JP2835388B2 - 分岐シールド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は途中で分岐されるトンネ
ルをシールド工法で構築する分岐シールド工法に関する
もので有る。

【０００２】

【従来の技術】従来、途中で分岐されるトンネルをシー
ルド工法で構築するには、「図７」に示す分岐点に分岐
用の立坑を設ける分岐点立坑方式と、「図８」に示す分
岐線後発方式と、「図９」「図１０」に示す多円形分離
方式（一般にＨアンドＶシールドと称する）と、「図１
１」「図１２」に示す分離方式とが採用されている。

【０００３】先ず、上記分岐点立坑方式は分岐予定地に
予め立坑ＢＴ３を設けて、この立坑ＢＴ３より本線トン
ネルＴ１とは別に分岐線トンネルＴ２を掘削し、後に最
終的発進立坑ＢＴ１より到達立坑ＢＴ２に到達する本線
トンネルＴ１と分岐線トンネルＴ２が上記立坑ＢＴ３で
連結されるようになして有る。

【０００４】また、分岐線後発方式は発進立坑ＢＴ１よ
りシールド掘進機（図示せず）により本線トンネルＴ１
を掘進し、この本線トンネルＴ１は目的地（例えば、到
達立坑ＢＴＲ２）まで掘進を完了する。そして、本線ト
ンネルＴ１の掘進が完了したら、後方装置と称されてい
るズリ出し装置（ズリ出しコンベヤ・ズリ搬送用トロッ
コの軌道等）や資材搬送装置を撤去し、分岐シールド掘
進機２ａを発進立坑ＢＴ１または到達立坑ＢＴＲ２よ
り、完成した本線トンネルＴ１内に搬入し、分岐点位置
から分岐線トンネルＴ２を掘進するようになしている。

【０００５】また、多円形分離方式は、夫々独立した複
数のシールド機１ａ，１ｂを連結体二軸状に連結してお
き分岐点まで掘進したら、両シールド機１ａ，１ｂを連
結を解き夫々のシールド機１ａ，１ｂで掘進を行うよう
になしている。すなわち、「図１０」の分岐点Ｐまで
は、両シールド機１ａ，１ｂを連結したままで掘進し、
分岐点Ｐでその連結を解いて、一方のシールド機１ａで
本線トンネルＴ１を、他方のシールド機１ｂは掘進方向
を変更して分岐線トンネルＴ２を掘削する。なお、両シ
ールド機１ａ，１ｂは通常中折れ式のものが使用され、
両者の後胴部を連結具１ｃ等で一体的に連結しておくよ
うになしてある。

【０００６】また、分離方式は、単一の外側スキンプレ
ート１１ａ内に夫々独立したシールド機１ａ，１ｂを収
納した二重構造となし、「図１２」の分岐地点Ｐまでは
二重構造の両シールド機１ａ，１ｂで掘進し、分岐地点
Ｐまで掘進すると、外側スキンプレート１１ａをその場
所に残して両シールド機１ａ，１ｂが外側スキンプレー
ト１１ａ内より発進して夫々で本線トンネルＴ１と分岐
線トンネルＴ２とを掘進するようになしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来法
は、「図７」の分岐点立坑方式は分岐地点に分岐用の立
坑ＢＴ３を設ける必要性が有り、そのための用地確保が
できない場合は不可能となる課題を有している。また、
この方式は分岐用の立坑ＢＴ３を構築する必要性を有し
その分経費がかさむという課題をも有している。

【０００８】また、「図８」の分岐線後発方式は、本線
トンネルＴ１が完成した後に分岐線トンネルＴ２を掘進
するようになしているため、どうしても工期が長くなる
という課題を有し、本線トンネルＴ１の掘進途中に分岐
線トンネルＴ２を並行して掘進できないかという要望が
寄せられているが、本線トンネルＴ１の掘進中は本線シ
ールド機の後方にズリ出し装置や後方台車の軌道などが
付設されているため、本線トンネルＴ１の掘進中に大径
な分岐シールド掘進機２ａを搬入することができず、こ
れら付帯装置を撤去して分岐シールド掘進機２ａを搬入
する必要性から並行掘進が実現できないでいる。

【０００９】また、「図９」乃至「図１２」に示す多円
形分離方式及び分離方式は上記に対して本線トンネルＴ
１と分岐線トンネルＴ２とが分岐点Ｐ以後並行掘進でき
るが、この両者の方式は分岐点Ｐ以降は本線トンネルＴ
２が大きく縮径されることを避け得ないという課題を有
している。

【００１０】そこで本発明は上記課題に鑑みなされたも
ので、分岐用の立坑ＢＴ３が不要で、途中本線トンネル
Ｔ１の径を変更することなく、分岐線トンネルＴ２を並
行掘進できる分岐シールド工法を提供することを目的と
したものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、本線シールド掘進機１の主スキンプレ
ート１１内に抜き差し可能な副スキンプレート１２を二
重筒状に収納し、この副スキンプレート１２の周面に窓
孔１３を設け、さらに、本線シールド掘進機１内には該
窓孔１３より発進できる分岐線シールド掘進機２を収納
し、上記分岐線シールド掘進機２を収納した本線シール
ド掘進機１によって、主スキンプレート１１と副スキン
プレート１２とを一体的に連結した状態で分岐地点まで
本線トンネルＴ１を掘進し、分岐地点で副スキンプレー
ト１２を、その分岐点位置に残して、本線シールド掘進
機１の掘進を継続し、主スキンプレート１１が推進して
その後端部が副スキンプレート１２の窓孔１３部位を通
過したら分岐地点に残された副スキンプレート１２の該
窓孔１３より分岐線シールド掘進機２により分岐線トン
ネルＴ２を掘進するようになしたことを特徴とする技術
的手段を講じたものである。

【００１２】

【作用】それ故、本発明は本線シールド掘進機１内に分
岐線シールド掘進機２を収納しているので、本線シール
ド掘進機１で掘進された部位にはすでに該分岐線シール
ド掘進機２が搬入されており、掘進途中の所望の分岐点
より分岐線トンネルＴ２の掘進を開始できる作用を呈す
る。

【００１３】そして、主スキンプレート１１は差し込ん
だ副スキンプレート１２の窓孔１３を閉じる蓋の作用を
呈し、該副スキンプレート１２を分岐点に残し主スキン
プレート１１のみを前進させると、分岐線シールド掘進
機２を発進するための窓孔１３を開く作用を呈するの
で、この窓孔１３より分岐線シールド掘進機２を発信し
て分岐線トンネルＴ２を本線トンネルＴ１と並行して掘
進できる作用を呈するものである。

【００１４】

【実施例】次に、本発明の実施例を添附図面に従って説
明すれば以下の通りである。図中、１が本線シールド掘
進機で、この本線シールド掘進機１の基本的構造は従来
公知なものが使用でき、主スキンプレート１１の前方部
位には隔壁１１ａで仕切られたバルクヘッドＢが設けら
れ、このバルクヘッドＢの前端には図示しない駆動源よ
って回動されるカッターディスク１４を取り付けてあ
る。そして、図では省略しているが主スキンプレート１
１の後方室Ａ内にはシールドジャッキを配設し、カッタ
ーディスク１４を回転させつつ該シールドジャッキによ
り推進力を得て本線トンネルＴ１を掘進する。なお、図
示例では上記カッターディスク１４は円盤状、言い換え
るならトンネル断面を円形とすることをを想定している
が、後記分岐線シールド掘進機２を含めて矩形断面シー
ルドを使用しても差し支えないものである。

【００１５】上記カッタディスク１４によって掘削され
たズリは適宜ズリ出し装置によってバルクヘッドＢ内よ
り取り出せれ既設の本線トンネルＴ１内を通って地上に
搬出されるが、切羽の崩壊を防ぐためバルクヘッドＢ内
には適宜な土圧または泥水圧が加わるようになしてある
のも従来と同じである。

【００１６】さらに、上記後方室Ａ内には図示しないエ
レクターが収納され、このエレクターを利用して後方室
Ａ内にはセグメントＳを順次組み立て、前記シールドジ
ャッキは組み立てられたセグメントＳを反力受けとして
本線シールド掘進機１を推進するのも従来と同じであ
る。

【００１７】本発明においては、本線シールド掘進機１
の主スキンプレート１１内に抜き差し可能な副スキンプ
レート１２を二重筒状に収納し、この副スキンプレート
１２の周面に窓孔１３を設け、さらに、本線シールド掘
進機１内には該窓孔１３より発進できる分岐線シールド
掘進機２を収納してある。

【００１８】上記主スキンプレート１１は従来公知なも
のを使用すればよいが、本実施例では全長が長くなるの
で前後に分割できる構成となし、後部に取りはずし可能
な後筒部１１ｂを連結したものを使用している。そし
て、副スキンプレート１２は主スキンプレート１１より
一回り小径に構成され、該主スキンプレート１１の後方
開口より上記後方室Ａ内にその先端部を挿入してある。

【００１９】また、該副スキンプレート１２に設けた上
記窓孔１３は、この副スキンプレート１２を主スキンプ
レート１１内に差し込むと、該主スキンプレート１１に
よって閉じられる位置に設けられている。

【００２０】さらに、上記分岐線シールド掘進機２も本
線シールド掘進機１と同様従来公知なものが使用できる
ので、その説明を省略するが、この分岐線シールド掘進
機２は、本線シールド掘進機１より小さく該本線シール
ド掘進機１内（副スキンプレート１２内）に収納できる
大きさとするのは無論で、収納場所はシールドジャッ
キ、エレクター、ズリ出し装置等の支障とならない場所
が選定され、図では１台を収納しているが、複数の分岐
線トンネルＴ２，Ｔ２，Ｔ２・・・を掘進する場合で収
納場所が確保できれば該分岐線シールド掘進機２を複数
台収納してもよい。なお、分岐線シールド掘進機２は必
ずしも本線シールド掘進機１内に完全に収納する必要は
なく、一部が本線シールド掘進機１の後方に突出するよ
うに収納したり、本線シールド掘進機１の後方に連結し
た台車に載せておいてもよい。また、複数台の分岐線シ
ールド掘進機２を収納する場合は、副スキンプレート１
２も複数重なるように主スキンプレート１１内に差し込
でおく。

【００２１】また、上記主スキンプレート１１と副スキ
ンプレート１２とは、差し込んだ状態で両者が一体的に
掘進でき、分岐点以降は副スキンプレート１２をその場
所に残して主スキンプレート１１部位が推進できるよう
になしてある。この様に途中で副スキンプレート１２を
残して主スキンプレート１１部位が推進できるようにな
すには、主スキンプレート１１と副スキンプレート１２
とを固定螺子等で着脱可能に連結しておき、所望場所で
両者の連結をはずせはよいが、本実施例では主スキンプ
レート１１と副スキンプレート１２との両者に推進ジャ
ッキ２１、２２を取り付け、分岐点までは副スキンプレ
ート１２側の推進ジャッキ２２で推進力を得て、主スキ
ンプレート１１側の推進ジャッキは作動させないで副ス
キンプレート１２側の推進ジャッキ２２の推進力を主ス
キンプレート１１側に伝えるのみに使用する。

【００２２】そして、本発明は上記分岐線シールド掘進
機２を収納した本線シールド掘進機１によって、主スキ
ンプレート１１と副スキンプレート１２とを一体的に連
結した状態で分岐地点まで本線トンネルＴ１を掘進す
る。この本線トンネルＴ１の掘進は従来法によって行え
ばよいのでその説明は省略するが、図示実施例では本線
シールド掘進機１の推進力は副スキンプレート１２側の
推進ジャッキ２２によって得ることでこの主スキンプレ
ート１１と副スキンプレート１２とは一体的に推進され
るのは前記した通りである。

【００２３】そして、分岐点まで掘進したら、分岐地点
で副スキンプレート１２を、その分岐点位置に残して、
本線シールド掘進機１の掘進を継続する。

【００２４】分岐地点まで掘進したら、主スキンプレー
ト１１側の推進ジャッキ２２を作動させ、副スキンプレ
ート１２の内フランジ部１２ａ等を反力受けの一部に使
用し該副スキンプレート１２が分岐点位置に停止して残
るようになしてある。

【００２５】そして、分岐地点に残された副スキンプレ
ート１２の窓孔１３より分岐線シールド掘進機２により
分岐線トンネルＴ２を掘進する。すなわち、副スキンプ
レート１２が分岐点位置に停止して主スキンプレート１
１が推進すると、窓孔１３が開くので該窓から分岐線シ
ールド掘進機２を発進させて分岐線トンネルＴ２を掘進
しする。

【００２６】なお、分岐地点で窓孔１３から分岐線シー
ルド掘進機２を発進させて分岐線トンネルＴ２を掘進開
始するに際し、不用意に掘進を開始すると、地盤崩壊等
の危険な状態が発生するおそれがある。そこで、本実施
例では、主スキンプレート１１のみを推進して窓孔１３
を開く前に、閉じた窓孔１３の前に分岐線シールド掘進
機２を設置しするとともに、この分岐線シールド掘進機
２を嵌入するエントランスガイド筒１５を副スキンプレ
ート１２の内周面に取り付ける。このエントランスガイ
ド筒１５は設置場所が確保できれば予め取り付けられて
おいてもよいが、本実施例では本線シールド掘進機１が
分岐点に到達した後に取り付けるようになしいる。な
お、このエントランスガイド筒１５を設置するために推
進ジャッキ２２が支障となる場合はそれを撤去するのは
無論である。

【００２７】そして、上記エントランスガイド筒１５内
に分岐線シールド掘進機２を収納したら、パッキン１６
で気密を保ち分岐線シールド掘進機２の前面側に所定の
泥水圧、土圧を掛けた後に窓孔１３を開くことで切羽の
崩壊を防げばよいが、分岐線シールド掘進機２の前面側
に予め所定の土圧を掛けることは該分岐線シールド掘進
機２の構造上複雑な操作が必要となるため、分岐線シー
ルド掘進機２の前面側にモルタルを注入してこのモルタ
ルによって切羽の崩壊を防止するようになしてもよい。
なお、必要に応じては、予め分岐線シールド掘進機２で
掘進を行う分岐点付近の地盤は薬液注入等によって地盤
改良を施しておいてもよいのは無論である。

【００２８】そして、窓孔１３を開いたら、該分岐線シ
ールド掘進機２によって掘進を開始するが、無論この際
に、分岐線シールド掘進機２のシールドジャッキの反力
を受ける反力受け１７（「図３」参照）、及び仮支保工
１８（「図４」参照、セグメントでもよい。）を設けて
おく。

【００２９】なお、分岐点以降の本線シールド掘進機１
の掘進を行うには、今まで副スキンプレート１２内に収
納したあった推進ジャッキ２２を撤去し、図示しないエ
レクターは主スキンプレート側に据え変える。そして、
この本線シールド掘進機１の掘進は従来法でそのまま継
続される。

【００３０】また、分岐線シールド掘進機２によっる掘
進も従来法で行えばよく、分岐線トンネルＴ２を掘進し
「図５」に示すように該分岐線トンネルＴ２のセグメン
トＳ１が分岐線シールド掘進機２の反力を受けるに充分
な長さになったら、上記反力受け１７及び仮支保工１８
は撤去する。なお、本線トンネルＴ１と分岐線トンネル
Ｔ２との連結部はこの際に、モルタル注入１９等で確実
に連結しておく。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上記のごとくであるので、本線
トンネルＴ１の掘進途中に分岐線トンネルＴ２を並行し
て掘進でき工期を短縮できる分岐シールド工法を提供で
きるものである。

【００３２】また、本発明は本線トンネルＴ１内より分
岐線トンネルＴ２を掘進できるため従来の分岐点立坑方
式のような分岐用の立坑を必要とせず、また、本線シー
ルド掘進機１は目的地まで最初の外径のまま使用される
ので、従来の多円形分離方式及び分離方式の用に途中で
本線トンネルＴ１の径が大幅に縮径されないる分岐シー
ルド工法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明工法によって掘削中のトンネル断面図で
ある。

【図２】本発明工法によって掘削中の「図１」状態より
は以後のトンネル断面図である。

【図３】本発明工法によって掘削中の「図２」状態より
は以後のトンネル断面図である。

【図４】本発明工法によって掘削中の「図３」状態より
は以後のトンネル断面図である。

【図５】本発明工法によって掘削中の「図４」状態より
は以後のトンネル断面図である。

【図６】従来工法によるトンネル平面図である。

【図７】別の従来工法によるトンネル平面図である。

【図８】さらに別の従来工法に使用されるシールド掘進
機の正面図である。

【図９】「図８」シールド掘進機によって掘削されるト
ンネルの平面図である。

【図１０】さらに別の従来工法に使用されるシールド掘
進機の正面図である。

【図１１】「図１０」シールド掘進機によって掘削され
るトンネルの平面図である。

【符号の説明】

１ 本線シールド掘進機 ２ 分岐線シールド掘進機 １１ 主スキンプレート １２ 副スキンプレート １３ 窓孔 Ｔ１ 本線トンネル Ｔ２ 分岐線トンネル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桑原 資孝 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松 建設株式会社内 (72)発明者 内田 克巳 東京都港区虎ノ門一丁目20番10号 西松 建設株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本線シールド掘進機（１）の主スキン
   プレート（１１）内に抜き差し可能な副スキンプレート
   （１２）を二重筒状に収納し、この副スキンプレート
   （１２）の周面に窓孔（１３）を設け、さらに、本線シ
   ールド掘進機（１）内には該窓孔（１３）より発進でき
   る分岐線シールド掘進機（２）を収納し、 上記分岐線シールド掘進機（２）を収納した本線シール
   ド掘進機（１）によって、主スキンプレート（１１）と
   副スキンプレート（１２）とを一体的に連結した状態で
   分岐地点まで本線トンネル（Ｔ１）を掘進し、 分岐地点で副スキンプレート（１２）を、その分岐点位
   置に残して、本線シールド掘進機（１）の掘進を継続
   し、 主スキンプレート（１１）が推進してその後端部が副ス
   キンプレート（１２）の窓孔（１３）部位を通過したら
   分岐地点に残された副スキンプレート（１２）の該窓孔
   （１３）より分岐線シールド掘進機（２）により分岐線
   トンネル（Ｔ２）を掘進するようになしたことを特徴と
   する分岐シールド工法。