JP3565488B2 - シールド掘削機によるトンネル掘削工法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機によるトンネル掘削工法に関し、特に道路用トンネルなど超大断面の非円形（複合円、馬蹄形等）のシールド施工に適用して好適なシールド掘削機によるトンネル掘削工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法には、泥水式と泥土圧式の２種類のタイプがあり、それぞれには、長所と短所があり、現場条件を検討し、タイプを決めている。
【０００３】
複円形、矩形など非円形断面のシールド工法の実績もあり、特に複円形の場合、各カッタ毎に独立したチャンバを有し、複数独立チャンバシールド掘削機の実績もある。
【０００４】
しかし、従来のシールド工法は、複数の独立したチャンバを有するシールド掘削機の場合でも、泥水式か泥土圧式の何れか一方のタイプで施工していた。
【０００５】
泥水式には、カッタトルクの低減、長距離掘進への適用、カッタビットの摩耗低減などのメリットがあり、泥土圧式には、低土被り施工時の地山管理の安定性、カッタ面盤形状の制約が少ないなどのメリットがある。
【０００６】
施工土層が全線にわたって同種の工区であれば、上記のメリットを勘案して工法を選択できるが、施工途中で地山条件が著しく変化する場合、泥水式か泥土圧式の何れか一方の選択は、工区によって、施工が不安定になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の上記問題点を解決するためになされたもので、施工条件の変化に対応して、任意に施工法を変化させることのできるシールド掘削機によるトンネル掘削工法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、独立したチャンバを有して非円形断面に合せた３基のカッタを有し、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式とに切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、正常区間は泥水式で掘削し、低土被り区間は泥土圧式に切替えて掘削するようになっている。
【０００９】
また、本発明によれば、上部にスポーク式カッタを備え下部に面板式カッタを備え、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式に切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、上部のスポーク式カッタのチャンバは泥土圧式に、下部の面板式カッタのチャンバは泥水式に切り替えたままにして、上部のスポーク式カッタで上部の透水性の高い地山を掘削し、下部の面板式カッタで下部の砂礫層を掘削するようになっている。
【００１０】
さらに本発明によれば、中央に円形面板式カッタを備え、その中央の円形面板式カッタの左右に偏心回転スポーク式カッタを備え、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式に切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、中央の円形面板式カッタのチャンバは泥水式に、左右の偏心回転スポーク式カッタのチャンバは泥土圧式に切り替えたまま用いるようになっている。
【００１１】
正常区間は、泥水式で施工し、低土被り区間は、泥土圧式に切替えて施工することにより、ビットの摩耗低減と、低土被り区間での地山の安定性が図られる。また、上部の泥土圧式のスポーク式カッタで、上部の透水性の高い地山を掘削し、下部の泥水式の面板式カッタで、下部の砂礫層を掘削することにより、切羽の安定とビットの摩耗低減が図られる。
【００１２】
さらに、中央に円形面板式カッタを、左右に偏心回転スポーク式カッタを備え、中央の円形面板式カッタは、泥水式、左右の偏心回転スポーク式カッタは、泥土圧式であるシールド掘削機によれば、中央の円形面板式カッタのビットの摩耗低減、左右に偏心回転スポーク式カッタの開口による地山崩壊防止が図られる。
【００１５】
施工条件に合わせて、カッタのチャンバを、泥水式或いは泥土圧式のどちらか有利なタイプに切り替え施工することで、施工条件、地山条件が著しく変化する現場において、常に安定した施工が可能となる。
【００１６】
図１及び図２は、参考例を示し、カッタ１のチャンバ２に、泥水式の送排泥管３と泥土圧式のスクリュウコンベア４とが設けられており、泥水式或いは泥土圧式の有利なタイプに切り替える。
【００１７】
その他、図２において、５はカッタ駆動電動モータ、６はシールドジャッキ、７は送水管、８はテールグラウトシール、９はセグメントを示す。
【００１８】
図３及び図４は、本発明の第１実施例を示し、非円形断面に合わせて、３基のカッタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃを配置し、各カッタ１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、それぞれ独立したチャンバ２が設けられている。
【００１９】
独立した各チャンバ２には、それぞれ泥水式の送排泥管３と泥土圧式のスクリュウコンベア４が設けており、独立した各チャンバ２の一部又は全部を、泥水式或いは泥土圧式の有利なタイプに切り替える。
【００２０】
上記のシールド掘削機でトンネルを掘削するに際し、長距離シールドで工区の一部に土被りが少ない区間がある場合、正常区間は、泥水式で掘削し、低土被り区間は、泥土圧式に切替えて掘削する。
【００２１】
これにより、泥水によるビットの摩耗低減と、泥土圧による低土被り区間での地山の安定性向上の両者のメリットを生かすことができる。
【００２２】
図５は、本発明の第２実施例を示し、上部にスポーク式カッタ１Ｄを備え、下部に面板式カッタ１Ｅを備えたものであり、上部のスポーク式カッタ１Ｄは、泥土圧式、下部の面板式カッタ１Ｅは、泥水式となっている。
【００２３】
泥土圧式とした上部のスポーク式カッタで上部の透水性の高い地山を掘削し、泥水式とした下部の面板式カッタで、下部の砂礫層を掘削する。これにより、切羽の安定とビットの摩耗の低減を図ることができる。
【００２４】
図６は、本発明の第３実施例を示し、中央に円形面板式カッタ１Ｆを備え、左右に偏心回転スポーク式カッタ１Ｇ、１Ｇを備えており、中央の円形面板式カッタ１Ｆは、泥水式、左右の偏心回転スポーク式カッタ１Ｇ、１Ｇは、泥土圧式となっている。
【００２５】
このシールド掘削機によれば、中央の円形面板式カッタ１Ｆのビットの摩耗低減と、左右に偏心回転スポーク式カッタ１Ｇ、１Ｇの開口による地山崩壊防止の両方が同時に図られる。
【００２６】
【発明の効果】
泥水式と泥土圧式に、任意に切り替えることで、両者のメリットを効率よく引き出すことができ、安定したシールド施工ができる。
【００２７】
また、地山条件の著しい変化にも対応できるため、中間立坑の基数、シールド掘削機の基数の低減が可能である。
【００２８】
また、特に非円形断面での特殊切削機構（揺動式、偏心回転式など）を自由に選択でき、複雑な断面のシールド施工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例を示すシールド掘削機の正面図。
【図２】図１のシールド掘削機の側縦断面図。
【図３】本発明が実施される非円形シールド掘削機の正面図。
【図４】図３の側断面図。
【図５】本発明が実施される非円形シールド掘削機の他の例の正面図。
【図６】本発明が実施される非円形シールド掘削機の更に他の例の正面図。

Claims (3)

  1. 独立したチャンバを有して非円形断面に合せた３基のカッタを有し、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式とに切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、正常区間は泥水式で掘削し、低土被り区間は泥土圧式に切替えて掘削することを特徴とするシールド掘削機によるトンネル掘削工法。
  2. 上部にスポーク式カッタを備え下部に面板式カッタを備え、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式に切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、上部のスポーク式カッタのチャンバは泥土圧式に、下部の面板式カッタのチャンバは泥水式に切り替えたままにして、上部のスポーク式カッタで上部の透水性の高い地山を掘削し、下部の面板式カッタで下部の砂礫層を掘削することを特徴とするシールド掘削機によるトンネル掘削工法。
  3. 中央に円形面板式カッタを備え、その中央の円形面板式カッタの左右に偏心回転スポーク式カッタを備え、各カッタのチャンバに泥水式の送排泥管と泥土圧式のスクリューコンベアの両方が設けられ、掘削に際して泥水式と泥土圧式に切り替えて用いるシールド掘削機によるトンネル掘削工法において、中央の円形面板式カッタのチャンバは泥水式に、左右の偏心回転スポーク式カッタのチャンバは泥土圧式に切り替えたまま用いることを特徴とするシールド掘削機によるトンネル掘削工法。
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