JP4116381B2 - Shield tunnel and shield excavator - Google Patents

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JP4116381B2
JP4116381B2 JP2002275121A JP2002275121A JP4116381B2 JP 4116381 B2 JP4116381 B2 JP 4116381B2 JP 2002275121 A JP2002275121 A JP 2002275121A JP 2002275121 A JP2002275121 A JP 2002275121A JP 4116381 B2 JP4116381 B2 JP 4116381B2
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豊 加島
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、海底や河底下等に築造され、例えば道路として使用される低土被りのシールドトンネルと、このトンネルを掘削するためのシールド掘削機に関する。
【0002】
【従来の技術】
海底や河底下に道路トンネルなどのトンネルを作る技術として、従来から沈埋工法やシールド工法がある。
【0003】
前記沈埋工法では、海底や河底を海上や河上から掘り下げ、ここに所要断面(多くは長方形断面)の、複数の鉄筋コンクリート函を沈設する。ついで、この鉄筋コンクリート函を土砂で埋め戻し、周囲を栗石で覆う。
【0004】
この沈埋工法では、トンネルを海底や河底下の浅い場所に設置するので、用途が道路トンネルの場合、シールドトンネルに比べて道路線形を短縮することができる。
【0005】
前記シールド工法は、トンネルの構築作業を地中で行うため、海域や河域を汚染することがなく、生態系の破壊を引き起こさないという利点がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、沈埋工法ではトンネルを海上や河上から掘削するために、海水や河水の汚濁により海域や河域の生態系を破壊する危険がある。
【0007】
また、沈埋工法では多くの場合、長方形断面が採用されるので、部材を厚くする必要があり、鉄筋やコンクリートなどの資材を多く使用することになる。
【0008】
さらに、沈埋工法において、トンネルを円形断面にすると、海底や河底下を深く掘削することになり、海上や河上からの掘削が難しくなり、工期が長くなる。したがって、土圧や水圧に対して有利な円形断面を採用することが難しい。
【0009】
一方、シールド工法において、円形断面を採用すると、浮力によりシールド掘削機や覆工用セグメントが浮き上がらないようにするために、沈埋工法に比べて地中深さを大きくする必要がある。このため、道路トンネルとしての用途ではシールドトンネルは沈埋トンネルに比べて道路線形が深くなり、トンネルの全長が長くなる。
【0010】
さらに、シールド工法では切羽の安定のために一定の土被りが必要とされ、一般的には沈埋トンネルに比べて土被りを大きくする必要がある。このため、道路線形が深くなる。
【0011】
さらには、シールド工法により、近年矩形断面や楕円形断面で上下対称な断面を持ったトンネルが作られている。このようなシールドトンネルは、円形断面に比べて扁平なるため土被りを小さくすることができる。しかし、浮力に対抗させるため、路面下部に土砂を埋め戻したり、コンクリートを充填させる必要がある。その結果、トンネルの空間が小さくなるので、避難通路や緊急車両通行路などを確保することが難しくなる。
【0012】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、シールド工法の利点を活かしつつ、しかも水圧・土圧・浮力に対して強く、かつ道路トンネルとしての用途では土被りを小さくでき、さらには避難通路や緊急車両通行路を確保し得る低土被りのシールドトンネルを提供することにある。
【0013】
また、本発明の他の目的は、前記シールドトンネルを的確に掘削し得るシールド掘削機を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項1記載の発明は、道路用シールドトンネルにおいて、トンネルの下部を大曲率のほぼ円弧形2に形成し、上部を小曲率の円弧形、放物線状に形成し、全体の断面形状を縦径より横径の大きな逆馬蹄形とし、前記トンネルの左右を下部よりも大曲率の円弧形に形成し、トンネル下部に路床5を形成し、この路床5上に路盤コンクリート6を形成した、ことを特徴とする。
請求項2記載の発明は、道路用シールドトンネルにおいて、トンネルの下部を大曲率のほぼ円弧状17に形成し、上部をほぼ平面状18に形成し、全体の断面形状を横長のほぼ半円形とし、前記トンネル下部に路床5を形成し、この路床5上に路盤16を形成した、ことを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1または2記載のシールドトンネルにおいて、前記路床5内に通路空間を形成した、ことを特徴とする。
請求項4の発明は、シールド筒21の下部を大曲率のほぼ円弧形25に形成し、上部を直線状ないしは小曲率のほぼ円弧形26、放物線状に形成し、左右を下部よりも大曲率の円弧形に形成し、トンネル断面が縦径より横径の大きなほぼ逆馬蹄形状またはほぼ半円形状になるようカッタヘッド35を形成し、前記カッタヘッド35を、平行クランク運動機構30を構成する、所要の間隔をおいて適数配置された回転駆動部27に連結し駆動する、ことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【0016】
【実施例1】
図1は本発明シールドトンネルの実施例1を示す断面図である。
【0017】
この図1に示す実施例1のシールドトンネル1は、トンネル断面の下部が曲率のほぼ円弧形2に形成され、上部が曲率のほぼ円弧形3に形成され、全体の断面形状は縦径より横径の大きな逆馬蹄形となっている。
【0018】
前記シールドトンネル1の外郭は、トンネル断面の下部と上部とに適合する形状に形成されたセグメント4をトンネルの周方向および軸方向にそれぞれ結合して構築されている。
【0019】
前記シールドトンネル1内の路床5は、掘削土砂の単体、または掘削土砂とセメントなどの固化材を混合した固化土、あるいは流動化処理土などからなる埋め立て土砂を埋め戻して造成されている。
【0020】
また、前記路床5の上面には、トンネルを補強する連結部材7を介して路盤コンクリート6が打設されている。
【0021】
さらに、路盤コンクリート6の下方には、路床5の中央部を両側に設けた柱壁8、両側の柱壁8間の上方に設けられた桁材8’で仕切り、ここに避難通路9または緊急車両通行路が確保されており、前記避難通路9の下部に、避難通路床10が造成されている。
【0022】
さらに、前記路盤コンクリート6の上面には、舗装部11が敷設されている。
【0023】
そして、前記シールドトンネル1内における舗装部11の上方には、道路12が確保されている。
【0024】
なお、図1において、符号12′は車両建築限界を示し、符号Dは水底とシールドトンネルの頂面間の土被りを示す。
【0025】
この実施例1に示すシールドトンネル1は、トンネル断面の下部は大曲率のほぼ円弧形2に形成されているので、土圧・水圧に対して強度を大きくすることができる。また、路盤コンクリート6の下方に避難通路9や緊急車両通行路を確保することができる。さらには、シールドトンネル1内の下部の不要部分に埋め立て土砂を埋め戻して路床5を造成し、トンネルの重量を増大させ、トンネルに掛かる浮力に対抗させ、トンネルの安定化を図ることができる。
【0026】
つぎに、図2は土被りを同一にしたときの、本発明の実施例1のシールドトンネル1と、円形断面のシールドトンネル19とについて、縦断線形の深さを比較して示した図で、対応する部材は同様の符号で示す。また、図3は図2に示す両シールドトンネルの縦断線形深さと、トンネルのアプローチ部分の道路延長との関係を比較して示した図である。
【0027】
本発明の前記実施例1のシールドトンネル1と、円形断面のシールドトンネル19とを、図2に示すように、土被りDを同一にしたとき、本発明の実施例1のシールドトンネル1と、円形断面のシールドトンネル19とでは、縦断線形の深さ方向に差Hが生じる。この差Hにより、トンネルのアプローチ部分に道路延長の差2Lが生じる。この道路延長の差2Lは、次式により求められる。
【数1】
2L=2H/sinΘ
ここで、Θは地上よりトンネルのアプローチ部分までの道路勾配である。
【0028】
本発明の実施例1のシールドトンネル1によれば、円形断面のシールドトンネル19に比べて道路延長を2L、短縮することができる。したがって、トンネル構築のための機材や資材を節減できる外、工期を短縮することができる。
【0029】
また、この実施例1のシールドトンネル1によれば、地中でトンネル構築作業が行われるので、海域や河域の汚染を解消できるという、シールド工法の利点をそのまま活かすことができる。
【0030】
【実施例
続いて、図は本発明シールドトンネルの実施例を示す断面図である。
【0031】
この図に示す実施例のシールドトンネルは、トンネル断面の下部が曲率のほぼ円弧形17に形成され、上部がほぼ平面状18に形成され、全体の断面形状は横長のほぼ半円形をなしている。
【0032】
また、路床5は掘削土砂を埋め戻して造成されている。
【0033】
この実施例のシールドトンネルでは、トンネル断面の上部を平面状18に形成しているが、土被り荷重が小さい場合、強度上の問題は生じない。
【0034】
この実施例のシールドトンネルの他の構成は、前記実施例1のシールドトンネル1と同様であり、作用についても実施例1のシールドトンネル1と同様である。
【0035】
なお、本発明におけるシールドトンネルの、トンネル断面の上部の形状は、図1で曲率のほぼ円弧形3としたが、放物線状であっても良く、または図に示したように直線状としても良く、これらの範囲であれば良い。
【0036】
【実施例
つぎに、図〜図は本発明の実施例1のシールドトンネルを掘削するためのシールド掘削機の一実施例を示すもので、図は縦断側面図、図は正面図、図は背面図である。
【0037】
これら図〜図に示す実施例のシールド掘削機20は、シールド筒21と、隔壁22と、フード部23と、テール部24と、カッタヘッド用の回転駆動部27および平行クランク運動機構30と、カッタヘッド35と、掘削土砂用のチャンバ39と、排土装置40と、推進ジャッキ43等を備えて構成されている。
【0038】
前記シールド筒21と、隔壁22と、フード部23と、テール部24とは、シールド掘削機1の軸方向に対する直角断面の下部が曲率のほぼ円弧形25に形成され、上部が曲率のほぼ円弧形26に形成されている。
【0039】
前記カッタヘッド用の回転駆動部27は、図に示すように、駆動モータ28と、これに連結されたピニオン29とを有している。
【0040】
前記カッタヘッド用の平行クランク運動機構30は、前記ピニオン29に噛み合わされたインターナルギヤ31と、このインターナルギヤ31と一体に形成されかつ隔壁22に回転自在に支持された回転体32と、この回転体32の中心に対して偏心距離e、偏心させて設けられた偏心軸33とを有している。
【0041】
そして、前記回転駆動部27と平行クランク運動機構30とは、所要の間隔をおいて、この実施例では5組配置されており、前記5組の回転駆動部27と平行クランク運動機構30とが協働してカッタヘッド35を平行クランク運動させ得るように構成されている。
【0042】
前記回転体32の中心部には、機内からチャンバ39に向かって作泥土材注入口34が設けられている。
【0043】
前記カッタヘッド35は、カッタフレーム36と、このカッタフレーム36に多数植設されたカッタビット37とを有している。前記カッタフレーム36は、図から分かるように、前記シールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24と近似形に形成されている
【0044】
前記カッタフレーム36におけるチャンバ39側の面には、複数本の攪拌翼38が設けられている。
【0045】
前記チャンバ39は、隔壁22、フード部23およびカッタヘッド35に囲まれた空間に形成されている。
【0046】
前記排土装置40には、この実施例ではスクリューコンベアが用いられている。この排土装置40は、駆動部41と、排土口42とを有しており、入口部分を前記チャンバ39に臨ませて設置されている。
【0047】
前記推進ジャッキ43は、シールド筒21の内部において、円周方向に所定の間隔をおいて複数台設置されている。
【0048】
この実施例におけるシールド筒20は、地中において、複数組の回転駆動部27が同時にかつ同じ方向に駆動されると、各回転駆動部27に連結された平行クランク運動機構30が連動し、複数組の平行クランク運動機構30によりカッタヘッド35が平行クランク運動する。
【0049】
前記カッタヘッド35が平行クランク運動を行うに伴い、カッタビット列37により切羽が掘削され、その掘削土砂はチャンバ39に取り込まれる。
【0050】
前述のごとく、チャンバ39に取り込まれた掘削土砂には、作泥土材注入口34から作泥土材が注入され、掘削土砂と作泥土材とがカッタフレーム36に設けられた攪拌翼38により攪拌され、塑性流動性を有する土砂が作成される。
【0051】
そして、掘進に伴って排土装置40が駆動され、切羽の崩壊を防止しつつ排土装置40にチャンバ39内の土砂が取り込まれ、排土口42を通じてシールド掘削機20の後方へ排土される。
【0052】
また、シールド掘削機20内の後部でセグメント44を組み立てて行く。
【0053】
前述のごとくチャンバ39内の土砂を排出し、セグメント44を組み立てた後、複数台の推進ジャッキ43を同時に伸長させ、セグメント44に反力を取ってシールド掘削機20全体を推進させる。
【0054】
ついで、各推進ジャッキ43を収縮させ、再びシールド掘削機20の後部でセグメント44を組み立てる。
【0055】
以上の作業を繰り返して行い、シールドトンネルを掘進する。
【0056】
以上説明したシールド掘削機20によれば、シールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24の軸方向に対する直角断面の下部を曲率のほぼ円弧形25に形成し、上部を曲率のほぼ円弧形26に形成し、カッタヘッド35を前記シールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24の直角断面形状と近似形に形成し、このカッタヘッド35を平行クランク運動機構30を介して回転駆動部27に連結しているので、前記図1に示す実施例1のシールドトンネル1を的確に掘削することができる。
【0057】
なお、図4に示す実施例のシールドトンネルを掘削するシールド掘削機では、シールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24をそれぞれ掘削すべきトンネル断面に対応する形状に形成するとともに、カッタヘッド35を当該トンネル断面に近似の形状に形成する。
【0058】
【発明の効果】
以上説明した本発明のシールドトンネルでは、トンネル断面の下部を曲率のほぼ円弧形2、17に形成しているので、水圧・土圧に対する強度を大きくなし得る効果があり、トンネル内の下部に土砂等を埋め込んでトンネルの重量を増大させ、トンネルに掛かる浮力に対抗させ、トンネルの安定化を図り得る効果があり、道路トンネルとしての用途では、トンネル内の下部に避難通路9や緊急車両通行路を確保し得る効果があり、さらにトンネル断面の上部を曲率のほぼ円弧形3、ほぼ平面状18に形成しているので、道路トンネルの場合に、円形断面のシールドトンネルに比べて、道路延長を短縮し得る効果があり、ひいてはトンネル構築のための機材や資材を節減できる外、工期を短縮し得る効果があり、地中でトンネル構築作業を行うので、海域や河域の汚染を解消できるという、シールド工法の利点をそのまま活かし得る効果をも有する。
【0059】
また、本発明のシールド掘削機ではシールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24の軸方向に対する直角断面の下部を、曲率のほぼ円弧形25に形成し、上部を直線状ないしは曲率のほぼ円弧形26、放物線状に形成し、カッタヘッド35を前記シールド筒21、隔壁22、フード部23およびテール部24の直角断面形状と近似形に形成し、前記カッタヘッド35を、平行クランク運動機構30を介して回転駆動部27に連結しているので、前記本発明にかかるシールドトンネルを的確に掘削し得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明シールドトンネルの実施例1を示す断面図である。
【図2】 土被りを同一にしたときの、本発明の実施例1のシールドトンネルと、円形断面のシールドトンネルとについて、縦断線形の深さを比較して示した図である。
【図3】 図2に示す両シールドトンネルの縦断線形深さと、トンネルのアプローチ部分の道路延長との関係を比較して示した図である。
【図4】 本発明シールドトンネルの実施例2を示す断面図である。
【図】 本発明シールド掘削機の一実施例を示す縦断側面図である。
【図】 同シールド掘削機の正面図である。
【図】 同シールド掘削機の背面図である。
【符号の説明】
1 シールドトンネル
2 トンネル断面の下部における曲率のほぼ円弧形
3 トンネル断面の上部における曲率のほぼ円弧形
4 セグメント
5 路床
6 路盤コンクリート
7 連結部材
8 柱壁
8’ 桁材
9 避難通路
12 道路
D 土被り
16 路盤
17 トンネル断面の下部における曲率のほぼ円弧形
18 トンネル断面の上部における平面状
20 シールド掘削機
21 シールド筒
22 隔壁
23 フード部
24 テール部
25 シールド筒等の下部における曲率のほぼ円弧形
26 シールド筒等の上部における曲率のほぼ円弧形
27 回転駆動部
30 平行クランク運動機構
35 カッタヘッド
39 掘削土砂のチャンバ
40 排土装置
43 推進ジャッキ
44 セグメント
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield tunnel with a low earth covering, which is constructed on the seabed or under a riverbed, and used as a road, for example, and a shield excavator for excavating the tunnel.
[0002]
[Prior art]
As a technique for creating a tunnel such as a road tunnel under the seabed or under the riverbed, there are conventionally a submerging method and a shield method.
[0003]
In the subsidence method, a seabed or a riverbed is dug down from the sea or the river, and a plurality of reinforced concrete boxes having a required cross section (mostly a rectangular cross section) are set therein. Next, this reinforced concrete box is backfilled with earth and sand and covered with chestnut.
[0004]
In this subsidence method, the tunnel is installed in a shallow place under the seabed or under the riverbed. Therefore, when the application is a road tunnel, the road alignment can be shortened compared to a shield tunnel.
[0005]
The shield method is advantageous in that it does not pollute sea areas and river areas and does not cause destruction of the ecosystem because tunnel construction work is performed underground.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the subsidence method, tunnels are excavated from the sea or river, so there is a risk of destroying the marine and river ecosystems due to contamination of seawater and river water.
[0007]
Moreover, since the rectangular cross section is often employed in the submerging method, it is necessary to increase the thickness of the member, and a large amount of materials such as reinforcing bars and concrete are used.
[0008]
Furthermore, if the tunnel has a circular cross-section in the subsidence method, it will excavate deeply under the seabed or under the riverbed, making it difficult to excavate from the sea or upstream, resulting in a longer construction period. Therefore, it is difficult to adopt a circular cross section that is advantageous against earth pressure and water pressure.
[0009]
On the other hand, when a circular cross section is adopted in the shield method, it is necessary to increase the depth of the ground compared to the submerged method in order to prevent the shield excavator and the lining segment from being lifted by buoyancy. For this reason, in the use as a road tunnel, the shield tunnel becomes deeper in road alignment than the submerged tunnel, and the total length of the tunnel becomes longer.
[0010]
Furthermore, the shield method requires a certain amount of earth covering to stabilize the face, and it is generally necessary to increase the earth covering as compared to the submerged tunnel. For this reason, road alignment becomes deep.
[0011]
Furthermore, in recent years, tunnels having a vertically-symmetrical section with a rectangular section or an elliptical section have been made by the shield method. Since such a shield tunnel is flatter than a circular cross section, the earth covering can be reduced. However, in order to counter buoyancy, it is necessary to refill the bottom of the road surface with soil or fill with concrete. As a result, the space of the tunnel becomes small, and it becomes difficult to secure an evacuation passage, an emergency vehicle passage, and the like.
[0012]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to take advantage of the shield method, and to be strong against water pressure, earth pressure and buoyancy, and to be used as a road tunnel. It is another object of the present invention to provide a shield tunnel with a low earth covering that can secure an evacuation passage and an emergency vehicle passage.
[0013]
Another object of the present invention is to provide a shield excavator capable of accurately excavating the shield tunnel.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, an invention according to claim 1, formed in the road shield tunnel, to form the bottom of the tunnel substantially arcuate second large curvature, the upper arcuate small curvature, the parabolic The overall cross-sectional shape is an inverted horseshoe shape having a larger horizontal diameter than the vertical diameter, the left and right sides of the tunnel are formed in an arc shape having a larger curvature than the lower part, and a road bed 5 is formed at the lower part of the tunnel. A roadbed concrete 6 is formed thereon.
According to the second aspect of the present invention, in the road shield tunnel, the lower portion of the tunnel is formed in a substantially circular arc shape 17 having a large curvature, the upper portion is formed in a substantially flat shape 18, and the overall cross-sectional shape is a horizontally long semicircular shape. The roadbed 5 is formed in the lower part of the tunnel, and the roadbed 16 is formed on the roadbed 5.
According to a third aspect of the present invention, in the shield tunnel according to the first or second aspect, a passage space is formed in the road bed 5.
In the invention of claim 4, the lower part of the shield tube 21 is formed in a substantially circular arc shape 25 having a large curvature, the upper part is formed in a substantially arc shape 26 having a linear or small curvature, and a parabolic shape, and the left and right sides are lower than the lower part. The cutter head 35 is formed so as to have an arc shape with a large curvature, and the tunnel cross-section has a substantially reverse horseshoe shape or a substantially semicircular shape whose lateral diameter is larger than the longitudinal diameter. It is characterized in that it is connected to and driven by a rotational drive unit 27 arranged in an appropriate number with a required interval.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0016]
[Example 1]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the shield tunnel of the present invention.
[0017]
Shield tunnel 1 of the first embodiment shown in FIG. 1, the lower portion of the tunnel cross section is formed in a substantially arcuate 2 large curvature, the upper is formed in a substantially arcuate third small curvature, the overall cross-sectional shape It has a reverse horseshoe shape with a horizontal diameter larger than the vertical diameter .
[0018]
The outer shell of the shield tunnel 1 is constructed by connecting segments 4 formed in a shape suitable for the lower and upper portions of the tunnel cross section in the circumferential direction and the axial direction of the tunnel.
[0019]
The road bed 5 in the shield tunnel 1 is formed by backfilling excavated earth and sand, landfilled sand made of solidified soil obtained by mixing excavated earth and solidification material such as cement, or fluidized soil.
[0020]
A roadbed concrete 6 is placed on the upper surface of the roadbed 5 via a connecting member 7 that reinforces the tunnel.
[0021]
Further, below the roadbed concrete 6, the center portion of the roadbed 5 is divided by a column wall 8 provided on both sides, and a girder 8 ′ provided above between the column walls 8 on both sides. An emergency vehicle passage is secured, and an evacuation passage floor 10 is formed below the evacuation passage 9.
[0022]
Further, a pavement 11 is laid on the upper surface of the roadbed concrete 6.
[0023]
A road 12 is secured above the pavement 11 in the shield tunnel 1.
[0024]
In FIG. 1, reference numeral 12 ′ indicates a vehicle construction limit, and reference numeral D indicates a soil covering between the water bottom and the top surface of the shield tunnel.
[0025]
Shield tunnel 1 shown in the first embodiment, the lower portion of the tunnel cross section because it is formed substantially arcuate 2 large curvature, it is possible to increase the strength against the earth pressure, water pressure. Moreover, the escape passage 9 and the emergency vehicle passage can be secured below the roadbed concrete 6. Furthermore, it is possible to stabilize the tunnel by refilling the earth and sand in the unnecessary portion in the lower part of the shield tunnel 1 to create the road bed 5, increasing the weight of the tunnel, countering the buoyancy applied to the tunnel. .
[0026]
Next, FIG. 2 is a diagram showing the longitudinal linear depth of the shield tunnel 1 according to the first embodiment of the present invention and the shield tunnel 19 having a circular cross section when the earth covering is the same. Corresponding members are indicated by the same reference numerals. FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the longitudinal linear depth of both shield tunnels shown in FIG. 2 and the road extension of the approach portion of the tunnel.
[0027]
When the shield tunnel 1 of the first embodiment of the present invention and the shield tunnel 19 having a circular cross section, as shown in FIG. 2, when the earth covering D is the same, the shield tunnel 1 of the first embodiment of the present invention, With the shield tunnel 19 having a circular cross section, a difference H is generated in the longitudinal linear depth direction. Due to the difference H, a road extension difference 2L is generated in the approach portion of the tunnel. This road extension difference 2L is obtained by the following equation.
[Expression 1]
2L = 2H / sinΘ
Here, Θ is the road gradient from the ground to the tunnel approach.
[0028]
According to the shield tunnel 1 of the first embodiment of the present invention, the road extension can be shortened by 2 L compared to the shield tunnel 19 having a circular cross section. Therefore, equipment and materials for tunnel construction can be saved and the construction period can be shortened.
[0029]
Further, according to the shield tunnel 1 of the first embodiment, since tunnel construction work is performed in the ground, the advantage of the shield construction method that can eliminate pollution of the sea area and the river area can be utilized as it is.
[0030]
[Example 2 ]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the shield tunnel of the present invention.
[0031]
Shield tunnel of Example 2 shown in FIG. 4, the lower portion of the tunnel cross section is formed in a substantially arcuate 17 large curvature, the upper is formed in a substantially planar 18, the overall cross-sectional shape substantially semicircular oblong I am doing.
[0032]
Further, the road bed 5 is formed by backfilling excavated earth and sand.
[0033]
In the shield tunnel of Example 2 , the upper part of the tunnel cross section is formed in a flat shape 18, but when the soil covering load is small, there is no problem in strength.
[0034]
The other configuration of the shield tunnel of the second embodiment is the same as that of the shield tunnel 1 of the first embodiment, and the operation is the same as that of the shield tunnel 1 of the first embodiment.
[0035]
Incidentally, the shield tunneling according to the present invention, the upper part of the shape of the tunnel section has been substantially arcuate third small curvature in Figure 1 may be a parabolic, or linearly as shown in FIG. 4 It is good if it is in these ranges.
[0036]
[Example 3 ]
Next, FIGS. 5 to 7 show an embodiment of a shield excavator for excavating a shield tunnel of Example 1 of the present invention, FIG 5 is a vertical sectional side view, FIG. 6 is a front view, FIG. 7 FIG.
[0037]
The shield excavator 20 of the embodiment shown in FIGS. 5 to 7 includes a shield tube 21, a partition wall 22, a hood portion 23, a tail portion 24, a rotary drive portion 27 for a cutter head, and a parallel crank motion mechanism 30. And a cutter head 35, a chamber 39 for excavating earth and sand, a soil removal device 40, a propulsion jack 43, and the like.
[0038]
And the shield tube 21, a partition wall 22, the hood portion 23, and the tail portion 24, the lower portion of the cross section perpendicular with respect to the axial direction of the shield excavator 1 is formed in a substantially arcuate 25 large curvature, upper small curvature Are formed in a substantially arc shape 26.
[0039]
As shown in FIG. 5 , the cutter head rotary drive unit 27 includes a drive motor 28 and a pinion 29 connected thereto.
[0040]
The parallel crank motion mechanism 30 for the cutter head includes an internal gear 31 meshed with the pinion 29, a rotating body 32 that is integrally formed with the internal gear 31 and is rotatably supported by the partition wall 22. It has an eccentric distance e with respect to the center of the rotating body 32 and an eccentric shaft 33 provided eccentrically.
[0041]
The rotary drive unit 27 and the parallel crank motion mechanism 30 are arranged in five sets in this embodiment at a required interval, and the five sets of rotary drive unit 27 and the parallel crank motion mechanism 30 are arranged. The cutter head 35 is configured to be able to perform a parallel crank movement in cooperation.
[0042]
A mud clay material inlet 34 is provided in the center of the rotating body 32 from the inside of the machine toward the chamber 39.
[0043]
The cutter head 35 has a cutter frame 36 and a number of cutter bits 37 implanted in the cutter frame 36. As can be seen from FIG. 4 , the cutter frame 36 is formed in an approximate shape to the shield tube 21, the partition wall 22, the hood portion 23, and the tail portion 24 .
[0044]
A plurality of stirring blades 38 are provided on the surface of the cutter frame 36 on the chamber 39 side.
[0045]
The chamber 39 is formed in a space surrounded by the partition wall 22, the hood portion 23, and the cutter head 35.
[0046]
In this embodiment, a screw conveyor is used for the earth removing device 40. The earth removing device 40 includes a drive unit 41 and an earth discharging port 42, and is installed with the inlet portion facing the chamber 39.
[0047]
A plurality of the propulsion jacks 43 are installed at predetermined intervals in the circumferential direction inside the shield tube 21.
[0048]
In the shield cylinder 20 in this embodiment, when a plurality of sets of rotary drive units 27 are driven simultaneously and in the same direction in the ground, parallel crank motion mechanisms 30 connected to the respective rotary drive units 27 are interlocked, The cutter head 35 performs a parallel crank motion by the pair of parallel crank motion mechanisms 30.
[0049]
As the cutter head 35 performs a parallel crank motion, the face is excavated by the cutter bit row 37, and the excavated soil is taken into the chamber 39.
[0050]
As described above, the excavated mud material is injected into the excavated soil taken into the chamber 39 from the mud clay material inlet 34, and the excavated mud material and the mud mud material are agitated by the stirring blades 38 provided in the cutter frame 36. The earth and sand having plastic fluidity is created.
[0051]
Then, the earth removal device 40 is driven along with the excavation, and the earth and sand in the chamber 39 is taken into the earth removal device 40 while preventing the face from collapsing, and is discharged to the rear of the shield excavator 20 through the earth discharge port 42. The
[0052]
Further, the segment 44 is assembled at the rear part in the shield excavator 20.
[0053]
As described above, the earth and sand in the chamber 39 is discharged and the segment 44 is assembled. Then, a plurality of propulsion jacks 43 are simultaneously extended, and the reaction force is applied to the segment 44 to propel the entire shield excavator 20.
[0054]
Next, each propulsion jack 43 is contracted, and the segment 44 is assembled at the rear part of the shield excavator 20 again.
[0055]
Repeat the above work to dig a shield tunnel.
[0056]
According to the shield excavator 20 described above, the shield tube 21, partition wall 22, the lower portion of the cross-section perpendicular with respect to the axial direction of the hood portion 23 and the tail portion 24 is formed in a substantially arcuate 25 large curvature, the small curvature of the top The cutter head 35 is formed in an approximate shape to the right-angle cross-sectional shape of the shield cylinder 21, the partition wall 22, the hood portion 23 and the tail portion 24, and the cutter head 35 is formed into a parallel crank motion mechanism 30. The shield tunnel 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 can be excavated accurately.
[0057]
In the shield excavator for excavating the shield tunnel of Example 2 shown in FIG. 4 , the shield cylinder 21, the partition wall 22, the hood portion 23, and the tail portion 24 are each formed in a shape corresponding to the tunnel cross section to be excavated, The cutter head 35 is formed in a shape approximate to the tunnel cross section.
[0058]
【The invention's effect】
Or a shield tunneling of the present invention is described, since the formation of the lower tunnel section substantially arcuate 2, 1 7 of large curvature, there is an effect that can make a large strength against water pressure-earth pressure, in the tunnel It has the effect of embedding earth and sand underneath to increase the weight of the tunnel, counteracting the buoyancy applied to the tunnel, and stabilizing the tunnel. It has the effect capable of ensuring the vehicle traffic channel further tunnel section substantially arcuate 3 the upper small curvature, since the formed almost flat 18, in the case of road tunnels, the shield tunnel circular section Compared to this, there is an effect that can shorten the road extension, and in addition to saving equipment and materials for tunnel construction, there is also an effect that can shorten the construction period, tunnel construction work in the ground Is performed, being able to eliminate the pollution of waters and river area, also has the advantage to be taking advantage of as it is the effect of the shield method.
[0059]
Further, the shield tube 21 is a shield excavator of the present invention, the partition wall 22, the lower portion of the cross-section perpendicular with respect to the axial direction of the hood portion 23 and the tail portion 24, and formed in a substantially arcuate 25 large curvature, linear or upper substantially arcuate 26 small curvature, is formed in a parabolic shape, and the cutter head 35 the shield tube 21, partition wall 22, receptacle 23 and is formed in the approximate shape perpendicular cross-sectional shape of the tail portion 24, the cutter head 35 Since it is connected to the rotational drive unit 27 via the parallel crank motion mechanism 30, there is an effect that the shield tunnel according to the present invention can be excavated accurately.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a shield tunnel of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a comparison of longitudinal linear depths of a shield tunnel of Example 1 of the present invention and a shield tunnel having a circular cross section when the earth covering is the same.
FIG. 3 is a diagram showing a comparison between the longitudinal linear depth of both shield tunnels shown in FIG. 2 and the road extension of the approach portion of the tunnel.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the shield tunnel of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal side view showing an embodiment of the shield excavator of the present invention.
FIG. 6 is a front view of the shield excavator.
FIG. 7 is a rear view of the shield excavator.
[Explanation of symbols]
1 Shield Tunnel 2 Tunnel substantially arcuate 3 substantially arcuate fourth segment 5 subgrade 6 subgrade concrete 7 connecting member 8 Hashirakabe 8 'spar 9 evacuation passage of small curvature at the top of the tunnel cross-section of the large curvature at the lower portion of the cross section in the lower planar 20 shield excavator 21 shield tube 22 partition wall 23 hood portion 24 tail portion 25 shield tube or the like in the upper portion of the substantially arc-shaped 18 tunnel cross section of the large curvature at the bottom of 12 the road D soil overburden 16 roadbed 17 tunnel section almost chamber 40 dumping device arcuate 27 rotary drive unit 30 parallel crank motion mechanism 35 the cutter head 39 excavated soil 43 propulsion jacks 44 segments of small curvature at the top, such as a substantially arcuate 26 shield tube of large curvature

Claims (4)

道路用シールドトンネルにおいて、トンネルの下部を大曲率のほぼ円弧形(2)に形成し、上部を小曲率の円弧形、放物線状に形成し、
全体の断面形状を縦径より横径の大きな逆馬蹄形とし、
前記トンネルの左右を下部よりも大曲率の円弧形に形成し、
トンネル下部に路床(5)を形成し、この路床(5)上に路盤コンクリート(6)を形成した、
ことを特徴とするシールドトンネル。
In the shield tunnel for roads, the lower part of the tunnel is formed in an almost arc shape (2 ) with a large curvature, and the upper part is formed in an arc shape with a small curvature, a parabolic shape
The overall cross-sectional shape is a reverse horseshoe shape whose horizontal diameter is larger than the vertical diameter,
The left and right sides of the tunnel are formed in an arc shape with a larger curvature than the lower part,
A roadbed (5) was formed at the bottom of the tunnel, and roadbed concrete (6) was formed on the roadbed (5).
Shield tunnel characterized by that.
道路用シールドトンネルにおいて、
トンネルの下部を大曲率のほぼ円弧状(17)に形成し、上部をほぼ平面状(18)に形成し、全体の断面形状を横長のほぼ半円形とし、
前記トンネル下部に路床(5)を形成し、この路床(5)上に路盤(16)を形成した、
ことを特徴とするシールドトンネル。
In shield tunnel for road,
The lower part of the tunnel is formed in a substantially circular arc shape (17) with a large curvature, the upper part is formed in a substantially flat shape (18), and the overall cross-sectional shape is a horizontally long semicircular shape,
A roadbed (5) was formed at the lower part of the tunnel, and a roadbed (16) was formed on the roadbed (5).
Shield tunnel characterized by that.
請求項1または2記載のシールドトンネルにおいて、前記路床(5)内に通路空間を形成した、
ことを特徴とするシールドトンネル。
The shield tunnel according to claim 1 or 2, wherein a passage space is formed in the road bed (5).
Shield tunnel characterized by that.
シールド筒(21)の下部を大曲率のほぼ円弧形(25)に形成し、
上部を直線状ないしは小曲率のほぼ円弧形(26)、放物線状に形成し、
左右を下部よりも大曲率の円弧形に形成し、
トンネル断面が縦径より横径の大きなほぼ逆馬蹄形状またはほぼ半円形状になるようカッタヘッド(35)を形成し、
前記カッタヘッド(35)を、平行クランク運動機構(30)を構成する、所要の間隔をおいて適数配置された回転駆動部(27)に連結し駆動する、ことを特徴とするシールド掘削機。
The lower part of the shield tube (21) is formed in a substantially curved arc shape (25) with a large curvature,
The upper part is formed in a substantially arc shape (26) or parabola with a linear or small curvature,
Form the left and right arcs with a larger curvature than the bottom,
The cutter head (35) is formed so that the tunnel cross-section has a substantially reverse horseshoe shape or a semi-circular shape whose horizontal diameter is larger than the vertical diameter,
A shield excavator characterized in that the cutter head (35) is connected to and driven by a rotational drive unit (27) arranged in an appropriate number at a predetermined interval, which constitutes a parallel crank motion mechanism (30). .
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