JP2612771B2 - 異径シールドトンネルの地中接合方法 - Google Patents

異径シールドトンネルの地中接合方法

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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、2台のシールド機を用いて径が異なるシ
ールドトンネルを築造し、これら二つのシールドトンネ
ルを地中で接合する異径シールドトンネルの地中接合方
法に関するものである。
「従来の技術」 近年、軟弱な地盤等にトンネルを掘削するシールド工
法の工期短縮化を図る目的で、築造すべきトンネルの両
側端に相当する位置に発進立坑を掘削して、これら発進
立坑から2台のシールド機によりトンネルを掘削し、そ
れらを途中で接合することによりトンネルを完成させ
る、地中接合工法と呼ばれる手法が提案、実施されてい
る。しかし、前記各々のシールド機の先端部には、地山
を掘削するカッタ装置が設置されているのが通常である
ので、これら2台のシールド機が、接合部においてその
先端部を互いに当接する程度にまで接近することは大変
困難である。従って、トンネル接合時には、その接合部
付近において所定距離の地山を残した状態でシールド機
を解体し、この残された地山を何等かの手段により掘
削、除去する必要が生じる。しかしながら、以上のよう
な方法でトンネル接合を行ったのでは、前記残された地
山に対する土留め作業や止水作業が大掛かりになると共
に、工費、工期共に嵩んでしまい、大変不経済であっ
た。
そこで、前記2台のシールド機のうち、一方のシール
ド機にそのスキンプレート内に格納される円筒状の貫入
リングを設けておき、トンネル接合時にこの貫入リング
により接合部の地山を覆うことで、土留め及び止水を行
い、これにより安全かつ確実にトンネル接合を行いうる
機械的地中接合工法が本出願人等により提案されている
(例えば、特願昭63−297402号(特開平2−144494号公
報),同297403号(特開平2−144495号公報)等)。す
なわち、第2図に示すように、前記2台のシールド機の
うち、第1のシールド機1のスキンプレート1aの先端部
を、外筒11及び内筒12により二重に形成すると共に、こ
れら外筒11及び内筒12の間に円筒状の貫入リング13を格
納し、また第2のシールド機2のスキンプレート2aの先
端部を、前記第1のシールド機と同径の外筒21及び内筒
22により二重に形成することで、前記貫入リングが貫入
される貫入室23を形成しておく。そして、これら第1及
び第2のシールド機1、2により築造すべきトンネルの
両側端からトンネルTa、Tbを掘進して、これらを接合す
る際に、前記貫入リング13をシールド機1の軸線に沿っ
て前方に摺動させることで、前記貫入リング13の先端部
を第2のシールド機2の貫入室23内に貫入させて、この
貫入リング13により第1及び第2のシールド機1、2と
の間に残された地山Giを覆う。これによりトンネル接合
部の土留めや止水を行うことで、安全かつ確実にトンネ
ルTa、Tbを接合することが可能となると共に、接合部の
工費及び工期を大幅に低減することが可能となる。
「発明が解決しようとする課題」 ところで、径の異なるシールドトンネルを地中内にお
いて接合することが行われる場合がある。斯かる場合に
おいては上記した地中接合工法が同径のシールドトンネ
ルを対象としていたため、従来技術では確実な機械的地
中接合をすることができなかった。そのため、二つのシ
ールトンネルの接合部から当該シールドトンネル内に土
砂が流入しないように、当該接合部周辺において大規模
な地盤改良を行わなければならないという問題点があっ
た。
この発明は、斯かる事情に鑑みてなされたもので、大
規模な地盤改良を行わなくともすむ異径シールドトンネ
ルの地中接合方法を目的としている。
「課題を解決するための手段」 本発明は、第1のシールド機と、該第1のシールド機
よりも小径の第2のシールド機を用いて、築造すべきト
ンネルの両側端からそれら第1、第2のシールド機によ
ってそれぞれシールドトンネルを掘削するとともに、そ
れら第1、第2のシールド機どうしを地中において接合
することにより双方のシールドトンネルを接合せしめる
異径シールドトンネルの地中接合方法であって、前記第
1のシールド機は、そのフード部が外筒と内筒とにより
二重に形成されていてそれら外筒と内筒との間に貫入室
が形成されており、前記第2のシールド機は、そのフー
ド部が前記第1のシールド機における前記貫入室に貫入
可能に形成されており、かつ、前記第1、第2のシール
ド機におけるカッタ装置は、いずれも前後方向に移動可
能とされているとともに、それらカッタ装置の外周縁部
には内側に移動可能なカッタ部が形成されており、前記
第1、第2のシールド機どうしを接合するに際しては、
第1のシールド機のカッタ装置のカッタ部を内側へ移動
させることで前記貫入室の前方から退避させるととも
に、第2のシールド機のカッタ装置のカッタ部を内側へ
移動させることで前記フード部の前方から退避させ、か
つ、双方のカッタ装置を退避させてそれぞれのフード部
の内側へ収納し、しかる後に、少なくともいずれか一方
のシールド機を前進させることで双方のシールド機を接
近させることにより、第2のシールド機のフード部を第
1のシールド機の貫入室に貫入せしめることを特徴とす
る。
「作用」 第1のシールド機の貫入室に貫入可能な第2のシール
ド機のフード部を当該貫入室に貫入するだけで径の異な
るシールドトンネルの接合を行うことができる。
しかるに、本発明は大規模な地盤改良を行うことを不
要とする。
「実施例」 以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に
説明する。ただし、本実施例に記載されている構成部品
の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的
な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに
限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎな
い。
まず、本実施例に係る第1シールド機及び第2シール
ド機の構成について第1図を用いて説明する。
図中、符号Gは両側端から掘削されてきたシールドト
ンネルTa、Tbの接合地点C付近の地山であり、この地山
G内では、第1のシールド機1がその前部に設けられた
カッタ装置20により紙面の左側にシールドトンネルTaを
掘削し、また、第2のシールド機2がその前部に設けら
れたカッタ装置10により斯面の右側にシールドトンネル
Tbを掘削している。そして、第1のシールド機1の後方
に形成されたトンネルTaの壁面は、この第1のシールド
機の内部で組み立てられたセグメント3b,3b,…によって
1次覆工され、同様に、第2のシールド機2の後方に形
成されたトンネルTbの壁面は、この第2のシールド機2
の内部で組み立てられたセグメント3a,3a,…によって1
次覆工されている。
前記第1のシールド機1は、フード部12が円筒状の外
筒21及び内筒22とにより二重に形成されており、この内
筒22は、第1のシールド機1の軸線に直交して形成され
た仕切板(図示略)により連結されている。そして、こ
れら外筒21、内筒22及び前記仕切板で囲撓される空間
が、第2のシールド機2のフード部11が貫入される貫入
室23とされている。この貫入室23内には、前記外筒21及
び内筒22間の間隔より僅かに薄い肉厚に形成された保護
リング34が嵌入されている。この保護リング34の前面に
は、第1のシールド機1の中心に向って後方に傾斜する
傾斜面が形成され、これにより、フード部11との圧着性
の増大、及び、掘削土砂の円滑な取り込みが図られてい
る。また、保護リング34の後端部には、その周方向に間
隔を置いて引込ジャッキ(図示略)が複数設けられてお
り、これにより、保護リング34は、第1のシールド機1
の軸線に沿って前後に移動自在に構成されている。
一方、前記第2のシールド機2の正面視環状のフード
部11は、第1のシールド機1と異なり一重である。すな
わち、カッター装置10の構造を除き、通常の(機械的地
中接合方法に用いることのない)シールド機と同様な構
造となっている。また、フード部11の外径は前記保護リ
ング34の直径(保護リング34の中心から厚さ方向中央ま
での距離)と同じである。したがって、カッター装置10
の最大外径は、第1のシールド機1における前記外筒21
の外径よりも小さい。しかるにシールドトンネルTa,Tb
は異径となる。また、符号13はチャンバーであり、カッ
ター装置10を収納したり、排土装置(図示略)によりず
りを外部に搬出するにそれを一時的に貯えておいたりす
る。
なお、図中、符号18、28は、それぞれシールド機2、
1のスキンプレート1a、2a内に周方向に間隔を置いて設
けられ、前記セグメント3a、3bの先端に反力を取ってシ
ールド機2、1を前方に推進させる推進ジャッキ、符号
15、25は、それぞれシールド機2、1のフード部11、12
内を閉塞するように設けられた隔壁である。なお、この
実施例では、地山を掘削するカッタ装置10、20は、その
軸体19、29が隔壁15、25に軸支されていると共に、これ
らカッタ装置10、20の周縁部には、シールド機2、1の
径方向に伸縮自在なカッタ部10a、20aが設けられてい
る。また、これらカッタ装置10、20は、シールド機2、
1の軸線に沿って移動自在に構成され、これにより、シ
ールドトンネルTa,Tb接合時にカッタ装置10、20がチャ
ンバー13内、内筒22内にそれぞれ収納可能とされてい
る。
次に、以上のように構成されたシールド機1、2を用
いた、異径シールドトンネルの地中接合方法について第
1図(イ)ないし第1図(ニ)を用いて説明する。
(i)地山Gの掘削 まず、シールド機1、2を用いて、構築すべきシール
ドトンネルの両側端から地山Gを掘削しつつ、地山Gの
壁面にセグメント3a、3bを組み立てることで、1次覆工
を行う。この際、カッタ装置10、20のカッタ部10a、20a
をシールド機1、2の径方向に伸長させることで、掘削
するシールドトンネルTa、Tbの径が、フード部12、11の
外径と少なくとも同径となるようにする。また、これら
シールド機1、2による地山Gの掘削においては、第1
のシールド機1による掘削を先行させ、この第1のシー
ルド機1のほうが接合地点Cに先に到達するように掘削
計画を立てておく。
なお、前記第1のシールド機1の保護リング34の貫入
室23内での位置は、いずれであっても良いが、第1のシ
ールド機1の推進時に保護リング34を貫入室23前部に位
置させておくことで、この貫入室23内部への掘削土砂や
礫の侵入を阻止することができる。
(ii)第1のシールド機1停止 前述の如く、第1のシールド機1による地山Gの掘削
が第2のシールド機2による地山Gの掘削よりも先行さ
れているので、まず、第1図(イ)に示すごとく第1の
シールド機1が接合地点C付近に到達する。
次いで、第1図(ロ)に示すごとく、伸長させておい
たカッタ部20aを元の長さにまで短縮させて貫入室23の
前方から退避させた後に、カッタ装置20を内筒22内に収
納する。
次いで、切羽に泥水圧をかけながら推進ジャッキ28に
より第1のシールド機1を、そのフード部12の先端が接
合地点Cに至るまで推進させる。
(iii)シールドトンネルTa,Tbの接合 第1のシールド機1が前述したカッタ装置20収納工程
を行っている際にも、第2のシールド機2はシールドト
ンネルTbを掘削している。そして、これらシールド機
1、2が機長の3倍程度の距離にまで接近した地点で、
シールド機1、2間の相対位置を確認する。この相対位
置確認手段は周知慣用の手段でよく、何等特殊な技術は
必要とされない。そして、これらシールド機1、2の両
軸線が一致するように第2のシールド機2の掘進方向を
修正しつつ、さらに地山Gの掘削を継続する。
そして、接合地点Cにおいて、第2のシールド機2の
カッタ装置10が第1のシールド機1のカッタ装置20に当
接する直前に第2のシールド機2を停止させることで、
シールド機1、2を接合地点Cにおいて相対向させる。
次いで、第1図(ハ)に示すごとく、第2のシールド
機2のカッタ装置10をチャンバー13内に収納する。すな
わち、伸長させておいたカッタ部10aを元の長さにまで
短縮させてフード部11の前方から退避させた後に、カッ
タ装置10をチャンバー13内に収納しながら、第2のシー
ルド機2を前方に推進させる。これと同時に、前記保護
リング34が貫入室23の奥にある場合には、保護リング34
を貫入室23の前部にまで摺動させ、これにより貫入室23
内に侵入した土砂や礫を外部に排出しておく。
次いで、第1図(ニ)に示すごとく、推進ジャッキ18
により第2のシールド機2を推進させ、そのフード部11
の先端部を保護リング34に当接させる。さらに、推進ジ
ャッキ18による推進を続けつつ、これに連動して、第1
のシールド機1の引込ジャッキ(図示略)を駆動するこ
とで、保護リング34の傾斜面にフード部11の先端部を当
接させたまま、保護リング34を後方に摺動させ、これに
より、フード部11を貫入室23の奥にまで引き込む。当該
工程によりフード部11,12が接合地点Cの地山Gを覆
う。
(iv)接合地点Cの仕上 この後、カッタ装置10、20を解体、撤去すると共に、
隔壁15、25を切り取って除去し、更にフード部11の先端
部をフード部12に対して溶接して固定する。そして、シ
ールド機1、2のスキンプレート1a、2a内面に、2次覆
工分の厚さを含めたコンクリートを打設することで、接
合地点Cの覆工を行い、これにより接合地点Cの施工を
完了する。
それ故、本実施例によれば接合地点C周辺における地
盤改良を行わなくても、径の異なるシールドトンネルT
a,Tbを接合することができる。
そして、双方のシールド機1,2どうしを接合するに際
しては、小径の第2のシールド機2のフード部11を直接
的に第1のシールド機1の貫入室23に貫入させるように
し、しかもその際には第2のシールド機2自体をわずか
に前進させることで双方のシールド機1,2を接近させる
ことのみで良いから、従来技術のように貫入リングやそ
の押し出し装置等が不要であるので、従来技術に比べて
機械的地中接合方法に用いるシールド機を低廉化するこ
とができる。
勿論、接合に先立って双方のシールド機1,2のカッタ
装置20,10のカッタ部20a,10aを内側へ移動させることで
貫入室23およびフード部11の前方位置から退避させ、か
つ、双方のカッタ装置20,11を後方へ移動させてフード
部12,11の内側へ収納するので、第2のシールド機2を
前進させてフード部11を貫入室23へ貫入させる作業がカ
ッタ装置10,20が邪魔になって支障をきたすことがな
く、しかも接合に先立って双方のシールド機1,2どうし
を充分に接近させておくことが可能である。
なお、上記実施例では接合に際して第2のシールド機
2を前進させてそのフード部11を第1のシールド機の貫
入室23に貫入させるようにしたが、あるいは第2のシー
ルド機2は停止させたままで第1のシールド機1を前進
させるか、もしくは双方のシールド機1,2をそれぞれわ
ずかずつ前進させて接近させることによっても、上記と
同様にフード部11を貫入室23に貫入させ得ることは自明
のことである。
また、シールド機1,2は横断面円形のものであるが、
本発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、本発明に
おいては他の形状、例えば、矩形、繭形等、本発明を実
施するうえで好適なものを用いることができる。
「発明の効果」 以上のように、本発明は大規模な地盤改良を行うこと
なく異径シールドトンネルの地中接合を行うことができ
ることはもとより、第1のシールド機に設けた貫入室に
第2のシールド機のフード部を直接的に貫入することで
双方のシールド機どうしを接合するようにしたから、従
来のこの種の地中接合工法においては必要とされていた
貫入リングとその押し出し機械等が不要であってシール
ド機を低廉なものとできる。勿論、接合に際しては双方
のカッタ装置のカッタ部を内側へ移動させて貫入室とフ
ード部の前方から退避させるとともに、双方のカッタ装
置を後退させるようにしたから、貫入室に対してフード
部を貫入させるためのシールド機の前進がカッタ装置に
より阻害されてしまうこともない。
その結果、本発明によれば従来技術に比べて異径シー
ルドトンネルの接合に要する費用及び労力を軽減し、施
工期間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)ないし第1図(ニ)はこの発明の一実施例
に係る工程図、第2図は従来例に係る機械的地中接合方
法に用いるシールド機の側面図である。 Ta,Tb……シールドトンネル、1……第1のシールド
機、2……第2のシールド機、1a,2a……スキンプレー
ト、10,20……カッタ装置、10a,20a……カッタ部、11,1
2……フード部、21……外筒、22……内筒、23……貫入
室。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松浦 幸彦 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 平2−144494(JP,A) 特開 昭63−118493(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のシールド機と、該第1のシールド機
    よりも小径の第2のシールド機を用いて、築造すべきト
    ンネルの両側端からそれら第1、第2のシールド機によ
    ってそれぞれシールドトンネルを掘削するとともに、そ
    れら第1、第2のシールド機どうしを地中において接合
    することにより双方のシールドトンネルを接合せしめる
    異径シールドトンネルの地中接合方法であって、 前記第1のシールド機は、そのフード部が外筒と内筒と
    により二重に形成されていてそれら外筒と内筒との間に
    貫入室が形成されており、 前記第2のシールド機は、そのフード部が前記第1のシ
    ールド機における前記貫入室に貫入可能に形成されてお
    り、 かつ、前記第1、第2のシールド機におけるカッタ装置
    は、いずれも前後方向に移動可能とされているととも
    に、それらカッタ装置の外周縁部には内側に移動可能な
    カッタ部が形成されており、 前記第1、第2のシールド機どうしを接合するに際して
    は、第1のシールド機のカッタ装置のカッタ部を内側へ
    移動させることで前記貫入室の前方から退避させるとと
    もに、第2のシールド機のカッタ装置のカッタ部を内側
    へ移動させることで前記フード部の前方から退避させ、
    かつ、双方のカッタ装置を退避させてそれぞれのフード
    部の内側へ収納し、 しかる後に、少なくともいずれか一方のシールド機を前
    進させることで双方のシールド機を接近させることによ
    り、第2のシールド機のフード部を第1のシールド機の
    貫入室に貫入せしめることを特徴とする異径シールドト
    ンネルの地中接合方法。
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