(57)【要約】【課題】分岐シールド掘進機の発進用開口を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機を確実に発進させることができるシールド掘進機を提供する。【解決手段】分岐シールド収納胴１Ｂに設けた分岐シールド掘進機１００の発進用開口３７と、分岐シールド収納胴１Ｂに収容される分岐シールド掘進機１００と、この分岐シールド掘進機１００を収容する発進用ガイド３５を有し、分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに沿ってスライドするように分岐シールド収納胴１Ｂの周方向一部領域に設けたフレーム４０と、このフレーム４０が分岐シールド収納胴内周面１Ｂａに沿ってスライドすることを許容しつつ、分岐シールド収納胴内周面１Ｂａから離間するのを防止するガイド部材３４と、前記フレーム４０を分岐シールド収納胴内周面１Ｂａに沿ってスライドさせる油圧シリンダ３８とを備える。【選択図】  図２
2005016192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐線トンネルを掘削する分岐シールド掘進機を内部に収納したシールド掘進機において、
シールド本体と、
このシールド本体に設けた前記分岐シールド掘進機の発進用開口と、
前記シールド本体内に収容される分岐シールド掘進機と、
この分岐シールド掘進機を収容する発進用ガイドを有し、前記シールド本体の内周面に沿ってスライドするように前記シールド本体の周方向一部領域に設けたフレームと、
このフレームが前記シールド本体の内周面に沿ってスライドすることを許容しつつ、前記シールド本体の内周面から離間するのを防止するガイド部材と、
前記フレームを前記シールド本体の内周面に沿ってスライドさせる駆動手段とを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
請求項１記載のシールド掘進機において、前記フレームの外周面に、前記フレームのスライドによって前記シールド本体に設けた発進用開口が前記フレームに対して相対的に可動する領域を囲むように第１のシール部材を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項３】
請求項１又は２記載のシールド掘進機において、前記シールド本体の内周面に前記発進用開口の周囲を囲むように第２のシール部材を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項記載のシールド掘進機において、前記フレームに前記シールド本体の径方向外側に向けて突出することで前記発進用開口に嵌合可能なブロック部材を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項記載のシールド掘進機において、前記フレームと対向する位置に前記シールド本体の内周面に沿って設けた支持フレームと、この支持フレームと前記フレームとの距離を調節可能な距離調節手段とをさらに備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトンネルの掘削を行うシールド掘進機に係わり、特に分岐線トンネルを掘削する分岐シールド掘進機を内部に収納したシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本線トンネルから分岐して分岐線トンネルを掘削する工法の１つに、分岐シールド工法がある。この分岐シールド工法は、本線トンネルを掘削するシールド掘進機にこれより一回り小さな分岐シールド掘進機を収納し、このシールド掘進機により本線トンネルを分岐地点まで掘進した際に、収納した分岐シールド掘進機を発進し、その後はシールド掘進機と分岐シールド掘進機とによって本線トンネルと分岐線トンネルとを並行して掘削するものである。
【０００３】
従来、このような分岐シールド工法を行うシールド掘進機として、シールド本体の一部を二重筒構造とし、内筒（内胴）を外筒（スキンプレート）に対して周方向に旋回可能に設けたものがある（例えば、特許文献１参照。）。ここでは、内筒に分岐シールド掘進機及びその発進用ガイド（ガイド筒部）等を設け、外筒には分岐シールド掘進機の発進用開口（第一発進用窓穴）を設けており、通常時は上記外筒の発進用開口を内筒の発進用ガイド部分以外の外周面によって閉塞し、分岐シールド掘進機の発進時には駆動モータで内筒を分岐シールド掘進機と共に旋回させて外筒の発進用開口と内筒の発進用ガイドとの位置を合わせることにより、分岐シールド掘進機の発進用開口を開放するようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９２１８２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では以下のような課題が存在する。
すなわち、上記従来技術においては内筒が外筒の周方向全域にわたって内在するといった大規模な構造であるため、重量が大きく旋回駆動させるために大きな動力を必要とする。したがって、例えば周囲の地山から作用する外部圧によって外筒に局部的な凹み等の変形が生じた場合には、この変形によって内筒が押さえつけられ、駆動モータでは旋回動力が不足して旋回駆動が困難となる恐れがある。特に、シールド掘進機が大型である場合、内筒は外筒に合わせてさらに大規模構造となりその重量が増大する上に、上記地山からの外部圧に自重が加わることによって外筒の変形量が増加するため、旋回が困難となる可能性が一層増大する。すなわち上記従来技術によれば、このような内筒の旋回困難な状況が生じた場合には発進用開口が開放できないために分岐シールド掘進機の発進ができないといった事態を生じる恐れがあった。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐シールド掘進機の発進用開口を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機を確実に発進させることができるシールド掘進機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、分岐線トンネルを掘削する分岐シールド掘進機を内部に収納したシールド掘進機において、シールド本体と、このシールド本体に設けた前記分岐シールド掘進機の発進用開口と、前記シールド本体内に収容される分岐シールド掘進機と、この分岐シールド掘進機を収容する発進用ガイドを有し、前記シールド本体の内周面に沿ってスライドするように前記シールド本体の周方向一部領域に設けたフレームと、このフレームが前記シールド本体の内周面に沿ってスライドすることを許容しつつ、前記シールド本体内周面から離間するのを防止するガイド部材と、前記フレームを前記シールド本体の内周面に沿ってスライドさせる駆動手段とを備えるものとする。
【０００８】
本発明においては、分岐シールド掘進機を収納した状態で本線トンネルを掘削し、分岐地点に到着したら、駆動手段でフレームをシールド本体の内周面に沿ってガイド部材のガイドする方向にスライドさせてこのフレームに設けた発進用ガイドとシールド本体の発進用開口との位置を合わせることによって発進用開口を開放し、分岐シールド掘進機を発進する。
【０００９】
ここで、例えばフレームをシールド本体の周方向全域に渡り設けた二重筒構造とすることによって地山からの外圧を受けながら旋回可能とする前述の従来技術のような構造の場合には、フレームがシールド本体の周方向全域にわたって内在するといった大規模な構造であるため、重量が大きく旋回駆動させるために大きな動力が必要となる。したがって、例えば周囲の地山から作用する外部圧によってシールド本体に局部的な凹み等の変形が生じた場合には、この変形によってフレーム（すなわち内筒）が押さえられ、旋回動力が不足して旋回駆動が困難となる恐れがある。特に、シールド掘進機が大型の場合にこの傾向は顕著となり、フレーム（すなわち内筒）はさらに大規模構造となるためその重量が増大する上に、地山からの外部圧に自重が加わることによってシールド本体の変形量が増加することも考えられ、旋回が困難となる可能性が一層増大する。このようなフレームの旋回困難な状況が生じた場合には発進用開口が開放できないために分岐シールド掘進機の発進ができないといった事態を生じる恐れがあった。
【００１０】
これに対し、本発明によれば、ガイド部材でフレームがシールド本体の内周面に沿ってスライドすることを許容しつつシールド本体内周面から離間するのを防止することにより、上記従来技術のようにフレームをシールド本体の周方向全域に渡り内在させた二重筒構造としなくとも、フレームをシールド本体の周方向一部領域に限って設けた構造としても地山からの外圧に耐えながらスライドさせることが可能となる。なお、発進用開口の閉塞時には駆動手段でフレームをスライドさせて発進用ガイドと発進用開口との位置をずらすことにより、フレームの外周面によって発進用開口を閉塞することが可能である。このようにして、フレームをシールド本体の周方向一部領域に限って設けた構造とすることで、上記従来技術のようにフレームをシールド本体の周方向全域に渡り設けた二重筒構造に比べて発進用開口の開閉構造の規模を大幅に減縮することができる。さらに、本発明のフレームの円周方向長さが例えばシールド本体の円周長さの半分程度であるとすると、このフレームのスライドによる可動範囲はシールド本体の円周長さの３／４程度に抑えることができるため、上述したように外部圧によりシールド本体に局部的な凹み等の変形が生じた場合でも、その変形が上記フレームの可動範囲内でなければ問題なく発進用開口の開閉を行うことが可能である。またさらに、シールド掘進機が大型である場合には、上記従来構造においてはたとえ分岐シールド掘進機が小型であってもフレーム（すなわち内筒）がシールド本体に合わせて大型化するため発進用開口の開閉構造は大規模となってしまうが、本発明のフレームの大きさは分岐シールド掘進機の大きさに依存するものであるため、シールド掘進機が大型である場合であっても発進用開口の開閉構造は小規模に抑えることができる。しかも、このようにシールド掘進機が大型である場合には増大した自重によってシールド本体が変形することも考えられるが、上記したようにフレームの可動範囲が周方向一部範囲であるため、変形がフレームのスライド駆動へ及ぼす影響を少なくすることができる。
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、分岐シールド掘進機の発進用開口の開閉構造を大幅に小規模化でき、且つシールド本体の変形が発進用開口の開閉駆動に及ぼす影響を少なくできるので、分岐シールド掘進機の発進用開口を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機を確実に発進させることができる。
【００１２】
（２）上記（１）において、好ましくは、前記フレームの外周面に、前記フレームのスライドによって前記シールド本体に設けた発進用開口が前記フレームに対して相対的に可動する領域を囲むように第１のシール部材を設けるものとする。
【００１３】
（３）上記（１）又は（２）において、さらに好ましくは、前記シールド本体の内周面に前記発進用開口の周囲を囲むように第２のシール部材を設けるものとする。
【００１４】
（４）上記（１）乃至（３）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記フレームに前記シールド本体の径方向外側に向けて突出することで前記発進用開口に嵌合可能なブロック部材を設けるものとする。
【００１５】
このように、本発明によれば、発進用開口の閉塞時にブロック部材をシールド本体の径方向外側に突出させて発進用開口に嵌合させることにより、シールド本体の外周面の発進用開口部分における段差を小さくすることができる。これにより、シールド掘進機の立坑からの発進時におけるエントランスシールによるシール性を向上することができると共に、掘進時に土砂が段差に引っかかることによる掘進抵抗力を低減することができる。また、土砂の噛み込みによる発進用開口の変形等も防止することができる。
【００１６】
（５）上記（１）乃至（４）のいずれかにおいて、また好ましくは、前記フレームと対向する位置に前記シールド本体の内周面に沿って設けた支持フレームと、この支持フレームと前記フレームとの距離を調節可能な距離調節手段とをさらに備えるものとする。
【００１７】
本発明においては、距離調節手段で支持フレームとフレームとの距離を調節することが可能なため、例えば発進用開口を開放する際には距離調節手段でフレームと支持フレームとの距離を狭め、フレーム及び支持フレームの外周面とシールド本体の内周面とのクリアランスを大きくしてからスライドさせることが可能である。これにより、上述したように周囲の地山から作用する外部圧によってシールド本体に局部的な凹み等の変形が生じた場合でも、その変形が上記大きくしたクリアランスによって許容できる範囲内のものであれば問題なくスライドを行うことができ、シールド本体の変形がフレームのスライド駆動へ及ぼす影響を小さくすることができる。したがって、上記（１）と同様に、分岐シールド掘進機の発進用開口を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機を確実に発進させることができる。
【００１８】
一方、発進用開口を閉塞する際には距離調節手段でフレームと支持フレームとの距離を広げてシールド本体の内周面に対して突っ張り、フレームをシールド本体の内周面に押し付けることができる。これにより、発進用開口の閉塞時のシール性を向上することができる。さらに、シールド本体内周面に対して突っ張ることでシールド本体を径方向内側から外側に向けて支持することが可能であり、外部圧によってシールド本体に凹み等の変形が生じるのを抑制することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシールド掘進機の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態を図１乃至図１３を参照しつつ以下に説明する。
図１は本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の全体構造を表す側断面図である。
【００２０】
この図１において、１は略円筒形状のシールド本体であり、このシールド本体１は、中折れ（詳細は後述）を可能とするために掘進方向前方側（図１中左側）に位置する前胴１Ａと、その後方側（図１中右側）に隣接し後述する分岐シールド掘進機を収納する分岐シールド収納胴１Ｂ及びこの分岐シールド収納胴１Ｂのさらに後方側に位置する後胴１Ｃとを折り曲げ可能に連結した構造となっている。２は隔壁であり、前胴１Ａをさらにフード部１Ａａとガータ部１Ａｂに区分するように設けられ、ガータ部１Ａｂ内部を掘削室Ｐ（後述）内の泥水から隔絶するようになっている。３は前面に複数のカッタビット３ａを備えたカッタヘッドであり、前胴１Ａの掘進方向前方側に設けられ地山の切羽を掘削して掘削室Ｐへ取り込むようになっている。４はカッタヘッド３を回転駆動するカッタ駆動装置（例えば油圧モータ、又は電動でもよい）であり、隔壁２に取り付けられている。また、５はカッタ駆動装置４からの駆動力を複数の支持部材６を介してカッタヘッド３に伝達する回転伝達機構、７は前胴１Ａとカッタヘッド３との間に形成される掘削室Ｐ内に取り込まれた掘削土砂に対し注水を行うための送水管、８はその掘削室Ｐ内で注水され泥水の状態となった掘削土砂を吸い込み、後胴１Ｃの掘進方向後方側に搬送し排出する排泥管、９は後胴１Ｃ内に設けられ、トンネル（図示せず）の内壁面を覆工するセグメントリングＳを順次組み立てるエレクタ装置、１０はカッタヘッド３を隔壁２に対して回転自在に支持し、カッタヘッド３へ圧油と作泥材を供給するためのセンタジョイントである。
【００２１】
１１は前胴１Ａと分岐シールド収納胴１Ｂとの間に設けられ、それらを互いに摺動可能に連結する中折れ機構である。この中折れ機構１１は、分岐シールド収納胴１Ｂの前胴側端部に設けられ側面が所定の曲率を持った摺動部１１ａと、前胴１Ａの分岐シールド収納胴側端部に設けられ上記摺動部１１ａに摺接しこの摺動部１１ａと前胴１Ａ後胴側端部との間をシールして土砂、地下水の浸入を防止する略リング状のシール部材１１ｂとで構成されている。また、１２は分岐シールド収納胴１Ｂの最前部（詳細には摺動部１１ａの内周側）に設けられたリングガーダであり、このリングガーダ１２にはその周方向に複数（例えば８つ）の中折れジャッキブラケット１３が配設されている。また、１４は前胴１Ａの内周面の中折れジャッキブラケット１３と対応する周方向位置に設けられた中折れジャッキブラケットであり、これら周方向位置が互いに対応する中折れジャッキブラケット１３，１４が複数本（例えば８本）中折れジャッキ（前胴推進ジャッキ）１５により連結されている。この中折れジャッキ１５が伸縮することにより、前記中折れ機構１１を介して前胴１Ａを分岐シールド収納胴１Ｂに対して進退させたり、前胴１Ａと分岐シールド収納胴１Ｂとを折り曲げて掘進方向を変えたりできるようになっている。
【００２２】
１６は後胴１Ｃの最前部に設けられたリングガーダであり、１７はこのリングガーダ１６の周方向複数箇所（本実施の形態では１６箇所。後述の図２参照）にシールドジャッキブラケット１８を介してそれぞれ取り付けられたシールドジャッキである。これらのシールドジャッキ１７は略等間隔に環状に配置されており、それらが伸長すると掘進方向後方側に接続されたスプレッダ１９が既設のセグメントリングＳに対して突っ張り、その押し付け反力が上記リングガーダ１６から分岐シールド収納胴１Ｂを介して前胴１Ａに伝えられ、カッタヘッド３に前方の切羽への押付力を付与するようになっている。
【００２３】
前記の掘削室Ｐ内の上部及び下部には、送水管７及び排泥管８の先端側がガータ部１Ａｂ内部から隔壁２を貫通して突出しており、それぞれの先端部分には送水口７ａ及び吸込口８ａが開口して設けられている。また、送水管７及び排泥管８の後方側は、前胴１Ａと分岐シールド収納胴１Ｂとを隔絶する隔壁２０及び分岐シールド収納胴１Ｂと後胴１Ｃとを隔絶する隔壁２１を貫通し、その後端側は後胴１Ｃからさらに後方（すなわちシールド掘進機外）へと延設されており、送水管７の後端は所定箇所に設けた送水ポンプ（図示せず）に、排泥管８の後端は所定箇所に設けた排泥ポンプ（図示せず）に接続されている。すなわち、上記送水ポンプの吐き出し力によって送水管７及び送水口７ａを介して掘削室Ｐ内に注水し、そこで攪拌される掘削土砂を泥水の状態として、上記排泥ポンプによって掘進方向と反対側に搬送するようになっている。この搬送される泥水は、最終的にトンネル坑外に設けられた泥水処理設備（図示せず）で所定の処理（泥水性状調整）をされた後、送水ポンプによって送水管７を介し再びシールド掘進機内へと送り込まれ、先端の前記送水口７ａから掘削室Ｐ内へと還流されるようになっている。なお、２２は図示しないバイパスバルブを備えたバイパス管であり、例えば掘進開始前等、掘削室Ｐ内への送水が必要ない場合には、このバイパス管２２により送水ポンプから送水管７を介し導かれてきた水を送水口７ａから掘削室Ｐ内に供給する前に排泥管８へとバイパスさせ、シールド本体１内で還流させるようになっている。
【００２４】
また、２３は複数のテールパッキン２３ａを備え後胴１Ｃの最後端部に設けられたテールシール部であり、このテールシール部２３によって、後胴１Ｃの後端部とセグメントリングＳとの間がシールされ、シールド掘進機外からシールド本体１内へ水及び土砂が浸入するのを防止するようになっている。
【００２５】
前記のエレクタ装置９は、後胴１Ｃの内周面に径方向中心に向かって配置され後胴１Ｃに装備された旋回用モータ（図示せず）により回転駆動される複数のガイドローラ２４と、これらガイドローラにより外周から支持され回転するガイドローラに転動することによって回転するエレクタリング２５と、このエレクタリング２５から後方側に向けて突出した左・右１対のエレクタアーム２６，２６（但し図１には片方のみ図示）と、これらエレクタアーム２６，２６に設けられた押付ジャッキ２７，２７（但し図１には片方のみ図示）によって上記エレクタリング２５の径方向に摺動させられる吊りビーム２８と、この吊りビーム２８に設けられエレクタアーム２６，２６をそれぞれ貫通する左・右１対のガイドロッド２９，２９（但し図１には片方のみ図示）と、吊りビーム２８にスライダガイド（図示せず）を介して支持されたスライダ（図示せず）と、吊りビーム２８に装備された前後摺動ジャッキ３１と、上記スライダに設けられ前後摺動ジャッキ３１によりエレクタリング２５の軸線方向（図１中左右方向）に摺動させられるセグメント把持部３２とを有する。
【００２６】
上記構造により、エレクタ装置９は、セグメントリングＳの分割ピースを構成するセグメントを１つずつ吊り上げ、所定の組立位置に搬送するようになっている。そして、このように所定の組立位置に搬送されたセグメントを軸線方向に隣接する既設セグメントリングＳ及び周方向に隣接する既設セグメントに順次ボルト締結して新たなセグメントリングＳを組み立てるようになっている。
【００２７】
図２は分岐シールド収納胴１Ｂの内部構造を表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。
この図２において、１００は分岐シールド収納胴１Ｂ内に収納され、分岐線トンネルを掘削する分岐シールド掘進機であり、この分岐シールド掘進機１００は、シールド本体１を有するシールド掘進機（以下、適宜本線シールド掘進機と記述する）とほぼ同様の構造であり、シールド本体１０１の前胴１０１Ａと、この前胴１０１Ａ内を掘削室Ｐ′とそれ以外の領域に隔絶する隔壁１０２と、複数のカッタビット１０３ａを備えたカッタヘッド１０３と、このカッタヘッド１０３を回転駆動するカッタ駆動装置１０４と、カッタヘッド１０３を隔壁１０２に対して回転自在に支持し、上記カッタ駆動装置１０４からの駆動力を回転伝達機構１０５を介して伝えるセンタジョイント１１０と、掘削室Ｐ′内に注水を行うための送水管１０７と、掘削室Ｐ′内の泥水を吸い込み排出する排泥管１０８とを備えている。このように構成される分岐シールド掘進機１００は、発進時以外はこの図２に示すように略鉛直下方（図２中下方）を向いた状態で分岐シールド収納胴１Ｂ内に収納されている。
【００２８】
また、３５は分岐シールド掘進機１００を収容すると共に、この分岐シールド掘進機１００が発進する際にはその発進方向をガイドする略筒状の発進用ガイド、３６はこの発進用ガイド３５と分岐シールド掘進機１００との間をシールするエントランスシール、４０はこれら分岐シールド掘進機１００、発進用ガイド３５、及びエントランスシール３６を備え、分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに沿ってスライドするシールド本体軸方向断面が略円弧形状のフレームであり、このフレーム４０は分岐シールド収納胴１Ｂの周方向一部領域（本実施の形態では約１８０°程度）に渡り内在するように設けられている（すなわち、このフレーム４０の円周方向長さは分岐シールド収納胴１Ｂの円周長さの約半分程度となっている）。このフレーム４０は油圧シリンダ（後述）により分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに沿ってスライド（以下、適宜旋回と記載）するようになっており、フレーム４０のシールド本体軸方向両側に軸方向外方に突出するように設けた突出部材３３，３３（図１参照）がガイド部材３４，３４（図１参照）によって掛止されることによりフレーム４０のスライド方向が分岐シールド収納胴１Ｂの周方向にガイドされるようになっている。このとき、ガイド部材３４，３４はフレーム４０が分岐シールド収納胴内周面１Ｂａから離間するのを防止するようになっており、フレーム４０の外周面４０ａと分岐シールド収納胴内周面１Ｂａとのクリアランスを所定の範囲内に制限する機能をも有している。
【００２９】
また、３７は分岐シールド収納胴１Ｂの側方（図２中左方向）に設けられ、分岐シールド掘進機１００が発進するための発進用開口（なお、理解を容易とするために図１にも発進用開口３７を実線で示している）、４１はフレーム４０に設けられ、このフレーム４０から分岐シールド収納胴１Ｂの径方向外側（すなわち側方）に向かって突出することで発進用開口３７に嵌合可能なブロック部材である。このブロック部材４１を発進用開口３７の閉塞時にフレーム４０から突出させて発進用開口３７に嵌合させることにより、分岐シールド収納胴１Ｂの外周面における発進用開口部分の段差を小さくすることができるようになっている。これにより、シールド掘進機の立坑からの発進時におけるエントランスシールによるシール性を向上することができると共に、掘進時に土砂が段差に引っかかることによる掘進抵抗力を低減することができる。また、土砂の噛み込みによる発進用開口３７の変形等も防止することができるようになっている。
【００３０】
このように構成されるフレーム４０は、先に述べたように油圧シリンダにより旋回されるようになっている。図３乃至図７はこのフレーム４０の旋回動作を表す図である。
これら図３乃至図７において、３８，３８はフレーム４０の旋回用の１対の油圧シリンダであり、分岐シールド収納胴１Ｂの軸方向に沿って２箇所設けられている（但し、図３乃至図７では手前側のみ図示）。この油圧シリンダ３８の一端側（図３乃至図７中下端側）は分岐シールド収納胴１Ｂ側に設けたブラケット４５と回動自在に接続されており、油圧シリンダ３８の他端側（図３乃至図７中上端側）はフレーム４０側に設けたブラケット４６と回動自在に接続されている。このブラケット４６はフレーム４０の内周面に対して周方向に２２．５°ずつ位置を変えて設置できるようになっており、これにより、図３に示す発進用開口３７の閉塞状態から、図４乃至図６に示すように油圧シリンダ３８を伸長してフレーム４０を２２．５°旋回させた状態で油圧シリンダ３８を縮短してブラケット４６の設置位置を変更し、再び油圧シリンダ３８を伸長するという手順を繰り返すことにより、図７に示すようにフレーム４０を略９０°旋回させたところで発進用開口３７と発進用ガイド３５との周方向位置が合って発進用開口３７が開放されるようになっている。
【００３１】
図１及び図２に戻り、４７，４７は上述のようにして行われるフレーム４０の旋回駆動によって発進用開口３７がフレーム４０に対して相対的に可動する領域を囲むようにフレーム４０の外周面４０ａに２重に設けたシール部材であり、また４８は分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに発進用開口３７の周囲を囲むように設けたシール部材（理解を容易にするため図１中に２点鎖線で図示）である。これらシール部材４７，４８により、発進用開口３７の閉塞時、及び開放する際のフレーム４０の旋回時においても分岐シールド収納胴内周面１Ｂａとゲート４０の外周面４０ａとの間が止水され、シールド本体１の内部に水や土砂が浸入しないようになっている。
【００３２】
以上において、油圧シリンダ３８は特許請求の範囲各項記載のフレームをシールド本体の内周面に沿ってスライドさせる駆動手段を構成し、シール部材４７は請求項２記載の第１のシール部材を構成し、シール部材４８は請求項３記載の第２のシール部材を構成する。
【００３３】
次に、上記構成の本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の動作を図８乃至図１３を用いて以下に説明する。
分岐シールド掘進機１００を収納した本線シールド掘進機により本線トンネルを掘進する。分岐地点に到着したら、シールド本体１およびセグメントリングＳを固定し、シールド掘進機の後方にある運転台車、トランス台車等の台車を解体し搬出する。続いて、エレクタ装置９、送水管７、排泥管８、及び後方作業台を撤去して搬出すると共に、周方向１６箇所に配置されたシールドジャッキ１７を全数隔壁２１及びリングガーダ１６から引き抜き、搬出する。このとき、シールドジャッキ１７を引き抜くことにより現出した隔壁２１のシールドジャッキ孔（図示せず）に蓋板５０を取り付けて閉塞する（図８参照）。
【００３４】
次に、図９に示すように、分岐シールド掘進機１００を発進用ガイド３５に沿って図９中下方向に所定距離移動させると共に、発進用開口３７に嵌合しているブロック部材４１をフレーム４０側に引き込む。また、フレーム４０の旋回用の油圧シリンダ３８を設置する。
【００３５】
そして、図３乃至図７で前述した手順によってフレーム４０を略９０°旋回させることにより、図１０に示すように発進用開口３７と発進用ガイド３５との周方向位置を合わせて発進用開口３７を開放し、その状態でフレーム４０を固定する。また、油圧シリンダ３８を撤去する。
【００３６】
その後、図１１に示すように、前述した中折れ機構を有する中胴１０１Ｂを搬入し、前胴１０１Ａの後方に取り付ける。そして、仮推進用の元押しジャッキ５１をその中胴１０１Ｂの後方に設置する。
【００３７】
その後、元押しジャッキ５１により分岐シールド掘進機１００を発進用ガイド３５に沿って発進方向（図１１中左方向）に推進したら、図１２に示すように分岐シールド掘進機１００用のシールドジャッキ５２を設置し、さらに中胴１０１Ｂの後方にエレクタ装置１０９を有する後胴１０１Ｃを搬入して取り付ける。なおこのとき、送水管１０７及び排泥管１０８、電線その他必要な接続についても行う。
【００３８】
そして、図１３に示すように、分岐シールド掘進機１００は、カッタヘッド１０３で掘削しつつ後方のエレクタ装置１０９でセグメントリングｓを組み立て、この組み立てたセグメントリングｓに対してシールドジャッキ５２を伸長させて反力を得ながら、分岐線トンネルの掘進を行う。
【００３９】
以上のような動作を行う本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態によれば、次のような作用が得られる。以下、作用項目ごとに順に説明する。
（１）発進用開口の開閉確実性の向上
上述したように、本発明においては分岐シールド掘進機１００を収納した状態で本線トンネル掘進機により本線トンネルを掘削し、分岐地点に到着したら、油圧シリンダ３８でフレーム４０を分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに沿って周方向に旋回させて発進用ガイド３５と発進用開口３７との周方向位置を合わせることによって発進用開口３７を開放し、分岐シールド掘進機１００を発進する。
【００４０】
ここで、例えば前述の従来技術のようにフレーム４０を分岐シールド収納胴１Ｂの周方向全域に渡り内在させた二重筒構造とすることによって地山からの外圧を受けながら旋回可能とする構造の場合には、フレーム４０が分岐シールド収納胴１Ｂの周方向全域に渡って設けられた大規模な構造となるため、重量が大きく旋回駆動させるために大きな動力が必要となる。したがって、例えば周囲の地山から作用する外部圧によって分岐シールド収納胴１Ｂに局部的な凹み等の変形が生じた場合には、この変形によってフレーム４０（ここでは内筒部分を指す）が押さえられ、旋回動力が不足して旋回駆動が困難となる恐れがある。特に、シールド掘進機が大型の場合にこの傾向は顕著となり、フレーム４０（すなわち内筒）はさらに大規模構造となるためその重量が増大する上に、地山からの外部圧に自重が加わることによって分岐シールド収納胴１Ｂの変形量が増加することも考えられ、旋回が困難となる可能性が一層増大する。このようなフレーム４０（すなわち内筒）の旋回困難な状況が生じた場合には、発進用開口３７が開放できないために分岐シールド掘進機１００の発進ができないといった事態を生じる恐れがあった。
【００４１】
これに対し、本実施の形態によれば、ガイド部材３４でフレーム４０が分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａに沿ってスライドすることを許容しつつ分岐シールド収納胴内周面１Ｂａから離間するのを防止する構造とすることにより、上記従来構造のようにフレーム４０を分岐シールド収納胴１Ｂの周方向全域に渡り設ける二重筒構造としなくとも、フレーム４０を分岐シールド収納胴１Ｂの周方向一部領域に限って設けた構造としても地山からの外圧に耐えながら旋回させることが可能となる。このようにして、フレーム４０を分岐シールド収納胴１Ｂの周方向一部領域に限って設けた構造とすることで、上記従来技術のような二重筒構造に比べて発進用開口３７の開閉構造の規模を大幅に減縮することができる。さらに、本実施の形態のフレーム４０の周方向長さは前述した図２に示すように分岐シールド収納胴１Ｂの円周長さの約半分程度であるため、このフレーム４０の旋回による可動範囲は分岐シールド収納胴１Ｂの円周長さの約３／４程度に抑えることができる。このため、上述したように外部圧により分岐シールド収納胴１Ｂに局部的な凹み等の変形が生じた場合でも、その変形が上記フレーム４０の可動範囲内でなければ問題なく発進用開口３７の開閉を行うことが可能である。またさらに、シールド掘進機が大型である場合には、上記従来構造においてはたとえ分岐シールド掘進機１００が小型であってもフレーム４０（すなわち内筒）が分岐シールド収納胴１Ｂに合わせて大型化するため発進用開口３７の開閉構造は大規模となってしまうが、本実施の形態のフレーム４０の大きさは分岐シールド掘進機１００の大きさに依存するものであるため、シールド掘進機が大型である場合であっても発進用開口３７の開閉構造は小規模に抑えることが可能である。しかも、このようにシールド掘進機が大型である場合には増大した自重によって分岐シールド収納胴１Ｂが変形することも考えられるが、上記したようにフレーム４０の可動範囲が周方向一部範囲であるため、自重による変形がフレーム４０の旋回駆動へ及ぼす影響を少なくすることができる。
【００４２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、分岐シールド掘進機１００の発進用開口３７の開閉構造を大幅に小規模化でき、且つ分岐シールド収納胴１Ｂの変形が発進用開口３７の開閉駆動に及ぼす影響を少なくできるので、分岐シールド掘進機１００の発進用開口３７を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機１００を確実に発進させることができる。
【００４３】
（２）現地加工性の向上
一般に、シールド掘進機はトンネルを施工する施工現場まで分割して輸送され、現地で組み立てが行われる。この際、シールド本体は周方向に分割されて輸送されてくるため、現地においてそれら分割されたシールド本体を機械的な接合及び溶接によって円筒形状に組み上げることとなるが、このような現地組み立てでは真円を得ることは困難である。したがって、前述したシールド本体を２重筒構造とする従来構造においては、外筒と内筒とのクリアランスが不均一となったり、加工精度によっては組み立て自体が困難となる可能性がある。また、２重筒構造であるため軸線を鉛直にした状態で外筒に内筒を挿入する必要があり、組立作業が大掛かりとなる。さらに、シール性の点では、従来構造においては外筒と内筒との間を周方向全域に渡ってシールする必要があるためシール材をシールド本体を１周するように設ける必要があるが、上記のようにシールド本体が分割されて輸送されてくるためにシール材も分割されることとなり、シール性は低下する。
【００４４】
これに対し、本実施の形態によれば、分岐シールド収納胴１Ｂの周方向一部領域に限って設けたフレーム４０で発進用開口３７を開閉する構造とするため、シールド本体が真円形状でなくとも上記従来構造のように組み立てが困難となるようなことはなく、またシールド本体１を鉛直にして組み上げる必要もないため組立作業の手間も軽減できる。さらに、シール性の点では、シールド本体１を発進用開口３７を含む部分が１ピースとなるように分割することで、発進用開口３７の周囲に設けたシール部材４８が分割されることなく輸送することが可能であるため、シール性の低下を防止することができる。
【００４５】
次に、本発明のシールド掘進機の第２の実施の形態を図１４を用いて以下に説明する。本実施の形態は、分岐シールド収納胴１Ｂ内におけるフレーム４０と対向する位置に支持フレームを設け、この支持フレームとフレーム４０との距離を調節可能にしたものである。
【００４６】
図１４は本実施の形態の分岐シールド収納胴１Ｂの内部構造を表す横断面図である。なお、この図１４において、前述の第１の実施の形態における図２と同様の部分には同符号を付し、説明を省略する。
この図１４において、５５は分岐シールド収納胴１Ｂ内におけるフレーム４０と対向する位置に内周面１Ｂａに沿って設けられ、フレーム４０とほぼ同様に軸方向断面が円弧形状である支持フレーム、５６，５６はこの支持フレーム５５とフレーム４０との２箇所の間隙に設けられその距離を調節可能な１対のネジジャッキ、５７，５７はこれらネジジャッキ５６，５６の横にそれぞれ配置された間座、５８，５８は支持フレーム５５とフレーム４０との距離を固定するシムである。このような構成により、ネジジャッキ５６，５６でフレーム４０と支持フレーム５５との距離を調節することによって、これらフレーム４０及び支持フレーム５５の外周面と分岐シールド収納胴内周面１Ｂａとのクリアランスを自在に調節できるようになっている。言い換えれば、ネジジャッキ５６，５６によってフレーム４０と支持フレーム５５とで形成される略円筒形状の筒状部材の径を可変できるようになっている。なおこのとき、フレーム４０と分岐シールド収納胴内周面１Ｂａとのクリアランスは前記のガイド部材３４によって所定の範囲内に制限されるようになっており、例えばネジジャッキ５６で不用意にフレーム４０と支持フレーム５５との距離を小さくし過ぎてしまった場合でも、フレーム４０が分岐シールド収納胴内周面１Ｂａから離間するのを防止し、シール部材４７，４８によるシール性を保持できるようになっている。また、支持フレーム５５にはフレーム４０と同様に旋回用の油圧シリンダ３８が分岐シールド収納胴１Ｂの軸方向に沿って２箇所設けられるようになっており（但し図１４には紙面手前側のみ図示）、合計４基の油圧シリンダ３８によって前述した図３乃至図７の手順と同様にしてフレーム４０及び支持フレーム５５が分岐シールド収納胴１Ｂの周方向に旋回するようになっている。
【００４７】
なお、本実施の形態において、ネジジャッキ５６は請求項５記載の支持フレームとフレームとの距離を調節可能な距離調節手段を構成する。
【００４８】
以上のような構成により、本実施の形態によれば、発進用開口３７を開放する際にはネジジャッキ５６でフレーム４０と支持フレーム５５との距離を狭め、フレーム４０及び支持フレーム５５の外周面と分岐シールド収納胴１Ｂの内周面１Ｂａとのクリアランスを大きくした上でフレーム４０及び支持フレーム５５を旋回させることができる。これにより、例えば周囲の地山から作用する外部圧によって分岐シールド収納胴１Ｂに局部的な凹み等の変形が生じた場合であっても、その変形が上記大きくしたクリアランスによって許容される範囲内であれば問題なく旋回を行うことができる。したがって、分岐シールド収納胴１Ｂの変形がフレーム４０の旋回駆動へ及ぼす影響を小さくすることができ、前述した本発明の第１の実施の形態と同様に、発進用開口３７を確実に開閉させて分岐シールド掘進機１００を確実に発進させることができる。一方、発進用開口３７の閉塞時にはネジジャッキ５６でフレーム４０と支持フレーム５５との距離を広げて分岐シールド収納胴内周面１Ｂａに対して突っ張ることで、フレーム４０を分岐シールド収納胴内周面１Ｂａに押し付けることができる。これにより、発進用開口３７の閉塞時のシール性を向上することができる。さらに、このように分岐シールド収納胴内周面１Ｂａに対して突っ張ることで分岐シールド収納胴１Ｂを径方向内側から支持することになるので、例えば周囲の地山から作用する外部圧によってシールド本体に凹み等の変形が生じるのを抑制することができる。
【００４９】
なお、上記本発明のシールド掘進機の第１及び第２の実施の形態においてはシールド本体１を略円筒形状としたが、これに限らず、その断面形状が例えば楕円又は矩形等の円形以外の形状であってもよい。
【００５０】
また、以上述べた実施の形態は、シールド掘進機より分岐する場合について述べているが、本発明は覆工体からの分岐、又は立坑からの発進方法にも適用することが可能である。
【００５１】
【発明の効果】
本発明によれば、ガイド部材でフレームがシールド本体の内周面に沿ってスライドすることを許容しつつシールド本体内周面から離間するのを防止する構造とすることにより、シールド本体の周方向一部領域に設けたフレームによって発進用開口の開閉を行うことが可能である。これにより、発進用開口の開閉構造の規模を大幅に減縮することができ、且つ、シールド本体の変形が発進用開口の開閉駆動に及ぼす影響を少なくできる。したがって、分岐シールド掘進機の発進用開口を確実に開閉させ、分岐シールド掘進機を確実に発進させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の全体構造を表す側断面図である。
【図２】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成する分岐シールド収納胴の内部構造を表す図１中ＩＩ−ＩＩ断面による横断面図である。
【図３】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成するフレームの旋回動作を表す図である。
【図４】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成するフレームの旋回動作を表す図である。
【図５】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成するフレームの旋回動作を表す図である。
【図６】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成するフレームの旋回動作を表す図である。
【図７】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態を構成するフレームの旋回動作を表す図である。
【図８】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図９】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図１０】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図１１】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図１２】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図１３】本発明のシールド掘進機の第１の実施の形態の分岐シールド発進時における動作を表す、分岐シールド収納胴の横断面図である。
【図１４】本発明のシールド掘進機の第２の実施の形態の分岐シールド収納胴の内部構造を表す横断面図である。
【符号の説明】
１            シールド本体
１Ｂ          分岐シールド収納胴
１Ｂａ        内周面
３４          ガイド部材
３５          発進用ガイド
３７          発進用開口
３８          油圧シリンダ（駆動手段）
４０          フレーム
４０ａ        外周面
４１          ブロック部材
４７          シール部材（第１のシール部材）
４８          シール部材（第２のシール部材）
５５          支持フレーム
５６          ネジジャッキ（距離調節手段）
１００        分岐シールド掘進機
【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】
2005016192.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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