JP4234565B2

JP4234565B2 - 分岐トンネル掘削用シールド掘削機

Info

Publication number: JP4234565B2
Application number: JP2003378515A
Authority: JP
Inventors: 賢治荒川; 雅也福居; 啓能稲場
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2003-11-07
Filing date: 2003-11-07
Publication date: 2009-03-04
Anticipated expiration: 2023-11-07
Also published as: JP2005139780A

Description

本発明は、地中に築造されている既設のトンネルに対して外部から該既設トンネルに連通する分岐トンネルを掘削するためのシールド掘削機に関するものである。

従来から、シールド掘削機によって発進立坑側等から既設トンネルに向かってトンネルを掘進し、既設トンネルの近傍部に達した時にシールド掘削機を停止させたのち、このシールド掘削機によって掘削されたトンネルを既設トンネルに交差するように連通させることにより、分岐トンネルを築造している。この際、既設トンネルと該既設トンネルに達したシールド掘削機との間の地盤を薬液注入工法や凍結工法などの補助工法を用いて固結状態にし、シールド掘削機のカッタヘッドを解体、撤去したのちこのシールド掘削機側から人力によって上記固結地盤を掘削しながら且つその掘削壁面を吹き付けコンクリート等により覆工しながら既設トンネルの外周壁面にまでトンネル部を形成すると共に、該既設トンネルの外周壁部を解体することによって既設トンネルに交差状に連通させた分岐トンネルを築造している。

しかしながら、このような分岐トンネルの築造方法では、既設トンネルとシールド掘削機との間の地盤を固結させる補助工法に多大な時間と労力を要すると共に人力による地盤の掘削量も多くなって作業能率が著しく低下するといった問題点がある。

そのため、特許文献１に記載されている分岐トンネル掘削用シールド掘削機が開発された。このシールド掘削機は図11、12に示すように、互いに屈折自在に接続している前後胴部31a 、31b からなるスキンプレート31の開口端に前方の地盤を掘削するカッタヘッド32を設けてなる掘削機本体A'において、上記スキンプレート31の前胴部31a の外周面にスキンプレートの周方向に円弧状に湾曲した長方形状のフード板片33a を複数枚、円筒状に組み合わせると共に隣接するフード板片33a 、33a の対向側端面同士を前方に向かって個別に移動自在に連結してなるフード体33を備えている。

そして、このシールド掘削機によって既設トンネルＴに向かって掘削壁面にセグメント覆工を施工しながらトンネルT'を掘進し、カッタヘッド32が既設トンネルＴに達するとシールド掘削機を停止させたのち、各フード板片33a を掘削機本体内に装着している推進用ジャッキ（図示せず）により前方の地盤に圧入しながら推進させてそれぞれのフード板片33a の先端を既設トンネルＴの外周壁面部に当接させることにより、フード体33内に取り込まれた地盤と外側の地盤とを縁切りし、しかるのち、フード体33内の地盤を掘削、除去すると共にフード体33の先端が当接している既設トンネルＴの外周壁面部を解体することによってトンネルT'を既設トンネルＴから分岐した状態となるように連通させている。

特開平８−８６１８７号公報

しかしながら、この分岐トンネル掘削用シールド掘削機によれば、円筒形状のフード体33を構成している複数枚のフード板片33a は、一枚の長方形状の板材からなるものであるから剛性が低く、そのため、スキンプレート31の前端から地盤中に圧入すると、地盤側からの抵抗力によって拡径方向に、或いは、縮径方向に撓み変形が生じて、軟弱な地盤においては地盤の崩壊が懸念される一方、硬質な地盤における施工では、フード板片33a の推進が困難になり、既設トンネルＴに対する分岐トンネルの築造作業が能率よく行うことができないといった問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、既設トンネルに対して分岐トンネルを接続、連通させる作業が能率よく且つ正確に行うことができる分岐トンネル掘削用シールド掘削機を提供するにある。

上記目的を達成するために本発明の分岐トンネル掘削用シールド掘削機は、スキンプレートの前方地盤をカッタヘッドにより掘削しながら既設トンネルに向かってトンネルを掘進していき、この既設トンネルに達した時にスキンプレートの周面に沿って設けているフード体を前進させてその先端を既設トンネルの外周壁面における周壁部に当接させ、フード体内に取り込んだ土砂を排除すると共にフード体の先端面で囲まれた既設トンネルの上記周壁部を解体することによって既設トンネルに交差状に連通する分岐トンネルを築造するように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機であって、上記スキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設することにより円筒形状の上記フード体を形成していると共に、各分割フード部材の内周面側に前方地盤に向かって薬液を注入する注入ロッドを内装した推進管を配設して各分割フード部材の先端部に該推進管を一体に取付けてあり、さらに、各推進管を推進用ジャッキによって前方に推進させるように構成している。

このように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記複数の分割フード部材を、互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設している一方、スキンプレートの内周面に沿って各分割フード部材の内面側に対応させて推進管を配設し、スキンプレートを介して内外に対向する分割フード部材と推進管とにおけるスキンプレートの前端から突出した前端部間を連結片によって連結して一体に推進可能に構成していることを特徴とする。

さらに、請求項３に係る発明は、上記注入ロッドの前端面を軸心に対して傾斜した傾斜端面に形成してあり、この傾斜端面に注入ロッドの中心部に設けている注入孔の噴射口を開口させていると共に、この注入ロッドをモータによって回転させるように構成している。

また、請求項４に係る発明は、上記カッタヘッドの構造として、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成していると共に、縮径させことによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成している。

本発明の分岐トンネル掘削用シールド掘削機によれば、シールド掘削機のスキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設することにより円筒形状のフード体を形成していると共に、各分割フード部材の内周面側に前方地盤に向かって薬液を注入する注入ロッドを内装した推進管を配設して各分割フード部材の先端部に該推進管を一体に取付けてあり、さらに、各推進管を推進用ジャッキによって前方に推進させるように構成しているので、注入ロッドからの前方地盤への薬液注入によって地盤が泥土状に改質されて推進管と共に分割フード部材の圧入抵抗が極めて低くなり、且つ、推進管を取付けているので分割フード部材自体の剛性高くなって分割フード部材が撓むことなく、小さな推進力で正確に且つ迅速に既設トンネルの外周壁面に該分割フード部材を到達させることができる。この際、シールド掘削機によって掘削される分岐トンネルが既設トンネルに対して斜めに交差する場合や、互いにその軸心が上下にずれている場合であっても、全ての分割フード部材の先端を確実に既設トンネルの外周壁面に当接させることができる。

さらに、このように全ての分割フード部材を既設トンネルの外周壁面に当接させることによって、既設トンネルとシールド掘削機のスキンプレート間の地盤をこれらの分割フード部材よりなるフード体で確実に支保することができ、その上、既設トンネルの外周壁面とフード体の先端面間に注入した薬液を硬化させることによって地盤を安定した止水性地盤に改質することができると共に、地盤の崩落を防止した状態にしてフード体内に取り込まれている土砂を容易に掘削、排除することができ、且つ、フード体の先端で囲まれた既設トンネルの周壁部を解体することによってこの既設トンネルから交差方向に分岐したトンネルを能率よく築造することができる。

さらに、請求項２に係る発明によれば、上記複数の分割フード部材を、互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設しているので、互いに隣接する分割フード部材をガイドとして前方に向かって正確に推進させることができるものであり、その上、シールド掘削機のスキンプレートの内周面に沿って各分割フード部材の内面側に対応させて推進管を配設し、スキンプレートを介して内外に対向する分割フード部材と推進管とにおけるスキンプレートの前端から突出した前端部間を連結片によって連結して一体に推進可能に構成しているので、各分割フード部材を前方地盤に向かって撓むことなく正確な方向に直状に圧入することができると共に、その圧入も無理なく順次円滑に行うことができ、また、外周側の地盤に対する支保も強固に行うことができて、上述したように地盤の崩落を確実に防止しながらフード体によって囲まれた土砂を容易に排除することができる。

請求項３に係る発明によれば、推進管内に配設された上記注入ロッドの前端面を軸心に対して傾斜した傾斜端面に形成してあり、この傾斜端面に注入ロッドの中心部に設けている注入孔の噴射口を開口させていると共に、この注入ロッドをモータによって回転させるように構成しているので、推進管及び分割フード部材の前方地盤に広い範囲に亘って薬液を注入することができ、従って、分割フード部材と推進管とを一体的に容易に且つ精度よく推進させることができるのは勿論、既設トンネルとシールド掘削機のスキンプレート間の地盤を一層安定化させることができる。

また、請求項４に係る発明によれば、上記カッタヘッドを、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成していると共に、縮径させることによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成しているので、分岐トンネル掘削時には、このカッタヘッドを拡径させてスキンプレートから前方の地盤を円滑に掘進することができるのは勿論、シールド掘削機が既設トンネルに達した時には、該カッタヘッドを縮径させて上記分割フード部材と推進管とをスキンプレートの前端から既設トンネルに向かって容易に推進させることができ、さらに、シールド掘削機内からこのシールド掘削機によって築造したトンネル内を通じてカッタヘッドを撤去することにより、既設トンネルに対する該トンネルの連結、連通による分岐トンネルの築造作業が能率よく行うことができる。

次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は分岐トンネル掘削用シールド掘削機Ａの縦断側面図であって、互いに屈折自在に接続している前後胴体1a、1bからなるスキンプレート１の前胴体1aの外周面に、一定幅と一定厚みおよび一定長さを有する長方形状の板材からなる分割フード部材2aを複数枚、互いに対向する側部を前後方向に摺動自在に係合させがら周方向に並設することにより円筒状のフード体２を形成していると共に、上記スキンプレート１の前胴体1aの内周面に、各分割フード部材2aの内面側に対応させて各分割フード部材2aと平行に分割フード部材2aの長さよりも短い長さの推進管３を配設してあり、スキンプレート１を挟んで内外に配設されているこれらの分割フード部材2aの先端部と推進管３の先端部とを図４に示すように、連結片４によって一体に連結して一体的に推進するように構成している。

即ち、スキンプレート１を挟んで連結片４により一体に連結している一枚の分割フード部材2aと一本の推進管３とを一組の掘削フード部材Ｂとして複数組の掘削フード部材Ｂ、Ｂ・・・がスキンプレート１の前胴体1aに並列状態で円筒状に且つそれぞれが個別に前方に向かって推進移動自在に配設されている。さらに、図２、図５に示すように、各分割フード部材2aの一側端部における外周縁部に細幅帯板形状の係合部材2cの幅方向の一半部を一体に固着してあり、この係合部材2cにおける分割フード部材2aの一端端部から外側方に突出している他面部の内側に隣接する分割フード部材2aの他側端部を摺動自在に係合させてこの係合部材2cをガイドとして互いに前方に向かって推進可能に構成されている。

また、各分割フード部材2aと推進管３との先端部を連結している上記連結片４は、常態においてはスキンプレート１の前端面に当接、受止されていると共に分割フード部材2aの先端部はこの連結片４から前方に突出してあり、その突出端部を内面が先端に向かって外方に傾斜している先端が先鋭な刃部2bに形成している。一方、各推進管３内の中心部には注入ロッド挿通支持小径管3aが一体に固着されてあり、この小径管3a内に先端部を推進管３の開口前端から前方に突出させた状態にしてスキンプレート１の前胴部1aと略同じ長さを有する薬液注入ロッド５の前部を回転自在に挿通、支持させるように形成していると共に、上記分割フード部材2aの刃部2bの基端からこの推進管３の開口前端部に亘って斜め後方に向かって傾斜した傾斜板4aを取付けている。

上記薬液注入ロッド５はその中心部に全長に亘って貫通した薬液注入孔5aを設けていると共にその前端面は、軸心に対して斜め前方に向かって傾斜した傾斜端面に形成してあり、この傾斜端面に薬液注入孔5aの前端噴射口5bを開口させている。そして、シールド掘削機Ａによって既設トンネルＴに達するトンネルT'が掘削されたのち、上記推進管３に図４に示すように後続推進管3'を継ぎ足すと共に、この後続推進管3'内を通じて薬液注入ロッド５の前部を上記固定小径管3aに挿通、支持させると共に後続推進管3'の後端部に固着している支持台10上に設置したモータ11の回転軸に注入ロッド５の後端を連結して該モータ11の回転により注入ロッド５を回転させるように構成してあり、さらに、支持台10の外底面に突設したブラケッ12とスキンプレート１の後胴体1bの前端内周面に突設している円環状の支持枠13間に推進用ジャッキ６を着脱自在に連結して該推進用ジャッキ６のロッドを伸長させることによって、推進管３、3'と上記分割フード部材2aとを一体的に前方に推進させるように構成している。

なお、シールド掘削機Ａによって既設トンネルＴに向かってトンネルT'を掘削する際には、上記小径管3aを備えている推進管３のみがスキンプレート１の前胴体1aの前半部内周面に配設した状態にして薬液注入ロッド５や後続推進管3'は取付けられてなく、従って、後続推進管3'や注入ロッド５が存在しないことによって露出している前胴体1aの後半部内周面に沿って複数本の中折れジャッキ７とシールドジャッキ８とが周方向に一定間隔毎に配設されている。

各中折れジャッキ７は図１に示すように、その前後端を前胴体1aの後端部内周面に突設しているブラケット14と後胴体1bの前端部内周面に突設しているブラケット15とにそれぞれ取り外し可能に連結している一方、シールドジャッキ８は上記円環状支持枠13に貫通状態で固着してあり、そのロッドの先端に装着したスプレッダ8aをトンネル掘削壁面に施工したセグメント覆工Ｓの前端面に押し付けてロッドを伸長することにより、シールド掘削機Ａを掘進させるように構成している。なお、16は前後胴体1a、1bを屈折自在に接続させている中折れ部である。

スキンプレート１から前方の地盤を掘削するカッタヘッド９は隔壁17の中心部にその中心軸22を回転自在に挿通、支持させていると共に隔壁17に装着している駆動モータ18によって回転させられるように構成している。隔壁17はその外周端を推進管３と略同一長さを有する短筒体19の内周面おける長さ方向の中間部に一体に固着していると共にこの短筒体19の外周面上に上記複数本の推進管３を周方向に小間隔毎に並列させた状態で配設し、且つ、全ての推進管３を短筒体19の外周面前後部に装着しているパッキン20、20に摺動可能に外接させている。

さらに、図２、図５に示すように、数本（図においては３本）の推進管３毎にこれらの推進管３間を仕切った仕切板21を配設して各仕切板21の内外端面をスキンプレート１の内周面と短筒体19の外周面とにそれぞれ溶接等により一体的に固着してあり、従って、カッタヘッド９による掘削時の反力を短筒体19と仕切板21を介してスキンプレート１の前胴部1aに支持させていると共に中折れジャッキ７によって連結した後胴部1bからシールドジャッキ８を介して覆工したセグメントＳに受止させるように構成している。

カッタヘッド９は、図１、図３に示すように、その中心軸22の前端から該中心軸19に対して直交する方向（外径方向）に、前面両側部に前方に向かって複数個のカッタビット9cを突設した複数本（図においては４本）のスポーク体9aを放射状に設けていると共に隣接するスポーク体9a、9aの外端部間を連結片9dによって連結してなり、さらに、各スポーク体9aをその外端面が開口した筒状の中空スポーク体に形成してその内部に外側スポーク片9bを収納し、スポーク体9a内に装着しているジャッキ9eの作動により、外側スポーク片9bを中空のスポーク体9aの開口端から出没させるように構成している。

この外側スポーク片9bの前面両側部にも前方に向かって複数個のカッタビット9cを突設していると共に、この外側スポーク片9bを外径方向に突出させた時のスポーク長をスキンプレート１上の分割フード部材2aの外周面に達する長さとなるように形成している。また、全てのスポーク体9aの長さを上記短筒体19の半径に略等しくして円形状に並列している上記全ての推進管３で囲まれた内側の空間部内を通じてカッタヘッド９を後方に撤去可能に構成している。なお、上記中心軸22の前面にはセンタビット9c' を突設している。

また、カッタヘッド９の背面外周部数カ所に、図１、図４に示すように、後方に向かってアーム部材23を突設していると共に、これらのアーム部材23の後端を円環状枠材24によって一体に連結して該円環状枠材24を上記隔壁17の前面外周部に回転自在に支持されてあり、さらに、この円環状枠材24の後端面に内歯車25を固着している一方、上記駆動モータ18の回転軸に固着している小歯車26を上記内歯車23に噛合させて駆動モータ18によりカッタヘッド９を回転させるように構成している。

さらに、カッタヘッド９の後面と上記隔壁17の前面間の空間部を、カッタヘッド９によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室27に形成してあり、この土砂室27からスクリューコンベアからなる排土手段28を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。

また、スキンプレート１の後胴体1bの前端部内周面に固着している上記円環状支持枠13の後面側にセグメントＳを組み立てるエレクタ装置29を配設している。このエレクタ装置29は、円環状支持枠13の後端に円形レール部材29a を固着し、この円形レール部材29a にモータ（図示せず）駆動によって回動するリング体29b を回転自在に支持させこのリング体29b にエレクタ29c を装着してなるものである。

このように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機Ａによって既設トンネルＴに連通させるた分岐トンネルT'を掘削するには、シールド掘削機Ａを発進立坑（図示せず）から既設トンネルＴに向かって発進させてカッタヘッド９を回転させながらトンネルT'を掘進していくと共にその掘削壁面にエレクタ装置29によってセグメントＳを組み立てることにより掘削壁面を覆工する。そして、このセグメントＳの前端面にシールドジャッキ８のロッド先端に装着しているスプレッダ8aを押し付け、ロッドを伸長させることによってシールド掘削機Ａを一定長、掘進させる毎に掘削壁面にセグメントＳによる覆工を行う。また、トンネルT'の掘進中において、シールド掘削機Ａの方向を修正したり曲線トンネル部を掘削する場合には、中折れジャッキ７を作動させることにより、スキンプレート１の前胴体1aを後胴体1bに対して中折れ部16から向きを変えたい方向に所定角度屈折させる。掘削された土砂は土砂室27から排土手段28に送り込み、該排土手段28からトンネルT'内を通じて発進立坑側に排出する。

こうして、スキンプレート１の前方地盤をカッタヘッド９により掘削しながらシールド掘削機Ａを推進させてトンネルT'を築造していき、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴの側方に達するとその位置で停止する。しかるのち、シールド掘削機Ａによって掘削、築造した上記トンネルT'を既設トンネルＴに連結、連通させる作業を行って、既設トンネルＴからトンネルT'を分岐させる。次に、このトンネル分岐作業工程を図６〜図10に基づいて説明する。なお、これらの図６〜図10においては、推進管３のみを図示し、薬液注入ロッド５や推進用ジャッキ６等は省略している。

図６はシールド掘削機Ａが既設トンネルＴに対して一側方から所定の角度でもって交差するように到達した状態を示す簡略横断面図であって、そのカッタヘッド９の一部が既設トンネルＴの外周壁面の一部に当接又は極めて接近していると共に、カッタヘッド９の前面は既設トンネルＴの外周壁面に対してその一部から他部に向かうに従って離間した状態となっている。

なお、既設トンネルＴの中心線に対してシールド掘削機Ａの機軸が直角となっている場合には、カッタヘッド９の前面が既設トンネルＴの長さ方向に平行しているが、既設トンネルＴの周方向に対してはカッタヘッド９の前面は外周部に向かうに従って既設トンネルＴから離間することになる。また、シールド掘削機Ａの機軸の延長線が既設トンネルＴの中心線に直接交差していない状態、即ち、高さが一致していなく、既設トンネルＴの上周部側又は下周部側に偏った部分に連通させる場合もあるが、いずれの場合においても、本発明によれば既設トンネルＴの所定部分から上記トンネルT'を分岐させることができる。

まず、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴに達すると、排土手段28であるスクリューコンベアを撤去すると共にエレクタ装置29を取り外して撤去し、さらに、中折れジャッキ７やシールドジャッキ８も取り外して撤去したのち、任意の、好ましくは既設トンネルＴに最も接近した位置にある推進管３に図４に示すように後続推進管3'を接続すると共に該後続推進管3'の後端開口部から薬液注入ロッド５を挿入して推進管３の中心部に固着している小径管3aにその前部を挿通、支持させて前端噴射口5aを推進管３から前方に突出させた状態とし、さらに、この薬液注入ロッド５の後端をモータ11に連結すると共に該モータ11を支持している支持台10の外底面に突設したブラケッ12とスキンプレート１の後胴体1bの前端内周面に突設している円環状の支持枠13間に推進用ジャッキ６を連結する。一方、カッタヘッド９の外側スポーク片9bを収縮させてカッタヘッド９を縮径させ、推進管３を前方に推進可能にする。なお、図４は説明上、上周部側の推進管３を示している。

しかるのち、モータ11から後方に突出している薬液注入ロッド５の後端に、回転継手を介して薬液注入ホース（図示せず）を接続し、機内から地盤を改良する薬液を注入ロッド５の注入孔5aに供給すると共に該注入ロッド５を回転させながら推進用ジャッキ６のロッドを伸長させることによって上記推進管３、後続推進管3'と共に該推進管３に一体に連結している分割フード部材2aを前方の地盤に圧入、推進させると共に、注入ロッド５の噴出口5bから噴出する薬液を前方地盤に注入して地盤を流動化させ、この地盤の流動化によって分割フード部材2aと推進管３とからなる掘削フード部材Ｂの地盤に対する圧入抵抗を減少させて円滑に推進させる。

さらに、薬液注入ロッド５はモータ11によって回転させられると共にその噴出口5bは注入ロッド５の傾斜した前端面に開口しているので、この噴出口5bから薬液が前方に向かって拡散しながら噴出する。従って、前方地盤の広い範囲に亘って薬液を注入することができて分割フード部材2aと推進管３とを一体的に容易に且つ精度よく推進させることができると共に、推進後、薬液の硬化によって地盤の安定化を図ることができる。なお、地盤が固結粘土のような粘性質系の硬質地盤である場合には、薬液として通常の水を噴射し、地盤を軟弱化しながら掘削フード部材Ｂを推進させる。こうして、該掘削フード部材Ｂの分割フード部材2aの先端を図７に示すように、既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。

次いで、この掘削フード部材Ｂの推進管３のみを残して推進用ジャッキ６や後続推進管3'、薬液注入ロッド５等を取り外し、この掘削フード部材Ｂに隣接する次の組の掘削フード部材Ｂの推進管３に上記取り外した後続推進管3'を接続すると共に薬液注入ロッド５を上記同様に挿入、配設し、この薬液注入ロッド５の後端をモータ11に連結すると共に該モータ11を支持している支持台10の外底面に突設したブラケッ12とスキンプレート１の後胴体1bの前端内周面に突設している円環状の支持枠13間に上記推進用ジャッキ６を付け替える。

しかるのち、薬液注入ロッド５に薬液注入ホースを通じて薬液を注入し、上記同様に該注入ロッド５を回転させながら推進用ジャッキ６のロッドを伸長させることによって上記推進管３、後続推進管3'と共に分割フード部材2aを前方の推進させると共に、注入ロッド５の噴出口5bから噴出する薬液を前方地盤に注入して地盤を流動化させ、この地盤の流動化によって分割フード部材2aと推進管３とからなる掘削フード部材Ｂを地盤に円滑に推進させてその分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。

以下、同様にして、後続推進管3'や薬液注入ロッド５、モータ11等を、順次、次に推進すべき掘削フード部材側の推進管３に転用すると共に推進用ジャッキ６を付け替えてその分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる作業を行い、図８に示すように全ての掘削フード部材Ｂの分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。なお、既設トンネルＴの外周壁面に分割フード部材2aの先端を当接させる作業は既設トンネルＴの外周壁面との距離が小さい方から大きい方に向かって順次行う。

分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させた場合、既設トンネルＴの外周壁面が湾曲している一方、分割フード部材2aの先端面が幅方向に直線状に形成されているので、各分割フード部材2aの先端面と既設トンネルＴの外周壁面との間における当接部分以外の部分に隙間が生じることになり、そのため、各分割フード部材2aの先端面を既設トンネルＴの外周壁面に順次、当接させる毎に、薬液注入ロッド５に硬化後に固化する薬液を注入して上記隙間部分の地盤を止水地盤層Ｃに改質する。なお、分割フード部材2aの推進中に前方地盤のに注入する薬液が、地盤を硬化させて止水地盤に改質する薬液である場合には、これをそのまま上記止水地盤層Ｃの形成用薬液として使用すればよい。

こうして、止水作業が終了すると、掘削フード部材Ｂによって囲まれているカッタヘッド９の前方の土砂を適宜な掘削具を使用して排除し、しかるのち、シールド掘削機Ａ内の各種機器類を解体、撤去すると共に、カッタヘッド９を支持している隔壁17の外周端部を短筒体19に対して溶断することによって切り離したのち、カッタヘッド９を適宜な牽引手段によって後方に牽引、撤去する。

次いで、掘削フード部材Ｂの分割フード部材2aの先端によって囲まれている既設トンネルＴの外周壁部を既設トンネルＴ内から、或いは、トンネルT'側から解体、除去すると共にその解体口を分割フード部材2aに接続することによって図10に示すように既設トンネルＴにトンネルT'を連通させ、該トンネルT'を既設トンネルＴからの分岐させたトンネルとして使用するものである。

なお、以上の実施の形態においては、掘削フード部材Ｂにおける分割フード部材2aをスキンプレート１の外周面に前方に向かって摺動移動自在に配設しているが、掘削フード部材Ｂ全体をスキンプレート１の内周面に沿って前方に向かって摺動移動させるように構成しておいてもよい。

シールド掘削機全体の簡略縦断側面図。その掘削フード部材の並列状態を示す簡略縦断面図。カッタヘッドの正面図。掘削フード部材部分の拡大縦断側面図。その一部縦断正面図。既設トンネルに到達した状態の簡略横断面図。一つの分割フード部材を既設トンネルに当接させた状態の簡略横断面図。全ての分割フード部材を既設トンネルに当接させた状態の簡略横断面図。カッタヘッドを撤去させる状態の簡略横断面図。既設トンネルに分岐トンネルを連通させた状態の簡略横断面図。従来例を示す簡略縦断側面図。その一部を横断した簡略平面図。

符号の説明

Ａシールド掘削機
Ｔ既設トンネル
T' 分岐トンネル
１スキンプレート
２フード体
2a 分割フード部材
３推進管
3' 後続推進管
５薬液注入ロッド
６推進用ジャッキ
９カッタヘッド

Claims

スキンプレートの前方地盤をカッタヘッドにより掘削しながら既設トンネルに向かって該既設トンネルに交差状に連通する分岐トンネルを築造するための分岐トンネル掘削用シールド掘削機であって、上記スキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設してなる円筒形状のフード体を配設していると共に、各分割フード部材の内周面側に前方地盤に向かって薬液を注入する注入ロッドを内装した推進管を配設して各分割フード部材の先端部に該推進管を一体に取付けてあり、さらに、各推進管を推進用ジャッキによって前方に推進させるように構成していることを特徴とする分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
複数の分割フード部材は互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設されている一方、スキンプレートの内周面に沿って各分割フード部材の内面側に対応させて推進管を配設し、スキンプレートを介して内外に対向する分割フード部材と推進管とにおけるスキンプレートの前端から突出した前端部間を連結片によって連結して一体に推進可能に構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
注入ロッドの前端面は軸心に対して傾斜した傾斜端面に形成されてあり、この傾斜端面に注入ロッドの中心部に設けている注入孔の噴射口を開口させていると共に、この注入ロッドをモータによって回転させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
カッタヘッドは、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成されていると共に各スポーク体は長さ方向に伸縮自在に形成し、さらに、縮径させことによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。