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 PDFInfo
- Publication number
- JP2020079491A JP2020079491A JP2018212311A JP2018212311A JP2020079491A JP 2020079491 A JP2020079491 A JP 2020079491A JP 2018212311 A JP2018212311 A JP 2018212311A JP 2018212311 A JP2018212311 A JP 2018212311A JP 2020079491 A JP2020079491 A JP 2020079491A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circumferential
- shield
- tunnel
- outer shell
- shield excavator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 25
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 50
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 35
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 30
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 claims description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 20
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 18
- 230000036544 posture Effects 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 9
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 8
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 7
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 7
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 7
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 6
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 5
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 5
- 235000015277 pork Nutrition 0.000 description 5
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000009430 construction management Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000011150 reinforced concrete Substances 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 description 1
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/20—Hydro energy
Landscapes
- Lining And Supports For Tunnels (AREA)
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
Abstract
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
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). ).
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.
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
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
The plurality of
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
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
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
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
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
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
A
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
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
In the present embodiment, a larger load acts on the side closer to the first
In addition, the arrangement interval of the first
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
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
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
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
Here, in the double circular
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
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
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
In front of the
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
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
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
Further, as shown in FIG. 9, the
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
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
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
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
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
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
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
As shown in FIG. 9, the
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
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
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
The
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
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
That is, when the shield machine
Further, in the case where the
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
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
First, as shown in FIG. 1, a starting base (circumferential shield starting base 17) of the double circular
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
After that, the inside of the
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
Since the cross-sectional shape of the
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
Further, in the case of the double circular
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
As described above, in the present embodiment, the outer
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
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
Then, after the excavation by the double circular circumferential shield excavator is completed and before the outer
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
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
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
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
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
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
Further, the size of the outer shell portion (
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
15
15B Base end circular tunnel (second circular part)
17 Circumferential
150 Outer Shell
Claims (8)
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.
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
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:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018212311A JP7162501B2 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Outer shell shield construction method using shield starting base and circumferential tunnel |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018212311A JP7162501B2 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Outer shell shield construction method using shield starting base and circumferential tunnel |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020079491A true JP2020079491A (en) | 2020-05-28 |
JP7162501B2 JP7162501B2 (en) | 2022-10-28 |
Family
ID=70802425
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018212311A Active JP7162501B2 (en) | 2018-11-12 | 2018-11-12 | Outer shell shield construction method using shield starting base and circumferential tunnel |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7162501B2 (en) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01290899A (en) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Maeda Corp | Intermittent stanchion construction in composite-cross section shield tunnel |
JPH035599A (en) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Ishikawajima Constr Materials Co Ltd | Cylindrical wall for covering boring hole |
JPH03176592A (en) * | 1989-12-04 | 1991-07-31 | Sato Kogyo Co Ltd | Construction of spiral tunnel and shield machine therefor |
JPH03244799A (en) * | 1990-02-23 | 1991-10-31 | Nippon Shield Eng Kk | Large sectional tunnel structure and constucting method thereof |
JPH0455597A (en) * | 1990-04-09 | 1992-02-24 | Kyowa Exeo Corp | Shield excavator for free cross section |
JP2005330749A (en) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Daiho Constr Co Ltd | Shield machine for excavating sharp curved tunnel |
JP2015129411A (en) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 清水建設株式会社 | Material feeder for use in shield tunnel, and tunnel construction method |
JP2017166189A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 清水建設株式会社 | Construction method of large cross-section underground space, and outer shell shield starting base |
JP2018076722A (en) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 鹿島建設株式会社 | Starting method for shield machine |
-
2018
- 2018-11-12 JP JP2018212311A patent/JP7162501B2/en active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01290899A (en) * | 1988-05-16 | 1989-11-22 | Maeda Corp | Intermittent stanchion construction in composite-cross section shield tunnel |
JPH035599A (en) * | 1989-05-31 | 1991-01-11 | Ishikawajima Constr Materials Co Ltd | Cylindrical wall for covering boring hole |
JPH03176592A (en) * | 1989-12-04 | 1991-07-31 | Sato Kogyo Co Ltd | Construction of spiral tunnel and shield machine therefor |
JPH03244799A (en) * | 1990-02-23 | 1991-10-31 | Nippon Shield Eng Kk | Large sectional tunnel structure and constucting method thereof |
JPH0455597A (en) * | 1990-04-09 | 1992-02-24 | Kyowa Exeo Corp | Shield excavator for free cross section |
JP2005330749A (en) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Daiho Constr Co Ltd | Shield machine for excavating sharp curved tunnel |
JP2015129411A (en) * | 2014-01-08 | 2015-07-16 | 清水建設株式会社 | Material feeder for use in shield tunnel, and tunnel construction method |
JP2017166189A (en) * | 2016-03-15 | 2017-09-21 | 清水建設株式会社 | Construction method of large cross-section underground space, and outer shell shield starting base |
JP2018076722A (en) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 鹿島建設株式会社 | Starting method for shield machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7162501B2 (en) | 2022-10-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TWI698575B (en) | Method of constructing very large underground space and outer shield tunnel | |
JP4471521B2 (en) | Shield construction method, large section tunnel and its construction method, and shield machine | |
JP2018162636A (en) | Outer shell and method for constructing outer shell | |
JP7121638B2 (en) | Circumferential shield excavator | |
JP2020079491A (en) | Double circle circumferential shield excavator, shield starting base, and outer shell shielding method using a circumferential tunnel | |
JP2003155889A (en) | Master and slave shield machine and its boring method | |
JPS62296097A (en) | Annular shield construction method, annular shield and annular segment | |
JP2942874B2 (en) | How to join tunnels | |
JP3867924B2 (en) | Diverging type propulsion machine | |
JP5274328B2 (en) | Parent-child shield machine and tunnel construction method | |
JPH0244996B2 (en) | ||
JP6218180B2 (en) | Rectangular section propulsion method | |
JP3403695B2 (en) | Multiple branch shield machine | |
JPH0462299A (en) | Larger section tunnel and construction method thereof | |
JP2008013976A (en) | Construction method for connected tunnels | |
JP2000120398A (en) | Construction method for tunnel having arc-shaped cross section and underground excavator | |
JP3636320B2 (en) | Diverging type propulsion machine | |
JPH07317490A (en) | Shielding machine for expanding and contracting excavated cross section and large-sectional tunnel excavating method using shielding machine | |
JP2017155435A (en) | Tunnel widening method | |
JPH03267494A (en) | Pipe roof method and pipe roof machine | |
JPH0821190A (en) | Shield machine, excavating method, vertical/horizontal excavator, tunnel and shaft | |
JP2534588B2 (en) | Underground cavity construction method and shield machine | |
JP2003262086A (en) | Excavating device and method for constructing tunnel | |
JP4423229B2 (en) | Shield machine | |
JPH11294077A (en) | Shield machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211028 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220720 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220726 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220922 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221004 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20221018 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7162501 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |