JP2673187B2 - シールドトンネルの接合工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、掘削中のシールドトンネルを他の既設ト
ンネルの側面に接合するシールドトンネルの接合工法に
関するものである。

「従来の技術」 掘削中のシールドトンネルを既設のトンネルに地中で
接合するには、シールド掘削機で既設トンネルの近傍ま
で掘削した後、既設トンネル近傍でシールド掘削機を停
止し、シールド掘削機の先端部から周囲の地山に薬液を
注入してトンネル接合部周囲の地盤の改良を行い、自立
できる地盤に改良した後にトンネルの接合工事を行うよ
うにしている。

ところが、前記トンネルの接合工事を行うには、地山
が確実に自立できる地盤となるまで多量の薬液を注入す
る必要があるので、工費が多大となるとともに工期も長
くなる問題がある。また、既設トンネルの周囲に他の重
要構造物が多数埋設された場所においてトンネルの接合
を行う場合、広い範囲の地盤改良を行うことができない
問題がある。

そこで、最近、シールド掘削機のスキンプレートの外
側にシールド掘削機の前後方向に移動自在に筒状のスラ
イドフードを設け、既設トンネルにシールド掘削機が接
近した時点でスライドフードを押し出してスライドフー
ドを既設トンネルの側面に当接させ、スライドフードで
周囲の地山の安定を図りつつ接合部の地盤を改良してト
ンネルの接合を行う工法が実施されている。

「発明が解決しようとする課題」 ところが前記工法において、筒状のスライドフードの
先端部を既設トンネルの側面に当接させた状態において
は、既設トンネルの側面が湾曲しているので、既設トン
ネル側面とスライドフードの先端周縁との間に隙間が生
じることから、この部分の周囲の地盤に薬液を注入して
地盤の改良を行う必要があり、未だ地盤改良に手間取る
問題があった、また、スライドフードと既設トンネルの
側面との間に生じた隙間部分の周囲はコンクリート打設
で補強するが、この隙間部分にはスライドフードによる
補強がなされないので、補強用コンクリートの打設に手
間取る問題がある。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、
トンネル接合部地盤の改良範囲を最低限度で済ますこと
ができ、工期の短縮と工費の削減をなしえるとともに、
トンネル接合部の強度も十分に高くすることができるシ
ールドトンネルの接合工法を提供することを目的とす
る。

「課題を解決するための手段」 本発明は前記課題を解決するために、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により地山を掘
削し、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てながら
地中を掘進するシールド掘削機をっ用いて既設トンネル
の側面に掘削中のシールドトンネルを接合する工法にお
いて、 スキンプレートの先端部が外筒部と内筒部による２重
構造に形成され、前記外筒と内筒の間にシールド掘削機
の前後方向に移動自在に貫入リングが収納され、スキン
プレートの内部側に前記貫入リングの押出装置が設けら
れるとともに、前記貫入リングの先端部に既設トンネル
の側面に密接可能な凹部が形成されてなるシールド掘削
機を用い、 既設トンネルの側面近傍でシールド掘削機の掘削を停
止して既設トンネル側部の地山に貫入リングを圧入し、
貫入リングの先端の凹部を既設トンネル壁の側面に密接
させた後に、シールド掘削機のスキンプレートと貫入リ
ングを地山内に残した状態でシールドトンネルの覆工を
行うとともに、貫入リングの内側の既設のトンネル壁を
除去してトンネルの接合を行うものである。

「作用」 シールド掘削機の貫入リングの先端部が凹部を介して
既設トンネル側面に密接するので、貫入リングがトンネ
ル接合部の全周囲の地山を完全に支持する。従ってトン
ネル接合部周囲の地山の改良工事が従来より簡便にな
る。また、トンネル接合部が貫入リングとスキンプレー
トで２重に補強されるので、トンネル接合部の強度が向
上する。

「実施例」 第１図ないし第６図は、本発明方法を適用して既設ト
ンネルＴとシールドトンネルSTの接合を行う場合の一例
を説明するためのもので、第１図に符号１で示すもの
は、既設トンネルＴに向って既設トンネルＴの側方から
地盤Ｇ内にシールドトンネルSTを掘進中のシールド掘削
機を示している。

このシールド掘削機１は、外殻を形成する筒状のスキ
ンプレート２と、スキンプレート２の前部側に設けられ
てその前方開口部を塞ぐ隔壁３と、この隔壁３の前方に
設けられたカッタ装置４と、スキンプレート２の内周部
側に所要個数設けられたシールドジャッキ５…と、スキ
ンプレート２の後部側内側に設けられている図示略のエ
レクタ装置を具備している。

シールド掘削機１のカッタ装置４は、中央部のカッタ
本体4aとその外周部側の補助カッタ4bからなるもので、
必要に応じて補助カッタ4bをカッタ本体4aの内側に収納
してカッタ装置４の外径を縮小できるようになってい
る。

シールド掘削機１のスキンプレート２の先端部は、外
筒部７と内筒部８により２重構造に形成され、外筒部７
と内筒部８の間には筒状の貫入リング９がシールド掘削
機１の前後方向に移動自在に格納されている。この貫入
リング９の先端部には、既設トンネルＴの側面に貫入リ
ング９の先端を当接させた際に、貫入リング９の先端部
周縁が全周にわたり既設トンネルＴの側面に隙間なく密
接できるように、既設トンネルＴの側面形状に合致する
形状の凹部9aが形成されている。この例の既設トンネル
Ｔは断面円形状に形成されているので、凹部9aは弓型に
形成されるが、既設トンネルの断面が楕円状あるいはそ
の他の形状である場合は、凹部9aの形状もトンネルの断
面形状に合わせて形成する。また、貫入リング９の後方
側には貫入リング９を押し出すための押出装置10が設け
られており、この押出装置10の内部に押出ジャッキを備
えている。

以下にシールドトンネルSTと既設トンネルＴを接合す
る手順について説明する。

シールド掘削機１は、第１図に示すように、前部のカ
ッタ装置４により地山を掘削し、内部のエレクタ装置に
より１次覆工用セグメントＳを組み立て、シールド掘削
機１の後部側にシールドトンネルSTを構築し、固定され
たセグメントＳをシールドジャッキ５で押圧して得た反
力を推進力として地中を掘進している。

そして、シールド掘削機１が既設トンネルＴに接近
し、カッタ装置４の先端が既設トンネルＴの数十cm手前
に接近したならば、シールド掘削機１の掘進を停止させ
る。この状態で第２図に示すようにカッタ装置４の補助
カッタ4bを収納してカッタ装置４を縮小する。

カッタ装置４を縮小したならば、第３図に示すように
貫入リング９を地山内に押し出す。貫入リング９の押し
出しの際に地山の抵抗が高い場合は、貫入リング９の先
端側の地山をウオータージェット装置により切り崩し、
貫入リング９の押し出しを容易にできるようにしても良
い。また、貫入リング９の押し出しとともに、カッタ装
置４を作動させて貫入リング９の内側の土砂Ｄを粉砕
し、この土砂Ｄをカッタ装置後方の隔壁３に設けられて
いる図示略の排出孔から排出する。

このように押し出された貫入リング９は既設トンネル
Ｔに接近し、第４図に示すように既設トンネルＴの側面
に到達する。既設トンネルＴの側面に到達した貫入リン
グ９はその先端の凹部9aで既設トンネルＴの側面に隙間
なく密接する。

貫入リング９が既設トンネルＴに到達したならば、既
設トンネルＴのトンネル壁の内部側（第５図のＢ部分）
から貫入リング９の外部側の地山に向ってボーリングを
行い、貫入リング９の周囲の地盤に補助的に薬液注入を
行って地盤を改良する。この地盤改良工事は、貫入リン
グ９の先端部まわりの止水性を確保するために行うの
で、貫入リング９の先端まわりの地山の狭い範囲を改良
すれば良い。従って接合部周囲の地盤に埋設されている
構造物への影響は生じない。

また、前記地盤改良工事と並行して、あるいは、改良
工事の後にシールド掘削機１の解体を行い、カッタ装置
４とその他の付属機器を解体して第５図に示すように撤
去する。更に、シールドジャッキ５…も撤去してその周
囲にセグメントＳを組み付けるとともに、スキンプレー
ト２と貫入リング９を残したままの状態でスキンプレー
ト２と貫入リング９の回りにコンクリートの打設を行
い、更に既設トンネルＴのトンネル壁も一部撤去して第
６図に示すようにシールドトンネルSTと既設トンネルＴ
の接合を完了する。

前記接合工事の際に、接合部まわりの地盤を貫入リン
グ９で完全に支持することができ、貫入リング９の先端
部まわりに、止水性確保のための薬液注入工事を行うこ
とでトンネル接合工事ができるので、接合部まわりの地
盤を大規模改良する必要がない。従って接合部の地盤改
良工事を簡略化することができ、工期の短縮化並びに工
費の削減ができる効果がある。また、前述の方法によれ
ば、接合部周囲の地盤改良工事の規模を大幅に縮小でき
るので、接合部の周囲に重要構造物が埋設されている場
所におけるトンネル接合工事であっても重要構造物と干
渉することなく安全に工事できる特徴がある。

ところで、前記接合工事を行って完成された接合部の
断面構造は、第６図に示すようになっている。この接合
構造では、スキンプレート２と貫入リング９がそのまま
トンネル接合部の補強材となるので、強度の高いトンネ
ル接合部を構築できる特徴がある。しかも、貫入リング
９の先端部周縁が既設トンネルＴの側面に隙間なく密接
し、その周囲をコンクリートで覆うので、接合部分の止
水性も十分に高くすることができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、既設トンネルの側面形
状に合致する形状の凹部を有する貫入リングを用い、既
設トンネル側面に貫入リングを密接させた状態でトンネ
ル接合を行い、貫入リングで周囲の地山を支持しつつ既
設トンネルとシールドトンネルを接合できるので、地盤
改良工事を大幅に簡略化することができ、工期の短縮化
と工費の削減をなしえる効果がある。また、トンネル接
合部の周囲に重要構造物が埋設されている場合であって
も、本発明方法では地盤改良工事の規模が小さいので、
接合部まわりに埋設された構造物との干渉を起こすこと
なく安全にトンネルの接合工事ができる効果がある。更
に、トンネル接合部に貫入リングを残し、その外側にシ
ールド掘削機のスキンプレートを残した状態でトンネル
接合部が構築されるので、トンネル接合部の強度が高
く、止水性も向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は掘進中のシールド掘削機が既設トンネルに接近
した状態を示す断面図、第２図は既設トンネル近傍でシ
ールド掘削機が掘進を停止した状態を示す断面図、第３
図はシールド掘削機から地山に貫入リングを圧入してい
る状態を示す断面図、第４図は貫入リングが既設トンネ
ル壁に到達した状態を示す断面図、第５図はトンネルの
接合途中の状態を示す断面図、第６図は接合されたトン
ネルを示す断面図である。 Ｔ……既設トンネル、ST……シールドトンネル、Ｇ……
地盤、１……シールド掘削機、２……スキンプレート、
４……カッタ装置、５……シールドジャッキ、７……外
筒部、８……内筒部、９……貫入リング、Ｄ……土砂。

Claims (1)

(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
   カッター装置により地山を掘削し、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掘進するシールド掘
   削機を用いて既設トンネルの側面に掘削中のシールドト
   ンネルを接合する工法において、 スキンプレートの先端部と内筒部が外筒部による２重構
   造に形成され、前記外筒と内筒の間にシールド掘削機の
   前後方向に移動自在に貫入リングが収納され、スキンプ
   レートの内部側に前記貫入リングの押出装置が設けられ
   るとともに、前記貫入リングの先端部に既設トンネルの
   側面に密接可能な凹部が形成されてなるシールド掘削機
   を用い、 既設トンネルの側面近傍でシールド掘削機の掘削を停止
   して既設トンネル側部の地山に貫入リングを圧入し、貫
   入リングの先端の凹部を既設トンネル壁の側面に当接さ
   せて密接させた後に、シールド掘削機のスキンプレート
   と貫入リングを地山内に残した状態でシールドトンネル
   の覆工を行うとともに、貫入リングの内部の既設のトン
   ネル壁を除去してトンネルの接合を行うことを特徴とす
   るシールドトンネルの接合工法。