JP2630668B2 - シールドトンネルの地中ドッキング工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一対のシールド掘進機を互いに対向させて
掘進させ、両シールドトンネルの先端間を地中にて接合
させるシールドトンネルの地中ドッキング工法に関す
る。

（従来の技術） 一般にシールド工法では、１台のシールド掘進機によ
る掘進長さに限界があり、長いトンネルを施工する場合
にはその限界長さ毎に立坑を掘り、掘進機のカッターを
取り換えるか、別の掘進機を使用して次の立坑まで掘進
する方法が採られている。

しかし、立坑を小間隔で構築すると、その分だけコス
ト高となるため、立坑間の距離を長くし、互いに対向す
る向きに一対のシールド掘進機を掘進させ、地中にて両
トンネルをドッキングさせる工法が開発されている。

一方、海底トンネル等のような高水圧で地盤の安定度
が低い地盤中において、シールドトンネルを地中ドッキ
ングさせる場合には、出水や、地山と崩落の危険が高い
という問題があった。

このため、このような地盤中における従来の地中ドッ
キング方法として、ドッキング部の周囲の地盤を凍結さ
せたり、該地盤に薬液を注入したりして固化させること
により、止水及び地山の崩落を防止する方法や、一方の
シールド掘進機の先端に連結筒を突出可能に設けてお
き、両シールド掘進機間に掛け渡す方法が開発されてい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の地盤を凍結させる方法は、凍結完了ま
でに長時間と多大の工費を要し、また薬液を注入する方
法では高価な薬液を多量に注入する必要があるため、経
費を多く要し、しかも地下水の流れがある場合等には充
分な固結が期待できないという問題があった。

また、連結筒を掛け渡す工法では、互いに対向する両
シールド掘進機の軸心を正確に一致させる必要があり、
少しでもずれると連結筒が他方側に嵌まり合わなくなる
ため、施工に困難が伴うという問題があり、更に連結筒
を突出させる前に、両シールド掘進機間の地山を掘削す
る必要があり、地山が極度に不安定な場合には、それ自
体では実施できず、凍結法や薬液注入を併用する必要が
あるという問題があった。

本発明は上述の如き各種の従来工法の問題にかんが
み、低コストで迅速、安全かつ、容易ににドッキングが
可能なシールドトンネルの地中ドッキング工法の提供を
目的としたものである。

（課題を解決するための手段） 上述の如き従来の問題を解決しするための本発明の特
徴は、互いに対向する向きに一対のシールド掘進機を掘
進させ、地中にて両シールド掘進機によるシールドトン
ネルを互いに連通させるシールドトンネルの地中ドッキ
ング工法において、前記両シールド掘進機の一方のシー
ルド掘進機のシールド筒の先端部外周に、該シールド筒
の先端側延長方向に突出自在で、かつ回転駆動でき、先
端にカッタービットを突設したドッキング用シール筒を
設けておくとともに、他方のシールド掘進機のシールド
筒先端に全周にわたって前記ドッキング用シール筒のカ
ッタービットによって切削可能な被切削材を一体的に固
着しておき、前記両シールド掘進機が対向配置に接近さ
せた後、一方側のシールド掘進機から前記ドッキング用
シール筒を回転させて地中を切削させながら前進させ、
その先端にて他方のシールド掘進機のシールド筒先端の
前記被切削材を切削して、該シールド筒先端と嵌合させ
た後、両シールド掘進機間を掘削し、互いに連通させる
ことにある。

（作用） 本発明工法は、両シールド掘進機の軸心を略一致させ
て互いに接近させ、一方側のドッキッグ用シール筒を回
転させながら前進させることにより、そのドッキング用
シール筒の肉厚分の円筒型溝が切削され、その中を該シ
ール筒が前進する。シール筒の先端が対向する他方のシ
ールド掘進機のシールド筒の先端に達した後も、更にド
ッキング用シール筒を回転させつつ前進させることによ
り、他方のシールド筒先端の切削材がドッキング用シー
ル筒の断面形状に切削され、その切削溝内に該ドッキン
グ用シール筒の先端が嵌り込み、両シールド筒間にドッ
キング用シール筒が掛け渡され、その外側の地山の崩落
が阻止される。

（実施例） 次に本発明の実施の一例を図面について説明する。

第１図〜第３図は、本発明において使用する一方側の
シールド掘進機Ａを示している。同図において10は円筒
状をしたシールド筒であり、11はセグメント組立装置、
12はセグメントによる覆工壁、13は覆工壁に反力を取っ
てシールド筒10を押し出すジャッキである。

シールド筒10の先端部内には、前後を遮断する隔壁14
が設けられ、その前方側を掘削混練チャンバー15として
いる。

隔壁14の中心部には、軸受16が固定され、この軸受16
にカッター軸17が軸方向にスライド自在に軸受されてい
る。

カッター軸17の先端には、放射状に４本のカッタース
ポーク18,18……が固定されており、この各カッタース
ポーク18には前面側にカッタービット19が、後面側には
混練用ビット20が突設されているとともに、先端部には
コピーカッター21が軸方向に出入自在に設けられ、第２
図に示すようにカッタースポーク18内の油圧シリンダー
22により出入動作されるようになっている。

カッター軸17の後端は、駆動用架台23に対し、回転自
在で、かつ、軸方向に移動不能に連結されており、駆動
用架台23に支持させた油圧モータ24により回転駆動され
るようになっている。

駆動用架台23は、シールド筒10に対して回転不能で、
かつ、軸方向に移動可能に支持されており、油圧シリン
ダー25によってカッター軸17の軸方向に往復動されるよ
うになっている。

図中26は掘削土排出装置である。

シールド筒10の先端部外周には、ドッキング用シール
筒30がシールド筒10に対して、その前方延長方向に移動
自在でかつ、回転自在に設置されている。このドッキン
グ用シール筒30は、最も後退した位置にあるとき、先端
がシールド筒10の先端より長く突出されており、先端周
面に切削ビット31が固定されている。また、ドッキング
用シール筒30の内面には、少なくとも軸心対象の２箇所
にカッタースポーク係合用の凹溝32,32……が第３図に
示すように軸心方向に間隔を隔てて複数成型されてい
る。そして、カッタースポーク18をドッキング用シール
筒30内に引き入れ、先端を凹溝32に対向させた状態でコ
ピーカッター21を突出させることにより、凹溝32内にコ
ピーカッター21の先端が係合され、この状態でカッター
スポーク18を動作させることにより、ドッキング用シー
ル筒30がともに動作されるようになっている。

また、他方のシールド掘進機Ｂは第４図に示すよう
に、シールド筒10の先端に前述したドッキング用シール
筒30の内径より小さくした小径部10aが成形されてお
り、その小径部10aの外面全周に一様な厚さに被切削材3
3が固着されている。この被切削材33は、掘進時の地山
等に対する摩擦によっては損傷されない強度を有し、ド
ッキング用シール筒30の切削ビット31にて容易に切削可
能な硬質合成樹脂材料もしくは砲金が使用される。この
シールド掘進機Ｂのその他の部分は前述したシールド掘
進機Ａと同じであり、同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。

次に、このように構成されるシールド掘進機A,Bを両
側に使用したシールドトンネルのドッキング工法につい
て説明する。

第５図（イ）に示すように掘削しようとするトンネル
の両端位置から前述した一方のシールド掘進機Ａと、他
方のシールド掘進機Ｂとを対向する向き掘進させる。

この両シールド掘進機A,Bを共に掘進させてシールド
トンネルa,bを順次掘削成形する。

このときのシールド掘進機Ａは、ドッキング用シール
筒30を最も後退させた状態でこれを回転駆動させること
なくシールド筒10の一部として掘進させる。そして、地
中において進路を調製し、予め定められた位置で両者の
シールド筒10,10の軸心を合わせた状態で互いに接近さ
せる。そして両者の間に地山34を残した状態で掘進を停
止させる。

次いでカッタースポーク18をドッキング用シール筒30
の先端部内に引き入れ、先端を凹溝32に対向させてコピ
ーカッター21を突出させ、その先端を凹溝32内に挿入さ
せる。この状態でカッタースポーク18を回転させつつ前
進させる。これによって第５図（ロ）に示すようにドッ
キング用シール筒30が回転し、地山を切削ビットで円筒
形に切削しつつ前進する。そして、カッタースポーク18
用油圧シリンダー25の１ストローク分前進させた後、停
止させてコピーカッター21を引き入れ、カッタースポー
ク18を引き戻し、コピーカッター21を突出させて別の凹
溝32に係合位置を変更し、再度回転駆動させつつ前進さ
せる。

これを繰り返してドッキング用シール筒30を前進さ
せ、その先端を他方のシールド掘進機Ｂのシールド筒10
の先端面に到らせ、更にドッキング用シール筒30を旋回
させつつ前進させ、他方のシールド掘進機Ｂにシールド
筒先端外周の被切削材33を切削させる。これによって第
４図（ハ）に示すように、ドッキング用シール筒30は被
切削材33に嵌合溝を自ら切削しながらこれに嵌まり合
い、両シールド筒10,10間に掛け渡される。

このようにしてドッキング用シール筒30を両シールド
掘進機A,Bのシールド筒先端間に掛け渡した後、いずれ
かのカッタースポー18を回転させて残りの未掘削部分を
掘削し、カッタースポーク及び隔壁等のカッターフレー
ムを取り外し、トンネルa,bを連通させ、両シールド筒1
0,10及びドッキング用シール筒30を残してその内側に覆
工を施工する。

（発明の効果） 上述したように本発明のシールドトンネルのドッキン
グ工法は、一方のシールド掘進機のシールド筒外周から
先端に切削ビットを備えたドッキング用シール筒を回転
させつつ前進させ、地山を円筒状に切削しつつ他方のシ
ールド掘進機の先端外周まで延長させ、両シールド筒間
にドッキング用シール筒を掛け渡した後に内部に残され
た地山を掘削するようにしたことにより、地山の崩落の
心配が全くない状態でドッキング部分の掘削ができ、ま
たドッキング用シール筒の先端で他方のシールド筒先端
の被切削材を切削して自らが嵌まり合う溝を成形するも
のであるため、両シールド掘進機の軸心に多少のずれが
あっても確実な嵌合がなされることとなり、掘進及びド
ッキングための作業が容易となり、更に、地盤を固化さ
せる薬剤が全く不要となり、ドッキング作業が低コスト
で迅速、かつ、安全に行われることとなったものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する一方のシールド掘進機の一例
の断面図、第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面図、第３図
はドッキング用シール筒の内面の部分斜視図、第４図は
他方のシールド掘進機の先端部の断面図、第５図（イ）
〜（ハ）はドッキング作業工程の断面図である。 A,B……シールド掘進機、 a,b……シールドトンネル、 11……セグメント組立装置、12……覆工壁、 13……ジャッキ、14……隔壁、 15……掘削混練チャンバー、16……軸受、 17……カッター軸、18……カッタースポーク、 19……カッタービット、20…混練用ビット、 21……コピーカッター、22……シリンダー、 23……架台、24……油圧モーター、 25……油圧シリンダー、 26……掘削土排出装置、30……シール筒、 31……切削ビット、32……凹溝、 33……被切削材、34……地山。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻口 正広 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋 建設株式会社内 (72)発明者 佐伯 博 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋 建設株式会社内 (72)発明者 小笠 健 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋 建設株式会社内 (72)発明者 浜田 和人 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋 建設株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する向きに一対のシールド掘進
   機を掘進させ、地中にて両シールド掘進機によるシール
   ドトンネルを互いに連通させるシールドトンネルの地中
   ドッキング工法において、前記両シールド掘進機の一方
   のシールド掘進機のシールド筒の先端部外周に、該シー
   ルド筒の先端側延長方向に突出自在で、かつ回転駆動で
   き、先端にカッタービットを突設したドッキング用シー
   ル筒を設けておくとともに、他方のシールド掘進機のシ
   ールド筒先端に全周にわたって前記ドッキング用シール
   筒のカッタービットによって切削可能な被切削材を一体
   的に固着しておき、前記両シールド掘進機が対向配置に
   接近させた後、一方側のシールド掘進機から前記ドッキ
   ング用シール筒を回転させて地中を切削させながら前進
   させ、その先端にて他方のシールド掘進機のシールド筒
   先端の前記被切削材を切削して、該シールド筒先端と嵌
   合させた後、両シールド掘進機間を掘削し、互いに連通
   させることを特徴としてなるシールドトンネルの地中ド
   ッキング工法。