JP2001082075A - シールド機の相互位置探査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】カッタチャンバ内での、ボーリング手段の撓み
の発生を極力防止することが出来、正確なシールドの相
互位置の探査が可能となる、シールド機の相互位置探査
方法の提供。 【解決手段】 第１のシールド機２から第２のシールド
機３に向けたボーリングに際して、第１のシールド機２
のカッタチャンバ内２ｄにボーリング手段支持部材１１
を注入固化させ、ボーリングパイプ７により、注入固化
されたボーリング手段支持部材１１中をボーリングする
形で第２のシールド機３に向けてボーリングを行うよう
にする。ボーリングパイプ７は自らが掘削するカッタチ
ャンバ２ｃ内のボーリング手段支持部材１１により、バ
ルクヘッド２ｃを出てからカッタ２ｂまでの間、確実に
支持される形となり、自重でその先端が下方に撓んでし
まうようなことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、２台のシールド機
を用いて両側からトンネルを掘削し、地中で接合する場
合に、トンネルの接合前にシールド機相互の位置を探査
計測して、トンネルの正確な接合を実現するために用い
られる、シールド機の相互位置探査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の方法としては、トンネル
接合地点手前で一方のシールド機から他方のシールド機
のカッタフェースに設けた開口部に向けて水平ボーリン
グを行い、カッタフェースを貫通してきたボーリングパ
イプの先端位置を、バルクヘッドを介して放射線計測装
置などを用いて検出し、その検出値に基づいて相互の位
置を計測する方法が、特公平６−９４７８１などで知ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした方法
は、ボーリングパイプ等のボーリング手段が撓むことな
く水平方向にボーリングされることが必要である。通
常、シールド機には、泥水を供給排出するためのカッタ
チャンバがカッタとバルクヘッド間に設けられており、
当該カッタチャンバ内は泥水で満たされている。この状
態で、バルクヘッド側からボーリングパイプを突出させ
てゆくと、ボーリングパイプは片持ち梁状態でカッタチ
ャンバ内に出てゆくので、ボーリングパイプの先端部が
自重で数ミリから１センチ程度下方に撓んでしまうこと
となる。

【０００４】すると、ボーリングパイプは、下方に撓ん
だ状態でカッタ前方の地山中に掘進してゆくこととな
り、正確に水平方向に掘削できなくなり、シールドの相
互位置の探査が困難となる不都合が生じる場合がある。

【０００５】本発明は、上記した事情に鑑み、カッタチ
ャンバ内でのボーリングパイプ等のボーリング手段の撓
みの発生を極力防止することが出来、正確なシールドの
相互位置の探査が可能となる、シールド機の相互位置探
査方法を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、第１
及び第２のシールド機（２、３）を用いて両側からトン
ネル（５）を掘削し、それら第１及び第２のシールド機
を地中で接合させることによりトンネルを構築する工法
において使用される、前記第１及び第２のシールド機の
相互位置を探査する方法であって、前記第１及び第２の
シールド機間の距離（Ｌ１）が所定の距離になったとこ
ろで、それらシールド機による掘削動作を停止し、その
状態で第１のシールド機（２又は３）から第２のシール
ド機（３又は２）に向けて水平方向にボーリング手段
（７）によりボーリングを行い、該ボーリング手段
（７）の先端を第２のシールド機のカッタチャンバ（２
ｄ又は３ｄ）内に嵌入させ、前記第２のシールド機側か
らボーリング手段探査手段（９）により前記カッタチャ
ンバ内のボーリング手段の先端位置を検出する事によ
り、前記第１及び第２のシールド機の相互位置を探査す
る、シールド機の相互位置探査方法において、前記第１
のシールド機から第２のシールド機に向けたボーリング
に際して、前記第１のシールド機のカッタチャンバ内に
ボーリング手段支持部材を注入固化させ、前記ボーリン
グ手段により、前記注入固化されたボーリング手段支持
部材中をボーリングする形で第２のシールド機に向けて
ボーリングを行うようにして構成される。

【０００７】請求項２の発明は、前記ボーリング手段支
持部材（１１）は発泡モルタルで構成される。

【０００８】請求項３の発明は、前記ボーリング手段支
持部材（１１）は合成樹脂で構成される。

【０００９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、ボーリングに
際して注入固化されたボーリング手段支持部材により、
ボーリング手段（７）は自らが掘削するカッタチャンバ
（２ｃ）内のボーリング手段支持部材（１１）により、
バルクヘッド（２ｃ）を出てからカッタまでの間、確実
に支持される形となり、自重でその先端が下方に撓んで
しまうようなことがない。従って、ボーリング手段
（７）が下方に撓んだ状態でカッタ前方の地山中に掘進
してゆくこととがなくなり、正確に水平方向に掘削する
ことができ、シールドの相互位置の探査を正確に行うこ
とが可能となる。

【００１０】請求項２又は３の発明によると、ボーリン
グ手段支持部材（１１）として発泡モルタルや合成樹脂
を使用することにより、トンネルの最終的な接合に際し
て、カッタチャンバ（２ｃ）内に注入固化されたボーリ
ング手段支持部材（１１）を簡単に除去することが可能
となり、作業性が良好である。

【００１１】なお、括弧内の番号等は、図面における対
応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述
は図面上の記載に限定拘束されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】トンネルの構築現場１は、図１に
示すように、２台のシールド機２、３が地山４中を互い
に対向する形で掘進してきており、各シールド機２、３
の後方にはトンネル５が構築されている。各シールド機
２、３は外殻２ａ、３ａを有しており、外殻２ａ、３ａ
の前部にはカッタ２ｂ、３ｂが回転駆動自在に設けられ
ている。

【００１３】シールド機２、３のカッタ２ｂ、３ｂの後
方にはバルクヘッド２ｃ、３ｃが外殻２ａ、３ａ内外
（図中左右方向）を遮断する形で設けられており、カッ
タ２ｂ、３ｂとバルクヘッド２ｃ、３ｃ間には泥水を供
給回収する筒状のカッタチャンバ２ｄ、３ｄが形成され
ている。

【００１４】各シールド機２、３のバルクヘッド２ｃ、
３ｃには、図２及び図３に示すように、止水ブロック２
ｅ、３ｅが設けられており、止水ブロック２ｅ、３ｅは
カッタチャンバ２ｄ、３ｄとトンネル５間を連通閉鎖自
在に設けられている。

【００１５】トンネルの構築現場１などは以上のような
構成を有するので、トンネル５の掘削に際して、両シー
ルド機２、３間の未掘削距離が所定の距離Ｌ１になった
ところで、両シールド機２、３による掘削動作を停止
し、シールド機２側からシールド機３に向けて水平ボー
リングを行う。

【００１６】この水平ボーリングは、シールド機２の止
水ブロック２ｅを開放して、バルクヘッド２ｃの図３後
方（図中左方）に設けられたボーリングマシン１０から
ボーリングパイプ７をシールド機３に向けて水平方向に
回転突出させる形で行ってゆく。この際、ボーリングパ
イプ７は、先端部が止水ブロック２ｅからカッタチャン
バ２ｃ内に進入し、更にカッタ２ｂからシールド機３に
向けて掘進を開始してゆくが、カッタチャンバ２ｃ内に
満たされていた泥水は、ボーリングマシン１０によるボ
ーリング動作に際して、予め発泡モルタルやウレタン系
材料などの合成樹脂などからなるボーリング手段支持部
材１１により置換されている。

【００１７】従って、カッタチャンバ２ｃ内の少なくと
もボーリングパイプ７が突出してくる止水ブロック２ｅ
の高さレベル付近まではボーリング手段支持部材１１が
注入固化された状態となっているので、止水ブロック２
ｅからカッタチャンバ２ｃ内に進入してくるボーリング
パイプ７はカッタチャンバ２ｃ内の固化された状態のボ
ーリング手段支持部材１１を掘削しつつカッタ２ｂ方向
へ掘進する。すると、ボーリングパイプ７は自らが掘削
するボーリング手段支持部材１１によりバルクヘッド２
ｃを出てからカッタ２ｂまでの間、確実に支持される形
となり、自重でその先端が下方に撓んでしまうようなこ
とがない。

【００１８】こうして、ボーリングパイプ７はカッタ２
ｂから図１右方に水平方向に掘進してゆくが、ボーリン
グパイプ７は、カッタチャンバ２ｃ内で水平方向に正確
に支持されているので、その後の地山４の掘削に際し
て、カッタチャンバ２ｃ内での、ボーリングパイプ７の
先端の撓みに起因する掘削誤差の発生を防止することが
出来る。

【００１９】また、ボーリングパイプ７の先端には、磁
石７ｂの設けられた先導管７ａが設けられており、ボー
リングパイプ７は水平方向に掘進してゆくうち、図２に
示すように、先端管７ａがシールド機３のカッター３ｂ
に到達し、さらに、カッター３ｂのカッタフェース３ｆ
に設けられた図示しない開口を通してカッタチャンバ３
ｄ内に嵌入する。

【００２０】ボーリングパイプ７の先導管７ａがカッタ
チャンバ３ｄ内に嵌入したところで、今度はシールド機
３側の止水ブロック３ｅから探査用ポール９をカッタチ
ャンバ３ｄ内に挿入する。探査用ポール９は、先端に磁
気センサ９ａが設けられているので、該磁気センサ９ａ
によりボーリングパイプ７の先導管７ａに装着された磁
石７ｂの磁気を検出することにより、該磁石７ｂの位置
を検出する。この検出動作は、先導管７ａ及び探査用ポ
ール９を共に回転させ、その際の磁気変化を補足するこ
とにより、磁石７ｂと磁気センサ９ａ間の距離を演算す
る公知の手法で行われる。

【００２１】この際、磁石７ｂ及び磁気センサ９ａは、
両者の間にバルクヘッド３ｃ等の介在物がないので、磁
石７ｂと磁気センサ９ａ間の距離、従って、シールド機
２、３間の相対位置は正確に測定することが出来る。ま
た、シールド機２、３の掘削動作に誤差が生じたり、ま
たボーリングパイプ７の水平ボーリングの精度が悪く、
カッタチャンバ３ｄ内に嵌入した先導管７ａと磁気セン
サ９ａ間の距離Ｇが大きくなったとしても、磁気センサ
９ａは直接磁石７ｂを検出することが出来るので、円滑
にシールド機２、３間の相対位置を検出することが出来
る。

【００２２】なお、ボーリングパイプ７の検出手段とし
ては、カッタチャンバ３ｄ内に嵌入してきたボーリング
パイプ７の位置を検出することが出来れば、磁気センサ
９ａに限らず、超音波センサでボーリングパイプ７の位
置を検出する方法や、小形ビデオカメラでボーリングパ
イプ７の映像を補足することにより位置を検出するよう
にすることも当然可能である。なお、小形ビデオカメラ
を使用する場合には、カッタチャンバ３ｄ内を圧気する
ことにより泥水を排除しておくようにすることもでき
る。また、従来のように、放射線計測装置によりバルク
ヘッド３ｃを介した形でボーリングパイプ７の位置を検
出することもできる。

【００２３】こうして、シールド機２、３間の相互位置
が判明したところで、当該判明した相互位置に基づい
て、シールド機２又は３を駆動して更に掘削を行い、こ
れにより前記シールド機２、３間の掘削誤差が小さくな
るように修正掘削を行って、最終的にシールド機２、３
を相互に誤差が生じることなく正対する形で接合させ
る。なお、上記したシールド機２、３間の相対位置の検
出動作は、１回に限らず、両者間の距離Ｌ１に応じて複
数回行い、円滑にシールド機２、３の接合が行われるよ
うにする。

【００２４】また、トンネルの最終的な接合に際して
は、カッタチャンバ２ｄ内に注入固化されたボーリング
手段支持部材１１は除去される必要があるので、ボーリ
ング手段支持部材１１としては後の除去作業が簡単な発
泡モルタルやウレタン系材料などの合成樹脂材料を選択
使用することが望ましい。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネルの構築現場の一例を示す図。

【図２】シールド機の相互位置探査方法の一例を示す
図。

【図３】シールド機の相互位置探査方法の一例を示す
図。

【符号の説明】

２、３……シールド機 ２ｄ、３ｄ……カッタチャンバ ５……トンネル ７……ボーリング手段（ボーリングパイプ） ９……ボーリング手段探査手段（探査用ポール） １１……ボーリング手段支持部材

フロントページの続き (72)発明者 大鐘 大介 千葉県流山市駒木518番地１号 三井建設 株式会社技術研究所内 Ｆターム(参考） 2D054 AA04 EA09 GA17 GA65

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１及び第２のシールド機を用いて両側か
   らトンネルを掘削し、それら第１及び第２のシールド機
   を地中で接合させることによりトンネルを構築する工法
   において使用される、前記第１及び第２のシールド機の
   相互位置を探査する方法であって、 前記第１及び第２のシールド機間の距離が所定の距離に
   なったところで、それらシールド機による掘削動作を停
   止し、その状態で第１のシールド機から第２のシールド
   機に向けて水平方向にボーリング手段によりボーリング
   を行い、 該ボーリング手段の先端を第２のシールド機のカッタチ
   ャンバ内に嵌入させ、 前記第２のシールド機側からボーリング手段探査手段に
   より前記カッタチャンバ内のボーリング手段の先端位置
   を検出する事により、前記第１及び第２のシールド機の
   相互位置を探査する、シールド機の相互位置探査方法に
   おいて、 前記第１のシールド機から第２のシールド機に向けたボ
   ーリングに際して、前記第１のシールド機のカッタチャ
   ンバ内にボーリング手段支持部材を注入固化させ、 前記ボーリング手段により、前記注入固化されたボーリ
   ング手段支持部材中をボーリングする形で第２のシール
   ド機に向けてボーリングを行うようにして構成した、シ
   ールド機の相互位置探査方法。
2. 【請求項２】前記ボーリング手段支持部材は発泡モルタ
   ルである、請求項１記載のシールド機の相互位置探査方
   法。
3. 【請求項３】前記ボーリング手段支持部材は合成樹脂で
   ある、請求項１記載のシールド機の相互位置探査方法。