JP3705292B1 - 分岐シールドの発進方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 簡単な作業で土圧荷重を支持できる中折れ分岐シールドの発進方法を提供する。
【解決手段】 既設トンネル1内で、分岐シールド2のカッタ3と前胴部4とを組み立てると共に、発進口エントランス6を取り付け、前胴部4の推進ジャッキ18の推進力でカッタ3を発進坑口5から既設トンネル1外に発進させ、前胴部4の後端部が発進口エントランス6の後端部近傍に位置するまで発進した後に、発進口エントランス6の後端部に、前胴部4を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材25を取り付けて、その後、推進ジャッキ18を縮退させて、前胴部4の後方で後胴部33を組み立てた後に、分岐シールド2を発進させる。
【選択図】 図3

Description

本発明は、カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法に関するものである。
既設トンネルから、分岐シールドを発進させる場合、既設トンネル内で分岐シールドを組み立てた後に発進させるようになっている。ここで、シールド全長が既設トンネルの幅より長く、既設トンネル内で発進方向に向けて予め組み立てるスペースがない分岐シールドを発進させる場合には、分岐シールドのカッタと前胴部とを組み立てた後、既設トンネルの内壁に反力をとりながら分岐シールドのカッタ及び前胴部の一部を既設トンネル外へと発進させ、その後方の既設トンネル内スペースで分岐シールドの後胴部を組み立てるようになっている。
後胴部を組み立てる際には、既設トンネルの内壁に反力をとることができないので、カッタ前面にかかる土圧荷重を何らかの形で支持しなければならない。
従来、土圧荷重を受けるには、図9に示すように、分岐シールド51の前胴部52のシールドフレーム53外周部と既設トンネル54の床面55とを連結部材56で固定するようになっていた。連結部材56はスチールにて形成されており、分岐シールド51のシールドフレーム53に溶接固定されるようになっていた。
特開平5−179886号公報
しかしながら、上述の連結部材56は、カッタ57前面にかかる土圧荷重を支持しなければならないため、溶接量が非常に多く、その作業に多くの手間と時間を要していた。また、再発進時には、溶接部のガス切断が必要となり、この作業にも多くの手間と時間を要していた。
そこで、本発明は上記問題を解決すべく創案されたものであり、その目的は、簡単な作業で土圧荷重を支持できる分岐シールドの発進方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、カッタと、前胴部と、該前胴部の後端部の内方に挿入される後胴部と、上記前胴部に設けられるジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、上記既設トンネル内で、上記カッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記ジャッキを伸長させてその推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記前胴部の後端部に係合させた荷重受部材を上記発進口エントランスの後端部に取り付け、その荷重受部材により上記前胴部に伝わる土圧荷重を支持した状態で上記ジャッキを縮退させ、上記前胴部の後端部の内方に上記後胴部を挿入して上記分岐シールドを組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させることを特徴とする分岐シールドの発進方法である。
そして、請求項2の発明は、上記荷重受部材は、上記発進口エントランスの後端に固定手段にて着脱自在に、且つ、周方向に間隔を隔てて複数配置固定される請求項1記載の分岐シールドの発進方法である。
また、請求項3の発明は、上記前胴部に伝わる土圧荷重を上記荷重受部材により支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整する請求項1または2記載の分岐シールドの発進方法である。
また、請求項4の発明は、上記ジャッキによる推進は、上記前胴部後方の上記既設トンネル内に、上記ジャッキの反力を受ける反力受架台を設け、この反力受架台と上記ジャッキとの間に反力受ブロックを設け、この反力受ブロックに上記ジャッキを当接させて所定距離推進させた後に、上記ジャッキを順次縮退させてそのジャッキ後方に上記反力受ブロックを継ぎ足していくことで行う請求項1〜3いずれかに記載の分岐シールドの発進方法である。
また、請求項5の発明は、上記分岐シールドが、前胴部と後胴部とが屈曲可能に接続された中折れ分岐シールドであり、上記ジャッキが上記前胴部と後胴部間に架け渡された中折れジャッキである請求項1〜4いずれかに記載の分岐シールドの発進方法である。
また、請求項6の発明は、カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、上記既設トンネル内で、上記分岐シールドのカッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記推進ジャッキの推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記発進口エントランスの後端部に、上記前胴部を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材を取り付けて、その後、上記推進ジャッキを縮退させて、上記前胴部の後方で後胴部を組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させる方法であって、上記前胴部の後端部を上記荷重受部材を介して発進口エントランスに支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整するようにしたことを特徴とする分岐シールドの発進方法である。
また、請求項7の発明は、カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、上記既設トンネル内で、上記分岐シールドのカッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記推進ジャッキの推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記発進口エントランスの後端部に、上記前胴部を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材を取り付けて、その後、上記推進ジャッキを縮退させて、上記前胴部の後方で後胴部を組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させる方法であって、上記荷重受部材は、上記前胴部の後端部と係合する係止部を有すると共に上記発進口エントランスの後端にその周方向に沿って固定手段にて着脱自在に複数配置固定され、かつ、上記前胴部の後端部を上記荷重受部材を介して発進口エントランスに支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整するようにしたことを特徴とする分岐シールドの発進方法である。
本発明によれば、溶接作業を行うことなく、簡単な作業で土圧荷重を支持できるといった優れた効果を発揮する。
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1は本発明に係る分岐シールドの発進方法の第一工程を示した側断面図、図2は本発明に係る分岐シールドの発進方法の第二工程を示した側断面図、図3は本発明に係る分岐シールドの発進方法の第三工程を示した側断面図、図4は本発明に係る分岐シールドの発進方法の第四工程を示した側断面図、図5は分岐シールドの前胴部の支持状態を示した背面図、図6は発進口エントランス及び荷重受部材を示した拡大断面図、図7は荷重受部材を示した拡大背面図である。
本発明における既設トンネルは、シールド掘進機の発進地点及び終着地点で地上から地下部へ形成される立坑も含む。
かかる分岐シールドは、断面円形の既設トンネルの内径よりも長い全長を有しており、上記既設トンネル内には、分岐シールドをその発進方向に向けて予め組み立てるスペースがない。本実施の形態では、分岐シールドが、その前胴部と後胴部とが互いに屈曲可能に接続された中折れ分岐シールドである場合を例に挙げて説明する。
かかる中折れ分岐シールドは、カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキ(本実施の形態では中折れジャッキ)とを有している。
中折れ分岐シールドを組み立てて発進させるには、図1に示すように、まず、既設トンネル1内で、分岐シールドたる中折れ分岐シールド2のカッタ3と前胴部4とを組み立てると共に、既設トンネル1の発進坑口5位置に発進口エントランス6を取り付ける。
さらに、前胴部4の後方に、推進ジャッキたる中折れジャッキ18の反力を受ける反力受架台19を設ける。
カッタ3は、カッタ回転軸7と、前面に複数のカッタビット8を有するカッタスポーク9とを備えている。カッタ3は、工場等の既設トンネル1の外部で製造され、一体化された状態で立坑(図示せず)から搬入され、台車(図示せず)にて既設トンネル1内の発進坑口5が形成される壁面の側部まで搬送される。
前胴部4は、前方側から第一前胴部11と第二前胴部12とに分割されており、第一前胴部11をカッタ3の後部に組み立てた後、その後部に第二前胴部12を組み立てる。なお、前胴部4は一体的に搬送及び組立が可能であれば、分割しなくてもよい。
発進口エントランス6は、発進する中折れ分岐シールド2の外周部を覆う円筒状に形成されており、中折れ分岐シールド2を導入する円筒状のエントランスシール14と、このエントランスシール14を既設トンネル1の内壁面に接続する受口部材15とを備えている。エントランスシール14の内周面には、シール部材16が設けられており、中折れ分岐シールド2発進時の既設トンネル1内外を区画するようになっている。エントランスシール14の内周面下部には、中折れ分岐シールド2の荷重を支持する支持部材17が設けられている。なお、発進口エントランス6は、覆う分岐シールドの形状が非円形の場合は、その形状に合わせて非円形の筒状に形成される。
反力受架台19は、前胴部4後方の中折れ分岐シールド2の組立スペース21よりもさらに後方に設けられ、既設トンネル1の内壁面22に固定されている。
前胴部4の組立が終了した後、図2に示すように、中折れジャッキ18の後端にシュー23を取り付け、シュー23と反力受架台19との間に反力受ブロック24を設ける。反力受ブロック24は、中折れジャッキ18のストロークと同等の長さを有している。そして、この反力受ブロック24にシュー23を介して中折れジャッキ18を当接させて所定距離推進させる。中折れジャッキ18が略ストローク分伸長したところで、中折れジャッキ18を順次縮退させて、その縮退した中折れジャッキ18とその後方の反力受ブロック24との間に、新たに反力受ブロック24を継ぎ足していき中折れ分岐シールド2の推進力を得る。
上記推進力で、カッタ3と前胴部4とを発進口エントランス6内に進入させた後、カッタ3を回転させながら、上述の推進力によって、カッタ3を発進坑口5から既設トンネル1外に発進させる。そして、前胴部4の後端部が発進口エントランス6の後端部近傍に位置するまで発進したところで停止する。
その後、発進口エントランス6の後端部に、前胴部4を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材25を取り付ける(図3参照)。この荷重受部材25は、カッタ3から前胴部4に伝わる土圧荷重を支持するためのものである。
図5乃至図8に示すように、荷重受部材25は、発進口エントランス6の後端にその周方向に沿って複数設けられる。荷重受部材25は、側面から見てL字状に形成されており、発進口エントランス6の後端面に固定される固定部26と、前胴部4の後端部と係合する係止部27とを有している。固定部26と係止部27は、プレートを屈曲して一体的に形成されており、発進口エントランス6の後端面と、前胴部4の後端部にそれぞれ面接触するようになっている。固定部26と係止部27には、補強板28が設けられている。補強板28は固定板26及び係止板27に直交する方向に設けられ補強リブの役目を果たす。固定部26には、貫通穴29が形成されており、ボルト等の固定手段31によって発進口エントランス6の後端面に着脱自在に固定される。
前胴部4の後端部を荷重受部材25を介して発進口エントランス6に支持させる際に、荷重受部材25と発進口エントランス6との間、荷重受部材25と前胴部4との間の双方またはいずれか一方(本実施の形態では双方)に、シム等の間隔調整部材32を設ける。間隔調整部材32は、複数の荷重受部材25に選択的に取り付けて、中折れ分岐シールド2の発進方向を事前に調整するようになっている。
例えば、中折れ分岐シールド2を斜め下方に向けて発進させる場合には、上部に位置する荷重受部材25と前胴部4との間に間隔調整部材32を設けて、前胴部4上側の支持位置を、前胴部4下側の支持位置よりも掘進方向前方に押し出して、前胴部4を斜め下方に傾斜させる。或いは、下部に位置する荷重受部材25と発進口エントランス6との間に間隔調整部材32を設けて、下側の荷重受部材を発進方向後方にずらすことで、前胴部4下側の支持位置を、前胴部4上側の支持位置よりも掘進方向後方にずらして、前胴部4を斜め下方に傾斜させる。
また、荷重受部材25と発進口エントランス6との間、荷重受部材25と前胴部4との間の双方に、間隔調整部材32を設けて、その厚さに差を設けて前胴部4を支持する角度を調整するようにしてもよい。
なお、荷重受部材25と発進口エントランス6との間に設けられる間隔調整部材32には、貫通穴37が形成され、その貫通穴37に固定手段31が挿入されるので、間隔調整部材32自体の重量を固定手段31で支持できる。よって比較的厚さの厚い間隔調整部材32を挿入できる。一方、荷重受部材25と前胴部4との間に設けられる間隔調整部材32には、貫通穴は形成されておらず、荷重受部材25と前胴部4で挟み込むことで固定される。よって、比較的厚さの薄い間隔調整部材32を用いる。この場合、荷重受部材25の固定後であっても、固定手段31を弛めることで、比較的容易に間隔調整部材32の増減を行うことができる。
上記実施の形態では、間隔調整部材32を、上側のみ或いは下側のみというように荷重受部材25に選択的に設けることで、中折れ分岐シールド2の掘進方向を調整しているが、これに限られるものではなく、全ての荷重受部材にシムを設け、そのシムの厚さ或いは枚数を調整することで、中折れ分岐シールドの向きを変えるようにしてもよい。
以上のように、荷重受部材25で前胴部4の後端部を支持した後に、中折れジャッキ18を縮退させると共に、反力受ブロック24を取り除く。その後、図3に示すように、後胴部33を前胴部4の後方の組立スペース21に搬送して、図4に示すように組み立てる。図3及び図4では、後胴部33のうち前胴部4に挿入される球面部34を備えた挿入部35が組み立てられている。挿入部35の内側には、シュー36が設けられており、中折れジャッキ18の先端に接続される。
その後、後胴部33の図示しない残部を順次搬入して、組み立てていく。中折れ分岐シールド2の組立が終了したら、後胴部33内の推進ジャッキ(図示せず)で推進力を得て、中折れ分岐シールド2を発進させる。
以上のように、上記実施の形態によれば、前胴部4後端に形成される中折れ分岐シールド2の球面軸受けの窪み部38を利用して、荷重受部材25を係止させたことによって、従来のように、中折れ分岐シールド2の外周面に連結部材(図9参照)56を溶接する必要がない。これと併せて、荷重受部材25は、発進口エントランス6の後端部にボルト等の固定手段で着脱自在に設けられているので、溶接作業やガス切断を行う必要がなく、中折れ分岐シールド2の固定に要する作業手間と時間を大幅に削減することができる。
また、シム等の間隔調整部材32を、複数の荷重受部材25に選択的に設けたことによって、間隔調整部材32を設ける荷重受部材25を選択して、間隔調整部材25の厚さや枚数を決定して設けるといった容易な作業で、中折れ分岐シールド2の掘進方向の微調整を事前に行うことができる。よって、中折れ分岐シールド2の正確な方向への発進が可能となり、施工精度が大幅に向上する。
なお、上記実施の形態では、分岐シールドとして中折れ分岐シールド2を例に挙げて説明したが、前胴部と後胴部を有していれば、これに限られるものではない。例えば、前胴部が後胴部に対して掘進可能に設けられた同時掘進シールド等にも本発明は適用可能である。
本発明に係る分岐シールドの発進方法の第一工程を示した側断面図である。 本発明に係る分岐シールドの発進方法の第二工程を示した側断面図である。 本発明に係る分岐シールドの発進方法の第三工程を示した側断面図である。 本発明に係る分岐シールドの発進方法の第四工程を示した側断面図である。 分岐シールドの前胴部の支持状態を示した背面図である。 発進口エントランス及び荷重受部材を示した拡大断面図である。 荷重受部材を示した拡大背面図である。 荷重受部材を示した斜視図である。 従来の分岐シールドの発進方法の工程を示した側断面図である。
符号の説明
1 既設トンネル
2 中折れ分岐シールド(分岐シールド)
3 カッタ
4 前胴部
5 発進坑口
6 発進口エントランス
18 中折れジャッキ(推進ジャッキ)
19 反力受架台
24 反力受ブロック
25 荷重受部材
27 係止部
31 固定手段
32 間隔調整部材
33 後胴部

Claims (7)

  1. カッタと、前胴部と、該前胴部の後端部の内方に挿入される後胴部と、上記前胴部に設けられるジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、
    上記既設トンネル内で、上記カッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記ジャッキを伸長させてその推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記前胴部の後端部に係合させた荷重受部材を上記発進口エントランスの後端部に取り付け、その荷重受部材により上記前胴部に伝わる土圧荷重を支持した状態で上記ジャッキを縮退させ、上記前胴部の後端部の内方に上記後胴部を挿入して上記分岐シールドを組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させることを特徴とする分岐シールドの発進方法。
  2. 上記荷重受部材は、上記発進口エントランスの後端に固定手段にて着脱自在に、且つ、周方向に間隔を隔てて複数配置固定される請求項1記載の分岐シールドの発進方法。
  3. 上記前胴部に伝わる土圧荷重を上記荷重受部材により支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整する請求項1または2記載の分岐シールドの発進方法。
  4. 記ジャッキによる推進は、上記前胴部後方の上記既設トンネル内に、上記ジャッキの反力を受ける反力受架台を設け、この反力受架台と上記ジャッキとの間に反力受ブロックを設け、この反力受ブロックに上記ジャッキを当接させて所定距離推進させた後に、上記ジャッキを順次縮退させてそのジャッキ後方に上記反力受ブロックを継ぎ足していくことで行う請求項1〜3いずれかに記載の分岐シールドの発進方法。
  5. 上記分岐シールドが、前胴部と後胴部とが屈曲可能に接続された中折れ分岐シールドであり、上記ジャッキが上記前胴部と後胴部間に架け渡された中折れジャッキである請求項1〜4いずれかに記載の分岐シールドの発進方法。
  6. カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、
    上記既設トンネル内で、上記分岐シールドのカッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記推進ジャッキの推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記発進口エントランスの後端部に、上記前胴部を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材を取り付けて、その後、上記推進ジャッキを縮退させて、上記前胴部の後方で後胴部を組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させる方法であって、
    上記前胴部の後端部を上記荷重受部材を介して発進口エントランスに支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整するようにしたことを特徴とする分岐シールドの発進方法。
  7. カッタと、前胴部と、後胴部と、上記前胴部と後胴部間に架け渡された推進ジャッキとを有する分岐シールドを既設トンネル内で組み立てて発進させる分岐シールドの発進方法において、
    上記既設トンネル内で、上記分岐シールドのカッタと前胴部とを組み立てると共に、上記既設トンネルの発進坑口位置に発進口エントランスを取り付け、その発進口エントランスに上記カッタと前胴部を進入させた後、上記推進ジャッキの推進力で上記カッタを上記発進坑口から既設トンネル外に発進させ、上記前胴部の後端部が上記発進口エントランスの後端部近傍に位置するまで発進した後に、上記発進口エントランスの後端部に、上記前胴部を後方から係止することで軸方向に支持する荷重受部材を取り付けて、その後、上記推進ジャッキを縮退させて、上記前胴部の後方で後胴部を組み立てた後に、上記分岐シールドを発進させる方法であって、
    上記荷重受部材は、上記前胴部の後端部と係合する係止部を有すると共に上記発進口エントランスの後端にその周方向に沿って固定手段にて着脱自在に複数配置固定され、かつ、
    上記前胴部の後端部を上記荷重受部材を介して発進口エントランスに支持させる際に、上記荷重受部材と上記発進口エントランスとの間、上記荷重受部材と上記前胴部との間の双方またはいずれか一方に、間隔調整部材を設けて、上記分岐シールドの発進方向を事前に調整するようにしたことを特徴とする分岐シールドの発進方法。
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