(57)【要約】【課題】バランスよく掘進することができ、容易に精度良く方向制御できるシールド掘進機を提供する。【解決手段】リング状の貫入フード１１１と、貫入フード１１１に設けられ、既設セグメント１９から反力を取って貫入フード１１１を、少なくともセグメント２０の一リング分掘進させるフード推進ジャッキ１１３と、貫入フード１１１の内周に進退自在に設けられた内周シールド１１６と、貫入フード１１１に設けられ、内周シールド１１６の掘進中にセグメント２０を組み立てるエレクタ２２とを備えたものである。【選択図】図１３
2010007461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の貫入フードと、該貫入フードに設けられ、既設セグメントから反力を取って貫入フードを、少なくともセグメントの一リング分掘進させるフード推進ジャッキと、上記貫入フードの内周に進退自在に設けられた内周シールドと、上記貫入フードに設けられ、上記内周シールドの掘進中にセグメントを組み立てるエレクタとを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルを構築するシールド掘進機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１７に示すように、セグメント組立同時掘進シールド掘進機４０は、土砂を掘削するためのカッタ部４１と、前胴部４０ａと、後胴部４０ｂと、セグメント２０を組み立ててトンネル壁面４２を形成するためのエレクタ４３と、後胴に反力をとって推力を得るための推進用ジャッキ４４と、推進用ジャッキ４４の推力をセグメント２０に伝達する保持用ジャッキ４７とを備える。
【０００３】
推進用ジャッキ４４は、機体４５内に円周状に多数設けられており、推進用ジャッキ４４をそれぞれ伸張させることによってカッタ部４１を掘進方向４６の土砂に押しつけ、回転乃至揺動されるカッタ部４１で土砂を掘削している。
【０００４】
また、セグメント２０の組み立て作業は、シールド掘進機４０の掘進と並行して行われている。
【０００５】
具体的には、前胴４０ａが推進用ジャッキ４４で掘進しているとき、後胴４０ｂは止まっていて、円周状に多数設けられた保持用ジャッキ４７のうち、セグメント２０を組み立てようとする位置の保持用ジャッキ４７のみを縮退させ、他の保持用ジャッキ４７で推力を保持しながらエレクタ４３でセグメント２０を組み立てている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１２８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述のセグメント組立同時掘進シールド掘進機４０は、セグメント２０を組み立てている位置では保持用ジャッキ４７を引込めているため、バランスを崩し易く、掘進方向を精度よく制御することが困難であるという課題があった。また、上述のセグメント組立同時掘進シールド掘進機４０は、掘進速度を高めて工期を短縮すると共に掘削費用を低減することが求められていた。
【０００８】
直進精度と掘進速度を高める技術としては、特開平６−２１２８７８号（特願平５−２３１５１号）公報に記載のシールド掘進機がある。
【０００９】
図１８に示すように、このシールド掘進機１３０は、内周シールド１３１のみを先行掘進させている間に外周シールド１３２内でセグメント１３３を組み付け、内周シールド１３１の掘進が所定距離掘進したのち、外周シールド１３２のみを掘進させるものである。
【００１０】
先に掘進される内周シールド１３１は、外周シールド１３２に掘進方向をガイドされて直進し、後に掘進される外周シールド１３２は、地山に突き刺さった内周シールド１３１にガイドされて直進されるようになっているため、正確に直進させることができる。
【００１１】
また、セグメント１３３を組立ながら、内周シールド１３１を掘進させるため、ある程度掘進速度を高めることができる。
【００１２】
しかしながら、内周シールド１３１は外周シールド１３２の内周面１３４にガイドされているため、掘進方向を変えることができず、外周シールド１３２は内周シールド１３１を先行掘進させたのち掘進するものであるため、掘進方向を変えようとしても内周シールド１３１が地山につかえてしまい、カーブ掘進させることが難しかった。
【００１３】
また、同一周上に多数のカッタビットを設けることができず比較的掘削能力の低い内周シールド１３１に困難な先行掘進をさせてしまうため、先行掘進に時間がかかり、改良の余地があった。
【００１４】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、バランスよく掘進することができ、容易に精度良くカーブ掘進でき、高速掘進できるシールド掘進機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明は、リング状の貫入フードと、この貫入フードに設けられ、既設セグメントから反力を取って貫入フードを、少なくともセグメントの一リング分掘進させるフード推進ジャッキと、上記貫入フードの内周に進退自在に設けられた内周シールドと、上記貫入フードに設けられ、上記内周シールドの掘進中にセグメントを組み立てるエレクタとを備えるものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を奏する。
（１）シールド掘進機をバランスよく掘進させることができ、容易に精度良く方向制御できる。
（２）シールド掘進機を特に複雑なバランス制御を必要としない簡単なものとすることができる。
（３）シールド掘進機を高速掘進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の前提となる参考形態を示すシールド工法の説明図である。
【図２】シールド掘進機の側面図である。
【図３】図２の正面図である。
【図４】内周シールドを掘進させている状態の図２のシールド掘進機の側面図である。
【図５】他の参考形態を示すシールド掘進機の側面図である。
【図６】図５の正面図である。
【図７】図５のVII−VII線矢視断面図である。
【図８】外周シールドを掘進させた状態の図５のシールド掘進機の側面図である。
【図９】他の参考形態を示すシールド掘進機の側面図である。
【図１０】図９のX−X線矢視断面図である。
【図１１】他の参考形態を示すシールド掘進機の側面図である。
【図１２】図１１のXII−XII線矢視断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態を示すシールド掘進機の側面図である。
【図１４】外周シールドを掘進させた状態の図１３のシールド掘進機の側面図である。
【図１５】内周シールドを掘進させている状態の図１３のシールド掘進機の側面図である。
【図１６】シールド掘進機のサイクルタイムの説明図である。
【図１７】従来のシールド掘進機の側面図である。
【図１８】従来のシールド掘進機の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の前提となる参考形態例を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図２に示すように、シールド掘進機１は、リング状の外周シールド２と、その外周シールド２の内周に進退自在に設けられた内周シールド３とを備える。
【００２０】
外周シールド２は、外周カッタ５を有する前胴部６と、前胴部６に屈曲自在に連結された後胴部７とからなる。
【００２１】
図２及び図３に示すように、外周カッタ５は、リング状に形成されており、前胴部６の前端に揺動ジャッキ８もしくは駆動モータを介して揺動もしくは回転自在に設けられている。また、外周カッタ５は、放射状に延びる多数のスポーク９を有し、これら各スポーク９にはカッタビット１０が同一周上に多数配列されるように設けられている。これにより、外周カッタ５は後述する内周カッタ１１より切削能力の高いものとなっている。
【００２２】
また、外周カッタ５の裏側に形成された外周カッタ室１２には第１送泥管１３と第１排泥管１４が接続されている。
【００２３】
前胴部６は、内周をシールすると共に後述する内周シールド３を摺動自在に案内する内周壁１５を有する。内周壁１５には内周シールド３に密着して内周壁１５と内周シールド３の間をシールするリング状のシール部材１６が設けられている。
【００２４】
後胴部７は、前端部外周に前胴部６内に填め入れられる連結部１７を有する。連結部１７は、球面状に湾曲して形成されており、前胴部６内で回動できるようになっている。
【００２５】
また、前胴部６と後胴部７の間には中折れジャッキ１８が設けられており、中折れジャッキ１８を伸縮させることで前胴部６が後胴部７に対して屈曲されるようになっている。
【００２６】
後胴部７には、既設セグメント１９から反力を取って外周シールド２をセグメント２０の一リング分掘進させるための外周推進ジャッキ２１と、セグメント２０を組み立てるためのエレクタ２２とが設けられている。
【００２７】
外周推進ジャッキ２１は、少なくともセグメント２０の一リング分のストロークを有する油圧シリンダからなり、ピストンロッド２３を後方へ向けて後胴部７の前端部内周に多数、円周方向に等間隔に並べて設けられている。そして、ピストンロッド２３を後方の既設セグメント１９へ向けて伸張させることにより既設セグメント１９を後方へ押し、反力を取るようになっている。
【００２８】
エレクタ２２は、外周推進ジャッキ２１の内周側に後胴部７と同軸状に設けられたリング状のレール２５と、レール２５に沿って後胴部７内を移動し、レール２５の後方でセグメント２０を既設セグメント１９の前端に継ぎ足すようにして組み立てる組立装置２６とからなり、内周シールド３の掘進中にセグメント２０を組み立てるようになっている。
【００２９】
内周シールド３は、外周シールド２の前胴部６に内周推進ジャッキ２８を介して連結されており、前胴部６内を進退自在に設けられている。内周シールド３は、外周シールド２の内周壁１５に沿って進退する内胴部２９と、内胴部２９に回転自在に設けられた内周カッタ１１とからなる。
【００３０】
内胴部２９は、外周シールド２の前胴部６より十分に短く形成されており、後述する内周推進ジャッキ２８を縮退させて外周シールド２内に後退させても前胴部６内に十分収まるようになっている。
【００３１】
内周推進ジャッキ２８は、少なくともセグメント２０の一リング分のストロークを有する油圧シリンダからなる。内周推進ジャッキ２８は、一端を内胴部２９の内側に固定されると共に、他端を外周シールド２の後部から内側に突出する支持部材３１に固定されており、最も伸張された状態で内周カッタ１１の掘削面を外周カッタ５の掘削面の位置まで進ませるようになっている。
【００３２】
そして、内周推進ジャッキ２８は、外周推進ジャッキ２１が伸張されたとき、その伸張速度と同じ速さで伸張状態から縮退すると共に、外周シールド２が停止したとき、内周シールド３を外周シールド２の位置まで掘進させるべく伸張するようになっている。
【００３３】
外周推進ジャッキ２１の総推力は内周推進ジャッキ２８の総推力より大きくなるように選定されている。
【００３４】
内周カッタ１１は、円盤状のカッタ面板３３に放射状にカッタビット３４を設けてなるものであり、内胴部２９に設けられた駆動モータ３５によって回転駆動されるようになっている。
【００３５】
そして、内周カッタ１１の裏側に形成された内周カッタ室３６には第２送泥管３７と第２排泥管３８が接続されている。
【００３６】
次に作用を述べる。
【００３７】
図１（ａ）に示すように、外周カッタ５と内周カッタ１１の掘削面を合わせた状態から外周カッタ５を駆動させ、外周推進ジャッキ２１を伸張させつつ内周推進ジャッキ２８を外周推進ジャッキ２１の伸張速度と同じ速さで縮退させる。外周推進ジャッキ２１は既設セグメント１９を後方へ押し、その反力によって外周シールド２が掘進される。
【００３８】
また同時に、内周シールド３は、内周推進ジャッキ２８を縮退させることで内周カッタ１１の前方から土圧を受けながらその場に止まる。
【００３９】
このとき、外周シールド２は円周方向に等間隔に設けられた全ての外周推進ジャッキ２１を用いて掘進するため、バランスよく掘進することができる。例えば、外周シールド２を直進掘進させるときは全ての外周推進ジャッキ２１に均等に油圧を供給するだけでよく、カーブ掘進させるときはカーブの方向と径に応じて供給する油圧のバランスを偏らせるだけでよく、直進施工、屈曲施工のいずれにおいても容易に方向制御することができる。
【００４０】
また、図３に示すように、外周カッタ５は、リング状に形成されており、周速が遅く同一周上に多数のカッタビット１０を設けることができない内周カッタ１１とは切り離されているため、容易に高速掘進させることができる。
【００４１】
すなわち、外周カッタ５は回転中心からの距離が長い部分のみで構成されているため、内周カッタ１１よりも回動時の周速が速く、かつ、周長が長いため、同一周上にカッタビット１０を多数設けることができ、容易に単位回動角度あたりの掘削量を大きく設定して高速掘進させることができる。
【００４２】
外周推進ジャッキ２１がセグメント２０の一リング分伸張されたら、外周推進ジャッキ２１の伸縮を止めると共に外周カッタ５の駆動を止め、外周シールド２を停止させる。このとき、図１（ｂ）に示すように、外周シールド２はセグメント２０の一リング分掘進されており、後胴部７内のエレクタ２２もセグメント２０の一リング分前方へ移動されている。
【００４３】
この状態で内周シールド３を掘進させながらセグメント２０を組み立てる。
【００４４】
内周シールド３の掘進は、内周カッタ１１を回転駆動させながら内周推進ジャッキ２８を伸張させることにより行う。
【００４５】
図１（ｃ）及び図４に示すように、内周シールド３は、外周シールド２内を外周シールド２の向く方向に向かって直線的に掘進するのみであるため、特に方向制御しなくとも容易に掘進させることができる。
【００４６】
また、内周シールド３は、外周シールド２内の若干ほぐされた土砂を掘削しながら進むだけであるため、図１８に示すシールド掘進機１３０のように内周シールド１３１を先行掘進させる場合よりも容易に掘進させることができ、土砂の質などの影響をあまり受けずにほぼ定速掘進させることができる。
【００４７】
内周シールド３の掘進は、時間のかかるセグメント組立作業と並行して行うため、外周シールド２ほど高速掘進する必要はなく、セグメント組立が終わるまでに完了すればよい。
【００４８】
そして、内周シールド３が掘削する土砂は、外周シールド２によって囲まれているため、切羽を外周シールド２の前端面にほぼ沿うように安定させた状態で内周シールド３を掘進させることができる。
【００４９】
セグメント２０の組立は、円周方向に順次行う。
【００５０】
具体的には、円周方向に並ぶ外周推進ジャッキ２１のうち、セグメント２０を組み立てる位置の外周推進ジャッキ２１のみを縮退させ、既設セグメント１９の前方にセグメント２０を組み立てるためのスペースを確保し、その位置にエレクタ２２でセグメント２０を組み立てるという一連の作業を、順次円周方向に組立位置を移動させながら行う。
【００５１】
セグメント２０を組み立てた位置では、外周推進ジャッキ２１を再び伸張させ、新たに組み立てたセグメント２０を後方に押圧して反力を得る。
【００５２】
この間、セグメント組立位置の外周推進ジャッキ２１は縮退されているが、外周シールド２が地山によって外周を保持されているため、内周シールド３が掘進されても外周シールド２がバランスを崩すことはない。内周シールド３は、外周シールド２から安定した反力を得て直線的に掘進される。
【００５３】
図１（ａ）に示すように、内周シールド３が掘進されて再び内周カッタ１１が外周カッタ５の位置まで来たら、内周カッタ１１の回転駆動を停止させると共に、内周推進ジャッキ２８の伸張を止めて、内周シールド３を停止させる。
【００５４】
そして、順次外周シールド２と内周シールド３を交互に掘進させながらトンネル３９を構築していく。
【００５５】
トンネル３９を屈曲（カーブ）させる場合、中折れジャッキ１８を適宜伸張乃至縮退させて前胴部６の向きを変えつつ外周カッタ５に設けられたコピーカッタ（図示せず）を用いて余掘りし、カーブ施工用のセグメント（図示せず）を順次組み立てていく。
【００５６】
このとき、外周シールド２の掘進方向を制御することでトンネル３９のカーブを全て決定するため、セグメント２０を組み立てながら掘進方向の制御をすることはなく、全ての外周推進ジャッキ２１を用いてバランスの取れた反力を得ることができ、容易に正確な方向制御を行うことができる。
【００５７】
このように、既設セグメント１９から反力を取りながら外周シールド２を少なくともセグメント２０の一リング分掘進させた後、外周シールド２を停止させ、その停止中の外周シールド２から反力を取って内周シールド３を外周シールド２の位置まで掘進させ、その間にセグメント２０を組み立てるようにしたため、特に複雑なバランス制御を行わなくとも常にシールド掘進機４をバランスよく掘進させることができ、直進のみならずカーブも容易に行うことができ、容易に精度良く方向制御できる。
【００５８】
また、図１６に示すように、外周シールド２を高速掘進させ１２０、短時間でセグメント組み付けスペースを形成したのち、セグメントを組み立て１２１ながらそのセグメント組立時間内に高速掘進の難しい内周シールド３を掘進させる１２２ようにしたため、時間のかかるセグメント組立作業と内周シールド３の掘進作業とを並行に行うことができ、高速掘進を行うことができる。
【００５９】
特に、高速掘進に適し、掘削能力の高い外周シールド２を先行掘進させるため、掘削能力の低い内周シールド３を先行掘進させるよりも安定した速度で先行掘進させることができ、更に、外周シールド２で周りを掘削されて若干ほぐれた地山の中に内周シールド３を掘進させるため、掘進能力の低い内周シールド３を容易に定速で掘進させることができ、安定して高速掘進を行うことができる。
【００６０】
そして、内周シールド３の掘進中、円周方向の外周推進ジャッキ２１を伸張状態からセグメント２０を組み立てる位置の外周推進ジャッキ２１を縮退させてセグメント２０を組み立てるようにし、外周シールド２が地山に保持され安定した状態で外周推進ジャッキ２１を縮退させるため、外周推進ジャッキ２１の縮退が外周シールド２及び内周シールド３のバランスに影響することはほとんどなく、シールド掘進機４を常に安定して掘進させることができる。
【００６１】
また、外周シールド２を、外周カッタ５を有する前胴部６とエレクタ２２を有する後胴部７とで構成し、前胴部６と後胴部７とを中折れジャッキ１８を介して屈曲自在に連結し、前胴部６に内周シールド３を進退自在に設け、屈曲施工時に、後胴部７に対して内周シールド３ごと前胴部６を屈曲させて掘進させるようにしたため、屈曲施工に有利な外周シールド２で内周シールド３の掘進方向まで決定することができ、屈曲施工を容易に精度よく行うことができる。
【００６２】
そして、シールド掘進機４を、外周シールド２に設けられ、既設セグメント１９から反力を取って外周シールド２を、少なくともセグメント２０の一リング分掘進させる外周推進ジャッキ２１と、外周シールド２と内周シールド３とを連結し、外周推進ジャッキ２１が伸張されたとき、伸張状態から縮退すると共に、外周シールド２が停止したとき、内周シールド３を外周シールド２の位置まで掘進させるべく伸張する内周推進ジャッキ２８と、外周シールド２に設けられ、内周シールド３の掘進中にセグメント２０を組み立てるエレクタ２２とを備えたものとしたため、上述のシールド工法を容易に実現することができ、特に複雑なバランス制御を必要としない簡単なものとすることができ、容易に高速掘進させることができる。
【００６３】
また、外周カッタ５を多条切削配置として高速化し、短時間でセグメント組立スペースを確保した後、比較的時間のかかるセグメント組立時間内に内周シールド３を掘進させるようにしたため、掘進速度を格段に高めることができ、工期を大幅に短縮することができる。
【００６４】
なお、外周シールド２を一セグメント２０分掘進させては内周シールド３を掘進させるものとしたが、これに限るものではなく、外周シールド２を複数セグメント２０分掘進させて一度に複数セグメント２０の組立スペースを確保するものとし、内周シールド３掘進中にその組立スペース内のセグメント２０を組み立てるものとしてもよい。この場合、エレクタ２２を前後方向にも移動可能なものとするとよい。
【００６５】
また、上述の参考形態では中折れ式のシールド掘進機について述べたが、これに限るものではない。中折れしないシールド掘進機にあっても外周推進ジャッキ２１の推進力を部分的に偏らせることで任意の方向にカーブ掘進させることができる。このとき、カーブの曲率は、推進力の偏り加減を調節することで決定することができる。
【００６６】
他の参考形態について述べる。
【００６７】
図５に示すシールド掘進機５０は、上述のシールド掘進機４の外周カッタ５を揺動式から回転式に変更すると共に、機長の短縮を図るべく外周シールド２と内周シールド３に変更を加えたものである。特に上述のシールド掘進機４と同様の構成については説明を省略し、図面に同符号を付す。
【００６８】
シールド掘進機５０は、ほぼリング状に形成された外周シールド５１と、外周シールド５１の前胴部５２の内周に進退自在に設けられた内周シールド５３とからなる。
【００６９】
外周シールド５１は、前胴部５２と、前胴部５２に屈曲自在に連結された後胴部５４とからなり、後胴部５４は上述のシールド掘進機４とほぼ同様である。
【００７０】
前胴部５２は、外殻を形成すると共に、内周シールド５３を進退自在に支持する前胴本体部５５と、前胴本体部５５に回転自在に支持される外周カッタ５６とからなる。
【００７１】
図５及び図６に示すように、外周カッタ５６は、リング状の外周カッタ面盤５７と、外周カッタ面盤５７の内周端近傍から後方へ延びる筒状の外周シャフト部５８とからなる。
【００７２】
外周カッタ面盤５７の径は、外周シールド５１と内周シールド５３の間で単位時間あたりに掘削する土砂の量が同じになることが望ましい。
【００７３】
特に、外周シールド５１を掘進させている間はセグメント２０の組み立てを行わないため、外周シールド５１はできる限り高速掘進させることが望ましいが、外周シールド５１又は内周シールド５３のいずれか一方に偏って土砂を掘削させると、掘削量の多い側に合わせて後続する土砂の処理設備（図示せず）の処理能力を決定しなければならず、土砂の処理設備が通常のシールド掘進機に用いるものなみに大がかりになってしまい、土砂の処理設備を小さくできるという本シールド掘進機５０の利点がなくなってしまうからである。
【００７４】
外周シャフト部５８は、内側に後述する内周シールド５３を前後動可能に収容するようになっており、前胴本体部５５に内周側と外周側から挟んで支持されるようになっている。また、外周シャフト部５８の後端には、後述する外周駆動モータ７１に連結される内歯歯車５９が形成されている。
【００７５】
外周カッタ面盤５７の裏側（後側）には、掘削した土砂を一時収容するための外周カッタ室６０が形成されている。外周カッタ室６０は、内周側を外周シャフト部５８に区画されると共に、外周側を後述するスキンプレート６３に区画されており、外周カッタ室６０内には第１送泥管６１と第１排泥管６２とがそれぞれ接続されている。
【００７６】
前胴本体部５５は、筒状に形成されて外殻を形成するスキンプレート６３と、スキンプレート６３の径方向内側に設けられた第１軸受け６４と、スキンプレート６３に第２フレーム４９を介して同心状に設けられ後述する内周シールド５３の内胴部（胴部）７６外周を液密に覆いつつ前後動可能に支持する筒状の内周壁６５とからなる。
【００７７】
第１軸受け６４は、スキンプレート６３に第１フレーム６６を介して同心状に設けられ外周シャフト部５８の外周側を全周に亘って覆ってシールしつつ支持する外周側シャフト支持部６７と、内周壁６５に同心状に設けられ外周シャフト部５８の内周側を全周に亘ってシールしつつ支持する内周側シャフト支持部６８とからなる。
【００７８】
内周壁６５は、前胴部５２のほぼ前後方向中央の位置からほぼ中折れ位置まで延長されて十分長く形成されており、内周シールド５３に偏った荷重が作用しても内周シールド５３の摺動抵抗を大きくさせないようになっている。
【００７９】
図５及び図７に示すように、内周壁６５は、十分小径に形成されており、スキンプレート６３との間に十分なスペース６９を形成するようになっている。
【００８０】
内周壁６５とスキンプレート６３の間のスペース６９には、前胴部５２と後胴部５４を屈曲させるための中折れジャッキ７０と、外周カッタ５６を回転駆動させるための外周駆動モータ（駆動モータ）７１と、既設セグメント１９から反力を受けて外周シールド５１を掘進させるための外周推進ジャッキ７２と、第１送泥管６１と、第１排泥管６２と、後述する内周カッタ室８３に接続される第２送泥管７３及び第２排泥管７４とが収容されており、内周壁６５の径方向外方の位置に中折れジャッキ７０がラップして配置されている。
【００８１】
外周駆動モータ７１は、駆動軸（図示せず）に同軸状の駆動歯車７５を有し、駆動歯車７５を外周シャフト部５８の内歯歯車５９に噛み合わせるように配置されている。
【００８２】
内周シールド５３は、内周壁６５内に液密に収容される内胴部７６と、内胴部７６に後述する第２軸受け８５を介して回転自在に枢支された内周カッタ７７と、一端を内胴部７６に設けられると共に他端を内周壁６５に設けられ伸縮することで内周シールド５３を進退させる内周推進ジャッキ７８とからなる。
【００８３】
内胴部７６は、前端面７９を有する筒状に形成されており、可能な限り小径に形成されて内周カッタ７７より小径に形成されている。
【００８４】
内周カッタ７７は、内胴部７６の前方に離間して配置される内周カッタ面盤８０と、内周カッタ面盤８０の中心から後方に延びる棒状の内周シャフト部８１とからなる。
【００８５】
内周カッタ面盤８０は、掘削した土砂を流量調整自在に裏側へ通過させるためのスリット開閉装置８２を有し、内周カッタ面盤８０の裏側に形成された内周カッタ室８３内に掘削した土砂を流量調整しながら取り込めるようになっている。内周カッタ面盤８０の裏側には、内周カッタ室８３内の土砂を攪拌するための攪拌板８４が後方に突出して設けられている。
【００８６】
内周カッタ室８３は、外周シャフト部５８と内周シールド５３の間に形成されるスペースからなり、内周シールド５３が進退することによって変形するようになっている。
【００８７】
内周カッタ室８３には、第２送泥管７３と第２排泥管７４とがそれぞれ接続されている。第２送泥管７３と第２排泥管７４は、それぞれ内周壁６５と内周側シャフト支持部６８との間に配管されて内周カッタ室８３に接続されている。
【００８８】
内周シャフト部８１は、内胴部７６の前端面７９を貫通して後胴部５４内まで延びており、内胴部７６内に設けられた第２軸受け８５に回転自在に支持されている。
【００８９】
また、内周シャフト部８１には、内胴部７６内に位置して受動歯車８６が一体に設けられている。受動歯車８６は、内胴部７６内に設けられた内周駆動モータ８７によって回転駆動されるようになっており、内周駆動モータ８７の駆動力を受けて内周カッタ面盤８０を回転させるようになっている。
【００９０】
内周推進ジャッキ７８は、内胴部７６の内周に沿ってほぼ等間隔に複数設けられている。
【００９１】
次に作用を述べる。
【００９２】
図５に示すように、内周カッタ７７と外周カッタ５６の掘削面を合わせた状態から外周シールド５１を掘進させる。このとき、外周推進ジャッキ７２を伸張させ、既設セグメント１９から反力を取りながら外周カッタ５６を外周駆動モータ７１で回転駆動させる。外周駆動モータ７１の回転駆動力は、内歯歯車５９を介して外周シャフト部５８に伝達される。
【００９３】
外周シャフト部５８は、外周側シャフト支持部６７に外周側を液密に接触させつつ内周側シャフト支持部６８に内周側を液密に接触させて回転する。
【００９４】
外周カッタ面盤５７は一方方向にのみ回転しながら土砂を掘削するため、揺動式のカッタのように往復作動切替点（カッタ停止点）でカッタビット８８が土砂に瞬間的に食い込むことがなく、無理押しされることもなく、外周シールド５１を円滑に効率よく掘進させることができる。
【００９５】
また、内周カッタ７７を内胴部７６よりも大径に形成し、外周カッタ５６の掘削面積を最適化しているため、迅速に掘進することができる。
【００９６】
外周カッタ面盤５７で掘削した土砂は、外周カッタ室６０内に送られる。外周カッタ室６０内には第１送泥管６１から連続的に送泥されており、第１排泥管６２から連続的に排泥されている。また、外周カッタ室６０内の土砂は、外周カッタ５６の回転を受けて外周カッタ室６０内で流動しており、攪拌されながら速やかに第１排泥管６２内に取り込まれる。
【００９７】
このとき、外周シャフト部５８は外周カッタ室６０と内周カッタ室８３の間で回転するため、第１送泥管６１や第１排泥管６２が直接外周カッタ５６に接触することはなく、外周カッタ５６の回転を妨げたり、外周カッタ５６との間で土砂漏れなどを発生させる心配がない。
【００９８】
図８に示すように、外周シールド５１が所定距離掘進されたら、外周シールド５１の掘進を止め、内周シールド５３を掘進させる。この間、上述の参考形態と同様に後胴部５４の中でセグメント２０を組み立てる。
【００９９】
外周シールド５１を高速掘進させてセグメント組み付けスペースを形成したのち、セグメント２０を組み立てながらそのセグメント組立時間内に高速掘進の難しい内周シールド５３を掘進させるようにしたため、時間のかかるセグメント組立作業と内周シールド５３の掘進作業とを並行に行うことができ、高速掘進を行うことができる。
【０１００】
内周カッタ７７で掘削した土砂は、スリット開閉装置８２を通じて内周カッタ室８３内に流入する。
【０１０１】
内周カッタ室８３には第２送泥管７３から連続的に送泥されており、内周カッタ室８３内の土砂は第２排泥管７４から連続的に排泥されている。
【０１０２】
内周シールド５３が所定の前端位置まで掘進されたら、内周シールド５３の掘進を止め、順次外周シールド５１と内周シールド５３を交互に掘進させながらトンネルを構築していく。
【０１０３】
トンネルを屈曲させる場合、中折れジャッキ７０を伸張又は縮退させ、前胴部５２の向きを変えつつ外周カッタ５６に設けられたコピーカッタ８９を地山に張り出して余掘りし、カーブ施工用のセグメント（図示せず）を順次組み立てていく。
【０１０４】
このとき、内周壁６５の径方向外方に中折れジャッキ７０をラップさせて配置し、前胴部５２を短く形成しているため、急曲線施工に容易に対応することができ、良好に姿勢制御することができる。
【０１０５】
このように、外周シールド５１を、前面に回転自在な外周カッタ５６を有するものとしたため、揺動式の外周カッタよりも掘削効率を向上させることができる。
【０１０６】
また、内周壁６５の径方向外方に中折れジャッキ７０をラップして配置したため、シールド掘進機５０の機長を短縮することができ、姿勢制御性を向上させることができる。
【０１０７】
そして、内周シールド５３の内胴部７６を、内周カッタ７７より小径に形成したため、内周壁６５とスキンプレート６３の間のスペース６９を広く形成することができ、比較的小径のシールド掘進機５０であっても内周壁６５の外側に中折れジャッキ７０をラップして配置することができる。
【０１０８】
また、内周壁６５の外周側に、外周駆動モータ７１と第１軸受け６４とを配置したため、外周駆動モータ７１と第１軸受け６４とを内周壁６５にラップさせて配置し、又は内周壁６５の前方に配置することができ、内周壁６５の位置で外周シールド５１を屈曲させることができる。
【０１０９】
そして、外周カッタ室６０に第１送泥管６１と第１排泥管６２とをそれぞれ接続したため、外周カッタ５６で掘削した土砂を良好に取り込んで排出することができる。
【０１１０】
なお、上述の参考形態では内周壁６５とスキンプレート６３の間のスペース６９に第２送泥管７３と第２排泥管７４を通すものとしたがこれに限るものではない。
【０１１１】
例えば、図９及び図１０に示すように、第２送泥管９０と第２排泥管９１を内胴部９２内に通し、内胴部９２の前端面９３を貫通して内周カッタ室９４内に接続するものとしてもよい。
【０１１２】
攪拌板９５の後方直近で送配泥することができ、内周カッタ室９４内の土砂を効率よく処理することができる。
【０１１３】
また、上述の参考形態では外周シャフト部５８に内歯歯車５９を形成し、内歯歯車５９に外周駆動モータ７１の駆動歯車７５を噛み合わせるものとしたが、これに限るものではなく、図１１及び図１２に示すように、外周シャフト部１００の後端近傍に外歯歯車１０１を形成し、外歯歯車１０１に外周駆動モータ７１の駆動歯車７５を噛み合わせるものとしてもよい。
【０１１４】
この場合、内周カッタ１０２と内胴部１０３の外径を揃えることができるが、内周壁１０４とスキンプレート１０５の間に中折れシールド１０６の配置スペースを確保するのが難しく、機長が長くなりやすいため、急曲線施工を行わない工事に用いるとよい。
【０１１５】
また、外周カッタ室６０に第１送泥管６１と第１排泥管６２とをそれぞれ接続すると共に、内周カッタ室８３に、第２送泥管７３と第２排泥管７４とをそれぞれ接続する泥水式シールド掘進機について述べたが、これに限るものではなく、外周カッタ室６０にスクリューコンベヤを設けると共に内周カッタ室８３にスクリューコンベヤを設けた土圧式シールド掘進機としてもよい。
【０１１６】
本発明の実施の形態について述べる。なお、上述の参考形態と同様の構成については説明を省略し、同符号を付す。
【０１１７】
図１３に示すように、シールド掘進機１１２は、リング状の貫入フード１１１と、貫入フード１１１に設けられ、既設セグメント１９から反力を取って貫入フード１１１を、少なくともセグメント２０の一リング分掘進させるフード推進ジャッキ１１３と、貫入フード１１１の内周に進退自在に設けられた内周シールド１１６と、貫入フード１１１に設けられ、内周シールド１１６の掘進中にセグメント２０を組み立てるエレクタ２２とからなる。
【０１１８】
貫入フード１１１は、鋼材を円筒状に形成してなるものであり、フード推進ジャッキ１１３を伸張させることで地山に貫入されるようになっている。
【０１１９】
内周シールド１１６は、回転駆動される内周カッタ１１５を有し、後述する内周推進ジャッキ１１４を介して貫入フード１１１に連結されている。
【０１２０】
内周推進ジャッキ１１４は、貫入フード１１１内で内周シールド１１６を掘進させるためのものであり、フード推進ジャッキ１１３が伸張されたとき、伸張状態から縮退すると共に、貫入フード１１１が停止したとき、内周シールド１１６を貫入フード１１１の位置まで掘進させるようになっている。
【０１２１】
このシールド掘進機１１２を掘進させる場合、まず、フード推進ジャッキ１１３を伸張させながら内周推進ジャッキ１１４を縮退させる。図１４に示すように、貫入フード１１１は前方へ押し出され地山に差し込まれながら前進される。
【０１２２】
次に図１５に示すように、貫入フード１１１の前進を止め、内周カッタ１１５を回転させながら内周推進ジャッキ１１４を伸張させて内周シールド１１６を掘進させる。この間に、上述の参考形態と同様にセグメント２０を組み立てる。
【０１２３】
このように、貫入フード１１１を地山に押し込んで前進させるようにすると、前述の参考形態と同様に高速掘進を行うことができ、さらに、外周カッタ、外周カッタの軸受け及び駆動モータ等の装置を大幅に省くことができ、低コスト化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１２４】
２  外周シールド
３  内周シールド
４  シールド掘進機
５  外周カッタ
６  前胴部
７  後胴部
１８  中折れジャッキ
１９  既設セグメント
２０  セグメント
２１  外周推進ジャッキ
２２  エレクタ
２８  内周推進ジャッキ
５０  シールド掘進機
５１  外周シールド
５３  内周シールド
５６  外周カッタ
６０  外周カッタ室
６１  第１送泥管（送泥管）
６２  第１排泥管（排泥管）
６４  第１軸受け（軸受け）
６５  内周壁
７０  中折れジャッキ
７１  外周駆動モータ（駆動モータ）
７６  内胴部（胴部）
７７  内周カッタ
７８  内周推進ジャッキ
１１１  貫入フード
１１２  シールド掘進機
１１３  フード推進ジャッキ
１１６  内周シールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2010007461.tif 000017
【図１６】
2010007461.tif 000018
【図１７】
2010007461.tif 000019
【図１８】
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