(57)【要約】【課題】  既設トンネルに向かってシールド掘削機によりトンネルを掘進し、該トンネルを既設トンネルに交差状に連通させることによって分岐トンネルを築造する際に、その作業が能率よく且つ正確に行えるようにする。【解決手段】  シールド掘削機Ａのスキンプレート１の周面に複数の分割フード部材2aを互いに個別に推進可能に並設して円筒形状のフード体２を形成すると共に各分割フード部材2aにスクリューオーガ３を一体に設けてあり、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴに達した時に、スクリューオーガ３によって前方の地盤を掘削しながら各分割フード部材2aを推進させてその先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させ、フード体２内に取り込まれた土砂を排除すると共にカッタヘッド等を撤去したのち、フード体２の先端で囲まれた既設トンネルＴの周壁部を解体してトンネルT'を既設トンネルＴに分岐した状態に連通させる。【選択図】    図１
2005139779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スキンプレートの前方地盤をカッタヘッドにより掘削しながら既設トンネルに向かって該既設トンネルに交差状に連通する分岐トンネルを築造するための分岐トンネル掘削用シールド掘削機であって、上記スキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設してなる円筒形状のフード体を配設していると共に、各分割フード部材に前方の地盤を掘削する掘削手段を配設していることを特徴とする分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
【請求項２】
複数の分割フード部材は互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設されている一方、掘削手段はその中心軸をモータによって回転させられるスクリューオーガからなり、このスクリューオーガをスキンプレートの内周面に各分割フード部材と対応させて複数本、周方向に並設して各スクリューオーガの筒体と分割フード部材との先端部間を連結片によって一体に連結してあり、さらに、各スクリューオーガを推進ジャッキによってそれぞれの分割フード部材と共に前方に推進させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
【請求項３】
複数の分割フード部材は一定幅と長さを有する長方形状の内外フード板片の両側端間を側板片によって一体に連結することにより形成された中空分割フード部材からなり、この中空分割フード部材を複数本、互いに対向する側面同士を摺動自在に係合させた状態でスキンプレートの内周面に円筒状に組み合わせることによってフード体を形成している一方、掘削手段はその中心軸をモータによって回転させられるスクリューオーガからなり、このスクリューオーガを各中空分割フード部材内に装着していると共に各中空分割フード部材を推進ジャッキによって前方に推進させるように構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
【請求項４】
カッタヘッドは、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成されていると共にスポーク体を長さ方向に伸縮自在に形成し、さらに縮径させることによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成していることを特徴とする請求項１に記載の分岐トンネル掘削用シールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中に築造されている既設のトンネルに対して外部から該既設トンネルに連通する分岐トンネルを掘削するためのシールド掘削機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、シールド掘削機によって発進立坑側等から既設トンネルに向かってトンネルを掘進し、既設トンネルの近傍部に達した時にシールド掘削機を停止させたのち、このシールド掘削機によって掘削されたトンネルを既設トンネルに交差するように連通させることにより、分岐トンネルを築造している。この際、既設トンネルとシールド掘削機との間の地盤を薬液注入工法や凍結工法などの補助工法を用いて固結状態にし、シールド掘削機のカッタヘッドを解体、撤去したのちこのシールド掘削機側から人力によって上記固結地盤を掘削しながら且つその掘削壁面を吹き付けコンクリート等により覆工しながら既設トンネルの外周壁面にまでトンネル部を形成すると共に、該既設トンネルの外周壁部を解体することによって既設トンネルに交差状に連通させた分岐トンネルを築造している。
【０００３】
しかしながら、このような分岐トンネルの築造方法では、既設トンネルとシールド掘削機との間の地盤を固結させる補助工法に多大な時間と労力を要すると共に人力による地盤の掘削量も多くなって作業能率が著しく低下するといった問題点がある。
【０００４】
そのため、特許文献１に記載されている分岐トンネル掘削用シールド掘削機が開発された。このシールド掘削機は図14、15に示すように、互いに屈折自在に接続している前後胴部31a 、31b からなるスキンプレート31の開口端に前方の地盤を掘削するカッタヘッド32を設けてなる掘削機本体A'において、上記スキンプレート31の前胴部31a の外周面に円弧状に湾曲した長方形状のフード板片33a を複数枚、周方向に円筒状に組み合わせると共に隣接するフード板片33a 、33a の対向側端面同士を前方に向かって個別に移動自在に連結してなるフード体33を備えている。
【０００５】
そして、このシールド掘削機によって既設トンネルＴに向かって掘削壁面にセグメント覆工を施工しながらトンネルT'を掘進し、カッタヘッド32が既設トンネルＴに達するとシールド掘削機を停止させたのち、各フード板片33a を掘削機本体内に装着している推進ジャッキ（図示せず）により前方の地盤に圧入しながら推進させてそれぞれのフード板片33a の先端を既設トンネルＴの外周壁面部に当接させることにより、フード体33内に取り込まれた地盤と外側の地盤とを縁切りし、しかるのち、フード体33内の地盤を掘削、除去すると共にフード体33の先端が当接している既設トンネルＴの外周壁面部を解体することによってトンネルT'を既設トンネルＴから分岐した状態となるように連通させている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−８６１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この分岐トンネル掘削用シールド掘削機によれば、円筒形状のフード体33を構成している複数枚のフード板片33a は、一枚の長方形状の板材からなるものであるから剛性が低く、そのため、スキンプレート31の前端から地盤中に圧入すると、地盤側からの抵抗力によって拡径方向に、或いは、縮径方向に撓み変形が生じて、軟弱な地盤においては地盤の崩壊が懸念される一方、硬質な地盤における施工では、フード板片33a の推進が困難になり、既設トンネルＴに対する分岐トンネルの築造作業が能率よく行うことができないといった問題点があった。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、既設トンネルに対して分岐トンネルを接続、連通させる作業が能率よく且つ正確に行うことができる分岐トンネル掘削用シールド掘削機を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明の分岐トンネル掘削用シールド掘削機は、スキンプレートの前方地盤をカッタヘッドにより掘削しながら既設トンネルに向かってトンネルを掘進していき、この既設トンネルに達した時にスキンプレートの外周面又は内周面に沿って設けているフード体を前進させてその先端を既設トンネルの外周壁面における周壁部に当接させ、フード体内に取り込んだ土砂を排除すると共にフード体の先端面で囲まれた既設トンネルの上記周壁部を解体することによって既設トンネルに交差状に連通する分岐トンネルを築造するように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機であって、上記スキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設してなる円筒形状の上記フード体を配設していると共に、各分割フード部材に前方の地盤を掘削する掘削手段を配設していることを特徴とするものである。
【００１０】
このように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機において、請求項２に係る発明は、上記複数の分割フード部材を、互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設している一方、上記掘削手段をモータによって回転させられるスクリューオーガによって構成してなり、このスクリューオーガをスキンプレートの内周面に各分割フード部材と対応させて複数本、周方向に並設して各スクリューオーガの筒部と分割フード部材との先端部間を連結片によって一体に連結してあり、さらに、各スクリューオーガを推進ジャッキによってそれぞれの分割フード部材と共に前方に推進させるように構成している。
【００１１】
一方、請求項３に係る発明は、上記複数の分割フード部材を、一定幅と長さを有する長方形状の内外フード板片の両側端間を側板片によって一体に連結してなる中空分割フード部材に形成してあり、この中空分割フード部材を複数本、互いに対向する側面同士を摺動自在に係合させた状態でスキンプレートの内周面に円筒状に組み合わせることによって上記フード体を形成している一方、掘削手段はその中心軸をモータによって回転させられるスクリューオーガからなり、このスクリューオーガを各中空分割フード部材内に装着していると共に各中空分割フード部材を推進ジャッキによって前方に推進させるように構成している。
【００１２】
また、請求項４に係る発明は、上記カッタヘッドの構造として、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成していると共に、スポーク体を長さ方向に伸縮自在に形成し、さらに縮径させることによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成している。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の分岐トンネル掘削用シールド掘削機によれば、シールド掘削機のスキンプレートの周面に複数の分割フード部材を前方に向かって個別に推進可能に並設することにより円筒形状のフード体を形成していると共に、各分割フード部材に前方の地盤を掘削する掘削手段を配設しているので、この掘削手段によって前方の地盤を掘削しながら、その掘削に後続するようにして分割フード部材を推進させることができ、従って、小さな推進力で正確に且つ迅速に分割フード部材を既設トンネルの外周壁面に到達させることができる。その上、このように圧入したフード体によって地盤を確実に支保し、地盤の崩落を防止した状態にしてフード体内に取り込まれている土砂を容易に掘削、排除することができると共に、フード体の先端で囲まれた既設トンネルの周壁部を解体することによってこの既設トンネルから交差方向に分岐したトンネルを能率よく築造することができる。
【００１４】
さらに、請求項２に係る発明によれば、上記複数の分割フード部材を、互いに対向する側部同士を前後方向に摺動自在に係合した状態でシールド掘削機のスキンプレートの外周面上に配設しているので、互いに隣接する分割フード部材をガイドとして前方に向かって正確に推進させることができると共に、上記掘削手段はその中心軸をモータによって回転させられるスクリューオーガからなり、このスクリューオーガをスキンプレートの内周面に各分割フード部材と対応させて複数本、周方向に並設して各スクリューオーガの筒部と分割フード部材との先端部間を連結片によって一体に連結していると共に、各スクリューオーガを推進ジャッキによって前方に推進させるように構成しているので、地盤が硬質であってもスクリューオーガによって確実に掘削することができると共にその掘削土砂を後方に排出しながら分割フード部材とスクリューオーガとをスキンプレートの周面に沿って推進ジャッキにより一体的に推進させることができ、従って、既設トンネルの外周壁面に向かっての分割フード部材の推進作業が能率よく行うことができる。
【００１５】
その上、各分割フード部材はその内面側に一体に連結しているスクリューオーガの筒部によって撓み変形に対する剛性が高くなっているため、シールド掘削機のスクリューオーガから前方地盤に向かって撓むことなく正確な方向に直状に圧入することができると共に、その圧入も無理なく順次円滑に行うことができ、また、外周側の地盤に対する支保も強固に行うことができて、地盤の崩落を確実に防止しながらフード体によって囲まれた土砂を容易に排除することができる。
【００１６】
一方、請求項３に係る発明によれば、上記複数の分割フード部材を、一定幅と長さを有する長方形状の内外フード板片の両側端間を側板片によって一体に連結してなる断面矩形状の中空分割フード部材に形成しているので、このフード部材自体の剛性が極めて高くなって撓み変形を生じさせることなく各中空分割フード部材を順次、正確且つ円滑に地盤に推進、圧入することができる。さらに、掘削手段であるスクリューオーガを各中空分割フード部材内に装着しているので、スクリューオーガが土圧を受けることがなく、安定した状態で中空分割フード部材と一体的に推進ジャッキにより推進させることができる。
【００１７】
また、請求項４に係る発明によれば、上記カッタヘッドを、前面に複数個の掘削ビットを固着している複数本のスポーク体を回転中心から外径方向に向かって放射状に設けることによって形成していると共に、縮径させることによってスキンプレート内を通じて後方に撤去可能に構成しているので、分岐トンネル掘削時には、このカッタヘッドを拡径させてスキンプレートから前方の地盤を円滑に掘進することができるのは勿論、シールド掘削機が既設トンネルに達した時には、該カッタヘッドを縮径させて該カッタヘッドの外周方の空間を通じて上記分割フード部材とスキリューオーガとをスキンプレートの前端から既設トンネルに向かって容易に推進させることができ、さらに、シールド掘削機内からこのシールド掘削機によって築造されたトンネル内を通じてカッタヘッドを撤去、回収することにより、既設トンネルに対する該トンネルの連結、連通による分岐トンネルの築造作業が能率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明すると、図１は分岐トンネル掘削用シールド掘削機Ａの縦断側面図であって、互いに屈折自在に接続している前後胴体1a、1bからなるスキンプレート１の前胴体1aの外周面に、一定幅と一定厚みおよび一定長さを有する長方形状の板材からなる分割フード部材2aを複数枚、互いに対向する側部を前後方向に摺動自在に係合させがら周方向に並設することにより円筒状のフード体２を形成していると共に、上記スキンプレート１の前胴体1aの内周面に、各分割フード部材2aの内面側に対応させて各分割フード部材2aと平行にスクリューオーガ３からなる掘削手段を配設してあり、スキンプレート１を挟んで内外に対向している分割フード部材2aの先端部とスクリューオーガ３の筒体3aの先端部とを連結片４によって一体に連結している。
【００１９】
即ち、スキンプレート１を挟んで連結片４により一体に連結している一枚の分割フード部材2aと一本のスクリューオーガ３とを一組の掘削フード部材Ｂとして複数組の掘削フード部材Ｂ、Ｂ・・・が図２に示すように、スキンプレート１の前胴体1aに並列状態で円筒状に且つそれぞれが個別に前方に向かって推進移動自在に配設されている。さらに、各分割フード部材2aの一側端部における外周縁部に細幅帯板形状の係合部材2cの幅方向の一半部を一体に固着してあり、この係合部材2cにおける分割フード部材2aの一端端部から外側方に突出している他面部の内側に隣接する分割フード部材2aの他側端部を摺動自在に係合させてこの係合部材2cをガイドとして互いに前方に向かって推進させるように構成している。
【００２０】
また、各分割フード部材2aとスクリューオーガ３との先端部を連結している上記連結片４は、常態においてはスキンプレート１の前端面に当接、受止されていると共に分割フード部材2aの先端部はこの連結片４から前方に突出していてその突出端部を内面が先端に向かって外方に傾斜している先端が先鋭な刃部2bに形成している。一方、各スクリューオーガ３は、先端（前端）に掘削刃3bを装着していると共に外周に螺旋羽根3dを一体に設けてなる中心回転軸3cを筒体3a内に該掘削刃3bをこの筒体3aの開口前端から突出させた状態にして挿入してなる構造を有している。
【００２１】
さらに、このスクリューオーガ３の中心回転軸3cの後端にモータ５を連結していると共に筒体3aの後端部に突設しているブラケット10とスキンプレート１の後胴体1bの前端内周面に突設している円環状の支持枠11とに推進ジャッキ６の前後端をそれぞれ着脱自在に連結して該推進ジャッキ６のロッドを伸長させることによって、このスクリューオーガ３と上記分割フード部材2aとを一体的に前方に推進させるように構成している。また、筒体3aの後端部には機内に土砂を排出するための排出口3eを設けている。
【００２２】
なお、各掘削フード部材Ｂにおけるスクリューオーガ３は、前半部3Aと後半部3Bとに分割されていて、このシールド掘削機Ａによって既設トンネルＴに向かってトンネルT'を掘削する際には、前半部3Aのみを図１の下部に示すように前胴体1aの前半部内周面に配設した状態にして後半部3Bと推進ジャッキ６をモータ５と共に除去されてあり、この除去によって露出している前胴体1aの後半部内周面に沿って複数本の中折れジャッキ７とシールドジャッキ８とを周方向に一定間隔毎に配設している。
【００２３】
各中折れジャッキ７はその前後端を、前胴体1aの後端部内周面に突設しているブラケット12と後胴体1bの前端部内周面に突設しているブラケット13とにそれぞれ取り外し可能に連結している一方、シールドジャッキ８は上記円環状支持枠11に貫通状態で固着してあり、そのロッドの先端に装着したスプレッダ8aをトンネル掘削壁面に施工したセグメント覆工Ｓの前端面に押し付けてロッドを伸長することにより、シールド掘削機Ａを掘進させるように構成している。なお、14は前後胴体1a、1bを屈折自在に接続させている中折れ部である。
【００２４】
スキンプレート１から前方の地盤を掘削するカッタヘッド９は隔壁15の中心部にその中心軸9aを回転自在に挿通、支持させていると共に隔壁15に装着している駆動モータ16によって回転させられるように構成している。隔壁15はその外周端を短筒体17の内周面中間部に一体に固着していると共にこの短筒体17の外周面上に上記複数本のスクリューオーガ３の前半部3Aを周方向に小間隔毎に並列させた状態で配設し、且つ、全てのスクリューオーガ３の前半部3Aにおける筒体3aを短筒体17の外周面前後部に装着しているパッキン18、18に摺動可能に外接させている。
【００２５】
さらに、図２に示すように、数本（図においては３本）のスクリューオーガ３を一組として隣接する組間に仕切板20を配設し、各仕切板20の内外端面をスキンプレート１の前胴部の前部内周面と短筒体17の外周面とにそれぞれ溶接等により一体的に固着して、シールド掘削機Ａにより既設トンネルＴに向かってトンネルT'を掘削する時に生じるカッタヘッド９の掘削反力を隔壁15から短筒体17、仕切板20を介してスキンプレート１の前胴部1aに支持させると共に、中折れジャッキ７によって連結した後胴部1aからシールジャッキ８を介してセグメントＳに受止させるように構成している。
【００２６】
カッタヘッド９は、図１、図３に示すように、その中心軸19の前端から該中心軸19に対して直交する方向（外径方向）に、前面両側部に前方に向かって複数個のカッタビット9cを突設した複数本（図においては６本）のスポーク体9aを放射状に設けていると共に隣接するスポーク体9a、9aの外端部間を連結片9dによって連結してなり、さらに、少なくとも半数のスポーク体9aをその外端面が開口した筒状の中空スポーク体に形成してその内部に外側スポーク片9bを収納し、スポーク体9a内に装着しているジャッキ9eの作動により、外側スポーク片9bを中空のスポーク体9aの開口端から出没させるように構成している。
【００２７】
この外側スポーク片9bの前面両側部にも前方に向かって複数個のカッタビット9cを突設していると共に、この外側スポーク片9bを外径方向に突出させた時のスポーク長をスキンプレート１上の分割フード部材2aの外周面に達する長さとなるように形成している。また、全てのスポーク体9aの長さを上記短筒体17の半径に略等しくして円形状に並列している上記スクリューオーガ３で囲まれた空間部内を通じてカッタヘッド９を後方に撤去、回収可能に構成している。なお、上記中心軸19の前面にはセンタビット9c' を突設している。
【００２８】
また、カッタヘッド９の背面外周部数カ所に、後方に向かってアーム部材21を突設していると共に、これらのアーム部材21の後端を円環状枠材22によって一体に連結して該円環状枠材22を上記隔壁15の前面外周部に回転自在に支持されてあり、さらに、この円環状枠材22の後端面に内歯車23を固着している一方、上記駆動モータ16の回転軸に固着している小歯車24を上記内歯車23に噛合させて駆動モータ16によりカッタヘッド９を回転させるように構成している。
【００２９】
さらに、カッタヘッド９の後面と上記隔壁15の前面間の空間部を、カッタヘッド９によって掘削された土砂を取り込んで一旦滞留させておく土砂室25に形成してあり、この土砂室25からスクリューコンベアからなる排土手段27を通じて掘削土砂を後方に排出するように構成している。
【００３０】
また、スキンプレート１の後胴体1bの前端部内周面に固着している上記円環状支持枠11の後面側にセグメントＳを組み立てるエレクタ装置26を配設している。このエレクタ装置26は、円環状支持枠11の後端に円形レール部材26a を固着し、この円形レール部材26a にモータ（図示せず）駆動によって回動するリング体26b を回転自在に支持させこのリング体26b にエレクタ26c を装着してなるものである。
【００３１】
このように構成した分岐トンネル掘削用シールド掘削機Ａによって既設トンネルＴに連通させるた分岐トンネルT'を掘削するには、まず、スキンプレート１の前胴体1aの内周面に沿って並設している複数のスクリューオーガ３における後半部3Bを全て取り外した状態にしておき、この後半部3Bが存在しないスキンプレート１内に中折れジャッキ７とシールドジャッキ８を装着しておくと共にカッタヘッド９を拡径した状態にする。
【００３２】
この状態にしてシールド掘削機Ａを発進立坑（図示せず）から既設トンネルＴに向かって発進させてカッタヘッド９を回転させながらトンネルT'を掘進していくと共にその掘削壁面にエレクタ装置26によってセグメントＳを組み立てることにより掘削壁面を覆工する。そして、このセグメントＳの前端面にシールドジャッキ８のロッド先端に装着しているスプレッダ8aを押し付け、ロッドを伸長させることによってシールド掘削機Ａを一定長、掘進させる毎に掘削壁面にセグメントＳによる覆工を行う。また、トンネルT'の掘進中において、シールド掘削機Ａの方向を修正したり曲線トンネル部を掘削する場合には、中折れジャッキ７を作動させることにより、スキンプレート１の前胴体1aを後胴体1bに対して中折れ部14から向きを変えたい方向に所定角度屈折させる。掘削された土砂は土砂室25から排土手段27に送り込み、該排土手段27からトンネルT'内を通じて発進立坑側に排出する。
【００３３】
こうして、スキンプレート１の前方地盤をカッタヘッド９により掘削しながらシールド掘削機Ａを推進させてトンネルT'を築造していき、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴの側方に達するとその位置で停止する。しかるのち、シールド掘削機Ａによって掘削、築造した上記トンネルT'を既設トンネルＴに連結、連通させる作業を行って、既設トンネルＴからトンネルT'を分岐させる。次に、このトンネル分岐作業工程を図４〜図９に基づいて説明する。なお、これらの図４〜図９においては、スクリューオーガ３の筒体3aのみを図示し、螺旋羽根3dや推進ジャッキ６等は省略している。
【００３４】
図４はシールド掘削機Ａが既設トンネルＴに対して一側方から所定の角度でもって交差するように到達した状態を示すもので、そのカッタヘッド９の一部が既設トンネルＴの外周壁面の一部に当接又は極めて接近していると共に、カッタヘッド９の前面は既設トンネルＴの外周壁面に対してその一部から他部に向かうに従って離間した状態となっている。
【００３５】
なお、既設トンネルＴの中心線に対してシールド掘削機Ａの機軸が直角となっている場合には、カッタヘッド９の前面が既設トンネルＴの長さ方向に平行しているが、既設トンネルＴの周方向に対してはカッタヘッド９の前面は外周部に向かうに従って既設トンネルＴから離間することになる。また、シールド掘削機Ａの機軸の延長線が既設トンネルＴの中心線に直接交差していない状態、即ち、高さが一致していなく、既設トンネルＴの上周部側又は下周部側に偏った部分に連通させる場合もあるが、いずれの場合においても、本発明によれば既設トンネルＴの所定部分から上記トンネルT'を分岐させることができる。
【００３６】
まず、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴに達すると、排土手段27であるスクリューコンベアを撤去すると共にエレクタ装置26を取り外して撤去し、さらに、中折れジャッキ７やシールトジャッキ８も取り外して撤去したのち、既設トンネルＴに向かって推進すべきスクリューオーガ３の前半部3Aに後半部3Bを直列状に接続すると共にスクリューオーガ３の中心回転軸3cの後端にモータ５を連結し、さらに、後半部3Bの後端から内方に突設しているブラケット10と円環状支持枠11間に推進ジャッキ６を連結する。また、カッタヘッド９の外側スポーク片9bを収縮させてカッタヘッド９を縮径させ、分割フード部材2aとスクリューオーガ３とからなる掘削フード部材Ｂをカッタヘッド９の外周方から前方に向かって推進可能にする。
【００３７】
しかるのち、既設トンネルＴに最も接近している分割フード部材2aとスクリューオーガ３とからなる一組の掘削フード部材Ｂを該スクリューオーガ３の推進ジャッキ６のロッドを伸長させることによって地盤に圧入、推進させると共に、スクリューオーガ３の中心回転軸3cを回転駆動することによって前方の地盤を掘削し、その分割フード部材2aの先端を図５に示すように、既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。
【００３８】
次いで、この掘削フード部材Ｂに隣接する次の組の掘削フード部材Ｂにおけるスクリューオーガ３の前半部に後半部3Bを接続すると共にその螺旋羽根3dの中心回転軸3cの後端にモータ５を接続し、さらに、後半部3Bの後端から内方に突設しているブラケット10と円環状支持枠11間に推進ジャッキ６を連結する。この場合、先に分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させた上記一組の掘削フード部材Ｂ側のスクリューオーガ３から筒体3aのみ残して掘削に使用した掘削刃3bと螺旋羽根3dを備えている中心回転軸3dを抜き取り、これを次に推進すべき上記掘削フード部材Ｂにおけるスクリューオーガ３の筒体3a内に挿入し、上記したようにその中心回転軸3cの後端にモータ５を接続すると共に、掘削フード部材Ｂの推進に使用した上記推進ジャッキ６も取り外し、上記次の掘削フード部材Ｂのスクリューオーガ３の後半部3Bの後端から内方に突設しているブラケット10と円環状支持枠11間に付け替える。
【００３９】
しかるのち、この推進ジャッキ６のロッドを伸長させると共にスクリューオーガ３の螺旋羽根3dを回転させることによって前方の地盤を掘削しながら掘削フード部材Ｂを前進させ、その分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。以下、同様にして、スクリューオーガ３の掘削刃3bと螺旋羽根3dを備えている中心回転軸3dを順次、次に掘進させる掘削フード部材側のスクリューオーガ３に転用すると共に推進ジャッキ６を付け替えてその分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる作業を行い、図６に示すように全ての掘削フード部材Ｂの分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。なお、スクリューオーガ３の後半部3Bを一定長の短い部分に複数分割しておき、これを順次、必要な長さとなるように継ぎ足してもよい。
【００４０】
分割フード部材2aの先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させた場合、既設トンネルＴの外周壁面が湾曲している一方、分割フード部材2aの先端面が幅方向に直線状に形成されているので、各分割フード部材2aの先端面と既設トンネルＴの外周壁面との間における当接部分以外の部分に隙間が生じることになり、そのため、図７に示すように、各分割フード部材2aの先端面と既設トンネルＴの外周壁面との間から地盤中に薬液を注入、固化することによって止水層Ｃを形成する。なお、既設トンネルＴにトンネルT'を連通させて該トンネルT'を既設トンネルＴから分岐させる位置が予め、設定されているので、上記各分割フード部材2aの先端面を、当接する既設トンネルＴの外周面に合致するように凹円弧状に湾曲させておいてもよい。しかしながら、この形状に形成しておいてもその先端面を既設トンネルＴの外周壁面に完全に圧着させることが困難であるので、上述したように薬液の注入による止水層Ｃを形成する。
【００４１】
薬液の注入は、予め、分割フード部材2a内に先端が該分割フード部材2aの先端面に開口し、基端が該分割フード部材2aの内面に開口している注入通路28（図１に示す）を設けておき、機内からこの注入通路28内に薬液を圧送することによって行うことができる。既設トンネルＴの外周壁面に分割フード部材2aの先端を当接させる作業は既設トンネルＴの外周壁面との距離が小さい方から大きい方に向かって順次行う。
【００４２】
こうして、止水作業が終了すると、掘削フード部材Ｂによって囲まれているカッタヘッド９の前方の土砂を適宜な掘削具を使用して排除し、しかるのち、シールド掘削機Ａ内の各種機器類を解体、撤去すると共に、カッタヘッド９を支持している隔壁15の該外周端部を短筒体17から溶断等することによって切り離したのち、図８に示すようにカッタヘッド９を適宜な牽引手段によって後方に牽引して撤去、回収する。
【００４３】
次いで、掘削フード部材Ｂの分割フード部材2aの先端によって囲まれている既設トンネルＴの外周壁部を既設トンネルＴ内から、或いは、トンネルT'側から解体、除去すると共にその解体口を分割フード部材2aに接続することによって図９に示すように既設トンネルＴにトンネルT'を連通させ、該トンネルT'を既設トンネルＴからの分岐させたトンネルとして使用するものである。
【００４４】
なお、以上の実施の形態においては、掘削フード部材Ｂにおける分割フード部材2aをスキンプレート１の外周面に前方に向かって摺動移動自在に配設しているが、掘削フード部材Ｂ全体をスキンプレート１の内周面に沿って前方に向かって摺動移動させるように構成しておいてもよい。
【００４５】
図10〜図13はその実施の形態を示すもので、各分割フード部材2a’は、一定幅と長さを有する長方形状の内外フード板片2a1 、2a2 の両側端間を側板片2a3 、2a3 によって一体に連結することにより中空分割フード部材2a’に形成されていると共に内外フード板片2a1 、2a2 はその幅方向にスキンプレート１の湾曲面に沿うように円弧状に湾曲してあり、さらに、この中空分割フード部材2a’の前端開口部に外側フード板片2a1 から内側フード板片2a2 に向かって後方に傾斜した傾斜板片2a4 を取付けていると共に後端には後板片2a5 が取付けられている。なお、この中空分割フード部材2a’の長さは上記実施の形態における分割フード部材2aの長さよりも短く形成されてあり、この中空分割フード部材2a’の後方側のスキンプレート１の内面に中折れジャッキ７やシールドジャッキ８が配設された空間部を設けている。
【００４６】
各中空分割フード部材2a’内には推進ジャッキ6'を中央にしてその両側にスクリューオーガ3'、3'が互いに平行に装着されてあり、この中空分割フード部材2a’を複数個、その外側フード板片2a1 の外面をスキンプレート１の内周面に前方に向かって推進可能に摺接させた状態にして、スキンプレート１の内周面に円筒状に組み合わせることによってフード体2'を形成していると共に、このフード体2'の内周面、即ち、各中空分割フード部材2a’の内側フード板片2a2 を、カッタヘッド９を回転自在に支持している隔壁15の外周端面に一体に固着している短筒体17' の外周面に前方に向かって摺動可能に支持させている。
【００４７】
さらに、隣接する中空分割フード部材2a’の側板片2a3 、2a3 同士を摺動自在に接合させていると共に、一方の側板片2a3 に突設している水平突条2a6 を他方の側板片2a3 に設けている水平溝2a7 に摺動自在に係合させて各中空分割フード部材2a’をこれらの水平突条2a6 と水平溝2a7 とをガイドとして真っ直ぐに推進させるように構成している。なお、この実施の形態においては、隔壁15の外周端面に固着している短筒体17' は、図12に示すようにこの短筒体17' の後端を、外周端面をスキンプレート１の前胴体1aの内周面に固着した円環状板29の内周端面に一体に連結、固着して掘進時に切羽面側からカッタヘッド９に作用する反力をスキンプレート１によって受止させるように構成している。
【００４８】
各中空分割フード部材2a’内にはその幅方向の中間部に上記推進ジャッキ6'を配設してそのロッドの先端を傾斜板片2a4 の後面に連結すると共に後端部を中空分割フード部材2a’から突出させて上記円環状板29に貫通支持させ且つその後端をスキンプレート１の前胴体1aの内周面から突出しているブラケット10' に連結している。このように、推進ジャッキ6'を中空分割フード部材2a’内に配設しているので、フード体2'の後方のスキンプレート１内には上述したように、推進ジャッキ6'に邪魔されることなく中折れジャッキ７やシールドジャッキ８を配設することができる。
【００４９】
また、この推進ジャッキ6'の両側に配設されているスクリューオーガ3'は、中空分割フード部材2a’の前面傾斜板片2a4 に設けている開口孔からその開口前端を前方に臨ませている筒体3a' 内に、先端に掘削刃3bを取付けていると共に外周に螺旋羽根3bを一体に固着している中心回転軸3cを挿入してなり、この中心回転軸3cの後端を中空分割フード部材2a’の両側後部内に設置しているモータ5'に連結している。
【００５０】
このように構成したフード体2'及びスクリューオーガ3'を備えているシールド掘削機Ａは、上記実施の形態と同様に、スキンプレート１の前方地盤をカッタヘッド９により掘削しながらセグメント覆工に推進反力をとってシールドジャッキ８を伸長させることによりシールド掘削機Ａを推進させてトンネルT'を築造していく。そして、シールド掘削機Ａが既設トンネルＴの側方に達するとその位置で停止したのち、排土手段27であるスクリューコンベアやエレクタ装置26、推進ジャッキ６、中折れジャッキ７等を撤去する。
【００５１】
次いで、既設トンネルＴに最も接近している中空分割フード部材2a’を、その推進ジャッキ6'のロッドを伸長させることによって地盤に圧入、推進させると共に、スクリューオーガ3'の中心回転軸3cを回転駆動することによって前方の地盤を掘削し、その中空分割フード部材2a’の外側フード板片2a1 の先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。以下、同様にしてこの中空分割フード部材2a’に順次隣接する中空分割フード部材2a’を推進させることにより全ての分割フード部材2a’の外側フード板片2a1 の先端を既設トンネルＴの外周壁面に当接させる。しかるのち、中空分割フード部材2a’の先端面と既設トンネルＴの外周壁面との間から地盤中に薬液を注入、固化することによって止水層Ｃを形成する。
【００５２】
この止水作業が終了すると、フード体3'の先端によって囲まれているカッタヘッド９の前方の土砂を適宜な掘削具を使用して排除し、しかるのち、シールド掘削機Ａ内の各種機器類を解体、撤去すると共に、隔壁15を短筒体17' から溶断したのち、カッタヘッド９を適宜な牽引手段によって後方に牽引、撤去し、さらに、短筒体17' の後端を固着させている円環状板29を溶断、除去すると共に中空分割フード部材2a’の内側フード板片2a2 や傾斜板片2a4 、後板片2a5 も溶断、除去して各中空分割フード部材2a’内の推進ジャッキ6'やスクリューオーガ3'を撤去する。
【００５３】
次いで、中空分割フード部材2a’の外側フード板片2a1 の先端によって囲まれている既設トンネルＴの外周壁部を既設トンネルＴ内から、或いは、トンネルT'側から解体、除去すると共にその解体口を分割フード部材2aに接続することによって既設トンネルＴに分岐トンネルT'を連通させるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】シールド掘削機全体の簡略縦断側面図。
【図２】その掘削フード部材の並列状態を示す簡略縦断面図。
【図３】カッタヘッドの正面図。
【図４】既設トンネルに到達した状態の簡略横断面図。
【図５】一つの分割フード部材を既設トンネルに当接させた状態の簡略横断面図。
【図６】全ての分割フード部材を既設トンネルに当接させた状態の簡略横断面図。
【図７】薬液を注入した状態の簡略横断面図。
【図８】カッタヘッドを撤去させる状態の簡略横断面図。
【図９】既設トンネルに分岐トンネルを連通させた状態の簡略横断面図。
【図１０】本発明の別なフード体の一部の構造を示す横断面図。
【図１１】その正面図。
【図１２】そのスクリューオーガ配設部分の縦断側面図。
【図１３】推進ジャッキを伸長させた状態の縦断側面図。
【図１４】従来例の簡略縦断側面図。
【図１５】その一部を横断した簡略平面図。
【符号の説明】
【００５５】
Ａ  シールド掘削機
Ｔ  既設トンネル
T'  分岐トンネル
１  スキンプレート
２  フード体
2a  分割フード部材
３  スクリューオーガ
６  推進ジャッキ
９  カッタヘッド
【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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