(57)【要約】  【課題】  経済性及び施工性並びに安定性に優れた高速施工シールド工法および同工法に使用するシールド掘進機を提供する。  【解決手段】  シールド掘進機の後胴の後方部内側面１１ｂに、後胴の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５に掛け止めて反力をとり掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８を設け、ロック機構８を既設セグメント５の凹溝部１５に掛け止めて反力をとる第１の工程と、既設セグメント５に反力をとった掘進ジャッキ３を伸張させて前胴１０をセグメント５の１リング幅分掘進させ、その間に、後胴に内蔵したエレクタ装置２により新設セグメント５’を１リング組み立てる第２の工程と、掘進ジャッキ３を収縮させて後胴をセグメント５の１リング幅分推進させ、前記ロック機構８を前記新設セグメント５’の凹溝部１５に掛け止める第３の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメント５の組み立て作業を同時期に行う。【選択図】  図９
2006037430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面にシールド掘削装置を備えた前胴と、セグメントを組み立てるエレクタ装置を内蔵する後胴とを掘進ジャッキにより軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機で掘進するシールド工法において、
シールド掘進機の後胴の後方部内側面に、同後胴の進行に追従し、既設セグメントの外周面の周方向に設けた凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキを伸張可能とするロック機構を設け、
前記掘進ジャッキを収縮させて初期状態とし、前記ロック機構を既設セグメントの前記凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとる第１の工程と、
前記ロック機構により既設セグメントに反力をとった掘進ジャッキを伸張させて前記前胴をセグメントの１リング幅分掘進させ、その間に、後胴に内蔵したエレクタ装置により外周面の周方向に凹溝部又は凸条部を備えた新設セグメントを１リング組み立てる第２の工程と、
前記掘進ジャッキを収縮させて前記後胴をセグメントの１リング幅分推進させ、前記ロック機構を前記新設セグメントの凹溝部又は凸条部に掛け止める第３の工程と、
以下、前記第１の工程から第３の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメントの組み立て作業を同時期に行うことを特徴とする、高速施工シールド工法。
【請求項２】
前面にシールド掘削装置を備えた前胴と、セグメントを組み立てるエレクタ装置を内蔵する後胴とを掘進ジャッキにより軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機で掘進するシールド工法において、
シールド掘進機の後胴の前方部内側面に、新設セグメントの前端面に反力をとる推進ジャッキを設け、同後胴の後方部内側面に、同後胴の進行に追従し、既設セグメントの外周面の周方向に設けた凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキを伸張可能とするロック機構を設け、
前記掘進ジャッキ及び推進ジャッキを収縮させて初期状態とし、前記ロック機構を既設セグメントの前記凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとる第１の工程と、
前記ロック機構により既設セグメントに反力をとった掘進ジャッキを伸張させて前記前胴をセグメントの１リング幅分掘進させ、その間に、後胴に内蔵したエレクタ装置により外周面の周方向に凹溝部又は凸条部を備えた新設セグメントを１リング組み立てる第２の工程と、
前記推進ジャッキの一端を新設セグメントの前端面に当接させて、前記推進ジャッキを新設セグメントの前端面に反力をとって伸張させ、当該伸張させた分だけ前記掘進ジャッキを収縮することにより、前記後胴をセグメントの１リング幅分推進させ、前記ロック機構を新設セグメントの凹溝部又は凸条部に掛け止める第３の工程と、
前記推進ジャッキを収縮させて前記初期状態に戻す第４の工程と、
以下、前記第１の工程から第４の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメントの組み立て作業を同時期に行うことを特徴とする、高速施工シールド工法。
【請求項３】
前面にシールド掘削装置を備えた前胴と、セグメントを組み立てるエレクタ装置を内蔵した後胴とを掘進ジャッキにより軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機において、
シールド掘進機の後胴の後方部内側面には、同後胴の進行に追従し、既設セグメントの外周面の周方向に設けた凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキを伸張可能とするロック機構が設けられていること、
掘進ジャッキを伸縮動作させる制御装置が設けられていることを特徴とする、シールド掘進機。
【請求項４】
前面にシールド掘削装置を備えた前胴と、セグメントを組み立てるエレクタ装置を内蔵した後胴とを掘進ジャッキにより軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機において、
シールド掘進機の後胴の前方部内側面には、外周面の周方向に凹溝部又は凸条部を設けた新設セグメントの前端面に反力をとる推進ジャッキが設けられ、同後胴の後方部内側面には、同後胴の進行に追従し、既設セグメントの外周面の周方向に設けた凹溝部又は凸条部に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキを伸張可能とするロック機構が設けられていること、
掘進ジャッキ及び推進ジャッキを伸縮動作させる制御装置が設けられていることを特徴とする、シールド掘進機。
【請求項５】
掘進ジャッキは、ほぼセグメントの１リング幅分のストロークとされていることを特徴とする、請求項３又は４に記載したシールド掘進機。
【請求項６】
推進ジャッキは、ほぼセグメントの１リング幅分のストロークとされていることを特徴とする、請求項４に記載したシールド掘進機。
【請求項７】
ロック機構は、軸方向に配置した板ばねを後胴の周方向に複数設けて成り、各々の板ばねは、その前端部は後胴の後方部内側面に固定され、後端部は開放され、当該開放された板ばねの後端部は、既設セグメントの外周面に弾性的に当接しながら後胴の進行に追従する構成とされていることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一に記載したシールド掘進機。
【請求項８】
ロック機構と後胴の後方部内側面との間に、同ロック機構を既設セグメント側に押しつけ固定する、膨張・収縮が可能な袋体が設けられていることを特徴とする、請求項３〜７のいずれか一に記載したシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、トンネルを掘削施工する高速施工シールド工法および同工法に使用するシールド掘進機の技術分野に属し、更に云えば、シールド掘削装置による掘進作業と、エレクタ装置によるセグメントの組み立て作業を同時期に行うことができる、高速施工シールド工法および同工法に使用するシールド掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法は、シールド掘進機で地山を掘進した跡にセグメントを組み立ててトンネルを構築するものである。近年、シールド工事用の用地確保が特に過密化した都市部において困難であり、用地を確保できたとしても長期使用が困難であること、及びトンネルの長距離化が顕著になってきていること、さらに、建設工事のコスト縮減の社会的ニーズを満たす必要があること、等々の問題から、シールド工法の高速化が切望されている。
【０００３】
しかしながら、従来のシールド工法は、シールド掘進機でセグメントの１リング分を掘進した段階で掘進作業を一旦停止し、セグメントを１リング分組み立て、同セグメントの組み立て作業完了後に再びシールド掘進機による掘進作業を開始していた。要するに、従来のシールド工法は、掘削装置による掘進作業とエレクタ装置によるセグメントの組み立て作業とを交互に繰り返して行っていたため、比例的に多くの作業時間を必要とし、シールド工法の高速化の余地が多大に残されていた。
【０００４】
従来、掘進作業とセグメントの組み立て作業とを同時期に行うことによりシールド工法の高速化を実現して、作業時間の大幅な短縮を図ることが可能な高速施工シールド工法が種々開示されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００５】
前記特許文献１に記載された高速施工シールド工法は、掘進ジャッキが収縮されすべての推進ジャッキが伸張された初期状態から（特許文献１の第３図参照）、セグメントの前端面に反力をとりながら掘進ジャッキを伸張させて前胴を掘進すると同時に、複数の推進ジャッキのうちの一部を収縮させて既設セグメントとの間にセグメントピースを組み込み、新設してまもないセグメントピースに反力をとる工程を他の推進ジャッキに順次繰り返して行うことによりセグメントをリング状に組み立て、当該セグメントを組み立てた後、掘進ジャッキと推進ジャッキの押側圧力室に圧力を加えてこれらのジャッキを初期状態に戻す運転方法で実施している（特許請求の範囲、及び公開公報第３頁左下欄１４行目〜第４頁左上欄１０行目参照）。
【０００６】
前記特許文献２に記載された高速施工シールド工法は、前記特許文献１と比して、掘進ジャッキ及び推進ジャッキのストロークを短くして実施できるように工夫を施すことにより、シールド掘進機のコンパクト化を実現しているが、運転方法の技術思想は前記特許文献１とほぼ同様である。即ち、セグメントの前端面に反力をとりながら掘進ジャッキを伸張させて前胴を掘進すると同時に、複数の推進ジャッキのうちの一部を収縮させて既設セグメントとの間にセグメントピースを組み込み、新設してまもないセグメントピースに反力をとる工程を他の推進ジャッキに順次繰り返して行うことによりセグメントをリング状に組み立て、当該セグメントを組み立てた後、掘進ジャッキと推進ジャッキを初期状態に戻す運転方法で実施している（請求項３、及び段落番号[0026]〜[0035]参照）。
【０００７】
前記特許文献３に記載された高速施工シールド工法は、同文献３の図１と図２に示したように、掘進ジャッキ１１と後方反力用ジャッキ７が収縮された初期状態から、セグメントの前端面に反力をとりながら前記掘進ジャッキ１１を伸張させて前胴１の掘進を行った後、反力を後方反力支持ドラム２に移し、当該掘進ジャッキ１１をすべて収縮させて、既設セグメント４との間にセグメントピース４’を組み込む。この間に前記後方反力用ジャッキ７、センターシャフト１０によって掘進量の一部を掘進する。この際、後方反力支持ドラム２を介して掘進反力を支持する。かくして前方の新設セグメント４’の組立て終了後、再び掘進ジャッキ１１により新設セグメント端面に反力を支持せしめ、残りの掘進を行う運転方法で実施している（段落番号[0011]参照）。
【０００８】
要するに、前記特許文献１〜３に記載された高速施工シールド工法は共通して、掘削装置による掘進作業とエレクタ装置によるセグメントの組み立て作業を同時期に行うことによりシールド工法の高速化を実現しているので、上述した諸問題を一応解決している。
【０００９】
【特許文献１】特公平３−２３７２０号公報
【特許文献２】特許第３４４７１１６号公報
【特許文献３】特開平６−５８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１及び特許文献２に係る技術は共通して、前胴を掘進させるための反力を、既設セグメント或いは新設セグメントの前端面に推進ジャッキを伸張して取ることを必須要件としている。
【００１１】
そのため、複数の推進ジャッキのうちの一部を収縮させて既設セグメントの間にセグメントピースを組み込み、当該セグメントピースに反力をとる工程を他の推進ジャッキに順次繰り返して行う必要があり、推進ジャッキの制御を複雑化し、コストが嵩むという問題がある。それに伴い、推進ジャッキの制御機構が故障する虞があり、仮に故障した場合の修理が至難であるという問題も孕んでいる。
【００１２】
また、セグメントの施工についても、一部の推進ジャッキの盛り替えを待ってセグメントピースを組み込む作業を順次行わなければならず、スムーズな組み立て作業を行い得ない問題もある。さらに、新設してまもないセグメント（ピース）に多大な反力を付与することを余儀なくされるので、当該セグメント（ピース）に反力をとって行う掘進作業の安定性に疑問が残る。
【００１３】
よって、前記特許文献１及び特許文献２に係る技術は、特に、経済性及び施工性並びに安定性の点で改良の余地が残されていると云える。
【００１４】
特許文献３に係る技術は、前記掘進ジャッキ１１をすべて収縮させて、既設セグメント４との間にセグメントピース４’を組み込むことができる点は注目される。
【００１５】
しかしながら、この技術も、新設してまもないセグメント（ピース）に多大な反力を付与することを余儀なくされるので、当該セグメント（ピース）に反力をとって行う掘進作業の安定性に疑問が残る。また、シールド掘進機１の内部に巨大なセンターシャフト１０を軸方向に搭載しているので、エレクタ装置によるセグメントの組み立て作業の邪魔になり、作業性が悪いという問題もある。
【００１６】
本発明の目的は、前胴を掘進させるための反力を、安定した既設セグメントの外周面にとる構成で実現することにより、掘進作業とセグメントの組み立て作業を同時期に行い、シールド工法の高速化を実現できることは勿論、推進ジャッキの制御をシンプルに実施できると共に、セグメントの組み立て作業を推進ジャッキの盛り替えに制約を受けることなく十分なスペースで実施でき、経済性及び施工性並びに安定性に優れた高速施工シールド工法および同工法に使用す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】
【００１７】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係
る高速施工シールド工法は、
前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵する後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機で掘進するシールド工法において、
シールド掘進機の後胴１１の後方部内側面１１ｂに、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８を設け、
前記掘進ジャッキ３を収縮させて初期状態とし、前記ロック機構８を既設セグメント５の前記凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとる第１の工程と、
前記ロック機構８により既設セグメント５に反力をとった掘進ジャッキ３を伸張させて前記前胴１０をセグメント５、５’の１リング幅分掘進させ、その間に、後胴１１に内蔵したエレクタ装置２により外周面の周方向に凹溝部１５又は凸条部１６を備えた新設セグメント５’を１リング組み立てる第２の工程と、
前記掘進ジャッキ３を収縮させて前記後胴１１をセグメント５、５’の１リング幅分推進させ、前記ロック機構８を前記新設セグメント５’の凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止める第３の工程と、
以下、前記第１の工程から第３の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメント５、５’の組み立て作業を同時期に行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載した発明に係る高速施工シールド工法は、図１〜図４に示したように、
前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵する後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成るシールド掘進機で掘進するシールド工法において、
シールド掘進機の後胴１１の前方部内側面１１ａに、新設セグメント５’の前端面に反力をとる推進ジャッキ３を設け、同後胴１１の後方部内側面１１ｂに、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８を設け、
前記掘進ジャッキ３及び推進ジャッキ４を収縮させて初期状態とし、前記ロック機構８を既設セグメント５の前記凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとる第１の工程と、
前記ロック機構８により既設セグメント５に反力をとった掘進ジャッキ３を伸張させて前記前胴１０をセグメント５、５’の１リング幅分掘進させ、その間に、後胴に内蔵したエレクタ装置により外周面の周方向に凹溝部又は凸条部を備えた新設セグメント５’を１リング組み立てる第２の工程と、
前記推進ジャッキ４の一端を新設セグメント５’の前端面に当接させて、前記推進ジャッキ４を新設セグメント５’の前端面に反力をとって伸張させ、当該伸張させた分だけ前記掘進ジャッキ３を収縮することにより、前記後胴１１をセグメント５、５’の１リング幅分推進させ、前記ロック機構８を新設セグメント５’の凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止める第３の工程と、
前記推進ジャッキ４を収縮させて前記初期状態に戻す第４の工程と、
以下、前記第１の工程から第４の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメント５、５’の組み立て作業を同時期に行うことを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載した発明に係るシールド掘進機は、
前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵した後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成り、
シールド掘進機の後胴１１の後方部内側面１１ｂには、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８が設けられていること、
掘進ジャッキ３を伸縮動作させる制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載した発明に係るシールド掘進機は、図１に示したように、
前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵した後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成り、
シールド掘進機３の後胴１１の前方部内側面１１ａには、外周面の周方向に凹溝部１５又は凸条部１６を設けた新設セグメント５’の前端面に反力をとる推進ジャッキ４が設けられ、同後胴１１の後方部内側面１１ｂには、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８が設けられていること、
掘進ジャッキ３及び推進ジャッキ４を伸縮動作させる制御装置が設けられていることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載した発明は、請求項３又は４に記載したシールド掘進機において、
掘進ジャッキ３は、ほぼセグメント５、５’の１リング幅分のストロークとされていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載した発明は、請求項４に記載したシールド掘進機において、
推進ジャッキ４は、ほぼセグメント５、５’の１リング幅分のストロークとされていることを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載した発明は、請求項３〜６のいずれか一に記載したシールド掘進機において、
ロック機構８は、軸方向に配置した板ばね７を後胴１１の周方向に複数設けて成り、各々の板ばね７…は、その前端部７ａは後胴１１の後方部内側面１１ｂに固定され、後端部７ｂは開放され、当該開放された板ばね７の後端部７ｂは、既設セグメント５の外周面に弾性的に当接しながら後胴１１の進行に追従する構成とされていることを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載した発明は、請求項３〜７のいずれか一に記載したシールド掘進機において、
ロック機構８と後胴１１の後方部内側面１１ｂとの間に、同ロック機構８を既設セグメント５側に押しつけ固定する、膨張・収縮が可能な袋体１７が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る高速施工シールド工法および同工法に使用するシールド掘進機によれば、前胴１０を掘進させるための反力を、後胴１１の後方部内側面１１ｂに設けたロック機構８により、既に施工済みの安定性に優れた既設セグメント５の外側（外周面）にとる構成なので、以下の効果を奏する。
Ｉ）掘進作業とセグメント５、５’の組み立て作業とを同時期に行うことによりシールド工法の高速化を実現できることは勿論、安定した状態で、前胴１０の掘進作業を行うことができる。
II)従来技術のように、一部の推進ジャッキと残りの推進ジャッキを個別に伸縮制御する必要が一切ないので、推進ジャッキの制御機構のシンプル化を実現でき、経済性に優れている。
III)ジャッキの盛り替えに制約を受けることなく、セグメント５、５’の組み立て作業を十分な作業スペースでスムーズに行い得るので、施工性に優れている。
IV）このように、経済性及び施工性並びに安定性に優れた高速化したシールド工法を実現できるので、従来問題とされていた、シールド工事用の用地確保が特に過密化した都市部において困難であり、用地を確保できたとしても長期使用が困難であること、及びトンネルの長距離化が顕著になってきていること、さらに、建設工事のコスト縮減の社会的ニーズを満たす必要があること、等々の問題を一挙に確実に解決することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明に係る高速施工シールド工法および同工法に使用するシールド掘進機は、施工性及び経済性並びに安定性に優れた高速化を実現するべく、以下のように実施される。
【実施例１】
【００２７】
図１と図５は、請求項４に記載したシールド掘進機を示しており、図１〜図４は、請求項２に記載した前記シールド掘進機を使用した高速施工シールド工法を段階的に示している。
【００２８】
このシールド掘進機は、前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵した後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成る所謂複胴型シールド掘進機であり、
シールド掘進機の後胴１１の前方部内側面１１ａには、外周面の周方向に凹溝部１５又は凸条部１６を設けた新設セグメント５’の前端面に反力をとる推進ジャッキ４がほぼ水平に設けられ、同後胴１１の後方部内側面１１ｂには、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６（図８参照）に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８が設けられていること、
掘進ジャッキ３及び推進ジャッキ４を伸縮動作させる制御装置（図示省略）が設けられていることを特徴とする（請求項４記載の発明）。
【００２９】
図１〜図４に係る前記セグメント５（５’）は、その外周面の周方向に沿って凹溝部１５を形成して実施している。本発明に適用可能なセグメント５は、この形状に限らず、図８に示したように、その外周面の周方向に沿って凸条部１６を形成して実施することもできる。図７と図８に示したように、１体のセグメント５に対して２重のリング状に凹溝部１５、１５又は凸条部１６、１６を設けて実施することもできるし、３重以上のリング状に凹溝部１５…又は凸条部１６…を設けて実施することもできる。また、前記凹溝部１５又は凸条部１６は、前記セグメント５の外周面の周方向に沿って連続的に設けて実施しているが、断続的に設けて実施することもできる。ちなみに、当該凸条部１６は、予め外周面に凸条部１６を有するセグメント５を適用する他に、汎用のセグメント５をリング状に組み立てた後、当該セグメント５の外周面に沿って薄板鋼材をリング状に巻き付けて凸条部１６を形成して実施することもできる。
【００３０】
本実施例に係るロック機構８は、図５に示したように、軸方向に配置した板ばね７を、図６に示したように、後胴１１の周方向にほぼ等間隔に複数個設けて成り、各々の板ばね７…は、その前端部７ａは後胴１１の後方部内側面１１ｂに固定され、後端部７ｂは開放され、当該開放された板ばね７の後端部７ｂは、既設セグメント５の外周面に弾性的に当接しながら後胴１１の進行に追従する構成で実施されている（請求項７記載の発明）。したがって、前記ロック機構８の板ばね７は、図７と図８に示したように、１体のセグメント５に対して２重のリング状に凹溝部１５、１５又は凸条部１６、１６を設けて実施する場合には、前後２列に板ばね７…を構成して実施する。
【００３１】
すなわち、前記ロック機構８は、その板ばね７の後端部を既設セグメント５の外周面に弾性的に当接しながら後胴１１の進行に追従する構成で実施しているので、当該板ばね７が前記セグメント５、５’の凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止め可能な位置に到達した場合は、前進はスムーズにできるが後退は一切できない所謂ラチェット機構のような構造で実施しているのである。
【００３２】
ちなみに、前記ロック機構８として適用する板ばね７は、セグメント５の凹溝部１５（又は凸条部１６）に反力をとって掘進ジャッキ３を推進させると共に、前胴１０を掘進させることができる剛性を有する構造設計とすることに留意する。勿論、当該凹溝部１５（又は凸条部１６）自体の剛性も同趣旨を考慮した構造設計とすることに留意する。
【００３３】
本実施例に係るシールド掘削装置１にはカッタヘッドが使用され、円筒形の前胴１０の前面に回転自在に装着されている。前胴１０内の後部には、円筒形の後胴１１が、その前方部分１１ａを軸方向に摺動自在に挿入されており、その前方部分（挿入部）１１ａは前胴１０の後端に設けられた継目シール６を介して重合され、後方部分（非挿入部）１１ｂは、前胴１０の径の大きさで掘削されたトンネル径を後方においても維持するべく、前胴と同径となるように拡大して実施されている。
【００３４】
前記後胴１１の後端には、後胴１１の内側面の周方向に沿ってリング状に組み立てられるセグメント５との隙間から漏水等の進入を防止するテールシール９が設けられ、前記前胴１０の継目シール６と共に前胴１０及び後胴１１のシール性を確保する構成で実施されている。
【００３５】
また、前胴１０及び後胴１１の内周面の周方向に沿ってそれぞれ、掘進ジャッキ３と推進ジャッキ４とがその作動方向をフレーム軸方向に向けて複数個配設されている。この配置は、具体的には、後胴１１の内周面の周方向に沿ってリング状にバランス良く所要の数（本実施例では均等角度に８本ずつ）設けられ、中央部のスペースの有効利用が図れるように実施している。
【００３６】
前記掘進ジャッキ３は、その基端側が、後胴１１の前方部分１１ａの先端部内側面の周方向に沿ってリング状に突設した取り付け板１２に固定されると共に、ロッド先端側が前胴１０の内周に設けた当接板１３に連結され、当該掘進ジャッキ３を伸縮させることにより重合部で軸方向にスライド自在な構成で、具体的には、当該取り付け板１２（後胴１１）に反力をとり前胴１０を押し出して、その前面の掘削装置１で掘進させる構成で実施されている。なお、後胴１１に対する前記掘進ジャッキ３の固定手段はこれに限定されない。また、前記掘進ジャッキ３における基端側とロッド先端側の向きは左右逆に配設してもほぼ同様に実施できる。
【００３７】
前記推進ジャッキ４は、その基端側が、後胴１１の前方部分１１ａの中央部内側面に周方向に沿ってリング状に突設した取り付け板１４に固定されると共に、ロッド先端側が後胴１１に内蔵されたエレクタ装置２により組み立てられるリング状の新設セグメント５’に当接する配置に設けられ、この新設セグメント５’に反力をとり後胴１１を前胴１０に引き寄せて深く重合し得る構成で実施されている。なお、後胴１１に対する前記推進ジャッキ４の固定手段はこれに限定されない。また、前記推進ジャッキ４における基端側とロッド先端側の向きは左右逆に配設してもほぼ同様に実施できる。
【００３８】
前記掘進ジャッキ３と推進ジャッキ４は、これらを個別に伸縮動作が可能なように制御装置（図示省略）により制御され、それぞれの使用目的に応じた種々の作動が行える構成で実施されている。また、前記掘進ジャッキ３と推進ジャッキ４のストロークは共に、セグメント５、５’の１リングの幅とほぼ同等の１０００mm程度で実施することが好ましい（請求項５及び請求項６記載の発明）。さらに、前記掘進ジャッキ３及び推進ジャッキ４の使用本数は、８本に限定されず、シールド径に応じた好適な本数で実施可能である。特に、前記推進ジャッキ４は、前胴１０を掘進させるために利用するものではなく、後胴１１を推進させるために利用すれば足りるので、使用本数は、従来技術と比して、少なくても（例えば３本程度でも）十分に実施可能である。ちなみに、後述するように、前記後胴１１を推進させるためには、前記前胴１０の周面摩擦力などを利用して前記掘進ジャッキを収縮させるだけで実施することも可能である（請求項１及び請求項３記載の発明）。
【００３９】
上記構成のシールド掘進機を使用した高速施工シールド工法について、図１〜図４に基づいて説明する。
【００４０】
図１は、前記シールド掘進機のすべての掘進ジャッキ３及び推進ジャッキ４が収縮した初期状態を示している。ちなみに、収縮した推進ジャッキ４と既設セグメント５の前端面の間には、新設セグメント５’を十分に組み込むことができる隙間（１２００mm程度）を予め確保しておくことに留意する。
【００４１】
この状態から、前記ロック機構８の板ばね７の後端部７ｂを、既設セグメント５のうち先頭部のセグメント５の凹溝部１５内にセットし、前記セグメント５の凹溝部１５に掛け止めて反力をとる（第１の工程）。
【００４２】
前記ロック機構８の板ばね７は、既設セグメント５の外周面に弾性的に当接しながら後胴の進行に追従する構成なので、後胴１１を進行させて板ばね７を当該凹溝部１５に位置決めすると当該板ばね７の後端部７ｂは自動的に当該凹溝部１５の底部及び後壁に当接する。
【００４３】
前記図１の状態から、図２の状態に移行して、掘進作業とセグメントの組み立て作業の同時施工に入る。即ち、前記ロック機構８により既設セグメント５に反力をとった掘進ジャッキ３を伸張させて前記前胴１０をセグメント５（５’）の１リング幅分（１０００mm程度）掘進させ、その間に、後胴１１に内蔵したエレクタ装置２により新設セグメント５’を１リング組み立てる（第２の工程）。
【００４４】
前記掘進ジャッキ３は、前記ロック機構８の板ばね７の後端部７ｂが前記既設セグメント５の凹溝部１５内の後壁にしっかり当接するので、当該既設セグメント５に十分な反力をとって安定した掘進作業を行い得る。当該掘進ジャッキ３が安定した掘進作業を行っている間に行う新設セグメント５’の組み立て作業は、すべての推進ジャッキ４と全く接触しないで、且つ、盛り替えに制約を受けることなく実施できるので、フレキシブルな作業手順でスムーズに新設セグメント５’をリング状に組み立てることができる。
【００４５】
前記図２の状態から図３と図４の状態に移行して、組み立てた新設セグメント５’に反力をとって後胴１１を推進させる。即ち、前記推進ジャッキ４を若干伸張してその一端（ロッド先端側）を新設セグメント５’の前端面に当接させる。そして、前記推進ジャッキ４を新設セグメント５’の前端面に反力をとって伸張させ（図３参照）、当該伸張させた分だけ前記掘進ジャッキ３を収縮することにより、前記後胴１１をセグメント５（５’）の１リング幅分（１ストローク分）推進させる。これに伴い、前記ロック機構８は、後方へは一切後退しないが後胴１１の進行には追従する構成（所謂ラチェット機構）とされているので、当該後胴１１の進行に追従して前記ロック機構８の板ばね７を新設セグメント５’の凹溝部に掛け止める位置までスムーズに位置決めすることができる（第３の工程）。
【００４６】
ちなみに、図３は、前記推進ジャッキ４を伸張して新設セグメント５’の前端面に当接させた後、さらにほぼ半ストローク分（５００mm）伸張させた状態を示している。その分、前記掘進ジャッキ３は、半ストローク分（５００mm）収縮させている。
【００４７】
そして、図４に示したように、シールド掘進機をセグメント１リング幅分（１ストローク分）推進させた後、前記推進ジャッキ４を収縮させて、図１に示したような初期状態に戻す（第４の工程）。
【００４８】
このように、本発明に係る推進ジャッキ４は、後胴１１を推進させるために新設セグメント５’に反力をとるのであり、従来技術のように、前胴１０を掘進させるために新設セグメント５’に反力をとるものではないので、従来技術と比して、推進ジャッキ４の省力化を実現することができる。また、本発明に係る推進ジャッキ４は、すべての推進ジャッキ４を同時に伸縮制御すれば足り、従来技術のように、一部の推進ジャッキと残りの推進ジャッキを個別に伸縮制御し、且つ反力のバランスをとるように制御する必要が一切ないので、従来技術と比して、推進ジャッキ４の制御機構のシンプル化を実現することができる。
【００４９】
以上が、１リングのセグメント５’を組み立てる工程であり、上記第１の工程から第４の工程を順次繰り返して行うことにより、掘削装置１による掘進作業とエレクタ装置２によるセグメント５（５’）の組み立て作業を同時期に行うシールド工法が可能となる（請求項２記載の発明）。
【実施例２】
【００５０】
図９は、請求項３に記載したシールド掘進機を示しており、図９〜図１２は、請求項１に記載した当該シールド掘進機を使用した高速施工シールド工法を段階的に示している。図示例の通り、高速施工シールド工法を実現するシールド掘進機は、前記推進ジャッキ４を使用しないで実施することもできる（請求項１及び請求項３記載の発明）。
【００５１】
すなわち、実施例２に係るシールド掘進機は、前面にシールド掘削装置１を備えた前胴１０と、セグメント５、５’を組み立てるエレクタ装置２を内蔵した後胴１１とを掘進ジャッキ３により軸方向にスライド自在に連結して成り、シールド掘進機の後胴１１の後方部内側面１１ｂには、同後胴１１の進行に追従し、既設セグメント５の外周面の周方向に設けた凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止めて反力をとり前記掘進ジャッキ３を伸張可能とするロック機構８が設けられており、掘進ジャッキ３を伸縮動作させる制御装置が設けられている（請求項３記載の発明）。
【００５２】
このシールド掘進機による高速施工シールド工法は、先ず、図９に示したように、前記掘進ジャッキ３を収縮させて初期状態とし、前記ロック機構８を既設セグメント５の前記凹溝部１５（又は凸条部１６）に掛け止めて反力をとる（第１の工程）。次に、図１０に示したように、前記ロック機構８により既設セグメント５に反力をとった掘進ジャッキ３を伸張させて前記前胴１０をセグメント５、５’の１リング幅分掘進させ、その間に、後胴１１に内蔵したエレクタ装置２により新設セグメント５’を１リング組み立てる（第２の工程）。続いて、図１１と図１２に示したように、前胴１０の周面摩擦力を利用し、前記掘進ジャッキ３を収縮させて前記後胴１１をセグメント１リング幅分推進させて、前記ロック機構８を新設セグメント５’の凹溝部１５又は凸条部１６に掛け止める（第３の工程）。以下、前記第１の工程から第３の工程を順次繰り返して掘進作業とセグメントの組み立て作業とを同時期に行う（請求項１記載の発明）。
【００５３】
即ち、この実施例２に係る技術は、前胴１０の周面摩擦力を利用して、掘進ジャッキ３を収縮させることにより、推進ジャッキ４を使用しないで後胴１１を推進させる技術的思想に立脚している。なお、前胴１０の周面摩擦力を有効利用するべく、当該前胴の１０の外周面に鋭角なテーパー状の突起物を多数設けて実施することが好ましい。
【００５４】
このように、実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために言及する。
【００５５】
例えば、図１３は、異なる実施例を示している。この実施例は、ロック機構８（板ばね７）と後胴１１の後方部内側面１１ｂとの間に、同ロック機構８を既設セグメント５側に押しつけ固定する、膨張・収縮が可能な袋体１７を設けて実施している（請求項８記載の発明）。この袋体１７は、通常時は収縮させて前記後方部内側面１１ｂに設置しており、前記ロック機構８を既設セグメント５の凸条部１６（又は凹溝部１５）に掛け止める段階で膨張させて、当該ロック機構８を既設セグメント５側に押しつけて固定するのである。
【００５６】
すなわち、前記袋体１７は、前記ロック機構８の前記凹溝部１５（又は凸条部１６）へのロック状態を補助するために使用されるものである。よって、当該袋体１７を設置して実施する場合は、前記弾性部材である板ばね７を必ずしも使用する必要はなく、前記凹溝部１５（又は凸条部１６）へ掛け止め可能な棒状材で実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施例１に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法の初期状態を示した断面図である。
【図２】実施例１に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、掘進作業とセグメントの組み立て作業とを同時期に施工する状態を示した断面図である。
【図３】実施例１に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、推進ジャッキを伸張させて新設セグメントの前端面に反力をとって後胴を推進させる状態を示した断面図である。
【図４】実施例１に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、新設セグメントの前端面に反力をとった推進ジャッキを１ストローク伸張させて後胴を推進させた状態を示した断面図である。
【図５】図１に示したロック機構を拡大して示した断面図である。
【図６】ロック機構の板ばねの設置状態を概略的に示した正面図である。
【図７】ロック機構のバリエーションを示した断面図である。
【図８】ロック機構のバリエーションを示した断面図である。
【図９】実施例２に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法の初期状態を示した断面図である。
【図１０】実施例２に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、掘進作業とセグメントの組み立て作業とを同時期に施工する状態を示した断面図である。
【図１１】実施例２に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、後胴を推進させる状態を示した断面図である。
【図１２】実施例２に係るシールド掘進機による高速施工シールド工法について、後胴を１ストローク分推進させた状態を示した断面図である。
【図１３】ロック機構のバリエーションを示した断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１    掘削装置（カッタヘッド）
２    エレクタ装置
３    掘進ジャッキ
４    推進ジャッキ
５    既設セグメント
５’  新設セグメント
６    継目シール
７    板ばね
８    ロック機構
９    テールシール
１０    前胴
１１    後胴
１１ａ  挿入部
１１ｂ  非挿入部
１２    取り付け板  
１３    当接板
１４    取り付け板
１５    凹溝部
１６    凸条部
１７    袋体
【図１】
2006037430.tif 000003
【図２】
2006037430.tif 000004
【図３】
2006037430.tif 000005
【図４】
2006037430.tif 000006
【図５】
2006037430.tif 000007
【図６】
2006037430.tif 000008
【図７】
2006037430.tif 000009
【図８】
2006037430.tif 000010
【図９】
2006037430.tif 000011
【図１０】
2006037430.tif 000012
【図１１】
2006037430.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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