JPH03206292A - トンネル掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド掘進機を用いたトンネル掘削方法及び
その装置に係り、特に大径のトンネルの先に複数の小径
のトンネルを分岐して掘削形或するトンネル掘削方法及
びその装置に関する．［従来の技術］ シールド掘進機を用いてトンネルを掘削するに際して、
第１３図に示すように大径のトンネルａの先に小径のト
ンネルｂを分岐させて掘削形或する場合、次のように行
うことが一般的であった．先ず、トンネルの起点に起点
立坑Ｃを設け、この起点立坑Ｃから大径のシールド掘進
機を坑内に降ろし、この大径のシールド掘進機によって
分岐点まで大径のトンネルａを掘削形戒する．その後、
分岐点に分岐点立坑ｄを設け、この分岐点立坑ｄから二
機の小径のシールド掘進機を坑内に降ろし、これら二機
の小径のシールド掘進機によって分岐点から二本の小径
のトンネルｂを大径のトンネルａの先に接続させて夫々
掘削形或する． ［発明が解決しようとする課題１ しかしながら、このようにして大径のトンネルａに小径
のトンネルｂを分岐形或すると、大径のシールド掘進機
が一機、小径のシールド掘進機が二機、合計三機のシー
ルド掘進機が必要となりコストアップを招くことになる
． また、トンネルの起点に設けられる起点立坑Ｃとは別に
、トンネルの分岐点に分岐点立坑ｄを設けなければなら
ないため、地上に分岐点立坑ｄの用地を確保する必要が
あり、工事場所が制約される．また、この分岐点立坑ｄ
を形或することは更なるコストアップを招くことになる
。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、シー
ルド掘進機を用いて大径のトンネルの先に小径のトンネ
ルを分岐形成するに際して、分岐点立坑を設けることな
く低コストで連続的に掘削形成できるトンネル掘削方法
及びその装置を提供するものである． ［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の第一の発明であるト
ンネルの掘削方法は、前面部に他山を掘削するカッタ部
を有するシールド掘進機を同一掘削方向に複数機束ねて
大径のトンネルを堀削し、爾後束ねられたシールド掘進
機を独立に切り離し上記大径のトンネルの先に夫々のシ
ールド掘進機により小径のトンネルを複数分岐させて掘
削するものである． また、本発明の第二の発明であるトンネル掘削装置は、
前面部に地山を掘削するカッタ部を有するシールド掘進
機を同一掘削方向に複数機並設し、これらシールド掘進
機にその外側部を覆って束ねるための外簡フレームを係
脱自在に設けたことから構成されている． ［作用］ 第一の発明であるトンネル掘削方法にあっては、先ず、
同一掘削方向に夫々のカッタ部を臨ませて束ねられた複
数のシールド掘進機によって大径のトンネルを掘削形成
する。その後、束ねられたシールド掘進機を夫々独立に
切り離し、夫々のシールド掘進機によって大径のトンネ
ルの先に小径のトンネルを複数分岐して掘削形成する．
このようにして、大径のトンネルの先に小径のトンネル
を複数分岐させて連続的に形成できる。

第二の発明であるトンネル掘削装置にあっては、同一掘
削方向に夫々のカッタ部を臨ませて並設された複数のシ
ールド掘進機と、その外測部を被って束ねる外筒フレー
ムとを係止し、これら複数のシールド掘進機が上記外筒
フレームによって束ねられた状態で大径のトンネルを掘
削形戒する．その後、上記外筒フレームと夫々のシール
ド掘進機とを切り離し、各シールド掘進機が独自に小径
のトンネルを大径のトンネルの先に分岐して掘削形或す
る． このようにして、大径のトンネルの先に小径のトンネル
を複数分岐させて連続的に形成できる．［実施例］ 本発明に係るトンネル掘削装置の一実施例を添付図面に
従って説明する。

このトンネル掘削装置の概要は、第１図に示すように、
前面部に地山を掘削するカツタスポーク１を有するシー
ルド掘進ｔｌｌ２を二機同一掘削方向に夫々のカッタス
ポーク１を臨ませて上下に積み重ねると共に、これらの
シールド掘進ａｌ２の外側部を覆ってメガネ状の外筒フ
レーム３を内部のシールド掘進Ｉｌ２と係脱自在に設け
たことである。

上記外簡フレーム３によって束ねられる二機のシールド
掘進１１２は夫々の胴部４が前１１ｑ４ａ部と後ｔｉｌ
ｌ；Ｊ４ｂ部とに分割されてこれらが屈曲自在に接続さ
れており、トンネルのカーブ掘削が可能な中折式シール
ド堀進Ｉ１２となっている． このような具体装置例に基づいてトンネル掘削方法の概
要について第１図〜第４図を用いて説明する． 先ず第１図に示すように、上記二機のシールド掘進機２
をメガネ状の外簡フレーム３で覆って束ねた状態で第２
図に示すようなメガネ状のトンネル５を掘削する。次に
、第３図に示すように二機のシールド掘進８１２を外筒
フレーム３から切り離し大タのシールド掘進機２によっ
て第４図に示す如く上記メガネ状のトンネル５の先に小
径のトンネル６を分岐させて掘削する．このようにして
、メガネ状のトンネル５の先に二本の小径のトンネル６
を分岐させて連続的に形成できる。

次に、第１図に示すトンネル掘削装置の詳細について述
べる， 第５図に示すように前面部に地山を掘削するカッタスポ
ーク１を有するシールド掘進８１２が二機同一掘削方向
に夫々のカッタスポーク１を臨ませて上下に積み重ねら
れている．上記力ツタスポーク１には、余掘りのための
コピー力ッタ７が出没自在に設けられている． また、このシールド掘進機２はそのｌＦ１部４が掘進方
向に対して前胴４ａと１１　１１１Ｊ　ｔ１ｂとに分割
されて屈曲自在となっており、いわゆる中折式シールド
掘進機２になっている．第５図に示すように上記前胴４
ａと後胴４ｂとは胴部４内に設けられた中折ジャッキ８
によって屈曲されトンネルのカーブ掘削が可能となる．
これらの前１ｒＪ４ａと後胴４ｂとの接続部には円筒状
の中折れシール部材９が設けられ、接続部における土砂
及び水分のシール性を保っている． また、第５図及び第７図に示すように、胴部４内には、
シールド掘進機２を堀進させるシールドジャッキ１０が
上記中折ジャッキ８と交互に設けられていると共に、掘
削されたトンネルの内壁に沿ってセグメントｌ１を組み
立てるためのセグメント組立部１２が設けられている． このような構成のシールド掘進機２が第５図に示すよう
に二機上下に積み重ねられ、その外開部となる前Ｆ４ａ
及び後胴４ｂを覆って第１図に示す如く二機のシールド
掘進１！２を束ねるためのメガネ状の外筒フレーム３が
係脱自在に設けられている．この外簡フレーム３は、上
記前胴部４ａと後刷部４ｂとを一体的に覆っており、二
機のシールド堀進ａｌ２を束ねている． ところで、第５図及び第７図に示すように、二機のシー
ルド掘進機２が上記外簡フレーム３によって覆われて束
ねられた状態のときには、これらのシールド掘進機２同
志が接するシールド掘進機２の後胴４ｂの一部１３が取
り外されている．すなわち、第５図及び第７図に黒塗り
で示す後胴４ｂの一部１３が取り外されている．これは
、第２図に示す中間セグメントｌｌａをシールドフレ一
ムとなる後胴４ｂ内で組み立てる必要があるためである
． 図中、外筒フレーム３と前胴４ａとの間、及び外筒フレ
ーム３と後胴４ｂとの間の斜線１４で示す部分は、これ
らの間のシール性を保つシール部である． このシール部の詳細を第８図に示す．図示するように、
メガネ状の外筒フレーム３とシールド掘進１！２の後Ｉ
Ｉｌ；Ｉ４ｂとの間にゴム質のシール材１５が介設され
ており、シール剤としてグリス１６が封入されている．
また、上記シール材１５部には外筒フレーム３と後胴４
ｂとを係脱自在とするためのボルト・ナット１７が設け
られている．上記外筒フレーム３のｔ！ｉ端及びｆ＆胴
４ｂの後端には、夫々ワイヤブラシからなるテールブラ
シ１８が設けられ、地山１９からこの後端部を通ってト
ンネル２０内に侵入する土砂及び水分のシール性を保っ
ている．図中、１ｌはトンネル内壁にｇｉ設されるセグ
メント、１０はシールド掘進機を掘進させるシールドジ
ャッキである．また、上記ゴム質シール材１５及びグリ
ス１６は、第５図に示す外筒フレーム３と前胴４ａとの
間の斜線１４で示すシール部にも同様に介設されている
．以上の構成からなる具体装置例に基づいてトンネル掘
削方法について述べる． 先ず、第５図に示すように外筒フレーム３と前胴４ａ及
び後１１ｑ４ｂを第８図に示すボルト・ナット１７で係
止して外筒フレーム３によって二機の中折式シールド堀
進ａ２を束ねた状態で第２図に示す如くメガネ状のトン
ネル５を掘削する．この際、第５図に示すように、シー
ルド掘進機２の外側部である前胴４ａが上記外簡フレー
ム３に覆われているので、この外筒フレーム３がその板
厚分２２だけカッタスポーク１より側部地山開へ突出し
た状態となっている．よって、この突出した分をカッタ
スポーク１部に設けられたコピー力ッタ７を突出させて
余掘りすることになる．また、第５図及び第７図に黒塗
りで示すシールド堀進ｔｌｌ２のｆ＆Ｒ４ｂの一部ｌ３
が取り外されているので、第２図に示すようにトンネル
５の内壁に張設されるセグメント１１のうち中間セグメ
ント１１ａをシールドフレームとなる後胴４ｂ内で安全
に組み立てられるとになる． このように、外筒フレーム３によって束ねられた二機の
シールド掘進機２を用いて第２図に示すようなメガネ状
のトンネル５が掘削形或できる。

次に、第３図に示すように二機のシールド堀進１２を外
筒フレーム３から切り離す場合、第５図に示す外簡フレ
ーム３と前ＩＦｌ４ａ及び後胴４ｂを夫々係止していた
上記ボルト・ナットｌ７を取り外すと共に、外簡フレー
ム３の後端とこれに対向するセグメント１１とをボルト
・ナット２１で固着させる。これと同時に、第５図及び
第７図に黒塗りで示す取り外されていた後ＦＪ４ｂの一
部ｌ３をトンネル内に搬入し、溶接によって取り付ける
。

この溶接によって二機の中折式シールド掘進Ｒ２は夫々
単独で完全に機能することになる．そして、外間フレー
ム３の板厚分だけ突出されていたカッタスポーク１部の
コピー力ッタ７をカッタスポーク１内に完全に引き込ん
で地山を掘削する。

すると、第５図の外筒フレーム３の切羽地山に臨む前面
の板厚分２２が地山に対して抵抗となり、且つ外簡フレ
ーム３の後端がボルト・ナット２１によってセグメント
１ｌと固定されているので、カッタスポーク１の掘削土
星に応じて掘進するシールドジャッキ１０の掘進力によ
って上記メガネ状の外筒フレーム３内に束ねられていた
二機のシールド掘進１１１２が第３図に示すように外簡
フレーム３から抜け出すことになる．この際、上記外簡
フレーム３の側部にはトンネルの深度に応じた土圧が加
わっていると共に、外簡フレーム３と前胴４ａ及び後胴
４ｂの夫々の間には第８図に示すようにゴム質のシール
材１５によってグリス１６が封入されているので、この
グリス１６が潤滑剤となって外筒フレーム３と前ＦＩ４
ａ及び後胴４ｂのスライド離間はスムーズに行われる。

このようにして、第４図に示すようにトンネル５０分岐
点２３に立坑を設けることなくメガネ状のトンネル５の
先に小径の円形トンネル６を二本分岐させて連続的に掘
削形成することができる．図中、分岐点２３にはスライ
ド離間した外筒フレーム３が取り残されることになる。

また、この小径の円形トンネル６内壁に張設されるセグ
メント１１は通常の場合と同様円形となる． 次に変形実施例を第９図〜第１２図に示す．この変形実
施例は、シールド掘進ａｌ２の後胴４ｂ部分が前実施例
と異なるのみで、その他の椙成は全く同一である．第９
図に示すように、この変形実施例にあっては、前実施例
のように第５図及び第７図に黒塗りで示す後胴４ｂの一
部１３が取り外されているのではなく、第１１図に黒塗
りで示す如く後崩４ｂの全周部分２４が取り外されて後
胴４ｂが極めて短くなっている．よって、第５図に示す
前実施例と比べると、この第９図に示す変形実施例は、
後胴４ｂの板厚プラス図中、斜線ｌ４で示すシール部の
厚さの分だけセグメント１ｌの設置位置をトンネルの外
方とすることができる６すなわち、前実總例に比べてこ
の変形実施例は、テールボイド２５を小さくし、メガネ
状のトンネル５の有効トンネル断面積を大きくすること
ができるう 上記後Ｊｒｌ４ｂ部分の詳細を第１２図に示す．図示す
るように、後胴４ｂがその全周に亘って短く取り外され
ているため、第８図に示す前実施例と比べてセグメント
１１の設置位置をトンネルの外方ヘズラすことができる
．このズレに対応ずるためシールドジャッキ１０とセグ
メント１ｌとの間にはスベーサ２６が介設されており、
シールドジャッキ１０の推進力はこのスベーサ２６を介
してセグメント１１に伝達するようになっている．この
ような変形実施例にあっては、第４図に示すトンネルの
分岐点２３において、第１１図に黒塗りで示す取り外さ
れていたｆ＆胴の全周部分２４をトンネル内に搬入して
全周に互って溶接する必要があることはもちろんである
． なお、これらの実施例にあっては、メガネ状の外筒フレ
ーム３によって束ねられるシールド掘進機２に中折式の
シールド掘進機を用いた例を説明したが、これに限らず
中折式ではない通常のシールド掘進機でもよく、中折式
と通常のものとを混在させてもよい．さらに二機のシー
ルド掘進機ではなく、三機、四機のシールド掘進機を上
下或いは左右に或いは円状に束ねるようにしてもよい． ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、次のごとく優れ
た効果が発揮できる。

シールド掘進機を用いて大径のトンネルの先に小径のト
ンネルを分岐形或する際に、トンネルの分岐点に立坑を
設けることなく低コストで連続的に掘削形成することが
できる６

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るトンネル掘削装置の一実施例を示
す斜視図、第２図は第１図に示す装置を用いて掘削した
トンネルを示す斜視図、第３図は第１図に示す装置の動
作を表す斜視図、第４図は第３図に示す装置を用いて掘
削したトンネルを示す斜視図、第５図は第１図に示すト
ンネル掘削装置の側断面図、第６図は第５図のＶｌ　−
　Ｖｌ線矢視図、第７図は第５図の■−ＶＵ線矢視図、
第８図は第５図の部分拡大図、第９図は変形実施例を示
すトンネル掘削装置の開断面図、第１０図は第９図のＸ
−Ｘ線断面図、第１１図は第９図のＸＩ　−　ＸＩ線断
面図、第１２図は第９図の部分拡大図、第１３図は従来
例を表わすトンネルの斜視図である． 図中、１はカッタ部であるカッタスポーク、２はシール
ド掘進機、３は外筒フレーム、５は大径のトンネルであ
るメガネ状のトンネル、６は小径のトンネルである．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、前面部に地山を掘削するカッタ部を有するシールド
   掘進機を同一掘削方向に複数機束ねて大径のトンネルを
   掘削し、爾後束ねられたシールド掘進機を独立に切り離
   し上記大径のトンネルの先に夫々のシールド掘進機によ
   り小径のトンネルを複数分岐させて掘削することを特徴
   とするトンネル掘削方法。 ２、前面部に地山を掘削するカッタ部を有するシールド
   掘進機を同一掘削方向に複数機並設し、これらシールド
   掘進機にその外側部を覆って束ねるための外筒フレーム
   を係脱自在に設けたことを特徴とするトンネル掘削装置
   。