(57)【要約】【課題】工程上の制約の少ないトンネルの構築方法を提供する。【解決手段】親子シールド機１は親シールド機４と子シールド機２からなり、親シールド機４は扇形カッタ１１ａを有し、子シールド機２は扇形カッタ１１ｂを有している。扇形カッタ１１ａと扇形カッタ１１ｂは連結板１３によって連結され、円形カッタ１１となる。  親子シールド機１は親シールド機４と子シールド機２が一体となって地山を掘削する際は円形カッタ１１が円形断面のトンネルを掘削し、子シールド機２が分離した際は扇形カッタ１１ｂが扇形断面のトンネルを掘削する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の筒体の前部に複数の子カッタからなる親カッタが設けられ、前記第１の筒体の後部に第１のジャッキが設けられた親シールド機と、
前記第１の筒体の一部を有する第２の筒体と、前記第２の筒体の前方に設けられる前記子カッタと、前記第２の筒体の後方に設けられ、前記親シールド機を押圧する第２のジャッキを有する子シールド機と、
を具備することを特徴とする親子シールド機。
【請求項２】
前記子カッタは、往復揺動することにより掘削を行うことを特徴とする請求項１記載の親子シールド機。
【請求項３】
本線トンネルを構築する工程（ａ）と、
第１の断面でトンネルを構築した後、前記本線トンネルの側方部に第２の断面のトンネルを構築して支線トンネルを構築する工程（ｂ）と、
前記本線トンネルの側方部において、前記本線トンネルと、前記第２の断面のトンネルとを合体させる工程（ｃ）と、
を具備することを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）は、請求項１記載のシールド機を用いて支線トンネルが構築されることを特徴とする請求項３記載のトンネルの構築方法。
【請求項５】
請求項３記載のトンネルの構築方法により構築されたことを特徴とするトンネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親子シールド機、トンネルの構築方法および構築されたトンネルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地下道路や地下鉄道等のトンネルの分岐・合流部分を構築する際には、複数のトンネルを接合する方法が用いられている。
【０００３】
この際、接合する部分の距離が離れていると、周囲の地盤改良や凍結工法などの補助工法を使用する範囲が広くなるため、なるべく接合する部分の距離が近い方が望ましい。
【０００４】
そこで、一方のトンネルを掘削する際に、トンネル内の一部に掘削体を充填して埋め戻しを行い、他方のトンネルを掘削する際に掘削体ごと地盤を掘削する方法がある。
【０００５】
かかる方法を採用することにより、接合する部分の距離を近くすることができ、補助工法を適用する範囲を狭くすることができる。このような発明としては以下のようなものが知られている（特許文献１）。
【特許文献１】特許第２９４２８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような方法では、掘削体を充填する側のトンネルを必ず先に構築しなければならず、工程上の制約があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は工程上の制約の少なくトンネルの構築が可能なシールド機およびトンネルの構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、第１の筒体の前部に複数の子カッタからなる親カッタが設けられ、前記第１の筒体の後部に第１のジャッキが設けられた親シールド機と、前記第１の筒体の一部を有する第２の筒体と、前記第２の筒体の前方に設けられる前記子カッタと、前記第２の筒体の後方に設けられ、前記親シールド機を押圧する第２のジャッキを有する子シールド機と、を具備することを特徴とする親子シールド機である。
前記子カッタは、往復揺動することにより掘削を行う。
【０００９】
第２の発明は、本線トンネルを構築する工程（ａ）と、第１の断面でトンネルを構築した後、前記本線トンネルの側方部に第２の断面のトンネルを構築して支線トンネルを構築する工程（ｂ）と、前記本線トンネルの側方部において、前記本線トンネルと、前記第２の断面のトンネルとを合体させる工程（ｃ）と、を具備することを特徴とするトンネルの構築方法である。
前記工程（ｂ）は、第１の発明の親子シールド機を用いて支線トンネルが構築される。
【００１０】
第３の発明は、第２の発明のトンネルの構築方法により構築されたことを特徴とするトンネルである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、工程上の制約の少なくトンネルの構築が可能なシールド機およびトンネルの構築方法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】
【００１２】
以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る親子シールド機１を示す断面図であって、図１（ａ）は親シールド機４と子シールド機２が一体となった状態を示す図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、親シールド機４と子シールド機２が分離した状態を示す図である。
また、図２（ａ）は図１（ａ）のＡ方向矢視図、図２（ｂ）は図１（ｂ）のＢ方向矢視図である。
【００１３】
さらに、図３（ａ）は親子シールド機１を用いて地山４１ａを掘削した際のトンネル４３ａを示す断面図であり、図３（ｂ）は子シールド機２を用いて地山４１ｂを掘削した際のトンネル４３ｂを示す断面図である
【００１４】
図１（ａ）に示すように、親子シールド機１は親シールド機４と子シールド機２からなる。
親シールド機４は、筒体であるスキンプレート３ａを有し、スキンプレート３ａの前方には地山を掘削する子カッタである扇形カッタ１１ａが設けられている。
【００１５】
スキンプレート３ａの後方の内周には、シールドジャッキ固定用部材７ａが設けられ、シールドジャッキ固定用部材７ａ上にはシールドジャッキ５ａが設けられている。
【００１６】
シールドジャッキ５ａの後端にはセグメント３１−１、３１−ｎが設けられている。
セグメント３１−１とスキンプレート３ａの間には、地山からの漏水を防止するためのテールシール２１ａが設けられている。
【００１７】
一方、子シールド機２は筒体であるスキンプレート３ｂを有し、スキンプレート３ｂの前方には地山を掘削する子カッタである扇形カッタ１１ｂが設けられている。
スキンプレート３ｂはスキンプレート３ａと図示しない連結器具によって連結されている。
【００１８】
また、扇形カッタ１１ｂは連結板１３によって扇形カッタ１１ａに接続されており、扇形カッタ１１ａと扇形カッタ１１ｂとで、親カッタである円形カッタ１１を構成する。
【００１９】
扇形カッタ１１ｂは軸３３に接続され、軸３３には動力シャフト３５が接続されている。
動力シャフト３５にはヒンジ３７が接続され、ヒンジ３７には油圧ジャッキ３９が設けられている。
【００２０】
スキンプレート３ｂの内周には、シールドジャッキ固定用部材７ｂが設けられ、シールドジャッキ固定用部材７ｂ上にはシールドジャッキ５ｂが設けられている。
【００２１】
シールドジャッキ５ｂの後端はスキンプレート３ａに設けられたシールドジャッキ受け３ｃに接触している。
スキンプレート３ａとスキンプレート３ｂの間には、地山からの漏水を防止するためのテールシール２１ｂが設けられている。
【００２２】
次に、親子シールド機１の動作について説明する。
図１（ａ）に示すように、親シールド機４と子シールド機２が一体となって動作する場合は、シールドジャッキ５ａがセグメント３１−１を押圧することによって親子シールド機１が前進し、図３（ａ）に示すように、円形カッタ１１によって円形断面のトンネル４３ａが掘削される。
【００２３】
この際、図２（ａ）に示すように、油圧ジャッキ３９がＣ１、Ｃ２方向に往復運動することにより、ヒンジ３７、動力シャフト３５を介して直線的な往復運動が周方向の往復運動に変換され、円形カッタ１１は軸３３を中心にＤ１、Ｄ２方向に揺動し、地山４１ａを掘削する。
【００２４】
親子シールド機１が一定距離進むと、前進を止め、セグメント３１−１とシールドジャッキ５ａの間に新たなセグメントを設ける。
そして、シールドジャッキ５ａが新たなセグメントを押圧することによって親子シールド機１は再び前進し、円形カッタ１１が地山４１ａを掘削する。以後はこの繰り返しである。
【００２５】
一方、親シールド機４と子シールド機２が分離して動作する場合は、図１（ｂ）に示すように、シールドジャッキ５ｂがシールドジャッキ受け３ｃを押圧することによって、子シールド機２が前進する。
そして、図２（ｂ）に示すように、扇形カッタ１１ｂがＦ１、Ｆ２方向に揺動することによって図３（ｂ）に示すような扇形のトンネル４３ｂが掘削される。
【００２６】
子シールド機２が一定距離前進すると、子シールド機２を止め、シールドジャッキ５ｂとシールドジャッキ受け３ｃの間にセグメント３２−１を挿入する。
そして、図１（ｂ）に示すように、シールドジャッキ５ｂがセグメント３２−１を押圧することによって子シールド機２が前進し、扇形カッタ１１ｂが地山４１ｂを掘削する。
【００２７】
子シールド機２がさらに一定距離前進すると、再度子シールド機２を止め、図１（ｃ）に示すように、セグメント３２−１とシールドジャッキ受け３ｃの間にセグメント３２−ｎを挿入する。
そして、シールドジャッキ５ｂがセグメント３２−ｎを押圧して、扇形カッタ１１ｂが地山４１ｂの掘削を行う。以後はこの繰り返しである。
【００２８】
このように、親子シールド機１は、親シールド機４と子シールド機２が一体となって動作する場合は、円形カッタ１１が円形断面のトンネル４３ａを掘削し、親シールド機４と子シールド機２が分離して動作する場合は、扇形カッタ１１ｂが扇形断面のトンネル４３ｂを掘削する。
【００２９】
次に、親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順について説明する。
図４〜図８は親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図であって、図４（ａ）〜図８（ａ）は各工程を示す平面図である。
【００３０】
また図４（ｂ）は図４（ａ）のＧ−Ｇ断面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＨ−Ｈ断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＩ−Ｉ断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＪ−Ｊ断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＬ−Ｌ断面図である。
【００３１】
なお、本実施形態は、本線トンネル５１に、分岐・合流部分であるランプトンネル５３を接続する場合の手順である。
【００３２】
まず、図４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、円形断面の本線トンネル５１を構築する。この際、本線トンネル５１の外壁にはセグメント５０−ｎを設ける。
【００３３】
次に、親子シールド機１を用いてランプトンネル５３を構築する。
この際、本線トンネル５１と親子シールド機１が接触する直前までは親シールド機４と子シールド機２が一体となって円形断面のランプトンネル５３を構築する。
【００３４】
図５（ａ）に示すように、本線トンネル５１と親子シールド機１が接触する直前で、親子シールド機１の動作を停止する。
【００３５】
次に、図６（ａ）に示すように、子シールド機２を親シールド機４から分離してＫ方向に発進させ、扇形カッタ１１ｂを用いて、図６（ｂ）に示すように断面が扇形のランプトンネル５３を構築する。
【００３６】
図７（ａ）に示すように、子シールド機２がランプトンネル５３の終端まで掘削を行うと、子シールド機２を停止する。
【００３７】
ここで、本線トンネル５１とランプトンネル５３の間には、掘削されていない隙間５５が存在する。
そこで、隙間５５に地盤改良を行った後にこれを掘削する。
【００３８】
そして、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、本線トンネル５１のセグメント５０−ｎとランプトンネル５３のセグメント５５−ｎの間にセグメント５７−ｎを設け、本線トンネル５１とランプトンネル５３を合体させる。
【００３９】
ここで、子シールド機２の掘削断面は扇形であるため、図７（ｂ）に示すように隙間５５は小さく、補助工法を使用する範囲は狭い。
さらに、子シールド機２の掘削断面は本線トンネル５１の掘削断面と接触しないため、本線トンネル５１の埋め戻し作業等は不要であり、また、本線トンネル５１をランプトンネル５３よりも後に構築してもよいため、工程上の制約が少ない。
【００４０】
なお、親シールド機４はランプトンネル５３内に残してトンネル構造の一部とするが、内部に図示しないセグメント等を設けて補強する。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、親子シールド機１が親シールド機４と子シールド機２を有しており、親シールド機４と子シールド機２が一体となって地山を掘削する際は円形断面のトンネルを掘削し、子シールド機２が分離して地山を掘削する際は扇形断面のトンネルを掘削する。
従って、トンネルの分岐・合流部分を構築する際の工程上の制約を減らすことができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。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。
【００４３】
例えば、本実施形態では、子カッタとして、扇形の形状を有する扇形カッタ１１ａ、１１ｂを用いているが、扇形ではなく半円等、少なくとも添接する方向において接合する部分の距離が小さくなるような形状であればよい。
【００４４】
さらに、本実施形態では、親カッタとして、円形の形状を有する円形カッタ１１を用いているが、円形ではなく矩形等、通常内部に構造物を構築する形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】親子シールド機１を示す断面図
【図２】図１（ａ）のＡ方向矢視図、図１（ｂ）のＢ方向矢視図
【図３】は親子シールド機１を用いて地山４１ａを掘削した際のトンネル４３ａを示す断面図、子シールド機２を用いて地山４１ｂを掘削した際のトンネル４３ｂを示す断面図
【図４】親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図５】親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図６】親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図７】親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図８】親子シールド機１を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【符号の説明】
【００４６】
１…………親子シールド機
２…………子シールド機
３ａ………スキンプレート
３ｂ………スキンプレート
４…………親シールド機
５ａ………シールドジャッキ
５ｂ………シールドジャッキ
７ａ………シールドジャッキ固定用部材
７ｂ………シールドジャッキ固定用部材
１１………円形カッタ
１１ａ……扇形カッタ
１３………連結板
２１ａ……テールシール
２１ｂ……テールシール
３３………軸
３５………動力シャフト
３７………ヒンジ
３９………油圧ジャッキ
４３ａ……トンネル
５１………本線トンネル
５３………ランプトンネル
５５………隙間
５７−ｎ…セグメント
【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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