(57)【要約】  【課題】  構造が比較的に簡単で、安い製作コストで作業効率がよく、確実に止水できるスキンプレートの地中接合型シールド掘削機を提供する。  【解決手段】  受入側シールド掘削機（１）と貫入側シールド掘削機（３０）とからなり２方向からトンネルを掘削し、互いに接合される地中接合型シールド機において、貫入側シールド掘削機（３０）の前部にカッター部およびスキンプレート（４０）を設け、受入側シールド掘削機（１）の胴部（２）の前方内側にスキンプレート（４０）を受容する接合装置（１４）およびその内側にチューブシール（２６）を設け、さらに胴部（２）の内側に、前部にカッター部を支持し進退自在の内胴部（４）および固化材の充填管を設け、接合位置において、スキンプレート（４０）を接合装置（１４）に接合するとともにチューブシール（２６）を加圧して止水をし、充填管により固化材（４３）を充填する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受入側シールド掘削機（１）と貫入側シールド掘削機（３０）とからなり２方向からトンネルを掘削し、互いに接合される地中接合型シールド機において、貫入側シールド掘削機（３０）の前部にカッター部およびスキンプレート（４０）を設け、受入側シールド掘削機（１）の胴部（２）の前方内側にスキンプレート（４０）を受容する接合装置（１４）およびその内側にチューブシール（２６）を設け、さらに胴部（２）の内側に、前部にカッター部を支持し進退自在の内胴部（４）および固化材の充填管を設け、接合位置において、スキンプレート（４０）を接合装置（１４）に接合するとともにチューブシール（２６）を加圧して止水をし、充填管により固化材（４３）を充填するようにしたことを特徴とする地中接合型シールド掘削機。
【請求項２】
前記内胴部（４）は、その前端部が、掘削時に胴部（２）の前端部に位置し、接合時に接合装置（１４）よりも後部に引っ込むことを特徴とする請求項１記載の地中接合型シールド掘削機。
【請求項３】
前記接合装置（１４）は全体が環状に形成された接合室（２０）を有することを特徴とする請求項１または２記載の地中接合型シールド掘削機。
【請求項４】
前記接合室（２０）の貫入側シールド掘削機（３０）側の開口には止水部材（２２）が設けられ、該止水部材（２２）は貫入側シールド掘削機（３０）の押し込み部材を受容する様に構成されており、前記接合室（２０）には止水部材の引込み量を制御しつつ当該止水部材を引込むための機構が設けられている請求項１ないし３記載の地中接合型シールド掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路、鉄道、又は共同溝等のトンネルをシールド掘削機で相対する双方向から掘削し、トンネルの途中で互いに接合される地中接合型シールド掘削機に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路、鉄道、又は共同溝等のトンネルをシールド掘削機で相対する２方向から掘削する場合のシールド掘削機の地中接合方法は、大別すると、補助工法により止水を行ってシールド掘削機を接合する方法と、２基のシールド掘削機のスキンプレートを機械的に接合する方法、とが知られている。
後者の機械的に接合する方法には、下記の様にいろいろな方法がある。
【０００３】
第一の方法は、例えば特許文献１に示され、２方向からトンネルを掘削し接合位置において、貫入側シールド掘削機のスキンプレートに装備したスライド可能な貫入リングを、受入側シールド掘削機に装備した受圧ゴムリングに押し付け、土砂や地下水の流入を防止することにより機械的に接合するもので、いわゆるＭＳＤ工法と称せられる。
【０００４】
第二の方法は、接合地点において、受入側シールド掘削機の内筒部（カッター、チャンバー室）を後方へ引っ込みながら、地山との空間を固化材で充填した後、貫入側シールド掘削機がこの固化材を掘削しながら受入側に前進して貫入し、双方のスキンプレートをラップさせ、間隙に止水材を補足注入して接合するもので、いわゆるＣＩＤ工法と称せられる。
【０００５】
さらに第三の方法は、例えば特許文献２に示され、受入側シールド掘削機のチャンバー室全体を専用ジャッキで後方に押し込んだ後、貫入側シールド掘削機を受入側に貫入して接合し、双方のスキンプレートをラップさせて、受入側シールド掘削機に装備したチューブシールで止水して接合するもので、いわゆるＤＫＴ工法と称せられる。
【特許文献１】特開平４−５５５９４号公報
【特許文献２】特開平１０−１２１８８４号公報
【０００６】
そして、第一のＭＳＤ工法では、貫入側シールド掘削機が到達してスキンプレートを接合するまでの間、到達位置に先着した受入側シールド掘削機の切羽を高濃度泥水で保持し続ける必要があり、特に長期にわたる場合には切羽の安定上で好ましくない。また、先着した受入側シールド掘削機の泥水循環設備及び泥水処理設備等の主要設備は、接合位置到達後も解体及び撤去ができないので、作業効率及び工期に影響を及ぼす。さらに、貫入リング及び受圧ゴムリングの装備に伴い、シールド掘削機の構造が複雑となり、製作コストも高額となる。
【０００７】
第二のＣＩＤ工法では、機械的な接合構造や止水機構を有していないために製作コストが安価であるが、双方のスキンプレートは非接触で、スキンプレートの間隙に止水材を補足注入することで止水を行うので、接合部の止水性に問題がある。
【０００８】
第三のＤＫＴ工法は、ＭＳＤ工法と同様にスキンプレートを接合するまでの間、先着した受入側シールド掘削機の切羽を高濃度泥水で保持する必要があり、切羽の安定性や作業効率に問題がある。また、チューブシールドのシール面となる貫入側シールド掘削機のスキンプレートの外面には土砂等の異物が固結及び付着し易く、これらが付着している場合は充分な止水性を確保できなくなる虞がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述した様な従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、シールド掘削機の構造が比較的に簡単で、製作コストが安く、機械的に確実に止水できる地中接合型シールド掘削機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の地中接合型シールド掘削機は、受入側シールド掘削機（１）と貫入側シールド掘削機（３０）とからなり２方向からトンネルを掘削し、互いに接合される地中接合型シールド機において、貫入側シールド掘削機（３０）の前部にカッター部およびスキンプレート（４０）を設け、受入側シールド掘削機（１）の胴部（２）の前方内側にスキンプレート（４０）を受容する接合装置（１４）およびその内側にチューブシール（２６）を設け、さらに胴部（２）の内側に、前部にカッター部を支持し進退自在の内胴部（４）および固化材の充填管を設け、接合位置において、スキンプレート（４０）を接合装置（１４）に接合するとともにチューブシール（２６）を加圧して止水をし、充填管により固化材（４３）を充填するようにしている。
【００１１】
したがって、掘削機に対してはあらかじめ接合装置を準備するだけでよく、また作業としては固化材を充填すればよく、作業効率が向上する。特に地山が安定し、強度的に充分である。
【００１２】
本発明によれば、前記内胴部（４）は、その前端部が、掘削時に胴部（２）の前端部に位置し、接合時に接合装置（１４）よりも後部に引っ込むようになっている。
また本発明によれば、前記接合装置（１４）は全体が環状に形成された接合室（２０）を有している。
また本発明によれば、記接合室（２０）の貫入側シールド掘削機（３０）側の開口には止水部材（２２）が設けられ、該止水部材（２２）は貫入側シールド掘削機（３０）の押し込み部材を受容する様に構成されており、前記接合室（２０）には止水部材の引込み量を制御しつつ当該止水部材を引込むための機構が設けているのが好ましい。
【００１３】
ここで、前記止水部材としては、例えば止水ゴムを用いる事が好ましい。
そして、当該止水ゴムに溝を形成し、当該溝により貫入側シールド掘削機の押し込み部材（例えば、スキンプレート或いはリング）を受容する様に構成すれば、止水部材が貫入側シールド掘削機の押し込み部材を受容する様に構成する事が出来る。
【００１４】
さらに、「止水部材の引込み量を制御しつつ当該止水部材を引込むための機構」としては、接合室をオイルで充填し、止水部材が貫入側シールド掘削機の押し込み部材を受容するに際して接合室内のオイルを強制排出する機構を採用することが好ましい。
或いは、引き込みロッドを用いて止水部材（例えば止水ゴム）を受入側シールド掘削機側に引き込む様に構成しても良い。
さらに、止水ゴムの様な止水部材に油圧シリンダを組み合わせても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（ａ）  先着した受入側シールド掘削機の切り羽に固化材を充填することにより、地山崩壊を防止でき、地山の安定を確保することができる。
（ｂ）  受入側シールド掘削機の内部設備及び泥水設備等を、貫入側シールド掘削機の到達、及びスキンプレートの接合を待たず先行して解体撤去することが可能となり、工期を短縮することができる。
（ｃ）  貫入リング及びそれに付随する装置を必要としないので、構造が簡素化され、製作コストの低減、トラブル発生要素の削減となる。
（ｄ）  接合個所はスキンプレートがラップしているので、充分な強度が得られる。
（ｅ）  貫入側シールド掘削機のスキンプレートは、接合装置の止水ゴムに完全に食い込んでいるので、確実に止水することができる。
（ｆ）  接合装置のチューブシールは、止水ゴムの後方に格納されて完全に保護されるので、掘削土砂との接触による損傷や破損の危険性はない。
（ｇ）  チューブシールのシール面をスキンプレート内面とすることで、シール面での土砂等の固結・付着が低減され、止水性が確保される。
（ｈ）  シール材とチューブシールの２重止水構造となるので、より確実な止水性が確保される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のシールド掘削機の地中接合方法の実施の形態を説明する。図１に示すように、一方からトンネルを掘削する受入側シールド掘削機１（図面の右側）は、胴部２とカッタ部３で構成され、胴部２の前方には内胴部４とが設けられてカッター室８を画成しており、またシールドジャッキ５が設けられている。このシールドジャッキ５はセグメント１８に反力をとってシールド掘削機１を前進させるものであるが、後述の内胴部４の移動にも利用する。内胴部４の前面のカッター室８には掘削用のメインカッター６と伸縮自在のオーバーカッター７が設けられ、さらに内胴部４には送泥管９及び排泥管１０が接続されている。また、後述のように固化材を充填する図示しない充填管が設けられている。胴部２の内側先端には図２で詳しく説明する接合装置１４が設けられ、その後方には凸片１５が設けられ、前記の接合装置１４は、内胴部４のフランジ１６に当接しており、そのフランジ１６と凸片１５の間にはストッパー１７が設けられている。
【００１７】
図２に示す様に、接合装置１４は胴部２の内側先端に設けられ、接合装置１４の接合室２０の開口はシール材２１で塞がれ、シール材２１には止水ゴム２２が設けられ、止水ゴム２２には溝２３が切られている。そして、接合室２０はオイルで満たされ、オイルの排出管２４には開閉弁２５が設けられている。また、接合室２０の壁面にはチューブシール２６が設けられ、チューブシール２６への送水管２７が設けられている。
【００１８】
再び図１において、他方からトンネルを掘削する貫入側シールド掘削機３０（図面の左側）は、受入側シールド掘削機１と同様に前胴部３１とカッタ部３２で構成され、胴部３１にはシールドジャッキ３３が設けられている。胴部３１の前面のカッタ部３２には掘削用のメインカッター３４と伸縮自在のオーバーカッター３５が設けられ、前胴部３１の前方のカッター室３６には送泥管３７及び排泥管３８が接続されている。そして、胴部３１のスキンプレート４０の先端４０ａは、受入側シールド掘削機１の接合装置１４の止水ゴム２２の溝２３に嵌入するように縮径されている。
【００１９】
このように構成された受入側シールド掘削機１及び貫入側シールド掘削機３０でトンネルを掘るには、シールドジャッキ５、３３で胴部２、３１を前進させながらメインカッタ６、３４及びオーバーカッタ７、３５を駆動し、公知の態様でトンネルを掘削する。その際、図示の例では、送泥管９から泥水を送り、掘削された土砂を排泥管１０で搬出する。また、図示しないエレクタによりトンネルのセグメント１８、４１を組み立てる。
接合位置までトンネルを掘削したならば、図３に示すように受入側シールド掘削機１のオーバーカッタ７を縮め、ストッパー１７を外す。
【００２０】
次に図４、図５を参照して、内胴部４の引込み作業を説明する。ここで、図４及び図５は、シールドジャッキ５を強調するために図３とは異なる断面で示してある。
図４において、胴部２に固設したシールドジャッキ５のシリンダをフリーとし、そのピストンロッド５ａの反対側にシリンダに連結棒５ｃを取付けて、内胴部４と連結する。この場合ピストンロッド５ａは伸張した状態とする。ピストンロッド５ａの先端にジャッキスプレッタ５ｂを取付け、このジャッキスプレッタ５ｂでセグメント１８と連結する。
【００２１】
そして受入側シールド掘削機１のシールドジャッキ５のピストンロッド５ａを引込めると内胴部４は胴部２の中を後方に摺動し、同時にカッタ部３も引込められる。また図示しない充填管から固化材を送り、図５に示すようにカッタ部３の前方（図面で左側）に固化材４３を充填する。したがって胴部２の内側およびその少し前方の地山に固化されるので、胴部２はシールされ、受入側シールド掘削機１は解体できるようにする。他方、貫入側シールド掘削機３０は、位置決めするために、受け入れ側からの探査ボーリングを行いながら、接合位置まで掘削し、オーバーカッタ３５を縮め、受け入れ側の固化材４３を掘削する。
【００２２】
図６に示すように貫入側シールド掘削機３０のスキンプレート４０が受入側シールド掘削機１の接合装置１４に到達したならば、接合装置１４の排出管２４の開閉弁２５を開く。そして、更に貫入側シールド掘削機３０の掘削が進と、スキンプレート４０の先端部４０ａが接合装置１４の止水ゴム２２の溝２３に嵌入し、止水ゴム２２及びシール材２１を接合室２０内へ押し込み、第一の止水をする。
なお、接合室２０内のオイルの排出量により押し込み量の管理をすることができ、押し込み過ぎによる接合装置１４の破損を防止することができる。
【００２３】
図１−図７で示す実施形態、特に図７においては、止水ゴム２２を受入側シールド掘削機１側に引き込む機構としては、接合室２０内のオイルを強制排出するものが採用されており、止水ゴム２２の引き込み量（スキンプレート４０による押し込み量）を管理することが可能な構成となっている。
しかし、引き込み量を管理或いは制御しつつ、止水ゴム２２を引き込む機構としては、主として図７で示す様な機構に限定されるものではなく、例えば、図８において全体を符号１４Ａで示す様な機構を採用することが可能である。
【００２４】
図８で示す機構は、引き込みロッド９０を用いて止水ゴム２２を受入側シールド掘削機１側に引き込む様に構成されている。ここで、止水ゴム２２には受圧リング９２が嵌装されている。
この実施形態においても、チューブシール（図８では符号２６Ａで示す）が設けられており、該チューブシール２６Ａによる止水を行うために高圧給水管２７Ａが設備されている。
図８において、引き込みロッド９０の引き込み量を制御すれば、図１−図７の実施形態における接合装置と同様な作用効果を奏する事が出来る。
【００２５】
また、図９において全体を符号１４Ｂで示す機構は、止水ゴム２２に油圧シリンダ１００を組み合わせている。スキンプレート４０が押し込まれた際に、油圧シリンダ１００の収縮量を適宜制御することを行えば、図１−図７の実施形態と同様に作動する。
【００２６】
再び図６において、スキンプレート４０が接合装置１４に完全に押し込まれたならば、送水管２７から加圧水を送ってチューブシール２６により第二の止水をする。その状態が図７に示されている。
このようにして、スキンプレートを接合し、貫入側シールド掘削機３０の内部設備を解体し撤去してトンネルが完成する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の地中接合型シールド掘削機の一実施形態を示す断面図。
【図２】接合装置の断面図。
【図３】接合位置までトンネルを掘削した状態の断面図。
【図４】内胴部を引込めるためにシールドジャッキにジャッキスプレッダと連結棒とを取付けた所を示す断面図。
【図５】内胴部を引込めた接合位置で固化材を充填した状態を示す断面図。
【図６】固化材を掘削してスキンプレートを接合装置に接合した状態を示す断面図。
【図７】スキンプレートが接合された状態を示す接合装置の断面図。
【図８】図７とは異なる接合装置の実施形態を示す断面図。
【図９】図７、図８の接合装置とは異なる接合装置の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・受入側シールド掘削機
３０・・・貫入側シールド掘削機
２、３１・・・胴部
３・・・カッタ室
４・・・内胴部
５、３３・・・シールドジャッキ
６、３４・・・メインカッター
７、３５・・・オーバーカッター
３６・・・カッタ室
９、３７・・・送泥管
１０、３８・・・排泥管
１３、４０・・・スキンプレート
１４、１４Ａ、１４Ｂ・・・接合装置
１５・・・凸片
１６・・・フランジ
１７・・・ストッパー
１８・・・セグメント
２１・・・シール材
２２・・・止水ゴム
２３・・・溝
９０・・・引込みロッド
１００・・・油圧シリンダ
【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】
2005226448.tif 000008
【図７】
2005226448.tif 000009
【図８】
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【図９】
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