JP4278819B2 - 地中接合式トンネル掘削機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既に地中に埋設された既設トンネルの側面部に、新たに構築したトンネルを接合するために掘削作業に使用される地中接合式トンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既に地中に埋設された既設トンネルに対して側方に延びる新たにトンネルを構築する場合、既設トンネルの内部から外方に向けて新たなるトンネルを掘削する方法と、外部に新たなるトンネルを掘削して既設トンネルの側部に接合する方法とがある。既設トンネルの内部から新設トンネルを掘削する方法では、既設トンネルが既に使用されていることを考えると、既設トンネルの内部に掘削機を持ち込むことは困難であるため、新設トンネルを既設トンネルの外部から側部に接合する方法が一般に適用されている。
【０００３】
このような既設トンネルの側部に新設トンネルを接合する掘削作業に用いられる、所謂、地中接合式トンネル掘削機は、一般的に、円筒形状をなす掘削機本体の後部に複数のシールドジャッキ及びエレクタ装置を装着する一方、掘削機本体の前部に円板形状のカッタヘッドを駆動回転自在に装着して多数の切削刃を固定し、このカッタヘッドの外周部に複数のコピーカッタを装着して油圧ジャッキにより出没自在とする一方、掘削機本体の前部に回転リングを回転自在に装着して先端部に多数の切削刃を固定し、この回転リングの凹溝にコピーカッタの先端部が係合可能として構成されている。
【０００４】
従って、新たなるトンネルを掘削するには、カッタヘッドを回転させながら、各シールドジャッキを伸長することで掘削機本体を前進させ、カッタヘッドに取付けられた多数の切削刃により前方の地盤を掘削してトンネルを形成する一方、エレクタ装置によりセグメントを掘削トンネルの内壁面に組み付けていく。このようにトンネルを形成して新設トンネルの先端部が既設トンネルの側部に所定距離接近すると、掘削機本体の前進及びカッタヘッドの回転を停止し、カッタヘッドを後退させてからコピーカッタを伸長し、回転リングの凹溝にコピーカッタの先端部を係合する。そして、カッタヘッドと回転リングとを一体回転した状態で、このカッタヘッド及び回転リングを前進させると、回転リングの先端部に取付けられた切削刃が既設トンネルの側部に接触し、既設セグメントを切断することで新設トンネルと既設トンネルとが連通する。その後、セグメントや打設コンクリート等を用いて両トンネルを接合することで、Ｔ字形に接合されたトンネルが完成する。
【０００５】
なお、このような地中接合式トンネル掘削機としては、例えば、特公平７−１８３１４号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、既設トンネルに新設トンネルを接合する場合、一般にこの新設トンネルのトンネル径は小さく設定されることが多く、小径トンネルを掘削可能であると共に、既設トンネルに接合可能な機能を有するトンネル掘削機が必要となる。
【０００７】
上述した従来の地中接合式トンネル掘削機にあっては、回転リングがカッタヘッドの外側を通って前方に移動する必要から、回転リングよりもカッタヘッドの方が小径となっている。そのため、掘削機本体の径とカッタヘッドの掘削径との相違をコピーカッタにより補っている。また、回転リングを回転させるための駆動源をカッタヘッドの駆動源と共用するために、コピーカッタによりカッタヘッドと回転リングとを一体に連結させている。
【０００８】
そのため、コピーカッタには、カッタヘッドによる地盤掘削にこの地盤からの掘削抵抗が作用し、また、回転リングによる既設トンネルの切断時に既設セグメントからの掘削抵抗が作用することとなる。すると、コピーカッタが早期に磨耗して掘削能率が低下したり、コピーカッタが破損して地盤掘削作業や既設セグメントの切断作業に支障をきたしてしまうという問題がある。またカッタヘッドからコピーカッタを伸長し、先端部を回転リングの凹溝に係合して一体に連結させる場合、コピーカッタを伸長代が大きくなり、この点でもコピーカッタは破損しやすい。この場合、コピーカッタの先端部に回転リングと係合するための専用の係合ピンを伸縮自在に設けることが考えられるが、これによりカッタヘッドが大径となって小径トンネルを掘削することができない。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するものであって、コピーカッタにかかる負担を軽減して掘削能率の低下を防止すると共に信頼性を向上し、且つ、小径トンネルを掘削可能とした地中接合式トンネル掘削機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明の地中接合式トンネル掘削機は、円筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されて該掘削機本体よりもやや小径のカッタヘッドと、該カッタヘッドのカッタスポークに径方向出没自在に装着された複数の伸縮カッタと、前記掘削機本体の内側に掘進方向に沿って移動自在で且つ周方向に回転自在に設けられた切削リングと、該切削リングを掘進方向に沿って移動させる切削リング移動手段と、前記カッタヘッドと前記切削リングとを掘進方向に沿って相対移動可能で且つ周方向に一体回転可能に係合させる切削リング係合手段と、を具え、前記切削リング係合手段の内のカッタヘッド側の係合手段をカッタヘッドの面板に周方向均等間隔で複数設けると共に、前記切削リングは、互いに掘進方向に相対移動自在で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合する外リングと内リングとを有し、内リングに前記切削リング係合手段の内の切削リング側の係合手段を設け且つその前端面に周方向に多数のカッタビットが取り付けられると共に、外リングには掘進方向に沿って薬液注入路と充填材注入路とが形成されてそれぞれがリング前部にて吐出口に接続されていることを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の一実施形態に係る地中接合式トンネル掘削機の概略断面、図２に地中接合式トンネル掘削機の正面視、図３に図１のIII−III断面、図４に切削リングの構造を表す掘削機本体の要部断面、図５に図４のＶ−Ｖ断面、図６及び図７に地中接合式トンネル掘削機によるトンネル接合作業を表す概略を示す。
【００１７】
本実施形態の地中接合式トンネル掘削機において、図１乃至図３に示すように、掘削機本体は円筒形状をなす前胴１１と後胴１２とが球面軸受１３を介して屈曲自在に連結されて構成されている。前胴１１の前部にはバルクヘッド１４が形成されており、このバルクヘッド１４には軸受１５により回転体１６が回転自在に支持され、この回転体１６の前端部にはカッタヘッド１７が装着されている。このカッタヘッド１７は、中心の円筒部１８から４つのカッタスポーク１９が放射状をなして固定されると共に、各カッタスポーク１９の間に扇形状をなす面板２０が固定されている。また、各カッタスポーク１９の先端部にはそれぞれ伸縮スポーク（伸縮カッタ）２１が径方向に沿って移動自在に装着され、伸縮ジャッキ２２により伸縮可能となっている。そして、カッタスポーク１９、面板２０、伸縮スポーク２１には多数のカッタビット２３が取付けられている。更に、対向する２つの伸縮スポーク２１にはコピーカッタ２４が油圧ジャッキ２５により径方向外方に突出可能に装着されている。
【００１８】
カッタヘッド１７の回転体１６の後部には外歯のリングギア２６が固定される一方、前胴１１には複数のカッタ旋回モータ（油圧モータまたは電気モータ）２７が取付けられ、この各カッタ旋回モータ２７の駆動ギア２８がこのリングギア２６に噛み合っている。従って、各カッタ旋回モータ２７を同期駆動して駆動ギア２８を回転駆動すると、リングギア２６及び回転体１６を介してカッタヘッド１７を旋回することができる。
【００１９】
また、前胴１１の前部には前述したカッタヘッド１７とバルクヘッド１４との間にチャンバ２９が形成されており、このチャンバ２９には一端が掘削機本体の外部に延設された送泥管３０及び排泥管３１の他端が開口している。
【００２０】
更に、前胴１１の後部及び後胴１２の前部にはリング状の支持壁３２，３３がそれぞれ対向して固定され、両支持壁３２，３３の間には複数の中折ジャッキ３４が屈曲自在に架設されており、この各中折ジャッキ３４の伸縮ストロークを変化させることで後胴１２に対して前胴１１を屈曲し、掘削機本体の掘進方向を変更することができる。なお、この中折ジャッキ３４は必要に応じて着脱自在となっている。
【００２１】
また、後胴１２の前部内周辺には円周方向に沿って複数のシールドジャッキ（推進手段）３５が並設されており、この各シールドジャッキ３５が掘進方向後方に伸長してスプレッダ３６を既設セグメントＳに押し付けることで、その反力により前胴１１及び後胴１２を前進することができる。更に、後胴１２の支持壁３２にの隣接して旋回リング３７が回転自在に支持されており、この旋回リング３７にはエレクタ装置３８が装着されている。このエレクタ装置３８は既設トンネル内に搬入されたセグメントＳを把持することができると共に、把持したセグメントＳを既設トンネルの径方向、周方向、長手方向に移動し、前胴１１及び後胴１２が前進した後、シールドジャッキ３５の収縮によって形成されたスプレッダ３６と既設セグメントＳとの間の空所に、把持したセグメントＳを組み付けることができる。
【００２２】
ところで、本実施形態の地中接合式トンネル掘削機は地盤を掘削してトンネルを構築するだけでなく、既に地中に埋設された既設トンネルの側面部に対して、新たに構築したトンネルを接合することができる。即ち、図１、図４及び図５に示すように、前胴１１の内側には内筒４１が位置し後部が支持壁３２に固定されることで環状の収容部４２が形成されており、この収容部４２に切削リング４３が収容されている。この切削リング４３は外リング４４と内リング４５とから構成され、各リング４４，４５は互いに掘進方向に相対移動自在で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合している。
【００２３】
この切削リング４３の構造を詳説すると、収容部４２にて、前胴１１の内面には掘進方向に沿って所定長さの摺動溝４６が形成され、この摺動溝４６には外リング４４の後部外周面に固定されたキー４７が摺動自在に嵌合している。そして、この外リング４４の内周面には内リング４５がシール４８を介して掘進方向及び周方向に移動自在に嵌合しているが、内リング４５の前端部は外リング４４の前方に位置するように拡大した拡径部４９を有し、この拡径部４９の前端面には周方向に沿って多数のカッタビット５０が取付けられている。なお、この拡径部４９は収容部４２の入口部、つまり、前胴１１の内周面及び内筒４１の外周面にシール５１，５２を介して摺接している。
【００２４】
一方、外リング４４の後端部内周面にはキー溝５３が形成される一方、この外リング４４の後端部と内筒４１との間には断面Ｌ字形状の支持リング５４が介在し、この支持リング５４の外周面にはキー溝５５が形成されており、外リング４４のキー溝５３と支持リング５４のキー溝５５とには所定長さのキー５６が嵌入することで、外リング４４に対して支持リング５４を周方向には移動不能に係止し、掘進方向には移動自在としている。この支持リング５４は内リング４５の後端部を軸受メタル５７を介して周方向移動自在に支持しており、内周面が内筒４１に摺接している。そして、支持リング５４の前方側には内リング４５と内筒４１との間にシール部材５８が介装されている。なお、内リング４５の後部外周面には周方向に切欠５９が形成され、キー５６により外リング４４あるいは支持リング５４と係止しないようになっている。
【００２５】
また、この切削リング４３の後方に位置する後胴１２（球面軸受１３）には一対のリングスライドジャッキ（切削リング移動手段）６１，６２が着脱自在となっている。この場合、リングスライドジャッキ６１，６２のその取付位置が中折ジャッキ３４と重なるため、地盤の掘削時にはこの位置に中折ジャッキ３４を装着し、既設トンネルの壁面（セグメント）の切断時には中折ジャッキ３４を取外してリングスライドジャッキ６１，６２を装着するようにしている。各リングスライドジャッキ６１，６２は油圧の給排により伸縮自在な駆動ロッド６３，６４を有しており、一方のリングスライドジャッキ６１の駆動ロッド６３の先端部は外リング４４の後端部に形成されたフランジ部６５を押圧可能であり、他方のリングスライドジャッキ６２の駆動ロッド６４の先端部はこのフランジ部６５のないために露出した支持リング５４の後壁面６６を押圧可能となっている。
【００２６】
なお、リングスライドジャッキ６１はその伸縮駆動により外リング４４を押圧して各リング４４，４５を前方移動可能であり、また、リングスライドジャッキ６２はその伸縮駆動により支持リング５４を押圧して内リング４５を前方移動可能であるが、各リング４４，４５の移動ストロークに対してリングスライドジャッキ６１，６２の伸縮ストロークが短いため、駆動ロッド６３，６４に図示しない連結ロッドを連結することで不足するストロークを補足している。また、前述した前胴１１の摺動溝４６、キー４７、外リング４４のキー溝５３、支持リング５４のキー溝５５、キー５６はそれぞれ複数（４つ程度）が周方向にほぼ均等間隔で設けられている。また、一対のリングスライドジャッキ６１，６２は複数組（８組程度）が周方向にほぼ均等間隔で設けられている。
【００２７】
また、カッタヘッド１７の対向する各面板２０にはドッキングピン（係合ピン）７１を出没自在なドッキングジャッキ（油圧ジャッキ）７２が装着されている。一方、切削リング４３を構成する内リング４５の内周面には周方向に対向して掘進方向に沿った２本の係合溝（溝部）７３が形成されている。そして、切削リング４３が収容部４２が前方に移動したときに、ドッキングジャッキ７２により突出したドッキングピン７１が係合溝７３に係合可能となっている。従って、このドッキングピン７１によりカッタヘッド１７と内リング４５とを掘進方向に沿って相対移動可能で、且つ、周方向には一体回転可能に係合させることができ、本実施形態では、ドッキングピン７１、ドッキングジャッキ７２、係合溝７３により切削リング係合手段を構成しており、周方向均等間隔に設けられている。
【００２８】
なお、前胴１１と内筒４１とで形成した収容部４２は内リング４５の内周側に空間部７４が形成されており、この空間部７４にはバルブ７５を介して注水管７６が接続されている。これは、切削リング４３が収容部４２が前方に移動したときに、係合溝７３によりシール５２が不十分となり、外部の泥水等が内部に浸入する虞があるため、空間部７４に水を充満して外部より高圧に維持することで、係合溝７３を通して外部から空間部７４への泥水の浸入を防止している。
【００２９】
更に、外リング４４には掘進方向に沿って薬液注入路７７と充填材注入路７８とが形成されており、それぞれ基端部は図示しない薬液供給源と充填材供給源に接続されている。一方、外リング４４の前部において、先端面に第１吐出口７９が、外周面に第２吐出口８０、第３吐出口８１がそれぞれ周方向に複数形成されており、薬液注入路７７の先端部が第１吐出口７９及び第２吐出口８０に接続され、充填材注入路７８の先端部が第３吐出口８１に接続されている。なお、この充填材は、外リング４４と地盤の掘削壁面との間に注入して停留させることで、泥水等の浸入（流動）を阻止するものであり、ゴム系で高粘度を有する一方、低浸透性のものが好適である。また、薬液は、外リング４４と地盤の掘削壁面との間に注入して地盤に浸透させることで、地盤を硬化して崩壊を阻止するものであり、ゴム系で低粘度を有し、且つ、高浸透性のものが好適である。
【００３０】
なお、図示しないが、前胴１１、後胴１２、内筒４１、外リング４４、内リング４５などにはグリース注入路が設けられており、各種のシール部分にグリースを充填可能となっている。
【００３１】
ここで、上述した本実施形態の地中接合式トンネル掘削機によるトンネル掘削作業、並びにトンネル接合作業について説明する。
【００３２】
図１及び図２に示すように、各伸縮ジャッキ２２を伸長して各伸縮スポーク２１を前胴１１の外径とほぼ同位置まで突出し、この状態で、まず、カッタ旋回モータ２７によってカッタヘッド１７を回転し、複数のシールドジャッキ３５を伸長方向に作動し、既設のセグメントＳへの押し付け反力によって前胴１１及び後胴１２を前進させると、カッタヘッド１７に取付けられた多数のカッタビット２３が前方の地盤を掘削する。このとき、カッタビット２３によって掘削された土砂はチャンバ２９内に取り込まれ、送泥管３０からの送水と共に排泥管３１から外部に排出される。次に、シールドジャッキ３５の何れか一つを収縮方向に作動して既設セグメントＳとの間に空所を形成し、エレクタ装置４９によりこの空所に新しいセグメントＳを装着する。この作業の繰り返しによって所定長さのトンネルを掘削形成することができる。
【００３３】
このような地中接合式トンネル掘削機により掘削作業により、図６(ａ)に示すように、新設のトンネル、つまり、カッタヘッド１７が既設のトンネルＴの側面部に対して、所定距離に接近すると、カッタヘッド１７の回転を停止すると共にシールドジャッキ３５の駆動を停止し、前胴１１及び後胴１２の前進を停止し、ここから新設トンネルと既設トンネルＴとの接合作業を行う。
【００３４】
即ち、図１及び図３に示すように、全ての中折ジャッキ３４を取外してここにリングスライドジャッキ６１，６２を装着し、図６(ｂ)に示すように、各伸縮ジャッキ２２を収縮して各伸縮スポーク２１をカッタスポーク１９内に収納すると共に、バルブ７５を開放して注水管７６から空間部７４に水を充満して外部より高圧に維持する。この状態で、一方のリングスライドジャッキ６１のみの駆動ロッド６３を伸長し、フランジ部６５を介して外リング４４を押圧し、切削リング４３を前方に突出する。そして、切削リング４３が所定距離前方に移動すると、各ドッキングジャッキ７２を伸長駆動してドッキングピン７１を突出し、先端部を内リング４５の係合溝７３に係合させ、カッタヘッド１７と内リング４５とを一体に連結する。このとき、係合溝７３によりシール５２が不十分となるが、空間部７４が高圧状態となっているために係合溝７３を通して外部から空間部７４への泥水の浸入が防止される。この状態で、カッタ旋回モータ２７を駆動すると、カッタヘッド１７と共に内リング４５が回転することができる。この場合、内リング４５に対して外リング４４及び支持リング５４は回転せず、内リング４５の後端部と支持リング５４との間に介在する軸受メタル５７により内リング４５の回転抵抗を軽減している。
【００３５】
そして、内リング４５を回転した状態で、各リングスライドジャッキ６１により外リング４４を介して切削リング４３を前方に移動すると、図７(ａ)に示すように、内リング４５のカッタビット５０が既設トンネルＴの一次覆工部Ｓ₁ の表面に接触し、この一次覆工部Ｓ₁ の切削を開始する。この場合、リングスライドジャッキ６２の小型化を図るために伸縮ストロークを短く設定しており、駆動ロッド６３に随時連結ロッドを連結して外リング４４を押圧している。
【００３６】
このようにして内リング４５を回転して前進することで、内リング４５のカッタビット５０が既設トンネルＴの一次覆工部Ｓ₁ 、更に二次覆工部Ｓ₂ を切削し、図７(ａ)に示す位置にくると、ここで一端切削リング４３の先進を停止する。そして、充填材注入路７８に充填材を供給して外リング４４の先端部に形成された第３吐出口８１から外リング４４の外周面と掘削トンネルの内壁面との間に充填材を供給し、続いて、薬液注入路７７に薬液を供給して外リング４４の先端部に形成された第１吐出口７９及び第２吐出口８０から外リング４４の外周面と掘削トンネルの内壁面との間に薬液を供給する。すると、外リング４４の外周面と掘削トンネルの内壁面との間に供給された充填材により防波堤ができ、切削リング４３の前端側への泥水等の浸入が防止され、この充填材により形成された防波堤に前方に位置する、外リング４４の外周面と掘削トンネルの内壁面との間に供給された薬液が掘削トンネルの内壁面から地盤に浸透し、周辺地盤を改良、つまり、硬化する。
【００３７】
そして、切削リング４３の前端周辺部に地盤が改良されると、他方のリングスライドジャッキ６２のみの駆動ロッド６５を伸長し、支持リング５４を介して内リング４５を押圧し、外リング４４をその位置に停止したままで内リング４５のみを回転したままで前進し、図７(ｂ)に示すように、内リング４５のカッタビット５０により既設トンネルＴの一次覆工部Ｓ₁ 及び二次覆工部Ｓ₂ を切削する。この場合、外リング４４を停止したまま内リング４５のみを前進するため、外リング４４の外周面と充填材との接触面のシール性は確保され、泥水が薬液側に流れ込むことはない。その後、内リング４５のカッタビット５０による切削が進行し、図７(ｂ)に示す位置にくると、ここで内リング４５による切削を終了する。このとき、既設トンネルＴ（二次覆工部Ｓ₂ ）は、内リング４５により上部及び下部は貫通しておらずに側部が貫通しているが、薬液により周辺地盤が硬化しているため、既設トンネルＴ内へ泥水等が浸入することはない。
【００３８】
このように内リング４５が既設トンネルＴの側面部を所定量切削すると、カッタヘッド１７等を解体すると共に、エレクタ装置３８等により新設トンネルの内壁面にセグメントＳを組み付けると共にコンクリートを打設することで、既設トンネルＴと新設トンネルとを接合し、内リング４５が切削した既設トンネルＴの側壁部を図示しない建設機械により除去して既設トンネルＴと新設トンネルとの内部を連通して２つのトンネルの地中接合作業が完了する。なお、切削リング４３は新設トンネルの構造体として埋設する。
【００３９】
このように本実施形態の地中接合式トンネル掘削機にあっては、既設トンネルＴの各覆工部Ｓ₁ ，Ｓ₂ を切削する切削リング４３（内リング４５）の回転駆動源としてカッタヘッド１７を回転するためのカッタ旋回モータ２７を用い、カッタヘッド１７と内リング４５とを一体に接合するために、コピーカッタ２４を使用せずに専用のドッキングピン７１をカッタヘッド１７の周方向に均等間隔で設け、内リング４５の係合溝７３に係合可能としている。
【００４０】
そのため、コピーカッタ２４にかかる負担を軽減して小型軽量化できると共に、破損を防止して地盤掘削作業や既設トンネルの切断作業を適正に行うことができる。また、ドッキングピン７１を伸縮スポーク２１やコピーカッタ２４に設けずにカッタヘッド１７の面板２０に直接設けたことで、カッタヘッド１７を小径とすることができ、小径トンネルを容易に掘削することができる。更に、ドッキングピン７１を周方向に均等間隔で設けたことで、カッタヘッド１７の回転力を適正に内リング４５に伝達することで、一つのドッキングピン７１に応力が集中することはなく、耐久性を向上することができる。
【００４１】
なお、前述した実施形態では、ドッキングピン７１とドッキングジャッキ７２と係合溝７３により切削リング係合手段を構成したが、この構造に限定されるものではない。図８に本発明の他の実施形態に係る地中接合式トンネル掘削機における切削リングの構造を表す要部断面を示す。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４２】
本実施形態の地中接合式トンネル掘削機において、図８に示すように、切削リング９１は、外リング９２と内リング９３とから構成され、前述した実施形態と同様に、互いに掘進方向に相対移動自在で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合している。一方、カッタヘッド１７にはドッキング凹部（係合ピン）９４を出没自在なドッキングジャッキ（油圧ジャッキ）９５が装着され、ドッキング凹部９４は内リング９３の内周面に形成されたガイド突起部（溝部）９６に係合可能となっている。従って、このドッキング凹部９４によりカッタヘッド１７と内リング９３とを掘進方向に沿って相対移動可能で、且つ、周方向には一体回転可能に係合させることができ、本実施形態では、ドッキング凹部９４、ドッキングジャッキ９５、ガイド突起部９６により切削リング係合手段を構成しており、周方向均等間隔に設けられている。
【００４３】
従って、本実施形態にあっては、内リング９３の内周面に係合溝を形成せずにガイド突起部（溝部）９６を形成したことで、内リング９３の強度が低下することはなく、この内リング９３を薄型化できる。
【００４４】
なお、上述の実施形態では、切削リング係合手段を（ドッキングピン７１、ドッキングジャッキ７２、係合溝７３、ドッキング凹部９４、ドッキングジャッキ９５、ガイド突起部９６）を２組設けて周方向均等間隔で配設したが、２組に限らず、３組以上周方向均等間隔で配設してもよい。
【００４５】
また、上述の実施形態では、切削リング４３，９１を外リング４４，９２と内リング４５，９３とで二重リング構造としたが、これは、切削リング４３，９１が既設トンネルＴ（二次覆工部Ｓ₂ ）の内部に貫通するまで切削するようにしたために途中で充填材や薬液の注入による周辺地盤の改良が必要になるからであり、切削リング４３，９１が既設トンネルＴ（二次覆工部Ｓ₂ ）の内部に貫通する手前で切削をやめるようにすれば、切削リングを一重リング構造としてもよい。
【００４６】
また、上述の実施形態では、切削リング４３，９１の前方移動時に、外リング４４，９２及び内リング４５，９３を同時に前方移動させる場合と、内リング４５，９３のみを前方移動させる場合があるため、一対のリングスライドジャッキ６１，６２を設けたが、一本のリングスライドジャッキを周方向に平行移動可能に支持することで、共用化してリングスライドジャッキの本数を減少するようにしてもよい。また、外リング４４，９２のフランジ部６５を着脱自在とすることで、一本のリングスライドジャッキによりフランジ部６５と支持リング５４の後壁面６６とを押圧可能としてもよい。
【００４７】
更に、上述の実施形態では、掘削機本体を屈曲自在に連結した前胴１１及び後胴１２で構成したが、一つの胴としてもよく、３つ以上の胴から構成してもよい。更に、上述の実施形態では、本発明の地中接合式トンネル掘削機をシールド掘削機として説明したが、岩盤を掘削するトンネルボーリングマシンに適用することもできる。
【００４８】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように請求項１の発明の地中接合式トンネル掘削機によれば、円筒状をなす掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進手段と、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されて該掘削機本体よりもやや小径のカッタヘッドと、該カッタヘッドのカッタスポークに径方向出没自在に装着された複数の伸縮カッタと、前記掘削機本体の内側に掘進方向に沿って移動自在で且つ周方向に回転自在に設けられた切削リングと、該切削リングを掘進方向に沿って移動させる切削リング移動手段と、前記カッタヘッドと前記切削リングとを掘進方向に沿って相対移動可能で且つ周方向に一体回転可能に係合させる切削リング係合手段と、を具え、前記切削リング係合手段の内のカッタヘッド側の係合手段をカッタヘッドの面板に周方向均等間隔で複数設けると共に、前記切削リングは、互いに掘進方向に相対移動自在で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合する外リングと内リングとを有し、内リングに前記切削リング係合手段の内の切削リング側の係合手段を設け且つその前端面に周方向に多数のカッタビットが取り付けられると共に、外リングには掘進方向に沿って薬液注入路と充填材注入路とが形成されてそれぞれがリング前部にて吐出口に接続されているので、コピーカッタ等にかかる負担を軽減してこれを小型軽量化できると共に、破損を防止して地盤掘削作業や既設トンネルの切断作業を適正に行うことで、掘削能率の低下を防止すると共に信頼性を向上することができ、また、カッタヘッドを小径として小径トンネルを容易に掘削することができ、更に、カッタヘッドの回転力を適正に切削リングに伝達することで、一つの切削リング係合手段に応力が集中することはなく、耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る地中接合式トンネル掘削機の概略断面図である。
【図２】地中接合式トンネル掘削機の正面図である。
【図３】図１のIII−III断面図である。
【図４】切削リングの構造を表す掘削機本体の要部断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】地中接合式トンネル掘削機によるトンネル接合作業を表す概略図である。
【図７】地中接合式トンネル掘削機によるトンネル接合作業を表す概略図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る地中接合式トンネル掘削機における切削リングの構造を表す要部断面図である。
【符号の説明】
１１ 前胴（掘削機本体）
１２ 後胴（掘削機本体）
１７ カッタヘッド
２１ 伸縮スポーク（伸縮カッタ）
２２ 伸縮ジャッキ
２３ カッタビット
２４ コピーカッタ
２７ カッタ旋回モータ
３４ 中折ジャッキ
３５ シールドジャッキ（推進手段）
３８ エレクタ装置
４１ 内筒
４２ 収容部
４３ 切削リング
４４ 外リング
４５ 内リング
６１，６２ リングスライドジャッキ（切削リング移動手段）
７１ ドッキングピン（係合ピン）
７２ ドッキングジャッキ（油圧ジャッキ）
７３ 係合溝（溝部）
７７ 充填材注入路
７８ 薬液注入路
７９ 第１吐出口
８０ 第２吐出口
８１ 第３吐出口
９１ 切削リング
９２ 外リング
９３ 内リング
９４ ドッキング凹部（係合ピン）
９５ ドッキングジャッキ（油圧ジャッキ）
９６ ガイド突起部（溝部）

Claims (1)

1. 円筒状をなす掘削機本体と、
   該掘削機本体を前進させる推進手段と、
   前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されて該掘削機本体よりもやや小径のカッタヘッドと、
   該カッタヘッドのカッタスポークに径方向出没自在に装着された複数の伸縮カッタと、
   前記掘削機本体の内側に掘進方向に沿って移動自在で且つ周方向に回転自在に設けられた切削リングと、
   該切削リングを掘進方向に沿って移動させる切削リング移動手段と、
   前記カッタヘッドと前記切削リングとを掘進方向に沿って相対移動可能で且つ周方向に一体回転可能に係合させる切削リング係合手段と、
   を具え、
   前記切削リング係合手段の内のカッタヘッド側の係合手段をカッタヘッドの面板に周方向均等間隔で複数設けると共に、
   前記切削リングは、互いに掘進方向に相対移動自在で、且つ、周方向に相対回転自在に嵌合する外リングと内リングとを有し、内リングに前記切削リング係合手段の内の切削リング側の係合手段を設け且つその前端面に周方向に多数のカッタビットが取り付けられると共に、外リングには掘進方向に沿って薬液注入路と充填材注入路とが形成されてそれぞれがリング前部にて吐出口に接続されていることを特徴とする地中接合式トンネル掘削機。

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