(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親シールド本体内に子シールド本体が配設された状態で大口径トンネルを掘削し、大口径トンネルを掘削後、親シールド本体内から子シールド本体を発進させて小口径トンネルを連続して掘削可能な親子シールド掘進機における子シールド本体の発進方法であって、
反力伝達装置の出退部材を介して親シールド本体と子シールド本体の前胴部とが連結された状態で、両シールド本体により大口径トンネルを掘削し、
両シールド本体の掘削を停止した後、
前記反力伝達装置の出退部材により親シールド本体と前胴部とが連結された状態で、前胴部内に設けられた子シールド推進ジャッキにより、前胴部と親シールド本体との間に収納された子シールド本体の後胴部を後方に押し出して、親シールド本体内の大径セグメントの前端部に取り付けられた反力受け部材と前胴部との間に引き出し、
前胴部と後胴部とを固定して子シールド本体を組み立て、
後胴部内に小径セグメントを組み立て、
前記反力伝達装置の出退部材を後退して親シールド本体と子シールド本体とを離脱した状態で、前記子シールド推進ジャッキにより、前記反力受け部材に保持された前記小径セグメントを反力受けとして、子シールド本体を親シールド本体から発進させる
ことを特徴とする親子シールド掘進機における子シールドの発進方法。
【請求項２】
請求項１記載の親子シールド掘進機における子シールドの発進方法を実施するための親子シールド掘進機であって、
出退部材を出退させて前胴部と親シールド本体とを連結離脱自在で、両シールド本体による大口径トンネルの掘削時および後胴部の押し出し時にそれぞれ親シールド本体と前胴部とを連結するとともに、子シールド本体の発進時に親シールド本体と子シールド本体とを離脱する反力伝達装置と、
大径セグメントの前端部に取り付けられて後胴部内に組み立てられた小径セグメントが保持される反力受け部材と、
前胴部と親シールド本体との間に後方に引き出し可能に収納された後胴部と、
子シールド本体に設けられて後胴部内に小径セグメントを組み立てるエレクタ装置と、
前胴部内に設けられて、後胴部を後方に押し出し、さらに前記反力受け部材に保持された前記小径セグメントを反力受けとして、子シールド本体を親シールド本体から発進させる子シールド推進ジャッキとを具備した
親子シールド掘進機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大口径トンネルから連続して小口径トンネルを掘削できる親子シールド掘進機における子シールドの発進方法および親子シールド掘進機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、大口径トンネルから連続して小口径トンネルを掘削する場合、トンネルの接続部に竪穴を形成し、大径シールド掘進機により大口径トンネルを掘削して竪穴に到達させ、大径シールド掘進機を竪穴から取り出して代わりに小口径シールド掘進機を竪穴に挿入配置し、次いで新たに小径シールド掘進機を発進させて小口径トンネルを掘削するのが通常の工法である。
【０００３】
ところがこの工法では、極めて手間と時間がかかるとともに、コストも高くなるため、大径の親シールド本体に小径の子シールド本体を発進可能に内蔵させ、竪穴を掘らずに大口径トンネルを掘削後、大径シールド本体から小径シールド本体を発進させるいわゆる親子シールド掘進機が提案されている。
【０００４】
従来の親子シールド掘進機は、図８に示すように、親シールド本体１内に子シールド本体２がシールド軸心Ｏに沿って前後方向にスライド自在に内嵌されており、子シールド本体２の前部にカッタ駆動装置３により回転軸４を介して回転駆動される子カッタヘッド５が配設されている。またこの子カッタヘッド５の外周部には、親シールド本体１の前方の地山を掘削する外周カッタ６が着脱自在に装着されている。親シールド本体１内に子シールド本体２を拘束するとともに親シールド推進ジャッキ７の反力を伝達する手段として、親シールド本体１の後端部に設けられた反力伝達部材８と、子シールド本体２内に配設されて出力端が反力伝達部材８に受け止められる子シールド推進ジャッキ９とが配設され、親シールド本体１の親シールド推進ジャッキ７による大径セグメント１０を反力受けとした親シールド本体１の推進力を、反力伝達部材８から子シールド推進ジャッキ９を介して子シールド本体２に伝達するように構成されている。なお、前記反力伝達部材８は、子シールド本体２の発進時に、反力伝達部材８と子シールド推進ジャッキ９との間に小径セグメントを組み立てて推進反力を受けるように構成されている。
【０００５】
ところで、この親子シールド掘進機は、トンネルの屈曲半径を小さくするためと、発進用竪孔および到達用竪孔への出し入れを容易に行うために、出来るだけ全長が短く設定されている。また、親シールド本体１内で親シールド用エレクタ装置により大径セグメントを組み立てるために、親シールド本体１に収納される子シールド本体２は親シールド本体１よりさらに短く設定されている。したがって、子シールド本体２の発進時に子シールド本体２の後部を延長する必要があり、シールド本体１から子シールド本体２を前方に突出移動させて子シールド本体２の延長作業を行っていた。
【０００６】
すなわち、従来の親子シールド掘進機における子シールドの発進手順を図９〜図１２を参照して詳細に説明する。
ｉ．図９に示すように、親子シールド掘進機が所定位置に到達すると、掘削を停止し、大径セグメント１０の前端部と親シールド本体１とを固定部材１１により連結固定する。
【０００７】
ii．図１０に示すように、後方作業台１２および親シールドエレクタ装置１３ならびに親シールドジャッキ７をそれぞれ撤去する。そして親シールドジャッキ７の取付部に止水プレート１４を取り付け、さらに子シールド本体２の前胴部２ａと球面継手部２ｂの外周に収納されていた後胴部２ｃを子シールド本体２の前胴部２ａ側に固定するブラケット１５を取り付ける。そして反力伝達部材８を反力受けとして子シールド推進ジャッキ９を進展させ、子シールド本体２を前方に小径セグメント１６の１リング分突出させる。子シールドエレクタ装置（図示せず）を搬入して装着する。
【０００８】
iii．図１１に示すように、ついで反力伝達部材８から離れた後胴部２ｃの後端にテールシール２ｄを装着する。ここでテールシール２ｄが予め装着されていないのは、子シールド推進ジャッキ９に干渉するからである。さらに子シールドエレクタ装置により小径セグメント１６を１リング分組み立てる。そして組み立てられた小径セグメント１６と後胴部２ｃとを連結部材１７により固定する。
【０００９】
iv．図１２に示すように、反力伝達部材８に支持された小径セグメント１６を反力受けとして子シールド推進ジャッキ９を進展させ、子シールド本体２の前胴部２ａと球面継手部２ｂとを突出させる。これにより胴部２ｃが後方に引き出され、この後胴部２ｃが子シールド本体２の球面継手部に溶接により固定される。
【００１０】
さらに小径セグメント１６が組み立てられ、これを反力受けとして子シールド推進ジャッキ９により子シールド本体２が発進される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来構成によれば、重心が前部にある子シールド本体２を前方に突出させるため、ノーズダウンの恐れがあり、子シールド本体２の組立精度の低下を招くとともに、止水のためのシール性が要求される。また２段階に子シールド本体２を突出させるなど、手順と部材の付け替えが複雑で、作業が難しいなどの問題があった。さらに、大径セグメント１０と小径セグメント１６との間に親シールド本体１が介在されるため、後作業でこの比較的広い区間を覆工して内張りする必要があった。
【００１２】
本発明は、上記問題点を解決して簡単な作業で、子シールド本体を前方に突出させることなく、子シールド本体を延長することができ、容易に子シールド本体を発進させることができる親子シールド掘進機における子シールドの発進方法および親子シールド掘進機を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の親子シールド掘進機における子シールドの発進方法は、親シールド本体内に子シールド本体が配設された状態で大口径トンネルを掘削し、大口径トンネルを掘削後、親シールド本体内から子シールド本体を発進させて小口径トンネルを連続して掘削可能な親子シールド掘進機における子シールド本体の発進方法であって、反力伝達装置の出退部材を介して親シールド本体と子シールド本体の前胴部とが連結された状態で、両シールド本体により大口径トンネルを掘削し、両シールド本体の掘削を停止した後、前記反力伝達装置の出退部材により親シールド本体と前胴部とが連結された状態で、前胴部内に設けられた子シールド推進ジャッキにより、前胴部と親シールド本体との間に収納された子シールド本体の後胴部を後方に押し出して、親シールド本体内の大径セグメントの前端部に取り付けられた反力受け部材と前胴部との間に引き出し、前胴部と後胴部とを固定して子シールド本体を組み立て、後胴部内に小径セグメントを組み立て、前記反力伝達装置の出退部材を後退して親シールド本体と子シールド本体とを離脱した状態で、前記子シールド推進ジャッキにより、前記反力受け部材に保持された前記小径セグメントを反力受けとして、子シールド本体を親シールド本体から発進させるものである。
【００１４】
また請求項２記載の親子シールド掘進機は、請求項１記載の親子シールド掘進機における子シールドの発進方法を実施するための親子シールド掘進機であって、出退部材を出退させて前胴部と親シールド本体とを連結離脱自在で、両シールド本体による大口径トンネルの掘削時および後胴部の押し出し時にそれぞれ親シールド本体と前胴部とを連結するとともに、子シールド本体の発進時に親シールド本体と子シールド本体とを離脱する反力伝達装置と、大径セグメントの前端部に取り付けられて後胴部内に組み立てられた小径セグメントが保持される反力受け部材と、前胴部と親シールド本体との間に後方に引き出し可能に収納された後胴部と、子シールド本体に設けられて後胴部内に小径セグメントを組み立てるエレクタ装置と、前胴部内に設けられて、後胴部を後方に押し出し、さらに前記反力受け部材に保持された前記小径セグメントを反力受けとして、子シールド本体を親シールド本体から発進させる子シールド推進ジャッキとを具備したものである。
【００１５】
上記請求項１および２の構成によれば、従来のように子シールド本体の後部で親シールド本体に設けられた反力伝達部材がないので、子シールド本体を前方に突出させることなく、収納した後胴部を後方に引き出し子シールド本体に固定することができ、ノーズダウンの恐れがなく、子シールド本体を精度よく組立作業を行うことができる。また突出移動時に生じる水漏れもなくなり止水のためのシール箇所を増加させる必要もなく、親シールド推進ジャッキを取り外した箇所のシールも不要となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る親子シールド掘進機の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明する。
【００１７】
図２に示すように、この親子シールド掘進機は、大径の親シールド本体３１内に小径の子シールド本体３２が同一シールド軸心Ｏ上に配設され、大口径トンネルを掘削後、親シールド本体３１内から子シールド本体３２を発進させて大口径トンネルに連続して小口径トンネルを掘削可能に構成されている。
【００１８】
すなわち、子シールド本体３２の前部には、切り羽崩壊土圧を保持する圧力室３３を形成する圧力隔壁３４が配設され、その軸心部に軸受を介して回転軸３５が回転自在に支持されている。この回転軸３５は前部に子シールド本体３２の前部を掘削する子カッタヘッド３６が設けられると共に、後部に子カッタヘッド３６を回転駆動するカッタ駆動装置３７が設けられている。
【００１９】
前記子カッタヘッド３６は、図３に示すように、センター部材４１から６０°ごとに半径方向に延びる円筒状のスポークフレーム４２と、これらスポークフレーム４２の前面に取り付けられた多数の掘削ビット４３と、スポークフレーム４２の先端部間を連結する補強リング４８に設けられた周辺ビット４４とを備え、スポークフレーム４２には、スポークフレーム４２先端部内から半径方向に出退自在で親シールド本体３１の前部を掘削可能な外周カッタ４５およびこの外周カッタ４５を出退させるカッタ出退装置４６とを備えた外周カッタ装置４７が設けられている。
【００２０】
前記カッタ駆動装置３７は、回転軸３５に取り付けられたリングギヤ６１と、このリングギヤ６１に噛合する駆動ピニオン６２と、この駆動ピニオン６２を回転駆動するカッタ駆動モータ６３とで構成されている。
【００２１】
前記圧力隔壁３４の下部には、筒状ケーシング６４ａ内に排土用モータ６４ｂにより回転駆動される螺旋状スクリュー６４ｃを内蔵した排土用スクリューコンベヤ６４が貫設されている。
【００２２】
後述する子シールド本体３２の後胴部３２Ｂに設けられた架構７１には、大径セグメント７２を組み立てる親シールド用エレクタ装置７３が配設されており、子シールド本体３２の発進に際しては、図１に示すように、小径セグメント８１を組み立てる子シールド用エレクタ装置８２に取り替えられる。
【００２３】
前記子シールド本体３２は、圧力隔壁３４を設けた前胴部３２Ａと、この前胴部３２Ａに球面接続部３２Ｃを介して接続された後胴部３２Ｂとで構成され、子シールド本体３２が親シールド本体３１から発進した時に、中折れジャッキ６６を使用して後胴部３２Ｂに対して前胴部３２Ａを傾動させることにより、掘削方向および姿勢を制御することができる。なお、この子シールド本体３２は、親シールド本体３１に内蔵されている間は、全長を短くするために、後胴部３１Ｂが前胴３２Ａおよび球面接続部３２Ｃの外側に引き出し可能に収納されている。また子シールド本体３２内には、組み立てられた小径セグメント８１を反力受けとして子シールド本体３２を推進させる子シールド推進ジャッキ８３が周方向一定間隔ごとに配設されている。なお、後胴部３２Ｂの後端部内面には周方向に沿って内側に突出するテールシール３２Ｄが予め装着されている。これは、このテールシール３２Ｄにより子シールド推進ジャッキの操作に障害とならず、子シールドの発進時の作業性を高められるからである。
【００２４】
前記親シールド本体３１内の後部には、組み立てられた大径セグメント７２を反力受けとしてシールド掘進機を推進させる複数の親シールド推進ジャッキ７４が周方向一定間隔ごとに配置されている。さらに親シールド本体３１の前部には、連結ジャッキ７５ａにより親シールド本体３１内から子シールド本体３２の受け部７５ｂに連結ジャッキ７５ａと一体の連結ピン（出退部材）７５ｃを突出させて親シールド本体３１と子シールド本体３２の前胴部３２Ａとを連結する複数の反力伝達装置である連結ピン装置７５が設けられている。
【００２５】
上記実施の形態における子シールドの発進方法を図４〜図７を参照して説明する。
１．大口径トンネルの掘削時は、外周カッタ４５が突出された状態で、カッタ駆動装置３７により子カッタヘッド３６が旋回駆動され、子カッタヘッド３６により子シールド本体３２の前方の地山が掘削されるとともに、外周カッタ４５により親シールド本体３１前方の地山が掘削される。子カッタヘッド３６および外周カッタ４５により掘削された土砂は、スポークフレーム４２間および外周カッタ４５間から圧力室３３内に取り込まれ、排土用スクリューコンベヤ６４により大気側に排出されて圧力室３３内で切り羽崩壊土圧が保持される。一方、親シールドエレクタ装置７３により大径セグメント７２が組み立てられ、親シールドジャッキ７４により大径セグメント７２を反力受けとして親シールド本体３１が推進される。
【００２６】
２．大口径トンネルの掘削が完了すると掘削が停止され、親シールドエレクタ装置７３を撤去し、代わりに子シールドエレクタ装置８２が搬入されて装着される。またカッタ出退装置４６により外周カッタ４５がスポークフレーム４２内に後退される。同時に親シールド本体３１と大径セグメント７２とを連結固定する固定ブラケット９２が取り付けられるとともに、大径セグメント７２の前端部に反力受け部材８４が取り付けられる。さらに、後胴部３２Ｂの内面に後胴押出用ブラケット９１が取り付けられる（図４）。そして子シールド推進ジャッキ８３が進展されて、後胴押出用ブラケット９１を介して後胴部３２Ｂが後方に押し出され、後胴部３２Ｂは球面接続部３２Ｃに溶接により接合される（図５）。
【００２７】
３．子シールドエレクタ装置８２により後胴部３２Ｂの内面でテールシール３２Ｄより前部に小径セグメント８１が１リング分組み立てられる（図６）。そして子シールド推進ジャッキ８３が進展されてこの小径セグメント８１が後方に押し出され、先程装着された反力受け部材８４に当接し、後方への移動が規制されて推進反力が支持される（図７）。そして連結ピン装置７５の連結ピン７５ｃが受け部７５ｂから後退されることにより、親シールド本体３１と子シールド本体３２とが切り離される。同時にカッタ駆動装置３７により子カッタヘッド３６が回転されて地山が掘削され、さらに子シールド推進ジャッキ８３が進展されて反力受け部材８４に保持された小径セグメント８１を反力受けとして子シールド本体３２が前方に推進される。
【００２８】
これにより、親シールド本体３１内から子シールド本体３２を迅速に組み立てて発進させ、大口径トンネルに連続して小口径トンネルを掘削することができる。
【００２９】
上記実施の形態によれば、
ｉ．発進時まで子シールド本体３２の前胴部３２Ａを前方に移動させることが無いため、親シールド本体３１と子シールド本体３２とのシール部は前部の１箇所でよく、漏水の危険がほとんどなくなる。また親シールド推進ジャッキ７４を取り外した後の孔を止水する必要もない。
【００３０】
ii．発進時まで子シールド本体３２の前胴部３２Ａを前方に移動させることが無いため、従来のようにノーズダウンのおそれがなく、後胴部３２Ｂの組立精度を向上させることができる。
【００３１】
iii．子シールド本体３２のテールシール部３２Ｄを予め後胴部３２Ｂに装着しておくことができ、子シールド発進時の作業を減少させることができる。
iv．発進時まで子シールド本体３２の前胴部３２Ａを前方に移動させることが無いため、子シールド発進時の作業を減少させることができる。
【００３２】
v．小径セグメント８１をテールシール部３２Ｄのない後胴部３２Ｂで組み立てることができるため、従来のテールシール部上で組み立てるのに比べて、作業が容易で、精度良く組み立てることができる。
【００３３】
vi．反力受け部材８４を大径セグメント７２の前端部に取り付けて小径セグメント８１を接続したので、大径セグメント７２と小径セグメント８１がほぼ連続することになり、接続部の補修が容易に行える。
【００３４】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明によれば、従来のように子シールド本体の後部で親シールド本体に設けられた反力伝達部材がないので、子シールド本体を前方に突出させることなく、収納した後胴部を後方に引き出し子シールド本体に固定することができ、ノーズダウンの恐れがなく、子シールド本体を精度よく組立作業を行うことができる。また突出移動時に生じる水漏れもなくなり止水のためのシール箇所を増加させる必要もなく、親シールド推進ジャッキを取り外した箇所のシールも不要となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る親子シールド掘進機の実施の形態を示し、子シールドの発進状態の側面断面図である。
【図２】  同親子シールド掘進機の側面断面図である。
【図３】  同親子シールド掘進機の正面図である。
【図４】  同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図５】  同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図６】  同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図７】  同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図８】  従来の親子シールド掘進機を示す側面断面図である。
【図９】  従来の同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図１０】  従来の同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図１１】  従来の同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【図１２】  従来の同親子シールド掘進機の子シールド発進作業手順を説明する縦断面図である。
【符号の説明】
３１ 親シールド本体
３２ 子シールド本体
３２Ａ 前胴部
３２Ｂ 後胴部
３２Ｃ 球面接続部
３２Ｄ テールシール部
３３ 圧力室
３５ 回転軸
３６ 子カッタヘッド
３７ カッタ駆動装置
４２ スポークフレーム
４５ 外周カッタ
６６ 中折れジャッキ
７２ 大径セグメント
７３ 親シールドエレクタ装置
７４ 親シールド推進ジャッキ
７５ 連結ピン装置（反力伝達装置）
８１ 小径セグメント
８２ 子シールドエレクタ装置
８３ 子シールド推進ジャッキ
８４ 反力受け部材
９１ 後胴押出用ブラケット
【図１】
0003770655.tif 000002
【図２】
0003770655.tif 000003
【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】
0003770655.tif 000008
【図８】
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【図９】
0003770655.tif 000010
【図１０】
0003770655.tif 000011
【図１１】
0003770655.tif 000012
【図１２】
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