JP3088943B2 - 分岐トンネル掘削用坑口壁の構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトンネルの覆工時に
該トンネルの所望部分から分岐トンネルを掘削するため
の坑口壁の構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】築造されたトンネルを本トンネルとして
この本トンネルの一部から分岐トンネルを掘削する場
合、例えば、特開平５ー１７９８８６号公報に記載され
ているような方法が知られている。この方法は、本トン
ネルの覆工時に、該本トンネル覆工の所定部分に覆工セ
グメントのトンネル長さ方向の幅毎に分割してなる円形
カッター板の分割片を覆工セグメントの一部として順次
組み込んで本トンネル覆工セグメントに分岐トンネル掘
削用円形カッター板を組み立て、しかるのち、トンネル
内への地下水の浸入を防止するために、該円形カッター
板の前面と掘削地盤との空隙部に裏込注入として貧配合
コンクリート（円形カッター板によって切削可能な低強
度コンクリート）を充填、固化することによって分岐ト
ンネルの坑口壁を形成している。

【０００３】次いで、この坑口壁に対向して本トンネル
内に上記円形カッター板を一構成部材とするシールド掘
削機を組み立て、カッター板を回転させながらシールド
掘削機を推進させて上記貧配合コンクリートを切除した
のち、分岐トンネルを掘進し、その掘進に従ってトンネ
ル覆工を施工することにより分岐トンネルを構築してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような円形カッター板を配した分岐トンネルの坑口壁に
よれば、覆工セグメントの一部として該セグメントにカ
ッター板の分割片を１リング分の覆工セグメントを組み
立てる毎に順次一体に組み込んで円形カッター板を形成
したのち、該円形カッター板の前面と掘削地盤との間に
貧配合コンクリートを充填、固化させることによって形
成されるので、コンクリートを打設する際の型枠の配設
が困難であるばかりでなく、コンクリートが一定強度以
上の固化状態となるまで本トンネルの掘削作業を行うこ
とができず、また、固化してもこの貧配合コンクリート
に本トンネルの掘削用シールド機の推進ジャッキを受止
させて掘進しようとするとコンクリートが欠損するの
で、シールド機の方向制御が困難になるという問題点が
ある。本発明はこのような問題点を解消することを目的
とする分岐トンネル掘削用坑口壁の構造を提供するもの
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の分岐トンネル掘削用坑口壁の構造は、本ト
ンネル覆工の所定個所に設けた分岐トンネル掘削用坑口
壁であって、坑口を複数分割した形状を有し且つカッタ
ー板によって破砕可能な低強度材料からなるブロックを
互いに接合させて組合せることにより形成されてあり、
本トンネル掘削用シールド機の推進反力を受止するブロ
ックには反力受部材を挿脱自在に挿入させる貫通孔を本
トンネルの長さ方向に設けた構造としている。

【０００６】従って、坑口壁の一部を形成するブロック
をトンネル覆工に組み込む毎に、該ブロックの貫通孔に
反力受部材を挿入し、該反力受部材に本トンネル掘削用
シールド機の推進ジャッキを受止させて低強度材料から
なるブロックを破損させることなくシールド機を方向制
御しながら本トンネルの掘進が可能となる。シールド機
の掘進によってこの坑口壁部分の覆工作業が終了する
と、ブロックの貫通孔から反力受部材を抜取り、爾後に
おける分岐トンネルを掘削する際のカッター板による坑
口壁の破砕を行えるようにする。

【０００７】

【発明の実施の形態】本トンネルの築造中において、分
岐トンネルを築造すべき位置に達してその部分のトンネ
ル覆工を行う際に、トンネル周方向に湾曲した長方形状
の鋼製セグメントをトンネルの周方向に組み立てゝ一リ
ング分の覆工を形成すると共にこの覆工をトンネル長さ
方向に数リング分、組み立てることにより、これらの覆
工セグメントの一部によって分岐トンネルの円形坑口壁
を形成するものである。即ち、鋼製セグメントの一部に
坑口の一部となる切除部を形成しておくと共にこの切除
部に坑口壁形成用低強度コンクリートブロックを組み込
んでおき、この鋼製セグメントを用いてトンネル長さ方
向に数リング分の覆工セグメントを組み立てることによ
り互いに接合した低強度コンクリートブロックによって
円形の坑口壁を形成し、この坑口壁によって土圧に対抗
させると共に爾後における低強度材料の充填による止水
処理までの仮止水等の覆工の安定を図る。

【０００８】上記低強度コンクリートブロックにおい
て、本トンネル掘削用シールド機の推進反力を受止する
ブロックにはその受止部分にトンネル長さ方向に貫通孔
を設けてあり、該ブロックを有する鋼製セグメントを組
み立てた際に、該貫通孔に反力受部材を挿入して本トン
ネル掘削用シールド機の推進ジャッキの反力を受止させ
るようにする。鋼製セグメントと該セグメントに設けた
切除部に組み込んでいる低強度コンクリートブロックと
がその接合部分の内面に接続孔を設けて該接続孔間内に
樹脂製の連結部材を挿入したのち、接着剤によって接着
することで一体に連結している。なお、樹脂製連結部材
を用いることなく鋼製セグメント側から着脱可能なピン
によって一体に連結しておき、分岐トンネルの掘削時に
該ピンを抜き取るように構成しておいてもよい。

【０００９】また、互いに接合したブロックの接合端部
の内面側には、その接合面間に斜行状態で交差する接続
孔を設けてあり、これらの接続孔間内に本トンネル内か
ら樹脂製の連結部材を挿入し、接着剤によって接着して
隣接するブロック同士を一体に連結している。そして、
坑口壁の一部を形成するブロックをトンネル覆工に組み
込む毎に、該ブロックの貫通孔に挿入した反力受部材に
本トンネル掘削用シールド機の推進ジャッキを受止させ
ながら、シールド機を掘進させて坑口壁を形成しつゝ覆
工を組み立てたのちにブロックの貫通孔から反力受部材
を抜取る。

【００１０】一方、互いに連結した低強度コンクリート
ブロックによって形成される坑口壁の背面側、即ち、本
トンネル内側には小間隔を存して複数分割されたカッタ
ー板分割片を順次一体に連結することによって構成され
た円形のカッター板が配設され、該カッター板の外周端
面は坑口リング部材の内周面にボルトによって着脱自在
に固定されていると共に坑口壁とカッター板との間の上
記間隔部にモルタル等の低強度止水材を充填、固化して
いる。上記カッター板を分岐トンネル掘削用シールド機
のカッター板として使用し、該カッター板を回転させな
がらシールド機を推進して上記低強度止水材及び低強度
コンクリートブロックからなる坑口壁を切削し、同時に
ブロック同士を連結している樹脂製連結部材も破砕して
その切削ずりを機内を通じて排除したのち、引き続いて
該シールド掘削を推進させて分岐トンネルを掘進するも
のである。

【００１１】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例を図面につい
て説明すると、図１および図２において、１は本トンネ
ルＴを築造しながら分岐トンネルを形成すべき位置に達
した時に、この本トンネルＴの覆工セグメント２の一部
によって形成された分岐トンネル形成用坑口で、本トン
ネル掘削用シールド掘削機Ｓ（図３にこのシールド掘削
機のスキンプレートを示している）によって本トンネル
Ｔを一定長、掘削する毎にトンネルの周方向に湾曲した
長方形状の複数枚の鋼製セグメント２を周方向に組み立
てゝ一リング分の覆工を形成し、この覆工を順次トンネ
ル長さ方向に数リング分形成していく際に、該坑口１を
本トンネルＴの長さ方向に複数分割した形状の切除部3
a、3b・・・3eを夫々設けた鋼製セグメント2a、2b・・
・2eを順次トンネル長さ方向に組み立てることによっ
て、これらの切除部3a、3b・・・3eで形成されているも
のである。

【００１２】即ち、円形の坑口１を本トンネルＴの一リ
ング分の覆工幅毎にトンネル長さ方向に分割し、この分
割部を覆工セグメント２の一部で形成した場合、分岐ト
ンネルトンネル長さ方向の坑口両側端部に組み立てられ
る鋼製セグメント2a、2eにはその対向端面側に弓型形状
の切除部3a、3eが設けられた形状となり、これらの鋼製
セグメント2a、2eを設けている一リング分の覆工間にお
いては、それぞれの一リング分の覆工を形成した周方向
の上下鋼製セグメント2b、2b；2c、2c；2d、2dの対向端
面を円形坑口１の外周端面の一部となる円弧状の切除部
3b、3c、3dに形成されてあり、これらの切除部3a〜3eの
円弧状端縁が連続して円形状となり、この円形状端縁で
囲まれた空間部で坑口１を形成しているものである。

【００１３】坑口１の両側端部に配設される上記鋼製セ
グメント2a、2eには、その弓型形状の切除部3a、3eに該
切除部と同一形状の低強度コンクリートブロック4a、4e
がそれぞれ嵌め込み状態に組み込まれて長方形状鋼製セ
グメント2a、2eの一部を形成している一方、これらのブ
ロック4a、4e間の坑口１内には、鋼製セグメント２の幅
毎にトンネル長さ方向に分割された形状を有するトンネ
ル周方向に長い低強度コンクリートブロック4b、4c、4d
が互いに垂直な対向側端面を接合した状態で且つ各ブロ
ックの上下円弧状端面を対向する上下鋼製セグメントの
円弧状端面に接合した状態で組み込まれてあり、従っ
て、鋼製セグメント2a〜2eを組み合わせた時にこれらの
低強度コンクリートブロック4a〜4eによって坑口１を閉
止した坑口壁４を形成する。

【００１４】さらに、この坑口壁４を形成した上記ブロ
ック4a〜4eにおいて、本トンネルＴの掘進方向の最後部
に位置するブロック4eを除いて、他のブロック4a〜4dに
は、図３に示すように、本トンネル掘削用シールド機Ｓ
の推進ジャッキＧを受止する部分にこれらのブロック4a
〜4dを全幅に亘って貫通する水平貫通孔5a〜5dがそれぞ
れ設けられてあり、坑口部分の本トンネルＴの覆工を施
工する際に、ブロック4a〜4dが組み立てられる毎に互い
に水平方向に連通するこれらの貫通孔内に該貫通孔と略
同一長さの剛性を有する反力受部材6a〜6dを順次螺子連
結７しながら挿入し、該反力受部材の先端面で推進ジャ
ッキＧを受止し、既に組み立てた鋼製セグメント2a側に
これらの反力受部材を介して推進反力を支持させながら
本トンネルＴを掘進するように構成している。上記螺子
連結７は互いに接合する反力受部材において、一方の反
力受部材の後端面中央に螺子孔7aを設け、他方の反力受
部材の先端面中央に該螺子孔7aに着脱自在に螺合する螺
子部7bを設けてなるものである。

【００１５】また、互いに接合したブロック同士の接合
端部には、図１、図３に示すように一方のブロックの本
トンネルＴ内に向けた内面から他方のブロック内に向か
って両ブロック同士の接合端面を交差して互いに直状に
連通した適宜深さの接続孔８、８を設けてあり、これら
の接続孔８、８間の内部に本トンネルＴ内から、分岐ト
ンネル掘削用円形カッター板９によって破砕可能なグラ
スファイバーを主体とした合成樹脂材よりなる連結部材
10を挿入して接続孔８、８内に発泡ウレタン等の接着剤
を充填することにより、該連結部材10を介して互いに接
合したブロック同士を一体に連結してある。なお、上記
接続孔８、８は各ブロック4a〜4eに予め設けておいても
よく、また、坑口壁４に組み立てたのち、本トンネルＴ
内から適宜な穿孔具を使用して穿設してもよい。

【００１６】一方、各ブロック4a〜4eとこれらのブロッ
クの円弧状湾曲端縁を接合させている鋼製セグメント２
間も上記同様にして、ブロックの円弧状湾曲端部とこの
端部を接合させた鋼製セグメント２の円弧状湾曲端部と
に、互いに連通した直状の接続孔11、12をそれぞれ設け
てあり、これらの接続孔11、12間の内部に本トンネルＴ
内から、分岐トンネル掘削用円形カッター板９によって
破砕可能なグラスファイバーを主体とした合成樹脂材よ
りなる連結部材10を挿入して接続孔11、12内に発泡ウレ
タン等の接着剤を充填することにより、該連結部材10を
介して互いに連結している。なお、このようなブロック
と鋼製セグメントとの連結は、鋼製セグメントに設けて
いる孔からブロックの円弧条湾曲端面に穿設している孔
内にピンを着脱自在に挿入することによって行ってもよ
い。

【００１７】分岐トンネル掘削用円形カッター板９は、
図１に示すように、上記各低強度コンクリートブロック
4a〜4eに対応した形状に複数分割された分割片9a、9b・
・・9eを互いにボルト13によって一体に連結することに
より形成されている。この円形カッター板９は、上記坑
口壁４の本トンネルＴ内に面した内面から小間隔14を存
して配設され、その円形の外周端面は、上記坑口１の外
周縁から本トンネルＴ内に向かって突設している坑口リ
ング部材15の内周面にボルト16によって着脱自在に連結
している。そして、坑口壁４と円形カッター板９との対
向面間の間隔部14によって形成されている空隙部にモル
タルよりなる低強度止水材17を充填、固化させている。

【００１８】次に、上記坑口壁４と該坑口壁４の内面側
に対向する円形カッター板９とを備えた坑口を設ける場
合の本トンネルの覆工方法について述べると、シールド
掘削機Ｓによって本トンネルＴを掘削すると共にその掘
削壁面に鋼製セグメント２を組み立てながら分岐トンネ
ルT1の掘削位置に達して、その位置で複数枚の鋼製セグ
メント２を周方向に組み立てることにより一リング分の
覆工を形成する際に、上記弓型形状の低強度コンクリー
トブロック4aを有するセグメント2aを組み込む。しかる
のち、該ブロック4aに貫設している貫通孔5aに反力受部
材6aを挿入し、この反力受部材6aの挿入端面を鋼製セグ
メント2aの円弧状湾曲端面に当接、受止させた状態にし
て該反力受部材6aに本トンネル掘削用シールド機Ｓの推
進ジャッキＧの推進反力を支持させ、この状態で推進ジ
ャッキＧを伸長させて本トンネルＴを掘進する。

【００１９】一定長の本トンネルＴの掘削後、推進ジャ
ッキＧを収縮させて複数枚の鋼製セグメント２により一
リング分の覆工をトンネル周方向に組み立てと共にその
覆工の一部に上記低強度コンクリートブロック4bを組み
込む。しかるのち、該ブロック4bに貫設している貫通孔
5bに反力受部材6bを挿入してその挿入端に突設した螺子
部7bを既に組み込んでいる上記ブロック4a側の反力受部
材6aの対向端面に設けている螺子孔7aに螺合させ、この
反力受部材6bに本トンネル掘削用シールド機Ｓの推進ジ
ャッキＧの推進反力を支持させて本トンネルＴを掘進す
る。

【００２０】以下、同様にして低強度コンクリートブロ
ック4c、4dを本トンネルＴの覆工に順次組み込み、次い
で低強度コンクリートブロック4eを有する最後部の鋼製
セグメント2eを組み立てる前に反力受部材6a〜6dを抜取
り、しかるのち、推進ジャッキＧの推進反力を直接受止
し得る上記鋼製セグメント2eを組み立てゝ、これらのブ
ロック4a〜4eにより坑口壁４を形成するものである。こ
の坑口壁４の形成中、或いは形成後にブロック同士並び
にブロックと鋼製セグメントとを上述したように樹脂製
連結部材10によって一体に連結する。

【００２１】一方、坑口リング部材15内に円形カッター
板９を装着するには、図４、図５に示すように、上記一
ブロックの形成毎にその背面側に分割片を配設すると共
に止水材17を充填することによって行ってもよく、ま
た、坑口壁４を形成後、円形カッター板９の分割片9a〜
9eを組合せながらボルト13により連結して円形カッター
板９を形成すると共に該円形カッター板９をボルト16に
よって坑口リング15に固定してもよい。なお、円形カッ
ター板９の外周端面と坑口リング部材15の内周面との間
の隙間に、スポンジよりなる充填部材18を嵌め込み、止
水材17が本トンネルＴ内に漏洩するのを防止する。

【００２２】このように分岐トンネル掘進用坑口壁４を
形成したのち、分岐トンネルT1の築造時に円形カッター
板９の固定ボルト16を坑口リング部材15から取り外すと
共に本トンネルＴ内を通じて円形カッター板９と略同一
外径を有する前後スキンプレート20、21、駆動装置22そ
の他の分岐トンネル掘削用シールド掘削機の構成部材並
びに支圧フレーム23などを搬入し、図６に示すように、
前側スキンプレート20の前端開口部を円形カッター板９
の背面に対向させて支台24上に設置し、前側スキンプレ
ート20の開口部内に張設している隔壁25の背面に駆動装
置22を固着してその回転軸を隔壁25の中心部を貫通して
前方に突出させる。

【００２３】さらに、スキンプレート内の複数個所に推
進ジャッキ26を装着すると共にカッター板９と隔壁25間
で形成される土砂取入室27に連通させて隔壁25の背面に
送、排泥管28、29を接続する。しかるのち、本トンネル
Ｔの覆工に固定した支圧フレーム23に推進ジャッキ26を
当接させ、該推進ジャッキ26を伸長させることによって
スキンプレートを前進させることにより駆動装置22の回
転軸に円形カッター板９の背面中心部を一体に連結、固
着し、分岐トンネル掘削用シールド掘削機S1を構成す
る。

【００２４】次いで、このシールド掘削機S1を僅かに後
退させて円形カッター板９の前面を低強度止水材17から
離間させ、しかるのち、円形カッター板９を回転させな
がら推進ジャッキ26を伸長させてシールド掘削機S1を推
進させると、円形カッター板９の前面から突設している
掘削刃によって低強度止水材17が破砕され、次いで低強
度コンクリートブロックからなる坑口壁４も樹脂製連結
部材10と共に破砕されてこれらの破砕片は円形カッター
板９に設けている取入口を通じて土砂取入室27内に取込
まれる。坑口壁４の切削後、図７に示すように、引き続
いてその前方側の地盤をシールド掘削機S1によって掘進
すると共に後側スキンプレート内でセグメント19を組み
立てゝ掘削壁面を覆工し、分岐トンネルT1を築造してい
くものである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明の分岐トンネル掘削
用坑口壁の構造によれば、該坑口壁は坑口を複数分割し
た形状を有し且つカッター板によって破砕可能な低強度
材料からなるブロックを互いに接合させて組合せること
により形成されてあり、さらに本トンネル掘削用シール
ド機の推進反力を受止するブロックには反力受部材を挿
脱自在に挿入させる貫通孔を本トンネルの長さ方向に設
けているので、現場において低強度材料からなるブロッ
クを組合せることによってトンネル覆工の一部に坑口壁
を能率よく且つ正確に設けることができると共に、この
坑口壁の一部を形成するブロックをトンネル覆工に組み
込む毎に、該ブロックの貫通孔に反力受部材を挿入し、
該反力受部材に本トンネル掘削用シールド機の推進ジャ
ッキを受止させることによって低強度材料からなるブロ
ックを破損させることなくシールド機を方向制御しなが
ら本トンネルの円滑な掘進が可能となるものである。

【００２６】また、ブロック同士の接合端部間に一方の
ブロックの内面から他方のブロック内に向かって斜め方
向に穿設した互いに連通する接続孔を設けると共にブロ
ックと覆工セグメントとの対向端縁部にも接続孔を設け
ておき、これらの対向する接続孔間に分岐トンネル掘削
用カッター板によって破砕可能な樹脂製連結部材を挿
入、接着してブロック同士及びブロックと覆工セグメン
ト間を一体に連結しているので、ブロック同士及びブロ
ックと覆工セグメントとの連結作業時には、本トンネル
内から接続孔間に樹脂製連結部材を挿入、接着すること
により、簡単且つ強固に両者間を連結することができ、
さらに、ブロックを組合せることによって坑口壁を形成
したのち、該坑口壁に対向させて本トンネル内に配設し
た分岐トンネル掘削用シールド掘削機により上記カッタ
ー板を回転させながら分岐トンネルの掘削を開始する時
に、該カッター板によって坑口壁と樹脂製連結部材とを
容易に破砕しながら、分岐トンネルを能率よく掘進する
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】分岐トンネル掘削用坑口に坑口壁とカッター板
とを配設した状態を示す一部切欠正面図、

【図２】その中央縦断拡大側面図、

【図３】その一部の拡大横断面、

【図４】低強度コンクリートブロックの一部とカッター
板分割片の一部とを組み込んだ状態の正面図、

【図５】その縦断側面図、

【図６】トンネル内に分岐トンネル掘削用シールド掘削
機を設置した状態の簡略縦断側面図、

【図７】分岐トンネルを掘進している状態の簡略縦断側
面図。

【符号の説明】

１ 坑口 ２、2a〜2e 鋼製セグメント 3a〜3e 切除部 4a〜4e 低強度コンクリートブロック 5a〜5d 貫通孔 6a〜6d 反力受部材 ７ 螺子連結 ８ 接続孔 ９ カッター板 10 連結部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本トンネル覆工の所定個所に設けた分岐
   トンネル掘削用坑口壁であって、該坑口壁は坑口を複数
   分割した形状を有し且つカッター板によって破砕可能な
   低強度材料からなるブロックを互いに接合させて組合せ
   ることにより形成されてあり、本トンネル掘削用シール
   ド機の推進反力を受止するブロックには反力受部材を挿
   脱自在に挿入させる貫通孔を本トンネルの長さ方向に設
   けていることを特徴とする分岐トンネル掘削用坑口壁の
   構造。
2. 【請求項２】 ブロック同士の接合端部間に一方のブロ
   ックの内面から他方のブロック内に向かって斜め方向に
   穿設した互いに連通する接続孔を設け、これらの接続孔
   間にカッター板によって破砕可能な樹脂製連結部材を挿
   入、接着してブロック同士を一体に連結していることを
   特徴とする請求項１記載の分岐トンネル掘削用坑口壁の
   構造。
3. 【請求項３】 上記各ブロックは、本トンネルの長方形
   状覆工セグメントの一部を該ブロックの周端縁と同形状
   に切除し、この切除部に一体に設けられていることを特
   徴とする請求項１または請求項２記載の分岐トンネル掘
   削用坑口壁の構造。
4. 【請求項４】 ブロックと覆工セグメントとの対向端縁
   部に接続孔を設け、この接続孔にカッター板によって破
   砕可能な樹脂製連結部材を挿入、接着してブロックを覆
   工セグメントに一体に連結していることを特徴とする請
   求項３記載の分岐トンネル掘削用坑口壁の構造。
5. 【請求項５】 ブロックと覆工セグメントとの対向端縁
   部間を覆工セグメント側から着脱可能なピンによって一
   体に連結していることを特徴とする請求項３記載の分岐
   トンネル掘削用坑口壁の構造。