JPH025233B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、通常径トンネルを形成している一次
セグメントの軸心方向端面周囲に、前記通常径ト
ンネルとほぼ同心的な拡大トンネルを掘削するた
めの円周シールド掘進機に関し、特に、掘削作業
性がよく、且つ山留効果を兼ね備えるようにした
円周シールド掘進機に関する。

（従来技術） 一般に、地下鉄工事や地下ケーブル等の埋設工
事のためのトンネル掘削には、シールド工法が優
れた工法として多く用いられているが、地下鉄の
駅を構築したり地下ケーブルの連結作業場を設け
たりするには、トンネルの一部を拡大させる必要
が生じる。

この拡大工事を行なうための従来工法として
は、たとえば拡大予定区域毎に立坑を掘つたり、
拡大予定区域に到達したところでシールド機のカ
ツターヘツドに拡大刃部を継ぎ足す等して、拡大
掘削を行なう方法がとられていた。

しかし、立坑を掘る方法では、近年市街地にお
いて地上および地下の各種障害物の制限を受けて
トンネルの構築路線が地中深くなつている実状に
鑑みて、その実施が次第に困難になつており、ま
た折角掘削した立坑も拡大工事後一部を除いて埋
め戻さなければならないこと等から、コスト的に
も問題があつた。

また、カツターヘツドに拡大刃部を継ぎ足す方
法では、拡大掘削径が大きくなると周面からの土
圧に対抗できなくなるので掘削径が制限を受ける
ことや、通常径（小径）トンネルの掘削と拡大部
の掘削作業を並行して行なうことができず、その
都度拡大刃部を着脱しなければならないので、能
率が悪くなる等の問題があつた。

そこで、本件出願人は先の幾つかの出願におい
て、これらの従来工法を改善するトンネル掘削工
法を提案している。

この先に提案した工法によると、一次セグメン
ト（シールド）を装着したトンネル内の拡大予定
区域の始端部に拡大シールド機の発進基地となる
拡大掘削部を設け、ここに一次セグメントの外周
に沿つてトンネルの長手方向に推進する拡大シー
ルド機を設置し、当該拡大シールド機を推進させ
て拡大掘削を行なうとともに、拡大掘削予定部分
の一次セグメントを順次取外しながら拡大掘削部
に二次セグメントを施すことを行なう。

この場合、上記拡大シールド機の発進基地とな
る拡大掘削部を設けるには種々の方法が考えられ
ため、同様に本件出願人の先の出願において、発
進基地用拡大掘削工法である拡大シールド掘削工
法（円周シールド掘削工法）を提案してある。

この既に提案した円周シールド掘削工法の概要
を第１〜５図に基づいて説明する。

第１図は、小径（通常径）トンネルT₁を形成
している一次セグメント１の軸心方向端面１ａを
示す。なお、一次セグメント１の終端から拡大ト
ンネルの掘削を開始する場合には、一次セグメン
ト１の端面１ａが予め露出しているけれども、既
設の一次セグメント１の途中に拡大部を掘削形成
する場合には、既にトンネルT₁に装着されてい
る一次セグメント１の下側の一部を必要なだけ除
去して、端面１ｂを露出させる。一次セグメント
１の終端部で拡大掘削を行なう場合も、端面１ｂ
で拡大掘削を行なう場合もほぼ同じ方法となるの
で、端面１ｂから拡大掘削を行なう場合について
説明する。

第１図に示すように、先ず一次セグメント１の
下側の除去した範囲に対応する角筒状の鋼製ボツ
クス２をセグメント１内に設置する。そして、図
示しないジヤツキにより一次セグメント１の上部
内面より反力を得て、鋼製ボツクス２を一次セグ
メント１下方の地山３に圧入させる。第２図のよ
うに、鋼製ボツクス２が所望深さまで地山３に入
つたところで、手掘りまたは他の掘削手段により
鋼製ボツクス２内の土砂を除去する。なお、更に
深く掘り下げる必要があるときには、先に沈設し
た鋼製ボツクス２の上に同じ鋼製ボツクス２を積
み重ねて、前記ジヤツキにより地山３内に押し下
げ、前記と同じ作業を繰り返す。

ところで、上記鋼製ボツクス２は土留め用のも
のであり、掘削部分の地山３の崩壊を防止するた
めに設置されるが、土質によつてはこれを省略す
ることもでき、単に穴を掘り下げるだけでよい。

次に、第２図に示されたように、鋼製ボツクス
２で囲まれる穴内に円周シールド掘進機４を設置
し、一次セグメント１のほぼ円周方向に推進させ
て、ピツク等により手掘りで掘削を行なうととも
に、その後方で二次セグメント５を順次装着す
る。ここで、円周シールド掘進機４は断面ほぼコ
字形の拡大シールド機６と、この拡大シールド機
６を推進させるジヤツキ７とからなつている。ま
た、拡大シールド機６の後方で拡大部内に装着さ
れる二次セグメント５は拡大シールド機６とほぼ
同一寸法、且つほぼ同一形状であり、第３図に示
すように断面がほぼコ字形となつている。

この二次セグメント５の装着方法としては種々
考えられるが、例えば二次セグメント５の自由端
の各々に摺動シユー８を取り付けるとともに、こ
の摺動シユー８を受け入れて摺動させるレール状
のガイドリング９を一次セグメント１の除去部端
面１ｂの各々に固着し、二次セグメント５がガイ
ドリング９に沿つて一次セグメント１の円周方向
に移動できるようにする。そして、二次セグメン
ト５は前記鋼製ボツクス２の位置でガイドリング
９に取り付けるものとし、前記円周シールド掘進
機４が進行するに従つて、ガイドリング９に取り
付ける二次セグメント５の数を増やし、順次二次
セグメント５の全体を円周シールド掘進機４側へ
押しやるものとする。なお、ガイドリング９は継
ぎ足し可能としておくのが便利である。

また、前記円周シールド掘進機４の拡大シール
ド機６も前記二次セグメント５と全く同一の方法
でガイドリング９に取り付けるのが好ましく、こ
のガイドリング９に沿つて一次セグメント１の円
周方向に推進させるのがよい。なお、拡大シール
ド機６は一般のシールド機と同様のもので、先端
部外周に刃口を形成したスキンプレート６ａを有
している。また、前記ジヤツキ７は一端部が拡大
シールド機６内に取り付けられており、他端部が
最初は鋼製ボツクス２ないし地山３より反力を
得、その後は二次セグメント５より反力を得て拡
大シールド機６を推進させる。

上記円周シールド掘進機４による掘削が終了
し、二次セグメント５の装着が完了すると、第４
〜５図に示すように、小径トンネルT₁の途中に
拡大トンネルT₂が形成される。拡大トンネルT₂
は、このまま使用される場合もあるが、これを小
径トンネルT₁の長手方向に掘進する拡大シール
ド機（図示せず）の発進基地とし、仮想線で示す
ように拡大トンネルT₂の一側に更に拡大トンネ
ルを延長する場合もある。このような小径トンネ
ルT₁の長手方向に拡大トンネルを掘削する拡大
シールド機は、前記したように本件出願人の先の
幾つかの出願において詳しく説明されている。

上記したように、円周シールド掘進機４を用い
る拡大シールド掘削工法によると、立抗を設けた
り、シールド機に拡大刃部を継ぎ足したりするこ
となく、小径（通常径）トンネルの一部に拡大ト
ンネルT₂を能率的に形成することができる。ま
た、この円周シールド掘進機４により形成した拡
大トンネルT₂を発進基地として、小径トンネル
T₁の長手方向に拡大トンネルT₂を延長すること
ができ、局部的なトンネルの拡大作業が極めて容
易となる。

（発明の目的） 本発明の目的は、一次セグメントの円周方向へ
の掘削能力を更に高めることができるとともに、
山留め効果を兼ね備えることができる円周シール
ド掘進機を提供することにある。

（発明の要旨） 本発明の要旨は、円周方向拡大シールド機の進
行方向前面側に、山留を兼ねる動力式掘削機を内
蔵し、この動力式掘削機が２枚のスリツト板を相
対的に往復移動させて地山を掘削することにあ
る。

（実施例） 以下、第６図〜第１０図に示す実施例に基づい
て説明する。なお、第１〜５図で説明したものと
同一部分には同一符号を用いて説明する。

第６〜９図に示す第１実施例において、本発明
に係る円周シールド掘進機４ａは、既提案のもの
と同様に断面ほぼコ字形の拡大シールド機６と、
この拡大シールド機６を推進させる少なくとも１
個（たとえば３個）のジヤツキ７とを備え、更に
本発明に従い、拡大シールド機６の進行方向前面
側に内蔵された動力式掘削機１０を備えている。

上記動力式掘削機１０は、本実施例では前記拡
大シールド機６の前面側に配置される第１スリツ
ト板１１および後面側に配置される第２スリツト
板１２を備え、前記第２スリツト板２は前記拡大
シールド機６に対してこれの開口を閉じる状態で
固定され、前記第１スリツト板１１は前面側に掘
削刃１１ａを有するとともに、前記第２スリツト
板１２のスリツト１２ａを交互に開閉するよう、
前記第２スリツト板１２を含む平面と平行な平面
内で往復移動されて地山の掘削を行なう。すなわ
ち、第１スリツト板１１は、一端を当該第１スリ
ツト板１１に取り付けられ、且つ他端を第２スリ
ツト板１２に取り付けられたジヤツキ１３によ
り、第２スリツト板１２の前面上で摺動される。
なお、本実施例では第１スリツト板１１に補助開
閉板１４が設けられ、これは当該補助開閉板１４
および前記第１スリツト板１１間に配設されたジ
ヤツキ１５によつて操作される。

次に、上記円周シールド掘進機４ａの作用を説
明する。

まず、第９図Ａは、第１スリツト板１１が第２
スリツト板１２のスリツト１２ａを塞いだ状態、
すなわち逆に言えば第２スリツト板１２が第１ス
リツト板１１のスリツト１１ｂを塞いだ状態であ
る。この状態で拡大シールド機６が既提案のもの
と同様に掘進され、その間に第１スリツト板１１
が第９図Ｂで示すように、矢印に沿つて往復移動
され、掘削刃で削つた土砂を第２スリツト板１２
の前面上に溜める。次いで、第９図Ｃのように、
第１スリツト板１１が摺動して、両者のスリツト
１１ｂ，１２ａが合致すると、土砂Ｄが拡大シー
ルド機６内へ落下し、外部へ排出される。なお、
補助開閉板１４は、第９図Ａの状態では第２スリ
ツト板１２のスリツト１２ａを閉じているが、拡
大シールド機６の掘進開始時に、第９図Ｂのごと
く最初に開いて掘進を容易にする。以下、同様の
動作を繰り返して拡大トンネルを掘削する。

第１０図は他の実施例を示し、この例では、第
２スリツト板１２も拡大シールド機６に対して往
復摺動可能に取り付けてある。

この実施例によると、まず第１０図Ａのように
両スリツト板１１，１２のスリツト１１ｂ，１２
ａが互いに閉じられ、次いで拡大シールド機６が
掘進するとともに、同図Ｂのように各スリツト板
１１，１２が互いに逆方向に摺動し、第１スリツ
ト板１１が掘削刃１１ａで掘削を行なう。したが
つて、ジヤツキ１３は中央部１３ａを拡大シール
ド機６に固定され、一端は第１スリツト板１１
に、他端は第２スリツト板１２に取り付けられて
いる。第１０図Ｃは各スリツト板１１，１２の移
動の様子を示す。この実施例によると、掘削土砂
の排出が容易となる。

（発明の効果） 各実施例の説明から明らかなように、本発明で
は円周方向拡大シールド機の進行方向前面側に一
対のスリツト板を有する動力式掘削機を内蔵した
ので、連続掘進が可能で能率を向上させ、また切
羽が開放とならないので安全を確保できる利点が
ある。また、機械掘削のため、土砂の集積、連続
搬出が可能となる。また、掘削時に円周方向拡大
シールド機内に人が入る必要がないため、安全と
なる。さらに、上記したように動力式掘削機が山
留を兼ねるので、広範囲の土質に対応できる。従
つて、掘削と山留を繰り返す必要がなく、掘削作
業時間を短縮できる。その他、上向き掘削時の作
業性も良くなる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、夫々既に提案された円
周シールド掘削工法の工程を示す概略断面図、第
３図は第２図の−線に沿う拡大断面図、第４
図は第１図および第２図に示す工法により完成さ
れた拡大トンネルの概略端面図、第５図は第４図
の−線に沿う断面図、第６図は本発明の第１
実施例に係る円周シールド掘進機の縦断面図、第
７図は第６図の矢線−方向に見た半断面図お
よびその平面断面図、第８図は第６図の矢線−
方向に見た半断面図およびその平面断面図、第
９図Ａ〜Ｃは第６図の掘進機の動作説明図、第１
０図Ａ〜Ｃは本発明の第２実施例に係る円周シー
ルド掘進機の動作説明図である。 T₁……小径（通常径）トンネル、T₂……拡大
トンネル、１……一次セグメント、１ａ，１ｂ…
…端面、２……鋼製ボツクス、３……地山、４ａ
……円周シールド掘進機、５……二次セグメン
ト、６……拡大シールド機、６ａ……スキンプレ
ート、７……ジヤツキ、８……摺動シユー、９…
…ガイドリング、１０……動力式掘削機、１１…
…第１スリツト板、１１ａ……掘削刃、１１ｂ…
…スリツト、１２……第２スリツト板、１２ａ…
…スリツト、１３……ジヤツキ、１４……補助開
閉板、１５……ジヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 推進ジヤツキを有する円周拡大シールド機を
   用いて、通常径トンネルを形成している一次セグ
   メントの軸心方向端面周囲に、前記通常径トンネ
   ルとほぼ同心的な拡大トンネルを掘削する円周シ
   ールド掘進機であつて、前記円周拡大シールド機
   の進行方向前面側に動力式掘削機を内蔵し、この
   動力式掘削機は、前記円周拡大シールド機の前面
   側に配置される第１スリツト板および後面側に配
   置される第２スリツト板で構成し、前記第１スリ
   ツト板の前面側に掘削刃を設けておき、前記円周
   拡大シールド機の掘進時には、前記第１および第
   ２スリツト板がそれぞれ互いにスリツトを開閉す
   るよう、それぞれの延在方向内で第１および第２
   スリツト板を相対的に往復移動させ、その際前記
   第１スリツト板により地山の掘削を行なうことを
   特徴とする円周シールド掘進機。 ２ 前記動力式掘削機は、前記拡大シールド機の
   前面側に配置される第１スリツト板および後面側
   に配置される第２スリツト板を備え、前記第２ス
   リツト板は前記拡大シールド機に対してこれの開
   口を閉じる状態で固定され、前記第１スリツト板
   は前面側に掘削刃を有するとともに、前記第２ス
   リツト板のスリツトを交互に開閉するよう、前記
   第２スリツト板を含む平面と平行な平面内で往復
   移動されて地山の掘削を行なうことを特徴とする
   請求の範囲第１項記載の円周シールド掘進機。 ３ 前記動力式掘削機は、前記拡大シールド機の
   前面側に配置される第１スリツト板および後面側
   に配置される第２スリツト板を備え、前記第１お
   よび第２スリツト板は前記拡大シールド機に対し
   てこれの開口を閉じる状態で取り付けられ、前記
   第１スリツト板は前面側に掘削刃を有し、前記第
   １および第２スリツト板は、それぞれ互いにスリ
   ツトを開閉するよう、それぞれの延在方向内で往
   復移動され、その際前記第１スリツト板が地山の
   掘削を行なうことを特徴とする請求の範囲第１項
   記載の円周シールド掘進機。