JPH1181852A - 立坑掘削工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超深度の立坑を掘削する場合であっても巨額
の設備費用を必要とせず、組立作業や搬送作業がさ程困
難にならない立坑掘削工法を提供する。 【解決手段】 シールド本体３が中間粘土層Ｍに到達す
る深さまで立坑掘削機が掘り進んだ時には、壁面支持体
１２の注入口１２ａより粘土溶液Ｂを内面シール１３後
端部に注入し、その上の壁面支持体１２の注入口１２ａ
より封止薬液Ｄを注入して壁面支持体１２と地山との間
を密封することにより、切羽水圧は中間粘土層Ｍの上端
部におけるものと同程度の圧力に保持することができる
から、シールド本体３の機械的強度、カッターシール２
５の素材、推進油圧ジャッキ１０の設置数等を中深度の
立坑を掘削する場合と同様のものとすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はカッターを切羽上部
に当接させて回転させることにより掘削された切羽の土
砂を立坑外に排出するようにした立坑掘削工法の技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】都市生活の基盤整備事業の拡充に伴う上
下水道、ガス配管や通信ケーブルの敷設等の土中への埋
設土木工事が活発に行われるようになった。かかる土木
工事では工法の簡便さや工費の安さ等の理由によって、
地表から地中に掘り進んで埋設を行う開削工法が主に採
用されていたが、路面下部の掘削に伴う車両通行止めに
よる通行障害や掘削深度の増大に伴う工事の困難さ、工
事費の高騰等のために、路面を掘り返すことなく地中を
掘削する推進工法も次第に採用されるようになってい
る。ところで、トンネル掘削の一工法として、掘削開始
地点に一旦、縦穴を掘削し、この縦穴の底部に配置した
掘進機により横方向に地山を掘進する工法が知られてお
り、特に、大径のトンネルの掘削には殆どこのシールド
工法が採用されている。

【０００３】さらに、最近起こった阪神大震災等の災害
における反省として、水道水や防火用水、あるいはトイ
レ用水の貯留施設の弱体体制が問題となり、早急な用水
貯留施設の建設が検討されている。しかし、かかる施設
の建設が特に必要となる場所は住宅や商店が密集した地
帯が多く、広大な敷地を確保するのが難しいばかりでな
く、仮に確保できても地価が高価なため敷地を収用する
ことも困難であるという異なる性質の問題点がある。

【０００４】そこで、例えば、広幅の道路の地下に大量
の雨水の貯留施設を建設することが試みられているが、
道路の交通をなるべく妨げずに、しかも、万一の事故の
際に交通車両等に被害を与えないようにしなければなら
ないため、特別に強度の高い構造物にしなければならな
い等特有の困難も明らかになっている。かかる問題点を
克服する方策として、例えば、地下1000ｍ程度の超深度
の立坑を掘削して、この立坑を用水貯留施設として利用
することにより、入手が容易なさ程広くない敷地内に大
量の用水を貯留し得る施設を建設することが検討されて
いる。

【０００５】ところで、立坑を掘削するための立坑掘削
方法としては例えば、特開平８−２８４５７９号公報
に、立坑上部で直打ちされた下端に刃口を有した立坑構
築物（ケーソン）を自重または圧入手段により下方に圧
入する際に、拡径カッターを立坑構築物の刃口下側を掘
削できるように部分的に拡径する工程と、拡径カッター
を拡径した状態で掘削用カッターを回転させ下方に向か
って所定のストローク掘削する工程を経るようにした発
明が開示されている。さらに、特開平８−３２６４６７
号公報には、上記立坑構築物を立坑内に圧入する代わり
にシールド本体をワイヤー等により吊り下げると共に、
シールド本体から所定の垂下圧で保持されたカッターを
回転させて地山を掘削するようにした大径の縦穴を掘削
するための発明が開示されている。

【０００６】図１１は後者の公報に開示された立坑掘削
機の縦断面図である。この図は立坑掘削機が立坑４０の
内部に設置され、縦穴を掘削中の状態を示している。外
形が段部を有した平らな略円筒形のシールド本体３は自
重と、立坑４０の周壁面に固設された円弧状のコンクリ
ート製の壁面支持体１２の集合体の下面からの反力と、
立坑４０側と切羽５０側とを区画する隔壁２６が受ける
下方からの水圧を受けながら地中を掘進する。シールド
本体３の中央には先端にカッター１が固設されたカッタ
ー軸２が回転自在に、かつ、軸方向（同図で上下方向）
に摺動自在に軸受に嵌合している。

【０００７】カッター１は中央部から外周部に向かって
後退する方向（同図で上方向）に傾斜した状態で延設さ
れた６本の回転腕１ｂを有している。カッター１の前面
（同図で下面）には多数の切削刃１ａが取り付けられて
いて、カッター１の回転に連れて当接する切羽５０の地
山を切削する。回転腕１ｂの中間部には後方向に延設さ
れた支持柱２７がそれぞれ設けられており、支持柱２７
の他端側はそれぞれ大径の環状輪２９に固設されてい
る。この環状輪２９はシールド本体３の下部に環状に形
成された環溝２８内に回転自在に、かつ、軸方向に摺動
自在に嵌合していて、軸方向支持ベアリング６を介して
カッター架設部材３０に回転自在に支持されている。環
状輪２９の上端部外縁にはラック歯が刻設されていて、
このラック歯はカッター架設部材３０に取り付けられた
カッター駆動モーター８の駆動軸に取り付けられた歯車
２０に歯合している。そして、カッター架設部材３０は
漸進油圧ジャッキ９を介してシールド本体３に対して上
下方向に摺動自在に釣支されている。

【０００８】シールド本体３の隔壁２６の外周部近傍の
下面の複数箇所に送水管１６の先端が開口していて、こ
の開口から図示しない水処理設備からの泥水が切羽５０
外周部に注水される。一方、カッター軸２の先端部およ
び複数の支持柱２７にそれぞれ支えられた複数のカッタ
ー腕の中間部に排泥管１８先端の開口がそれぞれ設けら
れていて、これらの開口からカッター１により切削され
た地山の土砂が送水管１６から注水された泥水と共に吸
引され、回転継手１４と後方の排泥管１８を経て泥水処
理設備に送られ、泥水と分離される。

【０００９】図１１に示すように、排泥管１８はこの具
体例では独立した３本の管路で構成されていて、それぞ
れ図示しない吸引ポンプに連結されている。カッター１
の自重によりカッター１が地山を押す圧力が高過ぎる
と、カッター１を回転駆動するカッター駆動モーター８
に過大な負荷が掛かるので、カッター１が適度な圧力で
地山に圧接するように、切羽５０側からの水圧が低い場
合は漸進油圧ジャッキ９内の油圧がカッター１の自重を
ある程度減殺するように調整される。カッター１が地山
を掘進するに連れて、カッター１およびカッター架設部
材３０は自重により沈下し、所定距離だけ下降すると、
漸進油圧ジャッキ９が収縮してカッター１およびカッタ
ー架設部材３０を最上位位置まで引き上げる。そして、
壁面支持体１２の底面からの反力を得ながら推進油圧ジ
ャッキ１０を伸長させて、シールド本体３を切羽５０側
に下降させ、推進油圧ジャッキ１０を収縮させた時に壁
面支持体１２の集合体との間にできた空間に、支持体組
付装置１１により新たな壁面支持体１２を組付ける。

【００１０】次に、推進油圧ジャッキ１０を伸長させ、
新たに組付けられた壁面支持体１２に当接させて、この
新たな壁面支持体１２に対してシールド本体３の反力を
取る。このように、シールド本体３とカッター１の推進
機構を独立させることにより、カッター１が受ける水圧
を最小限に止め、カッター駆動モーター８に掛かる負荷
を低減できるから、シールド本体３の推進機構とカッタ
ー駆動モーター８を小型化でき、カッター１を真直ぐ垂
直方向に掘進させることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
発明を超深度の立坑掘削に適用しようとすると、立坑構
築物に作用する立坑からの摩擦力が非常に大きくなるた
め、それに打ち勝って立坑構築物を立坑内に圧入するに
は圧入設備が巨大なものとなり、実際の掘削工事に用い
るには現実的ではない。また、後者の立坑掘削機により
超深度の立坑を掘削する場合には切羽５０側の水圧が数
倍乃至十数倍上昇するため、立坑内切羽５０側と立坑上
部とを区画する隔壁２６に超高圧の水圧が作用するた
め、この水圧を支える推進油圧ジャッキ１０の総推力が
増大し、シールド本体３を耐圧構造とするための重量の
増大と推進油圧ジャッキ１０一本当りの推力の増大と設
置数量の増加により、設備が巨大になり設備費用が巨額
になると共に設備の輸送に著しい支障を来してしまう。
本発明は従来技術におけるかかる事情に鑑みて為された
ものであり、超深度の立坑を掘削する場合であっても巨
大な設備と巨額の設備費用を必要とせず、組立作業や搬
送作業がさ程困難にならない立坑掘削工法を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、シールド本体が掘削する地山の透水係数が
第１の所定値以上である時は、カッターの掘削により形
成された立坑の内壁に地山の壁面を支持して、その崩落
を防止する壁面支持体をシールド本体の掘進に応じて順
次設け、シールド本体の掘進により、掘削する地山の透
水係数が前記第１の所定値より小さくなった時は、カッ
ターの掘削により形成された立坑の内壁に壁面支持体を
順次設けると共に、該壁面支持体と接する立坑の内壁と
の間に泥水の流通を阻止する封止層を形成するための封
止薬材を注入する工程を含むようにしたものである。好
ましくは、シールド本体の掘進により掘削する地山の透
水係数が第１の所定値より更に小さい第２の所定値より
小さくなった時は、シールド本体を残して、あるいはシ
ールド本体と共にカッターを立坑内から除去し、人手ま
たは他の掘削手段あるいはカッターを改造した掘削手段
により地山の掘削を行う工程を含むようにしたものであ
り、また、地山の透水係数が前記第１の所定値を経るこ
となく、第１の所定値より更に小さい第２の所定値より
小さくなった時は、カッターの掘削により形成された立
坑の内壁とシールド本体との間に泥水の流通を阻止する
封止層を形成するための封止薬材を注入する工程と、シ
ールド本体を残してカッターを立坑内から除去し、人手
または他の掘削手段あるいはカッターを改造した掘削手
段により地山の掘削を行う工程とを含むようにしたもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明を具
体化した具体例を詳細に説明する。図６は本発明を適用
した具体例において用いられる立坑掘削機の縦断面図、
図７はその要部断面図、図８は本具体例の立坑掘削機の
底面図、図９は図７に示した要部の平面図、図１０は図
６に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った下向きの断面図である。
従来例と同一または同一と見做せる個所には同一の符号
を付し、その重複する説明を省略する。

【００１４】これらの図において、１ｂはカッター軸２
の先端部から径方向に張り出すと共に上側にやや傾斜し
て４本設けられたカッター１の回転腕、１ｃは回転腕１
ｂの中心部を貫通して穿設された注水用泥水の通路とな
る腕内送水路、２ａはカッター軸２の中心部を貫通して
穿設され、排泥管１８に連通する中央排泥管、２ｂはカ
ッター軸２の内部で中央排泥管２ａに隣接してその外側
に形成された注水用泥水の通路となる環状送水路、２ｃ
は環状送水路２ｂと後述する送水管１６が連通する回転
継手との間を連絡する連絡通路、２ｄは回転腕１ｂの腕
内送水路１ｃとカッター軸２の環状送水路２ｂとの間を
連絡する連絡通路、３ａはシールド本体３の中央上部に
設けられた中央穴、３ｂはシールド本体３の中央下部に
設けられ、カッター軸２と接する中央穴３ａより小径の
貫通穴、４，５はシールド本体３の貫通穴３ｂの内壁面
の周方向に沿って上下にそれぞれ所定距離を隔てて設け
られ、カッター軸２を回転自在に支えて径方向の動きを
規制する金属製の径方向支持ベアリングである。

【００１５】また、７はカッター駆動機構を具えてシー
ルド本体３に上下動可能に支持されたカッター駆動装
置、１３はシールド本体３内面と壁面支持体１２との間
を封止する内面シール、１５はカッター軸２の先端に開
口した泥水吸入口、１７はカッター１の回転腕１ｂの先
端部に中央向きに設けられ、送水管１６を介して送られ
た泥水の切羽５０側への噴出口である送水口、１９はカ
ッター軸２の後端（上端）に嵌合固定された筒状部と、
該筒状部が嵌合し、軸方向支持ベアリング６とボルト連
結された略円盤状部とから成るカッター駆動体、２１は
シールド本体３の中央穴３ａに摺接するカッター駆動装
置７の外装容器、２２は外装容器２１の外周部の対向す
る２箇所に穿設され、これらに嵌合するシールド本体３
の中央穴３ａ内周に設けられた凸条からカッター軸２の
回転に対する反力を受ける縦溝である。

【００１６】２３はカッター駆動体１９をカッター軸２
の後端に固定するための固定部材、２４は固定部材２３
を取り付けるためのボルト、３１はシールド本体３の隔
壁２６の強度を補強するためのリブ、５１は貫通穴３ｂ
の内壁面の径方向支持ベアリング４，５の間に設けら
れ、カッター軸２の回転に拘らず送水管１６と環状送水
路２ｂとの間を連通させる回転継手、５２は中央排泥管
２ａの先端部を支持すると共に環状送水路２ｂの先端部
の止水栓としての機能を果す支持環、５３は回転継手５
１のカッター軸２との摺動部からの漏水を防止する送水
シール、５４は切羽４０側の水圧を後述する開閉弁を介
して圧力保持タンクに伝達するための圧力伝達管、５５
は圧力伝達管５４の途中に配設される開閉弁である。

【００１７】本具体例では、カッター１、従って、カッ
ター軸２に作用する径方向および倒回方向の荷重は径方
向支持ベアリング４，５で、軸方向の荷重は軸方向支持
ベアリング６で支持されている。従って、カッター軸２
に作用する荷重が分散して径方向支持ベアリング４，５
および軸方向支持ベアリング６に作用するから、従来例
のように大径の軸方向支持ベアリング６を用いる必要が
なく、従来例のカッター架設部材３０の径に較べてカッ
ター駆動装置７の径が著しく小さくなるから、カッター
駆動装置７を一体のものとして容易に輸送できる。ま
た、カッター駆動装置７をシールド本体３の中央部に配
設したから、シールド本体３の構造を簡素化でき、しか
も、外力、特に切羽５０側からの水圧に対して強固な構
成にでき、廉価な製造費用でシールド本体３の機械的強
度を高めることができる。

【００１８】さらに、軸方向支持ベアリング６に作用す
る切羽５０側からの水圧はカッター軸２の断面積に相当
する圧力となるので、極限られた大きさになり、軸方向
支持ベアリング６の強度が小さくて済み、切羽５０に対
するカッター１の圧接力は殆どの場合はカッター１とカ
ッター駆動装置７の自重を活用することで済む。また、
立坑掘削機による掘進作業を完了した後の回収部材の回
収作業を行う際には、ボルト２４を緩めて固定部材２３
を取り外すと共に、漸進油圧ジャッキ９のピストン作動
桿をカッター駆動装置７の外装容器２１に連結している
螺子を取り外すだけで、容易にカッター駆動装置７をシ
ールド本体３から分離することができる。

【００１９】前述のように、本具体例では、送水管１６
を介して送られた泥水の切羽５０側への噴出口となる送
水口１７はカッター軸２の環状送水路２ｂとの間を連絡
する連通路２ｄに連通する回転腕１ｂの腕内送水路１ｃ
の先端部分がＵ字状に曲げられて設けられた開口であ
り、この送水口１７から噴出した泥水はカッター１によ
り掘削された土砂を回転腕１ｂに沿って押し流し、カッ
ター軸２の先端に設けられた泥水吸入口１５から土砂と
共に吸引される。また、カッター軸２は上部に設けられ
たカッター１を回転させるための駆動力伝達手段を有
し、泥水吸入口１５から吸引した切羽５０の土砂を含む
泥水を回転継手１４を介して排泥管１８に送り込む中央
排泥管２ａと、送水管１６から送られた泥水を回転継手
５１を介して回転腕１ｂの腕内送水路１ｃに導く環状送
水路２ｂとより成る２つの同軸管で構成された単純な形
状としたから、必要な水量を確保するための管路断面積
に対してカッター軸２の径を小さくでき、立坑掘削機の
構造を簡単にして製造費用を低減することができる。さ
らに、漸進油圧ジャッキ９はシールド本体３側に設置さ
れており、そのピストン作動桿をカッター駆動装置７の
外装容器２１に連結しているので、漸進油圧ジャッキ９
のピストンはカッター１とカッター駆動装置７の重量を
受圧面積の大きい側で支えるから、漸進油圧ジャッキ９
の荷重支持能力を有効に発揮することができるようにな
っている。

【００２０】次に、本具体例の動作を説明する。図１は
上記立坑掘削機により地上からの深度がかなりある超深
度の下部岩層を掘削する時の状態を示す立坑の縦断面
図、図２は同じく、地上からの深度があまり大きくない
上部砂地層を掘削する時の状態を示す立坑の縦断面図、
図３は同じく、地上からある程度深度のある中間粘土層
を掘削する時の状態を示す立坑の縦断面図、図４は図３
の要部縦断面図、図５は上記立坑掘削機による立坑の掘
削が終了した時の立坑の縦断面図である。これらの図に
おいて、１２ａは壁面支持体１２に貫通して設けられた
注入孔、６０は立坑４０の途中に配設され、上部圧力伝
達管５４が接続される圧力保持タンク、６１は圧力保持
タンク６０内の泥水を地上に排出するための排水ポン
プ、６２は排水ポンプ６１により排出された泥水を地上
に導く排水管である。

【００２１】まず、図２に示す地上からの深度があまり
大きくない上部砂地層Ｓを掘削する場合は、圧力伝達管
５４の途中に配設される開閉弁５５を閉め切って、切羽
５０側の水圧が地山の水圧よりやや高めになるように調
整して、地山の土砂が地下水と共に切羽５０側に奮発し
てこないようにする。そして、図示しない周知の吊架装
置により立坑掘削機を吊り下げて、カッター１を地表付
近の地山に当接させ、切羽５０側からの水圧に応じて漸
進油圧ジャッキ９の油圧を調整してカッター１が適度の
圧力で地山に圧接するようにしながらカッター駆動モー
ター８を回転させる。カッター駆動モーター８の駆動力
は歯車２０およびこれに歯合する軸方向支持ベアリング
６の外周に刻設されたギアおよび軸方向支持ベアリング
６にボルト連結されたカッター駆動体１９を介してカッ
ター軸２に伝達されるから、カッター軸２が径方向支持
ベアリング４，５および軸方向支持ベアリング６に支え
られて回転する。

【００２２】こうしてカッター１の回転により、その先
端部に取り付けられた切削刃１ａが地山を切削する。カ
ッター駆動モーター８の回転に同期して図示しない送水
ポンプが回転し、送水管１６に泥水を送り込む。泥水は
回転継手５１と環状送水路２ｂを介して回転腕１ｂの腕
内送水路１ｃに導かれ、送水口１７から立坑４０の中心
部側に向けて注水される。これにより、カッター１の回
転により掘削された土砂は切羽５０の斜面に沿って下
方、即ち、中心部側に押し流され、岩礫は切羽５０の斜
面に沿って中心部側に転がり落ちる。掘削土砂は泥水と
共にカッター軸２の先端に開口する泥水吸入口１５から
吸い込まれ、図示しない吸引ポンプにより吸引されて中
央排泥管２ａ、回転継手１４、排泥管１８を介して泥水
処理設備に送られ、そこで泥水と分離される。分離され
た泥水は送水管１６を介して切羽５０に還流される。

【００２３】こうして、地山が掘削されると切羽５０が
下方に後退し、これに当接するカッター１もカッター駆
動装置７と共に徐々に下降する。カッター１が所定距離
下降した所で漸進油圧ジャッキ９を収縮させてカッター
１およびカッター駆動装置７を引き上げ、吊架装置によ
り吊り下げられたシールド本体３も自重を利用して下降
させる。やがて隔壁２６が下方から受ける地山からの水
圧と立坑４０の壁面から受ける摩擦力が大きくなり、シ
ールド本体３が自重では下降しなくなる。このような深
さに到達した時は、漸進油圧ジャッキ９を収縮させてカ
ッター１およびカッター駆動装置７を引き上げた後、推
進油圧ジャッキ１０を伸長させ、壁面支持体１２の集合
体下面からの反力を利用してシールド本体３を下降させ
る。その後、推進油圧ジャッキ１０を収縮させ、空いた
空間に支持体組付装置１１により壁面支持体１２を立坑
４０の壁面に組み付ける。

【００２４】上述の掘進作業を繰り返して透水係数が小
さく、締まった中間粘土層Ｍに到達する深さまで立坑掘
削機が掘り進んだ時には、図３および図４に示すよう
に、壁面支持体１２の注入口１２ａより粘土（ベントナ
イト）溶液Ｂを内面シール１３後端部に注入する。この
粘土溶液Ｂは次工程で注入される封止薬材が内面シール
１３後端部に接触して一緒に固化するのを防ぐ隔離材と
して用いられる。なお、隔離材としては粘土溶液Ｂの外
に発泡ウレタン粒子や地山との間に配置されたエアチュ
ーブを空気で膨らましたものでも良い。こうして壁面支
持体１２と地山との間に注入された粘土溶液Ｂの上部
に、その上の壁面支持体１２の注入口１２ａより封止薬
材（セメントミルク）Ｄを注入して壁面支持体１２と地
山との間を密封する。なお、注入口１２ａより立坑４０
の内壁に対して小径のボーリングを行って注入孔を形成
し、この注入孔内に薬材注入管を挿入して封止薬材Ｄを
高圧注入し、固化させて密封層を補強するようにしても
良い。

【００２５】このように、壁面支持体１２と地山との間
が封止薬材Ｄにより密封されると、切羽５０側に流入す
る泥水は透水係数の小さい粘土層Ｍの地山を浸透して漏
水した水量だけになり、送水ポンプの送水量と中間粘土
層Ｍを透過して湧き出す少量の湧水量との和と、排泥ポ
ンプの排水量とが一致するようにそれぞれのポンプの排
水量を制御することにより切羽５０の水圧を一定に保持
することができる。例えば、上部砂地層Ｓの深さが 100
ｍで、その下に中間粘土層Ｍがあった場合は、上部砂地
層Ｓ下部の掘削時には10 kgf／cm² 程度の切羽水圧の下
で掘削工事を施工し、深さが 100ｍ以下の中間粘土層Ｍ
に到達して、上述の封止薬材Ｄによる壁面支持体１２と
地山との間の密封作業を行った後、掘削工事を施工する
際は、引き続き、10 kgf／cm² 程度の切羽水圧の下で掘
削工事を継続することができる。これは、中間粘土層Ｍ
では透水係数が小さいため湧水量が少なく、かつ締まっ
ているため切羽５０の水圧が低くても地山の土砂が切羽
５０に噴出してくることが無いからである。従って、シ
ールド本体３の機械的強度やカッターシール２５、送水
シール５３の素材、推進油圧ジャッキ１０の設置台数等
も10 kgf／cm² 程度の切羽水圧に対応したもので済むか
ら、シールド本体３の重量が過大になり、搬送に支障を
来したり、カッターシール２５、送水シール５３の素材
に特別耐久性の優れたものを用いなければならなかった
り、推進油圧ジャッキ１０の支持圧が不足する等の不都
合が生じるのを回避することができる。

【００２６】壁面支持体１２と地山との間の密封作業が
終了した後は安全のために開閉弁５５を開放して、切羽
水圧が圧力保持タンク６０の水位以上にならないように
しているので、切羽圧力は所定圧以上には上がらない。
また、圧力保持タンク６０内に排水ポンプ６１を配備し
て適宜排水させることにより、泥水が圧力保持タンク６
０から溢れ出ることがないようにしている。なお、地中
の土質は予めボーリング等の事前地質調査により正確に
把握することができる。

【００２７】次に、立坑掘削機が中間粘土層Ｍを掘り進
んで超深度の下部岩層Ｒに到達した時は、図１に示すよ
うに、中間粘土層Ｍを掘削した時と同様に、壁面支持体
１２と地山との間の密封作業を行うが、この場合には粘
土溶液Ｂのような隔離材は用いずに、内面シール１３後
端部に直接、封止薬材Ｄの注入を行い、地山との間を密
封する。なお、地山との間の密封はシールド本体３と立
坑４０の内壁との間に封止薬材Ｄを注入することにより
行っても良い。こうして、立坑掘削機により所望の深度
までの掘削作業が終了すると、最早、岩層Ｒの地山から
の漏水は殆ど無いから、立坑４０内を掘り進んだ立坑掘
削機の中で回収可能な部材は全て回収する回収作業を行
う。

【００２８】図５に示すように、まず、支持体組付装置
１１を取り外してから推進油圧ジャッキ１０を取り外
す。その後、送水管１６の立坑４０側部分、排泥管１８
および回転継手１４を取り外す。ボルト２４を緩めて固
定部材２３を取り外すと共に、漸進油圧ジャッキ９のピ
ストン作動桿をカッター駆動装置７の外装容器２１に連
結している螺子を取り外すことにより、カッター駆動装
置７全体を回収する。その後、シールド本体３の隔壁２
６を解体し、さらに、カッター軸２およびカッター１を
回収する。その後は削岩機を用いた人手による掘削ある
いはカッター１をその場で岩掘削用カッターに改造した
ものを用いた掘削または発破を用いた掘削工法により、
さらに、深度の深い地山まで掘り進むことができる。ま
た、中間粘土層Ｍが存在せずにいきなり岩盤層が現れる
ような場合には、上述の隔離層の形成は行わず、岩盤層
と壁面支持体１２との間または岩盤層とシールド本体３
との間に封止薬材Ｄを注入して封止層を形成する。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、シールド本体が掘削する地山の透水係数が第
１の所定値以上である時は、立坑の内壁に地山の壁面を
支持して、その崩落を防止する壁面支持体をシールド本
体の掘進に応じて順次設け、シールド本体の掘進により
掘削する地山の透水係数が前記第１の所定値より小さく
なった時は、立坑の内壁に壁面支持体を順次設けると共
に、該壁面支持体と接する立坑の内壁との間に泥水の流
通を阻止する封止層を形成するための封止薬材を注入す
る工程を含むようにしたので、透水係数が第１の所定値
より小さい地山を掘進する時は、切羽側に流入する泥水
は殆ど地山を浸透して漏水した水量だけとなり、切羽側
への送水および切羽側からの排水の流量調整で切羽圧力
を容易に一定に保持でき、また、切羽圧力が低い場合で
も地山が締まっているため切羽側からの土砂の噴発を防
止できる。また、シールド本体が該地山を掘進する時の
切羽水圧を低く抑えることができるから、シールド本体
の機械的強度、カッター軸等の封止材の素材、シールド
本体を壁面支持体に対して支持する支持手段の数をシー
ルド本体が当該土質の地山に到達した時の切羽水圧に対
応したものにすることができ、超深度の立坑を掘削する
場合であっても巨大な設備と巨額の設備費用を必要とせ
ず、組立作業や搬送作業がさ程困難にならないようにす
ることができる。

【００３０】請求項２記載の発明によれば、シールド本
体の掘進により掘削する地山の透水係数が第１の所定値
より更に小さい第２の所定値より小さくなった時は、シ
ールド本体を残して、あるいはシールド本体と共にカッ
ターを立坑内から除去し、人手または他の掘削手段ある
いはカッターを改造した掘削手段により地山の掘削を行
う工程を含むようにしたので、超深度の立坑を掘削する
場合であっても地表における掘削作業と同様に作業を行
うことができるから、掘削に要する設備が最低限のもの
で済み、工事費用と労務費を著しく低減することができ
る。

【００３１】請求項３記載の発明によれば、地山の透水
係数が第１の所定値以上である時は、地山の壁面を支持
して、その崩落を防止する壁面支持体を順次設け、シー
ルド本体の掘進により地山の透水係数が第１の所定値を
経ることなく更に小さい第２の所定値より小さくなった
時は、立坑の内壁とシールド本体との間に泥水の流通を
阻止するための封止薬材を注入する工程と、シールド本
体を残してカッターを立坑内から除去し、人手または他
の掘削手段あるいはカッターを改造した掘削手段により
地山の掘削を行う工程とを含むようにしたので、立坑の
内壁とシールド本体との間に形成された封止層により上
部の軟弱な地山からの湧水の立坑内への流入を阻止で
き、下部の湧水が殆ど無い地山の立坑の掘削を地表にお
ける掘削作業と同様に作業を行うことができるから、掘
削に要する設備が最低限のもので済み、工事費用と労務
費を著しく低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の具体例に従って超深度の下部岩層を掘
削する時の状態を示す立坑の縦断面図

【図２】同じく、上部砂地層を掘削する時の状態を示す
立坑の縦断面図

【図３】同じく、中間粘土層を掘削する時の状態を示す
立坑の縦断面図

【図４】図３の要部縦断面図

【図５】立坑の掘削が終了した時の立坑の縦断面図

【図６】本発明の具体例に係る立坑掘削機の縦断面図

【図７】図６の要部断面図

【図８】本発明の具体例に係る立坑掘削機の底面図

【図９】図７に示した要部の平面図

【図１０】図６に示す切断線Ｂ−Ｂに沿った下向きの断
面図

【図１１】従来例に係る立坑掘削機の縦断面図

【符号の説明】

１ カッター ２ カッター軸 ３ シールド本体 ４，５ 径方向支持ベアリング ６ 軸方向支持ベアリング ７ カッター駆動装置 ８ カッター駆動モーター ９ 漸進油圧ジャッキ １０ 推進油圧ジャッキ １２ 壁面支持体 １６ 送水管 １８ 排泥管 １９ カッター駆動体 ２６ 隔壁 ４０ 立坑 ５０ 切羽 ５４ 圧力伝達管 ５５ 開閉弁 ６０ 圧力保持タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊野 敏美 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 日野 隆 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 土屋 清 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略円筒状の外形を有した構造体から成る
   シールド本体の隔壁の下側に回転自在に支持されたカッ
   ターを切羽上部に当接させ、駆動手段により前記カッタ
   ーを回転させると共に、該カッターの回転により掘削さ
   れた切羽の土砂を排出手段により立坑外に排出する工程
   を含む立坑掘削工法において、前記シールド本体が掘削
   する地山の透水係数が第１の所定値以上である時は、前
   記カッターの掘削により形成された立坑の内壁に地山の
   壁面を支持して、その崩落を防止する壁面支持体を前記
   シールド本体の掘進に応じて順次設け、前記シールド本
   体の掘進により、掘削する地山の透水係数が前記第１の
   所定値より小さくなった時は、前記カッターの掘削によ
   り形成された立坑の内壁に前記壁面支持体を順次設ける
   と共に、該壁面支持体と接する立坑の内壁との間に泥水
   の流通を阻止する封止層を形成するための封止薬材を注
   入する工程を含むことを特徴とする立坑掘削工法。
2. 【請求項２】 シールド本体の掘進により掘削する地山
   の透水係数が第１の所定値より更に小さい第２の所定値
   より小さくなった時は、前記シールド本体を残して、あ
   るいは前記シールド本体と共にカッターを立坑内から除
   去して、人手または他の掘削手段あるいは前記カッター
   を改造した掘削手段により地山の掘削を行う工程を含む
   ことを特徴とする請求項１記載の立坑掘削工法。
3. 【請求項３】 略円筒状の外形を有した構造体から成る
   シールド本体の隔壁の下側に回転自在に支持されたカッ
   ターを切羽上部に当接させ、駆動手段により前記カッタ
   ーを回転させると共に、該カッターの回転により掘削さ
   れた切羽の土砂を排出手段により立坑外に排出する工程
   を含む立坑掘削工法において、前記シールド本体が掘削
   する地山の透水係数が第１の所定値以上である時は、前
   記カッターの掘削により形成された立坑の内壁に地山の
   壁面を支持して、その崩落を防止する壁面支持体を前記
   シールド本体の掘進に応じて順次設け、前記シールド本
   体の掘進により、掘削する地山の透水係数が前記第１の
   所定値を経ることなく、前記第１の所定値より更に小さ
   い第２の所定値より小さくなった時は、前記カッターの
   掘削により形成された立坑の内壁と前記シールド本体と
   の間に泥水の流通を阻止する封止層を形成するための封
   止薬材を注入する工程と、前記シールド本体を残して前
   記カッターを立坑内から除去し、人手または他の掘削手
   段あるいは前記カッターを改造した掘削手段により地山
   の掘削を行う工程とを含むことを特徴とする立坑掘削工
   法。