JP3822317B2

JP3822317B2 - Tunnel construction apparatus and tunnel construction method

Info

Publication number: JP3822317B2
Application number: JP17225897A
Authority: JP
Inventors: 和夫佐藤; 國夫仲田; 茂男藤井; 譲吉田; 均団野
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 1997-06-27
Filing date: 1997-06-27
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2017-06-27
Also published as: JPH1113380A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル断面を途中で変化させるようにしたトンネル構築装置およびトンネル構築方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル断面を途中で変化させるようにしたトンネル構築装置およびトンネル構築方法としては、主シールド掘進機の側部に副シールド掘進機を着脱自在に設け、主シールド掘進機の側部に副シールド掘進機を装着した状態で掘進することにより大断面トンネルを構築し、副シールド掘進機を取り外した主シールド掘進機によって小断面トンネルを構築するようにしたものが知られている（特開平6-294284号公報等）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このタイプでは、主シールド掘進機に副シールド掘進機を着脱するために、シールド掘進機の掘進計画路線上に中間立坑が必要となるが、中間立坑の構築は、工事費の増大および工期の長期化を招く。また、都市土木においては掘進計画路線上に中間立坑を設けることが地上の都合により困難な場合もある。
【０００４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、中間立坑を用いることなくトンネル断面を途中で変化させることができるトンネル構築装置およびトンネル構築方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、次のように構成されている。
【０００６】
第１の発明は、断面が複数の円を連ねるように形成されたシールドフレームと、該シールドフレームの内周に周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキと、上記シールドフレームの内部に配置され、セグメントを該シールドフレームの内周に沿って組み立てて断面が複数の円を連ねるような大断面トンネルを構築する機能及びセグメントを該シールドフレームの両端部にて両端部の内周に沿って夫々組み立てて二本の断面円形の小断面トンネルを構築する機能を有するエレクタと、上記大断面トンネルに繋げて上記小断面トンネルを構築するときに、上記大断面トンネルの開口部に該大断面トンネルと上記小断面トンネルとの隙間を塞ぐべく取り付けられるトンネル側蓋部材と、上記シールドフレームに該シールドフレームと上記小断面トンネルとの間を塞ぐべく取り付けられるマシン側蓋部材と、上記小断面トンネルに対して空押し状態となる上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキの推力を上記小断面トンネルに伝達するため、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキと上記小断面トンネルの前端部の中央部側の部分との間に介在される推力伝達部材とを備えている。
【０００７】
上記推力伝達部材をトンネル軸方向に沿って移動自在に案内するため、上記シールドフレームにトンネル軸方向に沿って設けられた桁部材と、上記推力伝達部材をトンネル軸方向に沿って移動させるため、上記桁部材と上記推力伝達部材との間に介設された引寄ジャッキとを更に備えてもよい。
【０００８】
第２の発明は、断面が複数の円を連ねるように形成されたシールドフレームと、該シールドフレームの内周に周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキと、上記シールドフレームの内部に配置され、セグメントを該シールドフレームの内周に沿って組み立てて断面が複数の円を連ねるような大断面トンネルを構築する機能及びセグメントを該シールドフレームの両端部にて両端部の内周に沿って夫々組み立てて二本の断面円形の小断面トンネルを構築する機能を有するエレクタとを備えたトンネル構築装置によるトンネル構築方法であって、上記大断面トンネルに繋げて上記小断面トンネルを構築するときに、上記大断面トンネルの開口部に該大断面トンネルと上記小断面トンネルとの隙間を塞ぐべくトンネル側蓋部材を取り付け、上記シールドフレームに該シールドフレームと上記小断面トンネルとの間を塞ぐべくマシン側蓋部材を取り付け、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキと上記小断面トンネルの前端部の中央部側の部分との間に推力伝達部材を介在させ、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキの推力を上記小断面トンネルに伝達するようにしたものである。
【０００９】
上記小断面トンネルの構築時に、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキを１リング分伸長させた後に収縮させたとき、上記推力伝達部材をトンネル軸方向前方に移動させ、その後方のスペースにて新たなセグメントを組み立てて上記小断面トンネルを構築するようにしてもよい。
【００１０】
第３の発明は、断面が複数の円を連ねるように形成されたシールドフレームと、該シールドフレームの内周に周方向に間隔を隔てて複数設けられたシールドジャッキと、上記シールドフレームの内部に配置され、セグメントを該シールドフレームの内周に沿って組み立てて断面が複数の円を連ねるような大断面トンネルを構築する機能及びセグメントを該シールドフレームの両端部にて両端部の内周に沿って夫々組み立てて二本の断面円形の小断面トンネルを構築する機能を有するエレクタとを備えたトンネル構築装置によるトンネル構築方法であって、上記大断面トンネルに繋げて上記小断面トンネルを構築するときに、上記大断面トンネルの開口部に該大断面トンネルと上記小断面トンネルとの隙間を塞ぐべくトンネル側蓋部材を取り付け、上記シールドフレームに該シールドフレームと上記小断面トンネルとの間を塞ぐべくマシン側蓋部材を取り付け、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキと上記小断面トンネルの前端部の中央部側の部分との間に推力伝達部材を介在させ、上記シールドフレームの中央部に配置された上記シールドジャッキの推力を上記小断面トンネルに伝達するようにし、こうして構築した小断面トンネルに繋げて再び大断面トンネルを構築するときには、上記推力伝達部材及び上記マシン側蓋部材を取り外し、上記エレクタによって大断面トンネルを構築するようにしたものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１２】
本実施形態に係るトンネル構築装置およびトンネル構築方法は、図７に示すように断面ピーナッツ形の大断面トンネルＴ１に繋げて断面円形の２本の小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築し、また、図８に示すように断面円形の２本の小断面トンネルＴ２，Ｔ２に繋げて断面ピーナッツ形の大断面トンネルＴ１を構築するものである。図７の平断面図を図１に示し、図１の II-II線断面図を図２に示し、図１の III-III線断面図を図３に示し、図１の IV-IV線断面図を図４に示し、図１の V-V線断面図を図５に示し、図１の VI-VI線断面図を図６に示す。以下図１乃至図６を簡単に説明する。
【００１３】
図１および図３に示すように、このトンネル構築装置は、筒体状のシールドフレーム１を有するシールド掘進機２を主要構成要素としている。シールドフレーム１は、３個の円を連ねてなる断面ピーナッツ形に形成されており、その内部には、シールドフレーム１の内周に沿ってセグメントＳを組立てて１本の大断面トンネルＴ１を構築すると共に、シールドフレーム１の開口断面の左右両側部にセグメントＳをリング状に組立てて２本の小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築するエレクタ３が設けられている。
【００１４】
エレクタ３は、図３に示すように、中央の第１エレクタ３ａと両側の第２および第３エレクタ３ｂ，３ｃとから構成されている。第１エレクタ３ａはトンネル中央のセグメントＳを組み立て、第２および第３エレクタ３ｂ，３ｃはトンネル左右のセグメントＳを組み立てる。第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃは、シールドフレーム１の断面を構成する各円と同芯的に配置された旋回リング４ａ，４ｂ，４ｃをそれぞれ有している。
【００１５】
各旋回リング４ａ，４ｂ，４ｃは、シールドフレーム内の支持リブ６に設けられた支持アーム７の先端の支持ローラ８に、旋回自在に支持されている。各旋回リング４ａ，４ｂ，４ｃには、セグメントＳを把持する把持部９が、シリンダ１０を介して径方向に移動自在に設けられている。これら第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃを用いて、シールドフレーム１の内周に沿ってセグメントＳを組立てて１本の大断面トンネルＴ１を構築すると共に、シールドフレーム１の左右両側部にセグメントＳをリング状に組立てて２本の小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築する。
【００１６】
シールドフレーム１の内周には、図３に示すように推進ジャッキ１１が所定間隔を隔てて複数設けられている。推進ジャッキ１１は、その伸長時に既設セグメントＳに反力をとってシールドフレーム１を前進させ、収縮時に既設セグメントＳとの間に上記エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃによる新なセグメントＳの組付スペースを形成する。
【００１７】
上記シールドフレーム１の前部には、図１に示すように、切羽側と坑内側とを仕切る隔壁１２が設けられている。隔壁１２には、切羽を掘削する３個のカッタ１３が、回転自在に設けられている。各カッタ１３は、モータ１４により回転駆動される。また、隔壁１２には、その前方の土砂取込室１５内の掘削土砂を後方の坑内１６に移送するためのスクリューコンベヤ等の土砂移送装置（図示せず）が設けられている。
【００１８】
大断面トンネルＴ１は、図４に示すように、シールドフレーム１の内周に沿って断面ピーナッツ形に組み立てられたセグメントＳと、その括れ部の上下を掛け渡して設けられた中柱Ｎとから構成されている。中柱Ｎは、図１に示すように、トンネルの長手方向に所定間隔を隔てて複数配置される。シールドフレーム１の後端には、スキンプレート１７が取り付けられており、スキンプレート１７の内周面には、図４にも示すように大断面トンネルＴ１を構築するときに既設セグメントＳとの間を止水シールするためのブラシ状のテールシール１８が取り付けられている。
【００１９】
小断面トンネルＴ２，Ｔ２は、図５に示すように、シールドフレーム１内の左右両側部にそれぞれリング状に組み立てられたセグメントＳからなり、これら小断面トンネルＴ２，Ｔ２の間には、シールド掘進機２側から充填材Ｊが注入される。充填材Ｊは、後述する注入管１９ａ，１９ｂ（図１および図６参照）から、図１に示す大断面トンネルＴ１と小断面トンネルＴ２，Ｔ２との接続部に取り付けられたトンネル側蓋部材２０と、図５に示すシールド掘進機２の後方に形成された掘削穴の内面２１と、図１に示すシールドフレーム１の後端に取り付けられたマシン側蓋部材２２と、小断面トンネルＴ２，Ｔ２のセグメントＳとで区画された閉空間２３ａ内に向けて、注入充填される。
【００２０】
上記マシン側蓋部材２２は、小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築するときに、図１および図６に示すように、シールドフレーム１の後端に、当該シールドフレーム１と小断面トンネルＴ２，Ｔ２との間を塞ぐため、取り付けられるものである。このマシン側蓋部材２２は、小断面トンネルＴ２，Ｔ２の外周面に沿って形成された左右の側板２３、２３と、シールドフレーム１の上部および下部に沿ってそれぞれ形成された上板２４および下板２５と、これら側板２３、上板２４および下板２５により形成される筒体の後部に蓋するように取り付けられた後板２６とから構成され、シールドフレーム１の後端の中央を上下に掛け渡すように取り付けられる。
【００２１】
図６において、１７は前述したようにシールドフレーム１の後端に取り付けられたスキンプレートである。スキンプレート１７の内周面に取り付けられたテールシール１８は、小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築するときには、既設セグメントＳとの間を止水シールすると共に、マシン側蓋部材２２の上板２４および下板２５との間を止水シールする。また、マシン側蓋部材２２の左右の側板２３，２３には、既設セグメントＳとの間を止水シールするためのブラシ状のテールシール２７が設けられている。また、マシン側蓋部材２２の後板２６およびシールドフレーム１の外周には、上述した充填材Ｊを上記閉空間２３ａ内に注入するための注入管１９ａ，１９ｂが設けられている。
【００２２】
さて、図７は、大断面トンネルＴ１に繋げて小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築した様子を示す図であるが、大断面トンネルＴ１から小断面トンネルＴ２，Ｔ２に切り換えるときの作業を図９乃至図１５を用いて説明する。まず、図９に示す大断面トンネルＴ１を構成するセグメントＳと中柱Ｎとは、図１および図３に示す第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃによって、シールドフレーム１内にてその内周に沿って組立てられる。このとき、シールドフレーム１の後端には、マシン側蓋部材２２は取り付けられておらず、通常の多連式シールドと同様に大断面トンネルＴ１が構築される。
【００２３】
大断面トンネルＴ１から小断面トンネルＴ２，Ｔ２に切り換える際には、図９に示すように、シールドフレーム１内にて大断面トンネルＴ１の開口部にその中央部を覆うトンネル側蓋部材２０を取り付ける（図１参照）。トンネル側蓋部材２０は、その左右縁部２０ａが小断面トンネルＴ２，Ｔ２の半径に合わせて凹形成され、上下縁部２０ｂがシールドフレーム１の形状に併せて凸形成されており、補強部材２０ｃを有している。かかるトンネル側蓋部材２０は、その上下縁部２０ｂがボルト２８等によって大断面トンネルＴ１の開口部に固定されて取り付けられる。また、トンネル側蓋部材２０の左右縁部２０ａには、以降小断面トンネルＴ２，Ｔ２のセグメントＳをボルト止めするための穴２９が設けられている。
【００２４】
次に、図１０(a) および図１１に示すように、シールドフレーム１の後端に、上記トンネル側蓋部材２０に対向させてマシン側蓋部材２２を装着する（図１参照）。マシン側蓋部材２２は、前述したように、小断面トンネルＴ２，Ｔ２の外周面に沿って形成された左右の側板２３，２３と、シールドフレーム１の上部および下部に沿ってそれぞれ形成された上板２４および下板２５と、これら側板２３、上板２４および下板２５により形成される筒体の後部に蓋するように取り付けられた後板２６とから構成されている。かかるマシン側蓋部材２２は、シールドフレーム１内の後端の中央を上下に掛け渡すように装着され、図１０(b) に示すように固定部材３０を介してシールドフレーム１に固定される。
【００２５】
マシン側蓋部材２２の左右の側板２３，２３には、図１３に示すように小断面トンネルＴ２のセグメントＳとの間を止水シールするブラシ状のテールシール２７が設けられている。また、図１２に示すように、マシン側蓋部材２２の上板２４および下板２５とシールドフレーム１のスキンプレート１７との間は、スキンプレート１７に設けられたブラシ状のテールシール１８によって止水シールされる。また、マシン側蓋部材２２の後ろ板２６およびシールドフレーム１の外周には、図６にも示すように充填材Ｊを上記閉空間２３ａ内に注入するための注入管１９ａ，１９ｂが設けられている。充填材Ｊは、通常施工時にセグメントと側部地山との間に充填される裏込材と同様の材質のもの（例えばセメントミルク等）が用いられる。
【００２６】
さて、図９に示すトンネル側蓋部材２０には、小断面トンネルＴ２のセグメントＳがボルト等によって取り付けられ、それを反力にとって推進ジャッキ１１により前進するのであるが、このとき反力をとるべきセグメントＳのない図３の中央領域Ａの推進ジャッキ１１が遊んでしまうため、推進力不足になることが考えられる。そこで、これら中央領域Ａの推進ジャッキ１１の推進力を図９のトンネル側蓋部材２０に組み付けられるセグメントＳに伝達すべく、図１４および図１５に示すように、マシン側蓋部材２２の前方に推力伝達部材３１が配置される。
【００２７】
推力伝達部材３１は、中央領域Ａの推進ジャッキ１１の推進力を受ける受圧部３１ａと、受圧部３１ａに受けた圧力をトンネル側蓋部材２０に組み付けられるセグメントＳに伝達する押圧部３１ｂと、補強部３１ｃとを有している。かかる推力伝達部材３１は、シールドフレーム１内にトンネル軸方向に沿って水平に配置された桁部材上３２を走行するローラ３３を有しており、引寄ジャッキ３４の伸縮によってトンネル軸方向にスライド移動自在になっている。桁部材３２は、シールドフレーム１内に上下に掛け渡された支持フレーム３５に取り付けられている（図１参照）。
【００２８】
この構成によれば、中央領域Ａの推進ジャッキ１１が伸長すると、その推進力は、図１に示すように推力伝達部材３１を介してトンネル側蓋部材２０に組み付けられるセグメントＳに伝達され、このとき引寄ジャッキ３４も伸長する。そして、推進ジャッキ１１がセグメントＳの１リング分伸長したなら、推進ジャッキ１１を収縮させると共に引寄ジャッキ３４を収縮させて推力伝達部材３１を前方に引き寄せ（図１破線参照）、推力伝達部材３１の押圧部３１ｂの後方に新なセグメントＳを組み付ける空間を形成する。そして、その空間に上述の第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃにより新たなセグメントＳを組み付け、再びそれを反力にとって掘進する。こうして、地中作業のみで大断面トンネルＴ１に繋げて小断面トンネルＴ２，Ｔ２を構築でき、従来必要であった中間立坑が全く不要となる。
【００２９】
また、このような掘進と同時に、上記注入管１９ａ，１９ｂからマシン側蓋部材２２の後方の空間に充填材Ｊが注入される。充填材Ｊは、図１および図５にも示すように、大断面トンネルＴ１と小断面トンネルＴ２との接続部に取り付けられたトンネル側蓋部材２０と、シールド掘進機２の後方に形成された掘削穴の内面２１（側部地山）と、シールドフレーム１の後端に取り付けられたマシン側蓋部材２２と、小断面トンネルＴ２のセグメントＳとで区画された閉空間２３ａ内に充満し、双方の小断面トンネルＴ２，Ｔ２が近接する部分のセグメントＳに圧力作用してその崩壊を防止する。
【００３０】
すなわち、仮に充填材Ｊがないとすると、双方の小断面トンネルＴ２，Ｔ２の間に土圧が作用しない空間２３ａが形成されてしまうため、双方の小断面トンネルＴ２，Ｔ２がその他の部分土圧に押されてその空間２３ａに向けて崩壊することが考えられるのである。よって、上記充填材Ｊは、土圧の代わりに双方の小断面トンネルＴ２，Ｔ２が近接する部分のセグメントＳに圧力作用し、その崩壊を防止する機能を発揮する。
【００３１】
次に、図８に示すように、小断面トンネルＴ２，Ｔ２に繋げて大断面トンネルＴ１を構築するときの作業を図１６乃至図１８を用いて説明する。図１６に示す２本の小断面トンネルＴ２，Ｔ２は、図１および図３に示す第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃによって、シールドフレーム１内にて組立てられる。かかる小断面トンネルＴ２，Ｔ２に大断面トンネルＴ１を繋げるときには、まず、前述した図１４および図１５に示す推力伝達部材３１を桁部材３２から下ろす。そして、図１６および図１８に示すように、マシン側蓋部材２２を小断面トンネルＴ２，Ｔ２のセグメントＳにボルト３５・ナット３６等で固定する。
【００３２】
そして、図１７(a) に示すように、固定部材３０を取り外し、マシン側蓋部材２２をシールドフレーム１から切り離す。そして、図１６に示すように、小断面トンネルＴ２が近接する部分に、トンネル断面を拡大するためのトンネル側蓋部材３７を取り付ける。このトンネル側蓋部材３７は、前述した図９に示すトンネル側蓋部材２０（図１および図９参照）と略同形状に形成されており、ボルト３８等によって小断面トンネルＴ２，Ｔ２の開口部に取り付けられる。その後、推進ジャッキ１１を伸長させて、上記トンネル側蓋部材３７および小断面トンネルＴ２，Ｔ２のセグメントＳを反力にとって、シールドフレーム１を前進させる。
【００３３】
推進ジャッキ１１がセグメントＳの１リング分伸長したならば、図１７(b) に示すように推進ジャッキ１１を収縮させてその後方に新たなセグメントＳを組み付ける空間を形成する。そして、その空間に上述の第１乃至第３エレクタ３ａ，３ｂ，３ｃにより新たなセグメントＳを組み付けると共に中柱Ｎを組み付けて大断面トンネルＴ１を構築し、再びそれを反力にとって掘進する。この場合の掘進は、通常の多連式シールドと同様である。こうして、地中作業のみで小断面トンネルＴ２，Ｔ２に繋げて大断面トンネルＴ１を構築でき、従来必要であった中間立坑が全く不要となる。
【００３４】
本実施形態によれば、例えば、２本の小断面トンネルを地下鉄の上下線のトンネルとし、それに繋げて形成される１本の大断面トンネルを地下鉄の駅舎部として利用できる。なお、本発明は、上記実施形態のように３連式シールドに限られるものではなく、２連式でも４連式以上であってもよい。要は、マシン側蓋部材２２とトンネル側蓋部材２０、３７とを有すると共に、大断面トンネルと小断面トンネルとに合わせてセグメントを組立てることができるエレクタを備えていればよいのである。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るトンネル構築装置およびトンネル構築方法によれば、中間立坑を用いることなく地中作業のみでトンネル断面を途中で変化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すトンネル構築装置の平断面図である。
【図２】図１の II-II線断面図である。
【図３】図１の III-III線断面図である。
【図４】図１の IV-IV線断面図である。
【図５】図１の V-V線断面図である。
【図６】図１の VI-VI線断面図である。
【図７】上記トンネル構築装置によって１本の大断面トンネルに２本の小断面トンネルを繋げて構築した様子を示す斜視図である。
【図８】上記トンネル構築装置によって２本の小断面トンネルに１本の大断面トンネルを繋げて構築した様子を示す斜視図である。
【図９】１本の大断面トンネルから２本の小断面トンネルへの接続部を示す説明図であり、(a) は平断面図、(b) は正面図である。
【図１０】１本の大断面トンネルから２本の小断面トンネルへの接続の様子を示す側断面図であり、(a),(b),(c) は経時変化の様子を示す。
【図１１】マシン側蓋部材を示す斜視図である。
【図１２】図１１のXII-XII 線断面図である。
【図１３】図１１のXIII-XIII 線断面図である。
【図１４】推力伝達部材を示す正面図である。
【図１５】推力伝達部材を示す側断面図である。
【図１６】２本の小断面トンネルから１本の大断面トンネルへの接続部を示す説明図であり、(a) は平断面図、(b) は正面図である。
【図１７】マシン側蓋部材を示す側断面図であり、(a),(b) は経時変化の様子を示す。
【図１８】図１６(b) のXVIII-XVIII 線断面図である。
【符号の説明】
１シールドフレーム
２シールド掘進機
３エレクタ
１９ａ注入管
１９ｂ注入管
２０トンネル側蓋部材
２２マシン側蓋部材
３７トンネル側蓋部材
Ｔ１大断面トンネル
Ｔ２小断面トンネル
Ｓセグメント[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a tunnel construction apparatus and a tunnel construction method in which a tunnel cross section is changed on the way.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a tunnel construction device and a tunnel construction method in which the tunnel cross-section is changed halfway, a secondary shield machine is detachably provided at the side of the main shield machine, and a secondary shield is provided at the side of the main shield machine. It is known that a large section tunnel is constructed by digging with a digging machine attached, and a small section tunnel is constructed by a main shield digging machine from which a sub-shield digging machine is removed (Japanese Patent Laid-Open No. 6-1994). No. 294284).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this type, in order to attach and detach the secondary shield machine to the main shield machine, an intermediate shaft is necessary on the planned route of the shield machine. Will lead to a prolonged period of time. Also, in urban civil engineering, it may be difficult to provide an intermediate shaft on the planned excavation route due to circumstances on the ground.
[0004]
An object of the present invention created in view of the above circumstances is to provide a tunnel construction apparatus and a tunnel construction method that can change a tunnel cross section without using an intermediate shaft.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0006]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a shield frame formed such that a cross section is formed by connecting a plurality of circles, a plurality of shield jacks provided at intervals in the circumferential direction on the inner periphery of the shield frame, and the shield frame. A function of constructing a large-section tunnel in which the segments are assembled along the inner periphery of the shield frame and the cross-section is connected to a plurality of circles, and the segments are arranged at both ends of the shield frame along the inner periphery of both ends. And an erector having a function of constructing two small circular tunnels each having a circular cross section, and when constructing the small cross section tunnel connected to the large cross section tunnel, the large cross section is provided at the opening of the large cross section tunnel. A tunnel side lid member attached to close a gap between the tunnel and the small cross section tunnel; and the shield frame and the upper side of the shield frame. A machine-side lid member attached to occlude the space between the small section tunnel, a thrust arranged the shield jack in a central portion of the shield frame to be Karaoshi state with respect to the small cross-section tunnels the small cross-section tunnels For transmission, there is provided a thrust transmission member interposed between the shield jack disposed at the central portion of the shield frame and the central portion side portion of the front end portion of the small cross-section tunnel.
[0007]
In order to guide the thrust transmission member movably along the tunnel axis direction, the girder member provided along the tunnel axis direction on the shield frame, and the thrust transmission member to move along the tunnel axis direction, You may further provide the drawing jack interposed between the said girder member and the said thrust transmission member.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a shield frame formed such that a cross section is formed by connecting a plurality of circles, a plurality of shield jacks provided at intervals in the circumferential direction on the inner periphery of the shield frame, and the inside of the shield frame. A function of constructing a large-section tunnel in which the segments are assembled along the inner periphery of the shield frame and the cross-section is connected to a plurality of circles, and the segments are arranged at both ends of the shield frame along the inner periphery of both ends. And a tunnel construction method using a tunnel construction device having an erector having a function of constructing two small circular tunnels each having a circular cross section, wherein the small cross section tunnel is constructed by connecting to the large cross section tunnel. , the Attach the tunnel-side lid member to close the gap between the large cross-section tunnels and the small cross-section tunnels the opening of the large cross-section tunnels The shield frame attached to the machine-side lid member to close the between the shield frame and the small cross-section tunnels, the central portion of the front end of the shield jacks and the small cross-section tunnels disposed in a central portion of the shield frame A thrust transmission member is interposed between the shield jack and the side portion, so that the thrust of the shield jack disposed at the center of the shield frame is transmitted to the small cross-section tunnel.
[0009]
When constructing the small cross section tunnel, when the shield jack arranged at the center of the shield frame is contracted after being extended by one ring, the thrust transmission member is moved forward in the tunnel axial direction, The small section tunnel may be constructed by assembling new segments in the space.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a shield frame formed so that a cross section is connected to a plurality of circles, a plurality of shield jacks provided on the inner periphery of the shield frame at intervals in the circumferential direction, and the shield frame. A function of constructing a large-section tunnel in which the segments are assembled along the inner periphery of the shield frame and the cross-section is connected to a plurality of circles, and the segments are arranged at both ends of the shield frame along the inner periphery of both ends. And a tunnel construction method using a tunnel construction device having an erector having a function of constructing two small circular tunnels each having a circular cross section, wherein the small cross section tunnel is constructed by connecting to the large cross section tunnel. , the Attach the tunnel-side lid member to close the gap between the large cross-section tunnels and the small cross-section tunnels the opening of the large cross-section tunnels The shield frame attached to the machine-side lid member to close the between the shield frame and the small cross-section tunnels, the central portion of the front end of the shield jacks and the small cross-section tunnels disposed in a central portion of the shield frame A thrust transmission member is interposed between the side portion and the shield jack disposed at the center of the shield frame so that the thrust of the shield jack is transmitted to the small cross-section tunnel. When constructing a large-section tunnel, the thrust transmission member and the machine-side lid member are removed, and a large-section tunnel is constructed by the erector.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0012]
The tunnel construction apparatus and tunnel construction method according to the present embodiment constructs two small-section tunnels T2 and T2 having a circular section by connecting to a large-section tunnel T1 having a peanut-shaped section as shown in FIG. As shown in FIG. 8, a large-section tunnel T1 having a peanut-shaped section is constructed by connecting two small-section tunnels T2, T2 having a circular section. 1 is shown in FIG. 1, the cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1 is shown in FIG. 2, the cross-sectional view taken along the line III-III in FIG. 1 is shown in FIG. The figure is shown in FIG. 4, the cross-sectional view taken along the line VV in FIG. 1 is shown in FIG. 5, and the cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 1 to 6 will be briefly described below.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 3, this tunnel construction apparatus includes a shield machine 2 having a cylindrical shield frame 1 as a main component. The shield frame 1 is formed in a peanut shape with a cross section of three circles. Inside the shield frame 1, a segment S is assembled along the inner periphery of the shield frame 1 to construct one large cross-section tunnel T1. At the same time, the left and right sides of the opening cross section of the shield frame 1 are provided with the erector 3 for assembling the two small cross section tunnels T2 and T2 by assembling the segments S in a ring shape.
[0014]
As shown in FIG. 3, the erector 3 includes a central first erector 3 a and second and third erectors 3 b and 3 c on both sides. The first erector 3a assembles the segment S at the center of the tunnel, and the second and third erectors 3b and 3c assemble the segment S on the left and right of the tunnel. The first to third erectors 3 a, 3 b, 3 c have swiveling rings 4 a, 4 b, 4 c that are arranged concentrically with the respective circles constituting the cross section of the shield frame 1.
[0015]
Each swivel ring 4a, 4b, 4c is pivotally supported by a support roller 8 at the tip of a support arm 7 provided on a support rib 6 in the shield frame. Each swiveling ring 4 a, 4 b, 4 c is provided with a grip portion 9 that grips the segment S so as to be movable in the radial direction via a cylinder 10. Using these first to third erectors 3a, 3b, 3c, the segment S is assembled along the inner periphery of the shield frame 1 to construct one large cross-section tunnel T1, and on the left and right sides of the shield frame 1 The segments S are assembled in a ring shape to construct two small section tunnels T2 and T2.
[0016]
A plurality of propulsion jacks 11 are provided on the inner periphery of the shield frame 1 at a predetermined interval as shown in FIG. The propulsion jack 11 takes the reaction force against the existing segment S when the extension jack 11 is extended, and advances the shield frame 1 when retracted, and a space for assembling a new segment S by the above-described electors 3a, 3b, and 3c with the existing segment S when contracting. Form.
[0017]
As shown in FIG. 1, a partition wall 12 is provided at the front portion of the shield frame 1 to partition the face side and the mine inner side. The partition wall 12 is rotatably provided with three cutters 13 for excavating the face. Each cutter 13 is rotationally driven by a motor 14. Further, the partition wall 12 is provided with a sediment transport device (not shown) such as a screw conveyor for transporting the excavated sediment in the sediment intake chamber 15 in front of the partition wall 12 to the underground shaft 16 in the rear.
[0018]
As shown in FIG. 4, the large-section tunnel T1 includes a segment S assembled into a peanut-shaped section along the inner periphery of the shield frame 1, and a middle pillar N provided across the top and bottom of the constricted portion. It is configured. As shown in FIG. 1, a plurality of middle pillars N are arranged at predetermined intervals in the longitudinal direction of the tunnel. A skin plate 17 is attached to the rear end of the shield frame 1, and the inner peripheral surface of the skin plate 17 is located between the existing segment S and the large-section tunnel T 1 as shown in FIG. A brush-like tail seal 18 for water sealing is attached.
[0019]
As shown in FIG. 5, the small-section tunnels T2 and T2 are formed of segments S that are assembled in a ring shape on both the left and right sides in the shield frame 1, and the shield tunneling is between the small-section tunnels T2 and T2. Filler J is injected from the machine 2 side. The filler J is a tunnel-side cover member 20 attached to a connecting portion between the large-section tunnel T1 and the small-section tunnels T2 and T2 shown in FIG. 1 from injection pipes 19a and 19b (see FIGS. 1 and 6) described later. 5, an inner surface 21 of the excavation hole formed at the rear of the shield machine 2 shown in FIG. 5, a machine side lid member 22 attached to the rear end of the shield frame 1 shown in FIG. 1, and small-section tunnels T2, T2 Injected and filled into the closed space 23a defined by the segment S.
[0020]
When the machine-side lid member 22 constructs the small-section tunnels T2 and T2, the shield frame 1 and the small-section tunnels T2 and T2 are arranged at the rear end of the shield frame 1 as shown in FIGS. It is attached to close the space. The machine-side lid member 22 includes left and right side plates 23, 23 formed along the outer peripheral surface of the small-section tunnels T2, T2, and an upper plate 24 and a lower plate formed along the upper and lower portions of the shield frame 1, respectively. It comprises a plate 25 and a rear plate 26 attached so as to cover the rear part of the cylinder formed by the side plate 23, the upper plate 24 and the lower plate 25, and the center of the rear end of the shield frame 1 is moved up and down. It is attached so as to hang over.
[0021]
In FIG. 6, reference numeral 17 denotes a skin plate attached to the rear end of the shield frame 1 as described above. The tail seal 18 attached to the inner peripheral surface of the skin plate 17 seals water between the existing segment S when constructing the small-section tunnels T2 and T2, and the upper plate 24 of the machine-side lid member 22 and A waterproof seal is provided between the lower plate 25 and the lower plate 25. The left and right side plates 23, 23 of the machine-side lid member 22 are provided with brush-like tail seals 27 for watertight sealing between the existing segments S. In addition, injection pipes 19 a and 19 b for injecting the above-described filler J into the closed space 23 a are provided on the outer periphery of the rear plate 26 of the machine-side lid member 22 and the shield frame 1.
[0022]
FIG. 7 is a view showing a state in which the small cross-section tunnels T2 and T2 are constructed by connecting to the large cross-section tunnel T1, and the operations when switching from the large cross-section tunnel T1 to the small cross-section tunnels T2 and T2 are illustrated in FIGS. This will be described with reference to FIG. First, the segment S and the middle pillar N constituting the large-section tunnel T1 shown in FIG. 9 are included in the shield frame 1 by the first to third erectors 3a, 3b, and 3c shown in FIGS. It is assembled along the circumference. At this time, the machine-side lid member 22 is not attached to the rear end of the shield frame 1, and a large-section tunnel T1 is constructed in the same manner as a normal multiple shield.
[0023]
When switching from the large-section tunnel T1 to the small-section tunnels T2 and T2, as shown in FIG. 9, a tunnel-side lid member 20 that covers the central portion is attached to the opening of the large-section tunnel T1 in the shield frame 1. (See FIG. 1). The tunnel-side lid member 20 has left and right edge portions 20a formed in a concave shape in accordance with the radii of the small-section tunnels T2 and T2, and upper and lower edge portions 20b formed in a convex shape in accordance with the shape of the shield frame 1, and a reinforcing member 20c. have. The tunnel-side lid member 20 is attached with its upper and lower edges 20b fixed to the opening of the large-section tunnel T1 by bolts 28 or the like. Further, holes 29 for bolting the segments S of the small cross-section tunnels T2 and T2 are provided in the left and right edge portions 20a of the tunnel side lid member 20.
[0024]
Next, as shown in FIGS. 10 (a) and 11, a machine-side cover member 22 is attached to the rear end of the shield frame 1 so as to face the tunnel-side cover member 20 (see FIG. 1). As described above, the machine-side lid member 22 is formed on the left and right side plates 23 and 23 formed along the outer peripheral surfaces of the small-section tunnels T2 and T2, and the upper and lower sides of the shield frame 1, respectively. The plate 24 and the lower plate 25, and the rear plate 26 attached so as to cover the rear part of the cylindrical body formed by the side plate 23, the upper plate 24 and the lower plate 25 are constituted. The machine-side cover member 22 is mounted so as to hang the center of the rear end in the shield frame 1 up and down, and is fixed to the shield frame 1 via the fixing member 30 as shown in FIG.
[0025]
The left and right side plates 23, 23 of the machine-side lid member 22 are provided with brush-like tail seals 27 that provide a watertight seal with the segment S of the small-section tunnel T2, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 12, a space between the upper plate 24 and the lower plate 25 of the machine side lid member 22 and the skin plate 17 of the shield frame 1 is stopped by a brush-like tail seal 18 provided on the skin plate 17. Water sealed. In addition, injection pipes 19a and 19b for injecting the filler J into the closed space 23a are provided on the outer periphery of the rear plate 26 of the machine-side lid member 22 and the shield frame 1 as shown in FIG. Yes. The filler J is made of the same material (for example, cement milk) as the backing material filled between the segment and the side ground during normal construction.
[0026]
The tunnel side cover member 20 shown in FIG. 9 is attached with the segment S of the small-section tunnel T2 by a bolt or the like, and is advanced by the propulsion jack 11 for the reaction force. At this time, the reaction force should be taken. Since the propulsion jack 11 in the central area A of FIG. Therefore, in order to transmit the propulsive force of the propulsion jack 11 in the central region A to the segment S assembled to the tunnel side lid member 20 in FIG. 9, as shown in FIGS. A thrust transmission member 31 is disposed.
[0027]
The thrust transmission member 31 includes a pressure receiving portion 31a that receives the propulsive force of the propulsion jack 11 in the central region A, a pressing portion 31b that transmits the pressure received by the pressure receiving portion 31a to the segment S that is assembled to the tunnel-side lid member 20, and reinforcement. Part 31c. The thrust transmission member 31 has a roller 33 that travels on a girder member 32 disposed horizontally along the tunnel axis direction in the shield frame 1, and slides in the tunnel axis direction by expansion and contraction of the pulling jack 34. It is free to move. The girder member 32 is attached to a support frame 35 that spans the shield frame 1 vertically (see FIG. 1).
[0028]
According to this configuration, when the propulsion jack 11 in the central region A is extended, the propulsive force is transmitted to the segment S assembled to the tunnel side lid member 20 via the thrust transmission member 31 as shown in FIG. Sometimes the incoming jack 34 also extends. If the propulsion jack 11 is extended by one ring of the segment S, the propulsion jack 11 is contracted and the attraction jack 34 is contracted to pull the thrust transmission member 31 forward (see the broken line in FIG. 1). A space for assembling a new segment S is formed behind the pressing portion 31b. And the new segment S is assembled | attached to the space by the above-mentioned 1st thru | or 3rd erector 3a, 3b, 3c, and it digs for again with reaction force. In this way, it is possible to construct the small-section tunnels T2 and T2 by connecting to the large-section tunnel T1 only by underground work, and the intermediate shaft that has been conventionally required is completely unnecessary.
[0029]
Simultaneously with such excavation, the filler J is injected into the space behind the machine-side lid member 22 from the injection pipes 19a and 19b. As shown in FIGS. 1 and 5, the filler J is formed on the tunnel side lid member 20 attached to the connection portion between the large-section tunnel T1 and the small-section tunnel T2, and behind the shield machine 2. A closed space 23a defined by the inner surface 21 (side ground) of the excavation hole, the machine side lid member 22 attached to the rear end of the shield frame 1, and the segment S of the small section tunnel T2 is filled. Both small-section tunnels T2 and T2 act on the segment S of the adjacent portion to prevent the collapse thereof.
[0030]
That is, if there is no filler J, a space 23a in which earth pressure does not act is formed between the two small cross-section tunnels T2 and T2, and thus both small cross-section tunnels T2 and T2 have other partial earth pressures. It can be considered that it collapses toward the space 23a by being pushed by. Therefore, the filler J exerts a function of acting on the segment S in a portion where the two small-section tunnels T2 and T2 are adjacent to each other instead of earth pressure and preventing the collapse thereof.
[0031]
Next, as shown in FIG. 8, the operation for constructing the large-section tunnel T1 by connecting to the small-section tunnels T2 and T2 will be described with reference to FIGS. The two small-section tunnels T2 and T2 shown in FIG. 16 are assembled in the shield frame 1 by the first to third erectors 3a, 3b, and 3c shown in FIGS. When connecting the large-section tunnel T1 to the small-section tunnels T2 and T2, first, the thrust transmission member 31 shown in FIG. 14 and FIG. Then, as shown in FIGS. 16 and 18, the machine-side lid member 22 is fixed to the segment S of the small-section tunnels T2 and T2 with bolts 35, nuts 36, and the like.
[0032]
Then, as shown in FIG. 17A, the fixing member 30 is removed, and the machine-side lid member 22 is separated from the shield frame 1. And as shown in FIG. 16, the tunnel side cover member 37 for enlarging a tunnel cross section is attached to the part to which the small cross section tunnel T2 adjoins. The tunnel side lid member 37 is formed in substantially the same shape as the tunnel side lid member 20 (see FIGS. 1 and 9) shown in FIG. 9 described above, and the openings of the small-section tunnels T2 and T2 by bolts 38 and the like. Attached to. Thereafter, the propulsion jack 11 is extended, and the shield frame 1 is advanced by using the tunnel side lid member 37 and the segment S of the small cross section tunnels T2 and T2 as reaction forces.
[0033]
When the propulsion jack 11 is extended by one ring of the segment S, the propulsion jack 11 is contracted as shown in FIG. 17 (b) to form a space for assembling a new segment S behind it. Then, a new segment S is assembled in the space by the first to third erectors 3a, 3b, and 3c, and the middle pillar N is assembled to construct the large-section tunnel T1, and it is dug again for reaction force. The excavation in this case is the same as a normal multiple shield. In this way, the large cross section tunnel T1 can be constructed by connecting to the small cross section tunnels T2 and T2 only by underground work, and the intermediate shaft required conventionally is completely unnecessary.
[0034]
According to the present embodiment, for example, two small-section tunnels can be used as upper and lower tunnels of a subway, and one large-section tunnel formed by connecting them can be used as a subway station building. Note that the present invention is not limited to a triple shield as in the above embodiment, and may be a double or quadruple or more. In short, it is only necessary to have the machine-side lid member 22 and the tunnel-side lid members 20 and 37 and an erector capable of assembling the segments in accordance with the large-section tunnel and the small-section tunnel.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the tunnel construction device and the tunnel construction method of the present invention, the tunnel cross section can be changed on the way only by underground work without using an intermediate shaft.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan sectional view of a tunnel construction apparatus showing an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.
3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
6 is a cross-sectional view taken along line VI-VI in FIG.
FIG. 7 is a perspective view showing a state in which two small-section tunnels are connected to one large-section tunnel by the tunnel construction apparatus.
FIG. 8 is a perspective view showing a state where one large-section tunnel is connected to two small-section tunnels by the tunnel construction apparatus.
FIGS. 9A and 9B are explanatory views showing a connection portion from one large cross-sectional tunnel to two small cross-sectional tunnels, where FIG. 9A is a plan cross-sectional view, and FIG.
FIG. 10 is a side sectional view showing a state of connection from one large section tunnel to two small section tunnels, wherein (a), (b), and (c) show changes over time.
FIG. 11 is a perspective view showing a machine side lid member.
12 is a cross-sectional view taken along line XII-XII in FIG.
13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG.
FIG. 14 is a front view showing a thrust transmission member.
FIG. 15 is a side sectional view showing a thrust transmission member.
FIGS. 16A and 16B are explanatory views showing a connection portion from two small-section tunnels to one large-section tunnel, wherein FIG. 16A is a plan sectional view, and FIG.
FIGS. 17A and 17B are side cross-sectional views showing a machine side lid member, and FIGS.
18 is a cross-sectional view taken along line XVIII-XVIII in FIG. 16 (b).
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Shield frame 2 Shield machine 3 Electa 19a Injection pipe 19b Injection pipe 20 Tunnel side lid member 22 Machine side lid member 37 Tunnel side lid member T1 Large section tunnel T2 Small section tunnel S Segment

Claims

A shield frame whose cross section is formed by connecting a plurality of circles;
A plurality of shield jacks provided on the inner periphery of the shield frame at intervals in the circumferential direction;
A function of constructing a large-section tunnel that is arranged inside the shield frame and that assembles the segments along the inner periphery of the shield frame so that the cross section is connected to a plurality of circles, and the segments at both ends of the shield frame. An erector having a function of assembling two small circular tunnels having a circular cross section by assembling along the inner circumference of each part,
A tunnel side lid member attached to the opening of the large cross section tunnel to close a gap between the large cross section tunnel and the small cross section tunnel when the small cross section tunnel is connected to the large cross section tunnel; and the shield A machine-side lid member attached to the frame so as to close the space between the shield frame and the small cross-section tunnel; and the shield jack disposed at a central portion of the shield frame that is idle-pressed with respect to the small cross-section tunnel. In order to transmit the thrust to the small cross-section tunnel, a thrust transmission member interposed between the shield jack disposed at the center of the shield frame and the central portion of the front end of the small cross-section tunnel is provided. A tunnel construction device characterized by comprising.

In order to guide the thrust transmission member movably along the tunnel axis direction, a girder member provided along the tunnel axis direction on the shield frame;
The tunnel construction device according to claim 1, further comprising an attracting jack interposed between the beam member and the thrust transmission member to move the thrust transmission member along the tunnel axial direction.

A shield frame whose cross section is formed by connecting a plurality of circles;
A plurality of shield jacks provided on the inner periphery of the shield frame at intervals in the circumferential direction;
A function of constructing a large-section tunnel that is arranged inside the shield frame and that assembles the segments along the inner periphery of the shield frame so that the cross section is connected to a plurality of circles, and the segments at both ends of the shield frame. A tunnel construction method by a tunnel construction device comprising an erector having a function of constructing two small circular tunnels each having a circular section by assembling along the inner periphery of each part,
When the small cross-section tunnel is constructed by connecting to the large cross-section tunnel, a tunnel side lid member is attached to the opening of the large cross-section tunnel to close the gap between the large cross-section tunnel and the small cross-section tunnel, and the shield frame A machine-side lid member is attached to cover the space between the shield frame and the small cross-section tunnel, and the shield jack disposed in the central portion of the shield frame and a central portion side portion of the front end portion of the small cross-section tunnel; A tunnel construction method, characterized in that a thrust transmission member is interposed between the shield jacks and the thrust of the shield jack disposed at the center of the shield frame is transmitted to the small cross-section tunnel.

When constructing the small cross section tunnel, when the shield jack arranged at the center of the shield frame is contracted after being extended by one ring, the thrust transmission member is moved forward in the tunnel axial direction, 4. The tunnel construction method according to claim 3, wherein a new segment is assembled in a space to construct the small section tunnel.

A shield frame whose cross section is formed by connecting a plurality of circles;
A plurality of shield jacks provided on the inner periphery of the shield frame at intervals in the circumferential direction;
A function of constructing a large-section tunnel that is arranged inside the shield frame and that assembles the segments along the inner periphery of the shield frame so that the cross section is connected to a plurality of circles, and the segments at both ends of the shield frame. A tunnel construction method by a tunnel construction device comprising an erector having a function of constructing two small circular tunnels each having a circular section by assembling along the inner periphery of each part,
When the small cross-section tunnel is constructed by connecting to the large cross-section tunnel, a tunnel side lid member is attached to the opening of the large cross-section tunnel to close the gap between the large cross-section tunnel and the small cross-section tunnel, and the shield frame A machine-side lid member is attached to cover the space between the shield frame and the small cross-section tunnel, and the shield jack disposed in the central portion of the shield frame and a central portion side portion of the front end portion of the small cross-section tunnel; A thrust transmission member is interposed between the shield jack, the thrust of the shield jack disposed at the center of the shield frame is transmitted to the small cross-section tunnel,
When constructing a large-section tunnel again by connecting to the small-section tunnel constructed in this way, the tunnel construction is characterized in that the thrust transmission member and the machine-side cover member are removed and the large-section tunnel is constructed by the erector. Method.