(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールドフレームの前部に設けられた回転カッタと、該回転カッタに斜め前方に向けて出没自在に装着されたオーバカッタと、上記シールドフレームにスライド可能に被嵌されたフードとを有するシールド掘進機の立坑接合方法であって、
上記オーバカッタを上記回転カッタから斜め前方に突出させた状態で上記回転カッタを回転させることで、該オーバカッタにより、立坑壁に、上記フードと同径の係合溝を切削形成し、
該係合溝に上記フードを前進させて嵌め込むようにしたことを特徴とするシールド掘進機の立坑接合方法。
【請求項２】
上記オーバカッタを、上記回転カッタの回転中、該回転カッタに対して徐々に前方に突出させ、そのオーバカッタによって上記立坑壁に上記係合溝を切削形成するようにした請求項１記載のシールド掘進機の立坑接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の立坑との接合を行う立坑接合シールドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機により形成されたトンネルを既設の立坑に接合させる場合には、図１１に示すように、掘進機ａが到達する立坑ｂの近傍に地上ｃ側または立坑ｂ側から予め薬剤を注入して止水ゾーンｄを形成しておき、その止水ゾーンｄに掘進機ａを侵入させてその解体や立坑ｂへの貫通工事を行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、地上ｃ側からの薬剤注入は、道路状況（交通量が多いため通行止不可）や建物の存在等により、行えない場合がある。また、立坑ｂ側からの薬剤注入は、既に立坑ｂ内で作業が行われている場合など立坑ｂの使用状況によっては、行えない場合がある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、既設の立坑との接合を地上側または立坑側からの薬剤注入なしで行える立坑接合シールドを提供することにある。
【０００５】
【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、シールドフレームの前部に設けられた回転カッタと、該回転カッタに斜め前方に向けて出没自在に装着されたオーバカッタと、上記シールドフレームにスライド可能に被嵌されたフードとを有するシールド掘進機の立坑接合方法であって、上記オーバカッタを上記回転カッタから斜め前方に突出させた状態で上記回転カッタを回転させることで、該オーバカッタにより、立坑壁に、上記フードと同径の係合溝を切削形成し、該係合溝に上記フードを前進させて嵌め込むようにしたものである。
【０００６】
本発明は、回転カッタから斜め前方に突出させたオーバカッタにより立坑壁に円形の係合溝を形成し、その係合溝に、シールドフレームにスライド可能に被嵌されたフードを前進させて係合させ、接合部の土砂の崩壊を防ぎながら立坑に接合するようにしたものである。ここで、立坑壁に形成された係合溝は、シールドフレーム前部の回転カッタから突出されたオーバカッタにより掘削形成されるため、シールドフレームに対して面出しされることとなる。よって、シールドフレームに沿って移動するフードの先端は、この係合溝に密着して係合することとなり、止水性が高まる。
【０００７】
このように、既設立坑との接合が、接合部の土砂を崩壊させることなくしかも高い止水性を保って達成されるため、地上側または立坑側からの薬剤注入は不要となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【０００９】
図１に示すように、円筒状に形成されたシールドフレーム１の前部には、切羽を掘削すべく回転する回転カッタ２が設けられている。回転カッタ２は、その回転軸３が切羽側と坑内側とを仕切る隔壁４に軸支されており、回転軸３に設けられたギヤ５にモータ６のピニオン７が噛合されて、回転駆動されるようになっている。
【００１０】
上記シールドフレーム１は、本実施形態にあっては、前胴１ａと後胴１ｂとが中折れジャッキ８をおよび球面シール９を介して屈曲自在に接続された中折れフレームとなっているが、通常のものでもよい。かかる中折れフレームでは、その前胴１ａに上記回転カッタ３が取り付けられ、後胴１ｂに推進用のシールドジャッキ１０が取り付けられている。
【００１１】
回転カッタ２は、図２に示すように、回転軸３を中心として放射状に配置された５本のカッタスポーク１１ａ〜ｅと、各カッタスポーク１１に設けられたビット１２と、回転軸３の端面に設けられたフィシュテールビット１３とからなっている。４本のカッタスポーク１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄの内部にはカッタ２の掘削径を拡縮するための拡縮ジャッキ１４が設けられ（図１参照）、残りの１本のカッタスポーク１１ｅの内部には、コピーカッタ１５が出没自在に設けられている。
【００１２】
拡縮ジャッキ１４は、図１に示すように、四角筒状に形成されたカッタスポーク１１ａ〜ｄの内部に収容されており、支持ブラケット１６に固定された固定部１４ａに対して伸長部１４ｂが径方向に移動することにより、回転カッタ２の実質的な掘削径を拡縮するものである。詳しくは、拡縮ジャッキ１４伸長時のカッタ２の掘削径は、図５に示すように前胴１ａの外周にスライド自在に装着されたフード１７の外径に合致され、拡縮ジャッキ１４収縮時のカッタ２の掘削径は、図６に示すように前胴１ａの外径に合致されている。
【００１３】
拡縮ジャッキ１４の伸長部１４ｂは、四角筒状に形成されたカッタスポーク１１ｂ内に設けられた樹脂板１８に案内されて、径方向に移動する。カッタスポーク１１ｂの固定表板１９には、この移動方向に沿って案内溝２０が形成されている。案内溝２０は、伸長部１４ｂに設けられた係合片２１を径方向に案内する。係合片２１には移動表板２２が設けられており、この移動表板２２にはビット２３が設けられている。よって、移動表板２２のビット２３は、固定表板１９のビット１２に対して図２に示す伸縮代２４の範囲で、径方向に移動する。
【００１４】
コピーカッタ１５は、カーブ掘進時にカーブ内側の余掘りを行うべく、カッタスポーク１１ｅの先端部から適宜径方向外方に出没されるものである。コピーカッタ１５が設けられるカッタスポーク１１ｅは、スペース的に前記拡縮ジャッキ１４が設けられないため、図２に示すようにその長さが前胴１ａの半径に合わせて形成されている。既設の立坑との接合時にフード１７の前方へのスライド移動を確保するためである。
【００１５】
上記カッタスポーク１１ｃと１１ｄとの間、１１ｅと１１ａとの間には、これらを接続する弧状のオーバカッタ支持部材２５が設けられている。各オーバカッタ支持部材２５には、オーバカッタ収容部２６が設けられており、その内部に切羽側に向けて自在に出没するオーバカッタ２７が収容されている。オーバカッタ２７は、図１に示すように、収容部２６に取付けられた固定部２７ａと切羽側に伸長する伸長部２７ｂ（図４参照）とからなるジャッキから構成されており、その伸長時に回転カッタ２の回転により図８に示すように接合すべき立坑壁３６に円形の係合溝３７を切削形成するものである。図４中、２８はビット部である。
【００１６】
オーバカッタ２７は、その伸長方向が前方かつ径方向外方になるように収容部２６に斜めに取り付けられており、その最大ストローク先端位置（伸長位置）２９での中心線３０の回転径ｒがフード１７の外径Ｒに一致されている。また、収容部２６は、オーバカッタ２７の収縮時にその伸長部２７ｂが切羽側に突出しないように、カッタ室３１側に突出された筒状のシース部３２を有している。このシース部３２は、回転カッタ２の回転に伴ってカッタ室３１内の土砂を混練するアジテータとしても機能する。
【００１７】
カッタ室３１は、回転カッタ２により掘削された土砂を取り込むべく、隔壁４により坑内側から区画された土砂取込室である。カッタ室３１内の土砂は、スクリューコンベヤ３３により、坑内側に断続的に排出される。スクリューコンベヤ３３は、その排出口３４に設けられたゲート３５を適宜開閉することにより、カッタ室３１内の土水圧（すなわち切羽の土水圧）を所定値に保って切羽の崩壊を防ぎながら排土するものである。
【００１８】
シールドフレーム１の前胴１ａの外周には、切羽側に移動されることにより上記係合溝３７に嵌め込まれるフード１７が、スライド自在に装着されている。フード１７は、通常時には図５に示すように前胴１ａと重ねられており、立坑壁３６との接合時には図６に示すように前方に移動される。なお、通常時には上述の拡縮ジャッキ１４が伸長されて、回転カッタ２の掘削径がフード１７の外径に合致されているため、フード１７の板厚が掘進抵抗となることはなく、接合時には拡縮ジャッキ１４が収縮されて、回転カッタ２の掘削径が前胴１ａの外径に合致されるため、フード１７の前方への移動が確保される。
【００１９】
フード１７の内周面には、フード１７を軸方向にスライド移動させるためのブラケット３８が、取付けられている。ブラケット３８は、前胴１ａにその軸方向に沿って形成されたスライド溝３９を通って、前胴１ａ内部に延出されている。スライド溝３９は、立坑接合時におけるフード１７の軸方向の移動を満足する長さに形成されていることは勿論である。
【００２０】
前胴１ａの内周面には、ブラケット３８の軸方向の移動を許容するようにスライド溝３９を覆って形成されたカバー部材４０が取付けられている。カバー部材４０内のブラケット３８には、前胴１ａ内に取付けられるフード移動用ジャッキ４１が接続されるようになっている。このフード移動用ジャッキ４１は、通常時には図１に示すように中折れジャッキ８やシールドジャッキ１０とスペース的に干渉するため前胴１ａから取外されており、これらジャッキ８，１０が取外される立坑接合時に図５および図６に示すように前胴１ａに取付けられる。
【００２１】
フード移動用ジャッキ４１の取付けは、次のようにして行う。まず、前胴１ａ内に設けられたブラケット５１に当該ジャッキ４１のシリンダ部４１ａをピン４２で取付ける。そして、カバー部材４０の軸方向の蓋４３を取り外し、その開口部から当該ジャッキ４１のロッド部４１ｂをカバー部材４０内に挿入する。その後、カバー部材４０の径方向の蓋４４を取り外し、その開口部から手を入れて、ロッド部４１ｂ先端の係合ブラケット４５をフード１７のブラケット３８にピン４６で結合する。
【００２２】
これにより、フード移動用ジャッキ４１の据付けが完了する。かかるフード移動用ジャッキ４１およびカバー部材４０は、図３に示すように周方向に適宜間隔を隔てて複数（８個）設けられている。フード１７に加わる側部地山の土圧による摩擦力に対抗する力を得るためである。なお、図５および図６中、４７は土砂シール、４８はグリス注入用のニップルである。
【００２３】
以上の構成からなる立坑接合シールドの作用を述べる。
【００２４】
図７に示すように、本施工例においては、立坑接合シールドＳは、立坑の立坑壁３６に対して上り勾配５％で近接しており、上り勾配５％で立坑に接合しようとしている。この掘進中は、図５に示すように拡縮ジャッキ１４が伸長されているため、フード１７の板厚が掘進の抵抗となることはない。
【００２５】
接合は次のように行われる。まず、立坑接合シールドＳを立坑壁３６の直前（400mm 程度前）で停止させる。そして、回転カッタ２を回転させながら、オーバカッタ２７を徐々に伸長させてストローク一杯まで伸ばし、切羽をフード１７と同径の円溝状に掘削する。
【００２６】
オーバカッタ２７がストローク一杯となったなら、一旦オーバカッタ２７を収縮させて格納し、回転カッタ２を回転させながらシールドジャッキ１０によりシールドＳそのものを前進させ、この動作を繰り返すことにより図８に示すようにフィシュテールビット１３が立坑壁３６に接した状態にする。その後、再び回転カッタ２を回転させながら、オーバカッタ３７を徐々に伸長させてストローク一杯まで伸ばすことにより立坑壁３６を掘削し、立坑壁３６にフード１７と同径の円状の係合溝３７を形成する。
【００２７】
かかる係合溝３７は、シールドフレーム前胴１ａに取付けられた回転カッタ２から突出されたオーバカッタ２７により掘削形成されるため、シールドフレーム前胴１ａに対して面出しされることとなる。すなわち、係合溝３７は、立坑接合シールドＳに対して垂直に面出しされ、上り勾配５％の傾きに合わせて斜めに形成される。
【００２８】
なお、立坑壁３６は、平面が望ましいが、僅かな曲率があったり凹凸があっても、オーバカッタ２７で形成される係合溝３７によって面出しできる程度のものであれば構わない。また、接合角度も上り勾配５％に限られることはなく、係合溝３７の面出しできる角度であれば多少急角度でもよく、直角でもよいことは勿論である。
【００２９】
オーバカッタ２７は、図１に示すようにその最大ストローク先端位置２９での中心線３０の回転径ｒがフード１７の外径Ｒに一致されているので、ストローク一杯まで伸ばされて掘削形成された立坑壁３６の係合溝３７の径は、フード１７の径に合致することになる。かかる係合溝３７が立坑壁３６に形成されたなら、オーバカッタ２７を収縮して格納し、後胴１ｂのテールフレーム４９とセグメント５０とを固定してシールドＳの後退を防止する。
【００３０】
そして、図９に示すように、不要となった中折れジャッキ８およびシールドジャッキ１０等を取り外し、フード移動用ジャッキ４１を取付ける（図５参照）。そして、図６に示すように、拡縮ジャッキ１４を収縮させてフード１７の移動路を確保し、フード移動用ジャッキ４１によりフード１７を切羽側に移動させ、フード１７の先端１７ａを立坑壁３６の係合溝３７に係合させる。係合溝３７の径ｒはフード１７の径Ｒに合致されているので、フード１７の先端１７ａは係合溝３７に密着して係合する。また、フード先端１７ａの形状は、係合溝３７の形状に合わせて斜めに形成されていることは勿論である。
【００３１】
その後、カッタ室３１内に坑内側から隔壁４を通して固化剤を注入し、フード先端１７ａと係合溝３７との極僅かなクリアランスのシールを行う。そして、図１０に示すように、スクリューコンベヤ３３を取外す。このときカッタ室３１内は固化されているので、取外口３３ａからの土砂の噴発はない。そして、前胴１ａの内側のノズル５１から側部地山に向けて薬剤注入ロッド（図示せず）を差し込み、該ロッドから薬剤を注入して地山を固化する。図１０中、５２は固化ゾーンを示す。上記ノズル５１は、通常の掘進時はフード１７によって覆われているため、土砂等が詰まっていることはない。
【００３２】
最後に、フード１７内にて、固化した土砂を取り除くと共に、回転カッタ２およびその駆動モータ６等を取り外し、立坑壁３６を壊して立坑との接合が終了する。なお、フード１７、前胴１ａおよび後胴１ｂは、置き去りされてトンネルの一部となる。
【００３３】
このように、回転カッタ２から突出させたオーバカッタ２７により立坑壁３６に円形の係合溝３７を形成し、その係合溝３７にシールドフレーム１のフード１７を係合させて立坑に接合するようにしたので、接合部の土砂の崩壊がフード１７によって防止される。
【００３４】
また、立坑壁３６に形成された係合溝３７は、シールドフレーム１前部の回転カッタ２から突出されたオーバカッタ２７により掘削形成されるため、シールドフレーム１に対して面出しされることとなる。よって、シールドフレーム１に沿って移動するフード１７の先端は、この係合溝３７に密着して係合することとなり、止水性が高まる。
【００３５】
このように、既設立坑との接合が、接合部の土砂を崩壊させることなくしかも高い止水性を保って達成されるため、従来必要であった地上側または立坑側からの薬剤注入は不要となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る立坑接合シールドによれば、既設立坑との接合が、接合部の土砂を崩壊させることなく、しかも高い止水性を保って達成できる。よって、従来必要であった地上側または立坑側からの薬剤注入は不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す立坑接合シールドの側断面図である。
【図２】図１の II-II線矢視図である。
【図３】図１の III-III線矢視断面図である。
【図４】オーバカッタの説明図である。
【図５】フードの部分の拡大図である（スライド前）。
【図６】フードの部分の拡大図である（スライド後）。
【図７】立坑への接合の工程を示す図である（第１段階）。
【図８】立坑への接合の工程を示す図である（第２段階）。
【図９】立坑への接合の工程を示す図である（第３段階）。
【図１０】立坑への接合の工程を示す図である（第４段階）。
【図１１】従来の技術を示す図である。
【符号の説明】
１  シールドフレーム
１ａ  前胴
１ｂ  後胴
２  回転カッタ
１７  フード
２７  オーバカッタ
２９  最大ストローク位置
ｒ  回転径
Ｒ  外径
Ｓ  立坑接合シールド
【図１】
0003829348.tif 000002
【図２】
0003829348.tif 000003
【図３】
0003829348.tif 000004
【図４】
0003829348.tif 000005
【図５】
0003829348.tif 000006
【図６】
0003829348.tif 000007
【図７】
0003829348.tif 000008
【図８】
0003829348.tif 000009
【図９】
0003829348.tif 000010
【図１０】
0003829348.tif 000011
【図１１】
0003829348.tif 000012