JP3986666B2 - シールド掘進機及びその使用方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１のトンネルと該第１のトンネルと交差する方向へ延びる第２のトンネルとを連続的に掘削し得るシールド掘進機及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９及び図２０は、第１のトンネル１と、該第１のトンネル１に対して略直角方向へ延びる第２のトンネル２とを連続して掘削し得る従来のシールド掘進機の一例であり、このシールド掘進機は、セグメント３の先端面に配置された第１の推進ジャッキ４によって第１のトンネル１の掘削方向へ前進し得るように形成された円筒形状のスキンプレート５と、該スキンプレート５のセグメント３寄り部分と一体的に形成されたシールドフレーム６により回動自在に支持され且つスキンプレート５の先端部内に収容された球面シール体７と、該球面シール体７に内装され、球面シール体７が図１９に示す位置にある場合に、スキンプレート５と同軸方向に進退し得るように支持された内側スキンプレート８と、該内側スキンプレート８の内部に収納された掘削機９とを備えている。
【０００３】
スキンプレート５の第１のトンネル１に連続して掘削すべき第２のトンネル２方向側の側面には、球面シール体７を回動して掘削機９を第２のトンネル２方向へ向けた際に、内側スキンプレート８がスキンプレート５の内外にわたる進退を可能にするための開口１０が設けられている。
【０００４】
スキンプレート５の外側には、セグメント３により構築したトンネル周壁の先端部分を囲み且つスキンプレート５の外周に密に接してスキンプレート５の先端まで延びるさや管１１が、スキンプレート５に対して第１のトンネル１の掘削方向へ変位できるように設けられており、このさや管１１は、必要に応じてスキンプレート５あるいはセグメント３に対して拘束されるようになっている。
【０００５】
第１のトンネル１を掘削する際には、スキンプレート５の開口１０から球面シール体７の外側にモルタル２３を充填し、開口１０をさや管１１により覆った状態として該さや管１１をスキンプレート５に固定し、スキンプレート５とさや管１１が一体となって前進するようにする。
【０００６】
球面シール体７は、後退させた掘削機９のカッタ１２の内側カッタ２０を球状面Ｒ内に取り込めるように前面が切り欠かれ、後面の一部には、図示のように切り欠かれた開口部１３を有し、該開口部１３の一側に隣接する一部の構成部材７ａは、垂直方向に所定の形状に分割され、開口部１３の他側に移設し得るよう着脱自在に形成されている。
【０００７】
この球面シール体７の外周面は、シールドフレーム６の所定部分からスキンプレート５の先端部へ向けて略４５度方向へ延びるリング状のシール部材１４によってシールされている。
【０００８】
また、球面シール体７は、スキンプレート５の軸線に対して直交し且つ図１９及び図２０の紙面に対する垂直方向へ延びる垂直軸線１５を中心として、前記の掘削機９を球面シール体７ごと第２のトンネル２を掘削する方向に略９０度回転し得るようになっており、一端が前記のシールドフレーム６に連結され且つ他端が球面シール体７の前記構成部材７ａのそれぞれの外周の所要位置に着脱自在に連結されて球面シール体７の接線に平行に延びる回転用ジャッキ１６によって、球面シール体７が回動するようになっている。
【０００９】
球面シール体７に内装されている内側スキンプレート８は、後端部寄りに配置された第２の推進ジャッキ１７により、球面シール体７に対して進退し得るようになっている。
【００１０】
掘削機９は、内側スキンプレート８の軸線に沿って進退可能に且つ軸線を中心として回転自在に内側スキンプレート８に支持されたカッタ１２を有している。
【００１１】
このカッタ１２は、軸後端部に配置された回転駆動装置１８によって回転駆動され、進退駆動装置１９によって進退し得るようになっている。
【００１２】
カッタ１２は、軸先端部に装着された内側カッタ２０と、該内側カッタ２０の外周に外嵌され且つ内側カッタ２０に備えられた連結装置２１の抜き差しによって連結・離隔が可能な外側カッタ２２とを備えており、外側カッタ２２の外径は、前記のスキンプレート５の外径と一致するようになっている。
【００１３】
第１のトンネル１を掘削する場合、シールド掘進機を第１のトンネル１を掘削する方向へ向けて配置し、掘削機９の回転駆動装置１８によってカッタ１２を回転駆動しつつ、該掘削機９に対して第１の推進ジャッキ４によりスキンプレート５を介して推力を付与することにより第１のトンネル１の掘削を行ない、第２のトンネル２の掘削開始位置の手前まで掘進する。
【００１４】
このとき、掘削した土砂は球面シール体７の開口部１３から後方へ排出する。
【００１５】
また、第１のトンネル１の掘削に伴って、シールド掘進機が所定量前進するごとに、さや管１１の後端部内方で、セグメント３を順次組み立てる。
【００１６】
第２のトンネル２の掘削開始位置の手前でシールド掘進機の運転を一時止め、さや管１１とスキンプレート５との拘束を解除したのち、組立済みのセグメント３の前端面に当接させたプレート２４をさや管１１の内面に溶接などによって固着する。
【００１７】
その後、シールド掘進機を再び駆動して第２のトンネル２の掘削開始位置に向って掘削を行ないながら、前記さや管１１の内面に固定したプレート２４の前方にセグメント３を組み立てると、プレート２４はセグメント３に前後を挟まれるため、さや管１１の第１のトンネル１の掘削方向への変位が阻止される。
【００１８】
更に、第１のトンネル１の掘削が進み、シールド掘進機が第２のトンネル２の掘削開始位置に達する間に、前記のさや管１１は、シールド掘進機とともに前進したスキンプレート５に対して相対的に後退した状態となり、スキンプレート５の側面の開口１０がさや管１１の先端から露出した状態となる。
【００１９】
そこで、カッタ１２の連結装置２１を開放して内側カッタ２０と外側カッタ２２とを切り離し、進退駆動装置１９を作動して内側カッタ２０を球面シール体７の前面近傍まで後退させ、球面シール体７の球状面Ｒ内に収める。
【００２０】
続いて、回転用ジャッキ１６を伸縮させ、回転用ジャッキ１６の１ストロークごとに球面シール体７と回転用ジャッキ１６との連結位置を順次ずらし、また、構成部材７ａを１枚づつ開口部１３の他側へ移動して取り付けることにより、図２０に示すように、球面シール体７を垂直軸線１５を中心に略９０度回動させて、掘削機９を第２のトンネル２の掘削方向へ向け、開口部１３が元と略同じ土砂排出方向を保持するようにする。
【００２１】
その後、第２の推進ジャッキ１７の基部とスキンプレート５あるいは球面シール体７との間にバックアンカー１７ａを取り付け、掘削機９の回転駆動装置１８によって内側カッタ２０を回転駆動しつつ、該掘削機９に対して第２の推進ジャッキ１７により内側スキンプレート８を介して推力を付与することによって第２のトンネル２の掘削を行なう。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のシールド掘進機では、第１のトンネル１から第２のトンネル２への掘削方向の転換をスキンプレート５に内装されている球面シール体７によって行ない、該球面シール体７の球状面Ｒ内に収納し得るように形成された内側カッタ２０によって第２のトンネル２を掘削するように構成しているので、スキンプレート５の外径と略同径のカッタ１２（内側カッタ２０と、その外側に結合した外側カッタ２２）によって掘削する第１のトンネル１と、前記の内側カッタ２０によって掘削する第２のトンネル２との直径の比率が１．５倍以上にもなる。
【００２３】
そのために、第２のトンネル２の直径を所期の直径とすれば、第１のトンネル１の直径は不必要に大きくなり、トンネルの掘削に要する工期の長期化や排土量の増大などが生じて工費の削減を図ることができない。
【００２４】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、第１のトンネルと該第１のトンネルに連続して掘削する第２のトンネルとの直径の差を小さくできるようにすることを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のシールド掘進機では、掘削すべき第１のトンネルに応じた外径を有するさや管と、掘削すべき第２のトンネルの掘削方向に応じた位置に開口が設けられ且つ軸線方向へ摺動し得るようにさや管に内装された第１のシールドフレームと、該第１のシールドフレームを前方へ向って付勢し得る第１の推進ジャッキと、円筒部の後端に中空状の半球部が連なる形状に形成され且つ円筒部が第１のシールドフレームの前方を向く位置と円筒部が第１のシールドフレームの側方を向く位置との間を揺動し得るように第１のシールドフレームに内装された揺動フレームと、該揺動フレームを第１のシールドフレームに対して揺動させる揺動ジャッキと、前記の第１のシールドフレーム内に設けられ且つ揺動フレームの半球部が揺動可能に接するシール部材を有する隔壁と、第２のトンネルに応じた外径を有し且つ軸線方向へ摺動し得るように揺動フレームの円筒部に内装された第２のシールドフレームと、該第２のシールドフレームを前方側へ向って付勢し得られ且つ揺動フレーム内に第２のシールドフレームを後退させ得る第２の推進ジャッキと、第２のシールドフレームの前端に配置され且つ掘削径が拡縮可能な伸縮スポークを有するカッタと、第２のシールドフレーム内に設けられ且つカッタを回転させる駆動装置とを備えている。
【００２６】
また、本発明のシールド掘進機の使用方法では、第１のシールドフレームに対するさや管の軸線方向への変位を拘束したうえ、揺動フレームが第１のシールドフレームの前方を向いた状態で、カッタを回転させ且つ第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームに推力を付与して第１のトンネルを掘削し、第２のトンネルの掘削開始位置の手前で、第１のシールドフレームに対するさや管の拘束を解除し、第２のトンネルの掘削開始位置の直前から第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させて、第１のトンネルとともに該第１のトンネルの側方に連なる余掘り空間を掘削した後、カッタを回転させながら第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの前方側の地山を切り崩す前方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第２のトンネルの掘進開始位置側に可能な限り転向させる第１の転向工程と、カッタを回転させながら伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの斜め前方の地山を切り崩す側方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第１のトンネルの前方側へ転向させる第２の転向工程と、第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームを前進させてカッタを第１のシールドフレームの前方の地山に当接させる掘進機前進工程との各工程を順次繰り返し行なって、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向に転向し得る転向空間を形成し、更に、揺動フレームを第２のトンネルの掘削方向へ転向させ、カッタを回転させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームに推力を付与して第２のトンネルを掘削する。
【００２７】
本発明のシールド掘進機においては、揺動フレームの円筒部に第２のシールドフレームを軸線方向に摺動し得るように内装して、第２のシールドフレームの外径、及び該第２のシールドフレームの前端に配置されるカッタの掘削径の拡大を図り、第１のトンネルと第２のトンネルの径の差を小さくする。
【００２８】
また、本発明のシールド掘進機の使用方法においては、第１のシールドフレームに対する揺動フレームの転向、揺動フレームの円筒部に対する第２のシールドフレームの前進後退、第１のシールドフレームの前進、カッタの回転、及び伸縮スポークの伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネルの先端部に、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向を向くのに必要な転向空間を形成する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００３０】
図１から図１８は、本発明のシールド掘進機の実施の形態の一例を示すものである。
【００３１】
このシールド掘進機は、掘削すべき第１のトンネル２５に応じた外径を有するさや管２６と、該さや管２６に内装され且つ第１の推進ジャッキ２７により前方へ付勢される第１のシールドフレーム２８と、該第１のシールドフレーム２８に内装され且つ揺動ジャッキ４４により第１のシールドフレーム２８に対して揺動する揺動フレーム３０と、該揺動フレーム３０に内装され且つ第２の推進ジャッキ３１により進退する第２のシールドフレーム３２と、該第２のシールドフレーム３２の前端に配置され且つ掘削径が拡縮可能なカッタ３３とを備えている。
【００３２】
さや管２６は、セグメント３により構築されるトンネ周壁の先端部分を囲み且つ第１のシールドフレーム２８の外周に密に接して第１のシールドフレーム２８の先端方向へ延び、必要に応じて第１のシールドフレーム２８に対する第１のトンネル２５の掘削方向への変位が拘束され得るようになっている。
【００３３】
第１のシールドフレーム２８は、軸線方向へ摺動できるようにさや管２６に内装され、先端寄りの部分の掘削すべき第２のトンネル３４の掘削方向に応じた位置に、第２のトンネル３４の掘進方向への揺動フレーム３０の回動を許容し得る開口３５を有している。
【００３４】
第１のシールドフレーム２８の後端部には、トンネル周壁を構築しているセグメント３により反力を得て第１のシールドフレーム２８を前方側へ付勢し得る第１の推進ジャッキ２７が設けられている。
【００３５】
また、第１のシールドフレーム２８は、その後端寄りに隔壁３６を有し、該隔壁３６の反開口３５側には、後述の揺動フレーム３０の半球部３９に摺動可能に且つ斜めに接するリング状のシール部材３７が設けられている。
【００３６】
揺動フレーム３０は、円筒部３８の後端に中空状の半球部３９が連なる形状に形成され、半球部３９の前記シール部材３７に接する部分に開口４０を有している。
【００３７】
また、円筒部３８と半球部３９との取り合い部分には、半球部３９の中心線４１に沿って揺動フレーム３０の上下方向へ略垂直に突出し且つ第１のシールドフレーム２８に設けたボス４２に枢支される揺動ピン４３が固着されており、該揺動ピン４３によって、揺動フレーム３０が第１のシールドフレーム２８に揺動可能に支持されている。
【００３８】
この揺動フレーム３０は、前記の上下の各揺動ピン４３の水平方向の両側に配置された揺動ジャッキ４４によって回動する。
【００３９】
第２のシールドフレーム３２は、第２のトンネル３４に応じた外径を有し且つ前記の揺動フレーム３０の円筒部３８に軸線方向に摺動自在に内装されている。
【００４０】
第２のシールドフレーム３２の後端部には、揺動フレーム３０により反力を得て、第２のシールドフレーム３２を前方側へ付勢し得られ且つ揺動フレーム３０内に第２のシールドフレーム３２を後退させ得る第２の推進ジャッキ３１が設けられている。
【００４１】
カッタ３３は、第２のシールドフレーム３２の前端に配置されており、径方向へ放射状に延びる伸縮スポーク４５を有し、該伸縮スポーク４５の伸縮によって掘削径を拡縮し得るように形成され、第２のシールドフレーム３２内に設けられた駆動装置４６によって回転駆動されるようになっている。
【００４２】
以下、図１から図１８に示すシールド掘進機の作動について説明する。
【００４３】
第１のトンネル２５を掘削する際には、第１のシールドフレーム２８に対するさや管２６の軸線方向への変位を拘束したうえ、揺動フレーム３０が第１のシールドフレーム２８の前方を向いた状態とし、駆動装置４６を作動させてカッタ３３を回転駆動しつつ、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８に推力を付与することによって、第１のトンネル２５を掘削する。
【００４４】
第２のトンネル３４の掘削開始位置の手前で、第１のシールドフレーム２８に対するさや管２６の拘束を解除するとともに、組立済みのセグメント３の前端面に当接させたプレート２４（図２０参照）をさや管２６に固着し、第２のトンネル３４の掘削開始位置の直前から、カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させて、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の第２のトンネル３４の掘削側側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図５参照）。
【００４５】
更に、カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方側の地山を切り崩す前方掘削を行なう。
【００４６】
その後、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図６参照）。
【００４７】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００４８】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる（図７参照）。
【００４９】
更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから（図８参照）、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図９参照）。
【００５０】
その後、また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１０参照）。
【００５１】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００５２】
また再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる（図１１参照）。
【００５３】
そして更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させ、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図１２参照）。
【００５４】
また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１３参照）。
【００５５】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００５６】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、図１１に示す状態と同様に第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる。
【００５７】
更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図１４参照）。
【００５８】
その後、また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１５参照）。
【００５９】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００６０】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから、伸縮スポークを縮小した状態でカッタ３３を回転させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行ない（図１６参照）、余掘り空間４７を拡張し、揺動フレーム３０が第２のトンネル３４の掘削方向に転向し得る転向空間４８を形成する（図１７参照）。
【００６１】
その後、揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘削方向へ転向させ、カッタ３３を回転させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２に推力を付与して第２のトンネル３４を掘進する（図１８参照）。
【００６２】
このように、図１から図１８に示すシールド掘進機では、揺動フレーム３０の円筒部３８に第２のシールドフレーム３２を軸線方向に摺動し得るように内装しているので、第２のシールドフレーム３２の外径、及びその前端に配置されるカッタ３３の掘削径の拡大を図ることが可能になる。
【００６３】
更に、第１のシールドフレーム２８に対する揺動フレーム３０の転向、揺動フレーム３０の円筒部３８に対する第２のシールドフレーム３２の前後進、第１のシールドフレーム２８の前進、カッタ３３の回転、及び伸縮スポーク４５の伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネル２５の先端部に、揺動フレーム３０が第２のトンネル３４の掘削方向を向くのに必要な転向空間４８を形成するので、第１のトンネル２５と第２のトンネル３４との直径の差を小さくすることができる。
【００６４】
なお、本発明のシールド掘進機及びその使用方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のシールド掘進機及びその使用方法によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００６６】
（１）揺動フレームの円筒部に第２のシールドフレームを軸線方向に摺動し得るように内装しているので、第２のシールドフレームの外径、及び該第２のシールドフレームの前端に配置されるカッタの掘削径の拡大を図ることができ、第１のシールドフレームに対する揺動フレームの転向、揺動フレームの円筒部に対する第２のシールドフレームの前進後退、第１のシールドフレームの前進、カッタの回転、及び伸縮スポークの伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネルの先端部に、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向を向くのに必要な転向空間を形成するので、第１のトンネルと該第１のトンネルに連続して掘削する第２のトンネルとの直径の差を小さくできる。
【００６７】
（２）依って、トンネル掘削に要する工期の短縮、並びに排土量の削減が可能となり、工費の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の実施の形態の一例の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１に関連するカッタの伸縮スポークを伸張した場合の正面図である。
【図４】図１に関連するカッタの伸縮スポークを縮小した場合の正面図である。
【図５】図１に関連するシールド掘進機の第１の前方掘削工程の概念図である。
【図６】図１に関連するシールド掘進機の第１の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図７】図１に関連するシールド掘進機の第２の転向工程の概念図である。
【図８】図１に関連するシールド掘進機の第１の掘進機前進工程の概念図である。
【図９】図１に関連するシールド掘進機の第２の前方掘削工程の概念図である。
【図１０】図１に関連するシールド掘進機の第２の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１１】図１に関連するシールド掘進機の第３の転向工程の概念図である。
【図１２】図１に関連するシールド掘進機の第２の掘進機前進工程の概念図である。
【図１３】図１に関連するシールド掘進機の第４の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１４】図１に関連するシールド掘進機の第３の掘進機前進工程の概念図である。
【図１５】図１に関連するシールド掘進機の第５の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１６】図１に関連するシールド掘進機の第６の側方掘削工程の概念図である。
【図１７】図１に関連するシールド掘進機の転向空間掘削工程の概念図である。
【図１８】図１に関連するシールド掘進機の第２のトンネル掘削工程の概念図である。
【図１９】従来のシールド掘進機の一例によって第１のトンネルを掘削する状態を示す断面図である。
【図２０】従来のシールド掘進機の一例によって第２のトンネルを掘削する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２５ 第１のトンネル
２６ さや管
２７ 第１の推進ジャッキ
２８ 第１のシールドフレーム
２９ 揺動ジャッキ
３０ 揺動フレーム
３１ 第２の推進ジャッキ
３２ 第２のシールドフレーム
３３ カッタ
３４ 第２のトンネル
３６ 隔壁
３７ シール部材
３８ 円筒部
３９ 半球部
４５ 伸縮スポーク
４６ 駆動装置
４７ 余掘り空間
４８ 転向空間
【発明の属する技術分野】
本発明は、第１のトンネルと該第１のトンネルと交差する方向へ延びる第２のトンネルとを連続的に掘削し得るシールド掘進機及びその使用方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１９及び図２０は、第１のトンネル１と、該第１のトンネル１に対して略直角方向へ延びる第２のトンネル２とを連続して掘削し得る従来のシールド掘進機の一例であり、このシールド掘進機は、セグメント３の先端面に配置された第１の推進ジャッキ４によって第１のトンネル１の掘削方向へ前進し得るように形成された円筒形状のスキンプレート５と、該スキンプレート５のセグメント３寄り部分と一体的に形成されたシールドフレーム６により回動自在に支持され且つスキンプレート５の先端部内に収容された球面シール体７と、該球面シール体７に内装され、球面シール体７が図１９に示す位置にある場合に、スキンプレート５と同軸方向に進退し得るように支持された内側スキンプレート８と、該内側スキンプレート８の内部に収納された掘削機９とを備えている。
【０００３】
スキンプレート５の第１のトンネル１に連続して掘削すべき第２のトンネル２方向側の側面には、球面シール体７を回動して掘削機９を第２のトンネル２方向へ向けた際に、内側スキンプレート８がスキンプレート５の内外にわたる進退を可能にするための開口１０が設けられている。
【０００４】
スキンプレート５の外側には、セグメント３により構築したトンネル周壁の先端部分を囲み且つスキンプレート５の外周に密に接してスキンプレート５の先端まで延びるさや管１１が、スキンプレート５に対して第１のトンネル１の掘削方向へ変位できるように設けられており、このさや管１１は、必要に応じてスキンプレート５あるいはセグメント３に対して拘束されるようになっている。
【０００５】
第１のトンネル１を掘削する際には、スキンプレート５の開口１０から球面シール体７の外側にモルタル２３を充填し、開口１０をさや管１１により覆った状態として該さや管１１をスキンプレート５に固定し、スキンプレート５とさや管１１が一体となって前進するようにする。
【０００６】
球面シール体７は、後退させた掘削機９のカッタ１２の内側カッタ２０を球状面Ｒ内に取り込めるように前面が切り欠かれ、後面の一部には、図示のように切り欠かれた開口部１３を有し、該開口部１３の一側に隣接する一部の構成部材７ａは、垂直方向に所定の形状に分割され、開口部１３の他側に移設し得るよう着脱自在に形成されている。
【０００７】
この球面シール体７の外周面は、シールドフレーム６の所定部分からスキンプレート５の先端部へ向けて略４５度方向へ延びるリング状のシール部材１４によってシールされている。
【０００８】
また、球面シール体７は、スキンプレート５の軸線に対して直交し且つ図１９及び図２０の紙面に対する垂直方向へ延びる垂直軸線１５を中心として、前記の掘削機９を球面シール体７ごと第２のトンネル２を掘削する方向に略９０度回転し得るようになっており、一端が前記のシールドフレーム６に連結され且つ他端が球面シール体７の前記構成部材７ａのそれぞれの外周の所要位置に着脱自在に連結されて球面シール体７の接線に平行に延びる回転用ジャッキ１６によって、球面シール体７が回動するようになっている。
【０００９】
球面シール体７に内装されている内側スキンプレート８は、後端部寄りに配置された第２の推進ジャッキ１７により、球面シール体７に対して進退し得るようになっている。
【００１０】
掘削機９は、内側スキンプレート８の軸線に沿って進退可能に且つ軸線を中心として回転自在に内側スキンプレート８に支持されたカッタ１２を有している。
【００１１】
このカッタ１２は、軸後端部に配置された回転駆動装置１８によって回転駆動され、進退駆動装置１９によって進退し得るようになっている。
【００１２】
カッタ１２は、軸先端部に装着された内側カッタ２０と、該内側カッタ２０の外周に外嵌され且つ内側カッタ２０に備えられた連結装置２１の抜き差しによって連結・離隔が可能な外側カッタ２２とを備えており、外側カッタ２２の外径は、前記のスキンプレート５の外径と一致するようになっている。
【００１３】
第１のトンネル１を掘削する場合、シールド掘進機を第１のトンネル１を掘削する方向へ向けて配置し、掘削機９の回転駆動装置１８によってカッタ１２を回転駆動しつつ、該掘削機９に対して第１の推進ジャッキ４によりスキンプレート５を介して推力を付与することにより第１のトンネル１の掘削を行ない、第２のトンネル２の掘削開始位置の手前まで掘進する。
【００１４】
このとき、掘削した土砂は球面シール体７の開口部１３から後方へ排出する。
【００１５】
また、第１のトンネル１の掘削に伴って、シールド掘進機が所定量前進するごとに、さや管１１の後端部内方で、セグメント３を順次組み立てる。
【００１６】
第２のトンネル２の掘削開始位置の手前でシールド掘進機の運転を一時止め、さや管１１とスキンプレート５との拘束を解除したのち、組立済みのセグメント３の前端面に当接させたプレート２４をさや管１１の内面に溶接などによって固着する。
【００１７】
その後、シールド掘進機を再び駆動して第２のトンネル２の掘削開始位置に向って掘削を行ないながら、前記さや管１１の内面に固定したプレート２４の前方にセグメント３を組み立てると、プレート２４はセグメント３に前後を挟まれるため、さや管１１の第１のトンネル１の掘削方向への変位が阻止される。
【００１８】
更に、第１のトンネル１の掘削が進み、シールド掘進機が第２のトンネル２の掘削開始位置に達する間に、前記のさや管１１は、シールド掘進機とともに前進したスキンプレート５に対して相対的に後退した状態となり、スキンプレート５の側面の開口１０がさや管１１の先端から露出した状態となる。
【００１９】
そこで、カッタ１２の連結装置２１を開放して内側カッタ２０と外側カッタ２２とを切り離し、進退駆動装置１９を作動して内側カッタ２０を球面シール体７の前面近傍まで後退させ、球面シール体７の球状面Ｒ内に収める。
【００２０】
続いて、回転用ジャッキ１６を伸縮させ、回転用ジャッキ１６の１ストロークごとに球面シール体７と回転用ジャッキ１６との連結位置を順次ずらし、また、構成部材７ａを１枚づつ開口部１３の他側へ移動して取り付けることにより、図２０に示すように、球面シール体７を垂直軸線１５を中心に略９０度回動させて、掘削機９を第２のトンネル２の掘削方向へ向け、開口部１３が元と略同じ土砂排出方向を保持するようにする。
【００２１】
その後、第２の推進ジャッキ１７の基部とスキンプレート５あるいは球面シール体７との間にバックアンカー１７ａを取り付け、掘削機９の回転駆動装置１８によって内側カッタ２０を回転駆動しつつ、該掘削機９に対して第２の推進ジャッキ１７により内側スキンプレート８を介して推力を付与することによって第２のトンネル２の掘削を行なう。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のシールド掘進機では、第１のトンネル１から第２のトンネル２への掘削方向の転換をスキンプレート５に内装されている球面シール体７によって行ない、該球面シール体７の球状面Ｒ内に収納し得るように形成された内側カッタ２０によって第２のトンネル２を掘削するように構成しているので、スキンプレート５の外径と略同径のカッタ１２（内側カッタ２０と、その外側に結合した外側カッタ２２）によって掘削する第１のトンネル１と、前記の内側カッタ２０によって掘削する第２のトンネル２との直径の比率が１．５倍以上にもなる。
【００２３】
そのために、第２のトンネル２の直径を所期の直径とすれば、第１のトンネル１の直径は不必要に大きくなり、トンネルの掘削に要する工期の長期化や排土量の増大などが生じて工費の削減を図ることができない。
【００２４】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、第１のトンネルと該第１のトンネルに連続して掘削する第２のトンネルとの直径の差を小さくできるようにすることを目的とするものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明のシールド掘進機では、掘削すべき第１のトンネルに応じた外径を有するさや管と、掘削すべき第２のトンネルの掘削方向に応じた位置に開口が設けられ且つ軸線方向へ摺動し得るようにさや管に内装された第１のシールドフレームと、該第１のシールドフレームを前方へ向って付勢し得る第１の推進ジャッキと、円筒部の後端に中空状の半球部が連なる形状に形成され且つ円筒部が第１のシールドフレームの前方を向く位置と円筒部が第１のシールドフレームの側方を向く位置との間を揺動し得るように第１のシールドフレームに内装された揺動フレームと、該揺動フレームを第１のシールドフレームに対して揺動させる揺動ジャッキと、前記の第１のシールドフレーム内に設けられ且つ揺動フレームの半球部が揺動可能に接するシール部材を有する隔壁と、第２のトンネルに応じた外径を有し且つ軸線方向へ摺動し得るように揺動フレームの円筒部に内装された第２のシールドフレームと、該第２のシールドフレームを前方側へ向って付勢し得られ且つ揺動フレーム内に第２のシールドフレームを後退させ得る第２の推進ジャッキと、第２のシールドフレームの前端に配置され且つ掘削径が拡縮可能な伸縮スポークを有するカッタと、第２のシールドフレーム内に設けられ且つカッタを回転させる駆動装置とを備えている。
【００２６】
また、本発明のシールド掘進機の使用方法では、第１のシールドフレームに対するさや管の軸線方向への変位を拘束したうえ、揺動フレームが第１のシールドフレームの前方を向いた状態で、カッタを回転させ且つ第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームに推力を付与して第１のトンネルを掘削し、第２のトンネルの掘削開始位置の手前で、第１のシールドフレームに対するさや管の拘束を解除し、第２のトンネルの掘削開始位置の直前から第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させて、第１のトンネルとともに該第１のトンネルの側方に連なる余掘り空間を掘削した後、カッタを回転させながら第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの前方側の地山を切り崩す前方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第２のトンネルの掘進開始位置側に可能な限り転向させる第１の転向工程と、カッタを回転させながら伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの斜め前方の地山を切り崩す側方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第１のトンネルの前方側へ転向させる第２の転向工程と、第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームを前進させてカッタを第１のシールドフレームの前方の地山に当接させる掘進機前進工程との各工程を順次繰り返し行なって、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向に転向し得る転向空間を形成し、更に、揺動フレームを第２のトンネルの掘削方向へ転向させ、カッタを回転させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームに推力を付与して第２のトンネルを掘削する。
【００２７】
本発明のシールド掘進機においては、揺動フレームの円筒部に第２のシールドフレームを軸線方向に摺動し得るように内装して、第２のシールドフレームの外径、及び該第２のシールドフレームの前端に配置されるカッタの掘削径の拡大を図り、第１のトンネルと第２のトンネルの径の差を小さくする。
【００２８】
また、本発明のシールド掘進機の使用方法においては、第１のシールドフレームに対する揺動フレームの転向、揺動フレームの円筒部に対する第２のシールドフレームの前進後退、第１のシールドフレームの前進、カッタの回転、及び伸縮スポークの伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネルの先端部に、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向を向くのに必要な転向空間を形成する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００３０】
図１から図１８は、本発明のシールド掘進機の実施の形態の一例を示すものである。
【００３１】
このシールド掘進機は、掘削すべき第１のトンネル２５に応じた外径を有するさや管２６と、該さや管２６に内装され且つ第１の推進ジャッキ２７により前方へ付勢される第１のシールドフレーム２８と、該第１のシールドフレーム２８に内装され且つ揺動ジャッキ４４により第１のシールドフレーム２８に対して揺動する揺動フレーム３０と、該揺動フレーム３０に内装され且つ第２の推進ジャッキ３１により進退する第２のシールドフレーム３２と、該第２のシールドフレーム３２の前端に配置され且つ掘削径が拡縮可能なカッタ３３とを備えている。
【００３２】
さや管２６は、セグメント３により構築されるトンネ周壁の先端部分を囲み且つ第１のシールドフレーム２８の外周に密に接して第１のシールドフレーム２８の先端方向へ延び、必要に応じて第１のシールドフレーム２８に対する第１のトンネル２５の掘削方向への変位が拘束され得るようになっている。
【００３３】
第１のシールドフレーム２８は、軸線方向へ摺動できるようにさや管２６に内装され、先端寄りの部分の掘削すべき第２のトンネル３４の掘削方向に応じた位置に、第２のトンネル３４の掘進方向への揺動フレーム３０の回動を許容し得る開口３５を有している。
【００３４】
第１のシールドフレーム２８の後端部には、トンネル周壁を構築しているセグメント３により反力を得て第１のシールドフレーム２８を前方側へ付勢し得る第１の推進ジャッキ２７が設けられている。
【００３５】
また、第１のシールドフレーム２８は、その後端寄りに隔壁３６を有し、該隔壁３６の反開口３５側には、後述の揺動フレーム３０の半球部３９に摺動可能に且つ斜めに接するリング状のシール部材３７が設けられている。
【００３６】
揺動フレーム３０は、円筒部３８の後端に中空状の半球部３９が連なる形状に形成され、半球部３９の前記シール部材３７に接する部分に開口４０を有している。
【００３７】
また、円筒部３８と半球部３９との取り合い部分には、半球部３９の中心線４１に沿って揺動フレーム３０の上下方向へ略垂直に突出し且つ第１のシールドフレーム２８に設けたボス４２に枢支される揺動ピン４３が固着されており、該揺動ピン４３によって、揺動フレーム３０が第１のシールドフレーム２８に揺動可能に支持されている。
【００３８】
この揺動フレーム３０は、前記の上下の各揺動ピン４３の水平方向の両側に配置された揺動ジャッキ４４によって回動する。
【００３９】
第２のシールドフレーム３２は、第２のトンネル３４に応じた外径を有し且つ前記の揺動フレーム３０の円筒部３８に軸線方向に摺動自在に内装されている。
【００４０】
第２のシールドフレーム３２の後端部には、揺動フレーム３０により反力を得て、第２のシールドフレーム３２を前方側へ付勢し得られ且つ揺動フレーム３０内に第２のシールドフレーム３２を後退させ得る第２の推進ジャッキ３１が設けられている。
【００４１】
カッタ３３は、第２のシールドフレーム３２の前端に配置されており、径方向へ放射状に延びる伸縮スポーク４５を有し、該伸縮スポーク４５の伸縮によって掘削径を拡縮し得るように形成され、第２のシールドフレーム３２内に設けられた駆動装置４６によって回転駆動されるようになっている。
【００４２】
以下、図１から図１８に示すシールド掘進機の作動について説明する。
【００４３】
第１のトンネル２５を掘削する際には、第１のシールドフレーム２８に対するさや管２６の軸線方向への変位を拘束したうえ、揺動フレーム３０が第１のシールドフレーム２８の前方を向いた状態とし、駆動装置４６を作動させてカッタ３３を回転駆動しつつ、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８に推力を付与することによって、第１のトンネル２５を掘削する。
【００４４】
第２のトンネル３４の掘削開始位置の手前で、第１のシールドフレーム２８に対するさや管２６の拘束を解除するとともに、組立済みのセグメント３の前端面に当接させたプレート２４（図２０参照）をさや管２６に固着し、第２のトンネル３４の掘削開始位置の直前から、カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させて、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の第２のトンネル３４の掘削側側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図５参照）。
【００４５】
更に、カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方側の地山を切り崩す前方掘削を行なう。
【００４６】
その後、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図６参照）。
【００４７】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００４８】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる（図７参照）。
【００４９】
更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから（図８参照）、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図９参照）。
【００５０】
その後、また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１０参照）。
【００５１】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００５２】
また再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる（図１１参照）。
【００５３】
そして更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させ、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図１２参照）。
【００５４】
また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１３参照）。
【００５５】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００５６】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、図１１に示す状態と同様に第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、揺動フレーム３０を第１のトンネル２５の前方側へ転向させる。
【００５７】
更に、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから、該カッタ３３を回転させながら第２のトンネル３４の掘削開始位置側を通過する伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の前方の地山を切り崩す前方掘削を行ない、第１のトンネル２５とともに該第１のトンネル２５の側方に連なる余掘り空間４７を掘削する（図１４参照）。
【００５８】
その後、また、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２側へ後退させたうえ、揺動ジャッキ２９により揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘進開始位置側に可能な限り転向させる（図１５参照）。
【００５９】
そして、カッタ３３を回転させながら伸縮スポーク４５を伸張させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行なう。
【００６０】
再び、カッタ３３の伸縮スポーク４５を縮小させ、第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０側へ後退させたうえ、第１の推進ジャッキ２７により第１のシールドフレーム２８を前進させて、カッタ３３を第１のシールドフレーム２８の前方の地山に当接させてから、伸縮スポークを縮小した状態でカッタ３３を回転させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２を揺動フレーム３０の前方側へ付勢して、２点鎖線により示すように第１のトンネル２５の斜め前方の地山を切り崩す側方掘削を行ない（図１６参照）、余掘り空間４７を拡張し、揺動フレーム３０が第２のトンネル３４の掘削方向に転向し得る転向空間４８を形成する（図１７参照）。
【００６１】
その後、揺動フレーム３０を第２のトンネル３４の掘削方向へ転向させ、カッタ３３を回転させ且つ第２の推進ジャッキ３１により第２のシールドフレーム３２に推力を付与して第２のトンネル３４を掘進する（図１８参照）。
【００６２】
このように、図１から図１８に示すシールド掘進機では、揺動フレーム３０の円筒部３８に第２のシールドフレーム３２を軸線方向に摺動し得るように内装しているので、第２のシールドフレーム３２の外径、及びその前端に配置されるカッタ３３の掘削径の拡大を図ることが可能になる。
【００６３】
更に、第１のシールドフレーム２８に対する揺動フレーム３０の転向、揺動フレーム３０の円筒部３８に対する第２のシールドフレーム３２の前後進、第１のシールドフレーム２８の前進、カッタ３３の回転、及び伸縮スポーク４５の伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネル２５の先端部に、揺動フレーム３０が第２のトンネル３４の掘削方向を向くのに必要な転向空間４８を形成するので、第１のトンネル２５と第２のトンネル３４との直径の差を小さくすることができる。
【００６４】
なお、本発明のシールド掘進機及びその使用方法は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のシールド掘進機及びその使用方法によれば、下記のような種々の優れた効果を奏し得る。
【００６６】
（１）揺動フレームの円筒部に第２のシールドフレームを軸線方向に摺動し得るように内装しているので、第２のシールドフレームの外径、及び該第２のシールドフレームの前端に配置されるカッタの掘削径の拡大を図ることができ、第１のシールドフレームに対する揺動フレームの転向、揺動フレームの円筒部に対する第２のシールドフレームの前進後退、第１のシールドフレームの前進、カッタの回転、及び伸縮スポークの伸縮の各動作の組み合せによって、第１のトンネルの先端部に、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向を向くのに必要な転向空間を形成するので、第１のトンネルと該第１のトンネルに連続して掘削する第２のトンネルとの直径の差を小さくできる。
【００６７】
（２）依って、トンネル掘削に要する工期の短縮、並びに排土量の削減が可能となり、工費の削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の実施の形態の一例の断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図３】図１に関連するカッタの伸縮スポークを伸張した場合の正面図である。
【図４】図１に関連するカッタの伸縮スポークを縮小した場合の正面図である。
【図５】図１に関連するシールド掘進機の第１の前方掘削工程の概念図である。
【図６】図１に関連するシールド掘進機の第１の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図７】図１に関連するシールド掘進機の第２の転向工程の概念図である。
【図８】図１に関連するシールド掘進機の第１の掘進機前進工程の概念図である。
【図９】図１に関連するシールド掘進機の第２の前方掘削工程の概念図である。
【図１０】図１に関連するシールド掘進機の第２の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１１】図１に関連するシールド掘進機の第３の転向工程の概念図である。
【図１２】図１に関連するシールド掘進機の第２の掘進機前進工程の概念図である。
【図１３】図１に関連するシールド掘進機の第４の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１４】図１に関連するシールド掘進機の第３の掘進機前進工程の概念図である。
【図１５】図１に関連するシールド掘進機の第５の転向工程及び側方掘削工程の概念図である。
【図１６】図１に関連するシールド掘進機の第６の側方掘削工程の概念図である。
【図１７】図１に関連するシールド掘進機の転向空間掘削工程の概念図である。
【図１８】図１に関連するシールド掘進機の第２のトンネル掘削工程の概念図である。
【図１９】従来のシールド掘進機の一例によって第１のトンネルを掘削する状態を示す断面図である。
【図２０】従来のシールド掘進機の一例によって第２のトンネルを掘削する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
２５ 第１のトンネル
２６ さや管
２７ 第１の推進ジャッキ
２８ 第１のシールドフレーム
２９ 揺動ジャッキ
３０ 揺動フレーム
３１ 第２の推進ジャッキ
３２ 第２のシールドフレーム
３３ カッタ
３４ 第２のトンネル
３６ 隔壁
３７ シール部材
３８ 円筒部
３９ 半球部
４５ 伸縮スポーク
４６ 駆動装置
４７ 余掘り空間
４８ 転向空間
Claims (2)
- 掘削すべき第１のトンネルに応じた外径を有するさや管と、掘削すべき第２のトンネルの掘削方向に応じた位置に開口が設けられ且つ軸線方向へ摺動し得るようにさや管に内装された第１のシールドフレームと、該第１のシールドフレームを前方へ向って付勢し得る第１の推進ジャッキと、円筒部の後端に中空状の半球部が連なる形状に形成され且つ円筒部が第１のシールドフレームの前方を向く位置と円筒部が第１のシールドフレームの側方を向く位置との間を揺動し得るように第１のシールドフレームに内装された揺動フレームと、該揺動フレームを第１のシールドフレームに対して揺動させる揺動ジャッキと、前記の第１のシールドフレーム内に設けられ且つ揺動フレームの半球部が揺動可能に接するシール部材を有する隔壁と、第２のトンネルに応じた外径を有し且つ軸線方向へ摺動し得るように揺動フレームの円筒部に内装された第２のシールドフレームと、該第２のシールドフレームを前方側へ向って付勢し得られ且つ揺動フレーム内に第２のシールドフレームを後退させ得る第２の推進ジャッキと、第２のシールドフレームの前端に配置され且つ掘削径が拡縮可能な伸縮スポークを有するカッタと、第２のシールドフレーム内に設けられ且つカッタを回転させる駆動装置とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
- 第１のシールドフレームに対するさや管の軸線方向への変位を拘束したうえ、揺動フレームが第１のシールドフレームの前方を向いた状態で、カッタを回転させ且つ第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームに推力を付与して第１のトンネルを掘削し、第２のトンネルの掘削開始位置の手前で、第１のシールドフレームに対するさや管の拘束を解除し、第２のトンネルの掘削開始位置の直前から第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させて、第１のトンネルとともに該第１のトンネルの側方に連なる余掘り空間を掘削した後、カッタを回転させながら第２のトンネルの掘削開始位置側を通過する伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの前方側の地山を切り崩す前方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第２のトンネルの掘進開始位置側に可能な限り転向させる第１の転向工程と、カッタを回転させながら伸縮スポークを伸張させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレームの前方側へ付勢して、第１のトンネルの斜め前方の地山を切り崩す側方掘削工程と、伸縮スポークを縮小させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームを揺動フレーム側へ後退させたうえ、揺動フレームを第１のトンネルの前方側へ転向させる第２の転向工程と、第１の推進ジャッキにより第１のシールドフレームを前進させてカッタを第１のシールドフレームの前方の地山に当接させる掘進機前進工程との各工程を順次繰り返し行なって、揺動フレームが第２のトンネルの掘削方向に転向し得る転向空間を形成し、更に、揺動フレームを第２のトンネルの掘削方向へ転向させ、カッタを回転させ且つ第２の推進ジャッキにより第２のシールドフレームに推力を付与して第２のトンネルを掘削することを特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機の使用方法。
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Family Applications (1)
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- 1998-06-15 JP JP16717998A patent/JP3986666B2/ja not_active Expired - Fee Related
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