(57)【要約】【課題】断面が長方形をした地中孔を掘削することのできる掘進機と、トンネル内での占有スペースが比較的小さく、トンネルシールド材への悪影響を最小限に抑制することのできる掘進装置と、を提供する。【解決手段】掘進装置２０は、トンネルＴの底部付近に位置する壁面１０に開設された発進坑口９４から地山１１に向かって、先端に掘進機を備えた推力伝達管が内挿された断面長方形の弧状短管を推進させ、地山１１中に円弧状の地中梁１２を形成する。トンネルＴ内の発進坑口９４に臨む位置に配置された発進架台３０は、発進坑口９４から地山１１に向かって推力伝達管を推進させる元押ジャッキ２２と、地山１１に向かって予め設定された曲率に沿って推力伝達管を推進させるガイドレールおよびガイドローラと、弧状短管を推力伝達管に対して一定姿勢に保つ保持手段と、を備えている。【選択図】図１
2008121356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面が長方形をした筒状ケーシングと、前記筒状ケーシング内に配置された油圧駆動モータと、前記油圧駆動モータで回転駆動された状態で前記筒状ケーシング内にその断面の長辺方向に並べて配置された二本の主軸と、前記筒状ケーシングが進入可能な地中坑を形成するため前記主軸で自転および公転するように駆動された状態で前記筒状ケーシングの正面に配置された複数のカッタビットと、を備え、
複数の前記カッタビットにより前記筒状ケーシングの長方形断面の隅角部まで掘削可能としたことを特徴とする掘進機。
【請求項２】
前記筒状ケーシング断面の短辺方向の長さをトンネル主桁等の配置間隔より小さくし、当該筒状ケーシングの断面係数を、前記筒状ケーシング断面の短辺方向の長さを直径とする円形断面を有する円筒状ケーシングより優位とすることを特徴とする請求項１記載の掘進機。
【請求項３】
前記主軸の回転によって駆動される遊星ギアで複数の前記カッタビットを駆動することを特徴とする請求項１または２記載の掘進機。
【請求項４】
泥水注入口を有する注水経路を一方の前記主軸内に設け、排泥口を有する排泥経路を他方の前記主軸内に設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の掘進機。
【請求項５】
前記注水経路と連通する注水管と、前記排泥経路と連通する排泥管と、前記注水管と前記排泥管とを連通する副流管とを設け、前記注水管、前記排泥管および前記副流管にそれぞれ流量調整可能な開閉バルブを設けたことを特徴とする請求項４記載の掘進機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の掘進機が内挿された断面長方形の弧状短管をトンネル壁面に開設された発進坑口から地山に向かって推進させ地山中に円弧状の地中梁を形成する掘進装置であって、
前記発進坑口から地山に向かって前記掘進機を推進させるため前記発進坑口に臨む位置に固定される引圧手段と、前記発進坑口から地山に向かって予め設定された曲率に沿って前記掘進機を推進させる誘導手段と、前記掘進機の後方に前記弧状短管を連結する挿入手段と、を備えたことを特徴とする掘進装置。
【請求項７】
前記引圧手段の推進力を前記掘進機に伝えるための推力伝達管を前記掘進機の後方に連結して前記弧状短管内に配置することを特徴とする請求項６記載の掘進装置。
【請求項８】
前記発進坑口に対する前記推力伝達管の推進角度を変更可能な角度調節手段を設けたことを特徴とする請求項７記載の掘進装置。
【請求項９】
前記引圧手段を逆方向に用いて押圧手段とし、前記掘進機を前記発進坑口側に引き出し可能としたことを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の掘進装置。
【請求項１０】
前記引圧手段として、前記弧状短管の周囲に配置された複数のジャッキと、前記ジャッキのストロークをそれぞれ計測することで前記掘進機の位置、方向を確認可能な計測手段とを設けたこと特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の掘進装置。
【請求項１１】
前記推力伝達管内をその長手方向に並行した二つの空間に区画し、一方の前記空間内に送泥管、排泥管、操作線および油圧ホースなどの掘進作業用の配管および配線を挿入し、他方の前記空間を当該推力伝達管の位置、方向を計測するための計測用空間とした請求項７〜１０のいずれかに記載の掘進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に構築されたトンネルの拡幅工事あるいはトンネルの連結工事などにおいて使用される掘進機および掘進装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設のシールドトンネルあるいはＮＡＴＭ（Ｎｅｗ  Ａｕｓｔｒｉａｎ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ）トンネルにおいて、トンネル途中の一部区間や上下単線トンネルの左右中間部の接続を行って車線数を増加させるなどのトンネル拡幅工事を行う場合、地山の崩落を防止するために、拡幅掘削工事に先行して地中梁（支保）を形成する必要がある。このようなトンネル拡幅工事に関しては、従来、様々な工法および装置が提案されているが、本願に関連するものとして、例えば、特許文献１記載の「シールド掘削孔の拡幅工法及びその装置」がある。
【０００３】
特許文献１記載の拡幅工法は、シールド掘削孔内から、先端に可動シュウを備えた曲管と内管とを拡幅部分の周囲に向けて推進し、内管の先端部に取り付けられた掘削装置のビットを回転させるとともに、位置測定器で計測された推進位置情報に基づいて掘削装置を方向修正しながら掘進し、これと同時に、曲管を掘削孔に推進させて拡幅部分の周囲に埋設するものである。
【０００４】
そして、埋設終了後は、曲管を残置した状態で内管を掘削装置とともに曲管から引き抜き、この曲管内に地盤改良用注入管を挿入して改良剤を注入することによって、拡幅部分の周囲の地盤を改良して拡幅作業が行われる。
【０００５】
【特許文献１】特公平７−７６５０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載の拡幅装置は、トンネル壁面における発進坑口と対向する部分に、内管フィード用シリンダおよび曲管フィード用シリンダの反力支持手段が設けられているため（特許文献１の図１参照）、占有スペースが広く、トンネル内の作業空間の狭隘化を招いている。
【０００７】
また、特許文献１記載の拡幅工法において使用される曲管（円筒状ケーシング）および内管はいずれも断面が円形であるため、拡幅工事上必要な直径の円筒状ケーシングを採用しようとすると、図１３（ｂ）に示すように、トンネル壁面をシールドしているセグメント９０の主桁９１を切断して開設した円形の発進坑口に円筒状ケーシング９３を挿入しなければならない。このため、トンネルシールド材の強度に影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
そこで、図１３（ａ）に示すように、セグメント９０の主桁９１等を切断する必要のない、断面が長方形をした発進坑口９４から掘進し、断面が長方形の弧状短管５２を挿入して地中梁を形成すれば、トンネルシールド材に対する悪影響を最小限に抑制することができる。しかしながら、特許文献１記載の発明において使用される掘進機（掘削装置）で形成される地中孔は断面が円形のものに限られているため、断面が長方形をした地中孔を掘削することは不可能である。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、断面が長方形をした地中孔を掘削することのできる掘進機と、トンネル内での占有スペースが比較的小さく、トンネルシールド材への悪影響を最小限に抑制することのできる掘進装置と、を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の掘進機は、
断面が長方形をした筒状ケーシングと、前記筒状ケーシング内に配置された油圧駆動モータと、前記油圧駆動モータで回転駆動された状態で前記筒状ケーシング内にその断面の長辺方向に並べて配置された二本の主軸と、前記筒状ケーシングが進入可能な地中坑を形成するため前記主軸で自転および公転するように駆動された状態で前記筒状ケーシングの正面に配置された複数のカッタビットと、を備え、
複数の前記カッタビットにより筒状ケーシングの長方形断面の隅角部まで掘削可能としたことを特徴とする。
【００１１】
このような構成とすれば、断面が長方形のケーシングの正面に配置され、油圧駆動モータにより自転および公転駆動された複数のカッタビットで地山を掘削することが可能となるため、断面が長方形の地中孔を一面で同時に掘削することができる。また、油圧駆動モータおよび当該油圧駆動モータで回転駆動される上下二本の主軸は断面が長方形をしたケーシング内に配置されているため、比較的小型である。
【００１２】
ここで、前記筒状ケーシング断面の短辺方向の長さをトンネル主桁等の配置間隔より小さくし、当該筒状ケーシングの断面係数を、前記筒状ケーシング断面の短辺方向の長さを直径とする円形断面を有する円筒状ケーシングより優位とすることが望ましい。このような構成とすれば、トンネル壁面をシールドしているセグメントの主桁を切断することなく発進坑口を開設して地山を掘進することが可能となるため、トンネルシールド材への悪影響を軽減することができる。
【００１３】
また、前記主軸の回転によって駆動される遊星ギアで複数の前記カッタビットを駆動するようにすれば、複数のカッタビットを同時に自転および公転させることが可能となり、長方形断面の地中孔を全面掘削することができるため、比較的低い推進力と高い掘削精度を維持することができる。
【００１４】
さらに、泥水注入口を有する注水経路を一方の前記主軸に設け、排泥口を有する排泥経路を他方の前記主軸内に設ければ、泥水注入口を有する注水経路、排泥口を有する排泥経路を筒状ケーシング内に別途設ける必要がなくなるため、駆動系部材や制御系部材などの配置に余裕が生じ、筒状ケーシング内の限られたスペースを有効活用することができる。
【００１５】
一方、前記注水経路と連通する注水管と、前記排泥経路と連通する排泥管と、前記注水管と前記排泥管とを連通する副流管とを設け、前記注水管、前記排泥管および前記副流管にそれぞれ流量調整可能な開閉バルブを設けることもできる。このような構成とすれば、それぞれの開閉バルブの開度を調節することより、施工条件（水圧、地山の崩壊性、土粒子の構成など）に対応した適切な切羽圧力を保持することが可能となるため、掘進作業時の地山の崩壊を防止することができる。
【００１６】
次に、本発明の掘進装置は、
前述した掘進機が内挿された断面長方形の弧状短管をトンネル壁面に開設された発進坑口から地山に向かって推進させ地山中に円弧状の地中梁を形成する掘進装置であって、
前記発進坑口から地山に向かって前記掘進機を推進させるため前記発進坑口に臨む位置に固定される引圧手段と、前記発進坑口から地山に向かって予め設定された曲率に沿って前記掘進機を推進させる誘導手段と、前記掘進機の後方に前記弧状短管を連結する挿入手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
このような構成とすれば、トンネル壁面における発進坑口と対向する部分のみに反力部材を設ける必要がなくなるため、トンネル内での掘進装置の占有スペースを小さくすることができる。また、引圧手段の反力に起因する荷重が、トンネル壁面の発進坑口と対向する部分のみに集中するのを回避することができるため、トンネルシールド材への悪影響を軽減することができる。さらに、トンネルシールド材のセグメントの主桁を切断する必要がなくなるように、弧状短管の断面形状を長方形としたことにより、既設のトンネルシールド材への悪影響を最小限に抑制することができる。
【００１８】
この場合、前記引圧手段の推進力を前記掘進機に伝えるための推力伝達管を前記掘進機の後方に連結して前記弧状短管内に配置することが望ましい。このような構成とすれば、地山に残置される弧状短管（鋼管）に引圧手段の推進力が直接加わるのを回避することができるため、偏荷重による推進方向のズレやローリングの発生を防止することができる。また、過大荷重による弧状短管の変形や損傷も回避することができるため、高精度の地中梁を形成することができる。
【００１９】
また、前記発進坑口に対する前記推力伝達管の推進角度を変更可能な角度調節手段を設ければ、掘進開始時は勿論、掘進作業中においても推力伝達管の推進角度を正確に調整、維持することが可能となるため、さらに高精度の地中梁を形成することができる。また、既に構築されたシールドトンネルの形状に的確に対応した推進角度に設定することができるため、汎用性も高まる。
【００２０】
さらに、前記引圧手段を逆方向に用いて押圧手段とし、前記掘進機を前記発進坑口側に引き出し可能とすれば、掘進作業の完了後、発進坑口側に設置された引圧手段を逆方向に用い、押圧によって掘進機および推力伝達管などを発進坑口側に引き戻すことができるため、回収作業が容易となる。
【００２１】
一方、前記引圧手段として、前記弧状短管の周囲に配置された複数のジャッキと、前記ジャッキのストロークをそれぞれ計測することで前記掘進機の位置、方向を確認可能な計測手段とを設けることもできる。このような構成とすれば、複数のジャッキのストロークをそれぞれの計測手段で計測することにより、弧状短管の推進方向を正確に把握することができ、さらに高精度の姿勢制御を行うことができるため、地中梁の精度向上に有効である。
【００２２】
また、前記推力伝達管内をその長手方向に並行した二つの空間に区画し、一方の前記空間内に送泥管、排泥管、操作線および油圧ホースなどの掘進作業用の配管および配線を挿入し、他方の前記空間を当該推力伝達管の位置、方向を計測するための計測用空間とすることもできる。このような構成とすれば、推力伝達管内の二つの空間を有効利用することが可能となる。また、掘進作業完了後、発進坑口側から掘進機および推力伝達管などを引き戻す場合、送泥管、排泥管、操作線および油圧ホースをまとめて回収することができるため、回収作業も容易となる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、断面が長方形をした地中孔を掘削することのできる掘進機と、トンネル内での占有スペースが比較的小さく、トンネルシールド材への悪影響を最小限に抑制することのできる掘進装置と、を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態である掘進装置を示す一部省略垂直断面図、図２は図１の一部拡大図、図３は図１に示す掘進装置を構成する推進架台の側面図、図４は図３に示す推進架台の平面図、図５は図３に示す推進架台の正面図、図６は図３に示す推進架台の背面図である。また、図７は図１に示す掘進装置を構成する掘進機、推力伝達管および弧状短管を示す垂直断面図、図８は図７に示す推力伝達管の背面図である。
【００２５】
図１，図２，図７に示すように、掘進装置２０は、トンネルＴの底部付近に位置する壁面１０に開設された発進坑口９４から地山１１に向かって、先端に掘進機５０を備えた推力伝達管５１および当該推力伝達管５１が内挿された断面長方形の弧状短管５２を推進させ、地山１１中に円弧状の地中梁１２を形成する装置である。掘進装置２０においては、図３〜図６に示すような発進架台３０が、トンネルＴ内の発進坑口９４に臨む位置に配置されている。
【００２６】
発進架台３０は、発進坑口９４から地山１１に向かって推力伝達管５１を推進させるための引圧手段である元押ジャッキ２２と、発進坑口９４から地山１１に向かって予め設定された曲率Ｒに沿って推力伝達管５１を推進させるための誘導手段であるガイドレール２３およびガイドローラ２４と、弧状短管５２を推力伝達管５１に対して一定姿勢に保つ保持手段であるサポートジャッキ２５と、を備えている。図２に示すように、発進架台３０の正面部は、発進坑口９４の周囲のトンネル壁面１０に、反力支持部２１を介して係止され、発進架台３０の背面部とトンネルＴの壁面１０との間には支持体２９が配置されている。
【００２７】
発進架台３０は、トンネルＴの壁面１０に固定される基礎フレーム３１と、基礎フレーム３１の正面寄りの部分に設けられた水平支軸３２に傾動可能に取り付けられた四角枠形状の保持フレーム３３と、保持フレーム３３の傾斜角度を変更するため基礎フレーム３１と保持フレーム３３とを連結する角度調節ネジ３４と、を備えている。保持フレーム３３の正面側には、弧状短管５２の角隅部を着脱可能に把持する複数の外管把持ジャッキ３５が配置され、保持フレーム３３の内周には、弧状短管５２の四つの外周面を滑動させるための複数のガイドローラ３６が設けられている。
【００２８】
元押ジャッキ２２の先端部２２ａは保持フレーム３３の背面側に軸支され、作動部２２ｂは推力伝達管５１を押圧するための内管押具２７に連結されている。保持フレーム３３の背面側には、推力伝達管５１を着脱可能に把持するための複数のグリップジャッキ２６が設けられ、サポートジャッキ２５の先端部分には、弧状短管５２を押圧するための外管押具２８が設けられている。元押ジャッキ２２が伸縮すると作動部２２ｂがガイドローラ２４に沿って往復移動し、これによって内管押具２７、外管押具２８およびサポートジャッキ２５などが連動して移動する。ガイドレール２３の後端部に螺合された調節ネジ３７を回動させることにより、ガイドレール２３の傾斜角度を変更することができる。
【００２９】
また、推力伝達管５１および弧状短管５２の周囲に配置された複数の元押ジャッキ２２には、それぞれのストロークを計測する計測手段（図示せず）が設けられている。従って、複数の元押ジャッキ２２のストロークをそれぞれの計測手段で計測することにより、弧状短管５２の推進方向を正確に把握することができ、高精度の姿勢制御を行うことができる。
【００３０】
一方、図７に示すように、弧状短管５２に内挿された推力伝達管５１の先端に配置された掘進機５０は、断面長方形の筒状ケーシング５３内に配置された油圧駆動モータ５４と、油圧駆動モータ５４で回転駆動される上下二本の主軸５５ａ，５５ｂと、主軸５５ａ，５５ｂによってそれぞれ自転および公転駆動される複数のカッタビット５６と、を備えている。主軸５５ａの先端部に泥水注入口を有する注水経路５５ａｘが主軸５５ａ内に設けられ、主軸５５ｂの先端部に排泥口を有する排泥経路５５ｂｙが主軸５５ｂ内に設けられている。
【００３１】
また、掘進機５０の背面側の筒状ケーシング５３内には、注水経路５５ａｘと連通する注水管６０と、排泥経路５５ｂｙと連通する排泥管６１とが設けられ、注水管６０および排泥管６１にはそれぞれ流量調整可能な開閉バルブ６０ｂ，６１ｂが設けられている。さらに、開閉バルブ６０ｂの上流側に位置する注水管６０と、開閉バルブ６１ｂの下流側に位置する排泥管６１とを連通する副流管６２が設けられ、副流管６２の途中に開閉バルブ６２ｂが設けられている。開閉バルブ６０ｂ，６１ｂ，６２ｂはエア圧で作動するゴムバルブを使用しているがこれに限定するものではない。
【００３２】
図８に示すように、推力伝達管５１は上下二本の円筒体５１ａ，５１ｂによって形成され、平行配置された円筒体５１ａ，５１ｂの両端部に長方形のフランジ５１ｆが固着されている。隣接する推力伝達管５１のフランジ５１ｆ同士をネジＮで固定することにより、推力伝達管５１を連結することができる。また、図７に示すように、推力伝達管５１の外周には橇状をした複数のスライド部材５１ｃが取り付けられている。これらのスライド部材５１ｃは、推力伝達管５１の外周面と弧状短管５２の内周面との距離を一定に保持するとともに、弧状短管５２の内周面に沿って推力伝達管５１をスライドさせる際の滑動性を高めるための部材である。
【００３３】
ここで、図９は図７に示す掘進機の正面図、図１０は図７のＡ−Ａ線における一部省略断面図、図１１は図７のＢ−Ｂ線における一部省略断面図、図１２は図７のＣ−Ｃ線における一部省略断面図である。
【００３４】
図９に示すように、掘進機５０の正面には、主軸５５ａ，５５ｂによって回転駆動されるカッタビット５６がそれぞれ３個ずつ配置されている。複数のカッタビット５６は、図１０に示すように、主軸５５ａ，５５ｂでそれぞれ駆動される遊星ギア５７によって回転駆動されている。従って、各カッタビット５６はそれぞれの支軸５６ａを中心に回転（自転）しながら、主軸５５ａ，５５ｂの周りを回転（公転）する。また、図１０に示すように、抜け検出センサ５８が設けられている。
【００３５】
また、図１１に示すように、主軸５５ａ，５５ｂはそれぞれ、油圧駆動モータ５４（図７参照）で回転するギア５４ａと歯合する二つのギア５５ａｇ，５５ｂｇによって回転駆動されている。さらに、図１２に示すように、主軸５５ａ，５５ｂの背面側に油圧駆動モータ５４が配置され、リターン位置検知センサ５９が設けられている。
【００３６】
次に、図１３〜図２０に基づいて、掘進装置２０および掘進機５０を用いた掘進工事の作業手順について説明する。図１３は発進坑口付近のシールドトンネル壁面を示す図、図１４〜図１９は掘進架台の動作状態を示す図、図２０は掘進作業終了直後の状態を示す垂直断面図である。
【００３７】
図１３（ａ）に示すように、トンネル壁面をシールドしているセグメント９０の主桁９１の間に長方形の発進坑口９４を開設し、この発進坑口９４に臨む位置に、図１，図２に示す掘進装置２０を配置する。このとき、掘進装置２０を構成する発進架台３０の基礎フレーム３１がセグメント９０の一部に固定される。
【００３８】
図１４に示すように、先端に掘進機５０を備えた推力伝達管５１が内挿された弧状短管５２を外管把持ジャッキ３５で把持した後、図１５に示すように、サポートジャッキ２５を収縮させ、グリップジャッキ２６で推力伝達管５１を一定姿勢に保持する。そして、内管押具２７と推力伝達管５１とを固定するボルト（図示せず）を外す。
【００３９】
次に、図１６に示すように、元押ジャッキ２２を伸展させ、新たな推力伝達管５１をセットし、推力伝達管５１と内管押具２７とをボルト（図示せず）で固定する。このとき、弧状短管５２は推力伝達管５１のみによって支えられている。
【００４０】
次に、図１７に示すように、元押ジャッキ２２を収縮させ、先行する推力伝達管５１の基端部に新たな推力伝達管５１の先端部を当接させた後、両者をボルト（図示せず）で固定する。そして、グリップジャッキ２６を収縮させて、先行する推力伝達管５１に対する把持力を開放する。
【００４１】
次に、図１８に示すように、サポートジャッキ２５を伸展させ、先行する弧状短管５２の基端部に新たな弧状短管５２の先端部を当接させ、両者を仮付け溶接する。この後、外管把持ジャッキ３５を収縮させて、先行する弧状短管５２に対する把持力を開放する。
【００４２】
次に、図１９に示すように、元押ジャッキ２２を収縮させて新たな推力伝達管５１を地山に向かって推進させ、先行する弧状短管５２と新たな弧状短管５２との継ぎ目Ｓを保持フレーム３３の正面側に露出させる。そして、継ぎ目Ｓに本溶接を施して両者を完全に溶着する。
【００４３】
このような作業を反復すると、やがて図２０に示すように、トンネルの壁面１０の掘進終了口９５に掘進機５０が到達し、掘進作業が終了する。この後、元押ジャッキ２２を押圧側に用いて、発進坑口９４側から、順次、掘進機５０および推力伝達管５１を引き出せば、地山中に残置された複数の弧状短管５２の連結体により円弧状の地中梁１２が形成される。なお、前述した掘進作業中、図２１に示すように、推力伝達管５１内にジャイロコンパス８０を配置しておけば、より正確な姿勢制御を行うことができる。
【００４４】
以上のように、本実施形態の掘進機５０においては、断面が長方形の筒状ケーシング５３の正面に配置され、油圧駆動モータ５４で自転および公転駆動された複数のカッタビット５６により、地山１１に対し、断面が長方形の地中孔を隅角部まで一面で同時に掘削することができる。また、油圧駆動モータ５４および当該油圧駆動モータ５４で回転駆動される上下二本の主軸５５ａ，５５ｂは断面が長方形をした筒状ケーシング５３内に配置されているため、比較的小型である。さらに、複数の主軸５５ａ，５５ｂによって駆動される複数の遊星ギア５７で複数のカッタビット５６を同時に自転および公転させることができるため、高い掘削効率が得られる。
【００４５】
また、図１３（ａ）に示すように、トンネルＴの壁面１０をシールドしているセグメントの主桁９１等を切断することなく発進坑口９４を開設して地山１１を掘進することができるため、トンネルシールド材への悪影響を軽減することができる。
【００４６】
また、注水経路５５ａｘが主軸５５ａ内に設けられ、排泥経路５５ｂｙが主軸５５ｂ内に設けられているため、注水経路および排泥経路を筒状ケーシング５３内に別途設ける必要がなく、駆動系部材や制御系部材などの配置に余裕があり、筒状ケーシング５３内の限られたスペースを有効活用することができる。
【００４７】
一方、図７に示す開閉バルブ６０ｂ，６１ｂ，６２ｂの開度を調節することより、施工条件（水圧、地山の崩壊性、土粒子の構成など）に対応した適切な切羽圧力を保持することができるため、掘進作業時の地山１１の崩壊を防止することができる。
【００４８】
また、本実施形態の掘進装置２０を構成する発進架台３０は、図２に示すように、反力支持部２１と支持体２９によって発進坑口９４に臨む位置に固定されているため、トンネルＴの壁面１０における発進坑口９４と対向する部分のみに反力部材を設ける必要がなく、トンネルＴ内での掘進装置２０の占有スペースを小さくすることができる。また、引圧手段である元押ジャッキ２２の反力に起因する荷重が、トンネルＴの壁面１０の発進坑口９４と対向する部分のみに集中するのを回避することができるため、トンネルシールド材への悪影響を軽減することができる。
【００４９】
さらに、弧状短管５２の断面形状を長方形としたことにより、拡幅工事上必要な内径を有する弧状短管５２を採用した場合でも、図１３（ａ）に示すように、トンネルシールド材のセグメント９０の主桁９１等を切断する必要がなくなるため、トンネルシールド材への悪影響を最小限に抑制することができる。また、弧状短管５２の断面の短辺方向の長さを主桁９１の配置間隔より小さくすることにより、当該弧状短管５２の断面係数を、弧状短管５２断面の短辺方向の長さを直径とする円形断面を有する円筒状ケーシング９６（図１３（ｂ）参照）より優位とすることができる。なお、円筒状ケーシングの断面係数を当該弧状短管５２と同程度にしようとすれば、図１３（ｂ）に示す円筒状ケーシング９３のように、セグメント９０の主桁９１等の切断が必要な直径となるため、トンネルシールド材へ悪影響を及ぼすこととなる。
【００５０】
また、元押ジャッキ２２の推進力を掘進機５０に伝達するための推力伝達管５１を掘進機５０の背面側に連結して弧状短管５２内に配置しているため、地山１１に残置される弧状短管５２に元押ジャッキ２２の推進力が直接加わるのを回避することができる。このため、偏荷重による推進方向のズレやローリングの発生を防止することができる。また、過大荷重による弧状短管５２の変形や損傷も回避することができるため、高精度の地中梁１２を形成することができる。
【００５１】
また、図３に示すように、発進架台３０には、角度調節ネジ３４および調節ネジ３７が設けられているため、掘進開始時は勿論、掘進作業中においても推力伝達管５１の推進角度を正確に調整、維持することができる。このため、高精度の地中梁１２を形成することができる。また、既に構築されたシールドトンネルの形状に的確に対応した推進角度に設定することができるため、汎用性も良好である。
【００５２】
さらに、発進架台３０に設けられた元押ジャッキ２２を押圧側に用いて推力伝達管５１とともに掘進機５０を発進坑口９４側へ引き出すことができるため、掘進作業が完了した後、発進坑口９４側に別の引圧手段を設けることなく、掘進機５０および推力伝達管５１などを発進坑口９４側に引き戻すことができるため、回収作業も容易である。
【００５３】
一方、図２１は図７のＤ−Ｄ線における一部省略断面図であるが、同図に示すように、推力伝達管５１は上下二本の円筒体５１ａ，５１ｂで形成されているため、二つの円筒体５１ａ，５１ｂの内部空間を有効利用することができる。例えば、本実施形態では、円筒体５１ａ内にジャイロコンパス８０を配置しているが、推進方向を計測する走行式の計測機（図示せず）を配置することもできる。また、円筒体５１ｂ内には、注水管６０および排泥管６１のほか、カッタ駆動用油圧ホース４０，４７、開閉バルブ用ホース４１、ジェット用ホース４２、油圧ドレンホース４３、土圧センサ用送泥ホース４４、カメラ線４５、センサ線４６が配置されている。
【００５４】
従って、前述したように、掘進作業完了後、発進坑口９４側へ掘進機５０および推力伝達管５１などを引き戻す場合、注水管６０および排泥管６１のほか、操作線（カメラ線４５、センサ線４６、）や油圧ホース（カッタ駆動用油圧ホース４０、開閉バルブ用ホース４１、ジェット用ホース４２、油圧ドレンホース４３、土圧センサ用送泥ホース４４、カッタ駆動用油圧ホース４７）をまとめて回収することができ、回収作業が容易である。
【００５５】
次に、図２２に基づいて、掘進機に関するその他の実施の形態について説明する。図２２はその他の実施の形態である掘進機を示す垂直断面図である。なお、図２２において図７に示す符号と同符号を付している部分は図７に示す掘進機５０の構成部分と同じ構造、機能を有する部分であり、説明を省略する。
【００５６】
図２２に示すように、掘進機７０は、断面長方形の二つの筒状ケーシング５３ａ，５３ｂを備え、掘進方向の前方に配置された筒状ケーシング５３ａと、後方に配置された筒状ケーシング５３ｂとの間に複数のジャッキ７１が配置されている。これらのジャッキ７１は筒状ケーシング５３ａ，５３ｂの四隅部分に配置され、それぞれ独立して筒状ケーシング５３ａ，５３ｂの軸方向に伸縮可能である。また、筒状ケーシング５３ａの後端部に対向する筒状ケーシング５３ｂの前端部に隔壁７２が設けられている。
【００５７】
掘進機７０においては、複数のジャッキ７１をそれぞれ伸縮させることにより、筒状ケーシング５３ａの前端部を上下左右に傾動させることができるため、掘進方向を細かく修正することができる。このため、掘進作業中においても掘進機７０の掘進方向を正確に調整、維持することができ、高精度の地中梁１２（図１参照）を形成する上で有効である。その他の部分の機能は図７に示す掘進機５０と同様である。
【００５８】
次に、図２３〜図２７に基づいて、本発明の実施の形態である掘進装置を用いたトンネル連結工事について説明する。図２３は本発明の実施の形態である掘進装置を用いたトンネル連結工事の概略を示す模式図、図２４は図２３に示すトンネル連結工事の施工現場を示す模式図、図２５〜図２７は図２３に示すトンネル連結工事の施工状態を示す模式図である。
【００５９】
図２３に示すように、並列して存在する二つのトンネルＴ１，Ｔ２のうちの一方のトンネルＴ２内の天井部側に掘進装置２０および発進架台３０を設置し、前述と同様の作業工程に従い、トンネルＴ２の壁面１０ｂの天井部からトンネルＴ１の天井部に向かって掘進することにより地中梁１２ａを形成する。次に、トンネルＴ１の底部側に掘進装置２０および発進架台３０を設置し、トンネルＴ２の壁面１０ｂの底部からトンネルＴ１の底部に向かって掘進することにより地中梁１２ｂを形成する。そして、地中梁１２ａ，１２ｂの間におけるトンネルＴ１，Ｔ２の対向部分を除去して対向領域にある地山１１（図２４参照）を掘削し、底部補強構造７３および天井部補強構造７４を構築することにより、トンネルＴ１，Ｔ２を連結することができる。
【００６０】
以下、図２４〜図２７に基づいて、トンネルＴ１，Ｔ２の連結工事の作業工程について説明する。図２４に示すように、二つのトンネルＴ１，Ｔ２の連結工事を施工する場合、図２５に示すように、トンネルＴ２内に形成された支持体７５上に掘進装置２０および発進架台３０を設置する。そして、トンネルＴ２の壁面１０ｂの天井部からトンネルＴ１の壁面１０ａの天井部に向かって掘進することにより地中梁１２ａを形成する。この後、トンネルＴ１の底部側に形成された支持体（図示せず）上に掘進装置２０および発進架台３０を設置し、トンネルＴ２の壁面１０ｂの底部からトンネルＴ１の壁面１０ａの底部に向かって掘進することにより地中梁１２ｂを形成する。
【００６１】
次に、図２６に示すように、トンネルＴ１，Ｔ２内にそれぞれ支持部材７６，７７を立設し、地中梁１２ａ，１２ｂの間におけるトンネルＴ１，Ｔ２の対向部分を除去して対向領域にある地山１１を掘削する。そして、図２７に示すように、底部補強構造７３および天井部補強構造７４を構築した後、支持部材７６，７７を撤収すれば、トンネルＴ１，Ｔ２の連結工事が完了する。このように掘進装置２０は、並列して存在する二つのトンネルＴ１，Ｔ２の連結工事を施工することもできるため、汎用性に優れている。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明にかかる掘進機および掘進装置は、地中に構築されたトンネルの拡幅工事あるいはトンネルの連結工事などにおいて広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の実施の形態である掘進装置を示す一部省略垂直断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１に示す掘進装置を構成する推進架台の側面図である。
【図４】図３に示す推進架台の平面図である。
【図５】図３に示す推進架台の正面図である。
【図６】図３に示す推進架台の背面図である。
【図７】図１に示す掘進装置を構成する掘進機、推力伝達管および弧状短管を示す垂直断面図である。
【図８】図７に示す推力伝達管の背面図である。
【図９】図７に示す掘進機の正面図である。
【図１０】図７のＡ−Ａ線における一部省略断面図である。
【図１１】図７のＢ−Ｂ線における一部省略断面図である。
【図１２】図７のＣ−Ｃ線における一部省略断面図である。
【図１３】発進坑口付近のシールドトンネル壁面を示す図である。
【図１４】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図１５】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図１６】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図１７】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図１８】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図１９】掘進架台の動作状態を示す図である。
【図２０】掘進作業終了直後の状態を示す垂直断面図である。
【図２１】図７のＤ−Ｄ線における一部省略断面図である。
【図２２】その他の実施の形態である掘進機を示す垂直断面図である。
【図２３】本発明の実施の形態である掘進装置を用いたトンネル連結工事の概略を示す模式図である。
【図２４】図２３に示すトンネル連結工事の施工現場を示す模式図である。
【図２５】図２３に示すトンネル連結工事の施工状態を示す模式図である。
【図２６】図２３に示すトンネル連結工事の施工状態を示す模式図である。
【図２７】図２３に示すトンネル連結工事の施工状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１０ａ，１０ｂ  壁面
１１  地山
１２，１２ａ，１２ｂ  地中梁
２０  掘進装置
２１  反力支持部
２２  元押ジャッキ
２２ａ  先端部
２２ｂ  作動部
２３  ガイドレール
２４，３６  ガイドローラ
２５  サポートジャッキ
２６  グリップジャッキ
２７  内管押具
２８  外管押具
２９，７５  支持体
３０  発進架台
３１  基礎フレーム
３２  水平支軸
３３  保持フレーム
３４  角度調節ネジ
３５  外管把持ジャッキ
３７  調節ネジ
４０  カッタ駆動用油圧ホース
４１  開閉バルブ用ホース
４２  ジェット用ホース
４３  油圧ドレンホース
４４  土圧センサ用送泥ホース
４５  カメラ線
４６  センサ線
４７  カッタ駆動用油圧ホース
５０，７０  掘進機
５１  推力伝達管
５１ａ，５１ｂ  円筒体
５１ｃ  スライド部材
５１ｆ  フランジ
５２  弧状短管
５３，５３ａ，５３ｂ  筒状ケーシング
５４  油圧駆動モータ
５５ａ，５５ｂ  主軸
５５ａｘ  注水経路
５５ｂｙ  排泥経路
５６  カッタビット
６０  注水管
６１  排泥管
６２  副流管
６０ｂ，６１ｂ，６２ｂ  開閉バルブ
７１  ジャッキ
７２  隔壁
７３  底部補強構造
７４  天井部補強構造
７６，７７  支持部材
８０  ジャイロコンパス
Ｔ，Ｔ１，Ｔ２  トンネル
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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