(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端側にトンネル構築部を有し、かつ前端に水平方向及び垂直方向に湾曲する凸曲面が形成された本体ブロックと、
前端側に掘削機構を有し、かつ後端に前記凸曲面に沿う凹曲面が形成され、該凹曲面を前記凸曲面に対向配置させた状態で前記本体ブロックの前方に前記凸曲面に沿って移動可能に連結された複数の掘削ブロックとを備えたことを特徴とするシールド掘進機。
【請求項２】
前記本体ブロックは、幅方向に拡幅可能な複数のトンネル構築ブロックを備えてなる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】
本発明は地中を掘進してトンネルを構築するシールド掘進機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルの一部の断面を変化させたいときにシールド掘進機の本体を拡幅させて掘進する多連型シールド掘進機が、例えば特開平６−１４６７７６号公報に開示されている。図１０は上記公報に開示された多連型シールド掘進機の平面断面図である。図１０に示すように、従来の多連型シールド掘進機は、円形の左右の主カッター５１，５２と、これらの間の背面側に位置させた円形の副カッター５３を、これらカッター５１乃至５３の正面形状と対応する形状を輪郭形状としたシールドフレーム５５の前面部に、回転駆動可能に取り付けて、左右の主シールド部５７，５９と中央の副シールド部６１とを有する構成としたものである。
【０００３】
シールドフレーム５５は、主カッター５１，５２の軸心と平行な方向に上下位置で３分割されて、両側に配置された主シールドフレーム部５５ａ，５５ｂと中央シールドフレーム部５５ｃの３つのフレーム部から構成されている。そして、各分割部には左右方向へ一定量スライドし得るスライドガイド機構がそれぞれ設けられて、左右の主シールド部５７，５９を中央の副シールド部６１に対してそれぞれ左右方向へスライドさせることによって拡幅できるように構成されている。
【０００４】
また、トンネル掘進途中で急曲率の掘進を容易にする技術として、例えば特開平３−２０８９８７号公報に示されたような中折れ機能を有する多連型中折シールド掘進機が知られている。
【０００５】
さらにまた、シールド工事においては、土質条件、施工方法、シールド掘進機本体の重心バランス等の各種条件の影響により、シールド掘進機本体が掘進しながら徐々に掘進軸と直交する面内でローリング（回転）してしまうことがある。このようにシールド掘進機本体がローリングすると施工性やセグメントの組立精度等に悪影響を及ばすためローリングを修正して正規の姿勢に戻す必要がある。
また、施工線形の計画上、意図的にシールド掘進機本体をローリングさせながら掘進することによってトンネルを螺旋状に構築する必要がある場合もある。
【０００６】
このような必要性からシールド掘進機をローリングさせる技術として、例えば図１１に示した特開平３−２８１８９２号公報に示された複断面シールド掘進機のように、カッタ部を含む前胴７０を分割し、それぞれが上下方向へ屈曲できる構造にして、これを利用して回転力を発生させるという方法がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
近年のシールド工事の多様化から複雑なシールド工事が要求されると共に、工事の効率化も要求されるようになっている。
しかしながら、上述した各シールド掘進機は、拡幅機能、中折れ機構、ローリング力発生のための機構のいずれか単一の機構を有するものであり、近年の複雑多様なシールド工事に十分対応できるものではない。そこで、上記従来の各機構を一台のシールド掘進機に搭載することも考えられるが、従来の機構のままではシールド掘進機が大型化してしまい、コスト面及び工事の効率等の点から好ましくないことになる。
このような事情からシンプルな構造で複数の機能を併せ持つシールド掘進機の開発が望まれていた。
【０００８】
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、シンプルな構造で複数の機能を併せ持つ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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るシールド掘進機は、後端側にトンネル構築部を有し、かつ前端に水平方向及び垂直方向に湾曲する凸曲面が形成された本体ブロックと、前端側に掘削機構を有し、かつ後端に前記凸曲面に沿う凹曲面が形成され、該凹曲面を前記凸曲面に対向配置させた状態で前記本体ブロックの前方に前記凸曲面に沿って移動可能に連結された複数の掘削ブロックとを備えたものである。
【００１０】
また、前記本体ブロックは、幅方向に拡幅可能な複数のトンネル構築ブロックを備えてなるものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施の形態であるシールド掘進機の斜視図である。図において、１はシールド掘進機であり、断面形状が略Ｔ字状の本体ブロック３、本体ブロック３の前方左右に設置されて前端側に掘削機構５，７を有する左右掘削ブロック９，１１、本体ブロック３の後部左右に設置されて後端側にトンネル構築部を有する左右構築ブロック１３，１５から構成されている。
【００１２】
本体ブロック３は、図２に示すように、その前端に水平方向及び垂直方向に湾曲する凸曲面３ａが形成され、凸曲面３ａの中央付近には左右掘削ブロック９，１１と連通する連絡口１７，１９が設けられている。また、本体ブロック３の後端側にはトンネルを構築するためのトンネル構築部３ｂが設けられている。
左右掘削ブロック９，１１の後端には本体ブロック３の凸曲面３ａに沿う凹曲面９ａ，１１ａが形成されている。そして、左右掘削ブロック９，１１は凹曲面９ａ，１１ａを本体ブロック３の凸曲面３ａに対向させた状態で、凸曲面３ａに沿ってそれぞれ上下左右方向に移動可能に本体ブロック３に連結されている。
左右構築ブロック１３，１５は本体ブロック３に対して幅方向に拡幅できるように構成されている。
【００１３】
図３は図１に示したシールド掘進機１の平面断面図、図４は図３において丸で囲んだＣ部の拡大図である。以下、図３，図４に基づいてシールド掘進機１における左右掘削ブロック９，１１と本体ブロック３との連結部分の構造について説明する。
図３，図４において、２１，２３はそれぞれ左右掘削ブロック９，１１の凹曲面９ａ，１１ａのほぼ中央部に後方へ突出させて形成された連結管であり、その端部にはフランジ２１ａ，２３ａがそれぞれ形成されている。また、フランジ２１ａ，２３ａの外周部には前方に突出する凸部２１ｂ，２３ｂがそれぞれ形成されている。左右掘削ブロック９，１１は、連結管２１，２３を本体ブロック３の連通口１７，１９に挿入して、フランジ２１ａ，２３ａの凸部２１ｂ，２３ｂを連通口１７，１９の縁部内面に当接させると共に、本体ブロック３の凸曲面３ａと左右掘削ブロック９，１１の凹曲面９ａ，１１ａの一部とを当接させて本体ブロック３に連結されている。そして、各当接部にはリング状の止水用パッキン２５，２６が設置されている。
連結管２１，２３と連通口１７，１９との間には一定の隙間が設けられており、左右掘削ブロック９，１１はこの隙間の分だけ上下左右等任意の方向に移動できるように構成されている。
【００１４】
図５は図３における矢視Ａ−Ａ断面図である。図において、２７ａ，２７ｂ乃至３３ａ，３３ｂ（図５において、左掘削ブロック９に関する部位には添え字ａを、右掘削ブロック１１に関する部位には添え字ｂをそれぞれ付けている。）はそれぞ一端側をフランジ２１ａ，２３ａに、他端側を本体ブロック３側にそれぞれ揺動可能に固定したジャッキであり、これらのジャッキ２７ａ，２７ｂ乃至３３ａ，３３ｂを伸縮させることによって左右掘削ブロック９，１１を本体ブロック３に対して相対移動させることができる。すなわち、ジャッキ２７ａ，２７ｂ及び２９ａ，２９ｂを伸縮させることによって左右掘削ブロック９，１１を左右に移動させることができ、またジャッキ３１ａ，３１ｂ及び３３ａ，３３ｂを伸縮させることによって左右掘削ブロック９，１１を上下に移動させることができる。
【００１５】
次に上記のように構成された本実施の形態によって地山を掘進する際の動作を説明する。掘進時において、シールド掘進機１をローリングさせたい場合には、図６に示すように、例えば左掘削ブロック９を下向きに、右掘削ブロック１１を上向きにした状態で掘進することによって、地山の抵抗力がローリング力として作用し、シールド掘進機１をローリングさせることができる。図６に示した状態の場合には、時計回り方向のローリング力が作用することになる。なお、反時計回り方向のローリング力を発生させるには、左掘削ブロック９を上向きに、右掘削ブロック１１を下向きにした状態で掘進すればよい。
【００１６】
また、掘進途中において、進路を上向きに変えたい場合には、図７に示すように、左右掘削ブロック９，１１を共に上向きにして掘進すればよい。進路を下向きに変えたい場合は左右掘削ブロック９，１１を共に下向きにして掘進すればよい。
さらに、進路を右に変えたい場合には、図８に示すように、左右掘削ブロック９，１１を共に右向きにして掘進すればよい。進路を左に変えたい場合は左右掘削ブロック９，１１を共に左向きにして掘進すればよい。
【００１７】
さらにまた、掘進途中において、トンネル幅を広げる必要がある場合には、図９に示すように、左右掘削ブロック９，１１をそれぞれ左右方向に移動させながら掘進し、左右構築ブロック１３，１５が拡幅可能な地点まで進んだところで、左右構築ブロック１３，１５を拡幅させる。なお、図９は左右掘削ブロック９，１１及び左右構築ブロック１３，１５を共に拡幅した状態を示している。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態によれば、左右掘削ブロック９，１１を本体ブロック３の凸曲面に沿わせて上下左右方向に移動させるだけで、シールド掘進機をローリングさせたり、方向転回させたり、さらに拡幅させたりすることができる。しかも、左右掘削ブロック９，１１を移動させる機構も極めてシンプルであり、機内スペースも有効に活用できる。
【００１９】
また、左右掘削ブロック９，１１及び左右構築ブロック１３，１５を、それぞれ独立に拡幅できるようにしたので、シールド掘進機１を拡幅する際に、少なくとも左右掘削ブロック９，１１を拡幅できる距離だけコピーカッタで掘削しながら掘進すれば、その後は左右掘削ブロック９，１１のみを拡幅させて、掘削機構５，７によって掘削しながら掘進できるので、拡幅の作業が効率的に行える。
【００２０】
なお、上記の実施の形態においては、左右掘削ブロック９，１１を移動させるための駆動装置としてジャッキを例に挙げて説明したが、これ以外の既存の駆動装置を利用できることはいうまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明においては、本体ブロックの前端に水平方向及び垂直方向に湾曲する凸曲面を形成し、かつ複数の掘削ブロックの後端に前記凸曲面に沿う凹曲面を形成し、該凹曲面を前記凸曲面に対向配置させた状態で前記複数の掘削ブロックを前記本体ブロックの前方に前記凸曲面に沿って移動可能に連結したので、複数の掘削ブロックをそれぞれ各別に上下左右方向に移動でき、これら複数の掘削ブロックを移動させることによってローリング、方向転換、拡幅の各機能を発揮させることができる。
また、本発明では、掘削ブロックを介して前面から受ける掘進抵抗を凸曲面で受ける構造であるため、図１１に示した前記抵抗を屈曲部（中折部）に設置したいわゆる中折ジャッキで受けるもののように多数の中折ジャッキを設置する必要がなく、機内スペースを広くとることができる。
【００２２】
また、前記本体ブロックは、幅方向に拡幅可能な複数のトンネル構築ブロックを備えたので、掘削ブロックの拡幅に対応して断面積の異なるトンネルを構築できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態のシールド掘進機の斜視図である。
【図２】  図１に示した本体ブロック３の斜視図である。
【図３】  図１の水平断面図である。
【図４】  図３に丸で示したＣ部の拡大図である。
【図５】  図３に示したシールド掘進機のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図６】  本発明の一実施の形態のローリング動作の説明図である。
【図７】  本発明の一実施の形態の上下方向転回動作の説明図である。
【図８】  本発明の一実施の形態の左右方向転回動作の説明図である。
【図９】  本発明の一実施の形態の拡幅動作の説明図である。
【図１０】  拡幅機構を有する従来の多連型シールド掘進機の平面断面図である。
【図１１】  中折れ機構を有する従来の多連型シールド掘進機の説明図である。
【符号の説明】
１  シールド掘進機
３  本体ブロック
３ａ  凸曲面
５，７  掘削機構
９  左掘削ブロック
１１  右掘削ブロック
９ａ，１１ａ  凹曲面
１３  左構築ブロック
１５  右構築ブロック
２７ａ，２７ｂ，２９ａ，２９ｂ，３１ａ，３１ｂ，３３ａ，３３ｂ  ジャッキ
【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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