JP3721480B2 - Expansion / contraction segment for tunnel construction and its use - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中を掘進して断面の変化するトンネル構築用セグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の地中掘進においてトンネルの断面を変化させる場合には、断面変化区間で開削工事を行ったり、薬液注入等により地盤改良した後に既設トンネルの一部を撤去して地中にてトンネルの再構築工事を行ったり、あるいは、外形の異なるシールド機を用いたりして行っていた。
また、最近では、シールド機のセグメント組立部であるテール部に拡幅機能を設けることが提案され始めているが、その具体的な構成はまだ明らかにされておらず、さらに、それを実施するにあたって解決されなければならない問題もあって、実用化されるには至っていないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来は、断面が変化するトンネルを連続的に構築して行くことはできなかった。それに加えて、従来の各方法には次のような問題もあった。すなわち、開削工事を行う場合には地上用地の確保が必要となるほか、トンネル土被りが深い場合には開削作業自体も大規模になり、大幅なコストアップにつながる。。また、地中での工事の場合には、薬液注入等の地盤改良補助工法によるコストアップの他、安全面にも充分な注意が要求とされていた。一方、外形の異なるシールド機を使用する場合には、シールド機製作及び別シールド機の発進の為の新たな発進立坑を設置する等の必要があり、大幅なコストアップになっていた。
さらに、シールド機のテール部に拡幅機能を設けた場合、テール部拡幅による後方開口の断面変化に伴い、セグメント外面との隙間が拡大し、この隙間から土砂や地下水がトンネル内へ侵入する等の問題があった。本発明はこれらを解決するためになされたものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の拡縮セグメントは、地中を掘進してトンネルを構築するシールド機に用いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲むように設置されて、その前後端面が前後に設置されるセグメントとの接合面として利用されるトンネル構築用セグメントにおいて、シールド機のテール部開口の拡縮に応じて該セグメントを拡縮させるために、該セグメントの一部をシールド機の進行方向と直角方向に摺動可能とした接合部を備え、前記セグメントの一部の摺動に伴って前記接合部に生じる空間に従う収縮自在なシールを前記接合部に配置したものである。
また、前記セグメントの一部の摺動に伴って接合部に生じる空間を該セグメントの外側から塞ぐシール板を備えたものである。なお、前記セグメントの一部の摺動に伴って拡幅するジャバラシールと該ジャバラシールをカバーするための保護板とを前記接合部の内周側に設けてもよい。
さらに、前記拡縮セグメントの接合面に前後セグメントとの接合ボルト用穴として、最大拡幅量に相当する長さを有した長穴が設けられているものである。
【0005】
本発明の拡縮セグメントの使用方法は、トンネルをそれまでより拡げようとするところのシールド機のテール部内部に上記いずれかに記載のトンネル構築用拡縮セグメントを組み立てて、既設の隣接セグメントとボルトによって接合されている状態にし、シールド機が推進して前記拡縮移動セグメントがシールド機のテールシール部と重複しシールが可能な位置まで来たら、前記拡縮移動セグメントと前記既設の隣接セグメントとを接合していたボルトをゆるめ、スライドジャッキにより、前記拡縮移動セグメントをシールド機のテール部の拡幅に略一致するまで摺動させるものである。
【0006】
【発明の実施の形態】
実施の形態1
図1は本発明の一つの実施形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。本セグメントは、左右のセグメント桁及び上下のセグメント桁の一部を構成する拡縮移動セグメント1と上下のセグメント桁を構成する中央セグメント2からその周囲が構成される。拡縮移動セグメント1と中央セグメント2は、本拡縮セグメント左側の上下対称部にそれぞれ1つの接合部3と、右側の上下対称部にそれぞれ1つの接合部3を備えており、これら2組の接合部3は拡縮移動セグメント1が中央セグメント2に対して左右(シールド機の進行方向に直角な方向)に摺動できるようにはめ合わされる。さらに、拡縮移動セグメント1を摺動させる拡縮移動装置として、例えばスライドジャッキ5を着脱可能に左右の拡縮移動セグメント1間に渡しておく。ここではスライドジャッキを上下2段に設けている。また、拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との各接合部3には、拡縮移動セグメント1が中央セグメント2から離れる方向に移動したときに本拡縮セグメント外側に生じる空間を充填するために、収縮自在なシール袋4、例えば水圧調整が可能な水袋を配置している。これに加えて、拡縮移動セグメント1及び中央セグメントの前後端面(以後これを接合面という)には、本セグメントとこの前後の隣接セグメントとを接合するために使用するボルト用長穴6が全周にわたって設けられる。このボルト用長穴6の長手方向長さは、例えば拡縮移動セグメント1の移動量に等しくしておく。
【0007】
図2は図1の拡縮移動セグメント1を外側に摺動させて、セグメント全体が拡幅した場合の図1の接合部3付近の拡大図である。拡縮移動セグメント1の外側方向への摺動に伴って、本セグメントにおける拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との間には外側に空間が生じることになるが、その空間は図2に示すように水圧が加えられたシール袋4によって常に充填されて、隙間が生じないように調整される。
【0008】
次に、本拡縮セグメントの使用方法を説明する。トンネルをそれまでより拡げようとするところのシールド機テール内部で、まず本拡縮セグメントを図1のように組立てる。なお、図では示していないが、本セグメントはこの状態で既設の隣接セグメントとボルトによって接合されている。次に、シールド機が推進して、本拡縮セグメントがシールド機のテールシール部と重複しシールが可能な位置まで来たら、いったん本拡縮セグメントの一つ前のセグメントとの接合ボルトをゆるめ、スライドジャッキ5により、拡縮移動セグメント1をシールド機テール部の拡幅に略一致するまで摺動させる。このとき、拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との接合部3に発生する空間のうち、本拡縮セグメントの外面に発生する空間は、中央セグメント2に内蔵したシール袋4に外部の圧力に対抗する水圧を注入してその空間を充填し、隙間から土砂や地下水がトンネル内へ侵入することを防止する。
【0009】
なお、この拡縮移動セグメント1の移動前、本拡縮セグメントのボルト用長穴6の一端に接していた既設セグメントとの接合ボルトは、拡縮移動セグメント1の最大移動後、ボルト用長穴6の他端で接する事になり、その位置で該ボルトは再び締め付けられる。すなわち、ボルト用長穴6を採用したことによって、拡縮移動セグメント1の拡縮の際に、いちいちボルトを外して締め直しする手間を省くことができる。
【0010】
また、図2に示すように、既設の隣接セグメントが実線と2点鎖線で囲まれたサイズのセグメントであった場合、この既設セグメントに接合された本拡縮セグメントが接合後拡幅された場合にも、これらのセグメント接合面周囲に重複接合部(図2のA部)が確保されるように、本拡縮セグメントの接合面を拡幅しないタイプの既設セグメントの接合面より大きくして、その接合部からの土砂や地下水のセグメント内部への侵入を阻止している。
以上、本拡縮セグメントの拡幅の例を説明してきたが、この反対に拡幅されたセグメントを、元に戻す縮小の場合についても容易に想像できよう。
【0011】
実施の形態2
図3は本発明の別の実施の形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。この例は、先に説明した実施形態1とは、拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との接合部3の構成が少し相違している。すなわち、中央セグメント2を中心として、左右の拡縮移動セグメント1にオーバーラップするシール板7を本拡縮セグメントの外側に設け、拡縮移動セグメント1が拡幅した場合にも、シール板7が拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との接合部3に発生する空間を外側から塞ぐようにしたものである。なお、拡縮移動セグメント1に、シール板7との間及び中央セグメント2との間でそれぞれ摺動するシール材8を設けることで、シール機能の一層の向上を図ることができる。
【0012】
実施の形態3
図4は本発明の更に別の実施の形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。図からわかるように、これは先の実施形態2の変形例であり、拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との接合部3の内周側にジャバラシール9を設け、拡縮移動セグメント1の摺動に伴ってこのジャバラシール9を拡幅させるようにしたものである。なお、この場合には、ジャバラシール9をカバーするための保護板10を、拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との間に渡すのがよい。
【0013】
上記各実施例では、角形の拡縮セグメントについて説明したが、セグメントの形状は楕円や円であってもよい。また、セグメント桁の対称部に設ける接合部3を、本実施例では拡縮セグメントの左側と右側の2組から構成したが、それは1組としても、あるいは2組以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態の一例を示すセグメント全体の斜視図である。
【図2】 図1の拡縮移動セグメント1を外側に摺動させて、セグメント全体が拡幅した場合の接合部3付近の拡大図である。
【図3】 本発明の別の実施の形態を示すセグメント全体の斜視図である。
【図4】 本発明のさらに別の実施の形態を示すセグメント全体の斜視図である。
【符号の説明】
1 :拡縮移動セグメント
2 :中央セグメント
3 :拡縮移動セグメント1と中央セグメント2との接合部
4 :シール袋
5 :拡縮移動装置
6 :接合ボルト用長穴
7 :シール板
8 :シール材
9 :ジャバラシール
10:保護板[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel construction segment that excavates in the ground and changes its cross section.
[0002]
[Prior art]
When changing the tunnel cross-section during conventional underground excavation, excavation work is performed in the cross-section change section, or ground is improved by chemical injection, etc., and then part of the existing tunnel is removed and the tunnel is We were doing construction work or using shield machines with different external shapes.
Recently, it has begun to be proposed to provide a widening function in the tail part, which is the segment assembly part of the shield machine, but the specific configuration has not yet been clarified, and there is a solution in implementing it. There is a problem that must be done, and it is not yet put into practical use.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, conventionally, it has not been possible to continuously build tunnels with varying cross sections. In addition, the conventional methods have the following problems. In other words, when performing excavation work, it is necessary to secure a land for ground, and when the tunnel cover is deep, the excavation work itself becomes large-scale, which leads to a significant cost increase. . Moreover, in the case of construction work in the ground, in addition to the cost increase due to the ground improvement auxiliary method such as chemical injection, sufficient attention is required for safety. On the other hand, when using a shield machine having a different outer shape, it is necessary to manufacture a shield machine and install a new start shaft for starting another shield machine, which greatly increases the cost.
In addition, when the tailing part of the shield machine is provided with a widening function, the gap with the outer surface of the segment expands due to the cross-sectional change of the rear opening due to the widening of the tail part, and earth and sand and groundwater enter the tunnel from this gap. There was a problem. The present invention has been made to solve these problems.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The expansion / contraction segment of the present invention is used in a shield machine that excavates in the ground and constructs a tunnel, and is installed so as to surround the inside of the excavated tunnel, and its front and rear end faces are joined to the segments installed in the front and rear. In the tunnel construction segment used as a surface, in order to expand and contract the segment according to the expansion and contraction of the tail opening of the shield machine, a part of the segment can be slid in the direction perpendicular to the traveling direction of the shield machine. A shrinkable seal is provided at the joint, which is provided with a joint and follows a space generated in the joint as part of the segment slides.
In addition, a seal plate is provided that closes a space generated in the joint portion when the segment slides from the outside of the segment. In addition, you may provide the bellows seal which expands according to the sliding of a part of said segment, and the protection board for covering this bellows seal in the inner peripheral side of the said junction part.
Furthermore, a long hole having a length corresponding to the maximum widening amount is provided as a joint bolt hole with the front and rear segments on the joint surface of the expansion / contraction segment.
[0005]
The expansion / contraction segment of the present invention is constructed by assembling the tunnel expansion / contraction segment described in any one of the above inside the tail portion of a shield machine that intends to expand the tunnel more than before, by using an existing adjacent segment and bolt. When the shield machine is propelled and the expansion / contraction movement segment overlaps with the tail seal part of the shield machine and comes to a position where sealing is possible, the expansion / contraction movement segment and the existing adjacent segment are joined. The bolt that has been loosened is loosened, and the expansion / contraction movement segment is slid by slide jack until it substantially matches the widening of the tail portion of the shield machine.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
FIG. 1 is a perspective view of the entire expansion / contraction segment showing one embodiment of the present invention. This segment is composed of the left and right segment digits and the expansion / contraction moving segment 1 constituting a part of the upper and lower segment digits and the
[0007]
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the
[0008]
Next, the usage method of this expansion / contraction segment is demonstrated. The expansion / contraction segment is first assembled as shown in FIG. 1 inside the tail of the shield machine where the tunnel is to be expanded. Although not shown in the drawing, this segment is joined to the existing adjacent segment by a bolt in this state. Next, when the shield machine is propelled and this expansion / contraction segment overlaps the tail seal part of the shield machine and comes to a position where sealing is possible, once the joint bolt with the previous segment of this expansion / contraction segment is loosened, slide The expansion / contraction movement segment 1 is slid by the
[0009]
Before the expansion / contraction movement segment 1 is moved, the joint bolt with the existing segment that is in contact with one end of the bolt
[0010]
In addition, as shown in FIG. 2, when the existing adjacent segment is a segment surrounded by a solid line and a two-dot chain line, and when this expansion / contraction segment joined to this existing segment is widened after joining, The joint surface of this expansion / contraction segment is made larger than the joint surface of the existing segment of the type that does not widen so that an overlapping joint portion (A portion in FIG. 2) is secured around the joint surface of these segments. Intrusions inside the earth and sand and groundwater segments.
The example of the widening of the present enlarged / reduced segment has been described above. However, it can be easily imagined that the oppositely widened segment is reduced to the original.
[0011]
FIG. 3 is a perspective view of the entire expansion / contraction segment showing another embodiment of the present invention. In this example, the configuration of the
[0012]
FIG. 4 is a perspective view of the entire expansion / contraction segment showing still another embodiment of the present invention. As can be seen from the figure, this is a modification of the
[0013]
In each of the above-described embodiments, the rectangular expansion / contraction segment has been described, but the shape of the segment may be an ellipse or a circle. Moreover, although the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of an entire segment showing an example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of a
FIG. 3 is a perspective view of the entire segment showing another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a perspective view of the entire segment showing still another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Expansion / contraction movement segment 2: Central segment 3:
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