JP3869522B2 - How to start a shield machine - 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進機の発進方法に係り、特に急曲線の線形形状区間におけるシールドトンネルを掘削する際のシールド掘進機の発進方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
シールドトンネルの掘削工事ではトンネル区間の始点位置に連続地中壁等の山留め壁によって発進立坑を構築し、この発進立坑内からシールド掘進機を発進させて掘削を行う。シールド掘進機は発進立坑の坑底部に据え付けられた発進台上に設置され、この発進台上から山留め壁の一部に設けられた発進口を抜けて地山部分に発進するようになっている。
【0003】
図9は従来の発進立坑内に据え付けられたシールド掘進機用の発進台50の構成を示した正面図である。同図に示した発進台50はシールド掘進機60の向きがトンネル軸線に一致するように床版コンクリート62上に据え付けられている。通常の発進台50はH形鋼等の型鋼材を箱状に組み立てて製作されている。発進台50の上面の両側端にはシールド掘進機60の胴殻(スキンプレート)を直接支持する受け台51が設けられている。この受け台51の傾斜面には軽量レールまたは複数本の丸鋼棒からなる仮設レール52がトンネル軸線方向に沿って固着されている。離れた位置にある2箇所の仮設レール52でシールド掘進機60をトンネル軸線方向に線支持するようになっている。また、シールド掘進機60は発進時に胴殻が仮設レール52上を摺動しながら前進する。
【0004】
ところで、発進立坑内のトンネル線形は一般にシールド掘進機が発進する際に山留壁を直角に横切って発進するように直線状に設計される。たとえば図10に示したように発進立坑70は曲線区間72の始点位置の手前に構築され、発進立坑70から発進したシールド掘進機60の全体が地山の中に完全に入った直後から曲線施工が行われるようになっている。この曲線区間72での掘進はシールド掘進機60のシールドジャッキ(図示せず)の左右方向への推進ストローク量の調整により達成される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、市街地の地下部分等を掘削するシールドトンネルの場合、路線設計上あるいは地上工事スペースの関係から曲線トンネル区間内に発進立坑を設置しなければならない場合がある。たとえば図11に示したように、曲線区間内72の一部がすでに開削トンネル73によって施工され、工区境において開削トンネル73とシールドトンネル74とが切り替えられるような場合、一般に図示した位置に発進立坑70が構築される。この発進立坑70内から発進するシールド掘進機60は矢印Xで示したように曲線トンネルの接線方向を向いてしか発進できないため、発進立坑70から発進した直後からシールド掘進機60の進行方向と設計上のトンネル線形との間に誤差Δが生じる。曲線区間72が小半径の急曲線に設計されている場合には、この誤差Δを吸収させるまで余掘りをしながらの蛇行運転が続く。このため、セグメントの組立等に問題が生じたり、蛇行量が大きい場合には設計トンネル断面が確保できないおそれも生じる。また余掘り掘削を行うことにより地山掘削量が増大するという問題もある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、急曲線トンネル区間内に構築された発進立坑からの発進が可能となるようにしたシールド掘進機の発進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】
上記目的を達成するために、本発明はトンネル軸線方向に沿って並ぶ複数のブロックに分離可能で、設置された床面に対してスライド移動可能な支持体を有するフレーム構造の発進台上に、発進前のシールド掘進機全体を載置し、該シールド掘進機の地山側への掘進に伴って該シールド掘進機の前進移動により載置状態になくなった部分のブロックを分離し、前記シールド掘進機が有する推進手段の方向調整によって行われる偏向運転に応じて、前記シールド掘進機のテール部分を、載置した前記発進台によってスライド移動させて急曲線形状のトンネル線形に沿って前記シールド掘進機を発進させるようにしたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシールド掘進機の発進方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は本発明で使用されるシールド掘進機発進台10(以下、発進台10と記す。)を示した正面図である。同図に示したように発進台10は発進立坑の床版コンクリート2上に敷かれた床鋼板3上にスライド移動可能に設置されている。この発進台10はトンネル軸線方向に沿って配置された2本の支持桁11と、2本の支持桁11を連結する複数本の横桁12とを連結したフレーム構造からなる。発進台10全体は支持桁11の下面位置に設けられた複数の支持体としてのボール車輪20位置で床鋼板3上に点支持されている。
【0010】
図2は発進台10を平面視した概略平面図である。同図には発進台10の支持桁11上に仮置きされたシールド掘進機4が仮想線で示されている。また各支持桁11はそれぞれ三角記号で示した2箇所でボルト連結されている。すなわち、各支持桁11の端面プレート11a同士が複数本のボルト15により面接合されている(図3参照)。このボルト15による連結を解除すると、発進台10は全体としてトンネル軸線方向に沿って並ぶ3個のブロックに分割することができる。(以下、各ブロックを区別するときはシールド掘進機4の先頭側からNo.1発進台〜No.3発進台と記す。)各ブロックにおいて支持桁11は架設されたそれぞれ2本の横桁12によって連結されている。さらに一体化した1本の支持桁11の下面には破線で示したように7ヶ所のボール車輪20が取り付けられている。この一体化された発進台10はシールド掘進機4が仮置された状態にあってもボール車輪20内の支点ボール25(後述する。)の転がり作用により所定の外力を加えることにより床鋼板3上をスライドする。なお、支持桁11の側面には図3に示したようにボール車輪20の支持位置に補剛リブ14が設けられている。この補剛リブ14によって支持桁11の部分的な変形が防止され、各ボール車輪20にシールド掘進機4の荷重が確実に伝達される。
【0011】
図4は支持桁11及び横桁12の取り合い部分を示した部分正面図である。同図に示したように支持桁11は複数の形鋼及びプレートを溶接接合した組立箱桁からなり、その下面にはボール車輪20が取り付けられている。さらにボール車輪20内には支点ボール25を内部に収容する玉受沓金物21が組み込まれている。図5に示したように、玉受沓金物21の下面にはボール受け凹所22が形成され、さらにボール受け凹所22内の上面にはリング状溝23が形成されている。支点ボール25はリング状溝23内に収容された8個の受けボール24(図5では2個のみが示されている。)に点接触支持されながらボール受け凹所22内に回転可能に収容されている。本実施の態様において支点ボール25は直径120mm、受けボール24は直径32mmに設定されている。これらの材質としては高炭素クローム軸受鋼が使用されているが、荷重載荷時に球面に潰れ等が生じない程度の硬度を有する金属球であれば各種の材質が適用できる。また、ボール受け凹所22の内部に収容されている8個の受けボール24によって支点ボール25の滑らかな回転が保持される。さらに支点ボール25の脱落防止のためにボール押さえプレート26が玉受沓金物21の下面に皿ボルト27で固定されている。
【0012】
一方、支持桁11の上面の受け台16には従来の発進台10と同様にトンネル軸線方向に配置された2本の丸鋼棒からなる仮設レール17が固着されている。これにより図4に示したようにシールド掘進機4はこの仮設レール17上に線支持されれる。本実施の形態では、図1に示したように、シールド掘進機4の中心からの振れ角αをなす位置に仮設レール17が配置されている。また、従来と同様に仮設レール17は、シールド掘進機4をスライド前進させるためのスライドレールとしても機能する。
2本の支持桁11を連結する横桁12の上面フランジ12aはシールド掘進機4の外形形状に沿った曲率の凹面状に製作されている。
【0013】
次に、図2のように発進台10上に仮置きされたシールド掘進機4を発進立坑70から設定された急曲線の接線方向に発進させる手順について、図6を参照して説明する。以下の説明では発進台10を符号No.1〜3発進台として各ブロックを区別して示す。
まず図6(a)に示したように、発進に先立ってシールド掘進機4のテール側に3リング分の仮組セグメント41を組み立てる。シールド掘進機4の発進に際してはこの仮組セグメント41を介して図示しない反力台にシールド掘進機4の推進力を支持させる。このときシールド掘進機4の進行方向の発進口71aは通常の山留め壁40に代えてソイルセメント壁等の破砕容易な仮壁45によって閉塞されている。シールド掘進機4は発進口71aの仮壁45を破砕しながら地山75内に発進する。発進口71aの周囲にはリング状の坑口コンクリート42が施工されている。さらに坑口コンクリート42の内周縁にはフラップ43を介して公知のエントランスパッキン44が装着されている。シールド掘進機4が発進口71aを通過した際にエントランスパッキン44部分が胴殻(スキンプレート)に密着し、両者間の水密性が保持される。この状態からシールド掘進機4をさらに前進させると、シールド掘進機4の先端が発進口71aから地山75側に進行する。スキンプレートのテール部分4aが図(b)に示したようにNo.3発進台上を通過した段階でNo.3発進台とNo.2発進台とを分離する。この段階からシールド掘進機4の左右(必要に応じて上下)のシールドジャッキ(図示せず)の推進ストローク量を調整して曲線施工に入る。シールド掘削機は坑口コンクリート42位置を支点S(図中、▽で表示)として全体の掘進方向を僅かに偏向させることができる。この状態で掘進を続けることにより図(c)に示したようにシールド掘進機4のテール部分4aを支持するNo.1、No.2発進台はボール車輪20の動作により矢印A方向に床鋼板3上をスライド移動する。なお、シールド掘進機4の進行に合わせて標準セグメントSに混ぜて曲線形状を保持させるためにテーパーセグメントTを適宜組み込むことが好ましい。この状態でシールド掘進機4のテール部分4aがNo.2発進台上を通過した後にNo.2発進台とNo.1発進台とを分離する。この状態でシールド掘進機4はテール部分4aのみがNo.1発進台に支持された状態にある。さらに曲線運転を行うとシールド掘進機4の左右の推進ストローク量の差に加え、坑口コンクリート42の支点Sでのシールド掘進機4のヨーイング量も大きくなる。この結果、シールド掘進機4はテール部分4aが発進口71aに達した段階で、当初設定された急曲線の接線方向まで容易に掘進方向を偏向できる。
【0014】
図7は図6に示したNo.1〜No.3発進台の移動量の一例を累積して示した模式図である。同図に示したようにシールド掘進機のシールドジャッキの推進ストローク量を制御しながら本発明の発進台10上を発進すると、シールド掘進機4の進行に伴って分離されていくNo.1〜No.3発進台10の個々のスライド動作により、シールド掘進機4は胴殻全体が発進立坑から地山内に入った段階で掘進方向を目的方向に角度θだけ偏向させることができる。この偏向角θは各発進台ブロックがスライドした段階での各ブロック間(12,23)での進行方向(X)、進行方向直角方向(Y)の各移動量δ(図7において各部の移動量は添字で区別している。)とシールド掘進機の全長とから求めることができる。
【0015】
図8は発進台のスライド移動機構としての変形例を示したものである。同図(a)はボール車輪に代えて商品名テフロン(登録商標)で知られている4フッ化エチレン樹脂板からなるすべり沓31と、床鋼板3の所定範囲に同材質のスライドプレート31とを装着して変形例を示している。同図に示したように、支持桁20のすべり沓31がスライドプレート31上を滑らかにスライドして発進台10が移動する。また、同図(b)に示したように下面が開放された密閉リング33を支持桁11の下面に設け、その内部をグリース34で満たし、シールド掘進機4を載荷した状態でポンプ35を介して所定圧力でグリース34を密閉リング33内に供給するようにしたすべり沓を構成するようにしたものである。この他、図示しないが、支持桁の下面位置に多数の微小孔を備えたマニホールドを備え、このマニホールドの微小孔からマニホールド内に供給された高圧エアを噴出させ、発進台を微小高さだけ浮上させるようにしたエアベッド構造も適用することができる。
【0016】
以上に示したように本発明によれば、シールド掘進機が発進立坑から地山側に掘進した段階で既に所定の曲線の接線方向に進行方向を向けることができるので以後の曲線運転の方向制御が容易に行える。なお、分割ブロックを3個にした発進台を例に説明してきたが、分割数は2個でもよいし、4個以上として1個当たりの荷重負担を軽減させるようにしてもよい。
【0017】
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明で使用されるシールド掘進機発進台の一実施の態様を示した正面図。
【図2】図1に示した発進台の概略平面図。
【図3】図1に示した発進台の概略部分側面図。
【図4】発進台の支持桁と横桁との取り合い状態を示した部分拡大図。
【図5】発進台のボール車輪の内部の構成を一部を切欠いて示した拡大部分断面図。
【図6】シールド掘進機の発進台からの発進状態を示した模式状態説明図。
【図7】発進台のスライド移動状態を示した模式説明図。
【図8】発進台の変形例を示した部分拡大図。
【図9】従来のシールド掘進機の発進台を示した概略正面図。
【図10】従来のシールド掘進機の発進立坑からの発進状態を示した模式説明図。
【図11】従来のシールド掘進機の発進立坑からの発進状態を示した模式説明図。
【符号の説明】
3 床鋼板
4 シールド掘進機
10 曲線部シールド掘進機発進台
11 支持桁
12 横桁
20 ボール車輪
25 支点ボール[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a starting method shielded-excavator, it relates starting method of shield machine when drilling shield tunnel in particular steep curve linear shape section.
[0002]
[Prior art]
In excavation work for a shield tunnel, a start shaft is constructed with a retaining wall such as a continuous underground wall at the starting point of the tunnel section, and a shield excavator is started from within this start shaft. The shield machine is installed on the starting stand installed at the bottom of the starting shaft, and starts from the starting stand through the starting opening provided in a part of the retaining wall to start to the ground. .
[0003]
FIG. 9 is a front view showing a configuration of a
[0004]
By the way, the tunnel alignment in the start shaft is generally designed in a straight line so as to start crossing the retaining wall at a right angle when the shield machine starts. For example, as shown in FIG. 10, the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of shield tunnels that excavate underground parts of urban areas, it may be necessary to install start shafts in curved tunnel sections due to route design or ground construction space. For example, as shown in FIG. 11, when a part of the
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention can be separated into a plurality of blocks arranged along the tunnel axis direction, and on a starting base of a frame structure having a support body that is slidable with respect to an installed floor surface. The entire shield machine before the start is placed, and the block of the part that is no longer placed due to the forward movement of the shield machine when the shield machine is excavated to the ground side is separated, and the shield machine depending on the deflection operation is performed by the direction adjusting propulsion means having the shield machine of the tail portion, mounted to said by starting base along a steep curve shape of the tunnel line is slid the shield machine It is characterized by starting.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a starting method for a shield machine according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a front view showing a shield machine starter base 10 (hereinafter referred to as starter base 10) used in the present invention. As shown in the figure, the
[0010]
FIG. 2 is a schematic plan view of the
[0011]
FIG. 4 is a partial front view showing a connecting portion of the
[0012]
On the other hand, a
The
[0013]
Next, a procedure for starting the
First, as shown in FIG. 6A, the
[0014]
7 is the same as that shown in FIG. 1-No. It is the schematic diagram which accumulated and showed an example of the moving amount | distance of 3 starters. As shown in the figure, when starting on the
[0015]
FIG. 8 shows a modification as a slide moving mechanism of the starter base. FIG. 5A shows a sliding
[0016]
As described above, according to the present invention, since the shield machine can be directed in the tangential direction of the predetermined curve when the shield machine has been excavated from the starting vertical shaft to the natural ground side, the direction control of the subsequent curve operation can be performed. Easy to do. In addition, although the description has been given by taking a starter base having three divided blocks as an example, the number of divisions may be two, or four or more may be used to reduce the load burden per piece.
[0017]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing an embodiment of a shield machine starter used in the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the starter shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic partial side view of the starter shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a partially enlarged view showing a state of engagement between a support beam and a horizontal beam of a starter base.
FIG. 5 is an enlarged partial cross-sectional view showing the internal configuration of a ball wheel of a starting stand with a part cut away.
FIG. 6 is a schematic state explanatory view showing a start state from a starter of the shield machine.
FIG. 7 is a schematic explanatory view showing a sliding movement state of the start stand.
FIG. 8 is a partially enlarged view showing a modified example of the starter base.
FIG. 9 is a schematic front view showing a starter of a conventional shield machine.
FIG. 10 is a schematic explanatory view showing a start state from a start shaft of a conventional shield machine.
FIG. 11 is a schematic explanatory view showing a start state from a start shaft of a conventional shield machine.
[Explanation of symbols]
3
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JPH10280869A JPH10280869A (en) | 1998-10-20 |
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