JP2932957B2 - シールド掘進機の地中接合部構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シールド掘進機の地
中接合部構造に関し、特に、異なる発進基地から発進し
た一対のシールド掘進機を地中において接合することに
より、これらの発進基地間を連通するシールドトンネル
を掘削形成する際に、接合地点に近接して対向停止した
両シールド掘進機の先端接合部分を覆って設けられるシ
ールド掘進機の地中接合部構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】地下トンネルを掘削形成するためトンネ
ル工法の一つとして、従来よりシールド工法が知られて
おり、かかるシールド工法によれば、セグメント等によ
りトンネルの内周面を覆う強固な覆工体を形成しつつシ
ールド掘進機によりトンネルの掘削作業を行ってゆくた
め、比較的軟弱な施工条件の悪い地盤に対しても障害を
受けることなく、かつ周囲の施設に影響を及ぼすことな
くトンネルを掘削形成して行くことができ、したがっ
て、特に都市施設を地下に設けるためのトンネル工法と
して頻繁に採用されている。

【０００３】すなわち、このシールド工法は、泥水式シ
ールド工法、土圧式シールド工法等の種々のものが知ら
れているが、いずれのシールド工法も、地表面から縦穴
を掘削することにより形成された発進立坑からシールド
掘進機を発進させ、このシールド掘進機によりトンネル
の切羽面を切削しつつ、かつこれの後方に組み立てたセ
グメント等の覆工体から推進反力を得つつ、発進立坑と
同様に地表面から縦穴を掘削することにより形成された
到達立坑に向かってトンネルを掘進して行くのが一般的
である。また、かかるシールド掘進機の掘進作業により
発進立坑と到達立坑との間に形成された各工区のシール
ドトンネルは、当該発進立坑あるいは到達立坑を介して
互いに接合されるのが一般的である。

【０００４】一方、近年、トンネル工事現場の周囲の交
通事情、立地条件、環境問題等の理由から、発進立坑や
到達立坑を数多く設けることが困難な状況となりがちで
あるため、かかる発進立坑や到達立坑の設置数を減らす
とともに、シールドトンネル工事の迅速化、効率化を図
るべく、異なる発進基地から発進した一対のシールド掘
進機を地中において直接接合することによりシールドト
ンネルを連通する、いわゆるシールド掘進機の地中接合
工法の採用が試みられている。

【０００５】そして、かかる地中接合工法によれば、地
中におけるシールド掘進機の接合地点の周囲の地盤を、
各種の地盤改良材を注入することにより固化改良し、シ
ールド掘進機のカッターフェイスの撤去作業や接合部分
の地山の掘削作業、あるいは覆工作業等を、当該固化改
良した改良地盤内の作業空間において行なうものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の地中接合方法によれば、カッターフェイスの撤去作
業や接合部分の地山の掘削作業、あるいは覆工作業等の
作業中は、周囲の地山からの土圧や水圧は改良地盤によ
って支持され、かかる改良地盤によって防護された作業
空間内において前記各作業を行なうことになるため、改
良地盤の亀裂からの不慮の出水や地山の崩落等により安
定して作業を行うことができない場合がある。

【０００７】また、かかる改良地盤は永久構造物として
の信頼性に乏しいため、接合部分のトンネル内周面の覆
工体を特に強固に構築する必要がある。

【０００８】一方、かかる地中における接合部分に外殻
体を設置して接合部分の構造を強固にすべく、例えば各
シールド掘進機の外殻体を二重構造とし、一方のシール
ド掘進機の前記二重構造により形成される貫入室内に、
他方のシールド掘進機の二重構造内に予め収容されてい
る貫入リングを摺動突出して貫入設置することにより、
当該接合部分のトンネル内周面を覆う外殻体とする構造
があるが、このような複雑な機構を各シールド掘進機に
設けるには、シールド掘進機の製作コストが高くなって
経済的でない。

【０００９】そこで、この発明は、かかる従来の課題に
着目してなされたもので、簡易な構成にもかかわらず、
シールド掘進機の地中における接合部分の周囲の地山を
安定して支持することにより、カッターフェイスの撤去
作業や接合部分の地山の掘削作業、あるいは覆工作業等
の作業を迅速かつ容易に行うことを可能にするシールド
掘進機の地中接合部構造を提供することを目的とするも
のである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、異なる発
進基地から発進した一対のシールド掘進機を地中におい
て接合することにより、前記異なる発進基地間を連通す
るシールドトンネルを掘削形成する際に、接合地点に近
接して対向停止した両シールド掘進機の先端接合部分を
覆って設けられるシールド掘進機の地中接合部構造であ
って、前記両シールド掘進機の先端接合部分を巻き込む
所定の領域に地盤改良材を注入することにより造成され
る改良地盤と、前記両シールド掘進機の先端接合部分の
外周面間に架設設置される接合リングとからなり、前記
一対のシールド掘進機が異なる外径を有するとともに、
前記接合リングがＬ型の断面形状を有し、小さな外径の
シールド掘進機の先端接合部分の外周面には前記断面Ｌ
型の先端面が当接し、かつ大きな外径のシールド掘進機
の先端接合部分の外周面には前記断面Ｌ型の内側面が当
接することにより、シールド掘進機の外径が異なること
による当該先端接合部分の段差を解消することを特徴と
するシールド掘進機の地中接合部構造にある。

【００１１】

【００１２】

【作用】そして、この発明のシールド掘進機の地中接合
部構造によれば、改良地盤は、接合地点を含むこれの周
囲の地盤に、公知の各種の地盤注入工法を用いて、地上
から、あるいは当該各シールド掘進機の内部から、両シ
ールド掘進機が近接停止した後に、あるいは予め各シー
ルド掘進機が接合地点に接近する前に、セメント系ある
いは樹脂系等の公知の各種の地盤改良材を注入すること
により、所定の領域に容易に形成することができる。ま
た、接合リングは、両シールド掘進機が接合地点に近接
して対向停止したら、カッターフェイスを適宜撤去し、
これらのシールド掘進機の間の改良地盤を一部ないしは
全部撤去して得られる作業空間から、溶接等により、周
方向に適宜分割した各接合リングを各々両シールド掘進
機の先端接合部分の外周面間に架設固定しつつトンネル
周方向に連設してゆくことにより、各シールド掘進機に
特別な機構を設けることなく容易に設置することができ
る。

【００１３】また、一対のシールド掘進機が異なる外径
を有する場合でも、接合リングをＬ型の断面形状を有す
るものとして構成し、小さな外径のシールド掘進機の先
端接合部分の外周面には前記断面Ｌ型の先端面を当接さ
せ、かつ大きな外径のシールド掘進機の先端接合部分の
外周面には前記断面Ｌ型の内側面を当接させているの
で、先端接合部分の段差を容易に解消することができ
る。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の一実施例を添付図面を参照
しつつ詳細に説明する。この実施例にかかるシールド掘
進機の地中接合部構造１０は、図１に示すように、一対
のシールド掘進機１１，１２を地中において接合するこ
とにより、各シールド掘進機１１，１２により掘削形成
されたシールドトンネル１３，１４を連通する際に設け
られるものである。

【００１５】ここで、各シールド掘進機１１，１２は、
例えば土圧式シールド掘進機で、異なる地点に掘削構築
されたシールド掘進機の発進基地としての各発進立坑か
ら各々発進した後、後方にトンネルの内周面を覆う覆工
体としてのセグメント１５を組み立てつつ接合地点１６
に向かって掘進作業を行うことにより、各々接合地点１
６に近接する位置に到達して停止しているものである。
また、この実施例では、各シールド掘進機１１，１２は
異なる外径を有し、したがって、大きな径のシールド掘
進機１１の外殻体１７の先端外周面と、小さな径のシー
ルド掘進機１２の外殻体１８の先端外周面との間には、
これらの接合部分において、段差が生じている。

【００１６】そして、この実施例のシールド掘進機の地
中接合部構造１０は、接合地点１６に近接する位置に到
達して停止している両シールド掘進機１１，１２の先端
接合部分を覆って設けられるもので、両シールド掘進機
１１，１２の先端接合部分を巻き込む所定の領域に地盤
改良材を注入することにより造成される改良地盤１９
と、両シールド掘進機１１，１２の先端接合部分の外周
面間に架設設置される接合リング２０とによって構成さ
れる。

【００１７】改良地盤１９は、図２（ａ）及び（ｂ）に
示すように、公知の各種の地盤注入工法、例えばストレ
ーナ注入工法やロッド注入工法、あるいは高圧噴射注入
工法等を採用して、接合地点１６を囲む所定の領域２２
内に縦横に多数配置した注入管の各打設位置２３から、
注入装置２１を用いて接合地点１６を挾む所定の深度に
地盤改良材を注入して地盤を固化させることにより、接
合地点１６に近接して対向停止している両シールド掘進
機１１，１２の先端接合部分を巻き込む所定の領域に造
成される。なお、かかる改良地盤１９は、各シールド掘
進機１１，１２が接合地点１６に近接する前に予め形成
しておくこともできる。また、シールド掘進機の内部か
ら注入管を介して地盤改良材を注入することにより改良
地盤１９を造成することもできる。

【００１８】ここで、地盤改良材は、セメントミルクや
セメントモルタル等のセメント系の地盤改良材や、ベン
トナイト等のベントナイト系の地盤改良材、あるいは水
ガラス系やウレタン系の地盤改良材等の樹脂系の地盤改
良材などの他、液体窒素等の冷媒を地盤改良材として用
い、地盤を凍結固化させて改良地盤１９とすることもで
きる。

【００１９】なお、改良地盤１９が造成される領域や深
度、あるいは地盤注入を行なう本数や地盤改良材の種類
等は、接合地点１６の周囲の地山の状況や地下水の状
況、あるいはシールドトンネル１３，１４の大きさや強
度等を鑑みて適宜設計されるものである。

【００２０】一方、両シールド掘進機１１，１２の先端
接合部分の外周面間に架設設置される接合リング２０
は、図３に拡大して示すような、例えば鋼板をリブで補
強して構成される断面がＬ型で外周面が弧状の鋼製ピー
ス２５を、図４に示すように、接合部分のトンネルの内
周面すなわちシールド掘進機１１，１２の外殻体１７，
１８の先端外周面に沿ってリング状に連設して構成され
るものである。

【００２１】そして、この接合リング２０は、両シール
ド掘進機１１，１２が接合地点１６に近接して対向停止
するとともに、かかる接合地点１６すなわち接合部分の
地盤を含む周囲の地盤に改良地盤１９を造成したら、各
シールド掘進機１１，１２のカッターフェイス２６，２
７を適宜撤去し、これらのシールド掘進機１１，１２の
間の改良地盤１９を一部ないしは全部撤去して接合部分
１６に作業空間を確保し、かかる作業空間から、溶接等
により、周方向に分割された形の前記各鋼製ピース２５
を、各々両外殻体１７，１８の先端接合部分の外周面間
に架設固定しつつ、トンネル周方向に互いに連設固定し
てゆくことにより、当該接合地点１６のトンネル内周面
を覆う外殻体としての接合リング２０が設置される。

【００２２】ここで、接合リング２０は、そのＬ型断面
の先端面３０が、小さな外径のシールド掘進機１２の先
端接合部分の外周面に、かつ断面Ｌ型の内側面３１が、
大きな外径のシールド掘進機１１の先端接合部分の外周
面に各々当接固定されることにより（図１参照）、シー
ルド掘進機１１，１２の外径が異なることによる各外殻
体１７，１８の先端接合部分の段差を解消する。

【００２３】また、接合リング２０を設置したら、これ
の外側の改良地盤１９との間の隙間には裏込注入材２８
を注入充填する。

【００２４】そして、上記改良地盤１９と接合リング２
０からなる地中接合部構造１０が設けられることによ
り、接合部分１６の作業空間が強固に防護され、これに
よって、カッターフェイスの残りの部分の撤去作業や接
合部分１６の残りの地山の掘削作業、あるいは接合部分
１６の覆工作業等を安定して行なうことができる。

【００２５】なお、上記実施例では、接合される一対の
シールド掘進機１１，１２が、外径の異なるシールド掘
進機であって、先端接合部分における段差を解消すべ
く、Ｌ型断面の接合リング２０を用いる場合について記
載したが、この発明はこれに限定されるものではなく、
例えばＬ型断面の接合リング２０は、シールド掘進機に
よる施工精度が悪いため、同一径のシールド掘進機の間
に段差が生じる場合にも用いることができ、また接合さ
れる一対のシールド掘進機が同一径のシールド掘進機で
あって施工精度も良好な場合には、断面平坦状の接合リ
ングを用いて地中接合部構造を構成することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
シールド掘進機の地中接合部構造は、両シールド掘進機
の先端接合部分を巻き込む所定の領域に地盤改良材を注
入することにより造成される改良地盤と、両シールド掘
進機の先端接合部分の外周面間に架設設置される接合リ
ングとからなるので、簡易な構成にもかかわらず、シー
ルド掘進機の地中における接合部分の周囲の地山を安定
して支持することにより、カッターフェイスの撤去作業
や接合部分の地山の掘削作業、あるいは覆工作業等の作
業を迅速かつ容易に行うことができる。

【００２７】また、一対のシールド掘進機が異なる外径
を有する場合には、接合リングをＬ型の断面形状を有す
るものとして構成し、小さな外径のシールド掘進機の先
端接合部分の外周面には前記断面Ｌ型の先端面を当接さ
せ、かつ大きな外径のシールド掘進機の先端接合部分の
外周面には前記断面Ｌ型の内側面を当接させているの
で、先端接合部分の段差を容易に解消することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるシールド掘進機の
地中接合部構造の構成を示す側断面図である。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、接合されるシールド掘進
機の先端接合部分を巻き込んで所定の領域に改良地盤を
造成する状況を示す説明図である。

【図３】接合リングを構成する外周面が弧状の鋼製ピー
スを示す拡大断面図である。

【図４】外周面が弧状の鋼製ピースをトンネル周方向に
連設して接合リングを設置する状況を示す正面図であ
る。

【符号の説明】

１０ 地中接合部構造 １１ シールド掘進機（大きな径） １２ シールド掘進機（小さな径） １３，１４ シールドトンネル １５ セグメント １６ 接合地点（接合部分） １７ 外殻体（大きな径） １８ 外殻体（小さな径） １９ 改良地盤 ２０ 接合リング ２５ 鋼製ピース ２８ 裏込注入材 ３０ 断面Ｌ型の先端面 ３１ 断面Ｌ型の内側面

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる発進基地から発進した一対のシー
   ルド掘進機を地中において接合することにより、前記異
   なる発進基地間を連通するシールドトンネルを掘削形成
   する際に、接合地点に近接して対向停止した両シールド
   掘進機の先端接合部分を覆って設けられるシールド掘進
   機の地中接合部構造であって、 前記両シールド掘進機の先端接合部分を巻き込む所定の
   領域に地盤改良材を注入することにより造成される改良
   地盤と、前記両シールド掘進機の先端接合部分の外周面
   間に架設設置される接合リングとからなり、 前記一対のシールド掘進機が異なる外径を有するととも
   に、前記接合リングがＬ型の断面形状を有し、小さな外
   径のシールド掘進機の先端接合部分の外周面には前記断
   面Ｌ型の先端面が当接し、かつ大きな外径のシールド掘
   進機の先端接合部分の外周面には前記断面Ｌ型の内側面
   が当接することにより、シールド掘進機の外径が異なる
   ことによる当該先端接合部分の段差を解消する ことを特
   徴とするシールド掘進機の地中接合部構造。