JP2003293683A - 掘進装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル径の切替え位置に縦坑を形成するこ
となく、径の異なるトンネルを連続して敷設することが
できる掘進装置を提供する。 【解決手段】 地盤改良部１６内に位置するように、ト
ンネル１に連続して形成した改装空間１２内で、掘進装
置１１に配設され、それまで掘削、覆工２の組立てに使
用していたカッター、フレーム及びエレクタを、掘進装
置１１の胴部２０から撤去し、拡縮ジャッキ２５Ａ、２
５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄにより、該胴部２０の径を新たに
構築すべきトンネル６の径に合わせて縮小させ、該縮小
した胴部２０に、縮小した胴部２０に適合するフレーム
３０Ｂ、第１のカッター４０及びエレクタ６０Ｂを配設
して掘進装置１１の改装を行ない、該改装された掘進装
置１１で、地山１５の掘削とトンネル６の構築を行な
う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断面が円形のトン
ネルを、その掘削途中で拡径・縮径しながら連続して敷
設することを可能にした掘削装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】下水道の枝管と主管のように小径のトン
ネルから大径のトンネルへと径の異なるトンネルを連続
して敷設するものとして、例えば、特開２０００−７３
６８７号公報に開示された掘進装置が提案されている。
この掘進装置では、縦坑（小径の掘進装置の到達縦坑）
内において、掘進装置の掘削径を切替える改装を行ない
径の異なるトンネルの掘進を継続するようになってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の掘進装
置では、トンネル径の切替え位置に、掘進装置を改装す
るための縦坑が必要になり、所要の位置に縦坑を形成で
きない市街地等においては、径の異なるトンネルを連続
して敷設することができない。

【０００４】地下鉄や道路のトンネルにおける駅舎や分
岐部、道路トンネルのランプ部等、他の路線部分のトン
ネル径に対し拡径したトンネルを、縦坑を形成すること
なく連続して敷設することができる掘進装置の開発が望
まれている。

【０００５】上記の事情に鑑み、本発明は、トンネル径
の切替え位置に縦坑を形成することなく、径の異なるト
ンネルを連続して敷設することができる掘進装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
装置の先端に配設されたカッターで地山の掘削を行な
い、装置の後部に配設されたエレクターでセグメントを
組立てて覆工を構築し、トンネルの敷設を行なうように
した掘進装置において、拡径・縮径自在に形成された胴
部（２０）と、拡径・縮径された前記胴部（２０）の外
径と略同径に、そのカッター径が変更自在に形成された
カッター（４０、５０）と、拡径、縮径された前記胴部
（２０）に対し、着脱可能に配設され、前記カッター
（４０、５０）を回転自在に支持すると共に、該カッタ
ーで掘削された土砂を受け入れるチャンバ（３１）を構
成するフレーム（３０Ａ、３０Ｂ）と、その軸心が前記
掘進装置（１１）の軸心（ＣＴ１）と略一致するように
該掘進装置（１１）の後部に配置された前記エレクター
（６０Ａ、６０Ｂ）と、を有し、前記胴部（２０）を拡
径・縮径したとき、該胴部（２０）の径に適合する前記
フレーム（３０Ａ、３０Ｂ）、カッター（４０、５０）
及びエレクタ（６０Ａ、６０Ｂ）を配設して、径の異な
るトンネル（１、６）をその軸心（ＣＴ１）方向に連続
して敷設するようにした。

【０００７】請求項２に係る発明は、前記カッター（４
０、５０）は、縮径された前記胴部（２０）と略同径の
第１のカッターフレーム（４１）と、該第１のカッター
フレーム（４１）に、その径方向に移動自在に支持さ
れ、該第１のカッターフレーム（４１）より大径の掘削
を行なうコピーカッター（４６）を備えた第１のカッタ
ー（４０）と、複数に分割された第２のカッターフレー
ム（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ）を有し、該第２
のカッターフレーム（５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１
Ｄ）を前記第１のカッター（４０）の第１のカッターフ
レーム（４１）の外周に配設して、拡径された前記胴部
（２０）と略同径になるように構成する第２のカッター
（５０）と、を有する。

【０００８】請求項３に係る発明は、前記胴部（２０）
は、その円周方向に複数に分割され、かつ互いに隣接す
る端部が摺動自在に重なり合うように配置された円弧状
の複数のスキンプレート（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２
１Ｄ、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ）と、それぞれ
互いに隣接する前記スキンプレート（２１Ａ、２１Ｂ、
２１Ｃ、２１Ｄ）を連結するように、隣接する各スキン
プレート（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）間に配置
され、各スキンプレート（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２
１Ｄ）が互いに近接・離間するように駆動して、前記胴
部（２０）の径を切替える駆動手段（２５Ａ、２５Ｂ、
２５Ｃ、２５Ｄ）と、を有する。

【０００９】請求項４に係る発明は、前記胴部（２０）
に、前記胴部（２０）の内側から外側に向けて、該胴部
（２０）の径方向に伸縮自在な複数のグリッパ（２７）
を着脱自在に設けた。

【００１０】なお、括弧内の符号等は、図面と対照する
ためのものであり、これは、発明の理解を容易にするた
めの便宜的なものであり、特許請求の範囲に何等影響を
及ぼすものではない。

【００１１】

【発明の効果】請求項１に係る発明によると、トンネル
径の切替え位置に縦坑を形成することなく掘進装置の改
装を行なうことができ、縦坑を形成することが困難な市
街地等でも径の異なるトンネルを継続して敷設すること
ができる。また、縦坑を形成しないので、工費を大幅に
低減することができる。

【００１２】請求項２に係る発明によると、敷設すべき
トンネルの径に適合したカッターを有しているので、前
記請求項１の発明の効果に加え、敷設するトンネル径の
拡径・縮径に拘わらず、トンネルの敷設作業を効率よく
行なうことができる。

【００１３】請求項３に係る発明によると、複数のスキ
ンプレートにより掘進装置の胴部を拡径・縮径させるよ
うにしているので、前記請求項１の発明の効果に加え、
掘進装置の改装を容易に行なうことができる。

【００１４】請求項４に係る発明によると、グリッパを
設けているので、前記請求項１ないし３の発明の効果に
加え、胴部の拡径・縮径を行なう際に、胴部を確実に支
持し、先に敷設されたトンネルの軸心と、改装された掘
進装置の軸心とを略一致するように掘進装置を保持する
ことができ、作業性を向上させることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１ないし図１３は、本発明の実
施の形態を示すもので、図１は、本発明による掘進装置
の側面断面図、図２は、図１における掘進装置の胴部を
縮径した状態を示すＡ−Ａ断面図、図３は、図１におけ
る掘進装置の胴部を拡径した状態を示すＡ−Ａ断面図、
図４は、図１における掘進装置のカッターを縮径した状
態を示すＢ矢視図、図５は、図１における掘進装置のカ
ッターを拡径した状態を示すＢ矢視図、図６ないし図９
は、トンネル径を拡径する場合の掘進装置の改装過程を
示す工程図、図１０ないし図１３は、トンネル径を縮径
する場合の掘進装置の改装過程を示す工程図である。

【００１６】図１に示すように、軸心ＣＴ１上に直径
（外径）Ｄ１のトンネル１と、直径（外径）Ｄ２のトン
ネル６を交互に連続して敷設するための掘進装置１１
は、敷設すべき該トンネル１、６の直径Ｄ１、Ｄ２に対
応して、該トンネル１を敷設するための直径（内径）Ｒ
１と、該トンネル６を敷設するための直径（内径）Ｒ２
とに拡径・縮径自在に構成された胴部２０と、拡径・縮
径された該胴部２０に合わせ、交換可能なフレーム３０
Ｂ（３０Ａ、図８参照）と、拡径・縮径された該胴部２
０に合わせて構成可能な第１及び第２のカッター４０、
５０（図５参照）と、交換可能な一対のエレクタ６０Ｂ
（６０Ａ、図８参照）とを備えている。なお、フレーム
３０Ａ、３０Ｂは、胴部２０を、図１左右方向に遮断す
る形で設けられている。そして、該掘進装置１１を改装
するための改装空間１２は、該トンネル１または６に連
続して形成される。なお、該改装空間１２は、トンネル
径切替え位置の周囲の地山１５に地盤改良剤を注入して
形成された地盤改良部１６内に形成される。

【００１７】前記トンネル１は、円周方向に複数に分割
されたセグメントを組み合わせて前記軸心ＣＴ１回りに
構成される覆工２を、該軸心ＣＴ１方向に接続すること
により敷設されている。また、前記トンネル６は、円周
方向に複数に分割されたセグメントを組み合わせて該軸
心ＣＴ１回りに構成される覆工７を、該軸心ＣＴ１方向
に接続することにより敷設される。また、該トンネル１
とトンネル６は、異形セグメントを組み合わせて構成さ
れる覆工３と、覆工９とにより接続されている。

【００１８】図１、図２に示すように、前記胴部２０
は、所定の間隔で配置された外周側スキンプレート２１
ａと内周側スキンプレート２１ｂとの二重構造を有し、
円周方向に複数（図３では４個）に分割され、縮径時の
胴部２０を構成するスキンプレート２１Ａ、２１Ｂ、２
１Ｃ、２１Ｄと、それらスキンプレート２１Ａ、２１
Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ内に円周方向に摺動自在に嵌入して
いる単板で形成され、該スキンプレート２１Ａ〜２１Ｄ
と共に拡径時の胴部２０を構成する拡径用スキンプレー
ト２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄとを有している。

【００１９】前記拡径用スキンプレート２２Ａ、２２
Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄは、一端が互いに隣接する該スキン
プレート２１Ａ、２１Ｂ、該スキンプレート２１Ｂ、２
１Ｃ、該スキンプレート２１Ｃ、２１Ｄ、該スキンプレ
ート２１Ｄ、２１Ａの一方、例えば、該スキンプレート
２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの一端（時計回り方向
の先端部）にそれぞれ連結され、他端が隣接する他方の
該スキンプレート２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ、２１Ａの、
該外周側スキンプレート２１ａと内周側スキンプレート
２１ｂで形成される間隙に摺動自在にそれぞれ装着され
ている。該拡径用スキンプレート２２Ａ、２２Ｂ、２２
Ｃ、２２Ｄは、全部で４個設けられている。

【００２０】また、前記スキンプレート２１Ａ、２１
Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの前記各内周側スキンプレート２１
ｂの円周方向中央部には、前記軸心ＣＴ１方向（前後方
向）に所定の間隔で、それぞれ各一対のブラケット２３
ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄが固定されている。該ブラ
ケット２３ａ、２３ｂ、ブラケット２３ｂ、２３ｃ、ブ
ラケット２３ｃ、２３ｄ、ブラケット２３ｄ、２３ａの
間には、それぞれ拡縮ジャッキ２５Ａ、２５Ｂ、２５
Ｃ、２５Ｄ（図２では各４本、図１の左右方向に２個所
で計８本）が配設され、互いに隣接する該スキンプレー
ト２１Ａ、２１Ｂ、該スキンプレート２１Ｂ、２１Ｃ、
該スキンプレート２１Ｃ、２１Ｄ、該スキンプレート２
１Ｄ、２１Ａをそれぞれ連結している。

【００２１】また、前記各スキンプレート２１Ａ、２１
Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの前記各内周側スキンプレート２１
ｂに沿って所定の間隔でそれぞれ複数（図２では各４
本、計１６本）のシールドジャッキ２６が、各スキンプ
レート２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄに固設されたブ
ラケット２６ａを介して軸心ＣＴ１を中心として円を描
くように配設されている。

【００２２】前記胴部２０は、前記のような構成であ
り、前記拡縮ジャッキ２５Ａ〜２５Ｄを伸長させると、
図３に示すように、互いに隣接する前記スキンプレート
２１Ａ、２１Ｂ、前記スキンプレート２１Ｂ、２１Ｃ、
前記スキンプレート２１Ｃ、２１Ｄ、前記スキンプレー
ト２１Ｄ、２１Ａが互いに離間して、最大内径がＲ１に
なる。このとき、互いに隣接する該スキンプレート２１
Ａ、２１Ｂ、該スキンプレート２１Ｂ、２１Ｃ、該スキ
ンプレート２１Ｃ、２１Ｄ、該スキンプレート２１Ｄ、
２１Ａの間には、その間隙を覆うように前記拡径用スキ
ンプレート２２Ａ〜２２Ｄが引き出される。また、逆に
拡縮ジャッキ２５Ａ〜２５Ｄを収縮させると、図２に示
すように、前記スキンプレート２１Ａと２１Ｂ、２１Ｂ
と２１Ｃ、２１Ｃと２１Ｄ、２１Ｄと２１Ａは互いに近
接し、その内径はＲ２となる。

【００２３】なお、前記各スキンプレート２１Ａ〜２１
Ｄと前記各拡径用スキンプレート２２Ａ〜２２Ｄのそれ
ぞれの連結部と摺動部は、図示しないシール部材（例え
ば、ゴムパッキン、ワイヤシール等）によってシールさ
れており、掘削土砂や地下水が前記胴部２０内に侵入す
るのを防止するようになっている。

【００２４】また、前記胴部２０を拡径したとき、前記
シールドジャッキ２６は、それぞれが取付けられた前記
各スキンプレート２１Ａ〜２１Ｄと共に移動する。従っ
て、該シールドジャッキ２６は、常に該胴部２０の軸心
ＣＴ１を基準として対象位置に配置されることになる。

【００２５】なお、図１においては、前記胴部２０を拡
径したときの直径（内径）Ｒ１と、前記トンネル１の直
径（外径）Ｄ１を同じ大きさ（Ｒ１＝Ｄ１）で、該胴部
２０を縮径したときの直径（内径）Ｒ２と、前記トンネ
ル６の直径（外径）Ｄ２を同じ大きさ（Ｒ２＝Ｄ２）
で、それぞれ図示しているが、実際には、該胴部２０を
拡径したときの最小内径Ｒ１ｓ（図３参照）は、該トン
ネル１の直径Ｄ１より大きく（即ち、Ｒ１＞Ｒ１ｓ＞Ｄ
１）、該胴部２０を縮径したときの直径Ｒ２は、該トン
ネル６の直径Ｄ２より大きく（即ち、Ｒ２＞Ｄ２）なる
ように形成されている。そして、該胴部２０のテール
（図１の右側）には、該胴部２０の内周面と該各トンネ
ル１、６の外周面との間隙を覆うように、図示しないテ
ールシール（例えば、ワイヤテールシール）が配設さ
れ、該間隙から土砂や地下水が該胴部２０内に侵入する
のを防止するようになっている。

【００２６】図１に示すように、前記フレーム３０Ｂ
（フレーム３０Ａも同じ構成で、大きさが異なる。以
下、フレーム３０Ｂについて説明する）は、前記胴部２
０の先端部内周面２０ａに、図示しないシール部材（例
えば、ゴムパッキン等）を介して着脱可能に取付けられ
ている。該フレーム３０Ｂは、該胴部２０と前記第１の
カッタ４０との間に掘削された土砂を受け入れるチャン
バ３１を形成している。該フレーム３０Ｂには、軸受３
２が固定され、該軸受３２には、歯車３３を固定した主
軸３５が回転自在に支持されている。また、該フレーム
３０Ｂには、図示しないブラケットを介して油圧モータ
３６が支持され、その回転軸には、該歯車３３と噛合う
歯車３７が固定され、該油圧モータ３６の回転力を該主
軸３５に伝達するようになっている。

【００２７】なお、前記フレーム３０Ｂには、図示して
いないが、前記チャンバ３１内に泥水を送る送泥管と、
該チャンバ３１内の土砂を排出する排泥管が接続されて
いる。また、該フレーム３０Ｂには、該チャンバ３１内
に突出し、該チャンバ３１内に供給された泥水と、前記
第１のカッター４０により掘削され、該チャンバ３１内
に取込まれた土砂とを攪拌して、該土砂に流動性を与え
る攪拌手段等も設けられている。

【００２８】図１、図４に示すように、前記第１のカッ
ター４０は、縮径された前記胴部２０の外径と略同径の
直径（外径）Ｒ４の円盤状に形成された第１のカッター
フレーム４１に、それぞれ複数のビット４２（図４では
その一部のみ図示してある）を有する複数（図４では４
個）のカッタースポーク４３が、略等間隔の位置に配設
されている。また、該カッタースポーク４３には、該第
１のカッター４０の径方向に伸縮自在な油圧シリンダ４
５が配設され、その一端に掘削径を拡大するためのコピ
ーカッター４６が、着脱自在に取り付けられている。ま
た、該第１のカッターフレーム４１の外周部には、該各
カッタースポーク４３の間に位置し、該第１のカッター
フレーム４１の直径Ｒ４より大きな穴を掘削するように
複数のカッタビット（図示せず）が、着脱自在に配設さ
れている。

【００２９】図５に示すように、拡径された前記胴部２
０の最大直径Ｒ１（図３参照）部の外径と略同径の直径
（外径）Ｒ３を有する前記第２のカッター５０は、複数
個（図５では４個）に分割され、かつ前記第１のカッタ
ーフレーム４１の外周に配置される第２の（拡径用）カ
ッターフレーム５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄを有し
ている。該各拡径用カッターフレーム５１Ａ〜５１Ｄに
は、それぞれ複数のビット５２（図５ではその一部のみ
図示してある）を有する複数（図５では４個）のカッタ
ースポーク５３が、前記カッタースポーク４３の延長上
に位置するように配設されている。また、該各拡径用カ
ッターフレーム５１Ａ〜５１Ｄの外周部には、該各カッ
タースポーク５３の間に位置し、該第２のカッター５０
の直径Ｒ３より大きな穴を掘削するように複数のカッタ
ビット（図示せず）が、着脱自在に配設されている。

【００３０】図１に示すように、前記エレクタ６０Ｂ
（エレクタ６０Ａも同じ構成で、大きさが異なる。以
下、エレクタ６０Ｂについて説明する）は、その軸心が
前記胴部２０の軸心ＣＴ１と略一致するように配置され
たガイドリング６１を有し、該ガイドリング６１に沿っ
て該軸心ＣＴ１を中心として回転する回転フレーム６２
を有している。該回転フレーム６２の後端面（図１の右
側）には、該軸心ＣＴ１と平行な方向に移動可能に支持
された吊ビーム６３が配設され、該吊ビーム６３の後端
部には、該吊ビーム６３の移動方向と直交する方向に伸
縮可能な伸縮ジャッキ６５をを有している。そして、該
伸縮ジャッキ６５の一端には、前記覆工２、３、７、９
を構成するためのセグメント（又は異形セグメント）を
把持する把持部６６が設けられている。

【００３１】なお、前記エレクタ６０Ａとエレクタ６０
Ｂは、前記ガイドリング６１の直径が異なるものを２組
準備しておき、前記胴部２０の拡径、縮径に合わせ交換
するようにしてもよいし、該ガイドリング６１を支える
ベース６７のみを交換して、該エレクタ６０Ｂの軸心が
前記軸心ＣＴ１と略一致するように調整すれば、前記ト
ンネル１、６の切替えに対応させることができるので、
該エレクタ６０Ｂをそのまま使用するようにしてもよ
い。

【００３２】前記のように構成された掘進装置１１にお
いて、直径の異なる前記トンネル１、６を掘進するため
の前記掘進装置１１の改装工程を図面に基づいて説明す
る。図６ないし図９は、トンネル６からトンネル１に切
替えるための掘進装置１１の改装過程を示す工程図であ
る。

【００３３】図６に示すように、前記トンネル６の直径
Ｄ２（図１参照）を前記トンネル１の直径Ｄ１（図１参
照）に切替える切替え位置Ｃ１の近傍に到達すると、掘
進方向前方（図６の左側）の地山１５に、前記掘進装置
１１の改装に必要な改装空間１２（直径ｈ１、距離ｌ
１）を含む直径Ｈ、距離Ｌの範囲に地盤改良剤を注入し
て、地山１５の崩落や地下水の湧出を防止した地盤改良
部１６を形成する。なお、前記直径ｈ１は前記第２のカ
ッター５０の直径Ｒ３（図５参照）と略同径とし、距離
ｌ１は前記第１のカッター４０（または第２のカッター
５０）の先端から前記胴部２０の後端（テールシールを
含む）までの長さより充分に長い距離とする。また、地
盤改良する範囲の該直径Ｈと距離Ｌは、その内部に直径
ｈ１、距離（ｌ１）の改装空間１２を掘削したとき、地
山１５の崩落や湧水を防止できる範囲とする。

【００３４】なお、切替え位置Ｃ１が、地山１５の崩落
や湧水の心配のない強固な地層内に位置している場合に
は、地盤改良剤の注入を止め（即ち、地盤改良部１６を
形成することなく）、そのままの状態で改装空間１２を
形成することができる。

【００３５】図６に示すように、切替え位置Ｃ１に到達
する手前の距離ｌ２の位置まで、前記コピーカッター４
６が前記第１のカッターフレーム４１内に収納されてい
る状態で、前記掘進装置１１を前進させ、前記第１のカ
ッター４０による掘進を行なう。該第１のカッター４０
が切替え位置Ｃ１の手前の距離ｌ２の位置に到達する
と、該掘進装置１１の前進を止め、該第１のカッター４
０が回転している状態で、前記油圧シリンダ４５（図
４、図５参照）を作動させ、該コピーカッター４６を該
第１のカッター４０の径方向に突出させて、該第１のカ
ッター４０により掘削していた穴の直径ｈ２を直径ｈ１
まで拡大する。そして、掘削する穴が直径ｈ１まで拡大
されたら、掘削装置１１を距離（ｌ１＋ｌ２）だけ前進
させる。このとき、前記シールドジャッキ２６により掘
進力を得るために、前記トンネル６用の覆工７を仮覆工
として組立てながら掘削を行なう。

【００３６】なお、前記距離ｌ２は、前記掘進装置１１
の胴部２０のテールを、トンネル６の最先端（図７で左
側端部）の覆工７ａに外嵌させ、該覆工７ａに連結する
形でトンネル６の直径Ｄ２をトンネル１の直径Ｄ１に切
替えるための異形セグメントによる覆工３（図８参照）
を組立てるのに必要な距離とする。

【００３７】前記切替え位置Ｃ１から距離ｌ１を掘進す
ると、図７に示すように、前記掘進装置１１を改装する
ための改装空間１２を形成することができる。所要の掘
進が終了すると、該掘進装置１１の前進と第１のカッタ
４０の回転を停止させる。そして、前記胴部２０にグリ
ッパ２７を、胴部２０がグリッパ２７と共に軸心ＣＴ１
方向に移動可能な状態で取付け、該グリッパ２７の一端
を前記コピカッター４６で掘削した穴の内周面に当設さ
せて、前記軸心ＣＴ１に対する該掘進装置１１の相対位
置を保持させる。この状態で、該コピーカッター４６を
後退させる。

【００３８】前記掘進装置１１をグリッパ２７と共に改
装空間１２内で後退させながら前記改装空間１２内に組
立てられた前記仮覆工を解体し、解体されたセグメント
を地上へ搬出する。該仮覆工のセグメントを全て解体し
搬出した後、該掘進装置１１を前記胴部２０のテール
（テールシールを含む）が、該トンネル６と干渉しない
位置へ前進させる。この状態で、前記エレクタ６０Ｂを
解体して地上へ搬出する。また、前記フレーム３０Ｂの
マンホール（図示せず）を開き、前記第１のカッター４
０と切羽面１７（改装空間１２の左側端面）との間に形
成された空間に、作業者と前記第１のカッター４０の受
台（図示せず）を送り込み、該受台で該第１のカッター
４０を支え、前記主軸３５から該第１のカッター４０を
切離す。

【００３９】一方、前記掘削装置１１の内部では、前記
フレーム３０Ｂから送泥管、排泥管及び攪拌手段等を切
離す。さらに、該フレーム３０Ｂから前記軸受３２、歯
車３３、主軸３５及び油圧モータ３６を取り外す。そし
て、該フレーム３０Ｂを解体して地上へ搬出する。する
と、前記改装空間１２内に残る該掘進装置１１は、前記
胴部２０、拡縮ジャッキ２５Ａ（図２参照）、２５Ｂ、
２５Ｃ、２５Ｄ（図２参照）、シールドジャッキ２６、
グリッパ２７及び第１のカッター４０のみとなる。

【００４０】図８に示すように、前記拡縮ジャッキ２５
Ａ（図２、図３参照）、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ（図
２、図３参照）を、それぞれ伸長する方向に作動させる
と共に、前記グリッパ２７を、該各縮ジャッキ２５Ａ〜
２５Ｄの伸長と相対的に収縮させ、前記胴部２０の拡径
を行なう。このとき、該胴部２０は、該グリッパ２７に
支持され、かつその全周が略均一に延びるので、軸心Ｃ
Ｔ１を中心として拡径されることになる。従って、該胴
部２０は、グリッパ２７によって、その軸心ＣＴ１がト
ンネル６の軸心ＣＴ１と略一致した状態で保持される。

【００４１】前記胴部２０の拡径が終了すると、前記ト
ンネル１用のフレーム３０Ａが搬入され、該胴部２０の
先端部（図８の左側）に、該フレーム３０Ａの外周面が
該胴部２０の内周面２０ａにシール部材（図示せず、例
えば、ゴムパッキン等）を介して接するように組み立て
られる。そして、該フレーム３０Ａの組立てが終了する
と、該フレーム３０Ａに前記軸受３２、歯車３３主軸３
５及び油圧モータ３６を組付ける。また、該フレーム３
０Ａには、前記送泥管と排泥管を接続すると共に、前記
攪拌装置を取付ける。

【００４２】一方、前記主軸３５の組み付けが終了する
と、該主軸３５に前記第１のカッター４０を取り付け
る。さらに、該第１のカッター４０の第１のカッターフ
レーム４１の外周に、前記拡径用カッターフレーム５１
Ａ、５１Ｂ（図５参照）、５１Ｃ、５１Ｄ（図５参照）
を組付け、前記第２のカッター５０を構成する。該第２
のカッター５０の組み付けが終了すると、作業者及び前
記受台を前記掘進装置１１内に収容する。そして、フレ
ーム３０Ａのマンホールに蓋（図示せず）を取り付け
る。

【００４３】さらに、前記胴部２０内に前記エレクタ６
０Ａを組立てる。また、該胴部２０のテール（特に、前
記拡径用スキンプレート２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２
Ｄのテール）の内周面に図示しないテールシールを取付
ける。このようにして、前記トンネル６用の掘進装置１
１を、前記トンネル１用の掘進装置１１に改装する。

【００４４】前記掘進装置１１の改装が終了すると、該
掘進装置１１をその胴部２０のテールが前記トンネル６
の最先端の覆工７ａに外嵌するようにグリッパ２７と共
に後退させる。この状態で、該トンネル６内に異形セグ
メントを搬入し、該覆工７ａに連結する形で前記覆工３
を形成する。このとき、該掘進装置１１のテールシール
は、該覆工７ａの外周面と接触していない。組立てられ
た該覆工３を反力受けとして、前記シールドジャッキ２
６を当接させて、該掘進装置１１を、該覆工３の幅分だ
け前進させる。すると、該掘進装置１１のテールシール
が該覆工３の外周面に摺接する。一方、該胴部２０から
前記グリッパ２７を取り外し、該グリッパ２７を地上へ
搬出すると共に、該胴部２０のグリッパ２７の取付け部
に蓋（図示せず）を取り付ける。

【００４５】図９に示すように、前記トンネル１用のセ
グメントを搬入し、前記覆工３に連結する形で前記覆工
２を組付け、前記トンネル１を敷設する。さらに、前記
掘進装置１１の前進と該覆工２の組み付けを繰り返すこ
とにより、前記第２のカッター５０を前記切羽面１７
（図８参照）へ移動させる。そして、該第２のカッター
５０が該切羽面１７の直前まで移動したら、前記油圧モ
ータ３６を作動させ、該第２のカッター５０を回転させ
る。この状態で、前記シールドジャッキ２６を伸長させ
ると、該第２のカッター５０が該切羽面１７に当接し、
前記地盤改良部１６の掘削を開始する。

【００４６】図１０ないし図１３は、トンネル１からト
ンネル６に切替える過程を示す工程図である。

【００４７】図１０に示すように、前記トンネル１の直
径Ｄ１（図１参照）を前記トンネル６の直径Ｄ２（図１
参照）に切替える切替え位置Ｃ２の近傍に到達すると、
掘進方向前方（図１０の左側）の地山１５に、掘進装置
１１の改装に必要な改装空間１２（直径ｈ１、距離ｌ
１）を含む直径Ｈ、距離Ｌの範囲に地盤改良剤を注入し
て、地山の崩落や地下水の湧出を防止した地盤改良部１
６を形成する。なお、前記直径ｈ１は前記第２のカッタ
ー５０の直径Ｒ３（図５参照）と略同径とし、距離ｌ１
は該第２のカッター５０の先端から前記胴部２０の後端
（テールシールを含む）までの長さより充分に長い距離
とする。また、地盤改良する範囲の前記直径Ｈと距離Ｌ
は、その内部に直径ｈ１、距離ｌ１の穴を掘削したと
き、地山１５の崩落や湧水を防止できる範囲とする。

【００４８】なお、切替え位置Ｃ２が、地山１５の崩落
や湧水の心配のない強固な地層内に位置している場合に
は、地盤改良剤の注入を止め（即ち、地盤改良部１６を
形成することなく）、そのままの状態で改装空間１２を
形成することができる。

【００４９】前記掘削装置１１を、前記切替え位置Ｃ２
から距離ｌ１だけ前進させる。このとき、前記シールド
ジャッキ２６により掘進力を得るために、前記トンネル
１用の覆工２を仮覆工として組立てながら掘削を行な
う。

【００５０】前記切替え位置Ｃ２から距離ｌ１まで掘進
すると、図１１に示すように、前記掘進装置１１を改装
するための改装空間１２を形成することができる。所要
の掘進が終了すると、該掘進装置１１の前進と前記第２
のカッタ５０の回転を停止させる。そして、該掘進装置
１１を後退させながら、前記エレクタ６０Ａにより該改
装空間１２内に組立てられた前記仮覆工を解体し、解体
されたセグメントを地上へ搬出する。

【００５１】図１２に示すように、前記トンネル１内に
異形セグメントを搬入し、前記エレクタ６０Ａにより、
トンネル１の最先端（図１２の右端）の覆工２ａに連結
する形で前記覆工３を形成する。このとき、前記掘進装
置１１のテールシールは、該覆工２の外周面と接触して
いる。組立てられた該覆工３を反力受けとして、前記シ
ールドジャッキ２６を当接させて該掘進装置１１を、該
覆工３の幅分だけ前進させる。さらに、トンネル１内に
異形セグメントを搬入し、該エレクタ６０Ａにより覆工
９を形成する。そして、該覆工９を反力受けとして、該
掘進装置１１を、該掘進装置１１のテールシール（図示
せず）が該覆工９から外れる位置まで前進させる。そし
て、前記拡径用スキンプレート２２Ａ〜２２Ｄ（図３参
照）に取り付けられているテールシール（図示せず）を
取り外し、該掘進装置１１を、そのテールが覆工９に外
嵌する位置まで後退させる。

【００５２】この状態で、前記エレクタ６０Ａを解体し
て地上へ搬出する。また、前記フレーム３０Ａのマンホ
ール（図示せず）を開き、前記第２のカッター５０と切
羽面１７との間に形成された空間に、作業者と前記第２
のカッター５０の受台（図示せず）を送り込み、該受台
で該第２のカッター５０を支え、前記主軸３５から該第
２のカッター５０を切離す。

【００５３】一方、前記掘削装置１１の内部では、前記
フレーム３０Ａから送泥管、排泥管及び攪拌手段等を切
離す。さらに、該フレーム３０Ａから前記軸受３２、歯
車３３、主軸３５及び油圧モータ３６を取り外す。そし
て、該フレーム３０Ａを解体して地上へ搬出する。する
と、前記改装空間１２内に残る該掘進装置１１は、前記
胴部２０、拡縮ジャッキ２５Ａ（図２、図３参照）２５
Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ（図２、図３参照）、シールドジャ
ッキ２６及び第２のカッター５０のみとなる。この状態
で、該胴部２０に前記グリッパ２７を、該胴部２０の径
方向に相対移動可能に取付け、その先端を該第２のカッ
ター５０で掘削された穴の内周面に当接させる。

【００５４】前記拡縮ジャッキ２５Ａ〜２５Ｄ（図２、
図３参照）を、それぞれ収縮する方向に作動させると共
に、前記グリッパ２７を該拡縮ジャッキ２５Ａ〜２５Ｄ
の収縮と相対的の伸長させ、前記胴部２０の縮径を行な
う。該胴部２０は、図３に示す拡径状態から図２に示す
縮径状態に縮径が行なわれる。このとき、該胴部２０
は、該グリッパ２７に支持され、かつその全周が略均一
に収縮するので、その軸心は、軸心ＣＴ１に対して略一
定の位置に維持される。また、該胴部２０のテールに取
付けられているテールシール（図示せず）は、異形セグ
メントで形成された覆工９の小径部の外周に当接する。

【００５５】前記胴部２０の縮径が終了すると、フレー
ム３０Ｂが搬入され、該胴部２０の先端部（図１２の左
側）の内周面２０ａに前記シール部材（図示せず）を介
して組み立てられる。そして、該フレーム３０Ｂの組立
てが終了すると、該フレーム３０Ｂに前記軸受３２、歯
車３３主軸３５及び油圧モータ３６を組付ける。また、
該フレーム３０に前記送泥管と排泥管を接続するすると
共に、前記攪拌装置が接続される。

【００５６】一方、前記主軸３５の組み付けが終了する
と、該主軸３５に前記第２のカッター５０を取り付け、
前記第１のカッター４０の第１のカッターフレーム４１
の外周に取付けられた、前記拡径用カッターフレーム５
１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ（図５参照）を取り外
し、該第１のカッター４０に復元する。該拡径用カッタ
ーフレーム５１Ａ〜５１Ｄの取り外し終了すると、作業
者、前記受台及び拡径用カッターフレーム５１Ａ〜５１
Ｄを前記掘進装置１１内に収容する。そして、フレーム
３０Ｂのマンホールに蓋（図示せず）を取り付ける。さ
らに、前記胴部２０内に前記エレクタ６０Ｂを組立て
る。このようにして、前記トンネル１用の掘進装置１１
を、前記トンネル６用の掘進装置１１に改装する。

【００５７】図１３に示すように、前記掘進装置１１の
改装が終了すると、前記トンネル６用のセグメントを搬
入し、前記覆工９に連結する形で前記覆工７を組付け、
該トンネル６を敷設する。さらに、該掘進装置１１の前
進と該覆工７の組み付けを繰り返すことにより、前記第
１のカッター４０を前記切羽面１７（図１２参照）へ移
動させる。そして、該第１のカッター４０が該切羽面１
７の直前まで移動したら、前記油圧モータ３６を作動さ
せ、該第１のカッター４０を回転させる。この状態で、
前記シールドジャッキ２６を伸長させると、該第１のカ
ッター４０が該切羽面１７に当接し、前記地盤改良部１
６の掘削を開始する。

【００５８】前記第１のカッター４０及び胴部２０の先
端部が前記地盤改良部１６内に侵入したら、前記掘進装
置１１の前進と、前記第１のカッター４０の回転を停止
させ、該胴部２０から前記グリッパ２７（図１２参照）
を取り外し、該グリッパ２７を地上へ搬出する。該グリ
ッパ２７の取付け部に蓋（図示せず）を取り付ける。そ
して、再び、該掘進装置１１による掘進と前記覆工７の
組立てを繰り返すことにより、該掘進装置１１は、前記
地盤改良部１６を突き抜け前記地山１５に突入する。な
お、前記トンネル１、６と掘削穴あるいは前記改装空間
１２との間隙に対する裏込め材の注入や、埋め戻し材の
注入は、適宜行なわれる。

【００５９】前記のように、前記トンネル１とトンネル
６の切替え位置Ｃ１、Ｃ２に、前記改装空間１２を形成
し、該改装空間１２内で前記掘進装置１１の改装を行な
うようにしているので、該トンネル１とトンネル６の径
の切替え位置Ｃ１、Ｃ２に縦坑を形成することなく、径
の異なる該トンネル１、６を連続して敷設することがで
きる。

【００６０】なお、前記第１及び第２のカッター４０、
５０等の掘削手段は、例えば、水圧（ウオータジェッ
ト）等、地山（本発明では、山岳、市街地、海底等トン
ネル掘削の対象となる全ての地域を含むものとする）を
掘削し得るものであればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による掘進装置の側面断面図。

【図２】図１における掘進装置の胴部を縮径した状態を
示すＡ−Ａ断面図。

【図３】図１における掘進装置の胴部を拡径した状態を
示すＡ−Ａ断面図。

【図４】図１における掘進装置のカッターを縮径した状
態を示すＢ矢視図。

【図５】図１における掘進装置のカッターを拡径した状
態を示すＢ矢視図。

【図６】トンネル径を拡径する場合の掘進装置の改装過
程を示す工程図。

【図７】トンネル径を拡径する場合の掘進装置の改装過
程を示す工程図。

【図８】トンネル径を拡径する場合の掘進装置の改装過
程を示す工程図。

【図９】トンネル径を拡径する場合の掘進装置の改装過
程を示す工程図。

【図１０】トンネル径を縮径する場合の掘進装置の改装
過程を示す工程図。

【図１１】トンネル径を縮径する場合の掘進装置の改装
過程を示す工程図。

【図１２】トンネル径を縮径する場合の掘進装置の改装
過程を示す工程図。

【図１３】トンネル径を縮径する場合の掘進装置の改装
過程を示す工程図。

【符号の説明】

１…トンネル ６…トンネル ２０…胴部 ２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ…スキンプレート ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ…拡径用スキンプレー
ト ２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ…駆動手段（拡縮ジャ
ッキ） ２７…グリッパ ３０Ａ、３０Ｂ…フレーム ３１…チャンバ ４０…第１のカッター ４１…第１のカッターフレーム ４６…コピーカッター ５０…第２のカッター ５１Ａ、５１Ｂ、５１Ｃ、５１Ｄ…第２のカッターフレ
ーム（拡径用カッターフレーム） ６０Ａ、６０Ｂ…エレクタ ＣＴ１…軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中澤 和明 神奈川県横浜市中区尾上町四丁目58番60号 三井建設株式会社横浜支店内 Ｆターム(参考） 2D054 AA05 AC01 AD17 AD19 AD20 BA04 BA25 CA01 CA03 CA04

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 装置の先端に配設されたカッターで地山
   の掘削を行ない、装置の後部に配設されたエレクターで
   セグメントを組立てて覆工を構築し、トンネルの敷設を
   行なうようにした掘進装置において、 拡径・縮径自在に形成された胴部と、 拡径・縮径された前記胴部の外径と略同径に、そのカッ
   ター径が変更自在に形成されたカッターと、 拡径、縮径された前記胴部に対し、着脱可能に配設さ
   れ、前記カッターを回転自在に支持すると共に、該カッ
   ターで掘削された土砂を受け入れるチャンバを構成する
   フレームと、 その軸心が前記掘進装置の軸心と略一致するように該掘
   進装置の後部に配置された前記エレクターと、を有し、 前記胴部を拡径・縮径したとき、該胴部の径に適合する
   前記フレーム、カッター及びエレクタを配設して、径の
   異なるトンネルをその軸心方向に連続して敷設するよう
   にした、掘進装置。
2. 【請求項２】 前記カッターは、 縮径された前記胴部と略同径の第１のカッターフレーム
   と、該第１のカッターフレームに、その径方向に移動自
   在に支持され、該第１のカッターフレームより大径の掘
   削を行なうコピーカッターを備えた第１のカッターと、 複数に分割された第２のカッターフレームを有し、該第
   ２のカッターフレームを前記第１のカッターの第１のカ
   ッターフレームの外周に配設して、拡径された前記胴部
   と略同径になるように構成する第２のカッターと、を有
   する、 ことを特徴とする請求項１記載の掘進装置。
3. 【請求項３】 前記胴部は、 その円周方向に複数に分割され、かつ互いに隣接する端
   部が摺動自在に重なり合うように配置された円弧状の複
   数のスキンプレートと、 それぞれ互いに隣接する前記スキンプレートを連結する
   ように、隣接する各スキンプレート間に配置され、各ス
   キンプレートが互いに近接・離間するように駆動して、
   前記胴部の径を切替える駆動手段と、を有する、 ことを特徴とする請求項１または２記載の掘進装置。
4. 【請求項４】 前記胴部に、 前記胴部の内側から外側に向けて、該胴部の径方向に伸
   縮自在な複数のグリッパを着脱自在に設けた、 ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか記載の掘
   進装置。