特許 6359375 トンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359375

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】トンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   E21D9/06 301Z

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-160154(P2014-160154)

(22)【出願日】2014年8月6日

(65)【公開番号】特開2016-37719(P2016-37719A)

(43)【公開日】2016年3月22日

【審査請求日】2017年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】516308364

【氏名又は名称】ＪＩＭテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078499

【弁理士】

【氏名又は名称】光石 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】230112449

【弁護士】

【氏名又は名称】光石 春平

(74)【代理人】

【識別番号】100102945

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 康幸

(74)【代理人】

【識別番号】100120673

【弁理士】

【氏名又は名称】松元 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100182224

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 哲三

(72)【発明者】

【氏名】保苅 実

(72)【発明者】

【氏名】杉山 雅彦

(72)【発明者】

【氏名】田家 学

(72)【発明者】

【氏名】白井 孝典

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−０４２２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８８１９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０５００９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０４１８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１８５２９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４１３９９８９（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００−９／１４

Ｅ２１Ｄ １１／００−１９／０６

Ｅ２１Ｄ ２３／００−２３／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の内周面における周方向全域に亘って設けられ、前記掘削機本体の内周面と既設の大径用セグメントとの間の隙間を密閉する大径用止水シールと、
前記大径用止水シールのトンネル径方向内側に配置され、外周面が前記大径用止水シールに密着される円環状をなすテールプレートと、
前記テールプレートの内周面における周方向全域に亘って設けられ、前記テールプレートの内周面と前記既設の大径用セグメントよりも小径となる既設の小径用セグメントとの間の隙間を密閉する小径用止水シールと、
前記テールプレートを前記掘削機本体の内周面に着脱可能に支持し、前記大径用止水シール及び前記小径用止水シールがトンネル小径断面終了位置に組み立てられた前記既設の小径用セグメントに到達したときに、前記掘削機本体及び前記テールプレートから取り外される取付部材とを備えたトンネル掘削機において、
前記テールプレート及び前記小径用止水シールは、１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割される複数のプレート片及びシール片から構成され、
１つの前記プレート片及び前記シール片を、トンネル小径断面開始位置に組み立てられる１つの前記小径用セグメントの外周面に着脱可能に取り付ける固定手段を備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。

【請求項2】

請求項１に記載のトンネル掘削機において、
トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントは、当該小径用セグメントをトンネル径方向に貫通するボルト孔を有し、
前記固定手段は、トンネル径方向内側から前記ボルト孔に挿通されて前記プレート片に螺着されるボルトを有する
ことを特徴とするトンネル掘削機。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載のトンネル掘削機において、
前記プレート片の弧長方向一端面に形成される嵌合凸部と、
前記プレート片の弧長方向他端面に形成され、前記嵌合凸部と嵌合する嵌合凹部とを備える
ことを特徴とするトンネル掘削機。

【請求項4】

掘進する掘削機本体の内周面に設けられる大径用止水シールと、前記大径用止水シールのトンネル径方向内側に配置される小径用止水シールとによって、前記掘削機本体の内周面と既設の小径用セグメントとの間の隙間を密閉し、
前記大径用止水シール及び前記小径用止水シールがトンネル小径断面終了位置に組み立てられた前記既設の小径用セグメントに到達すると、前記小径用止水シールを、前記掘削機本体の内周面から取り外して、トンネル大径断面開始位置に組み立てられた大径用セグメントの後端面に当接させ、
前記大径用止水シールによって、前記掘削機本体の内周面と既設の大径用セグメントとの間の隙間を密閉するトンネル施工時のシール径切り替え方法において、
トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントの外周面に、前記小径用止水シールを１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割したシール片を取り付け、
前記大径用止水シールが前記トンネル小径断面開始位置に到達すると、前記シール片を、前記トンネル小径断面開始位置に組み立てたられた前記小径用セグメントから取り外して、前記掘削機本体の内周面に取り付け、
前記掘削機本体の内周面に取り付けられた複数の前記シール片を円環状に組み立てて、前記小径用止水シールを構成する
ことを特徴とするトンネル施工時のシール径切り替え方法。

【請求項5】

請求項４に記載のトンネル施工時のシール径切り替え方法において、
前記大径用止水シールと前記小径用止水シールとの間に、１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割した複数のプレート片から構成される円環状のテールプレートを設け、
前記プレート片および前記シール片を、トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントの内周面側から外周面側に向けてボルトを挿通し、当該小径用セグメントの外周面に固定する
ことを特徴とするトンネル施工時のシール径切り替え方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネルの外径寸法を変更しても、止水性能を維持することができるトンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法に関する。

【背景技術】

【0002】

トンネル施工時においては、例えば、併設トンネル間の距離や、トンネルと地下構造物との間の距離に応じて、トンネルの断面形状を変更する場合がある。即ち、併設トンネル間の距離や、トンネルと地下構造物との間の距離が短くなると、トンネル施工時の安全性や、トンネルの強度等の観点から、トンネルの断面形状を小さくする場合がある。

【0003】

そこで、従来から、トンネル施工途中においてトンネル断面形状を変更可能としたトンネル掘削機が、種々提供されている。そして、このような従来のトンネル掘削機としては、例えば、特許文献１に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２４７２１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記従来のトンネル掘削機においては、通常のトンネル断面形状を形成するための既存の構成に加えて、それとは別に新たなトンネル断面形状を形成するための隔壁リングやこれを反力受けとする推進ジャッキ等を、増設しなければならなかった。これにより、従来のトンネル掘削機では、装置構成が複雑になると共に、施工手順が煩雑になるおそれがあった。

【0006】

特に、新たなトンネル断面形状を形成するときには、掘削機本体と通常のセグメントとの間、隔壁リングと新たなセグメントとの間、及び、掘削機本体と隔壁リングとの間において、止水性能を十分に考慮する必要があった。

【0007】

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、トンネルの外径寸法を変更しても、止水性能を容易に維持することができるトンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決する第１の発明に係るトンネル掘削機は、
円筒状をなす掘削機本体と、
前記掘削機本体の内周面における周方向全域に亘って設けられ、前記掘削機本体の内周面と既設の大径用セグメントとの間の隙間を密閉する大径用止水シールと、
前記大径用止水シールのトンネル径方向内側に配置され、外周面が前記大径用止水シールに密着される円環状をなすテールプレートと、
前記テールプレートの内周面における周方向全域に亘って設けられ、前記テールプレートの内周面と前記既設の大径用セグメントよりも小径となる既設の小径用セグメントとの間の隙間を密閉する小径用止水シールと、
前記テールプレートを前記掘削機本体の内周面に着脱可能に支持し、前記大径用止水シール及び前記小径用止水シールがトンネル小径断面終了位置に組み立てられた前記既設の小径用セグメントに到達したときに、前記掘削機本体及び前記テールプレートから取り外される取付部材とを備えたトンネル掘削機において、
前記テールプレート及び前記小径用止水シールは、１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割される複数のプレート片及びシール片から構成され、
１つの前記プレート片及び前記シール片を、トンネル小径断面開始位置に組み立てられる１つの前記小径用セグメントの外周面に着脱可能に取り付ける固定手段を備える
ことを特徴とする。

【0009】

上記課題を解決する第２の発明に係るトンネル掘削機は、
トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントは、当該小径用セグメントをトンネル径方向に貫通するボルト孔を有し、
前記固定手段は、トンネル径方向内側から前記ボルト孔に挿通されて前記プレート片に螺着されるボルトを有する
ことを特徴とする。

【0010】

上記課題を解決する第３の発明に係るトンネル掘削機は、
前記プレート片の弧長方向一端面に形成される嵌合凸部と、
前記プレート片の弧長方向他端面に形成され、前記嵌合凸部と嵌合する嵌合凹部とを備える
ことを特徴とする。

【0011】

上記課題を解決する第４の発明に係るトンネル施工時のシール径切り替え方法は、
掘進する掘削機本体の内周面に設けられる大径用止水シールと、前記大径用止水シールのトンネル径方向内側に配置される小径用止水シールとによって、前記掘削機本体の内周面と既設の小径用セグメントとの間の隙間を密閉し、
前記大径用止水シール及び前記小径用止水シールがトンネル小径断面終了位置に組み立てられた前記既設の小径用セグメントに到達すると、前記小径用止水シールを、前記掘削機本体の内周面から取り外して、トンネル大径断面開始位置に組み立てられた大径用セグメントの後端面に当接させ、
前記大径用止水シールによって、前記掘削機本体の内周面と既設の大径用セグメントとの間の隙間を密閉するトンネル施工時のシール径切り替え方法において、
トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントの外周面に、前記小径用止水シールを１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割したシール片を取り付け、
前記大径用止水シールが前記トンネル小径断面開始位置に到達すると、前記シール片を、前記トンネル小径断面開始位置に組み立てたられた前記小径用セグメントから取り外して、前記掘削機本体の内周面に取り付け、
前記掘削機本体の内周面に取り付けられた複数の前記シール片を円環状に組み立てて、前記小径用止水シールを構成する
ことを特徴とする。

【0012】

上記課題を解決する第５の発明に係るトンネル施工時のシール径切り替え方法は、
前記大径用止水シールと前記小径用止水シールとの間に、１セグメントリング当たりの前記小径用セグメントの数量と同じ数量によって分割した複数のプレート片から構成される円環状のテールプレートを設け、
前記プレート片および前記シール片を、トンネル小径断面開始位置に組み立てられる前記小径用セグメントの内周面側から外周面側に向けてボルトを挿通し、当該小径用セグメントの外周面に固定する
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

従って、本発明に係るトンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法によれば、既設の大径用セグメントに密着可能な大径用止水シールのトンネル径方向内側に、既設の小径用セグメントに密着可能な小径用止水シールを配置し、小径用止水シールを掘削機本体の内周面に着脱可能に支持することにより、トンネルの外径寸法を変更しても、止水性能を容易に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施例に係るトンネル掘削機の概略構成図である。

【図2】トンネル掘削機におけるシール構造を示した図であって、（ａ）はトンネル断面拡径時におけるシール構造の縦断面図、（ｂ）はトンネル断面縮径時におけるシール構造の縦断面図である。

【図3】テールシール及びテールプレートの分割状態を示した斜視図である。

【図4】テールプレートの嵌合構造を示した横断面図である。

【図5】（ａ）〜（ｆ）はトンネル施工時のシール径切り替え動作を順に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係るトンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法について、図面を用いて詳細に説明する。

【実施例】

【0016】

図１に示すように、トンネル掘削機１には、円筒状をなす掘削機本体１１が設けられており、この掘削機本体１１の前端部には、円盤状をなすカッタヘッド１２が回転可能に支持されている。そして、カッタヘッド１２の前面部には、多数のカッタ１３が装着されている。従って、カッタヘッド１２を回転させることにより、地盤に切羽を掘削することができる。

【0017】

また、掘削機本体１１の後端部内には、エレクタ装置１４が、トンネル軸方向、トンネル径方向、及び、トンネル周方向に移動可能に支持されている。このエレクタ装置１４は、覆工部材としてのセグメントＳ１，Ｓ２を把持して、円形断面となるトンネル坑の周方向に沿って組み立てる装置となっており、そのセグメントＳ１，Ｓ２は、トンネル坑壁に沿うような環片となっている。従って、エレクタ装置１４を駆動させることにより、複数のセグメントＳ１，Ｓ２を、トンネル坑の周方向に沿って、リング状に組み立てることができる。

【0018】

なお、セグメントＳ１は、円形断面となるトンネルの外径を拡径する際に使用する、トンネル拡径用（大径用）のセグメントとなっている。一方、セグメントＳ２は、円形断面となるトンネルの外径を縮径する際に使用する、トンネル縮径用（小径用）のセグメントとなっている。

【0019】

これにより、セグメントＳ１をリング状に組み立てたセグメントリングの外径は、セグメントＳ２をリング状に組み立てたセグメントリングの外径よりも大径となっている。更に、上述した各セグメントリングの内径は、同じ径寸法となっており、セグメントＳ１の厚さは、セグメントＳ２の厚さよりも厚く形成されている。

【0020】

よって、トンネル掘削機１が掘進する場合には、カッタヘッド１２によって掘削されたトンネル坑の径方向内側において、セグメントＳ１の組み立てによって構築された大径トンネルと、セグメントＳ１の組み立てによって構築された小径トンネルとを、選択的で、且つ、連続的に施工することが可能となる。

【0021】

更に、掘削機本体１１の内周面には、複数のシールドジャッキ（推進ジャッキ）１５が、その内周面の周方向に沿って配置されている。そして、各シールドジャッキ１５のロッド先端には、スプレッダ１５ａが装着されており、このスプレッダ１５ａは、トンネル軸方向において、既設のセグメントＳ１，Ｓ２の前端面と対向している。

【0022】

即ち、シールドジャッキ１５は、トンネル軸方向後方に向けて伸長して、スプレッダ１５ａを既設のセグメントＳ１，Ｓ２の前端面に押圧させることにより、掘削機本体１１に掘削反力（推進力）を与えることができる。これにより、掘削機本体１１は、シールドジャッキ１５がセグメントＳ１，Ｓ２を押圧したときに発生する掘削反力によって、地盤内を前進可能となっている。

【0023】

ここで、図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、トンネル掘削機１においては、トンネル拡径時におけるシール構造と、トンネル縮径時におけるシール構造とが、異なった構造をなしており、セグメントＳ１の組み立てとセグメントＳ２の組み立てとの間の切り替えに応じて（トンネル外径の拡縮に応じて）、シール構造を切り替え可能となっている。なお、図１に示したトンネル掘削機１においては、トンネル拡径時におけるシール構造を上部に図示する一方、トンネル縮径時におけるシール構造を下部に図示することにより、それらを対比し易いように図示している。

【0024】

先ず、トンネル拡径時におけるシール構造について、図１及び図２（ａ）を用いて説明する。

【0025】

図１及び図２（ａ）に示すように、掘削機本体１１の後端部における内周面には、テールシール（大径用止水シール）２１が、トンネル軸方向において、複数段設けられている。これらのテールシール２１は、掘削機本体１１の内周面における周方向全域に亘って設けられており、既設のセグメントＳ１の外周面に対して、摺接可能に密着している。つまり、環状をなすテールシール２１は、掘削機本体１１の内周面と既設のセグメントＳ１の外周面との間の隙間を密閉しており、土や水がその隙間から掘削機本体１１内へ流入することを防止している。

【0026】

次に、トンネル縮径時におけるシール構造について、図１及び図２（ｂ）を用いて説明する。

【0027】

図１及び図２（ｂ）に示すように、トンネル縮径時におけるシール構造においては、テールシール（小径用止水シール）３１、テールプレート３２、及び、取付金具（取付部材）３３を、テールシール２１のトンネル径方向内側に設けるようにしている。即ち、トンネル縮径時におけるシール構造においては、２つのテールシール２１，３１をトンネル径方向において重ねるように配置した、２重シール構造を採用している。

【0028】

具体的に、テールシール２１のトンネル径方向内側には、円環状をなすテールプレート３２が配置されている。このとき、テールシール２１は、テールプレート３２の外周面に対して、摺接可能に密着している。つまり、トンネル縮径時におけるテールシール２１は、掘削機本体１１の内周面と既設のテールプレート３２の外周面との間の隙間を密閉しており、土や水がその隙間から掘削機本体１１内へ流入することを防止している。

【0029】

また、テールプレート３２の後端部には、複数の取付金具３３が着脱可能に取り付けられている。これらの取付金具３３は、テールプレート３２の周方向に等間隔で配置されると共に、掘削機本体１１の内周面におけるテールシール２１のトンネル軸方向前方側において、着脱可能に取り付けられている。

【0030】

更に、テールプレート３２の内周面には、テールシール３１が、トンネル軸方向において、複数段設けられている。これらのテールシール３１は、テールプレート３２の内周面における周方向全域に亘って設けられており、既設のセグメントＳ２の外周面に対して、摺接可能に密着している。つまり、環状をなすテールシール３１は、テールプレート３２の内周面と既設のセグメントＳ２の外周面との間の隙間を密閉しており、土や水がその隙間から掘削機本体１１内へ流入することを防止している。

【0031】

そして、図３に示すように、テールシール３１及びテールプレート３２は、それぞれ、複数のシール片３１ａ及びプレート片３２ａから構成される、トンネル周方向分割構造となっている。

【0032】

このとき、テールシール３１及びテールプレート３２の分割数は、トンネル縮径時におけるセグメントリングの分割数、即ち、１セグメントリング当たりのセグメントＳ２の数量と同じ数量となっており、１つのセグメントＳ２に対して、１つのシール片３１ａ及びプレート片３２ａが、トンネル径方向において対向配置されている。つまり、シール片３１ａ及びプレート片３２ａは、セグメントＳ２の外周面に沿うような環片となっており、そのセグメントＳ２の外周面に着脱可能に取り付けられている。

【0033】

また、上述したような、シール片３１ａ及びプレート片３２ａをセグメントＳ２に取り付けたシール一体型セグメントの厚さは、セグメントＳ１の厚さ以下の厚さとなっている。言い換えれば、シール片３１ａ及びプレート片３２ａをセグメントＳ２に取り付けたときにおける、プレート片３２ａの外周面とセグメントＳ２の外周面との間のトンネル径方向厚さ（シール片３１ａの先端とプレート３２ａの外周面との間のトンネル径方向厚さ）は、セグメントＳ１の厚さからセグメントＳ２の厚さを差し引いた厚さ以下の厚さとなっている。

【0034】

更に、セグメントＳ２に取り付けられたシール片３１ａは、当該セグメントＳ２の外周面からその周囲にはみ出すことなく、収納されており、プレート片３２ａの幅（トンネル軸方向長さ）は、セグメントＳ２の幅以下の長さに形成されている。

【0035】

そして、図３及び図４に示すように、プレート片３２ａの弧長方向一端面には、嵌合凸部３２ｂが形成される一方、プレート片３２ａの弧長方向他端面には、嵌合凹部３２ｃが形成されている。これにより、複数のプレート片３２ａを円環状に組み立てる際には、隣接したプレート片３２ａ間において、一方のプレート片３２ａにおける嵌合凸部３２ｂと、他方のプレート片３２ａにおける嵌合凹部３２ｃとが、嵌合するようになっている。

【0036】

よって、複数のシール片３１ａ及びプレート片３２ａのテールシール３１及びテールプレート３２への組み立ては、シール片３１ａ及びプレート片３２ａを取り付けたセグメントＳ２を、エレクタ装置１４によって組み立てることにより、このセグメントＳ２の組み立てと並行して行われることになる。

【0037】

このとき、取り付けられたシール片３１ａ及びプレート片３２ａは、セグメントＳ２の外周面からその周囲にはみ出すことはなく、セグメントＳ１の厚さ以上に突出することがない。即ち、シール片３１ａ及びプレート片３２ａを取り付けたセグメントＳ２を組み立てる場合には、それらのシール片３１ａ及びプレート片３２ａは、掘削機本体１１の内周面、既設のセグメントＳ１、及び、既設のシール一体型セグメント等に干渉することはない。

【0038】

従って、トンネル掘削機１によってトンネルを施工する場合には、カッタヘッド１２を回転させると共に、シールドジャッキ１５を伸長させることにより、既設のセグメントＳ１またはセグメントＳ２から掘削反力を得て、掘削機本体１１を前進させる。これにより、回転するカッタ１２に装着された多数のカッタ１３が、地盤に切羽を掘削する。また、これと同時に、短縮したシールドジャッキ１５のトンネル軸方向後方においては、エレクタ装置１４の駆動によって、新設のセグメントＳ１またはセグメントＳ２がトンネル周方向に沿って順次組み立てられる。

【0039】

次に、掘削途中において、トンネル外径を拡縮する際のシール構造の切り替え動作について、図５（ａ）〜（ｂ）を用いて詳細に説明する。

【0040】

先ず、図５（ａ）に示すように、大径断面となるトンネルを施工する際には、セグメントＳ１を組み立てることになり、テールシール２１のみによって止水する。

【0041】

このとき、セグメントＳ１の組み立てによってトンネルを施工しているときに、例えば、その大径断面となるトンネルと、既設の先行トンネルや地下構造物との間の距離が、所定の距離以下となると、トンネル施工に悪影響を及ぼすおそれがある。

【0042】

そこで、上述した問題を回避するため、施工途中の大径トンネルと、既設の先行トンネルや地下構造物との間の距離が、所定の距離以下となると、セグメントＳ１の組み立てを、セグメントＳ２の組み立てに切り替えると共に、トンネル外径が小径になる分、シール装置も切り替える。

【0043】

そして、図５（ｂ）に示すように、シール片３１ａ及びプレート片３２ａが取り付けられたセグメントＳ２の組み立てを、トンネル小径断面開始位置において開始する。

【0044】

このとき、セグメントＳ２には、複数のボルト孔Ｓ２ａが、セグメント厚さ方向に貫通して形成されており、これらのボルト孔Ｓ２ａには、固定用ボルト（固定手段）４１が、それぞれ挿入されている。固定用ボルト４１は、ボルト孔Ｓ２ａを、内周面側から外周面側に向けて貫通しており、そのボルト先端は、プレート片３２ａの内周面に嵌入されている。このように、シール片３１ａを有するプレート片３２ａを、ボルト孔Ｓ２ａを介して、固定用ボルト４１によって固定することにより、当該シール片３１ａ及びプレート片３２ａは、セグメントＳ２に取り付けられることになる。

【0045】

次いで、セグメントＳ２の１リング分の組み立てが完了すると、シールドジャッキ１５を、セグメントＳ２の１リング分伸長させて、そのスプレッダ１５ａを、テールシール３１及びテールプレート３２が取り付けられたセグメントＳ２（セグメントリング）の前端面に押圧させる。

【0046】

これにより、図５（ｃ）に示すように、掘削機本体１１は、セグメントＳ２の１リング分、前進することになり、テールシール２１は、トンネル小径断面開始位置に到達する。即ち、テールシール２１は、セグメント２Ｓに取り付けられたテールプレート３２の外周面に密着する。

【0047】

その後、テールプレート３２を、複数の取付金具３３を介して、掘削機本体１１の内周面に取り付けると共に、固定用ボルト４１を引き抜く。よって、テールシール３１及びテールプレート３２においては、セグメントＳ２への固定が解除されると共に、掘削機本体１１に固定される。即ち、テールシール３１及びテールプレート３２の固定を、セグメントＳ２側から掘削機本体１１側に切り替えることにより、シール構造を、テールシール２１による１重シール構造から、テールシール２１，３１による２重シール構造に切り替える。

【0048】

また、固定用ボルト４１が引き抜かれたボルト孔Ｓ２ａ内には、プラグ４２が嵌め込まれる。これにより、土や水がそのボルト孔Ｓ２ａから掘削機本体１１内へ流入することを防止することができる。

【0049】

そして、図５（ｄ）に示すように、セグメントＳ２を組み立てながら、テールシール２１，３２による止水を行うことにより、小径断面となるトンネルが施工される。

【0050】

更に、その小径トンネルと、既設の先行トンネルや地下構造物との間の距離が、所定の距離を超えると、セグメントＳ２の組み立てを、セグメントＳ１の組み立てに切り替えると共に、トンネル外径が大径となる分、シール装置も切り替える。

【0051】

つまり、図５（ｅ）に示すように、セグメントＳ１の組み立てを、トンネル大径断面開始位置において開始する。

【0052】

その後、テールシール２１，３１が、トンネル大径断面開始位置の直前に位置するトンネル小径断面終了位置に組み立てられたセグメントＳ２に到達すると、取付金具３３を、掘削機１１及びテールプレート３２から取り外す。よって、テールシール３１及びテールプレート３２においては、掘削機本体１１への固定が解除される。即ち、テールシール３１及びテールプレート３２の固定を、掘削機本体１１側及びセグメントＳ２側にも行わないことにより、シール構造を、テールシール２１，３１による２重シール構造から、テールシール２１による１重シール構造に切り替える。

【0053】

そして、図５（ｆ）に示すように、セグメントＳ１をシールドジャッキ１５の反力受けとして使用することにより、掘削機本体１１は前進する。このとき、テールシール３１及びテールプレート３２は、掘削機本体１１に固定されていないため、トンネル大径断面開始位置に組み立てられたセグメントＳ１の後端面に当接して、そのトンネル軸方向前方側への移動が規制される。即ち、テールシール３１及びテールプレート３２は、トンネル小径断面終了位置において置き去りにされる。

【0054】

従って、本発明に係るトンネル掘削機及びトンネル施工時のシール径切り替え方法によれば、テールシール２１のトンネル径方向内側に、テールシール３１を配置し、このテールシール３１を掘削機本体１１の内周面に着脱可能に支持することにより、トンネルの外径寸法を変更しても、止水性能を容易に維持することができる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

本発明に係るトンネル掘削機は、掘削途中において、トンネルの外径寸法を変更しても、止水性能を維持することができるため、トンネル施工技術分野において、極めて有益に利用することができる。

【符号の説明】

【0056】

１ トンネル掘削機
１１ 掘削機本体
１２ カッタヘッド
１３ カッタ
１４ エレクタ装置
１５ シールドジャッキ
１５ａ スプレッダ
２１，３１ テールシール
３１ａ シール片
３２ テールプレート
３２ａ プレート片
３２ｂ 嵌合凸部
３２ｃ 嵌合凹部
３３ 取付金具
４１ 固定用ボルト
４２ プラグ
Ｓ１，Ｓ２ セグメント
Ｓ２ａ ボルト孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】