(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前端部に回転自在な円形状の第１カッタヘッドが装着された第１掘削機本体と、該第１カッタヘッドを駆動回転する駆動手段と、前記第１掘削機本体を前進させる第１推進手段と、前記第１カッタヘッドの回転及び前記第１掘削機本体の前進によって掘削形成された第１トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組付ける第１セグメントエレクタと、前端部に揺動自在な非円形状の第２カッタヘッドが装着されて前記第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って移動自在な第２掘削機本体と、該第２カッタヘッドを往復揺動する揺動手段と、前記第２掘削機本体を前進させる第２推進手段と、前記第２カッタヘッドの揺動及び前記第２掘削機本体の前進によって掘削形成された第２トンネルの内壁面であって前記第１トンネルのセグメントと対向しない部分にセグメントをＣ字形状に組付ける第２セグメントエレクタと、該第２セグメントエレクタにより前記第１トンネルのセグメントと対向する部分に組付けられる型枠と前記第１トンネルのセグメントとに囲まれた前記Ｃ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化して、前記第１及び第２トンネルのセグメントを接合する接合材固化手段とを具え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、前記第２掘削機本体には前記第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部に空洞部を形成する補助掘削手段が設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項３】
請求項２記載のトンネル掘削機において、前記第２掘削機本体には、前記補助掘削手段によって掘削された前記第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部の空洞部に接合シール材を注入することで、前記間隙部に接合シール材を注入する注入手段が設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項４】
請求項３記載のトンネル掘削機において、前記接合シール材によって接合された前記第１及び第２トンネルの各セグメントの接触中央部を切断除去して両トンネル内を連通するセグメント切断除去手段が設けられたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項５】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記第２カッタヘッドは中心部の支持軸が前記第２掘削機本体の前端部に回動自在に支持されると共に、該支持軸から揺動アームが径方向に延設され、本体が該第２掘削機本体に枢着された流体シリンダの駆動ロッドが該揺動アームに連結されたことを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項６】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記第１及び第２トンネルの各セグメントの間隙部に取付けられる前記型枠は、内部の接合材が固化すると取り外されることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項７】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記第１トンネルは円形断面をなす中央部トンネルであって、前記第２トンネルは該中央部トンネルの両側に形成される左右一対の側部トンネルであることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項８】
請求項１記載のトンネル掘削機において、前記第１トンネルは円形断面をなす左右一対の側部トンネルであって、前記第２トンネルは該側部トンネルの間に形成される中央部トンネルであることを特徴とするトンネル掘削機。
【請求項９】
前端部に装着された円形状の第１カッタヘッドを駆動回転しながら第１掘削機本体を前進することで第１トンネルを掘削形成し、この掘削形成した第１トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組付けて第１トンネルを構築し、その後、前端部に装着された非円形状の第２カッタヘッドを往復揺動しながら第２掘削機本体を前記第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って前進することで第２トンネルを掘削形成し、この掘削形成した第２トンネルの内壁面であって前記第１トンネルのセグメントと接触しない部分にＣ字形状にセグメントを組付けて第２トンネルを構築し、前記第１トンネルのセグメントと対応する部分に型枠を設置し、該型枠と前記第１トンネルのセグメントとに囲まれた前記Ｃ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させることで前記第１及び第２トンネルのセグメントを接合することを特徴とするトンネル掘削方法。
【請求項１０】
請求項９記載のトンネル掘削方法において、前記第１トンネルのセグメントの側方に第２トンネルのセグメントが接合材によって接合された状態で、この接合された各セグメントの接合中央部を切断除去することで前記第１トンネルと前記第２トンネルとの内部を連通して異形断面のトンネルを構築することを特徴とするトンネル掘削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下鉄道などのトンネルを掘削形成するトンネル掘削機及びトンネル掘削方法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。
【０００４】
従来、地下鉄道に利用するトンネルの掘削方法において、上下線の地下鉄の走行部としての２本のトンネルは、前述したシールド掘削機を２台用い、この２台のシールド掘削機を順の稼働し、所定の間隔を有して独立した２本のトンネルを構築している。また、駅を形成する広い空間部は、シールド掘削機を３台用い、この３台のシールド掘削機を順の稼働し、例えば、第１のシールド掘削機によって中央部トンネルを形成し、次に、この中央部トンネルとトンネル断面が一部重なるように第２のシールド掘削機によって第２トンネルを形成し、更に、中央部トンネルとトンネル断面が一部重なるように第３のシールド掘削機によって側部トンネルを形成することでトンネルを構築している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来のトンネルの掘削方法にあっては、地下鉄道としてのトンネルを構築する場合、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。また、第１のシールド掘削機が中央部トンネルを形成し、第２及び第３のシールド掘削機がこの中央部トンネルと一部重なる部分を含むように作動することで各側部トンネルを形成することとなる。そのため、第２及び第３のシールド掘削機のカッタヘッドは中央部トンネルと重なる部分、即ち、掘削部分のない空間部を空回りすることとなり、掘削効率が良くないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような問題点を解決するものであって、装置の小型軽量化及び低コスト化を図ると共に、掘削作業効率の向上を図ったトンネル掘削機及びトンネル掘削方法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、前端部に回転自在な円形状の第１カッタヘッドが装着された第１掘削機本体と、該第１カッタヘッドを駆動回転する駆動手段と、前記第１掘削機本体を前進させる第１推進手段と、前記第１カッタヘッドの回転及び前記第１掘削機本体の前進によって掘削形成された第１トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組付ける第１セグメントエレクタと、前端部に揺動自在な非円形状の第２カッタヘッドが装着されて前記第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って移動自在な第２掘削機本体と、該第２カッタヘッドを往復揺動する揺動手段と、前記第２掘削機本体を前進させる第２推進手段と、前記第２カッタヘッドの揺動及び前記第２掘削機本体の前進によって掘削形成された第２トンネルの内壁面であって前記第１トンネルのセグメントと対向しない部分にセグメントをＣ字形状に組付ける第２セグメントエレクタと、該第２セグメントエレクタにより前記第１トンネルのセグメントと対向する部分に組付けられる型枠と前記第１トンネルのセグメントとに囲まれる前記Ｃ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化して、前記第１及び第２トンネルのセグメントを接合する接合材固化手段とを具えたことを特徴とするものである。
【０００８】
従って、円形状の第１カッタヘッドを駆動回転しながら第１掘削機本体を前進することでトンネルを掘削し、このトンネル内壁面にセグメントをリング状に組付けることで第１トンネルを構築し、一方、非円形状の第２カッタヘッドを往復揺動しながら第２掘削機本体を前進することでトンネルを掘削し、このトンネル内壁面であってリング状のセグメントと接触しない部分にセグメントをＣ字形状に組付けることで第２トンネルを構築し、接合材固化手段によって該第２セグメントエレクタにより第１トンネルのセグメントと対向する部分に組付けられる型枠と第１トンネルのセグメントとに囲まれるＣ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させ、セグメント同志を接合することで多連トンネルが掘削形成されることとなる。
【０００９】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第２掘削機本体には前記第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部に空洞部を形成する補助掘削手段が設けられたことを特徴とするものである。
【００１０】
従って、この第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部が補助掘削手段によって掘削されて空洞部が形成されることとなり、第１トンネルと第２トンネルの連通が容易となる。
【００１１】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第２掘削機本体には、前記補助掘削手段によって掘削された前記第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部の空洞部に接合シール材を注入することで、前記間隙部に接合シール材を注入する注入手段が設けられたことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、第１トンネルと第２トンネルとのセグメント外周面隣接部の空洞部に注入手段によって接合シール材が注入されると、この接合シール材は空洞部から間隙部に流入されることとなり、両者は強固に接合されると共にトンネル内への浸水が防止される。
【００１３】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記接合シール材によって接合された前記第１及び第２トンネルの各セグメントの接触中央部を切断除去して両トンネル内を連通するセグメント切断除去手段が設けられたことを特徴とするものである。
【００１４】
従って、第１トンネルと第２トンネルとは互いに接合されてから、セグメント切断除去手段によって接触中央部が切断除去されることで、両トンネル内は連通することとなり、容易に多連のトンネルが形成可能となる。
【００１５】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第２カッタヘッドは中心部の支持軸が前記第２掘削機本体の前端部に回動自在に支持されると共に、該支持軸から揺動アームが径方向に延設され、本体が該第２掘削機本体に枢着された流体シリンダの駆動ロッドが該揺動アームに連結されたことを特徴とするものである。
【００１６】
従って、流体シリンダを作動し、駆動ロッドを連続して伸縮駆動することで揺動アームが揺動し、支持軸を介して第２カッタヘッドを所定角度範囲内で連続して揺動させることで、この連続揺動する第２カッタヘッドによって容易に第２トンネルが掘削可能となる。
【００１７】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第１及び第２トンネルの各セグメントの間隙部に取付けられる前記型枠は、内部の接合材が固化すると取り外されることを特徴とするものである。
【００１８】
従って、接合材が固化すると、型枠は取り外されてトンネルの前方に搬送され、再び第１及び第２トンネルのセグメントの間隙部に取付けられて再利用が図られることとなる。
【００１９】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第１トンネルは円形断面をなす中央部トンネルであって、前記第２トンネルは該中央部トンネルの両側に形成される左右一対の側部トンネルであることを特徴とするものである。
【００２０】
従って、３連トンネルが容易に掘削形成されることとなる。
【００２１】
また、本発明のトンネル掘削機において、前記第１トンネルは円形断面をなす左右一対の側部トンネルであって、前記第２トンネルは該側部トンネルの間に形成される中央部トンネルであることを特徴とするものである。
【００２２】
従って、３連トンネルが容易に掘削形成されることとなる。
【００２３】
また、本発明のトンネル掘削方法は、前端部に装着された円形状の第１カッタヘッドを駆動回転しながら第１掘削機本体を前進することで第１トンネルを掘削形成し、この掘削形成した第１トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組付けて第１トンネルを構築し、その後、前端部に装着された非円形状の第２カッタヘッドを往復揺動しながら第２掘削機本体を前記第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って前進することで第２トンネルを掘削形成し、この掘削形成した第２トンネルの内壁面であって前記第１トンネルのセグメントと接触しない部分にＣ字形状にセグメントを組付けて第２トンネルを構築し、前記第１トンネルのセグメントと対応する部分に型枠を設置し、該型枠と前記第１トンネルのセグメントとに囲まれた前記Ｃ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させることで前記第１及び第２トンネルのセグメントを接合することを特徴とするものである。
【００２４】
従って、第１カッタヘッドは円形断面の第１トンネルを掘削形成し、第２カッタヘッドはこの第１トンネルに沿った半円形断面の第２トンネルを掘削形成することで、それぞれ独立した部分のみを掘削することとなり、また、第１トンネルのセグメントと対応する部分に型枠を設置し、該型枠と第１トンネルのセグメントとに囲まれたＣ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させることで、第１トンネルを構成するセグメントと第２トンネルを構成するセグメントとを容易に接合することが可能なる。
【００２５】
また、本発明のトンネル掘削方法において、前記第１トンネルのセグメントの側方に第２トンネルのセグメントが接合材によって接合された状態で、この接合された各セグメントの接合中央部を切断除去することで前記第１トンネルと前記第２トンネルとの内部を連通して異形断面のトンネルを構築することを特徴とするものである。
【００２６】
従って、第１トンネルのリング状のセグメントと第２トンネルのセグメントの接触中央部を切断除去することで、この第１トンネルと第２トンネルとを容易に連通して異形断面のトンネルが構築可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき、実施例を挙げて詳細に説明する。
【００２８】
図１に本発明の第１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概略、図２にこのシールド掘削機の正面視、図３に図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面、図４に図２のＩＶ−ＩＶ断面、図５乃至図９に本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面、図１０に本実施形態のシールド掘削機によって構築されたトンネルの断面を示す。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態のシールド掘削機は、地下鉄道に利用されるトンネルを掘削形成するものであり、前端部に回転自在な円形状のカッタヘッド１１が装着された第１掘削機本体１２と、前端部に揺動自在な半円形状のカッタヘッド２１が装着されて第１掘削機本体１２によって掘削形成された中央部トンネルに沿って移動自在な第２掘削機本体２２と、前端部に揺動自在な半円形状のカッタヘッド３１が装着されて第１掘削機本体１２によって掘削形成された中央部トンネルＴ１  のセグメント外周他側面に沿って移動自在な第３掘削機本体３２とから構成されている。
【００３０】
即ち、図２乃至図４に示すように、第１掘削機本体１２の前部には多数のカッタビット１３が固定された円形状の第１カッタヘッド１１が回転軸１４によって回転自在に取付けられている。そして、この回転軸１４にはリングギア１５が固定される一方、第１掘削機本体１２側には駆動モータ１６が取付けられており、この駆動モータ１６の駆動ギア１７がリングギア１５に噛み合っている。従って、この駆動モータ１６を駆動すると、駆動ギア１７及びリングギア１５を介して回転軸１４と共にカッタヘッド１１を回転駆動し、多数のカッタビット１３によって前方の地盤を掘削することができる。
【００３１】
また、第１掘削機本体１２の後部には周方向に沿って複数のシールドジャッキ１８が並設されると共に、セグメントＳ１  を組付けるセグメントエレクタ１９が配設されている。従って、このシールドジャッキ１８を作動して掘進方向後方に伸長させると、掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグメントＳ１  からの反力により第１掘削機本体１２が前進することができ、セグメントエレクタ１９はシールドジャッキ１８を縮小して形成された既設のセグメントＳ１  との間の空所に新しいセグメントＳ１  を装着し、このセグメントＳ１  をリング状に組み付けることができる。
【００３２】
一方、第２掘削機本体２２の前部には多数のカッタビット２３が固定された半円形状の第２カッタヘッド２１が回転軸２４によって回転自在に取付けられている。そして、この回転軸２４には一対の揺動アーム２５が一体に固定される一方、第２掘削機本体２２側には一対の油圧シリンダ２６が取付けられており、この油圧シリンダ２６の各駆動ロッド２７が揺動アーム２５の先端部に連結されている。従って、この各油圧シリンダ２６を駆動すると、各駆動ロッド２７及び揺動アーム２５を介して回転軸２４と共にカッタヘッド２１を回転駆動し、多数のカッタビット２３によって前方の地盤を掘削することができる。
【００３３】
また、第２掘削機本体２２の後部における既設セグメントＳ１  と接触しない部分には、周方向に沿って複数のシールドジャッキ２８が並設されると共に、セグメントＳ２  及び内型枠Ｕ２  を組付ける図示しないセグメントエレクタが配設されている。従って、このシールドジャッキ２８を作動して掘進方向後方に伸長させると、掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグメントＳ２  からの反力により第２掘削機本体２２が前進することができ、セグメントエレクタはシールドジャッキ２８を縮小して形成された既設のセグメントＳ２  との間の空所に新しいセグメントＳ２  を装着し、このセグメントＳ２  をＣ字形状に組み付けることができ、また、Ｃ字形状のセグメントＳ２  の間隙部をリング状のセグメントＳ１  とで囲むように内型枠Ｕ２  を組付けることができる。
【００３４】
また、第３掘削機本体３２はこの第２掘削機本体２２とほぼ同様の構成をなしており、前部に多数のカッタビット３３が固定された半円形状の第３カッタヘッド３１が回転軸３４によって回転自在に取付けられている。そして、この回転軸３４の各揺動アーム３５に一対の油圧シリンダ３６の各駆動ロッド３７が連結されており、この各油圧シリンダ３６を駆動することで、カッタヘッド３１を回転駆動することができる。また、第３掘削機本体３２の後部には複数のシールドジャッキ３８及びセグメントエレクタ３９が配設されている。
【００３５】
従って、このシールドジャッキ３８を伸長させると、トンネル内周面に構築された既設のセグメントＳ３  からの反力により第３掘削機本体３２が前進することができ、セグメントエレクタ３９は既設のセグメントＳ３  との間の空所に新しいセグメントＳ３  を装着し、このセグメントＳ３  をＣ字形状に組み付けることができ、また、Ｃ字形状のセグメントＳ３  の間隙部をリング状のセグメントＳ１  とで囲むように内型枠Ｕ３  を組付けることができる。
【００３６】
そして、第１掘削機本体１２のセグメントエレクタ１９によってセグメントＳ１  が組付けらて形成される中央部トンネルＴ１  には、その両側部に掘進方向に沿ってそれぞれ一対のガイド溝Ｇ２  ，Ｇ３  が形成されている。一方、この各ガイド溝Ｇ２  ，Ｇ３  に対応した第２掘削機本体２２及び第３掘削機本体３２にはガイド突起２２ｇ，３２ｇが形成されており、この第２掘削機本体のガイド突起２２ｇは中央部トンネルＴ１  のガイド溝Ｇ２  に嵌合して摺動自在であり、第３掘削機本体３２のガイド突起３２ｇは中央部トンネルＴ１  のガイド溝Ｇ３  に嵌合して摺動自在となっている。なお、中央部トンネルＴ１  の各ガイド溝Ｇ２  ，Ｇ３  には発砲スチロール等の充填材が充填されている。
【００３７】
また、第２掘削機本体２２及び第３掘削機本体３２には、中央部トンネルＴ１  の外周面との接触端部に小筒のハウジング４１が一体に固定され、このハウジング４１内にはスクリューコンベア４２が装着されている。このスクリューコンベア４２は、中央部トンネルＴ１  を形成するセグメントＳ１  と各側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  を形成するセグメントＳ２  ，Ｓ３  との接合部近傍を掘削するものであり、ハウジング４１内には掘削土砂排出後に接合シール材を注入する注入管４３が設けられている。
【００３８】
ここで、上述した本実施形態のシールド掘削機によって地下鉄道に利用される３連トンネルを掘削形成する作動について説明する。
【００３９】
本実施例のシールド掘削機によって地盤を掘削するには、まず、図２及び図３に示すように、第１掘削機本体１２において、駆動モータ１６を駆動してカッタヘッド１１を回転駆動しながら、シールドジャッキ１８を伸長させると、第１掘削機本体１２は既設のセグメントＳ１  からの反力により前進し、多数のカッタビット１３が前方の地盤を掘削することでトンネルを掘削する。そして、シールドジャッキ１８を縮小して形成された既設のセグメントＳ１  との間の空所にセグメントエレクタ１９が新しいセグメントＳ１  を装着していくことで、図５に示すように、中央部トンネルＴ１  が構築される。
【００４０】
次に、第２掘削機本体２２は第１掘削機本体１２によって形成された中央部トンネルＴ１  のガイド溝Ｇ２  にガイド突起２２ｇが摺動自在に嵌合することで案内されている。従って、図２に示すように、この第２掘削機本体２２において、油圧シリンダ２６を連続駆動してカッタヘッド２１を往復揺動しながら、シールドジャッキ２８を伸長させると、第２掘削機本体２２は既設のセグメントＳ２  からの反力により中央部トンネルＴ１  の長手方向に沿って前進し、多数のカッタビット２３が前方の地盤を掘削することでトンネルを掘削する。そして、シールドジャッキ２８を縮小して形成された既設のセグメントＳ２  との間の空所にセグメントエレクタが新しいセグメントＳ２  を装着していくことで、図６に示すように、円形断面の中央部トンネルＴ１  を構成するリング状のセグメントＳ１  の側方に近接して、ほぼ半円形断面の側部トンネルＴ２  を構成するＣ字形状のセグメントＳ２  が組付けられる。また、このＣ字形状のセグメントＳ２  の間隙部Ｂをリング状のセグメントＳ１  とで囲むように内型枠Ｕ２  を組付ける。
【００４１】
一方、第３掘削機本体３２は第１掘削機本体１２によって形成された中央部トンネルＴ１  のガイド溝Ｇ３  にガイド突起３２ｇが摺動自在に嵌合することで案内されている。従って、図２及び図４に示すように、第２掘削機本体２２と同様に、カッタヘッド３１を往復揺動しながら第３掘削機本体３２を前進することで、多数のカッタビット３３が前方の地盤を掘削してトンネルを掘削する。そして、図示しないセグメントエレクタによってセグメントＳ３  を装着していくことで、円形断面の中央部トンネルＴ１  を構成するリング状のセグメントＳ１  の側方に近接して、ほぼ半円形断面の側部トンネルＴ３  を構成するＣ字形状のセグメントＳ３  が組付けられる。また、このＣ字形状のセグメントＳ３  の間隙部Ｂをリング状のセグメントＳ１  とで囲むように内型枠Ｕ３  を組付ける。
【００４２】
一方、この第２及び第３掘削機本体２２，３２による側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  の構築に伴って各スクリューコンベア４２が前方の地盤を掘削することで、中央部トンネルＴ１  と各側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  との接触部近傍に空洞部Ａをそれぞれ形成する。そして、この各空洞部Ａに注入管４３から接合シール材を注入すると、図７に示すように、接合シール材は各空洞部Ａから中央部トンネルＴ１  の各ガイド溝Ｇ２  ，Ｇ３  を含む両者のセグメントＳ２  ，Ｓ３  の間の隙間、セグメントＳ１  とセグメントＳ３  ，Ｓ３  の間各間隙部Ｂ、各トンネルＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  （セグメントＳ１  ，Ｓ２  ，Ｓ３  ）と地盤との隙間に流動し、硬化することで接合部Ｃを形成し、各トンネルＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  が強固に接合される。また、中央部トンネルＴ１  の両側には中間梁５１を立設する。
【００４３】
そして、図８に示すように、トンネルの掘削に伴ってセグメントＳ１  とセグメントＳ３  ，Ｓ３  の間各間隙部Ｂの接合部Ｃが硬化すると、内型枠Ｕ２  ，Ｕ３  を取り外し、図９に示すように、中央部トンネルＴ１  と各側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  との各接触部分を切断除去することで、中央部トンネルＴ１  と各側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  とが連通することとなり、３連のトンネルを形成することができる。
【００４４】
なお、このように掘削形成された地下鉄道用のトンネルは、駅部分では、図１０（ａ）に示す形状となり、留置部分では、図１０（ｂ）に示す形状となる。
【００４５】
図１１に本発明の第２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正面視、図１２にこのシールド掘削機のカッタヘッドの駆動機構を表す断面、図１３に本実施形態のシールド掘削機によって構築されたトンネルの断面を示す。
【００４６】
本実施形態のシールド掘削機は、図１１及び図１２に示すように、前端部に回転自在な円形状のカッタヘッドが装着された第１掘削機本体及び第２掘削機本体と、この第１掘削機本体及び第２掘削機本体によって掘削形成された一対の側部トンネルの間に沿って移動自在であって前端部に揺動自在なカッタヘッドが装着された鼓筒状の第３掘削機本体とから構成されている。なお、第１掘削機本体及び第２掘削機本体は、前述の第１実施形態の第１掘削機本体と同様であるため、説明は省略する。
【００４７】
本実施形態のシールド掘削機において、図１１及び図１２に示すように、第３掘削機本体６１は鼓形の筒状をなし、前部には多数のカッタビット６２が固定された第３カッタヘッド６３が回動軸６４によって回動自在に取付けられている。そして、この回動軸６４には一対の揺動アーム６５が一体に固定される一方、掘削機本体６１側にはそれぞれ一対の油圧シリンダ６６が取付けられており、この油圧シリンダ６６の各駆動ロッド６７が揺動アーム６５の先端部に連結されている。従って、この各油圧シリンダ６６を駆動すると、各駆動ロッド６７及び揺動アーム６５を介して回動軸６４と共に第３カッタヘッド６３を回動し、多数のカッタビット６２によって前方の地盤を掘削することができる。
【００４８】
また、掘削機本体６１の後部には周方向に沿って複数のシールドジャッキ６８が並設されると共に、セグメントＳ３  及び内型枠Ｕ３  を組付ける図示しないセグメントエレクタが配設されている。従って、このシールドジャッキ６８を作動して掘進方向後方に伸長させると、掘削したトンネル内周面に構築された既設のセグメントＳ３  からの反力により掘削機本体６１が前進することができ、セグメントエレクタはシールドジャッキ６８を縮小して形成された既設のセグメントＳ３  との間の空所に新しいセグメントＳ３  を装着し、このセグメントＳ３  をＣ字形状に組み付けることができ、また、Ｃ字形状のセグメントＳ３  の間隙部をリング状のセグメントＳ１  とで囲むように内型枠Ｕ３  を組付けることができる。
【００４９】
そして、第３掘削機本体６１のセグメントエレクタによってセグメントＳ３  が組付けらて形成される中央部トンネルＴ３  には、その両側部に掘進方向に沿ってそれぞれ一対のガイド溝Ｇ３  が形成されている。一方、この各ガイド溝Ｇ３  に対応した第３掘削機本体６１にはガイド突起６１ｇがそれぞれ形成されており、この第３掘削機本体のガイド突起６１ｇは側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  の各ガイド溝Ｇ３  に嵌合して摺動自在となっている。なお、側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  の各ガイド溝Ｇ３  には発砲スチロール等の充填材が充填されている。
【００５０】
また、第３掘削機本体６１の両側部には、側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  の外周面との接触端部に小筒のハウジング７１が一体に固定され、このハウジング７１内にはスクリューコンベア７２が装着されている。このスクリューコンベア７２は、側部トンネルＴ２  ，Ｔ３  を形成するセグメントＳ２  ，Ｓ３  と中央部トンネルＴ３  を形成するセグメントＳ３  との接合部近傍を掘削するものであり、ハウジング７１内には掘削土砂排出後に接合シール材を注入する図死しない注入管が設けられている。
【００５１】
ここで、上述した本実施形態のシールド掘削機によって地下鉄道に利用される３連トンネルを掘削形成する作動について説明する。
【００５２】
本実施例のシールド掘削機によって地盤を掘削するには、まず、図１３に示すように、図示しない第１掘削機本体及び第２掘削機本体によって円形断面のトンネルＴ１  ，Ｔ２  （セグメントＳ１  ，Ｓ２  ）を掘削形成する。次に、図１１及び図１２に示すように、第３掘削機本体６１は各側部トンネルＴ，Ｔ２  （セグメントＳ１  ，Ｓ２  ）のガイド溝Ｇ１  にガイド突起６１ｇが摺動自在に嵌合することで案内されている。従って、カッタヘッド６３を往復揺動しながら第３掘削機本体６１を前進することで、多数のカッタビット６２が前方の地盤を掘削してトンネルを掘削する。そして、図示しないセグメントエレクタによってセグメントＳ３  を装着していくことで、円形断面の各側部トンネルＴ１  ，Ｔ２  を構成するリング状のセグメントＳ１  ，Ｓ２  の間に位置して、ほぼ鼓形断面の中央部トンネルＴ３  を構成するセグメントＳ３  が組付けられる。また、このセグメントＳ３  の間隙部Ｂをリング状のセグメントＳ１  ，Ｓ２  とで囲むように内型枠Ｕ３  を組付ける。
【００５３】
一方、この第３掘削機本体６１による中央部トンネルＴ３  の構築に伴って各スクリューコンベア７２が前方の地盤を掘削することで、と各側部トンネルＴ１  ，Ｔ２  と中央部トンネルＴ３  の接触部近傍に空洞部Ａをそれぞれ形成する。そして、この各空洞部Ａに注入管から接合シール材を注入すると、図１３に示すように、接合シール材は各空洞部Ａから中央部トンネルＴ３  の各ガイド溝Ｇ１  を含む両者のセグメントＳ１  ，Ｓ２  の間の隙間、セグメントＳ３  とセグメントＳ１  ，Ｓ２  の間各間隙部Ｂ、各トンネルＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  （セグメントＳ１  ，Ｓ３  ，Ｓ３  ）と地盤との隙間に流動し、硬化することで接合部Ｃを形成し、各トンネルＴ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３  が強固に接合される。そして、前述の実施形態と同様に、地下鉄道用のトンネルに適応する形状となる。
【００５４】
【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、前端部に回転自在な円形状の第１カッタヘッドが装着されて推進可能な第１掘削機本体に掘削形成された第１トンネルの内壁面にセグメントを組付ける第１セグメントエレクタを設ける一方、前端部に揺動自在な非円形状の第２カッタヘッドが装着されて第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って推進自在な第２掘削機本体に掘削形成された第２トンネルの内壁面であって第１トンネルのセグメントと対向しない部分にセグメントをＣ字形状に組付ける第２セグメントエレクタを設けると共に、該第２セグメントエレクタにより第１トンネルのセグメントと対向する部分に組付けられる型枠と第１トンネルのセグメントとに囲まれるＣ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させることでこの第１及び第２トンネルのセグメントを接合する接合材固化手段を設けたので、第１掘削機本体によって円形断面の第１トンネルを形成し、第２掘削機本体がこの第１トンネルに沿って移動しながら必要部分のみを掘削して半円形状の第２トンネルを第１トンネルと平行に形成し、接合材固化手段によって第１トンネルのセグメントと第２トンネルのセグメントとの間隙部に型枠を用いて接合材を固化させ、各セグメントを接合することで、第２掘削機本体の構造を簡素化して装置の小型軽量化及び低コスト化を図ることができると共に、多連トンネルを容易に掘削形成することで、掘削作業効率の向上を図ることができる。
【００５５】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、第２掘削機本体に第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部に空洞部を形成する補助掘削手段を設けたので、この第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部が補助掘削手段によって掘削されてに空洞部が形成されることとなり、中央部トンネルと側部トンネルの連通を容易に行うことができる。
【００５６】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、補助掘削手段によって掘削された第１及び第２トンネルのセグメント外周面隣接部の空洞部に接合シール材を注入することで間隙部に接合シール材を注入する注入手段が設けたので、第１トンネルと第２トンネルとのセグメント外周面隣接部の空洞部に注入手段によって接合シール材が注入されると、この接合シール材は空洞部から間隙部に流入されることとなり、両者は強固に接合されると共にトンネル内への浸水を防止することができる。
【００５７】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、接合シール材によって接合された第１及び第２トンネルの各セグメントの接触中央部を切断除去して両トンネル内を連通するセグメント切断除去手段を設けたので、セグメント切断除去手段によって第１トンネルと第２トンネルとは互いに接合された接触中央部を切断除去することで、両トンネル内が連通することとなり、容易に多連のトンネルが形成することができる。
【００５８】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、第２カッタヘッドは支持軸が本体に回動自在に支持されてこの支持軸と一体の揺動アームに流体シリンダの駆動ロッドが連結されたので、流体シリンダの伸縮駆動により揺動アームを介して第２カッタヘッドを所定角度範囲内で連続して揺動させることができ、この連続揺動する第２カッタヘッドによって容易に側部トンネルを掘削することができる。
【００５９】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、第１及び第２トンネルの各セグメントの間隙部に取付けられる型枠を、内部の接合材が固化すると取り外し可能としとしたので、取り外してトンネルの前方に搬送した型枠を再び第１及び第２トンネルのセグメントの間隙部に取付けて再利用を図ることで、コストを低減することができる。
【００６０】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、第１トンネルを円形断面をなす中央部トンネルとし、第２トンネルを中央部トンネルの両側に形成される左右一対の側部トンネルとしたので、３連トンネルを容易に掘削形成することができる。
【００６１】
また、本発明のトンネル掘削機によれば、第１トンネルを円形断面をなす左右一対の側部トンネルとし、第２トンネルを側部トンネルの間に形成される中央部トンネルとしたので、３連トンネルを容易に掘削形成することができる。
【００６２】
また、本発明のトンネル掘削方法によれば、円形状の第１カッタヘッドを駆動回転しながら第１掘削機本体を前進することで第１トンネルを掘削形成し、この第１トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組付けて第１トンネルを構築し、その後、非円形状の第２カッタヘッドを往復揺動しながら第２掘削機本体を第１トンネルのセグメント外周側面に形成されたガイド部に沿って前進することで第２トンネルを掘削形成し、この掘削形成した第２トンネルの内壁面であって第１トンネルのセグメントと接触しない部分にセグメントをＣ字形状に組付けて第２トンネルを構築し、第１トンネルのセグメントと対応する部分に型枠を設置し、該型枠と第１トンネルのセグメントとに囲まれたＣ字形状のセグメントの間隙部で接合材を固化させることで第１及び第２トンネルのセグメントを接合して異形断面のトンネルを構築するようにしたので、第１カッタヘッドは円形断面の中央部トンネルを掘削形成し、第２カッタヘッドはこの第１トンネルに沿った半円形断面の第２トンネルを掘削形成することとなり、それぞれ独立した部分のみを掘削することで、掘削効率の向上を図ることができる。
【００６３】
また、本発明のトンネル掘削方法によれば、第１トンネルのセグメントの側方に第２トンネルのセグメントが接合材によって接合された状態で、この接合された各セグメントの接合中央部を切断除去して第１トンネルと第２トンネルとの内部を連通して異形断面のトンネルを構築するようにしたので、この第１トンネルと第２トンネルとを連通することで、異形断面のトンネルを容易に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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概略図である。
【図２】シールド掘削機の正面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面図である。
【図６】本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面図である。
【図７】本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面図である。
【図８】本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面図である。
【図９】本実施形態のシールド掘削機によるトンネルの形成方法を説明するための要部断面図である。
【図１０】本実施形態のシールド掘削機によって構築されたトンネルの断面図である。
【図１１】本発明の第２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正面図である。
【図１２】シールド掘削機のカッタヘッドの駆動機構を表す断面図である。
【図１３】本実施形態のシールド掘削機によって構築されたトンネルの断面図である。
【符号の説明】
１１  第１カッタヘッド
１２  第１掘削機本体
１６  駆動モータ（駆動手段）
１８  推進ジャッキ（第１推進手段）
１９  第１セグメントエレクタ
２１  第２カッタヘッド
２２  第２掘削機本体
２６  油圧シリンダ（揺動手段）
２８  シールドジャッキ（第２推進手段）
２９  第２セグメントエレクタ
３１  第３カッタヘッド
３２  第３掘削機本体
３６  油圧シリンダ（揺動手段）
３８  シールドジャッキ（第３推進手段）
４１  ハウジング
４２  スクリューコンベヤ（掘削補助手段）
４３  注入管（注入手段）
６１  第３掘削機本体
６３  第３カッタヘッド
６６  油圧シリンダ（揺動手段）
６８  シールドジャッキ（第３推進手段）
７１  ハウジング
７２  スクリューコンベヤ（掘削補助手段）
Ｇ１  ，Ｇ２  ，Ｇ３    ガイド溝
Ｓ１  ，Ｓ２  ，Ｓ３    セグメント
Ｔ１  ，Ｔ２  ，Ｔ３    トンネル
Ｕ１  ，Ｕ２  ，Ｕ３    内型枠
【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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