JP2003020899A - シールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 道路交通を始めとする周囲環境への影響を低
減しながら、シールドトンネルの高速施工を可能にする
シールド工法を提供する。 【解決手段】 建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を
行なう作業ヤード１０に立坑１２を設け、この作業ヤー
ドの立坑からシールドトンネル１４に到達する作業用ト
ンネル２０を構築し、作業ヤードの立坑から作業用トン
ネル及びシールドトンネルを介してシールドマシン１５
に至る地下通路を用いて、建設資材を作業ヤードからシ
ールドマシンまで搬入すると共に掘削土砂を作業ヤード
まで搬出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はシールドマシンで切
羽を掘削してシールドトンネルを構築するシールド工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の切羽密閉型シールドは、都市トン
ネルの構築において滞水層の掘削安定性や施工の安全性
が高く、大口径・大深度・長距離に対しても高い適応性
を持っている。しかしながら、三大都市圏を始めとする
大都市域では既設構造物の輻輳化や深層化あるいは立坑
用地の確保難などから、より一層の大深度化や長距離化
が進み、従来のシールド技術の範囲からは大きく外れる
事態が生じることも懸念されている。

【０００３】外径１０ｍ以上のシールドの高速施工実績
は、東京湾横断道路シールド工事での平均月推進量１５
０〜１８０ｍがあり、これは従来の速度よりも格段に速
いものである。そして、これ以上に大口径のシールドト
ンネルを構築しようとする場合や、これ以上に高速掘進
する場合には、掘削土砂の排出量、セグメントや建設資
材の搬入量は大幅に増加するため、これらの搬入・搬出
作業が課題になる。

【０００４】例えば、下記条件によりシールドの高速施
工を行なうと仮定して、掘削土砂の排出作業と建設資材
の搬入作業を試算すると下記の通りになる。 施工条件：トンネル外径１５ｍ、掘進延長５０００
ｍ、月当たりの工事実施日数２２日、１日当たりの搬入
・搬出用車両の搬入・搬出時間８時間、平均月進３００
ｍ、セグメント幅１．５ｍで１日当たりのセグメントリ
ング数量９個。 土砂搬出用ダンプトラック：１０トン積み、運搬量
５．５ｍ³ セグメント搬入用トレーラ：４０トン積み、積載可能
セグメント個数４ピース 試算結果 搬出作業：ダンプトラックの１日当たりの所要台数は５
５０台になり、約５２秒に１台のダンプトラックが出入
りすることになる。 搬入作業：トレーラの１日当たりの所要台数は２７台に
なり、約１７．８分に１台のトレーラが出入りすること
になる。

【０００５】以上の試算結果に示したように、大口径の
シールド施工や、高速掘進を行なう場合には、非常に多
くのセグメント搬入用トレーラと土砂搬出用ダンプトラ
ックを作業現場に出入りさせる必要があるため、道路交
通を始めとする周囲環境へ大きな影響を与えることが予
想される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】すなわち、従来のシー
ルド工法では、シールドトンネル上方に立坑を設け、こ
の立坑の地上出入口に作業基地を設置し、ここからセグ
メントの搬入と掘削土砂の搬出を行なっており、多くの
場合、作業基地は道路、公園、公共用地などの市街地に
設けられる。したがって、上述したように、従来に比較
して大量の掘削土砂処理やセグメントを要する大口径・
高速施工のシールドトンネル、例えば、シールドマシン
の外径が１０ｍ以上、シールドマシンの掘進速度が平均
月進量３００ｍ以上といったシールドトンネルを従来工
法で行なった場合、作業基地の周囲で道路交通を始めと
する環境へ大きな影響を与える可能性が高いのである。
本発明の課題は、道路交通を始めとする周囲環境への影
響を低減しながら、シールドトンネルの高速施工を可能
にするシールド工法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、立坑か
ら地下にシールドマシンを搬入し、該シールドマシンで
切羽を掘削してシールドトンネルを構築するシールド工
法であって、建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行
なう作業ヤードに立坑を設け、該作業ヤードの立坑から
シールドトンネルに到達する作業用トンネルを構築し、
前記作業ヤードの立坑から前記作業用トンネル及び前記
シールドトンネルを介して前記シールドマシンに至る地
下通路を用いて、建設資材を前記作業ヤードから前記シ
ールドマシンまで搬入すると共に掘削土砂を前記作業ヤ
ードまで搬出することを特徴とするシールド工法が提供
される。

【０００８】本発明のシールド工法では、シールドトン
ネルと、建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう
作業ヤードとを作業用トンネルにより連通させるもので
あるため、作業ヤードは市街地のシールドトンネル建設
路線から比較的離れた地点、すなわち、道路交通を始め
とする環境への影響が比較的少ない地域に作業ヤードを
設置することが可能であり、この作業ヤードから立坑、
作業用トンネル、シールドトンネルを介してシールドマ
シンに至る地下通路を利用して、掘削土砂や建設資材を
搬入・搬出するので、市街地における作業基地の周囲で
道路交通を始めとする環境への影響を低減することが可
能になる。また市街地において、作業基地のために広い
用地を確保することは困難であるが、本発明のように作
業用トンネルを設ければ、市街地における作業基地の占
有面積を狭くすることが可能になる。

【０００９】また本発明によれば、立坑から地下にシー
ルドマシンを搬入し、該シールドマシンで切羽を掘削し
てシールドトンネルを構築するシールド工法であって、
河川敷またはその付近の地上から前記シールドトンネル
に達するように立坑を設け、該立坑から前記シールドト
ンネルを介して前記シールドマシンに至る地下通路を用
いて、建設資材を前記作業ヤードから前記シールドマシ
ンまで搬入すると共に掘削土砂を前記作業ヤードまで搬
出することを特徴とするシールド工法が提供される。な
お、河川敷またはその付近の地上における立坑は、シー
ルドトンネルに達するように形成することに加えて、前
記作業用トンネルに達するように形成しても良く、この
場合には、立坑から作業用トンネル、シールドトンネル
を介してシールドマシンに至る地下通路を、建設資材の
搬入作業と掘削土砂の搬出作業の両作業のために使用し
たり、あるいは一方の作業のために使用する。

【００１０】さらに本発明によれば、立坑から地下にシ
ールドマシンを搬入し、該シールドマシンで切羽を掘削
してシールドトンネルを構築するシールド工法であっ
て、高架道路付近または高架鉄道付近の地上から前記シ
ールドトンネルに達するように立坑を設け、該立坑から
前記シールドトンネルを介して前記シールドマシンに至
る地下通路を用いて、建設資材を前記作業ヤードから前
記シールドマシンまで搬入すると共に掘削土砂を前記作
業ヤードまで搬出することを特徴とするシールド工法が
提供される。なお、高架道路付近または高架鉄道付近の
地上における立坑は、シールドトンネルに達するように
形成することに加えて、前記作業用トンネルに達するよ
うに形成しても良く、この場合には、立坑から作業用ト
ンネル、シールドトンネルを介してシールドマシンに至
る地下通路を、建設資材の搬入作業と掘削土砂の搬出作
業の両作業のために使用したり、あるいは一方の作業の
ために使用する。

【００１１】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施形態を説明する。図１は本発明のシールド工法の概略
を示した鳥瞰図であるが、ここでは理解し易くするため
に、地中に存在する立坑１２やトンネル１４，２０など
の地中構造物も実線で示している。本発明のシールド工
法では、建設資材ストックヤード１９と掘削土砂処理ヤ
ード１８とを含む作業ヤード１０に立坑１２を設け、こ
の立坑１２からシールドトンネル１４に到達する作業用
トンネル２０を構築し、作業ヤード１０の立坑１２から
作業用トンネル２０、シールドトンネル１４を介してシ
ールドマシン１５に至る地下通路を用いて、セグメント
などの建設資材を作業ヤード１０からシールドマシン１
５まで搬入すると共に掘削土砂を作業ヤード１０まで搬
出することに特徴がある。

【００１２】さらに詳細に説明すれば、作業ヤード１０
において立坑１２を形成し、この立坑１２からシールド
マシン（図示せず）を地中に搬入して所定深度に設置
し、このシールドマシンを建設予定地点に向けて掘進さ
せて作業用トンネル２０を構築する。この作業用トンネ
ル２０がほぼ予定地点に到達するまでに、シールドトン
ネル１４の予定路線上方の地上から作業用トンネル２０
に至る立坑１３を形成し、この立坑１３から地下までシ
ールドマシン１５を搬入して所定深度に設置し、このシ
ールドマシン１５を掘進させる。

【００１３】このとき、シールドマシン１５で発生した
掘削土砂は、ベルトコンベア２５によりシールドトンネ
ル１４内から作業用トンネル２０を通って立坑１２まで
搬送され、この立坑１２を通って地上の作業基地１１ま
で上げられて、ここから土砂処理ヤード１８に排出され
る。この土砂処理ヤード１８で処理された土砂は、港湾
または河口に留められた運搬船１７に積み込んで、埋立
地などの再利用地あるいは最終処分場まで搬送される。

【００１４】一方、セグメント等の建設資材は、建設資
材ストックヤード１９から作業基地１１を介して立坑１
２を通り作業用トンネル２０内まで降ろされて、ここか
ら建設資材運搬台車２３により作業用トンネル２０、立
坑１３、シールドトンネル１４の順に通過してシールド
マシン１５の後端付近まで搬入される。

【００１５】以上のように、立坑１２と作業用トンネル
２０により作業ヤード１０からシールドマシン１５に至
る地下通路が形成され、この地下通路を通して、掘削土
砂を土砂処理ヤード１８まで搬出し、建設資材をシール
ドマシン１５まで搬入するので、市街地における作業基
地２８の周囲で道路交通を始めとする環境への影響を低
減することが可能になる。

【００１６】ここで、シールドトンネルの建設地が港湾
または河口に近い沿海地域にある場合には、図示の如
く、作業ヤード１０を港湾または河口に建設することが
好ましく、このとき、セグメントは搬送船１６で工場か
らセグメントストックヤード１９まで搬入され、掘削土
砂処理ヤード１８で処理した掘削土砂は搬送船１７で埋
立地などの再利用地あるいは最終処分場まで搬送され
る。なお、セグメントは、セグメントストックヤード１
９に工場を設けて現場製造するか、あるいは、他の場所
に在る工場で製造することも可能である。また市街地の
立坑１３は、シールドマシン１５を地中に設置した後
に、シールドトンネル１４への作業員の出入口や、シー
ルドトンネル１４の換気口等として使用される。

【００１７】次に、図２は作業用トンネル２０の概略断
面図である。図２において、作業用トンネル２０内には
上下に仕切る床版２７が設けられており、床版２７上に
は運搬台車２２，２３の走行方向を導くと共に電力を供
給するためのガイド部材２４が全線にわたって敷設さ
れ、床版２７の下方には掘削土砂を搬送するためのベル
トコンベア２５が設置される。

【００１８】また、図３は河川敷に沿って建設資材の搬
入や掘削土砂の搬出を行なう工程を説明するための概略
図であり、図４は高架鉄道に沿って建設資材の搬入や掘
削土砂の搬出を行なう工程を説明するための概略図であ
る。図３において、河川敷付近の地点からシールドトン
ネル１４に向けて立坑３５を掘削し、この立坑３５上端
に作業基地３１を設置し、河川敷には作業基地３１から
作業ヤード（図示せず）まで延びる搬送装置３０を敷設
する。この作業ヤードは建設資材ストックヤードと掘削
土砂処理ヤードとを含むものである。シールドトンネル
１４から、立坑３５を通して掘削土砂を地上の作業基地
３１まで上げて、ここから搬送装置３０により作業ヤー
ドまで搬送し、一方、作業ヤードからは建設資材を作業
基地３１まで運んで立坑３５からシールドトンネルに降
ろし、シールドマシンまで搬送する。したがって、市街
地の作業基地２８における搬入・搬出作業を低減し、こ
の周囲環境への影響を低減することができる。

【００１９】さらに、搬送装置３０による掘削土砂の搬
送途中に、掘削土砂の処理ヤードまたは再利用地点を設
けても良く、この場合、ここで掘削土砂を降ろして処理
または再利用を行なえば、掘削土砂のさらなる有効利用
も可能になる。

【００２０】ここで、搬送装置３０は、例えば、図２の
運搬台車及びベルトコンベアのような装置を、河川敷に
立設した複数の脚体３４上に架設し、全線にわたって半
筒形状の部材３２で被覆して構成することができる。な
お、搬送装置３０により掘削土砂の搬送のみを行なう場
合には、建設資材の運搬台車は設けず、ベルトコンベア
のみを備える構成にしても良い。

【００２１】図４（ａ）（ｂ）において、高架鉄道５０
付近の地上からシールドトンネル１４または作業用トン
ネル２０に達するように立坑（図示せず）を掘削し、こ
の立坑上端に作業基地（図示せず）を設置し、この作業
基地から高架鉄道５０に沿ってその床版５１の下方に作
業ヤード（図示せず）まで延びる搬送装置３０を敷設す
る。この作業ヤードは建設資材ストックヤードと掘削土
砂処理ヤードとを含むものである。シールドトンネル１
４から、立坑を通して掘削土砂を地上の作業基地まで上
げて、ここから搬送装置４０により作業ヤードまで搬送
し、一方、作業ヤードからは建設資材を作業基地まで運
んで立坑からシールドトンネルに降ろし、シールドマシ
ンまで搬送する。したがって、この場合にも、同様に市
街地における作業基地の周囲環境への影響を低減するば
かりではなく、掘削土砂のさらなる有効利用が可能にな
る。

【００２２】さらに、搬送装置４０による掘削土砂の搬
送途中に、掘削土砂の処理ヤードまたは再利用地点を設
けても良く、この場合、ここで掘削土砂を降ろして処理
または再利用を行なえば、掘削土砂のさらなる有効利用
も可能になる。

【００２３】ここで、土砂搬送装置４０は、例えば、橋
脚５２から両側に突設したブラケット４２と、このブラ
ケット４２上に配置した走行路としての管体４１と、床
版５１から下方に延ばして管体４１に連結し管体４１を
支持する支持部材４３と、管体４１内に走行可能に挿入
された土砂搬送カプセル４５とから構成することができ
る。さらに、土砂搬送カプセル４５は、内部に土砂を収
容可能なカプセル状の本体部４５ａと、この本体部４５
ａに開閉可能に設けられた開閉窓４５ｂと、管体４１内
面に当接して転動する複数の車輪４５ｃ，４５ｄと、車
輪４５ｃ，４５ｄを駆動させるため本体部４５ａに内蔵
されたモータなどの駆動部（図示せず）とから構成する
ことができる。なお、土砂搬送装置４０は、管体４１に
圧縮空気を送り込む空気ブロワ等の圧縮空気供給手段を
設けるように構成すれば、本体部４５ａに駆動部を設け
なくても、土砂搬送装置４０を駆動可能にすることがで
きる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明のシールド工
法では、建設資材の仮置き及び掘削土砂の処理を行なう
作業ヤードから、立坑と作業用トンネルによるシールド
トンネルまでの地下通路を設け、この地下通路を通して
掘削土砂や建設資材を搬入・搬出するので、市街地にお
ける作業基地の周囲で道路交通を始めとする環境への影
響を低減しながら、シールドトンネルの高速施工が可能
になる。また市街地において、作業基地のために広い用
地を確保することは困難であるが、本発明のように作業
用トンネルを設ければ、市街地における作業基地の占有
面積を狭くすることが可能になる。

【００２５】また河川敷、その付近の地上、高架道路付
近または高架鉄道付近の地上からシールドトンネルに達
するように立坑を設け、この立坑から掘削土砂を地上に
搬出し、それぞれ搬送装置により河川敷、高架道路また
は高架鉄道に沿って掘削土砂や建設資材を搬送するの
で、市街地における作業基地の周囲環境への影響を低減
しながら高速施工することが可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド工法の概略を示した鳥瞰
図である。

【図２】作業用トンネルの概略断面図である。

【図３】掘削土砂を河川敷に沿って搬送する工程を説明
するための概略図である。

【図４】（ａ）（ｂ）は掘削土砂を高架鉄道に沿って搬
送する工程を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１０ 作業ヤード １２ 立坑 １４ シールドトンネル １５ シールドマシン １８ 掘削土砂処理ヤード １９ セグメントストック ２０ 作業用トンネル ２２，２３ セグメント運搬台車 ２６ ベルトコンベア ３０，４０ 土砂運搬装置 ５０ 高架鉄道

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000201478 前田建設工業株式会社 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 (71)出願人 000216025 鉄建建設株式会社 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 (71)出願人 000112668 株式会社エー・シー・リアルエステート 東京都渋谷区千駄ヶ谷五丁目23番15号 (71)出願人 000001317 株式会社熊谷組 福井県福井市中央２丁目６番８号 (71)出願人 390036515 株式会社鴻池組 大阪府大阪市此花区伝法４丁目３番55号 (71)出願人 000150110 株式会社竹中土木 東京都中央区銀座８丁目21番１号 (72)発明者 竹之内 康昭 東京都港区北青山２丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 石田 修 東京都新宿区西新宿１−25−１ 大成建設 株式会社内 (72)発明者 後藤 徹 東京都港区芝浦一丁目２−３ シーバンス Ｓ館 清水建設株式会社内 (72)発明者 北川 滋樹 東京都千代田区富士見２−10−26 前田建 設工業株式会社内 (72)発明者 粕谷 太郎 東京都千代田区三崎町２丁目５番３号 鉄 建建設株式会社内 (72)発明者 大井 隆資 東京都渋谷区千駄ヶ谷四丁目25番２号 株 式会社フジタ内 (72)発明者 増澤 伸司 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 西村 彰夫 東京都千代田区神田駿河台二丁目３番11号 株式会社鴻池組内 (72)発明者 藤井 義文 東京都中央区銀座八丁目21番１号 株式会 社竹中土木内 Ｆターム(参考） 2D054 AC01 DA01 2D055 BA01 GA01

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 立坑から地下にシールドマシンを搬入
   し、該シールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネ
   ルを構築するシールド工法であって、建設資材の仮置き
   及び掘削土砂の処理を行なう作業ヤードに作業用立坑を
   設け、該作業用立坑からシールドトンネルに到達する作
   業用トンネルを構築し、前記作業用立坑から前記作業用
   トンネル及び前記シールドトンネルを介して前記シール
   ドマシンに至る地下通路を用いて、建設資材を前記作業
   ヤードから前記シールドマシンまで搬入すると共に掘削
   土砂を前記作業ヤードまで搬出することを特徴とするシ
   ールド工法。
2. 【請求項２】 立坑から地下にシールドマシンを搬入
   し、該シールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネ
   ルを構築するシールド工法であって、河川敷またはその
   付近の地上から前記シールドトンネルに達するように立
   坑を設け、該立坑から前記シールドトンネルを介して前
   記シールドマシンに至る地下通路を用いて、建設資材を
   前記作業ヤードから前記シールドマシンまで搬入すると
   共に掘削土砂を前記作業ヤードまで搬出することを特徴
   とするシールド工法。
3. 【請求項３】 立坑から地下にシールドマシンを搬入
   し、該シールドマシンで切羽を掘削してシールドトンネ
   ルを構築するシールド工法であって、高架道路付近また
   は高架鉄道付近の地上から前記シールドトンネルに達す
   るように立坑を設け、該立坑から前記シールドトンネル
   を介して前記シールドマシンに至る地下通路を用いて、
   建設資材を前記作業ヤードから前記シールドマシンまで
   搬入すると共に掘削土砂を前記作業ヤードまで搬出する
   ことを特徴とするシールド工法。