JP2014201909A - Segment assembly method of shield tunnel and tunnel boring machine used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、大断面トンネルを小断面のシールドトンネルを相互連結して構築する際に適用されるシールドトンネルのセグメント組立方法及びそれに用いるトンネル掘進機に関する。 The present invention relates to a shield tunnel segment assembling method applied when a large section tunnel is constructed by interconnecting small section shield tunnels and a tunnel excavator used therefor.
シールドマシンを用いたトンネルの造成が国内外で多数行われており、その技術も多種多様になってきているとともに、地下空間に求められる需要もますます大規模になっているが、一台のシールドマシンで構築可能な断面の大きさは、その製作コストや製作場所の関係で限度があり、直径が20mを超えるような大断面トンネルを単体のシールドマシンで全面掘削することは現実的ではない。特に、道路の分合流地点のように大断面区間が短距離の場合には、高額のマシン製造はコスト面から不合理である。 There are many tunnel constructions using shield machines in Japan and overseas, and the technologies are becoming more diverse, and the demand for underground space is increasing. The size of the cross section that can be constructed with a shield machine is limited by the production cost and production location, and it is not realistic to excavate a large cross section tunnel with a diameter exceeding 20 m with a single shield machine. . In particular, when a large cross section is a short distance, such as a junction of roads, expensive machine manufacturing is irrational from a cost standpoint.
上述したような大断面トンネルを掘削する技術しては、現在、パイプルーフと呼ばれる直線状又は曲線状のパイプを支保工とすることで既設のシールドトンネルを拡幅したり2つのシールドトンネルを一体化したりするパイプルーフ工法や、小断面のシールドトンネルを相互に連結して大断面トンネルの外殻部を構築し、しかる後、その内側を掘削するMMSTと呼ばれる工法などが採用されている。 As a technique for excavating large-section tunnels as described above, the existing shield tunnel is widened or two shield tunnels are integrated by using a straight or curved pipe called a pipe roof as a support. A pipe roof construction method or a construction method called MMST in which a small section shield tunnel is connected to each other to construct an outer shell portion of a large section tunnel and then the inside is excavated.
これらの工法はいずれも大断面トンネルを構築可能な工法として実績があるが、パイプルーフ工法では、パイプルーフ内側の地盤を掘削する際、応力開放に伴って地盤に変状が生じる傾向があり、これを防止しようとすると、パイプループの設置スパンを短くせねばならず、施工能率の低下が懸念される。 All of these methods have a track record as a method capable of constructing a large section tunnel, but in the pipe roof method, when excavating the ground inside the pipe roof, there is a tendency for the ground to deform as the stress is released, If it is going to prevent this, the installation span of a pipe loop must be shortened, and there exists a concern about the fall of construction efficiency.
また、MMST工法では、隣り合う2つのシールドトンネルを相互連結しなければならないため、地盤改良による止水性の確保やセグメントを切り開くための補強が不可欠となり、パイプルーフ工法と同様、施工能率の点で改善の余地があった。 In addition, in the MMST method, two adjacent shield tunnels must be interconnected, so it is indispensable to secure water stoppage by improving the ground and to reinforce the segment. In the same way as the pipe roof method, in terms of construction efficiency There was room for improvement.
ここで、MMST工法では、小断面のシールドトンネルにおける連結方向に沿った寸法、すなわちそれらが連結されて外殻部となったときの周方向に沿った寸法を大きくすることにより、外殻部を構成するシールドトンネルの総数、ひいては連結箇所が減少し、その分、施工能率を改善することが可能であり、そのためには、連結方向に沿ったシールドマシンの寸法を大きくすればよい。 Here, in the MMST method, by increasing the dimension along the connecting direction in the shield tunnel having a small cross section, that is, the dimension along the circumferential direction when they are connected to form the outer shell, The total number of shield tunnels to be configured, and hence the number of connection points, is reduced, and accordingly, the construction efficiency can be improved. To that end, the size of the shield machine along the connection direction can be increased.
しかしながら、シールドマシンは、既設のセグメント列の先頭にあらたなセグメントを連続的に接合しつつ、そのセグメント列から反力をとる形で前進していくものであるため、後方に開いた中空の筒状胴体で後部が構成されている。 However, the shield machine is a hollow cylinder that opens rearward because it continuously advances a new segment while continuously joining new segments at the beginning of an existing segment row and taking a reaction force from the segment row. The rear part is constituted by a cylindrical body.
そのため、周辺地山からの土圧を支持する上では、縦横比が過大な矩形断面のシールドマシンは、構造上不利にならざるを得ず、結果として、外殻部を構成するシールドトンネルの連結箇所を十分に減らすことができないのが現状である。 For this reason, a shield machine with a rectangular cross section with an excessive aspect ratio has to be disadvantageous in terms of structure in supporting earth pressure from the surrounding ground, and as a result, the shield tunnel connecting the outer shell is connected. The current situation is that the number of places cannot be reduced sufficiently.
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、外殻部を構成するシールドトンネルの連結箇所を減らすことが可能なシールドトンネルのセグメント組立方法及びそれに用いるトンネル掘進機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and provides a shield tunnel segment assembling method capable of reducing the number of shield tunnel connecting portions constituting the outer shell portion and a tunnel excavator used therefor. Objective.
上記目的を達成するため、本発明に係るシールドトンネルのセグメント組立方法は請求項1に記載したように、トンネル掘進機に備えられ前方開口にカッターヘッドが設けられた筒状胴体の後方内部にセグメント組立空間を設け、該セグメント組立空間でセグメントを組み立てるシールドトンネルのセグメント組立方法において、
前記セグメント組立空間のうち、前記カッターヘッドに近い側の前方空間に前記筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように配置された補強用中壁を挟み込むようにその両側で前記セグメントを該補強用中壁側に開いた形状のセグメント組立体にそれぞれ組み立て、
前記カッターヘッドから離隔した側の後方空間において、前記各セグメント組立体のうち、相異なるセグメント組立体にそれぞれ属しかつ互いに対向する開放端の間に拡がる離間スペースに連結用セグメントを嵌め込むことで前記各セグメント組立体を相互に連結してセグメントリングとするものである。
In order to achieve the above object, a method for assembling a shield tunnel segment according to the present invention is as described in
In the segment assembly space, the material axis of the cylindrical body is arranged in parallel with the front space on the side close to the cutter head, and the inner surface of the cylindrical body is an opposed inner peripheral surface. Assembling the segments into a segment assembly having a shape opened to the reinforcing inner wall side on both sides so as to sandwich the reinforcing inner wall arranged so that each end is joined to the position corresponding to the longitudinal side,
In the rear space on the side separated from the cutter head, the connecting segment is fitted into a spacing space that belongs to a different segment assembly among the segment assemblies and extends between open ends facing each other. Each segment assembly is connected to each other to form a segment ring.
また、本発明に係るシールドトンネルのセグメント組立方法は、前記前方空間において前記セグメント組立体における各開放端の対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱を設置するものである。 In the shield tunnel segment assembling method according to the present invention, the reinforcing columns are installed so that the end portions are joined to the inner surfaces of the open ends of the segment assemblies in the front space.
また、本発明に係るシールドトンネルのセグメント組立方法は、前記前方空間において前記セグメント組立体における各開放端の対向内面に離間方向荷重を載荷することで該セグメント組立体の形状を保持し、前記連結工程の後、前記後方空間において前記離間方向荷重を除荷するとともに、前記セグメントリングの対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱を設置するものである。 In the shield tunnel segment assembling method according to the present invention, the shape of the segment assembly is maintained by loading a load in the separation direction on the inner surface facing each open end of the segment assembly in the front space, After the step, the load in the separation direction is unloaded in the rear space, and reinforcing columns are installed so that the end portions are joined to the opposing inner surfaces of the segment rings.
また、本発明に係るシールドトンネルのセグメント組立方法は、前記連結用セグメントの対向内面に各端が接合されるように前記補強柱を設置したものである。 In the shield tunnel segment assembling method according to the present invention, the reinforcing columns are installed so that each end is joined to the opposing inner surface of the connecting segment.
また、本発明に係るトンネル掘進機は請求項5に記載したように、カッターヘッドが前方開口に設置された筒状胴体の後方内部にセグメントを組み立てるためのセグメント組立空間が設けられてなるトンネル掘進機において、
前記セグメント組立空間のうち、前記カッターヘッドに近い側の前方空間に前記筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように補強用中壁を配置するとともに、該補強用中壁を挟み込むようにその両側で前記セグメントを該補強用中壁側に開いた形状のセグメント組立体にそれぞれ組み立てることができるように構成し、前記カッターヘッドから離隔した側の後方空間で前記各セグメント組立体を相互に連結できるように構成したものである。
The tunnel machine according to the present invention is a tunnel machine in which a segment assembly space for assembling a segment is provided in a rear interior of a cylindrical body having a cutter head installed in a front opening. In the machine
In the segment assembly space, the material axis of the cylindrical body is arranged in parallel with the front space on the side close to the cutter head, and the inner surface of the cylindrical body is an opposed inner peripheral surface. A segment set having a shape in which the reinforcing inner wall is arranged so that the ends are joined at positions corresponding to the longitudinal side, and the segments are opened on both sides of the reinforcing inner wall so as to sandwich the reinforcing inner wall. Each of the segment assemblies can be connected to each other in a rear space on the side separated from the cutter head.
また、本発明に係るトンネル掘進機は、前記各セグメント組立体のうち、相異なるセグメント組立体にそれぞれ属しかつ互いに対向する開放端の間に拡がる離間スペースに嵌め込まれることで該各セグメント組立体を相互に連結可能な連結用セグメントを前記離間スペースに嵌め込む連結セグメント挿入機構を前記後方空間に配置するとともに、該連結セグメント挿入機構を、前記セグメント組立体における各開放端の対向内面に各端が接合されるように配置された補強柱に前後方向に移動自在となるように取り付けたものである。 Further, the tunnel excavator according to the present invention is configured such that each of the segment assemblies is fitted into a separated space that extends between open ends that belong to different segment assemblies and that face each other. A connecting segment insertion mechanism that fits connecting segments that can be connected to each other into the spacing space is disposed in the rear space, and the connecting segment insertion mechanism is connected to an inner surface facing each open end of the segment assembly. It is attached to a reinforcing column arranged to be joined so as to be movable in the front-rear direction.
また、本発明に係るトンネル掘進機は、前記セグメント組立体における各開放端の対向内面に伸縮部材の先端がそれぞれ押し当てられることで該セグメント組立体の形状を保持できるように構成された形状保持機構を、前記後方空間から前記前方空間へ移設自在となるように前記セグメント組立空間に配置したものである。 In addition, the tunnel excavator according to the present invention is configured to maintain the shape of the segment assembly by holding the tip of the elastic member against the inner surface facing each open end of the segment assembly. A mechanism is arranged in the segment assembly space so as to be freely transferable from the rear space to the front space.
第1の発明に係るシールドトンネルのセグメント組立方法においては、トンネル掘進機に設けられたセグメント組立空間のうち、カッターヘッドに近い側の前方空間に、筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように補強用中壁を配置してあり、セグメント組立空間でセグメントを組み立てるにあたっては、まず、この補強用中壁を挟み込むようにその両側でセグメントをセグメント組立体へとそれぞれ組み立てる。 In the segment assembly method of the shield tunnel according to the first invention, the material axis of the cylindrical body and the arrangement surface are parallel to the front space near the cutter head in the segment assembly space provided in the tunnel excavator. The reinforcing inner wall is arranged so that the ends are joined to the inner peripheral surface of the cylindrical body and corresponding to the longitudinal side in the cross section thereof, and the segments are assembled in the segment assembly space. First, the segments are assembled into segment assemblies on both sides so as to sandwich the reinforcing inner wall.
次に、トンネル掘進機の前進に伴ってセグメント組立体が相対的に前方空間から後方空間へと移動したとき、後方空間では補強用中壁が設置されてないため、各セグメント組立体のうち、相異なるセグメント組立体にそれぞれ属する開放端は、補強用中壁で隔てられた状態から互いに対向する状態へと移行するので、それらの開放端の間に拡がる離間スペースに連結用セグメントを嵌め込むことで、各セグメント組立体を相互に連結する。 Next, when the segment assembly relatively moves from the front space to the rear space with the advance of the tunnel excavator, since the reinforcing inner wall is not installed in the rear space, of each segment assembly, The open ends belonging to the different segment assemblies shift from the state separated by the reinforcing inner wall to the state facing each other, so that the connecting segments are fitted in the spaced space extending between the open ends. Then, the segment assemblies are connected to each other.
このようにすると、セグメントは、補強用中壁が設置された前方空間で該補強用中壁を挟み込むようにその両側でセグメント組立体へとそれぞれ組み立てられてから、補強用中壁が設置されていない後方空間でそれらのセグメント組立体が互いに連結される、いわば二段階組立でセグメントリングへと組み上げられる。 In this way, the segments are assembled to the segment assemblies on both sides so as to sandwich the reinforcing inner wall in the front space where the reinforcing inner wall is installed, and then the reinforcing inner wall is installed. The segment assemblies are connected to each other in a rear space that is not, so that they are assembled into segment rings in a so-called two-stage assembly.
したがって、横断面における縦横比が大きな筒状胴体を補強用中壁で補強しつつ、従前通り、既設のセグメント列の先頭にあらたなセグメントをセグメントリングとして連続的に接合することが可能となる。 Therefore, while reinforcing the cylindrical body having a large aspect ratio in the cross section with the reinforcing inner wall, it is possible to continuously join the new segment as a segment ring at the head of the existing segment row as before.
一方、上述した第1の発明を実施するのに適した第2の発明に係るトンネル掘進機は、セグメント組立空間のうち、カッターヘッドに近い側の前方空間に筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように補強用中壁を配置するとともに、該補強用中壁を挟み込むようにその両側でセグメントを該補強用中壁側に開いたセグメント組立体へとそれぞれ組み立てることができるように構成し、カッターヘッドから離隔した側の後方空間で各セグメント組立体を相互に連結できるように構成してある。 On the other hand, the tunnel excavator according to the second invention suitable for carrying out the first invention described above has a material axis and an arrangement surface of the cylindrical fuselage in the front space near the cutter head in the segment assembly space. The reinforcing inner wall is disposed so that the ends are joined to each other at a position corresponding to the longitudinal side in the transverse cross section of the cylindrical body opposite to the inner peripheral surface of the cylindrical body. So that the segments can be assembled into segment assemblies that are open on the side of the reinforcing inner wall so that the segments are sandwiched, and the segment assemblies are mutually connected in the rear space on the side separated from the cutter head. It is configured so that it can be connected.
このようにすると、前方空間に設置された補強用中壁は、筒状胴体を介して作用する周辺地山からの土圧を支持し、該筒状胴体にたわみ変形が生じるのを防止する。加えて、後方空間では補強用中壁が設置されていないため、該後方空間でのセグメント組立体同士の連結作業が妨げられるおそれもない。 If it does in this way, the middle wall for reinforcement installed in front space will support earth pressure from the surrounding natural ground which acts via a cylindrical body, and it will prevent that a bending deformation arises in this cylindrical body. In addition, since the reinforcing inner wall is not installed in the rear space, there is no possibility that the connecting operation of the segment assemblies in the rear space is hindered.
したがって、従前通り、既設のセグメント列の先頭にあらたなセグメントをセグメントリングとして連続的に接合することを可能にしつつ、横断面における縦横比が大きな筒状胴体を補強用中壁で補強することが可能となる。 Therefore, as before, it is possible to reinforce the cylindrical body having a large aspect ratio in the cross section with the reinforcing inner wall while continuously joining a new segment at the head of the existing segment row as a segment ring. It becomes possible.
上述した各発明は、大断面トンネルの構築に主として適用されるため、シールドトンネル単体ではなく、環状に連結した複数のシールドトンネルとして実施することが想定されるし、大断面トンネルは都心部での需要が高いため、使用するトンネル掘進機も、主として土砂地盤を掘削するシールドマシンが想定されるが、横断面の縦横比が大きなシールドトンネルを単体で構築する場合にも適用が可能であるし、山地部に構築するのであれば、シールド型TBMに適用するようにしてもかまわない。 Since each invention described above is mainly applied to the construction of a large section tunnel, it is assumed that the invention is implemented not as a shield tunnel alone but as a plurality of shield tunnels connected in a ring shape. Because the demand is high, the tunnel machine to be used is also supposed to be a shield machine that mainly excavates the earth and sand ground, but it can also be applied when constructing a shield tunnel with a large cross-sectional aspect ratio alone, If it is constructed in a mountainous area, it may be applied to a shielded TBM.
筒状胴体は、横断面が矩形状をなすものが典型例であるが、横断面における縦横比が大きいものであれば、矩形状断面に限定されるものではなく、例えばその短手側が半円形であるものや、円形断面をずらしつつ複数並べた複円形あるいは多円形といわれる断面のものも包摂される。 The cylindrical body is typically a rectangular cross section, but is not limited to a rectangular cross section as long as the aspect ratio of the cross section is large. For example, the short side is semicircular And those having a cross section called a multi-circle or a multi-circle in which a plurality of circular cross sections are arranged side by side are included.
補強用中壁は、筒状胴体の横断面における縦横比が大きいことに起因する長手側でのたわみ変形を防止することが目的であって、周辺地山からの土圧を支持できるように厚みや材質を適宜決定すればよい。 The purpose of the reinforcing inner wall is to prevent bending deformation on the long side due to the large aspect ratio in the cross section of the cylindrical body, and the thickness is so as to support earth pressure from the surrounding natural ground. And the material may be determined as appropriate.
ここで、補強用中壁は、前方空間に配置されかつ後方空間には配置されないように構成されるが、カッターヘッド側については、前方空間の最前部を越えて、すなわち筒状胴体の前方内部まで延設することにより、筒状胴体をより強固に補強することが可能であって、例えばカッターヘッド背後に設けられた隔壁近傍までをその延設範囲とすることができる。 Here, the reinforcing inner wall is arranged so as to be arranged in the front space and not in the rear space, but on the cutter head side, it exceeds the foremost part of the front space, that is, the front inside of the cylindrical body. It is possible to reinforce the cylindrical body more firmly by extending to the vicinity of the partition wall provided behind the cutter head, for example.
また、補強用中壁は、前方空間全体にわたって、又は前方空間とその最前部を越えた延設範囲全体にわたって、連続的に延びた構成が典型例として想定されるが、土圧支持のための剛性確保に問題がないのであれば、例えば列状という形で前方空間又はその延設範囲に離散的に配置する構成も採用可能であり、具体的には、前方空間には連続的に配置し、その延設範囲には列状に離散配置する構成を採用することで、筒状胴体の前方内部に設置された様々な設備や配管との干渉を回避しつつ、あるいは筒状胴体の前方内部における横断面長手方向に沿った作業員の行き来を可能にしつつ、筒状胴体の剛性を十分に確保することが可能となる。 In addition, the reinforcing middle wall is typically assumed to continuously extend over the entire front space, or over the entire extending range beyond the front space and its frontmost portion. If there is no problem in securing rigidity, a configuration in which the front space or its extended range is discretely arranged, for example, in the form of a row, for example, can be adopted. By adopting a configuration in which the extended range is discretely arranged in a row, avoiding interference with various equipment and piping installed in the front inside of the cylindrical body, or inside the front of the cylindrical body It is possible to ensure sufficient rigidity of the cylindrical body while allowing workers to move along the longitudinal direction of the cross section.
セグメント組立体は、筒状胴体の内周面に沿った配置形状であって補強用中壁側に開いた形状となるが、筒状胴体における横断面の形状が例えば矩形状であればコの字状とし、その短手側が半円形であればC字状とすることができる。 The segment assembly is an arrangement shape along the inner peripheral surface of the cylindrical body and is open to the reinforcing inner wall side. If the shape of the cross section of the cylindrical body is, for example, a rectangular shape, If the short side is semicircular, it can be C-shaped.
第1の発明において、前方空間でセグメントをセグメント組立体へと組み立てる際、各セグメント組立体が自立してそれらの形状が保持され得るのであれば特段の措置は不要であるが、セグメント組立体は補強用中壁側に開いた形状であるため、組立完了後、状況によっては形状が安定せず、各開放端の対向距離が短くなる方向に変形する懸念がある。 In the first invention, when assembling the segments into the segment assemblies in the front space, no special measures are required as long as each segment assembly can be held independently and its shape can be maintained. Since the shape is opened on the reinforcing inner wall side, the shape may not be stable depending on the situation after the assembly is completed, and there is a concern that the facing distance between the open ends may be reduced.
その場合には、セグメント組立体が上述のように変形しないよう、該各開放端の間に支保工を適宜施せばよいが、その支保工を最終形態であるセグメントリングの補強柱としてそのまま残置する場合と、筒状胴体内だけの仮設とする場合の二通りを選択することが可能である。 In that case, it is only necessary to appropriately perform a support between the open ends so that the segment assembly is not deformed as described above, but the support is left as it is as a reinforcing column of the segment ring which is the final form. It is possible to select two cases: a case and a case where only a cylindrical body is provided.
ここで、各開放端の間に施す支保工をセグメントリングの補強柱としてそのまま残置する場合には、前方空間においてセグメント組立体における各開放端の対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱を設置すれば足りる。 Here, when the supporting work to be performed between the open ends is left as it is as the reinforcing pillar of the segment ring, the end portions are reinforced so that the end portions are joined to the inner surfaces facing the open ends of the segment assembly in the front space. It is enough to install a pillar.
かかる構成においては、補強柱が、セグメント組立体の形状を保持する支保工の役目を果たすため、セグメント組立体の支保工とセグメントリングの補強工の両方が必要である場合には、それらの作業が全体として簡略化されるという利点があるものの、各セグメント組立体のそれぞれに補強柱を支保工として設置する必要があるため、補強工が過剰になる懸念があるほか、セグメントリング内には、補強柱が二列で配置されることとなり、シールドトンネル内での後作業が必要になる場合には、作業性の低下が懸念される。 In such a configuration, since the reinforcing column serves as a support for maintaining the shape of the segment assembly, if both the support for the segment assembly and the reinforcement for the segment ring are required, these operations are performed. Although there is an advantage that is simplified as a whole, there is a concern that the reinforcement work will be excessive because it is necessary to install a reinforcing column as a support in each segment assembly, and in the segment ring, If the reinforcing pillars are arranged in two rows and it is necessary to perform a post-work in the shield tunnel, there is a concern that workability may be lowered.
一方、各開放端の間に施す支保工を筒状胴体内だけの仮設とする場合には、まず、前方空間においてセグメント組立体における各開放端の対向内面に離間方向荷重を載荷することで該セグメント組立体の形状を保持し、連結工程の後、後方空間において離間方向荷重を除荷するとともに、セグメントリングの対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱を設置する構成を採用することができる。 On the other hand, when the support work to be performed between the open ends is a temporary structure only for the cylindrical body, first, in the front space, a load in the separating direction is loaded on the opposing inner surface of each open end in the segment assembly. Adopting a configuration that maintains the shape of the segment assembly, unloads the load in the separation direction in the rear space after the connecting step, and installs a reinforcing column so that the ends are joined to the opposing inner surfaces of the segment ring. be able to.
かかる構成においては、補強柱が一列配置で済むほか、セグメントリング内で補強柱が一列で配置されることにより、シールドトンネル内での後作業が必要になった場合、例えば大断面トンネルの外殻部を構築する場合であってセグメントリングを切り開く必要がある場合には、シールドトンネル内での作業性が良好となる。 In such a configuration, the reinforcing columns need only be arranged in a row, and if the reinforcing columns are arranged in a row in the segment ring, it is necessary to perform a post-work in a shield tunnel. When building a section and when it is necessary to open the segment ring, the workability in the shield tunnel is improved.
セグメント組立体を連結した後に補強柱を設置する後者の場合、セグメントリングのどの位置に補強柱を設置するかは任意であるが、各セグメント組立体の間に嵌め込まれた連結用セグメントの対向内面に各端が接合されるように補強柱を設置したならば、該補強柱を連結用セグメントの嵌込み補強としても機能させることが可能となる。 In the latter case, where the reinforcing column is installed after connecting the segment assemblies, the position of the reinforcing column in the segment ring is arbitrary, but the opposing inner surfaces of the connecting segments fitted between the segment assemblies If the reinforcing pillars are installed so that the ends are joined to each other, the reinforcing pillars can function as fitting reinforcements for the connecting segments.
第2の発明において、セグメント組立体が第1の発明で述べたたわみ変形しないよう、その各開放端の間に支保工を設置するとともに、該支保工を最終形態であるセグメントリングの補強柱としてそのまま残置する場合、相異なるセグメント組立体間の離間スペースに連結用セグメントを嵌め込むための連結セグメント挿入機構を、上述の補強柱に前後方向に移動自在となるように取り付けた構成を採用したならば、連結用セグメントを効率よく嵌め込むことが可能となり、ひいてはセグメント組立体を連結してセグメントリングへと組み上げる作業を短時間に行うことができる。 In the second invention, in order to prevent the segment assembly from being bent and deformed as described in the first invention, a support work is installed between the open ends thereof, and the support work is used as a reinforcing column for the segment ring which is the final form. If it is left as it is, if it adopts a configuration in which the connecting segment insertion mechanism for fitting the connecting segment in the space between the different segment assemblies is attached to the reinforcing column so as to be movable in the front-rear direction Thus, the connecting segments can be fitted efficiently, and as a result, the operation of connecting the segment assemblies and assembling them into segment rings can be performed in a short time.
一方、各開放端の間に施す支保工を筒状胴体内だけの仮設とする場合、前記セグメント組立体における各開放端の対向内面に伸縮部材の先端がそれぞれ押し当てられることで該セグメント組立体の形状を保持できるように構成された形状保持機構を、前記後方空間から前記前方空間へ移設自在となるように前記セグメント組立空間に配置した構成を採用したならば、形状保持の作業を効率よく行うことが可能となる。 On the other hand, when the support work performed between the open ends is a temporary structure only in the cylindrical body, the tip of the expansion / contraction member is pressed against the inner surface facing each open end of the segment assembly. If a configuration is adopted in which the shape holding mechanism configured to hold the shape of the segment is arranged in the segment assembly space so that it can be transferred from the rear space to the front space, the shape holding work is efficiently performed. Can be done.
以下、本発明に係るトンネル掘進機及びそれを用いたシールドトンネルのセグメント組立方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of a tunnel excavator and a shield tunnel segment assembling method using the tunnel excavator according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1及び図2は、本実施形態に係るトンネル掘進機1を示した図である。これらの図に示すように、本実施形態に係るトンネル掘進機1は、土砂地盤を掘削するシールドマシンとして構成してあり、従来の矩形シールドと同様、筒状胴体3の前方開口にカッターヘッド2,2を並設するとともに、該筒状胴体の後方内部にセグメント11を組み立てるためのセグメント組立空間4を設けてある。
FIG.1 and FIG.2 is the figure which showed the
筒状胴体3は、横断面の高さが例えば5m、幅が10m程度で、縦横比が2程度の矩形状断面をなすように構成すればよい。
The
セグメント組立空間4は、セグメント11を組み立ててこれを既設のセグメント列の先頭に配置するためのエレクター8やセグメント列から反力をとってトンネル掘進機1を前進させるための推進ジャッキ10が設置された近傍位置を概ね最前部とし、筒状胴体3のテール縁部13を最後部とするが、本実施形態では、該セグメント組立空間のうち、カッターヘッド2に近い側、すなわちエレクター8や推進ジャッキ10が設置された近傍位置を概ね最前部、筒状胴体3のテール縁部13から距離dの位置を最後部とした前方空間5に補強用中壁6を配置し、該補強用中壁を挟み込むようにその両側でセグメント11を該補強用中壁側に開いた形状、本実施形態ではコの字状のセグメント組立体12,12にそれぞれ組み立てることができるように構成してある。
The
補強用中壁6は、筒状胴体3の材軸、図1(a)で言えば左右方向と配置面が平行になるように配置してあるとともに、図1(c)でよくわかるように、筒状胴体3の対向内周面であって、その横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように配置してある。
The reinforcing
補強用中壁6は、上述したように前方空間5に配置されたものであって、筒状胴体3のテール縁部13から距離dの位置を後端として配置してあるが、カッターヘッド2の側については、該カッターヘッドからの土砂を取り込むためのチャンバーを介してその背後に設けられた隔壁9近傍を前端としてあり、前方空間5の最前部を越えた隔壁9近傍までを延設範囲としてある。
The reinforcing
一方、トンネル掘進機1は、セグメント組立空間4のうち、カッターヘッド2から離隔した側の空間、すなわち筒状胴体3のテール縁部13から距離dの位置を最前部、筒状胴体3のテール縁部13を最後部とした空間を後方空間7とし、該後方空間にセグメント組立体12,12が前方空間5から相対移動してきたとき、セグメント組立体12,12のうち、一方のセグメント組立体12の開放端とそれに対向する他方のセグメント組立体12の開放端との間に拡がる離間スペース31に連結用セグメント21を嵌め込むことで、該セグメント組立体を相互に連結できるように構成してある。
On the other hand, the
本実施形態に係るシールドトンネルのセグメント組立方法をトンネル掘進機1を用いて実施するには、まず図3(a)に示すように、補強用中壁6を挟み込むようにその両側でセグメント11をコの字状のセグメント組立体12,12へとそれぞれ組み立てる。セグメント11の組立にあたっては、エレクター8を適宜作動させればよい。
To implement the shield tunnel segment assembling method according to the present embodiment using the
セグメント組立体12,12は、既設のセグメント列32の先頭に連結されるように組み立てられるが、次に、図3(b)に示すように、セグメント組立体12,12から反力をとる形で推進ジャッキ10を駆動することにより、トンネル掘進機1を前進させる。
The
このようにすると、セグメント組立体12,12が相対的に前方空間5から後方空間7へと移動するが、後方空間7では補強用中壁6が設置されていない。
In this way, the
そのため、相異なるセグメント組立体12,12の開放端は、補強用中壁6で隔てられた状態から互いに対向する状態へと移行し、それらの間には離間スペース31が形成されるので、該離間スペースに連結用セグメント21を嵌め込むことで、各セグメント組立体21,21を相互に連結する。
Therefore, the open ends of the
ここで、離間スペース31は、推進ジャッキ10のストロークの伸びに応じて徐々に拡がるため、連結用セグメント21の幅を、図2のようにセグメント11の幅の例えば5分の1に設定しておくことにより、推進ジャッキ10のストロークの伸び、換言すればトンネル掘進機1の前進に合わせて連結用セグメント21を順次嵌め込んでいくように構成しておくのが望ましい。
Here, since the separation space 31 gradually expands as the stroke of the
このようにすれば、後方空間7の長さdをセグメント11の幅よりも短くすることができるので、その分、前方空間5の最後部を下げる、すなわち補強用中壁6を長くすることがことが可能となり、補強用中壁6による筒状胴体3の補強効果を十分に高めることができる。
In this way, the length d of the
連結用セグメント21の嵌込みによって、セグメント組立体12,12をセグメントリング33へと組み上げたならば、推進ジャッキ10を収縮させてセグメント11を組み立てるためのスペースを確保し、しかる後、あらたにセグメント11をセグメント組立体12,12へと組み立てる。
When the
以下同様にして、前方空間5でのセグメント組立体12,12の組立、推進ジャッキ10の伸張による該セグメント組立体の後方空間7への相対移動、連結用セグメント21によるセグメント組立体12,12の連結、推進ジャッキ10の収縮、及びあらたなセグメント組立体12,12の組立からなる一連の工程を繰り返す。
Similarly, the assembly of the
以上説明したように、本実施形態に係るトンネル掘進機1及びそれを用いたシールドトンネルのセグメント組立方法によれば、前方空間5に補強用中壁6を設置し、該補強用中壁により、筒状胴体3を介して作用する周辺地山からの土圧を支持するとともに、セグメント11を組み立てるにあたっては、補強用中壁6が設置された前方空間5で該補強用中壁を挟み込むようにその両側でセグメント組立体12,12へとまずは組み立てた後、補強用中壁6が設置されていない後方空間7でセグメント組立体12,12を連結用セグメント21を介して互いに連結する、いわば二段階組立でセグメントリング33へと組み上げるようにしたので、従前通り、既設のセグメント列32の先頭にあらたなセグメントをセグメントリング33として連続的に接合することを可能にしつつ、横断面における縦横比が大きな筒状胴体3を補強用中壁6で補強してそのたわみ変形を防止することが可能となる。
As explained above, according to the
また、本実施形態に係るトンネル掘進機1及びそれを用いたシールドトンネルのセグメント組立方法によれば、上述の作用効果によってトンネル掘進機1の縦横比を大きくすることができるため、大断面トンネルの外殻部を構築する場合において、連結すべき小断面シールドトンネルの個数、ひいては小断面シールドトンネルの連結箇所を減らすことが可能となり、かくして大断面トンネルの外殻部を効率よく構築することが可能となる。
Further, according to the
本実施形態では、推進ジャッキ10を伸張させつつ、連結用セグメント21を順次嵌め込んでいき、それら連結用セグメント21がすべて嵌め込まれた後、すなわちセグメントリング33が組み立てられた後、推進ジャッキ10を収縮させてあらたなセグメント組立体12の組立を行うようにしたが、補強用中壁6をそれほど長くせずとも筒状胴体3を十分に補強することが可能であって、その分、後方空間7に余裕を持たせることができるのであれば、推進ジャッキ10が最大ストロークになった状態でもなお、セグメント組立体12全体が後方空間7にとどまるようにする構成が可能であり、この場合であれば、連結用セグメント21の嵌込みを行っている間、推進ジャッキ10を収縮させてスペースを確保するとともに、該スペースにあらたなセグメント組立体12の組立を行うことが可能である。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、推進ジャッキ10が最大ストロークとなったとき、セグメント組立体12の全幅がすべて前方空間5から抜けるとともに後方空間7にて連結用セグメント21の嵌込みが完了するように構成したが、推進ジャッキ10が最大ストローク長になるタイミングと、連結用セグメント21の嵌込みによるセグメント組立体12,12の連結が完了するタイミングとは必ずしも一致する必要はない。
Further, in this embodiment, when the
すなわち、推進ジャッキ10の設置位置の関係で、セグメント組立体12の全幅が後方空間7に入らずに一部が前方空間5に残ってしまい、全ての連結用セグメント21、上述の実施形態では5つの連結用セグメント21を同一工程で離間スペース31に全て嵌め込むことができない場合であっても、残りの連結用セグメント21は、次の工程で離間スペース31が生じるので、そのときに嵌め込めば足りる。
That is, due to the installation position of the
また、本実施形態では特に言及しなかったが、セグメント組立体12,12へと組み立てた後、状況によってはその形状が安定せず、各開放端の対向距離が短くなる方向に変形する懸念があるとともに、それらを連結してセグメントリング33とした後、周辺地山からの土圧を支持するために該セグメントリング内に補強柱が必要になることがある。
Although not particularly mentioned in the present embodiment, after assembling into the
その場合には、セグメント11をセグメント組立体12へと組み立てた後、図4に示すように、前方空間5でセグメント組立体12における各開放端の対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱41を支保工として設置すればよい。
In that case, after assembling the segment 11 into the
かかる構成によれば、周辺地山からの土圧を支持するための補強柱41を、セグメント組立中においては、セグメント組立体12の形状を保持するための支保工として有効利用することが可能となる。
According to such a configuration, the reinforcing column 41 for supporting the earth pressure from the surrounding natural ground can be effectively used as a support for maintaining the shape of the
ここで、補強柱41を、セグメント組立体12の支保工として該セグメント組立体における開放端の対向内面に設置する場合、図5に示したように、連結用セグメント21を離間スペース31に嵌め込むための連結セグメント挿入機構51を後方空間7に配置した構成を採用することができる。
Here, when the reinforcing column 41 is installed on the opposed inner surface of the open end of the
連結セグメント挿入機構51は、伸縮ジャッキ本体の側方にガイドレール53,53を突設してなり、該ガイドレールを、補強柱41の対向側面に設けたガイド受け52,52の上に摺動自在に載せることにより、前後方向、すなわち筒状胴体3の材軸方向に沿って移動できるようになっている。
The connecting segment insertion mechanism 51 has guide rails 53, 53 projecting from the side of the telescopic jack body, and the guide rails slide on the
かかる構成においては、推進ジャッキ10のストロークの伸び、すなわちトンネル掘進機1の前進に合わせて、連結セグメント挿入機構51を前方に移動しながら、連結用セグメント21を順次嵌め込んでいけばよい。
In such a configuration, the connecting
一方、セグメント組立体12の形状を保持するための措置として、上述の変形例に代えて、図6及び図7に示す別の変形例を採用することが可能である。これらの図に示す変形例に係るトンネル掘進機は、セグメント組立体12の形状を保持できるように構成された形状保持機構64を補強用中壁6の両側にそれぞれ設置してあり、該形状保持機構は、矩形フレーム61の上梁に伸縮部材62を立設するとともに下梁に伸縮部材63を垂設し、該各伸縮部材を伸張してそれらの先端をセグメント組立体12における各開放端の対向内面に押し当てることで、該セグメント組立体の形状を保持できるようになっている。
On the other hand, as a measure for maintaining the shape of the
かかる変形例においては、図6(a)及び図7(a)に示すように、補強用中壁6の両側でセグメント組立体12をそれぞれ組み立てた後、セグメント組立体12,12の開放端側に形状保持機構64,64をそれぞれ設置し、次いで、伸縮部材62,63を作動させることにより、前方空間5においてセグメント組立体12,12における各開放端の対向内面に離間方向荷重を載荷し、該セグメント組立体の形状を保持する。
In this modified example, as shown in FIGS. 6 (a) and 7 (a), after assembling the
次に、図6(b)に示すように、推進ジャッキ10を作動させてトンネル掘進機1を前進させる。
Next, as shown in FIG. 6B, the
すると、上述の実施形態でも述べた通り、セグメント組立体12,12が相対的に前方空間5から後方空間7へと移動するが、後方空間7では補強用中壁6が設置されていない。
Then, as described in the above embodiment, the
そのため、相異なるセグメント組立体12,12の開放端は、補強用中壁6で隔てられた状態から互いに対向する状態へと移行し、それらの間には離間スペース31が形成されるので、図7(a)に示すように、離間スペース31に連結用セグメント21を嵌め込むことで、各セグメント組立体21,21を相互に連結してセグメントリング33に組み上げる。
For this reason, the open ends of the
ここで、離間スペース31は上述の実施形態と同様、推進ジャッキ10のストロークの伸びに応じて徐々に拡がるため、連結用セグメント21の幅を、図6(b)のようにセグメント11の幅の例えば5分の1に設定しておくことにより、推進ジャッキ10のストロークの伸び、換言すればトンネル掘進機1の前進に合わせて連結用セグメント21を順次嵌め込んでいくように構成しておくのが望ましい。
Here, as in the above-described embodiment, the spacing space 31 gradually expands as the stroke of the
次に、連結工程が終了したら図6(c)に示すように、推進ジャッキ10を収縮させてスペースを確保し、該スペースにあらたなセグメント組立体12の組立を行うとともに、伸縮部材62,63を収縮することで上述の離間方向荷重を除荷するとともに形状保持機構64,64を前方空間5に移設し、該形状保持機構をあらたに組み立てられたセグメント組立体12,12に設置する。
Next, when the connecting step is completed, as shown in FIG. 6C, the
形状保持機構64は、その矩形フレーム61を、補強用中壁6の側面に設けられた水平ガイドレール(図示せず)に水平移動自在に取り付けることで、スムーズに前方移設が行えるよう構成しておくのが望ましい。
The
以下、同様に、セグメント組立体12の組立、形状保持機構64の設置による該セグメント組立体の形状保持、推進ジャッキ10の伸張による後方空間7への相対移動、連結用セグメント21によるセグメント組立体12,12の連結、形状保持機構64の除荷、及び形状保持機構64の移設とあらたなセグメント組立体12への設置という一連の工程を繰り返し行う。
Hereinafter, similarly, the assembly of the
なお、セグメントリング33に周辺地山からの土圧に対する補強が必要な場合においては、図6(c)及び図7(b)に示すように、該セグメントリングの対向内面に端部がそれぞれ接合されるように補強柱65を設置すればよい。
When the
ここで、補強柱65の各端を連結用セグメント21に接合するようにすれば、補強柱65を連結用セグメント21の嵌合補強としても利用することができる。
Here, if each end of the reinforcing
1 トンネル掘進機
2 カッターヘッド
3 筒状胴体
4 セグメント組立空間
5 前方空間
6 補強用中壁
7 後方空間
11 セグメント
12 セグメント組立体
21 連結用セグメント
31 離間スペース
33 セグメントリング
41 補強柱
51 連結セグメント挿入機構
64 形状保持機構
65 補強柱
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記セグメント組立空間のうち、前記カッターヘッドに近い側の前方空間に前記筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように配置された補強用中壁を挟み込むようにその両側で前記セグメントを該補強用中壁側に開いた形状のセグメント組立体にそれぞれ組み立て、
前記カッターヘッドから離隔した側の後方空間において、前記各セグメント組立体のうち、相異なるセグメント組立体にそれぞれ属しかつ互いに対向する開放端の間に拡がる離間スペースに連結用セグメントを嵌め込むことで前記各セグメント組立体を相互に連結してセグメントリングとすることを特徴とするシールドトンネルのセグメント組立方法。 In a segment assembling method for a shield tunnel, a segment assembling space is provided in a rear interior of a cylindrical body provided with a tunnel head and provided with a cutter head at a front opening, and the segments are assembled in the segment assembling space.
In the segment assembly space, the material axis of the cylindrical body is arranged in parallel with the front space on the side close to the cutter head, and the inner surface of the cylindrical body is an opposed inner peripheral surface. Assembling the segments into a segment assembly having a shape opened to the reinforcing inner wall side on both sides so as to sandwich the reinforcing inner wall arranged so that each end is joined to the position corresponding to the longitudinal side,
In the rear space on the side separated from the cutter head, the connecting segment is fitted into a spacing space that belongs to a different segment assembly among the segment assemblies and extends between open ends facing each other. A segment assembly method for a shield tunnel, wherein the segment assemblies are connected to each other to form a segment ring.
前記セグメント組立空間のうち、前記カッターヘッドに近い側の前方空間に前記筒状胴体の材軸と配置面が平行になるようにかつ該筒状胴体の対向内周面であってその横断面における長手側相当位置に各端が接合されるように補強用中壁を配置するとともに、該補強用中壁を挟み込むようにその両側で前記セグメントを該補強用中壁側に開いた形状のセグメント組立体にそれぞれ組み立てることができるように構成し、前記カッターヘッドから離隔した側の後方空間で前記各セグメント組立体を相互に連結できるように構成したことを特徴とするトンネル掘進機。 In a tunnel excavator in which a segment assembly space for assembling a segment is provided in the rear interior of a cylindrical body in which a cutter head is installed in a front opening,
In the segment assembly space, the material axis of the cylindrical body is arranged in parallel with the front space on the side close to the cutter head, and the inner surface of the cylindrical body is an opposed inner peripheral surface. A segment set having a shape in which the reinforcing inner wall is arranged so that the ends are joined at positions corresponding to the longitudinal side, and the segments are opened on both sides of the reinforcing inner wall so as to sandwich the reinforcing inner wall. A tunnel excavator configured to be able to be assembled in three dimensions and configured to be able to connect the segment assemblies to each other in a rear space on the side separated from the cutter head.
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