JP2019078048A - スライド式バックアンカーおよびシールド機の掘進方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スライド式バックアンカーの移動や位置決めの為に、新たなジャッキを設ける必要の無い手段を提供すること。【解決手段】シールドジャッキＹと接続する複数のアンカー桁１０を少なくとも含むバックアンカーＡと、アンカー桁１０と不動点Ｃとの間に介設する位置調整部Ｂ（ネジ棒３０、支圧柱４０、規制具５０）とを少なくとも具備するスライド式バックアンカーである。シールドジャッキＹの伸縮作業時には、各アンカー桁１０が受ける掘進推力または土圧を、規制具５０、ネジ棒３０、支圧柱４０の順に不動点Ｃへと伝達する。移動したアンカー桁１０では取り残された規制具５０を元の位置に戻して、その他のアンカー桁１０の移動時の反力受け体とする。【選択図】図１

Description

本発明は、シールド機の初期掘進に用いるスライド式バックアンカーおよびそのスライド式バックアンカーを用いたシールド機の掘進方法に関する。

シールド掘進機の初期掘進時において、シールド機の前進に伴う反力を受けるための方法として、以下の先行技術文献に記載の技術が知られている。

特開２０１２−４１７４８号公報 特開２０１３−１３３６８２号公報

佐藤工業株式会社「センターホールジャッキ方式のシールド発進方法」http://www.satokogyo.co.jp/technology/detail.php?id=23&parent_id=2&category_id=23

これらの文献に記載のスライド式バックアンカーは、シールドジャッキの反力を受けるためのバックアンカーの移動に、シールドジャッキとは別のジャッキを新たに設けなければならず、これらのジャッキの設置に時間を要したり、作業空間が占められたりする問題が生じていた。

よって、本発明は、スライド式バックアンカーの移動や位置決めの為に、新たなジャッキを設ける必要の無い手段の提供を目的の１つとする。

上記課題を解決すべくなされた本願の第１発明は、シールド機の掘進に用いるスライド式バックアンカーであって、シールド機のシールドジャッキと直接又は間接的に接続する複数のアンカー桁を少なくとも含んでなる、バックアンカーと、前記アンカー桁と不動点との間に介設し、シールド機の掘進方向に対して前記アンカー桁を位置決め自在に構成する、位置調整部と、を少なくとも具備し、前記アンカー桁が、掘進方向に貫通して互いに連通する、挿通孔、を少なくとも有し、前記位置調整部が、掘進方向を長手方向として、前記挿通孔に挿通する、ネジ棒と、掘進方向を長手方向とする、支圧柱と、前記ネジ棒に螺合して、螺合位置より後方へのアンカー桁の後退を規制可能な、規制具と、を少なくとも具備し、前記ネジ棒および支圧柱は、互いの前端側を直接又は間接的に接続し、前記ネジ棒の後端側は、解放し、前記支圧柱の後端側は、前記不動点と接続してあり、前記アンカー桁が受ける掘進推力または土圧を、規制具、ネジ棒、支圧柱、不動点の順に伝達することを特徴とする。
また、本願の第２発明は、前記第１発明において、移動対象以外のアンカー桁のうち少なくとも何れか１つのアンカー桁において、シールドジャッキの伸縮状態を問わずに、移動対象のアンカー桁を支持する、支持面を有することを特徴とする。
また、本願の第３発明によれば、前記第１発明または第２発明において、前記アンカー桁同士で、支圧柱およびネジ棒を共有していることを特徴とする。
また、本願の第４発明は、前記第１発明乃至第３発明のうち何れか１つの発明において、前記アンカー桁の前方に、シールドジャッキの後端と接続する伝達桁を設けてあることを特徴とする。
また、本願の第５発明は、前記第１発明乃至第４発明のうち何れか１つの発明に記載のスライド式バックアンカーを用いたシールド機の掘進方法であって、（ａ）複数のアンカー桁の後退を、規制具で規制する工程、（ｂ）複数のアンカー桁のうち少なくとも何れか１つのアンカー桁に接続するシールドジャッキを伸長して、シールド機の前進を行う工程、（ｃ）移動対象のアンカー桁に接続するシールドジャッキを縮長して、移動対象以外のアンカー桁で土圧を受けながら、移動対象のアンカー桁を前方に引き寄せる工程、（ｄ）移動対象のアンカー桁に挿通してあるネジ棒上の規制具の前方への螺合を進めて、前記（ａ）の状態へと戻す工程、を少なくとも含むことを特徴とする。

本発明によれば、以下に記載する効果のうち、少なくとも何れか１つの効果を奏する。
（１）シールドジャッキを接続するアンカー桁（バックアンカー）の位置決めをネジ棒に螺合する規制具で行うため、シールドジャッキ以外のジャッキ（センターホールジャッキなど）を必要としない。
よって、ジャッキや油圧機構の設置時間の低減や、作業スペースの確保に繋がる。
（２）仮セグメントの構築が不要である。
（３）前記（１）（２）により、狭い立坑内でのシールド掘進が可能となる。
（４）シールドジャッキは元々独立して動作可能に構成してあるため、初期掘進時の方向制御も容易である。
（５）アンカー桁同士で支圧柱およびネジ棒を共有することで、バックアンカー周辺のスペースをより確保できる。
（６）アンカー桁が常にその他のアンカー桁で支持されるため、アンカー桁を安定して支持できる。

実施例１に係るスライド式バックアンカーの全体構成を示す概略側面図。 バックアンカーの構造を示す概略正面図。 アンカー桁と、ネジ棒および支圧柱との位置関係を示す概略断面図。 シールド機の掘進方法の手順を示す概略図（１）。 シールド機の掘進方法の手順を示す概略図（２）。 実施例２に係るスライド式バックアンカーにおいてバックアンカーの構成を示す概略図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

＜１＞全体構成（図１）
図１では、発進立坑内からシールド機を初期掘進させる際に、本発明に係るスライド式バックアンカーを用いた例を示している。
スライド式バックアンカーは、シールド機Ｘの後方に設置する構造体である。
スライド式バックアンカーは、シールドジャッキＹと直接または間接的に接続するバックアンカーＡと、前記バックアンカーＡの位置を調整する位置調整部Ｂと、を少なくとも具備する。
バックアンカーＡは、シールド機Ｘの掘進推力や、シールド機Ｘが受ける土圧を、シールドジャッキＹと直接又は間接的に接続する複数のアンカー桁１０を少なくとも含んで構成する。
また、位置調整部Ｂは、前記アンカー桁１０を個別に移動および位置決め可能に構成するための、ネジ棒３０、支圧柱４０、規制具５０を少なくとも含んで構成する。
以下、各構成要素の詳細について説明する。

＜２＞アンカー桁（図１〜図３）
アンカー桁１０は、シールドジャッキＹの伸縮時において、シールド機Ｘによる掘進推力やシールド機Ｘが受ける土圧を直接または間接的に受けるための部材である。
アンカー桁１０は、バックアンカーをシールドジャッキのグループ毎に分割してなり、これらのアンカー桁１０に接続するシールドジャッキＹを個別に動作することで、アンカー桁１０を個別に移動させることができる。
本実施例では、図２に示すように、バックアンカーＡを、矩形形状の桁材を一辺毎に分割した４つのアンカー桁（上側アンカー桁１０ａ、下側アンカー桁１０ｂ、および２つの横側アンカー桁１０ｃ、１０ｄ）で構成している。

＜２．１＞伝達桁の設置（図１，２）
本実施例では、図１，２に示すように、各アンカー桁１０の前方側にそれぞれ伝達桁２０（２０ａ〜２０ｄ）を設けており、各伝達桁２０にシールドジャッキＹの後端を接続している。
よって、本実施例での各アンカー桁１０は、各伝達桁２０を介してシールド機Ｘの掘進推力等を間接的に受ける構造を呈している。

＜２．２＞挿通孔の形成（図２，３）
各アンカー桁１０（１０ａ〜１０ｄ）には、前後方向（掘進方向）に貫通してなる、挿通孔１１（１１ａ〜１１ｄ）を設けている。
図２に示すように、挿通孔１１は、各アンカー桁１０の長手方向の両端に、上下方向に間隔を空けて二箇所設けてある。
挿通孔１１の径は、後述するネジ棒３０よりも大きな径とする。
よって、本実施例では、１つのアンカー桁１０の長手方向の端部に二箇所ずつ設けてあり、１つのアンカー桁１０で計四箇所の挿通孔１１を有する態様としている。

＜２．３＞貫通孔の形成（図２，３）
また、各アンカー桁１０（１０ａ〜１０ｄ）には、前記挿通孔１１の間に、前後方向（掘進方向）に貫通してなる、貫通孔１２（１２ａ〜１２ｄ）を一箇所設けている。
挿通孔１２の径は、後述するネジ棒３０よりも大きな径とする。
よって、本実施例では、１つのアンカー桁１０に対し、長手方向の端部に一箇所ずつ計二箇所の貫通孔１２を有する態様としている。

＜３＞ネジ棒（図１，３）
ネジ棒３０は、後述する規制具５０を介してシールド機Ｘの掘進推力等を、支圧柱４０に伝達するための要素である。
ネジ棒３０（３０ａ〜３０ｄ）は、掘進方向を長手方向とする、ネジ溝を有する部材で構成し、例えばＰＣ鋼棒などを用いることができる。
図１に示すように、ネジ棒３０の前端側は、別途設けた接続板３１に固定してあるナット（図示せず）などに締結しており、ネジ棒３０の後端側は、解放端としている。
この接続板３１は、図示しない部材で載置または吊り下げておき、落下を阻止しておいてもよい。
そして、図３に示すように、ネジ棒３０はアンカー桁１０の両端に設けてある挿通孔１１にそれぞれ挿通してある。

＜４＞支圧柱（図１，３）
支圧柱４０は、ネジ棒３０および不動点Ｃと接続して、シールド機Ｘの掘進推力等を不動点Ｃまで伝達するための要素である。
支圧柱４０（４０ａ〜４０ｄ）は、掘進方向を長手方向とする、柱部材で構成する。
図１に示すように、支圧柱４０の前端側は、前記したネジ棒３０の前端側を固定してある接続板３１と接続しておき、支圧柱４０の後端側は、立坑内の不動点Ｃに固定しておく。
そして、図３に示すように、支圧柱４０は、アンカー桁１０の両端に設けてある貫通孔１２にそれぞれ挿通してある。

＜５＞規制具（図３）
規制具５０は、ネジ棒３０に螺合することによって、ネジ棒３０を挿通してあるアンカー桁１０の後退を規制するための部材である。
図３に示すように、規制具５０（５０ａ〜５０ｄ）は、ネジ棒３０に螺合可能で、前記挿通孔１１よりも大径のナットなどを用いることができる。
この規制具５０を、ネジ棒３０の解放端側から螺合し、アンカー桁１０の背後近傍の位置に留めておけば、アンカー桁１０が後退しようとしても、規制具５０がアンカー桁１０と干渉することとなり、当該規制具５０の螺合位置よりも後方に向かってアンカー桁１０が移動できなくなる。

＜６＞シールド機の直進時の手順（図４、５）
前記したスライド式バックアンカーを用いたシールド機の掘進方法において、シールド機Ｘを直進させる場合の手順例について説明する。
なお、図４，５では、説明の便宜上、奥側に見えるシールドジャッキＹや、アンカー桁１０、伝達桁２０などの図示を省略している場合がある。

＜６．１＞工程（ａ）：初期状態（後退規制状態）（図４（ａ））
図４（ａ）では、全てのアンカー桁１０（１０ａ〜１０ｄ）の背後に規制具５０（５０ａ〜５０ｄ）が螺合してある状態であり、バックアンカーＡの後退が規制されている状態である。

＜６．２＞工程（ｂ）：シールド機の前進（図４（ｂ））
この状態から、全てのシールドジャッキＹの伸長を開始すると、シールド機Ｘは直進方向に掘進する。
このとき、各シールドジャッキＹの伸長に伴って生じるシールド機Ｘの掘進推力は、各アンカー桁１０から、当該アンカー桁１０の後方に設けた規制具５０、ネジ棒３０、支圧柱４０、不動点Ｃの順に伝達することになる。
よって、シールド機Ｘの掘進推力は、最終的に不動点Ｃまで伝達され、バックアンカーＡは反力受け部として機能することとなる。

＜６．３＞工程（ｃ）：アンカー桁の引き寄せ（図４（ｃ））
全てのシールドジャッキＹを伸長してある状態から、各アンカー桁１０のシールドジャッキＹの縮長作業を行い、個別にアンカー桁Ｙの引き寄せ（前進）作業を行う。
これは、全てのアンカー桁１０を同時に引き寄せると、シールド機Ｘが受ける土圧を受けることができなくなり、シールド機Ｘのバックリングが生じるためである。
この引き寄せるアンカー桁１０を、移動対象のアンカー桁と定義し、その他のアンカー桁１０を、移動対象以外のアンカー桁と定義する。

［横側アンカー桁の引き寄せ］
図４（ｃ）は、４つのアンカー桁（１０ａ〜１０ｄ）のうち最も手前側にある横側アンカー桁１０ｃの引き寄せ作業を行った状態を示している。
このとき、残る３つのアンカー桁（上側アンカー桁１０ａ、下側アンカー桁１０ｂ、横側アンカー桁１０ｄ）は、まだ同じ位置に留まっている状態であり、各規制具５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｄ）によって、後退が規制されている状態である。
よって、移動対象のアンカー桁（横側アンカー桁１０ｃ）の引き寄せ作業時にシールド機が受ける土圧は、移動対象以外のアンカー桁（上側アンカー桁１０ａ、下側アンカー桁１０ｂ、横側アンカー桁１０ｄ）が受けて、これらのアンカー桁１０の背後にそれぞれ設けた規制具５０（５０ａ，５０ｂ，５０ｄ）、ネジ棒３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｄ）、支圧柱４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｄ）、不動点Ｃの順に伝達して受けることとなる。

［横側アンカー桁と規制具との離隔］
また、引き寄せた横側アンカー桁１０ｃに挿通してあるネジ棒３０ｃに螺合してある規制具５０ｃは、そのままの位置に取り残された状態となる。

＜６．４＞工程（ｄ）：規制具の前進（図５（ａ））
前記したとおり、引き寄せた横側アンカー桁１０ｃに挿通してあるネジ棒３０ｃに螺合してある規制具５０ｃは、そのままの位置に取り残されており、このままでは横側アンカー桁１０ｃの後退は規制されていない状態である。
そこで、横側アンカー桁１０ｃの後方で取り残されていた規制具５０ｃについてネジ棒３０ｃ上での螺合をすすめて、再度横側アンカー桁１０ｃの背後まで規制具５０ｃを移動させる。
この状態となれば、横側アンカー桁１０ｃが受ける力を規制具５０ｃに伝達可能な状態へと復帰することができる。

＜６．５＞残るアンカー桁への繰り返し（図５（ｂ））
残る上側アンカー桁１０ａ、下側アンカー桁１０ｂ、横側アンカー桁１０ｄについて、上記行程（ｃ）（ｄ）を進めることで、最終的に全てのアンカー桁１０（１０ａ〜１０ｄ）を前進させれば、次のシールドＸによる掘進作業に向けて、行程（ａ）（ｂ）を進めることができる。

＜７＞シールド機の曲進時の手順（図示せず）
なお、図示しないが、シールド機Ｘを何れかの方向に曲げて掘進する場合には、適宜曲げる方向のアンカー桁１０についてシールドジャッキＹの伸長と縮長を行っていくなどして方向調整が可能である。

＜８＞その他（横側アンカー桁の支持構造）
なお、図４（ｃ）では、説明の便宜上、シールドジャッキＹの伸縮長を長くして、横側アンカー桁１０ｃとその他のアンカー桁１０（１０ａ，１０ｂ，１０ｄ）とを大きく離隔させた状態として、図示しないレール部材などでそれぞれアンカー桁を支持するよう構成しているが、例えば、シールドジャッキＹの伸縮長を各アンカー桁１０の前後幅よりも短くすれば（図示せず）、下側アンカー桁１０ｂの上面は、引き寄せた横側アンカー桁１０ｃを常に支持する支持面を有する状態とすることができる。
同じように、横側アンカー桁１０ｃ，１０ｄに上側アンカー桁１０ａを支持する支持面を有する状態としておけば、如何なる順番でアンカー桁１０の引き寄せ作業を行ったとしても、アンカー桁１０が不安定な位置に置かれることがない。

＜９＞まとめ
このように、本発明に係るスライド式バックアンカーによれば、シールド機の掘進とバックアンカーの移動にシールドジャッキを用いるため、ジャッキや仮セグメントなどの追加設備が必要ない。
また、これらの追加設備の設置スペースが解放されるため、狭い立坑内での初期掘進時に有益である。

本発明の第２実施例について、図６を参照しながら説明する。

＜１＞ネジ棒と支圧柱の共有（図６）
本発明では、アンカー桁１０同士で、ネジ棒３０および支圧柱４０を共有するように構成してもよい。
図６に、第２実施例に係るスライド式バックアンカーＡのアンカー桁１０周辺の構造を示す。
図６では、上側アンカー桁１０ａおよび下側アンカー桁１０ｂを前方側とし、横側アンカー桁１０ｃ、１０ｄを後方側として、これらの挿通孔１１を重ね合わせるように、各アンカー桁１０を配置している。
そして、重なった挿通孔１１にネジ棒３０や支圧柱４０を挿通して、バックアンカー全体の四隅で、ネジ棒および支圧柱を共有している。
このとき、前方側のアンカー桁１０ａ，１０ｂと、後方側のアンカー桁１０ｃ，１０ｄを接触する状態とする場合には、前方側のアンカー桁用の規制具５０ａ，５０ｂが干渉しないよう、後方側の挿通孔１１ｃ，１１ｄの径の一部を規制具の径よりも大きくしておけばよい。
なお、本実施例の態様では、シールドジャッキＹの縮長によるアンカー桁１０の引き寄せ作業は、前方側のアンカー桁１０ａ，１０ｂを先行して進めてから、後方側のアンカー桁１０ｃ，１０ｄをその後進める必要がある。

＜２＞アンカー桁同士の支持
また、本実施例では、アンカー桁１０ａ，１０ｂと、アンカー桁１０ｃ，１０ｄとで前後関係が生まれるため、両方の横側アンカー桁１０ｃ，１０ｄに上側アンカー桁１０ａの移動の如何を問わずに支持可能な支持面１３ｃ，１３ｄを設けている。（符号１３ｄは図示せず）
よって、上側アンカー桁１０ａの引き寄せ作業の際に、横側アンカー桁１０ｃ、１０ｄでもって上側アンカー桁１０ａを支えておくことができる。
同様に、下側アンカー桁１０ｂにも、横側アンカー桁１０ｃ，１０ｄを支持するための支持面１３ｂを設けておくと、両方の横側アンカー桁１０ｃ、１０ｄの引き寄せ作業の際に、下側アンカー桁１０ｂでもってこれらのアンカー桁１０ｃ、１０ｄを支えておくことができる。

＜３＞まとめ
このように、本実施例に係るスライド式バックアンカーによれば、ネジ棒および支圧柱を共有することで、これらの点数を削減し、バックアンカー周辺のスペースをより確保できる効果が得られる。

Ａ バックアンカー
１０ アンカー桁
１１ 挿通孔
１２ 貫通孔
１３ 支持面
２０ 伝達桁
Ｂ 位置調整部
３０ ネジ棒
３１ 接続板
４０ 支圧柱
５０ 規制具
Ｘ シールド機
Ｙ シールドジャッキ
Ｃ 不動点

Claims (5)

1. シールド機の掘進に用いるスライド式バックアンカーであって、
   シールド機のシールドジャッキと直接又は間接的に接続する複数のアンカー桁を少なくとも含んでなる、バックアンカーと、
   前記アンカー桁と不動点との間に介設し、シールド機の掘進方向に対して前記アンカー桁を位置決め自在に構成する、位置調整部と、を少なくとも具備し、
   前記アンカー桁が、
   掘進方向に貫通して互いに連通する、挿通孔、を少なくとも有し、
   前記位置調整部が、
   掘進方向を長手方向として、前記挿通孔に挿通する、ネジ棒と、
   掘進方向を長手方向とする、支圧柱と、
   前記ネジ棒に螺合して、螺合位置より後方へのアンカー桁の後退を規制可能な、規制具と、を少なくとも具備し、
   前記ネジ棒および支圧柱は、互いの前端側を直接又は間接的に接続し、
   前記ネジ棒の後端側は、解放し、
   前記支圧柱の後端側は、前記不動点と接続してあり、
   前記アンカー桁が受ける掘進推力または土圧を、規制具、ネジ棒、支圧柱、不動点の順に伝達することを特徴とする、
   スライド式バックアンカー。
2. 移動対象以外のアンカー桁のうち少なくとも何れか１つのアンカー桁において、シールドジャッキの伸縮状態を問わずに、移動対象のアンカー桁を支持する、支持面を有することを特徴とする、
   請求項１に記載のスライド式バックアンカー。
3. 前記アンカー桁同士で、支圧柱およびネジ棒を共有していることを特徴とする、
   請求項１または２に記載のスライド式バックアンカー。
4. 前記アンカー桁の前方に、シールドジャッキの後端と接続する伝達桁を設けてあることを特徴とする、
   請求項１乃至３のうち何れか１項に記載のスライド式バックアンカー。
5. 請求項１乃至４のうち何れか１項に記載のスライド式バックアンカーを用いたシールド機の掘進方法であって、
   （ａ）複数のアンカー桁の後退を、規制具で規制する工程、
   （ｂ）複数のアンカー桁のうち少なくとも何れか１つのアンカー桁に接続するシールドジャッキを伸長して、シールド機の前進を行う工程、
   （ｃ）移動対象のアンカー桁に接続するシールドジャッキを縮長して、移動対象以外のアンカー桁で土圧を受けながら、移動対象のアンカー桁を前方に引き寄せる工程、
   （ｄ）移動対象のアンカー桁に挿通してあるネジ棒上の規制具の前方への螺合を進めて、前記（ａ）の状態へと戻す工程、
   を少なくとも含むことを特徴とする、
   シールド機の掘進方法。

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