(57)【要約】  【課題】  掘削孔終端に於てカッター前面の土砂崩壊を補強しカッター等の装置を後方へ移動後も土砂崩壊を起こさない終端処理が可能なトンネル掘進機の提供【解決手段】  外胴２の一方の開口部２８側へ向けて設けるカッター駆動手段５、該開口部２８に設けカッター駆動手段５によって回転されるカッター４とを具備し、カッター駆動手段５及びカッター４を外胴２から離脱させて後退移動可能なトンネル掘進機１において、  トンネル掘進機１には、カッター４の前方の土砂の強度を補う地盤改良材を注入する地盤改良材注入装置１５を設け、カッター４には増補フレーム１０を設け、カッター４の後退時に地盤改良材注入装置１５からカッター４前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ、増補フレーム１０がカッター４移動後に外胴２と当接し、開放された掘削面からの土砂崩壊を防止する。【選択図】  図２
2005307671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターとを具備し、カッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
カッターには増補フレームを予め設け、増補フレームはカッターが掘進方向と反する方向に移動される際に外胴に当接する形状からなり、増補フレームがカッター移動後に開放された掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項２】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に、外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターとを具備し、カッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
トンネル掘進機内には、カッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設けると共に、カッターにはカッター移動時に外胴の一部と当接可能な形状からなる増補フレームを予め設け、
カッターを掘進方向と反する方向に移動時に地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ、増補フレームがカッター移動後には外胴と当接させ、開放された掘削面からの土砂崩壊を土砂の崩壊強度の増補並びに増補フレームとで防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項３】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段側間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁を外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
外胴の一方の開口部側端部内には、充填材を充填されることで膨張し該開口部を被覆する崩壊防護袋を内設すると共にトンネル掘進機には崩壊防護袋に充填する充填材を充填可能な充填手段を設け、
充填手段により崩壊防護袋に充填材を充填し、充填材が充填された崩壊防護袋によって掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項４】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁を外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
トンネル掘進機内には、カッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設け、且つ、外胴の一方の開口部側端部内には、充填材を充填されることで膨張し該開口部を被覆する崩壊防護袋を内設すると共にトンネル掘進機内には崩壊防護袋に充填する充填材を充填可能な充填手段を設け、
地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ充填手段により崩壊防護袋に充填材を充填し、充填材が充填された崩壊防護袋によって掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項５】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
外胴の一方の開口部側端部内には、崩壊防護ネットを内設すると共に、崩壊防護ネットを外胴の一方の開口部を被覆するように張り出させる伸張手段を設け、
伸張手段により崩壊防護ネットを張り出させて外胴の一方の開口部を被覆することで掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【請求項６】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、
外胴の一方の開口部側端部内には崩壊防護ネットを内設すると共に、トンネル掘進機内には崩壊防護ネットを外胴の一方の開口部を被覆するように張り出させる伸張手段を設け、且つカッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設け、
地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ伸張手段により崩壊防護ネットを伸張させて外胴の一方の開口部を被覆することで掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シールド掘進工法や推進工法によって非開削でトンネルを構築するトンネル掘進機にかかり、詳細には、掘進機によって掘削坑を構築した終端において、掘進機の一部を残す掘進機における掘削坑終端の処理を掘進機の一部によって行えるトンネル掘進機に関する。
【背景技術】
【０００２】
地下に掘削して設ける掘削坑は専用の掘進機によって構築する。例えば、地下鉄用、地下道用、及び、上下水道用の用途として構築するシールド坑、或は、電力・通信等に使用されるケーブルを敷設するためのシールド坑等は専用の掘進機によって掘削される。
例えば、出願人が先に発明したシールド掘進機がある。該「シールド掘進機」（特許第３４３９７４５号）は、『掘削する坑と同形な筒形状からなる外胴と、外胴内面に着脱自在に係止される筒形状からなる内胴と、内胴内部に、外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、内胴内に設けられ、カッターによって掘削された掘削土を外胴の他方の開口部側へ排出させる掘削土搬出手段と、内胴内に設けられ、押圧することで既に掘削した坑から反力を得て掘進させる掘進手段とからなり、内胴は、外胴との係止を解除され、外胴から離脱可能であることを特徴とするシールド掘進機。』他からなる。
【０００３】
即ち、以下に前記シールド掘進機の概略を説明すると、シールド掘進機１００は、従来例を示す図２９及び図３０に表すように、掘削するシールド坑の径を有する円筒形状の胴部１０１内に駆動部１０２、掘削土排出機構１０３等を設け、胴部前部に回転カッター１０４を設け、駆動部１０２が回転カッター１０３を掘削進行方向を回転軸として回転させ掘削し、掘削した泥土或は泥水を掘削土排出機構１０３が排出しながらシールド坑を掘進する装置である。
回転カッター１０３は、内胴１１１内径より外側部分が直径方向へ伸縮自在であり、掘削時にはカッター本体１１２の先端部１１３を伸張させた状態で掘削し、内胴１１１を外胴１１０から離脱させる時にはカッター本体１１２の先端部１１３を縮小させて離脱させる。そして、先端部１１３を伸張させることで、地山のオーバーカットへも対応可能となる。もちろん、先端部１１３は内胴１１１離脱時に作業員等が取り外してもよく、又、先端部１１３のみが前方へ折曲可能にしてもよい。
又、シールド掘進機１００の胴部１０１は、シールド掘進機１００の最外郭を構成する外胴１１０および外胴１１０の内側に設けられ、外胴１１０に係止されて掘進時には一体となって移動される内胴１１１とからなる。
【０００４】
そして、シールド掘進機１００は、図２８に表すように、掘削するシールド坑Ａの掘削開始点或は中間点に予め設ける、資材搬入作業等に用いる縦に掘削された発進立坑Ｂから搬入し、掘削を開始する。
シールド掘進機１００は、発進立坑Ｂから搬入されると、掘削坑Ｃの掘削を開始し、所定距離を掘進したところで、セグメントＳを掘削坑Ｃ内に連続配置してシールド坑Ａを構築してゆく。その際、セグメントＳは、所定距離掘削された掘削坑Ｃ内の胴部１０１後部内で、先に配置されたセグメントＳに連続して配置され、掘削した掘削坑Ｃに加わる外部からの土圧、水圧に耐え得る強度で構築されて土、水等の進入を防止しシールド坑Ａを構築する。
シールド掘進機１００は、胴部１０１内に設ける推進用のシールドジャッキ１０５を、配置されたセグメントＳに当接させて押圧し反力を得て掘進させる。
シールド坑Ａを湾曲して設けたい場合には、掘削坑Ｃを湾曲して掘進して行かなければならないので、胴部１０１を前胴部１０６と後胴部１０７とに分割して中折れ部１０８によって中折れ可能に連結し、胴部１０１内に設ける中折れジャッキ１０９によって前胴部１０６と後胴部１０７とを折曲させて回転カッター１０４の進行方向を変更させて湾曲した掘削坑Ｃを掘進する。
【０００５】
掘削坑Ｃの構築が進み所望する掘削坑Ｃを掘進してシールド坑Ａの構築が完了すると、シールド掘進機１００の内胴１１１および外胴１１０との係止を解除し、内胴１１１に取り付けられているカッター駆動部１０２、汚泥を後方に送り出すスクリューコンベヤユニット１０３、回転カッター１０４、シールドジャッキ１０５等の装置と共に内胴１１１を掘削坑Ｃ後方へ引き戻し回収する。
【０００６】
そして、内胴１１１を回収するに当たっては、掘削した掘削坑Ｃの終端部、即ちシールド掘進機１００の先端部の土砂を保持する地盤保持が必須である。
従来この地盤保持は、例えば図３０（ａ）に表すように、地上からロッドを用い必要とされる地盤改良範囲の下端まで縦穴Ｄを掘削する。次いで図３０（ｂ）に表すように、ロッドの先端から地盤を固結する材料である地盤改良材を噴射する。該地盤改良材の噴射は、図３０（ｃ）に表すように、所定の地盤改良範囲を満たす径Ｅの大きさに至るまで行い、徐々に噴射ロッドを上方へ引上げる。そして、最終的に図３０（ｄ）に表すように地盤改良材によって改良された改良地盤Ｆを構築していた。これにより、シールド掘進機１００が改良地盤Ｆに到達すると、すでに地盤改良が終了しているので地盤が保持され、シールド掘進機１００の内胴１１１他を回収しても構築したシールド坑Ａは保持された。
【０００７】
又、シールド掘進機１００の到達地点に縦穴Ｄを掘削できない場合が生じる。例えば、すでに到達地点の地上部にビル等の建築物が存在する場合や、あるいは到達地点の上部の地下に既に地下鉄やトンネル等の地下埋設物が存在している場合がそれである。
この場合には、図３１に表すように、シールド掘進機１００に予め地盤改良材Ｅをシールド掘進機１００前方の地山へ注入可能な注入機１１４を設けておく。そして、シールド坑Ａの構築完了地点より所定距離手前の地点で一旦掘削作業を中断し、注入機１１４によってシールド掘進機１００の前方の土砂へ地盤改良材Ｅを注入し、シールド掘進機１００の前方にある地山の地盤改良を行う。その後、再び掘削坑Ｃの掘削を行うと共にシールド坑Ａの構築を行う。そして、シールド坑Ａを構築し終え終端部である改良地盤Ｆにシールド掘進機１００が到達したところで、シールド掘進機１００の内胴１１１他を回収していた。
【特許文献１】特許第３４３９７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のようなシールド掘進機１００が掘削する掘削坑Ｃの終端部を地上から縦穴Ｄの掘削によって地盤改良するのでは、地上に掘削できるスペースがあること、および地上から掘削坑Ｃの終端部までに障害物が無いことが必須であり、これらが満たされない場合にはシールド坑Ａを構築できない場合が生じるという問題点を有した。
更に、シールド掘進機１００に注入機１１４を設けておき、シールド掘進機１００の前方の地山に地盤改良材Ｅを注入する場合には、必要以上に大きな範囲の地盤改良を行うこととなり地上から構築する改良地盤Ｆに比較して効率の良い施工が困難であるという問題点を有した。
そして、これら問題点は、全てシールド坑Ａ構築に掛かる費用の増大を招くという問題点を有した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこでこの発明では、上記問題点を解決するために、構築した掘削坑Ｃ内に残置されるトンネル掘進機の部分を利用し、
【００１０】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターとを具備し、カッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、カッターには増補フレームを予め設け、増補フレームはカッターが掘進方向と反する方向に移動される際に外胴に当接する形状からなり、増補フレームがカッター移動後に開放された掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００１１】
を提供する。これにより、トンネル掘進機では、カッター引き抜き時に外胴と増補フレームとを係止させ、増補フレームによってカッター掘削面側にある土砂の崩壊を防止する。
又、増補フレームに加え更にカッター前方の土砂の崩壊を防護するために、
【００１２】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に、外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターとを具備し、カッター駆動手段及びカッターを外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、トンネル掘進機内には、カッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設けると共に、カッターにはカッター移動時に外胴の一部と当接可能な形状からなる増補フレームを予め設け、カッターを掘進方向と反する方向に移動時に地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ、増補フレームがカッター移動後には外胴と当接させ、開放された掘削面からの土砂崩壊を土砂の崩壊強度の増補並びに増補フレームとで防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００１３】
を提供する。従って、カッター掘削面側の土砂が更に軟質で崩壊しやすい場合でも増補フレーム前面及び周囲部の狭い範囲のみに地盤改良材を注入して地盤改良することで、増補フレームと相まって軟質で崩壊しやすい土砂の崩壊を防止できる。
又、更にこの発明では、前記増補フレームに替わり崩壊防護袋を膨張させることでカッター掘削面側の土砂を増補するのもとして、
【００１４】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、外胴の一方の開口部側端部内には、充填材を充填されることで膨張し該開口部を被覆する崩壊防護袋を内設すると共にトンネル掘進機には崩壊防護袋に充填する充填材を充填可能な充填手段を設け、充填手段により崩壊防護袋に充填材を充填し、充填材が充填された崩壊防護袋によって掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００１５】
を提供する。これによれば、カッター掘削面側にある土砂は、崩壊防護袋内に充填手段によって充填材を充填することで外胴の一方の開口部側端部内から崩壊防護袋を張り出させ、該開口部を被覆させてカッター前方の地山の崩壊を防止する。
更にこの発明では、該崩壊防護袋に加え、カッター掘削面側にある土砂を更に増補するものとして、
【００１６】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に、外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁を外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、トンネル掘進機内には、カッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設け、且つ、外胴の一方の開口部側端部内には、充填材を充填されることで膨張し該開口部を被覆する崩壊防護袋を内設すると共にトンネル掘進機内には崩壊防護袋に充填する充填材を充填可能な充填手段を設け、地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ充填手段により崩壊防護袋に充填材を充填し、充填材が充填された崩壊防護袋によって掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００１７】
を提供する。従って、トンネル掘進機では、地盤改良材注入装置によって地盤改良材をカッター掘削面側の土砂に注入すると共に、崩壊防護袋内に充填手段によって充填材を充填することで、崩壊防護袋による増補に加え、地盤改良材を注入して地盤改良することで、崩壊防護袋と相まってカッター掘削面側の土砂の崩壊を更に防止する。
更に又、この発明では、崩壊防護袋に替わり崩壊防護ネットを用いることで、同様に土砂の崩壊を防止するものとして、
【００１８】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁を外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、外胴の一方の開口部側端部内には、崩壊防護ネットを内設すると共に、崩壊防護ネットを外胴の一方の開口部を被覆するように張り出させる伸張手段を設け、伸張手段により崩壊防護ネットを張り出させて外胴の一方の開口部を被覆することで掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００１９】
を提供する。従って、このトンネル掘進機によれば、崩壊防護袋に替わり、崩壊防護ネットを伸張手段によって伸張させ、外胴の一方の開口部であるカッター掘削面側開口を被覆し、土砂の崩壊を防止する。
更に又、この発明では、崩壊防護ネットに加え、カッター掘削面側の土砂を更に増補するものとして、
【００２０】
掘削する坑径と同径な筒形状からなる外胴と、外胴内部に外胴の一方の開口部側へ向けて設けられるカッター駆動手段と、外胴の一方の開口部に設けられ、カッター駆動手段と接続され、カッター駆動手段の回転に伴って回転され、外胴開口部前面を掘削可能なカッターと、カッターとカッター駆動手段との間に設けカッター及びカッター駆動手段間をシールド可能なシールド壁とを具備し、少なくともカッター駆動手段及びシールド壁を外胴から離脱させて掘進方向とは反する方向に移動可能なトンネル掘進機において、外胴の一方の開口部側端部内には崩壊防護ネットを内設すると共に、トンネル掘進機内には崩壊防護ネットを外胴の一方の開口部を被覆するように張り出させる伸張手段を設け、且つカッターの前方の土砂に対し土砂の強度を補う地盤改良材を注入可能な地盤改良材注入装置を設け、地盤改良材注入装置からカッター前方の土砂に地盤改良材を注入し、且つ伸張手段により崩壊防護ネットを伸張させて外胴の一方の開口部を被覆することで掘削面からの土砂崩壊を防止することを特徴とするトンネル掘進機、
【００２１】
を提供する。従って、このトンネル掘進機では、地盤改良材注入装置によって地盤改良材をカッター掘削面側の土砂に注入すると共に、崩壊防護ネットを伸張手段によって伸張させることで、崩壊防護ネットによる外胴の一方の開口部を被覆して土砂の崩壊を防ぐのに加え、地盤改良材を注入して地盤改良することで、崩壊防護ネットと相まってカッター掘削面側の土砂の崩壊を更に防止する。
【発明の効果】
【００２２】
トンネル掘進機前方のカッターに増補フレームを設け、カッターを引き抜く際に増補フレームを、構築した掘削坑内に残置する外胴と係止させるので、構築した掘削坑の終端部では、外胴の一方の開口部を増補フレームによって被覆し、該終端部の土砂の崩壊を防止可能となる。従って、増補フレームの追加のみにより土砂崩壊を防止できるので、従来工法による土砂崩壊の防止に比し、簡便な装置により低コストで掘削坑終端部の土砂の崩壊を防止することができる。
又、増補フレームと共にカッター前方の地山へ地盤改良材を注入するものでは、地盤が更に軟弱であり増補フレームの隙間を縫って掘削坑内に進入し土砂の崩壊を招くような地盤でも、地盤が増補フレームの隙間を縫って掘削坑内に進入しない程度の極狭い範囲の増補フレーム前方の土砂を地盤改良材によって補強するだけですみ、やはり掘削坑終端部の地山補強を低コストで簡便な装置により実現可能である。
【００２３】
又、崩壊防護袋によりあるいは崩壊防護ネットにより、掘削坑終端部の土砂を補強する場合も、それぞれ前記同様に低コストで簡便な装置により実現可能である。又、崩壊防護袋と共に地盤改良材を用いる場合も前記同様である。
【００２４】
更に又、この発明によれば、カッターの引き抜き作業と同時にカッター掘削面側の土砂崩壊の補強作業が行えるので、工期の短縮が可能となる。
従って、トンネル掘進機によって掘削した掘削坑の終端部にトンネル掘進機の外胴を利用することで強固な崩壊防護壁を構成することが可能であり、掘削坑の終端部を長期に亙って良好な崩壊防護が可能となる。
【実施例１】
【００２５】
以下にこの発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施例の掘削状態を表す全体説明図であり、図２はこの発明の実施例の中央縦断面説明図であり、図３はこの発明の実施例の正面説明図であり、図４は同カッターの説明図であり、図５は同増補フレームの説明図であり、図６は内胴を引き抜く状態の説明図であり、図７は内胴を引き抜いて搬出する作業の説明図であり、図８乃至図１２は土砂補強の手順を表す説明図であり、図１３は崩壊防護袋を利用した実施例の中央縦断面説明図であり、図１４は崩壊防護袋取付け状態を表す中央断面説明図であり、図１５は崩壊防護袋の膨張状態の説明図であり、図１６は土砂補強の手順を表す説明図であり、図１７は地山補強の手順を表す説明図であり、図１８は土砂補強の手順を表す説明図であり、図１９は土砂補強の手順を表す説明図であり、図２０は崩壊防護ネットを利用した実施例の中央断面説明図であり、図２１は崩壊防護ネット取付け状態を表す中央断面説明図であり、図２２は崩壊防護ネットの張設状態の説明図であり、図２３は土砂補強の手順を表す説明図であり、図２４は土砂補強の手順を表す説明図であり、図２５は土砂補強の手順を表す説明図であり、図２６は土砂補強の手順を表す説明図であり、図２７は外胴が他の形状からなる実施例の説明図であり（ａ）は外胴が他の形状からなる実施例の正面図を表し（ｂ）は同カッターの説明図であり（ｃ）は同増補フレームの説明図である。
【００２６】
１は、トンネル掘進機である。トンネル掘進機１は、この発明ではシールド掘進装置からなる。トンネル掘進機１は、図１に表すように、所望の掘削坑Ｃを掘進すると共に、掘削終了箇所に順次セグメントＳを設置してシールド坑Ａを掘削する装置である。トンネル掘進機１は、掘削坑Ｃを掘削する際に最外壁となり掘削坑Ｃからの外力を受ける外胴２と、外胴２内部で外胴２の内壁に係止される内胴３と、外胴２の先端に外胴２の開口を塞ぐ形で回転されるカッター４とからなり、内胴３内には、カッター駆動手段である油圧モータ５、カッター４が掘削した掘削土を排出させる掘削土搬出手段であるスクリューコンベヤユニット６、掘削された掘削坑Ｃの内壁にセグメントＳを固定してシールド坑Ｓを構築するエレクター７、セグメントＳからトンネル掘進機１を前進させる反力を得る掘進手段であるシールドジャッキ８が固定されて構成される。この実施例では、セグメントＳは、シールド坑Ａを６分割した円弧状からなるセグメントＳ片を掘削した掘削坑Ｃ内で組み合わせて固定しシールド坑Ａを構成する。尚、この実施例では、トンネル掘進機１は土圧式シールド掘進装置からなるが、特に土圧式シールド掘進装置に限定されるものではなく、例えば泥水式シールド掘進機等の他のシールド掘進機でも良く、更には泥水式及び土圧式及び泥濃式等の他の掘進機によってもよい。尚、この発明に於てトンネル掘進機１が掘進する掘削坑Ｃは、トンネル掘進機１が掘削する坑であり、水平方向に掘削する横坑以外にも、斜め方向、或は、垂直方向等、トンネル掘進機１によって掘削されるあらゆる方向の坑をいうものである。
【００２７】
外胴２は、両端が開口した円筒形からなり、前部外胴２１と後部外胴２２とからなる。そして、前部外胴２１と後部外胴２２は、中折れ部２３によって接続される。中折れ部２３は、外胴２の内部と外部をシールドさせながら、前部外胴２１と後部外胴２２とを折曲自在に接続させる。前部外胴２１は、外壁を構成する外壁２４と、内胴３が取り付けられる内壁２５と、外壁２４と内壁２５とを固定する連結壁２６とからなり、後部外胴２２とは反対側の開口部２８に設けるカッター４によって掘削坑Ｃを掘進する。連結壁２６は、外胴２の円周方向に所定間隔をもって複数設けられ、外壁２４と内壁２５とを連結し、外壁２４にかかる外力に対する強度を保つ。後部外胴２２の中折れ部２３側も、前部外胴２１同様に外壁２４、内壁２５、および、連結壁２６によって形成される。後部外胴２２の最後部には、構築したセグメントＳと掘削坑Ｃとのシールを保つためのテールシール部２７を全周に亘り設ける。中折れ部２３は、トンネル掘進機１が掘進方向を変えるために折曲させる部位であり、内胴３内に固定される中折れジャッキ９が伸縮することで内胴３が内部に係止された状態にある外胴２の前部外胴２１と後部外胴２２とが折曲される。この実施例では、後部外胴２２の中折れ部２３側を外壁２４、内壁２５、および、連結壁２６によって形成したが、他の後部外胴２２部分同様に外壁２４だけで形成してもよい。更に、この実施例では、掘削するシールド坑Ａが湾曲している場合のトンネル掘進機１を説明するため、外胴２を中折れ部２３で折曲可能に前部外胴２１と後部外胴２２とから形成したが、直線状のシールド坑Ａを掘削するためだけのトンネル掘進機１では、外胴２を前部外胴２１と後部外胴２２とに分けることなく形成してもよい。又、外胴２を構成する内壁２５の掘削面側端部には、増補フレーム係止部２９ａを設ける。
【００２８】
内胴３は、外胴２の内壁２５に固定される円筒形状からなり、外胴２と着脱自在であり、外胴２との固定はボルト・ナットによって行われ、掘進時には外胴２と強固に固定されると共に、離脱時には、ボルト・ナットの螺合を解除することで容易に離脱可能である。内胴３の掘削面側開口には、後述するカッター４が、シールドされた状態で回転自在となるようにシールド部３１を設ける。シールド部３１は、カッター４に設ける円筒形状のシールド部材４３が、シールド状態を保持したまま回転自在となるようベアリングを有する外胴２と同心状の嵌入溝３２を設け、嵌入溝３２の内側はシールド壁３３を形成する。又、内胴３も外胴２に対応するよう、前部内胴３４と後部内胴３５とからなり、前部内胴３４と後部内胴３５とが中折れ可能に接続される。この実施例では、掘削するシールド坑Ａが湾曲している場合のトンネル掘進機１を説明するため、内胴３を外胴２の前部外胴２１および後部外胴２２に対応するように前部内胴３４および後部内胴３５から形成したが、直線状のシールド坑Ａを掘削するだけのトンネル掘進機１では、内胴３を前部内胴３４と後部内胴３５とに分けることなく形成してもよい。この実施例では、外胴２及び内胴３をボルト・ナットによって係止したが、外胴２あるいは内胴３に設ける凹状溝と、他方の外胴あるいは内胴３の該凹状溝と対向位置に設ける凸部とによって着脱自在に係止させてもよく、又、楔等その他の手段によって着脱自在に係止可能にしても良い。
【００２９】
カッター４は、外胴２の前部外胴２１の開口部２８に設けられ、三方に放射状に設けるカッター本体４１が設けられ、カッター本体４１の掘削面には掘削するカッタービット４２が取り付けられ、カッター本体４１が回転することで、開口部２８前面を掘削可能である。更に、カッター本体４１の外胴２側には、円筒からなるシールド部材４３が設けられ、内胴３に設けられるシールド部３１の嵌入溝３２に嵌入した状態で回転可能であり、嵌入溝３２部分でもシールドされるため、シールド部材４３とシールド壁３３とによって、カッター本体４１が掘削してカッター本体４１の内側に入った掘削土が内胴３内に進入することを防ぐ。又、カッター本体４１の回転側先端は、図２および図３から解るように、内胴３内径より外側に位置する先端部４４が内胴３内径より外側部分が直径方向へ伸縮自在に形成される。このように形成するカッター４は、掘削時にはカッター本体４１の先端部４４を伸張させた状態で掘削し、内胴３離脱時にはカッター本体４１の先端部４４を縮小させて離脱させる。そして、先端部４４を伸張させることで、地山のオーバーカットへも対応可能となる。又、この先端部４４の伸縮の詳細の説明は省略するが、油圧等によりシールド坑Ａ内部からの操作により自動的に伸縮可能に形成される。
更に、カッター４の掘削面側表面には増補フレーム１０を取り付ける増補フレーム取付溝４５を設ける。増補フレーム取付溝４５は、増補フレーム１０の形状に設け、増補フレーム１０を取り付け可能である。増補フレーム取付溝４５は、図４に表すように、カッター本体４１が十字に設けられるので、該十字に設けたカッター本体４１以外の部分に設ける。このように、増補フレーム取付溝４５を設けることで、増補フレーム１０がカッター４に取り付けられても、掘削時にカッター本体４１および先端部４４による掘削に影響しない。更に又、カッター４の増補フレーム取付溝４５には増補フレームロック部４６を設ける。増補フレームロック部４６は、増補フレーム１０に設けるロックピン１３が嵌入される形状に穿設され、油圧によりロックピン１３と係止可能な機構を有し、ロックピン１３と係止してフレーム１０がカッター４から離脱しないように保持可能である。そして、増補フレームロック部４６のロックピン１３との嵌合の解除は、掘削が終了されカッター４が内胴３と共に回収される際に、外胴２の増補フレーム係止部２９ａとの係止時に行われる。尚、増補フレームロック部４６とロックピン１３との係止および係止解除はトンネル掘進機１内から油圧の制御により行われるが、ロックピン１３に設けた切欠部（図示せず）に増補フレームロック部４６内に設ける凸部が油圧制御により突出して嵌合するようにするが、他の方法によってもよく増補フレームロック部４６がロックピン１３と嵌合可能であると共に嵌合解除可能であればよい。
【００３０】
油圧モータ５は、カッター駆動手段であり、シールド壁３３の内部に本体が設けられ、外胴２の円筒中心にシールド壁３３から開口部２８側へ回転軸５１が設けられてカッター本体４１の回転中心でカッター４と固定される。従って、油圧モータ５の回転軸５１が回転することでカッター４は回転され掘削する。
【００３１】
スクリューコンベヤユニット６は、先端がシールド壁３３から開口部２８側へ開口して設けられ、他端が外胴２の後部外胴２２から後方へ延設され、シールド壁３３ほかの内胴３に固定される。そして、スクリューコンベヤユニット６は、カッター４が掘削してカッター本体４１の内胴３側へ進入した掘削土をすでに掘削して構築したシールド坑Ａ側へ搬出する。この実施例では、スクリューコンベヤユニット６は、外胴２の後部までしか表示しないが、実際には、構築したシールド坑Ａ、縦坑Ｂを経由して地上へ排出するまで設置されるか、あるいは、構築されたシールド坑Ａの所定の後方まで延設して掘削土を排出し、以後はトロ（ズリトロ、鋼車等）、ベルトコンベヤ等の搬送手段（図示せず）を用いて排出するように形成される。又、この実施例では、掘削土搬出手段は、掘削した掘削土は泥土として排出するようスクリューコンベヤユニット６としたが、例えば、掘削面に水を供給して掘削し、掘削した残土を泥水として排出する場合には、泥水を汲み上げる排水ポンプから形成してもよい。
【００３２】
エレクタ７は、内胴３の最後部中心に固定される。エレクタ７は、基部であるエレクタドラム７１と、エレクタドラム７１に取り付けられる吊りビーム７２とからなる。エレクタドラム７１は外胴２の円筒中心を軸に回動可能である。吊りビーム７２は、基部をエレクタドラム７１の回動中心に固定され、先端には外胴２の回動中心の法線方向に伸縮自在なセグメント把持部７３が取り付けられ、エレクタドラム７１の回動と共に回動される。従って、エレクタ７は、エレクタドラム７１が回動する事で吊りビーム７２が変位してセグメント把持部７３の伸縮方向を変更可能である。このように、エレクタ７は、セグメント把持部７３にセグメントＳを把持した状態でエレクタドラム７１を回動させ、所定位置でセグメント把持部７３を伸縮させることで、所定の位置へセグメントＳを配置可能である。
【００３３】
シールドジャッキ８は、図２に表すように、内胴３の後部側で内胴に固定されて配置される。シールドジャッキ８は、油圧シリンダからなる油圧ジャッキであり、シリンダ本体８１が内胴３に固定され、可動端であるピストンロッド８２先端がトンネル掘進機１後方側へ、且つ、外胴２の後部外胴２２内に設置されたセグメントＳに当接可能に下方に位置されて設置される。そして、シールドジャッキ８は、ピストンロッド８２先端をセグメントＳに当接させ、ピストンロッド８２を伸ばすことで、セグメントＳから反力を得てトンネル掘進機１を前進させる掘進手段である。又、シールドジャッキ８のピストンロッド８２先端は、ピストンロッド８２の伸縮中心を軸に回動可能であり、内胴３回収時にはピストンロッド８２先端がセグメントＳに当接して回収の邪魔にならないよう、ピストンロッド８２先端が上方に回転させる。この実施例では、シールドジャッキ８は、内胴３の円周方向に等間隔に８基設置されるが、所望の掘進力を得られればシールドジャッキ８の数は特に限定されるものではない。又、シールドジャッキ８は、内胴３を外胴２から離脱させる際の引抜き力を発生させるためにも用いられ、掘進手段の部材として構成される引抜き棒８３を用い行われる。即ち、引抜き棒８３は、鉄材からなり、一端をシールドジャッキ８に装着可能である。一方、引抜き棒８３の他端は、図７に表すように、既に構築されたシールド坑Ａを形成するセグメントＳに設ける係止部Ｓ１に係止可能である。そして、引抜き棒８３のシールドジャッキ８及び係止部Ｓ１への取付は、シールドジャッキ８のピストンロッド８２を伸張させた状態で行い、内胴３を離脱させる際には、伸張状体のピストンロッド８２を縮小することで係止部Ｓ１から反力を得る。
【００３４】
中折れジャッキ９は、両端がそれぞれ前部内胴３４および後部内胴３５に固定され、伸縮可能であると共に折曲可能である。そして、中折れジャッキ９は、トンネル掘進機１の掘進方向を変更する際に、４基の中折れジャッキ９それぞれを伸縮させることで、外胴２の中折れ部２３から前部外胴２１と後部外胴２２とが所望の折曲状態を保った状態で固定させることが可能である。
【００３５】
１０は、増補フレームである。増補フレーム１０は、図２および図３に表すように、カッター４の掘削面側表面に設けた増補フレーム取付溝４５に取付可能な形状であり、具体的には、十字状に交差した基部１１と、基部１１の先端から円周方向に広げて形成する押さえ部１２とからなる。そして、増補フレーム１０は、押さえ部１２外端部が外胴２に設けた増補フレーム係止部２９ａ部分の直径と同径からなり、増補フレーム係止部２９ａに係止可能である。更に増補フレーム１０には、図６に表すように、増補フレーム１０の裏面側にロックピン１３を突設する。又、ロックピン１３には、カッター４の増補フレームロック部４６と係止可能な切欠部（図示せず）を設け、増補フレームロック部４６と嵌合可能である。
【００３６】
尚、この実施例では、カッター４に設けるカッター本体４１が十字形状なため、該形状に合わせて増補フレーム１０の形状も十字形状の基部１１からなるが、カッター４に設けるカッター本体４１の設置形状に合わせて、例えば、カッター本体４１が３方の放射方向に設けられている場合には、同様に３方へも受ける基部１１と該基部１１先端に設ける押さえ部１２とからなる等、種々の形態が考えられ適宜変更可能である。
又、この実施例では外胴２に増補フレーム１０を係止する構造からなるため、増補フレーム１０の直径は増補フレーム係止部２９ａ部分と同径としているが、他の部位への係止または増補フレーム１０の残置など、種々の形態が考えられ、その大きさ及びその形状についても適宜変更が可能である。又、この実施例では増補フレームは鋼製とするが、それ以外の材質、例えばガラス繊維など他の素材によっても良く、土砂の崩壊に対して防護可能な強度を有すれば増補フレームの材質は特に限定されず、どの様な素材からなっても良い。
【００３７】
１４は地盤改良材注入孔であり、１５は地盤改良材注入装置である。地盤改良材注入孔１４は、カッター４のカッター本体４１に複数開口され、地盤改良材注入装置１５と回転軸５１及びカッター４内を経由して連結される。地盤改良材注入装置１５は、トンネル掘進機１内に設置され地盤改良材注入孔１４と連結されると共に地盤改良材（図示せず）を地盤改良材注入孔１４から地山に対して注入可能な送出機能を有する。この実施例では、地盤改良材注入装置１５は、外胴２の外周面から土砂を増補するために外胴２円筒外側にやはり地山改良材や瞬結材を注入するための注入孔１６と連結されて地山改良材や瞬結材を送出可能な注入装置と兼用で使用され、送出する送出口を地盤改良材注入孔１４にバルブ等によって切り替え、且つ送出する薬剤を地盤改良材とすることで行う。そして、地盤改良材注入孔１４からは、カッター４が内胴３と共に外胴２内へ引き込まれる際に、地盤改良材注入装置１５によってカッター４前面の地山に対して地盤改良材を注入する。
【００３８】
以下に、上述のように構成するトンネル掘進機１によって掘削した掘削坑終端部の地山の崩壊を防止する状態を説明する。
【００３９】
トンネル掘進機１は、掘進方向先端に取り付けられたカッター４を油圧モータ５により回転させると共に、掘削終了した掘削坑Ｃ内に設置したセグメントＳにシールドジャッキ８のピストンロッド８２を当接させてシールドジャッキ８を伸張し、カッター４が掘削すると同時に掘削量だけトンネル掘進機１を前進させて外胴２の径となるよう掘削坑Ｃを掘削してゆく。掘削された掘削土は、隣り合うカッター本体４１との間から内胴３のシールド壁３３側へ進入するので、シールド壁３３に開口するスクリューコンベヤユニット６が回転して順次トンネル掘進機１の後端側へ排出される。その際排出される残土は、スクリューコンベヤユニット６が地上まで延設されていない場合には、他の搬送手段（図示せず）によって排出され、以後地上までは他の搬送手段（図示せず）によって排出される。
掘削坑Ｃの掘削がセグメントＳの長さ進むと、エレクタ７によってセグメントＳが組み立てられ固定される。即ち、エレクタ７のセグメント把持部７３にセグメントＳ片を把持する。次いで、エレクタドラム７１を回動させ、セグメントＳ片を所望の位置にさせる。この状態でセグメント把持部７３を伸張させてセグメントＳ片を所望の位置に移動させて固定し、セグメントＳを順次組み立てる。
【００４０】
このように、図７に表すようにトンネル掘進機１による掘削坑Ｃの掘削が所望する位置に到達し、所望のシールド坑Ａを構築し終わると、トンネル掘進機１の外胴２を当該位置に残置し、その他の部位を回収する。
即ち、まず、回収の準備段階として、カッター４の先端部４４を縮小させる。
次いで、トンネル掘進機１の外胴２以外の各装置を後退させる。即ち、カッター４の先端部４４を縮小させたところで、内胴３と共に内胴３に付随するカッター４、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６等を後退させる。この作業は、トンネル掘進機１の掘進に使用したシールドジャッキ８のピストンロッド８２を伸張させた状態で、ピストンロッド８２をセグメントＳに係止させ、シールドジャッキ８を掘進させる場合とは反対に縮小させることでトンネル掘進機１を掘削位置から既に掘削した方向、即ち後戻りする方向へ移動させておこなう。
【００４１】
この後退作業は、増補フレーム１０が外胴２に設けた増補フレーム係止部２９ａ位置に到達する直前まで行われる。又、カッター４が増補フレーム係止部２９ａ位置まで後退している時には、地盤改良材注入装置１５による送出先を地盤改良材注入孔１４に切り替え、地盤改良材注入孔１４からカッター４の前方の地山に対し、瞬結性の性能を有する固化剤、例えば珪酸などからなる地盤改良材を注入し、カッター４前方の土砂を固化させながら内胴３他を後退させる（図９乃至図１０）。従って、カッター４の前方にある土砂は、カッター４によって攪拌されると共に地盤改良材を注入されることとなり、地盤改良材と土砂とがより均一に攪拌されることとなり、地盤改良材によって固化された改良地盤は、前記土砂と地盤改良材との攪拌によって良好な壁体を構成できる。又、良好な壁体を構成するために、カッター４の後方への移動は一時中断し、カッター４を回転し続けさせても良く、更には、カッター４を更に前方へ若干進め壁体を構成する土砂を確保してもよい。尚、カッター４による土砂の攪拌は必ずしも必要ではなく、カッター４前方にある土砂の状態によって適宜選択すれば足り、土砂に注入するだけでもよい。
やがて、図９に表すように、カッター４が外胴２に設けた増補フレーム係止部２９ａ位置に達するがその直前で、カッター４に設けた増補フレームロック部４６と増補フレーム１０に設けたロックピン１３との嵌合を解除しておく。
【００４２】
そして、更に内胴３他の後退が進むと、図１１に表すように増補フレーム１０はその外縁部が外胴２に設けた増補フレーム係止部２９ａに当接して係止される。そして、更に図１２に表すように内胴３他を後退させる。このとき、カッター４の前方の土砂は既に地盤改良材によって改良され、増補フレーム１０と地盤改良材による改良された地盤とで掘削坑Ｃ内への地崩れを防止する壁体が構成される。この地山の地盤改良材による地盤改良範囲は増補フレーム１０の隙間を縫って大量の土砂が流れ込まない程度の極狭い範囲の改良でよく、大量の土砂が増補フレーム１０の隙間を超えてくることはない。尚、地盤改良に使用する地盤改良材はこの実施例では珪酸としたが、その他の瞬結性を有する地盤改良材でも良く、増補フレーム１０、崩壊防護袋１７、或は、崩壊防護ネット１９と相まって開口部２９の土砂崩壊を防護可能であれば良い。
【００４３】
又、上記では夫々円筒形状からなるトンネル掘進機１を用いて実施例を説明したが、トンネル掘進機１は、外胴２が必ずしも円筒形状である必要はなく、三角形状、矩形状、楕円状、繭型等種々の形状の外胴２からなるトンネル掘進機１でも良い。
以下に外胴２が六角形状からなるトンネル掘進機１を用いた実施例を説明する。
トンネル掘進機１は、図２７各図に表すように、外胴２が六角形状をなす。そして、外胴２内には、前記実施例同様、内胴３、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６、エレクタ７、シールドジャッキ８、中折れジャッキ９等掘削坑Ｃを掘削するに必要な装置が設置されている。又、カッター４は、図２７（ａ）、（ｂ）に表すように、外胴２同様六角形状からなり、前記実施例同様カッター本体４１やカッタービット４２等を備える。そして、カッター４の先端部４４も前記実施例同様に伸縮可能であるが、掘削時、即ちカッター４が油圧モータ５によって回転されているときに、外胴２の六角形状に沿うように回転しながら伸縮を行うことで外胴２形状に掘削可能である。
【００４４】
又、増補フレーム１０は、図２７（ｃ）に表すように、やはり外胴２の六角形状の各頂点を結ぶように基部１１が設けられる。従って、増補フレーム１０を構成するのは基部１１であり、基部１１の先端が増補フレーム係止部２９ａに係止して土砂の崩壊を防ぐ。尚、増補フレーム１０が係止される外胴２の増補フレーム２９ａは、この実施例では六角形状の頂点としたが、六角形状の各辺中央に設ける等外胴２の他の部位に設けても良く、この場合には放射状に設けた基部１１によって構成する増補フレーム１０を、隣合う基部１１の放射状先端部相互をビーム材によって連結して六角形状にして構成しても良く、このように構成することで、隣合う基部１１相互を連結したビーム材と各基部１１及び外胴２の辺とによって押え部１２を構成することが出来、土砂崩壊に対して更に有効な増補フレーム１０を提供可能となる。又、増補フレーム１０の基部１１先端ではなく放射状の中央部相互を同様にビーム材によって連結しても良く、特にその形状は限定されない。
以下に、増補フレーム１０に代わり崩壊防護袋を設ける実施例を図１３乃至図１９に基づいて説明する。
即ち、トンネル掘進機１のカッター４前方には、先の実施例と異なり増補フレーム１０を設けない。その他のカッター４の構成は、先の実施例同様である。
又、先の実施例では、外胴２の内壁２５先端に設けた増補フレーム係止部２９ａに代わり、外胴２の内壁２５には、内部に崩壊防護袋１７を収納可能な収納部２９ｂを設ける。収納部２９ｂは、複数に分割されて内壁２５の略全周に亙って設ける。
又、収納部２９ｂ内には、図１３に表すように、崩壊防護袋１７が設置され、更に崩壊防護袋１７には瞬結性硬化剤等の充填材を充填する充填管１８ａの一端が開口される。又、充填管１８ａの他方端は内胴３内部に設ける注入装置１８ｂと接続され、注入装置１８ｂによって充填材を崩壊防護袋１７へ充填可能に構成する。
【００４５】
このように構成する崩壊防護袋１７は、注入装置１８ｂによって充填管１８ａから充填材が充填されると、図１４及び図１５に表すように、各崩壊防護袋１７が外胴２前方の開口を被覆するように膨張する。そして、内部に充填された充填材が硬化することで、地山の崩壊を防止する壁体の一部として機能する。
又、この実施例でも先の実施例同様、カッター４の前面に設けた地盤改良材注入口１４からカッター４の前方の地山に対して地盤改良材を注入可能に構成する。又、トンネル掘進機１のその他は、先の実施例同様である。
【００４６】
このように地山に対して地盤改良材注入口４から地盤改良材を注入して地山を改良し、且つ崩壊防護袋１７によってカッター４の前面を被覆することで、先の実施例同様、内胴３他を引抜いてもカッター４前方からの地山の崩壊を防止できる。
図１６は、掘削坑Ｃの構築が終了し、カッター４を縮小したところである。この状態で、内胴３他を掘削坑Ｃ後方へ引抜き始めると共に、図１７に表すようにカッター４前方に設けた地盤改良材注入口１４から地盤改良材を注入する。
【００４７】
該作業を続けながら更に内胴３他を引抜くと、やがて図１８に表すように、後方へ移動されたカッター４は収納部２９ｂより後方へ移動するので、外胴２の収納部２９ｂ内に予め収納してある崩壊防護袋１７に注入装置１８ｂにより充填管１８ａを経由して充填材を注入する。すると、やがて、崩壊防護袋１７は、図１９或は図１５に表すように、膨張が終了して外胴２前方の開口を被覆する。この状態では、外胴２前方の地山には地盤改良材が注入されて地盤の改良が完了しており、又、崩壊防護袋１７の膨張も終了しているので、崩壊防護袋１７及び外胴２前方の改良地盤Ｆによって外胴２前方からの地山の崩壊を防止する。
尚、この実施例でも先の実施例同様、外胴２前方に構築する改良地盤Ｆは、崩壊防護袋１７相互の間隙から改良地盤Ｆより前方の地盤が崩壊して侵入するのを防げればよいので、極狭い範囲の補強でよく、大量の土砂が崩壊防護袋１７の隙間を超えてくることはない。尚、上記崩壊防護袋１７を用いた実施例では、カッター４も後方へ引抜いて回収する場合を説明したが、カッター４は必ずしも回収する必要はなく、図１３中、シールド壁３３より右側にある各装置及び回転軸５１を回収しカッター４は残置しても良く、又回転軸５１をも残置して他を回収しても良い。即ち、崩壊防護袋１７、或は、崩壊防護袋１７及び改良地盤Ｆによって掘削面側の土砂の侵入が防護されているので、シールド壁３３までの各部を回収しても掘削した掘削坑Ｃは保持されることとなる。
【００４８】
次に、崩壊防護袋１７に代えて崩壊防護ネット１９を用いて外胴２前方の地山の崩壊を防止する実施例を、図２０乃至図２６に基づき説明する。
【００４９】
即ち、トンネル掘進機１のカッター４前方には、先の実施例と異なり増補フレーム１０を設けない。その他のカッター４の構成は、先の実施例同様である。
又、先の実施例では、外胴２の内壁２５先端内に設けた収納部２９ｂに充填材の充填により膨張する崩壊防護袋１７を収納したが、この実施例では崩壊防護袋１７に代えて崩壊防護ネット１９を予め収納する。収納部２９ｂは、２分割されて内壁２５の略全周に亙って設ける。
又、収納部２９ｂ内には、図２０に表すように、崩壊防護ネット１９が設置される。この崩壊防護ネット１９には、予め崩壊防護ネット１９を収納部２９ｂから張出させるためのネット張設ワイヤ１９ａが弛められた状態で崩壊防護ネット１９に編み込むように或は崩壊防護ネット１９の端部に治具によって移動可能に取付けられている。又、ネット張設ワイヤ１９ａは、外胴２の内壁２５と外壁２４との間に設けたワイヤ巻取装置１９ｂによって巻取可能であり、ワイヤ巻取装置１９ｂによってネット張設ワイヤ１９ａが巻き取られることで、収納部２９ｂからネットが張り出し可能となる。又、ワイヤ巻取装置１９ｂは、ネット張設ワイヤ１９ａを巻き取った状態で、トンネル掘進機１内からワイヤロック処理を行うことで巻き取った状態を維持可能である。
【００５０】
このように構成する崩壊防護ネット１９、ワイヤ巻取装置１９ｂによってネット張設ワイヤ１９ａを巻き取られると、図２１及び図２２に表すように、崩壊防護ネット１９が外胴２前方の開口を被覆するように膨張し、地山の崩壊を防止する壁体の一部として機能する。
又、この実施例でも先の実施例同様、カッター４の前面に設けた地盤改良材注入口１４からカッター４の前方の地山に対して地盤改良材を注入可能に構成する。
このように地山に対して地盤改良材注入口４から地盤改良材を注入して地山を改良し、且つ崩壊防護ネット１９によってカッター４の前面を被覆することで、先の実施例同様、内胴３他を引抜いてもカッター４前方からの地山の崩壊を防止できる。
【００５１】
図２３は、掘削坑Ｃの構築が終了し、カッター４を縮小したところである。この状態で、内胴３他を掘削坑Ｃ後方へ引抜き始めると共に、図２４に表すようにカッター４前方に設けた地盤改良材注入口１４から地盤改良材を注入する。
該作業を続けながら更に内胴３他を引抜くと、やがて図２５に表すように、後方へ移動されたカッター４は収納部２９ｂより後方へ移動するので、外胴２の収納部２９ｂ内に予め収納してあるワイヤ巻取装置１９ｂによってネット張設ワイヤ１９ａの巻取を開始する。するとやがてネット張設ワイヤ１９ａが張設されるので、崩壊防護ネット１９は、図２６、図２１、及び図２２に表すように、ネット張設ワイヤ１９ａの巻取が終了すると、トンネル掘進機１内からワイヤ巻取装置１９ｂを操作してワイヤロック処理を行いワイヤ巻取装置１９ｂに巻き取った状態を維持させる。これにより崩壊防護ネット１９が外胴２前方の開口を被覆する。この状態では、外胴２前方の地山には地盤改良材が注入されて地盤の改良が完了しており、又、崩壊防護ネット１９の張設も終了しているので、外胴２前方の改良地盤Ｆ及び崩壊防護ネット１９によって外胴２前方からの地山の崩壊を防止する。
【００５２】
尚、この実施例でも先の実施例同様、外胴２前方に構築する改良地盤Ｆは、崩壊防護ネット１９の間隙から改良地盤Ｆより前方の地盤が崩壊して侵入するのを防げればよいので、極狭い範囲の補強でよく、大量の土砂が崩壊防護ネット１９の隙間を超えてくることはない。更に、上記崩壊防護ネット１９を用いた実施例では、カッター４も後方へ引抜いて回収する場合を説明したが、カッター４は必ずしも回収する必要はなく、図１３中、シールド壁３３より右側にある各装置及び回転軸５１を回収しカッター４は残置しても良く、又回転軸５１をも残置して他を回収しても良い。即ち、崩壊防護ネット１９、或は、崩壊防護ネット１９及び改良地盤Ｆによって掘削面側の土砂の侵入が防護されているので、シールド壁３３までの各部を回収しても掘削した掘削坑Ｃは保持されることとなる。
又、上記崩壊防護袋１７或は崩壊防護ネット１９を設ける各実施例では夫々円筒形状からなるトンネル掘進機１を用いて実施例を説明したが、トンネル掘進機１は、増補フレーム１０同様、外胴２が必ずしも円筒形状である必要はなく、三角形状、矩形状、楕円状、繭型等種々の形状の外胴２からなるトンネル掘進機１でも良い。
更に、崩壊防護袋１７は袋状内部に充填材を充填されて膨張し土砂の崩壊を防止可能な機能を有していればどの様な素材及び形状からなっても良く、同様に崩壊防護ネット１９も伸張することで土砂の崩壊を防止可能な機能を有していればシート状或はメッシュ状等どの様な素材及び形状からなっても良い。
【００５３】
又、上記各実施例では、増補フレーム１０を用いた実施例、崩壊防護袋１７を用いた実施例、崩壊防護ネット１９を用いた実施例を夫々例示したが、増補フレーム１０、崩壊防護袋１７或は崩壊防護ネット１９夫々を相互に組合わせて実施しても良く、この場合には、トンネル掘進機１には組合わせる手段夫々を有していればよい。
更に上記各実施例では、トンネル掘進機１が外胴２と内胴３とを係止して掘進し、シールド坑Ａ構築後には外胴２と内胴３との係止を解除し内胴３を回収することで内胴３に設置されるカッター４、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６等を回収するように構成したものを例示したが、トンネル掘進機１に内胴３を設けず、カッター４、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６等の各装置が夫々外胴２と係止され、回収時にはこれらの外胴２との係止を解除して個別に回収するシールド掘進機でも良い。更には、上記各実施例では、増補フレーム１０、崩壊防護袋１７、崩壊防護ネット１９によって開口部２８を覆った後、カッター４、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６等を回収する例を示した。これは、掘削坑Ｃ構築後に構成される開口部２８の前面に構築される増補フレーム１０及び崩壊防護袋１７並びに崩壊防護ネット１９、或は、これらと改良地盤Ｆとによって構築された崩壊防護壁が掘削坑Ｃを長期に亙って維持可能な強固なものとすることができるものであるが、増補フレーム１０及び崩壊防護袋１７並びに崩壊防護ネット１９、或は、これらと改良地盤Ｆとによって崩壊防護壁を一度構築した後、必ずしもカッター４、油圧モータ５、スクリューコンベヤユニット６等を回収しなくとも良く、例えば、該崩壊防護壁を構築後に再び後方へ移動させていたカッター４を駆動させ、該構築した崩壊防護壁を打ち破って更に掘削坑Ｃの掘削を進めることも可能である。このように、再び掘削可能とすることで、既に構築した掘削坑Ｃの延長等様々な用途に利用可能となる。更に、この実施例ではトンネル掘進機１は、土圧式シールド掘進機を例に説明しているが、例えば泥水式シールド掘進機、泥水式及び土圧式及び泥濃式等の推進機や、これ以外のトンネル掘進機でも実施可能である。
【００５４】
更に又、この実施例では地盤改良材注入孔１４から土砂内へ地盤改良材を注入する際に、カッター４の回転による土砂と改良材との混合撹拌を行っていないが、地盤改良材の性状等によっては、カッター４又は詳説しないがトンネル掘進機１に設ける装置によりカッター４前面の土砂と注入した地盤改良材とを撹拌混合するよう構成しても良く、この場合には、土砂と地盤改良材とが均一に混合されるので、土砂の崩壊強度を改良地盤の部分によって異ならないよう均一の強度を保つことが可能となる。
このように地盤改良材注入時に地盤改良材と土砂とをカッター４によって攪拌混合する場合には、カッター４を後方へ移動する前にカッターを回転させておき、充分に注入した地盤改良材と土砂とをカッター４によって攪拌し、地盤改良材と土砂とを混合しておく。又、カッター４に代わり攪拌装置（図示せず）を用いて地盤改良材と土砂との攪拌混合を行う場合には、カッター４を後退させながら該攪拌装置（図示せず）によってカッター４前方の土砂と注入した地盤改良材とを攪拌混合すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
従ってこの発明は、シールド工法に用いるシールド掘進機、又、推進工法に用いる推進機等、地中でトンネルを掘削するトンネル掘進機に用いることができ、地下鉄工事トンネル工事、上下水に用いる掘削坑の掘削、電気配線等に用いる掘削坑の掘削に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明の実施例の掘削状態を表す全体説明図
【図２】この発明の実施例の中央縦断面説明図
【図３】この発明の実施例の正面説明図
【図４】この発明の実施例におけるカッターの説明図
【図５】この発明の実施例における増補フレームの説明図
【図６】内胴を引き抜く状態の説明図
【図７】内胴を引き抜いて搬出する作業の説明図
【図８】土砂補強の手順を表す説明図
【図９】土砂補強の手順を表す説明図
【図１０】土砂補強の手順を表す説明図
【図１１】土砂補強の手順を表す説明図
【図１２】土砂補強の手順を表す説明図
【図１３】崩壊防護袋を利用した実施例の中央縦断面説明図
【図１４】崩壊防護袋取付け状態を表す中央断面説明図
【図１５】崩壊防護袋の膨張状態の説明図
【図１６】土砂補強の手順を表す説明図
【図１７】土砂補強の手順を表す説明図
【図１８】土砂補強の手順を表す説明図
【図１９】土砂補強の手順を表す説明図
【図２０】崩壊防護ネットを利用した実施例の中央断面説明図
【図２１】崩壊防護ネット取付け状態を表す中央断面説明図
【図２２】崩壊防護ネットの張設状態の説明図
【図２３】土砂補強の手順を表す説明図
【図２４】土砂補強の手順を表す説明図
【図２５】土砂補強の手順を表す説明図
【図２６】土砂補強の手順を表す説明図
【図２７】（ａ）外胴が他の形状からなる実施例を表す説明図、（ｂ）同カッターの説明図、（ｃ）同増補フレームの説明図
【図２８】従来例の掘削状態を表す全体説明図
【図２９】従来例のシールド掘進機を表す中央縦断面説明図
【図３０】従来の地盤改良範囲構築の説明図
【図３１】他の従来の地盤改良範囲構築の説明図
【符号の説明】
【００５７】
Ａ      シールド坑
Ｂ      発進立坑
Ｃ      掘削坑
Ｄ      到達立坑
Ｅ      中間立坑
Ｆ      改良地盤
Ｓ      セグメント
Ｓ１  係止部
１      シールド掘進機
２      外胴
２１  前部外胴
２２  後部外胴
２３  中折れ部
２４  外壁
２５  内壁
２６  連結壁
２７  テールシール部
２８  開口部
２９ａ  増補フレーム係止部
２９ｂ  収納部
３      内胴
３１  シールド部
３２  嵌入溝
３３  シールド壁
３４  前部内胴
３５  後部内胴
４      カッター
４１  カッター本体
４２  カッタービット
４３  シールド部材
４４  先端部
４５  増補フレーム取付溝
４６  増補フレームロック部
５      油圧モータ
５１  回転軸
６      スクリューコンベヤユニット
７      エレクタ
７１  エレクタドラム
７２  吊りビーム
７３  セグメント把持部
８      シールドジャッキ
８１  シリンダ本体
８２  ピストンロッド
８３  引抜き棒
９      中折れジャッキ
１０    増補フレーム
１１  基部
１２  押さえ部
１３  ロックピン
１４    地盤改良材注入孔
１５    地盤改良材注入装置
１６    注入孔
１７    崩壊防護袋
１８ａ  充填管
１８ｂ  注入装置
１９    崩壊防護ネット
１９ａ  ネット張設ワイヤ
１９ｂ  ワイヤ巻取装置
【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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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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