(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状のトンネルを掘削するためのカッタヘッドが設けられた断面が矩形状のシールド掘進機を複数基段状に積み重ねて配置するとともに、段状に積み重ねられたシールド掘進機同士を互いに離れない所定距離だけ順次掘進させてトンネルの掘削を行うとともに、先に掘進を停止したシールド掘進機から順次その後方において、覆工体を組み立てることを特徴とするシールド工法。
【請求項２】
隣接するシールド掘進機同士間のシールを行うようにしたことを特徴とする請求項１記載のシールド工法。
【請求項３】
請求項１または２記載のシールド工法に使用されるシールド掘進機であって、矩形状のトンネルを掘削するためのカッタヘッドが設けられた断面が矩形状のシールド本体の両側部の上端または下端に、隣接するシールド掘進機間のシールを行うシール部材の一端部を固定し、かつこのシール部材の他端部に、隣接するシールド掘進機のシールド本体の両側部の下端または上端に形成された溝状部に嵌合する凸部を形成したことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
請求項３記載のシールド掘進機であって、上端または下端にシール部材が固定されたシールド本体の両側部の下端または上端に、シール部材の凸部を嵌合し得る溝状部を形成したことを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数基のシールド掘進機を上下に段積みした状態で縦長の穴を掘削するシールド工法およびこの工法に使用されるシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、自動車用（または鉄道用）の超大型断面のトンネルを掘削する場合、図７に示すように、まずトンネル５１の周囲に、トンネル５１の壁体となる比較的厚みのある覆工体５２を構築し、この覆工体５２で囲まれた内側部分を、後からパワーショベルなどの通常の掘削機を使用して掘削する工法が提案されている。
【０００３】
そして、この覆工体５２を構築する方法としては、覆工体５２の厚みまたは幅に相当する矩形状の穴すなわち矩形状の小トンネルを掘削するシールド掘進機（以下、矩形シールド掘進機という）を、所定間隔置きに水平方向および縦方向で並置して、複数個の小トンネル５３を掘削する方法が提案されている。
【０００４】
ところで、通常、複数個の小トンネルを並列に、特にシールド掘進機を縦方向で並列に配置して掘削していく場合、まず一箇所で小トンネルを掘削し、そして覆工体をその後方で組み立て、さらにその隣の部分に、シールド掘進機を配置して、上記と同様の手順で、小トンネルを掘削して覆工体を構築していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、複数個の小トンネルを一個づつ並列に構築していく作業は、非常に効率が悪いという問題がある。
【０００６】
そこで、本発明は、小トンネルを並列に構築していく際に、その構築作業を効率良く行い得るシールド掘進機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のシールド工法は、矩形状のトンネルを掘削するためのカッタヘッドが設けられた断面が矩形状のシールド掘進機を複数基段状に積み重ねて配置するとともに、段状に積み重ねられたシールド掘進機同士を互いに離れない所定距離だけ順次掘進させてトンネルの掘削を行うとともに、先に掘進を停止したシールド掘進機から順次その後方において、覆工体を組み立てる工法である。
【０００８】
また、本発明のシールド掘進機は、上記シールド工法に使用されるものであって、矩形状のトンネルを掘削するためのカッタヘッドが設けられた断面が矩形状のシールド本体の両側部の上端または下端に、隣接するシールド掘進機間のシールを行うシール部材の一端部を固定し、かつこのシール部材の他端部に、隣接するシールド掘進機のシールド本体の両側部の下端または上端に形成された溝状部に嵌合する凸部を形成したものである。
【０００９】
上記のシールド工法およびシールド掘進機の構成によると、複数基のシールド掘進機を、上下に段状に積み重ねた状態で並置し、かつ一基づつ掘進させた後覆工体をその後方にて構築する際に、他のシールド掘進機によりトンネルを掘削するので、すなわち掘進と覆工体の構築とを並行に行うようにしたので、例えばシールド掘進機一基づつ掘削と覆工体の構築とを行う場合に比べて、トンネルの構築作業における作業時間の短縮を図ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態におけるシールド掘進機を、図１〜図６に基づき説明する。
【００１１】
本発明に係るシールド掘進機は、超大型断面のトンネル周囲の壁体の内、鉛直部分を構成する覆工体（セグメント）を構築するのに使用されるものであり、また掘削時においては、複数基のシールド掘進機が上下に段状に積み重ねられた状態で掘削作業が行われるものである。
【００１２】
すなわち、図１〜図４に示すように、このシールド掘進機１は、断面が矩形状に形成されたスキンプレート２により構成されたシールド本体３と、このシールド本体３の前部の隔壁４に旋回軸受５を介して水平軸心回りで回転自在に支持された旋回体６と、この旋回体６の旋回中心ａから所定距離ｅだけ偏心した位置に筒状軸受７を介して回転自在に支持された回転軸体８と、この回転軸体８の前端部に放射状に１２０度置きに突設されるとともにそれぞれカッタビット９が設けられた３本のアーム状カッタ刃１０により構成されたカッタヘッド１１と、上記旋回体６に取り付けられてカッタヘッド１１を回転させる回転駆動装置（例えば、油圧モータが使用される）１２と、シールド本体３側すなわち隔壁４に取り付けられて上記旋回体６を旋回させる旋回駆動装置（例えば、油圧モータが使用される）１３と、カッタヘッド１１の後方部に形成された圧力室１４内の掘削土砂を排出するためのスクリュウ式排土装置１５と、同じくシールド本体３の後部に配置されて覆工体を構成するセグメントを組み立てるためのセグメント組立装置１６とから構成されている。
【００１３】
したがって、回転駆動装置１２によりカッタヘッド１１を回転させるとともに旋回駆動装置１３によりカッタヘッド１１を旋回させると、カッタヘッド１１は自転しながら、シールド本体３の中心に対して所定の偏心量ｅでもって旋回すなわち半径ｅの円周上を公転するため、アーム状カッタ刃１０の先端は、矩形状に移動する。すなわち、断面が矩形状（正方形状）のトンネルが掘削されることになる。なお、具体的には、例えばカッタヘッド１１の自転方向と旋回体６の公転方向とは、互いに逆方向にされるとともに、互いの回転速度比は１：３に設定される。
【００１４】
そして、さらにこのシールド掘進機１には、複数基例えば三基上下に段状に積み重ねられた状態で（上下において並列に配置された状態）使用されるとともに、上下のシールド掘進機１の隙間は、シール部材２１によりシールが施される。
【００１５】
すなわち、図２〜図４に示すように、シールド本体３（実際には、スキンプレート２）の両側部の上端には、隣接するシールド掘進機１におけるシールド本体３との隙間部分のシールを行うシール部材２１の基端側縁部（一端部）が固定され、かつこのシール部材２１の先端側縁部（他端部）には、隣接するシールド掘進機１のシールド本体３の両側部の下端外面に形成された溝状部２２に嵌合する凸部２１ａが形成されている。なお、このシール部材２１は、シールド本体３のほぼ全長に亘って設けられる。
【００１６】
例えば、図５に示すように、シールド掘進機１を上下に三基段状に積み重ねた状態で並置させてトンネルの掘削を行う場合、下段のシールド本体３Ａの両側部の上端にシール部材２１の基端側縁部を固定するとともに、その先端側縁部の凸部２１ａが中段のシールド本体３Ｂの両側部の下端外面に形成された溝状部２２に嵌合するようにされ、また中段のシールド本体３Ｂの両側部の上端にシール部材２１の基端側縁部を固定するとともに、その先端側縁部の凸部２１ａが上段のシールド本体３Ｃの両側部の下端外面に形成された溝状部２２に嵌合される。
【００１７】
次に、シールド掘進機１が上下に三基段状に積み重ねられた状態で、鉛直方向すなわち縦に細長い覆工体３１を構築する場合について、図５および図６に基づき説明する。
【００１８】
まず、図５および図６に示すように、掘削開始時には、三基のシールド本体３Ａ〜３Ｃを縦に積み重ねるとともに中段および上段のシールド本体３Ｂ，３Ｃを、それぞれ互いに離れることのない所定距離（例えば、２ｍ程度）だけ順次ずらせて配置するとともに、互いのシールド本体３Ａ〜３Ｃ同士間に、シール部材２１をそれぞれ装着する。
【００１９】
次に、下段のシールド本体３Ａを中段のシールド本体３Ｂとは離れることのない所定距離だけ、例えば１ｍ掘進（スライドにより前進）させて停止した後、その後方の覆工体３１Ａの組み立てを行うとともに、中段のシールド本体３Ｂを前進させて掘削を開始する。
【００２０】
次に、中段のシールド本体３Ｂが上段のシールド本体３Ｃとは離れることのない所定距離だけ例えば１ｍ掘進して停止すると、引き続いて、中段の覆工体３１Ｂの組み立てを行うとともに、上段のシールド本体３Ｃの掘進を開始する。
【００２１】
そして、上段のシールド本体３Ｃが、中段のシールド本体３Ｂと同様に所定距離例えば１ｍ掘進して停止すると、その後上段の覆工体３１Ｃの組み立てを行うとともに、下段のシールド本体３Ａの掘進を開始する。
【００２２】
このような手順を繰り返して掘削を行うとともに、覆工体をその後方にて組み立てていくことにより、従来のように、一基づつシールド掘進機で掘削を行いながら覆工体を構築していく場合に比べて、覆工体の構築作業を短時間にて行うことができるので、非常に経済的である。
【００２３】
なお、上記実施の形態においては、シールド掘進機を三基上下に並置しているため、中段のシールド本体の両側部の上端および下端の内、一方にはシール部材が固定されるとともに、他方には溝状部が形成されるが、下段および上段のシールド本体については、使用しない溝状部またはシール部材は、必ずしも設ける必要はない。
【００２４】
また、上記実施の形態においては、超大型断面のトンネルの壁体の鉛直部における覆工体を構築する場合について説明したが、このものに限定されるものではなく、例えば単に、鉛直方向に長いトンネルを構築する場合にも適用し得るとともに、その並置するシールド掘進機の基数は、２基、または４基以上であってもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように本発明のシールド工法およびシールド掘進機の構成によると、複数基のシールド掘進機を、上下に段状に積み重ねた状態で並置し、かつ一基づつ掘進させた後覆工体をその後方にて構築する際に、他のシールド掘進機によりトンネルを掘削するので、すなわち掘進と覆工体の構築とを並行に行うようにしたので、従来のように、シールド掘進機一基づつ掘削と覆工体の構築とを行う場合に比べて、トンネルの構築作業における作業時間の短縮を図ることができ、したがって非常に経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態におけるシールド掘進機の概略全体構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】同シールド掘進機のシール部を示す要部断面図である。
【図５】同シールド掘進機による掘削方法を説明する側面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】従来例のトンネルの掘削方法を示す断面図である。
【符号の説明】
１        シールド掘進機
２        スキンプレート
３        シールド本体
１１        カッタヘッド
２１        シール部材
２１ａ      凸部
２２        溝状部
３１        覆工体
【図１】
0003667008.tif 000002
【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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