JP4092807B2 - シールド掘進機の地中接合方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の地中接合方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
小径シールドと大径シールドとを対向するように掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合する場合、従来、ドッキング近傍の地山を地上から薬剤を注入して地盤改良したり凍結したりして地山の自立と止水を確保し、最終的には手掘りによって両シールドをドッキングするようにしていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合には地上作業が必要となるため、地上の交通状況によっては不可能な場合がある。また、大深度や高水圧下や砂礫地盤においては地上からの薬剤注入等が困難である。また、薬注や凍結には相当の工事期間が必要となり、工事の長期化を招いていた。
【0004】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、小径シールドに大径シールドを接合する際に、地上作業が不要であり工期が短縮できるシールド掘進機の地中接合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、小径シールドと大径シールドとを対向させて掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合するシールド掘進機の地中接合方法において、大径シールドは、前部にスライド自在に収容されて固定された子機と、後部に取付けられたシールドジャッキとを有し、小径シールドがドッキング地点に到着したら小径シールドのカッタおよびバルクヘッドをそのシールドフレーム内にて後退させて前方にドッキングスペースを形成し、この小径シールドに対向するドッキング位置に大径シールドが到着したらそのシールドジャッキを前後逆に取付け、子機の固定を解除して、上記シールドジャッキにより大径シールドから子機を上記ドッキングスペース内に押し出して子機のシールドフレームを小径シールドのシールドフレームに重合させ、大径シールドと小径シールドとを子機を介して連通することを特徴とする。
【0006】
【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。
【0007】
本実施形態に係るシールド掘進機の地中接合方法の工程を図1および図2に示す。先ず、図1(a) に示すように、小径シールド1がドッキング地点に到着する。小径シールド1は、筒体状のシールドフレーム2の内部に、スライド自在な内筒3を有する。内筒3は、固定金具4によってシールドフレーム2に固定されている。内筒3には、切羽側と坑内側とを仕切るバルクヘッド5が設けられている。バルクヘッド5には、切羽を掘削するカッタ6と、掘削土砂を坑内に搬送するスクリューコンベヤ7(送・排泥管でもよい)とが設けられている。
【0008】
また、内筒3には、既設セグメント8に反力をとって小径シールド1を前進させるシールドジャッキ9が設けられている。セグメント8は、シールドフレーム2内に設けられた図示しないエレクタによって組み立てられ、小径トンネルT1が構築される。かかる小径シールド1は、ドッキング地点に到着したとき、図1(a) に示すように、シールドジャッキ9を伸長させた状態とする。このとき、切羽の土圧は、伸長したシールドジャッキ9に供給された油圧によって支持されている。
【0009】
次に、図1(b) に示すように、固定金具4を取り外し、内筒3をスライドフリーにする。そして、シールドジャッキ9の油圧を減圧することにより、カッタ6とバルクヘッド5と内筒3とを切羽の土圧によって一体的に後退させる。かかる後退の最中に、カッタ6およびバルクヘッド5から前方に固化材を注入し、前方の土砂を固化させつつドッキングスペース10を形成する。シールドジャッキ9が目一杯まで収縮したならば、図1(c) に示すように、セグメント8を1リング分周方向に順次取り外してカッタ6とバルクヘッド5と内筒3とを更に後退させ、ドッキングスペース10を完成する。そして、スクリューコンベヤ7を取り外す。
【0010】
次に、図1(d) に示すように、上記小径シールド1に対向して大径シールド11が後着する。大径シールド11は、前胴12と後胴13とが中折れジャッキ14を介して屈曲自在に接続された中折れシールドであると共に、前胴12内に子機15を収容した親子シールドでもある。子機15は、筒体状のシールドフレーム16を有し、シールドフレーム16には、切羽側と坑内側とを仕切るバルクヘッド17が設けられている。バルクヘッド17には、切羽を掘削するカッタ18と、掘削土砂を坑内に搬送する送・泥排泥管19(スクリューコンベヤでもよい)が設けられている。
【0011】
子機15のシールドフレーム16は、前胴12にバルクヘッド20を介して設けられた収容筒21内に、スライド自在に収容されている。シールドフレーム16と収容筒21とは、ピン22によって結合されている。子機15のカッタ18にはピン23を介して外周カッタ24が設けられている。外周カッタ24は、前胴12の直径に合せて形成されている。また、後胴13には、既設セグメント25に反力をとって大径シールド11を前進させるシールドジャッキ26が設けられている。かかる大径シールド11は、子機15を前胴12内に収容した状態でカッタ18、24によって大径の堀穴を掘削し、後胴13内に設けられた図示しないエレクタによってセグメント25を組み立てて大径のトンネルT2を構築する。
【0012】
大径シールド11が、図1(d) に示すように、小径シールド1に対向するドッキング位置に到着したならば、図2(e) に示すように、前胴12と後胴13とを固定金具27によって固定すると共に、後胴13と既設セグメント25とを固定金具28によって固定する。そして、シールドジャッキ26を取り外してそれらを後胴13に取付座29を介して前後逆に取り付ける。そして、これらシールドジャッキ26のシュー30の位置に合せて、子機15のシールドフレーム16に踏張り座31を設ける。そして、ピン22を抜いて収容筒21とシールドフレーム16とを切り離すと共に、ピン23を抜いてカッタ18を外周カッタ24から切り離し、子機15をスライドフリーとする。
【0013】
そして、図2(f) に示すように、シールドジャッキ26を伸長させながら子機15のカッタ18を回転させて固化材によって固められたドッキングスペース10内の土砂を掘削し、子機15を小径シールド1のシールドフレーム2内のドッキングスペース10に押し出す。掘削土砂は送・排泥管19により排出される。この押し出しは、子機15のカッタ18が小径シールド1のカッタ6に当接するまで、又は当接する直前まで行われる。
【0014】
その後、親機11のバルクヘッド20およびカッタ24から前方に固化材32を注入し、子機15のバルクヘッド17から前方に固化材33を注入し、子機15のシールドフレーム16と小径シールド1のシールドフレーム2との間に固化材34を注入し、ドッキング部分近傍の地山を固化する。そして、大径シールド11の側方と小径シールド1の側方とに固化材35a、35bを注入し、各シールドフレーム12、2の外面に沿って後方から前方へ流れる地下水を止水する。
【0015】
しかる後(ドッキング部分近傍の地山が十分固化した後)に、図2(g) に示すように、小径シールド1のバルクヘッド5および子機15のバルクヘッド17に設けた図示しないマンホールから固化材33(ドッキングスペース10内の固化した土砂)を除去し、作業員がカッタ室内に入る等して子機の15のシールドフレーム16の先端と小径シールド1のシールドフレーム2との間に止水板36を設置する。
【0016】
最後に、図2(h) に示すように、各シールド1、11の内部の機器(カッタ6、18、バルクヘッド5、17、ジャッキ9、26、内筒3等)を除去し、小径シールド1のシールドフレーム2と既設セグメント8とを固定金具37によって固定し、大径シールド11のシールドフレーム(前胴12)と小径シールド1のシールドフレーム2とを子機15のシールドフレーム16を介して連通接続し、大径トンネルT2と小径トンネルT1とを接続する。
【0017】
以上の工法によれば、地上作業を一切行うことなく地中作業のみで先着の小径シールド1に後着の大径シールド11を接続出来る。よって、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても、地上からの薬剤注入等を一切行うことなく接合が可能である。
【0018】
ところで、大径シールド11と小径シールド1とを接合する際には、本来、先に大径シールド11がドッキング地点に先着し、その大径シールド11内に後着の小径シールド1が侵入する形が望ましいが、工事施工の都合上、本実施形態のように小径シールド1が先にドッキング地点に先着する場合もある。
【0019】
この場合であっても、本工法によれば、図1(c),(d) に示すように、相手方の大径シールド11の動向に一切関係なく、先着した小径シールド1のバルクヘッド5後方のスクリューコンベヤ7やエレクタや後方設備(パワーユニット、制御ユニット等)を解体して受入準備が整った状態で、後着の大径シールド11を待機することができる。よって、大径シールド11が後着した後のドッキング作業時に小径シールド1側における上記解体作業が不要となって、全体としてのドッキング工事期間を短縮できる。
【0020】
図3は、図1(a) 乃至(d) の小径シールド1を中折れシールド1aとしたときの各工程を示す説明図である。図3(a) に示すように、小径シールド1は、前胴40と後胴41とが中折れジャッキ42および固定ブラケット43、44を介して屈曲自在に接続された中折れシールド1aとなっている。前胴40内には、筒体状の滑り座45を介してバルクヘッド46が軸方向にスライド自在に設けられている。滑り座45には、図4に示すように、前胴40内面を滑る滑り部材45aが設けられている。バルクヘッド46には、カッタ47とスクリューコンベヤ48とが設けられている。
【0021】
滑り座45の後端と中折れジャッキ42の前側固定ブラケット43との間には、複数のスペーサ部材49が介設されている。最前列のスペーサ部材49と滑り座45、各スペーサ部材49同士、最後列のスペーサ部材49と前側固定ブラケット43とは、それぞれボルト(図示せず)で固定されている。また、後胴41には、シールドジャッキ50が設けられていると共に、セグメント51を組み立てて小径トンネルT1を構築するエレクタ(図示せず)が設けられている。
【0022】
図3(a) に示すように、かかる小径シールド1aが、大径シールド11に先立ってドッキング地点に到着したならば、図3(b) に示すように、スクリューコンベヤ48を取り外し、後胴41と既設セグメント51とを固定金具52で固定し、シールドジャッキ50を取り外す。そして、最後列のスペーサ部材49を取り外すと共に中折れジャッキ42を伸長させて、前側固定ブラケット43を前方のスペーサ部材49に盛り換える。
【0023】
そして、図3(c) に示すように、中折れジャッキ42を収縮させ(供給油圧を減圧する)、バルクヘッド46、滑り座45およびカッタ47を後退させる。かかる後退の最中に、カッタ47およびバルクヘッド46から前方に固化材を注入し、前方の土砂を固化させつつドッキングスペース53を形成する。中折れジャッキ42が目一杯まで収縮したならば、順次スペーサ部材49を取り外し、前側固定ブラケット43を盛り換えて後退させ、最終的には図3(c) に示すように滑り座45に前側固定ブラケット43を取り付ける。
【0024】
そして、図3(d) に示すように、こうしてドッキング準備が整った上記小径シールド1aに対向して大径シールド11が後着したならば、以降は前実施形態で説明した図2(e),(f),(g),(h) に示すようにしてドッキング作業を行う。
【0025】
この実施形態においても、前実施形態と同様に、地中作業のみで先着の小径シールド1aに後着の大径シールド11を接続できるので、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても接合が可能である。また、図3(c) に示すように先着した小径シールド1aのバルクヘッド46の後方の設備(スクリューコンベヤ48、ジャッキ50、エレクタ、パワーユニット、制御ユニット等)を解体して、後着の大径シールド11の受入準備ができるので、大径シールド11が後着した後のドッキング作業時に小径シールド1a側における上記解体作業が不要になり、全体としてのドッキング工事期間を短縮できる。
【0026】
図5は、大径シールド11(親子シールド)から子機15が発進し、その子機15のシールドフレーム16内でセグメント54を組んで小径トンネルT3を所定の長さ構築した後、その子機15が図1(c) 又は図3(c) に示すように受入態勢となった小径シールド1のシールドフレーム2内に侵入するようにしたものである。これにより、トンネルT1とトンネルT3とが子機15のシールドフレーム16を介して連通される。この場合であっても、前記実施形態と同様に、地中作業のみでドッキングが可能であり、またドッキング工事期間を短縮できるという効果を発揮できる。
【0027】
図6は、図1のものとは逆に、大径シールド11がドッキング地点に先着し、その後小径シールド1が後着した場合のドッキング手順を示す説明図である。この場合、先ず図6(a) に示すように大径シールド11がドッキング地点に到着する。次に図6(b) に示すように小径シールド1が対向してドッキング地点に到着する。そして、小径シールド1は、前述した図1(a) 〜(c) の手順により、図6(c) に示すように受入態勢となる。その後、前述した図2(e) 〜(h) の手順により、ドッキングが完了する。この場合であっても、前記実施形態と同様に、地中作業のみでドッキングが可能であり、またドッキング工事期間を短縮できるという効果を発揮できる。
【0028】
なお、かかる手順の場合には、図6(c) と図1(d) とを比べると明らかなように、大径シールド11と小径シールド1との間に小径シールド1のカッタ6の厚さ分だけ隙間Lが空いてしまうが、カッタ6から固化材を前方へ十分噴射して地盤改良範囲を広げると共に、図2(f) に示す固化材32の充填範囲および量を増やせば、問題なく止水できる。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の地中接合方法によれば、次のような効果を発揮できる。
【0030】
(1)地中作業のみで小径シールドに大径シールドを接続できるので、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても接合が可能である。
【0031】
(2)小径シールドのバルクヘッド後方の設備を解体することにより、大径シールドの受入準備ができるので、ドッキング工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の地中接合方法の工程を示す説明図である。
【図2】上記地中接合方法の続きの工程を示す説明図である。
【図3】図1に示す地中接合方法の工程の変形実施形態を示す説明図である。
【図4】図3(a)の部分拡大図である。
【図5】別の実施形態を示す説明図である。
【図6】さらに別の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
1 小径シールド
2 小径シールドのシールドフレーム
5 小径シールドのバルクヘッド
6 小径シールドのカッタ
10 ドッキングスペース
11 大径シールド
15 子機
16 子機のシールドフレーム
Claims (1)
- 小径シールドと大径シールドとを対向させて掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合するシールド掘進機の地中接合方法において、大径シールドは、前部にスライド自在に収容されて固定された子機と、後部に取付けられたシールドジャッキとを有し、小径シールドがドッキング地点に到着したら小径シールドのカッタおよびバルクヘッドをそのシールドフレーム内にて後退させて前方にドッキングスペースを形成し、この小径シールドに対向するドッキング位置に大径シールドが到着したらそのシールドジャッキを前後逆に取付け、子機の固定を解除して、上記シールドジャッキにより大径シールドから子機を上記ドッキングスペース内に押し出して子機のシールドフレームを小径シールドのシールドフレームに重合させ、大径シールドと小径シールドとを子機を介して連通することを特徴とするシールド掘進機の地中接合方法。
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Family Applications (1)
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