(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設の内型枠又はセグメントに掘進反力をとって掘削機本体を前進させるための推進ジャッキを掘削機本体の周方向に複数本備えると共に、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いる妻型枠を作業位置と退避位置とに進退可能に設け、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを随時切り替えてトンネルを掘削することが可能な覆工切替式トンネル掘削機において、
前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避可能とすると共に、
前記推進ジャッキの回転可能なピストンロッド先端に偏心して設けた大径部に、スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライド自在に組み付け、前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避させた状態下で、当該スプレッダの中心が少なくとも前記内型枠に対応する位置とセグメントに対応する位置とに選択的に位置決め可能に設けたことを特徴とする覆工切替式トンネル掘削機。
【請求項２】
前記スプレッダは、前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドしてその中心が前記ピストンロッド軸心と一致した位置に位置決め可能になっていることを特徴とする請求項１に記載の覆工切替式トンネル掘削機。
【請求項３】
前記大径部には、前記ピストンロッド軸心に前記スプレッダの中心を合わせるセンタ合わせ用鍔付きピンが植設されると共に複数個の位置セット用ねじ穴及びスプレッダ取付用ねじ穴が穿設される一方、
前記スプレッダは前記センタ合わせ用鍔付きピンが嵌合するスライド溝を有した取付部と該取付部にピン結合された当接部とからなり、前記取付部において、前記位置セット用ねじ穴に螺合するセットボルトによりスプレッダの中心が内型枠に対応する位置又はセグメントに対応する位置にそれぞれ位置決めされると共に、前記スプレッダ取付用ねじ穴に当該取付部に設けたボルト挿通孔を介して螺合するスプレッダ取付ボルトによりスプレッダの中心が内型枠に対応する位置又はセグメントに対応する位置にそれぞれ固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の覆工切替式トンネル掘削機。
【請求項４】
前記スプレッダは、前記取付部において、前記スライド溝に付設したストッパが前記センタ合わせ用鍔付きピンに係合することでスプレッダの中心がピストンロッド軸心と一致した位置に位置決めされることを特徴とする請求項３に記載の覆工切替式トンネル掘削機。
【請求項５】
既設の内型枠又はセグメントに掘進反力をとって掘削機本体を前進させるための推進ジャッキを掘削機本体の周方向に複数本備えると共に、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いる妻型枠を作業位置と退避位置とに進退可能に設け、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを随時切り替えてトンネルを掘削することが可能なトンネル掘削機を用いた覆工切替方法において、
前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避させた状態下で、前記推進ジャッキの回転可能なピストンロッド先端に偏心して設けた大径部に対し、スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドさせて、当該スプレッダの中心を少なくとも前記内型枠に対応する位置と前記セグメントに対応する位置とに選択的に位置決めして前記覆工を切り替えることを特徴とする覆工切替方法。
【請求項６】
前記スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドさせて、当該スプレッダの中心をピストンロッド軸心と一致した位置に位置決めすることを特徴とする請求項５に記載の覆工切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル施工中に、近接構造物の存否や土，水圧の変化等掘削条件（環境）に応じて、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを随時切り替えてトンネルを掘削することが可能な覆工切替式トンネル掘削機及び覆工切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のトンネル掘削機として、例えば特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
これは、トンネルの直線部分は直打ち（現場打ち）コンクリートによる覆工を行い、（急）曲線部分はセグメントによる覆工を行うものである。詳説すると、先ず、セグメントによる覆工が可能なシールド掘進機のテールプレートの内側に取外し自在となるインナープレートを取り付け、このインナープレートを外型枠として当該インナープレートの内周に沿って所要数の内型枠を組み立て、インナープレートと内型枠との間に鉄筋を配筋した後コンクリートを打設し、直打ちコンクリートによる直線部分の覆工を行なう。次いで、直線部分から急曲線部分との分岐点に達した時、シールド掘進機のテールプレートよりインナープレートを切り離し、インナープレートに１乃至２リングの分岐セグメントを取り付け固定し、分岐セグメントを反力受けとしてシールド掘進機を前進させて分岐セグメントをインナープレートと共にテールプレートの外側に押し出し、続いてテールプレートの内側に通常セグメントを組み立ててセグメントによる急曲線部分の覆工を行なうのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特公平７−８６３１７号公報
【特許文献２】特開２０００−２９１３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で開示されたようなトンネル掘削機にあっては、リング状で大型の妻型枠の取付け、取外しと、シールド掘進機の本体部分に相当する大型のインナープレートの組立て、分解（切り離し）が、覆工方法を切り替える度に行われるので、切替作業が大掛かりになり、短期間で切り替えることができないという問題点があった。
【０００６】
また、妻型枠を推進ジャッキの反力受けとしてシールド掘進機を前進させる構成になっているため、妻型枠の形状及び構造が複雑で大型化するのでコストアップを招来するという問題点もあった。
【０００７】
そこで、特許文献２で開示されているようなシールドジャッキ機構を応用して、スプレッダ（シールドジャッキシュー）をセグメントに対応する位置と妻型枠に対応する位置とに付け替えることが考えられるが、これにあっても重量物であるスプレッダ（シールドジャッキシュー）の付け替え作業が必要であり、そのための支持装置や作業足場が大掛かりになって、作業に多くの手間と時間がかかってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを必要に応じて容易にかつ短期間で切り替えることができると共に掘削機本体の機長の短縮が図れる覆工切替式トンネル掘削機及び覆工切替方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
斯かる目的を達成するための本発明に係る覆工切替式トンネル掘削機は、
既設の内型枠又はセグメントに掘進反力をとって掘削機本体を前進させるための推進ジャッキを掘削機本体の周方向に複数本備えると共に、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いる妻型枠を作業位置と退避位置とに進退可能に設け、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを随時切り替えてトンネルを掘削することが可能な覆工切替式トンネル掘削機において、
前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避可能とすると共に、
前記推進ジャッキの回転可能なピストンロッド先端に偏心して設けた大径部に、スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライド自在に組み付け、前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避させた状態下で、当該スプレッダの中心が少なくとも前記内型枠に対応する位置とセグメントに対応する位置とに選択的に位置決め可能に設けたことを特徴とする。
【００１０】
また、
前記スプレッダは、前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドしてその中心が前記ピストンロッド軸心と一致した位置に位置決め可能になっていることを特徴とする。
【００１１】
また、
前記大径部には、前記ピストンロッド軸心に前記スプレッダの中心を合わせるセンタ合わせ用鍔付きピンが植設されると共に複数個の位置セット用ねじ穴及びスプレッダ取付用ねじ穴が穿設される一方、
前記スプレッダは前記センタ合わせ用鍔付きピンが嵌合するスライド溝を有した取付部と該取付部にピン結合された当接部とからなり、前記取付部において、前記位置セット用ねじ穴に螺合するセットボルトによりスプレッダの中心が内型枠に対応する位置又はセグメントに対応する位置にそれぞれ位置決めされると共に、前記スプレッダ取付用ねじ穴に当該取付部に設けたボルト挿通孔を介して螺合するスプレッダ取付ボルトによりスプレッダの中心が内型枠に対応する位置又はセグメントに対応する位置にそれぞれ固定されることを特徴とする。
【００１２】
また、
前記スプレッダは、前記取付部において、前記スライド溝に付設したストッパが前記センタ合わせ用鍔付きピンに係合することでスプレッダの中心がピストンロッド軸心と一致した位置に位置決めされることを特徴とする。
【００１３】
斯かる目的を達成するための本発明に係る覆工切替方法は、
既設の内型枠又はセグメントに掘進反力をとって掘削機本体を前進させるための推進ジャッキを掘削機本体の周方向に複数本備えると共に、直打ちコンクリートによる覆工の際に用いる妻型枠を作業位置と退避位置とに進退可能に設け、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを随時切り替えてトンネルを掘削することが可能なトンネル掘削機を用いた覆工切替方法において、
前記妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端よりも掘進方向後方側に突出しない位置まで退避させた状態下で、前記推進ジャッキの回転可能なピストンロッド先端に偏心して設けた大径部に対し、スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドさせて、当該スプレッダの中心を少なくとも前記内型枠に対応する位置と前記セグメントに対応する位置とに選択的に位置決めして前記覆工を切り替えることを特徴とする。
【００１４】
また、
前記スプレッダを前記ピストンロッド軸心と直交する方向へスライドさせて、当該スプレッダの中心をピストンロッド軸心と一致した位置に位置決めすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る覆工切替式トンネル掘削機及び覆工切替方法によれば、妻型枠を退避させた状態下で、推進ジャッキのピストンロッド先端に対し、スプレッダをスライドさせて当該スプレッダの中心が内型枠に対応する位置とセグメントに対応する位置とに選択的に位置決めすることで、当該スプレッダを付け替えることなく、直打ちコンクリートによる覆工とセグメントによる覆工とを必要に応じて容易にかつ短期間で切り替えることができる。
【００１６】
また、妻型枠を前記推進ジャッキのシリンダ先端より突出しない位置まで退避させられるので、推進ジャッキのピストンロンド縮限位置の後退によりスプレッダ後方の作業スペースの増大が図れ、その分掘削機本体における機長の短縮が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の要部拡大断面図である。
【図２】推進ジャッキのピストンロッド先端の説明図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は異なった作用状態の正面図である。
【図３】推進ジャッキの要部拡大平断面図である。
【図４Ａ】推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心がセグメントに対応した位置にある状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。
【図４Ｂ】推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心が図４Ａの状態からピストンロッド軸心と一致した位置に移動した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。
【図４Ｃ】推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はピストンロッド先端が図４Ｂの状態から１８０度回転した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。
【図４Ｄ】推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心が図４Ｃの状態から内型枠に対応した位置に移動した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図である。
【図５】泥土圧式シールド掘削機の概略構成側断面図である。
【図６Ａ】セグメントによる覆工→直打ちコンクリートによる覆工→セグメントによる覆工への切替工程図である。
【図６Ｂ】セグメントによる覆工→直打ちコンクリートによる覆工→セグメントによる覆工への切替工程図である。
【図６Ｃ】セグメントによる覆工→直打ちコンクリートによる覆工→セグメントによる覆工への切替工程図である。
【図６Ｄ】セグメントによる覆工→直打ちコンクリートによる覆工→セグメントによる覆工への切替工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る覆工切替式トンネル掘削機及び覆工切替方法を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１９】
図１は本発明の一実施例を示す泥土圧式シールド掘削機の要部拡大断面図、図２は推進ジャッキのピストンロッド先端の説明図で、同図（ａ）は側面図、同図（ｂ）は正面図、同図（ｃ）は異なった作用状態の正面図、図３は推進ジャッキの要部拡大平断面図、図４Ａは推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心がセグメントに対応した位置にある状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、図４Ｂは推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心が図４Ａの状態からピストンロッド軸心と一致した位置に移動した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、図４Ｃは推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はピストンロッド先端が図４Ｂの状態から１８０度回転した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、図４Ｄは推進ジャッキの説明図で、同図（ａ）はスプレッダの中心が図４Ｃの状態から内型枠に対応した位置に移動した状態の側断面図、同図（ｂ）は同図（ａ）の正面図、図５は泥土圧式シールド掘削機の概略構成側断面図、図６Ａ乃至図６Ｄはセグメントによる覆工→直打ちコンクリートによる覆工→セグメントによる覆工への切替工程図である。
【００２０】
本実施例で説明する覆工切替式トンネル掘削機は、掘削土砂をチャンバに充満させ、チャンバ内を所定の圧力に維持しながら排土することで、切羽の安定化を図りながらトンネルを構築する泥土圧式シールド掘削機である。
【００２１】
図５に示すように、泥土圧式シールド掘削機１０の掘削機本体１１は、ほぼ同径の円筒形状をなす前胴１２と後胴１３とが連結軸１４によって左右に屈曲自在に連結され、両者の間に架設された複数本の中折れジャッキ１５によって屈曲可能となっている。この前胴１２の前部には回転リング１６が回転自在に支持され、この回転リング１６には連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８が連結されている。
【００２２】
このカッタヘッド１８は、中心部から複数本のカッタスポーク１９が放射状をなして配設され、各先端部が外周リング２０によって連結されて構成されている。そして、カッタヘッド１８の中心部にはフィッシュテールカッタ２１が装着される一方、各カッタスポーク１９の両側部には複数のカッタビット２２がその長手方向に沿って装着され、所定のカッタスポーク１９の先端部には余掘りを行うコピーカッタ２３ａとレスキュービット２３ｂが出没自在に設けられている。
【００２３】
また、回転リング１６の後部にはリングギア２４が固定される一方、掘削機本体１１の前胴１２には複数のカッタ旋回モータ２５が装着されており、この各カッタ旋回モータ２５の駆動ギア２６がこのリングギア２４にそれぞれ噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ２５を駆動して駆動ギア２６を回転駆動すると、リングギア２４、回転リング１６、連結ビーム１７を介してカッタヘッド１８を回転することができる。
【００２４】
また、前胴１２の前部には、カッタヘッド１８の後方に位置してバルクヘッド２７が設けられ、カッタヘッド１８とこのバルクヘッド２７との間に掘削土砂を充満させるチャンバ２８が形成されている。バルクヘッド２７の前面側には複数本の固定式攪拌棒２９が突設される一方、カッタヘッド１８の後面側には複数本の旋回式攪拌棒３０が突設されている。固定式攪拌棒２９の一部にチャンバ２８内の掘削土砂に対して加泥材を注入する図示しない加泥材注入口が設けられると共に、薬液（固結材）を注入する図示しない薬液注入管が設けられている。そして、掘削機本体１１内には、掘削土砂を外部に搬出するためのスクリューコンベヤ３３が配設されており、前部が下方に傾斜してバルクヘッド２７を貫通してチャンバ２８内に開口している。
【００２５】
掘削機本体１１の後胴１３には、その内周面に沿ってリングガータ３４が固定されており、このリングガータ３４には複数本のシールドジャッキ（推進ジャッキ）３５が後胴１３の周方向に沿って装着されており、このシールドジャッキ３５を後方に伸長して後述するスプレッダ３６を既設の内型枠Ｍに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１が前進することができる。
【００２６】
この内型枠Ｍは、複数個のものがトンネルの内壁面（地山Ｇの周壁）に所定の間隔を空けて周方向にリング状に組み付けられるものであり、この組付後に、地山Ｇの周壁と内型枠Ｍの外周面との空間（コンクリート打設空間Ｅ）に後述するコンクリート打設装置により直打ちでコンクリートが打設されることで、直打ちコンクリートによる覆工のトンネルが構築される。また、内型枠Ｍはトンネルの長手方向へ複数段に亙って組み付けられる。
【００２７】
また、リングガータ３４には旋回リング３８がトンネル内壁面の周方向に沿って旋回自在に支持され、図示しない駆動モータにより駆動旋回可能となっており、この旋回リング３８に内型枠Ｍ又は後述するセグメントＳを組み立てるエレクタ３９が設けられている。さらに、リングガータ３４には左右一対の支柱４０が固定され、この支柱４０からは後方に向かってほぼ水平な架台４１が延設されており、この架台４１には内型枠Ｍ又は後述するセグメントＳの組立てを補助する前後一対の形状保持装置４２が掘削機本体１１の前後方向に移動自在に装着されている。
【００２８】
また、架台４１の後端には図示しない複数台の搬送台車が連結され、これら搬送台車には後段の内型枠Ｍを脱型する内型枠脱型装置と、この内型枠脱型装置で脱型された内型枠Ｍをトンネル前方へ搬送するホイストと、コンクリート打設装置のパワーユニット等が搭載されている。
【００２９】
更に、後胴（スキンプレート）１３と内型枠Ｍとの間には同内型枠Ｍと地山Ｇの周壁との間にコンクリート打設空間Ｅを形成するリング状の妻型枠４３が配設されると共に、その前方に位置して複数本の妻型枠ジャッキ４４が周方向に沿って並設され、各々のヘッド基端部がリングガータ３４を貫通して後胴１３内周部の前後方向２箇所に盛り替えて連結可能になっている（図６Ｂ等参照）一方、各々のロッド先端部が前記妻型枠４３に連結されている。そして、妻型枠４３の外周面には図示しないゴム製のシール部材４５が周方向に沿って装着される一方、妻型枠４３の内周面には金属製のブラシシール４６が周方向に沿って装着されている（図１等参照）。
【００３０】
従って、この妻型枠ジャッキ４４を伸縮することで、リング状の妻型枠４３を前後（掘進方向）に移動することができ、このとき、シール部材４５が後胴１３の内周面に押圧すると共に、ブラシシール４６が既設内型枠Ｍの外周面に押圧することで、掘削機本体１１の内部への浸水を防止することができる。
【００３１】
そして、この妻型枠４３には掘進方向前方に向かってコンクリート打設管４７が周方向に所定間隔離間して複数本挿通され、これらのコンクリート打設管４７は、後述する塞止弁装置４８の切り替えによりコンクリート打設配管（ホース：コンクリート打設ライン）４９と連通可能になっている。これらのコンクリート打設配管４９は前述した搬送台車上のパワーユニットを介してコンクリート供給源に連通される。
【００３２】
従って、塞止弁装置４８によりコンクリート打設管４７とコンクリート打設配管４９とが連通した状態下で、コンクリート供給源から送給された生コンクリートがコンクリート打設配管４９、コンクリート打設管４７を通って前述したコンクリート打設空間Ｅに打設される。この際、コンクリート打設空間Ｅには、各コンクリート打設管４７より周方向に順番に打設されるようになっている。
【００３３】
また、前記内型枠Ｍ、妻型枠４３、コンクリート打設管４７、コンクリート打設配管４９及び塞止弁装置４８等でコンクリート打設装置が構成される。
【００３４】
そして、本実施例では、図１に示すように、セグメントＳによる覆工時において、妻型枠４３はシールドジャッキ３５のシリンダ部３５ａの先端より突出しない位置まで退避可能になっている。即ち、妻型枠ジャッキ４４のヘッド基端部が多層構造のリングガータ３４の最深部まで貫通して後胴１３内周部の前方連結部５０ａに連結される一方、妻型枠ジャッキ４４のロッド先端部に連結された妻型枠４３がリングガータ３４の後部外周に形成した環状の格納部５１にすっぽり収容されるようになっているのである。尚、図１中Ｓは通常のセグメントで、Ｓａはエアーバックタイプパッキン（密封装置）５２が装着された特殊セグメントである。
【００３５】
また、前記シールドジャッキ３５のピストンロッド部３５ｂは回転可能にシリンダ部３５ａに収容されると共に、その先端の大径部３５ｃはピストンロッド軸心と偏心されて形成されている。そして、図２に示すように、大径部３５ｃの先端面には、ピストンロッド軸心(Ｃ１)上に位置してセンタ合わせ用鍔付きピン５３が植設されると共に、このセンタ合わせ用鍔付きピン５３の両側に位置して複数の位置セット用ねじ穴５４とスプレッダ取付用ねじ穴５５が穿設される。
【００３６】
前記位置セット用ねじ穴５４は、当該ねじ穴５４に螺合されるセットボルト５６（図３等参照）を用いて後述するスプレッダ３６の中心をセグメントＳに対応する位置(Ｃ２)又は内型枠Ｍに対応する位置（Ｃ３）にそれぞれ位置決めするもので、それぞれの位置に対応した二箇所に対をなして計４個設けられる。
【００３７】
前記スプレッダ取付用ねじ穴５５は、当該スプレッダ取付用ねじ穴に後述するスプレッダ３６に設けたボルト挿通孔５８（図３等参照）を介して螺合するスプレッダ取付ボルト５７（図３等参照）によりスプレッダ３６の中心がセグメントＳに対応する位置（Ｃ２）又は内型枠Ｍに対応する位置（Ｃ３）にそれぞれ位置決め固定するもので、それぞれの位置で８本のスプレッダ取付ボルト５７でスプレッダ３６を取り付けるべく計１２個設けられる。
【００３８】
また、前記スプレッダ３６は、図３に示すように、取付部３６ａと該取付部３６ａにピン６０結合された当接部３６ｂとからなり、取付部３６ａの座面に前述したセンタ合わせ用鍔付きピン５３の鍔部５３ａが嵌合するスライド溝５９がピストンロッド軸心（Ｃ１）と直交する方向に穿設されると共に、取付部３６ａの両側部に位置して前述したボルト挿通孔５８が計８個穿設される。
【００３９】
さらに、取付部３６ａの両側部には前述した位置セット用ねじ穴５４に螺合したセットボルト５６に係合する係合突部６１が形成される。さらにまた、前記スライド溝５９にストッパ６２が付設され、このストッパ６２が前記センタ合わせ用鍔付きピン５３（厳密には鍔部５３ａ）に係合することでスプレッダ３６の中心がピストンロッド軸心（Ｃ１）と一致した位置に位置決めされるようになっている。
【００４０】
尚、図３中３６ｄは当接部３６ｂの当て面に貼設したライニング材であり、６３はピストンロッド３５ｂ及び大径部３５ｃを回転させる際の治具取付用穴で、６４はピストンロッド３５ｂ及び大径部３５ｃを回転させる際にスプレッダ３６を固定しておくため適宜リブ３６ｃに形成した吊りピース用穴である。
【００４１】
従って、図４Ａに示すように、スプレッダ３６の中心をセグメントＳに対応した位置（Ｃ２）に位置決めする際は、ピストンロッド３５ｂの大径部３５ｃがピストンロッド軸心（Ｃ１）から掘削機本体１１の外周側に大きく張り出すように回転した状態（図２の（ａ），（ｂ）の状態）下で、スプレッダ３６の取付部３６ａを掘削機本体１１の外周側にその係合突部６１がセットボルト５６に係合するまで大きくスライドさせた後、スプレッダ取付ボルト５７で大径部３５ｃに固定する。この際、前記セットボルト５６はピストンロッド軸心（Ｃ１）から遠く離れた所定の位置セット用ねじ穴５４に螺合されており、前記固定後に取り外される。
【００４２】
そして、スプレッダ３６の中心を前述したセグメントＳに対応した位置（Ｃ２）から内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）に切り替えて位置決めする際は、先ず、図４Ｂに示すように、スプレッダ３６の取付部３６ａを掘削機本体１１の内周側にそのストッパ６２がセンタ合わせ用鍔付きピン５３の鍔部５３ａに係合するまで大きくスライドさせて、スプレッダ３６の中心をピストンロッド軸心（Ｃ１）と一致した位置に位置決めする。
【００４３】
即ち、後工程で大径部３５ｃのみ１８０度回転させる（これは、スプレッダ３６の中心がセグメントに対応した位置（Ｃ２）のままで大径部３５ｃをスプレッダ３６と一緒に回転させると回転半径が大きくて他物と干渉するのでスプレッダ３６と一緒には回転させられないことによる）ために、スプレッダ取付ボルト５７が外されてフリーとなったスプレッダ３６を一旦固定位置（吊り位置）であるピストンロッド軸心（Ｃ１）と一致した位置に位置決めしておくのである。
【００４４】
次に、図４Ｃに示すように、吊りピース用穴６４を利用してスプレッダ３６を固定した状態下で、治具取付用穴６３を利用してピストンロッド３５ｂの大径部３５ｃがピストンロッド軸心（Ｃ１）から掘削機本体１１の内周側に大きく張り出すように回転させる。尚、この状態では、大径部３５ｃとスプレッダ３６はともに推進ジャッキ３５のシリンダ部３５ａより掘削機本体１１の内周側に位置されるので、妻型枠ジャッキ４４の伸縮による妻型枠４３の前進移動や退避移動に何ら支障はない。
【００４５】
そして、図４Ｄに示すように、スプレッダ３６の取付部３６ａを掘削機本体１１の外周側にその係合突部６１がセットボルト５６に係合するまで所定の偏心量だけスライドさせた後、スプレッダ取付ボルト５７で大径部３５ｃに固定することで、スプレッダ３６の中心を前述した内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）に切り替えて位置決めすることができる。この際、前記セットボルト５６はピストンロッド軸心（Ｃ１）から少し離れた所定の位置セット用ねじ穴５４に螺合されており、前記固定後に取り外される。
【００４６】
また、図１に示すように、後胴１３の後部内周面に環状に形成された浅凹部６５にはセグメントＳによる覆工の際に用いられるテールパッキン６６が取外し可能に埋設されると共に、直打ちコンクリートＣによる覆工の際には、取り外されて、後胴１３の内周面を面一に保持するための面一プレート６７（図６Ｂ等参照）と交換可能になっている。
【００４７】
このように構成されるため、図１に示すセグメントＳによる覆工のトンネル施工下において、掘削条件（環境）の変化により、直打ちコンクリートＣによる覆工が必要になった場合は、図６Ａに示すように、最終セグメントを組み立てる段階でエアーバックタイプパッキン５２を内蔵した特殊セグメントＳａを１リング分組み立てる（図６Ａの（ａ）参照）。
【００４８】
次に、エアーバックタイプパッキン５２を拡張させながら、シールドジャッキ３５を伸長させてエアーバックタイプパッキン５２が後胴１３のテール端位置になるまで掘進し（図６Ａの（ｂ）参照）、この後、特殊セグメントＳａを解体すると共に、浅凹部６５からテールパッキン６６を取り外す（図６Ａの（ｃ）参照）。
【００４９】
次に、シールドジャッキ３５を収縮させた後、スプレッダ３６の中心がセグメントＳに対応した位置（Ｃ２）にある図４Ａの状態からスプレッダ３６をスライドさせてスプレッダ３６の中心がピストンロッド軸心（Ｃ１）と一致した位置にある図４Ｂの状態にし、次いで、大径部３５ｃを１８０度回転させて図４Ｃの状態にする（図６Ａの（ｄ）参照）。
【００５０】
次に、浅凹部６５に面一プレート６７を取り付け（図６Ｂの（ｅ）参照）、この後、前方連結部５０ａに連結された妻型枠ジャッキ４４を伸長させて妻型枠４３の押出しを開始する（図６Ｂの（ｆ）参照）。
【００５１】
次に、スプレッダ３６をスライドさせてスプレッダ３６の中心が内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）にある図４Ｄの状態にすると共に、妻型枠ジャッキ４４を後方連結部５０ｂに盛り替えた後、内型枠Ｍの組立を開始する（図６Ｂの（ｇ）参照）。次いで、シールドジャッキ３５を伸長させて内型枠Ｍを妻型枠４３の前方まで移動させる（図６Ｂの（ｈ）参照）。
【００５２】
次に、シールドジャッキ３５を収縮して例えば内型枠Ｍを２リング分組み立て（図６Ｃの（ｉ）参照）、この後、エアーバックタイプパッキン５２をさらに拡張して、シールジャッキ３５の伸長に同期して妻型枠ジャッキ４４を伸長させて妻型枠４３よりコンクリート打設空間ＥにコンクリートＣを打設する（図６Ｃの（ｊ）参照）。
【００５３】
以下、内型枠Ｍの組立と掘進とを交互に行うことにより、直打ちコンクリートＣによる覆工のトンネル施工が実施される（図６Ｃの（ｋ）参照）。
【００５４】
この後、再び掘削条件（環境）の変化により、セグメントＳによる覆工が必要になった場合は、シールドジャッキ３５を伸長させて妻型枠４３の先端面と、最終内型枠Ｍとその手前の内型枠Ｍとの接続位置とを合わせ（図６Ｃの（ｌ）参照）、この後、シールドジャッキ３５の収縮に同期して妻型枠ジャッキ４４を１リング分収縮して最終内型枠Ｍを解体する（図６Ｄの（ｍ）参照）。
【００５５】
次に、スプレッダ３６の中心が内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）にある図４Ｄの状態からスプレッダ３６をスライドさせてスプレッダ３６の中心がピストンロッド軸心（Ｃ１）に一致した位置にある図４Ｃの状態にした後、妻型枠ジャッキ４４を後方連結位置５０ｂから前方連結位置５０ａに盛り替えると共に収縮して妻型枠４３を環状の格納部５１内に退避させ、次いで、浅凹部６５から面一プレート６７を取り外す（図６Ｄの（ｎ）参照）。
【００５６】
次に、スプレッダ３６の中心がピストンロッド軸心（Ｃ１）に一致した位置にある図４Ｃの状態から大径部３５ｃを１８０度回転させた図４Ｂの状態を経た後、スプレッダ３６をスライドさせてスプレッダ３６の中心がセグメントに対応した位置にある図４Ａの状態にして、浅凹部６５にテールパッキン６６を取り付けると共にセグメントＳを組み立てる（図６Ｄの（ｏ）参照）。
【００５７】
以下、セグメントＳの組立と掘進とを交互に行うことによりセグメントＳによる覆工のトンネル施工が実施される。（図６Ｄの（ｐ）参照）。
【００５８】
尚、再び、掘削条件（環境）の変化により、直打ちコンクリートＣによる覆工が必要になった場合は、上述した工程の逆を行えば良いことが自明であるので、説明は省略する。
【００５９】
このようにして本実施例によれば、妻型枠４３を退避させた状態下で、シールドジャッキ３５のピストンロッド先端に設けた大径部３５ｃを１８０度回転させると共に、当該大径部３５ｃに対し、スプレッダ３６をスライドさせて当該スプレッダ３６の中心が内型枠Ｍに対応する位置とセグメントＳに対応する位置とに選択的に位置決めすることで、当該スプレッダ３６を付け替えることなく、直打ちコンクリートＣによる覆工とセグメントＳによる覆工とを必要に応じて容易にかつ短期間で切り替えることができる。
【００６０】
つまり、従来のように、リング状で大型の妻型枠４３の取付け・取外し（解体・撤去）と掘削機本体１１の後胴１３に相当するような大型のインナープレートの組立て、分解（切り離し）を行わないで済むのである。
【００６１】
また、環状の格納部５１により、妻型枠４３をシールドジャッキ３５のシリンダ部３５ａの先端より突出しない位置まで退避させられるので、シールドジャッキ３５におけるピストンロンド３５ｂの縮限位置の後退により、スプレッダ３６後方の作業スペースの増大が図れ、その分掘削機本体１１における機長の短縮が図れる。依って、施工性の向上並びにコストダウンが図れる。
【００６２】
また、上記実施例では、シールドジャッキ３５におけるピストンロッド３５ｂの大径部３５ｃに対し、スプレッダ３６をスライドさせてスプレッダ３６の中心がセグメントＳに対応した位置（Ｃ２）と内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）とピストンロッド軸心（Ｃ１）に一致した位置の３位置に位置決め（固定）するようになっているが、掘削機本体１１の径寸法によっては、スプレッダ３６の中心が内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）がピストンロッド軸心（Ｃ１）に一致した位置である場合もあり、このような場合は、スプレッダ３６の中心がセグメントＳに対応した位置（Ｃ２）と内型枠Ｍに対応した位置（Ｃ３）（即ち、ピストンロッド軸心（Ｃ１）に一致した位置）の２位置に位置決め（固定）することになる。
【００６３】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明に係る覆工切替式トンネル掘削機は、泥土圧式シールド掘削機に限らず、泥水式シールド掘削機、機械式シールド掘削機やトンネルボーリングマシーン（ＴＢＭ）等にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１０  泥土圧式シールド掘削機、１１  掘削機本体、１２  前胴、１３  後胴、１４  連結軸、１５  中折れジャッキ、１６  回転リング、１７  連結ビーム、１８  カッタヘッド、１９  カッタスポーク、２０  外周リング、２１  フィッシュテールカッタ、２２  カッタビット、２３ａ  コピーカッタ、２３ｂ  レスキュービット、２４  リングギア、２５  カッタ旋回モータ、２６  駆動ギア、２７  バルクヘッド、２８  チャンバ、２９  固定式攪拌棒、３０  旋回式攪拌棒、３３  スクリューコンベア、３４  リングガータ、３５  シールドジャッキ、３５ａ  シリンダ部、３５ｂ  ピストンロッド部、３５ｃ  先端大径部、３６  スプレッダ、３６ａ  取付部、３６ｂ  当接部、３６ｃ  リブ、３６ｄ  ライニング材、３８  旋回リング、３９  エレクタ、４０  支柱、４１  架台、４２  形状保持装置、４３  妻型枠、４４  妻型枠ジャッキ、４５  シール部材、４６  ブラシシール、４７  コンクリート打設管、４８  塞止弁装置、４９  コンクリート打設配管、５０ａ  前方連結部、５０ｂ  後方連結部、５１  環状の格納部、５２  エアーバックタイプパッキン（密封装置）、５３  センタ合わせ用鍔付きピン、５３ａ  鍔部、５４  位置セット用ねじ穴、５５  スプレッダ取付用ねじ穴、５６  セットボルト、５７  スプレッダ取付ボルト、５８  ボルト挿通孔、５９  スライド溝、６０  ピン、６１  係合突部、６２  ストッパ、６３  治具取付用穴、６４  吊りピース用穴、６５  浅凹部、６６  テールパッキン、６７  面一プレート、Ｃ  コンクリート、Ｅ  コンクリート打設空間、Ｇ  地山、Ｍ  内型枠、Ｓ  セグメント、Ｓａ  特殊セグメント。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
0005566806.tif 000008
【図５】
0005566806.tif 000009
【図６Ａ】
0005566806.tif 000010
【図６Ｂ】
0005566806.tif 000011
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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