(57)【要約】【課題】同一の小型シールドマシンユニットを転用して多様な寸法の大断面トンネルを構築できるシールド機及びシールド機の組立方法を提供すること。【解決手段】シールド機１ａの後胴部を、シールドジャッキ３５の取付部分の後方で後胴前部５と後胴後部３とに分割する。また、後胴前部５のスキンプレート２５を左右２つに、前胴部９を機体の軸方向に４つのユニット１３に分割する。スキンプレート２５ａとスキンプレート２５ｂの間、上下に配置されたユニット１３ａとユニット１３ｄ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの間には、中間体４５が配置される。ユニット１３と後胴前部５は中折れ部７で連結され、後胴前部５と中間体４５は、スキンプレート１９ａの前端面に固定される。ユニット１３ａとユニット１３ｄ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃは、妻板４３を介して一体化される。４つのユニット１３と中間体４５は連結されない。【選択図】  図４
2005016120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタを有する複数のユニットが中間体を挟んで結合されて、１台のシールド機として機能することを特徴とするシールド機。
【請求項２】
中折れ部を有することを特徴とする請求項１記載のシールド機。
【請求項３】
カッタを有する複数のユニットを中間体を挟んで結合して、１台のシールド機を組立てることを特徴とするシールド機の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機及びシールド機の組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大断面の地下構造物を非開削工法で構築する際、複数の単体トンネルを一体化して大断面トンネルとする方法がある。複数の単体トンネルを形成するには、掘削区間を小型シールドマシンで繰り返し掘削する。または、複数の小型シールドマシンを互いに接触させながら掘進する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−２２０４００号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の単体トンネルを形成する場合、大断面トンネルの計画断面に応じて、断面の寸法が異なる小型シールドマシンを用いる必要がある。また、掘削区間を小型シールドマシンで繰り返し掘削する場合、工期が長くなる。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、同一の小型シールドマシンユニットを転用して多様な寸法の大断面トンネルを構築できるシールド機及びシールド機の組立方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、カッタを有する複数のユニットが中間体を挟んで結合されて、１台のシールド機として機能することを特徴とするシールド機である。
【０００７】
シールド機の周方向の断面は、例えばほぼ矩形であり、下側の隅部は曲線状に面取りされる。また、上側の隅部は曲線状または直線状に面取りされる。中間体は、例えば箱状の部材である。シールド機には、中折れ部が設けられる。
【０００８】
第２の発明は、カッタを有する複数のユニットを中間体を挟んで結合して、１台のシールド機を組立てることを特徴とするシールド機の組立方法である。
【０００９】
第１、第２の発明では、ユニットの間に配置する中間体の幅を変化させることで、ユニットを転用して、トンネル計画に応じた寸法のシールド機を組立てる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、シールド機１の斜視図、図２は、シールド機１の軸方向の断面図、図３は一部を解体したシールド機１の斜視図を示す。図２は、シールド機１を図１のＡに示す平面で切断した断面図である。図３は、スキンプレート２５ｂを後胴後部３のスキンプレート１９から取り外して矢印Ｄに示すように回転させ、妻板２３側から見た状態を示す。
【００１１】
図１から図３に示すように、シールド機１は、前胴部９、中折れ部７、後胴前部５、後胴後部３で構成される。シールド機１の機体の周方向の断面は、ほぼ矩形で、各隅部が曲線状に面取りされる。
【００１２】
図２、図３に示すように、後胴後部３は、筒状のスキンプレート１９、スキンプレート１９の前端部に設けられた妻板２１等からなる。後胴前部５は、筒状のスキンプレート２５、スキンプレート２５の後端部に設けられた妻板２３、スキンプレート２５に固定されたシールドジャッキ３５、エレクタ３３等からなる。
【００１３】
後胴前部５と後胴後部３は、妻板２３と妻板２１とをボルト（図示せず）で固定して一体化される。後胴前部５と後胴後部３との境界は、シールドジャッキ３５やエレクタ３３（図３では図示せず）の取り付け位置の後方、且つ、スキンプレート１９の内部で組立てられたセグメント３５の前端部２４の前方に設定される。
【００１４】
後胴前部５のスキンプレート２５は、シールド機の軸方向に２つのスキンプレート２５ａ、スキンプレート２５ｂに分割される。スキンプレート２５ａとスキンプレート２５ｂは、例えば、図３に示すように設けられたスキンプレート２５ａの上端の妻板３７ａとスキンプレート２５ｂの上端の妻板３７ｂ、スキンプレート２５ａの下端の妻板３７ｄとスキンプレート２５ｂの下端の妻板３７ｃをボルト（図示せず）等で固定して一体化される。
【００１５】
図１から図３に示すように、前胴部９は、筒状のスキンプレート２７、スキンプレート２７の前端面に設けられたカッタヘッド３９、カッタヘッド３９に設けられたカッタ１１とオーバーカッタ１５、カッタヘッド３９の後方に設けられた隔壁４１、隔壁４１に設けられた駆動部４２、隔壁４１の前方に設けられたチャンバ２９、スキンプレート２７の内部に設けられた排土装置３１等からなる。
【００１６】
中折れ部７では、前胴部９のスキンプレート２７の後端部の内側に後胴前部５のスキンプレート２５の前端部が設置される。中折れ部７では、中折れジャッキ３７によって後胴前部５と前胴部９とが連結される。
【００１７】
図１から図３に示すように、前胴部９のスキンプレート２７は、シールド機１の軸方向に４つ（縦２つ×横２つ）のユニット１３ａ、ユニット１３ｂ、ユニット１３ｃ、ユニット１３ｄに分割される。
【００１８】
ユニット１３ａ、ユニット１３ｂ、ユニット１３ｃ、ユニット１３ｄは、それぞれカッタヘッド３９ａ、カッタヘッド３９ｂ、カッタヘッド３９ｃ、カッタヘッド３９ｄを有する。カッタヘッド３９は、後方の隔壁４１に固定された駆動部４２（図２）により運動する。駆動部４２は、カッタヘッド３９ａ、カッタヘッド３９ｂ、カッタヘッド３９ｃ、カッタヘッド３９ｄのそれぞれに設けられる。
【００１９】
図３に示すように、ユニット１３ａのスキンプレート２７ａ、ユニット１３ｂのスキンプレート２７ｂには、上面に連続して垂直面２２が設けられる。ユニット１３ｃのスキンプレート２７ｃ、ユニット１３ｄのスキンプレート２７ｄには、下面に連続して垂直面２４が設けられる。
【００２０】
図２に示すように、図１でシールド機１の右側に配置されるユニット１３ｂ、ユニット１３ｃにおいて、上側のユニット１３ｂは、隔壁４１ｂの下端に妻板４３ｂを有する。下側のユニット１３ｃは、隔壁４１ｃの上端に妻板４３ｃを有する。ユニット１３ｂ、ユニット１３ｃは、妻板４３ｂと妻板４３ｃとをボルト（図示せず）で固定して一体化される。
【００２１】
排土装置３１の先端付近は、下側のユニット１３ｃの隔壁４１に固定される。一体化されたユニット１３ｂとユニット１３ｃでは、チャンバ２９が連続しているので、カッタヘッド３９ｂおよびカッタヘッド３９ｃで掘削した土砂は、チャンバ２９内から排土装置３１に取り込まれ、シールド機１の外部に排出される。
【００２２】
図１でシールド機１の左側に配置されるユニット１３ａとユニット１３ｄも、右側に配置されるユニット１３ｂとユニット１３ｃと同様の方法で一体化され、下側のユニット１３ｄの隔壁４１に排土装置３１が設けられる。
【００２３】
なお、後胴前部５では、前述したように、左右に配置されたスキンプレート２５ａとスキンプレート２５ｂとが一体化されるが、ユニット１３ａとユニット１３ｄの組合せと、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとは連結されない。
【００２４】
次に、シールド機１の動作について説明する。シールド機１では、４つのユニット１３ａ、ユニット１３ｂ、ユニット１３ｃ、ユニット１３ｄのカッタ１１ａ、カッタ１１ｂ、カッタ１１ｃ、カッタ１１ｄを用いて地盤１７（図２）を掘削しつつ、２台の排土装置３１で掘削土を排出する。
【００２５】
ユニット１３ａと１３ｄの組合せと、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとは連結されていないため、掘削時に中折れ部７では、例えば図１の矢印Ｂ、矢印Ｃに示すように、ユニット１３ａとユニット１３ｄの組合せと、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとが、それぞれ独立して屈曲する。
【００２６】
掘削と並行して、後胴前部５に取り付けられたエレクタ３３を用いて、後胴後部３のスキンプレート１９の内部でセグメント３５を筒状に組立てる。なお、エレクタ３３は、例えば、ユニット１３ａとユニット１３ｄ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの各組合せに１台ずつ、計２台設置される。エレクタ３３の設置台数は、シールド機１の断面形状に応じて決定する。
【００２７】
トンネル形成後、図３に示すように、妻板２１と妻板２３、妻板３７ａと妻板３７ｂ、妻板３７ｃと妻板３７ｄとの固定を解除して、ユニット１３ｂとユニット１３ｃが連結された後胴前部５のスキンプレート２５ｂを、後胴後部３のスキンプレート１９から取り外す。
【００２８】
また、ユニット１３ａとユニット１３ｄが連結された後胴前部５のスキンプレート２５ａも同様にしてスキンプレート１９から取り外す。そして、中折れ部７での連結を解除して、各ユニット１３を後胴前部５から取り外す。さらに、ユニット１３ｂとユニット１３ｃとの固定、ユニット１３ａとユニット１３ｄとの固定をそれぞれ解除する。
【００２９】
図２、図３に示すように、シールドジャッキ３５、エレクタ３３（図３では図示せず）は、後胴前部５に取り付けられているので、シールド機１の後胴後部３からユニット１３が連結された後胴前部５を取り外して回収すると、トンネル内には後胴後部３のスキンプレート１９のみが残る。
【００３０】
第１の実施の形態では、シールド機１の後胴を後胴後部３とシールドジャッキ３５等が固定された後胴前部５とに分割可能とすることにより、工事終了後に回収した後胴前部５、中折れ部７、前胴部９を次の工事に転用できる。また、前胴部９を４つのユニット１３ａからユニット１３ｄに分割可能とし、ユニット１３を２つずつ組み合わせることにより、前胴部９の左側と右側をそれぞれ独立して屈曲させることができる。
【００３１】
次に、第２の実施の形態について説明する。図４はシールド機１ａの斜視図である。第２の実施の形態では、第１の実施の形態のシールド機１で用いた４つのユニット１３（ユニット１３ａからユニット１３ｄ）と後胴前部５を転用し、シールド機１より機体幅が広いシールド機１ａを組立てる。
【００３２】
シールド機１ａの後胴後部３では、シールド機１のスキンプレート１９よりも幅が広いスキンプレート１９ａが用いられる。スキンプレート１９ａの前端面には、スキンプレート１９の妻板２１（図３）と同様に、妻板（図示せず）が設けられる。
【００３３】
スキンプレート１９ａに設けられた妻板（図示せず）と後胴前部５のスキンプレート２５に設けられた妻板２３（図２、図３）をボルト等で固定することにより、図４に示すように、スキンプレート１９ａに２つに分割されたスキンプレート２５ａ、スキンプレート２５ｂが一体化される。
【００３４】
スキンプレート２５ａにはユニット１３ａとユニット１３ｄが、スキンプレート２５ｂにはユニット１３ｂとユニット１３ｃが連結される。なお、ユニット１３ａとユニット１３ｄ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃは、第１の実施の形態のシールド機１の場合と同様に、妻板４３（図２）を介して固定される。
【００３５】
ユニット１３ａとユニット１３ｄとの組合せ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃとの組合せの間には、中間体４５が配置される。中間体４５は、例えば、鋼製の箱体であり、前端面は、オーバーカッタ１５より後方に配置される。中間体４５の後端面には、外周部のみを残して開口が形成され、この外周部とスキンプレート１９ａの妻板（図示せず）とをボルト等を用いて固定することにより、中間体４５とスキンプレート１９ａとが一体化される。
【００３６】
ユニット１３ａと１３ｄの組合せと、中間体４５と、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとは連結されない。後胴前部５のスキンプレート２５ａ、スキンプレート２５ｂと中間体４５とは、妻板３７ａから妻板３７ｄ（図３）を用いて固定される。
【００３７】
次に、シールド機１ａの動作について説明する。シールド機１ａでは、４つのユニット１３のカッタ１１を用いて地盤を掘削しつつ、排土装置３１で掘削土を排出する。また、後胴前部５に取り付けられたエレクタ３３を用いて、後胴後部３のスキンプレート１９の内部でセグメント３５を筒状に組立てる。
【００３８】
なお、中間体４５の前方の地盤の掘削には、ユニット１３ａとユニット１３ｄ、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの対向する面から伸長されたオーバーカッタ１５を用いるのが望ましい。また、シールド機１の周囲に余掘り部を設ける場合には、シールド機１ａの外周方向に伸長されたオーバーカッタ１５を用いる。
【００３９】
ユニット１３ａと１３ｄの組合せと、中間体４５と、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとは連結されないため、中折れ部７では、中間体４５の両側で、ユニット１３ａと１３ｄの組合せと、ユニット１３ｂとユニット１３ｃの組合せとが、それぞれ独立して屈曲する。
【００４０】
トンネル形成後、第１の実施の形態のシールド機１と同様にして、ユニット１３ｂとユニット１３ｃが連結されたスキンプレート２５ｂ、ユニット１３ａとユニット１３ｄが連結されたスキンプレート２５ａをスキンプレート１９ａから取り外す。また、中間体４５もスキンプレート１９ａから取り外す。
【００４１】
そして、ユニット１３ｂおよびユニット１３ｃをスキンプレート２５ｂから、ユニット１３ａおよびユニット１３ｄをスキンプレート２５ａから取り外す。さらに、ユニット１３ｂとユニット１３ｃとの固定、ユニット１３ａとユニット１３ｄとの固定をそれぞれ解除する。
【００４２】
シールド機１ａのシールドジャッキ３５、エレクタ３３は、シールド機１と同様に、後胴前部５に取り付けられている。そのため、シールド機１ａの後胴後部３から、ユニット１３が連結された後胴前部５、中間体４５を取り外して回収すると、トンネル内には後胴後部３のスキンプレート１９ａのみが残る。
【００４３】
第２の実施の形態では、シールド機１ａの後胴を後胴後部３とシールドジャッキ３５等が固定された後胴前部５とに分割可能とすることにより、工事終了後に回収した後胴前部５、中折れ部７、前胴部９を次の工事に転用できる。また、前胴部９をさらに４つのユニット１３に分割可能とし、ユニット１３を２つずつ組み合わせることにより、前胴部９を中間体４５の左側と右側とでそれぞれ独立して屈曲させることができる。
【００４４】
さらに、中間体４５の幅と後胴後部３のスキンプレート１９ａの幅を任意に設定することで、別の工事で用いたユニット１３を転用して様々な機体幅のシールド機１ａを形成することができる。
【００４５】
第１の実施の形態のシールド機１や第２の実施の形態のシールド機１ａで用いたユニット１３やスキンプレート２５を次の工事に転用する際には、新たに準備した後胴後部３のスキンプレートの前端部に、スキンプレート２５の後端部を固定する。そして、ユニット１３ａとユニット１３ｄをスキンプレート２５ａに、ユニット１３ｂとユニット１３ｃをスキンプレート２５ｂにそれぞれ連結する。また、必要に応じて、ユニット１３の間に任意の幅の中間体４５を配置し、中間体４５の後端部を後胴後部３のスキンプレート１９の前端部に固定する。
【００４６】
なお、本発明の技術範囲は前述した実施の形態に限られるものではない。第１、第２の実施の形態では、シールド機１の機体の周方向の断面を、ほぼ矩形で、各隅部が曲線状に面取りされたものとしたが、他の形状としてもよい。
【００４７】
図５は、シールド機１ｂの斜視図である。図５に示すように、シールド機１ｂでは、上半部に配置するユニット１３ａ、ユニット１３ｂのかわりに、隅部が直線状に面取りされたユニット１３ｅ、ユニット１３ｆが用いられる。ユニット１３ｅ、ユニット１３ｆに合わせて、後胴前部５のスキンプレートや後胴後部３のスキンプレート１９ｂの上側の隅部も、直線状に面取りされる。
【００４８】
機体の周方向の断面をシールド機１ｂのようにすることで、道路用アンダーパスを構築する際に、シールド機１ｂでの掘削坑を建築限界に合った形状とすることができる。
【００４９】
また、シールド機１ａ、シールド機１ｂでは、工事計画に応じて適切な幅の中間体４５とスキンプレート１９ａ、スキンプレート１９ｂを製作し、ユニット１３やスキンプレート２５の間に中間体４５を挟んで、前胴部９、中折れ部７、後胴前部５を複数の工事に転用したが、後胴後部３のスキンプレートの間に中間体を配置してもよい。
【００５０】
図６は、シールド機１ｃの斜視図である。シールド機１ｃでは、後胴後部３のスキンプレート１９ｃを機体軸方向に２分割し、中間体４７を、シールド機１ｃの全長にわたって配置する。中間体４７は、後胴後部３において、セグメントを筒状に組み立てられるような構造とする。
【００５１】
シールド機１ｃでは、工事終了後にシールド機１ｃを解体した後、ユニット１３や後胴前部５のスキンプレートに加え、後胴後部３のスキンプレート１９ｃも転用することができる。このとき、シールド機１ｃの全長にわたって中間体４７と幅の異なる中間体を挟んで所定の部分を連結することにより、シールド機１ｃとは寸法の異なるシールド機を組立てることができる。
【００５２】
さらに、シールド機１、シールド機１ａ、シールド機１ｂ、シールド機１ｃでは、上下のユニット１３を一体化した２組の組合せの間に垂直方向の中間体を配置したが、中間体の設置位置はこれに限らない。図７は、シールド機１ｄ、シールド機１ｅの前面の立面図である。図７の（ａ）に示すシールド機１ｄのように、上半部のユニット１３ａとユニット１３ｂ、下半部のユニット１３ｃとユニット１３ｄをそれぞれ一体化し、ユニット１３ａとユニット１３ｂの組合せとユニット１３ｃとユニット１３ｄの組合せの間に水平方向の中間体４９を設置してもよい。
【００５３】
また、図７の（ｂ）に示すシールド機１ｅのように、４つのユニット１３をそれぞ独立したものとし、垂直方向の中間体５１と水平方向の中間体５３からなる十字型の中間体を配置してもよい。なお、図７に示すシールド機の後胴前部５や中折れ部７は、図１から図６に示す他のシールド機とは異なる構造とする。
【００５４】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、同一の小型シールドマシンユニットを転用して多様な寸法の大断面トンネルを構築できるシールド機及びシールド機の組立方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】シールド機１の斜視図
【図２】シールド機１の軸方向の断面図
【図３】一部を解体したシールド機１の斜視図
【図４】シールド機１ａの斜視図
【図５】シールド機１ｂの斜視図
【図６】シールド機１ｃの斜視図
【図７】シールド機１ｄ、シールド機１ｅの前面の立面図
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ………シールド機
３………後胴後部
５………後胴前部
７………中折れ部
９………前胴部
１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ………ユニット
１５………オーバーカッタ
３１………排土装置
３５………シールドジャッキ
４５、４７、４９、５１、５３………中間体
【図１】
2005016120.tif 000003
【図２】
2005016120.tif 000004
【図３】
2005016120.tif 000005
【図４】
2005016120.tif 000006
【図５】
2005016120.tif 000007
【図６】
2005016120.tif 000008
【図７】
2005016120.tif 000009