JP2021165471A - シールド機回収用設備、シールド機の回収方法および分割式のシールド機 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド機を効率的に回収するために、シールド機の立坑到達およびシールド機の押し出しの際に、高水圧環境に起因する到達坑口からの土砂や地下水の噴出を安価で簡便に防ぐ。【解決手段】シールド機回収設備として構成する注入式の立坑壁切削界面止水設備は、シールド機により切削開口される立坑壁が切削される切削界面に対応して、シールド機が掘削するトンネルの中心に対して放射状に間隔をもち、かつ、切削界面に概ね直交して配置される注入管を備え、注入管は、立坑の内部から硬化剤を注入する経路に接続され、シールド機の切削により注入管の先端が切削界面に露呈し、当該先端から硬化剤が切削界面に注入されることで切削界面を固結させ、これによって止水する。【選択図】図１６

Description

本発明は、シールド機回収用設備を構成する、注入式および凍結式の立坑壁切削界面止水設備、バルクヘッド関連設備およびシールド機引抜き装置と、当該シールド機の回収方法および分割式のシールド機、に関する。

昨今、都市部の道路や鉄道などの都市インフラに対して、大深度大口径のシールドトンネル構築工事が増加している。しかし、このシールドトンネル構築工事に対して、コストダウンの要請が強く、特に、シールド機の立坑到達においては、高水圧環境のシールド機の引抜き転用を図り、安価で簡便かつ確実な立坑到達への技術に対する需要は大きい。

一方で、シールド機が立坑壁を切削開口する際、また、これ以降にシールド機を引き抜く際において、高水圧環境に起因する坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐための安価で簡便かつ確実な到達技術については、未だ成熟した技術が確立されていない状況にある。

従来、シールド機が立坑壁を切削開口し到達立坑に達する際に、高水圧環境に起因する到達坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐための簡便で確実な到達技術としては、予め立坑を水没させてから立坑壁を切削開口する水中到達の技術が知られている（図１および図２の左側に示す「従来の水中到達工法」の図を参照）。
この水中到達の技術は、シールド機が立坑壁を切削開口する際、高水圧下の土砂や地下水の噴出を防ぐために、以下の工法を行う。

シールド機が貫通する立坑壁の内側に、円形のシールド機の外径よりやや大きい径によって円筒状に欠損部を設ける。この円筒状の欠損部の内周面取り合いに、シールド機のスキンプレート外周面に拡張、圧着および止水するための円環状の止水チューブを設置する。シールド機の切削を受ける立坑壁は、カーボン樹脂やウレタン樹脂などの鉄筋代替材とコンクリートとから成る切削可能材で構成する。その上で、立坑に注水し水没させて水中環境下とする。そこで、シールド機が切削可能材で構成される立坑壁を切削開口する。さらに、シールド機のカッターフェースが、円筒状の欠損部の内周面取り合いに設置する円環状の止水チューブを通過後、この止水チューブがシールド機のスキンプレート外周面に拡張、圧着することで止水する。そして、硬化剤を、このスキンプレート外周面と切削した立坑壁取り合いの界面全体に充填した上で、立坑の水を揚水し、シールド機前面のカッターフェースを解体して撤去するものである。

以上の水中到達の技術は、立坑を水没させ、立坑背面地山の間隙水圧と同等の水中環境下で立坑壁を切削開口することから、高水圧下で立坑背面地山からの土砂や地下水の噴出を抑止でき、簡便で確実である。

しかし、注水や揚水に伴う工期が遅延するほか、水中環境下であるからシールド機の引抜き転用をすることができず、転用先がある場合にコストダウンを図ることができない。また、切削開口の出口近傍の止水チューブによって、シールド機のスキンプレート外周面への拡張、圧着および止水の作業において、立坑壁の切削ズリなどの障害により、止水不良を起こす場合もあり（図２の左側に示す「従来の水中到達工法」の図を参照）、揚水後に不慮の出水を起こす原因ともなる。

一方、上述した水中到達の工法の他に、注水や揚水に伴う工期の遅延を免れるために、また、立坑到達後にシールド機を引抜き転用することによりコストダウンを図るために、例えば特許文献１に記載の工法がある。

この工法では、シールド機が立坑壁を切削開口する位置に、予め円筒状のバルクヘッドを、内部に充填材を充填の上で固定し、ここに立坑壁を切削開口するシールド機を迎え入れる。その上で、立坑壁の円筒状の欠損部もしくは円筒状のバルクヘッドの内周面に設置する内部のチューブを拡張させ板状止水パッキンを転倒させてシールド機のスキンプレート外周面に圧着させて止水し、その後このバルクヘッドを撤去する。

また、チューブを拡張させ止水する方法としては、止水チューブ単体でスキンプレート外側面に面的に圧着させる方法と、先のようにチューブと板状止水パッキンから構成しこのチューブの拡張により板状止水パッキンを線的に圧着させる方法とがある。

いずれの方法にせよ、円筒状のバルクヘッドにシールド機を迎え入れて止水チューブを拡張させ止水した後に、シールド機とバルクヘッドを撤去する。

この場合、止水チューブや板状止水パッキンをシールド機のスキンプレート外周面に拡張、圧着させて止水する際には、立坑壁の切削ズリなどの障害により止水不良を起こす問題を避けることができない。

また、上述した工法の内、シールド機を押し出す工法は、工費を削減するための工法であるが、引抜きの際に、シールド機のスキンプレート外周面へ圧着する止水チューブや板状止水パッキンのゴムが引きちぎれる場合がある。加えて、シールド機の重心を立坑壁から立坑内に移すと、この重心を崩してシールド機が暴れ、坑口の止水箇所が崩れる問題もある。

さらには、シールド機のスキンプレート外周面から落差のあるセグメント外周面への止水チューブや板状止水パッキンの拡張や密着に不良をきたす場合がある。これにより、坑口からの土砂や地下水の噴出を招く恐れがある。

要するに、シールド機の立坑到達の際およびシールド機を引抜く際に、高水圧環境に起因する坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐための安価で簡便かつ確実な到達技術は、完成された技術とは云えないものである。

一方で、シールド機が立坑到達する際およびシールド機を押し出す際に、高水圧環境に起因する到達坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐ技術として、特許文献１〜３には、以下の技術が示されている。

特許文献１〜３に記載の技術では、シールド機を立坑内側に迎え入れる密閉式バルクヘッドが使用され（特許文献１〜３それぞれの図１を参照）、また、チューブと板状止水パッキンとから構成される共通の止水機構が採用されている（特許文献１の図９、特許文献２の図７、特許文献３の図１４を参照）。

特許文献１に記載の技術は、シールド機が到達する坑口の立坑壁に、円筒状のバルクヘッドを固定し、このバルクヘッドの内部に固定する板状止水パッキンを、シールド機のカッターフェースの通過前は、「洗浄すると散逸する砂」（以下、単に「砂」という）を充填することで防護する。通過後は、この「砂」を洗浄することで流動化させて散逸させ、シールド機のスキンプレート外周面に作用させる。これにより、坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐ工法である。

しかし、特許文献１に記載の工法には、以下の課題があった。
１）シールド機の通過前に「砂」が喪失すると、カッターフェースの下方に押し出された立坑壁の切削ズリが下半の板状止水パッキン上に滞留し拡張不良を誘発するため、土砂や地下水が噴出する。

２）「砂」自体が、下半の板状止水パッキン上に圧着する前に滞留、圧密し拡張不良を誘発するため、土砂や地下水が噴出する。

３）シールド機のカッターフェースのみを解体して撤去することから、シールド機の引抜き転用ができない。

特許文献２に記載の技術は、シールド機が到達する坑口の立坑壁に、円筒状のバルクヘッドを固定し、このバルクヘッドの内部に固定する板状止水パッキンを、シールド機のカッターフェースの通過前は、「解凍すると流動化する充填材」（以下、単に「充填材」という）を充填した上で凍結することによって防護する。通過後は、この「充填材」を解凍した上で流動化させて、シールド機のスキンプレート外周面に作用させる。これにより、坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐ工法である。

しかし、特許文献２に記載の工法には、以下の課題があった。
４）バルクヘッド内全体の「充填材」の凍結やそのための凍結設備には、工期や工費が嵩み、また、設備としても大きなスペースを必要とする。

５）シールド機がバルクヘッド内へ押し出された後、解凍され流動化する「充填材」には、カッターフェース前面に安定した支持を得ることができないため、暴れて坑口の止水箇所を壊すことで、土砂や地下水が噴出する。

特許文献３に記載の技術は、シールド機が到達する坑口の立坑壁の内周面に板状止水パッキンを固定し、この板状止水パッキンを有する坑口に挿入し板状止水パッキンの密着作用を自ら受けることで密閉する円筒状のバルクヘッドを仮固定する。この状態で、板状止水パッキンを、シールド機のカッターフェースの通過前は、円筒状のバルクヘッドにて防護し、通過後は、坑口からシールド機と共にこれを押し出す。このようにして、板状止水パッキンをシールド機のスキンプレート外周面にまず作用させ、その後シールド機を引抜く。これにより、セグメントのスキンプレート外周面に作用させ、坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐ工法である。

しかし、特許文献３に記載の工法には、以下の課題があった。
６）バルクヘッド先端と立坑壁内面との閉塞処理がなされていないため、ここからバルクヘッドの外周面に直接切削ズリや充填材が混入すると、引き抜く際、板状止水パッキンの圧着不良を誘発し、土砂や地下水が噴出する。

７）シールド機をバルクヘッドと共に押し出す際、これを保持する反力架台やレールがないため、カッターフェース前面に安定した反力と支持を得ることができない。このため、シールド機が暴れて坑口の止水箇所を壊し、土砂や地下水が噴出する。

また、特許文献１（図９）、特許文献２（図７）および特許文献３（図１４）に示される板状止水パッキンには、以下の共通する課題があった。
８）板状止水パッキンは、止水チューブを面（２次元）的に押し付けて止水するのでなく、先端を線（１次元）的に押し付けて止水する機構であるため、異物が挟まりやすく止水性が悪い。

さらに、特許文献２（図７）および特許文献３（図１４）に示される板状止水パッキンには、以下の共通する課題があった。
９）板状止水パッキンは、シールド機のスキンプレート外周面に内部のチューブを拡張し自らの先端を圧着させて押し出すと、圧着力に比例して発生する摩擦力により引きちぎれ、土砂や地下水が噴出する。

１０）板状止水パッキンは、片端がヒンジ状に固定されるため、シールド機をスキンプレート外周面に圧着させた状態で押し出す際に、捲れ上がらないように、本来の立坑壁外水圧に対し自力にて止水できる向きと逆相となるので、最終的な止水性が悪い。

１１）板状止水パッキンは、ゴム内部に鋼板を内在する構造であるから、通常、平面視直線状にしか加工できないし配置できない。矩形立坑の坑口ラインは直線状であるから、その加工と配置に差し支えはないが、円形立坑の坑口ラインは複雑な曲線を描くので加工が難しく、直線として加工し配置すると、坑口リングと共に板状止水パッキンは立坑内へ突出し、完成時の内空を侵すことになる。

特許第４４８６２５０号公報 特許第４０７７３４１号公報 特許第４３７０２７７号公報

以上では、シールド機の立坑到達およびシールド機の押し出しの際に、高水圧環境に起因する到達坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐ技術の課題を、特許文献１〜３を例にして説示したが、本発明が解決しようとする課題として、以下でこれらを総括する。

１）シールド機のカッターフェースの切削ズリにより止水チューブや板状止水パッキンの拡張が不良となるが、この不良を防ぐための安価で簡便な施工方法がない（図２の左側の図を参照）。

２）切削ズリによる止水チューブや板状止水パッキンの拡張不良を、バルクヘッドを用いて、止水チューブや板状止水パッキンの密着作用を先んじて自ら受けつつ後で引き抜くことにより防護する場合、バルクヘッドの外周面への切削ズリや充填材の混入による拡張不良を回避するためのバルクヘッド先端と立坑壁との密着方法がない。

３）シールド機を押し出し転用する際、押し出すスキンプレート外周面に圧着する板状止水パッキンは、片端がヒンジ状に固定されるため、圧着力に比例する摩擦力にて引きちぎれることで、土砂や地下水が噴出するリスクがあるが、このリスクを回避する方法がない。

４）シールド機を押し出し転用する際、押し出すスキンプレート外周面に対して内部のチューブの拡張により自らの先端を圧着する板状止水パッキンは、捲れ上がらないように、本来の立坑壁外水圧に対し自力にて止水できる向きと逆相となるため、最終的な止水性が悪い。

５）立坑内へ裸でシールド機を押し出す際、カッターフェース前面に安定した反力と支持を得ることができないため、シールド機が暴れて坑口の止水箇所を壊し、土砂や地下水が噴出するリスクがある。

６）一般的な止水機構の板状止水パッキンは、片端がヒンジ状に固定され、内部のチューブの拡張で転倒する板状の先端をスキンプレート外周面に押し付けて止水する。しかし、シールド機を押し出す際、その先端はシールド機のスキンプレート外周面からセグメントスキンプレート外周面への大きな落差を落とすので、硬化した裏込め材が板状の先端に挟まると、土砂や地下水が噴出する恐れがある。

７）シールド機の立坑到達およびシールド機の押し出しの際に、高水圧環境に起因する坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぐには、スキンプレート外周面と立坑切削面との界面を固結すれば確実に防げるところ、このための適当な方法がない。

８）一般的な止水機構の板状止水パッキンは、平面視直線状にしか加工できないし配置できないため、円形立坑の複雑な曲線を描く坑口ラインに対し配置すると、坑口リングと共に止水パッキンが立坑内に突出し、完成時の内空を侵す問題がある。無理に複雑な曲線に加工した板状止水パッキンは、構築誤差を含む実際の立坑の円筒状欠損部と合わないことから、しばしば漏水の課題を生じる。

９）シールド機の転用のために、シールド機を立坑へ押し出す場合、立坑壁の切削界面から土砂や地下水が噴出することを低減させるため、シールド機の後胴を切削界面に存置しその前胴のみを押し出す場合がある。この場合、シールド機の分離は中折れ部で行い、有価であるリングガーターが後胴と共に存置されるのが通例であるため、効率が悪い。
１０）シールド機の転用のため立坑へ押し出す場合、立坑壁切削界面からの土砂や地下水の噴出に対し、効果的な止水方法がない。

上記課題を解決するために、本発明は、シールド機が立坑に到達した時のシールド機回収用設備を構成する立坑壁切削界面止水設備として、注入式と凍結式の二つの設備を提供するものである。
１）注入式の立坑壁切削界面止水設備として、シールド機により立坑壁が切削される切削界面に対応して、シールド機が掘削するトンネルの中心に対して放射状に間隔をもち、かつ、切削界面に概ね直交して配置される注入管を備え、注入管は、立坑の内部から硬化剤を注入する経路に接続され、シールド機の切削により注入管の先端が切削界面に露呈し、当該先端から硬化剤が切削界面に注入されることで当該切削界面を固結させて止水することを特徴とする。

２）凍結式の立坑壁切削界面止水設備として、シールド機により立坑壁の切削される切削界面の当該界面側に露呈し、切削界面に対向してシールド機によりトンネルに組み立てるセグメントが跨ぐ態様で、円環状またはスパイラル状に配置され連結される冷媒管を備え、冷媒管を循環して流れる冷媒により切削界面を凍結することを特徴とする。

また、本発明は、シールド機が立坑に到達した時のシールド機回収用設備を構成するバルクヘッド関連設備として、以下の、坑口リング液体封入式および坑口リング液体封入・ワックス包含式、の二つの設備を提供するものである。
３）坑口リング液体封入式のバルクヘッド関連設備として、シールド機により切削開口される立坑壁の坑口に設置され、空間を残して液体を所定圧にて封入する坑口リングと、坑口リングに固定される止水チューブと、立坑の内部に配置されるバルクヘッドとを備え、バルクヘッドは、自らの内部で坑口リングに対向する側に固化材を充填することを特徴とする。

４）坑口リング液体封入・ワックス包含式バルクヘッド関連設備として、シールド機により切削開口される立坑壁の坑口に設置され、空間を残して液体を所定圧にて封入する坑口リングと、少なくとも最底部を含む断面視で円弧状の部分の内周面に、シールド機による切削界面を超えてワックス含有物に外包され坑口リングに固定される止水チューブと、立坑の内部に配置されるバルクヘッドとを備え、バルクヘッドは、自らの内部で坑口リングに対向する側に固化材を充填することを特徴とする。

さらに、本発明は、シールド機が立坑に到達した時のシールド機回収用設備を構成するシールド機引抜き装置として、シールド機により切削開口される立坑壁の坑口の床に、当該坑口の下方の立坑内壁を水平に支持する水平支持部と、水平支持部上に引き出すシールド機のスペースを残して坑口の反対側に水平支持部に概ね直立し固定される反力支持部と、水平支持部の上に設置され軸方向に固定されるガイド材と、ガイド材に沿って水平方向に移動するスライド台を有し、反力支持部は、水平支持部の上方に水平に配する牽引材を牽引するジャッキを坑口の反対側に固定すると共に牽引材が貫通する空隙を有し、スライド台は、牽引材の接続を受け、ジャッキにより立坑の内部に引き抜かれるシールド機を支持することを特徴とする。

さらにまた、本発明は、シールド機の回収に供する分割式のシールド機として、前端側から順に、少なくともカッターフェースを固定するシールドバルクヘッドと複数のシールドジャッキを固定する輪切り状のリングガーターとを円筒状の第１のスキンプレートに固定する前胴と、後端側から順に、少なくともテールシールと輪切り状のリング材とを円筒状の第２のスキンプレートに固定する後胴とから構成され、前胴側の後端面の輪切り状のリングガーターと後胴側の前端面の輪切り状のリング材とを軸向方向に篏合に分割できる態様で固定することで、前胴と後胴とが接合されることを特徴とする。

本発明に係る注入式の立坑壁切削界面止水設備によれば、注入管の切削された先端から立坑切削界面に硬化剤を確実に注入して固結できるので、シールド機を立坑に押し出しても、立坑切削界面から土砂や地下水が噴出することがない。また、放射状に配備する注入管は安価で、立坑切削界面への硬化剤の注入も簡便であるので、安価で簡便に坑口漏水を有効に止水できる。

本発明に係る凍結式の立坑壁切削界面止水設備によれば、予め冷媒管を立坑切削界面側に露呈することで立坑切削界面を熱伝導上効率的かつ確実に凍結できるため、シールド機を立坑に押し出しても、立坑切削界面から土砂や地下水が噴出することがない。また、冷媒管は、安価かつ簡便に設置できるため、坑口リングにおいて止水チューブ併用の場合にはこれが担保し、万が一の坑口出水の場合のみ凍結すればよく、凍結しない場合には高価な凍結プラントは不用となり、最適で安価な保険的活用が見込まれる。さらに、冷媒管は、冷媒管防護セグメント内において、発泡ウレタン材にて包含すれば効果的に断熱できるため、凍結効率の向上を図ることができる。

本発明に係る坑口リング液体封入式のバルクヘッド関連設備によれば、バルクヘッドの内部で、止水チューブを固定する坑口リングの空間を残してこの空間に対向する側に固化材を充填し、坑口リングの空間には液体を所定圧にて封入するから、止水チューブは、固化材に拘束されずにスキンプレートに対して拡張して止水できる。また、シールド機は、坑口リングさえ通過すれば固化材を切削するからここに反力と支持力を得て、暴れることなくバルクヘッド内に押し出すことができる。止水チューブの切削ズリによる拡張不良の問題は、坑口リングの空間の液体を凍結の上、凍結箇所をシールド機に切削させその後解凍すれば、造作はない。これにより、バルクヘッド全体を凍結する従来の方法に比べ、工期工費を削減できる。

さらに、本発明に係る坑口リング液体封入・ワックス包含式のバルクヘッド関連設備によれば、坑口リングの空間の液体を凍結しなくとも、ワックス含有物が、止水チューブをシールド機による切削界面を超えて、少なくともその最底部を円弧状に外包し防護するので、シールド機は、下方に滞留する立坑壁の切削ズリをワックス含有物と共々に切削の上除去しつつ通過でき、止水チューブを痛めることはない。また、止水チューブを内包する坑口リングの空間の液体を所定温度に加熱すれば、熱対流にてワックス含有物を斑なく均一に融解できるので、止水チューブは、ワックス含有物の拘束を確実に喪失しスキンプレート外周面に拡張し圧着して止水することができる。このように、止水チューブの解放は、最底部を含む局部的な円弧状の部分のワックス含有物を融解させるだけで済むので、坑口リングの空間の液体を凍結融解する方法に比べ、工期工費を大幅に縮減できる。さらに、止水チューブは、平面視で直線状にしか加工できない板状止水パッキンに対して、円形立坑の複雑な曲線を描く坑口ラインに追随でき、直線配置で框部に隠れない場合でも、完成時の内空を侵すことがない。

本発明に係るシールド機引抜き装置によれば、シールド機は、シールド機を支持するスライド台を水平支持部の上にてガイド材に沿って軸方向に引き抜くので、安定してスムーズに引き抜くことができ、坑口の止水箇所を破損することもない。また、シールド機を引き抜く牽引力は、引き出すシールド機のスペースを残して、坑口と反対側に牽引材を牽引するセンターホールジャッキを配する反力支持部が直立する水平支持部から、バルクヘッドの下方の立坑内壁に反力を取るので、コンパクトかつ簡素な構造にすることができる。

本発明に係る分割式シールド機によれば、到達した立坑壁の任意の位置で、前胴を後胴から離脱させ、効率よく回収でき転用を図ることができる。また、篏合に接合する前胴側の後端面のリングガーターと後胴側の前端面のリング材を固定するボルトを外せば容易に後胴を分離できると共に、前胴と後胴の篏合部の狭隘に介在させる強化プラスチック部材により、後胴を分離する際の摩擦が低減するので、シールド機が暴れることなくスムーズに分離でき、坑口の止水箇所を痛めることがない。

図１は、従来の水中到達工法と、実施例１および実施例２に係る構成との比較を示す図である。 図２は、図１に示す円枠のそれぞれの部分の拡大図として、切削ズリの滞留状況から最終止水の状況への変化を示す図である。 図３は、実施例１のステップ１における、関連する設備の状況を示す図である。 図４は、実施例１のステップ２における、関連する設備の状況を示す図である。 図５は、実施例１のステップ３における、関連する設備の状況を示す図である。 図６は、実施例１のステップ４における、関連する設備の状況を示す図である。 図７は、実施例１のステップ５における、関連する設備の状況を示す図である。 図８は、坑口リング液体封入・ワックス包含式のバルクヘッド関連設備を示す図である。 図９は、実施例２のステップ１における、関連する設備の状況を示す図である。 図１０は、実施例２のステップ２における、関連する設備の状況を示す図である。 図１１は、実施例２のステップ３における、関連する設備の状況を示す図である。 図１２は、実施例２のステップ４における、関連する設備の状況を示す図である。 図１３は、実施例２のステップ５における、関連する設備の状況を示す図である。 図１４は、シールド機引抜き装置を示す図である。 図１５は、凍結式の立坑壁切削界面止水設備を示す図である。 図１６は、注入式の立坑壁切削界面止水設備を示す図である。 図１７は、図１５に示す破線枠の部分の拡大図である。 図１８は、図１６に示す破線枠の部分の拡大図である。 図１９は、分割式のシールド機の構造を示す図である。 図２０は、図１９に示す円枠の部分の拡大図である。 図２１は、図２に示す円枠の部分の拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態として、本発明に係る実施例１および実施例２について、図面を参照にしながら説明する。
図１は、参考として、従来の水中到達工法と、実施例１および実施例２に係る構成との比較を示す図である。
また、図２は、図１に示す円枠のそれぞれの部分の拡大図として、切削ズリの滞留状況から最終止水の状況への変化を示す図である。

本発明に係る実施例１および実施例２の説明に先立ち、各実施例が前提とする構成について述べる。到達坑口において、立坑壁内側にはシールド機外径よりやや大きい径にて円筒状に欠損部を設け、欠損部取り合いのシールド機の切削を受ける立坑外壁は、カーボン樹脂やウレタン樹脂などの鉄筋代替材とコンクリートから成る切削可能材で構成するものである。

実施例１は、シールド機回収用設備として、「坑口リング液体封入・ワックス包含式のバルクヘッド関連設備」を用いて、シールド機の全てを回収する場合に対応する設備例である。

また、実施例２は、シールド機回収用設備として、「凍結式の立坑壁切削界面止水設備」、「坑口リング液体封入式のバルクヘッド関連設備」および「シールド機引抜き装置」を備え、「分割式のシールド機」を用いて、シールド機の有用な前胴を回収する場合に対応する設備例である。

実施例１は、設備が簡素である反面規模が大きく、実施例２はその逆である。また、両実施例共に、高水圧かつ豊富な地下水環境下に適した設備例であって、いずれも坑口からの土砂や地下水の噴出を防ぎつつシールド機の有用材の転用を図るものである。

また、実施例２では、立坑壁切削界面止水設備として、凍結式の立坑壁切削界面止水設備を採用したが、実施例１および２に対しては、「注入式の立坑壁切削界面止水設備」を併用することもできる。この注入式の立坑壁切削界面止水設備を実施例１および２に併用すれば、安価で簡便に、坑口漏水を有効に止水することができる。この注入式の立坑壁切削界面止水設備については、実施例２における関係するステップで、その構成および構造の説明を加えることとする。

本発明では、適用する土質条件や施工条件、予算条件に対し、以下に示す技術要素の組合せを適宜に変更することができる。

実施例１について、図３に示すステップ１（Ｓｔｅｐ１）から図７に示すステップ５（Ｓｔｅｐ５）を、順に説明する。ここで、図３〜図７それぞれにおいて、上図が平面図で、下図が正面図である。

また、実施例１に係るステップ１（Ｓｔｅｐ１）からステップ５（Ｓｔｅｐ５）とは、以下の状況に対応する工程である。
ステップ１（Ｓｔｅｐ１）は、シールド機５が立坑壁１に未到達の場合の状況
ステップ２（Ｓｔｅｐ２）は、シールド機５が立坑壁１に到達した時点の状況
ステップ３（Ｓｔｅｐ３）は、シールド機５がバルクヘッド７に接合する直前の状況
ステップ４（Ｓｔｅｐ４）は、バルクヘッド７関連設備の解体時の状況
ステップ５（Ｓｔｅｐ５）は、シールド機５を全て回収した時点の状況

図３は、実施例１のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、関連する設備の状況を示す図である。

１−１）実施例１のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、到達坑口の状況について説明する。
坑口３の円筒状内周面４には、坑口リング１２を取り付ける。この坑口リング１２は、円筒状で、坑口３側の止水チューブ１３を内包する部分と、これとは逆の立坑内側の止水チューブ１３を内包しない部分、とから構成する。実施例１では、両者ともに輪切り状の形状とする。これは、最終的に存置する、坑口３側の止水チューブ１３を内包する部分が、輪切り状としても框部２に隠れる位置関係を前提にしたためである。もし、輪切り状として、止水チューブ１３を内包する部分が、框部２から隠れず突出する位置関係にある場合には、框部２に隠れて突出しないように立坑内周面の曲面に追随させる形状にしてもよい。ここで、止水チューブは、一般的な止水機構の内在するチューブを拡張させて自らが転倒することでシールド機またはセグメント覆工の外側面に圧着させる板状止水パッキンとしてもよい（特許文献１の図９、特許文献２の図７、特許文献３の図１４を参照）。ただし、その場合は、面ではなく線で圧着するため、異物を挟み漏水リスクが増大する恐れがある。

坑口リング１２と円筒状内周面４との狭隘には、繊維補強コンクリート１６を充填する。繊維は、繊維径１．００ｍｍ、繊維長３０ｍｍ、引張強度５００Ｎ／ｍｍ^２程度のポリプロピレン繊維を、コンクリートに４ｋｇｆ／ｍ^３程度混和する。さらに、セメントペーストには膨張剤を付与し、粗骨材は径１０ｍｍ程度を上限としてもよい。それによれば、坑口リングと立坑躯体との狭隘を、密実で高強度にて充填することができる。このため、止水性を確保しつつ坑口リングを強固に坑口に保持できる。さらに、無筋であるので、シールド機５はここをスムーズに切削でき、安定した線形にて立坑内に押し出すことができる。

また、坑口リング１２は、現場ではなく工場にて、まず円筒状に製缶し、その後両端面を加工して形成する。さらに、止水リング１３を取り付けるためのネジ穴加工を施せば、止水性を担保しつつ精度が著しく向上する（図示せず）。

実施例１では、坑口リング１２自体を、止水チューブ１３を内包する部分と、止水チューブ１３を内包しない部分の２分割でボルト接合する構造とする。図３に示すように、立坑内側の坑口リング１２の止水チューブ１３を内包しない部分の分割部分を撤去すると、残された坑口リング１２の止水チューブ１３を内包する部分の分割部分の端面が、坑口上方の框部２に隠れるよう工夫を施している。

１−２）実施例１のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。バルクヘッド７関連設備については、図８を併せて参照する。

２分割でボルト接合する構造の坑口リング１２の坑口３側の分割部分の内周面に、止水チューブ１３を固定する。この止水チューブ１３は、内部に液体を封入することで拡張しシールド機側あるいはセグメント覆工側のスキンプレートに圧着して止水するもので、最底部を含む断面視で半円弧状の部分に、約５０℃にて融解するパラフィンワックス含有物２１で防護する構造である（図８を参照）。

続いて、坑口リング１２の立坑内側の端面に、茶筒状のバルクヘッド７を坑口リング１２側が解放面になるよう取り付ける。その上で、内部を密閉空間とし、坑口リング１２の空間以外に、充填材９として流動化処理土２３を充填する（図３および図８を参照）。なお、充填材９は、充填後セメント水和反応にて固化し固化材になり、シールド機５による切削の際に、シールド機５のカッターフェース６において反力と支持力とが得られる。

また、図８に示すように、充填した流動化処理土２３内部に対して、スリーブ型枠にて、バルクヘッド７の端部に設ける円形ハッチ１１から坑口リング１２側に連通する形態で、充填材内部に円筒状通路１０を設ける。これによって、褄面の型枠材を解体し、ここから解体した型枠材を搬出することができる。

茶筒状の隔壁部材であるバルクヘッド７の坑口リング１２と反対側の閉鎖面には、バルクヘッド７全体として坑口から抜けないように、立坑の底から斜めに支保８を設置する。坑口リング１２の空間には、泥水を所定圧にて充填ポンプ（図示せず）によって充水する。

以上のように、バルクヘッド７内の止水チューブ１３を内包する坑口の空間だけを泥水で充水し、これ以外の空間を所定の塑性強度に固化する流動化処理土２３で充填する。このため、シールド機５は、立坑に押し出す際、充水部２４を通過する時に重心を立坑壁１で支持でき、さらに立坑側に押し出して立坑壁１の支持を喪失しても、固化した流動化処理土２３よりカッターフェース６の前面に反力と支持が得られるので、姿勢を崩すことはない。

図４は、実施例１のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、関連する設備の状況を示す図である。

２−１）実施例１のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、シールド機５の状況について説明する。
立坑壁１は、カーボン樹脂やウレタン樹脂などの鉄筋代替材とコンクリートとから成る切削可能材により切削可能材壁として形成されている（図３を参照）。シールド機５は、この立坑壁１の切削可能材壁を切削開口して、坑口リング１２の空間に押し出されることになる。
ただし、この状況では、シールド機５の重心は立坑壁内にあるので、機体の姿勢を崩すことはない。

２−２）実施例１のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、到達坑口の状況について説明する。
シールド機５は、立坑壁１を切削開口し、坑口リング１２の空間に押し出されることになるが、切削を受ける立坑壁１を内部から抑える繊維補強コンクリート１６を、必要な場合には容易に切削する。

この繊維補強コンクリート１６は、支保８にバルクヘッド７を介在して支えられる坑口リング１２によって内部から保持され、立坑壁１を支える。これにより、結果的に支保８に支えられる立坑壁１は、シールド機５に安定して切削開口されるので、破片等を内部に崩落させることはない（図２に示す実施例１の上段の図を参照）。

２−３）実施例１のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。
シールド機５は、坑口リング１２の空間に押し出されるが、坑口リング１２内の泥水２２は、充填ポンプ（図示せず）により所定圧で保たれるから、立坑切削界面１５から土砂や地下水が噴出することがない。

シールド機５は、坑口リング１２の止水チューブ１３の取り合いを通過するが、この取り合いの止水チューブ１３は、パラフィンワックス含有物２１で防護されている。これにより、切削ズリ２７は、ワックス含有物２１も共々に切削された上で、シールド機５のスクリューコンベアーにて排出されるので、滞留して止水チューブ１３の拡張不良を招くことがない。

図５は、実施例１のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、関連する設備の状況を示す図である。

３−１）実施例１のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、シールド機５の状況について説明する。
シールド機５は、バルクヘッド７関連設備の最奥の閉鎖面の近傍まで到達し、シールド機５の後端のスキンプレートも止水チューブ１３を通過している。

バルクヘッド７の内部は、充填材９として固化した流動化処理土２３が充填されている。これにより、シールド機５は、前面に常にシールドジャッキ４５に対する反力と支持力を得るから、重心を立坑壁１から内側に移しても機体の姿勢を崩すことがない。

３−２）実施例１のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、到達坑口の状況を説明する。
シールド機５が、バルクヘッド７関連の最奥の閉鎖面の近傍まで到達しても、バルクヘッド７設備が坑口リング１２を密閉し、坑口リング１２の空間には、充填ポンプ（図示せず）が泥水２２を所定圧にて封入し続けるから、立坑切削界面１５から土砂や地下水が噴出することはない。

３−３）実施例１のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。
シールド機５のスキンプレート後端が、止水チューブ１３を通過すると、この段階で止水チューブ１３は、セグメント覆工に対し、拡張し圧着することで止水する（図２に示す実施例１の下段の図を参照）。

止水チューブ１３は、ワックス含有物２１で防護されていることから切削ズリ２７の滞留を受けない。また、ワックス含有物２１として、石油系ワックスの中でも比較的融点の低いパラフィンワックス含有物を用いれば、坑口リング１２の下方から充水管１８より約５０℃以上の高温の泥水を注入することで溶解させることができる。パラフィンワックスは、比重０．９程度で軽いため、充水部上部に浮遊するので、坑口リング１２の下方から充水される高温の泥水により、坑口リング１２の上方の排出口から排出される。従って、パラフィンワックスは残留することなく、止水チューブ１３の拡張不良を起こすことがない。

ここで、パラフィンワックスは、石油由来であるが食品添加物にも使用されているほど安全性が確保されている物質であるから、安価かつ安心して使用できる。また、融点が１５℃〜９５℃で比重が１未満であれば、他の石油由来物や植物由来か動物由来のワックスであっても、パラフィンワックスと同様の効果を得ることができる。

さらに、ワックス含有物として、ワックスと軽量骨材等を混錬調合すれば塑性強度を増強でき、シールド機５のカッターフェース６での切削通過に対して、被圧変形を最小にして切削を受けるので、止水チューブ１３への悪影響を低減できる。また、軽量骨材の比重を１未満とし、ワックスを加熱融解すれば、ワックス共々に上方へ浮遊散逸するので、止水チューブ１３は、確実にスキンプレート外周面に拡張し圧着されて止水することができる。

図６は、実施例１のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、関連する設備の状況を示す図である。

４−１）実施例１のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、シールド機５の状況について説明する。
坑口リング１２からバルクヘッド７を解体し、シールド機５を回収する。
バルクヘッド７の内部は、その下側において、流動化処理土２３の残滓がシールド機５の自重を受ける。そのため、まず、シールド機５の自重を受けるバルクヘッド７の下側以外を解体し、シールド機５を回収し搬出した上で、バルクヘッド７の残る部分を解体すればよい。

また、同じ立坑からシールド機５が再発進する場合には、シールド機５の底部にシールド機引抜き装置を組み立てつつ、バルクヘッド７の底部を解体すればよい（図示せず）。ここで、シールド機引抜き装置の詳細については、実施例２で後述する。

４−２）実施例１のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。
止水チューブ１３が、セグメント覆工１４に対して、拡張し圧着することで止水するので、坑口リング１２からバルクヘッド７を解体し、シールド機５を回収しても、切削界面から土砂や地下水が噴出することがない。

図７は、実施例１のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、関連する設備の状況を示す図である。

５−１）実施例１のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、シールド機５の状況について説明する。
シールド機５を全て回収し搬出した上で転用もしくは再発進をするため、シールド機５は図７には存在しない。

５−２）実施例１のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、到達坑口の状況を説明する。
止水チューブ１３の内部には固化材を充填し、立坑切削界面１５にもセグメント覆工１４側から固化材を充填することにより、漏水を防止する（図示せず）。
セグメント覆工１４の立坑側の端部と、残された止水チューブ１３を内包する坑口リング１２の分割部分の端面とを防護するために、覆工コンクリート１７を配筋した上で打設し、仕上げる（図示せず）。

５−３）実施例１のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。
同じ形状の立坑とトンネル断面が連続する場合、バルクヘッド７および立坑内側の坑口リング１２の止水チューブ１３を内包しない部分の分割部分は、回収し搬出した上で、転用を図ることができる。

実施例２について、図９に示すステップ１（Ｓｔｅｐ１）から図１３に示すステップ５（Ｓｔｅｐ５）を、順に説明する。ここで、図９〜図１３それぞれにおいて、上図が平面図で、下図が正面図である。

また、実施例２に係るステップ１（Ｓｔｅｐ１）からステップ５（Ｓｔｅｐ５）とは、以下の状況に対応する工程である。実施例２では、シールド機５としては、分割式のものを使用する。
ステップ１（Ｓｔｅｐ１）は、シールド機５が立坑壁１に未到達の場合の状況
ステップ２（Ｓｔｅｐ２）は、シールド機５が立坑壁１に到達した時点の状況
ステップ３（Ｓｔｅｐ３）は、シールド機５を前胴と後胴に分割する直前の状況
ステップ４（Ｓｔｅｐ４）は、バルクヘッド７関連設備の解体時の状況
ステップ５（Ｓｔｅｐ５）は、シールド機５を全て回収した時点の状況

図９は、実施例２のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、関連する設備の状況を示す図である。

１−１）実施例２のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、到達坑口の状況について説明する。
坑口３の円筒状の内周面４には、輪切り状の坑口リング１２を取り付け、この坑口リング１２と円筒状の内周面の狭隘には、繊維補強コンクリート１６を充填する。
なお、実施例２は、立坑壁１の切削開口する界面およびシールド機５の後胴を凍結して直接止水する態様であるので、「坑口リング液体封入式のバルクヘッド関連設備」として、坑口リング１２には止水チューブ１３を配備していない。

１−２）実施例２のステップ１（Ｓｔｅｐ１）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。

坑口リング１２の立坑１の内側の端面に、バルクヘッド７を坑口リング１２側が解放面になるよう取り付ける。その内部を密閉空間とし、坑口リング１２の空間以外に充填材９として流動化処理土２３を充填しておく（図１０を参照）。

茶筒状の隔壁部材であるバルクヘッド７の坑口リング１２と反対側の閉鎖面には、バルクヘッド７全体として坑口３から抜けないように、立坑１の底から斜めに支保８を設置し（図１０を参照）、坑口リング１２の空間には、充填ポンプ（図示せず）によって泥水を所定圧で封入することになる。

図１０は、実施例２のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、関連する設備の状況を示す図である。

２−１）実施例２のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、シールド機５の状況について説明する。
シールド機５は、カーボン樹脂やウレタン樹脂などの鉄筋代替材とコンクリートとから成る切削可能材で構成された立坑壁１（図９を参照）を切削開口し、坑口リング１２の空間に押し出される。
この状況では、シールド機５の重心は、立坑壁１内にあり機体の姿勢を崩すことはない。

２−２）実施例２のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、到達坑口の状況を説明する。
立坑壁１を切削開口し、坑口リング１２の空間に押し出されたシールド機５は、切削を受ける立坑壁１を内部から抑える繊維補強コンクリート１６を、必要な場合には容易に切削する。

この繊維補強コンクリート１６は、支保８にバルクヘッド７を介在して支えられる坑口リング１２によって内部から保持され、立坑壁１を支える。これにより、結果的に支保８に支えられる立坑壁１は、シールド機５に安定して切削開口されるので、破片等を内部に崩落させることはない（図２に示す実施例２の上段の図を参照）。
２−３）実施例２のステップ２（Ｓｔｅｐ２）における、バルクヘッド７関連設備の状況を説明する。

流動化処理土２３内部に対して、スリーブ型枠にて、バルクヘッド７の端部に設ける円形ハッチ１１から坑口リング１２側に連通する形態で、充填材内部に円筒状通路１０を設ける。これによって、褄面の型枠を解体し、ここより解体した型枠材を搬出することができる。

坑口リング１２と反対側であるバルクヘッドの閉鎖面には、バルクヘッド７全体として坑口３から抜けないように、立坑の底から斜めに支保８を設置する。また、坑口リング１２の空間には、泥水２２を充填ポンプ（図示せず）によって所定圧にて充水する。

図１１は、実施例２のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、関連する設備の状況を示す図である。

３−１）実施例２のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、シールド機５の状況を説明する。
実施例２のシールド機５は、図１９に示す前胴４６と、後胴４７とに分割する分割式のシールド機である。このシールド機５が、バルクヘッド７関連設備の最奥の閉鎖面の近傍まで到達し、前胴４６と後胴４７とに分割される直前の状況である。
バルクヘッド７の内部には、充填材として流動化処理土２３が充填されており、シールド機５は、前面に常にシールドジャッキに対する反力と支持力とを得る。これにより、シールド機５の重心を立坑壁１から内側に移しても機体の姿勢を崩すことがない。

このシールド機５の位置で、立坑切削界面１５側にある冷媒管１９に冷媒を循環させ、シールドスキンプレート越しに、この切削界面を凍結させる。この際に、図２０に示すように、前胴４６と後胴４７との篏合部４８の狭隘に強化プラスチック部材５８を介在させることから、断熱が可能である。凍結冷熱は、前胴４６側に波及せず後胴４７側に留まるから、凍結効率が良い。

３−２）実施例２のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、到達坑口の状況を説明する。
シールド機５が、バルクヘッド７関連設備の最奥の閉鎖面の近傍まで到達しても、バルクヘッド７関連設備が坑口リング１２を密閉し、坑口リング１２の空間には、充填ポンプ（図示せず）により泥水２２を所定圧に封入し続ける。これにより、立坑切削界面１５から土砂や地下水が噴出することはない。

３−３）実施例２のステップ３（Ｓｔｅｐ３）における、凍結式の立坑壁切削界面止水設備の状況について説明する。その際に、図１５および図１７も併せて参照する。
シールド機５が、立坑壁１を切削開口する際のセグメント組立時に、図１５に示すように、切削界面に冷媒管防護セグメント５２が跨ぐように、地山側に露呈する冷媒管１９として、円環状の角鋼管を複数列設置する（図１５および図１７を参照）。

冷媒管防護セグメント５２は、冷媒管１９を跨ぐように配置すれば、冷熱を保温しつつシールドジャッキ４５の推力に耐荷して、シールド機５を立坑内に押し出すことができる。さらに、内部に断熱性の優れる発泡ウレタン材５３を充填すれば、凍結効果を増大できる。また、冷媒管防護セグメント５２は、このように単リングでその中央部を薄厚にして冷媒管１９を跨がせる態様であっても、複数リングでその間のリングを薄厚にしてここに冷媒管１９を跨がせる態様であってもよい。複数リングの場合は、シールドジャッキ４５の推力に対する耐荷力は低下するものの、凍結範囲を広くとれ効率的に凍結できる効果がある。
また、角鋼管を樹脂製角管にすれば、破損し易い反面軽量で取り扱いが容易となる。

冷媒管１９である円環状の角鋼管または樹脂製角管を、相互に、冷媒である塩化カルシウム水溶液がスパイラルに循環するように連結する（図１５の下図および図１７の矢印）。また、当初からスパイラル状に構成した角鋼管または樹脂製角管としてもよい。この冷媒の循環により、後胴４７のスキンプレート４９越しに、立坑切削界面１５を凍結する。

また、ここで、注入式の立坑壁切削界面止水設備も併用した場合について、説明を加える。注入式の立坑壁切削界面止水設備の構成および構造については、図１６および図１８を併せて参照する。

注入式の立坑壁切削界面止水設備の構成としては、予め立坑壁１の構築段階にて、立坑内部からの硬化剤の注入経路となる注入管２０を、図１６の上図に示すように、トンネル中心に対して放射状に間隔をもって配置し、かつ、立坑切削界面１５に概ね直交するように、所定数設置する。

シールド機５に進行により、カッターフェース６が、注入管２０も共々、立坑壁１を切削開口する。切削を受けた注入管２０の先端が立坑切削界面１５に露呈することになるので、露呈した時点以降、適時にこの界面に対して注入管２０を通して硬化剤を注入する。これにより、切削界面を固結させるものである（図１６の下図および図１８の矢印）。この場合、注入管２０を塩ビ管などの樹脂製管とすれば、シールド機５の進行により、スムーズにカッターフェース６により切削できる。

図１２は、実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、関連する設備の状況を示す図である。

４−１）実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、シールド機５の状況について説明する。
ここにおいて、先ず、分割式のシールド機について説明する。その際に、図１９〜図２１も併せて参照する。

分割式のシールド機５は、前端側から順に、カッターフェース６を固定するシールドバルクヘッド４２と複数のシールドジャッキ４５を固定する輪切り状のリングガーター４３とを、円筒状の第１のスキンプレート６２に固定する前胴４６と、後端側から順に、テールシール４４と輪切り状の後胴側のリング材５６とを円筒状の第２のスキンプレート４９に固定する後胴４７とから構成される。

また、前胴４６と後胴４７とは、前胴側の後端面の輪切り状のリングガーター４３と後胴側の前端面の輪切り状のリング材５６とをガーダー後端面ボルト５７で軸向方向に篏合に分割できる態様で固定することによって、接合している。

実施例２では、前胴４６と後胴４７とは、いずれかのスキンプレートが他方をのみ込む形の篏合としているが、輪切り状のリングガーター４３とリング材５６同士が篏合するのであれば両端面に凹凸を施す方法による篏合でもよい。

これにより、シールド機５が到達する立坑壁１の任意の位置で、前胴側の後端面のリングガーター４３と後胴側の前端面のリング材５６とを固定するガーダー後端面ボルト５７を外し、前胴４６を後胴４７から離脱させることで、前胴４６の転用を図ることができる。その場合、前胴４６と後胴４７との篏合部の狭隘に介在させる強化プラスチック部材５８により、後胴４７を分離する際の摩擦が低減されるので、シールド機５が暴れることなくスムーズに分離でき、また坑口３の止水箇所を痛めることがない。

実施例２では、強化プラスチック部材５８はＬ型形状としているが、輪切り状のリングガーター４３と後胴側のリング材５６同士が篏合する両端面の形状に合わせた形状としても同様の効果が得られる。
以上のように、後胴４７を分割存置すれば、有用なカッターフェース６およびリングガーター４３を有する前胴４６を効率よく回収することができる。

また、分割式のシールド機５は、図２０に示すように、後胴４７側の第２のスキンプレート４９と直交に固定するリング状の後胴４７側のリング材５６を、これに相対するリングガーター４３の後端面にボルト５７により固定する。これにより、ボルト５７を外せば、容易に後胴４７を分離することができる。

さらに、前胴４６と後胴４７との篏合部４８の狭隘に強化プラスチック部材５８を介在させる構造を有する。これにより、後胴４７を分離する際の摩擦が低減するので、シールド機５が暴れることなくスムーズにシールドジャッキ４５にて分離でき、坑口３の止水箇所を痛めることもない。併せて、分離して存置する後胴４７側を凍結工法にて凍結を図ったとしても、断熱して前胴４６を拘束することはなく、分離の際に後胴４７側は凍結によって確実に立坑切削界面１５に拘束して止水することができる。

分割式のシールド機５の分離回収に際しては、坑口リング１２からバルクヘッド７を解体し、シールド機５の前胴４６を後胴４７から分離させて回収する。シールド機５は、後胴４７が立坑切削面１５に凍結固定されていることから、姿勢を崩すことはない。

そこで、先行して、まずバルクヘッド７を全撤去し、フリーになったシールド機５の底部に、後述するシールド機引抜き装置を組み立てる。
その後、カッターフェース６を、後述するシールド機引抜き装置を構成するスライド台３７で支持し、シールド機５の後胴４７における、前胴４６側のリングガーター固定ボルト５７の固定を解除する。

続いて、前胴４６の周面付着を解除するために、シールドジャッキ４５により押し切りつつ、センターホールジャッキ３４による牽引にて前胴４６を引き出す。

前胴４６と後胴４７との篏合部の狭隘では、強化プラスチック部材５８の介在により、前胴４６側に対し断熱でき、凍結は波及しない。これにより、凍結による前胴４６の立坑切削界面１５の拘束はなく、前胴４６と後胴４７との強化プラスチック部材５８による摩擦低減効果により、前胴４６はスムーズに引き抜ける。
なお、後胴４７については、図２１に示すように、トンネル内に存置する。

実施例２では、前胴４６と後胴４７とは、片方のスキンプレートが他方をのみ込む形の篏合とし、この篏合のための欠損部と立坑切削界面１５との狭隘に、水膨潤性の止水ゴム５１を配置できる。この止水ゴム５１を拘束するための輪切り上の止水リング材５０を、立坑切削界面１５に切削界面側アンカー６１にて固定する（図１３および図２１を参照）。また、後胴側のリング材５６には、止水リング材端面ボルト５９で固定する（図２１を参照）。これにより、凍結止水が溶解しても、依然としてここで止水機能を得ることができる。

ここにおいて、止水リング材端面ボルト５９の孔は、ガーダー後端面ボルト５７の孔と同一で同径とすることにより、止水リング材として止水ゴム５１を用い、簡便かつ機械的に立坑切削界面１５を最終的に止水する。

４−２）実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、到達坑口の状況について説明する。
立坑壁１の切削開口する立坑切削界面１５と相対する後胴スキンプレート４９とを凍結し止水した上で、前胴４６を撤去する（図２に示す実施例２の下段の図を参照）。
凍結後、坑口リング１２を繊維補強コンクリート１６と共に全撤去する。

４−３）実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、凍結式の立坑壁切削界面止水設備の状況について説明する。
凍結式の立坑壁切削界面止水設備により、温度センサー（図示せず）を用いたセグメントの裏込め注入孔から検温を行い、凍結の規模や効果を確認した上、後述するシールド機引抜き装置にて前胴４６を引き抜く。

前胴４６がスムーズに引き抜けるように、前胴取り合い箇所は、必要に応じてリングガーター４３付近を加熱し凍結を抑止する（図示せず）。

４−４）実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。

バルクヘッド７関連設備により立坑切削面からの土砂や地下水の噴出を抑止しつつ、立坑切削面を凍結し止水する。
凍結後、バルクヘッド７関連設備および前胴４６を撤去する。

４−５）実施例２のステップ４（Ｓｔｅｐ４）における、シールド機引抜き装置の状況について説明する。このシールド機引抜き装置については、図１４も併せて参照する。
シールド機引抜き装置については、バルクヘッド７関連設備を撤去してから、図１４に示すように、水平支持部３１と反力支持部３２とを組み立て、ガイド材３６とスライド台３７とを組み立てる。このスライド台３７により、重心のある前胴４６の下方を固定することになる。

坑口リング１２からシールド機５を引き抜く場合には、後方の線形に合わせ位置を決めてある水平支持部３１および水平支持部３１に固定するガイド材３６に沿って、スライド台３７をスライドすることにより引き抜くことになる。

立坑壁１の切削開口する立坑切削界面１５と相対するシールド機５の後胴４７とを凍結し止水した後、スライド台３７にシールド機５のカッターフェース６を支持させ、スライド台３７に牽引材３３を接続し、反力支持部３２より複数のセンターホールジャッキ３４にて前胴４６を引き抜く。このように、シールド機５の引き抜きに際しては、シールド機５のシールドジャッキ４５の推力のみに頼らず、複数のセンターホールジャッキ３４を連動させて、コンピュータ制御を行ってスムーズに引き抜くことができる。

また、シールド機５を引き抜く牽引力については、引き出すシールド機５のスペースを残し坑口３と反対側に牽引材３３を牽引するセンターホールジャッキ３４を配する反力支持部３２が直立する水平支持部３１から、バルクヘッド７の下方の立坑内壁に反力を取ることになる。

スライド台３７は、ガイド材３６に沿ってスライドすることから、シールド機５の前胴４６は、線形性を逸脱することなくスムーズに引き抜ける。
以上のように、シールド機５の前胴４６を安定してスムーズに引き抜くことができ、また、坑口の止水箇所を破損することもない。

スライド台３７は２分割とし、シールド機５のスキンプレート下方の両サイドから挿入して接合する。このため、水平支持部３１に固定するガイド材３６に沿って、カッターフェース６に続きリングガーダー４３に順次簡便に設置できる。シールド機５の前胴４６は、簡便かつ効率よく引き抜けることになる。
なお、スライド台３７は、引き抜きの安定を確保するため、必要に応じて連結してもよい。

図１３は、実施例２のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、関連する設備の状況を示す図である。

５−１）実施例２のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、シールド機５の状況について説明する。
カッターフェース６およびリングガーター４３を有する前胴４６は回収され、転用もしくは再発進に供される。なお、図１２からは削除している。

同じ立坑から再発進する場合には、新たな後胴４７を組み立てて前胴４６に合体すればよい（図示せず）。
劣化したテールシール４４を有する後胴スキンプレート４９は、覆工体として存置するので無駄がない（図２１を参照）。

５−２）実施例２のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、到達坑口の状況を説明する。
前胴４６の撤去後、後胴４７の端面と切削開口する界面では、界面側にアンカー固定する輪切り状の止水リング材５０と後胴４７の端面とを、界面側に接する止水ゴム５１を介在させつつボルト接合し、機械的に止水する。

実施例２は、切削可能材壁の内周面の曲率を大きくして壁を肉厚とし、存置する後胴４７の端面を立坑切削界面１５において、輪切り状の止水リング材５０にて機械的に止水できるように工夫したものである。
セグメント覆工の端部と立坑内周面とを防護するために、覆工コンクリート１７を配筋の上打設して仕上げる。

５−３）実施例２のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、凍結式の立坑壁切削界面止水設備の状況について説明する。
冷媒管１９として設置した円環状の角鋼管または樹脂製角管は、塩化カルシウム水溶液が錆や腐食の要因とならないように、内部を洗浄の上でモルタル充填する（図示せず）。

５−４）実施例２のステップ５（Ｓｔｅｐ５）における、バルクヘッド７関連設備の状況について説明する。
同じ形状の立坑とトンネル断面とが連続する場合には、バルクヘッド７および立坑内側の坑口リング１２は、回収され搬出した上で、転用を図ることができる。

以上のとおり、本発明は、適用する土質条件、施工条件および予算条件に対して、上記の技術要素の組合せを適宜に変更するなどして最大の効果を引き出すことが可能となる。

１ 立坑壁（切削可能材壁）、２ 框部、３ 坑口、
４ 円筒状の欠損部の円筒状内周面、５ シールド機、６ カッターフェース、
７ バルクヘッド、８ 支保、９ 充填材、１０ 充填材内部円筒状通路、
１１ 円形ハッチ、１２ 坑口リング、１３ 止水チューブ、１４ セグメント覆工、
１５ 立坑切削界面、１６ 繊維補強コンクリート、１７ 覆工コンクリート、
１８ 充水管、１９ 冷媒管、２０ 注入管、２１ ワックス含有物、２２ 泥水、
２３ 流動化処理土、２４ 充水部、２５ 坑口リング上端、２６ 坑口リング下端、
２７ 切削ズリ、２８ 繊維補強コンクリート、３０ 坑口の床、３１ 水平支持部、
３２ 反力支持部、３３ 牽引材、３４ センターホールジャッキ、３５ 貫通孔、
３６ ガイド材、３７ スライド台、３８ シールド架台、
３９ シールド架台移動ジャッキ、４２ シールドバルクヘッド、
４３ リングガーダー、４４ テールシール、４５ シールドジャッキ、４６ 前胴、
４７ 後胴、４８ 篏合部、４９ 第２のスキンプレート（後胴スキンプレート）、
５０ 止水リング材、５１ 止水ゴム、５２ 冷媒管防護セグメント、
５３ 発泡ウレタン材、５４ 凍結止水範囲、５５ リングガーター後端、
５６ 後胴側のリング材、５７ ガーダー後端面ボルト、５８ 強化プラスチック部材、
５９ 止水リング材端面ボルト、６０ 最終止水部、６１切削界面側アンカー、
６２ 第１のスキンプレート（前胴スキンプレート）

Claims (7)

1. 立坑におけるシールド機回収用設備であって、
   シールド機により切削開口される立坑壁の切削される切削界面に対応して、前記シールド機が掘削するトンネルの中心に対して放射状に間隔をもち、かつ、前記切削界面に概ね直交して配置される注入管を備え、
   前記注入管は、前記立坑の内部から硬化剤を注入する経路に接続され、
   前記シールド機の切削により前記注入管の先端が前記切削界面に露呈し、当該先端から前記硬化剤が前記切削界面に注入されることで当該切削界面を固結させる、
   注入式の立坑壁切削界面止水設備から構成されるシールド機回収用設備。
2. 立坑におけるシールド機回収用設備であって、
   シールド機により切削開口される立坑壁の切削される切削界面の当該界面側に露呈し、前記切削界面に対向して前記シールド機によりトンネルに組み立てるセグメントが跨ぐ態様で、円環状またはスパイラル状に配置され連結される冷媒管を備え、
   前記冷媒管を循環して流れる冷媒により前記切削界面を凍結させる、
   凍結式の立坑壁切削界面止水設備から構成されるシールド機回収用設備。
3. 立坑におけるシールド機回収用設備であって、
   シールド機により切削開口される立坑壁の坑口に設置され、空間を残して液体を所定圧にて封入する坑口リングと、
   前記坑口リングに固定されかつ自らのチューブ自体を拡張させることで前記シールド機またはセグメント覆工の外側面に圧着させる止水チューブ、または、前記坑口リングに固定されかつ内在するチューブを拡張させて自らが転倒することで前記シールド機またはセグメント覆工の外側面に圧着させる板状止水パッキンと、
   前記立坑の内部に配置されるバルクヘッドと
   を有し、
   前記バルクヘッドは、自らの内部で前記坑口リングに対向する側に固化材を充填する、
   バルクヘッド関連設備から構成されるシールド機回収用設備。
4. 請求項３に記載のシールド機回収用設備であって、
   前記止水チューブまたは前記板状止水パッキンは、少なくとも最底部を含む断面視で円弧状の部分の内周面に、前記シールド機による切削界面を超えてワックス含有物に外包される、
   前記バルクヘッド関連設備から構成されるシールド機回収用設備。
5. 立坑におけるシールド機回収用設備であって、
   シールド機により切削開口される立坑壁の坑口の床に、当該坑口の下方の立坑内壁を水平に支持する水平支持部と、
   前記水平支持部上に引き出す前記シールド機のスペースを残して前記坑口の反対側に前記水平支持部に概ね直立し固定される反力支持部と、
   前記水平支持部の上に設置され軸方向に固定されるガイド材と、
   前記ガイド材に沿って水平方向に移動するスライド台と
   を有するシールド機引抜き装置から構成され、
   前記反力支持部は、前記水平支持部の上方に水平に配する牽引材を牽引するジャッキを前記坑口の反対側に固定すると共に前記牽引材が貫通する空隙を有し、
   前記スライド台は、前記牽引材の接続を受け、前記ジャッキにより前記立坑の内部に引き抜かれる前記シールド機を支持する、
   ことを特徴とするシールド機回収用設備。
6. 自らの前端側から順に、少なくとも、カッターフェースを固定するシールドバルクヘッドと複数のシールドジャッキとを固定する輪切り状のリングガーターとを円筒状の第１のスキンプレートに固定する前胴と、
   自らの後端側から順に、少なくとも、テールシールと輪切り状のリング材とを円筒状の第２のスキンプレートに固定する後胴と、
   から構成され、
   前記前胴側の後端面に位置する前記リングガーターと前記後胴側の前端面に位置する前記リング材とが軸向方向に篏合に分割できる態様で固定されることで、前記前胴と前記後胴とが接合される、
   ことを特徴とする分割式のシールド機。
7. 請求項２に記載の凍結式の立坑壁切削界面止水設備と、請求項５に記載のシールド機引抜き装置と、請求項６に記載の分割式のシールド機とを用いて、前記分割式のシールド機の前胴を立坑の内部に引き抜き、前記分割式のシールド機の後胴を立坑の切削界面に存置することで立坑壁切削界面を止水することを特徴とするシールド機の回収方法。

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