JP4172022B2 - トンネルの拡幅方法及びトンネルの縮幅方法 - Google Patents
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Description
図1(a)に示すように、シールド掘削機1は、標準断面を有する一般坑14aと、これに隣接する拡幅断面を有する拡幅坑14bを合わせた拡大断面を有する拡大坑14cの両者を備えたシールドトンネル14を築造する装置であり、スキンプレート2、カッタ3及び仮テール部材7を備えている。
本実施の形態では、図8(c)に示すように、一般坑14aの断面形状が円、拡幅坑14bの断面形状が向かい合う2辺を湾曲させた略長方形、拡大坑14cの断面形状がこれら一般坑14aと拡幅坑14bの両断面を組み合わせた複合断面に形成されている。しかし、これらの断面形状は必ずしもこれにこだわるものではなく、例えば、図8(d)に示すように、拡幅坑14bの断面で一般坑14aを囲うようなリング形状に形成する等、何れに形成しても良い。
このような構成の該シールド掘削機1は、図2(b)の水平断面図に示すように、前記スキンプレート2の後方の内壁で、前記シールドトンネル14の拡幅坑14bに相当する領域を掘削するカッタ3bと掘進方向で同軸状の位置に仮テール部材7を備えており、また仮テール部材7と隣接する前記テールパッキン6の近傍には、該テールパッキン6を格納する格納鉄板12が備えられている。
該仮テール部材7のテールパッキン6と隣接する側面は、前記格納鉄板12に対して平行に成形されており、両者間には止水を目的としたゴム材等の止水部材13が設置されている。一方、該仮テール部材7の標準断面のセグメント9aと向かい合う側面には、該標準断面のセグメント9aの外周面に接して、前記スキンプレート2に備えられているものと同様の機能を有するテールパッキン6が設けられている。
さらに、該仮テール部材7は、前記スキンプレート2に対してトンネルの軸線方向で前記格納鉄板12に沿うようにスライド自在に設置されており、前記スキンプレート2内の前記セグメント9を組み立てる位置よりも掘進方向に移動することができる構成となっている。
なお、裏込め注入機構8は、前記注入管8aより裏込め注入材16を供給され、前記吐出口8bを介して余堀り部に吐出するものであり、前記注入管8aは裏込め注入材16を供給できる装置であれば何れに連結しても良い。本実施の形態では、掘削土砂の再利用を目的に、注入管8aをチャンバ4に排土装置5を介して連通する構成とし、掘削土砂にセメントや水及び混和剤を供給して裏込め注入材16に加工し、これを裏込め注入機構8へ供給している。
なお、これら裏込め注入機構8及び硬化材注入機構17は、必ずしも仮テール部材7に備える必要はなく、前記スキンプレート2に別途備える構成としても良いし、セグメント9aに備えても良い。
まず、トンネルの拡幅方法を図3から図5を参照しながら詳述する。なお、図3から図5は、シールド掘削機1及びシールドトンネル14の水平断面を示したものである。
図3(a)に示すように、前記シールド掘削機1を用いて標準断面1aと拡幅断面1bを合わせた拡大断面で地山15を掘削しながら、前記仮テール部材7及び格納鉄板12を装着した前記スキンプレート2内で標準断面セグメント9aを組み立て、標準断面1aを有する領域にシールドトンネル14の一般坑14aを構築する。
次に、シールドトンネル14の拡大坑14cの構築に切り替える手前で、前記仮テール部材7をトンネルの掘進方向にスライドさせる。このときの移動量は、該仮テール部材7の一部が、前記一般坑14aの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント9aに隣接する範囲内としている。
次に、図3(b)に示すように、該仮テール部材7、前記格納鉄板12及び前記一般坑14aの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント9aに囲われた領域に、前記硬化材注入機構17を介して硬化材を充填し、第1の止水壁18を構築する。
このとき、鋼板よりなる封止板20を、一端が前記格納鉄板12に当接するとともに他端が前記標準断面セグメント9aに当接し、前記一般坑14aの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント9aのトンネル掘進方向側の端面と同一平面形成するように配置し、これを第2の止水壁19を構築する際の捨て型枠とする。
次に、前記一般坑14aの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント9a及び第2の工程で構築した前記第1の止水壁18、第2の止水壁19及び封止板20に対して、図4(a)(b)に示すように、拡大断面セグメント9cを前記スキンプレート2内で組み立てながら掘進し、シールドトンネル14の拡大坑14cを構築する。これにより、シールドトンネル14は一般坑14aから拡大坑14cに拡幅される。
図6(a)に示すように、前記シールド掘削機1を用いて標準断面1aと拡幅断面1bを合わせた拡大断面で地山15を掘削しながら前記仮テール部材7及び格納鉄板12を撤去した前記スキンプレート2内で拡大断面セグメント9cを組み立て、掘削後の拡大断面領域にシールドトンネル14の拡大坑14cを構築する。
次に、前記拡大坑14cの掘進方向最先端に位置する拡大断面セグメント9cの掘進方向側の端面で拡幅断面1bを有する領域に前記封止板20を設置して拡幅断面1bを有する領域を密封するとともに、標準断面1aを有する領域に標準断面セグメント9aを組み立てる。この後、図6(b)に示すように、前記シールド掘削機1を掘進し、前記スキンプレート2の所定位置に前記仮テール部材7を装着する。
なお、前記封止板20は、あらかじめ拡大断面セグメント9cに一体的に固定しておき封支板付き拡大断面セグメントとしてこれを前記拡大坑14cの掘進方向最先端に組み立てても良い。
図6(c)に示すように、第2の工程で組み立てた標準断面セグメント9aに続けて標準断面セグメント9aを組み立てながら前記シールド掘削機1を掘進し、掘削後の標準断面1aを有する領域にシールドトンネル14の一般坑14aを構築する。これにより、シールドトンネル14は拡幅坑から一般坑14aに縮幅される。
また、前記仮テール部材7は繰り返し使用することができるため、シールドトンネル14が全長にわたり拡縮を繰り返す場合にも新たなに仮テール部材7を製作する必要がないため、経済的に一般坑14a及び拡大坑14cの両者を備えるシールドトンネル14を構築することが可能となる。
2 スキンプレート
3 カッタ
4 チャンバ
5 排土装置
6 テールパッキン
7 仮テール部材
8 裏込め注入機構
9 セグメント
10 推力受けピース
11 押圧ジャッキ
12 格納鉄板
13 止水部材
14 シールドトンネル
15 地山
16 裏込め注入材
17 硬化材注入機構
18 第1の止水壁
19 第2の止水壁
20 封止板
Claims (2)
- 標準断面を有する一般坑と、該一般坑に拡幅断面を有する拡幅坑を合わせた拡大断面よりなる拡大坑の両者を築造するシールド掘削機を用いたトンネルの拡幅方法であって、
前記シールド掘削機は、前記拡大断面と同様の断面を有するスキンプレートと、該スキンプレートの前方に位置し一般坑及び拡幅坑を掘削するカッタと、前記スキンプレートの後方の内周面とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に着脱自在、かつトンネルの軸方向にスライド可能に配され、前記拡幅断面と同様の断面形状を有する仮テール部材を備えてなり、
前記シールド掘削機を用いて標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら、前記仮テール部材を装着した前記スキンプレート内で標準断面セグメントを組み立て、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第1の工程と、
トンネルの掘進方向に前記仮テール部材をスライドさせて、掘進方向最前部に位置する標準断面セグメントに隣り合わせて拡幅断面領域を密閉する止水壁を構築した後、前記スキンプレートから仮テール部材を撤去する第2の工程と、
掘進方向最前部に位置する前記標準断面セグメント及び止水壁に、拡大断面セグメントを組み立てながら掘進し、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第3の工程よりなることを特徴とするトンネルの拡幅方法。 - 標準断面を有する一般坑と、該一般坑に拡幅断面を有する拡幅坑を合わせた拡大断面よりなる拡大坑の両者を築造するシールド掘削機を用いたトンネルの縮幅方法であって、
前記シールド掘削機は、前記拡大断面と同様の断面を有するスキンプレートと、該スキンプレートの前方に位置し一般坑及び拡幅坑を掘削するカッタと、前記スキンプレートの後方の内周面とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に着脱自在、かつトンネルの軸方向にスライド可能に配され、前記拡幅断面と同様の断面形状を有する仮テール部材を備えてなり、
前記シールド掘削機を用いて標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら前記仮テール部材を撤去した前記スキンプレート内で拡大断面セグメントを組み立て、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第1の工程と、
掘進方向最前部に位置する拡大断面セグメントの拡幅断面領域を封止板で密閉するとともに、標準断面領域に標準断面セグメントを組み立てた後、前記スキンプレートの所定位置に前記仮テール部材を装着する第2の工程と、
第2の工程で組み立てた標準断面セグメントに続けて標準断面セグメントを組み立てながらを掘進し、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第3の工程よりなることを特徴とするトンネルの縮幅方法。
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