JP3106004B2 - 複数のシールドトンネル近接同時施工方法とその装置 - 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、複数のシールドトン
ネルを近接して同時に構築する施工方法と装置、更に詳
しくは、後行シールドトンネルの掘進に伴い、先行シー
ルドトンネルのセグメントに一時的に作用する過大な土
圧を支保工装置で仮受することにより、先行シールドト
ンネルのセグメントを防護し、複数のシールドトンネル
の同時構築を可能にする施工方法およびその装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図７に示すように、複数のシールドトン
ネル１、２を同時に構築する場合、後行シールドトンネ
ル掘削機３の面板より前方の、先行シールドトンネル１
のセグメントには、相互のトンネルを反発させる過大な
土圧が作用し、また後行シールドトンネル掘削機３のテ
ールボイド部に隣接する先行シールドトンネル１のセグ
メントには、相互のトンネル１、２を引き付ける過大な
土圧が作用する。

【０００３】このため、先行シールドトンネル１には図
８に示すように、単独施工したときに発生する断面力４
より、一時的に大きな断面力５が発生する。従って、従
来の施工方法では、図９に示すように、各トンネル１、
２の間隔をトンネル径Ｄをとり、掘進による相互干渉を
防止することを基本としている。

【０００４】しかし、道路トンネルや地下鉄トンネル等
は限られた道路幅員の地下を掘進するため、トンネルど
うしが近接した状態でルートを設定せざるを得ない場合
が多々ある。

【０００５】このため、各トンネルの間隔がトンネル径
Ｄ以上とれない状態で後行シールドトンネル掘削機が先
行シールドトンネルに接近して掘進せざるを得ない場
合、先に述べたように、先行シールドトンネルのセグメ
ントに作用する一時的に大きな土圧を支保するため、図
１０に示すように、先行シールドトンネル１内にセグメ
ント６を支持する仮設支保工７を、後行シールドトンネ
ル掘削機の切羽面が通過する前にＨ型鋼材等を用いて設
けることで対応しているのが現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、先行シールド
トンネル１が小口径や中口径の場合、仮設支保工７を設
置すると、ズリ排出や資機材の搬出入に必要な空間の確
保が難しく、複数のシールドトンネルの同時施工は困難
である。

【０００７】このため、先行シールドトンネルを完成さ
せた後、その内部に仮設支保工を設置し、次に後行シー
ルドトンネルを構築する工法を採用すればよいことにな
るが、このような別個に構築する工法は、準備作用が煩
雑となるうえ、工期が長くなるという問題がある。

【０００８】また、大口径の先行シールドトンネルのケ
ースでも、ズリ排出や資機材の搬出入には、後行シール
ド機の掘進にともない、仮設支保工の設置、撤去が必要
になり、その作業量と時間は甚大である。

【０００９】そこでこの発明は、先行シールドトンネル
内に移動可能な支保工装置を配置し、後行シールドトン
ネルの掘進に伴い先行シールドトンネルのセグメントを
支保工装置で仮受けし、先行シールドトンネルを構築中
であっても、後行シールドトンネル掘削機を少し遅らせ
て発進させ、略同時に後行シールドトンネルを近接して
構築することができる複数のシールドトンネル近接同時
施工方法とその装置を提供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、第１の発明は、複数のシールドトンネルを近
接して同時に構築する施工方法において、後行シールド
トンネル掘削機の現在位置を先行シールドトンネルの制
御機構に伝達し、先行シールドトンネル内に設置され、
このトンネル内を移動可能にした支保工装置を後行シー
ルドトンネル掘削機に並列するように配置し、後行シー
ルドトンネルの掘進に伴い、先行シールドトンネルのセ
グメントに一時的に作用する過大な土圧を支保工装置で
仮受けし、先行シールドトンネルセグメントの発生断面
力を低減させる構成を採用したものである。

【００１１】同第２の発明は、先行して構築される先行
シールドトンネルの掘進情報を、後続の後行シールドト
ンネル掘削機に伝達することにより、この掘削機の推進
力、掘削土量、掘削機姿勢制御、裏込め注入量注入圧力
の制御を行う構成を採用したものである。

【００１２】同第３の発明は、先行シールドトンネルの
セグメントに一時的に作用する過大な土圧を支持するト
ンネル内の支保工装置であって、セグメントと直接接触
する支持部材と、土圧を支えかつズリ排出や資機材の搬
出入が可能な内空間を持つ円形ないし多角形の支保リン
グ構造部材と、前記支持部材と支保リング構造部材との
間に介在し、支保リング構造部材に土圧を伝達すると共
に支保リング構造部材の支保圧力を自在に調整できる油
圧機構とで支保ユニットを構成し、該支保工ユニットを
複数台連結してトンネル内を移動できるようにした構成
を採用したものである。

【００１３】同第４の発明は、隣接する支保ユニット間
を複数の推進用油圧シリンダで連結し、該油圧シリンダ
を伸縮することにより支保工ユニットを順次推進させ、
支保工装置全体を自走可能にした構成を採用したもので
ある。

【００１４】同第５の発明は、先行シールドトンネル内
を移動可能となる支保工台車上に複数の支保工ユニット
を載置して支保工装置を形成し、シールドトンネル掘削
機と支保工台車をシールドトンネル掘進機の推進力で支
保工台車を牽引するよう、微調整用ウインチを有する牽
引装置を介して接続した構成を採用したものである。

【００１５】

【作用】複数のシールドトンネルを近接して同時に構築
するに際し、先行シールドトンネル内に移動可能な支保
工装置を配置し、略同時に掘進する後行シールドトンネ
ル掘削機に並列するように支保工装置を位置させ、後行
シールドトンネルの掘進に伴い先行シールドトンネルの
セグメントに一時的に作用する過大な土圧を支保工装置
で仮受けし、先行シールドトンネルセグメントの発生断
面力を低減させると共に、後行シールドトンネルの掘進
に伴なって支保工装置を移動させることにより、複数の
シールドトンネルを同時に施工する。

【００１６】後行シールドトンネル掘削機は、先行シー
ルドトンネルの掘進情報をもとにその推進力、掘削土
量、姿勢及び裏込め注入量注入圧力が制御され、効率よ
く後行シールドトンネルを掘進すると共に、支保工装置
は、支保リング構造部材によってセグメント内周部に沿
う構築となり、空間の確保により先行シールドトンネル
におけるズリ排出や資機材の搬出入が可能となる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て説明する。

【００１８】図１は、複数のシールドトンネルを同時構
築する施工状態を示し、シールド掘削機１１を用いて構
築中の先行シールドトンネル１２に近接して後行シール
ドトンネル１３、１４を同時に構築するに際し、先行シ
ールドトンネル１２の内部で後行シールドトンネル１
３、１４のシールド掘削機１５、１６が隣接する位置に
支保工装置２１、２１を配置し、後行シールドトンネル
１３、１４のシールド掘削機１５、１６の掘進に伴い、
先行シールドトンネル１２のセグメントに一時的に作用
する過大な土圧を仮受けし、先行シールドトンネル１２
のセグメントの発生断面力を低減させ、複数のトンネル
１２、１３、１４の同時構築を可能にしている。

【００１９】上記先行シールドトンネル１２のシールド
掘削機１１による掘進情報は制御コンピュータ１７を介
して後行シールドトンネル掘削機１５、１６に伝達する
ことにより、後行シールドトンネル掘削機１５、１６の
推進力、掘削土量、掘削機姿勢制御、裏込め注入量注入
圧力が制御され、更に後行シールドトンネル掘削機１
５、１６の位置情報が制御コンピュータ１７に送られ、
支保工装置２１、２１の後行シールドトンネル掘削機１
５、１６の掘進にともなう位置制御が行なえるようにな
っている。

【００２０】前記先行シールドトンネル１２内に配置さ
れる支保工装置２１は、先行シールドトンネル１２内を
トンネル軸方向に移動が可能となり、自走もしくはシー
ルド掘削機１１による牽引によって、セグメントの支持
位置を変化することになる。

【００２１】図２乃至図４に示すように、先行シールド
トンネル１２内には、下部に一定の間隔で配置した枕木
２２上に、支保工装置２１用のレール２３と、坑内資機
材及びズリ搬出入用のレール２４とが長さ方向に沿って
敷設され、支保工装置２１はレール２３に沿って先行シ
ールドトンネル１２内を移動可能になる。

【００２２】図２ＡとＢは、プレート支持形自走式の支
保工装置２１ａを示しており、レール２３に沿って移動
可能となる台車２５上に支保工リング構造部材２６を設
けた数台の支保工ユニット２７と、支保工ユニット２７
群の前後両端に連結した支保工台車すり付け用ユニット
２８、２８によって構成されている。

【００２３】上記支保工ユニット２７は、ズリ排出や資
機材の搬出入が可能な内空間を持つ円形ないし多角形の
支保工リング構造部材２６を台車２５上の前後に対向す
るよう立設し、対向する該構造部材２６を複数のつなぎ
材２９で結合すると共に、上記構造部材２６の外周で複
数個所の位置に、セグメント３０と直接接触するセグメ
ント支持プレート３１と、この支持プレート３１と構造
部材２６との間に介在し、支持プレート３１を介してセ
グメント３０を支えると共に、支持プレート３１の支保
圧力を自由に調節できる油圧シリンダ３２とを設けて形
成され、油圧シリンダ３２は支保圧力を自在に調節する
ことにより、セグメント３０の発生断面力を最小にさせ
ると共に、トンネル断面方向の任意の位置に配置できる
ように、シールドトンネル１２の内径に合わせたアーチ
状の配置となる。

【００２４】支保工リング構造部材２６は、後行シール
ドトンネルの掘削機の掘進によって生じる過大な土圧が
作用するセグメント３０の支持ができる強度を有する。

【００２５】前記各支保工ユニット２７は、対向する支
保工リング構造部材２６間に介在させた複数の推進用油
圧シリンダ３３で結合されている。支保工ユニット２７
を移動させる場合、移動させんとする一台の支保工ユニ
ット２７のセグメント支保用油圧シリンダ３２を縮めて
この支保工ユニット２７を移動可能な状態にし、同じ支
保工ユニット２７の油圧シリンダ３３を伸長させ、他の
支保工ユニット２７のセグメント支持プレート３１の抵
抗摩擦力を反力として丁度尺取り虫のように移動を行な
う。反力をとる場合、図２Ａに示すように、台車２５と
レール２３の間に配置した滑り止治具３４を使用するよ
うにしてもよい。

【００２６】支保工台車すり付け用ユニット２８、２８
は、レール２３に沿って移動自在となり、台車２５上に
設けた支保工台車内資機材、ズリ搬出用レール３５と、
シールドトンネル１２内に敷設した坑内資機材、ズリ搬
出用レール２４とを連続させ、資機材やズリの搬出入車
両３６が支保工リング構造部材２６内を通過して移動で
きるようにするためのものである。

【００２７】次に、図３ＡとＢはローラ支持形自走式の
支保工装置２１ｂを示しており、図２ＡとＢに示したプ
レート支持形自走式の支保工装置２１ａと同一部分につ
いては同一符号を付して説明に代える。このローラ支持
形自走式の支保工装置２１ｂは、支保工リング構造部材
２６の外周で複数個所に、台車２５の走行方向に回転可
能な状態でセグメント３０に接触するセグメント支持ロ
ーラ３７と、この支持ローラ３７と支保工リング構造部
材２６との間に介在させたセグメント支保用油圧シリン
ダ３２を設けている。

【００２８】このローラ支持形自走式の支保工装置２１
ｂを移動させる場合は、移動させんとする一台の支保工
ユニット２７の油圧シリンダ３２を縮め、同じ支保工ユ
ニット２７を滑り止め治具３４を反力として推進用油圧
シリンダ３３で移動させる。

【００２９】図４ＡとＢは、牽引式支保工装置２１ｃを
示しており、先のローラ支持形自走式の支保工装置２１
ｂと同一部分には同一符号を付して説明に代える。この
牽引式支保工装置２１ｃは、先行シールド掘削機１１側
に位置する支保工ユニット２７にウインチ３８を取付
け、このウインチ３８に巻取ったワイヤ３９の先端を先
行シールド掘削機１１に接続し、先行シールド掘削機１
１の掘進による推進力で支保工装置２１ｃを前進動させ
ると共に、ウインチ３８の作動によるワイヤ３９の巻取
り及び繰出しによって支保工装置２１ｃの位置を微調整
することになる。上記牽引式支保工装置２１ｃにおい
て、各支保工ユニット２７間の油圧シリンダ３３は、相
互の連結と間隔調整用となる。

【００３０】図５と図６は、各支保工ユニット２７にお
いて、セグメント支持プレート３１のセグメント支持位
置をセグメント３０の周方向に位置調整すると共に、セ
グメントの支持が支保工リング構造部材２６で確実に行
なえるようにした構造の一例を具体的に示している。

【００３１】同図において、支保工リング構造部材２６
を形成するＨ型鋼の外側フランジ４１に、このフランジ
４１を外側から抱くように外嵌し、Ｈ型鋼の長さ方向及
び支保工リング構造部材２６の内外方向に可動となる台
座４２を配置し、この台座４２の両端で両側の位置に、
フランジ４１の下面へ当接する固定転子４３と、フラン
ジ４１の上面に当接するよう、油圧シリンダ４４で上下
動自在となる可動転子４５とが取付けられている。

【００３２】図示のように、油圧シリンダ４４を伸長さ
せると、可動転子４５がフランジ４１の表面に当接して
台座４２が持上がり、固定転子４３と可動転子４５でフ
ランジ４１を挟んで台座４２がフランジ４１から浮上
り、Ｈ型鋼に沿う台座４２の移動が可能な状態となる。

【００３３】また、油圧シリンダ４４を収縮させると、
可動転子４５が引上げられ、台座４２はフランジ４１の
表面に重なり状となる。上記フランジ４１の表面で長さ
方向にラック４６を設け、台座４２の上面に油圧シリン
ダ４７で上下動する昇降台４８を配置し、この昇降台４
８に上記ラック４６と係脱するピニオン歯車４９と、ピ
ニオン歯車４９を駆動するモータ５０が取付けられてい
る。

【００３４】図示のように、台座４２をフランジ４１か
ら浮かせた状態でピニオン歯車４９を下降させ、ラック
４６と噛合させれば、モータ５０の起動によるピニオン
歯車４９の回転で台座４２はＨ型鋼の長さ方向に移動す
ると共に、台座４２をフランジ４１の上面に重ねるとき
は、昇降台４８を上昇させ、ピニオン歯車４９をラック
４６から離反させておくようにする。

【００３５】前記台座４２上にセグメント支保用油圧シ
リンダ３２が立設され、このシリンダ３２のピストン枠
の上端にセグメント支持プレート３１が取付けられ、台
座４２がフランジ４１上に重なる状態で油圧シリンダ３
２を伸長させ、セグメント支持プレート３１をセグメン
ト３０の内周面に圧接させることにより、セグメント３
０の支持荷重を支保工リング構造部材２６に伝達するこ
とになる。なお、図５と図６において、セグメント支持
プレート３１に代えて、セグメント支持ローラ３７を用
いるようにしてもよい。

【００３６】この発明の施工装置は上記のような構成で
あり、次に施工の方法を説明する。

【００３７】図１に示すように、複数のシールドトンネ
ルを近接して同時に施工するに際し、先行シールドトン
ネル１２内に支保工装置２１を、敷設したレール２３に
沿って移動できるように配置し、この支保工装置２１を
後行シールドトンネル１３、１４のシールド掘削機１
５、１６に並列するよう位置させ、この位置でセグメン
ト支保用油圧シリンダ３２を伸長させ、セグメント支持
プレート３１や支持ローラ３７でセグメント３０を内周
面から支持する。

【００３８】これにより、後行シールドトンネル１３、
１４の掘進に伴い、先行シールドトンネル１２のセグメ
ント３０に一時的に作用する過大な土圧を支保工装置２
１で仮受けし、先行シールドトンネル１２のセグメント
３０の発生断面力を低減させる。

【００３９】また、先行シールドトンネル１２の掘削機
による掘進情報を制御コンピュータ１７に送り、後行シ
ールドトンネル掘削機１３、１４の推進力、掘削土量、
掘削機姿勢、裏込め注入量注入圧力の制御を行なうと共
に、後行シールドトンネル掘削機１３、１４の掘進にと
もない、先行シールドトンネル１２内の支保工装置２１
を自走もしくは牽引によって移動させ、セグメント３０
の支保位置を掘削機１５、１６に並列するように配置す
る。

【００４０】これにより、先行シールドトンネル１２の
掘進に少し遅らせて後行シールドトンネル１３、１４を
掘進することが可能になり、従って複数のシールドトン
ネル１２、１３、１４の近接同時施工が可能になる。

【００４１】また、先行シールドトンネル１２の掘進に
おいて、支保工装置２１の支保工リング構造部材２６
は、内部に十分な空間を有するリング状に形成されてい
るため、先行シールドトンネル１２でのズリ排出や資機
材の搬出入が支障なく行なえる。

【００４２】

【効果】以上のように、この発明によると、複数のシー
ルドトンネルを近接して構築する場合に、各シールドト
ンネルを同時に掘進することが可能になり、複数のシー
ルドトンネル構築が能率よく行なえ、工期の大幅な短縮
が可能になる。

【００４３】また、先行シールドトンネルのセグメント
を支保する支保工装置を、後行シールドトンネルの掘削
機の掘進にともなって移動されるようにしたので、セグ
メントの支保が土圧のかかる部分でけでよく、先行シー
ルドトンネル内に仮設支保工部材を設置、撤去する手間
がなくなり、工事の準備作業の煩雑さを解消でき、工期
の短縮により、施工コストの低減が可能になる。

【００４４】更に、支保工装置の支保工リング部材を内
部に空間のある構造にしたので、この空間部分を利用し
て先行シールドトンネルにおけるズリの排出や資機材の
搬出入が支障なく行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数のシールドトンネルの同時施工状態を示す
説明図

【図２】（Ａ）はプレート支持形自走式の支保工装置を
示す縦断側面図、（Ｂ）は同上の縦断正面図

【図３】（Ａ）はローラ支持形自走式の支保工装置を示
す縦断側面図、（Ｂ）は同上の縦断正面図

【図４】（Ａ）は牽引式の支保工装置を示す縦断側面
図、（Ｂ）は同上の縦断正面図

【図５】セグメント支持プレートを移動させるための具
体的な構造を示す縦断正面図

【図６】同上の縦断側面図

【図７】複数のシールドトンネルを近接して掘進する場
合に一時的に作用する外力の説明図

【図８】複数の近接シールドトンネルに発生する曲げモ
ーメントの説明図

【図９】複数のシールドトンネルを近接して掘進する場
合の従来のトンネル間隔の説明図

【図１０】複数のシールドトンネル掘削機を近接して掘
進する場合の従来の支保工形式を示す説明図

【符号の説明】

１１ シールド掘削機 １２ 先行シールドトンネル １３、１４ 後行シールドトンネル １５、１６ シールド掘削機 １７ 制御コンピュータ ２１ 支保工装置 ２３ レール ２６ 支保工リング構造部材 ２７ 支保工ユニット ２８ 支保工台車すり付け用ユニット ３０ セグメント ３１ 支持プレート ３２ 油圧シリンダ ３３ 油圧シリンダ ３５ レール ３７ 支持ローラ ３８ ウインチ ３９ ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−66394（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−296998（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 23/00 E21D 9/06 301

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のシールドトンネルを近接して同時
   に構築する施工方法において、後行シールドトンネル掘
   削機の現在位置を先行シールドトンネルの制御機構に伝
   達し、先行シールドトンネル内に設置され、このトンネ
   ル内を移動可能にした支保工装置を後行シールドトンネ
   ル掘削機に並列するように配置し、後行シールドトンネ
   ルの掘進に伴い、先行シールドトンネルのセグメントに
   一時的に作用する過大な土圧を支保工装置で仮受けし、
   先行シールドトンネルセグメントの発生断面力を低減さ
   せることを特徴とする複数のシールドトンネル近接同時
   施工方法。
2. 【請求項２】 先行して構築される先行シールドトンネ
   ルの掘進情報を、後続の後行シールドトンネル掘削機に
   伝達することにより、この掘削機の推進力、掘削土量、
   掘削機姿勢制御、裏込め注入量注入圧力の制御を行うこ
   とを特徴とする請求項１に記載の複数のシールドトンネ
   ル近接同時施工方法。
3. 【請求項３】 先行シールドトンネルのセグメントに一
   時的に作用する過大な土圧を支持するトンネル内の支保
   工装置であって、セグメントと直接接触する支持部材
   と、土圧を支えかつズリ排出や資機材の搬出入が可能な
   内空間を持つ円形ないし多角形の支保リング構造部材
   と、前記支持部材と支保リング構造部材との間に介在
   し、支保リング構造部材に土圧を伝達すると共に支保リ
   ング構造部材の支保圧力を自在に調整できる油圧機構と
   で支保ユニットを構成し、該支保工ユニットを複数台連
   結してトンネル内を移動できるようにした複数のシール
   ドトンネル近接同時施工装置。
4. 【請求項４】 隣接する支保工ユニット間を複数の推進
   用油圧シリンダで連結し、該油圧シリンダを伸縮するこ
   とにより支保工ユニットを順次推進させ、支保工装置全
   体を自走可能にした請求項３に記載の複数のシールドト
   ンネル近接同時施工装置。
5. 【請求項５】 先行シールドトンネル内を移動可能とな
   る支保工台車上に複数の支保工ユニットを載置して支保
   工装置を形成し、シールドトンネル掘削機と支保工台車
   をシールドトンネル掘進機の推進力で支保工台車を牽引
   するよう、微調整用ウインチを有する牽引装置を介して
   接続した請求項３に記載の複数のシールドトンネル近接
   同時施工装置。