JPH0813977A - シールド掘削機及びシールド掘削機による掘削方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特別な立坑掘削用の掘削機を用いることな
く、シールド掘削機のみを利用して効率良く安価にトン
ネル掘削を行う。 【構成】 掘削断面変更可能なシールド掘削機１０の平
面形状を、その最大掘削断面形状よりも小さい形状に設
定する。このシールド掘削機１０をその平面形状よりも
掘削断面形状が大きい状態にしてこのシールド掘削機１
０により地盤を下向きに掘削し、立坑を形成した後、上
記シールド掘削機１０の掘削断面形状を縮小してシール
ド掘削機１０を立坑底部に横向きに設置し直し、この位
置から横向きにシールド掘削機１０の掘進を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削断面が変更可能に
構成されたシールド掘削機、及びこのシールド掘削機を
用いてトンネルを掘削する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、地中内にトンネルを掘削する手
段としては、シールド掘削機が多用されている。特に近
年は、掘削断面を円形以外の種々の形状に変更できるシ
ールド掘削機も提供されるに至っている（特開平２−３
１１６９３号公報）。

【０００３】ところで、このようなシールド掘削機によ
り地中内の所定深度で横方向のトンネル掘削を行うに
は、その発進位置まで上記所定深度だけ縦方向の立坑を
地盤に掘削し、この立坑内にシールド掘削機を入れて上
記発進位置にシールド掘削機を設置する必要がある。す
なわち、シールド掘削機による掘削作業を行うには、そ
の前に必ず立坑の掘削作業を要するわけであるが、従
来、このような立坑を掘削する作業としては次のような
ものが知られている。

【０００４】Ａ）地盤に止水・山留め壁を打ち込み、こ
れら止水・山留め壁で囲まれた領域内の土砂をクラブバ
ケット付クレーン等の専用掘削機により掘削し、坑外へ
排出する。これにより、上記止水・山留め壁で内面が覆
われた縦方向の立坑を完成させる。

【０００５】Ｂ）地盤において所定平面形状をもつ領域
内で、上記専用掘削機により土砂を掘削していき、この
掘削作業と並行して、上記平面形状と同形状の外面形状
をもつ筒状のケーソンを掘削坑内に挿入していく。この
ようにして立坑内にケーソンを積み重ねていくことによ
り、これらケーソンによって立坑内面を内側から覆うよ
うにする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記Ａ）Ｂ）のいずれ
の方法においても、立坑を掘削するのにシールド掘削機
とは別の専用掘削機を用いているため、トンネル掘削に
は計２種以上の掘削機を要する。従って、その分設備が
大がかりとなり、また長い作業時間を要し、コストアッ
プも避けられない。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑み、特別な
立坑掘削用の掘削機を用いることなく、シールド掘削機
のみを利用して効率良く安価にトンネル掘削を行うこと
ができるシールド掘削機及びこのシールド掘削機による
掘削方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、掘削断面が変更可能に構成さ
れたシールド掘削機において、このシールド掘削機全体
の平面形状を同シールド掘削機の最大掘削断面よりも小
さい形状に設定したものである（請求項１）。

【０００９】より具体的には、シールド掘削機本体と、
このシールド掘削機本体にその推進方向に延びる軸回り
に回転可能に支持され、前面にセンターカッタを有する
回転体と、この回転体を駆動する駆動手段と、この回転
体にその回転軸から外れた位置に回動可能に支持された
複数の回動部材と、この回動部材の回動部分に設けられ
た遊星カッタとを備え、上記回転体の回転中に各回動部
材を適宜回動させることにより各遊星カッタに所望の掘
削断面形状に対応する公転軌跡を描かせるように構成し
たものが好適である（請求項２）。

【００１０】また、上記シールド掘削機において、シー
ルド掘削機本体の外面から突出する状態と没入する状態
とに切換えられ、突出する状態で、上記シールド掘削機
本体を外側から覆う筒状のケーソンを内側から押圧する
ことにより保持するケーソン保持手段を備えれば、より
好ましいものとなる（請求項３）。

【００１１】また本発明は、上記シールド掘削機をその
掘削断面形状がシールド掘削機全体の平面形状よりも大
きい形状となる状態にし、このシールド掘削機を下向き
にして同シールド掘削機により地盤に所定深度まで立坑
を掘削した後、このシールド掘削機の掘削断面を縮小し
かつシールド掘削機を横向きに直して上記立坑底部に設
置し、この位置から上記シールド掘削機を地中内で横方
向に掘進させる掘削方法である（請求項４）。

【００１２】この方法では、上記シールド掘削機による
立坑の掘削断面形状を略矩形に設定することが、より好
ましい（請求項５）。

【００１３】また、上記方法では、シールド掘削機本体
の外側に筒状のケーソンを保持したままこのシールド掘
削機により上記ケーソンの外面形状と略合致する断面形
状の立坑を掘削した後、上記ケーソンを残してシールド
掘削機のみを引き上げかつ上記ケーソンの一部を除去し
てから上記立坑底部にシールド掘削機を設置し、上記ケ
ーソンの除去部分から横方向へのシールド掘削機の掘進
を開始させることにより、後述のようなより優れた効果
が得られる（請求項６）。

【００１４】

【作用】請求項１記載のシールド掘削機によれば、その
シールド掘削機全体の平面形状が同シールド掘削機の最
大掘削断面よりも小さい形状に設定されているため、請
求項４記載のようにして掘削を行うことができる。

【００１５】すなわち、上記シールド掘削機をその掘削
断面形状がシールド掘削機全体の平面形状よりも大きい
形状となる状態にし、このシールド掘削機を下向きにし
て同シールド掘削機により地盤に所定深度まで立坑を掘
削した後、このシールド掘削機の掘削断面を縮小しかつ
シールド掘削機を横向きに直した状態で上記立坑底部に
設置することが可能であり、この位置から地中内で横方
向に掘進させることにより、単一のシールド掘削機で発
進位置形成用の立坑の掘削と本来のトンネル掘削の双方
を行うことが可能になる。

【００１６】ここで、請求項２記載のシールド掘削機に
よれば、前面にセンターカッタを有する回転体が回転し
ながら前進することにより、円形断面の穴が中央に掘削
されると同時に、上記回転体の回転に伴って適宜回動部
材が回動して各遊星カッタが特有の公転軌跡を描くこと
により、上記円形断面の穴よりも外側の部分が特有の形
状に掘削される。従って、これらセンターカッタ及び遊
星カッタにより総合して所望の断面形状をもつ穴が掘削
されることになる。

【００１７】上記シールド掘削機では、その平面形状が
一般に矩形またはこれに近い形状を有しているので、請
求項５記載のように、このシールド掘削機による立坑の
掘削断面形状を略矩形にすることにより、この掘削断面
形状を上記平面形状より少し大きくするだけでもシール
ド掘削機を立坑内に横向きに挿入することが可能とな
る。

【００１８】また、請求項６記載の方法では、シールド
掘削機本体の外側に筒状のケーソンを保持したまま立坑
を掘削し、上記ケーソンを残してシールド掘削機のみを
引き上げ、横向きに設置し直すようにしているので、シ
ールド掘削機により掘削された立坑の内面は上記ケーソ
ンで内側から覆われることになる。このため、上記立坑
の周囲を特に地盤改良しなくても、立坑の形状を確実に
保つことができる。

【００１９】ここで、請求項３記載のシールド掘削機で
は、各ケーソン保持手段を没入させた状態でシールド掘
削機本体の周囲にケーソンを配した後、上記ケーソン保
持手段を本体外面から突出させてこのケーソン保持手段
により上記ケーソンを内側から押圧することにより、シ
ールド掘削機本体の周囲に上記ケーソンを保持すること
が可能である。

【００２０】

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００２１】ここに示すシールド掘削機１０は、角筒形
状のスキンプレ―ト（シールド掘削機本体）１を備え、
このスキンプレ―ト１の先端部にカッティングホイ―ル
（回転体）２が設けられている。

【００２２】このカッティングホイ―ル２は前面板３を
有し、上記スキンプレ―ト１の中心軸（推進方向に延び
る軸；図１では左右方向の軸）を中心に回転可能に構成
されている。上記前面板３には、複数の切欠２ｂが形成
されるとともに、この前面板３の中心部分にはセンタ―
ビット４が設けられ、上記切欠２ｂの周縁部分には多数
のカッタビット５が配設されており、両ビット４，５に
よりセンタ―カッタ６が構成されている。また、このカ
ッティングホイ―ル２の周縁部前方の複数箇所には、回
転状態で前方の土砂を削る遊星カッタ７が配設されてい
る。

【００２３】図１に示すように、カッティングホイ―ル
２の後部にはリング１１が設けられる一方、スキンプレ
―ト１の中央部分には中空状の固定リング１５が設置さ
れ、この固定リング１５の外側に上記リング１１が回転
可能に嵌められている。

【００２４】このリング１１の後端部には、図４にも示
すような歯車ユニット１２が設けられている。この歯車
ユニット１２は、上記リング１１の後端部に固定された
第１歯車部材１７と、この第１歯車部材１７の外周部に
玉軸受１８を介して相対回転可能に取付けられた第２歯
車部材１８とからなり、上記第１歯車部材１７において
上記第２歯車部材１８よりも後方の部分にカッティング
ホイール駆動用歯車１７ａが形成され、第２歯車部材１
８には前後一対の遊星カッタ駆動用歯車１８ａ，１８ｂ
が形成されている。リング１１の後方では、カッティン
グホイール駆動用モータ３５及び遊星カッタ駆動用モー
タ１４がスキンプレ―ト１側に固定されており、これら
駆動用モータ３５，１４の出力軸に固定されたピニオン
ギア３５ａ，１４ａがそれぞれ上記カッティングホイー
ル駆動用歯車１７ａ及び遊星カッタ駆動用歯車１８ａに
噛合されている。

【００２５】次に、上記遊星カッタ７が固定される回動
部材の構造を説明する。

【００２６】カッティングホイ―ル２には、図略の軸受
を介し、前後方向に延びるト―ションバ―２３が回転可
能に支持されている。このト―ションバ―２３の前端部
にはカッタア―ム７０が固定され、後部には制御レバ―
２９が固定されており、これらによって、ト―ションバ
―２３を中心に回動可能な回動部材が構成されている。
そして、上記カッタア―ム７０の回動端（前部回動端）
に上記遊星カッタ７が回転可能に取付けられており、こ
の遊星カッタ７と回動部材とが一体に回動するようにな
っている。ここで、上記切欠２ｂはカッティングホイー
ル２と各遊星カッタ７との干渉防止用に形成されてい
る。制御レバ―２９は、上記ト―ションバ―２３の後端
部にスプラインを介して結合され、この制御レバ―２９
の回動端（後部回動端）にはピン２７ａを中心として回
転可能にロ―ラ２８が取付けられている。

【００２７】図３に示すように、前記リング１１の外周
には複数のブラケット８ｅが配設され、各ブラケット８
ｅにピン２７ｂを中心として揺動可能に油圧シリンダ３
３の可動端が取付けられており、この油圧シリンダ３３
の基端が上記制御レバ―２９にピン２７ｃを介して回転
可能に連結されている。この油圧シリンダ３３は収縮状
態で取付けられており、制御レバ―２９に対して常に伸
長方向の力を与えている。

【００２８】これに対し、スキンプレ―ト１の内側面に
は、上記ロ―ラ２８と接触する位置にガイドレ―ル（ガ
イド部材）３４がシールド掘削機推進方向にスライド可
能に取付けられている。このガイドレ―ル３４は、特定
の掘削形状（ここでは角形）に対応する内周面（案内
面）を２つ有しており、具体的には、図５に示すように
小径側内周面３４ａと大径側内周面３４ｂとがスライド
方向に並べられている。このガイドレール３４は、スキ
ンプレート１の内面に固定された切換用油圧シリンダ３
２の可動端に連結されており、この切換用油圧シリンダ
３２の伸縮に伴って上記ガイドレール３４がスライド
し、その小径側内周面３４ａに上記ローラ２８が押付け
られる状態と、大径側内周面３４ｂに上記ローラ２８が
押付けられる状態とに切換えられるようになっている。

【００２９】上記トーションバー２３の後部には駆動入
力用歯車２０が設けられており、トーションバー２３の
内部には、上記駆動入力用歯車２０の回転力を上記遊星
カッタ７の回転力に変換する駆動伝達機構が収納されて
いる。そして、上記駆動入力用歯車２０が前記図４に示
した第２歯車部材１８の遊星カッタ駆動用歯車１８ｂに
噛合されている。

【００３０】なお、図１において、６６はチャンバ２ａ
内の掘削土砂を後方に搬出するスクリュ―コンベア、３
７はシールド掘削機１０で掘削したトンネル内壁にセグ
メント３６を敷設するエレクタ、３８はセグメント３６
から反力をとってシールド掘削機１０を推進させるシ―
ルドジャッキである。

【００３１】また、このシールド掘削機１０において
は、周方向に並ぶ複数の個所に、図５に示すようなケー
ソン保持シリンダ４２が配設されている。各ケーソン保
持シリンダ４２は、ピストン４３を備え、このピストン
４３がスキンプレート１の外面よりも内側に没入する状
態（図５実線の状態）と、上記ピストン４３がスキンプ
レート１に設けられた貫通穴１ａを通じてスキンプレー
ト１の外面から外側に突出する状態（図５二点鎖線の状
態）とに切換えられるようになっている。

【００３２】このような構造において、まずスキンプレ
―ト１内のカッティングホイール駆動用モータ３５が作
動することにより、その出力軸に固定されたピニオンギ
ア３５ａに噛合されているカッティングホイール駆動用
歯車１７ａと一体に第１歯車部材１７が回転し、この第
１歯車部材１７と一体にリング１１およびカッティング
ホイ―ル２も回転する。

【００３３】このカッティングホイ―ル２の回転に伴っ
て、遊星カッタ７およびその駆動装置全体も中心軸回り
に一体に公転するが、制御レバ―２９の先端部のロ―ラ
２８は油圧シリンダ３３の付勢力でガイドレ―ル３４の
２つの内周面３４ａ，３４ｂのいずれかに押付けられて
いるため、その形状に応じた軌跡を描いて公転する。こ
の制御レバ―２９には、ト―ションバ―２３およびカッ
タア―ム７０が一体に連結されているので、カッタア―
ム７０の先端部に固定された遊星カッタ７も、上記内周
面３４ａもしくは内周面３４ｂに応じた軌跡、すなわち
所望の掘削形状に対応する軌跡を描いて中心軸回りに公
転する。

【００３４】一方、上記カッティングホイール駆動用モ
ータ３５と同時に遊星カッタ駆動用モータ１４も作動す
ることにより、その出力軸のピニオンギア１４ａと噛合
される遊星カッタ駆動用歯車１８ａと一体に第２歯車部
材１８が上記第１歯車部材１７と独立して回転し、この
第１歯車部材１７の遊星カッタ駆動用歯車１８ｂと噛合
しながら公転する駆動入力用歯車２０も回転駆動され
る。そして、この駆動入力用歯車２０の回転力がトーシ
ョンバー２３内の駆動伝達機構を通じて遊星カッタ７に
伝達されることにより、各遊星カッタ７が自転する。

【００３５】このようにカッティングホイール駆動用モ
ータ３５及び遊星カッタ駆動用モータ１４によってカッ
ティングホイ―ル２および遊星カッタ７をそれぞれ回転
駆動しながら、シ―ルドジャッキ３８の作動力でシール
ド掘削機１０全体を推進させることにより、中央で回転
するセンタ―ビット４およびカッタビット５によって中
央円形部分（図２の二点鎖線４７）を掘削するととも
に、その周囲を特有の軌跡を描きながら公転する遊星カ
ッタ７によって外周部分の土砂を削ることができ、全体
として所望の断面形状を有するトンネルを掘削すること
が可能となっている。また、切換用油圧シリンダ３２に
よって適宜ガイドレール３４をスライドさせ、このガイ
ドレール３４において上記ローラ２８が押付けられる内
周面を小径側内周面３４ａと大径側内周面３４ｂとに相
互切換えることにより、シールド掘削機１０を小型断面
掘削状態と大型断面掘削状態とに切換えることが可能で
ある。

【００３６】そして、このシールド掘削機１０の特徴と
して、上記大型断面掘削状態に切換えられた時の掘削断
面形状（最大掘削断面形状；図２の二点鎖線４８）であ
る略正方形の一辺の長さａがスキンプレート１の全長Ｌ
よりも大きく設定され、このスキンプレート１の平面形
状（図１において上から見た形状）が上記最大掘削断面
形状よりも一回り小さい形状とされている。

【００３７】次に、このシールド掘削機１０を用いた掘
削方法を、図６〜図１３に基づいて説明する。

【００３８】まず、図６に示すように、地盤Ｇの上面に
矩形穴をもつリング状の座４６を埋め込み、その上に受
け台４８を介してケーソン４４を載置する。このケーソ
ン４４は、角筒状の側壁と底壁とを有し、底壁の略全域
に亘って貫通穴４４ａが形成されたものであり、上記側
壁の外面形状は上記座４６の内面形状と略等しい形状と
され、上記側壁の内面形状は前記シールド掘削機１０の
スキンプレート１の外面形状よりも僅かに大きい形状と
されている。

【００３９】一方、シールド掘削機１０においては、そ
のスキンプレート１の後端に吊り具５０を取付け、この
吊り具５０にワイヤ５２を掛けてこのワイヤ５２をクレ
ーンのフック５４等で引き上げることにより、シールド
掘削機１０全体を下向きに（すなわちカッティングホイ
ール２が下を向く方向に）吊下げる。この時、シールド
掘削機１０の各ケーソン保持シリンダ４３は没入状態に
しておき、掘削断面形状制御用のローラ２８はガイドレ
ール３４の小径側内周面３４ａに圧接させておく。すな
わち、シールド掘削機１０を小型断面掘削状態にしてお
く。

【００４０】次に、上記シールド掘削機１０全体を吊下
げ状態のままケーソン４４内に上から挿入し、このシー
ルド掘削機１０のカッティングホイール２をケーソン４
４の貫通穴４４ａを通じて下方に突出させ、この突出
後、上記ローラ２８が圧接するガイドレール内周面を上
記小径側内周面３４ａから大径側内周面３４ｂ側に切換
える。すなわち、シールド掘削機１０を大型断面掘削状
態に切換える。そして、各ケーソン保持シリンダ４２を
前記没入状態から突出状態にし、これらケーソン保持シ
リンダ４２のピストン４３で上記ケーソン４４を内側か
ら押圧することにより（図５二点鎖線）、スキンプレー
ト１の周囲にケーソン４４を保持する。この状態で、図
７に示すようにシールド掘削機１０とケーソン４４とを
一体に吊下げ、座４６の矩形穴内に挿入するとともに、
シールド掘削機１０内においてコンベア６６の排出口近
傍に土砂受けバケツ５６を配設する。

【００４１】この挿入状態でシールド掘削機１０のカッ
ティングホイール２及び遊星カッタ７を駆動することに
より、このシールド掘削機１０の自重を推進力とし、か
つ上記座４６から回転反力をとりながら、図８に示すよ
うにシールド掘削機１０により縦方向の立坑を下向きに
掘削していくことができる。この掘削中、コンベア６６
から土砂受けバケツ５６に排出された土砂は、クラブバ
ケット付クレーン５８等によって適宜地上へ搬出すれば
よい（図８参照）。

【００４２】このような掘削が進むにつれて、掘削中の
立坑の深度は次第に深くなっていき、その深さ寸法は上
記ケーソン４４の縦寸法よりも大きくなるが、その都度
適宜上から短尺のケーソン４５を補充して積み重ねてい
くことにより、これらケーソン４５で立坑の内面を覆い
ながら安全に作業を進めることができる（図９）。

【００４３】このようにして立坑の掘削が完了した後、
シールド掘削機１０の各ケーソン保持シリンダ４２を収
縮させてそのピストン４３をケーソン４４から離間さ
せ、かつ、ガイドローラ３４をスライドさせてローラ２
８との圧接内周面を上記大径側内周面３４ｂから小径側
内周面３４ａに切換える。そして、図１０に示すように
再びスキンプレート１後端の吊り具５０にワイヤ５２を
取付けてこのワイヤ５２をフック５４等で引き上げるこ
とにより、立坑内にケーソン４４，４５を残したままシ
ールド掘削機１０のみを地上まで吊り上げる。この状態
で、図１１に示すように上記スキンプレート１の天壁に
別の吊り具５０を介してワイヤ５２を取付け、このワイ
ヤ５２を別のフック５４等で引き上げることにより、シ
ールド掘削機１０をそれまでの下向きの状態から図１２
に示す横向きの状態（すなわちカッティングホイール２
が略水平方向を向く状態）にする。

【００４４】この横向きの状態を保ったまま、シールド
掘削機１０全体を下降させる。ここで、シールド掘削機
１０の平面形状はこのシールド掘削機１０による略矩形
の最大掘削断面形状よりも一回り小さい形状に設定され
ているので、このシールド掘削機１０を横向きのまま上
記立坑内に挿入することが可能であり、このような挿入
によってシールド掘削機１０を図１３に示すように立坑
底部に設置する。このシールド掘削機１０の挿入の際、
事前にケーソン４４，４５の側壁の一部を切断、除去し
ておき、その除去部分５７に上記シールド掘削機１０の
カッティングホイール２が向くようにシールド掘削機１
０を設置するようにする（図１３参照）。また、コンベ
ア６６の排出口下方には土砂受けバケツ５６´を設置し
ておく。

【００４５】次に、シールド掘削機１０のカッティング
ホイール２及び遊星カッタ７を作動させ、かつ、シール
ドジャッキ３８の可動端を上記土砂受けバケツ５６´の
底部に当てた状態で図１４に示すようにシールドジャッ
キ３８を延ばすことにより、この土砂受けバケツ５６´
から反力を取りながらシールド掘削機１０を地中内で横
方向に掘進させる。さらに、図１５に示すように、上記
シールドジャッキ３８と土砂受けバケツ５６´との間に
適宜セグメント３６を継足しながら上記掘進を進めるこ
とにより、地中内の所定深度でトンネルを掘削すること
ができる。この際、同図に示すように上記シールド掘削
機１０の後方にベルトコンベア等からなる土砂搬送装置
６２を適宜継足していくことにより、上記シールド掘削
機１０で掘削した土砂を上記土砂搬送装置６２及びクラ
ブバケット付クレーン５８等によって不都合なく地上ま
で排出することができる。

【００４６】このような方法によれば、トンネル掘削用
のシールド掘削機１０を利用して、その発進基地形成用
の立坑の掘削も行うことができるため、従来のように立
坑の掘削には上記シールド掘削機１０と別の専用掘削機
を利用する場合に比べ、設備を大幅に省略でき、安価な
構成で迅速にトンネル掘削作業を行うことができる。

【００４７】特に、この実施例のシールド掘削機１０
は、前面にセンターカッタ４をもつカッティングホイー
ル２が回転しながら前進することにより、円形断面の穴
を中央に掘削するのと同時に、上記カッティングホイー
ル２の回転に伴って各遊星カッタ７が特有の公転軌跡を
描くことにより、上記円形断面の穴よりも外側の部分を
特有の形状に掘削するようにしたものであるので、掘削
断面形状を比較的容易に変更することが可能であり、立
坑掘削完了後の大型断面掘削状態から小型断面掘削状態
への切換を円滑に行うことができる。

【００４８】上記シールド掘削機１０による掘削断面形
状は特に問わないが、これが例えば円形であると、その
半径をかなり大きく設定しなければ立坑内にシールド掘
削機１０を横向きに挿入することは困難であるのに対
し、上記実施例のようにシールド掘削機１０の掘削断面
形状をシールド掘削機１０の平面形状と良く似た略矩形
とすれば、この掘削断面形状の寸法を上記シールド掘削
機平面形状の寸法より少し大きくするだけで、不都合な
くシールド掘削機１０を立坑内に横向きに設置すること
が可能になる。

【００４９】また、上記方法では、スキンプレート１の
外側に筒状のケーソン４４を保持したまま立坑を掘削
し、上記ケーソン４４を残してシールド掘削機のみを引
き上げ、横向きに設置し直すようにしているので、立坑
掘削作業と同時に、この立坑内側にケーソン４４を設置
する作業を行うことができ、ケーソン設置作業の能率を
大幅に高めることができる。

【００５０】なお、本発明はこのような実施例に限定さ
れるものでなく、例として次のような態様をとることも
可能である。

【００５１】(1) 上記実施例では、ガイドレール３４の
内周面３４ａ，３４ｂに対して択一的に回動部材側のロ
ーラ２８を押付けながらカッティングホイール２を回転
させることにより、遊星カッタ７の公転軌跡を切換える
ものを示したが、上記ガイドレール３４は固定してお
き、これに圧接されるローラ２８の外径を大小に切換え
るようにしても、掘削断面形状を変更することが可能で
ある。また、上記のようなガイドレール３４を用いる変
わりに、例えばマイクロコンピュータ等の制御装置に所
望の掘削形状を得るためのプログラムを入力しておき、
この掘削形状が得られるように各回動部材の回動量をカ
ッティングホイール２の回転位相に応じて上記制御装置
によりフィードバック制御するようにしても、掘削断面
形状を自由に変更することが可能になる。ここで、上記
回動量を変更させる手段としては、前記図３に示した伸
縮部材３３をそのまま回動駆動手段として用い、この伸
縮部材３３の伸縮ストロークを制御することにより上記
回動量の制御を行うようにすればよい。

【００５２】(2) 本発明方法では、上記のようなケーソ
ン４４，４５を用いずに、立坑の周囲を地盤改良により
硬化させるようにしてもよい。ただし、上記実施例のよ
うにシールド掘削機１０の掘削と並行してケーソン４４
を挿入するようにすれば、より簡単な作業で確実に立坑
形状を保持することが可能になる。また、スキンプレー
ト１の外側にケーソン４４を保持する場合、その保持手
段は特に問わず、例えばケーソン内面に設けられた突出
部をつかむクランプ装置をシールド掘削機１０に搭載す
るようにしてもよいが、前記実施例に示したように没入
状態と突出状態とに切換えられるケーソン保持シリンダ
４２等を用いるようにすれば、伸縮だけの簡単な構成で
上記ケーソン４４を保持する状態と解放する状態とに容
易に切換えることができる利点がある。

【００５３】(3) 上記実施例では、立坑入口部分に座４
６を埋め込み、この座４６から回転反力を取るようにし
ているが、この回転反力を取るための手段を地上に設置
するようにしても、シールド掘削機１０による下方への
立坑掘削作業は可能である。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明は、シールド掘削機
全体の平面形状を同シールド掘削機の最大掘削断面より
も小さい形状に設定したものであり（請求項１）、この
シールド掘削機をその掘削断面形状がシールド掘削機全
体の平面形状よりも大きい形状となる状態にし、このシ
ールド掘削機を下向きにして同シールド掘削機により地
盤に所定深度まで立坑を掘削した後、このシールド掘削
機の掘削断面を縮小させかつシールド掘削機を横向きに
直すことにより、このシールド掘削機を上記立坑底部に
設置してこの位置から地中内で横方向に掘進させるよう
にした方法であるので（請求項４）、単一のシールド掘
削機で発進位置形成用の立坑の掘削と本来のトンネル掘
削の双方を行うことができる。このため、従来のように
上記立坑の掘削にはシールド掘削機と別の専用掘削機を
用いる方法に比べ、設備を大幅に省略することが可能で
あり、安価な構成で迅速にシールド掘削機による掘削作
業を行うことができる効果がある。

【００５５】ここで、請求項２記載のシールド掘削機で
は、前面にセンターカッタを有する回転体の回転により
中央円形断面の穴を掘削しながら、上記回転体の回転に
伴って特有の公転軌跡を描く各遊星カッタにより上記円
形断面の穴よりも外側の部分を特有の形状に掘削するよ
うにしたものであるので、上記遊星カッタの公転軌跡を
変更するだけで自由に掘削断面形状を変更することがで
き、上記請求項４記載の方法をより円滑に実施すること
ができる効果がある。

【００５６】また、請求項５記載のシールド掘削機で
は、シールド掘削機による立坑の掘削断面形状をシール
ド掘削機平面形状に似た略矩形としているため、この掘
削断面形状を上記平面形状より少し大きくするだけで
も、シールド掘削機を立坑内に横向きに挿入することが
でき、これによりシールド掘削機の一層の小型化を図る
ことができる。

【００５７】また、請求項６記載の方法では、シールド
掘削機本体の外側に筒状のケーソンを保持したまま立坑
を掘削し、上記ケーソンを残してシールド掘削機のみを
引き上げ、横向きに設置し直すようにしているので、シ
ールド掘削機の掘削作業と同時にケーソンの配設作業を
効率良く行うことができ、このケーソンによって上記立
坑の形状を確実に保つことができる効果がある。

【００５８】ここで、請求項３記載のシールド掘削機で
は、ケーソン保持手段として、突出状態で上記ケーソン
を内側から押圧することによりそのケーソンを保持する
ものを用いているので、簡単な構造で確実に上記ケーソ
ンをシールド掘削機本体の周囲に保持することができる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において用いられるシールド
掘削機の断面側面図である。

【図２】上記シールド掘削機の正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】上記シールド掘削機における歯車ブロックの断
面側面図である。

【図５】上記シールド掘削機におけるケーソン保持シリ
ンダの取付構造を示す断面側面図である。

【図６】上記シールド掘削機をケーソン内に挿入する直
前の状態を示す断面図である。

【図７】上記シールド掘削機をケーソン内に挿入した状
態を示す断面図である。

【図８】上記シールド掘削機により立坑を掘削している
状態を示す断面図である。

【図９】上記立坑掘削作業中にケーソンを補充している
状態を示す断面図である。

【図１０】上記立坑掘削後にシールド掘削機を立坑内か
ら引き上げる様子を示す断面図である。

【図１１】上記シールド掘削機の向きを地上で変更して
いる様子を示す断面図である。

【図１２】上記シールド掘削機の向きの変更を完了した
状態を示す断面図である。

【図１３】上記シールド掘削機を上記立坑内に設置した
状態を示す断面図である。

【図１４】上記シールド掘削機により横向きへの掘進を
開始した状態を示す断面図である。

【図１５】上記掘進の進行状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スキンプレート（シールド掘削機本体） ２ カッティングホイール（回転体） ７ 遊星カッタ ２３ トーションバー（回動部材を構成） ３５ カッティングホイール駆動用歯車（駆動手段） ４２ ケーソン保持シリンダ（ケーソン保持手段） ４４，４５ ケーソン ５７ ケーソンの除去部分 ７０ カッタアーム（回動部材を構成）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削断面が変更可能に構成されたシール
   ド掘削機において、このシールド掘削機全体の平面形状
   を同シールド掘削機の最大掘削断面よりも小さい形状に
   設定したことを特徴とするシールド掘削機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシールド掘削機におい
   て、シールド掘削機本体と、このシールド掘削機本体に
   その推進方向に延びる軸回りに回転可能に支持され、前
   面にセンターカッタを有する回転体と、この回転体を駆
   動する駆動手段と、この回転体にその回転軸から外れた
   位置に回動可能に支持された複数の回動部材と、この回
   動部材の回動部分に設けられた遊星カッタとを備え、上
   記回転体の回転中に各回動部材を適宜回動させることに
   より各遊星カッタに所望の掘削断面形状に対応する公転
   軌跡を描かせるように構成したことを特徴とするシール
   ド掘削機。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のシールド掘削機
   において、シールド掘削機本体の外面から突出する状態
   と没入する状態とに切換えられ、突出する状態で、上記
   シールド掘削機本体を外側から覆う筒状のケーソンを内
   側から押圧することにより保持するケーソン保持手段を
   備えたことを特徴とするシールド掘削機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載のシール
   ド掘削機をその掘削断面形状がシールド掘削機全体の平
   面形状よりも大きい形状となる状態にし、このシールド
   掘削機を下向きにして同シールド掘削機により地盤に所
   定深度まで立坑を掘削した後、このシールド掘削機の掘
   削断面を縮小しかつシールド掘削機を横向きに直して上
   記立坑底部に設置し、この位置から上記シールド掘削機
   を地中内で横方向に掘進させることを特徴とするシール
   ド掘削機による掘削方法。
5. 【請求項５】 請求項４記載のシールド掘削機による掘
   削方法において、上記シールド掘削機による立坑の掘削
   断面形状を略矩形に設定することを特徴とするシールド
   掘削機による掘削方法。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載のシールド掘削機
   による掘削方法において、シールド掘削機本体の外側に
   筒状のケーソンを保持したままこのシールド掘削機によ
   り上記ケーソンの外面形状と略合致する断面形状の立坑
   を掘削した後、上記ケーソンを残してシールド掘削機の
   みを引き上げかつ上記ケーソンの一部を除去してから上
   記立坑底部にシールド掘削機を設置し、上記ケーソンの
   除去部分から横方向へのシールド掘削機の掘進を開始さ
   せることを特徴とするシールド掘削機による掘削方法。