(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前部に駆動回転可能な複数のカッタヘッドを有する中央部掘削機本体の両側部に、前部に駆動回転可能なカッタヘッドを有する一対の側部掘削機本体が、互いに着脱自在に結合されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項２】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記一対の側部掘削機本体は後部で一体に連結され、該連結部に前記中央部掘削機本体が嵌脱自在に構成されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記中央部掘削機本体及び前記側部掘削機本体にはそれぞれ複数の推進ジャッキが装着され、前記中央部掘削機本体に装着された推進ジャッキは前記側部掘削機本体に装着された推進ジャッキに対して掘進方向前方に位置することを特徴とするトンネル掘削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下鉄道などの複円式のトンネルを掘削形成するトンネル掘削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なシールド掘削機は、円筒形の掘削機本体の前部に円形のカッタヘッドが回転自在に装着されると共に、この掘削機本体の後部にセグメントエレクタが装着されて構成されている。従って、このカッタヘッドを駆動モータによって旋回させながら掘削機本体を前進させることで、地盤を掘削してトンネルを掘削形成し、セグメントエレクタによってこの掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けることでトンネルを構築することができる。
【０００３】
ところで、掘削形成するトンネルとして地下鉄道に利用されるものがある。この地下鉄道として利用されるトンネルは、通常、上り線と下り線の地下鉄が走行するための２本の平行な走行トンネルが必要である。また、地下鉄道には駅が必要であり、この駅を形成するためには、前述した所定の間隔を有して独立した２本のトンネルを連通させ、広い空間部を形成する必要がある。更に、車庫などとして利用するために２本の平行な走行トンネルの外側にそれぞれ走行トンネルが必要となる場合がある。
【０００４】
従来、このような地下鉄道に利用するトンネルを掘削するには、前述したシールド掘削機を複数台用い、この各シールド掘削機を順に稼働して５本のトンネルを構築している。ところが、この掘削方法では、掘削効率が良くないため、駅の空間部を有する３連のトンネルは、３つのカッタヘッドを有する複円式のシールド掘削機によって掘削し、駅の空間部及び車庫を有する５連のトンネルは、５つのカッタヘッドを有する複円式のシールド掘削機によって掘削するようにしている。
【０００５】
図８に従来の複円式のシールド掘削機の断面を示す。同部に示すように、掘削するトンネル形状とほぼ同形の筒状の掘削機本体101の前部には、円形をなす５つのカッタヘッド102，103，104，105，106が回転自在に装着されると共に、各カッタヘッド102，103，104，105，106を回転駆動するカッタ駆動装置107，108，109，110，111が装着されている。また、この掘削機本体101の後部には多数のシールドジャッキ112が周方向に並設されると共に、図示しないセグメントエレクタが搭載されている。
【０００６】
従って、各カッタ駆動装置107，108，109，110，111によって各カッタヘッド102，103，104，105，106を旋回させながら、シールドジャッキ112を伸長することで掘削機本体101を前進させることで、各カッタヘッド102，103，104，105，106のカッタビットによって前方の地盤を掘削し、トンネルを掘削形成する。一方、セグメントエレクタはこの掘削形成されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けることでトンネルを構築する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の複円式のシールド掘削機にあっては、地下鉄道としてのトンネルを構築する場合、地下鉄が走行するための２本の平行な走行トンネルは、通常のシールド掘削機を２台用いてトンネルを構築し、駅の空間部を有する３連のトンネルは、３つのカッタヘッドを有する複円式のシールド掘削機によって掘削し、駅の空間部及び車庫を有する５連のトンネルは、５つのカッタヘッドを有する複円式のシールド掘削機によって掘削している。そのため、このようなトンネルを構築する場合、少なくとも３台のシールド掘削機が必要となり、設備が大がかりで掘削機の搬入及び搬出作業も困難なものとなり、高コストなトンネル掘削作業となってしまうという問題がある。
【０００８】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、断面の変化するトンネルを連続して掘削することで掘削作業効率の向上を図ったトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明のトンネル掘削機は、前部に駆動回転可能な複数のカッタヘッドを有する中央部掘削機本体の両側部に、前部に駆動回転可能なカッタヘッドを有する一対の側部掘削機本体が、互いに着脱自在に結合されたことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、５連のトンネル断面を掘削形勢する場合、中央部掘削機本体と各側部掘削機本体とを結合した状態で各カッタヘッドを駆動して掘削作業を行い、途中で３連のトンネル断面に変化したときは、中央部掘削機本体から各側部掘削機本体を分離した状態で、中央部掘削機本体の各カッタヘッドを駆動して掘削作業を行う。
【００１１】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記一対の側部掘削機本体は後部で一体に連結され、該連結部に前記中央部掘削機本体が嵌脱自在に構成されたことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、各側部掘削機本体の連結部に中央部掘削機本体が嵌脱自在となっていることで、５連のトンネル断面から３連のトンネル断面に変化したとき、側部掘削機本体から中央部掘削機本体の離脱が容易となる。
【００１３】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記中央部掘削機本体及び前記側部掘削機本体にはそれぞれ複数の推進ジャッキが装着され、前記中央部掘削機本体に装着された推進ジャッキは前記側部掘削機本体に装着された推進ジャッキに対して掘進方向前方に位置することを特徴とするものである。
【００１４】
従って、既設のトンネルにセグメントを組み付ける場合、中央部掘削機本体が組み付けたセグメントに対して側部掘削機本体が組み付けたセグメントの接続が容易となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機としてのシールド掘削機の平面視、図２にこのシールド掘削機の断面、図３にこのシールド掘削機の正面視、図４に図１のIV−IV断面、図５に図１のＶ−Ｖ断面、図６にシールド掘削機による掘削作業を表す概略断面、図７にシールド掘削機の分離状態を表す概略断面を示す。
【００１７】
本実施形態のシールド掘削機は、地下鉄道に利用される３連、あるいは、５連のトンネルを掘削形成するものであり、３つのカッタヘッドを有する中央部掘削機本体の側部に２つのカッタヘッドを有する側部掘削機本体が着脱自在に結合されて構成されている。
【００１８】
即ち、図１乃至図５に示すように、中央部掘削機本体１１は中央円筒部１１ａの両側に側部円筒部１１ｂ，１１ｃが一体に形成された筒状をなし、中央円筒部１１ａは各側部円筒部１１ｂ，１１ｃに対して径が大きくなっている。この中央部掘削機本体１１の中央円筒部１１ａ及び各側部円筒部１１ｂ，１１ｃの前部にはそれぞれカッタヘッド１２，１３，１４が交互重なって回転自在に装着され、前面に多数のカッタビット１２ａ，１３ａ，１４ａが固着されている。そして、各カッタヘッド１２，１３，１４は中央部掘削機本体１１に搭載されたカッタ駆動装置１５，１６，１７によって駆動回転可能となっている。また、中央部掘削機本体１１の後部には周方向に沿って多数のシールドジャッキ１８が装着されると共に、図示しないエレクタ装置が設けられている。
【００１９】
一方、側部掘削機本体２１は一対の側部円筒部２１ａ，２１ｂが連結部２１ｃによって一体に連結されて構成され、連結部２１ｃ内には中央部掘削機本体１１の中央円筒部１１ａが嵌脱自在であると共に、各側部円筒部２１ａ，２１ｂには中央部掘削機本体１１の各側部円筒部１１ｂ，１１ｃに嵌脱自在な嵌脱部２１ｄ，２１ｅが一体に形成されている。この側部掘削機本体２１の各側部円筒部２１ａ，２１ｂの前部にはそれぞれカッタヘッド２２，２３が回転自在に装着され、前面に多数のカッタビット２２ａ，２３ａが固着されている。そして、各カッタヘッド２２，２３は側部掘削機本体２１に搭載されたカッタ駆動装置２４，２５によって駆動回転可能となっている。また、側部掘削機本体２１の後部には周方向に沿って多数のシールドジャッキ２６が装着されると共に、図示しないエレクタ装置が設けられている。
【００２０】
このように構成された本実施形態のシールド掘削機によってトンネルを掘削する場合、５連のトンネル断面を掘削形成するときには、図３に示すように、中央部掘削機本体１１は中央円筒部１１ａが側部掘削機本体２１の連結部２１ｃに嵌合し、各側部円筒部１１ｂ，１１ｃが各嵌脱部２１ｄ，２１ｅに嵌合することで、中央部掘削機本体１１と側部掘削機本体２１とは一体に結合されている。従って、図６に示すように、この結合状態で、各カッタ駆動装置１５，１６，１７，２４，２５によって各カッタヘッド１２，１３，１４，２２，２３を駆動回転しながら、各シールドジャッキ１８，２６を伸長することで中央部掘削機本体１１と側部掘削機本体２１とは一体となって前進し、各カッタビット１２ａ，１３ａ，１４ａ，２２ａ，２３ａが前方の地盤を掘削する。この中央部掘削機本体１１と側部掘削機本体２１の前進に伴って、既設トンネルの内壁面にセグメントＳ1 ，Ｓ2 を組み付ける。この作業の繰返によって５連のトンネルを構築する。
【００２１】
一方、３連のトンネル断面を掘削形成するときには、図７に示すように、中央部掘削機本体１１を前方に移動し、中央円筒部１１ａ及び側部円筒部１１ｂ，１１ｃを、側部掘削機本体２１の連結部２１ｃ及び各嵌脱部２１ｄ，２１ｅから抜き取ることで、中央部掘削機本体１１と側部掘削機本体２１とを分離する。従って、この分離状態で、各カッタ駆動装置１５，１６，１７によって各カッタヘッド１２，１３，１４を駆動回転しながら、各シールドジャッキ１８を伸長することで中央部掘削機本体１１のみが前進し、各カッタビット１２ａ，１３ａ，１４ａが前方の地盤を掘削する。この中央部掘削機本体１１の前進に伴って、既設トンネルの内壁面にセグメントＳ1 を組み付ける。この作業の繰返によって３連のトンネルを構築する。
【００２２】
このように駅の空間部を有する３連のトンネルについては、中央部掘削機本体１１のみを作動することで構築することができ、駅の空間部及び車庫を有する５連のトンネルについては、互いに結合した中央部掘削機本体１１及び側部掘削機本体２１を作動することで構築することができ、掘削途中で中央部掘削機本体１１と側部掘削機本体２１との着脱作業を行うことで、１台のシールド掘削機で２種類のトンネルを連続して掘削することができる。
【００２３】
【発明の効果】
以上、実施例を挙げて詳細に説明したように本発明のトンネル掘削機によれば、前部に駆動回転可能な複数のカッタヘッドを有する中央部掘削機本体の両側部に、前部に駆動回転可能なカッタヘッドを有する一対の側部掘削機本体を互いに着脱自在に結合しので、断面形状の異なるトンネルの掘削にあたって中央部掘削機本体と側部掘削機本体とを着脱することで断面の変化するトンネルを連続して掘削することができ、その結果、トンネル掘削作業効率の向上を図ることができると共に、縦坑を不要としてトンネル建設コストの低減を図ることができ、且つ、工期を短縮することができる。
【００２４】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、一対の側部掘削機本体を後部で一体に連結してこの連結部に中央部掘削機本体を嵌脱自在としたので、トンネル断面が変化したときに側部掘削機本体と中央部掘削機本体との離脱を容易とすることができる。
【００２５】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、中央部掘削機本体及び側部掘削機本体にそれぞれ複数の推進ジャッキを装着し、中央部掘削機本体に装着された推進ジャッキを側部掘削機本体に装着された推進ジャッキに対して掘進方向前方に位置させたので、既設のトンネルにセグメントを組み付ける場合、中央部掘削機本体が組み付けたセグメントに対して側部掘削機本体が組み付けたセグメントの接続を容易とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るトンネル掘削機としてのシールド掘削機の平面図である。
【図２】シールド掘削機の断面図である。
【図３】シールド掘削機の正面図である。
【図４】図１のIV−IV断面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】シールド掘削機による掘削作業を表す概略断面図である。
【図７】シールド掘削機の分離状態を表す概略断面図である。
【図８】従来の複円式のシールド掘削機の断面図である。
【符号の説明】
１１  中央部掘削機本体
１１ａ  中央円筒部
１１ｂ，１１ｃ  側部円筒部
１２，１３，１４  カッタヘッド
１５，１６，１７  カッタ駆動装置
１８  シールドジャッキ
２１  側部掘削機本体
２１ａ，２１ｂ  側部円筒部
２１ｃ  連結部
２２，２３  カッタヘッド
２４，２５  カッタ駆動装置
２６  シールドジャッキ
【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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