JP2554540B2 - シールドトンネルの到達方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、薬液注入等の地盤改良を施すことなく、機
械的にシールド機を立坑に到達させることのできるシー
ルドトンネルの到達方法及びその装置に関するものであ
る。

「従来の技術及びその課題」 従来、この種のシールドトンネルの到達方法として
は、立坑の到達口部分（到達立坑外）に薬液注入、地中
造成杭、凍結工法等の地盤改良を施し、これによって地
山を自立させ、到達口を開いた後シールド機を到達させ
ていた。

ところが、前記のように地盤改良を行う方法にあって
は、しばしば地盤改良が不完全であり、水が侵入して来
り、水と一緒に土砂が流出したりして、地盤改良をやり
直さねばならないという事態が起きている。そして、近
年、シールドトンネルはますます大口径化、大深度化の
傾向にあるため、到達口を除去する作業が長時間とな
り、地山を長期間自立させておくことが困難となってき
ているという課題があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、大口
径、大深度にあっても地山に地盤改良を施して自立させ
ることなくシールド機を立坑に到達させることができる
シールドトンネルの到達方法及びその装置を提供するこ
を目的としている。

「課題を解決するための手段」 この発明の方法は、筒状のスキンプレートの前部に設
けられたカッター装置で地盤を切削しながら該切削した
土砂をスキンプレート内に取り込むとともに、スキンプ
レートの後部において組み立てたセグメントに反力をと
って地盤中を掘進するシールド掘削機を所定の場所に設
けられた立坑に到達させる際の到達方法であって、前記
立坑の到達面側に予め、第２のスキンプレートと、該第
２のスキンプレートの内部に設けられて立坑の壁となる
バルクヘッドと、第２のスキンプレートの外周部に設け
られてシールド機との接合部となる受圧リングとを備え
た受入装置を設置しておき、前記地盤中を推進するシー
ルド機をこれら受入装置の近傍で停止させ、ついでこれ
らシールド機と受入装置を接合させた後、第１のスキン
プレートの内部や第２のスキンプレートの内部を解体す
ることを特徴しており、 この発明の装置は、前記第１のスキンプレートの前部
内周面に沿って配設されかつ第１の推進ジャッキによっ
て前記第１のスキンプレートの進行方向に突出移動する
貫入リングを設け、またカッター装置の外周部には第１
のスキンプレートの径方向に沿って伸縮自在なカッター
スポークを設けるとともに、カッター装置全体を第１の
スキンプレート内に引き込むカッタースライドジャッキ
を設けたシールド機と、前記立坑の到達側には該シール
ド機の貫入リングが突出した際にこれを受ける受圧リン
グを設け、該受圧リングを前記第２のスキンプレートに
よって保持するとともに、第２のスキンプレートの内部
をバルクヘッドによって覆って受入装置とを備えた構成
である。

また、前記カッター装置の外周部に第１のスキンプレ
ートの径方向に沿って伸縮自在なカッタースポークを設
けたシールド機と、前記立坑の到達側には第１のスキン
プレートと接合される第２のスキンプレートを設け、該
第２のスキンプレートの内部には土水圧を支持するバル
クヘッドを設けるとともに、前記第１のスキンプレート
と当接する受圧リングを設け、該受圧リング及びバルク
ヘッドを第２のスキンプレートの内周面に沿って長手方
向に移動させる第２の推進ジャッキを設けた受入装置と
を備えた構成としている。

「作用」 本発明のシールドトンネルの到達方法によれば、シー
ルド機の第１スキンプレートと第２のスキンプレートと
が受圧リングを介して接合されるため、接合部に作用す
る土、水圧を前記第１及び第２のスキンプレートによっ
て受け、第１のスキンプレートと受圧リングとの接続部
によって止水が行なわれ、この状態において、シールド
機の内部、例えば、カッター装置やその駆動源等を、ま
た第２のスキンプレートのバルクヘッド等を解体するこ
とにより、シールドトンネルと立坑とを貫通させること
ができる。

そして、シールドトンネルの到達装置によれば、シー
ルド機を受入装置のわずか手前で停止させ、カッタース
ポークを第１のスキンプレートの径方向に縮めてカッタ
ー装置内に収納した後、該カッター装置自体を第１のス
キンプレートの内部に引き込むことによりカッター装置
をスキンプレートの内部に収納状態とし、この状態にお
いて貫入リングを第１のスキンプレートの先端側へ突出
させることにより、第２のスキンプレートの受圧リング
に当接させ、これによってシールド機と受入装置とを接
合させるようにしてもよく、 また、シールド機を受入装置のわずか手前で止め、カ
ッタスポークを第１のスキンプレートの径方向に縮めて
カッター装置内に収納した後、受入装置の第２の推進ジ
ャッキを駆動させることにより、受圧リングやバルクヘ
ッドをシールド機側に移動させるとともに、前記受圧リ
ングをさらにシールド機側に移動させることにより、該
受圧リングがシールド機の第１のスキンプレートと当接
し、第１のスキンプレートと第２のスキンプレートとが
接合されるようにしてもよい。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明を説明する。

第１図ないし第６図は本発明のシールドトンネルの到
達方法及びその装置の第１実施例を、また第７図ないし
第12図は第２実施例を示すものである。

まず、第３図を用いて本発明の概要について説明する
と、図中符号Ｇは地盤である。地盤Ｇには到達立坑Ａが
掘削されており、該到達立坑の到達口A1には、受入装置
Ｂが設置され、該受入装置Ｂに向ってシールド機Ｓが地
盤Ｇ中を掘進している。

つぎに第１図を用いて本実施例に使用されるシールド
機Ｓについて説明する。

該シールド機Ｓは円筒状のスキンプレート（第１のス
キンプレート）１が設けられており、該スキンプレート
１の先端の内周面には貫入室２が設けられている。貫入
室２はスキンプレートの内周面に沿って円筒状の板を設
けてスキンプレートを２重構造とし、該貫入室２の内部
にスキンプレートの長手方向に突出する貫入リング３を
設けてなるものである。そして、貫入リング３の後部に
は貫入リング３をスキンプレート１の先端から受入装置
に突出させるための押出ジャッキ４が設けられている。

つぎに、該スキンプレート１の先端にはカッター装置
５が設けられており、該カッター装置５の内部にはスキ
ンプレート１の径方向に沿って伸縮自在なカッタースポ
ーク６が設けられており、該カッタースポーク６はカッ
ター装置５に付設された伸縮ジャッキ７によってスキン
プレート１の外周面と、前記貫入室の内周面より若干内
側との間で伸縮する長さとされている。これは、通常の
掘進時には地盤Ｇをスキンプレート１の外周と一致する
幅で切削することができるとともに、後述する貫入リン
グ３を押し出す際には、切削刃に貫入リングが接触する
ことがないようにするためである。さらに、カッター装
置５にはその背面側に、カッター装置５全体をシールド
機の貫入室２の内部に収納するためのカッタースライド
ジャッキ８が設けられている。

さらに、図中符号９はカッターを回転させる駆動源と
してのカッター駆動油圧モータであり、10はスキンプレ
ート１の後部において組み立てたセグメント11に反力を
とってシールド機を地盤中で推進させるための推進ジャ
ッキ（第１の推進ジャッキ）であり、該推進ジャッキ10
と押出ジャッキ４とはスキンプレートの周方向に沿って
所定間隔毎に交互に設けられている。また、前記スキン
プレート１とセグメント11との間には図示しないテール
パッキンが設けられている。また符号12はシールド機の
隔壁である。

つぎに、第２図を用いて受入装置Ｂについて説明する
と、図中符号15はスキンプレート（第２のスキンプレー
ト）であり、第１のスキンプレートを略同寸法の円筒状
に形成されている。そして、スキンプレートの内側に
は、該スキンプレートの内周面に沿って配設された内板
16によって筒状の空間（貫入室より若干広めの幅に形成
された）17が形成されており、該空間17の内部には受圧
ゴムリング18が装着されている。この受圧リング18はス
プリング19によって空間内をスプリングの長手方向に移
動自在とされ、これによって、シールド機の貫入リング
が受圧ゴムリングに当接する際の衝撃を緩和させるとと
もに、貫入リングと受圧ゴムリングとの密着性を向上さ
せるようにしている。さらにスキンプレート15の内側に
はバルクヘッド20が設けられており、このバルクヘッド
20によってシールド機が立坑に到達するまでの間、土水
圧を支持するような構成となっている。

つぎに、前記のように構成された装置によって本実施
例のシールドトンネルの到達方法について第３図ないし
第６図を用いて説明する。

（ｉ） まず、第３図，第４図に示すように、到達立坑
Ａの到達口A1側は、仮設矢板Ｙによる二重締め切りと
し、本設の立坑の壁Ｗをシールド機の受入装置Ｂを設置
するために一部除去し、受入装置Ｂを設置した後、仮設
矢板Ｙとの間に土砂により埋戻しを行うとともに、仮設
鋼矢板Ｙは引抜撤去する。したがって、本設立坑の到達
側の壁には受入装置が設置されており、受入装置の第２
のスキンプレート及びバルクヘッド20によって周囲の
土、水圧を支持するようになっている。

一方、シールド機Ｓは、カッター装置５で地盤Ｇを切
削しながら該切削した土砂をスキンプレート１内に取り
込むとともに、スキンプレート１の後部において組み立
てたセグメント11に反力をとって地盤Ｇ中を掘進させ
る。

（ii） つぎに、第５図に示すように、シールド機Ｓを
到達口手前、即ち、受入装置の、数cm〜数十cmのところ
で停止させ、伸縮ジャッキ７によってカッタースポーク
をカッター装置５の内部に収納する。

（iii） つぎに、第６図に示すように、カッター装置
５をカッタースライドジャッキ８によってシールド機１
の貫入室２の内部に収納し、その状態において貫入リン
グ３を押出ジャッキ４によって受入装置側へ押し出し、
貫入リング３の先端を受入装置内の受圧ゴムリング18に
当接させる。この状態において貫入リング３と受圧ゴム
リング18との先端が突き合わされて、接合部からの止水
を実現することができる。

（iv） このように、第1,第２のスキンプレート及び貫
入リング３と受圧ゴムリング18とによって地山から作用
する土水圧が遮断された後には、シールド機内のカッタ
ー装置やカッター駆動モータ、仕切板等を解体するとと
もに、受入装置のバルクヘッド等を解体することにより
トンネルを貫通させる。

このように、本実施例の方法及び装置によれば、シー
ルド機の第１スキンプレート１と受入装置Ｂの第２のス
キンプレート15とが貫入リング３及び受圧リング18を介
して接合されるため、地山から作用する土、水圧を前記
第１及び第２のスキンプレートによって受け、貫入リン
グ３と受圧リング18との接続部によって止水が行なわ
れ、この状態において、シールド機の内部（カッター装
置やその駆動源等）や、また第２のスキンプレートの内
部（バルクヘッド等）を解体することにより、シールド
トンネルと立坑とを貫通させることができるため、大口
径、大深度にあっても地山に地盤改良を施して自立させ
る必要がなくシールド機を立坑に到達させることができ
る。これによってシールド機の解体、後方設備の撤去等
の作業を安全かつ迅速に行うことができる。

つぎに、第７図ないし第12図を用いて、本発明の第２
の実施例のシールドトンネルの到達方法及び装置につい
て説明する。なお、第２実施例において、前記第１実施
例に示した構成要素と共通する要素については同一符号
を付すこととする。

まず、第７図を用いて、本実施例のシールド機Ｓにつ
いて説明する。本実施例のシールド機Ｓはスキンプレー
ト１の前部にカッター装置５が設けられており、該カッ
ター装置５の内部には、スキンプレートの径方向に沿っ
て伸縮自在なカッタースポーク６が設けられている。こ
のカッタースポーク６は、伸縮ジャッキ７によって駆動
されるようになっており、シールド機が通常の掘進時に
はスキンプレート１の外周と略同じ長さに突出されて地
山を掘削し、受入装置との接続時にはスキンプレート１
の内部に収納されるようになっている。なお図中符号12
は仕切板であり10はスキンプレートの後部で組み立てら
れたセグメント11に反力を取ってシールド機を推進させ
るシールドジャッキである。

次に、第８図を用いて本実施例に使用される受入装置
について説明する。

該受入装置Ｂは立坑Ａ内の到達側に設けられるように
なっており、外周を第２のスキンプレート15によって覆
われている。該第２のスキンプレート15の外径は前記シ
ールド機の第１のスキンプレート１の外径より若干（本
実施例では数cm）大きくなるように形成されている。そ
して、第２のスキンプレート15の内部にはリング状に形
成されて貫入リングとの接触圧により止水を行う受圧ゴ
ムリング18と、これを支持する鋼製のリング状の内板16
と、該内板16の間に設けられて土水圧を支持するバルク
ヘッド20とを備えてなり、前記受圧ゴムリング18は貫入
押出ジャッキ18aによって第２のスキンプレート15の軸
線方向に沿って移動自在となっており、さらに、受入装
置全体を接近するシールド機側へ前進させる推進ジャッ
キ（第２の推進ジャッキ）21が設けられている。

つぎに、前記のように構成された装置を用いたシール
ドトンネルの到達方法の第２実施例について、第９図な
いし第12図を用いて説明する。

（ｉ） まず、第９図，第10図に示すように、到達立坑
Ａの到達口A1側は、仮設矢板Ｙによる二重締め切りと
し、本設の立坑の壁Ｗを受圧装置Ｂを設置するために一
部除去し、受圧装置Ｂ設置した後、仮設矢板Ｙとの間に
土砂により埋戻しを行うとともに、仮設鋼矢板Ｙは引抜
撤去する。したがって、本設の到達側の壁には受入装置
が設置されており、該受入装置の第２のスキンプレート
及びバルクヘッドによって周囲の土、水圧を支持するよ
うになっている。

一方、シールド機Ｓは、カッター装置５で地盤Ｇを切
削しながら該切削した土砂をスキンプレート１内に取り
込むとともに、スキンプレート１の後部において組み立
てたセグメント11に反力をとって地盤Ｇ中を掘進させ
る。

（ii） つぎに、第11図に示すように、シールド機Ｓを
到達口手前、即ち、受入装置の、数cm〜数十cmのところ
で停止させ、カッター装置５の伸縮ジャッキ７によって
カッタースポーク６を貫入室２の内側まで縮小させる。

（iii） つぎに、第12図に示すように、受入装置の推
進ジャッキ（第２の推進ジャッキ）21を駆動させること
により、停止しているシールド機に向って受入装置Ｂを
前進させるとともに貫入押出ジャッキ18aによって受圧
ゴムリング18をシールド機に設定した圧力で貫入を行い
到達を完了させる。この状態において受圧ゴムリングと
第１のスキンプレート１の先端が突き合わされて、接合
部からの止水を行うことができる。

（iv） このように、第1,第２のスキンプレート及び受
圧ゴムリングとによって土水圧が遮断された後には、シ
ールド機内のカッター装置やカッター駆動モータ、仕切
板等を解体するとともに、受入装置のバルクヘッド等を
解体することによりトンネルを貫通させる。

したがって、本第２実施例のシールドトンネルの到達
方法にあっては、前記第１の実施例と同様の作用効果、
即ち土水圧に対しては第１、第２のスキンプレートで対
応し、止水については第１のスキンプレートと受圧ゴム
リングの接触圧で対応する。これによってシールド機の
解体、後方設備の撤去等の作業を安全かつ迅速に行うこ
とができる。

なお、受圧装置が前進する時に、シールド機との間に
ある土砂はシールド機側で圧力管理を行いながら排土し
ていく。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明のシールドトンネルの到
達方法によれば、シールド機の第１スキンプレートと第
２のスキンプレートとが受圧リングを介して接合される
ため、接合部に作用する土、水圧を前記第１及び第２の
スキンプレートによって受け、第１のスキンプレートと
受圧リングとの接続部によって止水が行なわれ、この状
態において、シールド機の内部、例えば、カッター装置
やその駆動源等を、また第２のスキンプレートのバルク
ヘッド等を解体することにより、シールドトンネルと立
坑とを貫通させることができ、土水圧に対しては第１、
第２のスキンプレートで対応し、止水については第１の
スキンプレートと受圧ゴムリングの接触圧で対応する大
口径、大深度にあっても地山に地盤改良を施して自立さ
せる必要がなくシールド機を立坑に到達させることがで
きる。これによってシールド機の解体、後方設備の撤去
等の作業を安全かつ迅速に行うことができる。

また、シールドトンネルの到達装置によれば、シール
ド機を受入装置のわずか手前に停止させ、カッタースポ
ークを第１のスキンプレートの径方向に縮めてカッター
装置内に収納した後、該カッター装置自体を第１のスキ
ンプレートの内部に引き込むことによりカッター装置を
スキンプレートの内部に収納状態とし、この状態におい
て貫入リングを第１のスキンプレートの先端側へ突出さ
せることにより、第２のスキンプレートの受圧リングに
当接させ、これによってシールド機と受入装置とを接合
させるようにしているため、貫入リングを確実に受圧リ
ングに押圧させることができ、これによって略完全に止
水を行うことができ、大口径、大深度にあっても地山に
地盤改良を施して自立させる必要がなくシールド機を立
坑に到達させることができ、シールドトンネルを完成さ
せることができる。

また、シールド機を受入装置のわずか手前で止め、カ
ッタスポークを第１のスキンプレートの径方向に縮めて
カッター装置内に収納した後、受入装置の第２の推進ジ
ャッキを駆動させることにより、受圧リングやバルクヘ
ッドをシールド機側に移動させるとともに、前記受圧リ
ングをさらにシールド機側に移動させることにより、該
受圧リングがシールド機の第１のスキンプレートと当接
し、第１のスキンプレートと第２のスキンプレートとが
接合されるようにしたものであるので、略確実に止水を
施すことが可能となり、大口径、大深度にあっても地山
に地盤改良を施して自立させる必要がなくシールド機を
立坑に到達させることができ、シールドトンネルを完成
させることができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図は本発明の第１実施例を示すもので
あり、第１図はシールド機の側断面図、第２図は受入装
置の側断面図、第３図ないし第６図は第１実施例の到達
方法を説明するための図であり、第３図は受入装置が取
り付けられた立坑に向って推進するシールド機の側断面
図、第４図は第３図の平面の断面図、第５図は立坑に接
近して停止した状態のシールド機の側断面図、第６図は
立坑の受入装置とシールド機とが接合された状態の側断
面図、第７図ないし第12図は本発明の第２実施例を示す
ものであり、第７図はシールド機の側断面図、第８図は
受入装置の側断面図、第９図ないし第12図は第２実施例
の到達方法を説明するための図であり、第９図は受入装
置が取り付けられた立坑に向って推進するシールド機の
側断面図、第10図は第９図の平面の断面図、第11図は立
坑に接近して停止した状態のシールド機の側断面図、第
12図は立坑の受入装置とシールド機とが接合された状態
の側断面図である。 Ｇ……地盤、Ａ……立坑、Ｂ……受入装置、Ｓ……シー
ルド機、１……スキンプレート（第１のスキンプレー
ト）、２……貫入室、３……貫入リング、５……カッタ
ー装置、６……カッタースポーク、８……カッタースラ
イドジャッキ、10……推進ジャッキ、11……セグメン
ト、15……スキンプレート（第２のスキンプレート）、
18……受圧ゴムリング（受圧リング）、20……バルクヘ
ッド、21……推進ジャッキ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本多 章浩 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 渡辺 俊雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 宮沢 和夫 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 西村 晋一 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−120527（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−210391（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のスキンプレートの前部に設けられた
   カッター装置で地盤を切削しながら該切削した土砂をス
   キンプレート内に取り込むとともに、スキンプレートの
   後部において組み立てたセグメントに反力をとって地盤
   中を掘進するシールド掘削機を所定の場所に設けられた
   立坑に到達させる際の到達方法であって、前記立坑の到
   達面側に予め、第２のスキンプレートと、該第２のスキ
   ンプレートの内部に設けられて立坑の壁となるバルクヘ
   ッドと、第２のスキンプレートの外周部に設けられてシ
   ールド機との接合部となる受圧リングとを備えた受入装
   置を設置しておき、前記地盤中を推進するシールド機を
   これら受入装置の近傍で停止させ、ついでこれらシール
   ド機と受入装置を接合させた後、第１のスキンプレート
   の内部や第２のスキンプレートの内部を解体することを
   特徴とするシールドトンネルの到達方法。
2. 【請求項２】請求項１記載のシールドトンネルの到達方
   法に使用される装置であって、前記第１のスキンプレー
   トの前部内周面に沿って配設されかつ第１の推進ジャッ
   キによって前記第１のスキンプレートの進行方向に突出
   移動する貫入リングを設け、またカッター装置の外周部
   には第１のスキンプレートの径方向に沿って伸縮自在な
   カッタースポークを設けるとともに、カッター装置全体
   を第１のスキンプレート内に引き込むカッタースライド
   ジャッキを設けたシールド機と、前記立坑の到達側には
   該シールド機の貫入リングが突出した際にこれを受ける
   受圧リングを設け、該受圧リングを前記第２のスキンプ
   レートによって保持するとともに、第２のスキンプレー
   トの内部をバルクヘッドによって覆った受入装置とを備
   えたことを特徴とするシールドトンネルの到達装置。
3. 【請求項３】請求項１記載のシールドトンネルの到達方
   法に使用される装置であって、前記カッター装置の外周
   部に第１のスキンプレートの径方向に沿って伸縮自在な
   カッタースポークを設けたシールド機と、前記立坑の到
   達側には第１のスキンプレートと接合される第２のスキ
   ンプレートを設け、該第２のスキンプレートの内部には
   土水圧を支持するバルクヘッドを設けるとともに、前記
   第１のスキンプレートと当接する受圧リングを設け、該
   受圧リング及びバルクヘッドを第２のスキンプレートの
   内周面に沿って長手方向に移動させる第２の推進ジャッ
   キを設けた受入装置とを備えたことを特徴とするシール
   ドトンネルの到達装置。