JPH1037653A

JPH1037653A - トンネル掘削方法

Info

Publication number: JPH1037653A
Application number: JP19329196A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Bessho; 俊彦別所; Hisakazu Oda; 尚和小田
Original assignee: Taisei Corp; Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Taisei Corp; Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-10

Abstract

(57)【要約】【課題】回収作業時作業性を向上し、回収後における地
下水圧防水信頼性を向上できる立坑シールド掘進機を用
いた、トンネル掘削方法を提供する。【解決手段】カッター上下ジャッキ３０でカッター回収
リング５１を上方へ引き上げ隔壁貫通部３７に貫入させ
た後、スリット５２を介しカッター回収リング５１上部
と壁面３５,３６とを全周溶接し、アーム１０をカッタ
ー回収リング５１より上方でガス切断する。その後カッ
ター駆動モータ１２、ベアリング１３、カッターリング
４０、カッター上下ジャッキ３０等を吊り上げて立坑８
外へ回収する。その後縦向きに載置され隔壁２０９等が
設けられたシールド本体２４１に、回収したカッター駆
動モータ１２等を吊り下ろし、貫通部に差し入れて固定
し、その他の部材を順次組み付けて横坑シールド掘進機
２００を完成させ、縦向きのまま立坑内に挿入し、所定
位置において横向きに回転させ掘進準備完了となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド工法によ
って下方へと掘進する立坑シールド掘進機に係わり、特
に、カッターが径方向中心部と外周部との間の中間部に
おいて駆動部に支持される中間支持方式で、かつ、シー
ルド本体内部を周囲水から隔離する隔壁を設けた隔壁式
の立坑シールド掘進機を用いた、トンネル掘削方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法によって下方へと掘進する
中間支持方式かつ隔壁式の立坑シールド掘進機を、立坑
掘削終了後に回収する方法に関する公知技術としては、
例えば、以下のものがある。特開平６−５８０７５号公報この公知技術は、隔壁上部の各構成要素を解体・回収し
た後、立坑内に注水してシールドを水没させ、水中にお
いて遠隔制御機構を用いてカッターヘッド部分とその周
辺部とを分離し、カッターヘッド部分をクレーンで吊り
上げて地上へと回収するものである。

【０００３】特開平６−１８５２８４号公報この公知技術は、カッター保持装置を用いてカッター内
周部をカッター外周部から切り放した後、油圧ジャッキ
を作動させてカッター内周部を含むカッター駆動部及び
その上部機器を持ち上げ、その下方に確保された空間に
底版コンクリートを打設することにより、補助工法を用
いることなくかつシールド内部を大気中に維持したまま
の状態で回収を行うものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
知技術には以下の課題が存在する。すなわち、公知技術
においては、シールド内が水没することから、シール
ド内から作業員が退避して遠隔操作とする必要があり、
回収作業時における作業性の向上が困難という課題があ
った。また、公知技術においては、コンクリートを打
設して地下水圧に対するシールを行うことから、上記
のような課題はないものの、打設されたコンクリートの
みによって防水が行われることから、打設後にコンクリ
ートが膨れるいわゆる盤膨れ等の発生を低減し防水信頼
性を向上することが困難である、という課題があった。

【０００５】本発明の目的は、回収作業時の作業性を向
上できるとともに、掘進機回収後における地下水圧に対
する防水信頼性を向上できる立坑シールド掘進機を用い
た、トンネル掘削方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、立坑内に配置されるシールド本体
と、このシールド本体の下方に設けられ立坑内の切羽を
掘削するカッターと、少なくとも一部が前記シールド本
体に設けられ前記カッターの径方向中心部と外周部との
間の中間部において該カッターを支持するとともに前記
カッターを駆動するカッター駆動部と、前記シールド本
体に設けられ該シールド本体内部を周囲水から隔離する
隔壁と、少なくとも前記立坑の掘進作業中において前記
隔壁のうち前記カッター駆動部に貫通される貫通部分の
シールを行うシール機構とを有し、かつ、前記カッター
駆動部は、前記カッターを回転させる回転力を発生する
回転駆動機構と、前記カッターの中間部にそれぞれ接続
されるとともに周方向に互いに分離された複数の支持部
材を備え前記回転駆動機構からの回転力を前記カッター
へ伝達する回転伝達機構と、少なくとも前記回転伝達機
構の支持部材を前記隔壁に対して上下動させる上下駆動
機構とを備えるとともに、該カッター駆動部の少なくと
も一部は、上・下に分断可能に構成されている立坑シー
ルド掘進機を用いてトンネルを掘削するトンネル掘削方
法において、前記立坑の掘進作業終了後に、前記カッタ
ー駆動部のうち上・下に分断可能に構成された部分を上
・下に分断し、該カッター駆動部を前記分断位置より上
方に位置する主要部と前記分断位置より下方に位置する
下方部とに分離する第１の手順と、この第１の手順で分
離された前記カッター駆動部の主要部を、該主要部を取
り囲むシールド本体壁面から分離した後、該カッター駆
動部の主要部を吊り上げて前記立坑外へ回収する第２の
手順と、この第２の手順で前記立坑外へ回収した前記カ
ッター駆動部の主要部を、横坑内に配置される横坑シー
ルド本体、及びこの横坑シールド本体の掘進方向に設け
られ横坑内の切羽を掘削する横坑カッターを備える横坑
シールド掘進機に装着し、この装着した前記カッター駆
動部の主要部を含む横坑カッター駆動部で前記横坑カッ
ターを駆動することにより、前記横坑の掘削を行う第３
の手順とを有することを特徴とするトンネル掘削方法が
提供される。好ましくは、前記トンネル掘削方法におい
て、前記立坑シールド掘進機は、前記立坑の掘進作業終
了後に前記貫通部分を永続的に閉塞する閉塞機構を備
え、この閉塞機構は、前記複数の支持部材に設けられ、
前記立坑の掘進作業中においては前記隔壁よりも下方に
位置するとともに、前記立坑の掘進作業終了後には前記
上下駆動機構の動作により上方へ移動し前記シール機構
とともに前記貫通部分を閉塞する略円環状の１つのカッ
ター回収リングを備えており、該カッター駆動部の少な
くとも一部は、前記閉塞機構よりも上方で上・下に分断
可能に構成されており、かつ、前記第１の手順は、前記
立坑の掘進作業終了後に、前記上下駆動機構で前記複数
の支持部材を上方に移動させる第１の工程と、この第１
の工程で移動した前記複数の支持部材に設けられた前記
カッター回収リングと前記貫通部分近傍の壁面とを固着
し、前記カッターと前記シールド本体とを一体化させる
第２の工程と、前記複数の支持部材のそれぞれを、前記
第２の工程で固着された前記カッター回収リングより上
方の部分で分断し、前記カッター駆動部を前記分断位置
より上方に位置する主要部と前記分断位置より下方に位
置する下方部とに分離する第３の工程とを備えることを
特徴とするトンネル掘削方法が提供される。

【０００７】すなわち、立坑の掘進作業中は、立坑内の
シールド本体に配置されたカッター駆動部において、回
転機構の回転力をカッター中間部に連結された回転伝達
機構を介してカッターに伝達することによって、シール
ド下方に設けられたカッターを回転させ立坑内の切羽を
掘削する。このとき、カッター駆動部は、シールド本体
内部を周囲水から隔離する隔壁を貫通して設けられてい
ることから、この隔壁の貫通部分のシールを行うシール
機構が設けられる。そして、立坑の掘進作業が終了した
後、第１の手順で、カッター駆動部の一部を上・下に分
断し、その分断位置より上方に位置する主要部と分断位
置より下方に位置する下方部とに分離する。このときの
具体的工程の例としては、例えば、第１の工程で、複数
の支持部材を上下駆動機構により上方へ引き上げて上方
に移動させ、これらに固定されたカッター回収リングを
上方へ移動させ、貫通部分の位置まで移動させる。その
後、第２の工程で、第１の工程で移動したカッター回収
リングと貫通部分近傍の壁面とを固着し、カッターとシ
ールド本体とを一体化させ、カッター回収リングを隔壁
の一部として永続的に貫通部分を閉塞させる。その後第
３の手順で、複数の支持部材のそれぞれを、第２の工程
で溶接されたカッター回収リングより上方の部分で分断
し、カッター駆動部を分断位置より上方に位置する主要
部と分断位置より下方に位置する下方部とに分離すれば
よい。この場合は、略円環状の部材でなく支持部材をそ
れぞれ分断すれば足りることから、全周分断を行わねば
ならない場合に比し、分断作業を容易に行うことができ
る。

【０００８】そして、第２の手順で、第１の手順で分離
された主要部を、その主要部を取り囲むシールド本体壁
面から分離した後、吊り上げて立坑外へ回収する。これ
により、残存する下方部を隔壁のシールに寄与させ、さ
らに下方のカッターを立坑底部構造物として残存させる
ことができるので、周囲水の侵入を防止しつつ、比較的
高価なカッター駆動部の主要部を含む隔壁上方の各構成
部材に対して作業員による回収作業を行える。したがっ
て、シールド内を水没させる必要がある場合に比し作業
性が向上するとともに、打設されたコンクリートのみに
よって防水を行う場合に比し盤膨れ等の発生が低減され
るので、回収後における地下水圧に対する防水信頼性を
向上することができる。そして最後に第３の手順で、立
坑外へ回収したカッター駆動部の主要部を横坑シールド
掘進機に装着し、この主要部を含む横坑カッター駆動部
で横坑カッターを駆動することにより、回収した主要部
を横坑カッター駆動部として再利用することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図１６により説明する。本実施形態は、立坑シールド掘
進機を用いて立坑の掘削が終了した後、そのカッター駆
動部の主要部を回収して横坑シールド掘進機のカッター
駆動部の一部として転用する実施形態である。（１−１）立坑シールド掘進機の構造本実施形態において、まず立坑の掘削に使用する立坑シ
ールド掘進機の全体構造を表す側断面図を図１に示す。
図１において、本実施形態による立坑シールド掘進機１
００は、図示しない吊架手段（例えばワイヤ、ジャッキ
等）を介して立坑８の上部より全体が吊り下げられてお
り、概略的に言うと、立坑８内に配置された円筒状のシ
ールド本体４１と、このシールド本体４１の下方すなわ
ち立坑シールド掘進機１００の最下部に設けられ立坑８
内の切羽７を掘削するカッター１と、大部分がシールド
本体４１に設けられカッター１を駆動するカッター駆動
部２と、シールド本体４１における外周部分に設けられ
るとともにシールド本体４１を下方へ押圧するシールド
ジャッキ２０を備え、シールド本体４１を掘進方向（図
示下方）へ推進させるシールド推進部３と、シールド本
体４１に設けられ、シールドジャッキ２０が下方へ押圧
力を作用させるための反力を与えるセグメント５を組み
立てるエレクター２１を備えたセグメント組立部４と、
カッター１により掘削された土砂を吸い込んで泥水とし
て排出する３本の土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃと
を有する。

【００１０】シールド本体４１は、シールド本体４１内
部を周囲水から隔離する隔壁９−ａ,９−ｂ,９−ｃを備
えており、言い換えれば、これら隔壁９−ａ,９−ｂ,９
−ｃにより、立坑８の坑内と切羽７とが隔離されること
となる。また隔壁９−ｂの高さは、径方向外側に隣接す
る隔壁９−ａの高さよりも高くなっている。また、エレ
クター２１は、カッター駆動部２の外壁部にあたる構成
部材２Ａに装着されている。

【００１１】土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃは、一
端がカッタースポーク１Ｂの下面近傍に開口して吸込口
１９−ａ,１９−ｂ,１９−ｃを形成している。吸込口１
９−ａ,１９−ｂ,１９−ｃは、カッター１のカッタース
ポーク１Ｂの下面（斜面）近傍において、半径方向にほ
ぼ等間隔となるように配置されている。また、土砂吸込
配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃの中間部は、カッター１の中
心軸近傍のセンターシャフト内２２に集められて束ねら
れ、隔壁９−ｂの中心近傍を貫通するように配置されて
いる。そして、スイベルジョイント２３の下方において
分岐管３３−ａ及び図示しない分岐管３３−ｂ，３３−
ｃが分岐されており、かつ分岐管３３−ａ,３３−ｂ，
３３−ｃには、それぞれを開閉可能なバルブ３４−ａ及
び図示しないバルブ３４−ｂ，３４−ｃが設けられてい
る。これら土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃによる排
泥は、以下のような送排水システムにおいて行われる。
すなわち、立坑８上部に設けた図示しない水タンクから
送水管１６を介して切羽７に水が送られ、このとき切羽
７は地下水位に０．２ｋｇｆ／ｃｍ²を加えた水圧とな
るように水タンクの上下位置を決定する。これは、地下
水位よりやや高い水圧を切羽に加えることにより、切羽
部での湧水による土砂の湧き上がりを抑え、切羽の側壁
及び底板の土砂崩壊を防止するためである。切羽７から
の掘削土砂を含む泥水は、土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,
６−ｃの一端に設けた吸込口１９−ａ,１９−ｂ,１９−
ｃから土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃ内へと吸引さ
れる。土砂吸込配管６−ａ,６−ｂ,６−ｃの他端はスイ
ベルジョイント２３を介して対応する上部配管５６−
ａ,５６−ｂ,５６−ｃに接続されており、さらに、それ
ぞれ別個独立して立坑８上に設置された図示しない３つ
のサクションポンプに接続されている。スイベルジョイ
ント２３は回転継手の一種であり、カッター１とともに
回転する土砂吸込配管６−ａ,ｂ,ｃからの泥水を、構造
物に固定されている上部配管５６−ａ,ｂ,ｃにそれぞれ
円滑に導く機能を備えている。これらサクションポンプ
により吸い上げられた泥水は、立坑８上に設けられた図
示しない泥水処理設備で処理された後に水タンクへ導か
れ、再び送水管１６によって切羽７へと還流させられ
る。

【００１２】カッター１は、径方向中心に向かって下方
に傾斜する形状のカッタースポーク１Ｂにカッタービッ
ト１７,１８が設けられている。また、大径立坑シール
ドであることから、掘削土量の多い外周側カッタースポ
ーク１Ｂの傾斜角度を内周側カッタースポーク１Ｂの傾
斜角度より急角度にしてある。さらにこのとき、土砂吸
込口１９−ａ,１９−ｂ,１９−ｃの付近のカッタービッ
ト１８は、カッタースポーク１Ｂからより長く下方へ飛
び出している。またカッター１は、径方向最外周１Ａの
高さ方向位置が、シールド本体４１の最下端、すなわち
隔壁９−ａの高さ方向位置よりも高くなるように配置さ
れている。さらにカッター１は、カッター駆動部２に備
えられたカッター上下ジャッキ３０により上下自在に吊
り下げられるとともに、カッター駆動モータ１２の回転
力で駆動される。このようなカッター駆動部２の詳細構
造を表す側断面図を図２に示す。図２及び図１におい
て、カッター１は、径方向中心部と外周部との間の中間
部１Ｃにおいて６本のカッターアーム１０により中間支
持され、略円環状の１つのカッターリング４０を介して
ベアリング１３に装着されている。カッターアーム１０
の中途には１つのカッター回収リング５１が挿通された
形状で固定されており、すなわちカッター回収リング５
１の上方・下方がそれぞれ６本のカッターアーム１０で
つながっている。このカッター回収リング５１は略円環
状に製作されており、その内外径は後述するカッター摺
動部材１１のシール部分の内径・外径とほぼ同じに加工
されている。またベアリング１３の外周側にはギア１５
が切ってあり、このギア１５にカッター駆動モータ１２
に装着されたピニオン１４が噛合している。カッターリ
ング４０、ベアリング１３、カッター駆動モータ１２は
カッター摺動部材１１（図２中網かけ部で示す）に設置
されており、カッター上下ジャッキ３０により上下に摺
動する。また、カッター摺動部材１１の外周部には、シ
ールド本体４１側の出っ張り４２とかみ合う溝４３が切
ってあり、カッター１の回転による反力をシールド本体
４１に伝えている（出っ張り４２とかみ合う溝４３は全
周に４箇所ある）。さらに、カッターリング４０のカッ
ターアーム１０側にはカッターリング４０と摺動部材１
１との間のシールを行うカッター１回転用のシール３２
が取り付けてあり、カッター摺動部材１１の切羽７側の
外周にはカッター摺動部材１１と貫通部３７近傍の壁面
３５,３６との間のシールを行う摺動部材用シール３１
が取り付けられている。さらに、カッター摺動部材１１
が内挿されて摺動する壁面３５,３６には、カッター摺
動部材１１を臨むように複数のスリット５２が開口され
ている。これにより、後述するカッター回収リング５１
の溶接作業や、このカッター回収リング５１を溶接した
後に行うカッター回収リング５１上部のアーム１０切断
作業を容易に行うことができる。

【００１３】また、カッター駆動部２は、上記のように
摺動する構造であることから通常より上下方向に若干長
くなる。一方で、シールド推進部３及びセグメント組立
部４は、シールド本体４１におけるカッター駆動部２か
ら径方向外側に配置され、またシールド推進部３の上方
にセグメント組立部４が配置されている。そしてこのと
き、セグメント組立部４の上端がカッター駆動部２の上
端より低い位置にあり、シールド推進部３の下端がカッ
ター駆動部２のうちシールド本体４１内の部分２Ｂの下
端より高い位置にある。すなわち、長くなったカッター
駆動部２のうちシールド本体４１内の部分２Ｂの上下方
向高さ範囲の中に、セグメント組立部４及びシールド推
進部３を収めている。

【００１４】（１−２）立坑の掘進次に、上記構成の立坑シールド掘進機１００における掘
進動作を以下に説明する。立坑シールド掘進機１００全
体に関し上下方向に加わる力として、図示しない吊架手
段を介し立坑８の上部より全体が吊り下げられ、上方へ
の吊架力が加えられている。また、シールド断面積に相
当する部分の水圧が上方へかかっている。また、立坑シ
ールドの全体重量が下方にかかっている。一方、カッタ
ー１の上下動に関し加わる力としては、カッター摺動部
材１１下部のドーナツ状の水平断面積分の水圧揚力が、
上方へ向かって作用している。したがって、まず、上記
したカッター１にかかる上方への水圧揚力が小さい地表
付近において、吊架手段による上方への吊架力によって
カッター１の自重を緩和して自重の一部のみを加え、カ
ッターの地山への押し付け力が掘削に最適な大きさにな
るように調整しつつ、カッター１を回転しながら下方へ
向かって掘削する。図１はこのような通常掘削時におい
てカッター１が最も上方の位置である上限位置にある状
態を示しており、この位置より下方に向かって掘削を行
う。このとき、カッター駆動部２は、隔壁９−ａを貫通
して設けられていることから、この貫通部３７のシール
が摺動部材用シール３１で行われる。そしてカッター回
収リング５１は、隔壁９ａよりも下方に位置している。
なお、カッター上下ジャッキ３０は、この通常掘削時に
おけるカッター上限位置におけるストロークと、後述す
る回収時においてさらにカッターを引き上げることがで
きるストロークとの和が確保されている。すなわち、カ
ッター１で掘削するためのストローク量と、掘進作業終
了後にカッター回収リング５１（後述）を貫通部分に貫
入するためのストローク量との和が確保されているこのようにしてカッター上下ジャッキ３０でカッター１
を吊り下ろしながら、カッター１である距離を掘削後、
カッター１をカッター上下ジャッキ３０で引き上げ、カ
ッターで掘り下げた分、シールドを吊り下げている吊架
手段を延ばし、全体の自重でシールド本体４１を推進さ
せる。そして、シールド本体４１が所定距離推進したと
ころでセグメント５をエレクター２１により組み立て
る。

【００１５】上記手順を繰り返して掘進していくが、下
方より隔壁９−ａ,９−ｂ,９−ｃにかかる水圧力が、掘
進していくにしたがい地下水圧が大きくなるため増大
し、シールド自重で下部へ推進できなくなる。その時点
で、シールドジャッキ２０による推進を行う。すなわ
ち、カッター１である距離を掘削後、カッター１をカッ
ター上下ジャッキ３０で引き上げ、カッター１で掘り下
げた分シールドジャッキ２０でシールド本体４１を推進
させることになる。そして上記同様、シールド本体４１
が所定距離推進したところでセグメント５をエレクター
２１により組み立てる。

【００１６】また、一定の深度まで達して、前述したカ
ッター１に下方からかかる水圧力が、カッター自重より
大きくなった場合は、掘削時に、（水圧揚力）−（カッ
ター自重）＋（カッターの摺動抵抗力）＋（最適荷重）
に等しい推力でカッター上下ジャッキ３０でカッター１
を切羽７の前面に押し付けつつ、カッター１を回転させ
て掘削を行う。つまり、水圧揚力がカッター自重より大
きくなりカッターが浮いた状況となるのでカッター上下
ジャッキ３０でカッターを最適荷重で地山に押し付けな
がら掘削するのである。ここで、最適荷重とは、カッタ
ー１が能率よく掘削するのに最も適した荷重のことであ
る。このとき、カッター１のトルクはカッター１の切羽
７への押付力や排土状況により細かく変化するので、カ
ッター１推力の変化のみでなくトルク変化を見ながらカ
ッター上下ジャッキ３０のストローク量を調整する。こ
れにより、カッター１の掘削負荷を調整し、常に最適な
推力を加えた状態で掘削を行うことができる。

【００１７】（１−３）カッター駆動部の主要部の回収次に、本実施形態の要部の１つである、所定の立坑掘進
作業終了後の立坑シールド掘進機１００における回収作
業の手順を、図１〜図１０により説明する。上述した掘
進作業がすべて終了すると、図１に示した状態となる。
そしてまず、シールド本体４１の外周近傍に配置されて
いるエレクター２１及びシールドジャッキ２０を取り外
す。そして弁４４より上部の送水管１６を取り外す。こ
れら取り外した後の状態を図３に示す。

【００１８】次に、カッター上下ジャッキ３０によりカ
ッター摺動部材１１を隔壁９−ａ,ｂ,ｃに対して上方へ
引き上げ、カッター１を所定距離引き上げる。この状態
を図４に示す。このとき、カッターリング４０に固定さ
れた６本のアーム１０を介しカッター回収リング５１も
上方へ引き上げられ、隔壁９−ａの貫通部３７に貫入す
る。この部分の詳細拡大図を図５に示す。図５に示すよ
うに、カッター回収リング５１は、貫通部３７近傍に設
けられている摺動部材用シール３１とともに、貫通部３
７を閉塞する役割を果たす。

【００１９】そしてこのカッター回収リング５１が貫入
した状態で、スリット５２を介し、カッター回収リング
５１上部と貫通部３７近傍の壁面３５,３６とを全周溶
接し、カッター１とシールド本体４１とを一体化させ
る。この溶接部分付近の詳細構造を図６に示す。図６に
示すように、内側溶接部３９及び外側溶接部３８におい
て全周溶接されたカッター回収リング５１は、隔壁９−
ａの一部となり、切羽水圧に耐えつつ摺動部材用シール
３１とともに貫通部３７を永続的に閉塞することができ
る。なおこのとき、摺動部材１１は上方へ移動している
ことから、摺動部材用シール３１は摺動部材１１とはも
はや接していない。

【００２０】さらに次に、弁４４を介し送水管１６内に
固化材を注入し、また弁３３−ａ,ｂ,ｃを介し土砂吸込
配管６−ａ,ｂ,ｃ内に固化材を注入する。この状態を図
７に示す。これにより、送水管１６及び土砂吸込配管６
−ａ,ｂ,ｃ内に固化材を充填して固化させ、隔壁９−
ａ,ｂ,ｃ下方からの土砂や泥水等が隔壁９−ａ,ｂ,ｃよ
り上方に流入するのを防止することができる。なお土砂
吸込配管６−ａ,ｂ,ｃ内を固化させた後に、スイベルジ
ョイント２３下方にある取付ボルト（図示せず）を取り
外しておく。

【００２１】また次に、６本のアーム１０のそれぞれ
を、溶接されたカッター回収リング５１より上方の部分
でスリット５２を介しガス切断し、この切断位置１０Ａ
より上方に位置する部分１０Ｕと切断位置１０Ａより下
方に位置する部分１０Ｌとに分離する。このアーム１０
の切断位置１０Ａ近傍の詳細構造を図８に示す。図８に
示すような切断作業において、６本のアーム１０をそれ
ぞれ切断すれば足りることから、略円環状の部材（例え
ばカッターリング４０）の全周切断を行わねばならない
場合に比し、切断作業を容易に行うことができる。そし
てこのとき、図９に示すように、カッター上下ジャッキ
３０及びカッター駆動モータ１２等の外周を取り囲むシ
ールド本体４１壁面を切断する。

【００２２】その後、カッター駆動部２の大部分（カッ
ター駆動モータ１２、ベアリング１３、ピニオン１４、
ギア１５、カッターリング４０、カッターアーム１０の
上方部分１０Ｕ、カッター摺動部材１１、カッター上下
ジャッキ３０）を吊り上げて立坑８外へ回収する。これ
により、最も高価であるカッター駆動部２の主要部を回
収するとともに、下方に残存するカッター回収リング５
１を隔壁９−ａのシールに寄与させ、さらに下方のカッ
ター１を立坑８底部構造物として残存させる。そしてま
た、前述したように取付ボルトが既に外されているスイ
ベルジョイント２３を吊り上げて立坑８外に回収する。
この手順を図１０に示す。

【００２３】（１−４）横坑シールド掘進機の構造次に、上記（１−３）で回収された立坑シールド掘進機
１００のカッター駆動部２の主要部が転用（後述）され
る、横坑泥水シールド掘進機の構造を表す縦断面図を図
１１に示す。

【００２４】図１１において、本実施形態による横坑シ
ールド掘進機２００は、概略的に言うと、図示しない横
坑内に配置される円筒状のシールド本体２４１と、この
シールド本体２４１の掘進方向前方（図１１中左方）す
なわち横坑シールド掘進機２００の最前部に設けられ横
坑内の切羽を掘削するカッター２０１と、大部分がシー
ルド本体２４１に設けられカッター２０１を駆動するカ
ッター駆動部２０２と、シールド本体２４１における外
周部分に設けられるとともにシールド本体２４１を前方
へ押圧するシールドジャッキ２２０を備え、シールド本
体２４１を前方へ推進させるシールド推進部２０３と、
シールド本体２４１に設けられ、シールドジャッキ２２
０が前方へ押圧する力を作用させるための反力を与える
セグメント２０５を組み立てるエレクター２２１を備え
たセグメント組立部２０４とを有する。

【００２５】シールド本体２４１は、シールド本体２４
１内部を周囲水から隔離する隔壁２０９を備えており、
言い換えれば、これら隔壁２０９により、横坑の坑内と
切羽とが隔離されることとなる。また、横坑シールド掘
進機２００は、カッター２０１の背面に設けられたカッ
ターチャンバー２４４と、カッター２０１により掘削さ
れた土砂を吸い込んで泥水として排出する土砂吸込配管
２０６とを備えており、土砂吸込配管２０６の先端部分
に設けられた吸込口２０６ａはカッターチャンバー２４
４内に開口している。なお、カッターチャンバー２４４
内における吸込口２０６ａの上部には、吸込口２０６ａ
が閉塞等した場合に使用する予備吸込口２０６ｂが設け
られている。また土砂吸込配管２０６の後端はサクショ
ンポンプ（図示せず）に接続されている。このサクショ
ンポンプにより吸い上げられた泥水は、最終的に、横坑
の外に設けられた泥水処理設備（図示せず）で処理され
た後、送水管２１６を介し、送水管２１６の先端に設け
られた送水口２１６ａから再びカッターチャンバー２４
４内へと還流させられる。

【００２６】さらにカッター２０１は、カッター駆動部
２０２に備えられたカッター前後ジャッキ２３０により
前後運動自在に支持されるとともに、カッター駆動モー
タ２１２の回転力で駆動される。このようなカッター駆
動部２０２の詳細構造を表す縦断面図を図１２に示す。
図１２及び図１１において、カッター２０１は、径方向
中心部と外周部との間の中間部２０１Ｃにおいて複数本
（例えば６本）のカッターアーム２１０により中間支持
されている。これにより、大口径においては特に、カッ
ター中心部で支持するセンターシャフト方式やカッター
外周部で支持する外周支持方式よりもカッター２０１の
たわみが生じにくく、強度的に有利となっている。そし
てまたカッター２０１は、略円環状のカッターリング２
４０を介してベアリング２１３に装着されている。ベア
リング２１３の外周側にはギア２１５が切ってあり、こ
のギア２１５にカッター駆動モータ２１２に装着された
ピニオン２１４が噛合している。カッターリング２４
０、ベアリング２１３、カッター駆動モータ２１２はカ
ッター摺動部材２１１（図１２中網かけ部で示す）に設
置されており、カッター前後ジャッキ２３０により前後
に摺動する。また、カッター摺動部材２１１の外周部に
は、シールド本体２４１側の出っ張り２４２とかみ合う
溝２４３が切ってあり、カッター２０１の回転による反
力をシールド本体２４１に伝えている（出っ張り２４２
とかみ合う溝２４３は全周に複数箇所、例えば４箇所あ
る）。さらに、カッターリング２４０のカッターアーム
２１０側にはカッターリング２４０と摺動部材２１１と
の間のシールを行うカッター２０１回転用のシール２３
２が取り付けてあり、カッター摺動部材２１１の切羽側
（図１２中左側）にはカッター摺動部材２１１とシール
ド本体２４１間のシールを行うシール２３１が取り付け
られている。（１−５）横坑の掘進次に、上記構成の横坑シールド掘進機２００における掘
進動作を以下に説明する。横坑シールド掘進機２００全
体に関し前後方向（図１１中の左右方向）に加わる力と
して、シールド断面積に相当する部分の水圧力が後方へ
かかっている。一方、カッター２０１の前後動に関し加
わる力としては、カッター摺動部材２１１前部のドーナ
ツ状の鉛直断面積Ｓ（図１２参照）分の水圧力が、後方
へ向かって作用している。そこでまず、カッター前後ジ
ャッキ２３０でカッター２０１の地山への押し付け力が
掘削に最適な大きさになるように調整しつつ、カッター
２０１を回転しながら前方へ向かって掘削する。すなわ
ち、（水圧力）＋（カッターの摺動抵抗力）＋（最適荷
重）に等しい推力でカッター前後ジャッキ２３０でカッ
ター２０１を切羽の前面に押し付けつつ、カッター２０
１を回転させて掘削を行う。つまり、カッター前後ジャ
ッキ２３０でカッターを最適荷重で地山に押し付けなが
ら掘削するのである。ここで、最適荷重とは、カッター
が能率よく掘削するのに最も適した荷重のことである。
このとき、カッター２０１のトルクはカッター２０１の
切羽への押付力や排土状況によって細かく変化するの
で、カッター２０１推力の変化のみでなくトルク変化を
見ながらカッター前後ジャッキ２３０のストローク量を
調整する。このようにしてカッター前後ジャッキ２３０
でカッター２０１を前方へ進行させながら、カッター２
０１である距離を掘削後、カッター２０１をカッター前
後ジャッキ２３０で後退させ、カッター２０１で掘り進
んだ分、シールドジャッキ２２０でシールド本体２４１
を推進させる。そして、シールド本体２４１が所定距離
推進したところでセグメント２０５をエレクター２２１
により組み立てる。上記のような手順を繰り返し、順次
掘進していく。このような横坑シールド掘進機２００に
おいては、カッター駆動部２０２に備えられたカッター
前後ジャッキ２３０でカッター駆動モータ２１２やベア
リング２１３等を隔壁２０９に対して掘進方向に前後動
させ、カッター２０１で切羽を掘削することにより、隔
壁２０９に加わる水圧の大小に応じてカッター前後ジャ
ッキ２３０の押力・引力を自在に変えたり、カッター２
０１の前方進み量を調整したりして、カッター２０１の
押し付け力を切羽面に最も掘削に適した推力に容易かつ
高精度に制御することができる。またカッター２０１を
切羽に押し付けすぎて摩擦力が大きくなったり裏込注入
液が切羽側に回り込んだりして、カッター２０１が回転
困難となった場合には、カッター前後ジャッキ２３０で
カッター２０１を隔壁２０９に対し後退させることで、
容易にカッター２０１を通常の回転状態に復帰させるこ
とができる。また、上記のようにカッター２０１の切羽
への押し付け力をカッター前後ジャッキ２３０で容易か
つ高精度に制御できることから、カッター２０１の装備
トルクを小さくでき、地山に合った押し付け力で能率よ
く掘削できる効果がある。

【００２７】（１−６）横坑シールド掘進機の組み立て次に、本実施形態の要部の１つである、上記（１−３）
で回収した立坑シールド掘進機１００のカッター駆動部
２の主要部を転用して、上記（１−４）の構造の横坑シ
ールド掘進機２００を組み立てる手順を、図〜図に
より説明する。横坑シールド掘進機２００は、まず最初
は、例えば工場内において、縦向きにおいて組み立てら
れる。すなわちまず、図１３で示すように、上記（１−
４）で説明した構造のうち、円筒状のシールド本体２４
１が架台２５０の上に載置され、このシールド本体２４
１に、予め、シールドジャッキ２２０と、貫通部２３７
を備えた隔壁２０９と、この隔壁２０９に設けられる土
砂吸込配管２０６（後述）用の吸込口２０６ａ及び予備
吸込口２０６ｂと、送水管２１６（後述）用の送水口２
１６ａとが取り付けられる。

【００２８】その後、図１４に示すように、上記（１−
３）で回収した、立坑シールド掘進機１００のカッター
駆動部２の大部分（カッター駆動モータ１２、ベアリン
グ１３、ピニオン１４、ギア１５、カッターリング４
０、カッターアーム１０の上方部分１０Ｕ、カッター摺
動部材１１、カッター上下ジャッキ３０）を吊った状態
でシールド本体２４１内に下ろし、図１５に示すよう
に、これらを隔壁２０９の貫通部２３７に差し入れ、固
定する（但し図１４及び図１５ではロープ等の吊架手段
の図示を省略している）。これにより、すなわち、これ
ら立坑シールド掘進機１００のカッター駆動モータ１
２、ベアリング１３、ピニオン１４、ギア１５、カッタ
ーリング４０、カッターアーム１０の上方部分１０Ｕ、
カッター摺動部材１１、カッター上下ジャッキ３０、及
びカッターアーム１０の上方部分１０Ｕを、それぞれ、
横坑シールド掘進機２００のカッター駆動モータ２１
２、ベアリング２１３、ピニオン２１４、ギア２１５、
カッターリング２４０、カッター摺動部材２１１、カッ
ター上下ジャッキ２３０、及びカッターアーム２１０の
一部としてそのまま転用することとなる（図１２参
照）。

【００２９】その後、カッターアーム２１０を継ぎ足す
とともに、横坑シールド掘進機２００を構成するその他
の構成部材、すなわち、カッター２０１、セグメントを
組み立てるエレクター２２１、吸込口２０６ａに接続さ
れる土砂吸込配管２０６、送水口２１６ａに接続される
送水管２１６等（図１１及び図１２参照）を順次組み付
けて横坑シールド掘進機２００を完成させ、縦向きのま
ま立坑内に挿入し、所定位置において横向きに回転さ
せ、図１１に示した状態となって横坑掘進準備完了とな
る。なお、以上においては、カッター駆動部２のうち回
収したすべての部分、すなわち、カッター駆動モータ１
２、ベアリング１３、ピニオン１４、ギア１５、カッタ
ーリング４０、カッターアーム１０の上方部分１０Ｕ、
カッター摺動部材１１、及びカッター上下ジャッキ３０
を横坑シールド掘進機２００に転用したが、これに限ら
れない。すなわち、図１６に示すような、カッター前後
ジャッキによる前後運動を行わない横坑シールド掘進機
に適用する場合には、カッター上下ジャッキ３０は工場
内で取り外し、カッター駆動モータ１２、ベアリング１
３、ピニオン１４、ギア１５、カッターリング４０、カ
ッターアーム１０の上方部分１０Ｕ、カッター摺動部材
１１のみをシールド本体２４１内に吊り下げて転用すれ
ば足りる。

【００３０】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、回収後も、重厚な隔壁９−ａ,ｂ,ｃ及びカッター回
収リング５１によって隔壁貫通部３７の閉塞は永続的に
確保されるので、隔壁９−ａ,ｂ,ｃ上方で作業員による
回収作業が可能となって作業性が向上するとともに、回
収後における地下水圧に対する防水信頼性を向上するこ
とができる。またこのとき、従来必要であったコンクリ
ートの打設を省略し、隔壁９−ａ,ｂ,ｃ及び隔壁９−
ａ,ｂ,ｃより下方にあるカッター１等のみによって防水
を行うことも可能となる。また、隔壁９−ａ,ｂ,ｃの内
側にコンクリート打設を行うことで防水をさらに確実に
する場合であっても、隔壁９−ａ,ｂ,ｃ内側に水が侵入
しないことから、打設コンクリートのみで防水を行う場
合のように速硬性の特殊コンクリートを用いる必要がな
く、通常のコンクリートを用いれば足りる。さらに、隔
壁９−ａ,ｂ,ｃの外側にコンクリート打設を行ってさら
なる防水の万全を期す場合であっても、重厚な隔壁及び
上方構造物が鉄骨の役割を果たすのでコンクリートの盤
膨れ等の心配が一切なく、信頼性をさらに高めることが
できる。

【００３１】さらに、立坑８外へ回収したカッター駆動
部２の主要部を横坑シールド掘進機２００に装着し、こ
の主要部を含むカッター駆動部２０２でカッター２０１
を駆動することにより、回収した主要部を再利用しコス
トダウンを図ることができる。

【００３２】なお、上記実施形態においては、カッター
回収リング５１の上方・下方がそれぞれ６本のカッター
アーム１０でつながり、カッター回収リング５１がこれ
らカッターアーム１０に挿通された形状で固定されてい
たが、これに限られない。すなわち、カッター回収リン
グ５１の上部に固定されたアームと、カッター回収リン
グ５１の下部に固定されたアームとの個数・形状・固定
位置が異なってもよい。また、これらは、水平断面が円
形である丸棒のアームにも限られず、周方向に互いに分
離された部材であれば足りる。これらの場合も同様の効
果を得る。また、上記実施形態においては、カッター回
収リング５１上部と貫通部３７近傍の壁面３５,３６と
を溶接したが、これに限られず、ボルト止め等他の固着
方法でもよい。さらに、上記実施形態においては、６本
のアーム１０のそれぞれを、溶接されたカッター回収リ
ング５１より上方の部分でスリット５２を介しガス切断
したが、これに限られず、もともとこの位置でボルト止
め等で結合されているアームを用い、切断のかわりにこ
の結合を外して分断してもよい。

【００３３】また、上記第１の実施形態においては、横
坑シールド掘進機を工場内において縦向きにおいて組み
立てたが、これに限られず、例えば、現地で組み立てて
も良い。この場合も同様の効果を得る。

【００３４】本発明の第２の実施形態を図１７〜図１９
により説明する。本実施形態は、第１の実施形態で説明
した立坑シールド掘進機１００のカッター駆動部２の主
要部を、異なるタイプの横坑シールド掘進機に転用する
実施形態である。第１の実施形態と同等の部材には同一
の符号を付す。本実施形態における立坑シールド掘進機
の構造、掘進動作、カッター駆動部の主要部の回収手順
は、上記第１の実施形態の（１−１）〜（１−３）と同
様であるので説明を省略する。（２−１）横坑シールド掘進機の構造回収されたカッター駆動部主要部が転用される、本実施
形態の横坑シールド掘進機の全体構造を表す縦断面図を
図１７に示す。図１７において、本実施形態による横坑
シールド掘進機３００は、概略的に言うと、図示しない
横坑内に配置される円筒状のシールド本体３４１と、こ
のシールド本体３４１の掘進方向前方（図１７中左方）
すなわち横坑シールド掘進機３００の最前部に設けられ
横坑内の切羽を掘削するカッター３０１と、大部分がシ
ールド本体３４１に設けられカッター３０１を駆動する
カッター駆動部３０２と、シールド本体３４１における
外周部分に設けられるとともにシールド本体３４１を前
方へ押圧するシールドジャッキ３２０を備え、シールド
本体３４１を前方へ推進させるシールド推進部３０３
と、シールド本体３４１に設けられ、シールドジャッキ
３２０が前方へ押圧する力を作用させるための反力を与
えるセグメント３０５を組み立てるエレクター３２１を
備えたセグメント組立部３０４とを有する。

【００３５】シールド本体３４１の先端には、中空で略
球体形状の作業室３４６が図示しない支持手段を介し回
転自在に支持されている。作業室３４６は、作業室３４
６内及びシールド本体３４１内部を周囲水から隔離する
隔壁３０９を備えており、言い換えれば、これら隔壁３
０９により、横坑の坑内と切羽とが隔離されることとな
る。また、横坑シールド掘進機３００は、カッター３０
１の背面に設けられたカッターチャンバー３４４と、カ
ッター３０１により掘削された土砂を吸い込んで泥水と
して排出する土砂吸込配管３０６とを備えており、土砂
吸込配管３０６の先端部分に設けられた吸込口３０６ａ
はカッターチャンバー３４４内に開口している。また土
砂吸込配管３０６の後端はサクションポンプ（図示せ
ず）に接続されており、このサクションポンプにより吸
い上げられた泥水は、最終的に、横坑の外に設けられた
泥水処理設備（図示せず）で処理された後、送水管３１
６を介し、送水管３１６の先端に設けられた送水口３１
６ａから再びカッターチャンバー３４４内へと還流させ
られる。

【００３６】さらにカッター３０１は、カッター駆動部
３０２に備えられたカッター前後ジャッキ３３０により
前後運動自在に支持されるとともに、カッター駆動モー
タ３１２の回転力で駆動される。このようなカッター駆
動部３０２の詳細構造を表す縦断面図を図１８に示す。
図１８及び図１７において、カッター３０１は、前面の
全範囲にカッタービット（図示せず）が設けられたカッ
タースポーク３０１Ｄを備えており、カッタースポーク
３０１Ｄは、径方向中心部と外周部との間の中間部３０
１Ｄ_cにおいて複数本（例えば６本）のカッターアーム
３１０により中間支持されている。これにより、大口径
においては特に、カッター中心部で支持するセンターシ
ャフト方式やカッター外周部で支持する外周支持方式よ
りもカッター３０１のたわみが生じにくく、強度的に有
利となっている。また、カッタースポーク３０１Ｄは、
シールド本体３４１内から突出した状態（例えば図１７
に示す状態）において、径方向に伸縮可能となってい
る。また、カッターアーム３１０の後端には１つのカッ
ターシールリング３５１が挿通された形状で固定されて
おり、このカッターシールリング３５１は略円環状に製
作され、その外径は後述するカッター摺動部材３１１の
シール部分の外径とほぼ同じに加工されている。またカ
ッター３０１は、略円環状のカッターリング３４０を介
してベアリング３１３に装着されている。ベアリング３
１３の外周側にはギア３１５が切ってあり、このギア３
１５にカッター駆動モータ３１２に装着されたピニオン
３１４が噛合している。カッターリング３４０、ベアリ
ング３１３、カッター駆動モータ３１２はカッター摺動
部材３１１（図１８中網かけ部で示す）に設置されてお
り、カッター前後ジャッキ３３０により前後に摺動す
る。また、カッター摺動部材３１１の外周部には、作業
室３４６側の出っ張り３４２とかみ合う溝３４３が切っ
てあり、カッター３０１の回転による反力を最終的にシ
ールド本体３４１に伝えている（出っ張り３４２とかみ
合う溝３４３は全周に複数箇所、例えば４箇所ある）。
さらに、カッターリング３４０のカッターアーム３１０
側にはカッターリング３４０と摺動部材３１１との間の
シールを行うカッター３０１回転用のシール３３２が取
り付けてあり、カッター摺動部材３１１の切羽側（図１
７中左側）にはカッター摺動部材３１１とシールド本体
３４１間のシールを行うシール３３１が取り付けられて
いる。なお、上記構成において、ピニオン３１４、ギア
３１５、ベアリング３１３、カッターリング３４０、及
びカッターアーム３１０が回転伝達機構を構成し、カッ
ター摺動部材３１１がカッターリング３４０を収納する
ケースを構成する。

【００３７】（２−２）横坑の掘進次に、上記構成の横坑シールド掘進機３００における掘
進動作を以下に説明する。上記構成において、横坑シー
ルド掘進機３００全体に関し前後方向（図１７中の左右
方向）に加わる力として、シールド断面積に相当する部
分の水圧力が後方へかかっている。一方、カッター３０
１の前後動に関し加わる力としては、カッター摺動部材
３１１前部のドーナツ状の鉛直断面積Ｓ（図１８参照）
分の水圧力が、後方へ向かって作用している。そこでま
ず、カッター前後ジャッキ３３０でカッター３０１の地
山への押し付け力が掘削に最適な大きさになるように調
整しつつ、カッター３０１を回転しながら前方へ向かっ
て掘削する。すなわち、（水圧揚力）＋（カッターの摺
動抵抗力）＋（最適荷重）に等しい推力でカッター前後
ジャッキ３３０でカッター３０１を切羽の前面に押し付
けつつ、カッター３０１を回転させて掘削を行う。つま
り、カッター前後ジャッキ３３０でカッターを最適荷重
で地山に押し付けながら掘削するのである。ここで、最
適荷重とは、カッターが能率よく掘削するのに最も適し
た荷重のことである。このとき、カッター３０１のトル
クはカッター３０１の切羽への押付力や排土状況によっ
て細かく変化するので、カッター３０１推力の変化のみ
でなくトルク変化を見ながらカッター前後ジャッキ３３
０のストローク量を調整する。このようにしてカッター
前後ジャッキ３３０でカッター３０１を前方へ進行させ
ながら、カッター３０１である距離を掘削後、カッター
３０１をカッター前後ジャッキ３３０で後退させ、カッ
ター３０１で掘り進んだ分、シールドジャッキ３２０で
シールド本体３４１を推進させる。そして、シールド本
体３４１が所定距離推進したところでセグメント３０５
をエレクター３２１により組み立てる。上記のような手
順を繰り返し、順次掘進していく。

【００３８】ここにおいて、比較的長大な横坑を掘進す
る場合は特に、カッタースポーク３０１Ｄに取り付けら
れたカッタービットが摩耗するので、適宜交換する必要
がある。この場合には、カッタースポーク３０１Ｄを径
方向中心に向かって縮めるとともに、カッター前後ジャ
ッキ３３０を縮み動作させて、カッタースポーク３０１
Ｄを作業室３４６内、すなわち略球体状の回転範囲に引
き込む。この状態を図１９に示す。図１９に示すよう
に、このとき、カッターシールリング３５１が作業室３
４６の貫通孔３４７に貫入してシールを行うようになっ
ている。この状態において、略球体状の作業室３４６を
徐々に回動させつつ、最終的にカッター３０１がシール
ド本体３４１内側（＝図１９中右側）にくるように反転
させ、シールド本体３４１内からカッタービットの交換
等を行う。

【００３９】以上のような横坑シールド掘進機３００に
おいては、カッター駆動部３０２に備えられたカッター
前後ジャッキ３３０によって、カッター３０１とカッタ
ー駆動部２０２が前後摺動できることから、切羽土圧・
水圧はカッター摺動部材３１１前部の水平断面積Ｓ（図
１８参照）分しか加わらない。よって、カッター前後ジ
ャッキ３２０に加わる推力を小さくすることができるの
で、従来のカッター引き込みジャッキ３４８で必要とさ
れる推力よりも小さくすることができる。よって、カッ
ター３０１を切羽へ押し付ける推力の制御を容易にかつ
高精度に行うことができる。またこのようにして常に最
適な推力を加えた状態で掘削を行うことができることか
ら、カッター３０１の装備トルクを掘削に最低限必要な
ものだけに軽減することができる。また均等にカッター
３０１を引き込むためのジャッキストローク制御が容易
となるとともに、製造コストも低減できる。

【００４０】（２−３）横坑シールド掘進機の組み立て立坑シールド掘進機１００のカッター駆動部２の主要部
を転用して、上記（２−１）の構造の横坑シールド掘進
機３００を組み立てる手順は、第１の実施形態の（１−
６）とほぼ同様である。すなわちまず最初は、例えば工
場内において、円筒状のシールド本体３４１が架台２５
０の上に載置され、このシールド本体３４１に、予め、
シールドジャッキ３２０と、貫通部を備えた隔壁３０９
と、この隔壁３０９に設けられる土砂吸込配管３０６用
の吸込口３０６ａと、送水管３１６用の送水口３１６ａ
とが取り付けられる。その後、第１の実施形態の（１−
３）で回収した、立坑シールド掘進機１００のカッター
駆動部２の大部分（カッター駆動モータ１２、ベアリン
グ１３、ピニオン１４、ギア１５、カッターリング４
０、カッターアーム１０の上方部分１０Ｕ、カッター摺
動部材１１、カッター上下ジャッキ３０）を吊った状態
でシールド本体３４１内に下ろし、これらを隔壁３０９
の貫通部に差し入れ、固定する。これにより、すなわ
ち、これら立坑シールド掘進機１００のカッター駆動モ
ータ１２、ベアリング１３、ピニオン１４、ギア１５、
カッターリング４０、カッターアーム１０の上方部分１
０Ｕ、カッター摺動部材１１、カッター上下ジャッキ３
０、及びカッターアーム１０の上方部分１０Ｕを、それ
ぞれ、横坑シールド掘進機３００のカッター駆動モータ
３１２、ベアリング３１３、ピニオン３１４、ギア３１
５、カッターリング３４０、カッター摺動部材３１１、
カッター前後ジャッキ３３０、及びカッターアーム３１
０の一部としてそのまま転用することとなる（図１７参
照）。

【００４１】そしてその後、カッターアーム３１０を継
ぎ足すとともに、横坑シールド掘進機３００を構成する
その他の構成部材、すなわち、カッター３０１、作業室
３４６、セグメントを組み立てるエレクター３２１、吸
込口３０６ａに接続される土砂吸込配管３０６、送水口
３１６ａに接続される送水管３１６等（図１７及び図１
８参照）を順次組み付けて横坑シールド掘進機３００を
完成させ、縦向きのまま立坑内に挿入し、所定位置にお
いて横向きに回転させ、図１７に示した状態となって横
坑掘進準備完了となる。

【００４２】本実施形態によっても、第１の実施形態同
様、作業性向上及び防水信頼性向上効果を得る。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、周囲水の侵入を防止し
つつ、比較的高価なカッター駆動部の主要部を含む隔壁
上方の各構成部材に対して作業員による回収作業を行え
るので、シールド内を水没させる必要がある場合に比し
作業性が向上するとともに、打設されたコンクリートの
みによって防水を行う場合に比し盤膨れ等の発生が低減
されるので、回収後における地下水圧に対する防水信頼
性を向上することができる。また回収した駆動部の主要
部を横坑カッター駆動部として再利用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による立坑シールド掘
進機の全体構造を表す側断面図である。

【図２】図１に示されたカッター駆動部の詳細構造を表
す側断面図である。

【図３】図１に示された立坑シールド掘進機の回収作業
のうち、エレクター、シールドジャッキ及び送水管の一
部を取り外した状態を示す図である。

【図４】図３に示された手順の後、さらにカッター上下
ジャッキでカッターを所定距離引き上げた状態を示す図
である。

【図５】図４に示された状態における、カッター回収リ
ングが隔壁貫通部に貫入した部分の詳細拡大図である。

【図６】図５に示された手順の後、カッター回収リング
上部と貫通部近傍壁面を全周溶接した状態を示す図であ
る。

【図７】図６に示された手順の後、送水管及び土砂吸込
配管に固化材を注入した状態を示す図である。

【図８】図７に示された手順の後、アームをガス切断し
た状態を示す図である。

【図９】図７に示された手順の後、カッター上下ジャッ
キ及びカッター駆動モータの外周を切断した状態を示す
図である。

【図１０】図８及び図９に示された手順の後、カッター
駆動部の大部分及びスイベルジョイントを回収する手順
を示す図である。

【図１１】横坑シールド掘進機の全体構造を表す縦断面
図である。

【図１２】図１１に示されたカッター駆動部の詳細構造
を表す縦断面図である。

【図１３】図１１に示された横坑シールド掘進機の組み
立て手順の１つを表す縦断面図である。

【図１４】図１１に示された横坑シールド掘進機の組み
立て手順の１つを表す縦断面図である。

【図１５】図１１に示された横坑シールド掘進機の組み
立て手順の１つを表す縦断面図である。

【図１６】他のタイプの横坑シールド掘進機の全体構造
を表す縦断面図である。

【図１７】本発明の第２の実施形態による横坑シールド
掘進機の全体構造を表す縦断面図である。

【図１８】図１７に示されたカッター駆動部の詳細構造
を表す縦断面図である。

【図１９】図１７に示されたカッタースポークが作業室
内に引き込まれた状態を表す図である。

【符号の説明】

１カッター１Ｃ中間部２カッター駆動部３シールド推進部４セグメント組立部６−ａ,ｂ,ｃ土砂吸込配管７切羽８立坑９−ａ,ｂ,ｃ隔壁１０カッターアーム１１カッター摺動部材（ケース）１２カッター駆動モータ１３ベアリング１４ピニオン１５ギア１６送水管１９−ａ,ｂ,ｃ吸込口２０シールドジャッキ２１エレクター２３スイベルジョイント３０カッター上下ジャッキ３１摺動部材用シール（シール機構）３３−ａ,ｂ,ｃ分岐管３４−ａ,ｂ,ｃバルブ３５貫通部近傍の壁面３６貫通部近傍の壁面３７貫通部４０カッターリング４１シールド本体５１カッター回収リング（閉塞機構）５２スリット１００立坑シールド掘進機２００横坑シールド掘進機２０１カッター２０１Ｃ中間部２０２カッター駆動部２０３シールド推進部２０４セグメント組立部２０６土砂吸込配管２０９隔壁２１０カッターアーム２１１カッター摺動部材２１２カッター駆動モータ２１３ベアリング２１４ピニオン２１５ギア２１６送水管２２０シールドジャッキ２２１エレクター２３０カッター前後ジャッキ２４０カッターリング２４１シールド本体２４４カッターチャンバー２４５テールシール３００横坑シールド掘進機３０１カッター３０１Ｄカッタースポーク３０１Ｄ_c 中間部３０２カッター駆動部３０３シールド推進部３０４セグメント組立部３０６土砂吸込配管３０９隔壁３１０カッターアーム３１１カッター摺動部材（ケース）３１２カッター駆動モータ３１３ベアリング３１４ピニオン３１５ギア３１６送水管３２０シールドジャッキ３２１エレクター３３０カッター前後ジャッキ３４０カッターリング３４１シールド本体３４４カッターチャンバー３４５テールシール３４６作業室３４８カッター引き込みジャッキ３５１カッターシールリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】立坑内に配置されるシールド本体と、こ
のシールド本体の下方に設けられ立坑内の切羽を掘削す
るカッターと、少なくとも一部が前記シールド本体に設
けられ前記カッターの径方向中心部と外周部との間の中
間部において該カッターを支持するとともに前記カッタ
ーを駆動するカッター駆動部と、前記シールド本体に設
けられ該シールド本体内部を周囲水から隔離する隔壁
と、少なくとも前記立坑の掘進作業中において前記隔壁
のうち前記カッター駆動部に貫通される貫通部分のシー
ルを行うシール機構とを有し、かつ、前記カッター駆動
部は、前記カッターを回転させる回転力を発生する回転
駆動機構と、前記カッターの中間部にそれぞれ接続され
るとともに周方向に互いに分離された複数の支持部材を
備え前記回転駆動機構からの回転力を前記カッターへ伝
達する回転伝達機構と、少なくとも前記回転伝達機構の
支持部材を前記隔壁に対して上下動させる上下駆動機構
とを備えるとともに、該カッター駆動部の少なくとも一
部は、上・下に分断可能に構成されている立坑シールド
掘進機を用いてトンネルを掘削するトンネル掘削方法に
おいて、前記立坑の掘進作業終了後に、前記カッター駆動部のう
ち上・下に分断可能に構成された部分を上・下に分断
し、該カッター駆動部を前記分断位置より上方に位置す
る主要部と前記分断位置より下方に位置する下方部とに
分離する第１の手順と、この第１の手順で分離された前記カッター駆動部の主要
部を、該主要部を取り囲むシールド本体壁面から分離し
た後、該カッター駆動部の主要部を吊り上げて前記立坑
外へ回収する第２の手順と、この第２の手順で前記立坑外へ回収した前記カッター駆
動部の主要部を、横坑内に配置される横坑シールド本
体、及びこの横坑シールド本体の掘進方向に設けられ横
坑内の切羽を掘削する横坑カッターを備える横坑シール
ド掘進機に装着し、この装着した前記カッター駆動部の
主要部を含む横坑カッター駆動部で前記横坑カッターを
駆動することにより、前記横坑の掘削を行う第３の手順
とを有することを特徴とするトンネル掘削方法。
【請求項２】請求項１記載のトンネル掘削方法におい
て、前記立坑シールド掘進機は、前記立坑の掘進作業終
了後に前記貫通部分を永続的に閉塞する閉塞機構を備
え、この閉塞機構は、前記複数の支持部材に設けられ、
前記立坑の掘進作業中においては前記隔壁よりも下方に
位置するとともに、前記立坑の掘進作業終了後には前記
上下駆動機構の動作により上方へ移動し前記シール機構
とともに前記貫通部分を閉塞する略円環状の１つのカッ
ター回収リングを備えており、該カッター駆動部の少な
くとも一部は、前記閉塞機構よりも上方で上・下に分断
可能に構成されており、かつ、前記第１の手順は、前記
立坑の掘進作業終了後に、前記上下駆動機構で前記複数
の支持部材を上方に移動させる第１の工程と、この第１
の工程で移動した前記複数の支持部材に設けられた前記
カッター回収リングと前記貫通部分近傍の壁面とを固着
し、前記カッターと前記シールド本体とを一体化させる
第２の工程と、前記複数の支持部材のそれぞれを、前記
第２の工程で固着された前記カッター回収リングより上
方の部分で分断し、前記カッター駆動部を前記分断位置
より上方に位置する主要部と前記分断位置より下方に位
置する下方部とに分離する第３の工程とを備えることを
特徴とするトンネル掘削方法。