JP2008169639A - トンネル構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通常のシールド機を用い、移動させる拡幅用セグメントリングの数量を最低限に減らして長距離にわたる拡幅部を形成できるトンネル構築方法を提供すること。
【解決手段】シールド機３を用いて掘削した拡幅坑１９の所定の範囲２３に拡幅用セグメント２５を設置する。そして、拡幅用セグメント２５の前方にジョイントセグメント２７を設置し、ジョイントセグメント２７とシールド機３のテール部１５とを固定する。次に、拡幅用セグメント２５ｂに妻板３１を固定し、拡幅用セグメント２５をトンネル２の外周方向に移動させた後、妻板３１に拡幅用セグメント２５の内周側に配置される拡径スキンプレート４１と、その内部に配置されるシールドジャッキ４７とを固定する。その後、拡幅用セグメント２５ｂから妻板３１を切り離し、拡径スキンプレート４１の内部に拡幅時セグメント４９を設置しつつ、シールド機３を前進させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル構築方法に関するものである。

従来、道路トンネルや鉄道トンネルを構築する際に、通常部以上の断面を有する拡幅部を形成するには、（１）余掘り部を有する坑内に拡幅用セグメントリングを設置し、シールド機が通過した後、拡幅用セグメントリングを拡幅する方法（例えば、特許文献１参照）や、（２）余掘り部を設けて地山を掘削し、シールド機のスキンプレートと、シールド機の内部に設置した拡幅用セグメントリングとを同時に拡幅する方法（例えば、特許文献２参照）があった。

特開２００４−１４３９１７号公報 特開２００４−２７０３５６号公報

しかしながら、（１）の方法では、長距離にわたって拡幅部を形成する場合に、多数の拡幅用セグメントリングを移動させる必要があった。また、（２）の方法では、特殊な構造のシールド機を用いる必要があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、通常のシールド機を用い、移動させる拡幅用セグメントリングの数量を最低限に減らして長距離にわたる拡幅部を形成できるトンネル構築方法を提供することにある。

前述した目的を達成するための本発明は、シールド機を用いて、余掘り部を設けた拡幅坑を掘削し、前記拡幅坑の所定の範囲に拡幅用セグメントを設置する工程（ａ）と、前記拡幅用セグメントの前方にジョイントセグメントを設置し、前記ジョイントセグメントと前記シールド機のスキンプレートのテール部とを固定する工程（ｂ）と、前記拡幅用セグメントをトンネル外周方向に移動させる工程（ｃ）と、前記所定の範囲の最前部に設置された前記拡幅用セグメントに設けられた妻板に、他の前記拡幅用セグメントの内周側に配置される拡径スキンプレートと、前記拡径スキンプレートの内部に配置されるシールドジャッキとを固定する工程（ｄ）と、前記所定の範囲の最前部に設置された前記拡幅用セグメントから前記妻板を切り離し、前記拡径スキンプレートの内部に拡幅時セグメントを設置しつつ、前記シールド機を前進させる工程（ｅ）と、を具備することを特徴とするトンネル構築方法である。

本発明において、所定の距離の拡幅部を形成した後にトンネル断面を通常に戻す場合には、工程（ｅ）の後、ジョイントセグメントとスキンプレートのテール部とを切り離し、スキンプレートの内部に通常セグメントを設置しつつ、シールド機を前進させる工程（ｆ）によって通常部を形成する。

ジョイントセグメントとシールド機のスキンプレートのテール部とは、ボルト等を用いて、容易に切り離しができるように固定される。妻板は、例えば工程（ｂ）と工程（ｃ）との間に、拡幅坑の所定の範囲の最前部に設置された拡幅用セグメントに、容易に切り離しができるように固定される。固定には、ボルト等が用いられる。

工程（ｄ）では、拡幅坑の所定の範囲の最前部に設置された拡幅用セグメントに設置された妻板の後方に第２の妻板を固定し、第２の妻板に拡径スキンプレートとシールドジャッキとを固定するのが望ましい。固定には、ボルト等が用いられる。

本発明では、まず、シールド機を用いて、余掘り部を設けた拡幅坑を掘削し、拡幅坑の所定の範囲に拡幅用セグメントを設置する。そして、拡幅用セグメントの前方にジョイントセグメントを設置し、ジョイントセグメントとシールド機のスキンプレートのテール部とを固定する。次に、拡幅用セグメントをトンネル外周方向に移動させた後、所定の範囲の最前部に設置された拡幅用セグメントに設けられた妻板に、他の拡幅用セグメントの内周側に配置される拡径スキンプレートと、拡径スキンプレートの内部に配置されるシールドジャッキとを固定する。その後、所定の範囲の最前部に設置された拡幅用セグメントから妻板を切り離し、拡径スキンプレートの内部に拡幅時セグメントを設置しつつ、シールド機を前進させる。

本発明によれば、通常のシールド機を用い、移動させる拡幅用セグメントリングの数量を最低限に減らして長距離にわたる拡幅部を形成できるトンネル構築方法を提供する。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、ジョイントセグメント２７とテール部１５を固定した状態を示す図である。図１は、シールド機３およびトンネル２の軸方向の断面図である。

図１に示すように、シールド機３は、スキンプレート５、カッタ７、コピーカッタ９、シールドジャッキ１１、テールシール１３等で構成される。スキンプレート５は筒型であり、カッタ７はスキンプレート５の前端面に設置される。コピーカッタ９は、使用時にシールド機３の外周方向、すなわち図１の矢印Ａに示す方向に突出し、使用時以外はカッタ７内に格納される。シールド機３の掘削断面積は、カッタ７からのコピーカッタ９の突出量を調整することにより変更される。

シールドジャッキ１１は、スキンプレート５の内部に、トンネル２の軸方向に伸縮するように設置される。シールドジャッキ１１は、スキンプレート５内で組み立てられたセグメントから反力を取りつつ、シールド機３を掘進させる。テールシール１３は、スキンプレート５のテール部１５の内周面に設置される。テールシール１３は、スキンプレート５のテール部１５の止水性を保持する。

本実施の形態では、まず、シールド機３を用いて図１に示すようなトンネル２を形成する。シールド機３は、地山１に通常坑１７および拡幅坑１９を掘削しつつ、スキンプレート５のテール部１５の内部でセグメントを組み立てる。

図１に示すトンネル２では、通常坑１７の内部に通常セグメントリングが設置される。通常セグメントリングは、複数の通常セグメント２１からなる。また、拡幅坑１９の所定の範囲２３の内部に複数の拡幅用セグメントリングが設置される。拡幅用セグメントリングは、拡幅用セグメント２５を有する。拡幅用セグメント２５は、トンネル２の外周方向、すなわち、拡幅坑１９内への移動が予定されるセグメントである。拡幅用セグメントリングの前方には、少なくとも１つのジョイントセグメントリングが設置される。ジョイントセグメントリングは、複数のジョイントセグメント２７からなる。

図１に示す状態では、通常セグメントリング、拡幅用セグメントリング、ジョイントセグメントリングの外径は、ほぼ同じである。

図１に示すようなトンネル２を形成した後、ジョイントセグメント２７とシールド機３のスキンプレート５のテール部１５とを固定する。ジョイントセグメント２７とテール部１５との固定には、ボルト３５等の、容易に切り離しできる方法が用いられる。

なお、トンネル２の拡幅部を形成するための拡幅坑１９のうち、拡幅用セグメント２５が設置される範囲２３には、オーバーカッタ部１８が設けられる。移動後の拡幅用セグメント２５はオーバーカッタ部１８内に配置されるため（図３〜図５）、オーバーカッタ部１８の量は、拡幅用セグメント２５の厚さを考慮して設定される。拡幅坑１９のオーバーカッタ部１８の掘削量を減らすには、拡幅用セグメント２５の厚さをできるだけ薄くするのが望ましい。

図２は、拡幅用セグメント２５に妻板２９、妻板３１を固定した状態を示す図である。図１に示す状態とした後、図２に示すように、最後部の拡幅用セグメント２５ａの内周面に妻板２９を固定する。拡幅用セグメント２５ａと妻板２９との固定には、ボルト、溶接等が用いられる。

また、最前部の拡幅用セグメント２５ｂの内周面に妻板３１を固定する。拡幅用セグメント２５ｂと妻板３１との固定には、シール付きのボルト３３等の、容易に切り離しできるような方法が用いられる。妻板３１は、ジョイントセグメント２７にも固定される。妻板３１とジョイントセグメント２７との固定には、溶接等を用いてもよい。

図３は、拡幅用セグメント２５を移動させた状態を示す図である。図２に示す状態とした後、複数の拡幅用セグメント２５を順次トンネル２の外周方向、すなわち図１の矢印Ａに示す方向に移動させ、拡幅坑１９の内部に配置する。拡幅用セグメント２５の移動には、トンネル２内に設置された押し出し装置等（図示せず）を用いる。

妻板２９、妻板３１は、拡幅用セグメント２５を拡幅坑１９内に移動させる際に、拡幅用セグメント２５と通常セグメント２１、拡幅用セグメント２５とジョイントセグメント２７との間の止水性を保持できるような機構を有するものとする。

図４は、妻板３７に拡径スキンプレート４１とシールドジャッキ４７とを固定した状態を示す図である。図３に示す状態とした後、図４に示すように、妻板３１の後端面に、第２の妻板であり、リングガータを兼ねる妻板３７を固定する。妻板３１と妻板３７との固定には、ボルト３９や溶接等が用いられる。

そして、妻板３７に、拡径スキンプレート４１およびシールドジャッキ４７を固定する。妻板３７と拡径スキンプレート４１やシールドジャッキ４７との固定には、ボルトや溶接等が用いられる。

さらに、拡幅用セグメント２５ａに固定された妻板２９とシールドジャッキ４７との間に、拡幅時セグメント４９を有する拡幅時セグメントリングを設置する。

拡径スキンプレート４１は筒型であり、拡幅用セグメントリングの内周面に沿って配置される。拡径スキンプレート４１のテール部４３の内周面には、テールシール４５が設けられる。テールシール４５は、拡径スキンプレート４１のテール部４３の止水性を保持する。

シールドジャッキ４７は、拡径スキンプレート４１の内部に、トンネル２の軸方向に伸縮するように配置される。シールドジャッキ４７は、拡径スキンプレート４１の内周面に沿って組み立てられた拡幅時セグメントリングから反力を取りつつ、シールド機３を掘進させる。

図５は、拡幅時セグメントリングを組み立てつつシールド機３を掘進させている状態を示す図である。図４に示す状態とした後、拡幅用セグメント２５ｂと妻板３１を固定していたボルト３３（図４）を取り外し、拡幅用セグメント２５ｂと妻板３１とを切り離す。

拡幅用セグメント２５ｂと妻板３１とを切り離すと、シールド機３は、図５に示すように、スキンプレート５のテール部１５に、ジョイントセグメント２７、妻板３１、妻板３７を介して、拡径スキンプレート４１、シールドジャッキ４７が連結された状態となる。

図５に示すように、ジョイントセグメント２７、妻板３１、妻板３７を介して拡径スキンプレート４１、シールドジャッキ４７が連結されたシールド機３は、カッタ７からコピーカッタ９を突出させて地山１に拡幅坑１９を掘削しつつ、拡径スキンプレート４１のテール部４３の内部で拡幅時セグメント４９を組み立て、トンネル２の拡幅部を形成する。

図５に示す状態のとき、拡幅坑１９のうち、コピーカッタ９と妻板３１との間の範囲５０には、必要に応じて充填材等（図示せず）が充填される。拡幅用セグメント２５は、拡幅部１９のオーバーカッタ部１８内に残置される。

図６は、トンネル２の拡幅坑１９の掘削を終えた状態を示す図である。所定の長さの拡幅坑１９を掘削した後、シールド機３は、図６に示すように、コピーカッタ９（図５）をカッタ７内に格納して通常坑１７を掘削しつつ、拡径スキンプレート４１内に拡幅時セグメント４９を組み立てる。

図７は、ジョイントセグメント２７とスキンプレート５のテール部１５とを切り離した状態を示す図である。図７に示すように、シールド機３が機長分の通常坑１７を掘削し、妻板３１が拡幅坑１９の前端部２０に到達した後、ボルト３５（図６）を取り外し、スキンプレート５のテール部１５とジョイントセグメント２７とを切り離す。

図８は、トンネル２の通常部を形成している状態を示す図である。スキンプレート５のテール部１５とジョイントセグメント２７とを切り離すと、シールド機３は、図８に示すように、スキンプレート５のテール部１５から、ジョイントセグメント２７、妻板３１、妻板３７、拡径スキンプレート４１、シールドジャッキ４７等が切り離された状態となる。

図８に示すように、ジョイントセグメント２７、妻板３１、妻板３７、拡径スキンプレート４１、シールドジャッキ４７等が切り離されたシールド機３は、カッタ７内にコピーカッタ９を格納した状態で地山１に通常坑１７を掘削しつつ、スキンプレート５のテール部１５の内部で通常セグメント２１を組み立て、トンネル２の通常部を形成する。なお、シールドジャッキ４７は、テール部１５とジョイントセグメント２７とを切り離した後、適切な時期に妻板３７から取り外される。

このように、本実施の形態では、拡幅用セグメント２５を拡幅坑１９内に移動させた後、拡幅用セグメントリングの内部に配置した拡径スキンプレート４１やシールドジャッキ４７を、ジョイントセグメント２７、妻板３１等を介して通常のシールド機３のテール部１５に連結し、拡径スキンプレート４１の内部で拡幅時セグメント４９を有する拡幅時セグメントリングを組み立てる。

これにより、長距離にわたる拡幅部を形成する際に、移動させる拡幅用セグメント２５の数量を最低限に減らすことができる。また、通常のシールド機３に部材を固定する簡単な作業のみで、トンネル２の拡幅部を形成することができる。

また、拡幅部の形成を終えた後、ジョイントセグメント２７、妻板３１、拡径スキンプレート４１、シールドジャッキ４７等をシールド機３のテール部１５から切り離し、スキンプレート５の内部で通常セグメントリングを組み立てる。これにより、シールド機３から部材を切り離す簡単な作業のみで、トンネル２の断面を通常に戻すことができる。

なお、本実施の形態では、スキンプレート５のテール部１５とジョイントセグメント２７との固定にボルト３５を、拡幅用セグメント２５ｂと妻板３１との固定にボルト３３を用いたが、これらの部分は、容易に固定したり切り離したりできるような他の方法で固定してもよい。本実施の形態では、第２の妻板として妻板３７を設けたが、第２の妻板を設けない場合もある。

また、図１から図８では、通常坑１７の両側に余掘り部を設けた拡幅坑１９を図示したが、余掘り部を設ける位置はこれに限らない。例えば、通常坑１７の１ヵ所のみに余掘り部を設ける場合もある。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかるトンネル構築方法の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

ジョイントセグメント２７とテール部１５を固定した状態を示す図 拡幅用セグメント２５に妻板２９、妻板３１を固定した状態を示す図 拡幅用セグメント２５を移動させた状態を示す図 妻板３７に拡径スキンプレート４１とシールドジャッキ４７とを固定した状態を示す図 拡幅時セグメントリングを組み立てつつシールド機３を掘進させている状態を示す図 トンネル２の拡幅坑１９の掘削を終えた状態を示す図 ジョイントセグメント２７とスキンプレート５のテール部１５とを切り離した状態を示す図 トンネル２の通常部を形成している状態を示す図

符号の説明

１………地山
２………トンネル
３………シールド機
５………スキンプレート
１１、４７………シールドジャッキ
１５、４３………テール部
１７………通常坑
１９………拡幅坑
２１………通常セグメント
２３………範囲
２５………拡幅用セグメント
２７………ジョイントセグメント
２９、３１、３７………妻板
３３、３５、３９………ボルト
４１………拡径スキンプレート
４９………拡幅時セグメント

Claims (4)

1. シールド機を用いて、余掘り部を設けた拡幅坑を掘削し、前記拡幅坑の所定の範囲に拡幅用セグメントを設置する工程（ａ）と、
   前記拡幅用セグメントの前方にジョイントセグメントを設置し、前記ジョイントセグメントと前記シールド機のスキンプレートのテール部とを固定する工程（ｂ）と、
   前記拡幅用セグメントをトンネル外周方向に移動させる工程（ｃ）と、
   前記所定の範囲の最前部に設置された前記拡幅用セグメントに設けられた妻板に、他の前記拡幅用セグメントの内周側に配置される拡径スキンプレートと、前記拡径スキンプレートの内部に配置されるシールドジャッキとを固定する工程（ｄ）と、
   前記所定の範囲の最前部に設置された前記拡幅用セグメントから前記妻板を切り離し、前記拡径スキンプレートの内部に拡幅時セグメントを設置しつつ、前記シールド機を前進させる工程（ｅ）と、
   を具備することを特徴とするトンネル構築方法。
2. 前記ジョイントセグメントと前記スキンプレートのテール部とを切り離し、前記スキンプレートの内部に通常セグメントを設置しつつ、前記シールド機を前進させる工程（ｆ）をさらに具備することを特徴とする請求項１記載のトンネル構築方法。
3. 前記工程（ｂ）と前記工程（ｃ）との間に、前記妻板を、前記所定の範囲の最前部に設置された前記拡幅用セグメントに設置することを特徴とする請求項１記載のトンネル構築方法。
4. 前記工程（ｄ）で、前記妻板の後方に第２の妻板を固定し、前記第２の妻板に前記拡径スキンプレートと前記シールドジャッキとを固定することを特徴とする請求項１記載のトンネル構築方法。

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