JP2020079491A - Double circle circumferential shield excavator, shield starting base, and outer shell shielding method using a circumferential tunnel - Google Patents

Double circle circumferential shield excavator, shield starting base, and outer shell shielding method using a circumferential tunnel Download PDF

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Abstract

To provide a double circle circumferential shield excavator capable of efficiently constructing a circumferential tunnel with a horizontally long cross-section, a shield starting base, and an outer shell shielding method using a circumferential tunnel.SOLUTION: The double circle circumferential shield excavator excavates in the circumferential direction so that the tunnel alignment draws a constant circumferential curve. The double circle circumferential shield excavator includes: a shield machine body 2 that has a skin plate 20 that is formed in a double circle shape by partially overlapping a pair of circles in a sectional view as seen from the tunnel axis direction, and which includes a front torso plate 20A and a rear torso plate 20B are divided and joined in the front-rear direction; and a cutter head 3 whose center of rotation is the center of each of a pair of circles. The shield machine body 2 is provided with a partition wall 21 that is provided on the front body plate 20A and separates the chamber 3A on the working face side from the shield machine body. The front torso plate 20A and the rear torso plate 20B has a configuration that the inner circumference side in the circumferential direction is curved and joined at a predetermined angle according to the linear curvature due to the double-circular circumference shield excavator 1.SELECTED DRAWING: Figure 9

Description

本発明は、複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法に関する。   The present invention relates to an outer shell shield construction method using a double circular circumference shield excavator, a shield starting base, and a circumferential tunnel.

大規模な道路トンネル等では、シールド工法により施工される本線トンネルとランプトンネルの分岐合流部に大断面の地中空洞を設けることが求められていた。このような大断面の地中空洞の施工方法として、例えば特許文献1に示されるように、構築される分岐合流部の外殻部に覆工躯体構造を先行して施工し、その後で覆工躯体構造の内側を掘削することにより施工することが提案されている。
このような覆工躯体構造としては、分岐合流部の外殻部においてシールド工法により複数の外殻トンネルを分岐合流部の周方向に間隔をあけて施工し、さらに凍結工法により地盤防護工を施工してから隣り合う外殻トンネル同士の間を切り開いて、鉄筋や型枠を組み立てた後、コンクリートを打設することにより構築されるものが知られている。
In large-scale road tunnels, it was required to provide a large-section underground cavity at the junction of the main tunnel and ramp tunnel, which are constructed by the shield method. As a method of constructing such an underground cavity having a large cross section, for example, as shown in Patent Document 1, the outer shell portion of the branch confluence portion to be constructed is first constructed with a lining structure, and then the lining is performed. It is proposed to construct by excavating the inside of the frame structure.
For such a lining frame structure, a plurality of outer shell tunnels are constructed in the outer shell part of the branch confluence part by a shield method at intervals in the circumferential direction of the branch confluence part, and further ground protection work is applied by the freezing method. It is known that the structure is constructed by cutting open the outer shell tunnels next to each other, assembling the reinforcing bars and the formwork, and then placing concrete.

また、分岐合流部を施工する際には、先行して掘削した本線トンネルとランプトンネルを囲うようにして、これらのトンネル軸方向に平行な方向を中心軸とした円周方向に沿って延びる矩形断面の円周トンネルをシールド工法により施工し、この円周トンネルを発進基地として外殻シールド掘削機を発進させて上述した外殻トンネルを掘削する工法が知られている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, when constructing the branch confluence part, a rectangle extending along the circumferential direction with the direction parallel to the tunnel axis direction as the central axis is surrounded so as to surround the main tunnel and the ramp tunnel excavated in advance. A construction method is known in which a circumferential tunnel having a cross section is constructed by a shield construction method, and the outer shell shield excavator is started by using this circumferential tunnel as a starting base to excavate the outer shell tunnel (see, for example, Patent Document 2). ).

特許第4958035号公報Japanese Patent No. 4958035 特開2014−43738号公報JP, 2014-43738, A

しかしながら、従来提案されている外殻トンネルを掘削するための外殻シールド掘削機の発進基地となる円周トンネルの施工方法にあっては、以下の点で問題があった。
すなわち、円周トンネルにより構成される発進基地は、外殻シールド掘削機を発進させるために奥行き方向にある程度のスペースが必要となる。つまり、円周トンネルの断面形状としては奥行き方向に長い横長の矩形断面であることが発進基地として利用する上で有効的であり望ましい。ところが、矩形断面の円周シールド機による掘削及び覆工は周囲から受ける土水圧による外力に対して構造的に不安定であり、施工が難しいという問題があった。
However, the conventionally proposed method for constructing a circumferential tunnel that serves as a starting base for an outer shell shield excavator for excavating an outer shell tunnel has the following problems.
That is, the starting base formed by the circumferential tunnel requires a certain amount of space in the depth direction for starting the outer shell shield excavator. In other words, the cross-sectional shape of the circumferential tunnel is a horizontally long rectangular cross section that is long in the depth direction, which is effective and desirable for use as a starting base. However, excavation and lining with a circular shield machine having a rectangular cross section is structurally unstable with respect to an external force due to earth water pressure received from the surroundings, and there is a problem that construction is difficult.

一方で、円形断面のシールドは円周方向の掘進においても比較的、施工管理がし易く、構造的にも安定している。ところが、上述したように外殻シールド掘削機を発進させるための奥行き方向のスペースを確保できる外径の円形シールド機により施工する場合は、外殻シールド掘削機の発進基地として利用する際に円周トンネルの上下部に大きな不要な空間が生じてしまい、非効率な施工となることから、その点で改善の余地があった。   On the other hand, a shield having a circular cross section is relatively stable in construction management and is structurally stable even when excavating in the circumferential direction. However, as mentioned above, when constructing with a circular shield machine with an outer diameter that can secure space in the depth direction for starting the outer shell shield excavator, when using it as a starting base of the outer shell shield excavator, There was room for improvement in that respect, because large unnecessary spaces were created above and below the tunnel, resulting in inefficient construction.

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、横長断面形状の円周トンネルを効率よく施工することができる複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and a double circular circumferential shield excavator capable of efficiently constructing a circumferential tunnel having a laterally elongated cross-section, a shield starting base, and an outside using a circumferential tunnel. The purpose is to provide a shell shield method.

上記目的を達成するため、本発明に係る複円形円周シールド掘削機は、トンネル線形が一定の円周曲線を描くように円周方向に掘進される複円形円周シールド掘削機であって、トンネル軸方向から見た断面視で一対の円形同士の一部を重ねた複円形状に形成され、前胴プレートと後胴プレートに前後方向に分割接合されたスキンプレートを有するシールド機本体と、前記一対の円形のそれぞれの中心をカッタ回転中心とするカッタヘッドと、を備え、前記シールド機本体には、前記前胴プレートに設けられ切羽側のチャンバーとシールド機内とを区画する隔壁が設けられ、前記前胴プレートと前記後胴プレートとは、前記円周方向における内周側に、当該複円形円周シールド掘削機による線形の曲率に合わせた所定の角度で屈折接合されていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the double circular circumferential shield excavator according to the present invention is a double circular circumferential shield excavator that is dug in the circumferential direction so that the tunnel line shape draws a constant circumferential curve. A shield machine main body having a skin plate formed in a compound circular shape by overlapping a part of a pair of circles in a cross-sectional view viewed from the tunnel axis direction, and having a skin plate that is split and joined to the front body plate and the rear body plate in the front-rear direction, A cutter head having the center of each of the pair of circles as the center of rotation of the cutter, and the shield machine main body is provided with a partition wall that divides the chamber on the face face and the inside of the shield machine from the front body plate. The front body plate and the rear body plate are refraction-bonded to each other on an inner peripheral side in the circumferential direction at a predetermined angle according to a linear curvature by the double circular circumferential shield excavator. I am trying.

また、本発明に係るシールド発進基地は、上述した複円形円周シールド掘削機を使用して施工される複円形状の円周トンネルからなるシールド発進基地であって、前記複円形円周シールド掘削機の円周方向の掘進と共に複円形状の円周セグメントが円周方向に延在するように構築され、前記円周セグメントの内空側には、別のシールド掘削機の発進用のスペースが形成されていることを特徴としている。   Further, the shield starting base according to the present invention is a shield starting base composed of a double circular circumferential tunnel constructed using the above-mentioned double circular circumferential shield excavator, wherein the double circular circumferential shield excavation is performed. With the excavation in the circumferential direction of the machine, a double-circular circumferential segment is constructed so as to extend in the circumferential direction, and on the inner side of the circumferential segment, there is a space for starting another shield excavator. It is characterized by being formed.

また、本発明に係る円周トンネルを用いた外殻シールド工法は、上述した複円形円周シールド掘削機を使用して施工される複円形状の円周トンネルを使用し、地中空洞の外殻部に沿って掘進される外殻トンネルを構築する円周トンネルを用いた外殻シールド工法であって、前記地中空洞の施工基端側の一部に前記複円形円周シールド掘削機の発進部をなす第1シールド発進基地を施工する工程と、前記第1シールド発進基地から前記複円形円周シールド掘削機を発進し、前記円周方向に掘進させて前記円周トンネルを構築する工程と、前記円周トンネルを第2シールド発進基地とし、該第2シールド発進基地から外殻シールド掘削機を発進し、前記地中空洞の長手方向に沿って掘進させて前記外殻トンネルを構築する工程と、を有することを特徴としている。   Further, the outer shell shield construction method using the circumferential tunnel according to the present invention uses a double circular circumferential tunnel constructed using the double circular circumferential shield excavator described above, and An outer shell shield construction method using a circumferential tunnel for constructing an outer shell tunnel that is dug along a shell part, wherein a part of the compound circular circumference shield excavator is provided on a part of the construction base end side of the underground cavity. A step of constructing a first shield starting base forming a starting portion, and a step of starting the compound circular circumferential shield excavator from the first shield starting base and digging in the circumferential direction to construct the circumferential tunnel. And the circumferential tunnel is used as a second shield starting base, an outer shell shield excavator is started from the second shield starting base, and the outer shell tunnel is constructed by excavating along the longitudinal direction of the underground cavity. And a process.

本発明では、複円形円周シールド掘削機のスキンプレートの前胴プレートと後胴プレートとが円周方向における内周側に所定の角度で屈折接合され、一定の姿勢を保ちつつ一定の曲率で円周方向に掘進することが可能となる。そのため、所定の円周方向となる円周曲線を描くトンネル線形で掘進した複円形状の横長断面の円周トンネルを効率よく施工することができる。そして、複円形円周シールド掘削機で掘削した円周トンネルの断面形状は、円周方向から見て横長の複円形状となることから、その断面の長手方向をシールドトンネルのトンネル軸方向とする別のシールド掘削機を発進させるために必要な奥行き方向の発進スペースを確保でき、発進基地として使用することができる。
つまり、横長断面の円周トンネルの施工方法として、本発明のように複円形状の複円形円周シールド掘削機を使用することにより、従来のような複雑な構造の矩形断面のシールド掘削機を用いた場合や、円形断面のシールド掘削機を2本並列に掘削して連結させる方法に比べて施工が簡単になり、コストの低減を図ることができる。さらに、複円形円周シールド掘削機の場合には、機体がローリングの影響を受け易く一般的に制御が難しい矩形断面のシール掘削機に比べて、複雑な姿勢制御が不要となる利点がある。
In the present invention, the front body plate and the rear body plate of the skin plate of the double circular circumferential shield excavator are refracted and joined at a predetermined angle to the inner peripheral side in the circumferential direction, and with a constant curvature while maintaining a constant posture. It is possible to dig in the circumferential direction. Therefore, it is possible to efficiently construct a circumferential tunnel of a compound circular shape having an oblong cross section, which is dug in a tunnel shape that draws a circumferential curve that is a predetermined circumferential direction. Since the cross-sectional shape of the circumferential tunnel excavated by the double-circle circumferential shield excavator is a laterally long double-circular shape when viewed from the circumferential direction, the longitudinal direction of the cross section is the tunnel axial direction of the shield tunnel. It is possible to secure a starting space in the depth direction necessary for starting another shield excavator, and use it as a starting base.
In other words, as a method of constructing a circumferential tunnel having a horizontally long cross section, by using a double circular circumference circular shield excavator as in the present invention, a shield excavator having a rectangular cross section with a complicated structure like the conventional one can be obtained. Compared with the case where it is used or the method of excavating and connecting two shield excavators having a circular cross section in parallel, the construction is simpler and the cost can be reduced. Further, in the case of the double circular circumference shield excavator, there is an advantage that complicated attitude control is unnecessary as compared with a seal excavator having a rectangular cross section whose body is easily affected by rolling and which is generally difficult to control.

また、本発明では、円周トンネルが曲線により形成される複円形状とすることで、矩形断面のトンネルや複数の円形トンネルを連結複数に比べて地盤から受ける土水圧に対しても構造的に有利であり、構造的に安定させることができ、例えばセグメントの厚さを小さく抑えることが可能となる。
本発明では、例えば別のシールド掘削機として大断面の地中空洞の外殻部を構成する外殻シールド掘削機を、円周トンネルの円周方向に間隔をあけて複数発進させて外殻部に複数の外殻トンネルを形成し、さらにこれら複数の外殻トンネル同士の間を掘削して連結することで外殻部に躯体構造を構築することができる。
Further, in the present invention, the circumferential tunnel has a double circular shape formed by a curved line, so that a tunnel having a rectangular cross section and a plurality of circular tunnels are structurally connected to the soil pressure received from the ground as compared with a plurality of connected tunnels. This is advantageous and can be structurally stable, for example the thickness of the segments can be kept small.
In the present invention, for example, as another shield excavator, an outer shell shield excavator that constitutes an outer shell of an underground cavity having a large cross section is started at a plurality of intervals in the circumferential direction of the circumferential tunnel to form an outer shell. A plurality of outer shell tunnels are formed in the outer shell tunnel, and the plurality of outer shell tunnels are excavated and connected to each other to construct a frame structure in the outer shell portion.

また、本発明に係る複円形円周シールド掘削機は、前記シールド機本体には、姿勢制御手段として、トンネル軸方向に直交する方向で地山側に向けて突出可能な地山グリッパー及び余掘り装置のうち、少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴としてもよい。   Further, in the double circular circumferential shield excavator according to the present invention, the shield machine main body has attitude control means, which is capable of protruding toward the natural rock side in a direction orthogonal to the tunnel axis direction and an overburdening device. Of these, at least one of them may be provided.

この場合には、地山グリッパーをトンネル径方向の外側に向けて突出させて掘削壁面の地山に反力をとって複円形円周シールド掘削機を掘進させることで、シールド機本体が所定の曲率の線形から外れることを抑制することができる。とくに円周方向に掘進する場合には、外周側の地山グリッパーを張り出して地山に反力をとることや、余掘り装置によって曲がる側(円周方向の内周側)の地山を余掘りすることで、シールド機本体が外周側に向かう力を押えて掘進中の姿勢を安定させることができ、姿勢制御がし易くなる。   In this case, the ground machine gripper is projected toward the outside in the radial direction of the tunnel, the reaction force is applied to the ground of the excavation wall surface, and the compound circular circumference shield excavator is excavated. It is possible to suppress deviation from the linear shape of the curvature. In particular, when excavating in the circumferential direction, the ground gripper on the outer peripheral side is overhanged to take a reaction force to the natural ground, and the ground on the side that is bent by the overdrilling device (the inner peripheral side in the circumferential direction) is left over. By digging, the shield machine main body can press the force toward the outer peripheral side to stabilize the posture during the excavation, which facilitates the posture control.

また、本発明に係るシールド発進基地は、複円形状をなす前記円周トンネルにおける断面中央には、前記円周方向に沿って複数の中柱が設けられ、前記複数の中柱のうち少なくとも前記円周トンネルにおける前記別のシールド掘削機の発進領域に位置する中柱は、前記別のシールド掘削機を設置する前の段階において撤去可能に設けられていることを特徴としてもよい。   Further, in the shield starting base according to the present invention, a plurality of middle pillars are provided along the circumferential direction at a center of a cross section of the circumferential tunnel having a double circle shape, and at least the middle pillars are provided. The center pillar located in the starting area of the another shield excavator in the circumferential tunnel may be removable so as to be removable before the another shield excavator is installed.

また、本発明に係る円周トンネルを用いた外殻シールド工法は、複円形状をなす前記円周トンネルにおける断面中央に複数の中柱を前記円周方向に沿って設ける工程と、前記外殻シールド掘削機を設置する前に、前記複数の中柱のうち少なくとも前記円周トンネルにおける前記外殻シールド掘削機の発進領域に位置する中柱を撤去する工程と、を有することを特徴としてもよい。   Further, an outer shell shield construction method using a circumferential tunnel according to the present invention comprises a step of providing a plurality of middle pillars along the circumferential direction at a center of a cross section of the circumferential tunnel having a double circular shape, and the outer shell. Before installing the shield excavator, a step of removing at least the middle pillar located in the starting region of the outer shell shield excavator in at least the circumferential tunnel among the plurality of middle pillars may be included. ..

この場合には、円周トンネルにおける別のシールド掘削機(外殻シールド掘削機)の発進領域を中柱によって補強することができる。つまり、本発明では、中柱を有する複円形状の円周トンネルとすることで、地盤から受ける土水圧に対して構造的により安定させることができる。
そして、複円形円周シールド掘削機による掘進が完了した後であって別のシールド掘削機を設置する前の段階において、複数の中柱のうち少なくとも発進領域に位置する中柱を撤去することで、別のシールド掘削機を掘進する際に必要な施工設備を配置するための奥行き方向のスペースを確保することができる。
In this case, the starting region of another shield excavator (outer shell shield excavator) in the circumferential tunnel can be reinforced by the center pillar. In other words, in the present invention, by forming the compound circular circumferential tunnel having the central pillar, it is possible to structurally stabilize the soil tunnel against the soil water pressure received from the ground.
Then, at the stage after completing the excavation by the double circular circumferential shield excavator and before installing another shield excavator, by removing at least the middle pillar located in the starting area among the plurality of middle pillars, , It is possible to secure a space in the depth direction for arranging construction equipment necessary for excavating another shield excavator.

また、本発明に係るシールド発進基地は、前記円周セグメントのうち前記別のシールド掘削機が発進する切羽に位置する部分には、前記別のシールド掘削機で掘削可能な材料からなる切削壁が設けられていることを特徴としてもよい。   Further, in the shield starting base according to the present invention, a cutting wall made of a material that can be excavated by the another shield excavator is provided in a portion of the circumferential segment located at a face where the other shield excavator starts. It may be characterized in that it is provided.

この場合には、円周セグメントのうち別のシールド掘削機で発進する切羽の壁面を切削可能な材料により形成しておくことで、切削カッタで切削しながら効率よく発進することができる。   In this case, by forming the wall surface of the face to be started by another shield excavator in the circumferential segment with a machinable material, it is possible to efficiently start while cutting with the cutting cutter.

また、本発明に係る円周トンネルを用いた外殻シールド工法は、複円形状をなす前記円周トンネルの一方の第1円形部内に発進時の前記外殻シールド掘削機が配置され、他方の第2円形部内に前記外殻シールド掘削機の発進時の反力壁を有する発進設備が配置されていることを特徴としてもよい。   Further, in the outer shell shield construction method using the circumferential tunnel according to the present invention, the outer shell shield excavator at the time of starting is arranged in the first circular portion of one of the circumferential tunnels having a double circular shape, and the other The starting equipment having a reaction force wall at the time of starting the outer shell shield excavator may be arranged in the second circular portion.

この場合には、円周トンネルより外殻シールド掘削機を発進させる際に、複円形状の断面のうち一方の第1円形部に外殻シールド掘削機を据え付け、そのときの外殻シールド掘削機の反力壁や資機材を搬入出するための発進設備を他方の第2円形部に配置することができる。すなわち、外殻シールド掘削機の後方に反力壁を設置するスペース、或いは資材の搬送や掘削土の搬出等に使用する第2円形部内に確保できるので、段取り替えの作業が不要となり、効率よく発進することができる。   In this case, when starting the outer shell shield excavator from the circumferential tunnel, the outer shell shield excavator is installed in one of the first circular portions of the cross section of the compound circular shape, and the outer shell shield excavator at that time is installed. The reaction wall and the starting equipment for loading and unloading equipment can be arranged in the other second circular portion. That is, since it can be secured in the space where a reaction force wall is installed behind the outer shell shield excavator or in the second circular portion used for transporting materials or excavating excavated soil, the work of changeover is not necessary, and it is efficient. You can start.

本発明の複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法によれば、横長断面形状の円周トンネルを効率よく施工することができる。   According to the outer shell shield construction method using the double circular circumferential shield excavator, the shield starting base, and the circumferential tunnel of the present invention, a circumferential tunnel having a laterally long sectional shape can be efficiently constructed.

本発明の実施形態による分岐合流部の概略施工状態を示す斜視図である。It is a perspective view showing a schematic construction state of a branching and joining part by an embodiment of the present invention. 図1に示す分岐合流部のトンネル線形を示す図である。It is a figure which shows the tunnel line shape of the branch merge part shown in FIG. 図2に示すA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line shown in FIG. (a)は図2に示すB−B線断面図、(b)は(a)の外殻躯体構造の内側を掘削して構築された分岐合流部の断面図である。FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 2, and FIG. 3B is a cross-sectional view of a branching and joining portion constructed by excavating the inside of the outer shell structure of FIG. 図3に示すC−C線断面図であって、複円形円周シールド掘削機を発進させた後の円周シールド発進基地を示す図である。It is CC sectional view taken on the line in FIG. 3, Comprising: It is a figure which shows the circumferential shield starting base after starting a compound circular circumferential shield excavator. 円周トンネルをトンネル軸方向から見た断面図である。It is sectional drawing which looked at the circumferential tunnel from the tunnel axial direction. 円周トンネルにおける外殻シールド掘削機の発進口を補強する発進部補強領域の構造を示すトンネル内空側から見た側面図である。It is the side view seen from the tunnel inner side which shows the structure of the starting part reinforcement area which reinforces the starting opening of the outer shell shield excavator in the circumferential tunnel. 円周トンネルの施工状態を示す図であって、掘進中の複円形円周シールド掘削機の各姿勢を示した図である。It is a figure which shows the construction state of a circumferential tunnel, Comprising: It is a figure which showed each attitude|position of the compound circular circumference shield excavator during excavation. 複円形円周シールド掘削機の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of a compound circular circumference shield excavator. 複円形円周シールド掘削機を前方から見た正面図である。It is the front view which looked at the compound circular circumference shield excavator from the front. 円周シールド発進基地において複円形円周シールド掘削機の発進前の状態を示す図である。It is a figure which shows the state before the start of a compound circular circumference shield excavator in a circumference shield starting base.

以下、本発明の実施形態による複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法について、図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an outer shell shield construction method using a compound circular circumference shield excavator, a shield starting base and a circumference tunnel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、本実施形態による複円形円周シールド掘削機1は、例えば大規模な道路トンネルにおいて、予め地中にシールド工法により施工されている本線トンネル11に対してランプトンネル12が合流・分岐する箇所に大断面の分岐合流部10を構築する施工に適用される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the compound circular circumference shield excavator 1 according to the present embodiment is used for a large-scale road tunnel, for example, as a ramp for a main line tunnel 11 that has been previously constructed by a shield construction method in the ground. It is applied to the construction for constructing the large-section branching and joining part 10 at the location where the tunnel 12 joins and branches.

分岐合流部10は、本線トンネル11とランプトンネル12の外側を取り囲むように、分岐合流部10に平行に延在するように施工された複数の外殻トンネル13、13、…を外殻部の一部としたものである。この分岐合流部10は、周方向に隣り合う外殻トンネル13、13同士の間を掘削して連結することにより周方向に連続する外殻躯体構造10Aを形成し、さらにその外殻躯体構造10Aの内側を掘削することにより構築される。分岐合流部10の施工にあたっては、図3、及び図4(a)、(b)に示すように、先ず本線トンネル11とランプトンネル12が予め施工されており、外殻躯体構造10Aの内側を掘削する際に、外殻躯体構造10Aの内側に構築されている本線トンネル11とランプトンネル12のセグメント11A、12Aが解体される。
複数の外殻トンネル13は、分岐合流部10の一部に予め施工されている円周トンネル15を発進基地(外殻シールド発進基地150)として外殻シールド掘削機14(別のシールド掘削機)を掘進させることにより施工される。
The branching and merging portion 10 surrounds the outer sides of the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12, and includes a plurality of outer shell tunnels 13, 13,... Constructed so as to extend parallel to the branching and merging portion 10. It is a part. The branching/merging portion 10 forms an outer shell body structure 10A that is continuous in the circumferential direction by excavating and connecting the outer shell tunnels 13 that are adjacent to each other in the circumferential direction, and further, the outer shell body structure 10A. It is constructed by excavating the inside of. When constructing the branching and merging portion 10, as shown in FIG. 3 and FIGS. 4A and 4B, firstly, the main line tunnel 11 and the ramp tunnel 12 are preliminarily constructed, and the inside of the outer shell structure 10A is installed. When excavating, the segments 11A and 12A of the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 constructed inside the outer shell structure 10A are dismantled.
The plurality of outer shell tunnels 13 are the outer shell shield excavator 14 (another shield excavator) with the circumferential tunnel 15 pre-installed in a part of the branching and joining section 10 as a starting base (outer shell shield starting base 150). It is constructed by excavating.

外殻シールド掘削機14は、本線トンネル11及びランプトンネル12の外側において、外殻シールド発進基地150から分岐合流部10の延在方向に沿うようにして掘進される。   The outer shell shield excavator 14 is excavated outside the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 along the extending direction of the branching and joining section 10 from the outer shell shield starting base 150.

外殻シールド発進基地150(円周トンネル15)は、図2及び図5に示すように、断面視でメガネ形状(複円形状)をなす複円形円周シールド掘削機1により施工され、一対の円形トンネル15A、15Bを中央部分で重ねた断面メガネ形状の円周トンネル15により構成され、本線トンネル11の中心軸に平行な軸線を中心とする円周方向Eに沿ってリング状に施工されている。   As shown in FIGS. 2 and 5, the outer shell shield starting base 150 (circumferential tunnel 15) is constructed by the double circular circumferential shield excavator 1 having a glasses shape (double circular shape) in cross section, and It is composed of a circular tunnel 15 having a cross-sectional spectacle shape in which circular tunnels 15A and 15B are overlapped at the central portion, and is constructed in a ring shape along a circumferential direction E centered on an axis parallel to the central axis of the main line tunnel 11. There is.

外殻シールド発進基地150は、図6に示すように、複円形円周シールド掘削機1の施工時に構築されるメガネ形状の円周セグメント151と、円周セグメント151における断面視で左右方向中央の上下のくびれ部分15a、15a同士を連結して上下方向に延在する中柱157と、を有している。   As shown in FIG. 6, the outer shell shield starting base 150 is a spectacle-shaped circumferential segment 151 constructed at the time of construction of the double circular circumferential shield excavator 1, and a center of the circumferential segment 151 in the left-right direction in a sectional view. The upper and lower constricted portions 15a, 15a are connected to each other, and the central pillar 157 extends in the vertical direction.

ここで、図5に示すように、外殻シールド発進基地150をなす円周トンネル15において、一対の円形トンネル15A、15Bのそれぞれのトンネル中心O1、O2を通る直線の延在方向を左右方向Xといい、断面視で左右方向Xに直交する方向を上下方向という。   Here, as shown in FIG. 5, in the circumferential tunnel 15 forming the outer shell starting point 150, the extension direction of a straight line passing through the respective tunnel centers O1 and O2 of the pair of circular tunnels 15A and 15B is defined as the lateral direction X. That is, the direction orthogonal to the left-right direction X in cross section is called the up-down direction.

図6に示すように、円周トンネル15(外殻シールド発進基地150)の一方の発進側円形トンネル15A(第1円形部)は、外殻シールド掘削機14の発進スペースとして使用され、発進後にはシールド機内に資材を送り込むための資材搬入スペースや掘削土の搬出スペースとして利用される。   As shown in FIG. 6, one starting side circular tunnel 15A (first circular portion) of the circumferential tunnel 15 (outer shell shield starting base 150) is used as a starting space of the outer shield excavator 14, and after starting, Is used as a material carry-in space for sending materials into the shield machine and a carry-out space for excavated soil.

ここで、円周トンネル15のうち発進側円形トンネル15Aにおける外殻シールド掘削機14の発進口152が形成されるトンネル内の領域(発進領域M)には、図6及び図7に示すように、例えばH型鋼等の鋼材からなる複数の中柱157が円周方向Eに所定間隔(円周セグメントの1リング毎の間隔)をあけて配列されている。
発進領域Mにおける内外周側の各くびれ部分15a、15aには、上下方向の内側に向けて張り出すように柱補強梁155が設けられている。柱補強梁155は、円周セグメント151の外周側と内周側との内面に沿って円周方向Eに延在する。そして、内外周側のそれぞれに設けられる柱補強梁155、155同士を連結するように複数の第1中柱157Aと、複数の第2中柱157Bが設けられている。
Here, in the area (starting area M) in the tunnel where the starting opening 152 of the outer shell shield excavator 14 is formed in the starting side circular tunnel 15A of the circumferential tunnel 15 (starting area M), as shown in FIGS. 6 and 7. For example, a plurality of middle pillars 157 made of a steel material such as H-section steel are arranged in the circumferential direction E at predetermined intervals (intervals for each ring of the circumferential segment).
A column reinforcing beam 155 is provided on each of the constricted portions 15a on the inner and outer peripheral sides of the starting region M so as to project inward in the vertical direction. The column reinforcing beam 155 extends in the circumferential direction E along the inner surface of the outer circumference side and the inner circumference side of the circumferential segment 151. A plurality of first middle pillars 157A and a plurality of second middle pillars 157B are provided so as to connect the pillar reinforcing beams 155 and 155 provided on the inner and outer circumference sides, respectively.

第1中柱157Aは、図7において二点鎖線で示され、柱補強梁155、155同士の間で周方向Zの中央部分で発進口152の中央部分に重なる位置で配列されている。第2中柱157Bは、周方向Zで複数(図7では5本)の第1中柱157Aの両側にそれぞれ複数(図7では2本)配置されている。   The first middle pillar 157A is shown by a chain double-dashed line in FIG. 7, and is arranged between the pillar reinforcing beams 155 and 155 at a central portion in the circumferential direction Z and at a position overlapping the central portion of the starting opening 152. A plurality (two in FIG. 7) of the second middle pillars 157B are arranged on both sides of the plurality (five in FIG. 7) of the first middle pillars 157A in the circumferential direction Z.

第1中柱157Aは、外殻シールド掘削機14を設置する前の段階において撤去可能に設けられている。第1中柱157Aは、後述するように外殻シールド掘削機14の設置時には撤去されるので、外殻シールド掘削機14(図6参照)の発進までの期間の発進領域Mの円周トンネル15の形状を保持するために補強するものである。つまり、円周トンネル15の施工が完了した後、外殻シールド掘削機14を設置する前の段階において、発進領域Mに位置する第1中柱157Aを撤去することで、外殻シールド掘削機14の奥行き方向の施工設備のスペースを確保することができる。第2中柱157Bは、第1中柱157Aを撤去した後でも内外周側の柱補強梁155を介して円周セグメントを支持している。
本実施形態では、2本の第2中柱157Bの内、第1中柱157Aに近い側にはより大きな荷重が作用するため発進領域以外の中柱157に比べて耐荷力の大きなものが用いられている。
なお、これら第1中柱157A、及び第2中柱157Bの配置間隔、1本当たりの耐荷力や材質は補強する設計強度等に合わせて適宜変更可能である。
The first middle pillar 157A is provided so as to be removable before the outer shell shield excavator 14 is installed. Since the first center pillar 157A is removed when the outer shell shield excavator 14 is installed as described later, the circumferential tunnel 15 of the starting area M during the period until the outer shell shield excavator 14 (see FIG. 6) is started. It is to reinforce to maintain the shape. That is, after the construction of the circumferential tunnel 15 is completed and before the outer shell shield excavator 14 is installed, by removing the first middle pillar 157A located in the starting area M, the outer shell shield excavator 14 is removed. It is possible to secure space for construction equipment in the depth direction. The second middle pillar 157B supports the circumferential segment through the pillar reinforcing beams 155 on the inner and outer circumference sides even after the first middle pillar 157A is removed.
In the present embodiment, a larger load acts on the side closer to the first middle pillar 157A among the two second middle pillars 157B, so that one having a larger load bearing capacity than the middle pillar 157 other than the starting area is used. Has been.
In addition, the arrangement interval of the first middle pillar 157A and the second middle pillar 157B, the load bearing capacity per one, and the material can be appropriately changed according to the design strength to be reinforced.

また、他方の基端側円形トンネル15B(第2円形部)は、外殻シールド掘削機14の発進時の反力受け設備の配置スペースとして使用され、発進後にはシールド機内に資材を送り込むための資材搬入スペースや掘削土の搬出スペースとして利用される。なお、図6の符号14A、14B、14Cは、外殻シールド掘削機14の発進後の資材搬入スペースや掘削土の搬出スペースの一例を示している。   Further, the other proximal end side circular tunnel 15B (second circular portion) is used as an arrangement space for reaction force receiving equipment at the time of starting the outer shell shield excavator 14, and is used for sending materials into the shield machine after starting. It is used as a material carry-in space and a carry-out space for excavated soil. Note that reference numerals 14A, 14B, and 14C in FIG. 6 indicate examples of the material carrying-in space and the excavating soil carrying-out space after the outer shell shield excavator 14 has started.

一対の円形トンネル15A、15Bの内径は、外殻シールド掘削機14が発進可能な寸法に設定されている。また、発進側円形トンネル15Aのうち外殻シールド掘削機14の発進口152の切羽側の壁面15bは、複円形円周シールド掘削機1の掘進時には円周セグメント151により外壁が形成されているが、適宜なタイミングで一般的なシールド工法と同様に外殻シールド掘削機14の切削カッタで切削可能な例えば炭素繊維入りコンクリート等の材料により施工される。なお、カッタで切削可能な材料からなる壁面15bが組み込まれているセグメントを使用することも可能である。   The inner diameters of the pair of circular tunnels 15A and 15B are set to such dimensions that the outer shell shield excavator 14 can start. Further, in the starting side circular tunnel 15A, the wall surface 15b on the face face of the starting opening 152 of the outer shell shield excavator 14 has an outer wall formed by the circumferential segment 151 when the compound circular circumferential shield excavator 1 is being advanced. The material is, for example, concrete that can be cut with the cutting cutter of the outer shell shield excavator 14 at a suitable timing, as in a general shield construction method. It is also possible to use a segment in which the wall surface 15b made of a material that can be cut by a cutter is incorporated.

複円形円周シールド掘削機1は、図8に示すように、ランプトンネル12を拡幅掘削することにより構築された円周シールド発進基地17から円周方向Eの一方(図8の符号E1に示す反時計回り)に向けて発進し、図8の符号1A、1B、…1Fの順で円周方向E1に1周して円周シールド発進基地17を到達基地として到達される。このように複円形円周シールド掘削機1は、トンネル線形が一定の曲線を描くように掘進させることができ、複円形円周シールド掘削機1の後部においてメガネ形状に組み立てられる円周セグメント151がトンネル掘進とともに順次組み立てられる。   As shown in FIG. 8, the compound circular circumferential shield excavator 1 is one of the circumferential direction E from the circumferential shield starting base 17 constructed by widening and excavating the ramp tunnel 12 (shown by reference numeral E1 in FIG. 8). The vehicle starts in the counterclockwise direction and makes one round in the circumferential direction E1 in the order of reference numerals 1A, 1B,... 1F in FIG. 8 and arrives at the circumferential shield starting base 17 as a reaching base. In this way, the double circular circumference shield excavator 1 can be advanced so that the tunnel alignment draws a constant curve, and the circumferential segment 151 assembled in the shape of glasses at the rear of the double circular circumference shield excavator 1 is Assembled one after another as the tunnel was dug.

複円形円周シールド掘削機1は、図9及び図10に示すように、外殻を形成するメガネ形状のスキンプレート20を有するシールド機本体2と、シールド機本体2の前側に設けられ複数のカッタビットを有するカッタヘッド3と、カッタヘッド3に泥水を送り込むとともに掘削土を排泥する送排泥装置4と、円周セグメント151を組み立てるエレクタ装置5と、を備えている。
ここで、複円形円周シールド掘削機1において、掘削機中心線C0に沿う方向を前後方向Zといい、前後方向Zに沿う切羽側を前側、前方といい、その反対側(発進側)を後側、後方という。
As shown in FIGS. 9 and 10, the compound circular circumference shield excavator 1 includes a shield machine main body 2 having an eyeglass-shaped skin plate 20 forming an outer shell, and a plurality of shield machine main bodies 2 provided on the front side of the shield machine main body 2. It is provided with a cutter head 3 having a cutter bit, a sending and discharging device 4 for sending muddy water to the cutter head 3 and discharging excavated soil, and an erector device 5 for assembling the circumferential segment 151.
Here, in the double circular circumferential shield excavator 1, the direction along the excavator center line C0 is referred to as the front-rear direction Z, the face of the face along the front-rear direction Z is referred to as the front side, the front side, and the opposite side (start side). The rear side and the rear side.

シールド機本体2は、図9に示すように、断面視でメガネ形状をなし前胴プレート20Aと後胴プレート20Bに前後方向Zに分割接合された前記スキンプレート20と、前胴プレート20Aに設けられ切羽側のチャンバー3Aとシールド機内とを区画する隔壁21と、隔壁21の外周部から後方に向けて突出する本体リング22と、本体リング22の後部に外周に沿って間隔をあけて配置された複数の推進ジャッキ23と、本体リング22から地山側に向けて突出可能な地山グリッパー24と、を備えている。   As shown in FIG. 9, the shield machine main body 2 is provided in the front body plate 20A and the skin plate 20 that is in the shape of glasses in a sectional view and is divided and joined to the front body plate 20A and the rear body plate 20B in the front-rear direction Z. The partition wall 21 for partitioning the chamber 3A on the cutting face side and the inside of the shield machine, the main body ring 22 protruding rearward from the outer peripheral portion of the partition wall 21, and the rear portion of the main body ring 22 arranged at intervals along the outer periphery. In addition, a plurality of propulsion jacks 23 and a natural ground gripper 24 that can project from the main body ring 22 toward the natural ground side are provided.

スキンプレート20は、外形の断面形状で左右中央部にくびれ部20a(図10参照)が形成されたメガネ形状をなす筒状体であって、前胴プレート20Aが後胴プレート20Bに対して円周方向Eにおける内周側に、複円形円周シールド掘削機1による線形の曲率に合わせた所定の角度で屈折接合され、円周方向Eの内周側に位置する部分が外周側に位置する部分よりも前後方向Zの長さが小さい形状で一体形成されている。   The skin plate 20 is a spectacle-shaped tubular body having an outer cross-sectional shape and a constricted portion 20a (see FIG. 10) formed in the left and right central portions, and the front torso plate 20A is circular with respect to the back torso plate 20B. The inner circumferential side in the circumferential direction E is refracted and joined at a predetermined angle according to the linear curvature of the double circular circumferential shield excavator 1, and the portion located on the inner circumferential side in the circumferential direction E is located on the outer circumferential side. It is integrally formed with a shape whose length in the front-back direction Z is smaller than that of the portion.

前胴プレート20Aは、内側に隔壁21、本体リング22、及び地山グリッパー24が配置されている。前胴プレート20Aには、地山グリッパー24が外方に向けて突出可能な開口部が形成されており、この開口部から地山グリッパー24を適宜な突出量で突出させることで、掘削地山Gに反力を取ることで、掘削時における複円形円周シールド掘削機1の方向制御を行うことができ、シールド機本体2が円周方向Eの軌道から外れることを防ぐことができる。
隔壁21の前方で前胴プレート20Aに囲まれた内側には、送排泥装置4により送り込まれた泥水と掘削土砂とが攪拌される空間(チャンバー3A)が形成されている。
The partition wall 21, the main body ring 22, and the natural ground gripper 24 are arranged inside the front body plate 20A. The front trunk plate 20A is formed with an opening through which the natural ground gripper 24 can project outward, and by allowing the natural ground gripper 24 to project from this opening with an appropriate amount of projection, the excavated natural ground By applying a reaction force to G, it is possible to control the direction of the double circular circumference shield excavator 1 during excavation and prevent the shield machine main body 2 from deviating from the track in the circumferential direction E.
In front of the partition wall 21 and inside the front body plate 20A, a space (chamber 3A) in which the mud water sent by the mud sending and discharging device 4 and the excavated earth and sand are stirred is formed.

後胴プレート20Bの内側には、掘進とともに円周セグメント151がエレクタ装置5によって組み立てられる。後胴プレート20Bの後部には、組み立てられた円周セグメント151の外周面との間隙をシールするテールシール201が後胴プレート20Bの全周にわたって取り付けられている。ここでは、テールシール201は、ワイヤブラシからなり、スキンプレート20の長さ方向(前後方向Z)に3列で配設されている。   Inside the rear body plate 20B, the circumferential segment 151 is assembled by the erector device 5 along with the excavation. A tail seal 201 that seals a gap with the outer circumferential surface of the assembled circumferential segment 151 is attached to the rear portion of the rear body plate 20B over the entire circumference of the rear body plate 20B. Here, the tail seals 201 are wire brushes, and are arranged in three rows in the length direction of the skin plate 20 (the front-back direction Z).

なお、スキンプレート20には、掘削した地山壁面との間に掘進と同時に裏込め材を注入するための裏込め同時注入装置(図示省略)を装備しておいてもよい。本実施形態のように複円形円周シールド掘削機1を使用して円周方向Eに掘進する場合には、ほぼ水平方向に掘進する場合に比べて掘削機の姿勢の変化が大きく、カッタで掘削した直後の掘削地山の壁面が崩れやすい、そのため、裏込め同時注入装置を設けておくことで、掘削直後に早期に掘削地山との間の隙間に裏込め材が充填され、地山を安定させることができる。したがって、掘削地山の崩落に伴うシールド掘削機の姿勢制御がし易くなり、方向制御が難しい円周方向Eの掘進の方向制御を精度よく行うことができる。   The skin plate 20 may be equipped with a backfilling simultaneous injection device (not shown) for injecting the backfilling material at the same time as the excavation is performed between the skin plate 20 and the ground surface. When excavating in the circumferential direction E using the double circular circumferential shield excavator 1 as in the present embodiment, the change in the posture of the excavator is larger than when excavating in the substantially horizontal direction, and the cutter is used. The wall surface of the excavated ground immediately after excavation easily collapses.Therefore, by providing a backfill simultaneous injection device, the backfill material is filled in the gap between the excavated ground and the ground immediately after excavation. Can be stabilized. Therefore, the attitude control of the shield excavator due to the collapse of the excavated ground becomes easy, and the direction control of the excavation in the circumferential direction E, which is difficult to control the direction, can be accurately performed.

隔壁21は、切羽の水や土砂がシールド機本体2の内側(シールド機内)に流入しないように切羽側とシールド機内側を隔離する区画壁である。隔壁21は、図10に示すように、二つの円形部21A、21Bの一部を重ねた形状であり、各円形部21A、21Bの中心C1、C2にカッタ回転軸31が回転可能に支持されている。各円形部21A、21Bには、後述するカッタ回転用のカッタリング32が円形部21A、21Bの中心C1、C2回りに回転可能に支持されている。
また、隔壁21には、図9に示すように、シールド機内からチャンバー3A内に連通する送泥用の泥水注入口211、及び土砂取込口212が設けられている。これら泥水注入口211及び土砂取込口212には、送排泥装置4の各配管(後述する送泥管41及び排泥管42)が接続されている。
The partition wall 21 is a partition wall that separates the face of the face from the inside of the shield machine so that water and earth and sand from the face do not flow into the inside of the shield machine body 2 (inside the shield machine). As shown in FIG. 10, the partition wall 21 has a shape in which two circular portions 21A and 21B are partially overlapped with each other, and the cutter rotating shaft 31 is rotatably supported at the centers C1 and C2 of the circular portions 21A and 21B. ing. A cutter ring 32 for rotating a cutter, which will be described later, is supported on each of the circular portions 21A and 21B so as to be rotatable around the centers C1 and C2 of the circular portions 21A and 21B.
Further, as shown in FIG. 9, the partition wall 21 is provided with a muddy water injection port 211 for sending mud and a sediment intake port 212 that communicate with the inside of the chamber 3A from the inside of the shield machine. The muddy water inlet 211 and the earth and sand inlet 212 are connected to respective pipes of the mud sending and discharging device 4 (mud sending pipe 41 and mud discharging pipe 42 described later).

本体リング22は、推進ジャッキ23が固定される外周リング22Aと、外周リング22Aの内側に設けられカッタ駆動モータ25が固定される内周リング22Bと、を備えている。外周リング22Aの前後方向Zの長さは、円周方向Eにおける外周側の長さが内周側よりも長くなるように形成されている。   The body ring 22 includes an outer peripheral ring 22A to which the propulsion jack 23 is fixed, and an inner peripheral ring 22B that is provided inside the outer peripheral ring 22A and to which the cutter driving motor 25 is fixed. The length of the outer peripheral ring 22A in the front-rear direction Z is formed such that the outer peripheral side in the circumferential direction E is longer than the inner peripheral side.

外周リング22Aは、隔壁21の外周部に沿ったメガネ形状に形成され、後端面22aがスキンプレート20の前胴プレート20Aの後端部(前胴プレート20Aと後胴プレート20Bとの境界の屈折部)に一致している。外周リング22Aの後端面22aには、外周に沿って複数の推進ジャッキ23、23、…がジャッキ押圧面23aを後方に向けた状態で固定されている。外周リング22Aには、複円形円周シールド掘削機1のトンネル軸方向に直交する方向で地山側に向けて突出可能な地山グリッパー24が設けられている。   The outer peripheral ring 22A is formed in a spectacle shape along the outer peripheral portion of the partition wall 21, and the rear end surface 22a has a rear end portion of the front body plate 20A of the skin plate 20 (a boundary between the front body plate 20A and the rear body plate 20B is bent. Part). A plurality of propulsion jacks 23, 23,... Are fixed along the outer periphery to the rear end surface 22a of the outer peripheral ring 22A with the jack pressing surface 23a facing rearward. The outer peripheral ring 22A is provided with a natural ground gripper 24 capable of protruding toward the natural ground side in a direction orthogonal to the tunnel axis direction of the double circular circumferential shield excavator 1.

推進ジャッキ23は、伸縮ロッドが本体リング22の後端面22aより後方に向けて突出可能となるように本体リング22に固定されている。推進ジャッキ23の伸縮ロッドを伸張させることで、スキンプレート20の後胴プレート20Bの内側に順次組み立てられたセグメント151の前面に押し付けて反力をとってシールド機本体2の推進力が得られている。なお、推進ジャッキ23には、ローリング防止制御装置が装備されていてもよい。   The propulsion jack 23 is fixed to the main body ring 22 so that the telescopic rod can project rearward from the rear end surface 22 a of the main body ring 22. By extending the telescopic rod of the propulsion jack 23, the propulsion force of the shield body 2 is obtained by pressing against the front surface of the segment 151 that is sequentially assembled inside the rear body plate 20B of the skin plate 20 to take a reaction force. There is. The propulsion jack 23 may be equipped with a rolling prevention control device.

地山グリッパー24は、シールド機本体2の姿勢制御手段であって、外方に突出される反力面24aが前方から後方に向かうに従い漸次、突出長が大きくなるように傾斜している。地山グリッパー24は、反力面24aを掘削地山Gに押し付けた状態で複円形円周シールド掘削機1を掘進させることで、複円形円周シールド掘削機1が円周方向Eから外れて外周側または内周側に向かおうとする力に対する反力を地山に取ることができるようになっている。   The ground gripper 24 is a posture control means of the shield machine main body 2, and the reaction force surface 24a protruding outward is inclined so that the protruding length gradually increases from the front to the rear. The natural ground gripper 24 advances the double-circular circumferential shield excavator 1 while pressing the reaction surface 24a against the natural excavation ground G, so that the double-circular circumferential shield excavator 1 deviates from the circumferential direction E. The reaction force against the force toward the outer peripheral side or the inner peripheral side can be applied to the ground.

内周リング22Bは、隔壁21の円形部21A、21Bの中心C1、C2と同軸に設けられた円形リング状に形成されている。内周リング22Bには、周方向に間隔をあけて複数の電動式のカッタ駆動モータ25が設けられている。内周リング22Bの内側には、カッタリング32が各中心C1、C2回りに回転可能に支持されている。   The inner peripheral ring 22B is formed in a circular ring shape provided coaxially with the centers C1 and C2 of the circular portions 21A and 21B of the partition wall 21. The inner ring 22B is provided with a plurality of electric cutter drive motors 25 at intervals in the circumferential direction. A cutter ring 32 is supported inside the inner peripheral ring 22B so as to be rotatable around the centers C1 and C2.

カッタヘッド3は、図9及び図10に示すように、隔壁21の円形部21A、21Bのそれぞれの中心C1、C2に設けられたカッタ回転軸31と、隔壁21に支持され、一対のカッタ回転軸31のそれぞれを中心に回転可能に設けられたカッタリング32と、カッタ回転軸31の先端に設けられたセンターカッタ33と、カッタリング32に支持され、センターカッタ33に中心部が固定されたスポーク式のカッタスポーク34A、34Bと、カッタスポーク34A、34Bの外周端に設けられたコピーカッタ35(余掘り装置)と、を備えている。   As shown in FIGS. 9 and 10, the cutter head 3 includes a cutter rotation shaft 31 provided at the centers C1 and C2 of the circular portions 21A and 21B of the partition wall 21, and a pair of cutter rotation shafts supported by the partition wall 21. A cutter ring 32 rotatably provided around each of the shafts 31, a center cutter 33 provided at the tip of the cutter rotating shaft 31, and a cutter ring 32 are supported, and the center portion is fixed to the center cutter 33. The spoke type cutaway pork 34A, 34B and the copy cutter 35 (excavator) provided on the outer peripheral ends of the cuttus pork 34A, 34B are provided.

センターカッタ33を備えたカッタ回転軸31は、隔壁21に設けられたロータリージョイント(図示省略)によって回転可能に支持されている。
カッタリング32は、図9に示すように、隔壁21の内周リング22Bに支持されるとともに、前端には連結材36を介してカッタスポーク34A、34Bが一体的に支持されている。カッタリング32の外周部にはリングギア32aが形成され、複数のカッタ駆動モータ25のモータ回転軸25aが噛合され、カッタ駆動モータ25の駆動によってカッタ回転軸31とともに回転可能に設けられている。
The cutter rotating shaft 31 including the center cutter 33 is rotatably supported by a rotary joint (not shown) provided on the partition wall 21.
As shown in FIG. 9, the cutter ring 32 is supported by the inner peripheral ring 22B of the partition wall 21 and the front end thereof is integrally supported by the cutas pork 34A, 34B via a connecting member 36. A ring gear 32a is formed on the outer peripheral portion of the cutter ring 32, the motor rotation shafts 25a of a plurality of cutter drive motors 25 are meshed with each other, and are provided so as to be rotatable together with the cutter rotation shaft 31 by the drive of the cutter drive motor 25.

一対のカッタスポーク34A、34Bは、図10に示すように、切羽側からみてX状となるようにカッタ回転軸31で交差した状態で配置されている。カッタスポーク34A、34Bの前面には、スポークの長さ方向に沿って多数のカッタビットが取り付けられている。各円形部21A、21Bに設けられるカッタスポーク34、34同士は、互いに干渉しないようにカッタ回転軸31回りに回転することで、メガネ形状の断面を掘削できるように回転が制御されている。   As shown in FIG. 10, the pair of cutass pork 34A and 34B are arranged in a state of intersecting with the cutter rotating shaft 31 so as to have an X shape when viewed from the face of the face. A large number of cutter bits are attached to the front surfaces of the cutter spokes 34A and 34B along the length direction of the spokes. Rotation is controlled so that the cut-and-spokes 34, 34 provided on each of the circular portions 21A, 21B rotate about the cutter rotation shaft 31 so as not to interfere with each other, so that a cross section having a spectacle shape can be excavated.

コピーカッタ35は、カッタスポーク34A、34Bの一部のスポーク先端部34aからスポーク軸の外方に向けて出没可能に設けられている。コピーカッタ35は、所定のカッタ回転位置で地山側に所定の突出量で張り出すことで、スキンプレート20の外周面よりも外側を掘削するものである。すなわち、コピーカッタ35は、地山グリッパー24と同様にシールド機本体2の姿勢制御手段として機能している。   The copy cutter 35 is provided so as to be capable of projecting and retracting from a part of the spoke tip end portion 34a of the cutas pork 34A, 34B toward the outside of the spoke shaft. The copy cutter 35 is to excavate the outer side of the outer peripheral surface of the skin plate 20 by projecting toward the natural ground side with a predetermined amount of protrusion at a predetermined cutter rotation position. That is, the copy cutter 35 functions as the attitude control means of the shield machine body 2 like the natural ground gripper 24.

送排泥装置4は、切羽のチャンバー3A内に泥水を送るための送泥管41と、泥水と混合された掘削土砂を排出するための一対の排泥管42(42A、42B)と、排泥管42内の取込口に設けられるスクリューコンベア43と、を備えている。
送泥管41は、隔壁21の各円形部21A、21Bの中央部に設けられる泥水注入口211に接続されている。掘進中は、送泥管41よりチャンバー3A内に泥水が注入され、切羽を一定の圧力に保持するとともに、掘削した土砂と混合されて適度な粘性とした排泥状態とすることができる。
The mud sending and discharging device 4 includes a mud sending pipe 41 for sending mud into the face chamber 3A, a pair of mud sending pipes 42 (42A, 42B) for discharging the excavated sediment mixed with the mud, and a drain And a screw conveyor 43 provided at the intake in the mud pipe 42.
The mud feed pipe 41 is connected to a muddy water inlet 211 provided at the center of each circular portion 21A, 21B of the partition wall 21. During the excavation, mud water is injected into the chamber 3A from the mud feed pipe 41 to keep the cutting face at a constant pressure, and the mud can be mixed with the excavated earth and sand to be in an appropriately viscous mud discharge state.

排泥管42A、42Bは、隔壁21の各円形部21A、21Bにおける外周側と内周側に設けられる土砂取込口212に接続されている。これら一対の排泥管42A、42Bは、それぞれシールド機内において土砂取込口212から後方に向かうに従い断面中央となるように傾斜して設けられ、断面中央に配設されている土砂排出管44に合流するように接続されている。各排泥管42A、42B内の先端部分には、スクリューコンベア43が装備されている。スクリューコンベア43は、スクリュー先端43aが土砂取込口212より突出してチャンバー内に位置するように配置され、掘削時にスクリューを回転させることで、掘削土砂を排泥管42内に取り込み土砂排出管44を通して排出する。   The sludge discharge pipes 42A and 42B are connected to the earth and sand intake ports 212 provided on the outer peripheral side and the inner peripheral side of the circular portions 21A and 21B of the partition wall 21, respectively. The pair of mud discharge pipes 42A and 42B are provided in the shield machine so as to be inclined so as to be in the center of the cross section toward the rear from the earth and sand intake port 212, and to the sediment discharge pipe 44 arranged in the center of the cross section. Connected to meet. A screw conveyor 43 is provided at the tip of each of the sludge discharge pipes 42A and 42B. The screw conveyer 43 is arranged such that the screw tip 43a projects from the sediment intake port 212 and is located inside the chamber, and the screw is rotated during excavation to take in the excavated sediment into the sludge discharge pipe 42 and the sediment discharge pipe 44. Exhaust through.

一対の排泥管42A、42Bは、土砂排出管44に対して交互に切り替え可能に設けられている。あるいは、一対の排泥管42A、42Bの両方を同時に土砂排出管44と連通させた状態にすることも可能である。
すなわち、シールド機本体2が円周方向E1の内周側が外周側よりも下方に位置する姿勢の場合(図8に示す符号1D、1E、1Fの姿勢)には、外周側の土砂取込口212Aに接続される外周側排泥管42Aを閉止し、内周側の土砂取込口212Bに接続される内周側排泥管42Bをチャンバー3Aと連通させることで、内周側排泥管42Bがチャンバー3Aの下部に位置することから、内周側排泥管42Bを通じて掘削土砂を効率よく排出することができる。
また、シールド機本体2が円周方向E1の外周側が内周側よりも下方に位置する姿勢の場合(図8に示す符号1A、1B、1Cの姿勢)には、内周側排泥管42Bを閉止し、外周側排泥管42Aをチャンバー3Aと連通させることで、外周側排泥管42Aがチャンバー3Aの下部に位置することから、外周側排泥管42Aを通じて掘削土砂を効率よく排出することができる。
The pair of mud discharge pipes 42A and 42B are provided so as to be alternately switchable with respect to the sediment discharge pipe 44. Alternatively, both of the pair of mud discharge pipes 42A and 42B can be simultaneously in communication with the earth and sand discharge pipe 44.
That is, when the shield machine main body 2 is in a posture in which the inner peripheral side in the circumferential direction E1 is located lower than the outer peripheral side (postures 1D, 1E, and 1F shown in FIG. 8), the outer peripheral side sand intake port. By closing the outer peripheral side sludge discharge pipe 42A connected to 212A and communicating the inner peripheral side sludge discharge pipe 42B connected to the inner peripheral side sediment intake port 212B with the chamber 3A, the inner peripheral side sludge discharge pipe Since 42B is located in the lower part of the chamber 3A, excavated soil can be efficiently discharged through the inner peripheral side mud discharge pipe 42B.
Further, in the case where the shield machine body 2 is in a posture in which the outer peripheral side in the circumferential direction E1 is located lower than the inner peripheral side (postures 1A, 1B, 1C shown in FIG. 8), the inner peripheral side sludge discharge pipe 42B. And the outer peripheral side mud pipe 42A is communicated with the chamber 3A, the outer peripheral side mud pipe 42A is located in the lower part of the chamber 3A, so that the excavated soil is efficiently discharged through the outer peripheral side mud pipe 42A. be able to.

エレクタ装置5は、隔壁21のシールド機内側で各円形部21A、21B毎に設けられている。各エレクタ装置5は、それぞれ円形部21A、21Bを中心としたリング状の旋回フレーム51と、旋回フレーム51に支持された把持装置52と、を有している。把持装置52は、円周セグメント151のセグメントピースを着脱自在な把持部を備え、旋回フレーム51に対して前後方向Zにスライド可能に設けられている。さらに把持装置52は、把持した円周セグメント151のセグメントピースの姿勢を例えば円周方向、前後方向、径方向等にスライド可能に設けられており、所定位置にセグメントピースを組み立てることができる。   The erector device 5 is provided inside the shield of the partition wall 21 for each of the circular portions 21A and 21B. Each of the erector devices 5 has a ring-shaped revolving frame 51 centered on the circular portions 21A and 21B, and a gripping device 52 supported by the revolving frame 51. The gripping device 52 includes a gripping portion to which the segment piece of the circumferential segment 151 can be attached and detached, and is provided so as to be slidable in the front-rear direction Z with respect to the revolving frame 51. Further, the gripping device 52 is provided so that the posture of the gripped segment piece of the circumferential segment 151 can be slid, for example, in the circumferential direction, the front-rear direction, the radial direction, etc., and the segment piece can be assembled at a predetermined position.

次に、上述した複円形円周シールド掘削機1を用いて円周トンネル15を施工する方法と、さらに円周トンネル15を使用して外殻トンネル13を掘削して分岐合流部10を施工する方法について、図面に基づいて説明する。
先ず、図1に示すように、ランプトンネル12の側壁の一部に円周トンネル15を掘削するための複円形円周シールド掘削機1の発進基地(円周シールド発進基地17)を施工する。
Next, a method of constructing the circumferential tunnel 15 using the above-mentioned double circular circumferential shield excavator 1, and a method of excavating the outer shell tunnel 13 by further using the circumferential tunnel 15 to construct the branch confluence portion 10. The method will be described with reference to the drawings.
First, as shown in FIG. 1, a starting base (circumferential shield starting base 17) of the double circular circumferential shield excavator 1 for excavating the circumferential tunnel 15 is constructed on a part of the side wall of the ramp tunnel 12.

具体的には、ランプトンネル12の所定位置にカッタヘッドをランプトンネル12の径方向の外側に向けた状態で推進機16をセットし、推進工法により推進する。ここで、推進機16による推進時には、円周シールド発進基地17の設置位置及びその周囲の施工領域の地山を凍結工法で凍結する地盤改良を行って凍土改良部100を形成しておく。このとき、推進機16から複数の凍結管104を放射状に配設して凍土改良部100を設ける。その後、この凍土改良部100の内側の地山を在来工法により掘削することで略長方箱型の領域を有する円周シールド発進基地17が設けられる。そして、推進が完了した推進機16を解体し撤去する。施工される円周シールド発進基地17は、図1及び図3に示すように、鉄筋コンクリート造で箱型に構築され、複円形円周シールド掘削機1が発進可能な大きさに設定されている。   Specifically, the propulsion unit 16 is set at a predetermined position of the ramp tunnel 12 with the cutter head facing outward in the radial direction of the ramp tunnel 12, and propelled by the propulsion method. At the time of propulsion by the propulsion device 16, the frozen soil improving portion 100 is formed by performing ground improvement by freezing the ground at the installation position of the circumferential shield starting base 17 and the surrounding construction area by a freezing method. At this time, a plurality of freezing tubes 104 are radially arranged from the propulsion unit 16 to provide the frozen soil improving unit 100. After that, the ground shield starting base 17 having a substantially rectangular box-shaped region is provided by excavating the ground inside the frozen soil improving portion 100 by a conventional method. Then, the propulsion unit 16 for which the propulsion is completed is disassembled and removed. As shown in FIGS. 1 and 3, the circumferential shield starting base 17 to be constructed is constructed in a box shape by reinforced concrete construction, and is set to a size capable of starting the compound circular circumferential shield excavator 1.

なお、ここで実施する地盤改良は、凍結工法による凍土改良部100を形成することに限定されず、他の地盤改良工法を採用してもよい。例えば推進機16の後方から目的の改良領域に向けて注入管を打設し、薬液を注入することによる薬液注入工等、他の地盤改良を採用することも可能である。あるいは、地山が自立可能な硬い地盤の場合には、地盤改良を省略することも可能である。   The ground improvement carried out here is not limited to forming the frozen soil improving portion 100 by the freezing method, and another ground improving method may be adopted. For example, it is also possible to adopt another ground improvement such as a chemical solution injecting process by driving an injection pipe from the rear of the propulsion unit 16 toward a target improvement area and injecting a chemical solution. Alternatively, if the ground is a hard ground that can stand on its own, ground improvement can be omitted.

次に、図11に示すように、円周シールド発進基地17内において、複円形円周シールド掘削機1を組み立てるとともに、反力受けや掘進に必要な後続設備なども設置して発進の準備を行う。複円形円周シールド掘削機1は、円周方向Eに沿って掘進するため、カッタヘッド3を下向きにした状態で円周シールド発進基地17にセットされる。ここで、円周シールド発進基地17の発進坑口部17aは、複円形円周シールド掘削機1で切削可能な材料により施工しておく。   Next, as shown in FIG. 11, in the circumferential shield starting base 17, the double circular circumferential shield excavator 1 is assembled, and reaction force reception and subsequent equipment necessary for excavation are also installed to prepare for the start. To do. Since the double circular circumferential shield excavator 1 excavates along the circumferential direction E, it is set at the circumferential shield starting base 17 with the cutter head 3 facing downward. Here, the starting hole portion 17a of the circumferential shield starting base 17 is constructed with a material that can be cut by the compound circular circumferential shield excavator 1.

次いで、図8に示すように、複円形円周シールド掘削機1を発進させ、従来のシールド工法と同様に掘削とともにシールド機本体2の後胴プレート20B内でメガネ形状の円周セグメント151を組み立てる。そして、セグメント151と掘削した地山との間に裏込め材を注入する作業を順次繰り返し、図3及び図4(a)、(b)に示すように、本線トンネル11及びランプトンネル12の外側に円周方向Eに掘進させて再び円周シールド発進基地17に到達させることで、断面視でメガネ形状の円周トンネル15が施工される。   Next, as shown in FIG. 8, the compound circular circumference shield excavator 1 is started, and the spectacle-shaped circumferential segment 151 is assembled in the rear trunk plate 20B of the shield machine main body 2 along with the excavation as in the conventional shield construction method. . Then, the work of injecting the backfill material between the segment 151 and the excavated ground is sequentially repeated, and as shown in FIGS. 3 and 4A and 4B, outside the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12. By digging in the circumferential direction E to reach the circumferential shield starting base 17 again, the spectacle-shaped circumferential tunnel 15 in cross section is constructed.

複円形円周シールド掘削機1は、図9に示すように、スキンプレート20がトンネル線形に合わせて前胴プレート20Aが後胴プレート20Bよりも円周方向Eの径方向で内側に向けて屈折接合されているので、推進ジャッキ23のストロークも内周側より外周側が長くなるように伸長させて掘進することにより、円周方向Eのトンネル線形で掘進して円周トンネル15が施工される。具体的には、図8に示す符号1A〜1Eの順で紙面で反時計回り(矢印E1方向)に掘進される。つまり、複円形円周シールド掘削機1は、先ず円周シールド発進基地17から下向き姿勢(符号1A、1Bの姿勢)で掘進が開始され、最下部を通過した後、徐々に上向き姿勢(符号1C、1D、1Eの姿勢)に変えながら最上部に向かい、最上部を通過した後、再び下向き姿勢(符号1F、1A)に変えながら掘進し、再び円周シールド発進基地17に到達させることで円周方向Eに1周する掘進により断面メガネ形状の円周トンネル15が施工される。   As shown in FIG. 9, in the double circular circumferential shield excavator 1, the skin plate 20 is aligned with the tunnel line shape, and the front body plate 20A is bent inward in the radial direction of the rear body plate 20B in the circumferential direction E. Since they are joined, the stroke of the propulsion jack 23 is also extended so that the outer peripheral side is longer than the inner peripheral side so that the circumferential tunnel 15 is constructed by excavating in a tunnel alignment in the circumferential direction E. Specifically, the items are dug counterclockwise (in the direction of arrow E1) in the order of reference numerals 1A to 1E shown in FIG. That is, the double circular circumferential shield excavator 1 first starts excavation from the circumferential shield starting base 17 in a downward attitude (postures of reference numerals 1A and 1B) and, after passing through the lowermost portion, gradually rises in the upward posture (reference numeral 1C). 1D, 1E posture) while heading to the uppermost part, passing through the uppermost part, and then excavating again while changing to the downward facing posture (reference symbols 1F, 1A) to reach the circular shield starting base 17 again. The circumferential tunnel 15 having a spectacle-shaped cross section is constructed by excavating once in the circumferential direction E.

さらに、複円形円周シールド掘削機1では、図9に示すように、隔壁21の外周部に設けられる地山グリッパー24を掘削した地山側に向けて突出させた状態で掘進することで、シールド機本体2が外周側に向かおうとする力を抑制することができ、掘進方向の制御を容易に行うことができる。なお、このときの地山グリッパー24の突出量は、掘進中の地山の硬さ、地質等の状態や、シールド機本体2の位置、姿勢等に応じてリアルタイムに変更されることが好ましい。   Further, in the double circular circumference shield excavator 1, as shown in FIG. 9, the ground gripper 24 provided on the outer peripheral portion of the partition wall 21 is excavated in a state in which the ground gripper 24 is projected toward the ground side of the excavated ground, thereby shielding the shield. The force that the machine body 2 tends to move toward the outer peripheral side can be suppressed, and the excavation direction can be easily controlled. The amount of protrusion of the natural ground gripper 24 at this time is preferably changed in real time according to the hardness of the natural ground during excavation, the condition of geology, the position and orientation of the shield machine body 2, and the like.

円周トンネル15の施工にあたって、図7に示すように、複円形状をなす円周トンネル15における断面中央に複数の中柱157を円周方向Eに沿って設ける。このとき、外殻シールド掘削機14の発進口152が形成される発進領域Mには、複数の第1中柱157Aと第2中柱157Bをそれぞれ柱補強梁155を介して設けておく。そして、外殻シールド掘削機14を設置する前に、すべての第1中柱157Aを撤去し、外殻シールド掘削機14の奥行き方向のスペースを確保しておく。   When constructing the circumferential tunnel 15, as shown in FIG. 7, a plurality of middle pillars 157 are provided along the circumferential direction E at the center of the cross section of the circumferential tunnel 15 having a double circular shape. At this time, in the starting region M where the starting port 152 of the outer shell shield excavator 14 is formed, a plurality of first middle pillars 157A and second middle pillars 157B are provided via the pillar reinforcing beams 155, respectively. Then, before installing the outer shell shield excavator 14, all the first middle pillars 157A are removed to secure a space in the depth direction of the outer shell shield excavator 14.

次に、図1及び図2に示すように、施工した円周トンネル15を外殻シールド発進基地150とし、外殻シールド発進基地150の発進側円形トンネル15Aにおける円周方向Eの所定位置に円形断面の外殻シールド掘削機14を配置し掘進する。外殻シールド発進基地150の基端側円形トンネル15Bには、外殻シールド掘削機14を発進させるための反力壁や後続設備等が配置される。なお、外殻シールド掘削機14は、外殻シールド発進基地150を使用して複数同時に掘進させるようにしてもよい。外殻シールド掘削機14による掘進時の掘削土砂は掘削した外殻トンネル13内を発進側に搬送して外殻シールド発進基地150から円周シールド発進基地17及びランプトンネル12を介して外部へ排出する。また、掘進に必要なセグメント等の資材類はランプトンネル12内から円周シールド発進基地17、及び外殻シールド発進基地150を介して掘削中の外殻トンネル13内に搬入される。   Next, as shown in FIGS. 1 and 2, the constructed circumferential tunnel 15 is used as an outer shell shield starting base 150, and a circle is formed at a predetermined position in the circumferential direction E in the starting side circular tunnel 15A of the outer shell shield starting base 150. An outer shell shield excavator 14 having a cross section is arranged to proceed with excavation. In the base-side circular tunnel 15B of the outer shell shield starting base 150, a reaction force wall for starting the outer shell shield excavator 14 and subsequent equipment are arranged. Note that the outer shell shield excavator 14 may use the outer shell shield starting base 150 to excavate a plurality of pieces simultaneously. The earth and sand excavated during the excavation by the outer shell shield excavator 14 is conveyed to the starting side in the excavated outer shell tunnel 13 and discharged from the outer shell shield starting base 150 to the outside through the circumferential shield starting base 17 and the ramp tunnel 12. To do. Further, materials such as segments necessary for excavation are carried from the inside of the ramp tunnel 12 into the outer shell tunnel 13 under excavation via the circumferential shield starting base 17 and the outer shell starting base 150.

このように外殻シールド掘削機14によって掘削される複数の外殻トンネル13は、円周方向Eに所定の間隔をあけて施工され、これら複数の外殻トンネル13によって本線トンネル11及びランプトンネル12の周囲に外殻躯体構造10Aの一部を構築する。なお、外殻シールド掘削機14は、外殻トンネル13を掘進し、分岐合流部10の褄壁予定地点に到達させて解体、回収し、再び外殻シールド発進基地150で組み立てて発進させ、別の外殻トンネル13を施工するように繰り返し使用するようにしても良い。   The outer shell tunnels 13 thus excavated by the outer shield excavator 14 are constructed at predetermined intervals in the circumferential direction E, and the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 are constructed by these outer shell tunnels 13. A part of the outer shell structure 10A is constructed around the. In addition, the outer shell shield excavator 14 excavates the outer shell tunnel 13 to reach the intended wall of the branching and merging portion 10, dismantles and collects it, assembles it again at the outer shell shield starting base 150, and starts it. The outer shell tunnel 13 may be repeatedly used so as to be constructed.

続いて、図4(a)、(b)に示すように、円周方向Eに隣り合う外殻トンネル13、13同士の間を凍結工法、薬液注入工法等により地盤改良を行う。その後、外殻トンネル13、13同士の間を切り開いて外殻トンネル13、13同士の間を内外周部に配置される鋼製パネル18で連結し、その内外周の鋼製パネル18同士の間にコンクリートを充填することで、外殻躯体構造10Aとして一体化を図り、これにより支保機能、及び止水機能を有する外殻躯体構造10Aを形成する。
その後、外殻躯体構造10Aの内側を掘削し、外殻躯体構造10Aによって覆われる箇所の本線トンネル11及びランプトンネル12のセグメントを解体、撤去することにより大空間をなす分岐合流部10を構築することができる。
Subsequently, as shown in FIGS. 4A and 4B, ground improvement is performed between the outer shell tunnels 13 adjacent to each other in the circumferential direction E by a freezing method, a chemical injection method, or the like. After that, the outer shell tunnels 13, 13 are cut open, and the outer shell tunnels 13, 13 are connected to each other by the steel panels 18 arranged on the inner and outer circumferences. By filling the above with concrete, the outer shell skeleton structure 10A is integrated to form an outer shell skeleton structure 10A having a supporting function and a water blocking function.
After that, the inside of the outer shell structure 10A is excavated, and the segments of the main tunnel 11 and the ramp tunnel 12 at the locations covered by the outer shell structure 10A are disassembled and removed to construct a branching and merging portion 10 forming a large space. be able to.

次に、複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法の作用について、図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、図1に示すように、複円形円周シールド掘削機1のスキンプレート20の前胴プレート20Aと後胴プレート20Bとが円周方向Eにおける内周側に所定の角度で屈折接合され、一定の姿勢を保ちつつ一定の曲率で円周方向Eに掘進することが可能となる。そのため、所定の円周方向Eとなる円周曲線を描くトンネル線形で掘進したメガネ形状の横長断面の円周トンネル15を効率よく施工することができる。
そして、複円形円周シールド掘削機1で掘削した円周トンネル15の断面形状は、円周方向Eから見て横長の複円形状となることから、その断面の長手方向をシールドトンネルのトンネル軸方向とする外殻シールド掘削機14を発進させるために必要な奥行き方向の発進スペースを確保でき、発進基地として使用することができる。
Next, the operation of the outer shell shield method using the double circular circumferential shield excavator, the shield starting base and the circumferential tunnel will be described in detail with reference to the drawings.
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the front body plate 20A and the rear body plate 20B of the skin plate 20 of the double circular circumferential shield excavator 1 are bent at a predetermined angle toward the inner peripheral side in the circumferential direction E. By being joined, it becomes possible to excavate in the circumferential direction E with a constant curvature while maintaining a constant posture. Therefore, it is possible to efficiently construct the spectacle-shaped circumferential tunnel 15 having a horizontally long cross section that is dug in a tunnel shape that draws a circumferential curve that becomes the predetermined circumferential direction E.
Since the cross-sectional shape of the circumferential tunnel 15 excavated by the double circular circumferential shield excavator 1 is a laterally long double circular shape when viewed from the circumferential direction E, the longitudinal direction of the cross section is the tunnel axis of the shield tunnel. It is possible to secure a starting space in the depth direction necessary for starting the outer shell shield excavator 14 in the direction, and it can be used as a starting base.

つまり、横長断面の円周トンネル15の施工方法として、本実施形態のように複円形状の複円形円周シールド掘削機1を使用することにより、従来のような複雑な構造の矩形断面のシールド掘削機を用いた場合や、円形断面のシールド掘削機を2本並列に掘削して連結させる方法に比べて施工が簡単になり、コストの低減を図ることができる。
さらに、複円形円周シールド掘削機1の場合には、機体がローリングの影響を受け易く一般的に制御が難しい矩形断面のシールド掘削機に比べて、複雑な姿勢制御が不要となる利点がある。
That is, by using the compound circular circumferential shield excavator 1 having a compound circular shape as in the present embodiment as a method of constructing the circumferential tunnel 15 having a horizontally long section, a shield having a rectangular cross section having a complicated structure as in the past is used. Compared with the case of using an excavator or a method of excavating and connecting two shield excavators having a circular cross section in parallel, the construction is simpler and the cost can be reduced.
Further, in the case of the double circular circumference shield excavator 1, there is an advantage that complicated attitude control is unnecessary, as compared with a shield excavator having a rectangular cross section whose body is easily affected by rolling and which is generally difficult to control. .

また、本実施形態では、円周トンネル15が曲線により形成される複円形状とすることで、矩形断面のトンネルや複数の円形トンネルを連結複数に比べて地盤から受ける土水圧に対しても構造的に有利であり、構造的に安定させることができ、例えばセグメントの厚さを小さく抑えることが可能となる。
このように、本実施形態では、別のシールド掘削機として大断面の分岐合流部10の外殻部を構成する外殻シールド掘削機14を、円周トンネル15の円周方向Eに間隔をあけて複数発進させて外殻部に複数の外殻トンネル13を形成し、さらにこれら複数の外殻トンネル13同士の間を掘削して連結することで外殻部に外殻躯体構造10Aを構築することができる。
In addition, in the present embodiment, the circumferential tunnel 15 is formed into a double circle shape formed by a curved line, so that the tunnel structure having a rectangular cross section or a plurality of circular tunnels can be structured against the soil water pressure received from the ground as compared with a plurality of connected tunnels. It is advantageous in terms of structure and can be structurally stable, and for example, the thickness of the segment can be kept small.
As described above, in the present embodiment, the outer shell shield excavator 14 that constitutes the outer shell of the branching and joining section 10 having a large cross section is provided as another shield excavator at intervals in the circumferential direction E of the circumferential tunnel 15. To form a plurality of outer shell tunnels 13 in the outer shell portion, and further excavate and connect between the plurality of outer shell tunnels 13 to construct the outer shell structure structure 10A in the outer shell portion. be able to.

また、本実施形態では、地山グリッパー24をトンネル径方向の外側に向けて突出させて掘削壁面の地山に反力をとって複円形円周シールド掘削機1を掘進させることで、シールド機本体2が所定の曲率の線形から外れることを抑制することができる。とくに円周方向Eに掘進する場合には、外周側の地山グリッパー24を張り出して地山に反力をとることや、コピーカッタ35によって曲がる側(円周方向Eの内周側)の地山を余掘りすることで、シールド機本体2が外周側に向かう力を押えて掘進中の姿勢を安定させることができ、姿勢制御がし易くなる。   In addition, in the present embodiment, the ground gripper 24 is projected outward in the radial direction of the tunnel, and a reaction force is applied to the ground of the excavation wall surface to cause the compound circular circumferential shield excavator 1 to dig into the shield machine. It is possible to prevent the main body 2 from deviating from the linear shape having a predetermined curvature. In particular, when excavating in the circumferential direction E, the ground gripper 24 on the outer peripheral side is overhanged to exert a reaction force on the natural ground, or the ground on the side bent by the copy cutter 35 (the inner peripheral side in the circumferential direction E). By excavating a mountain, the shield machine main body 2 can suppress the force toward the outer peripheral side to stabilize the posture during excavation, and the posture control becomes easy.

また、本実施形態では、図7に示すように、円周トンネル15における外殻シールド掘削機14の発進口152が形成される発進領域Mを第1中柱157A及び第2中柱157Bによって補強することができる。つまり、この場合には、中柱157A、157Bを有する複円形状の円周トンネル15とすることで、地盤から受ける土水圧に対して構造的により安定させることができる。
そして、複円形円周シールド掘削機による掘進が完了した後であって外殻シールド掘削機14を設置する前の段階において、複数の第1中柱157Aを撤去することで、外殻シールド掘削機14を掘進する際に必要な施工設備を配置するための奥行き方向のスペースを確保することができる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the starting region M where the starting port 152 of the outer shell shield excavator 14 in the circumferential tunnel 15 is formed is reinforced by the first middle pillar 157A and the second middle pillar 157B. can do. That is, in this case, by using the compound circular circumferential tunnel 15 having the central pillars 157A and 157B, it is possible to structurally stabilize the soil pressure against the soil water pressure received from the ground.
Then, after the excavation by the double circular circumferential shield excavator is completed and before the outer shell shield excavator 14 is installed, the outer shell shield excavator is removed by removing the plurality of first middle pillars 157A. It is possible to secure a space in the depth direction for arranging the construction equipment necessary for excavating 14.

さらに、本実施形態では、円周トンネル15の円周セグメント151のうち外殻シールド掘削機14(別のシールド掘削機)が発進する切羽の壁面を切削可能な材料により形成しておくことで、外殻シールド掘削機14は切削カッタで切削しながら効率よく発進することができる。   Further, in the present embodiment, by forming the wall surface of the face, which is started by the outer shell shield excavator 14 (another shield excavator), of the circumferential segment 151 of the circumferential tunnel 15 by using a material capable of cutting, The outer shell shield excavator 14 can efficiently start while cutting with a cutting cutter.

さらにまた、本実施形態では、円周トンネル15より外殻シールド掘削機14を発進させる際に、複円形状の断面のうち一方の発進側円形トンネル15Aに外殻シールド掘削機14を据え付け、そのときの外殻シールド掘削機14の反力壁や資機材を搬入出するための発進設備を他方の基端側円形トンネル15Bに配置することができる。すなわち、外殻シールド掘削機14の後方に反力壁を設置するスペース、或いは資材の搬送や掘削土の搬出等に使用する基端側円形トンネル15B内に確保できるので、段取り替えの作業が不要となり、効率よく発進することができる。   Furthermore, in the present embodiment, when the outer shell shield excavator 14 is started from the circumferential tunnel 15, the outer shell shield excavator 14 is installed in one of the start side circular tunnels 15A of the cross section of the compound circular shape. At this time, the reaction wall of the outer shell shield excavator 14 and the starting equipment for carrying in/out the equipment can be arranged in the other proximal circular tunnel 15B. That is, it is possible to secure the space in the rear side of the outer shell shield excavator 14 in the space where a reaction force wall is installed, or in the base end side circular tunnel 15B used for transporting materials and carrying out excavated soil, so that work for changing setup is unnecessary. Therefore, it is possible to start efficiently.

上述のように本実施形態による複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法では、横長断面形状の円周トンネル15を効率よく施工することができる。   As described above, in the outer shell shield method using the double circular circumferential shield excavator, the shield starting base, and the circumferential tunnel according to the present embodiment, the circumferential tunnel 15 having a laterally long sectional shape can be efficiently constructed.

以上、本発明による複円形円周シールド掘削機、シールド発進基地及び円周トンネルを用いた外殻シールド工法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   The embodiment of the outer shell shield construction method using the double circular circumferential shield excavator, the shield starting base and the circumferential tunnel according to the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment, Modifications can be made as appropriate without departing from the spirit of the invention.

例えば、複円形円周シールド掘削機1の断面形状、大きさ、スキンプレート20の屈折角度等は、円周トンネル15のトンネル線形、外殻トンネル13を掘削するための外殻シールド掘削機14の外径等の条件に応じて適宜、設定することができる。例えば、スキンプレート20の前胴プレート20Aと後胴プレート20Bとの前後方向Zの長さ寸法も変更することが可能である。   For example, the cross-sectional shape and size of the double circular circumferential shield excavator 1, the refraction angle of the skin plate 20, and the like are the tunnel alignment of the circumferential tunnel 15 and the outer shield excavator 14 for excavating the outer shell tunnel 13. It can be appropriately set according to conditions such as the outer diameter. For example, the length dimension in the front-rear direction Z of the front body plate 20A and the rear body plate 20B of the skin plate 20 can be changed.

また、本実施形態では、スキンプレート20の前胴プレート20Aに地山に向けて突出可能な地山グリッパー24が設けられているが、このような地山グリッパー24を省略することも可能であるし、また他の形状の地山グリッパーを適用してもよい。さらに、地山の状態によって、推進ジャッキ23だけで姿勢制御が可能であればコピーカッタ35を省略してもよい。   Further, in the present embodiment, the front body plate 20A of the skin plate 20 is provided with the natural ground gripper 24 that can project toward the natural ground, but such a natural ground gripper 24 can be omitted. However, a ground gripper having another shape may be applied. Further, the copy cutter 35 may be omitted if the attitude control can be performed only by the propulsion jack 23 depending on the natural condition.

また、複円形円周シールド掘削機1を発進するための円周シールド発進基地17の位置、大きさ、施工方法等は、本線トンネル11やランプトンネル12の外径、配置、地盤条件等に応じて適宜、設定することが可能である。
さらに、分岐合流部10を構成する外殻部(外殻躯体構造10A)の大きさ、躯体構造、施工方法に関しては上述した実施形態に限定されることはなく、設定される道路トンネル、地盤条件等の仕様に応じて適宜、設定されるものである。
In addition, the position, size, construction method, etc. of the circumferential shield starting base 17 for launching the double circular circumferential shield excavator 1 depend on the outer diameter, the arrangement, the ground conditions, etc. of the main line tunnel 11 and the ramp tunnel 12. It is possible to set appropriately.
Further, the size of the outer shell portion (outer shell structure 10A) forming the branching/merging portion 10, the structure of the outer shell, and the construction method are not limited to those in the above-described embodiment, and the road tunnel and ground conditions to be set are set. It is appropriately set according to specifications such as.

さらに、本実施形態では大断面の道路トンネルを施工する場合の適用例であるが、上述したような大断面の地中空洞を有する様々な規模、用途、形態のトンネルを施工する場合全般に広く適用できるものであるし、施工対象のトンネルにおける地中空洞の規模や形態に応じて、また周辺環境等の諸条件を考慮して様々な設計的変更が可能である。   Further, although the present embodiment is an application example in the case of constructing a large-section road tunnel, it is widely used in constructing tunnels of various scales, uses, and forms having a large-section underground cavity as described above. It is applicable, and various design changes can be made depending on the size and form of the underground cavity in the tunnel to be constructed and considering various conditions such as the surrounding environment.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。   In addition, it is possible to appropriately replace the components in the above-described embodiments with known components without departing from the spirit of the present invention.

1 複円形円周シールド掘削機
2 シールド機本体
3 カッタヘッド
3A チャンバー
4 送排泥装置
5 エレクタ装置
10 分岐合流部
10A 外殻躯体構造
11 本線トンネル
12 ランプトンネル
13 外殻トンネル
14 外殻シールド掘削機(別のシールド掘削機)
15 円周トンネル
15A 発進側円形トンネル(第1円形部)
15B 基端側円形トンネル(第2円形部)
17 円周シールド発進基地
20 スキンプレート
20A 前胴プレート
20B 後胴プレート
21 隔壁
24 地山グリッパー
35 コピーカッタ(余掘り装置)
150 外殻シールド発進基地
151 円周セグメント
152 発進口
155 柱補強梁
157 中柱
157A 第1中柱
157B 第2中柱
E、E1 円周方向
M 発進部補強領域
Z 前後方向
O1、O2 円形トンネルの中心
1 Double Circular Circumferential Shield Excavator 2 Shield Machine Main Body 3 Cutter Head 3A Chamber 4 Sewage Sludge Device 5 Electa Device 10 Branch Confluence Section 10A Outer Shell Body Structure 11 Main Tunnel 12 Lamp Tunnel 13 Outer Shell Tunnel 14 Outer Shell Shield Excavator (Another shield excavator)
15 Circumferential tunnel 15A Start side circular tunnel (first circular section)
15B Base end circular tunnel (second circular part)
17 Circumferential Shield Starting Base 20 Skin Plate 20A Front Body Plate 20B Rear Body Plate 21 Bulkhead 24 Ground Gripper 35 Copy Cutter (Excavator)
150 Outer Shell Shield Starting Base 151 Circumferential Segment 152 Starting Gate 155 Column Reinforcement Beam 157 Middle Pillar 157A First Middle Pillar 157B Second Middle Pillar E, E1 Circumferential Direction M Starting Area Reinforcing Area Z Front and Back Direction O1, O2 Circular Tunnel center

Claims (8)

トンネル線形が一定の円周曲線を描くように円周方向に掘進される複円形円周シールド掘削機であって、
トンネル軸方向から見た断面視で一対の円形同士の一部を重ねた複円形状に形成され、前胴プレートと後胴プレートに前後方向に分割接合されたスキンプレートを有するシールド機本体と、
前記一対の円形のそれぞれの中心をカッタ回転中心とするカッタと、を備え、
前記シールド機本体には、前記前胴プレートに設けられ切羽側のチャンバーとシールド機内とを区画する隔壁が設けられ、
前記前胴プレートと前記後胴プレートとは、前記円周方向における内周側に、当該複円形円周シールド掘削機による線形の曲率に合わせた所定の角度で屈折接合されていることを特徴とする複円形円周シールド掘削機。
A double circular circumferential shield excavator that is dug in the circumferential direction so that the tunnel alignment draws a constant circumferential curve,
A shield machine main body having a skin plate formed in a compound circular shape by overlapping a part of a pair of circles in a cross-sectional view viewed from the tunnel axis direction, and having a skin plate that is split and joined to the front body plate and the rear body plate in the front-rear direction,
A cutter having the center of each of the pair of circles as the center of rotation of the cutter,
The shield machine main body is provided with a partition wall that is provided on the front body plate and separates the chamber on the face side from the shield machine,
The front body plate and the rear body plate are refraction-bonded to each other on an inner peripheral side in the circumferential direction at a predetermined angle according to a linear curvature by the double circular circumferential shield excavator. Double circular circumference shield excavator.
前記シールド機本体には、姿勢制御手段として、トンネル軸方向に直交する方向で地山側に向けて突出可能な地山グリッパー及び余掘り装置のうち、少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の複円形円周シールド掘削機。   The shield machine main body is provided with at least one of a natural ground gripper and an overdrilling device that can project toward the natural ground side in a direction orthogonal to the tunnel axis direction as attitude control means. The double circular circumferential shield excavator according to claim 1. 請求項1又は2に記載の複円形円周シールド掘削機を使用して施工される複円形状の円周トンネルからなるシールド発進基地であって、
前記複円形円周シールド掘削機の円周方向の掘進と共に複円形状の円周セグメントが円周方向に延在するように構築され、
前記円周セグメントの内空側には、別のシールド掘削機の発進用のスペースが形成されていることを特徴とするシールド発進基地。
A shield starting base comprising a double circular circumferential tunnel constructed using the double circular circumferential shield excavator according to claim 1 or 2.
The circumferential segment of the compound circular shape is constructed so as to extend in the circumferential direction together with the circumferential excavation of the compound circular circumferential shield excavator,
A shield starting base, wherein a space for starting another shield excavator is formed on the inner side of the circumferential segment.
複円形状をなす前記円周トンネルにおける断面中央には、前記円周方向に沿って複数の中柱が設けられ、
前記複数の中柱のうち少なくとも前記円周トンネルにおける前記別のシールド掘削機の発進領域に位置する中柱は、前記別のシールド掘削機を設置する前の段階において撤去可能に設けられていることを特徴とする請求項3に記載のシールド発進基地。
At the center of the cross section of the circumferential tunnel forming a double circle shape, a plurality of middle columns are provided along the circumferential direction,
Among the plurality of middle pillars, at least the middle pillar located in the starting area of the other shield excavator in the circumferential tunnel is provided so that it can be removed before the another shield excavator is installed. The shield starting base according to claim 3.
前記円周セグメントのうち前記別のシールド掘削機が発進する切羽に位置する部分には、前記別のシールド掘削機で掘削可能な材料からなる切削壁が設けられていることを特徴とする請求項3乃至4のいずれか1項に記載のシールド発進基地。   A cutting wall made of a material that can be excavated by the other shield excavator is provided in a portion of the circumferential segment located at a face where the another shield excavator starts. The shield starting base according to any one of 3 to 4. 請求項1又は2に記載の複円形円周シールド掘削機を使用して施工される複円形状の円周トンネルを使用し、地中空洞の外殻部に沿って掘進される外殻トンネルを構築する円周トンネルを用いた外殻シールド工法であって、
前記地中空洞の施工基端側の一部に前記複円形円周シールド掘削機の発進部をなす第1シールド発進基地を施工する工程と、
前記第1シールド発進基地から前記複円形円周シールド掘削機を発進し、前記円周方向に掘進させて前記円周トンネルを構築する工程と、
前記円周トンネルを第2シールド発進基地とし、該第2シールド発進基地から外殻シールド掘削機を発進し、前記地中空洞の長手方向に沿って掘進させて前記外殻トンネルを構築する工程と、
を有することを特徴とする円周トンネルを用いた外殻シールド工法。
An outer shell tunnel excavated along the outer shell portion of an underground cavity is used by using a double circular circumference tunnel constructed by using the double circular circumference shield excavator according to claim 1 or 2. An outer shell shield construction method using a circumferential tunnel to be constructed,
A step of constructing a first shield starting base forming a starting portion of the double circular circumferential shield excavator on a part of a construction base end side of the underground cavity;
Starting the compound circular circumferential shield excavator from the first shield starting base and driving the compound in the circumferential direction to construct the circumferential tunnel;
A step of constructing the outer shell tunnel by setting the circumferential tunnel as a second shield starting base, starting an outer shell shield excavator from the second shield starting base, and digging along the longitudinal direction of the underground cavity; ,
An outer shell shield construction method using a circumferential tunnel characterized by having
複円形状をなす前記円周トンネルにおける断面中央に複数の中柱を前記円周方向に沿って設ける工程と、
前記外殻シールド掘削機を設置する前に、前記複数の中柱のうち少なくとも前記円周トンネルにおける前記外殻シールド掘削機の発進領域に位置する中柱を撤去する工程と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の円周トンネルを用いた外殻シールド工法。
A step of providing a plurality of middle pillars along the circumferential direction at the center of the cross section of the circumferential tunnel forming a double circle shape;
Before installing the outer shell shield excavator, removing the middle pillar located in the starting region of the outer shell shield excavator in at least the circumferential tunnel of the plurality of middle pillars,
The outer shell shield construction method using the circumferential tunnel according to claim 6, wherein:
複円形状をなす前記円周トンネルの一方の第1円形部内に発進時の前記外殻シールド掘削機が配置され、他方の第2円形部内に前記外殻シールド掘削機の発進時の反力壁を有する発進設備が配置されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の円周トンネルを用いた外殻シールド工法。   The outer shell shield excavator at the time of starting is arranged in one first circular portion of the circumferential tunnel having a double circle shape, and the reaction wall at the time of starting of the outer shell shield excavator in the other second circular portion. An outer shell shield construction method using a circumferential tunnel according to claim 6 or 7, characterized in that a starting facility having the above is arranged.
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