(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機本体の先端側に、掘削土砂を充満するチャンバを設けたシールド掘進機において、
前記シールド掘進機は、後方側に取水セグメントが組立てられ、内部に水の取込が可能な取水トンネル構築用であり、
前記シールド掘進機本体の掘進に伴って、前記チャンバ内に前記掘削土砂を順次取り込み、前記チャンバ内から前記掘削土砂の一部を、前記シールド掘進機本体の掘進力により、前記シールド掘進機本体の後部側外方にあって、当該シールド掘進機本体の外周と掘削地山との間に、そのまま排出する複数の排出通路を設けたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記排出通路は、前記チャンバーを隔成する隔壁に一端が開口するとともに、他端が前記シールド掘進機本体の側面に開口し、当該排出通路の開閉を調整する開閉蓋を設けたことを特徴とする請求項１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】
この発明は、シールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
降雨の少ない島や砂漠地域などにおいては、飲料水を確保するために海岸の近傍に海水淡水化プラントが建設されている。また、海水は、例えば、塩の製造プラントの処理原水となっており、この種の海水処理施設では、海水を淡水化させる装置などに海水を導入する必要がある。
【０００３】
そこで、このような海水処理施設においては、従来、多数の取水孔を貫通形成した塩化ビニル管に不織布を巻き付けたものや、有孔ヒューム管を埋設した取水トンネルにより海水を取り入れていた。
【０００４】
ところが、このような構成の取水トンネルは、開削工法や沈埋工法で埋設するので、埋設位置の直上部周辺を埋設作業のために専有することに起因する施工上の制約が多くなる。
【０００５】
そこで、本発明者らは、この種の取水トンネルをシールド工法により構築する技術を開発し、特願平９−２１８４９２号で提案している。この構築方法に用いるセグメントは、図３，４に示すように、従来から、通常のシールド工法で用いられているスチールセグメントやダクタイルセグメントなどの本体プレート１の外側に透水部材２を取付けて一体化したものである。
【０００６】
透水部材２は、ポーラスコンクリートなどで構成され、この透水部材２を通った地下水などを、本体プレート１に設けられた取水孔（図示省略）から内部に積極的に取込む構造になっている。
【０００７】
しかしながら、このような取水セグメント３を用いてシールド掘進機により取水トンネルを構築する際には、以下に説明する技術的な課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、通常のシールド工法では、シールド掘進機本体４とセグメントの外径の差から生じるテールボイドに裏込め注入を施し、地表面の沈下を抑制し、セグメントの早期安定性を確保していた。
【０００９】
ところが、取水トンネルの構築で裏込め注入を施すと、図４に示すように、取水セグメント３の外面の透水部材２のまわりに不透水層５を作ことになり、取水セグメント３から外水を取込むことができなくなるので、裏込め注入を施すことができない。
【００１０】
裏込め注入を施すことができなければ、シールド掘進機やセグメント直上の地表面沈下が増大するとともに、セグメントの早期安定性の確保が困難になる。
【００１１】
また、曲線部の掘削においては、前述した取水トンネルを構築する際だけでなく、  一般のトンネルを構築する際にも、シールド掘進機の側部を予め余掘りして、シールド掘進機の通過位置を軟弱化させ、地山との競り合いが少なくなるようにしている。
【００１２】
ところが、緩い砂層などでは、地盤改良を行わない場合には、余掘り部が崩壊し、曲線部でのシールド掘進機と地山との競り合いを十分に小さくできないという問題もあった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地表面の沈下の増大を抑えつつ、セグメントの早期安定性を確保し、しかも、曲線施工における地盤改良をなくすことができるシールド掘進機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、シールド掘進機本体の先端側に、掘削土砂を充満するチャンバを設けたシールド掘進機において、前記シールド掘進機は、後方側に取水セグメントが組立てられ、内部に水の取込が可能な取水トンネル構築用であり、前記シールド掘進機本体の掘進に伴って、前記チャンバ内に前記掘削土砂を順次取り込み、前記チャンバ内から前記掘削土砂の一部を、前記シールド掘進機本体の掘進力により、前記シールド掘進機本体の後部側外方にあって、当該シールド掘進機本体の外周と掘削地山との間に、そのまま排出する複数の排出通路を設けた。
このように構成したシールド掘進機によれば、シールド掘進機は、後方側に取水セグメントが組立てられる取水トンネル構築用であり、シールド掘進機本体の掘進に伴って、チャンバ内に掘削土砂を順次取り込み、チャンバ内から掘削土砂の一部を、シールド掘進機本体の掘進に応じて、シールド掘進機本体の後部側外方にあって、当該掘進機本体の外周と掘削地山との間に、そのまま排出する複数の排出通路を設けているので、排出通路から排出された掘削土砂が、シールド掘進機本体の外側面に沿って順次後方に押しやられ、シールド掘進機とセグメントの外径の差から生じるテールボイドを埋める。
従って、取水セグメントの外周に不透水層を形成することなく、シールド掘進機やセグメント直上の地表面沈下の増大を抑えることができるとともに、セグメントの早期安定性を確保することができる。
また、曲線施工の際には、余掘り部分が、排出通路から排出された掘削土砂により埋められので、余掘り部分の地山崩落を防止することができるとともに、掘削土砂は、シールド掘進機により掘削されているので軟弱化されていて、地山との競り合いも小さくなる。
前記排出通路は、前記チャンバーを隔成する隔壁に一端が開口するとともに、他端が前記シールド掘進機本体の側面に開口し、当該排出通路の開閉を調整する開閉蓋を設けることができる。
この構成によれば、排出通路からの掘削土砂の排出を、開閉蓋により調整することができるので、例えば、取水トンネルの構築において、裏込め注入の施工が可能な区間では、通常とおりのシールド工法の施工が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１，２は、本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示している。
【００１６】
同図に示したシールド掘進機１０は、取水トンネルを構築する際に本発明を適用した場合を例示しており、取水トンネルは、図３，４に示した取水セグメント３を円筒状に組立てることにより構築される。
【００１７】
取水セグメント３は、通常のシールド工法で用いられているスチールセグメントやダクタイルセグメントなどの本体プレート１の外側に透水部材２を取付けて一体化したものである。
【００１８】
透水部材２は、ポーラスコンクリートなどで構成され、この透水部材２を通った地下水などを、本体プレート１に設けられた取水孔から内部に積極的に取込む構造になっている。
【００１９】
また、同図に示したシールド掘進機１０は、土圧式のものであって、円筒状に形成されたシールド掘進機本体１４の先端側には、隔壁１６が設けられている。
【００２０】
この隔壁１６で画成された先端側が開口したチャンバ１８は、掘削泥土を充満して、地山の土圧，水圧に対抗するために用いられる。隔壁１６の中心軸上には、十字状のスポーク２０を支持する回転軸２２が貫通した状態で、回転自在に支持されている。
【００２１】
スポーク２０には、図示省略ビットが固設されていて、回転軸２２を回転駆動することにより、スポーク２０に設けられたビットにより土砂を掘削して、チャンバ１８内に取込む。
【００２２】
チャンバ１８内に取込む掘削泥土には、例えば、添加材として気泡を用いることができ、気泡を泥土に混入すると、その流動性が増すとともに、気泡の消失により地山と同等の土質となり、透水性が復元する。
【００２３】
以上のような土圧式シールド掘進機としての基本的な構成は、従来の種の装置と同じであるが、本実施例のシールド掘進機１０は、以下に説明する点に、顕著な相違がある。
【００２４】
すなわち、本実施例のシールド掘進機１０には、掘削泥土の取込みに伴って、チャンバ１８から掘削泥土の一部を、シールド掘進機本体１４の後部側に排出する排出通路２４が、複数設けられている。
【００２５】
各排出通路２４は、一端側が、チヤンバ１８を画成する隔壁１６に開口し、他端側が、シールド掘進機本体１４の後部側の側面に開口している。図１に示した排出通路２４は、例えば、金属製のパイプから構成され、シールド掘進機本体１４の一方の側面側を図示しているが、この側面の背面側にも同様な排出通路２４が設けられている。
【００２６】
なお、この排出通路２４は、図１では、シールド掘進機本体１４の側面側に３列平行に設けた場合を例示しているが、排出通路２４は、掘進機本体１４の上部および下部側にも勿論設けることができる。
【００２７】
さて、以上のように構成されたシールド掘進機１０によれば、掘削泥土の取込みに伴って、チャンバ１８内にこれが充満されると、シールド掘進機本体１４の後部側に排出する排出通路２４が設けられているので、掘削泥土の一部は、排出通路２４を通って、掘進機本体１４の後部の外側面側に排出される。
【００２８】
掘進機本体１４の側面側に排出された掘削泥土は、シールド掘進機１０の掘進に伴って順次排出される掘削泥土に押されて、シールド掘進機本体１４の側面に沿って順次後方に押しやられ、シールド掘進機１０とセグメント３の外径の差から生じるテールボイドを埋める。
【００２９】
従って、取水セグメント３の外周に不透水層を形成することなく、シールド掘進機１０やセグメント３直上の地表面沈下の増大を抑えることができるとともに、セグメント３の早期安定性を確保することができる。
【００３０】
また、曲線施工の際には、余掘り部分が、排出通路２４から排出された掘削泥土により埋められので、余掘り部分の地山崩落を防止することができるとともに、掘削泥土は、シールド掘進機１０により掘削されているので軟弱化されていて、地山との競り合いも小さくなる。
【００３１】
なお、上記実施例で示したシールド掘進機１０の排出通路２４には、例えば、隔壁１６に開口した部分に、排出通路２４の開閉を調整するスライド式などの開閉蓋を設けることができる。
【００３２】
このような開閉蓋を設けると、排出通路２４からの掘削泥土の排出を、開閉蓋により必要に応じて調整することができるので、例えば、取水トンネルの構築において、裏込め注入の施工が可能な区間では、通常とおりのシールド工法の施工が可能になる。
【００３３】
なお、上記実施例では、本発明のシールド掘進機を取水トンネルの構築に適用した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、通常のトンネルをシールド工法で構築する際にも用いることができる。
【００３４】
本発明を通常のシールド工法に適用すると、上記実施例で説明した作用効果以外に、掘削土砂の一部を、シールド掘進機本体の後部側に排出すると、掘進時のフリクションカット効果の向上，裏込め注入の補足（量の低減），切羽圧の伝達効果の向上により、テール部の地盤応力の解放低減で、地盤沈下の抑制などの効果が得られる。
【００３５】
【発明の効果】
以上、実施例で詳細に説明したように、本発明にかかるシールド掘進機によれば、地表面の沈下の増大を抑えつつ、取水セグメントの早期安定性を確保し、しかも、曲線施工における地盤改良をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるシールド掘進機の一実施例を示す外観図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線断面図を所要角度回転させた状態の図である。
【図３】従来のシールド掘進機で取水トンネルを構築する際の外観図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１                  本体プレート
２                  透水部材
３                  取水セグメント
１０                シールド掘進機
１２                取水トンネル
１４                シールド掘進機本体
１６                隔壁
１８                チャンバ
２０                スポーク
２４                排出通路
【図１】
0004341998.tif 000002
【図２】
0004341998.tif 000003
【図３】
0004341998.tif 000004
【図４】
0004341998.tif 000005