シールド掘進機
【課題】既設のトンネルの壁面を掘削するシールド掘進機であって、既設のトンネルの壁面を切削するビットの負荷を低減するシールド掘進機を提供する。
【解決手段】既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備える。
【解決手段】既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルは、シールドマシンの後部内で、トンネル壁体を構成するセグメントを組み立て、組み立てたセグメントの前面に反力をとり、シールドマシン後部のジャッキがシールドマシンを推進し、セグメント１リング分の推進が終了する毎に、新たなセグメントを組み立て、以後、シールドマシンの推進とセグメントの組立てとを繰り返し施工して形成される。
【０００３】
一般的な円形断面のシールドトンネルの場合、各セグメントは、トンネル壁体の中心を基準として所定の間隔で分割された弧状のブロック体である。なお、従来、セグメントはＲＣセグメントや、鋼製セグメント等を用いていた。
【０００４】
ところで、既設のトンネルに対して新たなトンネルを分岐又は合流させる技術として、既設のトンネルの壁体の一部（分岐又は合流させる部分）を、シールド掘進機が容易に切削できるセグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）によって構成する技術（特許文献１）が知られている。この特許文献１の発明によれば、シールド掘進機自らが既設のトンネルを取り壊して、そのままトンネルの掘削を行うことができる。したがって、地盤改良や壁体の取り壊し作業が不用となり、コストの低減、工期の短縮、安全性の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７５１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術を実施する場合、下記に示す困難な問題がある。すなわち、セグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）は、切削を前提とした構造になっているが、切削開始までは土水圧を受ける構造部材として機能が期待されているので、相応の強度と硬さが要求されている。
【０００７】
この為に、一定程度の強度を有するセグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）をシールド掘進機のビットで強引に鍬取る場合、（１）シールド掘進機の切削速度が遅くなってしまう、（２）切削時に振動騒音が発生する、（３）ビットの摩耗が早い、といった問題があり、その改良が望まれている。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、既設のトンネルの壁面を切削する切削部の負荷を低減するシールド掘進機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上述した課題を解決するため、既設のトンネルの壁面を切削する切削部によって切削する壁面に高圧水を噴射し、該壁面を削ることとした。換言すると、既設のトンネルの壁面を切削する切削部によって切削する壁面を高圧水を噴射して目荒らし処理することとした。これによって、切削部と切削部が切削する壁面との接触面積が低減され、
その結果切削部の負荷が低減される。
【００１０】
詳細には、本発明は、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備える。
【００１１】
本発明に係るシールド掘進機は、掘削が完了している既設のトンネルに対して、別のトンネルを分岐又は合流させる際に、この既設のトンネルの壁面を切削して、別のトンネルを掘削するシールド掘進機として好適に用いることができる。特に、本発明に係るシールド掘進機は、別のトンネルを分岐又は合流させる領域を、後にシールド掘進機によって切削し易い覆工材によって構成した、既設のトンネルの壁面を切削して、別のトンネルを掘削するシールド掘進機として好適に用いることができる。
【００１２】
切削部は、既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する。但し、切削部は、覆工材の切削だけでなく、既設のトンネルに対して分岐又は合流する別のトンネル内の土砂等を切削することも可能である。覆工材は、十分な強度を有すると共に、別のトンネルを分岐又は合流させる際に切削が容易な材質によって構成されていることが好ましい。覆工材には、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはビニロンのうち少なくともいずれか一つを樹脂に含浸して成形された補強材を用いたコンクリートが例示される。なお、既設のトンネルは、その壁面が全て上記覆工材によって構成されていてもよく、また、一部のみ上記覆工材によって構成されていてもよい。
【００１３】
噴射部は、切削部が切削する覆工材に対して高圧水を噴射し、覆工材の表面を削る。その結果、高圧水が噴射された覆工材の表面が削られる。これにより、切削部により覆工材の表面を切削する際の切削部と覆工材の表面との接触面積が、覆工材の表面に高圧水を噴射して削らない場合と比較して、低減される。つまり、噴射部によって覆工材に対して高圧水を噴射することで、噴射部の負荷を低減することが可能となる。また、噴射部の負荷を低減することで、シールド掘進機の切削速度の向上、切削時の振動損音の低減を行うことができる。更に、例えば、切削部をビットによって構成した場合、ビットの磨耗を低減することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係るシールド掘進機において、切削部は、覆工材を切削する複数のビットを有する構成とすることができる。また、噴射部は、複数のビットの夫々に対応した複数の噴射口を有する構成とすることができる。この場合、噴射口は、該噴射口が対応するビットが切削する覆工材の領域に対して高圧水を噴射する。ビット毎に噴射部を設けることで、各ビットの負荷を低減することが可能となる。
【００１５】
ここで、本発明に係るシールド掘進機は、例えば以下の態様としてもよい。すなわち、前記先端部は、円盤状であって、該シールド掘進機が掘進する際、該リール度掘進機の掘進方向と平行な該シールド掘進機の中心軸を回転軸として回転するように構成することができる。そして、前記切削部は、前記先端部の回転に伴って前記先端部の周方向に回転しながら前記覆工材を切削するように構成することができる。また、前記噴射部は、前記先端部の径方向において移動自在に該先端部に接続され、前記先端部の回転に伴って径方向に回転し、かつ、前記周方向に移動しながら前記覆工材に対して高圧水を噴射するように構成することができる。噴射部を先端部に対して移動可能な構成とすることで、より効果的に覆工材の表面を削ることが可能となる。
【００１６】
なお、本発明に係る切削部で切削する覆工材を構成する補強材には、切削部で直接切削
が可能であって軸方向の補強繊維に主として炭素繊維を用いた繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ＝Carbon Fiber Reinforced Plastics）等の連続繊維補強材が例示され、このような練増繊維補強材によれば、切削性と強度を両立させることができる。また、覆工材を、上記補強材をシート状に形成したセグメント格子状補強材をコンクリート内に複数枚重ね合わせて格子状とすることで、セグメント補強材を予めセグメントの形状に合わせて成形する必要がなく、汎用性を有するので製作コストを低く抑えることができる。
【００１７】
なお、炭素繊維は鉄筋に匹敵する高弾性率のＣＦＲＰを得やすく、かつ切削性にすぐれ、かかる目的に用いる繊維として適している。ただし、軸方向以外の繊維配向や、軸方向であっても補助的な機能を与える目的には、ガラス繊維，アラミド繊維を併用することが許容される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、既設のトンネルの壁面を切削する切削部の負荷を低減するシールド掘進機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るシールド掘進機で掘削するトンネルの構築方法を説明する図を示す。
【図２】実施形態に係るシールド掘進機の説明図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、開放型カッタスポークの部分詳細図を示す。
【図４】目荒らし加工の説明図である。
【図５】目荒らし加工の説明をするイメージ図である。
【図６】他の実施形態に係るシールド掘進機の説明図である。
【図７】他の実施形態に係るシールド掘進機における開放型スポークの拡大図である。
【図８】他の実施形態に係るシールド掘進機のウォーターノズルの高圧水によって形成される溝の軌跡を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のシールド掘進機に係る実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るシールド掘進機で掘削するトンネルの構築方法を説明する図を示す。より詳細には、図１は、シールド掘進機１０によって、既設のトンネル（以下、第一先行トンネルという。）５０ａ及び既設のトンネル（以下、第二先行トンネルという。）５０ｂに対して、第一先行トンネル５０ａと第二先行トンネル５０ｂとを接続する新たなトンネル（本発明の別のトンネルに相当する。以下、後行トンネルという。）５１を構築する様子を示す。第一先行トンネル５０ａ及び第二先行トンネル５０ｂの壁は、セグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材であり、本発明に係る覆工材に相当する。）Ｓによって構成されている。なお、セグメント補強材Ｓは、先行トンネル５０ａ、５０ｂと後行トンネル５１との接続部分（分岐・合流部とも言う。）５３ａ、５３ｂのみに設けるようにしてもよい。セグメント補強材Ｓとしては、シールド掘進機１０のビット（シールド掘進機の詳細については、後述する。）で直接切削が可能となるように、例えば、軸方向の補強繊維に主として炭素繊維を用いた繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ＝Carbon Fiber Reinforced Plastics）等の連続繊維補強材が使用される。このようなセグメント補強材は、切削性と強度を両立させることができる。また、セグメント補強材Ｓをシート状に成形し、コンクリート内に格子状に複数枚重ね合わせて格子材として使用することで、このセグメント補強材を予めセグメント形状に合わせて成形する必要がなく、汎用性を有し製作コストを低く抑えることができる。
【００２１】
本実施形態に係るシールド掘進機１０は、第一先行トンネル５０ａに設置され、第一先行トンネル５０ａの接続部分５３ａを構成するセグメント補強材Ｓを切削し、後行トンネル５１を掘削する。そして、後行トンネル５１の掘削が進むと、後行トンネルの先に設けられている第二先行トンネル５０ｂの接続部分５３ｂを構成するセグメント補強材Ｓを切削する。第二先行トンネル５０ｂの接続部分５３ｂを構成するセグメント補強材の切削が完了すると、第一先行トンネル５０ａと第二先行トンネル５０ｂとを接続する後行トンネル５１の構築が完了する。以下、本実施形態に係るシールド掘進機１０について詳細に説明する。
【００２２】
[シールド掘進機の構成]
図２は、実施形態に係るシールド掘進機の説明図であり、図２（ａ）はシールド掘進機の正面図、図２（ｂ）はシールド掘進機の要部を縦断して示す側面図を示す。シールド掘進機１０は、シールド１１の前面に設けられたカッタヘッド１２を駆動モータＭにより回転させて切羽を掘削し、かつ、隔壁１４と切羽の間のチャンバ１５を加圧した泥水で満たすことにより、切羽の安定を図るとともに、掘削した土砂を泥水中に取り込み、排泥水として流体輸送を行う、通常の泥水式シールドタイプのものである。なお、図２において、符号１６はシールドジャッキであり、符号１７はセグメント組立用のエレクタである。また、掘進のためのシールドジャッキ等の推進装置には公知の技術が適用されている。
【００２３】
カッタヘッド１２には、開放型カッタスポーク３０と、この開放型カッタスポーク３０に支持されたリングカッタ４０とが設けられている。本実施形態では、開放型カッタスポーク３０が５本設けられ、５本の開放型カッタスポーク３０が、シールド掘進機１０の中心軸１８から径方向に延びるように放射状に配置されている。そして、５本の開放型カッタスポーク３０の夫々には、各カッタスポーク３０の長手方向に沿って、複数の、先行ビット１３ａ、カッタビット１３ｂ、及びウォータージェットノズル２０が設けられている。
【００２４】
ここで、図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、開放型カッタスポークの部分詳細図を示す。先行ビット１３ａは、カッタビット１３ｂに先行して切削するビットであり、開放型カッタスポーク３０の中心軸線上であって、シールド掘進機１０の前面側、換言すると切羽面側に突出するように、開放型カッタスポーク３０に設けられている。先行ビット１３ａの両側、すなわち開放型カッタスポーク３０の軸方向と直交する方向における先行ビット１３ａの両側に、先行ビット１３ａと間隔をあけてカッタビット１３ｂが設けられている。先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂは、本発明の切削部に相当する。先行ビット１３ａの先端は、カッタビット１３ｂの先端よりもシールド掘進機１０の前面側に突出している。従って、先行ビット１３ａがカッタビット１３ｂよりも先行して切削する。先行ビット１３ａとカッタビット１３ｂとの間には、ウォータージェットノズル２０が設けられている。先行ビット１３ａ、先行ビット１３ａの両側に設けられた二つのカッタビット１３ｂ、及び先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂとの間に設けられた二つのウォータージェットノズル２０を一つのユニットとして、このようなユニットが各開放型カッタスポーク３０の軸方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。そして、複数のユニットが設けられた開放型カッタスポーク３０がカッタヘッド１２と一体的に回転し、セグメント補強材Ｓの切削が可能となる。なお、ウォータージェットノズル２０の詳細については、後述する。
【００２５】
［ウォータージェットノズル］
ウォータージェットノズル２０は、本発明の噴射部に相当し、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂが切削するセグメント補強材Ｓに対して高圧水を噴射する。本実施形態に係るウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０内収容され、噴射口２５のみが外部に露出している。ウォータージェットノズル２０には、高圧水用ホース２
１の一端が接続され、高圧水用ホース２１の他端には、シールド１１内に設けられた高圧水供給部（図示せず）から供給される高圧水を更に昇圧する昇圧装置２２が接続されている。本実施形態では、高圧水供給部から供給される高圧水が、昇圧装置２２によって高圧水の圧力が更に高められ、各ウォータージェットノズル２０の噴射口２５から噴射される。高圧水の圧力は、セグメント補強材Ｓの表面を削ることができる圧力として、セグメント補強材Ｓの材質に応じて適宜設定することができる。
【００２６】
ウォータージェットノズル２０は、上述したように先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂとの間に設けられ（図３参照。）ており、各ユニットを構成する先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂが切削するセグメント補強材Ｓの領域に高圧水を噴射する。その結果、高圧水が噴射された領域では、セグメント補強材Ｓの表面が削られる。換言するとセグメント補強材Ｓの表面の目荒らし加工が行われることになる。その結果、先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂと切羽面との接触面積が低減し、先行ビット１３ａとカッタビット１３ｂの負荷が低減される。
【００２７】
［目荒らし加工］
ここで、ウォータージェットノズル２０によって行われる目荒らし加工について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図４は、目荒らし加工の説明図を示す。具体的には、図４（ａ）は、目荒らし加工がされる前の状態を示し、図４（ｂ）は、目荒らし加工開始後の状態を示す。本実施形態に係るシールド掘進機１０は、ウォータージェットノズル２０を備えることで、ウォータージェットノズル２０の噴出口２５から高圧水が噴射される（図４ａ参照。）。高圧水は、図４において、黒塗りの矢印で示す。噴射された高圧水が、セグメント補強材Ｓの表面に接触すると、セグメント補強材Ｓの表面が削られる。先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０と共に回転する。一つのユニットを構成する先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０が回転すると、常に同じ円周上を移動しながら、シールド掘進機１０の前面側に進む。
【００２８】
図５は、目荒らし加工の説明をするイメージ図であり、図５（ａ）は、高圧水と先行ビットとの関係を時系列的にイメージ化した図を示し、図５（ｂ）は、先行ビットが移動する円周上の周方向の断面を示す。図５（ａ）における白抜きの矢印は、先行ビット１３ａの進行方向を示す。なお、図５（ｂ）における先行ビットの進行方向は、紙面手前側である。シールド掘進機１０が掘進している状況では、先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０が、開放型カッタスポーク３０と共に回転している。そして、先行ビット１３ａの両側には、ウォータージェットノズル２０が設けられているので、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、先行ビット１３ａは、高圧水によって目荒らしされた領域（本態様では、円周状の領域。）を常に進行し、目荒らしされた領域を切削することになる。なお、図５では、先行ビット１３ａのみ示すが、カッタビット１３ｂについても、先行ビット１３ａと同じく、高圧水によって目荒らしされた領域を常に切削する。
【００２９】
以上説明した実施形態に係るシールド掘進機によれば、目荒らし加工により、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂがセグメント補強材Ｓと接触する面積が低減され、鍬取り加工に対するセグメント補強材側の抵抗を大幅に減少することができる。そして、ウォータージェットノズル２０によってセグメント補強材Ｓに対して高圧水を噴射することで、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することが可能となる。また、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することで、シールド掘進機１０の切削速度の向上、切削時の振動損音の低減を行うことができる。更に、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの磨耗を低減することが可能となる。
【００３０】
［実施例］
カッタヘッド１２の径が８ｍのシールドを用いて、回転速度１ｒｐｍでビットの鍬取り・切削を行う際に、高圧水によって目荒らし加工を行った場合と、目荒らし加工を行わない場合とを比較した。換言すると、実施形態に係るシールド掘進機１０と、ウォータージェットノズル２０を備えていない従来のシールド掘進機によって掘進の比較を行った。なお、目荒らし加工は、カッタビット１２の回転速度１ｒｐｍ、カッタヘッド１２の最外周のビットの摺動速度を凡そ５０ｃｍ／秒とし、目荒らしの深さが１ｍｍ以上となるようにした。
【００３１】
［実施例の結果］
目荒らし加工の結果、切り込み速度が従来の技術では５ｍｍ／分であったのに対し、３０ｍｍ／分の速度が得られた。また、切削に伴う騒音・振動の発生が従来の技術の場合に比して低減された。更に、ビットの摩耗量が従来の技術の場合に比して少なかった。この実施の形態によれば、シールドの発進・到達工の施工性が向上し、工期短縮が図れる。また、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂの抵抗が低減させることから、切削に伴う騒音・振動の発生が低減し、周辺環境の保全を図ることができる。
【００３２】
［別の実施の形態（溝切り加工の場合）］
次に、他の実施形態に係るシールド掘進機について説明する。前述の実施の形態と、この別の実施の形態との違いは、ウォータージェットノズル（図６、図７では、ウォータージェットノズルの噴射口２５ａとして示す。）がカッタヘッド１２の径方向に移動自在に配置されている点である。
【００３３】
図６は、他の実施形態に係るシールド掘進機であり、図７は、他の実施形態に係るシールド掘進機における開放型スポークの拡大図を示す。また、図８は、他の実施形態に係るシールド掘進機のウォーターノズルの高圧水によって形成される溝の軌跡を示す。本実施形態に係るウォータージェットノズルは、開放型カッタスポーク３０内に、開放型カッタスポーク３０の軸方向において往復運動可能に設けられている。このような他の実施形態に係るウォータージェットノズルは、ウォータージェットノズル用の駆動モータと、ウォータージェットノズルを往復運動させるためのカム機構やスライド機構を設けることで実現できる。また、開放型カッタスポーク３０に関しては、往復運動するウォータージェットノズルからの高圧水を噴出可能とする為、噴射口２５ａが配置される孔を開放型カッタスポーク３０の軸方向に沿った縦長状に形成すればよい。なお、ウォータージェットノズルは、ウォータージェットノズルの基端側、つまり高圧水用ホース側の回動可能としておき、噴射口２５ａが開放型スポーク３０の軸方向において、首振り可能な構成としても良い。
【００３４】
本実施形態に係るシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズルが開放型カッタスポーク３０の軸方向において往復運動する。なお、カッタヘッド１２等の動作は、先に説明した実施形態に係るシールド掘進機１０における動作と同じである。従って、先に説明したシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズル２０が単に同じ円周上を移動するだけであったが、本実施形態に係るシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズルが往復運動するので、図８に示すようにジグザグの溝を形成することが可能となる。その結果、先に説明した実施形態に係るシールド掘進機１０と比較して、更に、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂが接触するセグメント補強材Ｓの構造を脆弱にすることが可能となり、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することができる。これにより、ビットの鍬取りや切削効率を向上させることが可能となる。
【００３５】
［別の実施の形態（溝切り加工の場合）と従来の技術（前処理加工を行わない場合）と
の比較］
溝切り加工の結果、切り込み速度が従来の技術では５ｍｍ／分であったのに対し、３０ｍｍ／分の速度が得られた。また、切削に伴う騒音・振動の発生が従来の技術の場合に比して低減された。更に、ビットの摩耗量が従来の技術の場合に比して少なかった。
【００３６】
この別の実施の形態（溝切り加工の場合）も前述の目荒らし加工の場合とほぼ同様に、シールドの発進・到達工の施工性が向上し、工期短縮が図れる。また、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂの抵抗が低減させることから、切削に伴う騒音・振動の発生が低減し、周辺環境の保全を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、先行トンネルに対して後行トンネルを進入させて先行トンネルに後行トンネルを合流させる場合、あるいは分岐させる場合に使用されるシールドトンネルの分岐合流技術に利用でき、特にトンネル分岐合流部分のトンネル壁体に使用されるシールド掘進機に有効である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ シールド掘進機
１１ シールド
１２ カッタヘッド
１３ａ 先行ビット
１３ｂ カッタビット
１４ 隔壁
１５ チャンバ
１６ シールドジャッキ
１７ セグメント組立用のエレクタ
２０ ウォータージェットノズル
３０ 開放型カッタスポーク
Ｍ 駆動モータ
Ｓ セグメント補強材（覆工材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルは、シールドマシンの後部内で、トンネル壁体を構成するセグメントを組み立て、組み立てたセグメントの前面に反力をとり、シールドマシン後部のジャッキがシールドマシンを推進し、セグメント１リング分の推進が終了する毎に、新たなセグメントを組み立て、以後、シールドマシンの推進とセグメントの組立てとを繰り返し施工して形成される。
【０００３】
一般的な円形断面のシールドトンネルの場合、各セグメントは、トンネル壁体の中心を基準として所定の間隔で分割された弧状のブロック体である。なお、従来、セグメントはＲＣセグメントや、鋼製セグメント等を用いていた。
【０００４】
ところで、既設のトンネルに対して新たなトンネルを分岐又は合流させる技術として、既設のトンネルの壁体の一部（分岐又は合流させる部分）を、シールド掘進機が容易に切削できるセグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）によって構成する技術（特許文献１）が知られている。この特許文献１の発明によれば、シールド掘進機自らが既設のトンネルを取り壊して、そのままトンネルの掘削を行うことができる。したがって、地盤改良や壁体の取り壊し作業が不用となり、コストの低減、工期の短縮、安全性の向上を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７５１６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の技術を実施する場合、下記に示す困難な問題がある。すなわち、セグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）は、切削を前提とした構造になっているが、切削開始までは土水圧を受ける構造部材として機能が期待されているので、相応の強度と硬さが要求されている。
【０００７】
この為に、一定程度の強度を有するセグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材）をシールド掘進機のビットで強引に鍬取る場合、（１）シールド掘進機の切削速度が遅くなってしまう、（２）切削時に振動騒音が発生する、（３）ビットの摩耗が早い、といった問題があり、その改良が望まれている。
【０００８】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、既設のトンネルの壁面を切削する切削部の負荷を低減するシールド掘進機を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、上述した課題を解決するため、既設のトンネルの壁面を切削する切削部によって切削する壁面に高圧水を噴射し、該壁面を削ることとした。換言すると、既設のトンネルの壁面を切削する切削部によって切削する壁面を高圧水を噴射して目荒らし処理することとした。これによって、切削部と切削部が切削する壁面との接触面積が低減され、
その結果切削部の負荷が低減される。
【００１０】
詳細には、本発明は、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備える。
【００１１】
本発明に係るシールド掘進機は、掘削が完了している既設のトンネルに対して、別のトンネルを分岐又は合流させる際に、この既設のトンネルの壁面を切削して、別のトンネルを掘削するシールド掘進機として好適に用いることができる。特に、本発明に係るシールド掘進機は、別のトンネルを分岐又は合流させる領域を、後にシールド掘進機によって切削し易い覆工材によって構成した、既設のトンネルの壁面を切削して、別のトンネルを掘削するシールド掘進機として好適に用いることができる。
【００１２】
切削部は、既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する。但し、切削部は、覆工材の切削だけでなく、既設のトンネルに対して分岐又は合流する別のトンネル内の土砂等を切削することも可能である。覆工材は、十分な強度を有すると共に、別のトンネルを分岐又は合流させる際に切削が容易な材質によって構成されていることが好ましい。覆工材には、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはビニロンのうち少なくともいずれか一つを樹脂に含浸して成形された補強材を用いたコンクリートが例示される。なお、既設のトンネルは、その壁面が全て上記覆工材によって構成されていてもよく、また、一部のみ上記覆工材によって構成されていてもよい。
【００１３】
噴射部は、切削部が切削する覆工材に対して高圧水を噴射し、覆工材の表面を削る。その結果、高圧水が噴射された覆工材の表面が削られる。これにより、切削部により覆工材の表面を切削する際の切削部と覆工材の表面との接触面積が、覆工材の表面に高圧水を噴射して削らない場合と比較して、低減される。つまり、噴射部によって覆工材に対して高圧水を噴射することで、噴射部の負荷を低減することが可能となる。また、噴射部の負荷を低減することで、シールド掘進機の切削速度の向上、切削時の振動損音の低減を行うことができる。更に、例えば、切削部をビットによって構成した場合、ビットの磨耗を低減することが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係るシールド掘進機において、切削部は、覆工材を切削する複数のビットを有する構成とすることができる。また、噴射部は、複数のビットの夫々に対応した複数の噴射口を有する構成とすることができる。この場合、噴射口は、該噴射口が対応するビットが切削する覆工材の領域に対して高圧水を噴射する。ビット毎に噴射部を設けることで、各ビットの負荷を低減することが可能となる。
【００１５】
ここで、本発明に係るシールド掘進機は、例えば以下の態様としてもよい。すなわち、前記先端部は、円盤状であって、該シールド掘進機が掘進する際、該リール度掘進機の掘進方向と平行な該シールド掘進機の中心軸を回転軸として回転するように構成することができる。そして、前記切削部は、前記先端部の回転に伴って前記先端部の周方向に回転しながら前記覆工材を切削するように構成することができる。また、前記噴射部は、前記先端部の径方向において移動自在に該先端部に接続され、前記先端部の回転に伴って径方向に回転し、かつ、前記周方向に移動しながら前記覆工材に対して高圧水を噴射するように構成することができる。噴射部を先端部に対して移動可能な構成とすることで、より効果的に覆工材の表面を削ることが可能となる。
【００１６】
なお、本発明に係る切削部で切削する覆工材を構成する補強材には、切削部で直接切削
が可能であって軸方向の補強繊維に主として炭素繊維を用いた繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ＝Carbon Fiber Reinforced Plastics）等の連続繊維補強材が例示され、このような練増繊維補強材によれば、切削性と強度を両立させることができる。また、覆工材を、上記補強材をシート状に形成したセグメント格子状補強材をコンクリート内に複数枚重ね合わせて格子状とすることで、セグメント補強材を予めセグメントの形状に合わせて成形する必要がなく、汎用性を有するので製作コストを低く抑えることができる。
【００１７】
なお、炭素繊維は鉄筋に匹敵する高弾性率のＣＦＲＰを得やすく、かつ切削性にすぐれ、かかる目的に用いる繊維として適している。ただし、軸方向以外の繊維配向や、軸方向であっても補助的な機能を与える目的には、ガラス繊維，アラミド繊維を併用することが許容される。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、既設のトンネルの壁面を切削する切削部の負荷を低減するシールド掘進機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るシールド掘進機で掘削するトンネルの構築方法を説明する図を示す。
【図２】実施形態に係るシールド掘進機の説明図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、開放型カッタスポークの部分詳細図を示す。
【図４】目荒らし加工の説明図である。
【図５】目荒らし加工の説明をするイメージ図である。
【図６】他の実施形態に係るシールド掘進機の説明図である。
【図７】他の実施形態に係るシールド掘進機における開放型スポークの拡大図である。
【図８】他の実施形態に係るシールド掘進機のウォーターノズルの高圧水によって形成される溝の軌跡を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明のシールド掘進機に係る実施形態について、添付図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係るシールド掘進機で掘削するトンネルの構築方法を説明する図を示す。より詳細には、図１は、シールド掘進機１０によって、既設のトンネル（以下、第一先行トンネルという。）５０ａ及び既設のトンネル（以下、第二先行トンネルという。）５０ｂに対して、第一先行トンネル５０ａと第二先行トンネル５０ｂとを接続する新たなトンネル（本発明の別のトンネルに相当する。以下、後行トンネルという。）５１を構築する様子を示す。第一先行トンネル５０ａ及び第二先行トンネル５０ｂの壁は、セグメント補強材（炭素繊維を筋材とした覆工材であり、本発明に係る覆工材に相当する。）Ｓによって構成されている。なお、セグメント補強材Ｓは、先行トンネル５０ａ、５０ｂと後行トンネル５１との接続部分（分岐・合流部とも言う。）５３ａ、５３ｂのみに設けるようにしてもよい。セグメント補強材Ｓとしては、シールド掘進機１０のビット（シールド掘進機の詳細については、後述する。）で直接切削が可能となるように、例えば、軸方向の補強繊維に主として炭素繊維を用いた繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ＝Carbon Fiber Reinforced Plastics）等の連続繊維補強材が使用される。このようなセグメント補強材は、切削性と強度を両立させることができる。また、セグメント補強材Ｓをシート状に成形し、コンクリート内に格子状に複数枚重ね合わせて格子材として使用することで、このセグメント補強材を予めセグメント形状に合わせて成形する必要がなく、汎用性を有し製作コストを低く抑えることができる。
【００２１】
本実施形態に係るシールド掘進機１０は、第一先行トンネル５０ａに設置され、第一先行トンネル５０ａの接続部分５３ａを構成するセグメント補強材Ｓを切削し、後行トンネル５１を掘削する。そして、後行トンネル５１の掘削が進むと、後行トンネルの先に設けられている第二先行トンネル５０ｂの接続部分５３ｂを構成するセグメント補強材Ｓを切削する。第二先行トンネル５０ｂの接続部分５３ｂを構成するセグメント補強材の切削が完了すると、第一先行トンネル５０ａと第二先行トンネル５０ｂとを接続する後行トンネル５１の構築が完了する。以下、本実施形態に係るシールド掘進機１０について詳細に説明する。
【００２２】
[シールド掘進機の構成]
図２は、実施形態に係るシールド掘進機の説明図であり、図２（ａ）はシールド掘進機の正面図、図２（ｂ）はシールド掘進機の要部を縦断して示す側面図を示す。シールド掘進機１０は、シールド１１の前面に設けられたカッタヘッド１２を駆動モータＭにより回転させて切羽を掘削し、かつ、隔壁１４と切羽の間のチャンバ１５を加圧した泥水で満たすことにより、切羽の安定を図るとともに、掘削した土砂を泥水中に取り込み、排泥水として流体輸送を行う、通常の泥水式シールドタイプのものである。なお、図２において、符号１６はシールドジャッキであり、符号１７はセグメント組立用のエレクタである。また、掘進のためのシールドジャッキ等の推進装置には公知の技術が適用されている。
【００２３】
カッタヘッド１２には、開放型カッタスポーク３０と、この開放型カッタスポーク３０に支持されたリングカッタ４０とが設けられている。本実施形態では、開放型カッタスポーク３０が５本設けられ、５本の開放型カッタスポーク３０が、シールド掘進機１０の中心軸１８から径方向に延びるように放射状に配置されている。そして、５本の開放型カッタスポーク３０の夫々には、各カッタスポーク３０の長手方向に沿って、複数の、先行ビット１３ａ、カッタビット１３ｂ、及びウォータージェットノズル２０が設けられている。
【００２４】
ここで、図３は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、開放型カッタスポークの部分詳細図を示す。先行ビット１３ａは、カッタビット１３ｂに先行して切削するビットであり、開放型カッタスポーク３０の中心軸線上であって、シールド掘進機１０の前面側、換言すると切羽面側に突出するように、開放型カッタスポーク３０に設けられている。先行ビット１３ａの両側、すなわち開放型カッタスポーク３０の軸方向と直交する方向における先行ビット１３ａの両側に、先行ビット１３ａと間隔をあけてカッタビット１３ｂが設けられている。先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂは、本発明の切削部に相当する。先行ビット１３ａの先端は、カッタビット１３ｂの先端よりもシールド掘進機１０の前面側に突出している。従って、先行ビット１３ａがカッタビット１３ｂよりも先行して切削する。先行ビット１３ａとカッタビット１３ｂとの間には、ウォータージェットノズル２０が設けられている。先行ビット１３ａ、先行ビット１３ａの両側に設けられた二つのカッタビット１３ｂ、及び先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂとの間に設けられた二つのウォータージェットノズル２０を一つのユニットとして、このようなユニットが各開放型カッタスポーク３０の軸方向に所定の間隔をあけて複数設けられている。そして、複数のユニットが設けられた開放型カッタスポーク３０がカッタヘッド１２と一体的に回転し、セグメント補強材Ｓの切削が可能となる。なお、ウォータージェットノズル２０の詳細については、後述する。
【００２５】
［ウォータージェットノズル］
ウォータージェットノズル２０は、本発明の噴射部に相当し、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂが切削するセグメント補強材Ｓに対して高圧水を噴射する。本実施形態に係るウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０内収容され、噴射口２５のみが外部に露出している。ウォータージェットノズル２０には、高圧水用ホース２
１の一端が接続され、高圧水用ホース２１の他端には、シールド１１内に設けられた高圧水供給部（図示せず）から供給される高圧水を更に昇圧する昇圧装置２２が接続されている。本実施形態では、高圧水供給部から供給される高圧水が、昇圧装置２２によって高圧水の圧力が更に高められ、各ウォータージェットノズル２０の噴射口２５から噴射される。高圧水の圧力は、セグメント補強材Ｓの表面を削ることができる圧力として、セグメント補強材Ｓの材質に応じて適宜設定することができる。
【００２６】
ウォータージェットノズル２０は、上述したように先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂとの間に設けられ（図３参照。）ており、各ユニットを構成する先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂが切削するセグメント補強材Ｓの領域に高圧水を噴射する。その結果、高圧水が噴射された領域では、セグメント補強材Ｓの表面が削られる。換言するとセグメント補強材Ｓの表面の目荒らし加工が行われることになる。その結果、先行ビット１３ａと二つのカッタビット１３ｂと切羽面との接触面積が低減し、先行ビット１３ａとカッタビット１３ｂの負荷が低減される。
【００２７】
［目荒らし加工］
ここで、ウォータージェットノズル２０によって行われる目荒らし加工について、図面を参照しながらより詳細に説明する。図４は、目荒らし加工の説明図を示す。具体的には、図４（ａ）は、目荒らし加工がされる前の状態を示し、図４（ｂ）は、目荒らし加工開始後の状態を示す。本実施形態に係るシールド掘進機１０は、ウォータージェットノズル２０を備えることで、ウォータージェットノズル２０の噴出口２５から高圧水が噴射される（図４ａ参照。）。高圧水は、図４において、黒塗りの矢印で示す。噴射された高圧水が、セグメント補強材Ｓの表面に接触すると、セグメント補強材Ｓの表面が削られる。先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０と共に回転する。一つのユニットを構成する先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０は、開放型カッタスポーク３０が回転すると、常に同じ円周上を移動しながら、シールド掘進機１０の前面側に進む。
【００２８】
図５は、目荒らし加工の説明をするイメージ図であり、図５（ａ）は、高圧水と先行ビットとの関係を時系列的にイメージ化した図を示し、図５（ｂ）は、先行ビットが移動する円周上の周方向の断面を示す。図５（ａ）における白抜きの矢印は、先行ビット１３ａの進行方向を示す。なお、図５（ｂ）における先行ビットの進行方向は、紙面手前側である。シールド掘進機１０が掘進している状況では、先行ビット１３ａ、二つのカッタビット１３ｂ、及び二つのウォータージェットノズル２０が、開放型カッタスポーク３０と共に回転している。そして、先行ビット１３ａの両側には、ウォータージェットノズル２０が設けられているので、図５（ａ）や図５（ｂ）に示すように、先行ビット１３ａは、高圧水によって目荒らしされた領域（本態様では、円周状の領域。）を常に進行し、目荒らしされた領域を切削することになる。なお、図５では、先行ビット１３ａのみ示すが、カッタビット１３ｂについても、先行ビット１３ａと同じく、高圧水によって目荒らしされた領域を常に切削する。
【００２９】
以上説明した実施形態に係るシールド掘進機によれば、目荒らし加工により、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂがセグメント補強材Ｓと接触する面積が低減され、鍬取り加工に対するセグメント補強材側の抵抗を大幅に減少することができる。そして、ウォータージェットノズル２０によってセグメント補強材Ｓに対して高圧水を噴射することで、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することが可能となる。また、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することで、シールド掘進機１０の切削速度の向上、切削時の振動損音の低減を行うことができる。更に、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの磨耗を低減することが可能となる。
【００３０】
［実施例］
カッタヘッド１２の径が８ｍのシールドを用いて、回転速度１ｒｐｍでビットの鍬取り・切削を行う際に、高圧水によって目荒らし加工を行った場合と、目荒らし加工を行わない場合とを比較した。換言すると、実施形態に係るシールド掘進機１０と、ウォータージェットノズル２０を備えていない従来のシールド掘進機によって掘進の比較を行った。なお、目荒らし加工は、カッタビット１２の回転速度１ｒｐｍ、カッタヘッド１２の最外周のビットの摺動速度を凡そ５０ｃｍ／秒とし、目荒らしの深さが１ｍｍ以上となるようにした。
【００３１】
［実施例の結果］
目荒らし加工の結果、切り込み速度が従来の技術では５ｍｍ／分であったのに対し、３０ｍｍ／分の速度が得られた。また、切削に伴う騒音・振動の発生が従来の技術の場合に比して低減された。更に、ビットの摩耗量が従来の技術の場合に比して少なかった。この実施の形態によれば、シールドの発進・到達工の施工性が向上し、工期短縮が図れる。また、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂの抵抗が低減させることから、切削に伴う騒音・振動の発生が低減し、周辺環境の保全を図ることができる。
【００３２】
［別の実施の形態（溝切り加工の場合）］
次に、他の実施形態に係るシールド掘進機について説明する。前述の実施の形態と、この別の実施の形態との違いは、ウォータージェットノズル（図６、図７では、ウォータージェットノズルの噴射口２５ａとして示す。）がカッタヘッド１２の径方向に移動自在に配置されている点である。
【００３３】
図６は、他の実施形態に係るシールド掘進機であり、図７は、他の実施形態に係るシールド掘進機における開放型スポークの拡大図を示す。また、図８は、他の実施形態に係るシールド掘進機のウォーターノズルの高圧水によって形成される溝の軌跡を示す。本実施形態に係るウォータージェットノズルは、開放型カッタスポーク３０内に、開放型カッタスポーク３０の軸方向において往復運動可能に設けられている。このような他の実施形態に係るウォータージェットノズルは、ウォータージェットノズル用の駆動モータと、ウォータージェットノズルを往復運動させるためのカム機構やスライド機構を設けることで実現できる。また、開放型カッタスポーク３０に関しては、往復運動するウォータージェットノズルからの高圧水を噴出可能とする為、噴射口２５ａが配置される孔を開放型カッタスポーク３０の軸方向に沿った縦長状に形成すればよい。なお、ウォータージェットノズルは、ウォータージェットノズルの基端側、つまり高圧水用ホース側の回動可能としておき、噴射口２５ａが開放型スポーク３０の軸方向において、首振り可能な構成としても良い。
【００３４】
本実施形態に係るシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズルが開放型カッタスポーク３０の軸方向において往復運動する。なお、カッタヘッド１２等の動作は、先に説明した実施形態に係るシールド掘進機１０における動作と同じである。従って、先に説明したシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズル２０が単に同じ円周上を移動するだけであったが、本実施形態に係るシールド掘進機１０では、ウォータージェットノズルが往復運動するので、図８に示すようにジグザグの溝を形成することが可能となる。その結果、先に説明した実施形態に係るシールド掘進機１０と比較して、更に、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂが接触するセグメント補強材Ｓの構造を脆弱にすることが可能となり、先行ビット１３ａ及びカッタビット１３ｂの負荷を低減することができる。これにより、ビットの鍬取りや切削効率を向上させることが可能となる。
【００３５】
［別の実施の形態（溝切り加工の場合）と従来の技術（前処理加工を行わない場合）と
の比較］
溝切り加工の結果、切り込み速度が従来の技術では５ｍｍ／分であったのに対し、３０ｍｍ／分の速度が得られた。また、切削に伴う騒音・振動の発生が従来の技術の場合に比して低減された。更に、ビットの摩耗量が従来の技術の場合に比して少なかった。
【００３６】
この別の実施の形態（溝切り加工の場合）も前述の目荒らし加工の場合とほぼ同様に、シールドの発進・到達工の施工性が向上し、工期短縮が図れる。また、先行ビット１３ａおよびカッタビット１３ｂの抵抗が低減させることから、切削に伴う騒音・振動の発生が低減し、周辺環境の保全を図ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、先行トンネルに対して後行トンネルを進入させて先行トンネルに後行トンネルを合流させる場合、あるいは分岐させる場合に使用されるシールドトンネルの分岐合流技術に利用でき、特にトンネル分岐合流部分のトンネル壁体に使用されるシールド掘進機に有効である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ シールド掘進機
１１ シールド
１２ カッタヘッド
１３ａ 先行ビット
１３ｂ カッタビット
１４ 隔壁
１５ チャンバ
１６ シールドジャッキ
１７ セグメント組立用のエレクタ
２０ ウォータージェットノズル
３０ 開放型カッタスポーク
Ｍ 駆動モータ
Ｓ セグメント補強材（覆工材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、
前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、
前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備えるシールド掘進機。
【請求項２】
前記噴射部は、前記覆工材に対して高圧水を噴射し、前記切削部が切削する覆工材の表面を削ることで、該切削部が覆工材を切削する際の負荷を低減する、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記切削部は、前記覆工材を切削する複数のビットを有し、
前記噴射部は、前記複数のビットの夫々に対応した複数の噴射口を有し、
前記噴射口は、該噴射口に対応するビットが切削する覆工材の領域に対して高圧水を噴射する、請求項１又は２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記先端部は、円盤状であって、該シールド掘進機が掘進する際、該シールド掘進機の掘進方向と平行な該シールド掘進機の中心軸を回転軸として回転し、
前記切削部は、前記先端部の回転に伴って前記先端部の周方向に回転しながら前記覆工材を切削し、
前記噴射部は、前記先端部の径方向において移動自在に該先端部に接続され、前記先端部の回転に伴って周方向に回転し、かつ、前記径方向に移動しながら前記覆工材に対して高圧水を噴射する、請求項１から３の何れか一に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記切削部は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはビニロンのうち少なくともいずれか一つを樹脂に含浸して成形された補強材を用いたコンクリートによって構成される前記覆工材を切削する、請求項１から４のいずれか一に記載のシールド掘進機。
【請求項１】
既設のトンネルに対して合流又は分岐する別のトンネルを掘削するシールド掘進機であって、
前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記既設のトンネルの壁面の少なくとも一部を構成する覆工材を切削する切削部と、
前記シールド掘進機の先端部に設けられ、前記切削部が切削する前記覆工材に対して、該覆工材の表面を削る圧力を有する高圧水を噴射する噴射部と、を備えるシールド掘進機。
【請求項２】
前記噴射部は、前記覆工材に対して高圧水を噴射し、前記切削部が切削する覆工材の表面を削ることで、該切削部が覆工材を切削する際の負荷を低減する、請求項１に記載のシールド掘進機。
【請求項３】
前記切削部は、前記覆工材を切削する複数のビットを有し、
前記噴射部は、前記複数のビットの夫々に対応した複数の噴射口を有し、
前記噴射口は、該噴射口に対応するビットが切削する覆工材の領域に対して高圧水を噴射する、請求項１又は２に記載のシールド掘進機。
【請求項４】
前記先端部は、円盤状であって、該シールド掘進機が掘進する際、該シールド掘進機の掘進方向と平行な該シールド掘進機の中心軸を回転軸として回転し、
前記切削部は、前記先端部の回転に伴って前記先端部の周方向に回転しながら前記覆工材を切削し、
前記噴射部は、前記先端部の径方向において移動自在に該先端部に接続され、前記先端部の回転に伴って周方向に回転し、かつ、前記径方向に移動しながら前記覆工材に対して高圧水を噴射する、請求項１から３の何れか一に記載のシールド掘進機。
【請求項５】
前記切削部は、カーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、またはビニロンのうち少なくともいずれか一つを樹脂に含浸して成形された補強材を用いたコンクリートによって構成される前記覆工材を切削する、請求項１から４のいずれか一に記載のシールド掘進機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１９６３５６（Ｐ２０１０−１９６３５６Ａ）
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４２３２０（Ｐ２００９−４２３２０）
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月９日（２０１０．９．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２５日（２００９．２．２５）
【出願人】（０００２０１４７８）前田建設工業株式会社 (358)
【Ｆターム（参考）】
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