JP3590429B2 - カッタ付きセグメントの組立方法 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シールド掘進機に用いられるカッタ付きセグメントの組立方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シールド掘進機は、機体の前部に設けられたカッタ部材により切羽を掘削し、その掘削坑の内周面にセグメントを組み立て、その既設セグメントを反力受部材として船食虫の如く推進するようにしたトンネル成形マシンである。上記セグメントは、トンネルの周方向に複数に分割されており、シールド掘進機に設けられたエレクタにより掘削坑の内周面に沿って組み立てられ、実質的なトンネル壁を構築するものである。
【0003】
ところで、電線を収容するトンネルや下水道用のトンネル等の分野では、上述のようにして形成された本トンネルから横発進で別の小径のトンネル(横坑)を掘削成形する場合がある。この場合、先ず、本トンネルから横発進する横坑発進部の付近の地盤に地表から硬化剤等を注入して地盤改良を行う。次に、地盤が硬化した後に本トンネルのセグメントの一部を取り外して側部地山を切り崩し、そこに横坑掘進用のシールド掘進機の発進スペースを成形する。その後、横坑掘進用シールド掘進機を上記発進スペースにて組み立て、その横坑掘進用シールド掘進機を本トンネルから横発進させて横坑を掘削成形していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、かかる施工方法では、本トンネルのセグメントの一部を取り外した際に、地盤改良が不十分である場合等には土圧によって土砂が本トンネル内へ侵入する虞があり、安全性上好ましくない。また、地盤改良には長期間を要するので工期が長期化してしまう。また、大都市等においては、地表から地盤改良を行えない場合が多く、実際上施工不能となることがある。
【0005】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、本トンネルから横発進で横坑を掘削成形する際に、安全性の向上と工期の短縮化を図るべく用いられるカッタ付きセグメントの組立方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、掘削坑の内周面に沿って組み立てられて実質的なトンネル壁を形成するセグメント本体に、トンネル壁の内外を連通する連通穴を形成すると共に、その連通穴にこれを塞ぐ横坑発進用のカッタ部材を着脱自在に取り付けたカッタ付きセグメントを用意し、該カッタ付きセグメントを掘削坑の内周面に沿って組み立てるに際して、先ず、シールド掘進機のテール部にスライド自在に重合された内筒と外筒とを離間させてテール部を拡幅し、その後、その拡幅されたテール部の内側にて上記カッタ付きセグメントを掘削坑の内周面に沿って組み立てるようにしたものである。
【0010】
【作用】
上記カッタ付きセグメントの組立方法によれば、幅の広いカッタ付きセグメントを内筒と外筒とを離間させて拡幅されたテール部内にて、組み立てることができる。
【0014】
【実施例】
本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する。
【0015】
図1〜図5に示すように、本実施例にかかる組立方法に用いられるカッタ付きセグメント1は、掘削坑の内周面に沿って組み立てられて実質的なトンネル壁を形成するセグメント本体2と、セグメント本体2にトンネル壁の内外を連通するように形成された連通穴3と、連通穴3にこれを塞ぐように着脱自在に取り付けられた横坑発進用のカッタ部材4とから構成されている。
【0016】
セグメント本体2は、トンネル壁の内径の曲率に合わせて湾曲成形された表皮板5と、表皮板5の四辺からトンネルの径方向内方にトンネル壁の厚さだけ延出された端部板6とを備えており、所謂鋼板型セグメントとなっている。このセグメント本体2の各端部板6には、当該セグメント本体2をこれに隣接するセグメント7に締結するためのボルト孔8が開けられている。
【0017】
セグメント本体2の表皮板5の中央部には、表裏を連通する穴9が開けられており、その穴9に円筒体10が溶接されている。すなわち、円筒体10は、その内部がトンネル壁の内外を連通する連通穴3となるものである。また、円筒体10は、当該円筒体10を中心として6枚放射状に配置された補強板11によって支持されている。各補強板11は、それぞれ端部板6と表皮板5と円筒体10とに溶接されている。
【0018】
円筒体10の内部すなわち連通穴3には、これを塞ぐようにして横坑発進用のカッタ部材4が着脱自在に取り付けられている。カッタ部材4は、連通穴3に挿入された筒状のカッタフード12と、カッタフード12にこれを蓋するように設けられたバルクヘッド13およびカッタモータ取付フランジ50と、バルクヘッド13およびカッタモータ取付フランジ50に回転自在に設けられ実質的に横坑を掘削するカッタ14とから構成されている。
【0019】
カッタフード12は、円筒体10の内径よりも僅かに小径に成形されており、円筒体10の内部(連通穴3)に挿抜自在に遊嵌されている。バルクヘッド13は、筒状のカッタフード12の略中央部に設けられており、カッタモータ取付フランジ50は、筒状のカッタフード12の坑内側端部の開口部に設けられている。これらバルクヘッド13およびカッタモータ取付フランジ50には、その中心部にカッタ14の回転軸15が軸支されている。回転軸15の地山側の端部には、4本のカッタスポーク16からなるカッタ14が設けられている。
【0020】
カッタモータ取付フランジ50には、図2に示すように、カッタモータを取り付けるための穴18が形成されており、これら穴18に取り付けられたカッタモータ(図示せず)がカッタ14の回転軸15に固定されたカッタギヤ51に噛合するようになっている。また、バルクヘッド13には、穴52が形成されており、この穴52には、カッタ室内17の掘削土砂を坑内に移送するためのスクリューコンベヤのパイプ53が接続されている。パイプ53の先端には図示しない油圧ジャッキにて開閉するゲート板54が設けられている。
【0021】
なお、スクリューコンベヤの代わり排泥管を備えた泥水式シールドの場合には、図2(b) に示すようにバルクヘッド13の穴52に排泥管54を接続し、その排泥管54の端部に管内を開閉するボールバルブ55を設ければよい。また、上記カッタ14は、前述のようなスポーク型カッタに限らず、地山の土質に応じて、円板状のカッタディスクに土砂取込口を設けたディスク型のカッタとしてもよい。
【0022】
この構成によれば、バルクヘッド13がトンネルの内外を実質的に仕切るため、地山の土圧は、バルクヘッド13に加わることになる。また、バルクヘッド13で仕切られたカッタフード12の内部は、カッタ14で掘削された掘削土砂を取り込むためのカッタ室17となる。また、カッタモータ取付フランジ50の穴18は、後にカッタモータ等が取り付けられるまで、蓋部材19で覆われる。
【0023】
円筒体10の内周面(連通穴3の内周面)には、図2に示すようにカッタフード12との間を周方向にシールして地山から坑内への浸水を防止するシール手段20が設けられている。シール手段20の詳細を図3に示す。図示するように、円筒体10の内周面(連通穴3の内周面)には、軸方向に所定の間隔を隔てて、周方向に2列の取付溝21が刻設されている。取付溝21には、周方向に沿ってリング状に形成されたシール部材22が取り付けられている。
【0024】
シール部材22は、取付溝21の底部に密着されてボルトにより固定されるリング状のベース部23と、ベース部23から径方向内方に斜めに延出されてカッタフードに12押し付けられるリップ部24とから構成されている。リップ部24は、地山側に向けて斜めに延出されており、カッタフード12の全外周に密着するようにリング状に形成されている。このようにリップ部24を斜めに配置することにより、地山側から坑内への浸水に対する抵抗力が高まり、同時にカッタフード12が地山側へ発進する際の抵抗も少なくなる。
【0025】
上記円筒体10の坑内側の端部には、当該円筒体10とカッタフード12とを固定して、バルクヘッド13に加わる土圧を支持する土圧支持手段25が設けられている。土圧支持手段25は、図1および図2に示すように、一端が円筒体10の坑内側の端部26に溶接され、他端がカッタフード12とカッタモータ取付フランジ50の接続部27に溶接されたブロック体28からなっている。ブロック体28は、円筒体10の周方向に所定の間隔を隔てて十数個設けられている。これらブロック体28は、最終的にカッタフード12を横発進させるときには取り外されるものである。
【0026】
以上の構成からなる図1示すカッタ付きセグメント1は、図4および図5に示すように、主シールド掘進機29によって掘削された掘削坑の内周面に沿って組み立てられ、トンネル壁30を構築する。このカッタ付きセグメント1は、横坑掘削用のカッタ部材4を備えているため通常のセグメント31よりも幅広であり、他の3個の鋼板型セグメント7と共に4ピースで1リングを形成する。また、カッタ付きセグメント1に対向するセグメント7aには、横坑掘削用の掘進機本体32の反力受台33が設けられている。なお、通常のセグメント31は、鉄筋コンクリート製でも鋼板製でもよい。
【0027】
このように、上記構成のカッタ付きセグメント1を掘削坑の内周面に沿って組み立ててトンネル壁30を構築すると、カッタ付きセグメント1のセグメント本体2にトンネル壁30の内外を連通して形成された円筒体10の内部(連通穴3)は、横坑発進用のカッタ部材4によって塞がれた状態となる。すなわち、横坑発進用のカッタ部材4は、連通穴3を塞ぐ栓として機能し、トンネル壁30の内外を仕切る。よって、トンネル壁30の外側の土砂が連通穴3を通ってトンネル壁30の内側に侵入することが防止される。
【0028】
詳しくは、図2に示すように、円筒体10の内部(連通穴3)に挿入された筒状のカッタフード12は、カッタ部材4が連通穴3から離脱する際のガイドとして機能する。また、カッタフード12にこれを蓋するように設けられたバルクヘッド13は、連通穴3を覆う蓋として機能し、地山からの土圧を受ける。また、バルクヘッド13に回転自在に設けられたカッタ14は、実質的に横坑を掘削する掘削手段となる。また、円筒体10の内周に設けられたシール手段20は、連通穴3とカッタフード12との間を通って地山から坑内へ噴出しようとする浸水を防止する。また、連通穴3とカッタフード12とを固定する土圧支持手段25は、地山からバルクヘッド13に加わる土圧を支持する。
【0029】
上記カッタ部材4は、円筒体10の内部(連通穴3)に着脱自在に取り付けられていため、図5に一点鎖線で示すように当該カッタ部材4に横坑掘削用の掘進機本体32を接続し、その掘進機本体32を坑内発進させることにより、カッタ部材4は、掘進機本体32と共に連通穴3を通って側方へ発進される。かかる坑内発進により、主シールド掘進機29により構築された本トンネルに組み込まれたカッタ付きセグメント1を始点として、横坑が掘削される。
【0030】
横坑掘削の手順を図2及び図5に基づいて詳述する。先ず、カッタ部材4のカッタモータ取付フランジ50に、横坑掘削用の掘進機本体32の前胴シールドフレーム34を溶接する。次に、カッタモータ取付フランジ50の穴18に取り付けられた蓋19を外して、その穴18にカッタモータを取り付け、その回転軸に取り付けられたピニオンをカッタ14の回転軸15のカッタギヤ51に噛合させる。次に、スクリューコンベヤのパイプ53又は排泥管54に、カッタ室17内の掘削土砂を坑内に搬送するためのスクリューコンベヤ又は送排泥管(共に図示せず)を接続し、ゲート板54又はボールバルブ55を開く。
【0031】
次に、前胴シールドフレーム34の後部に、後胴シールドフレーム35を取り付ける。前後のシールドフレーム34,35は、中折れジャッキ(図示せず)を介して接続される。次に、後胴シールドフレーム35に、周方向に沿って複数の推進ジャッキ36を取り付ける。そして、各推進ジャッキ36を伸長させ、その先端を反力受台33に当接させる。これにより、バルクヘッド13に加わっていた土圧が反力受台33に支持されることになる。
【0032】
その後、カッタフード12と円筒体10とを固定していたブロック体28を、溶接部をカットすることにより取り外す。そして、上記推進ジャッキ36を更に伸長させて掘進機本体32とカッタ部材4とを一体的に推進させ、横坑を掘削していく。掘削された横坑の内周面には、掘進機本体32の内部に設けられたエレクタにより、横坑用のセグメントが組み立てられる。組み立てられたセグメントは、順次推進ジャッキ36の反力受けとなる。そして、ある程度掘進したならば、後胴シールドフレーム35にテール部を継ぎ足す。
【0033】
このようにして、主シールド掘進機29により構築された本トンネルから、それより小径の横坑を掘削することができる。この際、地盤改良等の煩雑でしかも長期間を要する工程はまったく必要ない。よって、工期を短縮化できる。また、従来のように本トンネルのセグメントを取り外すという危険な作業を行わなくて済むので安全性が向上する。
【0034】
ところで、上述のカッタ付きセグメント1は、図4に示すように通常のセグメント31よりも幅広であるため、図6に示すように主シールド掘進機29のテール部37を拡幅させた後に、主シールド掘進機29に掘削された掘孔の内周面に組み立てられる。主シールド掘進機29のテール部37は、図6(a) に示すように内筒38と外筒39とがスライド自在に重ねられた二重筒構造になっており、通常、内筒38の後端部38aが外筒39の凸部39aに溶接されて固定されている。以下にテール部37を拡幅させる手順を説明する。
【0035】
先ず、図6(a) に示すように主シールド掘進機29の推進ジャッキ40をストロークいっぱいまで伸長させる。次に、推進ジャッキ40を縮め、内筒38と外筒39との溶接部41をカットして相互にスライド自在とし、図6(b) に示すようにスペーサ42を介して推進ジャッキ40を伸長させる。すると、外筒39は土圧によって押さえ付けられているため取り残され、内筒38のみが推進する。これにより、図6(C) に示すようにテール部37の拡幅が達成される。なお、このとき内筒38と外筒39との間からの浸水を防止するために、内筒38に設けられたノズル43から止水剤を注入する。ノズル43の両側には、Oリング等のシール部材44が設けられている。
【0036】
このようにして拡幅されたスペース45に、図6(d) に示すようにカッタ付きセグメント1(図1参照)又はそれに隣接するセグメント7が組み込まれるのである。その後、通常の幅のセグメント31を組み込む場合には、外筒39に取り付けられたワイヤ46をジャッキ47で引き寄せ、外筒39を内筒38に重ね合わせて図6(a) の状態とし、ジャッキ47及びワイヤ46を介して外筒39を牽引したまま推進を行い、カッタ付セグメント1及び隣接するセグメント7を相対的に後方に取り残し、内筒後端部38aと外筒凸部39aとの接続部が全周、トンネル内側から開放となるまで推進を行う。そして、外筒凸部39aが開放となったところで、凸部39aと後端部38sとを再び溶接すればよい。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、幅の広いカッタ付きセグメントを内筒と外筒とを離間させて拡幅されたテール部内にて、組み立てることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に用いられるカッタ付きセグメントの斜視図である。
【図2】上記カッタ付きセグメントが組み込まれたトンネルの部分輪切り断面図である。
【図3】上記カッタ付きセグメントに備えられるシール手段の拡大図である。
【図4】上記カッタ付きセグメントが組み込まれたトンネルの側断面図である。
【図5】図4のV−V線断面図である。
【図6】上記カッタ付きセグメントを組み込むために行うテール部の拡幅を示す図である(実施例)。
【符号の説明】
1 カッタ付きセグメント
2 セグメント本体
3 連通穴
4 カッタ部材
37 テール部
38 内筒
39 外筒
45 スペース
Claims (1)
- 掘削坑の内周面に沿って組み立てられて実質的なトンネル壁を形成するセグメント本体に、トンネル壁の内外を連通する連通穴を形成すると共に、その連通穴にこれを塞ぐ横坑発進用のカッタ部材を着脱自在に取り付けたカッタ付きセグメントを用意し、該カッタ付きセグメントを掘削坑の内周面に沿って組み立てるに際して、先ず、シールド掘進機のテール部にスライド自在に重合された内筒と外筒とを離間させてテール部を拡幅し、その後、その拡幅されたテール部の内側にて上記カッタ付きセグメントを掘削坑の内周面に沿って組み立てるようにしたことを特徴とするカッタ付きセグメントの組立方法。
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JP03062795A JP3590429B2 (ja) | 1995-02-20 | 1995-02-20 | カッタ付きセグメントの組立方法 |
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- 1995-02-20 JP JP03062795A patent/JP3590429B2/ja not_active Expired - Fee Related
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