(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連結、分離可能に並列させた２連形シ−ルドマシンと、
前記２連形シ−ルドマシンの中間部に収納し、２連形シ−ルドマシンの連結、分離方向と直交する方向に拡縮可能な拡縮シ−ルドマシンとよりなり、
２連形シ−ルドマシンの連結時には拡縮シ−ルドマシンは縮小した状態で、かつテ−ル部には連通する２連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保し、
２連形シ−ルドマシンの分離時には拡縮シ−ルドマシンが拡張して３連形シ−ルドマシンを構成し、かつテ−ル部には連通する３連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保できるよう構成したことを特徴とする、
シ−ルドマシン。
【請求項２】
請求項１に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンのテ−ル部を前記拡縮シ−ルドマシンのテ−ル部より突出させ、各突出部のテ−ルプレ−トの対向する部分を所定幅で切り欠くことによって、前記の連通する３連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保することを特徴とする、シ−ルドマシン。
【請求項３】
請求項２に記載のシ−ルドマシンを用いたシ−ルドトンネル工法において、前記シ−ルドマシンを３連形にした状態で、前記の連通する３連形のシ−ルドトンネルを構築する際に、前記拡縮シ−ルドマシンの後方に構築するトンネル躯体は、両側の２連形シ−ルドマシンの後方に構築するトンネル躯体よりも先行して構築することを特徴とした、シ−ルド工法。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンのカッタには余堀用カッタを設けたことを特徴とする、シ−ルドマシン。
【請求項５】
請求項１、２、４のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのスキンプレ−トはシールドマシンの軸方向に分断された２つの分割体よりなり、これらの分割体は拡縮用ジャッキで連結され、この拡縮用ジャッキを収縮すると一方の分割体が他方の分割体内に収納されて拡縮シ−ルドマシンが縮小し、拡縮用ジャッキを伸長すると前記収納された分割体が突出して拡縮シ−ルドマシンが拡張するよう構成したことを特徴とする、シ−ルドマシン。
【請求項６】
請求項５に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンは、連結分離用ジャッキの伸長により分離し、収縮により連結可能に構成され、この連結分離用ジャッキを伸長すると、前記拡縮用ジャッキも連動して伸長し、また前記連結分離用ジャッキを収縮すると、前記拡縮用ジャッキも連動して収縮するよう構成したことを特徴とする、シ−ルドマシン。
【請求項７】
請求項１、２、４乃至６のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのカッタは、前記２連形シ−ルドマシンのカッタと隔壁との間に位置させて構成したことを特徴とする、シ−ルドマシン。
【請求項８】
請求項１、２、４乃至７のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのカッタは、伸縮自在に構成したことを特徴とする、シ−ルドマシン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下鉄の駅部シ−ルドトンネルなどの構築に適したシ−ルドマシン及びシ−ルド工法に関するものである。
【０００２】
【課題を解決するための手段】
従来、地下鉄の駅部は、掘削面積が広いため、連続地中壁工法等によって山留をし、内部を掘削して構築されていた（開削工法）。そのため、次のような問題点が存在する。
【０００３】
＜イ＞駅部の面積が広いため、覆工板等により地上部を塞いだとしても、舗装のように平坦ではないため、交通渋滞の原因となる。
【０００４】
＜ロ＞杭打ちや山留壁の施工期間が長いため、長期間に亘って道路を占有し、交通渋滞だけでなく、付近住民への騒音や振動等の影響も長期間に及ぶことになる
。
【０００５】
＜ハ＞駅部の面積が広く、施工が広範囲に及ぶため、工事で迷惑をかける民家や商店も多くなる。
【０００６】
＜ニ＞事情によっては（例えば営業線直下）、地上からの施工が困難な場合もある。
【０００７】
【発明の目的】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、地上からの工事を極力少なくして、交通渋滞や付近住民への迷惑を緩和すると共に、営業線直下のような場所でも施工が可能なシ−ルドマシン及びシ−ルド工法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための手段として、本発明は請求項１として、連結、分離可能に並列させた２連形シ−ルドマシンと、前記２連形シ−ルドマシンの中間部に収納し、２連形シ−ルドマシンの連結、分離方向と直交する方向に拡縮可能な拡縮シ−ルドマシンとよりなり、２連形シ−ルドマシンの連結時には拡縮シ−ルドマシンは縮小した状態で、かつテ−ル部には連通する２連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保し、２連形シ−ルドマシンの分離時には拡縮シ−ルドマシンが拡張して３連形シ−ルドマシンを構成し、かつテ−ル部には連通する３連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保できるよう構成したことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【０００９】
また、請求項２として、上記請求項１に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンのテ−ル部を前記拡縮シ−ルドマシンのテ−ル部より突出させ、各突出部のテ−ルプレ−トの対向する部分を所定幅で切り欠くことによって、前記の連通する３連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保することを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１０】
また、請求項３として、上記請求項２に記載のシ−ルドマシンを用いたシ−ルドトンネル工法において、前記シ−ルドマシンを３連形にした状態で、前記の連通する３連形のシ−ルドトンネルを構築する際に、前記拡縮シ−ルドマシンの後方に構築するトンネル躯体は、両側の２連形シ−ルドマシンの後方に構築するトンネル躯体よりも先行して構築することを特徴とした、シ−ルド工法を提供する
。
【００１１】
また、請求項４として、上記請求項１又は２に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンのカッタには余堀用カッタを設けたことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１２】
また、請求項５として、上記請求項１、２、４のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのスキンプレ−トはシールドマシンの軸方向に分断された２つの分割体よりなり、これらの分割体は拡縮用ジャッキで連結され、この拡縮用ジャッキを収縮すると一方の分割体が他方の分割体内に収納されて拡縮シ−ルドマシンが縮小し、拡縮用ジャッキを伸長すると前記収納された分割体が突出して拡縮シ−ルドマシンが拡張するよう構成したことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１３】
また、請求項６として、上記請求項５に記載のシ−ルドマシンにおいて、前記２連形シ−ルドマシンは、連結分離用ジャッキの伸長により分離し、収縮により連結可能に構成され、この連結分離用ジャッキを伸長すると、前記拡縮用ジャッキも連動して伸長し、また前記連結分離用ジャッキを収縮すると、前記拡縮用ジャッキも連動して収縮するよう構成したことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１４】
また、請求項７として、上記請求項１、２、４乃至６のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのカッタは、前記２連形シ−ルドマシンのカッタと隔壁との間に位置させて構成したことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１５】
さらに、請求項８として、上記請求項１、２、４乃至７のいずれかに記載のシ−ルドマシンにおいて、前記拡縮シ−ルドマシンのカッタは、伸縮自在に構成したことを特徴とする、シ−ルドマシンを提供する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施の形態について説明する。
＜イ＞シ−ルドマシンの構造
本発明のシ−ルドマシンは、図１に示すように２連形シ−ルドマシン１と拡縮シ−ルドマシン２とよりなる。
【００１７】
（１）２連形シ−ルドマシン
２連形シ−ルドマシン１は、図１、２に示すように、２機のシ−ルドマシン１ａ、１ｂを連結、分離可能に並列させた構造である。図４に示すように、各シ−ルドマシンのスキンプレ−ト１１ａ、１１ｂの対向する部分は、マシンのほぼ全長に沿って、かつ円周方向に所定の幅をもって開放部１２ａ、１２ｂが形成される。この開放部１２ａ、１２ｂの縁部には、後述の拡縮シ−ルドマシン２の円弧板２２ａ、２２ｂに沿って摺動する返し部１３ａ、１３ｂを形成しておく。
【００１８】
各マシンの隔壁１４ａ、１４ｂの前面にはカッタ１５ａ、１５ｂが装備され、これらには余堀用のコピ−カッタ１６ａ、１６ｂを設けておく。また、隔壁１４ａ、１４ｂの開放部１２ａ、１２ｂ側には、後述する拡縮シ−ルドマシン２の伸縮カッタ２４の回転軸と衝合しないように切欠１７ａ、１７ｂを形成しておく。各シ−ルドマシン１ａ、１ｂはジャッキ１８ａ、１８ｂにより拡縮シ−ルドマシン２と連結され、このジャッキの伸縮によって、シ−ルドマシン１ａ、１ｂを連結、分離させることができる。
【００１９】
（２）拡縮シ−ルドマシン
拡縮シ−ルドマシン２は、図４に示すように、スキンプレ−トを軸方向に分断した２つの分割体２ａ、２ｂよりなる。各分割体２ａ、２ｂは、隔壁２１ａ、２１ｂと円弧板２２ａ、２２ｂと対向する２つの側板２３ａ、２３ｂとよりなり、軸方向の長さは２連形シ−ルドマシン１のテ−ル部を欠いた長さほぼ等しいものとする。
【００２０】
一方の分割体２ａの隔壁２１ａの前面には伸縮カッタ２４が装備され、伸縮部２５を伸縮することによって掘削断面を拡縮することができる。他方の分割体２ｂの隔壁２１ｂには、伸縮カッタ２４の回転軸と衝合しないように切欠２６を形成しておく。
【００２１】
分割体２ｂは、分割体２ａより一回り小さい寸法として、分割体２ａ内に収納可能に構成し、両分割体２ａ、２ｂはジャッキ２７で連結される。そして、ジャッキ２７を収縮すると分割体２ｂが分割体２ａ内に収納されて拡縮シ−ルドマシン２が縮小し、ジャッキ２７を伸長すると収納された分割体２ｂが突出して拡縮シ−ルドマシン２が拡張するよう構成される。
【００２２】
なお、２連形シ−ルドマシン１内に配備したジャッキ１８ａ、１８ｂを伸長すると、拡縮シ−ルドマシン２のジャッキ２７も連動して伸長し、またジャッキ１８ａ、１８ｂを収縮すると、ジャッキ２７も連動して収縮するよう構成されている。
【００２３】
（３）各シ−ルドマシンの組み付け
２連形の各シ−ルドマシン１ａ、１ｂの返し部１３ａ、１３ｂを、拡縮シ−ルドマシン２の円弧板２２ａ、２２ｂに当接させ、ジャッキ１８ａ、１８ｂを拡縮シ−ルドマシン２に連結して、２連形シ−ルドマシン１の中間部に拡縮シ−ルドマシン２を収納する。これによって、拡縮シ−ルドマシン２を、２連形シ−ルドマシン１の連結、分離方向と直交する方向に拡縮させることができる。
【００２４】
また、拡縮シ−ルドマシン２の全長は２連形シ−ルドマシン１のテ−ル部を欠いた長さであるため、図５に示すように、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂのテ−ル部は拡縮シ−ルドマシン２のテ−ル部より突出した状態になる。そのため、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂのテ−ル部の開放部１２ａ、１２ｂと（図４）、拡縮シ−ルドマシン２の後方の空間とによって、連通する３連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スを確保することができる。
【００２５】
なお、拡縮シ−ルドマシン２が拡縮移動する関係上、ジャッキ１８ａ、１８ｂの先端を拡縮シ−ルドマシン２に固定して連結すると不都合であるため、例えばジャッキ１８ａ、１８ｂの先端を、拡縮シ−ルドマシン２の側板２３ａ、２３ｂの外面に、ガイド部材等を介して、拡縮シ−ルドマシン２の拡縮方向に摺動可能に連結するとよい。
【００２６】
拡縮シ−ルドマシン２の伸縮カッタ２４は、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂが連結した状態において、図３に示すように、その回転軸を隔壁１５ａ、１５ｂの切欠１７ａ、１７ｂを通して、２連形シ−ルドマシン１のカッタ１５ａ、１５ｂと隔壁１４ａ、１４ｂとの間に位置させる。なお、カッタ１５ａ、１５ｂはインバ−タ制御により干渉しない構造になっている。そのほか、マシン内にはシ−ルドジャッキや排土装置等の掘削に必要な機械類を装備する。
【００２７】
＜ロ＞シ−ルドトンネルの構築方法
上記のように構成したシ−ルドマシンを用いて、地下鉄道トンネルを施工する場合について説明する。
【００２８】
（１）線路部トンネルの施工
図１に示すように、拡縮シ−ルドマシン２を縮小させて２連形シ−ルドマシン１内に収納した状態で、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂを連結する。この状態では、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂのテ−ル部には、開放部１２ａ、１２ｂを介して連通する２連形シ−ルドトンネルの構築スペ−スが確保されている。
【００２９】
このように２連形シ−ルドマシン１を連結させた状態でカッタ１５ａ、１５ｂを回転させて掘進させ、後方にセグメン３を組み立てる。そして、図６に示すように、上り線路４１と下り線路４２からなる２連形の線路部トンネル４を構築する。なお、トンネルの括れ部の内側には支柱３２を立設して支持するとよい。
【００３０】
（２）駅部トンネルの施工
駅部の構築予定地に近付いたら、カッタ１５ａ、１５ｂの先端からコピ−カッタ１６ａ、１６ｂを突出させて余堀を行いながら、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂを分離させ、かつ拡縮シ−ルドマシン２を拡張して、図２に示すような３連形シ−ルドマシンに変形させる。この際、拡縮シ−ルドマシン２の伸縮カッタ２４は、初めは所定幅を往復運動して掘削を行うが、２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂが離れるに従って往復運動の幅を大きくし、最終的には回転掘削を行うようにする。同時に、伸縮カッタ２４の伸縮部２５を伸長して、拡縮シ−ルドマシン２の拡張分の断面の掘削を可能とする。
【００３１】
セグメント３の組み立ては、図５に示すように、拡縮シ−ルドマシン２の後方に組み立てるセグメント３を、両側の２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂの後方に組み立てるセグメント３よりも常に先行して組み立てを行う（先行組立部３１）。これによって、図７に示すように、上り線路５１、下り線路５２とそれらの間のホ−ム５３とよりなる３連形の駅部トンネル５を構築することができる。この場合も括れ部には支柱３２を適宜立設する。
【００３２】
駅部区間の施工が終了したら、拡縮シ−ルドマシン２を縮小すると共に２連形シ−ルドマシン１ａ、１ｂを接近させて連結し、再び２連形の線路部トンネル４の施工を行う。
【００３３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したようになるため、次のような効果を得ることができる。＜イ＞地上からの工事が極力減少するため、交通渋滞や付近住民への迷惑を緩和することができると共に、営業線直下のような場所でも施工が可能となる。
【００３４】
＜ロ＞駅部全体を開削で行う従来の開削工法よりもコストが安くなる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ２連形シ−ルドマシンが連結した状態の説明図
【図２】  ２連形シ−ルドマシンが分離した状態の説明図
【図３】  各カッタの配置位置の説明図
【図４】  各シ−ルドマシンの分解説明図
【図５】  ３連形シ−ルドトンネルの構築方法の説明図
【図６】  線路部トンネルの説明図
【図７】  駅部トンネルの説明図
【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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