JP4036809B2

JP4036809B2 - トンネル掘削機並びに掘削工法

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Publication number: JP4036809B2
Application number: JP2003317796A
Authority: JP
Inventors: 淳一田中; 浩史山田; 慶造三木; 清宮; 公明阪本; 洋一守屋; 成卓林
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: JP2005083109A

Description

本発明は、地下自動車道路、地下鉄道、共同溝、地下水路などとして利用される分岐部分を有する親子トンネルを掘削するためのトンネル掘削機、並びにトンネル掘削工法に関する。

一般的なシールド掘削機は、筒状の掘削機本体の前部にカッタヘッドが回転自在に装着されると共に、この掘削機本体の後部にシールドジャッキ及びセグメントエレクタが装着されて構成されている。従って、このカッタヘッドを駆動モータによって旋回させながら、シールドジャッキによって掘削機本体を前進させることで、前方の地盤を掘削してトンネルを掘削形成し、エレクタ装置によってこの掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けてトンネルを構築することができる。

ところで、例えば、地下自動車道路では、本線の親トンネルに対してその入口や出口のための分岐トンネルが必要となる。このような親子の分岐トンネルを一台のトンネル掘削機により掘削するものとして、本出願人は、下記特許文献１のトンネル掘削機を既に提案している。この特許文献１に記載されたトンネル掘削機は、親掘削機の内部に子掘削機を交差するように収容し、親トンネルの掘削途中で、子掘削機を親掘削機の外周面から掘進方向に向けて屈曲掘進して突出し、この状態から子掘削機を直線掘削して親トンネルから分岐した子トンネル（分岐トンネル）を掘削するものである。
特願２００２−０７１３６８特開２００２−０８９１７２公報

ところが、上述した特許文献１のトンネル掘削機にあっては、親掘削機の内部にケースを介して子掘削機を収容しており、このケースを旋回して子掘削機を外方に突出するスペースが必要であることから親掘削機の内部空間が狭くなってしまい、ケースの小型化による親掘削機の内部空間の拡大が望まれている。

なお、上述した特許文献２に記載されたシールド掘削機は、シールド本体の外側部から拡幅方向に出没する拡幅カッタを設け、掘削途中でこの拡幅カッタを突出することで、途中で部分的に拡幅したトンネルを掘削するものであるが、このシールド掘削機では、親トンネルから分岐した子トンネルを掘削することはできない。

本発明はこのような問題点を解決するものであって、親トンネルとこの親トンネルから分岐した子トンネルを連続して掘削可能とすると共に小型化を図ったトンネル掘削機並びにトンネル掘削工法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するための請求項１の発明のトンネル掘削機は、親掘削機の内部に子掘削機を交差して収容し、該子掘削機を前記親掘削機内で前進可能とすると共に、該子掘削機を前記親掘削機の外周面から掘進方向に向けて旋回突出可能としたことを特徴とするものである。

請求項２の発明のトンネル掘削機では、前記親掘削機または前記子掘削機のいずれか一方に該子掘削機の前後方向に沿った長孔を設ける一方、前記他方に該長孔に係合する支持軸を設け、前記子掘削機は前記長孔及び前記支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持されたことを特徴としている。

請求項３の発明のトンネル掘削機では、前記親掘削機内に収容ケースが前記長孔及び前記支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持され、該収容ケース内に前記子掘削機が離脱可能に収容されたことを特徴としている。

請求項４の発明のトンネル掘削機では、前記収容ケースは前方となる前記親掘削機の外周部側が開口した扇形中空形状をなし、該収容ケースの前端部に前記子掘削機のカッタヘッドに隣接して補助カッタが装着されたことを特徴としている。

請求項５の発明のトンネル掘削機では、前記親掘削機の外側部に開口部が形成され、該開口部を閉塞すると共に前記子掘削機が掘削可能な仮壁部が設けられたことを特徴としている。

また、請求項６の発明のトンネル掘削工法は、親掘削機による親トンネルの掘削途中で、内装した子掘削機を前記親掘削機の外周面から外方に向けて前進し、該子掘削機を該前進位置から掘進方向に向けて屈曲掘進してから直線掘削し、前記親トンネルとほぼ平行をなす子トンネルを掘削することを特徴とするものである。

請求項７の発明のトンネル掘削工法では、前記親掘削機の収容ケース内に前記子掘削機が外方を向いて収容され、前記親トンネルの掘削途中で、前記子掘削機のカッタヘッド及び前記収容ケースの補助カッタを駆動し、まず、該子掘削機及び該収容ケースを前進掘削し、続いて屈曲掘進し、その後、前記子掘削機のみを直線掘削することを特徴としている。

請求項１の発明のトンネル掘削機によれば、親掘削機の内部に子掘削機を交差して収容し、子掘削機を親掘削機内で前進可能とすると共に、子掘削機を親掘削機の外周面から掘進方向に向けて旋回突出可能としたので、親掘削機が掘削した親トンネルに対して子掘削機を側方に移動してから旋回突出し、子トンネルを掘削する一方、親掘削機は継続して親トンネルを掘削することとなり、一台のトンネル掘削機により親トンネルとこの親トンネルから分岐した子トンネルを容易に形成することができ、また、親掘削機内に子掘削機を効率良く収容することで、複雑な機構等が不要となって構造を簡素化することができると共に、子掘削機を前進してから旋回させるために子掘削機を支持部に近接して配設することができ、この子掘削機を小型化することができる。

請求項２の発明のトンネル掘削機によれば、親掘削機または子掘削機のいずれか一方に子掘削機の前後方向に沿った長孔を設ける一方、他方に長孔に係合する支持軸を設け、子掘削機を長孔及び支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持したので、長孔及び支持軸により子掘削機を前進及び旋回可能としたことで、構造を簡素化することができる。

請求項３の発明のトンネル掘削機によれば、親掘削機内に収容ケースを長孔及び支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持し、収容ケース内に子掘削機を離脱可能に収容したので、親掘削機内に子掘削機を容易に収容して確実に旋回突出することができ、装置の信頼性を向上することができる。

請求項４の発明のトンネル掘削機によれば、収容ケースを前方となる親掘削機の外周部側が開口した扇形中空形状とし、収容ケースの前端部に子掘削機のカッタヘッドに隣接して補助カッタを装着したので、子掘削機の機長に拘らずこの子掘削機を確実に旋回突出することができると共に、親掘削機と収容ケースとの旋回支持を簡素化でき、且つ、十分な強度を容易に確保することができる。

請求項５の発明のトンネル掘削機によれば、親掘削機の外側部に開口部を形成し、開口部を閉塞すると共に子掘削機が掘削可能な仮壁部を設けたので、親掘削機による地盤の掘削時に開口部は仮壁部に閉塞されることで親掘削機は適正に親トンネルを掘削することができる一方、子掘削機はこの仮壁部を掘削することで容易に外方に突出することができる。

また、請求項６の発明のトンネル掘削工法によれば、親掘削機による親トンネルの掘削途中で、内装した子掘削機を親掘削機の外周面から外方に向けて前進し、子掘削機を前進位置から掘進方向に向けて屈曲掘進してから直線掘削し、親トンネルとほぼ平行をなす子トンネルを掘削するようにしたので、一台のトンネル掘削機により親トンネルとこの親トンネルから分岐した子トンネルを容易に形成することができる。

請求項７の発明のトンネル掘削工法によれば、親掘削機の収容ケース内に子掘削機を外方を向いて収容し、親トンネルの掘削途中で、子掘削機のカッタヘッド及び収容ケースの補助カッタを駆動し、まず、子掘削機及び収容ケースを前進掘削し、続いて屈曲掘進し、その後、子掘削機のみを直線掘削するようにしたので、親掘削機内に子掘削機を容易に収容して確実に旋回突出することができ、装置の信頼性を向上することができる。

本発明のトンネル掘削機並びに掘削工法を実施するための最良の形態は、親掘削機内に子掘削機を交差して収容し、この子掘削機を親掘削機内で前進させてから旋回突出させ、この状態で親トンネルから分岐した子トンネルを掘削するものであり、以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細に説明する。

図１に本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の水平断面、図２に本実施例のトンネル掘削機の縦断面、図３乃至図５に本実施例のトンネル掘削機による親子トンネルの掘削作業を表す概略を示す。

本実施例のトンネル掘削機において、図１及び図２に示すように、親掘削機１１の掘削機本体１２は円筒形状をなし、前部にカッタヘッド１３が回転自在に装着されている。このカッタヘッド１３は円板形状をなし、前面に多数のカッタビット１４が装着されると共に、コピーカッタ１５が装着されている。このカッタヘッド１３の後部にはリングギア１６が固定される一方、掘削機本体１２には複数のカッタ旋回モータ１７が取付けられ、各旋回モータ１７の駆動ギア１８がこのリングギア１６に噛み合っている。従って、旋回モータ１７を駆動して駆動ギア１８を回転駆動すると、リングギア１６を介してカッタヘッド１３を回転することができる。

また、掘削機本体１２にはカッタヘッド１３の後方に位置してバルクヘッド１９が取付けられており、カッタヘッド１３とこのバルクヘッド１９との間にチャンバ２０が設けられている。そして、このチャンバ２０には一端がトンネル掘削機の外部に延設された送泥管２１及び排泥管２２の他端が開口しており、排泥管２２の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２３が装着されている。

更に、掘削機本体１２の後部にはシールドジャッキ２４が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ２４を掘進方向後方に伸長して既設セグメントＳ_Aに押し付けることで、その反力により掘削機本体１２を前進することができる。また、掘削機本体１２には支持部材２５によって旋回リング２６が旋回自在に支持され、駆動モータ２７により旋回可能となっており、この旋回リング２６にセグメントＳ_Aをリング状に組立てるエレクタ装置２８が装着されている。

そして、親掘削機１１の中央部には平面視が扇形中空形状をなす収容ケース２９が配設され、この収容ケース２９内には子掘削機５１が親掘削機１１と水平に交差する方向、つまり、掘削機本体１２の外周面を向いて収容されると共に、この収容ケース２９が子掘削機５１を伴って親掘削機１１の掘削機本体１２の側面部に前進可能であると共に、この前進位置から外方へ、且つ、掘進方向前方へ向けて旋回突出可能となっている。

即ち、親掘削機１１の掘削機本体１２には、その中央の一側部に矩形の開口部３０が形成されている。一方、掘削機本体１２内に配設された収容ケース２９には、この開口部３０に対応して若干幅の狭い矩形の開口部３１が形成されており、掘削機本体１２の開口部３０におけるフランジ３０ａの内周面に収容ケース２９の開口部３１の外周面が図示しないシール部材を介して嵌合している。そして、収容ケース２９における右側の平坦な側面部２９ａにて、その前端部に前後方向に沿った長孔３２を有する上下一対の水平なブラケット３３が固定される一方、掘削機本体１２における開口部３０のフランジ３０ａにて、その前端部に鉛直な支持軸３４を有する上下一対のブラケット３５が固定されており、各支持軸３４が対応する長孔３２に係合している。この場合、収容ケース２９が掘削機本体１２内に収納された状態では、各長孔３２の前方に各支持軸３４が位置しており、収容ケース２９はこの長孔３２のストローク分だけ、収容した子掘削機５１の前方に向けて前進可能に支持されると共に、収容ケース２９の前進位置でこの支持軸３４を支点として回動可能に支持されている。

また、親掘削機１１の掘削機本体１２と収容ケース２９との間には複数の駆動ジャッキ３６，３７が着脱自在に架設されている。第１駆動ジャッキ３６は、図１に示すように、掘削機本体１２の内壁面に取付けられた取付部３８と、収容ケース２９における左側の湾曲した側面部２９ｂの取付部３９との間に架設されるものであり、この第１駆動ジャッキ３６の伸長により、収容ケース２９を図１に示す収納位置から図３に示す前進位置に長孔３２のストローク分だけ移動することができる。一方、第２駆動ジャッキ３７は、図３に示すように、掘削機本体内に設けられた架台４０と収容ケース２９の各取付部３９との間に架設されるものであり、この第２駆動ジャッキ３７の伸長動作及び取付位置の変更操作の繰り返しにより、収容ケース２９を図３に示す前進位置から図４に示す突出位置に移動することができる。なお、収容ケース２９は、掘削機本体１２内にて図示しないロック機構により収容位置に位置決め規制されおり、また、旋回途中で長孔３２に沿って後退しないように位置決め規制されている。

子掘削機５１は収容ケース２９内に開口部３１側を向いて配置されており、円筒形状をなす掘削機本体５２の前部にカッタヘッド５３が回転自在に装着されている。このカッタヘッド５３は円板形状をなし、前面に多数のカッタビット５４が装着されると共に、コピーカッタ５５が装着されている。このカッタヘッド５３の後部にはリングギア５６が固定される一方、掘削機本体５２には複数のカッタ旋回モータ５７が取付けられ、各旋回モータ５７の駆動ギア５８がこのリングギア５６に噛み合っている。従って、旋回モータ５７を駆動して駆動ギア５８を回転駆動すると、リングギア５６を介してカッタヘッド５３を回転することができる。

また、掘削機本体５２にはカッタヘッド５３の後方に位置してバルクヘッド５９が取付けられており、カッタヘッド５３とこのバルクヘッド５９との間にチャンバ６０が設けられている。そして、このチャンバ６０には一端がトンネル掘削機の外部に延設された送泥管６１及び排泥管６２の他端が開口しており、排泥管６２の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ６３が装着されている。なお、親掘削機１１による親トンネルの掘削時に、子掘削機５１は作動していないため、送泥管６１及び排泥管６２の後端部は必要時に連結可能となっている。

更に、掘削機本体５２の後部にはシールドジャッキ６４が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ６４を掘進方向後方に伸長して既設セグメントＳ_Bに押し付けることで、その反力により掘削機本体５２を前進することができる。また、掘削機本体５２には支持部材６５によって旋回リング６６が旋回自在に支持され、駆動モータ６７により旋回可能となっており、この旋回リング６６にセグメントＳ_Bをリング状に組立てるエレクタ装置６８が装着されている。

また、収容ケース２９の前部（開口部３１）には、子掘削機５１の掘削機本体５２の外周面に嵌合するバルクヘッド４１が形成されており、このバルクヘッド４１には、カッタヘッド５３の左右両側に隣接した位置に４つの補助カッタ４２，４３が旋回モータ４４，４５により駆動回転可能に設けられており、この補助カッタ４２，４３には図示しないコピーカッタが設けられている。なお、収容ケース２９内にて、子掘削機５１は図示しない支持架台に支持されて位置決め規制されると共に、子掘削機４１の後方には掘進開始時の反力を得るための反力架台４６が配置されている。

また、親掘削機１１の掘削機本体１２内に子掘削機５１を収容した収容ケース２９を収納した状態で、掘削機本体１２の開口部３０に収容ケース２９及び子掘削機５１の前部が位置しており、これらが外部に露出して親掘削機１１の掘削抵抗となる可能性がある。そこで、この開口部３０における無駄な空間部にモルタルなどの掘削可能な仮壁部４７を形成することで、親掘削機１１は掘削機本体１２の外周面に凹凸がなくなり、親トンネルの掘削時に開口部３０が掘削抵抗となることはなく、また、収容ケース２９及び子掘削機５１が前進するときには、補助カッタ４２，４３やカッタヘッド５３がこの仮壁部４７を掘削することで前進することができる。なお、図２では、収容ケース２９及び子掘削機５１の前部構造を表すために仮壁部４７は省略している。

ここで、このように構成された本実施例のトンネル掘削機による親子トンネルの掘削工法について説明する。

図１及び図２に示すように、親掘削機１１内に収納ケース２９及び子掘削機５１を収納した状態で、カッタ旋回モータ１７によりカッタヘッド１３を回転させながら、複数のシールドジャッキ２４を伸長して既設セグメントＳ_Aへ押し付け、その反力によって親掘削機１１を前進させる。すると、カッタヘッド１３が前方の地盤を掘削してトンネルを掘削することができる。このとき、発生した掘削土砂はチャンバ２０に取り込まれ、送泥管２１から供給された送水とアジテータ２３により混合され、排泥管２２によって外部に排出される。一方、エレクタ装置２８では、機内に搬入されたセグメントＳ_Aを把持してトンネル内壁面に沿って移動し、セグメントＳ_Aを所定の位置に固定してリング状に組み立てることで親トンネルＴ_Aを構築する。

この親掘削機１１が親トンネルＴ_Aを構築して予め設定されたトンネル分岐位置に到達すると、親掘削機１１のカッタヘッド１３及びシールドジャッキ２４を停止し、この親掘削機１１をこのトンネル分岐位置に停止させる。ここで、掘削機本体１２と収容ケース２９との間に第１駆動ジャッキ３６を架設し、子掘削機５１のカッタヘッド５３を駆動回転すると共に各補助カッタ４２，４３を駆動回転しながら、第１駆動ジャッキ３６を伸長して親掘削機１１からの反力によって子掘削機５１を収容した収容ケース２９を前進させる。すると、収容ケース２９は、掘削機本体１２における開口部３０のフランジ３０ａに嵌合した状態で、長孔３２が支持軸３４にガイドされながら前進する。そして、カッタヘッド５３及び補助カッタ４２，４３が仮壁部４７を掘削しながら、収容ケース２９が親掘削機１１の側部に向かって前進し、発生した掘削土砂はチャンバ６０内に取り込まれる。

そして、図３に示すように、収容ケース２９が親掘削機１１内の収納位置から前進位置まで移動すると、第１駆動ジャッキ３６の伸長駆動を停止し、この第１駆動ジャック３６を取り外す。続いて、掘削機本体１２の架台４０と収容ケース２９の取付部３９との間に第２駆動ジャッキ３７を架設し、子掘削機５１のカッタヘッド５３を駆動回転すると共に各補助カッタ４２，４３を駆動回転しながら、第２駆動ジャッキ３７を伸長して親掘削機１１からの反力によって収容ケース２９を回動する。この場合、第２駆動ジャッキ３７が伸長したら、収容ケース２９の取付部３９との連結を解除して収縮し、再び、収容ケース２９の別の取付部３９と連結して伸長することで、短いストロークの第２駆動ジャッキ３７により収容ケース２９を所望の角度まで回動することができる。

この第２駆動ジャッキ３７の伸長により収容ケース２９に推進力が付与されると、この収容ケース２９は親掘削機１１の開口部３０から地盤に向かって突出すると共に、支持軸３４を支点として親掘削機１１の掘進方向前方に向かって回動する。このとき、図４に示すように、子掘削機５１のカッタヘッド５３と収容ケース２９の補助カッタ４２，４３が仮壁部４７に続いて側方地盤を屈曲掘削し、分岐空間部Ｆを掘削することができる。なお、掘削前に、子掘削機５１における送泥管６１の後端部を親掘削機１１の送泥管２１に連結すると共に、子掘削機５１における排泥管６２の後端部を親掘削機１１の排泥管２２に連結しておき、発生した掘削土砂をチャンバ６０に取り込んでから、送泥管６１から供給された送水とアジテータ６３により混合し、排泥管６２によって外部に排出する。

この収容ケース２９が分岐空間部Ｆを掘削してほぼ９０度回動して子掘削機５１が親掘削機１１とほぼ平行となる旋回位置に到達すると、第２駆動ジャッキ３７の伸長駆動を停止すると共に、収容ケース２９の補助ヘッド４２，４３の回転を停止し、この収容ケース２９をこの旋回位置で停止する。ここで、収容ケース２９に対する子掘削機５１の規制を解除し、子掘削機５１のカッタヘッド５３を駆動回転しながらシールドジャッキ６４を伸長し、収容ケース２９の反力架台４６からの反力によって子掘削機５１のみを前進する。すると、図５に示すように、子掘削機５１のカッタヘッド５３が前方地盤を直線掘削することができる。そして、発生した掘削土砂はチャンバ６０内に取り込まれ、前述と同様に外部に排出される一方、エレクタ装置６８では、機内に搬入されたセグメントＳ_Bを把持してトンネル内壁面に沿って移動し、セグメントＳ_Bを所定の位置に固定してリング状に組み立てることで、親トンネルＴ_Aとほぼ平行をなして分岐した子トンネルＴ_Bを掘削することができる。

収容ケース２９から子掘削機５１が掘進して離脱したら、収容ケース２９（分岐空間部Ｆ）の外方の地盤に薬液を注入して固化し、親掘削機１１の掘削機本体１２と収容ケース２９との連結部を解体して分離し、掘削機本体１２の開口部３０に図示しない蓋板を溶接により固定してこの開口部３０を閉塞する。そして、カッタヘッド１３を回転させながら各シールドジャッキ２４を伸長して既設セグメントＳ_Aへの押し付け反力により親掘削機１１を前進させ、親トンネルＴ_Aを継続して掘削する。

その後、親掘削機１１により親トンネルＴ_Aが連続して掘削され、子掘削機５１によりこの親トンネルＴ_Aに沿った子トンネルＴ_Bが所定長さ掘削されると、子掘削機５１の掘進方向を変更し、親トンネルＴ_Aから離間して屈曲する子トンネルＴ_Bを掘削する。

なお、親トンネルＴ_Aと子トンネルＴ_Bとを連結する分岐空間部Ｆでは、収容ケース２９から補助カッタ４２，４３や旋回モータ４４，４５等の機材を解体搬出すると共に、収容ケース２９を解体搬出し、親トンネルＴ_Aと子トンネルＴ_Bとが連通するように、分岐空間部Ｆを土木作業して親トンネルＴ_AのセグメントＳ_Aと子トンネルＴ_BのセグメントＳ_Bとを連結する。

この場合、収容ケース２９は分岐空間部Ｆを確保するためにそのまま埋設してもよく、また、この収容ケース２９から子掘削機５１が離脱した後、再び親掘削機１１内に引き戻してから掘削機本体１２の開口部３０を図示しない蓋板により閉塞してもよい。

このように本実施例のトンネル掘削機にあっては、親掘削機１１内に扇形中空形状をなす収容ケース２９を配設すると共に、この収容ケース２９内に子掘削機５１を親掘削機１１と水平に交差する方向を向いて収容し、この収容ケース２９を子掘削機４１の前方に向けて移動可能に支持すると共に、親掘削機１１の側面部から外方へ、且つ、掘進方向前方へ向けて回動突出可能に支持している。

従って、親掘削機１１が掘削した親トンネルＴ_Aに対して、収容ケース２９の前進動作及び旋回動作により分岐空間部Ｆを掘削し、この分岐空間部Ｆに移動した収容ケース２９から子掘削機５１を発進して子トンネルＴ_Bを形成する一方、親掘削機１１は継続して親トンネルＴ_Aを掘削することとなり、一台のトンネル掘削機により同径の親トンネルＴ_Aと、この親トンネルＴ_Aから分岐した子トンネルＴ_Bを形成することができる。そして、このトンネル掘削機は、親掘削機１１内に収容ケース２９を介して子掘削機４１を収容するだけであり、複雑な拡幅機構等が不要となり、構造を簡素化することができる。

また、親掘削機１１に収容ケース２９の前端部を長孔３２及び支持軸３４により支持し、収容ケース２９を親掘削機１１の開口部３１に向かって所定距離前進してから回動して外方に突出するようにしている。従って、収容ケース２９を支持軸３４に近接して配設することで、この収容ケース２９の旋回半径を短縮して小型化を可能とし、親掘削機１１内の有効スペースを拡大することができ、また、親掘削機１１に対する収容ケース２９の支持を簡素化できると共に、十分な強度を容易に確保することができる。

なお、上述の実施例において、親掘削機１１の外周部から子掘削機５１を旋回突出する場合、この子掘削機１１を収容ケース２９内に収容し、子掘削機５１のカッタヘッド５３及び収容ケース２９の補助カッタ４２，４３を用いて旋回突出して屈曲掘削するようにしている。この場合、補助カッタ４２，４３を子掘削機５１のカッタヘッド５３の前後に重ねて配設することで、掘削不能箇所を減少して掘削効率を向上することができる。また、親掘削機１１の掘削機本体１２と収容ケース２９との連結を長孔３２及び支持軸３４による機構に代えて、リンク機構等を用いてもよい。

また、子掘削機５１を収容ケース２９内に収容した状態で前進させてから旋回突出して屈曲掘削したが、子掘削機５１の機長を短縮してオーバーカッタ機能を用いることで、親掘削機１１の外周部から子掘削機５１を直接旋回して外方に突出し、地盤を屈曲掘削するようにしてもよい。

更に、前述した実施例のように、親掘削機１１内に収容した子掘削機５１を親掘削機１１の側方から突出して掘進方向に向けて旋回しながら掘進することで、地下自動車道路や地下鉄道などにおける本線トンネルと分岐線トンネルを連続して掘削可能であるが、子掘削機５１を親掘削機１１の上方または下方から突出して掘進方向に向けて旋回しながら掘進することで、共同溝などの分岐溝などを連続して掘削可能である。また、親掘削機１１から子掘削機５１を９０度旋回して親トンネルＴ_Aと平行な子トンネルＴ_Bを掘削したが、親掘削機１１からの子掘削機５１の旋回角度を任意に設定することで、親トンネルＴ_Aに対する子トンネルＴ_Bの分岐角度を所望の角度に設定できる。更に、親掘削機１１内に複数の子掘削機５１を収容することで、一本の親トンネルＴ_Aに対して複数の子トンネルＴ_Bを掘削することができる。

本発明に係るトンネル掘削機並びに掘削工法は、親掘削機内に子掘削機を交差して収容し、親トンネルの掘削途中で子掘削機を旋回して突出させてから、親トンネルから分岐した子トンネルを掘削するものであり、トンネル掘削機の形態は、泥水式あるいは泥土圧式シールド掘削機やトンネルボーリングマシンなどいずれの掘削機にも適用することができる。

本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の水平断面図である。本実施例のトンネル掘削機の縦断面図である。実施例のトンネル掘削機による親子トンネルの掘削作業を表す概略図である。実施例のトンネル掘削機による親子トンネルの掘削作業を表す概略図である。本実施例のトンネル掘削機による親子トンネルの掘削作業を表す概略図である。

符号の説明

１１親掘削機
１２掘削機本体
１３カッタヘッド
２４シールドジャッキ
２８エレクタ装置
２９収納ケース
３２長孔
３４支持軸
３６，３７駆動ジャッキ
４２，４３補助ジャッキ
４７仮壁部
５１子掘削機
５２掘削機本体
５３カッタヘッド
６４シールドジャッキ
６８エレクタ装置
Ｓ_A，Ｓ_B セグメント
Ｔ_A 親トンネル
Ｔ_B 子トンネル（分岐トンネル）

Claims

親掘削機の内部に子掘削機を交差して収容し、該子掘削機を前記親掘削機内で前進可能とすると共に、該子掘削機を前記親掘削機の外周面から掘進方向に向けて旋回突出可能としたことを特徴とするトンネル掘削機。
請求項１のトンネル掘削機において、前記親掘削機または前記子掘削機のいずれか一方に該子掘削機の前後方向に沿った長孔を設ける一方、前記他方に該長孔に係合する支持軸を設け、前記子掘削機は前記長孔及び前記支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持されたことを特徴とするトンネル掘削機。
請求項２のトンネル掘削機において、前記親掘削機内に収容ケースが前記長孔及び前記支持軸により前進可能で、且つ、旋回可能に支持され、該収容ケース内に前記子掘削機が離脱可能に収容されたことを特徴とするトンネル掘削機。
請求項３のトンネル掘削機において、前記収容ケースは前方となる前記親掘削機の外周部側が開口した扇形中空形状をなし、該収容ケースの前端部に前記子掘削機のカッタヘッドに隣接して補助カッタが装着されたことを特徴とするトンネル掘削機。
請求項１のトンネル掘削機において、前記親掘削機の外側部に開口部が形成され、該開口部を閉塞すると共に前記子掘削機が掘削可能な仮壁部が設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。
親掘削機による親トンネルの掘削途中で、内装した子掘削機を前記親掘削機の外周面から外方に向けて前進し、該子掘削機を該前進位置から掘進方向に向けて屈曲掘進してから直線掘削し、前記親トンネルとほぼ平行をなす子トンネルを掘削することを特徴とするトンネル掘削工法。
請求項６のトンネル掘削工法において、前記親掘削機の収容ケース内に前記子掘削機が外方を向いて収容され、前記親トンネルの掘削途中で、前記子掘削機のカッタヘッド及び前記収容ケースの補助カッタを駆動し、まず、該子掘削機及び該収容ケースを前進掘削し、続いて屈曲掘進し、その後、前記子掘削機のみを直線掘削することを特徴とするトンネル掘削工法。