JP2001027091A - 拡径用セグメント及び拡径方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲線部を有する推進管トンネルの区間等の一
部を容易に拡径できるようする。 【解決手段】 円周方向に複数の円弧状断面ピースに分
割され、円周方向に組み立てた当初形状が、トンネルの
軸線方向に前後して隣接する推進管の外径とほぼ等しい
外径の円筒形状をなし、その内周面の一部に凹所が形成
されるとともに、軸線方向の端部の内周面に所定のテー
パー面が形成されたセグメントピース１１と、セグメン
トピース１１の凹所内に収容され、円周方向に隣接した
セグメントピース１１間に生じる隙間を閉塞するシート
状体とを備える。セグメントピース１１を組み立てた際
に軸線方向に隣接して埋設された推進管４の管端からテ
ーパー面１２を介して伝達されるトンネル軸線方向の押
圧力により、セグメントピース１１間の円周方向の隙間
を拡大させてトンネル断面方向の外径を拡径する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は拡径用セグメント及
び拡径方法に係り、曲線部を有するような推進管トンネ
ルの区間等の一部を、簡易な構成により容易に拡径でき
るようにした拡径用セグメント及び拡径方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部にガス管や水道管を収容する小規模
な共同溝として鞘管状の管路が用いられることがある。
この種の管路は、口径が小さいトンネルでは推進工法の
推進管を所定の線形に沿って布設して構成されることが
多い。また、この推進管を連結した管路内に配管される
ガス枝管や水道管は、所定の長さの単位管を発進立坑内
で順に溶接して連結し、順次管路内に配管されるように
なっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、その延長内
に急曲線部があるようなトンネル線形では、曲線状に埋
設された管路内に所定曲率の曲管を搬入し、その地点で
曲管とその前後の直管との接合を行うようになってい
る。このため溶接作業のためのスペースを管路内で確保
するために、カーブ位置で管路を拡径して施工する必要
がある。この場合、従来の管路径に対して２〜３倍の直
径の管体を埋設したり、管路の曲線箇所に中間立坑を構
築し、立坑内で溶接作業を行う等の大がかりな対策を行
っていた。このため、工事コストが高くなり、推進工法
としてのメリットが得られないという問題があった。

【０００４】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、曲線部を有する管路部分の
拡径を容易に行えるようにした拡径用セグメント及び拡
径方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は円周方向に複数の円弧状断面ピースに分割
され、円周方向に組み立てた当初形状が、トンネルの軸
線方向に前後して隣接する推進管の外径とほぼ等しい外
径の円筒形状をなし、その内周面の一部に凹所が形成さ
れるとともに、前記軸線方向の端部の内周面に所定のテ
ーパー面が形成されたセグメントピースと、該セグメン
トピースの凹所内に収容され、円周方向に隣接した前記
セグメントピース間に生じる隙間を閉塞するシート状体
とを備え、前記セグメントピースを組み立てた際に軸線
方向に隣接して埋設された推進管の管端から前記テーパ
ー面を介して伝達されるトンネル軸線方向の押圧力によ
り、前記セグメントピース間の円周方向の隙間を拡大さ
せてトンネル断面方向の外径を拡径するようにしたこと
を特徴とする。

【０００６】また、その拡径方法として、拡径予定区間
の周囲地盤内に置換土部を造成し、該置換土部位置に、
円周方向に複数の円弧状断面ピースに分割され、円周方
向に組み立てた当初形状が、トンネルの軸線方向に前後
して隣接する推進管の外径とほぼ等しい外径の円筒形状
をなし、前記軸線方向の端部の内周面に所定のテーパー
面が形成された拡径用セグメントを、前記テーパー面に
前記推進管の管端が当接するように埋設し、前記拡径用
セグメントの前方への移動を阻止するとともに、前記拡
径用セグメントの後方に設置された推進装置の駆動によ
り、拡径用セグメントの後方に位置する後方推進管をト
ンネル軸線方向に押圧し、該後方推進管の管端から前記
テーパー面を介して伝達されるトンネル軸線方向の押圧
力により、前記セグメントピース間の円周方向の隙間を
拡大させてトンネル断面方向の外径を拡径するようにし
たことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の拡径用セグメント
及び拡径方法の一実施の形態について、添付図面を参照
して説明する。図１は発進立坑１と到達立坑２間におい
て、すでにシールド掘削機（図示せず）の掘進により全
長にわたって敷設された推進管４と、拡径を予定する区
間に埋設された拡径用セグメント１０の全体と、この拡
径用セグメント１０の両側に隣接して埋設されたくさび
管２０とを示している。さらにこの拡径用セグメント１
０とくさび管２０の構成を図２〜図４の斜視図で示して
いる。図２は全体の外形を示しており、図３は説明のた
めにセグメントピースの１枚を取り外した状態を示して
いる。これによりセグメントピース１１の側面形状及び
隙間閉塞シート１８（後述する）の取付状態が理解でき
る。図４は拡径用セグメント１０の拡径作業の完了状態
を示している。

【０００８】発進立坑１内には公知の一式の推進設備が
設置されている。立坑１の底部には推進台３が配置さ
れ、推進台４上には、後端部がコンクリート支圧壁５に
支持された複数本の推進ジャッキが配設されている。推
進ジャッキ６のロッド先端には押し輪７が据え付けられ
ており、押し輪７を介して推進ジャッキ６の推進力が均
等に推進管４の後端に伝達されるようになっている。一
方、到達立坑２内には、先頭の推進管４の先端が山留め
壁８の一部を貫通して露出している。さらに推進管４の
先端部には複数個の反力ブロック９が到達立坑２の縦断
方向に設置されており、推進管４の立坑側への移動を拘
束するようになっている。

【０００９】図１では、理解のためにトンネル全体を構
成する推進管４のうち、本発明の拡径用セグメント１０
と、拡径用セグメント１０の周囲に造成された置換土部
１５と、拡径用セグメント１０の直径を押し広げるくさ
び管２０の一部を断面で表示している。拡径用セグメン
ト１０は、本実施の形態では、図２に示したように、全
体外形が円筒形となるように円周方向に６０°に等分割
された６枚の同形のセグメントピース１１を束ねた構造
からなる。また、各セグメントピース１１の内周面に
は、図１及び図３に示したように、その管端１１ａから
肉厚部１１ｂにかけて所定角度のテーパー面１２が形成
されている。

【００１０】一方、くさび管２０は拡径用セグメント１
０に接する側の管端２０ａを、セグメントピース１１の
テーパー面１２とほぼ等しい角度に面取りされたもの
で、その管長、管径、管肉厚は通常の推進管４と同等で
ある。拡径用セグメント１０が初期状態にあるとき、く
さび管２０の先端２０ａはセグメントピース１１の管端
１１ａ近傍に当接した状態にある。さらに円錐くさび状
のロックピース２５がくさび管２０先端に固着されてい
る。このロックピース２５は後述する拡径作業の前に取
り外されるまで、トンネル方向に作用する推力に対し
て、複数ピースに分割された拡径用セグメント１０同士
を仮固定する。

【００１１】拡径用セグメント１０の肉厚部には図１、
図２に示したように長手方向に沿って凹所が形成されて
いる。拡径作業が完了した状態で、この凹所の高さが当
初の推進管４の内空に対する拡幅幅となる。さらにこの
凹所の一部には隙間閉塞シート１８の端部が固着されて
いる（図３参照）。この隙間閉塞シート１８は拡径用セ
グメント１０が拡径した際に発生するセグメントピース
１１間の隙間を閉塞し、隙間から土砂がセグメント内に
流入するのを防止するために取り付けられている。

【００１２】図５（ａ）〜図５（ｃ）は拡径用セグメン
ト１０の各拡径状態におけるセグメントピース１１の配
置及び隙間閉塞シート１８の変形状態を示した模式端面
図である。図５（ａ）の端面状態は、図２に示した初期
状態でのセグメント位置に対応し、図５（ｃ）は図４に
示した拡径作業の完了状態に対応する。図５各図に示し
たように、隣接したセグメントピース１１の間隔（隙
間）が増すことによりセグメント全体としての外径が大
きくなる。このとき各セグメントピース１１間の隙間か
らセグメント１０内に周囲の土砂が流入しないように隙
間閉塞シート１８が隣接したセグメントピース１１間に
わたって設けられている。隙間閉塞シート１８の端部は
それぞれセグメントピース１１の内周面に固着されてい
る。この隙間閉塞シート１８として本実施の形態では薄
鋼板が用いられている。このため、拡径に応じて広がる
隙間の幅に追従して変形する。具体的には、図５（ａ）
に示したように初期状態に端面側から見て円弧状である
シートは、最終的には図５（ｃ）に示したように直線状
となるように変形する。

【００１３】隙間閉塞シート１８としては、薄鋼板の
他、細帯状鋼板を密なメッシュ状に編んだシートも変形
追従性があるため有効である。

【００１４】次に、シールド掘削機のトンネル掘削に伴
って推進管４及び拡径用セグメント１０を埋設する施工
段階から拡径用セグメント１０の拡径作業の施工段階を
図６，図７を参照して説明する。図６（ａ）はシールド
掘削機Ｓで地山を掘削するとともに、推進管４の埋設を
発進立坑１内の推進ジャッキ６（元押しジャッキ）で行
うようにしたセミシールド工法による施工状態を示した
説明図である。同図にはシールド掘削機の胴殻の先端部
からコピーカッタを周方向に突出させ、拡径用セグメン
ト１０（同図（ｂ）参照）が埋設される範囲の周囲地盤
を拡幅して掘削している状態が示されている。さらにこ
の公知構造のコピーカッタＣで撹拌され緩められた土砂
の一部はカッタフェースＳ１からシールド掘削機内に取
り込まれ、これと同時にベントナイトが周囲地盤に充填
され、拡径用セグメント１０を囲む円筒形状の範囲に比
較的軟弱な置換土部１５が造成される。

【００１５】図６（ｂ）は拡径用セグメント１０を含め
た全延長にわたる推進管４の埋設が完了し、先頭の推進
管４が到達立坑２の山留め壁８を貫通した状態が示され
ている。この状態では拡径用セグメント１０とくさび管
２０との間にロックピース２５が介装されているので、
拡径用セグメント１０は初期状態を保持している。この
初期状態からロックピース２５を撤去すると同時に、到
達立坑２内に露出した推進管４先端に反力受けを設け
る。この反力受けブロック（図示せず）により拡径時に
拡径用セグメント１０の前方の推進管４がスライドする
のを防止する。

【００１６】図７（ｃ）は拡径作業の途中を示した状態
説明図である。ロックピース２５を取り外した状態で、
発進立坑１側の推進ジャッキ６のシリンダロッドを伸長
して推進管４をトンネル内に押圧すると、拡径用セグメ
ント１０の後方にあるくさび管２０のテーパー面２０ａ
が拡径用セグメント１０の後端テーパー面１１ａを押圧
する。このとき拡径用セグメント１０の先端も図７
（ｃ）に示したように、前方側のくさび管２０とテーパ
ー面１１ａを介して当接しているため、拡径用セグメン
ト１０は前方に移動できず、前後のくさび管２０に挟ま
れた状態で外周方向に向かって移動（拡径）を開始す
る。このとき拡径用セグメント１０の周囲には置換土部
１５が造成されているため拡径用セグメント１０の外周
方向への拡径は各セグメントピース１１間の隙間が均等
に広がるように進行する（図５（ｂ）参照）。

【００１７】図７（ｄ）は拡径作業の完了状態を示した
状態説明図である。この状態で拡径用セグメント１０の
肉厚部の内径φ₂は推進管４の内径φ₁とほぼ等しくな
り、このときセグメント内の凹所区間に内径φ₃の拡径
部が形成される。また、図４に示したように、セグメン
トピース１１の外周方向への移動に伴って生じた隣接す
るセグメントピース１１間の隙間は、隙間閉塞シート１
８により完全に覆われるため、周囲の土砂がセグメント
内に流入するのを確実に防止することができる。

【００１８】図８は本発明の変形例として、セグメント
の拡径作業を確実に行うために置換土部１５の土砂をセ
グメント内に取り込む機構を備えた拡径用セグメント１
０を示している。この拡径用セグメント１０の一部には
外周面と内周側とを貫通するようにして土砂取り込み孔
３０が形成されている。この土砂取り込み孔３０の外周
面側には逆止弁（図示せず）が取り付けられている。こ
の土砂取り込み孔３０は拡径用セグメント１０の各セグ
メントピース１１が外周方向に移動する際に押しのける
置換土１５の一部をセグメント内に取り込み、セグメン
トピース１１の移動を容易にする役割を果たす。本実施
の形態では１枚のセグメントピース１１に２箇所の土砂
取り込み孔３０が設けられている。さらに土砂取り込み
孔３０には土砂排出管３１が接続されている。この土砂
排出管３１の一部には排土用ポンプ（図示せず）が設備
され、この排土用ポンプを拡径用セグメント１０の外周
方向への移動と同調運転させることにより置換土１５を
効率的にセグメント内に取り込むことができ、セグメン
トピース１１の外周方向（拡径方向）への移動を容易に
させている。

【００１９】図９は、拡径用セグメント１０の周囲に十
分軟弱な置換土部１５を造成し、拡径用セグメント１０
の前方にのみくさび管２０を配置した変形例を示してい
る。拡径用セグメント１０の周囲地盤が十分に柔らかい
ので、拡径用セグメント１０後端を後方から通常の形状
の推進管４で押圧することにより、先端側が前方くさび
管２０の外側に乗り上げるように拡げられ、これにより
各セグメントピース１１の隙間が均等な幅で拡大し、所
定直径まで拡径用セグメント１０全体を拡径させること
ができる。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べたように、推進工法におい
て、推進管を連結して構成されたトンネル内の所定の曲
線部のみを容易に拡径することができ、トンネル工事の
コスト低減効果を果たすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による拡径用セグメントの一実施の形態
を示したトンネル縦断面図。

【図２】本発明の拡径用セグメントの外観（初期状態）
を模式的に示した全体斜視図。

【図３】図２に示した拡径用セグメントのセグメントピ
ースの一部を取り除いて示した全体斜視図。

【図４】図２に示した拡径用セグメントの外観（拡径作
業完了時）を模式的に示した全体斜視図。

【図５】拡径用セグメントの各拡径段階（初期、途中、
完了状態）における端面図。

【図６】本発明の拡径用セグメントの埋設状態を示した
作業状態図。

【図７】本発明の拡径用セグメントの拡径状態を示した
作業状態図。

【図８】拡径用セグメントの変形例を示した部分縦断面
図。

【図９】拡径用セグメントの他の変形例を示した部分縦
断面図。

【符号の説明】

１ 発進立坑 ２ 到達立坑 ４ 推進管 １０ 拡径用セグメント １１ セグメントピース １２ テーパー面 １５ 置換土部 ２０ くさび管 ２５ ロックピース

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円周方向に複数の円弧状断面ピースに分割
   され、円周方向に組み立てた当初形状が、トンネルの軸
   線方向に前後して隣接する推進管の外径とほぼ等しい外
   径の円筒形状をなし、その内周面の一部に凹所が形成さ
   れるとともに、前記軸線方向の端部の内周面に所定のテ
   ーパー面が形成されたセグメントピースと、該セグメン
   トピースの凹所内に収容され、円周方向に隣接した前記
   セグメントピース間に生じる隙間を閉塞するシート状体
   とを備え、前記セグメントピースを組み立てた際に軸線
   方向に隣接して埋設された推進管の管端から前記テーパ
   ー面を介して伝達されるトンネル軸線方向の押圧力によ
   り、前記セグメントピース間の円周方向の隙間を拡大さ
   せてトンネル断面方向の外径を拡径するようにしたこと
   を特徴とする拡径用セグメント。
2. 【請求項２】拡径予定区間の周囲地盤内に置換土部を造
   成し、該置換土部位置に、円周方向に複数の円弧状断面
   ピースに分割され、円周方向に組み立てた当初形状が、
   トンネルの軸線方向に前後して隣接する推進管の外径と
   ほぼ等しい外径の円筒形状をなし、前記軸線方向の端部
   の内周面に所定のテーパー面が形成された拡径用セグメ
   ントを、前記テーパー面に前記推進管の管端が当接する
   ように埋設し、前記拡径用セグメントの前方への移動を
   阻止するとともに、前記拡径用セグメントの後方に設置
   された推進装置の駆動により、拡径用セグメントの後方
   に位置する後方推進管をトンネル軸線方向に押圧し、該
   後方推進管の管端から前記テーパー面を介して伝達され
   るトンネル軸線方向の押圧力により、前記セグメントピ
   ース間の円周方向の隙間を拡大させてトンネル断面方向
   の外径を拡径するようにしたことを特徴とする拡径方
   法。