既設トンネルＴの掘削により、図６に示すように貫通穴形成相当部が貫通して貫通穴Ｈが形成されたのち、止水を確認した状態で、図７に示すように既設トンネルＴ内から、カッタリング３１内に位置されている既設トンネルＴの掘削除去部（切断セグメント部分）の撤去を行う。
このようにして既設トンネルＴの側壁部の掘削が終了することで、シールド本体１と既設トンネルＴとは、カッタリング３１により接続された状態となっている。次いで、カッタリング３１やスキンプレート３などを残した状態でシールド掘進機を解体し撤去したのち、図８に示すように、これらカッタリング３１やスキンプレート３などの内側にコンクリートを打設して２次巻コンクリート層５３を形成し、以てトンネル内壁面に覆工を施こす。これにより、既設トンネルＴの所望する箇所に、容易にかつ既設トンネルＴに損傷を与えることなく、枝線として小径の新しいトンネルＴ１を接続構築することができる。
【００３５】
なお、既設トンネルＴの掘削時において、たとえばカッタリング３１の前縁部の水噴出口から水が噴出されるように構成されているときには、掘削屑（切削屑）が水とともに外部に排出され、また同時に、カッタリング３１の掘削部の冷却も行える。
次に、本発明の第２の実施の形態におけるシールド掘進機を、図９〜図１１に基づいて説明する。
【００３６】
すなわち、カッタリング３１には、周方向における六箇所（複数箇所）においてそれぞれ前後方向の複数箇所に被係合穴（被係合部の一例）３３が形成されている。そして、このカッタリング３１を前後方向で摺動させる作動装置６１が設けられ、この作動装置６１は、カッタヘッド２側の放射動用シリンダー装置（出退操作装置の一例）６２と、シールド本体１側の前後動用シリンダー装置（前後操作装置の一例）６６などにより構成される。
【００３７】
前記カッタヘッド２の周縁部で周方向における三箇所（複数箇所）には保持部材６３が配設されている。これら保持部材６３は、内側板部６３Ａと、左右の側板部６３Ｂと、後側板部６３Ｃなどにより、周縁側で開放のボックス状に形成されるとともに、その前端面が前記カッタヘッド２側に連結されている。この保持部材６３の内部には前記放射動用シリンダー装置６２が、そのピストンロッドを放射外方向として配設されるとともに、シリンダー本体が内側板部６３Ａに連結されている。
【００３８】
そして放射動用シリンダー装置６２群のピストンロッドに、前記被係合穴３３群に係脱自在な係合ピン（係合部の一例）６４群が連結されている。ここで各係合ピン６４は、放射動用シリンダー装置６２の伸縮動により放射方向に移動自在に設けられるとともに、放射方向への移動により前記被係合穴３３群に係脱自在に構成されている。そして、これら係合ピン６４群により切削時の後退反力を受止めるように構成されている。その際に保持部材６３群には、係合ピン６４やピストンロッドの放射方向の移動を案内するためのガイド体６５が設けられている。
【００３９】
前記カッタヘッド２は、旋回軸受８に対して回転部９が旋回自在にかつ前後動自在に支持案内されることで、シールド本体１に対して相対的に前後動自在に構成されている。そしてシールド本体１側とカッタヘッド２側との間に、カッタヘッド２を前後方向に移動させるための前記前後動用シリンダー装置６６が配設されている。すなわち、旋回軸受８の外側で周方向の複数箇所には、そのシリンダー本体が支持部７に固定され、そして後向きのピストンロッドが回転駆動装置６側のケース体１５に連結されて、前後動用シリンダー装置６６群が配設されている。
【００４０】
この第２の実施の形態によると、図１０の実線に示すように、コピーカッタ２４やオーバカッタ２５を引っ込めた状態で、まず前後動用シリンダー装置６６群を伸展動させる。これにより、ケース体１５や回転部９などを介して、シールド本体１側に対しカッタヘッド２側を後退動させ、以て図１０の仮想線に示すように、係合ピン６４群を、後退動されているカッタリング３１における最前端の被係合穴３３群に対して内側から対向させる。
【００４１】
次いで、放射動用シリンダー装置６２群を伸展動させて、図１０の仮想線ハに示すように、係合ピン６４群を被係合穴３３群に係合させる。この係合ピン６４による係合を維持した状態で、前後動用シリンダー装置６６群を収縮動させてシールド本体１側に対しカッタヘッド２側を前方へ移動させ、放射動用シリンダー装置６２側の係合ピン６４群とともにカッタリング３１を所定の１ピッチ分だけ前進させる。
【００４２】
そして、放射動用シリンダー装置６２群を収縮動させて係合ピン６４群を被係合穴３３群から抜出させたのち、前後動用シリンダー装置６６群を伸展動させてシールド本体１側に対しカッタヘッド２側を後退動させ、以て係合ピン６４群を二列目の被係合穴３３群に対して内側から対向させる。
これにより最初と同様の状態になり、以て上述と同様の動作を繰返すことで、カッタリング３１を所定の１ピッチ分づつ間欠的（尺取状）に前進させ得る。そして図１１の仮想線に示すように、二列目の被係合穴３３群を利用した前進動により、カッタリング３１を所定量（切削ビット３２が既設トンネルＴに接触または接近した位置）、前方に突出させたのち、図１１の実線に示すように、次の被係合穴３３群に係合ピン６４群を係合させた状態で、回転駆動装置６によりカッタヘッド２を高速で回転させる。
【００４３】
これにより、カッタヘッド２に保持部材６３群や放射動用シリンダー装置６２群などを介して一体状とされているカッタリング３１を高速で回転させる。この状態で、伸展状態にある前後動用シリンダー装置６６群を同期して収縮動させて、カッタリング３１を高速回転させながら低速で前方へ突出させることにより、このカッタリング３１を既設トンネルＴ側に押し付けて、既設トンネルＴの側壁部の切削を開始し得る。
【００４４】
その際に、切削時にカッタリング３１が後退しようとする後退反力は、カッタリング３１を前進突出させる構成である、カッタリング３１の被係合穴３３群に係合されている係合ピン６４群を兼用して、確実にかつ自動的に受け止め得る。したがって、カッタリング３１の後退反力をシールド本体１側で受止めるためのボルト群の固定操作を不要とし得、全体として効率を向上し得る。
【００４５】
次に、本発明の第３の実施の形態におけるシールド掘進機を、図１２〜図１４に基づいて説明する。
すなわち、カッタリング３１の内周面には、周方向における六箇所（複数箇所）においてそれぞれ前後方向のラック部（被係合部の一例）３９が形成されている。そして、このカッタリング３１を前後方向で摺動させる作動装置７１が設けられ、この作動装置７１は、カッタヘッド２側の前部駆動ピニオン７２や、シールド本体１側の後部駆動ピニオン７５などにより構成される。ここで前部駆動ピニオン７２と後部駆動ピニオン７５とは前後で対となり、そして前記ラック部３９に対向して、周方向における六箇所（複数箇所）にそれぞれ対が配設されている。
【００４６】
すなわち、前記カッタヘッド２の周縁部で周方向における六箇所（複数箇所）には保持部材７３が配設されている。これら保持部材７３は、内側板部７３Ａと、左右の側板部７３Ｂと、後側板部７３Ｃなどにより、周縁側で開放のボックス状に形成されるとともに、その前端面が前記カッタヘッド２側に連結されている。これら保持部材７３の内部には油圧モータ（回転駆動装置の一例）７４が設けられ、これら油圧モータ７４の横方向の駆動軸に前記前部駆動ピニオン７２が連結されている。
【００４７】
また、前記支持部７の周縁部で周方向における六箇所（複数箇所）には保持部材７６が配設されている。これら保持部材７６は、内側板部７６Ａと、左右の側板部７６Ｂと、後側板部７６Ｃなどにより、周縁側で開放のボックス状に形成されるとともに、その前端面が前記支持部７に連結されている。これら保持部材７６の内部には油圧モータ７７が設けられ、これら油圧モータ７７の横方向の駆動軸に前記後部駆動ピニオン７５が連結されている。
【００４８】
この第３の実施の形態によると、所期の掘進作業時には、図１３の実線に示すように、カッタリング３１は環状空間室５に退入位置され、その切断ビット３２などはカッタヘッド２の後方に位置されている。その際にラック部３９群は対応する後部駆動ピニオン７５群に噛合され、これら後部駆動ピニオン７５群は駆動が停止されていることで、カッタリング３１が不測にして突出動することが防止されている。
【００４９】
所期の掘進作業を終え、コピーカッタ２４やオーバカッタ２５を引っ込めた状態で、まず油圧モータ７７群により後部駆動ピニオン７５群を送り出し方向に回転駆動させ、以てラック部３９群を介してカッタリング３１を前進動させる。このカッタリング３１の前進動が或る量で行われたときに、ラック部３９群は対応する前部駆動ピニオン７２群に噛合される。この噛合の前後において、油圧モータ７４群により前部駆動ピニオン７２群を送り出し方向に回転駆動させ、以てカッタリング３１を引き続いて前進動させる。
【００５０】
そしてラック部３９群の後端部分が後部駆動ピニオン７５群から外れたのち、回転駆動装置６によりカッタヘッド２を高速で回転させる。これにより、カッタヘッド２に保持部材７３群や前部駆動ピニオン７２群などを介して一体状とされているカッタリング３１を高速で回転させる。この状態で、前部駆動ピニオン７２群の送り出し回転を継続することで、カッタリング３１を高速回転させながら低速で前方へ突出させることになり、以てカッタリング３１を既設トンネルＴ側に押し付けて、既設トンネルＴの側壁部の掘削を開始し得る。
【００５１】
その際に、切削時にカッタリング３１が後退しようとする後退反力は、カッタリング３１を前進突出させる構成である、カッタリング３１のラック部３９群に噛合されている前部駆動ピニオン７２群を兼用して、確実にかつ自動的に受け止め得る。したがって、カッタリング３１の後退反力をシールド本体１側で受止めるためのボルト群の固定操作を不要とし得、全体として効率を向上し得る。
【００５２】
上記した実施の形態に示されるように、本発明のシールド掘進機は、カッタリング３１の部分に止水剤を自動的に注入して、止水工程を大幅に簡素化できる既設トンネルへのシールド接続工法に、特に好適に使用できる。しかしシールド掘進機は、既設トンネルの貫通後に人力により止水作業を行う既設トンネルへのシールド接続工法にも使用できるものである。
【００５３】
上記した第１の実施の形態や第２の実施の形態によると、被係合部として被係合穴３３が示されているが、これは貫通しない凹部形式の被係合部であってもよい。
【００５４】
【発明の効果】
上記した本発明の請求項１によると、作動装置の作用により、係合部群を介してカッタリングを前進できる。すなわち、係合部群を最前端の被係合部群に対して内側から対向させた状態で、操作装置群の作動により係合部群を被係合部群に係合させ、そして、この係合を維持した状態で、操作装置群の作用により係合部群とともにカッタリングを所定の１ピッチ分だけ前進でき、次いで、係合部群を被係合部群から離脱させたのち、操作装置群の逆作用により係合部群を後方へ移動させて、二列目の被係合部群に対して内側から対向させ、以て同様の動作を繰返すことで、カッタリングを所定の１ピッチ分づつ間欠的（尺取状）に前進できる。そしてカッタリングを所定量、前方に突出させたのち、次の被係合部群に係合部群を係合させた状態で、カッタヘッドに作動装置を介して一体状のカッタリングを高速で回転させながら、操作装置を作用させて、カッタリングを低速で前方へ突出させることにより、このカッタリングを既設トンネル側に押し付けて、既設トンネルの側壁部の切削を開始できる。その際に、切削時にカッタリングが後退しようとする後退反力を、カッタリングを前進突出させる構成である、カッタリング側に係合されている係合部群を兼用して、確実にかつ自動的に受け止めることができ、したがって、カッタリングの後退反力をシールド本体側で受止めるためのボルト群の固定操作を不要とすることができて、全体として効率を向上できる。
【００５９】
さらに上記した本発明の請求項２によると、所期の掘進作業時にカッタリングを環状空間室に退入位置させ、その切断ビットなどをカッタヘッドの後方に位置でき、その際にラック部群は対応するシールド本体側の駆動ピニオン群に噛合し、これら駆動ピニオン群の駆動を停止していることで、カッタリングが不測にして突出動することを防止できる。所期の掘進作業を終えた状態で、シールド本体側の駆動ピニオン群を送り出し方向に回転駆動させて、ラック部群を介してカッタリングを前進動させ、この前進動を或る量で行ったときに、ラック部群をカッタヘッド側の駆動ピニオン群に噛合させ、この噛合の前後において、カッタヘッド側の駆動ピニオン群を送り出し方向に回転駆動させて、カッタリングを引き続いて前進動できる。
【００６０】
そしてカッタリングを高速回転させながら低速で前方へ突出させることにより、カッタリングによる切削を開始でき、その際に、切削時にカッタリングが後退しようとする後退反力を、カッタリングを前進突出させる構成である、ラック部群に噛合しているカッタヘッド側の駆動ピニオン群を兼用して受け止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の縦断側面図である。
【図２】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の正面図である。
【図３】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング退入時の縦断側面図である。
【図４】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング突出時の縦断側面図である。
【図５】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における既設トンネル接続施工の掘進停止時の縦断側面図である。
【図６】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における既設トンネル接続施工の切削時の縦断側面図である。
【図７】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における既設トンネル接続施工の貫通時の縦断側面図である。
【図８】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における既設トンネル接続施工の接合完了時の縦断側面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の一部切り欠き正面図である。
【図１０】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング退入時の縦断側面図である。
【図１１】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング突出時の縦断側面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示し、既設トンネル接続施工用のシールド掘進機の一部切り欠き正面図である。
【図１３】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング退入時の縦断側面図である。
【図１４】同既設トンネル接続施工用のシールド掘進機における作動装置配設部分のカッタリング突出時の縦断側面図である。
【符号の説明】
１ シールド本体
２ カッタヘッド
５ 環状空間室
６ 回転駆動装置
２１ カッタビット
３１ カッタリング
３２ 切断ビット
３３ 被係合穴（被係合部）
３４ 保持部材
３９ ラック部（被係合部）
４１ 作動装置
４２ 係合ピン（係合部）
４３ 操作装置
４４ 前後動用シリンダー装置
４５ 放射動用シリンダー装置
５３ ２次巻コンクリート層
６１ 作動装置
６２ 放射動用シリンダー装置（出退操作装置）
６３ 保持部材
６４ 係合ピン（係合部）
６５ ガイド体
６６ 前後動用シリンダー装置（前後操作装置）
７１ 作動装置
７２ 前部駆動ピニオン（係合部）
７３ 保持部材
７４ 油圧モータ（回転駆動装置）
７５ 後部駆動ピニオン（係合部）
７６ 保持部材
７７ 油圧モータ（回転駆動装置）
Ｔ 既設トンネル
Ｔ１ 新しいトンネル
Ｈ 貫通穴

Claims (2)

1. シールド本体は、前端部に回転自在なカッタヘッドを有するとともに、その前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室内に、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングを前後方向で摺動自在に配置するとともに、このカッタリングには、周方向の複数箇所においてそれぞれ前後方向の複数箇所に被係合部を形成し、前記カッタリングを前後方向で摺動させる作動装置を設け、この作動装置は、カッタリングへの係合部を周方向の複数箇所に有し、各係合部はカッタヘッド側に、操作装置を介して放射方向ならびに前後方向に移動自在に設けるとともに、放射方向への移動により前記被係合部に係脱自在に構成し、これら係合部群により切削時の後退反力を受止めるように構成したことを特徴とする既設トンネル接続施工用のシールド掘進機。
2. シールド本体は、前端部に回転自在なカッタヘッドを有するとともに、その前部の周縁部に沿って環状空間室を形成し、この環状空間室内に、前縁部の複数箇所に切断ビットが突設されたカッタリングを前後方向で摺動自在に配置するとともに、このカッタリングの内周面で周方向の複数箇所に前後方向のラック部を形成し、前記カッタリングを前後方向で摺動させる作動装置を設け、この作動装置は、前記ラック部に対向してシールド本体側とカッタヘッド側に、それぞれ周方向の複数箇所に駆動ピニオンを設け、これら駆動ピニオン群により切削時の後退反力を受止めるように構成したことを特徴とする既設トンネル接続施工用のシールド掘進機。

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