JP2639444B2 - シールド・トンネルの地中接合工法及び地中接合装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、１本のトンネルを２台のシールド機を用
いてトンネルの両側端から掘削して、これを途中で接合
するシールド・トンネルの地中接合工法及び地中接合装
置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。

第11図は、前記従来の地中接合工法を示す図である。
図において、符号Ｇは両端部から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、この地山Ｇ内で
は、紙面に対して右側に一方のトンネルTaを掘削したシ
ールド機１と、左側に他方のトンネルTbを掘削したシー
ルド機２とが所定の間隔（約30cm程度）の地山Giを残し
た状態で向かい合っている。これらシールド機１、２の
前部には、地山掘削用のカッタ装置5a、5bが設けられて
いる。そして、シールド機１、２の後方に形成されたト
ンネルTa、Tbの壁面は、セグメント3a、3a、…、3b、3
b、…によって覆工が行なわれている。また、シールド
機１、２の先端部にはスキンプレート1a、2aに対して所
定の傾斜角（α＝17°〜25°）で、また周方向に所定の
ピッチで地山Ｇに向って穿孔式凍結管4a、4bが設置され
ていると共に、スキンプレート1a、2aおよび最前部のセ
グメント3a、3bには、その全内周面に貼付け凍結管（図
示略）が設置されている。

そして、前記スキンプレート1a、2aに設置された穿孔
式凍結管4a、4b及び貼付け凍結管内にブラインを循環さ
せて、地山Giを囲むようにスキンプレート1a、2aの外周
部の地山Gfを凍結させた後、シールド機１、２のカッタ
装置5a、5bを解体し、次いで、前記シールド機１、２間
に残された地山Giを掘削し、その壁面を覆工することに
より左右から掘削してきたトンネルTaとTbとを接合さ
せ、シールド・トンネルを完成させる。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、前記従来のシールド機１、２においては、
その前部にカッタ装置5a、5bが設けられていることか
ら、前述の地中接合工法施工時において、これらカッタ
装置5a、5bが互いに当接するまで両方のシールド機１、
２を接近させることが不可能であり、通常30cm程度の隙
間を残して相対向されるため、止水や土留が完全とは言
い難く、その安全性に問題があること、また、補助工法
として主に採用される凍結工法は多くの工費や工期を要
すると共に、海底下での施工時に塩分の混入した凍土の
強度が低下すること、さらに、凍結時の凍土膨張及び解
凍時の地盤沈下の影響があること、凍土の管理が難しい
こと等の問題点があった。

この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、トン
ネル接合部付近の地山から接合部付近に作用する土水圧
に対するシールや止水を確実なものとし、安全に施工を
行うことができると共に、トンネルの接合に要する工費
や工期を大幅に低減することの可能なシールド・トンネ
ルの地中接合工法及び地中接合装置の提供を目的として
いる。

「課題を解決するための手段」 前記課題を解決するために、この発明は以下に掲げる
ような手段を採用している。

すなわち、第１の請求項に係る発明は、前部に設けら
れたカッタ装置により地山を掘削しつつ、内部で一次覆
工用のセグメントを組み立てながら地中を推進するシー
ルド機を２台用い、築造すべきトンネルの両側端からそ
れぞれトンネルを掘削して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シールド・トンネルの地中
接合方法を、次のような工程からなるものとしたことを
特徴とする。

（ｉ）スキンプレートの先端部が外筒と内筒とにより二
重に形成されていると共に、これら外筒と内筒との間に
貫入リングが格納され、さらに前記カッタ装置が前記内
筒の内部に収納自在に構成された第１のシールド機と、
スキンプレートの先端部が前記第１のシールド機と同径
の外筒と内筒とにより二重に形成されていると共に、前
記カッタ装置が前記内筒の内部に収納自在に構成された
第２のシールド機とを１組としてトンネルを掘削する工
程、 （ii）このトンネル掘削工程終了直前において、前記カ
ッタ装置とシールド機を推進するシールドジャッキとを
同調させて駆動させるため前記第１及び第２のシールド
機それぞれに予め備えられた制御手段で前記カッタ装置
とシールドジャッキとを制御することによって、前記第
１及び第２のシールド機のカッタ装置をそれぞれの内筒
の内部に収納させつつ、この収納動作に同調させていず
れか一方のシールド機を前進させ、かつ、第１のシール
ド機の貫入リングをこのシールド機の軸線に沿って前方
に摺動させることで、この貫入リングにより前記第１及
び第２のシールド機の間に残されたトンネル接合部の地
山を覆う工程、 （iii）この工程終了後、前記第１及び第２のシールド
機のスキンプレートを残したまま、これらシールド機を
解体して接合部の地山を掘削し、更に前記スキンプレー
トの内面にコンクリート打設して前記接合部の壁面を覆
工する工程。

また、第２の請求項に係る発明は、前部に設けられた
カッタ装置により地山を掘削しつつ、内部で一次覆工用
のセグメントを組み立てながら、シールドジャッキでこ
のセグメントの先端に反力を取ることで地中を推進する
シールド機を２台用い、築造すべきトンネルの両側端か
らそれぞれトンネルを掘削して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シールド・トンネルの
地中接合装置において、前記一方のシールド機のスキン
プレートの先端部を外筒と内筒とにより二重に形成する
と共に、このシールド機の外筒と内筒との間にシールド
機の前後方向に移動自在な貫入リングを収納し、かつ、
前記他方のシールド機のスキンプレートの先端部を前記
一方のシールド機と同径の外筒と内筒とにより二重に形
成することで前記貫入リングが貫入される貫入室を形成
し、さらに、それぞれのシールド機のカッタ装置を移動
手段によりスキンプレートの内筒の内部に収納自在に構
成すると共に、これらシールド機のそれぞれにカッタ装
置移動手段と前記シールドジャッキとを同調させて駆動
させる制御手段を設けたことを特徴としている。

「実施例」 以下、この発明の実施例について図面を参照して説明
する。

第１図ないし第４図は、この発明の一実施例であるシ
ールド・トンネルの地中接合装置を示す図である。

図中、符号Ｇは両側端から掘削されてきたシールド・
トンネルの接合部付近の地山であり、この地山Ｇ内で
は、第１のシールド機10が、その前部に設けられたカッ
タ装置11により右側から左側に向ってトンネルTaを掘削
し、また、第２のシールド機40が、その前部に設けられ
たカッタ装置41により左側から右側に向って他方のトン
ネルTbを掘削している。そして、第１のシールド機10の
後方に形成されたトンネルTaの壁面は、このシールド機
10の内部で組み立てられたセグメント12、12、…によっ
て１次覆工され、同様に、第２のシールド機40の後方に
形成されたトンネルTbの壁面は、このシールド機40の内
部で組み立てられたセグメント42、42、…によって１次
覆工されている。そして、以上の構成において、第１の
シールド機10と第２のシールド機40は、築造すべきトン
ネルの両側端からそれぞれトンネルTa、Tbを掘削してそ
れらを途中で接合する構造の地中接合装置を構成してい
る。

前記第１のシールド機10の外殻を成す円筒状のスキン
プレート13の先端部は、このスキンプレート13と同径に
形成された外筒14と、この外筒14より小径に形成された
内筒15とにより、二重に形成されており、この内筒15
は、前記スキンプレート13の軸線に直交するように形成
された中空環状の仕切板17によりこのスキンプレート13
に連結されている。これら外筒14と内筒15との間には、
鉄板を円筒状に形成してなる貫入リング16が格納されて
いる。

また、前記第１のシールド機10には、そのスキンプレ
ート13中間部内面に環状の反力板19が取り付けられてい
ると共に、この反力板19前面には、前記貫入リング16押
出用の押出ジャッキ20が、その周方向に間隔を置いて複
数個（図示例では１個のみ図示してある）取り付けられ
ている。この押出ジャッキ20のジャッキロッド21は、前
記仕切板17を貫通して、スキンプレート13の軸線に沿っ
て前方に延在され、その先端が前記貫入リング16後端に
取り付けられている。また、前記外筒14内周面及び内筒
15外周面には、リップシール等のシール材37、37、…
が、前記貫入リング16をその両側面から挾持するように
設けられ、以上の構成により、貫入リング16は、スキン
プレート13の軸線に沿って前後方向に摺動自在に構成さ
れている。

前記仕切板17の内面には、筒状の取付筒18が前記スキ
ンプレート13と同軸状に取り付けられていると共に、こ
の取付筒18内周面には、これよりやや小径な有底円筒状
の支持部23が嵌入されている。この支持部23は、筒状の
摺動筒24及びこの摺動筒24前端部を閉塞してなる仕切板
25とから構成されている。前記取付筒18内周面には、こ
の取付筒18及び摺動筒24の間に介在されるすべり軸受3
8、38及びリップシール、Ｕシール、Ｏリング等のシー
ル材37、37が設けられている。そして、仕切板25と、シ
ールド機10後方に設けられたセグメント組立用のエレク
タ装置33との間には、摺動筒24移動用のカッタスライド
ジャッキ（カッタ装置移動手段）34が介在され、これに
より、前記支持部23はスキンプレート13の軸線に沿って
前後方向に移動自在に構成されている。また、図中、符
号36は前記仕切板25中心部に設けられた開閉自在なハッ
チである。

一方、前記第１のシールド機10のカッタ装置11は、前
記支持部23の仕切板25より小径に形成され、スキンプレ
ート13と同心円状となるようにこの仕切板25に軸支され
た支持ドラム26と、この支持ドラム26先端部に固定さ
れ、スキンプレート13の軸線からその径方向に放射状に
延在する８本のスポーク27、27、…とから概略構成され
ている。

これらスポーク27、27、…は、その先端を通る円の直
径が前記内筒15の内径よりやや小径となるように形成さ
れている。スポーク27の前面には切削刃28、28、…が多
数配設されている。また、スポーク27、27、…のうち、
一本おきのスポーク27の内部には先端刃29が格納されて
いると共に、この先端刃29には、これをシールド機10の
径方向に伸縮させてスポーク27の内外へ格納、露出させ
る、ジャッキ等からなる伸縮機構30が付設されている。

また、前記支持ドラム26は、前記仕切板25に軸受31を
介して軸支されている。さらに、摺動筒24内周面には、
支持ドラム26後端部と係合して、この支持ドラム26を回
転駆動する油圧モータ等の駆動機構32が取り付けられ、
これにより、カッタ装置11全体が前記スキンプレート13
の軸線を中心軸として回転駆動されることとなる。

一方、前記第２のシールド機40は、その概略構成が前
記第１のシールド機10と同様であり、そのスキンプレー
ト43の先端部が前記第１のシールド機10と同径の円筒状
の外筒44及び内筒45とにより二重に形成されている。こ
の内筒45は、スキンプレート43の軸線に直交して形成さ
れた中空環状の仕切板47により連結されている。そし
て、これら外筒44、内筒45及び仕切板47で囲繞される空
間が、第１のシールド機10の貫入リング16が貫入される
貫入室46とされている。

この貫入室46内には、前記外筒44及び内筒45間の間隔
より僅かに薄い肉厚に形成された保護リング52が嵌入さ
れている。この保護リング52の前面には、シールド機２
の中心に向って後方に傾斜する傾斜面52aが形成され、
これにより、貫入リング16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、前記第
２のシールド機40には、そのスキンプレート43中間部内
面に環状の反力板49が取り付けられていると共に、この
反力板49前面には、前記保護リング52引込用の引込ジャ
ッキ50が、その周方向に間隔を置いて複数個（図示例で
は１個のみ図示してある）取り付けられている。この引
込ジャッキ50のジャッキロッド51は、前記仕切板47を貫
通して、スキンプレート43の軸線に沿って前方に延在さ
れ、その先端が前記保護リング52後端に取り付けられて
いる。また、前記外筒44内周面及び内筒45外周面には、
リップシール等のシール材37、37、…が前記保護リング
52をその両側面から挾持するように設けられ、以上の構
成により、保護リング52は、スキンプレート43の軸線に
沿って前後方向に摺動自在に構成されている。

前記仕切板47の内面には、前記第１のシールド機10と
同様に、筒状の取付筒48が前記スキンプレート43と同軸
状に取り付けられていると共に、この取付筒48内周面に
は、これよりやや小径な有底円筒状の支持部53が嵌入さ
れている。この支持部53は、前記支持部23と同様に、筒
状の摺動筒54及び仕切板55とから構成されている。前記
取付筒48内周面には、すべり軸受38、38及びリップシー
ル、Ｕシール、Ｏリング等のシール材37、37が設けられ
ている。そして、仕切板55と、シールド機40後方に設け
られたエレクタ装置63との間には、摺動筒54移動用のカ
ッタスライドジャッキ（カッタ装置移動手段）64が介在
され、これにより、前記支持部53はスキンプレート43の
軸線に沿って前後方向に移動自在に構成されている。ま
た、図中、符号66は前記仕切板55中心部に設けられた開
閉自在なハッチである。

一方、前記カッタ装置41は、前記第１のシールド機10
のカッタ装置11と同様に、前記支持部53の仕切板55に軸
支された支持ドラム56と、この支持ドラム56先端部に固
定され、スキンプレート43の軸線からその径方向に放射
状に延在する８本のスポーク57、57、…とから概略構成
されている。

これらスポーク57、57、…は、前記第１のシールド機
10のスポーク27と同様に、その先端を通る円の直径が前
記内筒45の内径よりやや小径となるように形成されてい
る。スポーク57の前面には切削刃58、58、…が多数配設
されている。また、スポーク57、57、…のうち、一本お
きのスポーク57の内部には先端刃59が格納されていると
共に、この先端刃59には、これをシールド機40の径方向
に伸縮させてスポーク57の内外へ格納、露出させる、ジ
ャッキ等からなる伸縮機構60が付設されている。

また、前記支持ドラム56は、前記仕切板55に軸受61を
介して軸支されていると共に、摺動筒54内周面には、支
持ドラム56後端部と係合して、この支持ドラム56を回転
駆動する油圧モータ等の駆動機構62が取り付けられ、こ
れにより、カッタ装置41全体が前記スキンプレート43の
軸線を中心軸として回転駆動されることとなる。

また、図中、符号35、65は、それぞれシールド機10、
40の仕切板17、47後面に周方向に間隔を置いて設けら
れ、前記セグメント12、42の先端に反力を取ってシール
ド機10、40を前方に推進させるためのシールドジャッ
キ、符号39、69は、それぞれシールド機10、40のスキン
プレート13、43後端部内面に設けられ、前記セグメント
12、42とスキンプレート13、43との間の間隙を閉塞する
テールパッキンである。

さらに、これらシールド機10、40のそれぞれには、前
記カッタスライドジャッキ34、64及びシールドジャッキ
35、65を駆動する油圧機構（第１図ないし第４図におい
て図示略）が付設されている。

この油圧機構は、第５図のような構成となっている。
なお、油圧機構は第１、第２のシールド機10、40におい
て共通の構成となっているので、第２のシールド機40に
付設された油圧機構について以下説明する。

この図において、カッタスライドジャッキ64及びシー
ルドジャッキ65は、前述の如く第２のシールド機40内に
設けられたものであり、その説明を省略する。符号70、
71は油タンク、符号72、73は油タンク70、71からカッタ
スライドジャッキ64及びシールドジャッキ65へ圧油を供
給するための油圧ポンプである。また、これら油圧ポン
プ72、73とカッタスライドジャッキ64、シールドジャッ
キ65との間には、電磁弁（４ポート３位置切換オープン
センタ型）74、75が介在されている。ここで、電磁弁74
は前記カッタスライドジャッキ34の作動方向を転換させ
るためのもの、電磁弁75は前記シールドジャッキ35の作
動方向を転換させるものである。

また、カッタスライドジャッキ64及びシールドジャッ
キ65のそれぞれには、そのストロークを検出するストロ
ーク検出器76、77が付設されている。これら検出器76、
77からの信号CS、JSはシーケンサ（制御手段）78に入力
される。シーケンサ78は、カッタスライドジャッキ64及
びシールドジャッキ65を同調させて駆動させる機能を有
し、前記信号CS、JSに基づき、予め設定されたプログラ
ムに従って前記電磁弁74、75に対し動作指令信号を送出
する。また、符号80、81、82はそれぞれ設定用スイッチ
であり、それぞれ同期駆動、シールドジャッキ単独駆
動、カッタスライドジャッキ単独駆動の設定をシーケン
サ78に対して行う。

次に、以上のような構成を有する地中接合装置を用い
て、この発明の一実施例であるシールド・トンネルの地
中接合工法について説明する。

（ｉ）トンネル掘削 まず、シールド機10、40を用いて、トンネルの両側端
からトンネルTa、Tbを掘削しつつ、トンネルTa、Tbの壁
面にセグメント12、42を組み立てることで、１次覆工を
行う。この際、カッタ装置11、41の先端刃29、59を伸縮
機構30、60により伸長させることで、掘削するトンネル
Ta、Tbの径を外筒14、44と少なくとも同径としておく。
また、これらシールド機10、40によるトンネル掘削にお
いては、第２のシールド機40による掘削を先行させ、こ
の第２のシールド機40のほうが後述するトンネル接合部
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２のシールド機40の保護リング52の貫入
室46内での位置は、いずれであっても良いが、トンネル
Tb掘進時に保護リング52を貫入室46前部に位置させてお
くことで、この貫入室46内部への掘削土砂や礫の浸入を
阻止することができる。

（ii）第２のシールド機停止 前述の如く、第２のシールド機40によるトンネル掘削
が第１のシールド機10によるトンネル掘削より先行され
ているので、まず、第２のシールド機40がトンネル接合
部に到達する（第７図参照）。次に、伸長させておいた
先端刃59を元の長さにまで短縮させた後に、前記油圧機
構及びシーケンサ78により、カッタスライドジャッキ64
とシールドジャッキ65とを同調させて駆動させること
で、カッタ装置41を内筒45内に収納しながら、このカッ
タ装置41収納に伴いシールド機40前面と地山との間に空
隙を生じさせないようにシールド機40を前方に推進させ
る（第８図参照）。

シーケンサ78の動作を、第６図に示すフローチャート
を用いて説明する。プログラムが開始されると（ステッ
プSP1）、同調回路ONが指令され（ステップSP2）、検出
器76、77からのカッタスライドジャッキ64及びシールド
ジャッキ65のストローク量を示す信号CS、JSが読み込ま
れる（ステップSP3、SP4）。

次に、カッタスライドジャッキ64を短縮しかつシール
ドジャッキ65を伸長させる旨の指令信号がシーケンサ78
から各電磁弁74、75に送出されることで各ジャッキ64、
65の操作が行われる（ステップSP5）。そして、カッタ
スライドジャッキ64が短縮される一方、シールドジャッ
キ65が伸長されることで（ステップSP6、SP7）、カッタ
装置41がシールド機40の軸線に沿って後方に移動するこ
とでこのカッタ装置40が内筒45内に収納され、かつ、シ
ールド機40全体が前方へ推進される。

この、各ジャッキ64、65駆動中においても、ジャッキ
ストローク量を表す信号CS、JSは読み込まれ、単位時間
毎に逐次その増分ΔCS、ΔJSが計算される（ステップSP
8）。そして、ステップSP9においてこれら増分ΔCS、Δ
JSが比較され、ΔCS＜ΔJSであればステップSP10に移行
し、ΔCS＞ΔJSであれあステップSP11に移行する。

ステップSP10では、シールドジャッキ65の伸長駆動が
停止され、さらにプログラムがステップSP12に移行す
る。一方、ステップSP11では、カッタスライドジャッキ
64の短縮駆動が停止され、プログラムがステップSP7に
移行することでシールドジャッキ65のみ駆動される状態
となる。

ステップSP12では、シールドジャッキ65のストローク
の絶対量が予め設定した最大値に至ったかどうかが判断
され、最大値に達していればプログラムが停止され（ス
テップSP13）、最大値に達していなければステップSP14
に移行する。

ステップSP14では、カッタスライドジャッキ64のスト
ロークの絶対量が予め設定した最大値に至ったかどうか
が判断され、最大値に達していればプログラムが終了さ
れ（ステップSP15）、最大値に達していなければステッ
プSP6に移行することでカッタスライドジャッキ64のみ
駆動される状態となる。

このようにして、カッタスライドジャッキ64とシール
ドジャッキ65とを同期して駆動することで、カッタ装置
41を内筒45内に収納しながら、このカッタ装置41収納に
伴い、シールド機40前面と地山との間に空隙を生じさせ
ないようにシールド機40を前方に推進させることができ
る。

（iii）トンネル接合 第２のシールド機40が前述したカッタ装置40収納工程
を行っている際にも、第１のシールド機10はトンネルを
掘削している。そして、これらシールド機10、40がシー
ルド機の機長の３倍程度の距離にまで接近した時点で、
シールド機10、40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10、40の両
軸線が一致するように第１のシールド機10の掘進方向を
修正しつつ、さらにトンネル掘削を継続する。

そして、トンネルの接合部において、シールド機10、
40間に所定長さの地山Giを残した状態で第１のシールド
機10を停止させることで、シールド機10、40をトンネル
接合部において相対向させる（第９図参照）。

次に、第１のシールド機10のカッタ装置11収納工程を
行う。すなわち、伸長させておいた先端刃29を元の長さ
にまで短縮させた後に、前記油圧機構及びシーケンサ78
により、カッタスライドジャッキ34とシールドジャッキ
35とを同調させて駆動させることで、カッタ装置11を内
筒15内に収納しながら、このカッタ装置11収納に伴いシ
ールド機10前面と地山との間に空隙を生じさせないよう
にシールド機10を前方に推進させる（第10図参照）。こ
の工程の詳細は、前述した第２のシールド機40における
工程と同様であるので、その説明を省略する。

これと同時に、前記保護リング52が貫入室46の奥にあ
る場合には、引込ジャッキ50、50、…を駆動すること
で、保護リング52を貫入室46前部にまで摺動させ、これ
により貫入室46内に浸入した土砂や礫を外部に排出して
おく。この状態で、押出ジャッキ20、20、…を駆動する
ことで、貫入リング16を第１のシールド機10のスキンプ
レート13の軸線に沿って前方に摺動させ、その先端を保
護リング傾斜面52aに当接させる。さらに、押出ジャッ
キ20、20、…による貫入リング16の押し出しを続けつ
つ、これに連動して、引込ジャッキ50、50、…を駆動す
ることで、その傾斜面52aに貫入リング16の先端を当接
させたまま、保護リング52の後方に摺動させ、これによ
り、貫入リング16を貫入室46奥にまで引き込む。すなわ
ち、この貫入リング16により、シールド機10、40の間に
残されたトンネル接合部の地山Giを覆うのである（第10
図参照）。

（iv）トンネル接合部仕上 この後、カッタ装置11、41及び支持部23、53を解体、
撤去すると共に、エレクタ装置33、63等の周辺機材を撤
去し、更に貫入リング16の両端部を内筒15、45に溶接し
て固定する。そして、シールド機10、40のスキンプレー
ト13、43内面に、２次覆工分の厚さを含めた場所打ちコ
ンクリートを打設することで、トンネル接合部の覆工を
行う。ここで、前記トンネル接合部を補強する目的で、
内筒15、45の内面に、例えばＨ形鋼からなる支保工を設
けても良い。

以上の工法により、シールド・トンネルの接合部の施
工が完了される。ここで、トンネル接合時においては、
それぞれのシールド機10、40のカッタ装置11、41の先端
刃29、59を短縮させることで、カッタ装置11、41の先端
部の径を内筒15、45の内径よりも小さくでき、これによ
り移動ジャッキ34、64を短縮させることで、支持部23、
53、ひいてはカッタ装置11、41を内筒15、45内に収納す
ることが可能となる。従って、トンネル接合時におい
て、シールド機10、40のスキンプレート13、43前端がそ
れぞれ当接する程度にまで、双方のシールド機10、40を
接近させることが可能となるため、トンネル接合部付近
の地山Ｇから接合部付近に作用する土水圧に対する土留
や止水を確実なものとでき、安全にシールド・トンネル
の接合部の施工を行うことができる。また、前記従来の
地中接合工法の如く、凍結工法のような補助工法を用い
る必要が無いため、トンネル接合時において多大な工費
や工期を要することなく、接合部の施工を行うことが可
能となる。

特に、この実施例の地中接合工法及び装置において
は、カッタスライドジャッキ34、64とシールドジャッキ
35、65とを同調して駆動させているので、前述したカッ
タ装置11、41を内筒15、45内に収納する時において、こ
のカッタ装置11、41の収納に伴ってシールド機10、40前
部と地山との間に空隙を生じさせないようにシールド機
10、40を前方に推進させることができる。

すなわち、カッタ装置11、41を内筒15、45内に収納す
ることにより、このカッタ装置11、41の幅に相当する間
隙がシールド機10、40前部と地山との間に生じ、トンネ
ル掘削時においてカッタ装置11、41（特に前面）により
切羽面に与えていた圧力が解除される結果となる。従っ
て、この切羽面において地山崩壊の恐れがあり、貫入リ
ング16押出が不能となることもありうるため、切羽面に
泥水圧、泥土圧を加える必要があるが、これらは地山の
土質条件によって複雑な管理を必要とすると共に、適度
でない圧力は地盤の隆起、沈下現象を生じるおそれがあ
った。

しかしながら、この実施例によれば、カッタスライド
ジャッキ34、64とシールドジャッキ35、65とを同調して
駆動することにより、カッタ装置11、41収納と共にシー
ルド機10、40を前進させることができ、これによりシー
ルド機10、40と地山との間に空隙を生じさせることなく
カッタ装置11、41収納を行うことができる。従って、カ
ッタ装置11、41（前面）により常時切羽面を押さえるこ
とができ、地山崩壊を防止できて貫入リング16押出もス
ムースに行うことができる。

また、第６図のフローチャートの如く、カッタスライ
ドジャッキ34、64とシールドジャッキ35、65のストロー
ク量を同一と為すように制御すれば、切羽面に殆ど圧力
を加えることがなく、地盤隆起を防ぐことができる。一
方、カッタスライドジャッキ34、64の油圧を一定と為す
ように制御すれば、切羽面を一定の圧力で押さえること
ができ、崩壊性軟弱地盤に対して有効な地盤崩壊対策を
施すことができる。しかも、泥水圧、泥土圧の管理と併
用することで、地山崩壊を更に有効に防止することがで
きる。

なお、この発明のシールド・トンネルの地中接合工法
及び地中接合装置は、その細部が前記実施例に限定され
ることなく、種々の変形実施例が可能である。一例とし
て、前記第２のシールド機40に、その一端が前記貫入室
46内に開口する止水材注入管（図示せず）を配設し、ト
ンネル接合時にこの止水材注入管により貫入室46内に止
水材を充填して、トンネル接合部における止水をより確
実なものとしても良い。また、この止水材の注入個所は
前記貫入室46内に限定されず、止水が必要な個所に適宜
注入管を配設して注入作業を行えば良い。

また、前記実施例の地中接合装置は、いわゆる中間支
持型シールド機を用いたものであるが、各種周知慣用の
シールド機を用いて構成可能であることは言うまでもな
い。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれば、シー
ルド機を２台用い、築造すべきトンネルの両側端からそ
れぞれトンネルを掘削して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シールド・トンネルの地中
接合方法及び装置において、シールド掘削機のスキンプ
レート前部に設けられたカッタ装置をスキンプレート先
端部の内筒内に収納自在に構成すると共に、トンネル接
合時においてこのカッタ装置収納と同調させてシールド
機を前進させているので、シールド機と地山との間に空
隙を生じさせることなくカッタ装置収納を行うことがで
きる。従って、カッタ装置により常時切羽面を押さえる
ことができ、地山崩壊を防止できて地中接合工程もスム
ースに行うことができる。よって、トンネル接合部付近
の地山から接合部付近に作用する土水圧に対する土留や
止水を確実なものとでき、安全にシールド・トンネルの
接合部の施工を行うことができる。しかも、カッタ装置
の収納動作とシールド機の前進動作を、第１及び第２の
シールド機それぞれに予め備えた制御手段で制御する構
成となっているので、前記収納動作と前進動作との同調
を自動的に行うことができ、シールド機の操作を煩雑と
することなく前記効果を得ることが可能である。また、
この発明の地中接合工法及び装置によりシールド・トン
ネルの地中接合を行えば、前記従来の地中接合工法の如
く、凍結工法のような補助工法を用いる必要が無いた
め、トンネル接合時において多大な工費や工期を要する
ことなく、接合部の施工を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の一実施例であるシール
ド・トンネルの地中接合装置を示す図であって、第１図
は一方のシールド機を示す側面図、第２図は正面図、第
３図は他方のシールド機を示す側面図、第４図は正面
図、第５図はカッタスライドジャッキ及びシールドジャ
ッキ駆動用の油圧機構を示す油圧回路図、第６図は制御
動作を示すフローチャート、第７図ないし第10図はこの
発明の一実施例であるシールド・トンネルの地中接合工
法を説明するための工程図、第11図は従来の地中接合工
法を示す図である。 Ｇ……地山、Ｓ……地中接合装置、Ta、Tb……トンネ
ル、10、40……シールド掘削機、11、41……カッタ装
置、12、42……セグメント、13、43……スキンプレー
ト、14、44……外筒、15、45……内筒、16……貫入リン
グ、34、64……カッタスライドジャッキ（カッタ装置移
動手段）、35、65……シールドジャッキ、78……シーケ
ンサ（制御手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿曽 利光 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 青木 義清 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 池田 昭栄 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 西岳 茂 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 黒田 国雄 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 杉山 雅彦 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町１丁目１番 １号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (56)参考文献 特開 昭63−22994（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前部に設けられたカッタ装置により地山を
   掘削しつつ、内部で一次覆工用のセグメントを組み立て
   ながら地中を推進するシールド機を２台用い、築造すべ
   きトンネルの両側端からそれぞれトンネルを掘削してそ
   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
   シールド・トンネルの地中接合方法であって、 スキンプレートの先端部が外筒と内筒とにより二重に形
   成されていると共に、これら外筒と内筒との間に貫入リ
   ングが格納され、さらに前記カッタ装置が前記内筒の内
   部に収納自在に構成された第１のシールド機と、スキン
   プレートの先端部が前記第１のシールド機と同径の外筒
   と内筒とにより二重に形成されていると共に、前記カッ
   タ装置が前記内筒の内部に収納自在に構成された第２の
   シールド機とを１組としてトンネルを掘削する工程と、 このトンネル掘削工程終了直前において、前記カッタ装
   置とシールド機を推進するシールドジャッキとを同調さ
   せて駆動させるため前記第１及び第２のシールド機それ
   ぞれに予め備えられた制御手段で前記カッタ装置とシー
   ルドジャッキとを制御することによって、前記第１及び
   第２のシールド機のカッタ装置をそれぞれの内筒の内部
   に収納させつつ、この収納動作に同調させていずれか一
   方のシールド機を前進させ、かつ、第１のシールド機の
   貫入リングをこのシールド機の軸線に沿って前方に摺動
   させることで、この貫入リングにより前記第１及び第２
   のシールド機の間に残されたトンネル接合部の地山を覆
   う工程と、 この工程終了後、前記第１及び第２のシールド機のスキ
   ンプレートを残したまま、これらシールド機を解体して
   接合部の地山を掘削し、更に前記スキンプレートの内面
   にコンクリートを打設して前記接合部の壁面を覆工する
   工程とを具備したシールド・トンネルの地中接合工法。
2. 【請求項２】前部に設けられたカッタ装置により地山を
   掘削しつつ、内部で一時覆工用のセグメントを組み立て
   ながら、シールドジャッキでこのセグメントの先端に反
   力を取ることで地中を推進するシールド機を２台用い、
   築造すべきトンネルの両側端からそれぞれトンネルを掘
   削してそれらを途中で接合することによりトンネルを完
   成させるシールド・トンネルの地中接合装置であって、 前記一方のシールド機は、そのスキンプレートの先端部
   が外筒と内筒とにより二重に形成されていると共に、こ
   のシールド機の外筒と内筒との間にはシールド機の前後
   方向に移動自在な貫入リングが収納され、かつ、前記他
   方のシールド機には、そのスキンプレートの先端部が前
   記一方のシールド機と同径の外筒と内筒とにより二重に
   形成されることで前記貫入リングが貫入される貫入室が
   形成され、さらに、それぞれのシールド機のカッタ装置
   は移動手段によりスキンプレートの内筒の内部に収納自
   在に構成されていると共に、これらシールド機のそれぞ
   れには、カッタ装置移動手段と前記シールドジャッキと
   を同調させて駆動させる制御手段が設けられていること
   を特徴とするシールド・トンネルの地中接合装置。