(57)【要約】【課題】複数のルーフトンネルを構築すると共にルーフトンネル同士を接合する工程に用いる場合に、工期を短縮できるとともに、コストを削減することができるシールド掘削機を提供する。【解決手段】中空円筒状のシールド本体１の前端部に設けられた隔壁３に設置されたメインカッタヘッド１３を備えたシールド掘削機Ｗであって、シールド本体１の外周部には、メインカッタヘッド１３と比べて小径のサブカッタヘッド２３を有するサブカッタ機構２０が設置されている。サブカッタヘッド２３は、メインカッタヘッド１３の外周部から突出するように設置されている。【選択図】図１
2015151682.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、
前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが４つ設置され、
４つの前記サブカッタヘッドは、前記メインカッタヘッドの上半部側の左右それぞれの位置と、下半部側の左右それぞれの位置とに配置され、
上半部右側の前記サブカッタヘッドと、上半部左側の前記サブカッタヘッドとを結んだ線の長さ寸法が、下半部右側の前記サブカッタヘッドと下半部左側の前記サブカッタヘッドとを結んだ線の長さ寸法と異なるように４つのサブカッタヘッドが設置されていることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
前記サブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する回転機構に支持され、該回転機構により該シールド本体の周方向に沿って移動するようになっていることを特徴とする請求項１記載のシールド掘削機。
【請求項３】
中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、
前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが４つ設置され、
前記サブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する回転機構に支持され、該回転機構により該シールド本体の周方向に沿って移動するようになっていることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項４】
中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、
前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが、前記メインカッタヘッドの左右両側にそれぞれ一対ずつ設置され、
前記メインカッタヘッドの左半部に設置された１対のサブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する第１回転機構に支持され、
前記メインカッタヘッドの右半部に設置された１対のサブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する第２回転機構に支持されていることを特徴とするシールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘削機に関し、例えば、トンネルの分岐・合流部等の大断面地下空間を構築するために用いられるシールド掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下道の分岐・合流部等の大断面地下空間を構築するにあたり、超大型のシールド掘削機を用いて施工を行うことは、構造面及びコスト面から困難であるため、小型のシールド掘削機を用いて、目的とする空間の外周を囲むように複数のルーフトンネルを掘削し、複数のルーフトンネル同士を接合してリング状の覆工壁を構築し、覆工壁の内側を掘削して大断面地下空間を構築することが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、既設のシールドトンネルの外方に、このシールドトンネルを囲むように、小型のシールド掘削機を用いて、複数のルーフシールドトンネル（以下、単に「ルーフトンネル」という）を掘削し、掘削したルーフトンネル同士を接合してリング状の覆工壁を構築し、この内側を掘削して拡幅部位を形成する施工方法が提案されている。
【０００４】
具体的には、特許文献１の施工方法は、地中空洞の施工予定位置の外側に、複数のルーフトンネルを所定間隔で配列した状態で施工し、そのルーフトンネルの内側から、隣り合うルーフトンネル相互に改良ゾーンを形成し、改良ゾーン内において隣り合うルーフトンネル間を掘削して、ルーフトンネル間およびルーフトンネル内に、隣り合うルーフトンネル同士を接合する壁を先受工として先行施工した後、壁の内側を掘削して地中空洞を構築している。上記の改良ゾーンは、隣り合うルーフトンネル間の接合予定位置を含む領域を凍結工法で凍結させることにより形成している。
【０００５】
また、特許文献２には、シールドトンネルの拡幅予定部位の周囲を複数の鋼管によりパイプルーフを形成して支持するシールドトンネルの拡幅工法が開示されている。この拡幅工法は、図１５に示すように、シールドトンネル１０１の一部を拡大して、鋼管を地山内に挿入するための発進部１０３を構築する発進部構築工程と、複数の前記鋼管１０４を、発進部１０３から拡幅予定部位を囲むように挿入してパイプルーフを形成する鋼管設置工程とが示され、パイプルーフ１１１を構成するトンネル（鋼管１０４）を途中から増加させていくことにより、断面形状が漸次拡径しているパイプルーフ１１１を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２１７９１１号公報
【特許文献２】特開２０１０−４３４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術は以下に示す技術的課題を有している。
特許文献１に記載の方法は、隣り合うルーフトンネルの間に凍結工法で改良ゾーンを設けているが、ルーフトンネル間を掘削できるように地盤を改良するには多大な時間と工費がかかるため工程全体での大きなネックになっている。
【０００８】
また、特許文献２に記載の工法によれば、パイプルーフを構成するトンネルを漸次増加させることにより、特許文献１と比べると地盤改良を行う領域を減らすことができるものの、やはり、トンネル間の地盤改良を大規模に行う必要があり、さらなる簡略化の手段が求められている。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、複数のルーフトンネル同士を接合してルーフを構築する場合に、工期を短縮できるとともに、コストを削減することができるシールド掘削機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための本発明は、中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが４つ設置され、４つの前記サブカッタヘッドは、前記メインカッタヘッドの上半部側の左右それぞれの位置と、下半部側の左右それぞれの位置とに配置され、上半部右側の前記サブカッタヘッドと、上半部左側の前記サブカッタヘッドとを結んだ線の長さ寸法が、下半部右側の前記サブカッタヘッドと下半部左側の前記サブカッタヘッドとを結んだ線の長さ寸法と異なるように４つのサブカッタヘッドが設置されていることを特徴とする。
なお、本発明において、メインカッタヘッドの上半部側の左右及び下半部側の左右とは、所定姿勢のシールド掘削機Ｗ（図２）を正面視した際のメインカッタヘッドの上半部側の左右及び下半部側の左右を示すものであり、絶対位置における上下左右に囚われるものではない。
【００１１】
このように、本発明のシールド掘削機では、４つのサブカッタヘッドが設けられているため、図４（ａ）に示すように、メインカッタヘッドにより掘削されるルーフトンネルＲの上半部外側の左右の位置と、ルーフトンネルＲの下半部外側の左右の位置とに、サブカッタ掘削空間Ｓを形成することができる。また、図４（ｂ）に示すように、各サブカッタ掘削空間Ｓに裏込材を充填することにより、ルーフトンネルＲの上半部外側の左右の位置と、下半部外側左右の位置とに裏込充填突出部Ｕを形成することができる。
【００１２】
また、地下道の分岐・合流部等の大断面地下空間の構築にあたり、施工予定空間の外周を取り囲む複数のルーフトンネル同士を連結したルーフを構築することが行われているが、このルーフでは、各ルーフトンネルＲがリング状に配置される。そして、本発明のように、ルーフトンネルＲの外側に形成した裏込充填突出部ＵでルーフトンネルＲ同士を結合しようとした場合、ルーフ全体の曲率に応じるために各ルーフトンネルＲの裏込充填突出部Ｕは、ルーフの外周側では間隔が広く、ルーフの内周側では間隔が狭くなる必要がある。
そのため、本発明では、図１１に示すように、上半部右側のサブカッタヘッド２３ａと、上半部左側のサブカッタヘッド２３ｂとを結んだ線の長さ寸法Ｌ１が、下半部右側のサブカッタヘッド２３ｃと下半部左側のサブカッタヘッド２３ｄとを結んだ線の長さ寸法Ｌ２と異なるように４つのサブカッタヘッドを設置している。すなわち、上半部右側のサブカッタヘッド２３ａ中心と、メインカッタヘッド１３の中心と、上半部左側のサブカッタヘッド２３ｂの中心とを結んだ「角度α」が、下半部右側のサブカッタヘッド２３ｃ中心と、メインカッタヘッド１３の中心と、下半部左側のサブカッタヘッド２３ｄの中心とを結んだ「角度β」と異なっている。
この構成により、複数のルーフトンネルＲをリング状に配置する場合において、「上半部側のサブカッタヘッド２３ａ、２３ｂ」及び「下半部側のサブカッタヘッド２３ｃ、２３ｄ」の両者が、隣接するルーフトンネルＲの裏込充填突出部Ｕを食い込んで掘削できる位置に配置される。
【００１３】
具体的には、本発明のシールド掘削機により、先ず、図５（ａ）に示すように、地中に施工予定空間の外周を取り囲む複数のルーフトンネルのうち、先行のルーフトンネルＲ１、Ｒ３を構築する。このとき、先行のルーフトンネルＲ１、Ｒ３の外側に突出するように形成されたサブカッタ掘削空間Ｓに裏込材を充填し、先行のルーフトンネルＲ１、Ｒ３の外側の左右両側に、４カ所の裏込充填突出部Ｕを形成する。なお、図中の符号ｕは、シールド外側と地山の隙間に裏込材を充填し形成された裏込部を示している。
【００１４】
次に、図５（ｂ）に示すように、本発明のシールド掘削機により、先行のルーフトンネルＲ１、Ｒ３に隣接させた後行のルーフトンネルＲ２を構築する。本発明では、上記のように４つのサブカッタヘッドが配置されているため、リング状に配置された先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３の両者に隣接させて後行ルーフトンネルＲ２を構築する際に、サブカッタヘッドにより、先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３の各裏込充填突出部Ｕを食い込ませて掘削したサブカッタ掘削空間を形成することができる。
【００１５】
次に、図５（ｃ）に示すように、先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３の各裏込充填突出部Ｕに食い込ませて掘削したサブカッタ掘削空間Ｓに、裏込材の充填を行うことにより、先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３と、後行ルーフトンネルＲ２とが裏込材により接合される。すなわち、先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３の裏込充填突出部Ｕと、後行ルーフトンネルＲ２の裏込充填突出部Ｕとが接合され、先行ルーフトンネルＲ１、Ｒ３と後行ルーフトンネルＲ２とが連結される。
【００１６】
このように、本発明によれば、施工予定空間の外周を取り囲む複数のルーフトンネルによりルーフを構築する際、隣接するルーフトンネル同士を裏込により接合できるため、従来技術の方法と比べ、地山を形成する改良ゾーンの領域を減少させる若しくは無くすことができ、工期が短縮されると共に、コストが低減される。
【００１７】
また、前記サブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する回転機構に支持され、該回転機構により該シールド本体の周方向に沿って移動するようになっていることが望ましい。
【００１８】
この構成により、シールド掘削機が、地中を掘削しているときに軸方向にローリングして、裏込充填突出部の位置が所定の位置から変位しそうになっても、サブカッタヘッドの位置を掘削機本体に対して相対的に調節することにより、先行のルーフトンルの裏込充填突出部を食い込んでラップ掘削することができる。
【００１９】
また、回転機構を設けることにより、連結させるルーフトンネルが複雑な線形形状で形成されていても、ルーフトンネル同士を裏込により接合することができる。
具体的には、図６〜１０に示すように、既設のシールドトンネルＴ１とランプトンネルＴ２との分岐・合流部の始点（図６のＡ−Ａ断面位置）から終点（図６のＥ−Ｅ断面位置）に向かって漸次断面が拡径するルーフＲＳを、複数のルーフトンネルＲを連結して構築する際、各ルーフトンネルＲが複雑な線形形状で形成する場合があるが、本発明のシールド掘削機を用いることにより、ルーフ全体における個別のルーフトンネルＲの相対位置が変化してもサブカッタヘッド２３の位置を調節できるため、ルーフトンネルＲ同士の裏込めによる連結を確実に行うことが可能になる。
【００２０】
なお、図６は、既設のシールドトンネルとランプトンネルの分岐・合流部の始点から終点に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルを側面視した模式図である。また、図６では、図面を見やすくするために、シールドトンネルＴ１に設けた発進部５０Ａ、５０Ｂを起点にした複数のルーフトンネルのうちの一本だけを示している。また、図６に示す破線は、複数のルーフトンネルＲにより構築されるルーフＲＳの外周線を示している。
また、図７〜１０は、既設のシールドトンネルＴ１とランプトンネルＴ２の分岐・合流部の始点から終点に向かって漸次断面が拡径するルーフＲＳを構成するルーフトンネルＲの断面を示した模式図である。なお、図７（ａ）が図６のＡ-Ａ断面を示し、図８（ａ）〜（ｃ）が図６のＡ−Ａ断面からＢ−Ｂ断面の間においてルーフＲＳに合流するルーフトンネルＲを示した模式図である。また、図９（ａ）が図６のＢ−Ｂ断面を示し、図９（ｂ）が図６のＣ−Ｃ断面を示している。また、図１０（ａ）が図６のＤ−Ｄ断面を示し、図１０（ｂ）が図６のＥ−Ｅ断面を示している。
【００２１】
図示する例では、既設のシールドトンネルＴ１に設けた第１発進部５０Ａを起点に構築する１８本のルーフトンネルＲ（符号Ａ１〜Ａ１８のルーフトンネルＲ）に、既設のシールドトンネルＴ１に設けた第２発進部５０Ｂを起点に構築する１８本のルーフトンネルＲ（符号Ｂ１〜Ｂ１８のルーフトンネルＲ）を漸次合流させることにより、シールドトンネルＴ１分岐・合流部の始点から終点に向かって漸次断面が拡径するルーフＲＳを示している。
【００２２】
また、本発明は、中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが４つ設置され、前記サブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する回転機構に支持され、該回転機構により該シールド本体の周方向に沿って移動するようになっていることを特徴とする。
【００２３】
また、本発明は、中空円筒状のシールド本体の隔壁に設置されたメインカッタヘッドを備えたシールド掘削機であって、前記シールド本体の外周部には、前記メインカッタヘッドから突出する小径のサブカッタヘッドが、前記メインカッタヘッドの左右両側にそれぞれ一対ずつ設置され、前記メインカッタヘッドの左半部に設置された１対のサブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する第１回転機構に支持され、前記メインカッタヘッドの右半部に設置された１対のサブカッタヘッドは、前記シールド本体の周方向に回転する第２回転機構に支持されていることを特徴とする。
なお、上記のメインカッタヘッドの右半部及び左半部とは、所定姿勢の状態のシールド掘削機Ｗを前面視した際のメインカッタヘッドの右半部及び左半部を示すものである。
【００２４】
このように構成することにより、ルーフ全体の曲率が変化しても隣り合うルーフトンネルＲ同士の裏込充填突出部を確実に結合することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、複数のルーフトンネル同士を接合する工程に用いる場合に、工期を短縮できるとともに、コストを削減することができるシールド掘削機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態のシールド掘削機の全体構成を示した模式図である。
【図２】本実施形態のシールド掘削機を正面から見た模式図である。
【図３】本実施形態のシールド掘削機のサブカッタ機構及び回転機構の構成を説明するための模式図である。
【図４】本実施形態のシールド掘削機により構築されたルーフトンネル及びルーフトンネルの外周部に形成されたサブカッタ掘削空間及び裏込充填突出部を示した模式図である。
【図５】本実施形態のシールド掘削機を用いて行うルーフトンネル同士を接合する工程を説明するための模式図である。
【図６】既設のシールドトンネルの所定位置からランプトンネルとの分岐・合流部に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルを側面視した模式図である。
【図７】既設のシールドトンネルの所定位置からランプトンネルとの分岐・合流部に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルの断面を示した模式図である。
【図８】既設のシールドトンネルの所定位置からランプトンネルとの分岐・合流部に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルの断面を示した模式図である。
【図９】既設のシールドトンネルの所定位置からランプトンネルとの分岐・合流部に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルを側面視した模式図である。
【図１０】既設のシールドトンネルの所定位置からランプトンネルとの分岐・合流部に向かって漸次断面が拡径するルーフを構築するためのルーフトンネルを側面視した模式図である。
【図１１】本実施形態のシールド掘削機のサブカッタの位置を説明するための模式図である。
【図１２】本実施形態のシールド掘削機を用いて構築する曲率が異なるルーフを説明するための模式図である。
【図１３】本実施形態のシールド掘削機の変形例を示した模式図である。
【図１４】本実施形態のシールド掘削機の変形例を示した模式図である。
【図１５】従来技術のシールドトンネルの拡幅工法を説明するための模式図である。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２８】
先ず、本実施形態のシールド掘削機Ｗの構成を図１〜図３を用いて説明する。
なお、図１では、図面を見やすくするために、サブカッタ機構２０が１つだけ示されているが、本実施形態では、図２に示すように、サブカッタ機構２０が４つ設けられている。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態のシールド掘削機Ｗは、中空円筒状のシールド本体１と、シールド本体１の隔壁３の略中央部に設置されたメインカッタ機構１０と、シールド本体１の前端側・外周部に設置された複数のサブカッタ機構２０（図２参照）と、各サブカッタ機構２０をシールド本体１の周方向に沿って移動させる回転機構３０とを備えている。
【００３０】
メインカッタ機構１０は、隔壁３の略中央部に設置されたメインモータ１２と、メインモータ１２により回転駆動するメインカッタヘッド１３とを有している。なお、メインモータ１２の回転軸に、メインカッタヘッドの中心軸が接続されている。メインカッタヘッド１３は直径が３ｍであり、その前面に、スポーク状にカッタビット１３ａが装着されている(図２参照)。
また、メインカッタヘッド１３と隔壁３との間の空隙が、掘削した土砂を取込むためのチャンバ部Ｃになっている。
【００３１】
また、図３に示すように、サブカッタ機構２０は、サブカッタヘッド２３を有し、シールド本体１の周方向に回転する回転機構３０に支持されている。そして、サブカッタ機構２０は、回転機構３０の回転動作により、シールド本体１の外周部を周方向に沿って移動し、シールド機本体１の外周部の任意の位置に配置できるように構成されている。
【００３２】
また、シールド本体１内には、隔壁３とメインカッタ１３との間に形成されたチャンバ部Ｃに泥水を注入する送泥管４と、メインカッタ１３で掘削した土砂を、送泥管４が供給した泥水と共に後方に移送する排泥管５とが配設されている。また、送泥管４と排泥管５との間には、バイパス管６が接続され、このバイパス管６に設けられたバルブを開閉することにより、両者を連通、遮断することができるようになっている。
【００３３】
また、シールド本体１の内部の後方側には、エレクタ７が設けられている。このエレクタ７は、鋼製のセグメント９をリング状に組み立てる際、セグメント９をシールド本体１内周面の周方向の任意の位置に支持する。さらに、隔壁３の後方には、地山に向けて伸長する複数のシールドジャッキ８が等間隔で設けられている。このシールドジャッキ８が組み立てられたセグメント９に反力を取り、シールド掘削装置Ｗを前方の地山に向けて推進させるようになっている。
【００３４】
なお、シールド掘削機Ｗは、サブカッタ機構２０及び回転機構３０に特徴があり、それ以外の構成は、既存技術のものと同じである。そのため、以下では、サブカッタ機構２０及び回転機構３０の構成を具体的に説明し、それ以外の構成の説明を省略する。
【００３５】
先ず、回転機構３０の構成を説明する。
図３に示すように、回転機構３０は、シールド本体１の前端側に設置された回転リング３１と、シールド本体１の周方向に回転リング３１を回転させる回転モータ（回転手段）３２と、回転リング３１の後端部を摺動自在に支持する回転ベアリング３５、３６とを有している。回転リング３１には、４つのサブカッタ機構２０が設置されている。
【００３６】
具体的には、回転リング３１は、シールド本体１の前端側の外周部に回転自在に設置され、その後端部がシールド本体１・内部に設置された回転モータ３２の回転軸にギアを介して接続されている。また、回転リング３１は、後端側外周面を回転ベアリング３５に支持されていると共に、後端部を回転ベアリング３６により支持されている。この構成により、回転モータ３２を回転させることにより、回転リング３１が、シールド本体１の外周部に沿って、周方向に回転する。
なお、図３の符号４１、４２、４３は、チャンバ部Ｃに取り込まれた土砂の侵入を防ぐシール部になっている。
【００３７】
次に、サブカッタ機構２０を説明する。
サブカッタ機構２０は、図３に示すように、シールド本体１の外周部に設置された回転リング３１に支持・固定された中空箱状の本体部２１と、本体部２１に収納されたサブカッタ用モータ（サブモータ）２２と、サブモータ２２により回転駆動するサブカッタヘッド２３とを備えている。
なお、サブモータ２２は、その回転軸がサブカッタヘッド２３の回転軸に接続され、サブカッタヘッド２３を回転させる。
【００３８】
また、サブカッタヘッド２３は直径が１ｍの円状に形成されている。また、サブカッタヘッド２３は、メインカッタヘッド１３の後方側に該メインカッタヘッドと平行に且つメインカッタヘッド１３の外周縁部から突出するように配置されている（図１、２参照）。また、サブカッタヘッド２３の前端面には、カッタビットが設けられている。なお、図示するサブカッタヘッド２３の構成は一例である。
【００３９】
そして、本実施形態のシールド掘削機ＷによりルーフトンネルＲの掘削を行うと、図４（ａ）に示すように、メインカッタヘッド１３、エレクタ７及びシールドジャッキ８等の各機構により構築されるルーフトンネルＲの外側に、外周部から突出するサブカッタ掘削空間Ｓを形成することができ、サブカッタ掘削空間Ｓに裏込材を充填することにより、図４（ｂ）に示すように、ルーフトンネルＲの外側に裏込充填突出部Ｕを形成することができる。
【００４０】
また、４つのサブカッタヘッドの位置関係は、図１１に示すように、メインカッタヘッドの上半部右側のサブカッタヘッド２３ａの中心と、上半部左側のサブカッタヘッド２３ｂの中心とを結んだ線の長さ寸法Ｌ１が、下半部右側のサブカッタヘッド２３ｃの中心と、下半部左側のサブカッタヘッド２３ｄとを結んだ線の長さ寸法Ｌ２と異なるように４つのサブカッタ機構２０を設置する（Ｌ１＞Ｌ２）。
すなわち、メインカッタヘッド１３の上半部右側に配置されたサブカッタヘッド２３ａの中心とメインカッタヘッド１３の中心を結んだ線と、上半部左側に配置されたサブカッタヘッド２３ｂの中心とメインカッタヘッド１３の中心を結んだ線とのなす角度αが、下半部右側に配置されたサブカッタヘッド２３ｃの中心とメインカッタヘッド１３の中心を結んだ線と、下半部左側に配置されたサブカッタヘッド２３ｄの中心とメインカッタヘッド１３の中心を結んだ線とのなす角度βと異なるように、４つのサブカッタ機構２０を設置する（α＞β）。このとき、角度α及び角度βが９０度以上になるように４つのサブカッタ機構２０を設置する。
【００４１】
このように、メインカッタヘッド１３の上半部側のサブカッタヘッド２３ａ、２３ｂの間隔Ｌ１が、メインカッタヘッド１３の下半部側のサブカッタヘッド２３ｃ、２３ｄの間隔Ｌ２よりも大きくなるように４つのサブカッタ機構２０を設置することにより、ルーフＲＳを構築する際、ルーフＲＳの外周側に配置されるサブカッタヘッド２３ａ、２３ｂの間隔を広く、ルーフＲＳの内周側に配置されるサブカッタヘッド２３ｃ、３２ｄの間隔を狭くできる。そのため、ルーフトンネルＲを構築するときに、サブカッタヘッド２３を、隣接するルーフトンネルＲの各裏込充填突出部Ｕを食い込んで掘削できる位置に配置することができる。すなわち、上記のようにサブカッタヘッド２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを配置することにより、ルーフＲＳを構築する際に、隣接するルーフトンネルＲ同士を裏込により接合できるように、サブカッタ掘削空間Ｓを形成することができる。
【００４２】
また、上記の構成によれば、回転機構３０を回転駆動させることにより、サブカッタ機構２０を、シールド本体１の外周面を周方向に沿って移動させて、４つのサブカッタヘッド２３を、４つ相互の配置関係を維持したままシールド本体１の外周面の任意の位置に配置させることができる（図２参照）。
【００４３】
そのため、上述した図６〜１０に示すような、既設のシールドトンネルとＴ１とランプトンネルＴ２の分岐・合流部の始点から終点に向かって漸次断面が拡径するルーフＲＳを、
複数のルーフトンネルＲを連結して構築する場合に、本実施形態のシールド掘削機Ｗを用いることにより、ルーフトンネルＲ同士を裏込により接合することができる。
【００４４】
また、裏込め同士で連結することにより、ルーフトンネルＲを開削して連結したルーフＲＳの壁を構築する際に、周辺地山が開削中に崩壊してこないように抑えるための地山改良を極めて少なくするか、無くすことが可能となる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。
【００４６】
例えば、上述した実施形態では、４つのサブカッタ機構２０が、シールド本体１の外周部を移動できる構成になっているが、特にこれに限定されるものではない。例えば、シールド掘削機Ｗに回転機構３０が設けられておらず、シールド本体１に、４つのサブカッタ機構２０が固定されている構成であってもよい。この場合、裏込充填突出部Ｕの位置調整は、シールド掘削機Ｗ本体を回転させて行うことになる。
【００４７】
また、上述した実施形態では、４つのサブカッタヘッド２３が、１つの回転リング３２に支持されて動作するようになっているが特にこれに限定するものではない。
例えば、回転機構２０を２つ設け、一方の回転機構（第１回転機構）２０に、メインカッタヘッドの左半部に設置された１対のサブカッタ機構２０を固定し、他方の回転機構（第２回転機構）２０に、メインカッタヘッドの右半部に設置された１対のサブカッタ機構２０を固定するようにしてもよい。この場合、「左半部に設置された１対のサブカッタヘッド２３」と、「右半部に設置された１対のサブカッタヘッド２３」は、それぞれ、サブカッタヘッド２３同士の位置が固定された状態で、回転機構２０に支持される。
【００４８】
この構成によれば、「左半部に設置された１対のサブカッタヘッド２３」と、「右半部に設置された１対のサブカッタヘッド２３」は、それぞれ、相互の位置が固定された状態で、回転機構２０によりシールド本体１の周方向に沿って移動することができる。図１２に示すように、ルーフＲＳ全体の曲率が違う場合、隣り合うルーフトンネルＲ同士の接合状態は変化する（α１≠α２、β１≠β２）。このような場合に、上記構成を採用していれば、ルーフＲＳ全体の曲率が変化しても隣り合うルーフトンネルＲ同士を確実に裏込充填突出部Ｕで接合することができる。
【００４９】
また、上述した実施形態では、１つの回転リング３２に、４つのサブカッタ機構２０が設置されているが、特にこれに限定されるものではない。図１３に示すように、シールド本体１の周方向に、４つの回転リング３１を並設して設け、各回転リング３１にサブカッタ機構２０を設置するようにしてもよい。この場合、各回転リング３１の、各々に回転モータ３２を接続し、各回転リング３１を、それぞれ、独立して動作させるようにする。
【００５０】
この構成によれば、４つのサブカッタヘッド２３を、それぞれ、独立して移動させて位置調整することができるため、後行ルーフトンネルＲを掘削する際に、先行ルーフトンネルＲの裏込充填突出部Ｕをラップ掘削できるように、サブカッタヘッド２３の位置を高精度に調整することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態の回転機構３０の構成は一例に過ぎない。図１４に示すように、回転リング３１の内周面にギアを設け、回転モータ３２の回転軸を当該ギアに噛み合わせる構成により、回転リング３２を回転させるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５２】
Ｔ１…シールドトンネル（本線トンネル）
Ｔ２…ランプトンネル
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３…ルーフトンネル
Ｓ…サブカッタ掘削空間
Ｕ…裏込充填突出部
ｕ…裏込部
ＲＳ…外周シールド部
Ｗ…シールド掘削機
１…シールド本体
３…隔壁
４…送泥管
５…排泥管
６…バイパス管
７…エレクタ
８…シールドジャッキ
９…セグメント
１０…メインカッタ機構
１２…メインモータ
１３…メインカッタヘッド
２０…サブカッタ機構
２１…本体部
２２…サブカッタ用モータ
２３…サブカッタヘッド
３０…回転機構
３２…回転モータ（回転手段）
３５、３６…回転用ベアリング
４１、４２、４３…シール部
５０Ａ…第１発進部
５０Ｂ…第２発進部
【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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【図１４】
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【図１５】
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