JP6208536B2 - シールド掘進機用の反力受け装置、及び、シールドトンネルの施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機用の反力受け装置、及び、シールドトンネルの施工方法に関する。

特許文献１には、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能な親子シールド掘進機が開示されている。特許文献１では、既設の大口径シールドトンネルセグメントの内面に反力受け部材を設け、子シールド掘進機は、この反力受け部材から反力を取りつつ、小口径シールドトンネルを掘進する。

特開２００７−１９８０８０号公報

特許文献１に開示のように反力受け部材を大口径シールドトンネルセグメントの内面に設ける場合には、大口径シールドトンネルセグメントに反力受け部材を接合する必要がある。この接合については、一般に、当該接合箇所の大口径シールドトンネルセグメントを鋼製セグメントとし、この鋼製セグメントに鋼製の反力受け部材を溶接により接合する手法が採用され得る。

しかしながら、シールドトンネルの用途が例えば下水道トンネルであって、大口径シールドトンネルセグメントがＲＣセグメント等のコンクリートセグメントである場合には、コンクリート等による二次覆工が行われないことが多い。それゆえ、コンクリートセグメントの代わりに鋼製セグメントを用いることが難しく、従って、鋼製の反力受け部材を前述のように溶接により大口径シールドトンネルセグメントに接合することが難しかった。

また、仮に、当該接合箇所の大口径シールドトンネルセグメントとして、反力受け部材が一体化されたコンクリート製の反力受け一体化セグメントを用いると、当該セグメントの個数が限定的であるので、その分当該セグメントの製造単価が高価になり、ひいては、シールドトンネルの施工コストが増大しかねない。また、セグメントの組み立てに用いられるエレクター装置を反力受け一体化セグメント用に改造する必要があり、この点でも、シールドトンネルの施工コストが増大しかねない。

本発明は、このような実状に鑑み、シールドトンネルの施工コストの増大を抑制しつつ、コンクリートセグメントにも簡易に適用可能なシールド掘進機用の反力受け装置、及び、シールドトンネルの施工方法を提供することを目的とする。

そのため本発明の第１態様におけるシールド掘進機用の反力受け装置は、既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、第１の部材と第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、を含んで構成される。第３の部材は、第１の部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に第１の部材に取り付けられる。
本発明の第２態様におけるシールド掘進機用の反力受け装置は、既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、第１の部材と第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、を含んで構成される。第３の部材は、第２の部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に第２の部材に取り付けられる。
本発明の第３態様におけるシールド掘進機用の反力受け装置は、既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、第１の部材と第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、を含んで構成される。シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機である。親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能である。シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントである。第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置される。第１の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第１の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第１の板状部材同士を連結する複数の第１のリブ部材と、を含んで構成される。第１の板状部材は、その外径が親シールド掘進機のテールフレームの内径に対応し、内径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径よりも小さい。
本発明の第４態様におけるシールド掘進機用の反力受け装置は、既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、第１の部材と第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、を含んで構成される。シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機である。親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能である。シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントである。第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置される。第２の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第２の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第２の板状部材同士を連結する複数の第２のリブ部材と、を含んで構成される。第２の板状部材は、その外径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径以下である。

また、本発明に係るシールドトンネルの施工方法は、大口径シールドトンネルの掘進完了後に、前述の第１〜第４態様のいずれかの反力受け装置を親子シールド掘進機に設置し、子シールド掘進機により、当該反力受け装置から反力を取りつつ、小口径シールドトンネルを掘進する。

本発明によれば、反力受け装置は、既設のシールドトンネルセグメントの前端面に配置される第１の部材と、第１の部材の後方に位置してシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、第１の部材と第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、を含んで構成される。これにより、シールド掘進機の推進ジャッキ等からの押圧力を第２の部材で受け止めて、この押圧力が第３の部材を介して第１の部材に伝達されて、第１の部材が既設のシールドトンネルセグメントの前端面を押圧するので、その反力を、第１の部材、第３の部材、及び、第２の部材を介して、シールド掘進機の推進ジャッキ等が得ることができる。従って、シールドトンネルセグメントがコンクリートセグメントであっても、簡素な構成で、シールド掘進機用の反力受けをシールドトンネルセグメントに設けることができる。また、前述のような反力受け一体化セグメントを用いる必要がないので、シールドトンネルの施工コストの増大を抑制することができる。

本発明の一実施形態における親子シールド掘進機の縦断面図 同上実施形態における反力受け装置の正面図 同上実施形態における反力受け装置の背面図 図１の部分Ａ及びＢの部分拡大図 親シールド掘進機による大口径トンネルの掘進が完了した状態を示す図 親子シールド掘進機に反力受け装置を設置した状態を示す図 子シールド掘進機の発進前における仮セグメント及び小口径シールドトンネルセグメントの組立後の状態を示す図 親シールド掘進機と子シールド掘進機との間にグラウト材を充填した状態を示す図 子シールド掘進機の発進準備状態を示す図 大口径シールドトンネルと小口径シールドトンネルとの接続状態を示す図

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の一実施形態における親子シールド掘進機の縦断面図である。図２は、本実施形態における反力受け装置の正面図であり、図１のＩ−Ｉ断面に対応している。図３は、本実施形態における反力受け装置の背面図であり、図１のＩＩ−ＩＩ断面に対応している。図４（Ａ）は、図１の部分Ａの部分拡大図である。図４（Ｂ）は、図１の部分Ｂの部分拡大図である。

尚、本実施形態では、便宜上、トンネル掘進方向を前進方向として前後左右を規定している。
また、本実施形態では、いわゆる泥土圧式の親子シールド掘進機を例にとって親子シールド掘進機の構成を説明するが、親子シールド掘進機の種類はこれに限らない。
また、図１〜図４は、親シールド掘進機による大口径シールドトンネルの掘進が完了した後であって、子シールド掘進機による小口径シールドトンネルの掘進が開始される前の状態を示している。

親子シールド掘進機１は、大径の親シールド掘進機２と、親シールド掘進機２内に同心状に配置されて親シールド掘進機２より小径の子シールド掘進機３とにより構成されている。子シールド掘進機３は親シールド掘進機２から分離可能である。ここで、子シールド掘進機３が、本発明の「シールド掘進機」に対応する。

親シールド掘進機２は、円筒形状の前胴２１及び後胴２２を含んで構成される。ここで、前胴２１の側部に配置される親シールドフレーム２３と、後胴２２の側部に配置されるテールフレーム２４とは、それぞれ、親シールド掘進機２の外殻をなすものである。
テールフレーム２４の後端部２４ａには、その外縁に沿って、前後３列のテールブラシ２４ｂが設けられており、テールブラシ間の隙間にはグリース等の充填剤が充填されている。これらテールブラシ２４ｂと充填剤とによって、テールシール部２４ｃが形成されている。ここで、テールブラシ２４ｂとしては、金属製のブラシ（ワイヤブラシ）や、ウレタン等の樹脂製のブラシを挙げることができる。テールシール部２４ｃは、テールフレーム２４の後端部２４ａの内面と、後述する大径セグメントリング５４の外面との間の間隙を塞いで内外の止水を行う。

子シールド掘進機３は、円筒形状の前胴３１及び後胴３２を含んで構成される。ここで、前胴３１の側部に配置される子シールドフレーム３３と、後胴３２の側部に配置されるテールフレーム３４とは、それぞれ、子シールド掘進機３の外殻をなすものである。
テールフレーム３４の後端部３４ａには、その外縁に沿って、前後３列のテールブラシ３４ｂが設けられており、テールブラシ間の隙間にはグリース等の充填剤が充填されている。これらテールブラシ３４ｂと充填剤とによって、テールシール部３４ｃが形成されている。ここで、テールブラシ３４ｂとしては、金属製のブラシ（ワイヤブラシ）や、ウレタン等の樹脂製のブラシを挙げることができる。テールシール部３４ｃは、テールフレーム３４の後端部３４ａの内面と、後述する小径セグメントリング５２の外面との間の間隙を塞いで内外の止水を行う。

テールフレーム３４には、図示しない複数のグラウト材注入管が設けられている。これらグラウト材注入管を介して、グラウト材が、子シールド掘進機３内から、後述する空間８０内に注入され得る。

親シールド掘進機２は、子シールド掘進機３と一体的に、大口径シールドトンネルを掘進して構築する。一方、子シールド掘進機３は、親シールド掘進機２から分離した状態で、小口径シールドトンネルを掘進して構築する。
ここで、親シールド掘進機２のトンネル掘進時には、子シールド掘進機３の前胴３１が親シールド掘進機２内に配置されており、後胴３２のテールフレーム３４は、前胴３１から分離されている（図５参照）。

親シールド掘進機２には、その前胴２１の後部と後胴２２の前部とを連結するように、複数の中折れジャッキ２５が、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。中折れジャッキ２５は例えば油圧ジャッキである。親シールド掘進機２の掘進方向の変更・調整時には、各中折れジャッキ２５の伸長量が変更・調整される。
親シールド掘進機２には、その前胴２１の後部と後胴２２の前部との間を胴の内側から塞ぐように中折れ継手２５ａが設けられており、これにより、内外での止水性を確保している。

子シールド掘進機３には、その前胴３１の後部と後胴３２の前部とを連結するように、複数の中折れジャッキ３５が、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。中折れジャッキ３５は例えば油圧ジャッキである。子シールド掘進機３の掘進方向の変更・調整時には、各中折れジャッキ３５の伸長量が変更・調整される。
子シールド掘進機３には、その前胴３１の後部と後胴３２の前部との間を胴の内側から塞ぐように中折れ継手３５ａが設けられており、これにより、内外での止水性を確保している。

子シールド掘進機３は、前胴３１に回転自在に設けられて前胴３１の前端部に位置する子カッタヘッド３６と、子カッタヘッド３６の後側に形成されるカッタ室３７と、スクリューコンベヤ３８とを有する。子カッタヘッド３６は、カッタ室３７の後方に設置された駆動用モータ３９を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。カッタ室３７内では、子カッタヘッド３６による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。スクリューコンベヤ３８は、カッタ室３７内の掘削土砂をカッタ室３７の後方に搬出する。

子カッタヘッド３６には、複数のカッタ脱着ジャッキ６１が設けられている。カッタ脱着ジャッキ６１はトンネル径方向に沿って伸縮可能であり、伸長時には、その先端部が子カッタヘッド３６の外周面より径方向外方に突出する一方、短縮時には、その先端部が子カッタヘッド３６の外周面より径方向内方に退入する。

親シールド掘進機２は、前胴２１に回転自在に設けられて前胴２１の前端部に位置し、かつ、子カッタヘッド３６のトンネル径方向外側に隣接する親カッタヘッド２６を有する。
親カッタヘッド２６の内周面のうち複数のカッタ脱着ジャッキ６１の先端部に対向する部分には、それぞれ、図示しない凹部が形成されている。カッタ脱着ジャッキ６１の伸長時には、カッタ脱着ジャッキ６１の先端部が前記凹部に挿入されることにより、親カッタヘッド２６と子カッタヘッド３６とが一体化される。すなわち、親カッタヘッド２６が子カッタヘッド３６に装着される。一方、カッタ脱着ジャッキ６１の短縮時には、カッタ脱着ジャッキ６１の先端部が前記凹部内から引き抜かれることにより、親カッタヘッド２６と子カッタヘッド３６との一体化が解除される。すなわち、親カッタヘッド２６が子カッタヘッド３６から離脱する。

子シールド掘進機３による小口径シールドトンネル掘進時には、カッタ脱着ジャッキ６１を短縮して、親カッタヘッド２６と子カッタヘッド３６との一体化を解除する。
一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルが掘進されるに先立って、親シールド掘進機２によって大口径シールドトンネルが掘進されるときには、カッタ脱着ジャッキ６１を伸長して、親カッタヘッド２６と子カッタヘッド３６とを一体化する。このときに、親カッタヘッド２６及び子カッタヘッド３６は駆動用モータ３９を駆動源として、回転しながら地山を掘削する。カッタ室３７内では、親カッタヘッド２６及び子カッタヘッド３６による掘削で生じた掘削土砂が滞留する。

子カッタヘッド３６には、複数のコピーカッタ用伸縮ジャッキ６３が設けられている。コピーカッタ用伸縮ジャッキ６３はトンネル径方向に沿って伸縮可能である。コピーカッタ用伸縮ジャッキ６３の先端部にはコピーカッタ６４が設けられている。
子シールド掘進機３による小口径シールドトンネル掘進時には、コピーカッタ６４を子カッタヘッド３６の外周面より径方向外方に突出させるように、コピーカッタ用伸縮ジャッキ６３の伸長量が調整され得る。
一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルが掘進されるに先立って、親シールド掘進機２によって大口径シールドトンネルが掘進されるときには、コピーカッタ６４を親カッタヘッド２６の外周面より径方向外方に突出させるように、コピーカッタ用伸縮ジャッキ６３の伸長量が調整され得る。

親シールド掘進機２の前胴２１と子シールド掘進機３の前胴３１との間には、双方を連結するための親子シールド連結部ノックピン６５が設けられている。
子シールド掘進機３による小口径シールドトンネル掘進時には、親子シールド連結部ノックピン６５が撤去されて、前胴２１と前胴３１との連結が解除される。
一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルが掘進されるに先立って、親シールド掘進機２によって大口径シールドトンネルが掘進されるときには、親子シールド連結部ノックピン６５が設けられ、これにより、親カッタヘッド２６及び子カッタヘッド３６の前面から受ける力を前胴２１と前胴３１とで一体的に受け止めることができる。

親シールド掘進機２の前胴２１の前部には、親カッタヘッド抜け止め装置６６が設けられている。親カッタヘッド抜け止め装置６６は、その先端部に係止部６７（図９参照）を備えており、この係止部６７は、親カッタヘッド２６の背面に予め形成された係止部６８に係止可能なように構成されている。

親シールド掘進機２による大口径シールドトンネル掘進時には、係止部６７は係止部６８に係止されていない。それゆえ、親カッタヘッド２６は前胴２１に対して回転自在である。
一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルの掘進を開始するときには、係止部６７が係止部６８に係止される。これにより、親カッタヘッド２６は前胴２１に対して移動不能となる。従って、子シールド掘進機３の掘進開始時に親カッタヘッド２６の位置変動が発生することを抑制することができる。

子シールド掘進機３による小口径シールドトンネル掘進時には、子シールド掘進機３の後胴３２のテールフレーム３４内にエレクター装置４０が配置される。このときに、エレクター装置４０は、テールフレーム３４の内方にて、円弧状断面を有する小径セグメント５１を把持部４０ａで把持しつつ、小径セグメント５１をトンネル軸方向、径方向、周方向に適宜移動させることができる。エレクター装置４０は、テールフレーム３４の内方にて、その周方向に小径セグメント５１を組み立てて、円筒状の小径セグメントリング５２を構築する。ここで、小径セグメント５１は、本発明の「小口径シールドトンネルセグメント」に対応するものである。また、小径セグメント５１は、小口径シールドトンネルに設置されるものである。
尚、本実施形態では、小径セグメント５１がＲＣセグメント等のコンクリートセグメントであるとして以下説明するが、小径セグメント５１の種類はこれに限らない。

一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルが掘進されるに先立って、親シールド掘進機２によって大口径シールドトンネルが掘進されるときには、親シールド掘進機２の後胴２２のテールフレーム２４内にエレクター装置４０が配置される（図５参照）。このときに、エレクター装置４０は、テールフレーム２４の内方にて、円弧状断面を有する大径セグメント５３を把持部４０ａで把持しつつ、大径セグメント５３をトンネル軸方向、径方向、周方向に適宜移動させることができる。エレクター装置４０は、テールフレーム２４の内方にて、その周方向に大径セグメント５３を組み立てて、円筒状の大径セグメントリング５４を構築する。ここで、大径セグメント５３は、本発明の「大口径シールドトンネルセグメント」及び「シールドトンネルセグメント」に対応するものである。また、大径セグメント５３は、大口径シールドトンネルに設置されるものである。
尚、本実施形態では、大径セグメント５３がＲＣセグメント等のコンクリートセグメントであるとして以下説明するが、大径セグメント５３の種類はこれに限らない。

子シールド掘進機３による小口径シールドトンネル掘進時に、子シールド掘進機３の後胴３２の前部の周縁部には、複数の推進ジャッキ４２が、複数の中折れジャッキ３５と干渉しないように、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置されている。推進ジャッキ４２は例えば油圧ジャッキである。既設の複数の小径セグメント５１のうち最も掘進方向前側に位置する小径セグメント５１ａに推進ジャッキ４２の先端部を当接させた状態で推進ジャッキ４２を伸長作動させることにより、子シールド掘進機３は推進力を得ることができる。それゆえ、推進ジャッキ４２は既設の小径セグメント５１ａの前端面をトンネル後方に押圧し、その反力により、子シールド掘進機３を前方に推進させることができる。

一方、子シールド掘進機３によって小口径シールドトンネルが掘進されるに先立って、親シールド掘進機２によって大口径シールドトンネルが掘進されるときには、複数の推進ジャッキ４２が、親シールド掘進機２の後胴２２の前部の周縁部に、複数の中折れジャッキ２５と干渉しないように、胴の周方向に互いに間隔を空けて配置される。推進ジャッキ４２は、既設の複数の大径セグメント５３のうち最も掘進方向前側に位置する大径セグメント５３ａに推進ジャッキ４２の先端部を当接させた状態で推進ジャッキ４２を伸長作動させることにより、親シールド掘進機２は推進力を得ることができる。それゆえ、推進ジャッキ４２は既設の大径セグメント５３ａの前端面をトンネル後方に押圧し、その反力により、親シールド掘進機２を前方に推進させることができる。

反力受け装置１００は、既設の大径セグメント５３ａの前端面に配置される円環状の第１の部材１１０と、第１の部材１１０より後方における既設の大径セグメント５３よりトンネル内側に配置される円環状の第２の部材１２０と、第１の部材１１０と第２の部材１２０とを連結する複数の第３の部材１３０とを備える。第２の部材１２０は、親シールド掘進機２のテールフレーム２４よりトンネル後方に位置する。

第１の部材１１０は、その下端部を構成する円弧状ユニット１１１ａと、上端部を構成する円弧状ユニット１１１ｂと、複数（図では８個）の円弧状ユニット１１１ｃとからなる。これら円弧状ユニット１１１ａ〜１１１ｃをトンネル周方向に組み立てることにより、第１の部材１１０が形成される。

円弧状ユニット１１１ａは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１１２ａ、１１３ａと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１１２ａ、１１３ａ同士を連結する複数（図では９枚）の板状のリブ部材１１４ａとを含んで構成される。

円弧状ユニット１１１ｂは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１１２ｂ、１１３ｂと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１１２ｂ、１１３ｂ同士を連結する複数（図では３枚）の板状のリブ部材１１４ｂとを含んで構成される。

円弧状ユニット１１１ｃは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１１２ｃ、１１３ｃと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１１２ｃ、１１３ｃ同士を連結する複数（図では５枚）の板状のリブ部材１１４ｃとを含んで構成される。

円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ、及び、リブ部材１１４ａ〜１１４ｃは、それぞれ金属製（例えば鋼製）であり、互いに溶接で固定されている。
円弧状ユニット１１１ａ〜１１１ｃをトンネル周方向に組み立てるときには、隣接する円弧状ユニットのリブ部材同士を面接触させた状態でボルト締結する手法が採用され得る。

ここで、円弧状ユニット１１１ａ〜１１１ｃを組み立てて形成された第１の部材１１０のうち、一体化された円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃが、本発明の「トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第１の板状部材」に対応する。
また、円弧状ユニット１１１ａ〜１１１ｃを組み立てて形成された第１の部材１１０のうち、リブ部材１１４ａ〜１１４ｃが、本発明の「トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第１の板状部材同士を連結する複数の第１のリブ部材」に対応する。

円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃについては、各々の外径が親シールド掘進機２のテールフレーム２４の内径に対応して略同等であり、内径が既設の大径セグメント５３（換言すれば大径セグメントリング５４）の内径よりも小さい。それゆえ、円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃは、それぞれ、大径セグメント５３よりトンネル内側に突出している。

円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃには、各々の内周側部分に、第３の部材１３０を挿入するための複数の貫通孔１１５が形成されている。貫通孔１１５の内径は、第３の部材１３０の外径よりも大きい。

円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃは、その外周面にて、親シールド掘進機２のテールフレーム２４の内周面に溶接固定される。また、これに加えて、リブ部材１１４ａ〜１１４ｃが、親シールド掘進機２のテールフレーム２４の内周面に溶接固定されてもよい。
このようにして円弧状ユニット１１１ａ〜１１１ｃが親シールド掘進機２のテールフレーム２４に固定されることにより、第１の部材１１０が親シールド掘進機２のテールフレーム２４に固定される。
尚、本実施形態では、第１の部材１１０が親シールド掘進機２のテールフレーム２４に固定されるが、これに加えて、又は、これに代えて、第１の部材１１０がボルト等により大径セグメント５３ａの前端面に固定されてもよい。この場合には、円弧状の板状部材１１３ａ〜１１３ｃがボルト等により大径セグメント５３ａの前端面に固定され得る。

第１の部材１１０の前側の円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃには、各々の前面のうち内周側部分の表面に接触するように、円弧状のプレート部材１１６ａ〜１１６ｃが配置されている。これら円弧状のプレート部材１１６ａ〜１１６ｃのうち貫通孔１１５に対応する部分には貫通孔１１７が形成されている。

第２の部材１２０は、その下端部を構成する円弧状ユニット１２１ａと、複数（図では４個）の円弧状ユニット１２１ｂと、複数（図では３個）の円弧状ユニット１２１ｃとからなる。これら円弧状ユニット１２１ａ〜１２１ｃをトンネル周方向に組み立てることにより、第２の部材１２０が形成される。

円弧状ユニット１２１ａは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１２２ａ、１２３ａと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１２２ａ、１２３ａ同士を連結する複数（図では９枚）の板状のリブ部材１２４ａと、円弧状の板状部材１２２ａ、１２３ａ間の開口を外側から塞ぐように配置されるカバー部材１２５ａとを含んで構成される。

円弧状ユニット１２１ｂは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１２２ｂ、１２３ｂと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１２２ｂ、１２３ｂ同士を連結する複数（図では５枚）の板状のリブ部材１２４ｂと、円弧状の板状部材１２２ｂ、１２３ｂ間の開口を外側から塞ぐように配置されるカバー部材１２５ｂとを含んで構成される。

円弧状ユニット１２１ｃは、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対応する一対の円弧状の板状部材１２２ｃ、１２３ｃと、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて円弧状の板状部材１２２ｃ、１２３ｃ同士を連結する複数（図では７枚）の板状のリブ部材１２４ｃと、円弧状の板状部材１２２ｃ、１２３ｃ間の開口を外側から塞ぐように配置されるカバー部材１２５ｃとを含んで構成される。

円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃ、リブ部材１２４ａ〜１２４ｃ、及び、カバー部材１２５ａ〜１２５ｃは、それぞれ金属製（例えば鋼製）であり、互いに溶接で固定されている。
円弧状ユニット１２１ａ〜１２１ｃをトンネル周方向に組み立てるときには、隣接する円弧状ユニットのリブ部材同士を面接触させた状態でボルト締結する手法が採用され得る。

ここで、円弧状ユニット１２１ａ〜１２１ｃを組み立てて形成された第２の部材１２０のうち、一体化された円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃが、本発明の「トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第２の板状部材」に対応する。
また、円弧状ユニット１２１ａ〜１２１ｃを組み立てて形成された第２の部材１２０のうち、リブ部材１２４ａ〜１２４ｃが、本発明の「トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第２の板状部材同士を連結する複数の第２のリブ部材」に対応する。

円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃについては、各々の外径が既設の大径セグメント５３の内径以下である（換言すれば、大径セグメントリング５４の内径以下である）。また、円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃについては、各々が、子シールド掘進機３の反力受けとなるのに十分な円弧状平面を有する。

円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃには、各々の外周側部分に、第３の部材１３０を挿入するための複数の貫通孔１２６が形成されている。貫通孔１２６の内径は、第３の部材１３０の外径よりも大きい。ここで、各貫通孔１２６は、円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃの各貫通孔１１５にトンネル軸方向で対応するように（すなわち、各貫通孔１２６の前方に、対応する貫通孔１１５が位置するように）形成される。

第２の部材１２０の後側の円弧状の板状部材１２３ａ〜１２３ｃには、各々の後面のうち外周側部分の表面に接触するように、円弧状のプレート部材１２７ａ〜１２７ｃが配置されている。これら円弧状のプレート部材１２７ａ〜１２７ｃのうち貫通孔１２６に対応する部分には貫通孔１２８が形成されている。

本実施形態において、第３の部材１３０はＰＣ鋼棒により構成されている。
尚、第３の部材１３０については、子シールド掘進機３の掘進時に第１の部材１１０と第２の部材１２０とを連結可能な棒状又は線状の部材であれば、第３の部材１３０の構成はこれに限らない。

本実施形態では、複数（本実施形態では４２本）の第３の部材１３０が、既設の大径セグメント５３よりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置される。また、第３の部材１３０はトンネル軸方向に延在している。
第３の部材１３０の両端部には雄ねじ部が形成されている。
第３の部材１３０の前端部は、第１の部材１１０の円弧状の板状部材の貫通孔１１５、及び、円弧状のプレート部材の貫通孔１１７に挿入されて各々を貫通しており、第１の部材１１０の前側の円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃのいずれかの前面に接触する座金１１８ａを介して、ナット１１８ｂが螺合している。このようにして、第３の部材１３０は、貫通孔１１５、１１７の内周面に対して回転可能に、第１の部材１１０の円弧状の板状部材に取り付けられている。

同様に、第３の部材１３０の後端部は、第２の部材１２０の円弧状の板状部材の貫通孔１２６、及び、円弧状のプレート部材の貫通孔１２８に挿入されて各々を貫通しており、第２の部材１２０の後側の円弧状の板状部材１２３ａ〜１２３ｃのいずれかの後面に接触する座金１２９ａを介して、ナット１２９ｂが螺合している。このようにして、第３の部材１３０は、貫通孔１２６、１２８の内周面に対して回転可能に、第２の部材１２０の円弧状の板状部材に取り付けられている。

第１の部材１１０の後側の円弧状の板状部材１１３ａ〜１１３ｃと、既設の大径セグメント５３ａの前端面との間には、水膨張性ゴム製の止水部材１５１が介装される。
また、第２の部材１２０のカバー部材１２５ａ〜１２５ｃの外面と既設の大径セグメント５３の内面との間には、水膨張性ゴム製の止水部材１５２が介装される。

次に、親シールド掘進機２による大口径シールドトンネルの掘進完了後から、子シールド掘進機３による小口径シールドトンネルの掘進までの流れを、図１〜図４に加えて、図５〜図１０を用いて説明する。
図５は、親シールド掘進機２による大口径トンネルの掘進が完了した状態を示す。図６は、親子シールド掘進機１に反力受け装置１００を設置した状態を示す。図７は、子シールド掘進機３の発進前における仮セグメント５７及び小径セグメント５１の組立後の状態を示す。図８は、親シールド掘進機２と子シールド掘進機３との間にグラウト材を充填した状態を示す。図９は、子シールド掘進機３の発進準備状態を示す。図１０は、大口径シールドトンネルと小口径シールドトンネルとの接続状態を示す。

まず、図５に示すように、親シールド掘進機２による大口径トンネルの掘進が完了すると、図６に示すように、反力受け装置１００が、親子シールド掘進機１に設置される。この反力受け装置１００の設置時には、既設の大径セグメント５３ａの前端面が、テールシール部２４ｃより前方におけるテールフレーム２４内に位置している。それゆえ、反力受け装置１００の第１の部材１１０が、テールシール部２４ｃより前方におけるテールフレーム２４内に配置されて、テールフレーム２４に固定される。

反力受け装置１００の設置が完了すると、子シールド掘進機３の後胴３２のテールフレーム３４が前胴３１に取り付けられる。また、小径セグメント５１を組み立てるため、エレクター装置４０の調整が行われる。更に、エレクター装置４０によって組み立てられた小径セグメント５１から反力を取ることができるように、推進ジャッキ４２が、親シールド掘進機２の後胴２２の前部の周縁部から、子シールド掘進機３の後胴３２の前部の周縁部に移設される。

次に、図７に示すように、エレクター装置４０により、円弧状断面を有する鋼製の仮セグメント５７を組み立てて２リング分の仮セグメントリング５８を構築する。この後、エレクター装置４０により、小径セグメント５１を組み立てて２リング分の小径セグメントリング５２を構築する。これらセグメントリング５８、５２については、１リング分のセグメントリングが構築されるごとに推進ジャッキ４２によりトンネル後方に押圧されて移動する（すなわち空押しされる）。また、隣接するセグメントリング同士はボルト締結等で固定される。

最初に構築された仮セグメントリング５８については、その後端面が第２の部材１２０の前側の円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃの前面に接触した状態で、第２の部材１２０に溶接固定される。
尚、第２の部材１２０と小径セグメント５１との間に仮セグメント５７を介装することにより、仮セグメント５７が緩衝材的に機能して、小径セグメント５１に作用する偏圧を緩和することができる。

次に、図８に示すように、第１の部材１１０の前側の円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃの前面と、親シールド掘進機２の親シールドフレーム２３（前胴２１）、中折れ継手２５ａ、及びテールフレーム２４（後胴２２）の内面と、子シールド掘進機３の子シールドフレーム３３（前胴３１）、中折れ継手３５ａ、及びテールフレーム３４（後胴３２）の外面と、によって区画される空間８０内に、前述のグラウト材注入管（図示せず）を介して、グラウト材が充填される。尚、空間８０は、図８の斜線部に対応している。ここで充填されるグラウト材は、粘性のあるスライム状であり、好ましくは、非セメント系のグラウト材である。グラウト材を空間８０に充填することにより、当該領域での止水性を確保しつつ、子シールド掘進機３をスムーズに発進させることができる。

次に、図９に示すように、子シールド掘進機３の発進準備として、親シールド掘進機２から子シールド掘進機３を分離する。具体的には、コピーカッタ６４を子カッタヘッド３６内に収納する。また、親カッタヘッド抜け止め装置６６の係止部６７を、親カッタヘッド２６の係止部６８に係止することで、親カッタヘッド２６を保持する。また、カッタ脱着ジャッキ６１を短縮して、親カッタヘッド２６と子カッタヘッド３６との一体化を解除する。また、親子シールド連結部ノックピン６５を撤去して、前胴２１と前胴３１との連結を解除する。

この後、親シールド掘進機２を存置した状態で、子シールド掘進機３を発進させる。この発進時には、小径セグメント５１ａに推進ジャッキ４２の先端部を当接させた状態で推進ジャッキ４２を伸長作動させることで、子シールド掘進機３は推進力を得る。
この後、エレクター装置４０による小径セグメント５１の組立と、推進ジャッキ４２の伸長作動による子シールド掘進機３の掘進とを交互に行って、小口径シールドトンネルの構築を進める。
この小口径シールドトンネルの構築時には、小径セグメント５１に予め設けられた裏込め材注入口（図示せず）より、小径セグメント５１の外側に裏込め材を注入する。ここで注入される裏込め材は、好ましくはセメント系の裏込め材であり、例えば、コンクリート又はモルタルを含む。

ここで、子シールド掘進機３による小口径シールドトンネルの掘進によって、子シールド掘進機３の子シールドフレーム３３（前胴３１）、中折れ継手３５ａ、及びテールフレーム３４（後胴３２）の外面に代わって、小径セグメント５１の外面が空間８０に面するようになった後には、空間８０内のグラウト材が、裏込め材に置き換えられる。このグラウト材から裏込め材への置き換え時には、例えば、空間８０に面する任意の小径セグメント５１の裏込め材注入口をグラウト材排出口とし、当該小径セグメント５１より２リング分後方に位置する小径セグメント５１の裏込め材注入口から裏込め材を注入することで、空間８０内のグラウト材を前述のグラウト材排出口から排出する。このようにして裏込め材を空間８０に充填することにより、当該領域にて確実な止水を行うことができる。

子シールド掘進機３による小口径シールドトンネルの掘進が進み、推進ジャッキ４２のジャッキ推力に対して、小径セグメント５１と地山の摩擦抵抗力が十分となった後に、第３の部材１３０からナット１２９ｂを取り外すと共に、仮セグメント５７と小径セグメント５１との連結を解除する。そして、図１０に示すように、仮セグメント５７、反力受け装置１００の第２の部材１２０、円弧状のプレート部材１２７ａ〜１２７ｃ、及び座金１２９ａを撤去して、左官仕上げにより、モルタル製又はコンクリート製の傾斜部５９を形成する。

傾斜部５９は、既設の小径セグメント５１のうち最も後側に位置する小径セグメント５１ｂと、既設の大径セグメント５３との間の隙間を埋めるように、滑らかに傾斜していることが好ましい。また、傾斜部５９は、第３の部材１３０の露出を防ぐように形成されることが好ましい。
以上のようにして、小口径シールドトンネルの構築が行われる。

本実施形態によれば、反力受け装置１００は、既設の大径セグメント５３（シールドトンネルセグメント）のうち最も掘進方向前側に位置する大径セグメント５３ａ（シールドトンネルセグメント）の前端面に配置されて大径セグメント５３ａよりトンネル内側に突出する第１の部材１１０と、第１の部材１１０より後方における既設の大径セグメント５３よりトンネル内側に配置されて子シールド掘進機３（シールド掘進機）の反力受けとなる第２の部材１２０と、既設の大径セグメント５３よりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、第１の部材１１０と第２の部材１２０とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材１３０と、を含んで構成される。これにより、子シールド掘進機３の推進ジャッキ４２からの押圧力を第２の部材１２０で受け止めて、この押圧力が第３の部材１３０を介して第１の部材１１０に伝達されて、第１の部材１１０が既設の大径セグメント５３ａの前端面を押圧するので、その反力を、第１の部材１１０、第３の部材１３０、及び、第２の部材１２０を介して、子シールド掘進機３の推進ジャッキ４２が得ることができる。従って、大径セグメント５３がコンクリートセグメントであっても、簡素な構成で、子シールド掘進機３用の反力受けを大径セグメント５３に設けることができる。

また本実施形態によれば、子シールド掘進機３（シールド掘進機）の反力受けとなる第２の部材１２０は、第１の部材１１０より後方における既設の大径セグメント５３（シールドトンネルセグメント）よりトンネル内側に配置される。これにより、子シールド掘進機３の発進時に、子シールド掘進機３のテールフレーム３４の後端部３４ａが、大径セグメント５３ａの前端面より後方に位置し得るので、親シールド掘進機２の機長を必要以上に長くすることなく、子シールド掘進機３の必要な機長を確保することができ、ひいては、小口径シールドトンネルの施工を効率良く行うことができる。

また本実施形態によれば、第３の部材１３０は棒状又は線状である。これにより、反力受け装置１００の背面視で第１の部材１１０と第２の部材１２０とがオーバーラップする領域を小さくすることができるので、大径セグメント５３の内径と小径セグメント５１の外径との差が小さくても対応することができる。

また本実施形態によれば、反力受け装置１００から反力を取るシールド掘進機は、親シールド掘進機２内に配置可能な子シールド掘進機３である。親シールド掘進機２及び子シールド掘進機３からなる親子シールド掘進機１は、親シールド掘進機２内に子シールド掘進機３が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機２内から子シールド掘進機３が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能である。前端面に第１の部材１１０が配置されるシールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大径セグメント５３ａである。第１の部材１１０は親シールド掘進機２のテールフレーム２４内に配置される。これにより、第１の部材１１０と既設の大径セグメント５３ａとの間の隙間をその外側からテールフレーム２４で覆うことができるので、当該隙間での止水性を確保することができる。

また本実施形態によれば、第１の部材１１０は親シールド掘進機２のテールフレーム２４に固定される。これにより、反力受け装置１００を大径セグメント５３に直接的に固定する必要がないので、大径セグメント５３の種類によらず、簡素な構成の反力受け装置１００を設置することで、反力受け装置１００を子シールド掘進機３用の反力受けとして用いることができる。

また本実施形態によれば、第１の部材１１０と大径セグメント５３ａとの間には止水部材１５１が介装される。これにより、第１の部材１１０と既設の大径セグメント５３ａとの間の止水を行うことができる。

また本実施形態によれば、第１の部材１１０は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第１の板状部材（円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ）と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第１の板状部材同士を連結する複数の第１のリブ部材（リブ部材１１４ａ〜１１４ｃ）と、を含んで構成される。第１の板状部材は、その外径が親シールド掘進機２のテールフレーム２４の内径に対応し、内径が既設の大径セグメント５３の内径よりも小さい。これにより、第１の部材１１０を比較的簡素な構成とすることができる。

また本実施形態によれば、第３の部材１３０は、第１の板状部材（円弧状の板状部材１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ）に形成された貫通孔１１５に挿入されて、貫通孔１１５の内周面に対して回転可能に第１の板状部材に取り付けられる。これにより、第１の板状部材と第３の部材１３０との固定点では、第１の板状部材に対する第３の部材１３０の回転が許容されるので、第３の部材１３０については、トンネル軸方向に作用する引張応力を主として考慮すればよく、ひいては、第３の部材１３０を簡素な構成とすることができる。

また本実施形態によれば、第２の部材１２０と既設の大径セグメント５３との間には止水部材１５２が介装される。これにより、第２の部材１２０と既設の大径セグメント５３との間の止水を行うことができる。また、小口径シールドトンネルの構築時に裏込め材が第２の部材１２０と既設の大径セグメント５３との間の隙間を通ってトンネル内に流入することを抑制することができる。尚、第２の部材１２０のカバー部材１２５ａ〜１２５ｃの外面と大径セグメント５３の内面とを接触させることで止水性が確保される場合には、止水部材１５２を省略してもよい。

また本実施形態によれば、第２の部材１２０は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第２の板状部材（円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃ）と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて第２の板状部材同士を連結する複数の第２のリブ部材（リブ部材１２４ａ〜１２４ｃ）と、を含んで構成される。第２の板状部材は、その外径が既設の大径セグメント５３の内径以下である。これにより、第２の部材１２０を比較的簡素な構成とすることができる。

また本実施形態によれば、第３の部材１３０は、第２の板状部材（円弧状の板状部材１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃ）に形成された貫通孔１２６に挿入されて、貫通孔１２６の内周面に対して回転可能に第２の板状部材に取り付けられる。これにより、第２の板状部材と第３の部材１３０との固定点では、第２の板状部材に対する第３の部材１３０の回転が許容されるので、第３の部材１３０については、トンネル軸方向に作用する引張応力を主として考慮すればよく、ひいては、第３の部材１３０を簡素な構成とすることができる。

また本実施形態によれば、第３の部材１３０は、トンネル軸方向に延在するＰＣ鋼棒により構成される。これにより、推進ジャッキ４２からの大きな押圧力が第２の部材１２０に作用しても、第３の部材１３０の伸びの発生を抑制することができる。

また本実施形態によれば、第１の部材１１０の前面と親シールド掘進機２の内面と子シールド掘進機３の外面とによって区画される空間８０内（図８における斜線部内）にグラウト材が充填される。これにより、空間８０内に充填されたグラウト材によって止水性を確保しつつ、小口径シールドトンネルの構築を進めることができる。

また本実施形態によれば、大口径シールドトンネルの掘進完了後に、反力受け装置１００を親子シールド掘進機１に設置し、子シールド掘進機３により、反力受け装置１００から反力を取りつつ、小口径シールドトンネルを掘進する。これにより、大径セグメント５３の種類によらず、簡素な構成の反力受け装置１００を設置することで、反力受け装置１００を子シールド掘進機３用の反力受けとして用いることができる。

また本実施形態によれば、反力受け装置１００の設置後に、第１の部材１１０の前面と親シールド掘進機２の内面と子シールド掘進機３の外面とによって区画される空間８０内（図８における斜線部内）に非セメント系のグラウト材を充填し、子シールド掘進機３による小口径シールドトンネルの掘進によって、子シールド掘進機３の外面に代わって小径セグメント５１の外面が空間８０に面するようになった後に、空間８０内の非セメント系のグラウト材をセメント系の裏込め材に置き換える。これにより、小口径シールドトンネルの内外での止水性を向上させることができる。

尚、本実施形態では、第３の部材１３０としてＰＣ鋼棒を用いて説明したが、第３の部材１３０については、子シールド掘進機３の掘進時に第１の部材１１０と第２の部材１２０とを連結可能な棒状又は線状の部材であれば、第３の部材１３０はこれに限らない。例えば、第３の部材１３０として金属製のワイヤーを用いてもよい。

また、本実施形態では、小径セグメント５１及び大径セグメント５３が、それぞれ、ＲＣセグメント等のコンクリートセグメントであるとして説明したが、小径セグメント５１及び大径セグメント５３の種類はこれに限らない。小径セグメント５１及び大径セグメント５３は、例えば、鋼製セグメント、又は、合成セグメントであってもよい。

また、本実施形態では、泥土圧式の親子シールド掘進機１を用いて説明したが、親子シールド掘進機１の種類はこれに限らず、例えば、泥水式の親子シールド掘進機であってもよい。
出願当初の請求項は以下の通りであった。
［請求項１］
既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、
前記第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、
既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、
を含んで構成される、シールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項２］
前記シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機であり、
親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能であり、
前記シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントであり、
前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置される、請求項１に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項３］
前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレームに固定される、請求項２に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項４］
前記第１の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第１の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて前記第１の板状部材同士を連結する複数の第１のリブ部材と、を含んで構成され、
前記第１の板状部材は、その外径が親シールド掘進機のテールフレームの内径に対応し、内径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径よりも小さい、請求項２又は請求項３に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項５］
前記第３の部材は、前記第１の板状部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に前記第１の板状部材に取り付けられる、請求項４に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項６］
前記第２の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第２の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて前記第２の板状部材同士を連結する複数の第２のリブ部材と、を含んで構成され、
前記第２の板状部材は、その外径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径以下である、請求項２〜請求項５のいずれか１つに記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項７］
前記第３の部材は、前記第２の板状部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に前記第２の板状部材に取り付けられる、請求項６に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項８］
前記第１の部材の前面と親シールド掘進機の内面と子シールド掘進機の外面とによって区画される空間内にグラウト材が充填される、請求項２〜請求項７のいずれか１つに記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
［請求項９］
大口径シールドトンネルの掘進完了後に、請求項２〜請求項７のいずれか１つに記載のシールド掘進機用の反力受け装置を親子シールド掘進機に設置し、
子シールド掘進機により、前記反力受け装置から反力を取りつつ、小口径シールドトンネルを掘進する、
シールドトンネルの施工方法。
［請求項１０］
前記反力受け装置の設置後に、前記第１の部材の前面と親シールド掘進機の内面と子シールド掘進機の外面とによって区画される空間内に非セメント系のグラウト材を充填し、
子シールド掘進機による小口径シールドトンネルの掘進によって、子シールド掘進機の外面に代わって小口径シールドトンネルセグメントの外面が前記空間に面するようになった後に、前記空間内の非セメント系のグラウト材をセメント系の裏込め材に置き換える、請求項９に記載のシールドトンネルの施工方法。

１ 親子シールド掘進機
２ 親シールド掘進機
３ 子シールド掘進機
２１ 前胴
２２ 後胴
２３ 親シールドフレーム
２４ テールフレーム
２４ａ 後端部
２４ｂ テールブラシ
２４ｃ テールシール部
２５ 中折れジャッキ
２５ａ 中折れ継手
２６ 親カッタヘッド
３１ 前胴
３２ 後胴
３３ 子シールドフレーム
３４ テールフレーム
３４ａ 後端部
３４ｂ テールブラシ
３４ｃ テールシール部
３５ 中折れジャッキ
３５ａ 中折れ継手
３６ 子カッタヘッド
３７ カッタ室
３８ スクリューコンベヤ
３９ 駆動用モータ
４０ エレクター装置
４２ 推進ジャッキ
５１、５１ａ、５１ｂ 小径セグメント（小口径シールドトンネルセグメント）
５２ 小径セグメントリング
５３、５３ａ 大径セグメント（大口径シールドトンネルセグメント）
５４ 大径セグメントリング
５７ 仮セグメント
５８ 仮セグメントリング
５９ 傾斜部
６１ カッタ脱着ジャッキ
６３ コピーカッタ用伸縮ジャッキ
６４ コピーカッタ
６５ 親子シールド連結部ノックピン
６６ 親カッタヘッド抜け止め装置
６７、６８ 係止部
８０ 空間
１００ 反力受け装置
１１０ 第１の部材
１１１ａ〜１１１ｃ 円弧状ユニット
１１２ａ〜１１２ｃ、１１３ａ〜１１３ｃ 板状部材
１１４ａ〜１１４ｃ リブ部材
１１５ 貫通孔
１１６ａ〜１１６ｃ プレート部材
１１７ 貫通孔
１１８ａ 座金
１１８ｂ ナット
１２０ 第２の部材
１２１ａ〜１２１ｃ 円弧状ユニット
１２２ａ〜１２２ｃ、１２３ａ〜１２３ｃ 板状部材
１２４ａ〜１２４ｃ リブ部材
１２５ａ〜１２５ｃ カバー部材
１２６ 貫通孔
１２７ａ〜１２７ｃ プレート部材
１２８ 貫通孔
１２９ａ 座金
１２９ｂ ナット
１３０ 第３の部材
１５１、１５２ 止水部材

Claims (10)

1. 既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、
   前記第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、
   既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、
   を含んで構成され、
   前記第３の部材は、前記第１の部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に前記第１の部材に取り付けられる、シールド掘進機用の反力受け装置。
2. 既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、
   前記第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、
   既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、
   を含んで構成され、
   前記第３の部材は、前記第２の部材に形成された貫通孔に挿入されて、該貫通孔の内周面に対して回転可能に前記第２の部材に取り付けられる、シールド掘進機用の反力受け装置。
3. 前記シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機であり、
   親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能であり、
   前記シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントであり、
   前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置される、請求項１又は請求項２に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
4. 前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレームに固定される、請求項３に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
5. 既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、
   前記第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、
   既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、
   を含んで構成される、シールド掘進機用の反力受け装置であって、
   前記シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機であり、
   親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能であり、
   前記シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントであり、
   前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置され、
   前記第１の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第１の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて前記第１の板状部材同士を連結する複数の第１のリブ部材と、を含んで構成され、
   前記第１の板状部材は、その外径が親シールド掘進機のテールフレームの内径に対応し、内径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径よりも小さい、シールド掘進機用の反力受け装置。
6. 既設のシールドトンネルセグメントのうち最も掘進方向前側に位置するシールドトンネルセグメントの前端面に配置されて当該シールドトンネルセグメントよりトンネル内側に突出する第１の部材と、
   前記第１の部材より後方における既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置されてシールド掘進機の反力受けとなる第２の部材と、
   既設のシールドトンネルセグメントよりトンネル内側に配置され、かつ、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて、前記第１の部材と前記第２の部材とを連結する複数の棒状又は線状の第３の部材と、
   を含んで構成される、シールド掘進機用の反力受け装置であって、
   前記シールド掘進機は、親シールド掘進機内に配置可能な子シールド掘進機であり、
   親シールド掘進機及び子シールド掘進機からなる親子シールド掘進機は、親シールド掘進機内に子シールド掘進機が配置された状態で大口径シールドトンネルを掘進し、大口径シールドトンネルの掘進が完了した後に、親シールド掘進機内から子シールド掘進機が発進して小口径シールドトンネルを掘進可能であり、
   前記シールドトンネルセグメントは、大口径シールドトンネルに設置される大口径シールドトンネルセグメントであり、
   前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレーム内に配置され、
   前記第２の部材は、トンネル軸方向に互いに間隔を空けて対向する一対の環状の第２の板状部材と、トンネル周方向に互いに間隔を空けて配置されて前記第２の板状部材同士を連結する複数の第２のリブ部材と、を含んで構成され、
   前記第２の板状部材は、その外径が既設の大口径シールドトンネルセグメントの内径以下である、シールド掘進機用の反力受け装置。
7. 前記第１の部材は親シールド掘進機のテールフレームに固定される、請求項５又は請求項６に記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
8. 前記第１の部材の前面と親シールド掘進機の内面と子シールド掘進機の外面とによって区画される空間内にグラウト材が充填される、請求項３〜請求項７のいずれか１つに記載のシールド掘進機用の反力受け装置。
9. 大口径シールドトンネルの掘進完了後に、請求項３〜請求項７のいずれか１つに記載のシールド掘進機用の反力受け装置を親子シールド掘進機に設置し、
   子シールド掘進機により、前記反力受け装置から反力を取りつつ、小口径シールドトンネルを掘進する、
   シールドトンネルの施工方法。
10. 前記反力受け装置の設置後に、前記第１の部材の前面と親シールド掘進機の内面と子シールド掘進機の外面とによって区画される空間内に非セメント系のグラウト材を充填し、
    子シールド掘進機による小口径シールドトンネルの掘進によって、子シールド掘進機の外面に代わって小口径シールドトンネルセグメントの外面が前記空間に面するようになった後に、前記空間内の非セメント系のグラウト材をセメント系の裏込め材に置き換える、請求項９に記載のシールドトンネルの施工方法。