JP2022001704A - シールド機の後続台車の配置方法および後続台車 - Google Patents

Abstract

【課題】既設トンネルの空間を有効に利用してシールド機に牽引される後続台車を効率的に配置できるシールド機の後続台車の配置方法および後続台車を提供する。【解決手段】シールド機ＳＭの発進立坑ＳＳに接続された既設トンネルＢＣを利用したシールド機ＳＭに牽引される後続台車３，４を配置するシールド機ＳＭの後続台車３，４の配置方法であって、既設トンネルＢＣの底版を基準に第一軌条１を設置する第一軌条設置工程と、発進立坑ＳＳを含むシールドトンネルＳＴ内に第二軌条２を設置する第二軌条設置工程と、少なくとも第一軌条１に後続台車３を配置する後続台車配置工程と、第一軌条１を走行した後続台車３の一部が既設トンネルＢＣを超えて発進立坑ＳＳ内に進入した際、第二軌条２上を走行できる走行設備を後続台車３に接続する走行設備接続工程とからなり、第一軌条１の高さが第二軌条２の高さよりも高いこと。【選択図】図１

Description

本発明は、高さの異なる軌条におけるシールド機の後続台車の配置方法および後続台車に関するものである。

一般に、シールド工法は、地中に発進立坑と呼ばれる空間を構築し、発進立坑内に架台や発進用エントランス、反力壁といった諸設備を設け、架台上部でシールド機を組み立て、シールド機の後続設備を設置後、シールド機を発進させる。
シールド機の後続設備は、シールド機による掘進やセグメントの組み立て、裏込め注入といったシールド工法の一連の施工に必要な設備であり、例えば泥水や泥土を圧送するためのポンプや操作のための運転室、動力となるパワーユニット等、適用するシールド機の要求性能や規模に応じて必要な設備が適切に計画・配置される。

これら後続設備は、シールド機に牽引される後続台車上に搭載されることで、シールド機と連動してシールドトンネル内に敷設された軌条上を走行することができる。しかし少なくとも、シールドトンネルが全ての後続台車を収納できる程度の延長に達するまでの間は、発進立坑近傍の地上ヤードや発進立坑内に設けた仮設の作業床等に仮置きされる。この仮置きの間、シールド機と各後続設備とは、変形に対して柔軟な素材のケーブルや管によって接続され、シールド機の掘進に応じて仮置きしておいたこれらケーブルや管を順次送り出し、シールド機を一時停止させた上で、さらなる延長用のケーブルや管などを接続することで対応する。
一般に、この後続設備を搭載した後続台車を牽引しない状態のシールド機による掘進を「初期掘進」、全ての後続台車を牽引して行う掘進を「本掘進」、初期掘進から本掘進への後続設備を含む後続台車の再配置等を「段取り替え」と呼んでいる。

前記したとおり、初期掘進の際、地上ヤードにスペースがある場合は、後続設備を地上ヤードの発進立坑近傍に仮置きするが、特許文献１ のように、都市部で地上設備のために広い空間を確保できないような場合は、立坑内に仮設の作業床を複数段設け、これらに後続設備を仮置きする場合がある。

一方、前記のような発進立坑内の仮設の作業床や地上ヤード上に牽引しない後続設備を仮置きした場合は、段取り替えの際、シールド機に牽引させる後続台車上に仮置きしておいた後続設備を移し替える等の大掛りな作業が必要になり、工程の遅延を招く。
特許文献２には、発進立坑に接続された既設のシールドトンネル内に設置した軌条上に予め後続台車を配置することで、掘進初期の段階からシールド機で後続台車を牽引することを可能にするシールド機の後続設備の配置方法が開示されている。

特開平７−２７９５９７号公報 特開２０１９−１５１９８３号公報

しかしながら、特許文献２に記載されたシールド機の後続設備の配置方法は、既設シールドトンネル内に設置された軌条と、発進立坑を含むシールド機の掘削に伴って新たに構築されるシールドトンネル内に設置された軌条が同レベルを維持できる施工環境を想定した発明であって、既設トンネル内に設置した軌条高さの方が高くなる場合を考慮していない。

本発明は、発進立坑に接続された既設トンネルの底版を基準に設置される後続台車の軌条の高さが発進立坑を含むシールド機の掘削に伴って構築されるシールドトンネル内に配置される軌条の高さよりも高い場合であっても、既設トンネルの空間を有効に利用してシールド機に牽引される後続台車を効率的に配置できるシールド機の後続台車の配置方法および後続台車を提供する。

前記の課題を解決するために、本発明のシールド機の後続台車の配置方法は、シールド機の発進立坑に接続された既設トンネルを利用した該シールド機に牽引される後続台車を配置するシールド機の後続台車の配置方法であって、前記既設トンネルの底版を基準に第一軌条を設置する第一軌条設置工程と、前記発進立坑を含むシールドトンネル内に第二軌条を設置する第二軌条設置工程と、少なくとも前記第一軌条に前記後続台車を配置する後続台車配置工程と、前記第一軌条を走行した前記後続台車の一部が前記既設トンネルを超えて前記発進立坑内に進入した際、前記第二軌条上を走行できる走行設備を該後続台車に接続する走行設備接続工程と、からなり、前記第一軌条の高さが前記第二軌条の高さよりも高い、ことを特徴とする。

本態様によれば、発進立坑に接続されている既設トンネル内の空間を有効に利用できるので、シールド機が発進立坑を占有している掘進初期の段階から、後続台車をシールド機に連結して牽引した状態で掘進をすることができる。このため、掘進に必要な後続設備を地上ヤードや立坑内に設けた仮設作業床への仮置きを最小限に抑え、本掘進への段取り替えを省力化できる。また、高さの異なる軌条設備であっても後続台車を牽引した状態で、シールド機の掘進作業（後続台車の牽引作業を含む）を中断させることなく走行設備を設置できる。

また、本発明のシールド機の後続台車の配置方法の他の態様は、前記第一軌条は前記第二軌条と平面視で重複している区間を有することを特徴とする。

本態様によれば、第一軌条は第二軌条と平面視で重複している区間を有しているので、第一軌条を走行した後続台車の一部が既設トンネルを超えて発進立坑内に進入した場合であっても、係る後続台車が第一軌条から反力を得ている間に、走行設備を接続することができる。

また、本発明のシールド機の後続台車の配置方法の他の態様は、前記走行設備接続工程は前記既設トンネルと前記発進立坑との接続側の内壁面から前記第二軌条との間に設けられた空間で行われることを特徴とする。

本態様によれば、走行設備接続工程は既設トンネルと発進立坑との接続側の内壁面から第二軌条との間に設けられた空間で行うことができるので、第二軌条に干渉しない状態で走行設備を後続台車に接続することができる。

本発明のシールド機の後続台車の配置方法後続設備は、シールド機の発進立坑に接続された既設トンネルを利用した該シールド機に牽引されるシールド機の後続台車であって、前記後続台車は前記既設トンネルの底版を基準に設置された第一軌条上を走行する第一後続台車と、前記発進立坑を含むシールドトンネル内に設置された第二軌条上を走行する第二後続台車と、からなり、前記第二後続台車は前記シールド機に牽引され、前記第一後続台車は前記第二後続台車に牽引され、前記第二後続台車は前記第一後続台車に前記第二軌条上を走行できる走行設備が備えられており、前記第一軌条の高さが前記第二軌条の高さよりも高い、ことを特徴とする。

本態様によれば、発進立坑に接続されている既設トンネル内の空間を有効に利用できるので、シールド機が発進立坑を占有している掘進初期の段階から、後続台車をシールド機に連結して牽引した状態で掘進をすることができる。このため、掘進に必要な後続設備を地上ヤードや立坑内に設けた仮設作業床への仮置きを最小限に抑え、本掘進への段取り替えを省力化できる。また、高さの異なる軌条設備であっても後続台車を牽引した状態で、シールド機の掘進作業（後続台車の牽引作業を含む）を中断させることなく走行設備を設置できる。

本発明のシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車によれば、発進立坑に接続された既設トンネルの底版を基準に設置される後続台車の軌条の高さが発進立坑を含むシールド機の掘削に伴って構築されるシールドトンネル内に配置される軌条の高さよりも高い場合であっても、既設トンネルの空間を有効に利用してシールド機に牽引される後続台車を効率的に配置できる。

本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す横断面図である。 本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す横断面図である（図１のａ部詳細）。 本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す断面図である（図２のＡ−Ａ断面）。 本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す断面図である（図２のＢ−Ｂ断面）。 本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す断面図である（図２のＣ−Ｃ断面）。 本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す断面図である（図２のＤ−Ｄ断面）。

以下、本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

はじめに、図１を参照して、実施形態に係るシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車の全体概要について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す横断面図である。

地盤Ｇ内に構築した発進立坑ＳＳに既設トンネルＢＣが予め接続されており、発進立坑ＳＳから発進したシールド機ＳＭの掘進に伴ってシールドトンネルＳＴが構築される。発進立坑ＳＳは、土留め壁ＳＳ１を平面視矩形形状に構築し、その内部を掘削後、ＲＣにより底版ＳＳ２、側壁、頂板の順に構築される。
既設トンネルＢＣは、水平に二連のＲＣボックスカルバートで構築されている。
シールド機ＳＭは、発進立坑ＳＳの底版ＳＳ２上設置した発進架台ＳＦ上で組み立てられる。シールド機ＳＭの発進方向の発進壁ＳＳ３には、シールド機ＳＭの発進に伴う出水の止水を目的とした発進エントランスＳＥが環状に設けられている。また、シールド機ＳＭの背面である接続壁ＳＳ４には、シールド機ＳＭの掘進反力を背面地盤に伝達するための反力壁ＢＡが設置されている。
シールドトンネルＳＴは、シールド機ＳＭの掘進に伴い、シールド機ＳＭ内で組み立てられたセグメントリングがシールド機から押し出されて構築される。なお、反力壁ＢＡから発進エントランスＳＥまでの仮組トンネルＳＴ１は、段取り替えの際撤去する仮設のシールドトンネルであり、発進エントランスＳＥからシールド機ＳＭに至る本設トンネルＳＴ２は、撤去しない本設のシールドトンネルである。

シールド機ＳＭに牽引される後続台車の軌条のうち既設トンネルＢＣ内に設置される第一軌条１は、底版ＢＣ１にウェブ面が接するように配置されたＣ形鋼の上にレールを固定することで構成されている。第一軌条１は、後述するように、接続壁ＳＳ４を超えて、発進立坑ＳＳ内にも敷設される。
一方、第二軌条２は、後述するように、シールドトンネルＳＴ内の下方に敷設される。
第一軌条１と第二軌条２の高さは異なるため、発進立坑ＳＳ内に平面視で重複した区間を設けている。
なお、シールド機が牽引する後続台車のうち、第一軌条１上を走行する後続台車のことを第一後続台車３、第二軌条２上を走行する後続台車のことを第二後続台車４と表記するが、後続台車が第一軌条１と第二軌条２の両方の軌条上を跨る場合は、その後続台車の重心位置が第一軌条１に作用していれば第一後続台車３、第二軌条２に作用していれば第二後続台車４とする。各後続台車は、鋼材の骨組みと軌条を走行できる車輪により構成されている。

次に、図２を参照して、実施形態に係るシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車の第一軌条１と第二軌条２の平面視で重複した区間について説明する。図２は、本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す横断面図である（図１のａ部詳細）。

接続壁ＳＳ４を超えて発進立坑ＳＳ内に延伸される第一軌条１は、立坑底版ＳＳ２から支持できる鋼材を組み合わせて加工された第一軌条架台６にレールを固定して形成されている。既設トンネルＢＣ内の第一軌条１を走行した第一後続台車３の一部が発進立坑ＳＳ内に進入した際、第一後続台車３の重心が発進立坑ＳＳ内の第一軌条１上に載荷されている間に、第二軌条２上を走行できる走行設備５を第一後続台車３に接続する。走行設備５は、鋼材の骨組みと軌条を走行できる車輪により構成されている。
走行設備５の接続は、接続壁ＳＳ４から第二軌条２との間に設けられた空間で行われる。この空間に搬入された走行設備５は、移動吊り装置７を用いて所定の接続位置まで移動され、第一後続台車３に接続される。移動吊り装置７は該空間内に設けられた形鋼をレールに移動可能な移動式の吊り装置である。

次に、図３~６を参照して、実施形態に係るシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車の配置状況について説明する。図３は本発明の実施形態に係るシールド機の後続台車の配置状況を示す図２のＡ−Ａ断面であり、同様に、図４は図２のＢ−Ｂ断面、図５は図２のＣ−Ｃ断面、図６は図２のＤ−Ｄ断面をそれぞれ示す。

図３より、第一軌条１は、既設トンネルＢＣの底版ＢＣ１上に設置され、第一後続台車３は第一軌条１上を走行する。
図４より、接続壁ＳＳ４から第二軌条２との間に設けられた空間に搬入された走行設備５は、発進立坑ＳＳ内に設置された第一軌条１を構成する鋼材の一部に固定された複数の移動吊り装置７を用いて、所定の接続位置まで移動され、第一後続台車３（または第二後続台車４）に接続される。
図５より、第一後続台車３（または第二後続台車４）は、第一軌条１と、接続された走行設備５を介して第二軌条２の両方を走行できる状態にある。
図６より、第一後続台車３（または第二後続台車４）は、接続された走行設備５を介して第二軌条２上を走行する。

本実施形態のシールド機の後続台車の配置方法およびシールド機の後続台車によれば、発進立坑に接続されている既設トンネル内の空間を有効に利用できるので、シールド機が発進立坑を占有している掘進初期の段階から、後続台車をシールド機に連結して牽引した状態で掘進をすることができる。このため、掘進に必要な後続設備を地上ヤードや立坑内に設けた仮設作業床への仮置きを最小限に抑え、本掘進への段取り替えを省力化できる。また、高さの異なる軌条設備であっても後続台車を牽引した状態で、シールド機の掘進作業（後続台車の牽引作業を含む）を中断させることなく走行設備を設置できる。
また、第一軌条は第二軌条と平面視で重複している区間を有しているので、第一軌条を走行した後続台車の一部が既設トンネルを超えて発進立坑内に進入した場合であっても、係る後続台車が第一軌条から反力を得ている間に、走行設備を接続することができる。
さらに、走行設備接続工程は既設トンネルと発進立坑との接続側の内壁面から第二軌条との間に設けられた空間で行うことができるので、第二軌条に干渉しない状態で走行設備を後続台車に接続することができる。

なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

Ｇ 地盤
ＳＳ 発進立坑
ＳＳ１ 土留め壁
ＳＳ２ 立坑底版
ＳＳ３ 発進壁
ＳＳ４ 接続壁
ＢＣ 既設トンネル
ＢＣ１ 底版
ＳＦ 発進架台
ＳＥ 発進エントンランス
ＢＡ 反力壁
ＳＭ シールド機
ＳＭ１ 牽引棒
ＳＴ シールドトンネル
ＳＴ１ 仮組トンネル
ＳＴ２ 本設トンネル
１ 第一軌条
２ 第二軌条
３ 第一後続台車
４ 第二後続台車
５ 走行設備
６ 第一軌条架台
７ 移動吊り装置

Claims (4)

1. シールド機の発進立坑に接続された既設トンネルを利用した該シールド機に牽引される後続台車を配置するシールド機の後続台車の配置方法であって、
   前記既設トンネルの底版を基準に第一軌条を設置する第一軌条設置工程と、
   前記発進立坑を含むシールドトンネル内に第二軌条を設置する第二軌条設置工程と、
   少なくとも前記第一軌条に前記後続台車を配置する後続台車配置工程と、
   前記第一軌条を走行した前記後続台車の一部が前記既設トンネルを超えて前記発進立坑内に進入した際、前記第二軌条上を走行できる走行設備を該後続台車に接続する走行設備接続工程と、からなり、
   前記第一軌条の高さが前記第二軌条の高さよりも高い、
   ことを特徴とするシールド機の後続台車の配置方法。
2. 前記第一軌条は前記第二軌条と平面視で重複している区間を有することを特徴とする請求項１に記載のシールド機の後続台車の配置方法。
3. 前記走行設備接続工程は前記既設トンネルと前記発進立坑との接続側の内壁面から前記第二軌条との間に設けられた空間で行われることを特徴とする請求項２に記載のシールド機の後続台車の配置方法。
4. シールド機の発進立坑に接続された既設トンネルを利用した該シールド機に牽引されるシールド機の後続台車であって、
   前記後続台車は前記既設トンネルの底版を基準に設置された第一軌条上を走行する第一後続台車と、
   前記発進立坑を含むシールドトンネル内に設置された第二軌条上を走行する第二後続台車と、からなり、
   前記第二後続台車は前記シールド機に牽引され、
   前記第一後続台車は前記第二後続台車に牽引され、
   前記第二後続台車は前記第一後続台車に前記第二軌条上を走行できる走行設備が備えられており、
   前記第一軌条の高さが前記第二軌条の高さよりも高い、
   ことを特徴とするシールド機の後続台車。

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