シールド機の推進工法及びシールド機
【課題】 道路等をアンダーパスするトンネルを構築する場合に、地盤変状が生じることなく掘進を行うことができるシールド機及びシールド機の推進工法を提供する。
【解決手段】 複数の主シールド６及び複数の大径シールド２６を組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールド２６を配置し、上段に配置された主シールド６を最初に駆動させる。そして、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の２つの主シールド２６、２６のカッターヘッド２８を回転駆動させながら、下段の２つの大径主シールド２６、２６を前胴体３内に格納した状態でシールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６からなるシールド機２０本体を前進させ、大径主シールド２６、２６の前方に位置する地盤をカッターヘッド２８のカッター２９により掘削するとともに、上段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【解決手段】 複数の主シールド６及び複数の大径シールド２６を組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールド２６を配置し、上段に配置された主シールド６を最初に駆動させる。そして、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の２つの主シールド２６、２６のカッターヘッド２８を回転駆動させながら、下段の２つの大径主シールド２６、２６を前胴体３内に格納した状態でシールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６からなるシールド機２０本体を前進させ、大径主シールド２６、２６の前方に位置する地盤をカッターヘッド２８のカッター２９により掘削するとともに、上段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機及びシールド機の推進工法に関し、特に、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するのに有効なシールド機及びシールド機の推進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、道路をアンダーパスするトンネルを構築する場合においては、（１）全線を開削工法にて行う、（２）道路の交差点部を推進工法にて行い、アプローチ部を開削工法で行う、のいずれかが主に用いられる。（１）の全線を開削工法にて施工する場合は、地中を掘削する範囲の両側に連続した土留め壁を造成し、開削によって生じる地盤変状を防止する。そして、掘削した部分にトンネルを構築し、元の地盤の高さまで埋め戻しを行う。また、交差点部においては、路面覆工を行い路面交通を可能にし、トンネルを構築した後に埋め戻しを行い道路を復旧するものである。（２）の道路の交差点部を推進工法の一つであるフロンテジャッキング工法にて施工し、アプローチ部を開削工法にて施工する場合は、まず、交差点部を挟んだ両側に立坑を設け、交差点の下方に、これを横断するように発進立坑から到達立坑へプレキャストされた複数のコンクリート函体を引き込みながら設置し、この函体からなるトンネルを構築し、次に、上述した開削工法にて施工する場合と同様に、トンネルと地上の道路とを接続するためのアプローチ部を開削して構築するものである。
【０００３】
推進工法は、道路等を開削しないために交通を遮断する必要がないので、周辺の住宅環境に影響を与えることがないものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アンダーパスの交差点直下に対応する部分は、土被りを３．５m程度に設定することが多いため、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法にて一度に大断面を掘削した場合に、地山の状態によっては地盤変状が発生することがある。このため、交差点を一時占有して、地盤改良等の地盤変状の対策工を実施しなければならず、その作業に非常に手間がかかるため、工期が長くなり、工事費が高くついてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、道路等をアンダーパスするトンネルを構築する場合に、交差点直下に対応する低土被りの部分を掘進する場合であっても、特別な対策工を実施することなく地盤変状を阻止することができ、これにより工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができるシールド機及びシールド機の推進工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係るシールド機の推進工法の発明は、シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段に配置され、少なくとも最上段には複数の主シールドが配置されたシールド機を用いてトンネルを掘削する推進工法において、前記最上段の主シールドを先に駆動させ、次にその下段に配置された主シールドを駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシールド機の推進工法において、前記シールド機本体を前記下段に配置された主シールドと一体に駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のシールド機の推進工法において、前記下段に配置された主シールドの径は、前記最上段に配置された主シールドの径よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載のシールド機の推進工法において、前記上段に配置された複数の主シールドのうちの外側に位置する主シールドを先に駆動させ、次にその内側に位置する主シールドを駆動させることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載のシールド機の推進工法において、前記複数の主シールドのうちの両側に配置された主シールドの外側にそれぞれ側部シールドを独立して駆動可能に設け、トンネルへのアプローチ部の掘削の際に、前記側部シールドを前記複数の主シールドに先行させて駆動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に係るシールド機の発明は、シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置されたシールド機であって、前記最上段の下段に配置される主シールドは、シールド機本体と一体に駆動可能に構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシールド機及びシールド機の推進工法によれば、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドを上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置したシールド機を用いて掘削断面を分割して複数の小断面として、断面ごとに各主シールドにて掘削するために、掘進による土被り部への影響を防止することができる。また、複数の主シールドのうち、最上段に配置された主シールドを最初に駆動させ、この主シールドにて土被り部を支持し、次に、最上段の下段に配置された主シールドを駆動させるために、下段に配置された主シールドの掘進による土被り部への影響を防止することができる。これらの結果より、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状を防止することができる。従って、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。そして、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。
【００１０】
また、各主シールドを個別に駆動させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果より、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。
【００１１】
そして、径の異なる主シールドを組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールドを配置し、掘削断面の上部は上述した小断面として、下部は小断面より大きい断面として掘削するために、掘削断面すべてを小断面として掘削するよりも短時間で掘削することができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。
【００１２】
また、シールド機本体を下段に配置された主シールドと一体に駆動させることにより、トンネル下部の掘削とシールド機本体の前進とを同時に行うことができるために、施工時間を短くすることができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。さらに、下段の主シールドは推進機構を備える必要がないために、シールド機の機構が簡素化され、シールド機に対する設備投資費を安くすることができる。
【００１３】
そして、上段の外側の主シールドを内側の主シールドよりも先に駆動させ、掘削対象箇所の壁面を外側の主シールドにて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩落を防止し、シールド機を安定して推進させることができる。
【００１４】
また、シールド機本体を下段に配置された主シールドと一体に駆動させる場合においては、上段の外側の主シールド若しくは上段の側部シールド又は下段の側部シールドを先に駆動させ、掘削対象箇所の壁面を上段の外側の主シールド若しくは上段の側部シールド又は下段の側部シールドにて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩壊を防止し、シールド機を安定して推進させることができる。
【００１５】
さらに、掘削断面の形状、大きさに応じて、複数の主シールドを縦横に組み合せることができるために、様々な掘削断面に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明に係るシールド機及びシールド機の推進工法は、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するのに有効なものであって、特に、交差点をアンダーパスする土被りに対応する部分を掘進するのに有効なシールド機及びシールド機の推進工法である。
【００１７】
図１は、本発明の第一実施形態に係るシールド機の斜視図である。図１に示すように、シールド機１は地盤を掘削するためのカッター９、１３を備えた機械本体部２と、機械本体部２を推進させるための動力部１５と、機械本体部２と動力部１５とを連結する連結手段（図示せず）とから構成されている。
【００１８】
機械本体部２は、矩形筒状の前胴体３と、前胴体３内に縦横に所定の組み合せで配列されるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な複数の矩形状の主シールド６と、幅方向の両端の主シールド６と前胴体３との間に設けられるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な複数の主シールド６よりも小幅にして縦長の矩形状の側部シールド１０とを備えている。
【００１９】
前胴体３の内部は、各主シールド６及び各側部シールド１０がスライド自在に設けられ、前胴体３からその前方に向かって推進可能に構成されている。各主シールド６及び各側部シールド１０は、独立して前胴体３から推進可能に構成されている。なお、各主シールド６間、及び主シールド６と側部シールド１０との間には、前胴体３と一体の隔壁を設けることもできる。
【００２０】
主シールド６の配列は、構築するトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができ、本実施形態においては、縦（鉛直）方向×横（水平）方向＝２（段）×３（列）としている。
【００２１】
各主シールド６は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体７と、シールド本体７と前胴体３との間に設けられて、シールド本体７を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、シールド本体７の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター９を有するカッターヘッド８と、シールド本体７に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド８に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各主シールド６は、独立して駆動可能に構成されている。
【００２２】
各側部シールド１０は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体１１と、シールド本体１１と前胴体３との間に設けられて、シールド本体１１を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、シールド本体１１の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター１３を有するカッターヘッド１２と、シールド本体１１に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド１２に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各側部シールド１０は、独立して駆動可能に構成されている。
【００２３】
各主シールド６のシールド本体７及び各側部シールド１０のシールド本体１１には、掘削した土砂を排出するための排出装置（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
動力部１５は、機械本体部２の前胴体３の後部に連結手段（図示せず）を介して連結される矩形筒状の後胴体１６と、後胴体１６内の４隅に設けられ、前胴体３と後胴体１６とからなるシールド機全体１を推進させる複数のシールドジャッキ（図示せず）とを備えている。
【００２５】
連結手段は、前胴体３と後胴体１６とを、上下方向及び左右方向に相対的に屈曲自在に連結する連結継手（図示せず）と、前胴体３と後胴体１６との間に設けられて、前胴体３の後胴体１６に対する上下方向及び左右方向への相対的な屈曲角度を所定の値に設定する中折れジャッキ（図示せず）とから構成されている。
【００２６】
後胴体１６の内側にはセグメント組立装置（図示せず）が設けられ、このセグメント組立装置により、掘削した部分の内面に順次セグメント（図示せず）が組み立てられ、セグメントによる内壁が構築される。
【００２７】
以下に、交差点の下方をアンダーパスする際のシールド機１の推進工法について掘削手順に従って説明する。
図２〜図１０は、本発明の第一実施形態に係るシールド機１の推進方法を示す図である。
【００２８】
上記のように構成した本実施形態によるシールド機１を用いてトンネルを構築するには、まず、シールド機１を掘削対象箇所に設置し、図２に示すように、上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることにより主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００２９】
次に、図３に示すように、上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３０】
次に、図４に示すように、上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３１】
次に、図５に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の３つの主シールド６、６、６のカッターヘッド８、８、８を回転駆動させ、それらのスライドジャッキを伸張させることによりそれらの主シールド６、６、６を前胴体３から推進させ、それらの主シールド６、６、６の前方に位置する地盤を各々のカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
この場合、図示はしないが、上段の３つの主シールド６、６、６の駆動順番と同様に、左外側の主シールド６、右外側の主シールド６、真中の主シールド６の順に駆動させ、それらの主シールド６の前方に位置する地盤を掘削しても良い。
このようにして、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６によって掘削対象箇所の第１段階の掘削作業が完了する。
【００３２】
次に、図６に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６を推進させ、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００３３】
次に、図７に示すように、上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッドを回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３４】
次に、図８に示すように、上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３５】
次に、図９に示すように、上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３６】
次に、図１０に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の３つの主シールド６、６、６のカッターヘッド８、８、８を回転駆動させ、それらのスライドジャッキを伸張させることによりそれらの主シールド６、６、６を前胴体３から推進させ、それらの主シールド６、６、６の前方に位置する地盤を各々のカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３７】
この場合、図示はしないが、上段の３つの主シールド６、６、６の駆動順番と同様に、左外側の主シールド６、右外側の主シールド６、真中の主シールド６の順に駆動させ、それらの主シールド６の前方に位置する地盤を掘削しても良い。
このようにして、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６によって掘削対象箇所の第１段階の掘削作業が完了する。
【００３８】
次に、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６を推進させ、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００３９】
そして、上述したように、上段の各主シールド６により掘進してから、下段の各主シールド６による掘進までの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、掘削対象箇所全体を掘削する。
【００４０】
なお、上方が開放されている部分、例えばトンネルへのアプローチ部を掘削する場合には、上段の各主シールド６及び下段の各主シールド６より先に側部シールド１０を駆動させて、掘削対象箇所の両側を掘削し、この掘削した部分の内側の部分を主シールド６で掘削する方法にて、両壁面からの崩壊を防止する。
【００４１】
上述した本実施形態におけるシールド機１及びシールド機１の推進工法にあっては、複数の主シールド６を縦横に組み合せて、各主シールド６を独立して駆動可能とし、上段の外側の主シールド６、上段の内側の主シールド６、下段の３つの主シールド６の順に駆動させるように構成したために、掘削断面を分割して複数の小断面として、断面ごとに掘削することができる。従って、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状が発生するような虞は全くない。この結果、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。
【００４２】
さらに、上段の外側及び下段の外側の主シールド６を内側の主シールド６よりも先に駆動させ、掘削対象箇所の両壁面の崩壊を外側の主シールド６にて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩落を防止し、シールド機１を安定して推進させることができる。
【００４３】
さらに、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。また、各主シールド６を個別に推進させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。また、掘削断面の形状、大きさに応じて、複数の主シールド６を縦横に任意の配列で組み合せることができるために、汎用性を高めることができる。
【００４４】
図１１〜図１３に主シールド６の他の組み合せ例を示す。
図１１（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝２（段）×３（列）の組み合せ、図１２（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝２（段）×５（列）の組み合せ、図１３（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝３（段）×３（列）の組み合せである。図１１〜図１３中、１〜６は、駆動順番を示している。これらの組み合せのシールド機を用いた場合であっても、前述したものと同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
次に、本発明における第一実施形態と異なる実施形態を示す。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４６】
図１４は、本発明の第二実施形態に係るシールド機の正面図である。図１４に示すように、シールド機２０は地盤を掘削するためのカッター９、１３、２９を備えた機械本体部２と、動力部１５と、連結手段（図示せず）とから構成されている。
【００４７】
機械本体部２は、前胴体３と、前胴体３内の上段に配置される主シールド６と、主シールド６よりも大きい径で、各々が独立して駆動可能なカッターヘッド２８を有する複数の矩形状の大径主シールド２６と、側部シールド１０と、幅方向の両端の大径主シールド２６と前胴体３との間に設けられるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な側部シールド１０よりも縦長の矩形状の側部シールド３０とを備えている。
【００４８】
前胴体３の内部は、各主シールド６及び各側部シールド１０、３０が前後移動自在に設けられ、前胴体３からその前方に向かって推進可能に構成されている。各主シールド６及び各側部シールド１０、３０は、独立して前胴体３から推進可能に構成されている。なお、各主シールド６間、各大径主シールド２６間、主シールド６と側部シールド１０との間、大径主シールド２６と側部シールド３０との間には、前胴体３と一体の隔壁を設けることもできる。
【００４９】
本実施形態において、主シールド６と大径主シールド２６との配列は、縦（鉛直）方向は、主シールド６を上段、大径主シールド２６を下段とする縦２段で、横（水平）方向は、主シールド６を３列、大径主シールド２６を２列としている。なお、主シールド６と大径シールド２６との配列は、上段に径が小さい主シールド６となるように構成すれば、横方向はトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができる。
【００５０】
各大径主シールド２６は、前胴体３内に設けられる矩形状のシールド本体２７と、シールド本体２７の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター２９を有するカッターヘッド２８と、シールド本体２７に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド２８に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各大径主シールド２６は、独立して駆動可能に構成されている。本実施形態において、大径主シールド２６は、スライドジャッキを備えていないために前胴体３から推進することはできない。
【００５１】
各側部シールド３０は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体３１と、シールド本体３１と前胴体３との間に設けられて、シールド本体３１を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、カッターヘッド１２と、シールド本体３１に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド１２に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各側部シールド３０は、独立して駆動可能に構成されている。
【００５２】
各主シールド６のシールド本体７、各大径主シールド２６のシールド本体２７及び各側部シールド１０、３０のシールド本体１１、３１には、掘削した土砂を排出するための排出装置（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００５３】
動力部１５は、機械本体部２の前胴体３の後部に連結手段（図示せず）を介して連結される矩形筒状の後胴体１６と、後胴体１６内の内周面部分に、等間隔で環状に設けられてシールド機２０全体を推進させる複数のシールドジャッキ（図示せず）とを備えている。
【００５４】
以下に、シールド機２０にて交差点の下方をアンダーパスする際のシールド機２０の推進工法について掘削手順に従って説明する。
【００５５】
図１５〜図１８は、本発明の第二実施形態に係るシールド機２０の推進方法を示す図である。
【００５６】
上記のように構成したこの実施の形態によるシールド機２０を用いてトンネルを構築するには、まず、図１５に示すように、シールド機２０を掘削対象箇所に設置し、第一実施形態と同様に上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５７】
次に、図１６に示すように、第一実施形態と同様に上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５８】
次に、図１７に示すように、第一実施形態と同様に上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５９】
次に、図１８に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の２つの主シールド２６、２６のカッターヘッド２８を回転駆動させながら、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６からなるシールド機２０本体を前進させ、前胴体３内に格納された下段の大径主シールド２６、２６の前方に位置する地盤をカッターヘッド２８のカッター２９により掘削しながら、上段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００６０】
そして、上述したように、上段の各主シールド６により掘進してから、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削するまでの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、掘削対象箇所全体を掘削する。
【００６１】
なお、上方が開放されている部分、例えばトンネルへのアプローチ部を掘削する場合には、まず側部シールド１０、３０を駆動させて掘削対象箇所の両側を掘削し、次にこの掘削した部分の内方を上段の主シールド６で掘削し、そして下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削する方法にて両壁面の崩壊を防止する。ただし、この場合、側部シールド１０、３０をシールド機２０本体に対して常時突出させた状態のまま側部シールド１０、３０を本体ごと推進させることとしても良い。
【００６２】
なお、本実施形態においては、側部シールド３０は前胴体３に対して推進可能な構成としたが、これに限定されるものではなく、推進しない構成としても良い。
【００６３】
上記のように構成した本実施形態におけるシールド機２０及びシールド機２０の推進工法にあっては、複数の主シールド６及び複数の大径シールド２６を組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールド２６を配置し、掘削断面を分割して、掘削断面の上部は小断面、下部は小断面より大きい断面として掘削するために、掘削断面すべてを小断面として掘削するよりも短時間で掘削することができる。また、各主シールド６が独立して駆動して、掘削断面を分割して複数の小断面として断面ごとに掘削するために、掘進時における土被り部への影響を防止することができる。さらに、上段に配置された主シールド６を最初に駆動させるために、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削する際の土被り部への掘削の影響を防止することができる。これらの結果より、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状を防止することができる。従って、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。そして、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。
【００６４】
また、各主シールド６を個別に推進させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド８及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。
【００６５】
そして、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削することにより、トンネルの下部部分の掘削とシールド機２０本体の前進とを同時に行うことができるために、１サイクルの施工時間を短くすることができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。また、下段の大径主シールド２６は推進機構を備えていないために、シールド機２０の機構が簡素化され、シールド機２０に対する設備投資費を安くすることができる。
【００６６】
さらに、上段の外側の主シールド６若しくは上段の側部シールド１０又は下段の側部シールド３０を先に駆動させ、掘削対象箇所の両壁面の崩壊を上段の外側の主シールド６若しくは上段の側部シールド１０又は下段の側部シールド３０にて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩壊を防止し、シールド機２０を安定して推進させることができる。
【００６７】
なお、本実施形態において、大径主シールド２６はスライドジャッキを備えていない構成について説明したが、これに限定されるものではなく、スライドジャッキを備えている構成でも良い。そして、上述したスライドジャッキを備えていない構成からなるシールド機１の推進方法と同様に、シールド機本体を下段に配置された大径主シールド２６と一体に駆動させることにより、トンネル下部の掘削とシールド機本体の前進とを同時に行う。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るシールド機の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るシールド機の下段の３つの主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るシールド機の前胴体及び後胴体を前進させた状態を示した説明図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１０】本発明の第一実施形態に係るシールド機の下段の３つの主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１１】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１３】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１４】本発明の第二実施形態に係るシールド機の正面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１７】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１８】本発明の第二実施形態に係るシールド機の前胴体及び後胴体を前進させた状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ シールド機 ２ 機械本体部
３ 前胴体 ６ 主シールド
７ シールド本体 ８ カッターヘッド
９ カッター １０ 側部シールド
１１ シールド本体 １２ カッターヘッド
１３ カッター １５ 動力部
１６ 後胴体 ２０ シールド機
２６ 大径主シールド ２７ シールド本体
２８ カッターヘッド ２９ カッター
３０ 側部シールド ３１ シールド本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド機及びシールド機の推進工法に関し、特に、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するのに有効なシールド機及びシールド機の推進工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、道路をアンダーパスするトンネルを構築する場合においては、（１）全線を開削工法にて行う、（２）道路の交差点部を推進工法にて行い、アプローチ部を開削工法で行う、のいずれかが主に用いられる。（１）の全線を開削工法にて施工する場合は、地中を掘削する範囲の両側に連続した土留め壁を造成し、開削によって生じる地盤変状を防止する。そして、掘削した部分にトンネルを構築し、元の地盤の高さまで埋め戻しを行う。また、交差点部においては、路面覆工を行い路面交通を可能にし、トンネルを構築した後に埋め戻しを行い道路を復旧するものである。（２）の道路の交差点部を推進工法の一つであるフロンテジャッキング工法にて施工し、アプローチ部を開削工法にて施工する場合は、まず、交差点部を挟んだ両側に立坑を設け、交差点の下方に、これを横断するように発進立坑から到達立坑へプレキャストされた複数のコンクリート函体を引き込みながら設置し、この函体からなるトンネルを構築し、次に、上述した開削工法にて施工する場合と同様に、トンネルと地上の道路とを接続するためのアプローチ部を開削して構築するものである。
【０００３】
推進工法は、道路等を開削しないために交通を遮断する必要がないので、周辺の住宅環境に影響を与えることがないものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１２０６２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アンダーパスの交差点直下に対応する部分は、土被りを３．５m程度に設定することが多いため、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法にて一度に大断面を掘削した場合に、地山の状態によっては地盤変状が発生することがある。このため、交差点を一時占有して、地盤改良等の地盤変状の対策工を実施しなければならず、その作業に非常に手間がかかるため、工期が長くなり、工事費が高くついてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、道路等をアンダーパスするトンネルを構築する場合に、交差点直下に対応する低土被りの部分を掘進する場合であっても、特別な対策工を実施することなく地盤変状を阻止することができ、これにより工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができるシールド機及びシールド機の推進工法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係るシールド機の推進工法の発明は、シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段に配置され、少なくとも最上段には複数の主シールドが配置されたシールド機を用いてトンネルを掘削する推進工法において、前記最上段の主シールドを先に駆動させ、次にその下段に配置された主シールドを駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のシールド機の推進工法において、前記シールド機本体を前記下段に配置された主シールドと一体に駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のシールド機の推進工法において、前記下段に配置された主シールドの径は、前記最上段に配置された主シールドの径よりも大きいことを特徴とする。
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載のシールド機の推進工法において、前記上段に配置された複数の主シールドのうちの外側に位置する主シールドを先に駆動させ、次にその内側に位置する主シールドを駆動させることを特徴とする。
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載のシールド機の推進工法において、前記複数の主シールドのうちの両側に配置された主シールドの外側にそれぞれ側部シールドを独立して駆動可能に設け、トンネルへのアプローチ部の掘削の際に、前記側部シールドを前記複数の主シールドに先行させて駆動させることを特徴とする。
【０００８】
請求項６に係るシールド機の発明は、シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置されたシールド機であって、前記最上段の下段に配置される主シールドは、シールド機本体と一体に駆動可能に構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のシールド機及びシールド機の推進工法によれば、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドを上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置したシールド機を用いて掘削断面を分割して複数の小断面として、断面ごとに各主シールドにて掘削するために、掘進による土被り部への影響を防止することができる。また、複数の主シールドのうち、最上段に配置された主シールドを最初に駆動させ、この主シールドにて土被り部を支持し、次に、最上段の下段に配置された主シールドを駆動させるために、下段に配置された主シールドの掘進による土被り部への影響を防止することができる。これらの結果より、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状を防止することができる。従って、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。そして、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。
【００１０】
また、各主シールドを個別に駆動させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果より、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。
【００１１】
そして、径の異なる主シールドを組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールドを配置し、掘削断面の上部は上述した小断面として、下部は小断面より大きい断面として掘削するために、掘削断面すべてを小断面として掘削するよりも短時間で掘削することができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。
【００１２】
また、シールド機本体を下段に配置された主シールドと一体に駆動させることにより、トンネル下部の掘削とシールド機本体の前進とを同時に行うことができるために、施工時間を短くすることができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。さらに、下段の主シールドは推進機構を備える必要がないために、シールド機の機構が簡素化され、シールド機に対する設備投資費を安くすることができる。
【００１３】
そして、上段の外側の主シールドを内側の主シールドよりも先に駆動させ、掘削対象箇所の壁面を外側の主シールドにて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩落を防止し、シールド機を安定して推進させることができる。
【００１４】
また、シールド機本体を下段に配置された主シールドと一体に駆動させる場合においては、上段の外側の主シールド若しくは上段の側部シールド又は下段の側部シールドを先に駆動させ、掘削対象箇所の壁面を上段の外側の主シールド若しくは上段の側部シールド又は下段の側部シールドにて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩壊を防止し、シールド機を安定して推進させることができる。
【００１５】
さらに、掘削断面の形状、大きさに応じて、複数の主シールドを縦横に組み合せることができるために、様々な掘削断面に対応することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。本発明に係るシールド機及びシールド機の推進工法は、道路等をアンダーパスするトンネルを構築するのに有効なものであって、特に、交差点をアンダーパスする土被りに対応する部分を掘進するのに有効なシールド機及びシールド機の推進工法である。
【００１７】
図１は、本発明の第一実施形態に係るシールド機の斜視図である。図１に示すように、シールド機１は地盤を掘削するためのカッター９、１３を備えた機械本体部２と、機械本体部２を推進させるための動力部１５と、機械本体部２と動力部１５とを連結する連結手段（図示せず）とから構成されている。
【００１８】
機械本体部２は、矩形筒状の前胴体３と、前胴体３内に縦横に所定の組み合せで配列されるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な複数の矩形状の主シールド６と、幅方向の両端の主シールド６と前胴体３との間に設けられるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な複数の主シールド６よりも小幅にして縦長の矩形状の側部シールド１０とを備えている。
【００１９】
前胴体３の内部は、各主シールド６及び各側部シールド１０がスライド自在に設けられ、前胴体３からその前方に向かって推進可能に構成されている。各主シールド６及び各側部シールド１０は、独立して前胴体３から推進可能に構成されている。なお、各主シールド６間、及び主シールド６と側部シールド１０との間には、前胴体３と一体の隔壁を設けることもできる。
【００２０】
主シールド６の配列は、構築するトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができ、本実施形態においては、縦（鉛直）方向×横（水平）方向＝２（段）×３（列）としている。
【００２１】
各主シールド６は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体７と、シールド本体７と前胴体３との間に設けられて、シールド本体７を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、シールド本体７の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター９を有するカッターヘッド８と、シールド本体７に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド８に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各主シールド６は、独立して駆動可能に構成されている。
【００２２】
各側部シールド１０は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体１１と、シールド本体１１と前胴体３との間に設けられて、シールド本体１１を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、シールド本体１１の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター１３を有するカッターヘッド１２と、シールド本体１１に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド１２に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各側部シールド１０は、独立して駆動可能に構成されている。
【００２３】
各主シールド６のシールド本体７及び各側部シールド１０のシールド本体１１には、掘削した土砂を排出するための排出装置（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００２４】
動力部１５は、機械本体部２の前胴体３の後部に連結手段（図示せず）を介して連結される矩形筒状の後胴体１６と、後胴体１６内の４隅に設けられ、前胴体３と後胴体１６とからなるシールド機全体１を推進させる複数のシールドジャッキ（図示せず）とを備えている。
【００２５】
連結手段は、前胴体３と後胴体１６とを、上下方向及び左右方向に相対的に屈曲自在に連結する連結継手（図示せず）と、前胴体３と後胴体１６との間に設けられて、前胴体３の後胴体１６に対する上下方向及び左右方向への相対的な屈曲角度を所定の値に設定する中折れジャッキ（図示せず）とから構成されている。
【００２６】
後胴体１６の内側にはセグメント組立装置（図示せず）が設けられ、このセグメント組立装置により、掘削した部分の内面に順次セグメント（図示せず）が組み立てられ、セグメントによる内壁が構築される。
【００２７】
以下に、交差点の下方をアンダーパスする際のシールド機１の推進工法について掘削手順に従って説明する。
図２〜図１０は、本発明の第一実施形態に係るシールド機１の推進方法を示す図である。
【００２８】
上記のように構成した本実施形態によるシールド機１を用いてトンネルを構築するには、まず、シールド機１を掘削対象箇所に設置し、図２に示すように、上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることにより主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００２９】
次に、図３に示すように、上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３０】
次に、図４に示すように、上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３１】
次に、図５に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の３つの主シールド６、６、６のカッターヘッド８、８、８を回転駆動させ、それらのスライドジャッキを伸張させることによりそれらの主シールド６、６、６を前胴体３から推進させ、それらの主シールド６、６、６の前方に位置する地盤を各々のカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
この場合、図示はしないが、上段の３つの主シールド６、６、６の駆動順番と同様に、左外側の主シールド６、右外側の主シールド６、真中の主シールド６の順に駆動させ、それらの主シールド６の前方に位置する地盤を掘削しても良い。
このようにして、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６によって掘削対象箇所の第１段階の掘削作業が完了する。
【００３２】
次に、図６に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６を推進させ、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００３３】
次に、図７に示すように、上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッドを回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３４】
次に、図８に示すように、上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３５】
次に、図９に示すように、上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３６】
次に、図１０に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の３つの主シールド６、６、６のカッターヘッド８、８、８を回転駆動させ、それらのスライドジャッキを伸張させることによりそれらの主シールド６、６、６を前胴体３から推進させ、それらの主シールド６、６、６の前方に位置する地盤を各々のカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００３７】
この場合、図示はしないが、上段の３つの主シールド６、６、６の駆動順番と同様に、左外側の主シールド６、右外側の主シールド６、真中の主シールド６の順に駆動させ、それらの主シールド６の前方に位置する地盤を掘削しても良い。
このようにして、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６によって掘削対象箇所の第１段階の掘削作業が完了する。
【００３８】
次に、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６を推進させ、上段の３つの主シールド６、６、６及び下段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００３９】
そして、上述したように、上段の各主シールド６により掘進してから、下段の各主シールド６による掘進までの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、掘削対象箇所全体を掘削する。
【００４０】
なお、上方が開放されている部分、例えばトンネルへのアプローチ部を掘削する場合には、上段の各主シールド６及び下段の各主シールド６より先に側部シールド１０を駆動させて、掘削対象箇所の両側を掘削し、この掘削した部分の内側の部分を主シールド６で掘削する方法にて、両壁面からの崩壊を防止する。
【００４１】
上述した本実施形態におけるシールド機１及びシールド機１の推進工法にあっては、複数の主シールド６を縦横に組み合せて、各主シールド６を独立して駆動可能とし、上段の外側の主シールド６、上段の内側の主シールド６、下段の３つの主シールド６の順に駆動させるように構成したために、掘削断面を分割して複数の小断面として、断面ごとに掘削することができる。従って、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状が発生するような虞は全くない。この結果、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。
【００４２】
さらに、上段の外側及び下段の外側の主シールド６を内側の主シールド６よりも先に駆動させ、掘削対象箇所の両壁面の崩壊を外側の主シールド６にて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩落を防止し、シールド機１を安定して推進させることができる。
【００４３】
さらに、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。また、各主シールド６を個別に推進させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。また、掘削断面の形状、大きさに応じて、複数の主シールド６を縦横に任意の配列で組み合せることができるために、汎用性を高めることができる。
【００４４】
図１１〜図１３に主シールド６の他の組み合せ例を示す。
図１１（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝２（段）×３（列）の組み合せ、図１２（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝２（段）×５（列）の組み合せ、図１３（ａ）、（ｂ）は、縦×横＝３（段）×３（列）の組み合せである。図１１〜図１３中、１〜６は、駆動順番を示している。これらの組み合せのシールド機を用いた場合であっても、前述したものと同様の作用効果を奏するものである。
【００４５】
次に、本発明における第一実施形態と異なる実施形態を示す。下記に示す説明において、第一実施形態と同様の技術を用いたものと対応する部分には同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４６】
図１４は、本発明の第二実施形態に係るシールド機の正面図である。図１４に示すように、シールド機２０は地盤を掘削するためのカッター９、１３、２９を備えた機械本体部２と、動力部１５と、連結手段（図示せず）とから構成されている。
【００４７】
機械本体部２は、前胴体３と、前胴体３内の上段に配置される主シールド６と、主シールド６よりも大きい径で、各々が独立して駆動可能なカッターヘッド２８を有する複数の矩形状の大径主シールド２６と、側部シールド１０と、幅方向の両端の大径主シールド２６と前胴体３との間に設けられるとともに、各々が独立して前胴体３から推進可能、かつ各々が独立して駆動可能な側部シールド１０よりも縦長の矩形状の側部シールド３０とを備えている。
【００４８】
前胴体３の内部は、各主シールド６及び各側部シールド１０、３０が前後移動自在に設けられ、前胴体３からその前方に向かって推進可能に構成されている。各主シールド６及び各側部シールド１０、３０は、独立して前胴体３から推進可能に構成されている。なお、各主シールド６間、各大径主シールド２６間、主シールド６と側部シールド１０との間、大径主シールド２６と側部シールド３０との間には、前胴体３と一体の隔壁を設けることもできる。
【００４９】
本実施形態において、主シールド６と大径主シールド２６との配列は、縦（鉛直）方向は、主シールド６を上段、大径主シールド２６を下段とする縦２段で、横（水平）方向は、主シールド６を３列、大径主シールド２６を２列としている。なお、主シールド６と大径シールド２６との配列は、上段に径が小さい主シールド６となるように構成すれば、横方向はトンネルの掘削断面の形状、大きさ等に応じて適宜の組み合せとすることができる。
【００５０】
各大径主シールド２６は、前胴体３内に設けられる矩形状のシールド本体２７と、シールド本体２７の前面側に回転可能に設けられるとともに、先端部にカッター２９を有するカッターヘッド２８と、シールド本体２７に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド２８に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各大径主シールド２６は、独立して駆動可能に構成されている。本実施形態において、大径主シールド２６は、スライドジャッキを備えていないために前胴体３から推進することはできない。
【００５１】
各側部シールド３０は、前胴体３内に前後移動自在に設けられる矩形状のシールド本体３１と、シールド本体３１と前胴体３との間に設けられて、シールド本体３１を進退させるスライドジャッキ（図示せず）と、カッターヘッド１２と、シールド本体３１に設けられる駆動源（図示せず）と、駆動源の駆動力をカッターヘッド１２に伝達する動力伝達機構（図示せず）とを備えており、各側部シールド３０は、独立して駆動可能に構成されている。
【００５２】
各主シールド６のシールド本体７、各大径主シールド２６のシールド本体２７及び各側部シールド１０、３０のシールド本体１１、３１には、掘削した土砂を排出するための排出装置（図示せず）がそれぞれ接続されている。
【００５３】
動力部１５は、機械本体部２の前胴体３の後部に連結手段（図示せず）を介して連結される矩形筒状の後胴体１６と、後胴体１６内の内周面部分に、等間隔で環状に設けられてシールド機２０全体を推進させる複数のシールドジャッキ（図示せず）とを備えている。
【００５４】
以下に、シールド機２０にて交差点の下方をアンダーパスする際のシールド機２０の推進工法について掘削手順に従って説明する。
【００５５】
図１５〜図１８は、本発明の第二実施形態に係るシールド機２０の推進方法を示す図である。
【００５６】
上記のように構成したこの実施の形態によるシールド機２０を用いてトンネルを構築するには、まず、図１５に示すように、シールド機２０を掘削対象箇所に設置し、第一実施形態と同様に上段の左外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５７】
次に、図１６に示すように、第一実施形態と同様に上段の右外側に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５８】
次に、図１７に示すように、第一実施形態と同様に上段の真中に位置する主シールド６のカッターヘッド８を回転駆動させ、スライドジャッキを伸張させることによりその主シールド６を前胴体３から推進させ、その主シールド６の前方に位置する地盤をカッターヘッド８のカッター９により掘削する。
【００５９】
次に、図１８に示すように、上段の３つの主シールド６、６、６を突出させた状態で、下段の２つの主シールド２６、２６のカッターヘッド２８を回転駆動させながら、シールドジャッキを伸張させることにより前胴体３及び後胴体１６からなるシールド機２０本体を前進させ、前胴体３内に格納された下段の大径主シールド２６、２６の前方に位置する地盤をカッターヘッド２８のカッター２９により掘削しながら、上段の３つの主シールド６、６、６を前胴体３内に格納する。
【００６０】
そして、上述したように、上段の各主シールド６により掘進してから、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削するまでの一連の作業を１サイクルとし、このサイクルを複数回繰り返すことにより、掘削対象箇所全体を掘削する。
【００６１】
なお、上方が開放されている部分、例えばトンネルへのアプローチ部を掘削する場合には、まず側部シールド１０、３０を駆動させて掘削対象箇所の両側を掘削し、次にこの掘削した部分の内方を上段の主シールド６で掘削し、そして下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削する方法にて両壁面の崩壊を防止する。ただし、この場合、側部シールド１０、３０をシールド機２０本体に対して常時突出させた状態のまま側部シールド１０、３０を本体ごと推進させることとしても良い。
【００６２】
なお、本実施形態においては、側部シールド３０は前胴体３に対して推進可能な構成としたが、これに限定されるものではなく、推進しない構成としても良い。
【００６３】
上記のように構成した本実施形態におけるシールド機２０及びシールド機２０の推進工法にあっては、複数の主シールド６及び複数の大径シールド２６を組み合せて、下段には上段より径の大きい主シールド２６を配置し、掘削断面を分割して、掘削断面の上部は小断面、下部は小断面より大きい断面として掘削するために、掘削断面すべてを小断面として掘削するよりも短時間で掘削することができる。また、各主シールド６が独立して駆動して、掘削断面を分割して複数の小断面として断面ごとに掘削するために、掘進時における土被り部への影響を防止することができる。さらに、上段に配置された主シールド６を最初に駆動させるために、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削する際の土被り部への掘削の影響を防止することができる。これらの結果より、掘削対象箇所を大断面で掘削する従来の、例えば、フロンテジャッキング工法等の推進工法に比べて、低土被りの地盤を掘削する場合であっても、地盤変状を防止することができる。従って、交差点を一時占有して低土被りの部分に地盤改良等の地盤変状の対策工を実施する必要はなく、工期を短縮することができるとともに、工事費を削減することができる。そして、交通を遮断する必要がないので、周辺の生活環境に影響を与えることもない。
【００６４】
また、各主シールド６を個別に推進させて小断面ごとに掘削するために、カッターヘッド８及びスライドジャッキを駆動させるための駆動源が小さく、安価なものとすることができる。また、小さな駆動源を使用するために、掘削時の騒音、振動を小さく抑えることができる。この結果、周辺の生活環境に与える影響を少なくすることができる。
【００６５】
そして、下段の大径主シールド２６のカッターヘッド２８を回転駆動させ、シールド機２０本体を推進させて大径主シールド２６により地盤を掘削することにより、トンネルの下部部分の掘削とシールド機２０本体の前進とを同時に行うことができるために、１サイクルの施工時間を短くすることができる。従って、掘削の日進量を増加することができる。また、下段の大径主シールド２６は推進機構を備えていないために、シールド機２０の機構が簡素化され、シールド機２０に対する設備投資費を安くすることができる。
【００６６】
さらに、上段の外側の主シールド６若しくは上段の側部シールド１０又は下段の側部シールド３０を先に駆動させ、掘削対象箇所の両壁面の崩壊を上段の外側の主シールド６若しくは上段の側部シールド１０又は下段の側部シールド３０にて支持するために、掘削対象箇所の壁面の崩壊を防止し、シールド機２０を安定して推進させることができる。
【００６７】
なお、本実施形態において、大径主シールド２６はスライドジャッキを備えていない構成について説明したが、これに限定されるものではなく、スライドジャッキを備えている構成でも良い。そして、上述したスライドジャッキを備えていない構成からなるシールド機１の推進方法と同様に、シールド機本体を下段に配置された大径主シールド２６と一体に駆動させることにより、トンネル下部の掘削とシールド機本体の前進とを同時に行う。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第一実施形態に係るシールド機の斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係るシールド機の下段の３つの主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係るシールド機の前胴体及び後胴体を前進させた状態を示した説明図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１０】本発明の第一実施形態に係るシールド機の下段の３つの主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１１】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１２】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１３】本発明の第一実施形態に係るシールド機の主シールドの他の組み合せの例を示した説明図である。
【図１４】本発明の第二実施形態に係るシールド機の正面図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の左外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の右外側の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１７】本発明の第二実施形態に係るシールド機の上段の真中の主シールドの掘進状態を示した説明図である。
【図１８】本発明の第二実施形態に係るシールド機の前胴体及び後胴体を前進させた状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ シールド機 ２ 機械本体部
３ 前胴体 ６ 主シールド
７ シールド本体 ８ カッターヘッド
９ カッター １０ 側部シールド
１１ シールド本体 １２ カッターヘッド
１３ カッター １５ 動力部
１６ 後胴体 ２０ シールド機
２６ 大径主シールド ２７ シールド本体
２８ カッターヘッド ２９ カッター
３０ 側部シールド ３１ シールド本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段に配置され、少なくとも最上段には複数の主シールドが配置されたシールド機を用いてトンネルを掘削する推進工法において、
前記最上段の主シールドを先に駆動させ、
次にその下段に配置された主シールドを駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とするシールド機の推進工法。
【請求項２】
前記シールド機本体を前記下段に配置された主シールドと一体に駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする請求項１に記載のシールド機の推進工法。
【請求項３】
前記下段に配置された主シールドの径は、前記最上段に配置された主シールドの径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド機の推進工法。
【請求項４】
前記上段に配置された複数の主シールドのうちの外側に位置する主シールドを先に駆動させ、次にその内側に位置する主シールドを駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシールド機の推進工法。
【請求項５】
前記複数の主シールドのうちの両側に配置された主シールドの外側にそれぞれ側部シールドを独立して駆動可能に設け、トンネルへのアプローチ部の掘削の際に、前記側部シールドを前記複数の主シールドに先行させて駆動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシールド機の推進工法。
【請求項６】
シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置されたシールド機であって、
前記最上段の下段に配置される主シールドは、シールド機本体と一体に駆動可能に構成されたことを特徴とするシールド機。
【請求項１】
シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段に配置され、少なくとも最上段には複数の主シールドが配置されたシールド機を用いてトンネルを掘削する推進工法において、
前記最上段の主シールドを先に駆動させ、
次にその下段に配置された主シールドを駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とするシールド機の推進工法。
【請求項２】
前記シールド機本体を前記下段に配置された主シールドと一体に駆動させることによりトンネルを掘削することを特徴とする請求項１に記載のシールド機の推進工法。
【請求項３】
前記下段に配置された主シールドの径は、前記最上段に配置された主シールドの径よりも大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド機の推進工法。
【請求項４】
前記上段に配置された複数の主シールドのうちの外側に位置する主シールドを先に駆動させ、次にその内側に位置する主シールドを駆動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のシールド機の推進工法。
【請求項５】
前記複数の主シールドのうちの両側に配置された主シールドの外側にそれぞれ側部シールドを独立して駆動可能に設け、トンネルへのアプローチ部の掘削の際に、前記側部シールドを前記複数の主シールドに先行させて駆動させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のシールド機の推進工法。
【請求項６】
シールド機本体内に、互いに独立して駆動可能な複数の主シールドが上下複数段かつ少なくとも最上段には複数配置されたシールド機であって、
前記最上段の下段に配置される主シールドは、シールド機本体と一体に駆動可能に構成されたことを特徴とするシールド機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００６−４６０６１（Ｐ２００６−４６０６１Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８７１１２（Ｐ２００５−１８７１１２）
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２７日（２００５．６．２７）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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