JP4497589B2 - 親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 - Google Patents
親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4497589B2 JP4497589B2 JP24787299A JP24787299A JP4497589B2 JP 4497589 B2 JP4497589 B2 JP 4497589B2 JP 24787299 A JP24787299 A JP 24787299A JP 24787299 A JP24787299 A JP 24787299A JP 4497589 B2 JP4497589 B2 JP 4497589B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- shield machine
- parent
- child
- child shield
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外径の大きい親シールド機の内部に子シールド機を収納した親子シールド機に関し、さらに詳しくは親シールド機用カッターヘッドに子シールド機本体の通過用の開閉部を設けた親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地下鉄などをシールド工法で建設する場合、先ず駅部を開削工法などによって築造した後、駅部端部に構築した発進基地よりシールド機を発進させて線路部のトンネルを掘削することが一般的に行われていたが、近年は都市の過密化によって開削工法を採用すること自体、困難になりつつある。すなわち、開削工法の場合には、道路下で大規模な覆工を必要とするが、道路交通規制上の制約が大きく、また地下埋設物に与える影響を抑制しながらの工事となるため、その完成までには多くの工程と時間を要し、当然に工費も嵩むことになる。
【０００３】
このような問題に答えるものとして近年、開発が進められているのが親子シールド機である。この親子シールド機は、相対的に大径のトンネルを掘削した後、これに連続して小径のトンネルを掘削できるように親子シールド機を分離可能としたもので、従来より多くの構造のものが提案されている。しかし、そのほとんどは、図２７に示されるように、円筒状の親シールド機５０の内部に、同軸的にすなわち中心位置に子シールド機５１を収納する構造であり、子シールド機５１のカッターヘッド５２を油圧モータ等の駆動源により回転させ、子シールド機５１のカッターヘッド５２と係合関係にある外周の親シールド機５０のカッターヘッド５３を従動的に回転させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、駅部のトンネル中心線と線路部のトンネル中心線とが一致していない場合がある。仮に上記従来構造の発想の下で子シールド機を偏心位置に配置した場合には、図２８に示されるように、あくまで子シールド機５１のカッターヘッド５２の中心Ｏがカッターヘッド全体の回転中心となるため、親シールド機５０のカッターヘッド５３が同図の鎖線で示す軌跡で回転することになるためこの方法は採用できない。したがって、線路部のトンネル中心位置にシールド機の中心を合わせ、駅部の構造が収容できるまで親シールド機の径を拡大して対応せざるを得ないものとなっていた。
【０００５】
近年、前記のような問題に対処するための方法がいくつか提案されている。たとえば特開平２−２１０１９４号公報においては、図２９に示されるように、子シールド機５５を親シールド機５４に対して偏心させるスライド機構を備えた親子シールド機が提案されている。かかる親子シールド機によれば、駅部掘削に当たっては、子シールド機５５が親シールド機５４の中心位置に定位している状態で掘削を行い、線路部に突入する際に、子シールド機５５を偏心位置にスライドさせた後発進させることができ、親シールド機５４による無駄な掘削を必要としない。
【０００６】
また、特開平２−２１０１８９号公報においては、図３０および図３１に示されるように、子シールド機５７の軸心Ｌ1を親シールド機５６の軸心Ｌから偏心した位置として子シールド機５７を配置するとともに、親シールド機５６側には夫々独立的に回転するカッター５８，５８…を多数配置するようにして親シールド機５６による無駄な掘削を無くした親子シールド機が提案されている。
【０００７】
さらに、特開平２−８８８８３号公報においては、図３２および図３３に示されるように、親カッターヘッド６１に子シールド機が通過する通過孔６１ａ，６１ａを形成しておき、一方、子シールド機６０はそのカッターヘッド６２を親カッターヘッド６１の回転を阻害しないように親カッターヘッド６１位置から後退した位置とした親子シールド機が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記従来シールド機によれば、親子シールド機によって大径のトンネルを掘削した後、掘削されたトンネル中心より偏心した位置から子シールド機を発進させることができるが、これら従来シールド機にはそれぞれ次記のような問題がある。
【０００９】
先ず、特開平２−２１０１９４号公報記載の親子シールド機の場合には、スライド機構のためにシールド機の構造が複雑になるとともに、子シールド機のスライド時にサイドの余堀方法が問題になる。また、実質的に１つの子シールド機の場合に限定され、たとえば上下二段にまたは左右並んで配置するなどのケースに柔軟に対応し得るものではない。
【００１０】
次いで、特開平２−２１０１８９号公報記載の親子シールド機の場合には、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れている。しかし、子カッターヘッド以外の部分に対して、その間を埋めるように大小多数の円形カッターを配置しなければならず、当然に装置構造が複雑化するとともに、円形カッターの隣接間に無切削部分が必ず存在することとなるため掘削効率の点からは望ましいものではない。また、各カッター毎にカッターチャンバを設ける必要があり、これらに各カッターチャンバに接続される送泥管や排泥管の配置が非常に複雑となるなどの問題もある。
【００１１】
最後の特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機の場合にも、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れている。しかし、親カッターヘッドに子シールド機が通過する大きな通孔が形成されたままであるため、掘削効率も確実に低下する。また、切羽の安定が保たれず、この通孔から径の大きな玉石や礫が砕かれないままカッターチャンバ内に流入されることになり、送泥管および排泥管を通じての掘削土砂の排出が円滑に行われないなどの問題があり、現実的に採用し得ない。
【００１２】
他方、本出願人は、特願平８−３３８５４９号において、これら諸問題を解決する親子シールド機および子シールド機の発進方法を提案している。この親子シールド機は、親シールド機の内部に、子シールド機用カッターヘッドを除く子シールド機本体を配するとともに、子シールド機用カッターヘッドは子シールド機本体から分離して親シールド機用カッターヘッドに一体的に設けられており、親子一体時には子シールド機用カッターヘッドを親シールド機用カッターヘッドの一部として回転させ、子シールド機の発進時に初めて子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとを連結させて原位置より発進させるようにしたものである。
【００１３】
しかしながら、この親子シールド機は、子シールド機の発進準備に当たり子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとの連結等のために、短時間ではあるが親シールドカッターチャンバの中に作業員が入り作業しなければならず危険かつ不便であった。特に、河川・海底下等の掘削において地下水位が高い場合には、事前に止水目的の補助工法を行う必要があり、掘削効率は自然低下せざるを得ない。また、子カッターヘッドの組み立てに多少の時間を要する点、親カッターヘッド内に着脱自在の子カッターヘッドを設けるために、親カッターヘッドの全体形状を理想的なものとできず親シールド機の掘進効率が多少低い点などの問題点があり、施工能率および施工コストの観点からは好ましいものではなかった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる課題は、シールド構造が簡単でかつ子シールド機の配置や台数を任意に設定でき、掘進効率および掘削土砂の処理も容易であるとともに、子シールド機の発進を効率良くかつ安全に行い得る親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、相対的に大径の親シールド機の内部に、これより小径の子シールド機が配された親子シールド機であって、
前記子シールド機は、前記親シールド機の軸心に対して同軸的または異軸的に１機または複数機配置されるとともに、少なくとも親シールド機用カッターヘッドとは別体の子シールド機用カッターヘッドが回転可能に連結された状態で前記親シールド機の内部に収容されており、
一方、親シールド機用カッターヘッドに、前記子シールド機本体の通過用の開閉部が設けられ、この開閉部を開閉する開閉面板が前記子シールド機用カッターヘッドとは別体で且つ閉状態で前記親シールド機用カッターヘッドの一部をなすように装備されており、この開閉面板により、親シールド機の掘進時において前記開閉部が閉状態とされ、且つ少なくとも前記子シールド機の発進の際に前記開閉部が開状態となるよう構成したことを特徴とする親子シールド機である。
【００１６】
本発明において、前記開閉面板は、シールド機の内部側に後退可能とされるとともに、側部に設けられた支軸回りに回動自在とされ、前記閉状態時においては親シールド機用カッターヘッドと面一に配置され、前記開状態時において親シールド機内に収納されるよう構成するのは好ましい。また、前記開閉面板を開閉移動するための駆動源を有するのも好ましい。
【００１７】
本発明における親子シールド機は、親シールド機の内部に子シールド機用カッターヘッドを備えた子シールド機本体が配されるものである。この種の親子シールド機は、例えば前記特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機と同様に、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れているものの、親カッターヘッドに子シールド機が通過するための何らかの手段を講ずる必要がある。そこで本発明では、親シールド機用カッターヘッドに子シールド機本体の通過用の開閉部を設け、前記特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機において生ずる問題点を解決した。
すなわち、この子シールド機本体通過用の開閉部は、親シールド機による掘進時において閉状態とされ、少なくとも子シールド機の発進に際して開状態とされるものであるため、親シールド機の掘進効率が高く、切羽の安定性に優れるとともに、親シールド機のカッターチャンバ内に、大きい玉石や礫が砕かれないままで進入することがなく掘削土砂の排出を円滑に行うことができるものである。
【００１８】
また本発明では、親シールド機内には子シールド機用カッターヘッドを備えた子シールド機本体を配置しておくため、子シールド機の発進のために子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとの連結等の作業を行う必要が無い。このため、子シールド機の発進作業を大幅に簡略化することができる。
さらに、本発明において、開閉部を開閉移動するための駆動源を設けた場合には、親シールドカッターチャンバの中に作業員が入り作業する必要が無く、安全である。またこのため、地下水位が高い場合の掘削において、事前に止水目的の補助工法を行う必要が無く、掘削効率を高いものとできる。
一方、前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の親子シールド機を用い、前記開閉面板により前記開閉部を閉状態として親シールド機による掘進を行い、親シールド機と子シールド機の分離予定位置に到達したならば、前記開閉面板により前記開閉部を開状態とするとともに、子シールド機を発進させることを特徴とする親子シールド工法も提案される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る親子シールド機Ｍの縦断面図であり、図２は正面図、図３は図１のIII−III線矢視図、図４は図１のIV−IV線矢視図、図５は図１のV−V線矢視図である。
親子シールド機Ｍは、円筒状の親スキンプレート４の内部に、図４に示される配置態様で、すなわち親シールド機１の軸心位置から左右方向に夫々偏心させた位置に左右２つの子シールド機本体２，２を備えたシールド機である。なお、本図では説明の簡略化のために送泥管および排泥管による土砂排出機構、アジテータ等の細部構造は省略してある。
【００２０】
親スキンプレート４の内部には、子シールド機本体２，２を収納する円筒状空間を形成するために子シールド機２の子スキンプレート８，８の径より若干大径の収容リング３，３がそれぞれ配置され、この収容リング３，３内に子シールド機本体２，２が収納されている。
【００２１】
親シールド機１のバルクヘッド５Ａには、図９の要部拡大図に示されるように、予め子シールド機本体２，２のための通過孔が形成されている。また、親シールド機１の収容リング３，３と子シールド機２，２の子スキンプレート８，８との間の間隙部Ａに対してリング状のバルクヘッドシール９，９…が配設され水密性が確保されるようになっている。また、図１０に示されるように、子シールド機本体２，２の下面側においては、収容リング３，３の内面側にガイドレール３２，３２…が固定され、これを台座として子シールド機本体２，２が収納リング３，３の中心位置に位置決めされており、子シールド機本体２，２が収容リング３より抜け出る際の摺動を円滑なものとしている。
【００２２】
親子シールド機Ｍの前部には、バルクヘッド５Ａとの間に土砂取り込み用のカッターチャンバ１６Ａを有しながら、親シールド機１の軸心位置に配置された親ロータリージョイント１５によって回転可能に支持された、ほぼ親スキンプレート４とほぼ同径の親カッターヘッド１２が設けられている。この親カッターヘッド１２には、子シールド機本体２，２の配設位置に対応する位置に子シールド機２の通過用の開閉面板１２Ａ，１２Ａが設けられている。この開閉面板１２Ａ，１２Ａは、親カッターヘッド１２の一部を嵌脱自在としたものであり、少なくとも子シールド機本体２，２が通過可能な形状・サイズとされる。
【００２３】
また、開閉面板１２Ａ，１２Ａを開閉するための駆動源として、開閉面板１２Ａ，１２Ａをカッターチャンバ１６Ａ内に後退させるための後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…と、後退した開閉面板１２Ａ，１２Ａをこの後退用ジャッキの取付位置を中心に回動させるための回動用駆動源７とが設けられる。
【００２４】
より詳しくは、図６（要部拡大図）および図７（そのVII−VII線矢視図）に示すように、親カッターヘッド１２と親バルクヘッド５Ａとに軸部材Ｔ，Ｔ…により親ロータリージョイント１５に略平行となるように回転自在に軸支され、親カッターヘッド１２側端部にギアｇ，ｇ…を有するケースＣ１，Ｃ１…の内に、後退用ジャッキ６Ａ，６ＡがそのジャッキポールＰ１，Ｐ１をバルクヘッド５Ａ側に向けかつケースＣ１，Ｃ１…に同軸的に内装されている。
【００２５】
ケースＣ１，Ｃ１…は、図７にも示すように、開閉面板１２Ａ，１２Ａの略中心に臨む側に長手方向に延在するスリット部（図示せず）が設けられている。このスリット部を通ってケースＣ１，Ｃ１…内外に延在するブラケットＢ１，Ｂ１により、後退用ジャッキ６Ａ，６ＡのジャッキポールＰ１，Ｐ１先端と開閉面板１２Ａ，１２Ａのスリット部側端部とが連結される。スリット部には、その先端が内面（ブラケットＢ１，Ｂ１側）に向かって互いに対向する凸部Ｓ，Ｓが形成される一方で、ブラケットの前記凸部Ｓ，Ｓに対応する位置に凹部Ｌ，Ｌが設けられており、これら凸部Ｓ，Ｓと凹部Ｌ，Ｌとが摺動自在に嵌合している。また、ケースＣ１，Ｃ１内側に位置するブラケットＢ１，Ｂ１の端部はケースＣ１，Ｃ１内面全体に接する形状とされている。つまり、ブラケットＢ１，Ｂ１はケースＣ１，Ｃ１軸方向にだけ移動することが可能なようにケースＣ１，Ｃ１に握持されている。ケースＣ１，Ｃ１…は、その親カッターヘッド１２側端部にギアｇ，ｇ…が固定されており、このギアｇ，ｇ…を介して回動用駆動源７に連結される。
後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…は、開閉面板１２Ａ，１２Ａを回動させるために後退用ジャッキ６Ａ，６Ａとは異なる構成とされる。すなわち、図８にも示すように、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…は、そのジャッキポールＰ２，Ｐ２…側がバルクヘッド５Ａに向かい、かつそのジャッキ伸縮方向が親ロータリージョイント１５に略平行となるように親カッターヘッド１２に取り付けられ（図示の例では間接的に取り付けられている）る。そして、そのジャッキポールＰ２，Ｐ２…先端にケースＣ２，Ｃ２…が固定されており、このケースＣ２，Ｃ２…が開閉面板１２Ａ，１２Ａの後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…側端部に一端側を連結したブラケットＢ２，Ｂ２…の他端側に対して当接するように構成されている。
したがって、閉状態時においては親カッターヘッド１２と面一に配置されている開閉面板１２Ａ，１２Ａは、後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…を伸長させると、それぞれブラケットＢ１，Ｂ１およびＢ２，Ｂ２…を介して親シールド機１のバルクヘッド５Ａ側に後退する。そして、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のケースＣ２，Ｃ２…は開閉面板１２Ａ，１２Ａに連結したブラケットＢ２，Ｂ２…に接しているだけであるため、この状態でも良いが、好ましくは後退用ジャッキ６Ａ，６Ａ…を収縮させてケースＣ１，Ｃ１…を親カッターヘッド１２側に戻した後に、回動用駆動源７を動作させてケースＣ１，Ｃ１を回動させる。これによって、開閉面板１２Ａ，１２Ａは、ブラケットＢ１，Ｂ１を介してケースＣ１，Ｃ１を支軸として回動し、親カッターチャンバ１６Ａ内に収納されて開状態とされる（図２１参照）。
【００２６】
親カッターヘッド１２と開閉面板１２Ａ，１２Ａとは、図１１に示されるように、少なくとも掘削前面をほぼ一致させた状態で開閉面板１２Ａ，１２Ａ側に設けられたピンジャッキ２０のピン２０ａが親カッターヘッド１２側に挿入係合することにより、分離可能に一体化するのが好ましい。尚、ピンジャッキ２０は親カッターヘッド１２側に設けることもできる。
【００２７】
親カッターヘッド１２の背面側周囲には、リング状の親カッター支持アーム１０，１０…が固定されており、親シールド機１の親スキンプレート４の内側近傍位置に円周方向に沿って適宜の間隔でカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…が配置され、親カッター支持アーム１０，１０…のカッターベアリング１０ａ，１０ａ…に対してカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…のギアが噛合し、親カッターヘッド１２が親ロータリージョイント１５を回転中心として回転駆動され、この親カッターヘッド１２の回転に伴ってその一部である開閉面板１２Ａ，１２Ａも回転するようになっている。
【００２８】
なお、図２において、親カッターヘッド１２の半径方向に形成された１２ａは土砂取り込み用のスリット孔であり、図示されていないが、このスリット孔１２ａ，１２ａ隣接位置には多数のカッタービットが固定されている。
【００２９】
親シールド機１の後方側には、サポートフレーム１７Ａ，１７Ａ…に支持されて円周方向に沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…が配置されるとともに、親エレクター１９Ａが設けられている。親エレクター１９ＡによってセグメントＳが外周に配設され、シールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…により押出しによって親子シールド機Ｍが推進する。
【００３０】
一方、子シールド機２，２は、図４および図５にも示すように、将来の発進に備えて親シールド機１と略同様の構成とされる。すなわち、子シールド機２，２前方は、そのバルクヘッド５Ｂ，５Ｂとの間に土砂取り込み用のカッターチャンバ１６Ｂを有しながら、子シールド機２，２の軸心位置に配置された子ロータリージョイント２１，２１によって回転可能に支持された、ほぼ子スキンプレート８とほぼ同径の子カッターヘッド１３，１３が設けられている。
また、子カッターヘッド１３の背面側周囲には、リング状の子カッター支持アーム２２，２２…が固定されており、子スキンプレート８の内側近傍位置に円周方向に沿って適宜の間隔で子カッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…が配置される。２２ａ，２２ａ…は、子カッター支持アーム２２，２２…のカッターベアリングである。
子シールド機２，２の後方側には、サポートフレームに支持されて円周方向に沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…が配置されるとともに、子エレクター１９Ｂが設けられている。
【００３１】
さて、次に前述の親子シールド機Ｍによる標準的掘削方法について説明する。先ず図１２に示されるように、駅部のトンネル掘進のためにシールド機組立用立坑７１を構築した後、この坑内で親子シールド機Ｍの組立を行い、しかる後に図１３に示されるように、親子シールド機Ｍによる掘削によって駅部７２のトンネル掘削を行う。また、この駅部トンネル掘削に併行して駅部７２の端部相当位置に地上側からの工事によって地盤改良部７３を造成しておく。次いで、図１４に示されるように、親子シールド機Ｍが地盤改良部７３に到達したならば、子シールド機２の発進のために後述する準備作業を行い、図１５に示されるように、親シールド機１を原位置に残したままで子シールド機２’のみが発進し線路部７４をトンネル掘進する。
【００３２】
上記子シールド機２’発進のための準備作業は概ね下記の手順により行う。尚、この準備作業が行われている間は親シールド機１のバルクヘッド５Ａ内は、切羽の地山安定のため泥水等が充満されている状態である。
《第１ステップ》
先ず親カッターヘッド１２のスリット孔１２ａ，１２ａ…を閉じた後（または塞いだ後）、図１６に示されるように、親シールド機１のエレクター１９Ａ、およびシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…の取り外しを行う。図示の例では、子シールド機２はカッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…およびシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…を予め備えているものであるが、親シールド機１のカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…およびシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…を子シールド機２に転用することもでき、この場合には、親シールド機１のカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…の取り外しも行う。
親シールド機１のシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…およびカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…を子シールド機２に用いる場合には、続いて盛り代えを行う。親エレクター１９Ａは子シールド機２に転用できないので撤去する。
【００３３】
《第２ステップ》
図１７に示されるように、子機テール２５の後部に子シールド機本体２が前進する際の反力受けとなるバックアンカー３１，３１…を取付け、このバックアンカー３１，３１…から仮セグメントＳ１，Ｓ１ …を順次連ねて設ける。
【００３４】
《第３ステップ》
（１）図１１に示す固定用ピンジャッキ２０を設けている場合には、親カッターヘッド１２に固定されている開閉面板１２Ａ，１２Ａを固定用ピンジャッキ２０を引き抜いて親カッターヘッド１２との連結を解除する。
（２）図１８に示すように、後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…を伸長させて開閉面板１２Ａ，１２Ａを親シールド機１のバルクヘッド５Ａ側に後退させる。
（３）図１９に示すように、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…を収縮させる。この場合、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のケースＣ２，Ｃ２…は、ブラケットＢ２，Ｂ２…に連結していないので、ブラケットとともに開閉面板１２Ａ，１２Ａを現位置に留めたまま後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のジャッキポールＰ２，Ｐ２…およびケースＣ２，Ｃ２…だけが親カッターヘッド１２側に戻される。
（４）次に、図２０および図２１に示すように、回動用駆動源７を動作させて開閉面板１２Ａ，１２ＡをケースＣ１，Ｃ１を中心に図２１中反時計回りに回動させて開状態とし、子カッターヘッド１３，１３を含む子シールド機２，２を発進可能とする。
【００３５】
《第４ステップ》
開閉面板１２Ａ，１２Ａが開状態とされたならば、図２２に示されるように、さらに仮セグメントＳ１，Ｓ１…を設け、これをシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…の反力受けとして子シールド機本体２を前進させる。そして、子シールド機２が地山に到達したならば、カッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…を駆動させ子シールド機２の子カッターヘッド１３を回転させて、親シールド機１を原位置に残したままで子シールド機２，２のみを掘進させる（図１４参照）。
【００３６】
なお、上記発進準備作業においては、ステップ２とステップ３を順番に行うように説明したが、これらを併行して行うこともできる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態の一例として、左右並列で２つの子シールド機を備えた親子シールド機Ｍの例について詳述したが、本発明の場合には他に種々のトンネル形態に対応することができる。
【００３８】
たとえば、図２３に示される、駅部トンネル４０の中心部に対して同軸的に線路トンネル４２が構築された一般例はもちろんのこと、図２４に示されるように、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４が上下二段に構築するケース、図２５に示す駅部トンネル４０の中心部から偏心した位置に、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４とを上下二段に構築するケース、さらには図２６に示されるように、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４とをそれぞれ逆側に偏心させて上下二段に構築するケース等任意のケースに対して柔軟に対応することが可能となる。
【００３９】
また、上記実施の形態では、開閉面板を親シールド機内部側に後退させるとともに回動させて親シールド機内に収納するようにしたが、本発明は親シールド機内に開閉面板を収納できる範囲であれば開閉面板の移動態様には限定されるものではない。上記実施の形態と異なる例としては、開閉面板を親シールド機内部側に後退させるとともに回動させずにスライドさせたり、開閉面板を回動させて親カッターヘッドに収納する等が考えられる。一方、子シールド機を親シールド機の中心に配置した親子シールド機等においては、開閉面板をその完全な開状態が得られるように移動することができない場合がある。この場合には、開閉面板を適宜の形状・サイズとなるように分割して親シールド機内に移動・収納することも考えられる。
【００４０】
さらに、本明細書では、地下鉄などのトンネル掘削について説明したが、本発明は他に、道路トンネル、下水道、共同溝などの種々のトンネル掘削に対して適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、シールド構造を簡単としながら子シールド機の配置や台数を任意に設定できるようになる。また、掘削効率および掘削土砂の処理にも優れた構造となる。さらに、子シールド機の発進を効率良くかつ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る親子シールド機Ｍの縦断面図である。
【図２】 その正面図である。
【図３】 図１のIII−III線矢視図である。
【図４】 図１のIV−IV線矢視図である。
【図５】 図１のV−V線矢視図である。
【図６】 図１のVI部拡大詳細図である。
【図７】 図６のVII−VII線矢視図である。
【図８】 図１のＸ部拡大詳細図である。
【図９】 図１のVII部拡大詳細図である。
【図１０】 子シールド機の下面側支持構造の要部拡大図である。
【図１１】 親カッターヘッドと開閉面板との連結態様を示す要部拡大縦断面図である。
【図１２】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１３】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１４】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１５】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１６】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１７】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１８】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１９】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２０】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２１】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２２】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２３】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２４】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２５】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２６】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２７】 従来の一般的な親子シールド機の正面図である。
【図２８】 子シールド機を偏心配置した場合の問題点説明図である。
【図２９】 従来の偏心親子シールド機の第１例に係る正面図である。
【図３０】 従来の偏心親子シールド機の第２例に係る縦断面図である。
【図３１】 従来の偏心親子シールド機の第２例に係る正面図である。
【図３２】 従来の偏心親子シールド機の第３例に係る縦断面図である。
【図３３】 従来の偏心親子シールド機の第３例に係る正面図である。
【符号の説明】
１…親シールド機、２…子シールド機本体、３…収容リング、４…親スキンプレート、６Ａ，６Ｂ…後退用ジャッキ、７…回動用駆動源、８…子スキンプレート、９…バルクヘッドシール、１０…親カッター支持アーム、１２…親カッターヘッド、１２Ａ…開閉面板、１３…子カッターヘッド、１４Ａ，１４Ｂ…カッター駆動用モータ、１５…親ロータリージョイント、１８Ａ，１８Ｂ…シールドジャッキ、１９Ａ…親エレクター、１９Ｂ…子エレクター、２１…子ロータリージョイント、２２…子カッター支持アーム、３１…バックアンカー、３２…ガイドレール、Ｍ…親子シールド機。
【発明の属する技術分野】
本発明は、外径の大きい親シールド機の内部に子シールド機を収納した親子シールド機に関し、さらに詳しくは親シールド機用カッターヘッドに子シールド機本体の通過用の開閉部を設けた親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地下鉄などをシールド工法で建設する場合、先ず駅部を開削工法などによって築造した後、駅部端部に構築した発進基地よりシールド機を発進させて線路部のトンネルを掘削することが一般的に行われていたが、近年は都市の過密化によって開削工法を採用すること自体、困難になりつつある。すなわち、開削工法の場合には、道路下で大規模な覆工を必要とするが、道路交通規制上の制約が大きく、また地下埋設物に与える影響を抑制しながらの工事となるため、その完成までには多くの工程と時間を要し、当然に工費も嵩むことになる。
【０００３】
このような問題に答えるものとして近年、開発が進められているのが親子シールド機である。この親子シールド機は、相対的に大径のトンネルを掘削した後、これに連続して小径のトンネルを掘削できるように親子シールド機を分離可能としたもので、従来より多くの構造のものが提案されている。しかし、そのほとんどは、図２７に示されるように、円筒状の親シールド機５０の内部に、同軸的にすなわち中心位置に子シールド機５１を収納する構造であり、子シールド機５１のカッターヘッド５２を油圧モータ等の駆動源により回転させ、子シールド機５１のカッターヘッド５２と係合関係にある外周の親シールド機５０のカッターヘッド５３を従動的に回転させるようにしている。
【０００４】
しかしながら、駅部のトンネル中心線と線路部のトンネル中心線とが一致していない場合がある。仮に上記従来構造の発想の下で子シールド機を偏心位置に配置した場合には、図２８に示されるように、あくまで子シールド機５１のカッターヘッド５２の中心Ｏがカッターヘッド全体の回転中心となるため、親シールド機５０のカッターヘッド５３が同図の鎖線で示す軌跡で回転することになるためこの方法は採用できない。したがって、線路部のトンネル中心位置にシールド機の中心を合わせ、駅部の構造が収容できるまで親シールド機の径を拡大して対応せざるを得ないものとなっていた。
【０００５】
近年、前記のような問題に対処するための方法がいくつか提案されている。たとえば特開平２−２１０１９４号公報においては、図２９に示されるように、子シールド機５５を親シールド機５４に対して偏心させるスライド機構を備えた親子シールド機が提案されている。かかる親子シールド機によれば、駅部掘削に当たっては、子シールド機５５が親シールド機５４の中心位置に定位している状態で掘削を行い、線路部に突入する際に、子シールド機５５を偏心位置にスライドさせた後発進させることができ、親シールド機５４による無駄な掘削を必要としない。
【０００６】
また、特開平２−２１０１８９号公報においては、図３０および図３１に示されるように、子シールド機５７の軸心Ｌ1を親シールド機５６の軸心Ｌから偏心した位置として子シールド機５７を配置するとともに、親シールド機５６側には夫々独立的に回転するカッター５８，５８…を多数配置するようにして親シールド機５６による無駄な掘削を無くした親子シールド機が提案されている。
【０００７】
さらに、特開平２−８８８８３号公報においては、図３２および図３３に示されるように、親カッターヘッド６１に子シールド機が通過する通過孔６１ａ，６１ａを形成しておき、一方、子シールド機６０はそのカッターヘッド６２を親カッターヘッド６１の回転を阻害しないように親カッターヘッド６１位置から後退した位置とした親子シールド機が提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
確かに、上記従来シールド機によれば、親子シールド機によって大径のトンネルを掘削した後、掘削されたトンネル中心より偏心した位置から子シールド機を発進させることができるが、これら従来シールド機にはそれぞれ次記のような問題がある。
【０００９】
先ず、特開平２−２１０１９４号公報記載の親子シールド機の場合には、スライド機構のためにシールド機の構造が複雑になるとともに、子シールド機のスライド時にサイドの余堀方法が問題になる。また、実質的に１つの子シールド機の場合に限定され、たとえば上下二段にまたは左右並んで配置するなどのケースに柔軟に対応し得るものではない。
【００１０】
次いで、特開平２−２１０１８９号公報記載の親子シールド機の場合には、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れている。しかし、子カッターヘッド以外の部分に対して、その間を埋めるように大小多数の円形カッターを配置しなければならず、当然に装置構造が複雑化するとともに、円形カッターの隣接間に無切削部分が必ず存在することとなるため掘削効率の点からは望ましいものではない。また、各カッター毎にカッターチャンバを設ける必要があり、これらに各カッターチャンバに接続される送泥管や排泥管の配置が非常に複雑となるなどの問題もある。
【００１１】
最後の特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機の場合にも、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れている。しかし、親カッターヘッドに子シールド機が通過する大きな通孔が形成されたままであるため、掘削効率も確実に低下する。また、切羽の安定が保たれず、この通孔から径の大きな玉石や礫が砕かれないままカッターチャンバ内に流入されることになり、送泥管および排泥管を通じての掘削土砂の排出が円滑に行われないなどの問題があり、現実的に採用し得ない。
【００１２】
他方、本出願人は、特願平８−３３８５４９号において、これら諸問題を解決する親子シールド機および子シールド機の発進方法を提案している。この親子シールド機は、親シールド機の内部に、子シールド機用カッターヘッドを除く子シールド機本体を配するとともに、子シールド機用カッターヘッドは子シールド機本体から分離して親シールド機用カッターヘッドに一体的に設けられており、親子一体時には子シールド機用カッターヘッドを親シールド機用カッターヘッドの一部として回転させ、子シールド機の発進時に初めて子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとを連結させて原位置より発進させるようにしたものである。
【００１３】
しかしながら、この親子シールド機は、子シールド機の発進準備に当たり子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとの連結等のために、短時間ではあるが親シールドカッターチャンバの中に作業員が入り作業しなければならず危険かつ不便であった。特に、河川・海底下等の掘削において地下水位が高い場合には、事前に止水目的の補助工法を行う必要があり、掘削効率は自然低下せざるを得ない。また、子カッターヘッドの組み立てに多少の時間を要する点、親カッターヘッド内に着脱自在の子カッターヘッドを設けるために、親カッターヘッドの全体形状を理想的なものとできず親シールド機の掘進効率が多少低い点などの問題点があり、施工能率および施工コストの観点からは好ましいものではなかった。
【００１４】
そこで、本発明の主たる課題は、シールド構造が簡単でかつ子シールド機の配置や台数を任意に設定でき、掘進効率および掘削土砂の処理も容易であるとともに、子シールド機の発進を効率良くかつ安全に行い得る親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、相対的に大径の親シールド機の内部に、これより小径の子シールド機が配された親子シールド機であって、
前記子シールド機は、前記親シールド機の軸心に対して同軸的または異軸的に１機または複数機配置されるとともに、少なくとも親シールド機用カッターヘッドとは別体の子シールド機用カッターヘッドが回転可能に連結された状態で前記親シールド機の内部に収容されており、
一方、親シールド機用カッターヘッドに、前記子シールド機本体の通過用の開閉部が設けられ、この開閉部を開閉する開閉面板が前記子シールド機用カッターヘッドとは別体で且つ閉状態で前記親シールド機用カッターヘッドの一部をなすように装備されており、この開閉面板により、親シールド機の掘進時において前記開閉部が閉状態とされ、且つ少なくとも前記子シールド機の発進の際に前記開閉部が開状態となるよう構成したことを特徴とする親子シールド機である。
【００１６】
本発明において、前記開閉面板は、シールド機の内部側に後退可能とされるとともに、側部に設けられた支軸回りに回動自在とされ、前記閉状態時においては親シールド機用カッターヘッドと面一に配置され、前記開状態時において親シールド機内に収納されるよう構成するのは好ましい。また、前記開閉面板を開閉移動するための駆動源を有するのも好ましい。
【００１７】
本発明における親子シールド機は、親シールド機の内部に子シールド機用カッターヘッドを備えた子シールド機本体が配されるものである。この種の親子シールド機は、例えば前記特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機と同様に、子シールド機の配置位置や台数を任意とし得る点で優れているものの、親カッターヘッドに子シールド機が通過するための何らかの手段を講ずる必要がある。そこで本発明では、親シールド機用カッターヘッドに子シールド機本体の通過用の開閉部を設け、前記特開平２−８８８８３号公報記載の親子シールド機において生ずる問題点を解決した。
すなわち、この子シールド機本体通過用の開閉部は、親シールド機による掘進時において閉状態とされ、少なくとも子シールド機の発進に際して開状態とされるものであるため、親シールド機の掘進効率が高く、切羽の安定性に優れるとともに、親シールド機のカッターチャンバ内に、大きい玉石や礫が砕かれないままで進入することがなく掘削土砂の排出を円滑に行うことができるものである。
【００１８】
また本発明では、親シールド機内には子シールド機用カッターヘッドを備えた子シールド機本体を配置しておくため、子シールド機の発進のために子シールド機本体と子シールド機用カッターヘッドとの連結等の作業を行う必要が無い。このため、子シールド機の発進作業を大幅に簡略化することができる。
さらに、本発明において、開閉部を開閉移動するための駆動源を設けた場合には、親シールドカッターチャンバの中に作業員が入り作業する必要が無く、安全である。またこのため、地下水位が高い場合の掘削において、事前に止水目的の補助工法を行う必要が無く、掘削効率を高いものとできる。
一方、前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の親子シールド機を用い、前記開閉面板により前記開閉部を閉状態として親シールド機による掘進を行い、親シールド機と子シールド機の分離予定位置に到達したならば、前記開閉面板により前記開閉部を開状態とするとともに、子シールド機を発進させることを特徴とする親子シールド工法も提案される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る親子シールド機Ｍの縦断面図であり、図２は正面図、図３は図１のIII−III線矢視図、図４は図１のIV−IV線矢視図、図５は図１のV−V線矢視図である。
親子シールド機Ｍは、円筒状の親スキンプレート４の内部に、図４に示される配置態様で、すなわち親シールド機１の軸心位置から左右方向に夫々偏心させた位置に左右２つの子シールド機本体２，２を備えたシールド機である。なお、本図では説明の簡略化のために送泥管および排泥管による土砂排出機構、アジテータ等の細部構造は省略してある。
【００２０】
親スキンプレート４の内部には、子シールド機本体２，２を収納する円筒状空間を形成するために子シールド機２の子スキンプレート８，８の径より若干大径の収容リング３，３がそれぞれ配置され、この収容リング３，３内に子シールド機本体２，２が収納されている。
【００２１】
親シールド機１のバルクヘッド５Ａには、図９の要部拡大図に示されるように、予め子シールド機本体２，２のための通過孔が形成されている。また、親シールド機１の収容リング３，３と子シールド機２，２の子スキンプレート８，８との間の間隙部Ａに対してリング状のバルクヘッドシール９，９…が配設され水密性が確保されるようになっている。また、図１０に示されるように、子シールド機本体２，２の下面側においては、収容リング３，３の内面側にガイドレール３２，３２…が固定され、これを台座として子シールド機本体２，２が収納リング３，３の中心位置に位置決めされており、子シールド機本体２，２が収容リング３より抜け出る際の摺動を円滑なものとしている。
【００２２】
親子シールド機Ｍの前部には、バルクヘッド５Ａとの間に土砂取り込み用のカッターチャンバ１６Ａを有しながら、親シールド機１の軸心位置に配置された親ロータリージョイント１５によって回転可能に支持された、ほぼ親スキンプレート４とほぼ同径の親カッターヘッド１２が設けられている。この親カッターヘッド１２には、子シールド機本体２，２の配設位置に対応する位置に子シールド機２の通過用の開閉面板１２Ａ，１２Ａが設けられている。この開閉面板１２Ａ，１２Ａは、親カッターヘッド１２の一部を嵌脱自在としたものであり、少なくとも子シールド機本体２，２が通過可能な形状・サイズとされる。
【００２３】
また、開閉面板１２Ａ，１２Ａを開閉するための駆動源として、開閉面板１２Ａ，１２Ａをカッターチャンバ１６Ａ内に後退させるための後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…と、後退した開閉面板１２Ａ，１２Ａをこの後退用ジャッキの取付位置を中心に回動させるための回動用駆動源７とが設けられる。
【００２４】
より詳しくは、図６（要部拡大図）および図７（そのVII−VII線矢視図）に示すように、親カッターヘッド１２と親バルクヘッド５Ａとに軸部材Ｔ，Ｔ…により親ロータリージョイント１５に略平行となるように回転自在に軸支され、親カッターヘッド１２側端部にギアｇ，ｇ…を有するケースＣ１，Ｃ１…の内に、後退用ジャッキ６Ａ，６ＡがそのジャッキポールＰ１，Ｐ１をバルクヘッド５Ａ側に向けかつケースＣ１，Ｃ１…に同軸的に内装されている。
【００２５】
ケースＣ１，Ｃ１…は、図７にも示すように、開閉面板１２Ａ，１２Ａの略中心に臨む側に長手方向に延在するスリット部（図示せず）が設けられている。このスリット部を通ってケースＣ１，Ｃ１…内外に延在するブラケットＢ１，Ｂ１により、後退用ジャッキ６Ａ，６ＡのジャッキポールＰ１，Ｐ１先端と開閉面板１２Ａ，１２Ａのスリット部側端部とが連結される。スリット部には、その先端が内面（ブラケットＢ１，Ｂ１側）に向かって互いに対向する凸部Ｓ，Ｓが形成される一方で、ブラケットの前記凸部Ｓ，Ｓに対応する位置に凹部Ｌ，Ｌが設けられており、これら凸部Ｓ，Ｓと凹部Ｌ，Ｌとが摺動自在に嵌合している。また、ケースＣ１，Ｃ１内側に位置するブラケットＢ１，Ｂ１の端部はケースＣ１，Ｃ１内面全体に接する形状とされている。つまり、ブラケットＢ１，Ｂ１はケースＣ１，Ｃ１軸方向にだけ移動することが可能なようにケースＣ１，Ｃ１に握持されている。ケースＣ１，Ｃ１…は、その親カッターヘッド１２側端部にギアｇ，ｇ…が固定されており、このギアｇ，ｇ…を介して回動用駆動源７に連結される。
後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…は、開閉面板１２Ａ，１２Ａを回動させるために後退用ジャッキ６Ａ，６Ａとは異なる構成とされる。すなわち、図８にも示すように、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…は、そのジャッキポールＰ２，Ｐ２…側がバルクヘッド５Ａに向かい、かつそのジャッキ伸縮方向が親ロータリージョイント１５に略平行となるように親カッターヘッド１２に取り付けられ（図示の例では間接的に取り付けられている）る。そして、そのジャッキポールＰ２，Ｐ２…先端にケースＣ２，Ｃ２…が固定されており、このケースＣ２，Ｃ２…が開閉面板１２Ａ，１２Ａの後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…側端部に一端側を連結したブラケットＢ２，Ｂ２…の他端側に対して当接するように構成されている。
したがって、閉状態時においては親カッターヘッド１２と面一に配置されている開閉面板１２Ａ，１２Ａは、後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…を伸長させると、それぞれブラケットＢ１，Ｂ１およびＢ２，Ｂ２…を介して親シールド機１のバルクヘッド５Ａ側に後退する。そして、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のケースＣ２，Ｃ２…は開閉面板１２Ａ，１２Ａに連結したブラケットＢ２，Ｂ２…に接しているだけであるため、この状態でも良いが、好ましくは後退用ジャッキ６Ａ，６Ａ…を収縮させてケースＣ１，Ｃ１…を親カッターヘッド１２側に戻した後に、回動用駆動源７を動作させてケースＣ１，Ｃ１を回動させる。これによって、開閉面板１２Ａ，１２Ａは、ブラケットＢ１，Ｂ１を介してケースＣ１，Ｃ１を支軸として回動し、親カッターチャンバ１６Ａ内に収納されて開状態とされる（図２１参照）。
【００２６】
親カッターヘッド１２と開閉面板１２Ａ，１２Ａとは、図１１に示されるように、少なくとも掘削前面をほぼ一致させた状態で開閉面板１２Ａ，１２Ａ側に設けられたピンジャッキ２０のピン２０ａが親カッターヘッド１２側に挿入係合することにより、分離可能に一体化するのが好ましい。尚、ピンジャッキ２０は親カッターヘッド１２側に設けることもできる。
【００２７】
親カッターヘッド１２の背面側周囲には、リング状の親カッター支持アーム１０，１０…が固定されており、親シールド機１の親スキンプレート４の内側近傍位置に円周方向に沿って適宜の間隔でカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…が配置され、親カッター支持アーム１０，１０…のカッターベアリング１０ａ，１０ａ…に対してカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…のギアが噛合し、親カッターヘッド１２が親ロータリージョイント１５を回転中心として回転駆動され、この親カッターヘッド１２の回転に伴ってその一部である開閉面板１２Ａ，１２Ａも回転するようになっている。
【００２８】
なお、図２において、親カッターヘッド１２の半径方向に形成された１２ａは土砂取り込み用のスリット孔であり、図示されていないが、このスリット孔１２ａ，１２ａ隣接位置には多数のカッタービットが固定されている。
【００２９】
親シールド機１の後方側には、サポートフレーム１７Ａ，１７Ａ…に支持されて円周方向に沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…が配置されるとともに、親エレクター１９Ａが設けられている。親エレクター１９ＡによってセグメントＳが外周に配設され、シールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…により押出しによって親子シールド機Ｍが推進する。
【００３０】
一方、子シールド機２，２は、図４および図５にも示すように、将来の発進に備えて親シールド機１と略同様の構成とされる。すなわち、子シールド機２，２前方は、そのバルクヘッド５Ｂ，５Ｂとの間に土砂取り込み用のカッターチャンバ１６Ｂを有しながら、子シールド機２，２の軸心位置に配置された子ロータリージョイント２１，２１によって回転可能に支持された、ほぼ子スキンプレート８とほぼ同径の子カッターヘッド１３，１３が設けられている。
また、子カッターヘッド１３の背面側周囲には、リング状の子カッター支持アーム２２，２２…が固定されており、子スキンプレート８の内側近傍位置に円周方向に沿って適宜の間隔で子カッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…が配置される。２２ａ，２２ａ…は、子カッター支持アーム２２，２２…のカッターベアリングである。
子シールド機２，２の後方側には、サポートフレームに支持されて円周方向に沿って適宜の間隔で多数のシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…が配置されるとともに、子エレクター１９Ｂが設けられている。
【００３１】
さて、次に前述の親子シールド機Ｍによる標準的掘削方法について説明する。先ず図１２に示されるように、駅部のトンネル掘進のためにシールド機組立用立坑７１を構築した後、この坑内で親子シールド機Ｍの組立を行い、しかる後に図１３に示されるように、親子シールド機Ｍによる掘削によって駅部７２のトンネル掘削を行う。また、この駅部トンネル掘削に併行して駅部７２の端部相当位置に地上側からの工事によって地盤改良部７３を造成しておく。次いで、図１４に示されるように、親子シールド機Ｍが地盤改良部７３に到達したならば、子シールド機２の発進のために後述する準備作業を行い、図１５に示されるように、親シールド機１を原位置に残したままで子シールド機２’のみが発進し線路部７４をトンネル掘進する。
【００３２】
上記子シールド機２’発進のための準備作業は概ね下記の手順により行う。尚、この準備作業が行われている間は親シールド機１のバルクヘッド５Ａ内は、切羽の地山安定のため泥水等が充満されている状態である。
《第１ステップ》
先ず親カッターヘッド１２のスリット孔１２ａ，１２ａ…を閉じた後（または塞いだ後）、図１６に示されるように、親シールド機１のエレクター１９Ａ、およびシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…の取り外しを行う。図示の例では、子シールド機２はカッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…およびシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…を予め備えているものであるが、親シールド機１のカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…およびシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…を子シールド機２に転用することもでき、この場合には、親シールド機１のカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…の取り外しも行う。
親シールド機１のシールドジャッキ１８Ａ，１８Ａ…およびカッター駆動用モータ１４Ａ，１４Ａ…を子シールド機２に用いる場合には、続いて盛り代えを行う。親エレクター１９Ａは子シールド機２に転用できないので撤去する。
【００３３】
《第２ステップ》
図１７に示されるように、子機テール２５の後部に子シールド機本体２が前進する際の反力受けとなるバックアンカー３１，３１…を取付け、このバックアンカー３１，３１…から仮セグメントＳ１，Ｓ１ …を順次連ねて設ける。
【００３４】
《第３ステップ》
（１）図１１に示す固定用ピンジャッキ２０を設けている場合には、親カッターヘッド１２に固定されている開閉面板１２Ａ，１２Ａを固定用ピンジャッキ２０を引き抜いて親カッターヘッド１２との連結を解除する。
（２）図１８に示すように、後退用ジャッキ６Ａ，６Ａおよび６Ｂ，６Ｂ…を伸長させて開閉面板１２Ａ，１２Ａを親シールド機１のバルクヘッド５Ａ側に後退させる。
（３）図１９に示すように、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…を収縮させる。この場合、後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のケースＣ２，Ｃ２…は、ブラケットＢ２，Ｂ２…に連結していないので、ブラケットとともに開閉面板１２Ａ，１２Ａを現位置に留めたまま後退用ジャッキ６Ｂ，６Ｂ…のジャッキポールＰ２，Ｐ２…およびケースＣ２，Ｃ２…だけが親カッターヘッド１２側に戻される。
（４）次に、図２０および図２１に示すように、回動用駆動源７を動作させて開閉面板１２Ａ，１２ＡをケースＣ１，Ｃ１を中心に図２１中反時計回りに回動させて開状態とし、子カッターヘッド１３，１３を含む子シールド機２，２を発進可能とする。
【００３５】
《第４ステップ》
開閉面板１２Ａ，１２Ａが開状態とされたならば、図２２に示されるように、さらに仮セグメントＳ１，Ｓ１…を設け、これをシールドジャッキ１８Ｂ，１８Ｂ…の反力受けとして子シールド機本体２を前進させる。そして、子シールド機２が地山に到達したならば、カッター駆動用モータ１４Ｂ，１４Ｂ…を駆動させ子シールド機２の子カッターヘッド１３を回転させて、親シールド機１を原位置に残したままで子シールド機２，２のみを掘進させる（図１４参照）。
【００３６】
なお、上記発進準備作業においては、ステップ２とステップ３を順番に行うように説明したが、これらを併行して行うこともできる。
【００３７】
以上、本発明の実施形態の一例として、左右並列で２つの子シールド機を備えた親子シールド機Ｍの例について詳述したが、本発明の場合には他に種々のトンネル形態に対応することができる。
【００３８】
たとえば、図２３に示される、駅部トンネル４０の中心部に対して同軸的に線路トンネル４２が構築された一般例はもちろんのこと、図２４に示されるように、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４が上下二段に構築するケース、図２５に示す駅部トンネル４０の中心部から偏心した位置に、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４とを上下二段に構築するケース、さらには図２６に示されるように、上り線トンネル４３と下り線トンネル４４とをそれぞれ逆側に偏心させて上下二段に構築するケース等任意のケースに対して柔軟に対応することが可能となる。
【００３９】
また、上記実施の形態では、開閉面板を親シールド機内部側に後退させるとともに回動させて親シールド機内に収納するようにしたが、本発明は親シールド機内に開閉面板を収納できる範囲であれば開閉面板の移動態様には限定されるものではない。上記実施の形態と異なる例としては、開閉面板を親シールド機内部側に後退させるとともに回動させずにスライドさせたり、開閉面板を回動させて親カッターヘッドに収納する等が考えられる。一方、子シールド機を親シールド機の中心に配置した親子シールド機等においては、開閉面板をその完全な開状態が得られるように移動することができない場合がある。この場合には、開閉面板を適宜の形状・サイズとなるように分割して親シールド機内に移動・収納することも考えられる。
【００４０】
さらに、本明細書では、地下鉄などのトンネル掘削について説明したが、本発明は他に、道路トンネル、下水道、共同溝などの種々のトンネル掘削に対して適用可能である。
【００４１】
【発明の効果】
以上詳説のとおり本発明によれば、シールド構造を簡単としながら子シールド機の配置や台数を任意に設定できるようになる。また、掘削効率および掘削土砂の処理にも優れた構造となる。さらに、子シールド機の発進を効率良くかつ安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る親子シールド機Ｍの縦断面図である。
【図２】 その正面図である。
【図３】 図１のIII−III線矢視図である。
【図４】 図１のIV−IV線矢視図である。
【図５】 図１のV−V線矢視図である。
【図６】 図１のVI部拡大詳細図である。
【図７】 図６のVII−VII線矢視図である。
【図８】 図１のＸ部拡大詳細図である。
【図９】 図１のVII部拡大詳細図である。
【図１０】 子シールド機の下面側支持構造の要部拡大図である。
【図１１】 親カッターヘッドと開閉面板との連結態様を示す要部拡大縦断面図である。
【図１２】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１３】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１４】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１５】 本親子シールド機による掘削工程図である。
【図１６】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１７】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１８】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図１９】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２０】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２１】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２２】 子シールド機の発進準備工程図である。
【図２３】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２４】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２５】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２６】 本親子シールド機による地下鉄トンネルの形成例図である。
【図２７】 従来の一般的な親子シールド機の正面図である。
【図２８】 子シールド機を偏心配置した場合の問題点説明図である。
【図２９】 従来の偏心親子シールド機の第１例に係る正面図である。
【図３０】 従来の偏心親子シールド機の第２例に係る縦断面図である。
【図３１】 従来の偏心親子シールド機の第２例に係る正面図である。
【図３２】 従来の偏心親子シールド機の第３例に係る縦断面図である。
【図３３】 従来の偏心親子シールド機の第３例に係る正面図である。
【符号の説明】
１…親シールド機、２…子シールド機本体、３…収容リング、４…親スキンプレート、６Ａ，６Ｂ…後退用ジャッキ、７…回動用駆動源、８…子スキンプレート、９…バルクヘッドシール、１０…親カッター支持アーム、１２…親カッターヘッド、１２Ａ…開閉面板、１３…子カッターヘッド、１４Ａ，１４Ｂ…カッター駆動用モータ、１５…親ロータリージョイント、１８Ａ，１８Ｂ…シールドジャッキ、１９Ａ…親エレクター、１９Ｂ…子エレクター、２１…子ロータリージョイント、２２…子カッター支持アーム、３１…バックアンカー、３２…ガイドレール、Ｍ…親子シールド機。
Claims (4)
- 相対的に大径の親シールド機の内部に、これより小径の子シールド機が配された親子シールド機であって、
前記子シールド機は、前記親シールド機の軸心に対して同軸的または異軸的に１機または複数機配置されるとともに、少なくとも親シールド機用カッターヘッドとは別体の子シールド機用カッターヘッドが回転可能に連結された状態で前記親シールド機の内部に収容されており、
一方、親シールド機用カッターヘッドに、前記子シールド機本体の通過用の開閉部が設けられ、この開閉部を開閉する開閉面板が前記子シールド機用カッターヘッドとは別体で且つ閉状態で前記親シールド機用カッターヘッドの一部をなすように装備されており、この開閉面板により、親シールド機の掘進時において前記開閉部が閉状態とされ、且つ少なくとも前記子シールド機の発進の際に前記開閉部が開状態となるよう構成したことを特徴とする親子シールド機。 - 前記開閉面板は、シールド機の内部側に後退可能とされるとともに、側部に設けられた支軸回りに回動自在とされ、前記閉状態時においては親シールド機用カッターヘッドと面一に配置され、前記開状態時において親シールド機内に収納されるよう構成してある請求項１記載の親子シールド機。
- 前記開閉面板を開閉移動するための駆動源を有する請求項１または２記載の親子シールド機。
- 前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の親子シールド機を用い、前記開閉面板により前記開閉部を閉状態として親シールド機による掘進を行い、親シールド機と子シールド機の分離予定位置に到達したならば、前記開閉面板により前記開閉部を開状態とするとともに、子シールド機を発進させることを特徴とする親子シールド工法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24787299A JP4497589B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24787299A JP4497589B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001073671A JP2001073671A (ja) | 2001-03-21 |
| JP2001073671A5 JP2001073671A5 (ja) | 2006-08-31 |
| JP4497589B2 true JP4497589B2 (ja) | 2010-07-07 |
Family
ID=17169883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24787299A Expired - Fee Related JP4497589B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4497589B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288883A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | シールド工法及びその掘進機 |
| JPH10176479A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Sato Kogyo Co Ltd | 親子シールド機および子シールド機の発進方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2835388B2 (ja) * | 1993-05-07 | 1998-12-14 | 西松建設株式会社 | 分岐シールド工法 |
| JP2921825B2 (ja) * | 1994-12-13 | 1999-07-19 | 西松建設株式会社 | 分岐シールド掘進機 |
| JP3940775B2 (ja) * | 1998-02-17 | 2007-07-04 | 大成建設株式会社 | ビット交換可能なシールド掘進機 |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24787299A patent/JP4497589B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0288883A (ja) * | 1988-09-26 | 1990-03-29 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | シールド工法及びその掘進機 |
| JPH10176479A (ja) * | 1996-12-18 | 1998-06-30 | Sato Kogyo Co Ltd | 親子シールド機および子シールド機の発進方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001073671A (ja) | 2001-03-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001107684A (ja) | シールド掘進機のカッター交換方法及びシールド掘進機 | |
| JP4497589B2 (ja) | 親子シールド機およびこれを用いた親子シールド工法 | |
| JP3135854B2 (ja) | 親子シールド機および子シールド機の発進方法 | |
| JP3721506B2 (ja) | シールド掘削機 | |
| JPH1122367A (ja) | 異径シールド掘進機を用いたトンネル接合工法 | |
| JP3532142B2 (ja) | 地下鉄トンネルの施工方法 | |
| JP2001159292A (ja) | 地下鉄駅部および駅部付帯坑道構造物の構築方法 | |
| JP3739982B2 (ja) | トンネル施工方法及びトンネル掘削機 | |
| JP2001073671A5 (ja) | ||
| JP4080959B2 (ja) | トンネル掘削機及びトンネル施工方法 | |
| JP4092265B2 (ja) | トンネル施工方法及びトンネル掘削機 | |
| JP4343748B2 (ja) | トンネルの掘削方法 | |
| JP3120067B2 (ja) | 地中掘削機 | |
| JP3758858B2 (ja) | 地中接合式トンネル掘削機 | |
| JP4032456B2 (ja) | 中折れ式トンネル掘進機 | |
| JP3698431B2 (ja) | 地中接合型シールド掘進機及びその地中接合方法 | |
| JP3690855B2 (ja) | トンネル掘削方法 | |
| JP3397717B2 (ja) | 地中掘削機及びトンネル構築方法 | |
| JP2002303091A (ja) | 親子シールド機による地下鉄トンネルの施工方法 | |
| JP2002038882A (ja) | シールド掘進機の掘削装置および親子シールド掘進機 | |
| JP3622954B2 (ja) | シールド掘進機による分岐シールドの発進方法及びその装置 | |
| JPH11101087A (ja) | 地中掘削機及び分岐型シールドトンネルの構築方法 | |
| JP3285560B2 (ja) | 分岐シールド掘進方法 | |
| JP2003293683A (ja) | 掘進装置 | |
| JPH05149082A (ja) | シールドトンネルの施工装置及びその施工方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060718 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060718 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071126 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071130 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080128 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090313 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090511 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20091020 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100409 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100413 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130423 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140423 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |