JPH04118496A - 立坑・横坑連続掘削工法および立坑・横坑連続掘削用シールド掘進機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は立坑から横坑を連続して掘削するトンネルの連
続掘削工法および連続掘削用のシールド掘進機に関する
。

従来の技術 従来、シールド工法により地下トンネルを掘削する場合
は、まず発進用立坑および到達（中間）用立坑を立坑専
用の掘削機を使って掘削した後、発進用立坑内にシール
ド掘進機を投入し、発進用立坑から到達用立坑に向かっ
てシールド掘進機を発進させる。これら立坑は止水のた
めに、一般に鋼製の矢板等を使用して施工している。

発明が解決しようとする課題 ところが、近年５０ｍ以上の大深度のトンネル掘削の需
要が増えつつあり、この場合に立坑の施工期間や経費が
大幅に増加するという問題点がある。

本考案は、上記問題点を解決して大深度のトンネル掘削
であっても、立坑の施工期間を短く出来るとともに、経
費の増加を押さえられる立坑・横坑連続掘削工法および
立坑・横坑連続掘削用シールド掘進機を提供することを
目的とする。

ｙＡｕを解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の立坑・横坑連続掘
削工法は、シールド掘進機を使用してトンネルを掘削す
るに際し、まず大口径の立坑用シールド掘進機により立
坑を所定深さまで掘削し、次に立坑用シールド掘進機内
に装備した小口径の横坑用シールド掘進機を立坑内から
発進させ、立坑に連続して横坑を掘削するようにしたも
のである。

また、第１のシールド掘進機は、立坑シールド掘進機の
カッターヘッドを、周方向に沿って２分割し互いに連結
離脱自在な軸心側の中心カッターディスクとリング状の
外周カッターディスクとで楕成し、立坑用シールド掘進
機本体内の同一軸心上に、前記中心カッターディスクを
カッターヘッドとする横坑用シールド掘進機の本体を装
脱可能に設け、この横坑用シールド掘進機を、中心カッ
ターディスクを外周カッターディスクから離脱させた後
、立坑用シールド掘進機の軸心と交差する横方向に回動
して立坑内から発進可能に構成したものである。

さらに、第２のシールド掘進機は、立坑用シールド掘進
機の本体内に、この本体を貫通して立坑用シールド掘進
機の軸心と交差する横方向に発進可能な横坑用シールド
掘進機を配設し、この横坑用シールド掘進機のカッター
ヘッドと立坑用シールド掘進機のカッターヘッドとを離
脱可能に連動連結したものである。

作用 上記立坑・横坑連続掘削工法によれば、立坑をシールド
掘進機により掘削するので、止水するための矢板の構築
が不要になり、また立坑用シールド掘進機内に装備され
た横坑用シールド掘進機を使用し立坑内から横坑を連続
して掘削できるので、立坑用シールド掘進機を解体して
立坑から搬出する時開も節約できる。したがって、立坑
の施工期間を短く出来るとともに、経費の増加を押さえ
ることができる。

上記第１のシールド掘進機によれば、立坑用シールド掘
進機と横坑用シールド掘進機のカッターヘッドを共用さ
せるので、横坑用シールド掘進機専用のカッターヘッド
が不要になり、また掘削距離の長い外周カッターディス
クのビットを立坑掘削終了時点で使い捨て、掘削距離の
短い中心カッターディスクのビットを横坑に使用するた
め、最終的な掘削距離は同程度となり、経済的にビット
使用ができる。しかも立坑掘削時に横坑用シールド掘進
機のカッターヘッドの駆動力を利用できるので、立坑用
シールド掘進機のカッターヘッド駆動装置を不要あるい
は小形化できる。

上記第２のシールド掘進機によれは、立坑掘削時に横坑
用、シールド掘進機のカッターヘッドの駆動装置を利用
して立坑用シールド掘進機のカッターヘッドを駆動でき
るので、立坑用シールド掘進機のカッターヘッド駆動装
置を不要にできる。

しかも、横坑用シールド掘進機のカッターヘッド駆動装
置を立坑用シールド掘進機のカッターヘッドから切り離
すだけで容易に横坑用シールド掘進機の発進準備が行え
て迅速に横坑の掘削作業に移行できる。さらに、貫通発
進部を立坑用シールド掘進機に形成するので、事前に発
進部のシール等構造を装備できる。

実施例 以下、本発明の第１実施例を第１図、第２図に基づいて
説明する。

このシールド掘進機は、大口径の立坑用シールド掘進機
１と、この立坑用シールド掘進Ｉｌｌ内に装備された小
口径の横坑用シールド掘進機６とで構成される。

立坑用シールド掘進ｌ！１１は、縦シールド本体２の前
部に縦軸心Ａを中心として回転自在に配設されるカッタ
ーヘッド３が縦軸心Ａを中心とする周方向に沿って２分
割されて、縦軸心Ａ側の中心カッターディスク３Ａと、
この中心カッターディスク３Ａにボルトを介して離脱可
能に結合されたリング状の外周カッターディスク３Ｂと
で構成されている。シールド本体２内には、セグメント
組立装置（図示せず）により組み立てられた立坑セグメ
ント４を反力受けとしてシールド本体２を下方に推進す
る複数の縦推進ジヤツキ５が配設されている。

横坑用シールド掘進ｆｉ６は、立坑用シールド掘進機１
内に同一軸心Ａ状に設けられており、立坑用シールド掘
進ａｌｌのカッターへ・ンド３と共通の中心カッターデ
ィスク３Ａをカッターへ・ソドとし、中心カッターディ
スク３Ａとほぼ同一直径の横シールド本体７が縦シール
ド本体２内のスライド支持体８に連結固定および上方へ
抜き出し自在に取付けられている。この横坑用シールド
掘進１６内には、図示しないが、立坑用シールド掘進機
１と兼用のカッターヘッド駆動装置や、排土装置、横坑
セグメント９を組立てるセグメント組立装置、横推進ジ
ヤツキなどが組み込まれている。

上記構成によれば、地上で横坑用シールド掘進＠６を内
蔵した立坑用シールド掘進機１を組み立て、この立坑用
シールド掘進ａｌｌを下方に推進するための反力受けを
配置し、立坑１３の掘削を開始する。掘削した土砂は、
図示しないが泥水加圧式の排土装置により排出する。ま
たセグメント組立装置により立坑セグメント４を反力受
けとの間に組み立て、縦推進ジヤツキ５を伸縮させて立
坑用シールド掘進ａｔを下方に掘進させる。所定の深さ
に達すると立坑用シールド掘進ａｌｌを停止させ、カッ
ターヘッド３の前方（底部）の地山１０Ａ中に薬液を注
入して凍結させ止水を行なう。そして、ボルトを外して
外周カッターディスク３Ｂから中心カッターディスク３
Ａを切り離すとともに、スライド支持体８から横シール
ド本体７を切り離し、地上に配置されたウィンチにより
横坑用シールド掘進８１６を吊り上げて地上に引き上げ
る。さらに、第２図に示すように、立坑用シールド掘進
１ｌ１１の後部（上部）に横坑用シールド掘進機用発進
台１１を組み立てるとともに、発進台１１上のセグメン
ト９に面して反力受台１２を配置した後、垂直姿勢から
水平姿勢に旋回させた横坑用シールド掘進機６を再び立
坑１３内に吊り下ろし、発進台１１上に設置する。そし
て、発進部外側の地山１０Ｂ中に薬液を注入して止水し
、発進部の立坑セグメント４を破砕して横坑１４の掘削
を開始する。なお、この発進部の立坑セグメント４をカ
ッターヘッド３Ａにより容易に破砕できる特殊な構造に
することで、横坑の発進作業を容易に行なえる。

上記実施例によれば、立坑および横坑の掘削作業を連続
して掘削できるので、工期の短縮、経費の削減が図れる
。また、掘削距離の長い外周カッターディスク３Ｂのビ
ットを立坑１３の掘削終了時点で使い捨て、掘削距離の
短い中心力・ンターディスク３Ａのビットを横坑１４に
も使用し続けるため、最終的な掘削距離は同程度となり
、経済的にと・ット使用ができる。

第３図および第４図はシールド掘進機の第２実施例を示
す。

このシールド掘進機は、大口径の立坑用シールド掘進機
２１と、この立坑用シールド掘進機２１内にに回動自在
に装備された小口径の横坑用シールド掘進機２２とで構
成される。

立坑用シールド掘進ｌ１１２１は、縦シールド本体２３
の前部に大径カッターヘッド２４が回転自在に配設され
、この大径カッターヘッド２４は、縦シールド本体２３
の軸心Ｂに沿って後方に突出された駆動軸２５が縦シー
ルド本体２３の隔壁２６に軸受体２７を介して回転自在
に支持されている。この駆動軸２５後方で縦シールド掘
進１１ｆｉ２１と同一軸心Ｂ上に横坑用シールド掘進機
２２が配設され、横坑用シールド掘進機２２は軸心Ｂと
直交しかつ掘削する横坑の軸心Ｃに直交する軸心り方向
の一対の支持ピン２８を介して回動自在に支持されてい
る。これら支持ピン２８は、先端軸部２８ａに横坑用シ
ールド掘進＠２２の横シールド本体２９に着脱自在に取
付けられるフランジ３０を有するとともに、基台部２８
ｂにスライド板３１が固定されている。さらに、このス
ライド板３１が縦シールド本体２３内に固定されたガイ
ド体３２にそれぞれ軸心Ｂ方向に沿って移動自在に案内
され、縦シールド本体２３内に軸心Ｂ方向に配設された
スライドジヤツキ３３により基台部２８ｂが支持されて
いる。また、前記駆動軸２５の後端部はカップリング３
４を介して横坑用シールド掘進＠２２の小径カッターヘ
ッド３５に着脱自在に接続されて、立坑用シールド掘進
機２１の大径カッタヘッド２３が横坑用シールド掘進６
１２２のカッタヘッド駆動装置により駆動可能に構成さ
れる。さらに、縦、横シールド本体２３．２９内には、
それぞれセグメント組立装置（図示せず）により組み立
てられたセグメント３６゜３７を反力受けとしてシール
ド本体２３．２９を前方に推進する複数の縦、横推進ジ
ヤツキ３８．３９が配設されている。４０は横シールド
掘進＠２２を支持ピン２８を中心に９０度回転させた時
に、小径カッターヘッド３５に対向する発進筒で、縦シ
ールド本体２３内に固設される。４１は同姿勢で横シー
ルド本体２９後方に対向する反力受台、４２は横シール
ド本体の外面に突設された吊具で、ワイヤ４３により横
シールド掘進機２２を軸心Ｂ方向からＣ方向に９０度回
転させるのに使用される。

上記構成において、横坑シールド掘進機２２のカッター
ヘッド駆動装置により駆動軸２５を介して立坑シールド
掘進５１２１の大径カッターヘッド２４を駆動するとと
もに、継推進用ジヤツキ３８を伸縮して立坑４４を所定
深さまで掘削し、立坑セグメント３６を組立てる。立坑
４４の掘削終了後、カップリング３４を外して横坑シー
ルド掘進機２２のカッタヘッド３５と駆動軸２５を切り
離し、スライドジヤツキ３３を伸展して支持ピン２８す
なわち横坑用シールド掘進機２２を幾分上昇させた後、
地上側からウィンチ等によりワイヤロー１４３を引き上
げ、第３図から第４図に示すように吊具４２を介して横
シールド本体２９を支持ピン２８を中心に垂直姿勢から
水平姿勢に９０度回転させる。そして、カップリング３
４取外した後の小径カッターヘッド３５部分にセンター
プレート４５を取付け、反力受け４１と横シールド本体
２９の推進ジヤツキ３９との間に中間受材４６を介在さ
せ、発進筒４０内のスキングレート２３ａを溶断して横
坑用シールド掘進機２２を地山中に発進させる。この際
の止水は薬液注入による地盤改良、凍結を行う。

あるいは発進筒４０と横シールド本体２９とをシールす
ることもできる。

上記第２実施例によれば、立坑４４の掘削時に立坑用シ
ールド掘進５１２１のカッターヘッド２４を駆動軸２５
を介して横坑用シールド掘進機２２のカッターヘッド３
５の駆動装置により駆動できるので、立坑用シールド掘
進機２１のカッターヘッド２４の駆動装置を不要にして
装！を省スペース化、低コスト化がはかれる。また、カ
ップリング３４により駆動軸２５とカッターヘッド３５
とを切り離して横坑用シールド掘進機２２を少し上方に
スライドさせ、支持ピン２８を中心に９０度回転させる
だけで、きわめて容易に横坑４７掘削の発進準備が行え
る。さらに、横坑用シールド掘進＠２２は縦シールド本
体２３のスキンプレート２３ａを貫通させるので、発進
筒４０にシール構造等を装備させることができ、貫通発
進部の地山改良を簡略化あるいは省略することができる
。

第５図、第６図は第３実施例を示す。

このシールド掘進機は、大口径の立坑用シールド掘進ｌ
１５１と、この立坑用シールド掘進ｌ１５１の縦シール
ド本体５２内に、縦軸心Ｅとは直交する横坑５０の横軸
心Ｆ方向に発進自在に内蔵された横坑用シールド掘進１
ｉｉ５３とで構成され、横坑用シールド掘進ｌ１５３の
小径カッターヘッド５４のカッター駆動装置５５を立坑
用シールド掘進機５１の大径カッターヘッド５６と離脱
可能に連動連結したものである。

すなわち、縦シールド本体５２内中央部には、横坑用シ
ールド掘進ＷＡ５３をスライド自在に収納する格納Ｆｉ
ｌｉ５７が軸心Ｆ方向に配設される。この格納部５７の
前方には縦シールド本体５２内に固定された発進筒５８
が設けられ、また格納ｆ！！ｉ５７後部には、横シ−ル
ド本体５９内に設けられた横推進ジヤツキ６０が当接す
る反力受台６１が設けられる。この横坑用シールド掘進
１１５３は、横シールド本体５９の前部に設けられる小
径カッターヘッド５４に複数の支持脚６３が横シールド
本＃５９１１１１に突設され、この支持脚６３が取付け
られた回転隔壁６４が圧力隔壁６５に軸受６６を介して
回転自在に支持されるとともに、回転隔壁６５に固定さ
れたリングギヤ６７と、このリングギヤ６７に噛合する
ピニオン６８、駆動用のカッター駆動モータ６９とから
なるカッター駆動装置５５により、小径カッターヘッド
５４が回転駆動される。

大径カッターヘッド５６は、支持脚７１を有する回転隔
壁７２が軸受７３を介して固定隔壁７４に回転自在に支
持され、支持脚７１の後端部にリング状の受動ベベルギ
ヤ７５が取り付けられている。一方、小径カッターヘッ
ド６２の外周部には、受動ベベルギヤ７５と噛み合う駆
動ベベルギヤ７６が取り外し自在に配設されて、横坑用
シールド掘進１！１５３のカッター駆動装置５５により
、立坑用シールド掘進ｌ１５１の大径カッターヘッド５
６が回転駆動されるように構成される。

上記構成において、カッター駆動装置５５を駆動すると
ともに、縦推進ジャツー１ｒ７７を作動して立坑７６を
所定深さまで掘削した後、駆動ベベルギヤ７６を小径カ
ッターヘッド５４から取り外し、横坑発進部の地山を薬
液注入により凍結する。そして、発進ｆＩ５８内のスキ
ンプレート５２ａを溶断後、小径カッターヘッド５４を
駆動するとともに、横推進ジヤツキ６０を作動して反力
受台６１に当接させ、その反力により横坑用シールド掘
進機５３を格納筒５７から地山中に発進させる。

上記第３実施例によれば、立坑用シールド掘進ｌ１５１
内にシールド軸心Ｅとは直交する矢印Ｆ方向に格納筒５
７を設け、この格納Ｆｊ５７内に横坑用シールド掘進１
１５３を発進可能に内蔵したので、立坑７８の掘削から
横坑ＳＯ＠削への移行がきわめて迅速に行え、工事期間
を大幅に短縮できる。しかも立坑用シールド掘進１１５
１の大径カッタヘッド５６を、横坑用シールド掘進＄１
５３の小径カッターヘッド５４に連動連結して、横坑用
シールド掘進機５３のカッター駆動装置５５により回転
駆動するので、立坑用シールド掘進機５１のカッター駆
動装置を不要にできて省スペース化、低コスト化がはか
れる。

発明の効果 以上に述べたごとく本発明の立坑・横坑連続掘削工法に
よれば、立坑をシールド掘進機により掘削するので、止
水するための矢板の構築が不要になり、また立坑用シー
ルド掘進機内に装備された横坑用シールド掘進機を使用
し立坑内から横坑を連続して掘削できるので、立坑用シ
ールド掘進機を解体して立坑から搬出する時間も節約で
きる。

したがって、立坑の施工期間を短く出来るとともに、経
費の増加を押さえることができる。

また第１のシールド掘進機によれば、立坑用シールド掘
進機と横坑用シールド掘進機のカッターヘッドを共用さ
せるので、横坑用シールド掘進機専用のカッターヘッド
が不要になり、また掘削距離の長い外周カッターディス
クのビットを立坑掘削終了時点で使い捨て、掘削距離の
短い中心カッターディスクのビットを横坑に使用するた
め、最終的な掘削距離は同程度となり、経済的にビット
使用ができる。しかも立坑掘削時に横坑用シールド掘進
機のカッターヘッドの駆動力を利用できるので、立坑用
シールド掘進機のカッターヘッド駆動装置を不要あるい
は小形化できる。

さらに第２のシールド掘進機によれば、立坑掘削時に横
坑用、シールド掘進機のカッターヘッドの駆動装置を利
用して立坑用シールド掘進機のカッターヘッドを駆動で
きるので、立坑用シールド掘進機のカッターヘッド駆動
装置を不要にできる。

しかも、横坑用シールド掘進機のカッターヘッド駆動装
置を立坑用シールド掘進機のカッターヘッドから切り離
すだけで容易に横坑用シールド掘進機の発進準備が行え
て迅速に横坑の掘削作業に移行できる。さらに、貫通発
進部を立坑用シールド掘進機に形成するので、事前に発
進部のシール等構造を装備できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明に係る第１実施例のシールド掘
進機を示し、第１図は立坑掘削終了状態の縦断面図、第
２図は横坑発進準備状態の縦断面図、第３図、第４図は
第２実施例のシールド掘進機を示し、第３図は立坑掘削
状態の縦断面図、第４図は横坑発進準備状態の横断面図
、第５図、第６図は第３実施例のシールド掘進機を示し
、第５図は立坑掘削状態の縦断面図、第６図は横坑発進
準備状態の横断面図である。 １　、２１．５１・・・立坑用シールド掘進機、６，２
２゜５３・・・横坑用シールド掘進機、２　、２３．５
２・・・縮シールド本体、３・・・カッターヘッド、３
Ａ・・・中心カッターディスク、３Ｂ・・・外周カッタ
ーディスク、７゜２９、５９・・・横シールド本体、８
・・・スライド支持台、１１・・・発進台、１２．４１
．６１・・・反力受台、１３．４４．７８・・・立坑、
１４．４７．５０・・・横坑、２４．５６・・・大径カ
ッターヘッド、２５・・・駆動軸、２８・・・支持ピン
、３４・・・カップリング、３５．５４・・・小径カッ
ターヘッド、４０．５８・・・発進部、５５・・・カッ
ター駆動装置、５７・・・格納部、７５・・・受動ベベ
ルギヤ、７６・・・駆動ベベルギヤ。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 立１屯ｍンールト′ｌ玉ｔｐ驚 第２区 第３図 第４図 第 う 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シールド掘進機を使用してトンネルを掘削するに際
   し、まず大口径の立坑用シールド掘進機により立坑を所
   定深さまで掘削し、次に立坑用シールド掘進機内に装備
   した小口径の横坑用シールド掘進機を立坑内から発進さ
   せ、立坑に連続して横坑を掘削することを特徴とする立
   坑・横坑連続掘削工法。 ２、立坑シールド掘進機のカッターヘッドを、周方向に
   沿って２分割し互いに連結離脱自在な軸心側の中心カッ
   ターディスクとリング状の外周カッターディスクとで構
   成し、立坑用シールド掘進機本体内の同一軸心上に、前
   記中心カッターディスクをカッターヘッドとする横坑用
   シールド掘進機の本体を装脱可能に設け、この横坑用シ
   ールド掘進機を、中心カッターディスクを外周カッター
   ディスクから離脱させた後、立坑用シールド掘進機の軸
   心と交差する横方向に回動して立坑内から発進可能に構
   成したことを特徴とする立坑・横坑連続掘削用シールド
   掘進機。 ３、立坑用シールド掘進機の本体内に、この本体を貫通
   して立坑用シールド掘進機の軸心と交差する横方向に発
   進可能な横坑用シールド掘進機を配設し、この横坑用シ
   ールド掘進機のカッターヘッドと立坑用シールド掘進機
   のカッターヘッドとを離脱可能に連動連結したことを特
   徴とする立坑・横坑連続掘削用シールド掘進機。