(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑と横坑を連続して掘削するシールド掘進機において、
親シールド掘進機内部に、子シールド掘進機を収納した球体を回転自在に設置し、
前記親シールド掘進機の側面には、子シールド掘進機が通過可能な複数の発進開口部を設置すると共に、
前記球体には、該球体の一側面を開削した開削部と、前記子シールド機の発進及び該球体の回転の後に該球体の他の一側面を開口して搬入口を形成するための搬入口形成部と、を設け、
前記開削部は、該開削部と同形状で切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材からなる蓋を設置可能に構成してあることを特徴とする、
立坑と横坑の連続掘進機。
【請求項２】
請求項１に記載の立坑と横坑の連続掘進機において、
前記複数の発進開口部を任意の角度で設けてあり、
前記球体内部において、子シールド掘進機の据え付け高さを変更可能に構成してあることを特徴とする、
立坑と横坑の連続掘進機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の立坑と横坑の連続掘進機において、
前記蓋は、子シールド掘削機が通過する部分だけを、切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材により構成し、その他の部分を鋼材等により構成したことを特徴とする、
立坑と横坑の連続掘進機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載の立坑と横坑の連続掘進機を用いた立坑と横坑の連続掘進方法であって、
親シールド掘進機で立孔を掘削し、
前記開削部に蓋を設置した状態で前記球体を回転させ、
子シールド機を推進させて一方の横坑を掘削し、
前記搬入口形成部に、別体の子シールド機を搬入するための搬入口を形成し、
前記搬入口から別体の子シールド機を搬入し、
別体の子シールド機を推進させて他方の横坑を掘削することを特徴とする、
立坑と横坑の連続掘進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、立坑と横坑を連続して掘進するシールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機は、両端開放の筒体の先端に、掘削刃を設けた構造である。
従って、掘進方向を変更するには、長い筒体の位置を徐々にずらしながら掘削する必要があり、掘進方向を直角に変更するような作動はできない。
【０００３】
前記従来技術の発想を転換し、球体を内蔵するシールド掘進機を使用して、掘進方向を直角に変更することができるシールド掘進機が開発されている。
（特願平２−２６０６２７、登録番号２７００７１４）
以下、図９を参照して説明する。
このシールド掘進機によれば、外部シールド掘進機１１により一方向を掘進後所定位置において、外部シールド掘進機１１の球体３１内に収納設置された他の内蔵シールド掘進機４１を９０度回転（図９、ａ）させた後、掘進を行うと共に、さらに、別個に搬入した新たなシールド掘進機Ｄ（図９、ｂ）により、内蔵シールド掘進機４１と反対方向に掘進を行うものである。（図９、ｃ）
【０００４】
しかし、この方法によると以下の問題がある。
▲１▼内蔵シールド掘進機４１を発進後、反対方向に掘進を行うための新たなシールド掘進機Ｄを搬入させるために球体３１の発進口Ｅを一旦上側に向ける必要がある。  この時、内蔵シールド掘進後の空間を壁Ｇで塞ぐ必要がある。
そのために一時的にではあるが内蔵シールド掘進作業を中断することになる。
▲２▼別個に搬入する新たなシールド掘進機Ｄは、ある程度の完成状態で搬入する必要が有り、そのために大型のクレーンを必要とする場合がある。
▲３▼球体３１の発進口Ｅの位置は、球体３１の回転軸により決まってしまうため、最初の内蔵シールド掘進機４１と１８０度反対方向の発進しかできない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の問題点を解決するためになされたもので、立坑と横坑を連続して掘進する際、それぞれ反対の方向に掘進する横坑が、多方向に向かって掘進できるシールド掘進機及びその連続掘進方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本願の第１発明は、立坑と横坑を連続して掘削するシールド掘進機において、親シールド掘進機内部に、子シールド掘進機を収納した球体を回転自在に設置し、前記親シールド掘進機の側面には、子シールド掘進機が通過可能な複数の発進開口部を設置すると共に、前記球体には、該球体の一側面を開削した開削部と、前記子シールド機の発進及び該球体の回転の後に該球体の他の一側面を開口して搬入口を形成するための搬入口形成部と、を設け、前記開削部は、該開削部と同形状で切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材からなる蓋を設置可能に構成してあることを特徴とする、立坑と横坑の連続掘進機である。
また、本願の第２発明は、前記複数の発進開口部を任意の角度で設けてあり、前記球体内部において、子シールド掘進機の据え付け高さを変更可能に構成してあることを特徴とする、立坑と横坑の連続掘進機である。
また、本願の第３発明は、前記蓋は、子シールド掘進機が通過する部分だけを、切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材により構成し、その他の部分を鋼材等により構成したことを特徴とする、立坑と横坑の連続掘進機である。
また、本願の第４発明は、前記第１発明乃至第３発明の何れかに記載の立坑と横坑の連続掘進機を用いた立坑と横坑の連続掘進方法であって、親シールド掘進機で立孔を掘削し、前記開削部に蓋を設置した状態で前記球体を回転させ、子シールド機を推進させて一方の横坑を掘削し、前記搬入口形成部に、別体の子シールド機を搬入するための搬入口を形成し、前記搬入口から別体の子シールド機を搬入し、別体の子シールド機を推進させて他方の横坑を掘削することを特徴とする、立坑と横坑の連続掘進方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態１】
以下図面を参照しながら、本発明の実施形態の一例について説明する。
【０００８】
＜イ＞全体構成
図４は、横坑が左右両方向に発進される状態を示す側断面図である。親シールド掘進機１内部に、子シールド掘進機２を収納した球体３を回転軸８を介して回転自在に設置し、前記親シールド掘進機１の側面には、子シールド掘進機２が通過可能な複数の発進開口部４を設置すると共に、前記球体３の一側面を開削し、開削部５と同形状で、切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材からなる蓋６を設置し、球体３の他の一側面を開口して搬入口７を設けたことを特徴とする、立坑と横坑の連続掘進機である。
【０００９】
＜ロ＞親シールド掘進機
図１は、親シールド掘進機１が垂直方向の下向きに所定位置まで掘進した状態を示す側断面図である。
親シールド掘進機１は、外殻を両端開放の円筒体１ａにより構成され、先端には、親シールド掘進機１の軸心方向に進退可能な掘削刃１ｂ、１ｃが装備されている。掘削刃１ｃは、着脱自在な外周カッター（オーバーカッター）である。
親シールド掘進機１が掘進する際には、掘削刃１ｂ、１ｃが共に回転して掘削を行い、後述の子シールド掘進機２が掘進する際には、掘削刃１ｃを撤去し、掘削刃１ｂ単独で掘削を行うものである。
親シールド掘進機１の側面には、子シールド掘進機２が通過可能な複数の発進開口部４、４（円形窓）が予め開設されている。
【００１０】
＜ハ＞子シールド掘進機
図２は、子シールド掘進機２が後述の球体３内に収納・固定されている状態を示す側断面図である。子シールド掘進機２とは、通常のシールド掘進機であるが、ただし球体３内に収納できる寸法の装置である。子シールド掘進機２は円筒体２ａと掘削刃１ｂにより構成されており、子シールド掘進機２、掘削刃１ｂは親シールド掘進機１の軸心方向に進退可能に構成されている。
【００１１】
＜ニ＞球体
球体３は前記の子シールド掘進機２を収納する球体である。
子シールド掘進機２を回転軸８を中心に回転させ方向変換を行う前に、予め球体３の一側面を開削し、開削部５と同形状で、切削可能な耐圧強度を有する高強度切削材からなる蓋６を設置する構造としておく。
【００１２】
＜ホ＞蓋
蓋６はシールドのカッターで切削可能であり、かつ地圧に耐えるだけの強度を有する材料により構成される。
たとえばコンクリートの内部に、鉄筋の代わりに繊維からなる棒等により組立てられたもの、又はコンクリートの表面に繊維のシートで補強されたもの等が使用される。
【００１３】
【作用】
以下に、本発明による立坑と横坑の連続掘進機の作用を説明する。
【００１４】
＜イ＞立坑の掘進
水平トンネルにおいて掘進方向を直角に曲げるような場合にも勿論使用できるが、本実施例においては、垂直の立坑を掘削し、その最深部から水平方向にトンネルを掘進する場合について説明する。
図１は、親シールド掘進機１が垂直方向の下向きに所定位置まで掘進した状態を示す側断面図である。
親シールド掘進機１が掘進する場合は、掘削刃１ｂ、１ｃを下向きに位置させて、同時に回転し掘進する。
掘削刃１ｂ、１ｃにより掘削した分だけ、セグメントＳを反力にして推進ジャッキＪを伸長させ、親シールド掘進機１を推進させる。
以下、掘削と推進を繰り返し、垂直下向きの立坑を掘削する。
球体３を回転させる前に、子シールド２の推進ジャッキＫを縮小させ、子シールド２を球体３の内部に後退させる。この時、掘削刃１ｂと１ｃは分断され、子シールド２だけが立坑内に後退することになる。（図２）
【００１５】
＜ロ＞蓋の設置
親シールド掘進機１が垂直下向きの立坑を掘削完了後、開削部５に蓋６を設置する。
蓋６は、シールドのカッターで切削可能であり、かつ地圧に耐えるだけの強度を有する材料、たとえばコンクリートの内部に鉄筋の代わりに繊維からなる棒等により組立てられたもの、又はコンクリートの表面に繊維のシートで補強されたプレキャストセグメント等を使用する。
蓋６の仕上げ面は、球体３の曲率に合わせて、同一半径になるように仕上げられる。（図２）
【００１６】
＜ハ＞球体の回転
前記により蓋６を設置後、親シールド掘進機１の側面に設置された回転ジャッキＪ１、Ｊ２を伸縮させることにより、回転軸８を中心に球体３を所定位置（発進開口部４）まで回転させる。（図３）
球体３の回転に伴い、親シールド掘進機１の側面に予め開口されている発進開口部４と掘削刃１ｂが一致するものである。
【００１７】
＜ニ＞横坑の掘進
図４は子シールド掘進機２が発進開口部４を発進して、横坑掘削を開始した状態を示す側断面図である。
子シールド掘進機２が掘進する場合は、分断された掘削刃１ｂだけにより掘削されるものである。
掘削刃１ｂにより掘削した分だけ、反力部材Ｗを反力にして子シールド掘進機２の推進ジャッキＫを伸長させ、子シールド掘進機２を推進させる。
以下、掘削と推進を繰り返し、水平の横坑を掘削していく。
子シールド掘進機２が掘進後は、球体３の内部は中空状態となる。
【００１８】
＜ホ＞別体の子シールド掘進機の搬入
中空状態となった球体３の内部に、地上からクレーン等を使用して別体の子シールド掘進機を搬入する。（図示せず）
【００１９】
＜ヘ＞反対方向への横坑の掘進
既に子シールド掘進機２により掘削された横坑と反対方向への横坑の掘進を、別体の子シールド掘進機により掘削開始する。
掘進方向には既に球体３に設置された蓋６がある。
この蓋６は、親シールド掘進機１の側面に予め開口していた発進開口部４を閉鎖しているため、蓋６を掘削刃により切削・撤去し反対方向への横坑の掘進を行うものである。
以後は、前記した子シールド掘進機２による横坑の掘進と同じであるため、説明は省略する。
【００２０】
【発明の実施の形態２】
図５は立坑Ｔと横坑Ａ、Ｂの他の連続掘進状況を示す側断面図である。
横坑Ａと横坑Ｂのシールド掘進機の据え付け高さｈ１、ｈ２、及びシールド掘進機の寸法を変更することにより、任意の横坑を掘削できるものである。
図６（ａ）は球体３を回転させる前に蓋６を設置した状態を示す側断面図であり、図６（ｂ）は球体３を回転後、別体の子シールド掘進機２１により掘削開始する状態を示す側断面図である。
図６で示すように蓋６全体を切削可能材で構成せず、シールド掘進機の通過する部分だけ高強度切削材６ａで構成し、その他の部分をたとえば鋼製６ｂにより構成する。
鋼製６ｂ部分の高強度切削材６ａを囲む周囲は、たとえばエントランスフランジＦ付きの管を球体３の内部に突出しておき、エントランスパッキンを取付けられるようにしておくとよい。
【００２１】
【発明の実施の形態３】
図７は立坑Ｔと横坑Ａ、Ｂのさらに他の連続掘進状況を示す平面図である。
横坑Ａと横坑Ｂは直線上になく、任意角度の方向に向かって掘進できるものである。
図８に示すように、蓋６はシールド掘進機が切削する部分６ａと他の部分６ｂで材料を区分けする。
球体３自体も、回転後にシールド掘進機が通過する部分は、高強度切削材でできた球体３により予め製作しておく。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるから、次のような効果を得ることができる。＜イ＞一つの立坑から、方向の異なる複数の横坑を掘削することができる。
＜ロ＞中心軸の一致した二方向に限らず、横坑のシールド掘進機の据え付け高さ及び寸法を変更することにより、任意の横坑を掘削できる。
＜ハ＞横坑シールド掘進機の寸法により、多方向の横坑掘削に対応できる。
＜ニ＞一つ目の横坑シールド掘進機が掘進後、壁で閉塞する必要がないので、二つ目以降の横坑掘削作業も同時に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】親シールド掘進機が垂直方向の下向きに所定位置まで掘進した状態を示す側断面図。
【図２】子シールド掘進機が球体内に収納・固定されている状態を示す側断面図。
【図３】回転軸を中心に球体を所定位置まで回転する状態を示す側断面図。
【図４】横坑掘削を開始した状態を示す側断面図。
【図５】立坑と横坑の他の連続掘進状況を示す側断面図。
【図６】球体の蓋の他の設置状況を示す側断面図。
【図７】立坑と横坑のさらに他の連続掘進状況を示す側断面図。
【図８】同上のための詳細構造を示す側断面図。
【図９】従来の立坑と横坑の連続掘進状況を示す側断面図。
【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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