JP4079817B2

JP4079817B2 - Shield machine

Info

Publication number: JP4079817B2
Application number: JP2003106823A
Authority: JP
Inventors: 計夫高見沢; 康長嶋; 研一金子; 睦木暮; 佳文服部; 秀夫松井; 譲吉田; 茂男藤井
Original assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Current assignee: Taisei Corp; IHI Corp
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP2004308373A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの径方向外側にトンネルを拡幅する拡幅トンネルと拡幅トンネルから分岐する分岐トンネルとを掘削するシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速道路等のトンネルにランプ（引き込み道路）を設ける場合、トンネルの脇に車線変更用の拡幅部を形成すると共に、この拡幅部から分岐される分岐トンネルを形成する必要がある。
【０００３】
トンネルを拡幅する工法としては特許文献１記載のものが知られている。
【０００４】
この工法は、図１５に示すように、主トンネル５０を形成した後、主トンネル５０の一側の外側にシールド掘進機５１を発進させるための発進基地５２を設け、この発進基地５２からシールド掘進機５１を主トンネル５０に沿って掘進させ、主トンネル５０のセグメント５３を取り外しながら副トンネル用セグメントピース５４を組み立てて主トンネル５０を拡幅するものである。
【０００５】
この工法によれば、主トンネル５０外に発進基地５２を設置した後は、シールド掘進機５１を掘進させることで容易に主トンネル５０を拡幅できる。
【０００６】
また、分岐トンネル（図示せず）を掘削する場合、拡幅部５５を形成した後、外方から拡幅部５５へ向けて他のシールド掘進機（図示せず）を掘進させ、接続する方法等により行っていた。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−６５４５４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記工法では土中に設置した主トンネル５０の一部を開き、この開いた部分に副トンネル用セグメントピース５４を組み立ててトンネル空間を広げるものであるため、工事中はトンネルの強度が不足しやすく、地山の性状等の条件によっては十分な強度を確保するのが難しい場合もあり、改良の余地が残されていた。また、分岐トンネルは主トンネルとは別に掘削しなければならず、手間がかかるという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、トンネルを十分な強度に維持しつつ拡幅トンネルを掘削でき、容易に分岐トンネルを掘削できるシールド掘進機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、掘進方向前方に主トンネルを掘削するための主カッタと掘進方向後方に主トンネルの内壁に沿ってセグメントを組み立てるための主セグメント組立部とを有する主シールド本体と、上記主カッタと主セグメント組立部との間の上記主シールド本体に、径方向外方に出没自在に設けられ、前面部に副カッタを有し、該副カッタで上記主トンネルの側部にこれに沿って拡幅トンネルを掘削すると共に上記主シールド本体より径方向外方に発進し上記主トンネルより分岐トンネルを掘削形成するための分岐シールドと、該分岐シールドと上記主セグメント組立部との間に設けられ上記拡幅トンネルの内壁に沿ってトンネル壁を構成する壁部材を組み立てるための副壁部材組立部とを備えてシールド掘進機を構成したものである。
【００１１】
また、上記分岐シールドの副カッタが上記主シールド本体の側壁を形成し、拡幅トンネル掘削時に、上記副カッタを上記主シールド本体の径方向外方に向くように傾動させて押し出すように構成するとよい。
【００１２】
そして、上記分岐シールドは、掘進方向前方に副カッタを有し掘進方向後方に分岐トンネル内壁に沿ってセグメントを組み立てるための分岐セグメント組立部を有し、且つ上記副カッタが主トンネルより分岐方向に臨むように傾動させるための分岐シールド傾動手段を有するとよい。
【００１３】
また、上記分岐シールド傾動手段は、上記主シールド本体側に液密にシールされつつ縦軸回り回動可能に支持され、上記分岐シールドの外周を液密に囲う球面受座を有するとよい。
【００１４】
そして、上記副壁部材組立部は上記主シールド本体より径方向外方に出没自在に設けられると共に掘進方向後方に臨んで開放された作業スペースを有するとよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の好適実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、シールド掘進機１は、主シールド３と、主シールド３から発進可能な分岐シールド５とからなる。
【００１７】
主シールド３は、掘進方向前方に主トンネル２を掘削するための主カッタ７と、掘進方向後方に主トンネル２の内壁に沿ってセグメント２ａを組み立てるための主セグメント組立部４４とを有する主シールド本体６と、主セグメント組立部４４の前側の主シールド本体６に設けられ拡幅トンネル４の内壁に沿って副セグメント９を組み立てるための副セグメント組立部４６とを備えて構成されている。
【００１８】
図１及び図３に示すように、主カッタ７は、主シールド本体６のバルクヘッド１１に回転自在に設けられており、回転中心から径方向外方へ放射状に延びる複数のスポーク１２と、それぞれのスポーク１２に設けられた多数のカッタビット１３と、スポーク１２の外側端部に径方向出没自在に設けられたコピーカッタ１４とを備えて構成されている。バルクヘッド１１には、主カッタ７を回転駆動するためのカッタ駆動モータ１５が設けられている。
【００１９】
主セグメント組立部４４には、エレクタ（図示せず）が設けられている。
【００２０】
副セグメント組立部４６は、主シールド本体６に径方向出没自在に設けられ主シールド本体６の径方向外側に副セグメント９を組み立てるスペースを確保するための拡幅シールドフレーム８からなる。
【００２１】
図１及び図２に示すように、拡幅シールドフレーム８は、後述する分岐シールド５と主セグメント組立部４４との間に配置されており、主シールド本体６から径方向外方へ突出されたときに前端を区画する前端壁部１６と、前端壁部１６の外縁から後方へ延びる周壁部１７とを備えて構成されている。拡幅シールドフレーム８は、内部に掘進方向後方に臨んで開放された作業スペースを有し、後述する分岐シールド５の副カッタ２６で掘削した拡幅トンネル４内に突出するようになっている。
【００２２】
また、拡幅シールドフレーム８と主シールド３のシールドフレーム１８との間にはシール部材（図示せず）が設けられており、これらフレーム８、１８間から機内に浸水しないようになっている。そして、拡幅シールドフレーム８には、後述する副セグメント組立部４６で組み立てた副セグメント９を後方へ押圧するためのジャッキ１９が設けられている。図４に示すように、ジャッキ１９は、拡幅シールドフレーム８に沿って複数設けられている。図２に示すように、拡幅シールドフレーム８の後端部には、副セグメント９と拡幅シールドフレーム８との間を止水するためのテールシール２０が全周に渡って設けられている。
【００２３】
そして、拡幅シールドフレーム８内には、副セグメント９を組み立てるための副セグメント組立装置１０が設けられている。
【００２４】
副セグメント組立装置１０は、拡幅シールドフレーム８内に機幅方向に延びて設けられたガイドレール２１と、ガイドレール２１に走行自在に設けられた走行部２２と、走行部２２に前後移動自在に設けられ副セグメント９を係脱自在に把持する把持部２３とを備えて構成されている。
【００２５】
図４及び図５に示すように、副セグメント９は、ループ状に閉じた形状に形成されており、掘進方向に重ねてつなげることでチューブ状に形成されるようになっている。また、副セグメント９は、主シールド本体６及び主トンネル２の外周形状に沿う形状に形成された嵌合部２４を有し、拡幅シールドフレーム８から後方へ離れたのちも主シールド本体６又は主トンネル２に沿って延びるように構成されている。
【００２６】
図１及び図８に示すように、分岐シールド５は、主カッタ７と主セグメント組立部４４との間の主シールド本体６に、径方向外方に出没自在に設けられている。分岐シールド５は、前面部に地山を掘削するための副カッタ２６を有し、副カッタ２６で主トンネル２の側部にこれに沿って拡幅トンネル４を掘削すると共に主シールド本体６より径方向外方に発進し主トンネル２より分岐トンネル３３を掘削形成するように構成されている。
【００２７】
また、分岐シールド５は、掘進方向後方に分岐トンネル３３の内壁に沿ってセグメント３４を組み立てるための分岐セグメント組立部４５と、副カッタ２６が主トンネル２より分岐方向に臨むように傾動させるための分岐シールド傾動手段２７とを有する。
【００２８】
分岐シールド傾動手段２７は、主シールド本体６側に液密にシールされつつ縦軸回り回動可能に支持され、分岐シールド５の外周を液密に囲う球面受座２８と、主シールド本体６に設けられ球面受座２８と主シールド本体６の間を止水するシール部材２９とからなる。球面受座２８は、機内側に延長して形成され分岐シールド５を発進方向後側から支える発進基部３０を有する。
【００２９】
そして、分岐シールド５は、主シールド本体６内に完全に収容された状態では副カッタ２６で主シールド本体６の側壁を形成して地山に干渉せず、主シールド本体６から所定の微小長さだけ突出させ、かつ、副カッタ２６を前方へ向けるように傾けたときに副カッタ２６で主シールド本体６の径方向外側を主トンネル２に沿って掘削するようになっている。すなわち、分岐シールド５の副カッタ２６は、拡幅トンネル４を掘削するためのカッタとしても機能するようになっている。また、分岐シールド本体２５は、その機軸方向に多段に分割可能に形成されており、主シールド本体６内に収容されているときには後部を取り外して収納スペースを節約するように構成されている。
【００３０】
次に作用について述べる。
【００３１】
拡幅トンネル４を掘削する場合、機内に完全に収容されている分岐シールド５を徐々に径方向外方へ発進させながら副カッタ２６のカッタ面を前方へ向けるように傾動させる。このとき、分岐シールド５の発進量に応じて予め分割しておいた分岐シールド５の後部を適宜組み戻しながら行う。そして、分岐シールド５と共に拡幅シールドフレーム８を徐々に径方向外側へ突出させる。分岐シールド５の外周は球面受座２８にシールされており、球面受座２８はシール部材２９により主シールド本体６との間をシールされているため、分岐シールド５を発進させたり、傾動させたりしても主シールド本体６内に浸水することはない。
【００３２】
図３及び図７に示すように少なくとも掘削すべき拡幅トンネル４の幅と同じ長さだけ副カッタ２６を径方向外側へ突出させ、かつ、拡幅トンネル４を掘削すべき所定の地点に到達したら、副カッタ２６で掘削した拡幅トンネル４内に副セグメント９を組み立て始める。
【００３３】
副セグメント９の組み立て作業は、まず、拡幅トンネル４の後端を塞ぐための蓋部材３２をジャッキ１９で後方へ押し、副セグメント組立部４６で蓋部材３２の前側に副セグメント９を組み立てる。そして、主シールド３の掘進量に応じて既設の副セグメント９の前側に新たな副セグメント９を組み立てる作業を順次繰り返す。
【００３４】
分岐シールド５が、分岐トンネルを掘削すべき地点に到達したら、主シールド３の掘進を一旦停止させ、図８に示すように、分岐シールド５を径方向外側へ分岐発進させる。
【００３５】
分岐シールド５は、分岐シールド傾動手段２７の発進基部３０から反力を取りながら掘進経路上に分岐トンネル３３用のセグメント３４を組み立てる。そして、副カッタ２６で掘削した拡幅トンネル４内にセグメント３４を組み立てたらそのセグメント３４からなるトンネル壁３７の先端に径方向に延びる第１蓋３５を設けて塞ぎ、この第１蓋３５に別体の第２蓋３６を重ね合わせて配置する。この後、第２蓋３６に分岐トンネル３３用のセグメント３４を組み立てながら分岐シールド５を掘進させ、適宜の位置で一旦停止させる。これにより、分岐トンネル３３内に組み立てたセグメント３４のうち拡幅トンネル４内に組み立てたセグメント３４と、拡幅トンネル４外に組み立てたセグメント３４とを分離可能に隔絶することができる。
【００３６】
この後、図１３に示すように主シールド３側の分岐シールド傾動手段２７にトンネル壁３７を機内側へ引き込むための引き込み装置３９を設け、トンネル壁３７を引き込み装置３９で主シールド本体６内に引き込みながら分解してトンネル壁３７を撤去する。このとき、トンネル壁３７を引き抜いた跡の空間に充填材を注入するための充填管４０を第１蓋３５に設け、その空間に充填材を注入するとよい。土圧を保持できると共に、トンネル壁３７を引き込むための推力を土圧によって補助できる。また、引き込み装置３９は、例えばトンネル壁３７に連結するワイヤ４１と、ワイヤ４１を引くジャッキ４２とで構成するとよい。
【００３７】
図９及び図１４に示すように、トンネル壁３７を撤去できたら、主シールド３を再び掘進させ、図１０に示すように、副カッタ２６で掘削した分岐トンネル３３の前端近傍まで副セグメント９を組み立てる。拡幅シールドフレーム８に充填管４３を設けて分岐トンネル３３内に薬注を施し、地盤を改良したのち、土木的な手法によって分岐トンネル３３の更に前方を掘削する。
【００３８】
そして、図１１に示すように更に主シールド３を掘進させ、分岐トンネル３３の基端を塞ぐ第２蓋３６と、拡幅トンネル４とが完全にラップする位置まで副セグメント９を組み立てた後、副セグメント９の前側に蓋部材３２を設ける。
【００３９】
この後、図１２に示すように再び主シールド３を掘進させ、拡幅シールドフレーム８を主シールド本体６内に収納し、更に主シールド３を掘進させて主トンネル２を掘削する。また、分岐シールド５を再び掘進させて分岐トンネル３３を掘削する。
【００４０】
そして、図６に示すように互いに近接して掘削された主トンネル２と拡幅トンネル４との間に薬注を施して地盤を改良したのち、土木的な手法で主トンネル２のセグメント２ａと拡幅トンネル４の副セグメント９とを切り開いて接合する。また、同様の手法で拡幅トンネル４と分岐トンネル３３とを接合することでランプ部を構築できる。
【００４１】
このように、掘進方向前方に主トンネル２を掘削するための主カッタ７と掘進方向後方に主トンネル２の内壁に沿ってセグメント２ａを組み立てるための主セグメント組立部４４とを有する主シールド本体６と、主カッタ７と主セグメント組立部４４との間の主シールド本体６に、径方向外方に出没自在に設けられ、前面部に副カッタ２６を有し、副カッタ２６で主トンネル２の側部にこれに沿って拡幅トンネル４を掘削すると共に主シールド本体６より径方向外方に発進し主トンネル２より分岐トンネル３３を掘削形成するための分岐シールド５と、分岐シールド５と主セグメント組立部４４との間に設けられ拡幅トンネル４の内壁に沿って副セグメント９を組み立てるための副セグメント組立部４６とを備えてシールド掘進機１を構成したため、主トンネル２を十分な強度に維持しつつ拡幅トンネル４を容易に掘削でき、容易に分岐トンネル３３を掘削できる。そして、高速道路等のトンネルに分岐又は合流車線用のゾーンを有するランプを容易に構築できる。
【００４２】
また、分岐シールド５は、主シールド本体６内に完全に収容された状態では副カッタ２６で主シールド本体６の側壁を形成するように構成したため、主トンネル２のみを掘削するときに副カッタ２６が邪魔となるのを防ぐことができ、シールド掘進機１の構造を簡単にできる。
【００４３】
そして、分岐シールド５は、拡幅トンネル４掘削時に、副カッタ２６を主シールド本体６の径方向外方に向くように傾動させて押し出すように構成したため、副カッタ２６を用いて拡幅トンネル４を容易に掘削できる。
【００４４】
分岐シールド５は、掘進方向前方に副カッタ２６を有し掘進方向後方に分岐トンネル３３内壁に沿ってセグメント３４を組み立てるための分岐セグメント組立部４５を有し、且つ上記副カッタ２６が主トンネル２より分岐方向に臨むように傾動させるための分岐シールド傾動手段２７を有して構成したため、副カッタ２６を用いて拡幅トンネル４を容易に掘削できると共に、主シールド３から分岐シールド５を任意の角度傾斜させて発進することができる。
【００４５】
分岐シールド傾動手段２７は、主シールド本体６側に液密にシールされつつ縦軸回り回動可能に支持され、分岐シールド５の外周を液密に囲う球面受座２８を有するため、分岐シールド５側と主シールド本体６側のシールを保ちつつ分岐シールド５を傾動させることができる。
【００４６】
また、副セグメント組立部４６は主シールド本体６より径方向外方に出没自在に設けられると共に掘進方向後方に臨んで開放された作業スペースを有するため、主シールド３で主トンネル２のみを掘削するとき、主シールド本体６内に没入させて掘進の邪魔となるのを防ぐことができ、主シールド本体６から径方向外方に突出させることで主トンネル２に沿う位置に副セグメント９を組み立てることができる。
【００４７】
なお、上述の実施の形態では分岐シールド５を斜め前方へ発進させるものとしたが、これに限るものではない。例えば、分岐シールド傾動手段２７を回動させて分岐シールド５を主シールド３の機軸に対して直交する方向に向け、この方向へ発進させてもよく、同様に分岐シールド５を斜め後方へ向けて発進させてもよい。
【００４８】
また、拡幅トンネル４の内壁に沿って副セグメント９を組み立てるための副セグメント組立部４６を主シールド本体６より径方向外方に出没自在に設けたが、拡幅トンネル４内に組み立てる壁部材はセグメント以外の他のタイプのものであってもよい。この場合、副セグメント組立部４６に替えて他の壁部材を組み立てるための壁部材組立部を主シールド本体６に径方向外方に出没自在に設けるとよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
（１）トンネルを十分な強度に維持しつつ拡幅トンネルを掘削でき、容易に分岐トンネルを掘削できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すシールド掘進機の平面断面図である。
【図２】図１の要部拡大図である。
【図３】図１の正面図である。
【図４】図１のIV−IV線矢視断面図である。
【図５】図１のV−V線矢視断面図である。
【図６】図１のVI−VI線矢視断面図である。
【図７】拡幅トンネルを掘削中のシールド掘進機の平面断面図である。
【図８】分岐シールドを発進させたシールド掘進機の平面断面図である。
【図９】分岐トンネルの一部を撤去した状態の平面説明図である。
【図１０】分岐トンネルの一部を撤去した位置まで副セグメントを組み立てた状態の平面説明図である。
【図１１】図１０に示す状態から更に副セグメントを組み立てた状態の平面説明図である。
【図１２】副セグメントを所定の位置まで組み立て終わった状態の平面説明図である。
【図１３】分岐トンネルのトンネル壁の一部を撤去するときの状態を示す平面説明図である。
【図１４】分岐トンネルのトンネル壁の一部を撤去した状態の平面説明図である。
【図１５】従来のトンネルを拡幅する工法の平面説明図である。
【符号の説明】
１シールド掘進機
２主トンネル
２ａセグメント
４拡幅トンネル
５分岐シールド
６主シールド本体
７主カッタ
９副セグメント（壁部材）
２６副カッタ
２７分岐シールド傾動手段
２８球面受座
３３分岐トンネル
３４セグメント
４４主セグメント組立部
４５分岐セグメント組立部
４６副セグメント組立部（副壁部材組立部）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine for excavating a widening tunnel that widens a tunnel to the outer side in the radial direction of the tunnel and a branch tunnel that branches from the widening tunnel.
[0002]
[Prior art]
When a ramp (retracting road) is provided in a tunnel such as an expressway, it is necessary to form a widened portion for changing lanes on the side of the tunnel and to form a branch tunnel branched from the widened portion.
[0003]
As a method for widening the tunnel, the one described in Patent Document 1 is known.
[0004]
As shown in FIG. 15, in this construction method, after a main tunnel 50 is formed, a start base 52 for starting a shield machine 51 is provided outside one side of the main tunnel 50. The machine 51 is dug along the main tunnel 50, and the sub-tunnel segment piece 54 is assembled while the segment 53 of the main tunnel 50 is removed to widen the main tunnel 50.
[0005]
According to this construction method, after the start base 52 is installed outside the main tunnel 50, the main tunnel 50 can be easily widened by excavating the shield machine 51.
[0006]
When excavating a branch tunnel (not shown), after forming the widened portion 55, another shield excavator (not shown) is dug from the outside toward the widened portion 55, and a connection method is used. I was going.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 7-65454 [0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above construction method, a part of the main tunnel 50 installed in the soil is opened, and the sub-tunnel segment piece 54 is assembled in this open part to widen the tunnel space, so the tunnel strength is insufficient during the construction. In some cases, it is difficult to secure sufficient strength depending on conditions such as the nature of the natural ground, and there is room for improvement. In addition, the branch tunnel has to be excavated separately from the main tunnel, and there is a problem that it takes time.
[0009]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a shield machine capable of solving the above-described problems, excavating a widening tunnel while maintaining a sufficient strength of the tunnel, and easily excavating a branch tunnel.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention provides a main shield having a main cutter for excavating the main tunnel forward in the excavation direction and a main segment assembly portion for assembling the segments along the inner wall of the main tunnel at the rear of the excavation direction. The main shield body between the main body and the main cutter and the main segment assembly portion is provided so as to be able to protrude and retract radially outward, and has a sub cutter on the front surface, and the sub cutter has a side of the main tunnel. A branch shield for excavating a widening tunnel along the portion and starting radially outward from the main shield body to form a branch tunnel from the main tunnel, and the branch shield and the main segment assembly And a sub-wall member assembly for assembling a wall member that forms the tunnel wall along the inner wall of the widening tunnel. Those were.
[0011]
The sub cutter of the branch shield forms a side wall of the main shield body, at the time of widening the tunnel excavation, as you pushed out is tilted so as to face the auxiliary cutter radially outward of the upper Symbol main shield body Configure.
[0012]
The branch shield has a sub-cutter at the front in the excavation direction and has a branch segment assembly part for assembling the segments along the inner wall of the branch tunnel at the rear in the excavation direction, and the sub-cutter is in the branch direction from the main tunnel. It is good to have the branch shield tilting means for tilting so that it may face .
[0013]
The branch shield tilting means may have a spherical seat that is supported so as to be rotatable about the vertical axis while being liquid-tightly sealed on the main shield body side, and that surrounds the outer periphery of the branch shield in a liquid-tight manner.
[0014]
The sub-wall member assembling part may be provided so as to be able to protrude and retract radially outward from the main shield body and have a work space opened to face the rear in the excavation direction.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0016]
As shown in FIGS. 1 and 2, the shield machine 1 includes a main shield 3 and a branch shield 5 that can start from the main shield 3.
[0017]
The main shield 3 includes a main cutter 7 for excavating the main tunnel 2 forward in the excavation direction, and a main segment assembly portion 44 for assembling the segment 2a along the inner wall of the main tunnel 2 rearward in the excavation direction. The main body 6 includes a main segment main body 6 and a sub-segment assembly portion 46 which is provided on the main shield main body 6 on the front side of the main segment assembly portion 44 and assembles the sub-segment 9 along the inner wall of the widening tunnel 4.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 3, the main cutter 7 is rotatably provided on the bulkhead 11 of the main shield body 6, and has a plurality of spokes 12 extending radially outward from the center of rotation. A plurality of cutter bits 13 provided on the spoke 12 and a copy cutter 14 provided on the outer end portion of the spoke 12 so as to be able to protrude and retract in the radial direction. The bulkhead 11 is provided with a cutter driving motor 15 for rotating the main cutter 7.
[0019]
The main segment assembly 44 is provided with an erector (not shown).
[0020]
The sub-segment assembly portion 46 is formed of a widened shield frame 8 that is provided in the main shield body 6 so as to be able to protrude and retract in the radial direction and secures a space for assembling the sub-segment 9 on the outer side in the radial direction of the main shield body 6.
[0021]
As shown in FIGS. 1 and 2, the widened shield frame 8 is disposed between a branch shield 5 and a main segment assembly portion 44 described later, and protrudes radially outward from the main shield body 6. The front end wall portion 16 that divides the front end and the peripheral wall portion 17 that extends rearward from the outer edge of the front end wall portion 16 are configured. The widening shield frame 8 has an open work space facing backward in the excavation direction inside, and protrudes into the widening tunnel 4 excavated by the secondary cutter 26 of the branch shield 5 described later.
[0022]
Further, a sealing member (not shown) is provided between the widened shield frame 8 and the shield frame 18 of the main shield 3 so as not to be immersed in the machine from between the frames 8 and 18. The widening shield frame 8 is provided with a jack 19 for pressing the sub-segment 9 assembled by a sub-segment assembly 46 described later. As shown in FIG. 4, a plurality of jacks 19 are provided along the widened shield frame 8. As shown in FIG. 2, a tail seal 20 for stopping water between the sub-segment 9 and the widened shield frame 8 is provided at the rear end portion of the widened shield frame 8 over the entire circumference.
[0023]
A sub-segment assembly device 10 for assembling the sub-segment 9 is provided in the widened shield frame 8.
[0024]
The sub segment assembling apparatus 10 includes a guide rail 21 provided in the widening shield frame 8 so as to extend in the machine width direction, a traveling portion 22 provided on the guide rail 21 so as to be able to travel, and a traveling portion 22 movable back and forth. And a grip portion 23 that is provided and grips the sub-segment 9 so as to be freely disengaged.
[0025]
As shown in FIGS. 4 and 5, the sub-segment 9 is formed in a closed shape in a loop shape, and is formed in a tube shape by overlapping and connecting in the digging direction. Further, the sub-segment 9 has a fitting portion 24 formed in a shape along the outer peripheral shape of the main shield body 6 and the main tunnel 2, and after being separated from the widened shield frame 8 to the rear, It is configured to extend along the tunnel 2.
[0026]
As shown in FIGS. 1 and 8, the branch shield 5 is provided in the main shield main body 6 between the main cutter 7 and the main segment assembly portion 44 so as to be able to protrude and retract radially outward. The branch shield 5 has a sub-cutter 26 for excavating a natural ground in the front part, and the sub-cutter 26 excavates the wide tunnel 4 along the side of the main tunnel 2 along with the diameter of the main shield body 6. The vehicle is started outward and the branch tunnel 33 is excavated and formed from the main tunnel 2.
[0027]
The branch shield 5 includes a branch segment assembly 45 for assembling the segments 34 along the inner wall of the branch tunnel 33 in the excavation direction rearward branch for auxiliary cutter 26 is tilted to extraordinary useless branch direction from the main tunnel 2 Shield tilting means 27.
[0028]
The branch shield tilting means 27 is supported on the main shield body 6 so as to be pivotable around the vertical axis while being liquid-tightly sealed on the main shield body 6 side. The seal member 29 is provided and seals between the spherical seat 28 and the main shield body 6. The spherical seat 28 has a start base 30 that is formed extending to the inside of the machine and supports the branch shield 5 from the rear side in the start direction.
[0029]
When the branch shield 5 is completely accommodated in the main shield body 6, the side wall of the main shield body 6 is formed by the sub-cutter 26 so as not to interfere with the natural ground, and from the main shield body 6 to a predetermined minute length. When the secondary cutter 26 is tilted so as to protrude forward, the secondary cutter 26 excavates the radially outer side of the main shield body 6 along the main tunnel 2. That is, the secondary cutter 26 of the branch shield 5 functions as a cutter for excavating the widening tunnel 4. Further, the branch shield main body 25 is formed so as to be divided into multiple stages in the axis direction thereof, and is configured to remove the rear part and save the storage space when it is accommodated in the main shield main body 6.
[0030]
Next, the operation will be described.
[0031]
When excavating the widening tunnel 4, the branch shield 5 completely accommodated in the machine is tilted so that the cutter surface of the sub cutter 26 is directed forward while gradually starting outward in the radial direction. At this time, it is performed while appropriately reassembling the rear part of the branch shield 5 divided in advance according to the starting amount of the branch shield 5. Then, the widened shield frame 8 is gradually projected radially outward together with the branch shield 5. Since the outer periphery of the branch shield 5 is sealed by a spherical seat 28 and the spherical seat 28 is sealed between the main shield body 6 by a seal member 29, the branch shield 5 is started or tilted. Even in this case, the main shield body 6 is not submerged.
[0032]
As shown in FIGS. 3 and 7, when the auxiliary cutter 26 protrudes radially outward by at least the same length as the width of the widening tunnel 4 to be excavated and reaches the predetermined point where the widening tunnel 4 should be excavated, Assembling of the secondary segment 9 is started in the widening tunnel 4 excavated by the secondary cutter 26.
[0033]
The sub-segment 9 is assembled by first pushing the lid member 32 for closing the rear end of the widening tunnel 4 backward with the jack 19, and assembling the sub-segment 9 on the front side of the lid member 32 with the sub-segment assembly portion 46. And the operation | work which assembles the new subsegment 9 in the front side of the existing subsegment 9 according to the amount of excavation of the main shield 3 is repeated sequentially.
[0034]
When the branch shield 5 reaches the point where the branch tunnel should be excavated, the excavation of the main shield 3 is temporarily stopped and the branch shield 5 is branched and started outward in the radial direction as shown in FIG.
[0035]
The branch shield 5 assembles the segment 34 for the branch tunnel 33 on the excavation path while taking a reaction force from the start base 30 of the branch shield tilting means 27. When the segment 34 is assembled in the widening tunnel 4 excavated by the sub-cutter 26, a first lid 35 extending in the radial direction is provided at the tip of the tunnel wall 37 formed by the segment 34, and the first lid 35 is separately provided. The second lid 36 is placed so as to overlap each other. Thereafter, the branch shield 5 is dug while assembling the segment 34 for the branch tunnel 33 in the second lid 36, and is temporarily stopped at an appropriate position. Thereby, the segment 34 assembled in the widening tunnel 4 and the segment 34 assembled outside the widening tunnel 4 out of the segments 34 assembled in the branch tunnel 33 can be separated from each other.
[0036]
Thereafter, as shown in FIG. 13, the branch shield tilting means 27 on the main shield 3 side is provided with a drawing device 39 for drawing the tunnel wall 37 to the inside of the machine, and the tunnel wall 37 is drawn into the main shield main body 6 by the drawing device 39. The tunnel wall 37 is removed by disassembling while being pulled. At this time, a filling tube 40 for injecting the filler into the space where the tunnel wall 37 has been pulled out may be provided in the first lid 35, and the filler may be injected into the space. The earth pressure can be maintained, and the thrust for retracting the tunnel wall 37 can be assisted by the earth pressure. Further, the retracting device 39 may be constituted by, for example, a wire 41 connected to the tunnel wall 37 and a jack 42 that pulls the wire 41.
[0037]
As shown in FIGS. 9 and 14, when the tunnel wall 37 can be removed, the main shield 3 is dug again, and as shown in FIG. 10, the sub-segment 9 is moved to the vicinity of the front end of the branch tunnel 33 excavated by the sub-cutter 26. assemble. A filling pipe 43 is provided on the widened shield frame 8 to pour a chemical into the branch tunnel 33, and after improving the ground, a further forward of the branch tunnel 33 is excavated by a civil engineering technique.
[0038]
Then, as shown in FIG. 11, the main shield 3 is further dug, and after the sub-segment 9 is assembled to a position where the second lid 36 that closes the base end of the branch tunnel 33 and the widening tunnel 4 are completely wrapped, A lid member 32 is provided on the front side of the segment 9.
[0039]
Thereafter, as shown in FIG. 12, the main shield 3 is dug again, the widened shield frame 8 is accommodated in the main shield main body 6, and the main shield 3 is further dug to excavate the main tunnel 2. Further, the branch shield 5 is dug again to excavate the branch tunnel 33.
[0040]
Then, as shown in FIG. 6, the ground is improved by applying a chemical injection between the main tunnel 2 and the widening tunnel 4 excavated close to each other, and then the segment 2a and the widening of the main tunnel 2 are performed by a civil engineering technique. The sub-segment 9 of the tunnel 4 is cut open and joined. In addition, the ramp portion can be constructed by joining the widening tunnel 4 and the branch tunnel 33 in the same manner.
[0041]
As described above, the main shield body 6 having the main cutter 7 for excavating the main tunnel 2 in the forward direction of the excavation and the main segment assembly portion 44 for assembling the segment 2a along the inner wall of the main tunnel 2 at the rear of the excavation direction. The main shield body 6 between the main cutter 7 and the main segment assembly portion 44 is provided so as to be able to protrude and retract radially outward, and has a sub cutter 26 on the front surface portion. A branch shield 5 for excavating the widening tunnel 4 along the side and starting from the main shield body 6 in the radial direction and excavating the branch tunnel 33 from the main tunnel 2, the branch shield 5 and the main segment The shield machine 1 includes a sub-segment assembly 46 provided between the assembly 44 and the sub-segment assembly 46 for assembling the sub-segment 9 along the inner wall of the widening tunnel 4. Therefore, the main tunnel 2 can be easily drilled widened tunnel 4 while maintaining sufficient strength, it can be easily drilled branch tunnel 33. And it is possible to easily construct a ramp having a zone for a branch or merge lane in a tunnel such as a highway.
[0042]
Further, since the branch shield 5 is configured so that the side wall of the main shield body 6 is formed by the sub cutter 26 in a state of being completely accommodated in the main shield body 6, the sub cutter 26 is used when only the main tunnel 2 is excavated. Can be prevented, and the structure of the shield machine 1 can be simplified.
[0043]
Then, the branch shield 5, when the widened tunnel 4 excavation, since configured as to pushed out by-cutter 26 is tilted to face radially outward of the main shield body 6, widening tunnel using auxiliary cutter 26 4 Can be easily excavated.
[0044]
Branch shield 5 has a branch segment assembly 45 for assembling the segments 34 along the branch tunnel 33 the inner wall excavation aft has a secondary cutter 26 in excavation forward, and the secondary cutter 26 main tunnel 2 Since the branch shield tilting means 27 for tilting so as to face the branching direction is provided, the widening tunnel 4 can be easily excavated by using the sub cutter 26, and the branch shield 5 can be separated from the main shield 3 at an arbitrary angle. You can start at an angle.
[0045]
The branch shield tilting means 27 is supported on the main shield body 6 so as to be pivotable around the vertical axis while being liquid-tightly sealed, and has a spherical seat 28 that liquid-tightly surrounds the outer periphery of the branch shield 5. The branch shield 5 can be tilted while maintaining the seal on the side and the main shield body 6 side.
[0046]
Further, since the sub-segment assembly portion 46 is provided so as to be able to protrude and retract radially outward from the main shield main body 6 and has a work space opened facing the rear in the digging direction, only the main tunnel 2 is excavated by the main shield 3. Sometimes, it is possible to prevent the main shield body 6 from entering and obstructing the excavation, and the sub-segment 9 is assembled at a position along the main tunnel 2 by projecting radially outward from the main shield body 6. Can do.
[0047]
In the above-described embodiment, the branch shield 5 is started obliquely forward. However, the present invention is not limited to this. For example, the branch shield tilting means 27 may be rotated so that the branch shield 5 is directed in a direction perpendicular to the axis of the main shield 3 and started in this direction. Similarly, the branch shield 5 is directed obliquely rearward. You may start.
[0048]
Further, the sub-segment assembly portion 46 for assembling the sub-segment 9 along the inner wall of the widening tunnel 4 is provided so as to be able to protrude and retract radially outward from the main shield body 6, but the wall member to be assembled in the widening tunnel 4 is a segment. Other types other than those may be used. In this case, a wall member assembly for assembling other wall members may be provided in the main shield main body 6 so as to be able to protrude and retract radially outward in place of the sub segment assembly 46.
[0049]
【The invention's effect】
In short, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained.
(1) A widening tunnel can be excavated while maintaining the tunnel with sufficient strength, and a branch tunnel can be excavated easily.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view of a shield machine showing a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
FIG. 3 is a front view of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
5 is a cross-sectional view taken along line VV in FIG. 1. FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a plan sectional view of a shield machine during excavation of a widening tunnel.
FIG. 8 is a plan sectional view of a shield machine having a branch shield started.
FIG. 9 is an explanatory plan view of a state in which a part of the branch tunnel is removed.
FIG. 10 is an explanatory plan view of a state in which the sub-segment is assembled to the position where a part of the branch tunnel is removed.
11 is an explanatory plan view of a state in which the sub-segment is further assembled from the state shown in FIG.
FIG. 12 is an explanatory plan view showing a state in which the sub-segment has been assembled to a predetermined position.
FIG. 13 is an explanatory plan view showing a state when a part of the tunnel wall of the branch tunnel is removed.
FIG. 14 is a plan view illustrating a state in which a part of the tunnel wall of the branch tunnel is removed.
FIG. 15 is an explanatory plan view of a conventional method for widening a tunnel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield machine 2 Main tunnel 2a Segment 4 Widening tunnel 5 Branch shield 6 Main shield main body 7 Main cutter 9 Subsegment (wall member)
26 Subcutter 27 Branch shield tilting means 28 Spherical seat 33 Branch tunnel 34 Segment 44 Main segment assembly 45 Branch segment assembly 46 Subsegment assembly (subwall member assembly)

Claims

A main shield body having a main cutter for excavating the main tunnel forward in the excavation direction and a main segment assembly portion for assembling a segment along the inner wall of the main tunnel at the rear of the excavation direction; and the main cutter and the main segment assembly portion The main shield body is provided in such a manner as to be able to protrude and retract radially outward, and has a secondary cutter on the front surface, and the secondary cutter excavates a widening tunnel along the side of the main tunnel with the secondary cutter. And a branch shield that starts radially outward from the main shield body and excavates and forms a branch tunnel from the main tunnel, and is provided between the branch shield and the main segment assembly portion on the inner wall of the widening tunnel. A shield machine, comprising: a sub-wall member assembly for assembling a wall member that forms a tunnel wall along the wall.

Vice cutter of the branch shield forms a side wall of the main shield body, at the time of widening the tunnel excavation, and configured to be pushed out is tilted so as to face the auxiliary cutter radially outward of the upper Symbol main shield body The shield machine according to claim 1.

The branch shield has a branch segment assembly for assembling segments along the branch tunnel inner wall excavation aft has a secondary cutter excavation forward, and the auxiliary cutter that faces from the branch direction main tunnel shield machine according to claim 1 or 2, wherein having a branching shield tilting means for tilting the.

The shield according to claim 3, wherein the branch shield tilting means has a spherical seat that is supported in a rotatable manner around the vertical axis while being liquid-tightly sealed on the main shield body side, and that surrounds the outer periphery of the branch shield in a liquid-tight manner. Digging machine.

5. The shield machine according to claim 1, wherein the sub-wall member assembly portion is provided so as to be able to protrude and retract radially outward from the main shield body and has an open work space facing rearward in the digging direction.