(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台と、推進ジャッキ、架台前部の上下左右に移動自在な掘削機、上部回転掘削機を先端に有する架台上方の可動フード、架台下方の可動摺動体、架台後方下部の上下可動な下部回転掘削機、掘削土砂搬出機よりなる、隙間シールド機。
【請求項２】
架台に、左右方向姿勢制御装置を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の、隙間シールド機。
【請求項３】
架台下方の可動摺動体に、上下方向姿勢制御装置を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項２に記載の、隙間シールド機。
【請求項４】
架台前部の上下左右に移動自在な掘削機において、気体吐出口を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３に記載の、隙間シールド機。
【請求項５】
架台の後部開口部に、開閉式扉を設けたことを特徴とする、請求項１ないし請求項４に記載の、隙間シールド機。
【請求項６】
次の第１工程〜第４工程の各工程からなる、ライナー隙間の掘削方法。
（１）請求項１ないし請求項５に記載の、隙間シールド機を、固定された反力受け材で反力を取りながら、推進ジャッキで、ライナー隙間に推進し、架台前部の上下左右に移動自在な掘削機により掘削を行う第１工程。
（２）掘削に併せて、架台上方の可動フード及び架台下方の可動摺動体を貫入し、架台上部の可動フードに設けられた上部回転掘削機及び架台後方下部の上下可動な下部回転掘削機により、掘削を行う第２工程。
（３）掘削された土砂を、掘削土砂搬出機により搬出する第３工程。
（４）掘削後、架台上方の可動フード及び架台下方の可動摺動体の内側で、ライナー隙間に山留め材を架設し、裏込め注入を行う第４工程。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超大断面の矩形トンネルを構築するに際し、複数の矩形シールドで所望するトンネルの外郭を先行構築する場合に発生する各ライナー間の隙間を掘削する隙間シールド機とその掘削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の土木技術に至っては、高さ３５ｍ以上で幅員が３０ｍ以上にもなる大規模な超大断面の矩形トンネルである道路トンネルが施工されるようになり、経済上にもたらす役割の重要性は極めて大きいものがある。
【０００３】
このような超大断面の矩形トンネルを効率良く施工する方法として、特開平５−２８０２９６号公報に開示されている方法がある。この方法は、所望する矩形トンネルの外郭を従来のシールド工法により先行構築し、その後、その内側の所望する矩形トンネルを掘削する方法である。この方法によれば、従来のシールド工法を利用しながらも、変断面トンネル、急曲線、トンネル分岐・合流が可能となり、水密性に優れることは勿論、裏込め注入も有効に行え、安全で短工期を実現できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記した工法を実現するためには、接続するライナー間の隙間を合理的に掘削する方法が不可欠である。この掘削は、現在の検討段階においては、薬液注入による地盤改良後、ミニバックホウや人力により行うしかなく、多くの時間や費用がかかることは明らかであった。
【０００５】
そこで、今回の発明では、前記した問題を解決すべく、図４に示す縦方向のライナー隙間４２を掘削する隙間シールド機とその掘削方法を提供することを目的とし、開発したものである。
【０００６】
【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、図１に示すように、架台１１と、推進ジャッキ１２、架台前部の上下左右に移動自在な掘削機１３、上部回転掘削機１５を先端に有する架台上方の可動フード１４、架台下方の可動摺動体１６、架台後方下部の上下可動な下部回転掘削機１７、掘削土砂搬出機１８よりなる、隙間シールド機を構成するものである。
【０００７】
また、図１、図２及び図３に示すように、架台１１に、左右方向姿勢制御装置２１及び同２２を設けたことを特徴とする、隙間シールド機を構成するものである。
また、図１及び図３に示すように、架台下方の可動摺動体１６に、上下方向姿勢制御装置２３を設けたことを特徴とする、隙間シールド機を構成するものである。
また、図１において、架台前部の上下左右に移動自在な掘削機１３において、気体吐出口１３ａを設けたことを特徴とする、隙間シールド機を構成するものである。
また、図１において、架台１１の後部開口部に、開閉式扉２４を設けたことを特徴とする、隙間シールド機を構成するものである。
【０００８】
また、以下の第１工程〜第４工程の各工程からなる、図４に示すライナー隙間４２の掘削方法である。
（１）隙間シールド機を、固定された反力受け材３１で反力を取りながら、推進ジャッキ１２でライナー隙間４２に推進し、架台１１前部の上下左右に移動自在な掘削機１３により掘削を行う第１工程。
（２）掘削に併せて、架台上方の可動フード１４及び架台下方の可動摺動体１６を貫入し、架台上方の可動フード１４に設けられた上部回転掘削機１５及び架台後方下部の上下可動な下部回転掘削機１７により、掘削を行う第２工程。
（３）掘削された土砂を、掘削土砂搬出機１８により搬出する第３工程。
（４）掘削後、架台上方の可動フード１４及び架台下方の可動摺動体１６の内側で、ライナー隙間４２に山留め材を架設し、裏込め注入を行う第４工程。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に添付図面に基づき、この発明の実施の形態を説明する。
図１は、隙間シールド機の側面図、図２は、当該シールド機の平面図、図３は、当該シールド機の正面図、図４は、前記工法により施工された矩形トンネルの断面鳥瞰図である。
【００１０】
請求項１に記載の発明である、隙間シールド機の実施の形態を、図１に基づいて説明する。
架台１１は、ライナー４１の高さに合わせてその高さを構成し、ライナー隙間４２の幅に合わせてその幅を構成する。
推進ジャッキ１２は、反力受け材３１より反力をとりながら架台１１を推進するために、架台１１中に設ける。図２に示す実施例では、推進ジャッキ１２は、架台上部の１本及び架台下部の２本の計３本で構成されているが、前記本数に限定されるものではない。反力受け材３１は、ライナーのリブ、グリッパー、レールクランプあるいはアウトリガー等が考えられる。
【００１１】
掘削機１３は、ライナー隙間４２の土砂の掘削のため、架台前部に、上下左右に移動自在となるように設けられている。上下方向の移動は上下ジャッキ１３ｂにより行い、左右方向の移動は旋回ジャッキ１３ｃにより行い、その振れ幅は、振れ幅調整機構により調整される。掘削機１３は、油圧モータや電動モータ等によって回転し、先端に設けられたカッター等により、掘削を行う。
架台上方には、フードジャッキ１４ａによって前方に可動し、掘削部の山留めをする、可動フード１４を設けた。この可動フード１４は機長分の長さを有し、後方部では支保工作業の安全を確保する。
可動フード１４には、上部回転掘削機１５を設けた。これにより、Ｉ字型の掘削を可能とし、山留め材架設のスペースを確保する。上部回転掘削機１５には、円盤カッター等が用いられる。
【００１２】
架台下方には、摺動体ジャッキ１６ａによって可動し、掘削部の山留めをする、可動摺動体１６を設けた。この可動摺動体１６は、掘削機１３の先端部が円形であることに起因して構成される掘りむらを是正する役割も担う。従って、その先端部は、エッジ状に構成される。
架台後方下部には、下部山留め材架設のスペースを掘削するため、下部回転掘削機１７を設けた。この下部回転掘削機１７は、各ライナー４１の配置に応じて、上下可動である。下部回転掘削機１７には、円盤カッター等が用いられる。
架台１１に、掘削土砂搬出機１８を設けた。掘削機１３及び上部回転掘削機１５により掘削された土砂は、掘削土砂搬出機１８により、架台後方に搬出され、ベルトコンベアー３２や、鋼車によって、坑外に搬出される。
本発明は、以上の構成よりなるものである。
【００１３】
請求項２に記載の発明である隙間シールド機の実施の形態を、図１、図２及び図３に基づいて説明する。
矩形シールド機の施工誤差（ローリング）により生ずる、ライナー隙間４２の変化や地盤改良ゾーンの大きさの変化に対応し、シールド機の左右方向の姿勢を制御すべく、架台１１の上部に左右方向姿勢制御装置２１を、架台１１の中間部に同２２を設ける。左右方向姿勢制御装置２１及び同２２には、ジャッキ等を用いることが考えられる。
【００１４】
請求項３に記載の発明である隙間シールド機の実施の形態を、図１及び図３に基づいて説明する。
矩形シールド機の施工誤差（上下蛇行）により生ずる、ライナー隙間４２の変化や地盤改良ゾーンの大きさの変化に対応し、シールド機の上下方向の姿勢を制御すべく、架台下方の可動摺動体１６に、上下方向姿勢制御装置２３を設ける。上下方向姿勢制御装置２３には、ジャッキにより可動するフラップ装置を用いることが考えられる。
【００１５】
請求項４に記載の発明である隙間シールド機の実施の形態を、図１に基づいて説明する。
架台前部の掘削機１３において、そのスクロール部１３ｄに複数個の気体吐出口１３ａを設ける。気体吐出口１３ａより、圧縮空気等を吐出すことにより、掘削土砂が掘削機１３に付着するのを防止する。
【００１６】
請求項５に記載の発明である隙間シールド機の実施の形態を、図１に基づいて説明する。
非常時の掘削土砂の侵入を防止し、作業員の安全を確保すべく、架台１１の後部開口部に、開閉式扉２４を設ける。
【００１７】
請求項６に記載の発明であるシールド隙間４２の掘削方法の実施の形態を、図１及び図４に基づいて説明する。
（１）まず、ライナー４１に固定した反力受け材３１により反力をとりながら、推進ジャッキ１２で架台１１をライナー隙間４２に推進しつつ、掘削機１３によって、ライナー隙間４２に存在する土砂の掘削を行う。この際、掘削機１３は、上下ジャッキ１３ｂ及び旋回ジャッキ１３ｃにより上下左右に適宜移動しながら、ライナー隙間４２の掘削を行う。これにより、トンネル外郭における既成のライナー４１間に、コンクリートを打設するスペースが確保される。
（２）次いで、掘削に併せて、架台上方の可動フード１４及び架台下方の可動摺動体１６をシールド隙間４２に貫入し、架台上方の可動フード１４に設けられた上部回転掘削機１５及び架台後方下部の上下可動な下部回転掘削機１７により、掘削を行う。これにより、シールド隙間４２の上部及び下部において、山留め材架設のスペースが確保される。
【００１８】
（３）次いで、掘削された土砂を、掘削土砂搬出機１８により、架台後部に搬出し、その土砂をベルトコンベアー３２により坑外に搬出する。
（４）その後、架台後部において、上方の可動フード１４及び架台下方の可動摺動体１６の内側で、ライナー隙間４２に山留め材を架設し、裏込め注入を行う。これにより、山崩れが防止され、安全な施工が可能となる。
【００１９】
（５）以上の工程の後、隙間シールド機本体を前進させて、（イ）に戻り作業を繰り返し、シールド隙間４２の掘削を連続的に行う。これにより、矩形シールド機による掘削と同程度以上の掘削速度が確保でき、工程の短縮ができる。
（６）なお、掘削途中におけるシールド隙間４２の変化に対応して、左右方向姿勢制御装置２１及び同２２、上下方向姿勢制御装置２３により、適宜姿勢制御を行う。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したような構成で、隙間シールド機を構成し、シールド隙間掘削方法を提供するので、次のような効果が期待できる。
（Ａ）本発明のような専用掘削機でシールド隙間を掘削するので、矩形シールド機による掘削と同程度以上の掘削速度が確保でき、工程の短縮ができる。また、施工方法として高価である薬液注入による地盤改良を行う必要が無いため、安価な施工が可能となる。さらに、ミニバックホウや人手による掘削を行う必要が無いため、安全な施工が可能となる。（Ｂ）上方に設けられた可動フード及び下方に設けられた可動摺動体により、山留めを行うことができ、安全な施工が可能となる。上部回転掘削機及び下部回転掘削機により、山留め材架設のスペースが確保される。
【００２１】
（Ｃ）姿勢制御装置により、ライナー隙間の状況に応じて、隙間シールド機の姿勢制御が可能であり、安定した無駄のない施工が可能となる。掘削機に設けた気体吐出口より気体を吐き出すことによって、掘削機に土砂が付着するのを防止できる。開閉式扉を設けたことにより、非常時において土砂が流入するのを防止することができ、作業員の安全が確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】隙間シールド機の側面図である。
【図２】隙間シールド機の平面図である。
【図３】隙間シールド機の正面図である。
【図４】前記工法により施工された矩形トンネルの断面鳥瞰図である。
【符号の説明】
１１・・・・架台
１２・・・・推進ジャッキ
１３・・・・掘削機
１３ａ・・・気体吐出口
１３ｂ・・・上下ジャッキ
１３ｃ・・・旋回ジャッキ
１３ｄ・・・スクロール部
１４・・・・可動フード
１４ａ・・・フードジャッキ
１５・・・・上部回転掘削機
１６・・・・可動摺動体
１６ａ・・・摺動体ジャッキ
１７・・・・下部回転掘削機
１８・・・・掘削土砂搬出機
２１・・・・左右方向姿勢制御装置
２２・・・・左右方向姿勢制御装置
２３・・・・上下方向姿勢制御装置
２４・・・・開閉式扉
３１・・・・反力受け材
３２・・・・ベルトコンベアー
４１・・・・ライナー
４２・・・・ライナー隙間
【図１】
0003749562.tif 000002
【図２】
0003749562.tif 000003
【図３】
0003749562.tif 000004
【図４】
0003749562.tif 000005