JP2668109B2 - 地下構造物の構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地下構造物、特に、中
空構造物の構築工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、地下鉄の駅等を構成する
ためのボックス状の地下構造物は、地上より掘削を行う
オープンカット工法が公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のオープンカット
工法は、繁華街等で施工すると、交通の渋滞、騒音や粉
塵による公害の発生という問題があり、主に夜間作業に
ならざるを得ないという欠点がある。また、電力線やガ
ス供給管等の土中埋設物の保護を考慮しなければならな
いという問題がある。更に、構築のために必要な範囲を
越える部分にわたる掘削や、埋戻しを行わなければなら
ず、コスト面でも問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 本発明は、前記課題を
解決した地下構造物の構築工法を提供するものであり、
その手段として構成したところは、土中に設置したシー
ルド掘進機のカッターヘッドを前後方向に出退かつ振動
させながら前進させることにより横穴を掘削する横穴形
成工程と、前記掘削された土砂を送泥管から供給される
泥水によりスラリー化した後、排泥管により排出する土
砂排出工程と、前記掘削形成された横穴内でセグメント
を組立てることにより構造物を構築するセグメント組立
工程と、前記組立てられた構造物に補強を施す補強工程
とから成る点にある。従って、種々の地下構築物を近隣
に迷惑をかけることなく能率良く構築することが可能に
なる。

【０００５】

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例を詳述す
る。

【０００７】（本発明工法に使用する装置の実施例）図
１ないし図３は、本発明の工法に用いるシールド掘進機
の１実施例を示している。

【０００８】図１に示すように、シールド掘進機１は、
筒状のシールド本体２の前部にカッターヘッド３を有す
る。

【０００９】前記カッターヘッド３は、シールド本体２
の内周面とほぼ同一形状（図示実施例においては長方形
状）に形成されており、シールド本体２の先端近傍に配
置されると共に、大小複数のほぼ長方形を成す枠状フレ
ーム４をほぼ同一面内で間隔をおいて組合せ且つ連結材
１７により連結することによりフレーム４、４間に開口
部５を形成した掘削部６を有し、各フレーム４の前面に
多数のカッター歯４１を突設せしめている。この掘削部
６は、シールド本体２の内部に配置せしめられたヘッド
支持部７に対して連結アーム８を介して連結され、該ヘ
ッド支持部７は、中心から後方に向けて延設される筒状
軸体９を有する。尚、前記カッター歯４１は、掘削すべ
き地山の土質に応じたものが取付けられる。

【００１０】前記シールド本体２は、前部近傍に隔壁１
０を設け、該隔壁１０を貫通して固着された筒状支持体
１１を有し、該筒状支持体１１に前記カッターヘッド３
の筒状軸体９を軸受部材１２を介して摺動自在に挿通せ
しめている。尚、筒状支持体１１と筒状軸体９との間に
は、シール材２２が配置されている。従って、カッター
ヘッド３は、シールド本体２の軸心に沿って前後方向に
出退自在であり、この出退駆動を可能とするための油圧
ブレーカー装置等から成る出退駆動装置１３がシールド
本体２内に設けられている。

【００１１】図示実施例において、前記出退駆動装置１
３は、油圧等の流体圧式のシリンダー装置１４により構
成され、該シリンダー装置１４は、前記筒状軸体９の内
部に向けて配置され、シリンダーロッド部１５の先端を
筒状軸体９の底部に枢結すると共に、該シリンダー装置
１４の尾端をシールド本体２の後部近傍に固設したガー
ダ部１６に枢結している。従って、シリンダー装置１４
を伸縮せしめることにより、図１に鎖線で示すように、
カッターヘッド３をシールド本体２の先端において出退
駆動することができる。

【００１２】前記カッターヘッド３は、掘削部６とヘッ
ド支持部７との間の空間部により土砂取込室４０を形成
しており、該土砂取込室４０の内部に開口せしめられた
送泥管１８及び排泥管１９を、ヘッド支持部７に相対的
に摺動自在に挿通せしめると共に、隔壁１０に挿着して
おり、該隔壁１０の後方位置において、バルブを介して
送泥管１８及び排泥管１９を後方に延長してガーダ部１
６を挿通せしめ、シールド本体２の後方に導出せしめて
いる。前記送泥管１８は、土砂取込室４０に泥水を供給
するためのものであり、前記排泥管１９は、土砂取込室
４０内でスラリー化された土砂を排出するためのもので
ある。

【００１３】尚、図１において、２３は、シールド掘進
機１内の後部に配置されたシールドジャッキ、２４は、
同じく後部に配置されたセグメントのエレクタ装置であ
り、２５は、バイブレータ（振動発生装置）である。

【００１４】図４は、本発明の工法に用いるセグメント
の１実施例を示している。

【００１５】セグメント２６〜３２は、各々の断面形状
にて設計製作されており、前記シールド掘進機１により
掘削された横穴の内部において、図４に示すように組立
てることにより、横穴の内壁に沿った構造物３４を構成
する。

【００１６】（本発明工法の実施例）上述したシールド
掘進機１及びセグメント２６〜３２を使用して施工する
本発明工法の１実施例を説明する。

【００１７】（縦穴形成工程）図示省略しているが、地
面の所定個所において、地下構造物を構築すべきレベル
に至る深さの縦穴を掘削し、該縦穴内にシールド掘進機
１を設置する。このような縦穴は、従来周知の方法によ
り、例えばバックホー等により掘削されるが、シールド
掘進機１を設置するために必要十分な大きさの穴であれ
ば良い。

【００１８】（横穴形成工程）そこで、縦穴の穴底から
横に向けてシールド掘進機１を前進させることにより横
穴を掘削形成する。図１の鎖線に示すように、バイブレ
ータ２５により振動を与えながらシリンダー装置１４の
シリンダーロッド部１５を駆動すれば、カッターヘッド
３が出退駆動され、カッターヘッド３が地山に対して前
進する。

【００１９】 即ち、カッターヘッド３における掘削部
６のカッター歯４１により、地山に振動と前方への押圧
力が連続して加えられ、所定形状の横穴が掘削される。
この際、掘削された土砂は、送泥管１８により供給され
た泥水によりスラリー化され、排泥管１９により外部に
排出される（土砂排出工程）。

【００２０】このようなシールド掘削機１によれば、カ
ッターヘッド３を振動させながらシールド本体２の軸心
に沿って前方へ押圧力を加えることにより、横穴を形成
することができるので、例えば、カッターヘッドを回転
させながら横穴を掘削するものに比して、その横穴の断
面形状に制約がない。即ち、カッターヘッド３の形状を
任意に形成することにより、その形状通りの断面形状と
された横穴を地山に掘削形成することが可能である。

【００２１】図示実施例の場合、カッターヘッド３を長
方形に設計しているので、同様の長方形とされた断面形
状の横穴を掘削形成することができる。尚、カッターヘ
ッド３の出退ストロークに応じた横穴掘削を行いなが
ら、図示省略した前進駆動装置によりシールド本体２を
前進せしめることにより、連続したトンネル状の横穴を
形成することができる。

【００２２】 （セグメント組立工程） 前述のように
して横穴を形成しながらシールド掘進機１を前進させる
と、先に形成された横穴を越えてシールド掘進機１は更
に前進する。そこで、シールド掘進機１の後方位置にお
いて、横穴内でセグメント２６〜３２を組立てることに
より構造物３４を構築する。

【００２３】 図示実施例の場合、セグメント２６〜３
２により、横穴の内周に沿って枠状の壁面を構成する中
空構造物３４が構築される。この際、セグメントにガイ
ド付きシェル３５を用いれば、構造物３４の仕上がりに
ズレ等を生じることが防止される。

【００２４】トンネル状の構造物を構築する場合は、シ
ールド掘進機１の前進に伴い、順次、中空構築物３４を
連続的に構築すれば良く、これにより長く延びたトンネ
ル状の中空構築物を構築することができる。

【００２５】

【００２６】 （補強工程） セグメント２６〜３２を
組立てることにより構築した構造物３４は、適宜補強を
施される。図例のようなトンネル状の中空構造物３４の
場合、該構造物３４の内部空間内で補強柱３３等の補強
構造物３６を形成することが好ましい。このような補強
構造物３６は、所定の設計に基づくサイズ及び間隔の下
で、随時、型枠及び配筋を行った後、生コンを打設する
ことにより形成される。

【００２７】（最終工程）尚、所望の横穴を掘削した
後、シールド掘進機１を土中から引揚げたり、縦穴部分
を土砂により埋める等、仕上げのために必要な最終工程
を行うことは言うまでもない。

【００２８】

【００２９】また、上記実施例では、断面を長方形とし
たトンネル状の構造物を構築する場合について説明した
が、横穴及び構造物の断面形状は、長方形以外の任意の
形状とすることが自由であり、しかも、構築すべき構造
物は、トンネルに限らず、ボックス状の構造物や、ブロ
ック状の構造物等、種々の構造物とすることが可能であ
る。

【００３０】更に、セグメント２６〜３２は、鉄筋コン
クリート製とする他、鉄鋼製としても良く、目的に合わ
せた材質、形状のものが使用可能である。また、補強工
程において施される補強は、図例のような補強柱３３等
の補強構造物３６の他、鉄骨その他の種々の補強手段が
含まれる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、従来のようなオープン
カット工法のような交通渋滞や、騒音又は粉塵による公
害を生じることがないので、夜間のみならず昼間の工事
作業が可能になる。また、横穴の掘削位置を除くそれ以
外の個所において、電力線やガス供給管等の土中埋設物
に対する防護措置を講じる必要がない。

【００３２】 しかも、従来工法のように不要な広範囲
にわたる掘削や埋戻しが不要であり、架設梁や枠組足
場、コンクリート型枠等の付帯工事もほとんど不要にな
り、省力化と低コスト化が可能になる。特に、本発明に
よれば、カッターヘッド３を前後方向に出退かつ振動さ
せながら前進させることにより横穴を掘削する構成であ
るから、上述のように、例えば、カッターヘッドを回転
させながら横穴を掘削するものに比して、横穴の断面形
状に制約がなく、しかも、カッターヘッド３の形状を任
意に形成することにより、その形状通りの断面形状とし
た横穴を地山に掘削形成することが可能になるという利
点があり、換言すれば、後続のセグメント組立工程によ
り構築すべき構造物の形状に適合した横穴を形成できる
という効果がある。 更に、本発明によれば、横穴形成工
程により生じた土砂を土砂排出工程において、送泥管１
８から供給される泥水によりスラリー化した後、排泥管
１９により排出する構成とした点にも大きな特徴があ
る。

【００３３】尚、上記実施例のようなシールド掘進機１
を用いれば、その形状設計に基づいて任意の断面形状と
したトンネル状の横穴を掘削することが可能であり、そ
の際、構築すべき構造物もセグメントの形状設計により
所望の形状の下に構築できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法に用いるシールド掘進機の１実施例
を示す縦断側面図である。

【図２】シールド掘進機のカッターヘッドを示す正面図
である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】本発明工法により構築した構造物の１実施例を
示す説明図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ２ シールド本体 ３ カッターヘッド ６ 掘削部 ７ ヘッド支持部 ９ 筒状軸体 １１ 筒状支持体 １３ 出退駆動装置 １４ シリンダー装置 １８ 送泥管 １９ 排泥管 ２５ バイブレータ ２６〜３２ セグメント ３３ 補強柱 ３４ 構造物 ３６ 補強構造物 ４０ 土砂取込室 ４１ カッター歯

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土中に設置したシールド掘進機のカッタ
   ーヘッドを前後方向に出退かつ振動させながら前進させ
   ることにより横穴を掘削する横穴形成工程と、前記掘削
   された土砂を送泥管から供給される泥水によりスラリー
   化した後、排泥管により排出する土砂排出工程と、前記
   掘削形成された横穴内でセグメントを組立てることによ
   り構造物を構築するセグメント組立工程と、前記組立て
   られた構造物に補強を施す補強工程とから成ることを特
   徴とする地下構造物の構築工法。