JP2007046294A - Tunnel widening construction method and tunnel widening device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールドトンネル工法において、非常駐車帯などの部分的な拡幅箇所を施工するトンネル拡幅工法及びトンネル拡幅装置に関する。 The present invention relates to a tunnel widening method and a tunnel widening device for constructing a partial widened portion such as an emergency parking zone in a shield tunneling method.
従来技術として、特許文献1(特開2005−60989号公報)、特許文献2(特開2004−316407号公報)、特許文献3(特開2004−270226号公報)、特許文献4(特開2002−70484号公報)にそれぞれ次のような技術が開示されている。 As conventional techniques, Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-60989), Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-316407), Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-270226), and Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2002-2002). The following technologies are disclosed in each of Japanese Patent No. -70484).
<特許文献1>
シールド掘進機のスキンプレートの側方部に側壁カッタヘッドを配し、側壁カッタヘッドをシールド掘進機の掘進方向とは略直角方向に往復動可能に配置する。側壁カッタヘッドを通常はスキンプレート内に収納し、側壁カッタヘッドが拡幅開始位置に到達したときには、シールド掘削機の掘進を停止して、側壁カッタヘッドをスキンプレートから突出させて側壁部に穴を掘削する。穴の掘削終了後は、シールド掘削機を所定量掘進させて掘進を停止させ、再び同位置において穴の掘削を行う。これを繰り返すことで拡幅溝の掘削を行う。
<
A side wall cutter head is disposed on a side portion of the skin plate of the shield machine, and the side wall cutter head is disposed so as to be able to reciprocate in a direction substantially perpendicular to the direction of the shield machine. The side wall cutter head is usually housed in the skin plate, and when the side wall cutter head reaches the widening start position, the shield excavator stops digging and the side wall cutter head protrudes from the skin plate to make a hole in the side wall portion. Excavate. After the hole excavation is completed, the shield excavator is advanced a predetermined amount to stop the excavation, and the hole is excavated again at the same position. By repeating this, the widening groove is excavated.
<特許文献2>
メイントンネルのための通常のセグメントを組み立てるメインセグメント組立装置を備えたメインシールドと、断面三日月形状の筒体である拡幅セグメントを組み立てる拡幅部材組立装置を備えた拡幅シールドとを備え、拡幅シールドは、メインシールドの径方向内側に位置する非作動位置と、一部がメインシールドよりも径方向外側に位置する作動位置との間を移動できるように、メインシールドに対して径方向に往復移動可能に設けられている。拡幅シールドの前面には、拡幅カッタが装着され、拡幅シールドをメインシールドの径方向外側に突出させた状態で拡幅カッタにて拡幅部を掘削する。
また、特許文献2には、拡幅カッタを球状の揺動体にてメインシールドに対し揺動可能とした例も開示されている。
<
A main shield having a main segment assembling device for assembling a normal segment for a main tunnel, and a widening shield having a widening member assembling device for assembling a widening segment that is a crescent-shaped cylindrical body, Reciprocating in the radial direction with respect to the main shield so that it can move between the non-operating position located radially inside the main shield and the working position partially located radially outside the main shield Is provided. A widening cutter is attached to the front surface of the widening shield, and the widening portion is excavated by the widening cutter in a state where the widening shield protrudes radially outward of the main shield.
<特許文献3>
シールド掘削機の外殻に、その開口部をヒンジ結合により開閉するように羽根部を装着し、この羽根部の外表面に排土手段を設け、拡幅を行うときには、周辺土砂を軟化してから羽根部を開いた状態とし、揺動式カッタで拡幅部を掘削しながら、羽根部の外表面の排土手段で掘削土砂を排出する。
<
A blade is attached to the outer shell of the shield excavator so that the opening can be opened and closed by hinge coupling, and soil removal means is provided on the outer surface of the blade to soften the surrounding soil before widening. The excavated soil is discharged by the soil discharging means on the outer surface of the vane portion while excavating the widened portion with a swinging cutter with the vane portion opened.
<特許文献4>
シールド掘削機のシールド本体が、主カッタヘッドを前面に有する固定胴と可動内筒とからなり、可動内筒は、固定胴の側部に平行移動するように配置された拡幅内胴と、この拡幅内胴の外周において揺動可能な揺動外胴とで構成される。シールド本体の前部に装着された主カッタヘッドに切欠き部が形成されており、この切欠き部から、主カッタヘッドより小さい副カッタヘッドが主カッタヘッドによる掘削部外周側に突出できるように揺動アームで揺動するようになっている。そして、この副カッタヘッドで拡幅部を掘削し、拡幅内胴を拡幅方向へ移動させてシールド本体自体も拡幅させる。
<
The shield main body of the shield excavator includes a fixed cylinder having a main cutter head on the front surface and a movable inner cylinder, and the movable inner cylinder has a widened inner cylinder arranged so as to move in parallel with the side of the fixed cylinder. It is comprised with the rocking | fluctuation outer cylinder which can rock | fluctuate in the outer periphery of a wide inner cylinder. A notch is formed in the main cutter head attached to the front of the shield body so that the sub cutter head smaller than the main cutter head can protrude from the notch to the outer periphery of the excavated part by the main cutter head. It swings with a swing arm. Then, the widened portion is excavated by the sub cutter head, and the widened inner cylinder is moved in the widening direction to widen the shield body itself.
しかし、これらいずれの場合も、拡幅を行う拡幅機の構造が複雑で、高価になるとともに、拡幅部の施工作業性が悪く、また拡幅部のセグメントが重構造となる。
本発明の課題は、拡幅機を簡素な構造にできるとともに、拡幅の施工作業性が良く、工期の短縮及び工費の節減が図れ、しかも大断面の拡幅が可能で、躯体構造の自由度及び安定性が高く、セグメントの軽構造化も図れるトンネル拡幅工法及びトンネル拡幅装置を提供することにある。 The problems of the present invention are that the widening machine can have a simple structure, widening workability is good, the construction period can be shortened and the construction cost can be reduced, and the wide section can be widened. It is an object to provide a tunnel widening method and a tunnel widening apparatus that are highly reliable and can reduce the structure of the segments.
本発明のトンネル拡幅工法は、カッタを有する掘削用の前胴と、プレライニング用の後胴とで拡幅機を構成し、前胴をそのカッタで地山を掘削してシールド掘進機の本体胴部内から張り出させ、その掘削箇所に地山安定化用の充填材を充填しながら前胴をシールド掘進機の本体胴部内に引き戻した後、前胴と後胴とを組み合わせて、シールド掘進機の本体胴部内から充填材による安定化領域に押し出し、前胴と後胴とを組み合わた拡幅機をシールド掘進機の掘進と同時に掘進させて拡幅機の断面形状に掘削し、そこに後胴からセグメント又はコンクリートによるプレライニングを施工する。 The tunnel widening method of the present invention comprises a widening machine comprising a front cylinder for excavation having a cutter and a rear cylinder for prelining, and excavating a natural ground with the front cylinder with the cutter to form a main body cylinder of a shield machine. After projecting from the inside and filling the excavation site with a filler for stabilizing ground, the front trunk is pulled back into the main body of the shield machine, and then the front trunk and the rear trunk are combined to create a shield machine. Extruded into the stabilization area by the filler from inside the main body of the main body, digging a widening machine combining the front and rear cylinders simultaneously with the excavation of the shield machine, and excavating into the cross-sectional shape of the widening machine, from there Pre-lining with segments or concrete.
拡幅機の断面形態として、その前胴及び後胴を中空断面となる断面円弧状とすれば、前胴にて断面円弧状にスリット掘削し、そのスリットに後胴から断面円弧状のプレライニングを施工できる。この場合、中空断面となる断面円弧状とした拡幅機を複数のブロックに分割すると、その組み合わせ個数によってプレライニングの大きさを可変できる。 As a cross-sectional form of the widening machine, if the front cylinder and the rear cylinder are made into a circular arc cross section that becomes a hollow cross section, a slit is excavated into a cross-sectional arc shape in the front cylinder, and a pre-lining with a circular arc cross section from the rear cylinder to Can be constructed. In this case, when the widening machine having a circular arc cross section that is a hollow cross section is divided into a plurality of blocks, the size of the prelining can be varied depending on the number of combinations.
別な断面形態として、前胴及び後胴を中空断面ではない円弧状外形として、前胴にて円弧形の全断面を掘削し、そこに、後胴から断面円弧状のプレライニングを施工してもよい。 As another cross-sectional form, the front and rear cylinders have an arc-shaped outer shape that is not a hollow cross section, and the entire cross-section of the arc shape is excavated in the front cylinder, and pre-lining with an arc-shaped cross section is constructed from the rear trunk. May be.
拡幅機の前胴の外周面に設けられた張り出し用カッタで該前胴の張り出しを行い、前胴の前面に設けられた掘進用カッタで拡幅機を掘進させることができる。 It is possible to project the front cylinder with an overhanging cutter provided on the outer peripheral surface of the front cylinder of the widening machine, and to dig the widening machine with the excavation cutter provided on the front surface of the front cylinder.
本発明のトンネル拡幅装置は、掘削用の前胴と、プレライニング用の後胴とで拡幅機が構成され、これら前胴及び後胴は、シールド掘進機の本体胴部に対して張り出し・収納自在となっており、前胴には、その前面に掘進用のカッタ、外側面に張り出し用のカッタが設けられ、後胴は、プレライニングのためのコンクート打設又はセグメント組立が可能となっている。 In the tunnel widening device of the present invention, a widening machine is constituted by a front trunk for excavation and a rear trunk for prelining, and the front trunk and the rear trunk are projected and stored with respect to the main body of the shield machine. The front cylinder is provided with a cutter for excavation on the front surface and an overhanging cutter on the outer surface, and the rear cylinder can be subjected to concrete placement or segment assembly for prelining. Yes.
本発明によれば、拡幅機の前胴を、そのカッタで地山を掘削してシールド掘進機の本体胴部から張り出し、これを再び本体胴部へ引き戻しながら充填材を充填して地山安定化を図ってから、前胴と後胴とを組み合わせて充填材の充填領域に押し出し、前胴と後胴とを組み合わた拡幅機をシールド掘進機の掘進と同時に掘進させて拡幅機の断面形状に掘削し、そこに後胴からセグメント又はコンクリートによるプレライニングを施工するので、シールド掘進と同時に拡幅部のための先受け工を施工でき、工期短縮が図れる。 According to the present invention, the front drum of the widening machine is excavated from the main body of the shield machine by excavating the natural ground with its cutter, and the natural material is stabilized by filling the filler while pulling it back to the main body. After that, the front and rear cylinders are combined and extruded into the filling area of the filler, and the widening machine combining the front and rear cylinders is dug simultaneously with the shield machine, and the cross-sectional shape of the widening machine Since a pre-lining with segments or concrete is constructed from the rear trunk, a preparatory work for the widened portion can be performed simultaneously with the shield excavation, and the construction period can be shortened.
拡幅機は、その前胴の側面に張り出し用カッタ、前面に掘進用カッタを備えていて、後胴からプレライニングを施工できればよく、単純な構造であるので、安価となる。 The widening machine is provided with an overhanging cutter on the side surface of the front cylinder and an excavation cutter on the front surface, and can be pre-lined from the rear cylinder.
拡幅機をシールド掘進機の本体胴部内に回収できるので、一路線に数箇所の非常駐車帯を施工する場合も、工費を低く抑えることができる。 Since the widening machine can be collected in the main body of the shield machine, the construction cost can be kept low even when several emergency parking zones are constructed on one line.
請求項2及び請求項7の発明のように、拡幅機の前胴にて断面円弧状にスリット掘削し、そのスリットに後胴から断面円弧状のプレライニングを施工し、又は、請求項3及び請求項8の発明のように、前胴にて円弧形の全断面を掘削し、そこに、後胴から断面円弧状のプレライニングを施工することで拡幅部のための先受け工を施工するので、大断面の拡幅が可能で、躯体構造の自由度及び安定性が高く、セグメントの軽構造化も図れる。
As in the inventions of
請求項5の発明のように、中空断面となる断面円弧状とした拡幅機を複数のブロックに分割し、その組み合わせ個数を変えると、プレライニングの大きさを任意に変えることができる。 As in the fifth aspect of the invention, when the widening machine having a circular arc cross-section having a hollow cross section is divided into a plurality of blocks and the number of combinations is changed, the size of the prelining can be arbitrarily changed.
次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、シールド掘進機1は、その本体胴部2内に収納できる拡幅機3を備えている。拡幅機3は、分離及び結合可能な前胴3Aと後胴3Bとで構成され、これら前胴3A及び後胴3Bは、本体胴部2の側面から張り出すことができるように、シールド掘進機1に対しその半径線に沿って個別に平行移動可能となっている。
As shown in FIG. 1, the
実施例1の拡幅機3は、前胴3A及び後胴3Bが中空断面となる断面円弧状、つまり断面C状となっている。前胴3Aの外周面には張り出し用カッタ4、前胴3Aの前面には掘進用カッタ5が装着されている。
In the widening
このような拡幅機3を具備したシールド掘進機1による拡幅部の施工手順を説明すると、次のとおりである。
The construction procedure of the widened portion by the
図1に示すように、前胴3Aを後胴3Bから分離して前胴3Aの張り出し用カッタ4にて地山を掘削しながら、前胴3Aのみをシールド掘進機1に対して外側へ平行移動させてその本体胴部2から張り出せる。
As shown in FIG. 1, only the
図2に示すように、前胴3Aを本体胴部2内に引き戻しながら、その掘削箇所に地山安定化のために柔らかい充填材(ゲル化泥水など)6を充填する。前胴3Aの張り出しと引き戻しを数回繰り返して、拡幅機3全体を張り出すための充填材6による安定化領域を確保する。
As shown in FIG. 2, a soft filler (such as gelled mud water) 6 is filled in the excavation site while the
図3に示すように、前胴3Aと後胴3Bとを結合させて充填材6による安定化領域内に押し出す。
As shown in FIG. 3, the
図4に示すように、シールド掘進機1の掘進に合わせて拡幅機3を同時に掘進させるため、前胴3Aの前面の掘進用カッタ5で地山をC形のスリット状に掘削しながら、そこに後胴3Bからプレライニング7を施工する。図5に示すように、施工された断面C形のプレライニング7がシールドトンネル8の拡幅部の先受け工となる。
As shown in FIG. 4, in order to dig the widening
プレライニングの施工法としては、前胴3Aの掘進用カッタ5でC形のスリット状に掘削しながら、図7及び図8に示すように後胴3Bからその後方にコンクリートを打設して、コンクリートによるプレライニングとする。この他、C形のスリット状に掘削しながら、シールド掘進機1の本体胴部2内から後胴3Bの後方にセグメントを送り出して、セグメントによるプレライニングとする方法もある。
As a pre-lining construction method, while excavating into a C-shaped slit shape with the
プレライニング完了後、結合している前胴3A及び後胴3Bをシールド掘進機1に対して内側に平行移動させてその本体胴部2内に回収する。
After completion of the pre-lining, the coupled
図6は、プレライニング完了後、シールドトンネル8の一部のセグメントを撤去してプレライニング7の内側を掘削した後、プレライニング7の内面に沿ってセグメント9を組み立て、シールドトンネル8のセグメント10と連続した拡幅部を含む躯体全体の構築を完成させた状態である。
FIG. 6 shows that after the pre-lining is completed, a part of the
張り出し用カッタ4及び掘進用カッタ5としては、図7及び図8に示すように、ローラカッタ群11を前胴3Aの円弧に沿って複数列配置し、シールド掘進機1の本体胴部2内でモータ12により回転させれば、これらローラカッタ群11にて張り出し用カッタ4と掘進用カッタ5とを兼用できる。この他、張り出し用カッタ4及び掘進用カッタ5をそれぞれ大小の円形回転カッタで構成したり、揺動式カッタで構成することもできる。
As shown in FIGS. 7 and 8, as the overhanging
前胴3A及び後胴3Bで構成される拡幅機3を、図9及び図10に示すように、複数のブロックに分割し、ブロックを継ぎ足すことができるようにすれば、大断面の拡幅が可能であるとともに、その断面の大きさを可変できる。
If the widening
上述した実施例1では、拡幅機3を中空断面となる断面円弧状、つまり断面C状として断面C形のプレライニング7を施工したが、実施例2では、図11に示すように、前胴3A及び後胴3Bで構成される拡幅機3を中空断面ではない円弧状外形として、前胴3Aにて円弧形の全断面を掘削する。
In the above-described first embodiment, the widening
すなわち、図11に示すように、前胴3Aを後胴3Bから分離して前胴3Aの張り出し用カッタ4にて地山を掘削しながら、前胴3Aのみをシールド掘進機1に対して外側へ平行移動させてその本体胴部2から張り出せる。
That is, as shown in FIG. 11, while separating the
図12に示すように、前胴3Aを本体胴部2内に引き戻しながら、その掘削箇所に地山安定化のために柔らかい充填材(ゲル化泥水など)6を充填する。前胴3Aの張り出しと引き戻しを数回繰り返して、拡幅機3全体を張り出すための充填材6による安定化領域を確保する。
As shown in FIG. 12, a soft filler (such as gelled mud water) 6 is filled in the excavation site for stabilizing the natural ground while pulling the
図13に示すように、前胴3Aと後胴3Bとを結合させて充填材6による安定化領域内に押し出す。
As shown in FIG. 13, the
図14に示すように、シールド掘進機1の掘進に合わせて拡幅機3を同時に掘進させるため、前胴3Aの前面の掘進用カッタ5で地山を外形円弧形の全断面について掘削しながら、そこに後胴3Bからセグメント13を組み立ててプレライニングを施工する。
As shown in FIG. 14, in order to simultaneously excavate the widening
図15に示すように、セグメント13で施工された断面C形のプレライニングがそのままシールドトンネル8のセグメント10と連続した拡幅部となる。
As shown in FIG. 15, the pre-lining having a C-shaped cross section constructed in the
1 シールド掘進機
2 本体胴部
3 拡幅機
3A 前胴
3B 後胴
4 張り出し用カッタ
5 掘進用カッタ
6 充填材
7 プレライニング
8 シールドトンネル
9・10・13 セグメント
11 ローラカッタ群
12 モータ
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