(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、
前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、
前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、
前記工程（ａ）により前記カバープレートの内側で前記外殻の外部に形成された空間に、前記掘削機構の前記空間に露出する面に形成した第１の孔部を介して充填材を注入する工程（ｂ）と、
前記外殻を前記箱体側に後退させて、この時に、注入した前記充填材を前記掘削機構の前記空間に露出する孔部を介して回収する工程（ｃ）と、
を有することを特徴とする掘削方法。
【請求項２】
本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、
前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、
前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、
前記工程（ａ）により前記外殻の後部と前記箱体と前記カバープレートに囲われた閉じた空間が形成されていて、前記掘削機構の前記空間に露出する面に形成した第１の孔部を介して充填材を注入する工程（ｄ）と、
を有することを特徴とする掘削方法。
【請求項３】
本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、
前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、
前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、
前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に充填材を注入する工程（ｅ）と、
を有することを特徴とする掘削方法。
【請求項４】
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、
前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に露出する前記後胴部の前面に、第２の孔部が設けられ、
前記第２の孔部を介して充填材を注入することを特徴とする請求項３に記載の掘削方法。
【請求項５】
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、
前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に露出する前記箱体の上面に、第３の孔部が設けられ、
前記第３の孔部を介して充填材を注入することを特徴とする請求項３に記載の掘削方法。
【請求項６】
前記外殻の後部は、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の掘削方法。
【請求項７】
本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、
前記ルーフ掘削機は、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻には、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられ、
前記外殻を前記箱体から前進させた際に形成される前記外殻の後部と前記箱体と前記カバープレートに囲われた閉じた空間に充填材を注入するための孔部を、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記空間に露出する面に設けたことを特徴とする掘削機構。
【請求項８】
本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、
前記ルーフ掘削機は、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻には、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられ、
前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記カバープレートの元の位置に形成される空間に充填材を注入するための孔部を、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記空間に露出する面に設けたことを特徴とする掘削機構。
【請求項９】
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、
前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記カバープレートの元の位置に形成される空間に露出する前記後胴部の前面または前記箱体の上面に、充填材を注入するための前記孔部を設けたことを特徴とする請求項８記載の掘削機構。
【請求項１０】
前記外殻の後部は、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有することを特徴とする請求項７から請求項９のいずれかに記載の掘削機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削方法およびこれに用いる掘削機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削時には、掘削機を後方から押出しつつ掘削機により断面を掘削する推進工法や、掘削機による掘進を行うとともに掘削機の後方でシールドの形成を行うシールド工法が用いられる。これらの掘削機の前面にはカッタ等が設けられており、該カッタにより前方の地盤を掘削しながら前進する（特許文献１、２、３参照）。
【０００３】
ところで、掘削時の土被りが小さい場合や、上部に重要構造物が存在する場合には、掘削に伴う前方の地盤沈下を防ぐため、本体掘削機の上部に、本体掘削機とは独立して前方へ移動可能なルーフ掘削機を設け、これを本体掘削機に先行して掘進させることで先受けし、上方の地盤沈下を防ぐ場合がある（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−３０３６８１号公報
【特許文献２】特開平７−２６８８９号公報
【特許文献３】特許第２５１００９７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のルーフ掘削機を本体掘削機に対して先行して掘進させた場合、ルーフ掘削機が配置されていた元の個所に上方の地盤から土砂や地下水が侵入し地盤沈下や掘削機の故障の原因となる可能性がある。
このため、カバープレート等を設け、ルーフ掘削機を先行させた場合の土砂等の侵入を防ぐといったことが行われる。しかし、この時カバープレートの内側に隙間が生じ、周囲の土圧によりカバープレートが変形、沈下する恐れがある。加えて、カバープレート内部を周囲の土砂等に対し完全に密閉することも難しい。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、ルーフ掘削機を先行させた場合に、カバープレートの変形や沈下を防止し、さらに、掘削機への土砂等の侵入も防ぐことができる掘削方法等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した目的を達成するための第１の発明は、本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、前記工程（ａ）により前記カバープレートの内側で前記外殻の外部に形成された空間に、前記掘削機構の前記空間に露出する面に形成した第１の孔部を介して充填材を注入する工程（ｂ）と、前記外殻を前記箱体側に後退させて、この時に、注入した前記充填材を前記掘削機構の前記空間に露出する孔部を介して回収する工程（ｃ）と、を有することを特徴とする掘削方法である。
第２の発明は、本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、前記工程（ａ）により前記外殻の後部と前記箱体と前記カバープレートに囲われた閉じた空間が形成されていて、前記掘削機構の前記空間に露出する面に形成した第１の孔部を介して充填材を注入する工程（ｄ）と、を有することを特徴とする掘削方法である。
【０００８】
これにより、ルーフ掘削機を本体掘削機に対し前進させた場合に、ルーフ掘削機において、カバープレートの内側で外殻の外部にできる空間に充填材を注入することで、周囲の土圧によるカバープレートの変形や沈下を防ぐことができる。さらに、外部の土砂や地下水が掘削機構に侵入することも無くなり、掘削機構の故障等の原因になることがない。
【０００９】
前記第１の孔部は、前記外殻において前記外殻の後部の内部を前後に区画する隔壁より後方の位置、または、前記箱体の前面に形成されることが望ましい。
これにより、ルーフ掘削機を本体掘削機に対し前進させた場合に、後方の作業空間から充填材の注入作業を行うことができ、充填材の注入が容易となる利点がある。
【００１０】
第３の発明は、本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、前記ルーフ掘削機が、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻に、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられた掘削機構による掘削方法であって、前記外殻を前記箱体から前進させて、前記ルーフ掘削機による掘削を行う工程（ａ）と、前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に充填材を注入する工程（ｅ）と、を有することを特徴とする掘削方法である。
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に露出する前記後胴部の前面に、第２の孔部が設けられ、前記第２の孔部を介して充填材を注入することが望ましい。
これにより、ルーフ掘削機を本体掘削機に対し前進させた場合に、カバープレートの元の位置にできる空間に充填材を充填させることで、該空間に周囲の地山の土砂等が侵入することによる地盤沈下や変位を防ぐことができる。
【００１１】
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、前記工程（ａ）により前記カバープレートの元の位置に形成された空間に露出する前記箱体の上面に、第３の孔部が設けられ、前記第３の孔部を介して充填材を注入することが望ましい。
ルーフ掘削機を本体掘削機に対し前進させた場合にカバープレートの元の位置にできる空間に充填する充填材は、地山への散逸を防ぐため比較的流動性の低いものを用いることから、上記の構成により箱体の上面から充填材を注入することで、上記の空間に充填材をスムーズに行き渡らせることができる。
【００１２】
前記外殻の後部は、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有することが望ましい。
これにより、トンネル掘削中にルーフ掘削機の外殻に上部から加わる土圧が、後部断面の角部に集中して作用し変形の原因となる恐れがなくなる。また、外殻の後部と、箱体の前面開口との間に設ける止水用のパッキンが角部で止水性における弱部となることも無くなる。ただし、この場合、ルーフ掘削機を本体掘削機に対し前進させた場合に、カバープレートの内側でルーフ掘削機の外殻の外部にできる空間が大きくなるので、本発明により、充填材を充填することが特に有効となる。
【００１３】
第４の発明は、本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、前記ルーフ掘削機は、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻には、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられ、前記外殻を前記箱体から前進させた際に形成される前記外殻の後部と前記箱体と前記カバープレートに囲われた閉じた空間に充填材を注入するための孔部を、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記空間に露出する面に設けたことを特徴とする掘削機構である。
第５の発明は、本体掘削機と、前記本体掘削機の上面に配置されたルーフ掘削機とを有し、前記ルーフ掘削機は、内側に掘削手段が設けられるとともに前進可能な外殻と、前記外殻の後部を収容する箱体を有し、前記外殻には、カバープレートが前記箱体の少なくとも一部を覆うように取り付けられ、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記カバープレートの元の位置に形成される空間に充填材を注入するための孔部を、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記空間に露出する面に設けたことを特徴とする掘削機構である。
【００１４】
前記孔部は、前記外殻において前記外殻の後部の内部を前後に区画する隔壁より後方の位置、または、前記箱体の前面に形成されることが望ましい。
前記掘削機構は、前記本体掘削機と前記ルーフ掘削機の後方に後胴部を有し、前記外殻を前記箱体から前進させた際に前記カバープレートの元の位置に形成される空間に露出する前記後胴部の前面または前記箱体の上面に、充填材を注入するための前記孔部を設けることが望ましい。
さらに、前記外殻の後部は、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有することが望ましい。
【００１５】
第４、５の発明は、掘削方法に用いる掘削機構である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ルーフ掘削機を先行させた場合に、カバープレートの変形や沈下を防止し、さらに、掘削機への土砂等の侵入も防ぐことができる掘削方法等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】掘削機構１の垂直方向の構成を示す図
【図２】矩形ルーフ掘削機２、本体掘削機３の水平方向の構成を示す図
【図３】孔部２３１、２３２、４２について説明する図
【図４】矩形ルーフ掘削機２を前進させた状態を示す図
【図５】掘削機構１によるトンネル掘削について説明する図
【図６】掘削機構１によるトンネル掘削について説明する図
【図７】充填材２００、３００の充填について示す図
【図８】掘削機構１の別の例について示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
まず、図１、図２を参照して、本実施形態の掘削機構１の概略について説明する。図１は、掘削機構１の垂直方向の構成を示す図である。図２（ａ）、図２（ｂ）は、それぞれ、掘削機構１の矩形ルーフ掘削機２の水平方向の構成を示す図、掘削機構１の本体掘削機３の水平方向の構成を示す図である。
【００２０】
図１、図２に示すように、掘削機構１は、前胴部１ａと後胴部１ｂからなる。前胴部１ａでは、矩形ルーフ掘削機２が本体掘削機３の上方に配置される。本実施形態では、図２に示すように、矩形ルーフ掘削機２、本体掘削機３が、それぞれ、スペーサ２１０、スペーサ３１０を挟んで平面に２つ並べて配置される。後胴部１ｂには、推進ジャッキ４１等が配置される。
【００２１】
本体掘削機３では、本体内部がバルクヘッド３３（隔壁）により前後に区画されており、バルクヘッド３３の前方の本体前面にカッタ３１が設けられる。
図１、図２（ｂ）に示すように、カッタ３１は、接続材３１２で接続された円柱状の一対のカッタスポーク３１３の上下方向に沿ってカッタビット３１１を設け、これら一対のカッタスポーク３１３を、上下の支持杆３１５を介して回転軸３１７に接続したものである。
この回転軸３１７には、上下にリンク材３１８の一端が取り付けられる。これらリンク材３１８の他端に、平面上交差して配置される２つの油圧ジャッキ３１９の一端がそれぞれ接続される。一方の油圧ジャッキ３１９を伸長させるとともに他方の油圧ジャッキ３１９を収縮させる動作を油圧ジャッキ３１９間で交互に行うことにより、カッタ３１が本体掘削機３の幅方向を円弧状の軌跡で往復揺動する。
【００２２】
また、本体掘削機３では、本体内部にスクリューコンベア３２が設けられる。スクリューコンベア３２は本体前面で開口しており、カッタ３１で掘削した土砂を搬送して掘削機構１の後方へ排出する。
【００２３】
矩形ルーフ掘削機２は、本体掘削機３の上方に設けられる。
図１、図２（ａ）に示すように、矩形ルーフ掘削機２では、カッタ２４やスクリューコンベア２６等が外殻としてのルーフマシンボックス２５の内側に配置される。ルーフマシンボックス２５は前部２５ａと後部２５ｂにより構成され、後部２５ｂが、ルーフマシンボックス２５の後方に設けた箱体であるルーフ推進ボックス２３の内部に収容される。
また、後部２５ｂの内部はバルクヘッド２５１（隔壁）により前後に区画される。
【００２４】
カッタ２４は、ルーフマシンボックス２５の前面に配置される掘削手段である。
カッタ２４は、接続材２４２で接続した円柱状の一対のカッタスポーク２４３の上下方向に沿ってカッタビット２４１を設け、これら一対のカッタスポーク２４３を、支持杆２４５を介して回転軸２４７に接続したものである。
回転軸２４７には、さらにリンク材２４８の一端が接続され、該リンク材２４８の他端と、油圧ジャッキ２４９の一端が接続される。この油圧ジャッキ２４９を伸縮することにより、カッタ２４が矩形ルーフ掘削機２の幅方向を円弧状の軌跡で往復揺動する。また、油圧ジャッキ２４９の他端は、ルーフ推進ボックス２３等を貫通し、後胴部１ｂに設置した中折れジャッキ２７に接続される。中折れジャッキ２７は、カッタ２４の姿勢制御を行うためのものである。
【００２５】
スクリューコンベア２６は、ルーフマシンボックス２５の前面で開口しており、カッタ２４で掘削した土砂を搬送し、土砂圧送管を介して掘削機構１の後方へ排出する。
【００２６】
ルーフマシンボックス２５の前部２５ａの後端には、カバープレート２１が取り付けられる。カバープレート２１は、ルーフ推進ボックス２３の上面および外側の側面を覆うように設けられる。
【００２７】
ルーフ推進ボックス２３には、ルーフ推進ジャッキ２２の端部が取り付けられる。ルーフ推進ジャッキ２２を伸長させることにより、ルーフマシンボックス２５が本体掘削機３とは独立して前進する。
【００２８】
図３（ａ）は、矩形ルーフ掘削機２、本体掘削機３による前胴部１ａ、および後胴部１ｂの概略構成を示す斜視図である。図３（ａ）では、カバープレート２１の内側のルーフ推進ボックス２３等を鎖線で、その内部のルーフマシンボックス２５の後部２５ｂを点線で示した。
また、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線Ａ−Ａに沿って、ルーフ推進ボックス２３の垂直方向の断面をルーフ推進ボックスの前面２３ｂの方向に見た図である。内部の油圧ジャッキ２４９等の図示は省略した。
図３（ｃ）は、図３（ａ）の線Ｂ−Ｂに沿って、ルーフ推進ボックス２３の上面２３ａ等の垂直方向の断面を見た図である。
【００２９】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、ルーフマシンボックス２５の後部２５ｂは、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有する。ルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂには、この後部２５ｂを挿入するための開口２３ｃが設けられる。
後部２５ｂが矩形断面である場合、矩形ルーフ掘削機２を先行させてトンネルを掘削する際に、ルーフマシンボックス２５に上部から加わる土圧が後部２５ｂの断面角部に集中して作用し変形の原因となる恐れがあり、また、ルーフマシンボックス２５の後部２５ｂとルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂの開口２３ｃの間に設ける止水用のパッキン（不図示）が角部で止水性における弱部となるためである。
なお、ルーフマシンボックス２５の前部２５ａは矩形断面を有する。
さらに、ルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂには、図示しない蓋により開閉可能な孔部２３２（第１の孔部）が設けられる。
【００３０】
また、図３（ｃ）に示すように、後胴部１ｂの前面４０ａにも、カバープレート２１に対応する高さ位置に、蓋４２ａにより開閉可能な孔部４２（第２の孔部）が設けられる。
加えて、図３（ａ）、図３（ｃ）に示すように、ルーフ推進ボックス２３の上面２３ａにも、蓋２３１ａにより開閉可能な孔部２３１（第３の孔部）が設けられる。
【００３１】
図４は矩形ルーフ掘削機２を前進させた状態を示す図である。図４（ａ）は、掘削機構１の垂直方向の構成を示す図である。図４（ｂ）は、矩形ルーフ掘削機２、本体掘削機３による前胴部１ａ、および後胴部１ｂの概略構成を示す斜視図である。
【００３２】
図に示すように、ルーフ推進ジャッキ２２を伸長させると、ルーフマシンボックス２５およびカバープレート２１が前進する。これにより、カバープレート２１の内側で、ルーフ推進ボックス２３から出たルーフマシンボックス２５の後部２５ｂの外部に空間２０が形成され、ルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂの孔部２３２が該空間２０に露出する。
また、カバープレート２１の元の位置に窪み状の空間３０が形成され、ルーフ推進ボックス２３の上面２３ａの孔部２３１、および後胴部１ｂの前面４０ａの孔部４２（図３（ｃ）参照）が該空間３０に露出する。
【００３３】
次に、上述した掘削機構１を用いてトンネルを掘削する方法の一例について図５、６を用いて説明する。本実施形態では、シールド工法により地山にトンネルを形成する例について説明する。
【００３４】
掘削機構１を用いてトンネルを形成する場合、まず、図５（ａ）に示すように、地山に発進側の立坑１００を掘削し、立坑１００内に受台１３０を配置し、受台１３０上に掘削機構１を設置する。また、立坑１００の掘進方向後方の壁面に反力架台１１０を固定し、推進ジャッキ４１の端部を当接させる。また、坑口の形成予定位置の周囲には、エントランスパッキン１２０が設けられる。エントランスパッキン１２０は、ゴムの表面に鉄板を張り付けて設ける。
【００３５】
その後、推進ジャッキ４１を伸長させて掘削機構１を前進させたのち推進ジャッキ４１を収縮させ、図５（ｂ）に示すように、セグメントを組み立てて推進ジャッキ４１と反力架台１１０の間で鋼殻１４０を形成し、推進ジャッキ４１の端部を鋼殻１４０に当接させる。この後、推進ジャッキ４１を伸長させて掘削機構１を前進させる。
【００３６】
そして、図５（ｃ）に示すように、掘削機構１の前端が立坑１００の掘進方向前方の壁面に接する時点で鏡切りを行って坑口を形成し、掘削機構１の前部を地山に挿入する。この時、エントランスパッキン１２０が地山に向かって折れ曲がり地山と掘削機構１の間をシールし、地山からの地下水の漏出等が防がれる。
【００３７】
次いで、図５（ｄ）に示すように、ルーフ推進ジャッキ２２を伸長させ、矩形ルーフ掘削機２を本体掘削機３に対して先行させる。矩形ルーフ掘削機２は、カッタ２４を往復揺動させて地山を掘削しつつ前進する。掘削土（図示せず）は、土圧を管理しながらスクリューコンベア２６で取り込まれ、土砂圧送管を用いて掘進方向後方へ運搬される。
この際、前記したルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂの孔部２３２（図３参照）を開き、カバープレート２１の内側でルーフマシンボックス２５の後部２５ｂの外部に形成された空間２０（図４参照）に充填材２００を注入する。充填材２００を注入した後、孔部２３２を閉じる。
【００３８】
その後、図６（ａ）に示すように、矩形ルーフ掘削機２を本体掘削機３に対し先行した状態で、前記のように推進ジャッキ４１の伸縮と鋼殻１４０の形成を交互に行い掘削機構１を前進させる。
この際、矩形ルーフ掘削機２のカッタ２４を往復揺動させるとともに、本体掘削機３のカッタ３１も往復揺動させ、上下のカッタ２４、３１で地山を掘削しつつ前進させる。本体掘削機３のカッタ３１で掘削を行った掘削土は、スクリューコンベア３２により掘進方向後方へ運搬される。
【００３９】
また、掘削機構１の後胴部１ｂが地山に入ると、後胴部１ｂの前面４０ａの孔部４２とルーフ推進ボックス２３の上面２３ａの孔部２３１（図３参照）を空けて、矩形ルーフ掘削機２の前進によりカバープレート２１の元の位置に形成された空間３０（図４参照）に、孔部４２、孔部２３１を介して充填材３００を注入する。充填材３００を注入した後、孔部４２、孔部２３１は閉じる。
【００４０】
図７は、充填材２００、３００を充填した状態の掘削機構１について拡大して示す図である。
充填材２００は、カバープレート２１の内側でルーフマシンボックス２５の後部２５ｂの外部に形成される空間２０を埋めて、周囲の土圧によるカバープレート２１の変形や沈下を防ぐとともに、外部の土砂や地下水が掘削機構１に侵入することを防ぐためのものである。
充填材３００は、カバープレート２１の前進によりカバープレート２１の元の位置に形成された空間３０を埋めて該空間３０に周囲の地山の土砂等が侵入することによる地盤沈下や変位を防ぐためのものである。
これら充填材２００、３００には、例えばグリース等が用いられる。充填材３００としては、地山への散逸を防ぐため、充填材２００に比べ流動性の低いものを用いる。
ルーフ推進ボックス２３の上面２３ａの孔部２３１から充填材３００を注入するのは、流動性が比較的低い充填材３００を用いるため、上記の空間全体に充填材３００をスムーズに行き渡らせるためである。
【００４１】
以降、前記と同様にして掘削機構１を前進させつつ、鋼殻１４０を組み立ててトンネルを形成してゆき、図６（ｂ）に示すように、到達側の立坑１５０の手前まで来れば、ルーフ推進ジャッキ２２を収縮させて上部の矩形ルーフ掘削機２を後退させる。この時、前記の孔部２３１、２３２、４２を再び開状態とし、これらの孔部を介して、圧力を管理しつつ前記の充填材２００、３００を回収する。
【００４２】
その後、更に掘削機構１を前進させつつ、鋼殻１４０を組み立て、図６（ｃ）に示すように、鋼殻１４０によるトンネルの前部が到達側の立坑１５０に到達すれば、本実施形態の掘削機構１による掘削を終了する。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、ルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂに設けた孔部２３２から、矩形ルーフ掘削機２を本体掘削機３に対し前進させた場合に、カバープレート２１の内側でルーフマシンボックス２５の後部２５ｂの外部にできる空間２０に充填材２００を注入することができ、周囲の土圧によるカバープレート２１の変形や沈下を防ぐことができる。さらに、外部の土砂や地下水が掘削機構１に侵入することも無くなる。
本実施形態のような扁平な矩形状の矩形ルーフ掘削機２は、先受けとして地山を保護する上で非常に効果的であるが、一方、扁平な矩形状であることで、上部の土圧に対し変形しやすい構造となっている。そこで、本実施形態のように、カバープレート２１の内側の空間２０に充填材２００を注入することで、カバープレート２１の変形を防ぐことが特に有効になる。
【００４４】
さらに、後胴部１ｂの前面４０ａに設けた孔部４２から、カバープレート２１の元の位置にできる空間３０にも充填材３００を充填させることで、該空間３０に周囲の地山の土砂等が侵入することによる地盤沈下や変位を防ぐことができる。
また、上記の空間３０には、ルーフ推進ボックス２３の上面２３ａの孔部２３１からも充填材３００を注入する。この充填材３００は、地山への散逸を防ぐため比較的流動性の低いものを用いることから、孔部２３１からも注入を行うことで、上記の空間に充填材３００をスムーズに行き渡らせることができる。
なお、孔部４２および孔部２３１は、いずれか一方のみを用いてもよい。
【００４５】
また、本実施形態において、ルーフマシンボックス２５の後部２５ｂは、矩形の角部を曲線状に面取りした形状の断面を有している。これは、後部２５ｂが矩形断面である場合、矩形ルーフ掘削機２を先行させてトンネルを掘削する際に、ルーフマシンボックス２５に上部から加わる土圧が後部２５ｂの断面角部に集中して作用し変形の原因となる恐れがあり、また、ルーフマシンボックス２５の後部２５ｂとルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂの開口２３ｃの間に設ける止水用のパッキンが角部で止水性における弱部となるためであるが、この場合、矩形ルーフ掘削機２を本体掘削機３に対し前進させた場合に、カバープレート２１の内側でルーフマシンボックス２５の後部２５ｂの外部にできる空間が大きくなるので、充填材２００を充填することが特に有効となる。
【００４６】
また、本実施形態では、前記の空間２０に充填材２００を注入するための第１の孔部を、ルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂに設けた（孔部２３２）が、充填材２００を注入するための孔部はこれに限ることはない。
【００４７】
例えば図８（ａ）に示すように、矩形ルーフ掘削機２を先行させた際、前記の空間２０に露出するルーフマシンボックス２５の後部２５ｂにおいて、バルクヘッド２５１の後方に充填材２００を注入するための孔部２５２（第１の孔部）を設けてもよい。
バルクヘッド２５１の後方に孔部２５２を設けることにより、バルクヘッド２５１の後方の作業空間において充填材２００の注入作業を行うことができ、充填材２００の注入が容易となる。
なお、前記の実施形態のようにルーフ推進ボックス２３の前面２３ｂの孔部２３２を介して充填材２００の注入を行う場合も、後方の作業空間において注入作業が行えるので同様の利点がある。
【００４８】
このように、充填材２００を注入する第１の孔部は、矩形ルーフ掘削機２を先行させた際に前記の空間２０に露出する面であれば設けることができる。
例えば、図８（ａ）に示した例の他にも、図８（ｂ）に示すように、本体掘削機３の上面で、ルーフ推進ボックス２３よりも前方の位置に、充填材２００を注入するための孔部３４（第１の孔部）を設けてもよい。この場合、本体内部のバルクヘッド３３より後方に孔部３４を設けると、バルクヘッド３３の後方の作業空間において充填材２００の注入作業を行うことができ、前記と同じく充填材２００の注入が容易になる。
【００４９】
これらの場合も、掘削手順は前記したものと同様であり、充填材２００の注入、回収の手順についても同様である。図示しない蓋の脱着により孔部２５２や孔部３４を開閉し、これらの孔部を介して充填材２００の注入、回収を行うとよい。これにより前記と同様の効果が得られる。
【００５０】
なお、本実施形態ではシールド工法の例について説明したが、立坑１００の掘進方向後方の壁面に設けた推進ジャッキを用いた元押しにより掘削機構１を推進させつつ掘削を行う推進工法についても同様に適用でき、本実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態ではカッタ２４、３１により断面の掘削を行っているが、その他の掘削手段により掘削を行うものであってもよい。
また、本実施形態では、カバープレート２１が、ルーフ推進ボックス２３の上面および外側の側面を覆うように設けられているが、カバープレート２１の配置は掘削機構１の形態等に応じて可変であり、ルーフ推進ボックス２３の少なくとも一部を覆うものであればよい。
【００５１】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００５２】
１………掘削機構
１ａ………前胴部
１ｂ………後胴部
２………矩形ルーフ掘削機
３………本体掘削機
２１………カバープレート
２３………ルーフ推進ボックス
２４、３１………カッタ
２５………ルーフマシンボックス
３４、４２、２３１、２３２、２５２………孔部
２００、３００………充填材
【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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