(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドジャッキを有するシールド掘進機本体のスキンプレートの前端側部に切欠部を形成し、スキンプレートの前端内部に、前端が開口して断面略Ｕ字状を有する鐘形回転体を前記スキンプレートの切欠部側に折り曲げ可能に支持し、更に前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できる外筒を固定し、前記鐘形回転体の前端開口の内部に、掘削径が拡縮できるカッタ装置を前端に備えた掘削機の発進スキンプレートの後端を嵌合させて掘進ジャッキにより鐘形回転体に接続し、前記掘削機の発進スキンプレートの外周に、前記外筒の外径と略同一の外径を有し且つ前記カッタ装置と共に旋回できる筒形カッタを嵌合し、直線シールド時は、シールド掘進機本体の軸心線と鐘形回転体の軸心線とを一致させ且つカッタ装置により筒形カッタの外径と略同一の径で掘削しつつシールド掘進機本体のシールドジャッキによりスキンプレートと外筒を押して掘進し、屈曲シールド時は、スキンプレートと外筒の固定を切離し、再度掘進を行うことにより外筒からスキンプレートの切欠部を露出させ、次にカッタ装置と共に筒形カッタを旋回させつつ鐘形回転体をシールド掘進機本体に対して所定角度折り曲げた後、カッタ装置により発進スキンプレートの外径と同一の径で掘削しつつ前記掘進ジャッキにより発進スキンプレートを押して掘削機により折り曲げ方向に掘進することを特徴とする屈曲トンネルの掘進方法。
【請求項２】
屈曲シールドのための鐘形回転体の折り曲げ時に、カッタ装置を縮径させて筒形カッタ内に引込め、該引込んだカッタ装置の旋回が筒形カッタに伝えられるようにカッタ装置を筒形カッタに連結することを特徴とする請求項１に記載の屈曲トンネルの掘進方法。
【請求項３】
スキンプレートの前端側部に切欠部を備え、且つシールドフレームにシールドジャッキを備えたシールド掘進機本体と、
前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できるようにし、スキンプレートに固定が可能な外筒と、
前端が開口して前記スキンプレートの前端内部に嵌合し、スキンプレート内面に設けた回転軸により前記スキンプレートの切欠部側に折れ曲がりが可能な鐘形回転体と、
該鐘形回転体を回転軸を中心に折り曲げる回転駆動装置と、
鐘形回転体の前端開口部内に発進スキンプレートの後端が嵌合し、前端にカッタ装置を備えた掘削機と、
該掘削機と前記鐘形回転体との間を接続する掘進ジャッキと、
前記掘削機の発進スキンプレートの外側に嵌合した筒形カッタと、
該筒形カッタを前記カッタ装置と共に旋回させるための連結手段と、
カッタ装置の掘削外径を拡縮する拡縮手段と、
を備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項４】
前記鐘形回転体が断面略Ｕ字状を有しており該断面略Ｕ字状の後端半球部の曲面中心を通る軸線上の回転軸によりスキンプレートに対して折れ曲がり可能に支持されていることを特徴とする請求項３に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
筒形カッタと発進スキンプレートとを切離し可能に連結する固定装置を備えていることを特徴とする請求項３又は４に記載のシールド掘進機。
【請求項６】
筒形カッタの内面に、発進スキンプレートとの間の気密を保持するシール装置を備えていることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項７】
連結手段が、カッタ装置の周方向外側に張出し可能な伸縮部材と、該伸縮部材の外側先端が嵌合するように筒形カッタの内面に備えた凹部とからなることを特徴とする請求項３〜６のいずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項８】
カッタ装置の拡縮手段が、伸縮カッタスポークであることを特徴とする請求項３〜７のいずれかに記載のシールド掘進機。
【請求項９】
カッタ装置の拡縮手段が、カッタ装置に備えた伸縮部材の先端部に嵌合してカッタ装置と連結・切離しが可能なリングカッタであることを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載のシールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、最初に掘進したトンネルに対して略同径の屈曲トンネルを連続して掘進することができるようにした屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
任意の方向に今まで掘進してきたトンネルを、縦、横、斜め方向に向きを変えて掘進することにより、途中で折れ曲がったトンネルを構築する装置として、シールド掘進機が提案されている。
【０００３】
図６〜図８は従来のシールド掘進機の一例を示したものであり、図中１は、シールド掘進機を構成するシールド掘進機本体である。このシールド掘進機本体１は、筒形を有するスキンプレート２の長手方向の中間部内側に、セグメント３に反力をとって掘進を行うための複数のシールドジャッキ４を有するシールドフレーム５を備えている。
【０００４】
前記シールド掘進機本体１のシールドフレーム５の前側におけるスキンプレート２の内部には、スキンプレート２の内側に収容される大きさを有する球状軌跡Ｒ内に収まる形状の球体部６を備えている。
【０００５】
該球体部６の内部には、球体部６の中心を中心として前後方向に延び、その前側が円形に開口７された筒状壁８が設けてあり、その内側に筒形の空間が形成されている。そして、前記球体部６の中心を通り且つシールド掘進機本体１の軸心線９と直交する軸線１１上のスキンプレート２の内面位置には、図８に示すように回転軸１２が設けてあり、前記球体部６は、この回転軸１２に対し軸受を介して前後に回転可能に取付られている。これにより、前記球体部６は、筒状壁８の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して折り曲げられるようになっている。
【０００６】
前記球体部６の筒状壁８の内部には、前面が面板１３により閉塞された発進スキンプレート１４を有する掘削機１５の発進スキンプレート１４が嵌合している。又、開口７を形成している筒状壁８の前端部内側には、前記発進スキンプレート１４の外面に接して土砂が球体部６の内部に侵入するのを防止するための円形の発進シール装置１６が設けられている。
【０００７】
掘削機１５は、面板１３を貫通して発進スキンプレート１４の軸心線１０上に設けた駆動軸１７の前端に固定したカッタ装置１８を備えており、該カッタ装置１８は、面板１３の後面に備えた旋回駆動モータ２０によって旋回されるようになっている。カッタ装置１８は、内側カッタ１８ａと該内側カッタ１８ａの外周に外嵌され、内側カッタ１８ａに備えた連結・切離し装置１９によるピンの抜き差しによって連結・離反が可能な外側カッタ１８ｂを備えており、該外側カッタ１８ｂの外径は前記スキンプレート２の外径と略一致するようになっている。
【０００８】
前記カッタ装置１８は、押し引き装置２１によって面板１３および発進スキンプレート１４に対して前後に押し引きできるようになっている。又、球体部６の筒状壁８の後部内側には掘進ジャッキ２２が設けられており、該掘進ジャッキ２２によって前記掘削機１５による掘進が行えるようになっている。前記掘削機１５には、面板１３を貫通して排土を行うための図示しないスクリューコンベヤ、或いは送泥管および排泥管等が設けられている。
【０００９】
前記スキンプレート２は、カッタ装置１８の直後まで延びてその前端が開口しており、且つ球体部６を略９０゜の範囲で回転させてカッタ装置１８の向きを変更させる方向のスキンプレート２の側面には、略Ｕ字状の切欠部２３が形成されている。
【００１０】
又、前側が開口７している球体部６の後部には、前記軸線１１をシールド掘進機本体１の軸心線９に沿って後方に延長させた面より下側位置には、所要の範囲で切り欠いた開口部２４が形成されており、これによって球体部６には前側シール部６ａと後側シール部６ｂとが形成されている。
【００１１】
後側シール部６ｂは、前記軸線１１からシールド掘進機本体１の軸心線９と直角の方向で上方に延長させた面と前記開口部２４との間で、前記軸線１１を通る放射方向の複数の面で縦割りにした分割プレート２５を着脱可能に連結した構成としている。
【００１２】
前記シールドフレーム５の前側とスキンプレート２の先端下部との間には、前側に向けて略４５゜で傾斜した球面シール装置２６が設けられており、球面シール装置２６は球体部６の前側シール部６ａおよび後側シール部６ｂに接触してシールを行うようになっている。
【００１３】
更に、前記シールドフレーム５には、球体部６の前側シール部６ａおよび後側シール部６ｂとの間を着脱自在に連結して、球体部６を前記回転軸１２を中心に回転させるようにした回転ジャッキ２７を備えている。
【００１４】
更に、前記スキンプレート２の外側には、前記切欠部２３を閉塞できるようにした外筒２８が嵌合しており、該外筒２８の内面にはスキンプレート２に形成した軸方向に長いスリット（図示せず）を貫通して内方に延びるブラケット２９が固着されており、図６のように外筒２８が切欠部２３を閉塞して前端がカッタ装置１８の直後に位置している時には、ブラケット２９がシールドフレーム５のブラケット３０と一致していて、ボルト３１により固定できるようになっている。
【００１５】
図６は、シールド掘進機本体１の軸心線９と掘削機１５の軸心線１０とが一直線に一致しており、水平方向に掘進して水平なトンネルを構築している状態を示している。この時、内側カッタ１８ａの外周には外側カッタ１８ｂが固定されており、更に図６に示すように外筒２８が左方向に張出されて切欠部２３の外部を閉塞した状態で、ブラケット２９，３０をボルト３１にて固定することにより外筒２８はシールドフレーム５に固定されている。そして、前記外筒２８内部の切欠部２３が形成されている球体部６の外側には、モルタル等の充填材３２が充填されている。
【００１６】
この状態でカッタ装置１８を旋回駆動しつつシールドジャッキ４によりシールド掘進機本体１を前進させ、縮小したシールドジャッキ４の後部にセグメント３を組み立てることにより、水平方向の掘進を行う。
【００１７】
上記水平方向の掘進から、例えば上向きに屈曲したトンネルを構築する際には、以下の手順で行う。
【００１８】
まず、屈曲させる目標位置の手前で掘進作業を停止する。次に、ボルト３１を外してブラケット２９，３０の結合を解き、外筒２８の拘束を解放する。この時、下方に向けてトンネルを掘進している場合には、外筒２８を既に組み立てられたセグメント３間に挟んでおいたプレートに溶接等にて固定することにより、外筒２８をセグメント３に固定する。
【００１９】
再び、シールド掘進機本体１による掘進を行うと、外筒２８を置き去りにしたままシールド掘進機本体１は前進し、スキンプレート２の切欠部２３が外筒２８の先端から露出した状態になる。
【００２０】
この状態になったら掘進を停止し、まず、カッタ装置１８の連結・切離し装置１９を作動して、内側カッタ１８ａから外側カッタ１８ｂを切り離し、押し引き装置２１を作動して内側カッタ１８ａを後方に後退させる。この時、内側カッタ１８ａは、球状軌跡Ｒ内に収まるように形成されている。
【００２１】
続いて、前記回転ジャッキ２７を伸長して、球体部６を図６の状態から時計方向に回転軸１２を中心に分割プレート２５一個分だけ回転させる。次に、回転ジャッキ２７が取付られている分割プレート２５を後側シール部６ｂから切り離して前側シール部６ａに取付ける。
【００２２】
次に、回転ジャッキ２７を後側シール部６ｂの次の分割プレート２５に連結して伸長させることにより再び分割プレート２５一個分だけ球体部６を回転させ、以後同様の操作を繰返して、図７に示すように掘削機１５の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して水平且つ直角方向になるように掘削機１５の向きを変更する。
【００２３】
次に、スキンプレート２内および前側シール部６ａにバックアンカ３３を取付け、掘進ジャッキ２２によりバックアンカ３３に反力をとり且つ発進シール装置１６によりシールしながら、掘削機１５を球体部６から矢印方向に発進させて上向きにトンネルを掘進する。
【００２４】
上記では、水平方向にトンネルを掘進する状態から、上向きに９０゜屈曲したトンネルを構築する場合について説明したが、初期のトンネル掘進が縦・横・斜めの任意の方向であり、更にその状態から、縦・横・斜めの任意の方向に屈曲したトンネルを掘進することができる。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したような従来のシールド掘進機においては、初期に形成したトンネルの途中から屈曲したトンネルを掘進するためには、筒形の発進スキンプレートをもつ掘削機１５を、球体部６の球状軌跡Ｒ内に収納させる必要がある。このために、発進スキンプレート１４の口径はシールド掘進機本体１のスキンプレート２に対して大幅に小さくなってしまう。例えば、初期のトンネル径に対して屈曲したトンネル径は最大でも７０％程度の大きさが限度となっていた。従って、従来では、初期のトンネルに対して略同径の大きな外径を備えた屈曲トンネルを連続して構築するようなことはできないという問題を有していた。
【００２６】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築することができるようにした屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機を提供することを目的とするものである。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールドジャッキを有するシールド掘進機本体のスキンプレートの前端側部に切欠部を形成し、スキンプレートの前端内部に、前端が開口して断面略Ｕ字状を有する鐘形回転体を前記スキンプレートの切欠部側に折り曲げ可能に支持し、更に前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できる外筒を固定し、前記鐘形回転体の前端開口の内部に、掘削径が拡縮できるカッタ装置を前端に備えた掘削機の発進スキンプレートの後端を嵌合させて掘進ジャッキにより鐘形回転体に接続し、前記掘削機の発進スキンプレートの外周に、前記外筒の外径と略同一の外径を有し且つ前記カッタ装置と共に旋回できる筒形カッタを嵌合し、直線シールド時は、シールド掘進機本体の軸心線と鐘形回転体の軸心線とを一致させ且つカッタ装置により筒形カッタの外径と略同一の径で掘削しつつシールド掘進機本体のシールドジャッキによりスキンプレートと外筒を押して掘進し、屈曲シールド時は、スキンプレートと外筒の固定を切離し、再度掘進を行うことにより外筒からスキンプレートの切欠部を露出させ、次にカッタ装置と共に筒形カッタを旋回させつつ鐘形回転体をシールド掘進機本体に対して所定角度折り曲げた後、カッタ装置により発進スキンプレートの外径と同一の径で掘削しつつ前記掘進ジャッキにより発進スキンプレートを押して掘削機により折り曲げ方向に掘進することを特徴とする屈曲トンネルの掘進方法、に係るものである。
【００２８】
上記手段において、屈曲シールドのための鐘形回転体の折り曲げ時に、カッタ装置を縮径させて筒形カッタ内に引込め、該引込んだカッタ装置の旋回が筒形カッタに伝えられるようにカッタ装置を筒形カッタに連結するようにしてもよい。
【００２９】
本発明は、スキンプレートの前端側部に切欠部を備え、且つシールドフレームにシールドジャッキを備えたシールド掘進機本体と、
前記スキンプレートの外側に前記切欠部を閉塞できるようにし、スキンプレートに固定が可能な外筒と、
前端が開口して前記スキンプレートの前端内部に嵌合し、スキンプレート内面に設けた回転軸により前記スキンプレートの切欠部側に折れ曲がりが可能な鐘形回転体と、
該鐘形回転体を回転軸を中心に折り曲げる回転駆動装置と、
鐘形回転体の前端開口部内に発進スキンプレートの後端が嵌合し、前端にカッタ装置を備えた掘削機と、
該掘削機と前記鐘形回転体との間を接続する掘進ジャッキと、
前記掘削機の発進スキンプレートの外側に嵌合した筒形カッタと、
該筒形カッタを前記カッタ装置と共に旋回させるための連結手段と、
カッタ装置の掘削外径を拡縮する拡縮手段と、
を備えたことを特徴とするシールド掘進機、に係るものである。
【００３０】
上記手段において、鐘形回転体が断面略Ｕ字状を有しており該断面略Ｕ字状の後端半球部の曲面中心を通る軸線上の回転軸によりスキンプレートに対して折れ曲がり可能に支持されていてもよく、又、筒形カッタと発進スキンプレートとを切離し可能に連結する固定装置を備えていてもよく、又、筒形カッタの内面に、発進スキンプレートとの間の気密を保持するシール装置を備えていてもよく、又、連結手段は、カッタ装置の周方向外側に張出し可能な伸縮部材と、該伸縮部材の外側先端が嵌合するように筒形カッタの内面に備えた凹部とからなっていてもよく、又、カッタ装置の拡縮手段は、伸縮カッタスポークであってもよく、又、カッタ装置の拡縮手段は、カッタ装置に備えた伸縮部材の先端部に嵌合してカッタ装置と連結・切離しが可能なリングカッタであってもよい。
【００３１】
上記手段によれば、掘削機の発進スキンプレートの後端を収容するようにした鐘形回転体を、シールド掘進機本体の切欠部を備えたスキンプレートの前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機の発進スキンプレートの外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置により旋回できるようにした筒形カッタを備えた構成としたので、掘削機の発進スキンプレートの径を、シールド掘進機本体のスキンプレートの径に近付けても土中で掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げることができ、よって初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築できる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３３】
図１、図２は本発明のシールド掘進機の一例を示したものであり、図中図６〜図８と同等の構成部材には同じ符号を付して詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分についてのみ詳述する。
【００３４】
図１、図２は、本発明のシールド掘進機の形態例を示したものであり、図中１は、シールド掘進機を構成するシールド掘進機本体である。このシールド掘進機本体１は、筒形を有するスキンプレート２の長手方向の中間部内側に、セグメント３に反力をとって掘進を行うための複数のシールドジャッキ４を有するシールドフレーム５を備えている。
【００３５】
前記スキンプレート２の前端側部には略Ｕ字状の切欠部２３が形成されており、且つ前記スキンプレート２の外側には前記切欠部２３を閉塞できる筒形の外筒２８が嵌合されていて、該外筒２８は固定部３４により前記スキンプレート２に固定できるようになっている。
【００３６】
前記シールドフレーム５の前側におけるスキンプレート２の内部には、鐘形回転体３５が設けられている。鐘形回転体３５は、前端が開口３６した断面略Ｕ字状を有しており、その後端の半球部３５ａの曲面中心３７を通る軸線上のスキンプレート２の内面位置には回転軸３８が設けられており、該回転軸３８に前記鐘形回転体３５が回転可能に取付られていて、前記スキンプレート２の切欠部２３側に折り曲がれるようになっている。
【００３７】
更に、前記スキンプレート２の内側には、図２に示すように、前記鐘形回転体３５を回転軸３８を中心に折り曲げるための回転駆動装置３９が設けられている。図２の例では、回転軸３８を挟む上下位置に伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂが略平行に配置されており、スキンプレート２と鐘形回転体３５との間を、一方の伸縮ジャッキ４０ａが伸長した状態で接続し、他方の伸縮ジャッキ４０ｂが縮小した状態で接続している。これにより、上記伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂによる伸長と縮小の逆の動作を同時に行うことにより、前記鐘形回転体３５を回転軸３８を中心として略９０゜の範囲で回転させてシールド掘進機本体１に対して折り曲げることができる。
【００３８】
前記鐘形回転体３５の半球部３５ａにおける前記切欠部２３と反対側の下部後側には、後述する閉塞蓋４１（図３）で閉塞できるようにした作業開口４２が設けてあり、該作業開口４２の周縁外面には、シールドフレーム５およびスキンプレート２に設けた球面シール装置４３が当接してシールするようになっている。
【００３９】
前記鐘形回転体３５の前端開口３６部内には、掘削機１５の発進スキンプレート１４の後端が嵌合しており、該掘削機１５の発進スキンプレート１４と前記鐘形回転体３５との間は掘進ジャッキ４４により接続している。掘進ジャッキ４４はその伸縮によって鐘形回転体３５に対して掘削機１５を前後に移動できるようにしている。
【００４０】
掘削機１５の面板１３を貫通する駆動軸１７の前端にはカッタ装置４５が固定されており、又、面板１３の後側にはカッタ装置４５を旋回する旋回駆動モータ２０が取付けられていると共に、図示例では、面板１３を貫通するスクリュコンベヤ４６が備えられている。
【００４１】
前記掘削機１５の発進スキンプレート１４の外側には、前記外筒２８の外径と略一致する外径を有した筒形カッタ４７が嵌合配置されており、該筒形カッタ４７は、固定装置４８により発進スキンプレート１４に対して切離し可能に固定されている。筒形カッタ４７は、発進スキンプレート１４の外周に沿って旋回することにより、外周面に備えたビットを介して切り羽を掘削できるようにしている。又、筒形カッタ４７の内面には、発進スキンプレート１４外面との間の気密を保持するためのシール装置４９を備えている。
【００４２】
前記カッタ装置４５と筒形カッタ４７との間には、筒形カッタ４７をカッタ装置４５と共に旋回させるようにした連結手段５０を備えており、又、前記カッタ装置４５には、掘削外径を前記外筒２８の外径又は発進スキンプレート１４の外径に略一致させられるようにした拡縮手段５１を備えている。
【００４３】
図示例では、カッタ装置４５が、内側カッタスポーク５２に対して伸縮ジャッキ５３により伸縮できる伸縮カッタスポーク５４を備えた場合を示している。又、上記伸縮カッタスポーク５４には、伸縮カッタスポーク５４の外側端に対して出没できるようにしたコピーカッタ５５が設けられている。
【００４４】
前記伸縮カッタスポーク５４の一部は、伸縮ジャッキ５３’により周方向外側に張出しが可能な伸縮部材５６となっていて、該伸縮部材５６の外側先端には凸部５７が設けてあり、該凸部５７が嵌合できるようにした凹部５８が前記筒形カッタ４７の内面に形成されている。そして、前記掘進ジャッキ４４と、伸縮ジャッキ５３’により伸縮する伸縮部材５６と、凸部５７と、筒形カッタ４７に備えた凸部５７とにより、前記連結手段５０が構成されている。
【００４５】
又、前記した伸縮カッタスポーク５４はその伸縮によってカッタ装置４５の掘削径を変更できるので、それ自体が拡縮手段５１となっている。
【００４６】
一方、図示例では、前記伸縮カッタスポーク５４の一部に設けた伸縮部材５６の凸部５７が嵌合できる開口５９を備えたリングカッタ６０を備えることにより拡縮手段５１を構成した場合を示している。このリングカッタ６０は、前記筒形カッタ４７の内径および外径と略一致しており、リングカッタ６０をカッタ装置４５により支持した状態では、筒形カッタ４７の外径に一致した径を掘削することができ、又、リングカッタ６０をカッタ装置４５から取外した状態では、発進スキンプレート１４の外径に一致した径を掘削することができるようになっている。
【００４７】
次に、上記形態例の作用を説明する。
【００４８】
図１は、シールド掘進機本体１の軸心線９と、掘削機１５および鐘形回転体３５の軸心線１０とが一直線になっており、カッタ装置４５の伸縮ジャッキ５３’が伸長された伸縮部材５６の外側にはリングカッタ６０が装着されて拡径されており、これにより水平方向に掘進して水平なトンネルを構築している状態を示している。この時、図１に示すように、外筒２８は左方向に張出されて発進スキンプレート１４の切欠部２３の外部を閉塞した状態で固定部３４にて溶接等によりスキンプレート２に固定されている。又、筒形カッタ４７は固定装置４８により掘削機１５の発進スキンプレート１４に固定されている。更に、スキンプレート１４の外側はシール装置４９によりシールされ、作業開口４２外縁の半球部３５ａ外面は球面シール装置４３によりシールされている。
【００４９】
上記初期の掘進では、カッタ装置４５が旋回駆動されてリングカッタ６０により鐘形回転体３５の外径と同径に掘削しつつシールドジャッキ４によりシールド掘進機本体１を前進させ、縮小したシールドジャッキ４の後部にセグメント３を組み立てることにより、水平方向の掘進が行われる。
【００５０】
上記水平方向の掘進から、例えば上向きに屈曲したトンネルを構築する際には、以下の手順で行う。
【００５１】
まず、屈曲させる目標位置の手前で初期の掘進作業を停止する。次に、固定部３４の固定を溶断等により解除して、外筒２８の拘束を解放する。この時、図３に示すように、既に組み立てたセグメント３間に予め挟んでおいたプレート６１に溶接等にて外筒２８を固定することにより、外筒２８をセグメント３に固定する。
【００５２】
次に、再びシールド掘進機本体１による掘進を行うと、図３に示すように、外筒２８を置き去りにしたままシールド掘進機本体１は前進し、スキンプレート２の切欠部２３が外筒２８の先端から露出した状態になる。
【００５３】
切欠部２３が露出されたら掘進を停止し、まず、カッタ装置４５の伸縮ジャッキ５３を縮小させて各伸縮カッタスポーク５４を引込めると共に、伸縮ジャッキ５３’を縮小させて伸縮部材５６を引込めることによってリングカッタ６０との連結を解除する。続いて、掘進ジャッキ４４を縮小すると、掘削機１５は後退してカッタ装置４５が筒形カッタ４７の内部に引込まれる。次に、伸縮ジャッキ５３’を伸長することにより伸縮部材５６の凸部５７を筒形カッタ４７の凹部５８に嵌合する。これにより、カッタ装置４５の旋回が筒形カッタ４７に伝えられて一緒に旋回するように連結される。又、鐘形回転体３５における半球部３５ａの作業開口４２を閉塞蓋４１で閉塞する。
【００５４】
次に、カッタ装置４５を旋回させることにより筒形カッタ４７を旋回しつつ、図２に示した回転駆動装置３９の伸縮ジャッキ４０ａ，４０ｂを図２の状態から、伸縮ジャッキ４０ａを縮小して伸縮ジャッキ４０ｂを伸長することにより、図４に示すように、鐘形回転体３５を回転軸３８を中心として回転させ、鐘形回転体３５の軸心線１０がシールド掘進機本体１の軸心線９に対して略９０゜の屈曲位置になるように折り曲げる。上記鐘形回転体３５の折り曲げ時、筒形カッタ４７はその外周に備えたビットにより回転方向前側の切り羽を効果的に掘削する。鐘形回転体３５が折り曲げられたら、固定装置４８を取外して筒形カッタ４７と発進スキンプレート１４との固定を解除する。
【００５５】
次に、図５に示すように、鐘形回転体３５の回転周りの地盤改良６２を行うと共に、鐘形回転体３５の隔壁３５’の一部撤去を行い、更に掘削機１５による掘進のためのテールブロック６３の搬入・組立等を行った後、掘進ジャッキ４４によりセグメント３に反力をとりつつ掘削機１５を、鐘形回転体３５および筒形カッタ４７から矢印方向に発進させて上向きの屈曲トンネルを掘進する。
【００５６】
上記では、初期の水平方向にトンネルを掘進する状態から、上向きに９０゜屈曲したトンネルを構築する場合について説明したが、初期のトンネル掘進が縦・横・斜めの任意の方向であり、更にその状態から、縦・横・斜めの任意の方向に屈曲したトンネルを掘進することができる。
【００５７】
上記したように、掘削機１５の発進スキンプレート１４の後端を収容するようにした鐘形回転体３５を、シールド掘進機本体１の切欠部２３を有するスキンプレート２の前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機１５の発進スキンプレート１４の外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置４５により旋回される筒形カッタ４７を備えた構成としたことにより、掘削機１５の発進スキンプレート１４の径を、シールド掘進機本体１のスキンプレート２に近い径としても掘削機１５を土中で折り曲げることができる。これにより、初期のトンネル径に対して９０％或いはそれ以上の大きな径の屈曲トンネルを連続して構築することができる。
【００５８】
尚、本発明は上記形態例ではスクリュコンベヤを備えた掘進方式について説明したが、掘進方式には限定されないこと、鐘形回転体の形状、鐘形回転体の回転折り曲げ方式、連結手段および拡縮手段の構成、カッタ装置の構成等は種々変更できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の屈曲トンネルの掘進方法およびシールド掘進機によれば、掘削機の発進スキンプレートの後端を収容するようにした鐘形回転体を、シールド掘進機本体の切欠部を備えたスキンプレートの前端内部に折れ曲がり可能に取付け、更に、掘削機の発進スキンプレートの外周に固定・切離し可能に嵌合され、且つカッタ装置により旋回できるようにした筒形カッタを備えた構成としたので、掘削機の発進スキンプレートの径を、シールド掘進機本体のスキンプレートの径に近付けても土中で掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げることができ、よって初期のトンネルと略同径の屈曲トンネルを連続して構築できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシールド掘進機の形態の一例で直線状態に掘進を行う状態を示す切断側面図である。
【図２】図１のシールド掘進機に備える回転駆動装置の側面図である。
【図３】図１に示した状態から、外筒に対して鐘形回転体および掘削機を前方に張出させた作動状態を示す切断側面図である。
【図４】図３に示した状態から、鐘形回転体および掘削機をシールド掘進機本体に対し折り曲げた作用状態を示す切断側面図である。
【図５】図４に示した状態から、鐘形回転体および筒形カッタに対し掘削機を屈曲方向に発進させて掘進を行う作用状態を示す切断側面図である。
【図６】従来のシールド掘進機の一例を示す切断側面図である。
【図７】図６の球体部を回転させて掘削機の向きを変更させた状態を示す切断側面図である。
【図８】図６の切断平面図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機本体
２  スキンプレート
４  シールドジャッキ
５  シールドフレーム
９  軸心線（シールド掘進機本体）
１０  軸心線（掘進機および鐘形回転体）
１４  発進スキンプレート
１５  掘削機
２３  切欠部（略Ｕ字状）
２８  外筒
３５  鐘形回転体
３５ａ        半球部
３６  開口
３７  曲面中心
３８  回転軸
３９  回転駆動装置
４４  掘進ジャッキ
４５  カッタ装置
４７  筒形カッタ
４８  固定装置
４９  シール装置
５０  連結手段
５１  拡縮手段
５４  伸縮カッタスポーク
５６  伸縮部材
５８  凹部
６０  リングカッタ
【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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