JP4176516B2

JP4176516B2 - Shield machine, tunnel construction method and tunnel

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Publication number: JP4176516B2
Application number: JP2003064552A
Authority: JP
Inventors: 邦博永森; 智真鍋; 忠紀井上; 孝志小林
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2003-03-11
Filing date: 2003-03-11
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2023-03-11
Also published as: JP2004270356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機、トンネルの構築方法およびトンネルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
道路トンネルの分岐・合流部や非常駐車帯、共同溝や下水道等の断面拡幅部などでは、トンネルの断面を変化させる必要がある。従来、トンネル断面変化に対応するには、開削工事により切拡げを行う方法、地盤改良によって地盤を強化して地中で切拡げ工事を行う方法、掘削断面の形状を変化させることができるシールド機を用いる方法等が採られてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２４２５８５
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、工事用地確保の問題等から地上からの施工ができない場合には工法選定に苦慮する。地盤改良併用による地中からの施工法を用いた場合には、工程長期化とコスト上昇の問題が発生している。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、同一の単円形型シールド機を用いて、用途に応じた断面拡幅部を有するトンネルを構築できるシールド機、トンネルの構築方法およびトンネルを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、トンネル軸方向に分割され、端部が平板状である略半円筒形の第１および第２のスキンプレートからなる、拡幅可能なスキンプレートと、前記スキンプレートの内周に沿って設けられた、前記スキンプレートに着脱可能なライナと、前記ライナの内周面に設けられたテールシールと、を具備することを特徴とするシールド機である。
【０００７】
スキンプレートは、拡幅可能なものとする。ライナは、例えば鋼製であり、周方向の断面がほぼ円形のスキンプレートと、円形のセグメントリングとの間に生じる隙間を小さくするために設置される。ライナは、例えば固定ピンとボルトを用いてスキンプレートに固定され、これらを取り外すことにより、スキンプレートと切り離すことができる。
【０００８】
ライナの内周面には、セグメントとの間の止水性を確保するためのテールシールが設けられる。このテールシールは、スキンプレートの内周面に設けられるものと同様のものとする。スキンプレートとライナとの間には、止水手段が設けられる。止水手段とは、例えば、Ｏリング、ガスケット、ワイヤ式テールブラシ、シール等の止水材である。
【０００９】
第１の発明では、周方向の断面がほぼ円形のスキンプレートと、円形のセグメントリングとの間に生じる隙間を小さくするために、スキンプレートの内周に沿って着脱可能なライナを設ける。また、ライナとセグメントリングとの間の止水のために、ライナの内周面にテールシールを設ける。
【００１０】
第２の発明は、スキンプレートの内周に沿って第１のライナが設けられたシールド機を用いて、余掘り部を設けつつ地山を掘削する工程（ａ）と、前記第１のライナを前記スキンプレートから取り外し、第１の通常セグメントリングに固定する工程（ｂ）と、前記第１のライナおよび前記第１の通常セグメントリングの前方に拡幅準備用セグメントリングを設置する工程（ｃ）と、前記拡幅準備用セグメントの前方に拡幅用セグメントリングを設置する工程（ｄ）と、前記スキンプレートと前記拡幅用セグメントリングを同時に拡幅させる工程（ｅ）とを具備することを特徴とするトンネルの構築方法である。
【００１１】
シールド機には、第１の発明のシールド機を用いる。工程（ａ）では、スキンプレートの片側または両側に余掘り部を設ける。スキンプレートの片側のみに余掘り部を設ける場合には、工程（ｅ）で、余掘り部を設けていない地山に反力をとってスキンプレートを拡幅させる。
【００１２】
第１のライナは、第１の発明についての説明で述べたように、スキンプレートに対して着脱可能である。第１のライナは、トンネル通常断面部分では、セグメントリングとスキンプレートとの隙間を狭めるためにスキンプレートに固定されるが、工程（ｂ）で、スキンプレートから取り外し、第１の通常セグメントリングに固定された後、地山中に残置される。
【００１３】
拡幅準備用セグメントリング、拡幅前の拡幅用セグメントリングのトンネル周方向の断面は、第１のライナが固定された第１の通常セグメントリングとほぼ同じ形状とする。拡幅用セグメントリングは、例えば、スライド部材とスライド部材に沿って設けられるガイド部材からなる二重構造部を有する。二重構造部を有する拡幅用セグメントリングでは、スライド部材のスライドに伴って生じる隙間部分に間詰めピースを挿入することにより、構造的強度を確保する。
【００１４】
工程（ｅ）の後には、必要に応じて、縮幅用セグメントリングを設置する工程（ｆ）と、縮幅用セグメントリングの前方に、第２のライナが固定された第２の通常セグメントリングを設置する工程（ｇ）と、スキンプレートと縮幅用セグメントリングを同時に縮幅させる工程（ｈ）と、第２のライナを第２の通常セグメントリングから取り外し、スキンプレートに固定する工程（ｉ）とをさらに設けてもよい。
【００１５】
縮幅用セグメントリングには、例えば、拡幅用セグメントリングとほぼ同様の構造のものを用いる。縮幅用セグメントリングは、拡幅用セグメントリングと同様に、スライド部材とスライド部材に沿って設けられるガイド部材からなる二重構造部を有するものとする。この場合、縮幅前には、隙間部分に間詰めピースを挿入することにより、構造的強度を確保しておく。
【００１６】
第２のライナも、スキンプレートに対して着脱可能である。第２のライナは、工程（ｉ）で、第２の通常セグメントリングから取り外した後、トンネル通常断面部分に設置されるセグメントリングとスキンプレートとの隙間を狭めるためにスキンプレートに固定される。
【００１７】
第２の発明では、まず、スキンプレートの内周に沿って第１のライナが設けられたシールド機を用いて、余掘り部を設けつつ地山を掘削する。そして、第１のライナをスキンプレートから取り外して第１の通常セグメントリングに固定し、第１のライナおよび第１の通常セグメントリングの前方に拡幅準備用セグメントリングを設置する。さらに、拡幅準備用セグメントの前方に拡幅用セグメントリングを設置し、スキンプレートと拡幅用セグメントリングを同時に拡幅させる。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明のトンネルの構築方法を用いて構築されたトンネルである。第３の発明では、第１の発明のシールド機を用いて、第２の発明のトンネルの構築方法により、断面拡幅部を有するトンネルを構築する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は、トンネル拡幅時の各工程を示す断面図である。図１の各図は、トンネルおよびシールド機１を水平面で切断し、地上側から見たものである。図２は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図２は、図１（ａ）のＡ−Ａによる断面図である。
【００２０】
図１、図２に示すように、シールド機１は、スキンプレート５、カッタ７、オーバカッタ９、鋼製ライナ１７等で構成される。図１に示すように、カッタ７は、スポークの伸縮機構によりオーバカッタ９を延伸させて、掘削範囲の幅を変化させることができる。オーバカッタ９は、オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂからなる。オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂは、それぞれ独立して伸縮可能である。
【００２１】
スキンプレート５は、図２に示すように、ほぼ円筒形である。スキンプレート５は、トンネル軸方向に分割されたほぼ半円筒形のスキンプレート５ａ、スキンプレート５ｂと、スキンプレート５ａとスキンプレート５ｂの突合せ部分６の内側に設置された平板状のスキンプレート５ｃ、スキンプレート５ｄからなる。
【００２２】
スキンプレート５は、図６等に示すように拡幅されるため、スキンプレート５ａとスキンプレート５ｂの突合せ部分６付近には、図２に示すように直線部分が設けられる。スキンプレート５の拡幅による本体幅の変化部分には、既往の特許（特願２００１−１５４８８６号、特願２００１−３２１５９１、特開２００２−１４７１６７）にある止水機構が適用される。
【００２３】
スキンプレート５ａ、スキンプレート５ｂのテール部の内周面４には、図２に示すように、鋼製ライナ１７が設置される。鋼製ライナ１７は、止水パッキン（図示せず）を介してスキンプレート５の内周面４に密着させる。止水パッキンとは、例えば、Ｏリング、ガスケット、シール等の止水材である。鋼製ライナ１７は、固定用ピンとボルト（図示せず）によりスキンプレート５に固定されるが、これらを外すことによりスキンプレート５から切り離すことができる。
【００２４】
鋼製ライナ１７は、スキンプレート５と、スキンプレート５の内部に組み立てられる円形のセグメントリング１５との間に生じる隙間を小さくするための部材である。鋼製ライナ１７の内周面１６、スキンプレート５のテール部の内周面４には、セグメントリング１５との間の止水性を確保するため、テールシール等の止水機構（図示せず）が設けられる。鋼製ライナ１７のトンネル軸方向の長さは、図１（ａ）に示すように、セグメントリング１５の長さの２倍とする。
【００２５】
以下に、シールド機１を用いて拡幅部を有するトンネルを構築する方法について説明する。図１（ａ）は、鋼製ライナ１７が固定されたシールド機１を用いて余掘り部１１を掘削する工程を示す図である。
【００２６】
図１（ａ）に示す状態に至る前のトンネルの通常断面部分では、オーバカッタ９をカッタ７に格納したまま、地山３を掘削する。そして、拡幅用セグメント２１（図１（ｃ））設置予定位置の手前で、図１（ａ）に示すようにオーバカッタ９ａを伸張し、スキンプレート５ｂ側に余掘り部１１を設けつつ地山を掘削する。このとき、スキンプレート５ａ側では、余掘りをなくす。余掘り部１１には、沈下を抑制するための沈下抑止充填材１３を注入する。沈下抑止充填材１３は、粘土等であり、ポンプによりシールド機１内から余掘り部１１に圧送される。
【００２７】
通常断面部分を掘削する工程および図１（ａ）に示す工程では、図２に示すように、鋼製ライナ１７をシールド機１に固定した状態で、鋼製ライナ１７の内側に円形のセグメントリング１５を組み立てる。シールド機１のテール部では、鋼製ライナ１７、前述した止水パッキン（図示せず）、テールシール（図示せず）により、スキンプレート５とセグメントリング１５との間の止水性が確保される。
【００２８】
図１（ｂ）は、拡幅準備用セグメント１９を設置する工程を示す図である。図３は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図３は、図１（ｂ）のＢ−Ｂによる断面図である。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、シールド機１の機長分の余掘り部１１の掘削を終了する直前に、後方の鋼製ライナ１７をスキンプレート５から切り離し、セグメントリング１５に固定する。そして、機長分の余掘り部１１を確保した時点で、シールド機１の内部に拡幅準備用セグメントリング１９を組立て、前方の鋼製ライナ１７をスキンプレート５から切り離してセグメントリング１５に固定する。前述したように、鋼製ライナ１７は、固定用ピン、ボルト（図示せず）を取り外すことにより、スキンプレート５から切り離される。
【００３０】
図３に示すように、拡幅準備用セグメントリング１９のトンネル周方向の内空断面は、鋼製ライナ１７（図２）が一体化された通常のセグメントリング１５（図２）と同様の形状とする。このとき、シールド機１のテール部では、スキンプレート５の内周面４に設けられたテールシール（図示せず）により、スキンプレート５と拡幅準備用セグメントリング１９との間の止水性が確保される。
【００３１】
図１（ｃ）は、拡幅用セグメントリング２１を設置する工程を示す図である。図４は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図４は、図１（ｃ）のＣ−Ｃによる断面図を示す。
【００３２】
鋼製ライナ１７をスキンプレート５から完全に切り離した後、図１（ｃ）に示すように、さらに地山を掘削し、拡幅準備用セグメントリング１９の前方に拡幅用セグメントリング２１を設置する。図４に示すように、拡幅用セグメントリング２１は、拡幅準備用セグメントリング１９とほぼ同様の形状のセグメントリングを２分割した拡幅用セグメントリング２１ａ、拡幅用セグメントリング２１ｂ、二重構造部２４、止水部材２２で構成される。
【００３３】
止水部材２２は、図１（ｃ）、図４に示すように、セグメントリング２１ｂの内周面側に設けられた凸部である。止水部材２２は、図１（ｄ）に示すように、拡幅用セグメントリング２１を拡幅した際に、拡幅用セグメントリング２１と拡幅準備用セグメントリング１９との間の隙間をなくすために設置される。
【００３４】
図５は、図４に示す拡幅用セグメントリング２１の二重構造部２４付近を拡大した斜視図である。二重構造部２４は、図５に示すように、拡幅用セグメントリング２１ａの端部２６ａ（スライド部材）、拡幅用セグメントリング２１ｂの端部２６ｂ（スライド部材）、ガイド部材２５からなる。ガイド部材２５は、端部２６ａ、端部２６ｂのトンネル外周側の面に沿った水平部材２５ａと拡幅準備用セグメントリング１９側の面に沿った垂直部材２５ｂからなる、断面がＬ字状の部材である。
【００３５】
図１（ｄ）は、シールド機１と拡幅用セグメントリング２１を拡幅した状態を示す図である。図６は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図６は、図１（ｄ）のＤ−Ｄによる断面図を示す。
【００３６】
拡幅用セグメントリング２１を設置した後、図４の矢印Ｆに示す方向にスキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１を移動させ、図１（ｄ）、図６に示す位置まで拡幅する。スキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１とを同時に移動させるのは、地山３からシールド機１内への漏水を防止するためである。なお、スキンプレート５は、カッタ７の中心とスキンプレート５の中心が一致したまま拡幅される。その結果、スキンプレート５の拡幅後、図１（ｄ）に示すように、カッタ７からオーバカッタ９ａとオーバカッタ９ｂが伸長された状態となる。
【００３７】
スキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１の拡幅時には、スキンプレート５ａ側の地山３に反力を取る。また、余掘り部１１内の沈下抑止充填材１３をシールド機１内に回収する。図１（ｄ）に示すように、拡幅後、拡幅用セグメントリング２１と拡幅準備用セグメントリング１９との間には止水部材２２が配置されるため、隙間は生じない。
【００３８】
図６に示すように、スキンプレート５を拡幅すると、スキンプレート５ａ、スキンプレート５ｂの突合せ部分６（図４）が離れるが、突合せ部分６の内側に配置されたスキンプレート５ｃ、スキンプレート５ｄにより、スキンプレート５は筒形を維持できる。前述したように、スキンプレート５の拡幅部分では、既往の特許にある止水機構により止水性が確保される。
【００３９】
図７は、拡幅後の拡幅用セグメントリング２１の二重構造部２４付近を拡大した斜視図である。拡幅用セグメントリング２１を拡幅すると、図５に示すように、二重構造部２４では、拡幅用セグメントリング２１ａの端部２６ａ、拡幅用セグメントリング２１ｂの端部２６ｂが、ガイド部材２５に沿って矢印Ｇに示す方向にそれぞれスライドする。そして、図７に示すように、端部２６ａと端部２６ｂの間に空間２８が生じる。
【００４０】
拡幅用セグメントリング２１の拡幅時および拡幅後に、ガイド部材２５の水平部材２５ａは、スキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１との間の止水性を確保する。ガイド部材２５の垂直部材２５ｂは、拡幅準備用セグメントリング１９と拡幅用セグメントリング２１との間の止水性を確保する。
【００４１】
空間２８には、図７の矢印Ｈに示すように、直方体の間詰めピース２７を挿入し設置し、図６に示すように、間詰めを行う。間詰めピース２７は、鋼製、コンクリート製、鋼製とコンクリート製の複合部材等とする。間詰めピース２７は、拡幅後の拡幅用セグメントリング２１の構造的強度を確保するための部材である。
【００４２】
図１（ｅ）は、シールド機１を用いて断面が拡幅されたトンネルを構築する工程を示す図、図８は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図８は、図１（ｅ）のＥ−Ｅによる断面図を示す。
【００４３】
図１（ｅ）、図８に示すように、シールド機１を拡幅した後、カッタ７、オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂで地山３を掘削し、スキンプレート５内で拡幅セグメントリング２３を組立てて、断面が拡幅されたトンネルを構築する。拡幅セグメントリング２３は、図８に示すように、内周面がほぼ楕円形、外周面がスキンプレート５の内周面４に沿った形状とする。拡幅セグメントリング２３とシールド機１との間の止水は、スキンプレート５のテール部の内周面４に設けられたテールシール（図示せず）により確保される。
【００４４】
図９は、トンネル縮幅時の各工程を示す断面図である。図９（ａ）は、シールド機１を用いて断面が拡幅されたトンネルを構築する工程を示す図であり、図１（ｅ）の続きの部分である。図９（ｂ）は、縮幅準備用セグメントリング２９と縮幅用セグメントリング３１を設置する工程を示す図である。
【００４５】
トンネルを縮幅するには、図９（ａ）に示すように、縮幅予定位置の手前まで拡幅セグメントリング２３（図８）を組立てた後、図９（ｂ）に示すように、拡幅セグメントリング２３の前方に、縮幅準備用セグメントリング２９を設置する。縮幅準備用セグメントリング２９は、図８に示す拡幅セグメントリング２３の内周面の一部に、図９（ｂ）に示すように止水部材３３を設けたものである。
【００４６】
止水部材３３は、図９（ｂ）に示すように、縮幅用セグメントリング２９の内周面側に設けられた凸部である。止水部材３３は、図９（ｄ）に示すように、縮幅用セグメントリング３１を縮幅した際に、縮幅用セグメントリング３１と縮幅準備用セグメントリング２９との間の隙間をなくすために設置される。
【００４７】
縮幅準備用セグメントリング２９の前方には、さらに、縮幅用セグメントリング３１を設置する。図１０は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図１０は、図９（ｂ）のＩ−Ｉによる断面図である。
【００４８】
縮幅用セグメントリング３１は、図１０に示すように、縮幅用セグメントリング３１ａ、縮幅用セグメントリング３１ｂ、二重構造部２４、間詰めピース２７等からなる。縮幅用セグメントリング３１ａ、二重構造部２４、間詰めピース２７は、それぞれ、図６に示す拡幅用セグメントリング２１ａ、二重構造部２４、間詰めピース２７と同様のものである。縮幅用セグメントリング３１ｂは、拡幅用セグメントリング２１ｂから止水部材２２を除いたものである。図９（ｂ）に示す時点では、縮幅用セグメントリング３１は、図６に示す拡幅用セグメントリング２１と同様に、間詰めピース２７を挿入した状態で設置される。
【００４９】
図９（ｃ）は、シールド機１内に鋼製ライナ３５とセグメントリング３７を設置した状態を示す図である。縮幅用セグメントリング３１を設置した後、図９（ｃ）に示すように、地山３をさらに掘削し、縮幅用セグメントリング３１の前方に鋼製ライナ３５とセグメントリング３７とを設置する。
【００５０】
鋼製ライナ３５は、図２に示す鋼製ライナ１７と同様の形状である。また、セグメントリング３７は、図２に示す円筒形のセグメントリング１５と同様の形状である。鋼製ライナ３５のトンネル軸方向の長さは、セグメントリング３７の軸方向の長さの２倍とする。鋼製ライナ３５のうち、後方の１リング分は、セグメントリング３７の外周面に仮付けされる。
【００５１】
図９（ｃ）に示すように、スキンプレート５ａ側の鋼製ライナ３５は、スキンプレート５ａに沿って配置される。図１（ｃ）に示す状態では、スキンプレート５の断面はほぼ楕円形であり、鋼製ライナ３５が仮付けされたセグメントリング３７の断面は円形であるため、スキンプレート５ｂと鋼製ライナ３５との間には空間３８が生じる。
【００５２】
図９（ｄ）は、シールド機１を縮幅した状態を示す図である。図９（ｃ）に示すように鋼製ライナ３５とセグメントリング３７を設置した後、縮幅用セグメントリング３１の間詰めピース２７（図１０）を撤去し、図１０の矢印Ｋに示す方向にスキンプレート５と縮幅用セグメントリング３１ａ、縮幅用セグメントリング３１ｂを移動させ、図９（ｄ）に示す位置まで縮幅する。
【００５３】
スキンプレート５と縮幅用セグメントリング３１とを同時に移動させるのは、地山３からシールド機１内への漏水を防止するためである。また、スキンプレート５の移動と並行して、図９（ｄ）に示すように、オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂをカッタ７内に格納する。また、スキンプレート５ｂの外側に設けられた余掘り部４１に特殊充填材３９を充填する。
【００５４】
スキンプレート５と縮幅用セグメントリング３１の縮幅後、図９（ｄ）に示すように、縮幅用セグメントリング３１と縮幅準備用セグメントリング２９との間には止水部材３３が配置されるため、隙間は生じない。縮幅用セグメントリング３１とスキンプレート５との間の止水は、スキンプレートのテール部の内周面４（図１０）に設けられたテールシール（図示せず）によって確保される。また、図１１に示すように、スキンプレート５ａとスキンプレート５ｂとの隙間４０（図１０）はなくなる。
【００５５】
図１１は、シールド機１のトンネル周方向の断面図である。図１１は、図９（ｄ）のＪ−Ｊによる断面図である。スキンプレート５と縮幅用セグメントリング３１を縮幅して図９（ｄ）に示す状態にした後、鋼製ライナ３５とスキンプレート５の最後尾が一致するまで地山３を掘削する。そして、図１１に示すように、鋼製ライナ３５とセグメントリング３７とを切り離し、鋼製ライナ３５を固定用ピンとボルト（図示せず）によりスキンプレート５の内周面４に固定する。
【００５６】
セグメントリング３７から切り離した鋼製ライナ３５は、鋼製ライナ１７と同様に、止水パッキン（図示せず）を介してスキンプレート５の内周面４に密着される。止水パッキンとは、例えば、Ｏリング、ガスケット、シール等の止水材である。鋼製ライナ３５は、ほぼ円形のスキンプレート５と、スキンプレート５の内部に組み立てられる円形のセグメントリング３７との隙間を小さくするための部材である。鋼製ライナ３５の内周面３６、スキンプレート５の内周面４には、セグメントリング３７との間の止水性を確保するため、テールシール等の止水機構（図示せず）が設けられる。
【００５７】
図９（ｅ）は、縮幅後、通常断面のトンネルを構築する工程を示す図である。図１１に示すようにスキンプレート５に鋼製ライナ３５を固定した後、図９（ｅ）に示すように、カッタ７で通常断面のトンネルを掘削し、鋼製ライナ３５の内側にセグメントリング３７を組立てて、通常断面のトンネルを延長していく。地山３とシールド機１との間の止水は、鋼製ライナ３５の内周面３６、スキンプレート５の内周面４に設けられたテールシール等（図示せず）により確保される。
【００５８】
このように、第１の実施の形態では、シールド機１のスキンプレート５の内周面４に鋼製ライナ１７（図２）、鋼製ライナ３５（図１１）を固定することにより、通常断面のトンネルを掘削する際に、図２に示すスキンプレート５とセグメントリング１５、図１１に示すスキンプレート５とセグメントリング３７の間の止水を確実にすることができる。鋼製ライナ１７、鋼製ライナ３５はスキンプレート５に対して、必要に応じて、容易に着脱させることができる。
【００５９】
また、図４に示すように、シールド機１のスキンプレート５ｂ側のみに余掘り部１１を設け、スキンプレート５ａ側の余掘りをなくすことで、スキンプレート５ａ側の地山３に反力を取って、スキンプレート５や拡幅用セグメントリング２１を拡幅させることができる。
【００６０】
さらに、二重構造部２４を有する拡幅用セグメントリング２１（図４、図６）、縮幅用セグメントリング３１（図１０）を用いることで、トンネルの拡幅や縮幅によってこれらのセグメントリングの形状が変化しても、隣接する拡幅準備用セグメントリング１９や縮幅準備用セグメントリング２９、スキンプレート５との間の止水性を確保できる。二重構造部２４に間詰めピース２７を挿入することにより、拡幅用セグメントリング２１、縮幅用セグメントリング３１は、拡幅時にも構造的強度を確保できる。
【００６１】
なお、第１の実施の形態では、図１、図４に示すように、拡幅用セグメントリング２１に止水部材２２を設けたが、止水部材２２の設置位置や形状はこれに限らない。止水部材２２は、拡幅用セグメントリング２１の拡幅後に、拡幅準備用セグメントリング１９と拡幅用セグメントリング２１の間の止水性を確保できる設置位置、形状であればよい。シールド掘進によって発生する推力を拡幅用セグメントリング２１から拡幅準備用セグメントリング１９に伝達するために、拡幅後に反力受けを設置する場合もある。
【００６２】
同様に、縮幅準備用セグメントリング２９に設けられた止水部材３３の設置位置や形状も図９に示すものに限らない。止水部材３３は、縮幅用セグメントリング３１の縮幅後に、縮幅準備用セグメントリング２９と縮幅用セグメントリング３１の間の止水性を確保できる設置位置、形状であればよい。シールド掘進によって発生する推力を縮幅用セグメントリング３１から縮幅準備用セグメントリング２９に伝達するために、縮幅後に反力受けを設置する場合もある。
【００６３】
さらに、拡幅用セグメントリング２１、縮幅用セグメントリング３１の構成は、図４、図６、図１０等に示すものでなくてもよい。拡幅用セグメントリング２１、縮幅用セグメントリング３１は、隣接するセグメントリングやスキンプレートとの間の止水性、セグメントリングの強度等を確保しつつ、拡幅・縮幅できる構成であればよい。
【００６４】
拡幅用セグメントリング２１、拡幅セグメントリング２３は、通常断面の円形のセグメントリング１５、セグメントリング３７と比較して、セグメントへの軸力や曲げ応力が大きくなることが考えられる。そこで、あらかじめシールド機１の本体拡幅量を割増する、鋼製ライナ１７の大きさを調整するなどの方法で、拡幅用セグメントリング２１、拡幅セグメントリング２３の構造的補強を外周面に実施できるようにしてもよい。
【００６５】
次に、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、シールド機の片側に余掘り部を設けてトンネルを拡幅するが、シールド機１とはスキンプレートの構成と鋼製ライナの設置数が異なるシールド機５１を用いる。図１２は、通常断面で掘進する際のシールド機５１のトンネル周方向の断面図、図１３は、拡幅断面で掘進する際のシールド機５１のトンネル周方向の断面図である。
【００６６】
図１２、図１３に示すように、シールド機５１のスキンプレート５５は、ほぼ半円筒形のスキンプレート５５ａ、スキンプレート５５ｂで構成される。スキンプレート５５ａの端部４７ａ、スキンプレート５５ｂの端部４７ｂは平板状であり、端部４７ａの外側に端部４７ｂが配置される。シールド機５１では、図１２に示す状態から、スキンプレート５５ａの端部４７ａに沿ってスキンプレート５５ｂの端部４７ｂを余掘り部１１内にスライドさせ、図１３に示すようにスキンプレート５５をほぼ楕円形状に拡幅することができる。スキンプレート５５の拡幅部分では、前述の既往の特許にある止水機構により止水性が確保される。
【００６７】
図１２に示すように、スキンプレート５５ｂの内周面４９には、２ヶ所に鋼製ライナ５７が固定される。鋼製ライナ５７は、鋼製ライナ１７、鋼製ライナ３５と同様に、止水パッキン（図示せず）を介してスキンプレート５５ｂの内周面４９に密着させ、固定用ピンとボルト（図示せず）によりスキンプレート５５ｂに固定される。止水パッキンとは、例えば、Ｏリング、ガスケット、シール等の止水材である。図１３に示すように、固定用ピンとボルト（図示せず）を外すことにより、鋼製ライナ５７をスキンプレート５５ｂから切り離すことができる。
【００６８】
鋼製ライナ５７は、ほぼ円形のスキンプレート５５と、スキンプレート５５の内部に組み立てられる円形のセグメントリング５９との隙間を小さくするための部材である。鋼製ライナ５７の内周面４７、スキンプレート５５の内周面４９には、セグメントリング５９との間の止水性を確保するため、テールシール等の止水機構（図示せず）が設けられる。
【００６９】
シールド機５１を用いてトンネルを拡幅する際の各工程は、シールド機１を用いた場合（図１）と同様である。まず、図１２に示すように鋼製ライナ５７をスキンプレート５５に固定した状態のシールド機５１で地山中に余掘り部１１を有するトンネルを掘削する。そして、シールド機５１のテール部が拡幅予定位置に到達する手前で鋼製ライナ４７をスキンプレート５５から取り外し、セグメントリング５９に固定する。
【００７０】
次に、鋼製ライナ５７が固定されたセグメントリング５９の前方に拡幅準備用セグメントリングを、さらにその前方に拡幅用セグメントリングを設置する。拡幅準備用セグメントリング、拡幅前の拡幅用セグメントリングのトンネル周方向の断面は、鋼製ライナ５７が一体化されたセグメントリング５９とほぼ同じ形状とする。拡幅用セグメントリングは、第１の実施の形態の拡幅用セグメントリング２１と同様に、二重構造部２４（図５、図７）を有し、セグメントリング間や、セグメントとスキンプレート５５との間の止水性、構造的強度を確保しつつ、拡幅を行える構成とする。
【００７１】
拡幅用セグメントリングを設置した後、スキンプレート５５ａ側の地山３に反力を取って、スキンプレート５５ｂと拡幅用セグメントリングを余掘り部１１側に同時に移動させる。そして、図６に示す拡幅用セグメントリング２１と同様に、拡幅用セグメントリングの二重構造部２４に生じた隙間に間詰めピース２７を挿入する。その後、図１３に示すように、断面を拡大したトンネルを掘削し、シールド機５１内で拡幅セグメントリング６１を組立てる。
【００７２】
シールド機５１を用いてトンネルを縮幅する際の各工程は、シールド機１を用いた場合（図９）と同様である。まず、拡幅されたトンネル内に設置された拡幅セグメントリング６１の前方に縮幅準備用セグメントリングを設置する。縮幅準備用セグメントリングは、第１の実施の形態の縮幅準備用セグメントリング２９（図９（ｄ））と同様に、縮幅時および縮幅後に縮幅用セグメントリングとの間の止水性を確保するための止水部材を有するものとする。
【００７３】
そして、縮幅準備用セグメントリングの前方に、縮幅用セグメントリングを設置する。縮幅用セグメントリングは、第１の実施の形態の縮幅用セグメントリング３１と同様に、二重構造部２４（図５、図７）と間詰めピース２７を有し、セグメントリング間や、セグメントとスキンプレート５５との間の止水性、構造的強度を確保しつつ、縮幅を行える構成、形状とする。
【００７４】
さらに、縮幅準備用セグメントリングの前方に、鋼製ライナが固定されたセグメントリングを設置する。そして、スキンプレート５５ｂと縮幅用セグメントリングを同時にトンネル内周側に移動させた後、鋼製ライナをセグメントリングから取り外し、スキンプレート５５ｂに固定する。
【００７５】
このように、第２の実施の形態では、シールド機５１のスキンプレート５５ｂの内周面４に鋼製ライナ５７等を固定することにより、通常断面のトンネルを掘削する際に、スキンプレート５５とセグメントリング５９等との間の止水を確実にすることができる。鋼製ライナ５７はスキンプレート５から容易に取り外せるため、必要に応じて着脱させることができる。
【００７６】
また、第１の実施の形態と同様に、シールド機５１のスキンプレート５５ｂ側のみに余掘り部１１を設け、スキンプレート５５ａ側の余掘りをなくすことで、スキンプレート５５ａ側の地山３に反力を取って、スキンプレート５５ｂや拡幅用セグメントリングを拡幅させることができる。
【００７７】
さらに、二重構造部２４を有する拡幅用セグメントリング、縮幅用セグメントリングを用いることで、トンネルの拡幅や縮幅によってセグメントリングの形状が変化しても、隣接する拡幅準備用セグメントリングや縮幅準備用セグメントリング、スキンプレート５５との間の止水性を確保できる。二重構造部２４に間詰めピース２７を挿入することにより、拡幅用セグメントリング、縮幅用セグメントリングは、拡幅時にも構造的強度を確保できる。
【００７８】
なお、第２の実施の形態においても、拡幅準備用セグメントの拡幅後に拡幅準備用セグメントリングと拡幅用セグメントリングの間の止水性を確保できる設置位置に、止水部材を設ける。シールド掘進によって発生する推力を拡幅用セグメントリングから拡幅準備用セグメントリングに伝達するために、拡幅後に反力受けを設置する場合もある。
【００７９】
また、縮幅用セグメントリングの縮幅後に縮幅準備用セグメントリングと縮幅用セグメントリングの間の止水性を確保できる位置に、止水部材を設ける。シールド掘進によって発生する推力を縮幅用セグメントリングから縮幅準備用セグメントリングに伝達するために、縮幅後に反力受けを設置する場合もある。
【００８０】
拡幅用セグメントリング、縮幅用セグメントリングは、隣接するセグメントリングやスキンプレートとの間の止水性、セグメントリングの強度等を確保しつつ、拡幅・縮幅できる構成であればよい。
【００８１】
拡幅用セグメントリング、拡幅セグメントリング６１（図１３）は、通常断面の円形のセグメントリング５９（図１２）と比較して、セグメントへの軸力や曲げ応力が大きくなることが考えられる。そこで、あらかじめシールド機５１の本体拡幅量を割増する、鋼製ライナ５７の大きさを調整するなどの方法で、拡幅用セグメントリング、拡幅セグメントリング６１の構造的補強を外周面に実施できるようにしてもよい。
【００８２】
次に、第３の実施の形態について説明する。図１４は、トンネル拡幅時の各工程を示す断面図である。第１の実施の形態では、シールド機１の片側に余掘り部１１を設けてトンネルを拡幅したが、第３の実施の形態では、シールド機１の両側に余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂを設けてトンネルを拡幅する。
【００８３】
図１４（ａ）は、シールド機１を用いて余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂを掘削する工程を示す図である。第３の実施の形態では、図１４（ａ）に示すように、拡幅用セグメント２１（図１４（ｃ））設置予定位置の手前で、オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂを伸張し、スキンプレート５の両側に余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂをそれぞれ設けつつ地山３を掘削する。
【００８４】
余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂには、沈下を抑制するための沈下抑止充填材１３ａ、沈下抑止充填材１３ｂを注入する。沈下抑止充填材１３ａ、沈下抑止充填材１３ｂは、粘土等であり、ポンプによりシールド機１内から余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂに圧送される。
【００８５】
図１４（ｂ）は、鋼製ライナ１７をスキンプレート５から取り外し、セグメントリング１５に固定する工程を示す図である。図１４（ｂ）に示すように、シールド機１の機長分の余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂの掘削を終了する直前に、後方の鋼製ライナ１７をスキンプレート５から切り離し、セグメントリング１５に固定する。そして、機長分の余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂを確保した時点で、シールド機１の内部に拡幅準備用セグメントリング１９を組立て、前方の鋼製ライナ１７をスキンプレート５から切り離してセグメントリング１５に固定する。
【００８６】
図１４（ｃ）は、拡幅用セグメントリング２１を設置した状態を示す図である。鋼製ライナ１７をスキンプレート５から完全に切り離した後、図１４（ｃ）に示すように、さらに地山を掘削し、拡幅準備用セグメントリング１９の前方に拡幅用セグメントリング２１ｃを設置する。拡幅用セグメントリング２１ｃは、第１の実施の形態の拡幅用セグメントリング２１（図４）とほぼ同様の構成であるが、２分割された拡幅用セグメントリング２１ａ、拡幅用セグメントリング２１ｂの双方の内周面側に止水部材２２が設けられる。
【００８７】
図１４（ｄ）は、シールド機１と拡幅用セグメントリング２１ｃを拡幅した状態を示す図である。拡幅用セグメントリング２１ｃを設置した後、スキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１ｃを移動させ、図１４（ｄ）に示す位置まで拡幅する。スキンプレート５と拡幅用セグメントリング２１ｃとを同時に移動させるのは、地山３からシールド機１内への漏水を防止するためである。拡幅用セグメントリング２１ｃの拡幅後、拡幅準備用セグメント１９との間の止水は、２ヶ所に設けられた止水部材２２によって確保される。
【００８８】
図１４（ｅ）は、シールド機１を用いて断面が拡幅されたトンネルを構築する工程を示す図である。図１４（ｅ）に示すように、シールド機１を拡幅した後、カッタ７、オーバカッタ９ａ、オーバカッタ９ｂで地山３を掘削し、スキンプレート５内で拡幅セグメントリング２３を組立てて、断面が拡幅されたトンネルを構築する。
【００８９】
第３の実施の形態では、図９に示す各工程によりトンネルを縮幅する。または、シールド機１の両側に余掘り部が生じるようにスキンプレート５と縮幅用セグメント３１を移動させる。この場合、縮幅準備用セグメント２９の形状や鋼製ライナ３５とセグメントリング３７の設置位置等を適宜変更する。
【００９０】
このように、第３の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、シールド機１のスキンプレート５の内周面４に鋼製ライナ１７を固定することにより、通常断面のトンネルを掘削する際に、スキンプレート５とセグメントリング１５の間の止水を確実にすることができる。鋼製ライナ１７は、必要に応じて、スキンプレート５に対して容易に固定したり取り外したりできる。
【００９１】
また、二重構造部２４を有する拡幅用セグメントリング２１ｃを用いることで、トンネルの拡幅や縮幅によってセグメントリングの形状が変化しても、隣接する拡幅準備用セグメントリング１９、スキンプレート５との間の止水性を確保できる。二重構造部２４に間詰めピース２７を挿入することにより、拡幅用セグメントリング２１ｃは、拡幅時にも構造的強度を確保できる。
【００９２】
なお、第３の実施の形態では、拡幅用セグメントリング２１ｃの２ヶ所に止水部材２２を設けたが、止水部材２２の設置位置や形状はこれに限らない。止水部材２２は、拡幅用セグメントリング２１ｃの拡幅後に、拡幅準備用セグメントリング１９と拡幅用セグメントリング２１ｃの間の止水性を確保できる設置位置、形状であればよい。シールド掘進によって発生する推力を拡幅用セグメントリング２１から拡幅準備用セグメントリング１９に伝達するために、拡幅後に反力受けを設置する場合もある。
【００９３】
さらに、拡幅用セグメントリング２１ｃは、二重構造部２４や間詰めピース２７を有するものでなくてもよい。拡幅用セグメントリング２１ｃは、隣接するセグメントリングやスキンプレートとの間の止水性、セグメントリングの強度等を確保しつつ、拡幅・縮幅できる構成であればよい。
【００９４】
拡幅用セグメントリング２１ｃ、拡幅セグメントリング２３は、通常断面の円形のセグメントリング１５と比較して、セグメントへの軸力や曲げ応力が大きくなることが考えられる。そこで、あらかじめシールド機１の本体拡幅量を割増する、鋼製ライナ１７の大きさを調整するなどの方法で、拡幅用セグメントリング２１ｃ、拡幅セグメントリング２３の構造的補強を外周面に実施できるようにしてもよい。
【００９５】
第３の実施の形態では、シールド機１のかわりに、第２の実施の形態のシールド機５１を用いてもよい。
【００９６】
次に、第４の実施の形態について説明する。図１５は、シールド機１を用いてトンネル断面を拡幅する工程を示す図である。第１、第２の実施の形態では、シールド機１のスキンプレート５ｂ側に一定幅の余掘り部１１を形成し、トンネル断面を一挙に拡幅したが、第４の実施の形態では、トンネル断面を段階的に拡幅する。
【００９７】
図１５（ａ）は、スキンプレート５ｂの外側に余掘り部６３を形成した状態を示す図である。第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様にしてトンネル通常断面部を構築するが、鋼製ライナ１７をスキンプレート５から取り外した後、シールド機１のカッタ７からオーバカッタ９ａを段階的に伸張させて地山３を掘削する。これにより、図１５（ａ）に示すように、断面形状が段階的に変化する余掘り部６３が形成される。掘進に伴い、シールド機１内には、拡幅準備用セグメントリング１９、拡幅用セグメントリング２１を設置する。余掘り部６３内には、特殊充填材６５を充填する。
【００９８】
図１５（ｂ）は、シールド機１の拡幅を終了した状態を示す図である。図１５（ａ）に示すような余掘り部６３を掘削し、拡幅用セグメントリング２１とスキンプレート５を同時に拡幅した後、拡幅用セグメントリング２１の前方に設置された拡幅用セグメントリング６７−１、…、拡幅用セグメントリング６７−ｎとスキンプレート５の拡幅を繰り返し、図１５（ｂ）の状態にする。
【００９９】
余掘り部６３内の特殊充填材６５は、シールド機１内に回収される。拡幅用セグメントリング２１、拡幅用セグメントリング６７−１、…、拡幅用セグメントリング６７−ｎとスキンプレート５の拡幅時には、スキンプレート５ａ側の地山３に反力を取る。
【０１００】
このように、第４の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、鋼製ライナ１７を着脱可能なシールド機１を用いることにより、通常断面のトンネルを掘削する際に、スキンプレート５とセグメントリング１５の間の止水を確実にすることができる。
【０１０１】
また、シールド機１のスキンプレート５ｂ側のみに余掘り部６３を設け、スキンプレート５ａ側の余掘りをなくすことで、スキンプレート５ａ側の地山３に反力を取って、スキンプレート５や拡幅用セグメントリング２１等を拡幅させることができる。
【０１０２】
なお、拡幅用セグメントリング２１、拡幅用セグメントリング６７−１、…、拡幅用セグメントリング６７−ｎは、隣接するセグメントリングやスキンプレート５との間の止水性、セグメントリングの強度等を確保しつつ、拡幅できる構成であればよい。また、シールド機１のかわりに、第２の実施の形態のシールド機５１を用いてもよい。
【０１０３】
また、あらかじめシールド機の本体拡幅量を割増する、鋼製ライナの大きさを調整するなどの方法で、円形でない拡幅用セグメントリング２１等の構造的補強を外周面に実施できるようにしてもよい。
【０１０４】
次に、第５の実施の形態について説明する。図１６は、シールド機１を用いてトンネル断面を拡幅する工程を示す図である。第３の実施の形態では、シールド機１のスキンプレート５ａ、スキンプレート５ｂの外側に一定幅の余掘り部１１ａ、余掘り部１１ｂを形成し、トンネル断面を一挙に拡幅したが、第５の実施の形態では、トンネル断面を段階的に拡幅する。
【０１０５】
図１６（ａ）は、スキンプレート５ａ、スキンプレート５ｂの外側に、それぞれ余掘り部６９を形成した状態を示す図である。第５の実施の形態では、トンネル通常断面部は、第３の実施の形態と同様にして構築されるが、鋼製ライナ１７をスキンプレート５から取り外した後、シールド機１のカッタ７からオーバカッタ９ａを段階的に伸張させて地山３を掘削する。これにより、図１６（ａ）に示すように、シールド機１の両側に、断面形状が段階的に変化する余掘り部６９が形成される。シールド機１内には、拡幅準備用セグメントリング１９、拡幅用セグメントリング２１ｃを設置する。余掘り部６９内には、特殊充填材７１を充填する。
【０１０６】
図１６（ｂ）は、シールド機１の拡幅を終了した状態を示す図である。図１６（ａ）に示すような余掘り部６９を掘削し、拡幅用セグメントリング２１ｃとスキンプレート５を同時に拡幅した後、拡幅用セグメントリング２１ｃの前方に設置された拡幅用セグメントリング７３−１、…、拡幅用セグメントリング７３−ｎとスキンプレート５の拡幅を繰り返し、図１６（ｂ）の状態にする。余掘り部６９内の特殊充填材７１は、シールド機１内に回収される。
【０１０７】
このように、第５の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、鋼製ライナ１７を着脱可能なシールド機１を用いることにより、通常断面のトンネルを掘削する際に、スキンプレート５とセグメントリング１５の間の止水を確実にすることができる。
【０１０８】
なお、拡幅用セグメントリング２１ｃ、拡幅用セグメントリング７３−１、…、拡幅用セグメントリング７３−ｎは、隣接するセグメントリングやスキンプレート５との間の止水性、セグメントリングの強度等を確保しつつ、拡幅できる構成であればよい。また、シールド機１のかわりに、第２の実施の形態のシールド機５１を用いてもよい。
【０１０９】
また、あらかじめシールド機の本体拡幅量を割増する、鋼製ライナの大きさを調整するなどの方法で、円形でない拡幅用セグメントリング２１ｃ等の構造的補強を外周面に実施できるようにしてもよい。
【０１１０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、同一の単円形型シールド機を用いて、用途に応じた断面拡幅部を有するトンネルを構築できるシールド機、トンネルの構築方法およびトンネルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル拡幅時の各工程を示す断面図
【図２】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図３】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図４】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図５】図４に示す拡幅用セグメントリング２１の二重構造部２４付近を拡大した斜視図
【図６】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図７】拡幅後の拡幅用セグメントリング２１の二重構造部２４付近を拡大した斜視図
【図８】シールド機１のトンネル周方向の断面
【図９】トンネル縮幅時の各工程を示す断面図
【図１０】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図１１】シールド機１のトンネル周方向の断面図
【図１２】シールド機５１のトンネル周方向の断面図
【図１３】シールド機５１のトンネル周方向の断面図
【図１４】トンネル拡幅時の各工程を示す断面図
【図１５】シールド機１を用いてトンネル断面を拡幅する工程を示す図
【図１６】シールド機１を用いてトンネル断面を拡幅する工程を示す図
【符号の説明】
１、５１………シールド機
３………地山
５、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５５、５５ａ、５５ｂ………スキンプレート
９、９ａ、９ｂ………オーバカッタ
１１、１１ａ、１１ｂ、４１、６３、６９………余掘り部
１５、５９………セグメントリング
１７、３５、５７………鋼製ライナ
１９………拡幅準備用セグメントリング
２１、２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、６７、７３………拡幅用セグメントリング
２３、６１………拡幅セグメントリング
２４………二重構造部
２５………ガイド部材
２７………間詰めピース
２９………縮幅準備用セグメントリング
３１………縮幅用セグメントリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shield machine, a tunnel construction method, and a tunnel.
[0002]
[Prior art]
It is necessary to change the cross section of the tunnel at the branch / junction part of the road tunnel, the emergency parking zone, the widening section of the common ditch and the sewer, etc. Conventionally, in order to cope with changes in the tunnel cross-section, a method of performing widening by excavation work, a method of performing widening work by strengthening the ground by ground improvement, a shield machine that can change the shape of the excavation cross-section A method using the above has been adopted (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
JP2002-242585
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when construction from the ground is not possible due to problems in securing the construction site, it is difficult to select a construction method. When the construction method from the ground by combined use of ground improvement is used, there are problems of prolonged process and cost increase.
[0005]
The present invention has been made in view of such a problem, and the object of the present invention is to use the same single-circular shield machine, and a shield machine capable of constructing a tunnel having a cross-section widened portion according to the application, It is to provide a tunnel construction method and a tunnel.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A first invention for achieving the above-described object is a skin plate capable of widening, comprising first and second skin plates having substantially semi-cylindrical shapes that are divided in the tunnel axis direction and have flat end portions. A shield machine comprising: a liner provided along the inner periphery of the skin plate and detachable from the skin plate; and a tail seal provided on an inner peripheral surface of the liner. .
[0007]
The skin plate can be widened. The liner is made of, for example, steel, and is installed to reduce a gap generated between a skin plate having a substantially circular cross section in the circumferential direction and a circular segment ring. The liner is fixed to the skin plate using, for example, fixing pins and bolts, and can be separated from the skin plate by removing them.
[0008]
A tail seal is provided on the inner peripheral surface of the liner to ensure water stoppage between the segments. The tail seal is the same as that provided on the inner peripheral surface of the skin plate. A water stop means is provided between the skin plate and the liner. The water stop means is, for example, a water stop material such as an O-ring, a gasket, a wire-type tail brush, or a seal.
[0009]
In the first invention, a detachable liner is provided along the inner periphery of the skin plate in order to reduce a gap generated between the skin plate having a substantially circular cross section in the circumferential direction and the circular segment ring. In addition, a tail seal is provided on the inner peripheral surface of the liner for water stoppage between the liner and the segment ring.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a step (a) of excavating a natural ground while providing an extra excavation portion using a shield machine provided with a first liner along the inner periphery of the skin plate, and the first liner Removing from the skin plate and fixing to the first normal segment ring (b), and installing a widening preparation segment ring in front of the first liner and the first normal segment ring (c) And a step (d) of installing a widening segment ring in front of the widening preparation segment, and a step (e) of simultaneously widening the skin plate and the widening segment ring. This is the construction method.
[0011]
The shield machine of the first invention is used as the shield machine. In the step (a), an excessively dug portion is provided on one side or both sides of the skin plate. In the case where an overexcavation portion is provided only on one side of the skin plate, in step (e), the skin plate is widened by taking a reaction force on a natural ground where no overexcavation portion is provided.
[0012]
As described in the description of the first invention, the first liner is detachable from the skin plate. The first liner is fixed to the skin plate in order to reduce the gap between the segment ring and the skin plate at the normal section of the tunnel. In step (b), the first liner is removed from the skin plate, and the first liner is attached to the first normal segment ring. After being fixed, it is left in the ground.
[0013]
The cross section in the tunnel circumferential direction of the widening preparation segment ring and the widening segment ring before widening has substantially the same shape as the first normal segment ring to which the first liner is fixed. The widening segment ring has, for example, a double structure portion composed of a slide member and a guide member provided along the slide member. In the widening segment ring having the double structure portion, the structural strength is ensured by inserting the padding pieces into the gap portions generated as the slide member slides.
[0014]
After step (e), if necessary, a step (f) of installing a narrowing segment ring, and a second normal segment ring in which a second liner is fixed in front of the narrowing segment ring The step (g) of installing the skin plate, the step (h) of simultaneously reducing the width of the skin plate and the segment ring for width reduction, and the step of removing the second liner from the second normal segment ring and fixing it to the skin plate (i) ) May be further provided.
[0015]
For the width reducing segment ring, for example, one having a structure substantially similar to that of the widening segment ring is used. Similarly to the widening segment ring, the narrowing segment ring has a double structure portion composed of a slide member and a guide member provided along the slide member. In this case, before the contraction, structural strength is ensured by inserting a padding piece into the gap portion.
[0016]
The second liner is also detachable from the skin plate. In step (i), the second liner is fixed to the skin plate in order to narrow the gap between the segment ring and the skin plate installed in the normal section of the tunnel after being removed from the second normal segment ring.
[0017]
In the second invention, first, a natural ground is excavated while providing an extra excavation part using a shield machine provided with a first liner along the inner periphery of the skin plate. Then, the first liner is removed from the skin plate and fixed to the first normal segment ring, and the widening preparation segment ring is installed in front of the first liner and the first normal segment ring. Furthermore, a widening segment ring is installed in front of the widening preparation segment, and the skin plate and the widening segment ring are widened simultaneously.
[0018]
A third invention is a tunnel constructed using the tunnel construction method of the second invention. In 3rd invention, the tunnel which has a cross-section widening part is constructed | assembled with the construction method of the tunnel of 2nd invention using the shield machine of 1st invention.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing each step during tunnel widening. Each figure of FIG. 1 cuts the tunnel and the shield machine 1 in a horizontal plane, and is seen from the ground side. FIG. 2 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
[0020]
As shown in FIGS. 1 and 2, the shield machine 1 includes a skin plate 5, a cutter 7, an overcutter 9, a steel liner 17, and the like. As shown in FIG. 1, the cutter 7 can change the width of the excavation range by extending the overcutter 9 by a spoke expansion / contraction mechanism. The over cutter 9 includes an over cutter 9a and an over cutter 9b. The overcutter 9a and the overcutter 9b can be expanded and contracted independently.
[0021]
As shown in FIG. 2, the skin plate 5 is substantially cylindrical. The skin plate 5 includes a substantially semi-cylindrical skin plate 5a and a skin plate 5b that are divided in the tunnel axis direction, and a flat skin plate 5c that is installed inside the butted portion 6 of the skin plate 5a and the skin plate 5b. It consists of a skin plate 5d.
[0022]
Since the skin plate 5 is widened as shown in FIG. 6 and the like, a straight line portion is provided near the abutting portion 6 between the skin plate 5a and the skin plate 5b as shown in FIG. The water stop mechanism described in the past patents (Japanese Patent Application No. 2001-154886, Japanese Patent Application No. 2001-32159, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-147167) is applied to a portion where the width of the main body changes due to the widening of the skin plate 5.
[0023]
As shown in FIG. 2, a steel liner 17 is installed on the inner peripheral surface 4 of the tail portion of the skin plate 5a and the skin plate 5b. The steel liner 17 is brought into close contact with the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 via a water stop packing (not shown). The waterstop packing is a waterstop material such as an O-ring, gasket, or seal. The steel liner 17 is fixed to the skin plate 5 by fixing pins and bolts (not shown), but can be separated from the skin plate 5 by removing them.
[0024]
The steel liner 17 is a member for reducing a gap generated between the skin plate 5 and the circular segment ring 15 assembled inside the skin plate 5. A water stop mechanism (not shown) such as a tail seal is provided on the inner peripheral surface 16 of the steel liner 17 and the inner peripheral surface 4 of the tail portion of the skin plate 5 in order to ensure water stop between the segment ring 15 and the like. Is provided. The length of the steel liner 17 in the tunnel axis direction is twice the length of the segment ring 15 as shown in FIG.
[0025]
Below, the method to construct | assemble the tunnel which has a wide part using the shield machine 1 is demonstrated. FIG. 1A is a diagram illustrating a process of excavating the surplus digging portion 11 using the shield machine 1 to which the steel liner 17 is fixed.
[0026]
In the normal cross-section portion of the tunnel before reaching the state shown in FIG. 1A, the natural ground 3 is excavated while the overcutter 9 is stored in the cutter 7. Then, in front of the position where the widening segment 21 (FIG. 1C) is to be installed, the overcutter 9a is extended as shown in FIG. 1A, and the ground is removed while providing the overburden portion 11 on the skin plate 5b side. Excavate. At this time, excessive digging is eliminated on the skin plate 5a side. A subsidence suppression filler 13 for suppressing subsidence is injected into the surplus digging portion 11. The settlement restraining filler 13 is clay or the like, and is pumped from the shield machine 1 to the surplus digging portion 11 by a pump.
[0027]
In the step of excavating the normal cross section and the step shown in FIG. 1A, a circular segment ring is formed inside the steel liner 17 with the steel liner 17 fixed to the shield machine 1 as shown in FIG. Assemble 15. In the tail portion of the shield machine 1, the water-stopping property between the skin plate 5 and the segment ring 15 is ensured by the steel liner 17, the above-described water-stopping packing (not shown), and the tail seal (not shown). .
[0028]
FIG. 1B is a diagram illustrating a process of installing the widening preparation segment 19. FIG. 3 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
[0029]
As shown in FIG. 1 (b), the rear steel liner 17 is separated from the skin plate 5 and fixed to the segment ring 15 immediately before the excavation of the surplus digging portion 11 for the length of the shield machine 1 is completed. When the surplus digging portion 11 for the length of the machine is secured, the widening preparation segment ring 19 is assembled inside the shield machine 1, and the front steel liner 17 is separated from the skin plate 5 and fixed to the segment ring 15. As described above, the steel liner 17 is separated from the skin plate 5 by removing fixing pins and bolts (not shown).
[0030]
As shown in FIG. 3, the inner circumferential cross section in the tunnel circumferential direction of the widening preparation segment ring 19 has the same shape as the normal segment ring 15 (FIG. 2) integrated with the steel liner 17 (FIG. 2). To do. At this time, at the tail portion of the shield machine 1, a water seal between the skin plate 5 and the widening preparation segment ring 19 is secured by a tail seal (not shown) provided on the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5. Is done.
[0031]
FIG. 1C is a diagram showing a process of installing the widening segment ring 21. FIG. 4 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line C-C in FIG.
[0032]
After completely separating the steel liner 17 from the skin plate 5, as shown in FIG. 1C, a natural ground is further excavated, and a widening segment ring 21 is installed in front of the widening preparation segment ring 19. As shown in FIG. 4, the widening segment ring 21 includes a widening segment ring 21 a, a widening segment ring 21 b, a double structure portion 24, which is a segment ring having substantially the same shape as the widening preparation segment ring 19. It is composed of a water stop member 22.
[0033]
As shown in FIGS. 1C and 4, the water stop member 22 is a convex portion provided on the inner peripheral surface side of the segment ring 21 b. As shown in FIG. 1D, the water stop member 22 is installed to eliminate a gap between the widening segment ring 21 and the widening preparation segment ring 19 when the widening segment ring 21 is widened. The
[0034]
FIG. 5 is an enlarged perspective view of the vicinity of the double structure portion 24 of the widening segment ring 21 shown in FIG. As shown in FIG. 5, the double structure portion 24 includes an end portion 26 a (slide member) of the widening segment ring 21 a, an end portion 26 b (slide member) of the widening segment ring 21 b, and a guide member 25. The guide member 25 is composed of a horizontal member 25a along the outer peripheral side surface of the end portion 26a and the end portion 26b, and a vertical member 25b along the surface on the widening preparation segment ring 19 side. It is.
[0035]
FIG. 1D is a diagram showing a state in which the shield machine 1 and the widening segment ring 21 are widened. FIG. 6 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line DD of FIG.
[0036]
After the widening segment ring 21 is installed, the skin plate 5 and the widening segment ring 21 are moved in the direction shown by the arrow F in FIG. 4 to widen to the position shown in FIG. 1 (d) and FIG. The reason why the skin plate 5 and the widening segment ring 21 are moved simultaneously is to prevent water leakage from the natural ground 3 into the shield machine 1. The skin plate 5 is widened while the center of the cutter 7 and the center of the skin plate 5 coincide. As a result, after the skin plate 5 is widened, the overcutter 9a and the overcutter 9b are extended from the cutter 7 as shown in FIG.
[0037]
When the skin plate 5 and the widening segment ring 21 are widened, a reaction force is applied to the natural ground 3 on the skin plate 5a side. In addition, the settlement prevention filler 13 in the surplus digging portion 11 is collected in the shield machine 1. As shown in FIG. 1D, since the water stop member 22 is disposed between the widening segment ring 21 and the widening preparation segment ring 19 after widening, no gap is generated.
[0038]
As shown in FIG. 6, when the skin plate 5 is widened, the skin plate 5a and the butted portion 6 (FIG. 4) of the skin plate 5b are separated, but the skin plate 5c and the skin plate 5d disposed inside the butted portion 6 are separated. The skin plate 5 can maintain a cylindrical shape. As described above, in the widened portion of the skin plate 5, the water stoppage is ensured by the water stop mechanism in the existing patent.
[0039]
FIG. 7 is an enlarged perspective view of the vicinity of the double structure portion 24 of the widening segment ring 21 after widening. When the widening segment ring 21 is widened, as shown in FIG. 5, in the double structure portion 24, the end portion 26 a of the widening segment ring 21 a and the end portion 26 b of the widening segment ring 21 b extend along the guide member 25. Slide in the direction indicated by arrow G. And as shown in FIG. 7, the space 28 arises between the edge part 26a and the edge part 26b.
[0040]
During and after the widening segment ring 21 is widened, the horizontal member 25a of the guide member 25 ensures water-stopping between the skin plate 5 and the widening segment ring 21. The vertical member 25 b of the guide member 25 ensures water-stopping between the widening preparation segment ring 19 and the widening segment ring 21.
[0041]
As shown by an arrow H in FIG. 7, a rectangular parallelepiped padding piece 27 is inserted and installed in the space 28, and padding is performed as shown in FIG. 6. The padding piece 27 is made of steel, concrete, a composite member made of steel and concrete, or the like. The padding piece 27 is a member for securing the structural strength of the widening segment ring 21 after widening.
[0042]
FIG. 1 (e) is a diagram showing a process of constructing a tunnel whose cross section is widened using the shield machine 1, and FIG. 8 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 8 shows a cross-sectional view taken along line EE of FIG.
[0043]
As shown in FIG. 1 (e) and FIG. Build a tunnel with a wider cross section. As shown in FIG. 8, the widened segment ring 23 has a shape in which the inner peripheral surface is substantially elliptical and the outer peripheral surface is along the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5. Water stoppage between the widened segment ring 23 and the shield machine 1 is ensured by a tail seal (not shown) provided on the inner peripheral surface 4 of the tail portion of the skin plate 5.
[0044]
FIG. 9 is a cross-sectional view showing each step when the tunnel is narrowed. FIG. 9A is a diagram illustrating a process of constructing a tunnel having a widened cross section using the shield machine 1, and is a continuation of FIG. FIG. 9B is a diagram illustrating a process of installing the reduced width preparation segment ring 29 and the reduced width segment ring 31.
[0045]
In order to reduce the width of the tunnel, as shown in FIG. 9A, after assembling the widened segment ring 23 (FIG. 8) just before the planned width reduction position, as shown in FIG. A segment ring 29 for width reduction preparation is installed in front of the ring 23. The reduced width preparation segment ring 29 is provided with a water stop member 33 on a part of the inner peripheral surface of the widened segment ring 23 shown in FIG. 8, as shown in FIG. 9B.
[0046]
As shown in FIG. 9B, the water stop member 33 is a convex portion provided on the inner peripheral surface side of the width reducing segment ring 29. As shown in FIG. 9D, the water stop member 33 eliminates a gap between the reduced width segment ring 31 and the reduced width preparation segment ring 29 when the reduced width segment ring 31 is reduced in width. Installed for.
[0047]
In front of the reduced width preparation segment ring 29, a reduced width segment ring 31 is further provided. FIG. 10 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 10 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 9B.
[0048]
As shown in FIG. 10, the reduced-width segment ring 31 includes a reduced-width segment ring 31a, a reduced-width segment ring 31b, a double structure portion 24, a padding piece 27, and the like. The narrowing segment ring 31a, the double structure portion 24, and the padding piece 27 are the same as the widening segment ring 21a, the double structure portion 24, and the padding piece 27 shown in FIG. The narrowing segment ring 31b is obtained by removing the water stop member 22 from the widening segment ring 21b. At the time point shown in FIG. 9B, the narrowing segment ring 31 is installed in a state in which the padding pieces 27 are inserted, similarly to the widening segment ring 21 shown in FIG.
[0049]
FIG. 9C is a view showing a state in which the steel liner 35 and the segment ring 37 are installed in the shield machine 1. After the reduced-width segment ring 31 is installed, as shown in FIG. 9C, the natural ground 3 is further excavated, and the steel liner 35 and the segment ring 37 are installed in front of the reduced-width segment ring 31. .
[0050]
The steel liner 35 has the same shape as the steel liner 17 shown in FIG. The segment ring 37 has the same shape as the cylindrical segment ring 15 shown in FIG. The length of the steel liner 35 in the tunnel axial direction is twice the axial length of the segment ring 37. Of the steel liner 35, one rear ring is temporarily attached to the outer peripheral surface of the segment ring 37.
[0051]
As shown in FIG. 9C, the steel liner 35 on the skin plate 5a side is disposed along the skin plate 5a. In the state shown in FIG. 1C, the cross section of the skin plate 5 is substantially elliptical, and the cross section of the segment ring 37 to which the steel liner 35 is temporarily attached is circular. Therefore, the skin plate 5b and the steel liner 35 are provided. A space 38 is formed between the two.
[0052]
FIG. 9D is a diagram illustrating a state where the shield machine 1 is reduced in width. After installing the steel liner 35 and the segment ring 37 as shown in FIG. 9 (c), the narrowing piece 27 (FIG. 10) of the segment ring 31 for width reduction is removed, and in the direction indicated by the arrow K in FIG. The skin plate 5, the reduced-width segment ring 31a, and the reduced-width segment ring 31b are moved to reduce the width to the position shown in FIG.
[0053]
The reason why the skin plate 5 and the reduced-width segment ring 31 are moved simultaneously is to prevent water leakage from the natural ground 3 into the shield machine 1. In parallel with the movement of the skin plate 5, the overcutter 9a and the overcutter 9b are stored in the cutter 7, as shown in FIG. Further, the special filler 39 is filled into the surplus digging portion 41 provided outside the skin plate 5b.
[0054]
After the width of the skin plate 5 and the width reduction segment ring 31, as shown in FIG. 9D, a water stop member 33 is arranged between the width reduction segment ring 31 and the width reduction segment ring 29. Therefore, no gap is generated. Water stoppage between the reduced-width segment ring 31 and the skin plate 5 is secured by a tail seal (not shown) provided on the inner peripheral surface 4 (FIG. 10) of the tail portion of the skin plate. Further, as shown in FIG. 11, the gap 40 (FIG. 10) between the skin plate 5a and the skin plate 5b is eliminated.
[0055]
FIG. 11 is a cross-sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction. FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line JJ in FIG. After reducing the width of the skin plate 5 and the width-reducing segment ring 31 to the state shown in FIG. 9D, the natural ground 3 is excavated until the steel liner 35 and the end of the skin plate 5 coincide. Then, as shown in FIG. 11, the steel liner 35 and the segment ring 37 are separated, and the steel liner 35 is fixed to the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 with fixing pins and bolts (not shown).
[0056]
The steel liner 35 separated from the segment ring 37 is brought into close contact with the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 through a water-stopping packing (not shown) in the same manner as the steel liner 17. The waterstop packing is a waterstop material such as an O-ring, gasket, or seal. The steel liner 35 is a member for reducing the gap between the substantially circular skin plate 5 and the circular segment ring 37 assembled inside the skin plate 5. A water-stop mechanism (not shown) such as a tail seal is provided on the inner peripheral surface 36 of the steel liner 35 and the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 in order to ensure water-stop between the segment ring 37. .
[0057]
FIG. 9E is a diagram showing a process of constructing a tunnel having a normal section after the width reduction. After fixing the steel liner 35 to the skin plate 5 as shown in FIG. 11, as shown in FIG. 9 (e), a tunnel having a normal cross section is excavated by the cutter 7, and the segment ring 37 is formed inside the steel liner 35. Assemble the normal section tunnel. Water stoppage between the natural ground 3 and the shield machine 1 is secured by a tail seal (not shown) provided on the inner peripheral surface 36 of the steel liner 35 and the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5.
[0058]
As described above, in the first embodiment, the steel liner 17 (FIG. 2) and the steel liner 35 (FIG. 11) are fixed to the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 of the shield machine 1 to thereby obtain a normal cross section. When excavating the tunnel, it is possible to ensure water stoppage between the skin plate 5 and the segment ring 15 shown in FIG. 2 and between the skin plate 5 and the segment ring 37 shown in FIG. The steel liner 17 and the steel liner 35 can be easily attached to and detached from the skin plate 5 as necessary.
[0059]
Further, as shown in FIG. 4, by providing an extra digging portion 11 only on the skin plate 5b side of the shield machine 1 and eliminating the extra digging on the skin plate 5a side, a reaction force is exerted on the ground 3 on the skin plate 5a side. Thus, the skin plate 5 and the widening segment ring 21 can be widened.
[0060]
Further, by using the widening segment ring 21 (FIGS. 4 and 6) having the double structure portion 24 and the narrowing segment ring 31 (FIG. 10), the shape of these segment rings can be changed depending on the widening or narrowing of the tunnel. Even if it changes, the water stop property between the adjacent wide ring segment ring 19, the narrow band segment ring 29, and the skin plate 5 can be secured. By inserting the padding pieces 27 into the double structure portion 24, the widening segment ring 21 and the narrowing segment ring 31 can ensure structural strength even during widening.
[0061]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 4, the water stop member 22 is provided in the widening segment ring 21, but the installation position and shape of the water stop member 22 are not limited thereto. The water stop member 22 may have any installation position and shape that can ensure water stoppage between the widening preparation segment ring 19 and the widening segment ring 21 after the widening segment ring 21 is widened. In order to transmit the thrust generated by the shield excavation from the widening segment ring 21 to the widening preparation segment ring 19, a reaction force receiver may be installed after widening.
[0062]
Similarly, the installation position and shape of the water stop member 33 provided in the reduced width preparation segment ring 29 are not limited to those shown in FIG. 9. The water stop member 33 may have any installation position and shape that can ensure water stoppage between the width reduction segment ring 29 and the width reduction segment ring 31 after the width reduction segment ring 31 is reduced. In order to transmit the thrust generated by the shield excavation from the reduced width segment ring 31 to the reduced width preparation segment ring 29, a reaction force receiver may be provided after the reduced width.
[0063]
Furthermore, the configuration of the widening segment ring 21 and the narrowing segment ring 31 may not be as shown in FIGS. The widening segment ring 21 and the narrowing segment ring 31 may be configured so that they can be widened and narrowed while securing water-stopping between adjacent segment rings and skin plates, the strength of the segment ring, and the like.
[0064]
It is conceivable that the widening segment ring 21 and the widening segment ring 23 have higher axial force and bending stress on the segment than the circular segment ring 15 and segment ring 37 having a normal cross section. Therefore, structural reinforcement of the widening segment ring 21 and the widening segment ring 23 can be performed on the outer peripheral surface by a method such as increasing the main body widening amount of the shield machine 1 or adjusting the size of the steel liner 17 in advance. It may be.
[0065]
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, as in the first embodiment, the tunnel is widened by providing an extra excavation portion on one side of the shield machine, but the shield machine 1 has a skin plate configuration and installation of a steel liner. Shield machines 51 having different numbers are used. FIG. 12 is a cross-sectional view in the tunnel circumferential direction of the shield machine 51 when digging with a normal cross section, and FIG. 13 is a cross-sectional view in the tunnel circumferential direction of the shield machine 51 when digging with a widened cross section.
[0066]
As shown in FIGS. 12 and 13, the skin plate 55 of the shield machine 51 is composed of a substantially semi-cylindrical skin plate 55a and a skin plate 55b. The end portion 47a of the skin plate 55a and the end portion 47b of the skin plate 55b have a flat plate shape, and the end portion 47b is disposed outside the end portion 47a. In the shield machine 51, from the state shown in FIG. 12, the end portion 47b of the skin plate 55b is slid into the digging portion 11 along the end portion 47a of the skin plate 55a, and the skin plate 55 is almost moved as shown in FIG. It can be widened to an elliptical shape. In the widened portion of the skin plate 55, the water stoppage is ensured by the water stop mechanism in the aforementioned patent.
[0067]
As shown in FIG. 12, steel liners 57 are fixed at two locations on the inner peripheral surface 49 of the skin plate 55b. Similar to the steel liner 17 and the steel liner 35, the steel liner 57 is brought into close contact with the inner peripheral surface 49 of the skin plate 55b via a water stop packing (not shown), and fixing pins and bolts (not shown). ) To the skin plate 55b. The waterstop packing is a waterstop material such as an O-ring, gasket, or seal. As shown in FIG. 13, the steel liner 57 can be separated from the skin plate 55b by removing fixing pins and bolts (not shown).
[0068]
The steel liner 57 is a member for reducing the gap between the substantially circular skin plate 55 and the circular segment ring 59 assembled inside the skin plate 55. A water stop mechanism (not shown) such as a tail seal is provided on the inner peripheral surface 47 of the steel liner 57 and the inner peripheral surface 49 of the skin plate 55 in order to ensure water stop between the segment ring 59 and the like. .
[0069]
Each process at the time of widening a tunnel using the shield machine 51 is the same as the case where the shield machine 1 is used (FIG. 1). First, as shown in FIG. 12, a tunnel having an overexcavated portion 11 in a natural ground is excavated by a shield machine 51 in a state where a steel liner 57 is fixed to a skin plate 55. Then, the steel liner 47 is removed from the skin plate 55 and fixed to the segment ring 59 before the tail portion of the shield machine 51 reaches the expected widening position.
[0070]
Next, a segment ring for widening preparation is installed in front of the segment ring 59 to which the steel liner 57 is fixed, and a segment ring for widening is further installed in front of the segment ring. The cross section in the tunnel circumferential direction of the segment ring for widening preparation and the segment ring for widening before widening has substantially the same shape as the segment ring 59 in which the steel liner 57 is integrated. Like the widening segment ring 21 of the first embodiment, the widening segment ring has a double structure portion 24 (FIGS. 5 and 7), and between the segment rings and between the segment and the skin plate 55. It is set as the structure which can widen, ensuring the water stop and structural strength between.
[0071]
After the widening segment ring is installed, the reaction force is applied to the natural ground 3 on the skin plate 55a side, and the skin plate 55b and the widening segment ring are simultaneously moved to the overburden portion 11 side. Then, similarly to the widening segment ring 21 shown in FIG. 6, the interposing piece 27 is inserted into the gap generated in the double structure portion 24 of the widening segment ring. Thereafter, as shown in FIG. 13, a tunnel having an enlarged cross section is excavated, and the widened segment ring 61 is assembled in the shield machine 51.
[0072]
Each step when the tunnel is reduced using the shield machine 51 is the same as that when the shield machine 1 is used (FIG. 9). First, the segment ring for width reduction preparation is installed in front of the wide segment ring 61 installed in the widened tunnel. As with the reduced width preparation segment ring 29 (FIG. 9D), the reduced width preparation segment ring is stopped between the reduced width segment ring during and after the reduced width. It shall have a water stop member for securing water.
[0073]
Then, the segment ring for width reduction is installed in front of the segment ring for width reduction preparation. Similar to the reduced width segment ring 31 of the first embodiment, the reduced width segment ring includes the double structure portion 24 (FIGS. 5 and 7) and the interposing piece 27, and between the segment rings, A structure and a shape capable of reducing the width while ensuring water-stopping and structural strength between the segment and the skin plate 55 are adopted.
[0074]
Furthermore, a segment ring to which a steel liner is fixed is installed in front of the segment ring for width reduction preparation. Then, after the skin plate 55b and the width-reducing segment ring are simultaneously moved toward the inner periphery of the tunnel, the steel liner is removed from the segment ring and fixed to the skin plate 55b.
[0075]
As described above, in the second embodiment, by fixing the steel liner 57 or the like to the inner peripheral surface 4 of the skin plate 55b of the shield machine 51, when excavating a tunnel having a normal cross section, Water stoppage between the segment ring 59 and the like can be ensured. Since the steel liner 57 can be easily detached from the skin plate 5, it can be detached and attached as necessary.
[0076]
Further, similarly to the first embodiment, the surplus digging portion 11 is provided only on the skin plate 55b side of the shield machine 51, and by eliminating the surplus digging on the skin plate 55a side, the natural ground 3 on the skin plate 55a side is provided. The reaction force can be taken to widen the skin plate 55b and the widening segment ring.
[0077]
Further, by using the widening segment ring and the narrowing segment ring having the double structure portion 24, even if the shape of the segment ring changes due to the widening or narrowing of the tunnel, the adjacent widening preparation segment ring or shrinking It is possible to secure water stoppage between the width preparing segment ring and the skin plate 55. By inserting the padding pieces 27 into the double structure portion 24, the widening segment ring and the narrowing segment ring can ensure structural strength even during widening.
[0078]
Also in the second embodiment, the water stop member is provided at an installation position where the water stoppage between the widening preparation segment ring and the widening segment ring can be secured after the widening preparation segment is widened. In order to transmit the thrust generated by the shield excavation from the widening segment ring to the widening preparation segment ring, a reaction force receiver may be installed after widening.
[0079]
Further, a water stop member is provided at a position where the water stoppage between the reduced width preparation segment ring and the reduced width segment ring can be secured after the reduced width segment ring is reduced. In order to transmit the thrust generated by the shield excavation from the reduced width segment ring to the reduced width preparation segment ring, a reaction force receiver may be installed after the reduced width.
[0080]
The widening segment ring and the narrowing segment ring may be any structure that can widen / shrink while securing water-stopping between adjacent segment rings and skin plates, the strength of the segment ring, and the like.
[0081]
The widening segment ring 61 and the widening segment ring 61 (FIG. 13) are considered to have higher axial force and bending stress on the segment than the circular segment ring 59 (FIG. 12) having a normal cross section. Therefore, the structural reinforcement of the widening segment ring 61 and the widening segment ring 61 can be performed on the outer peripheral surface by, for example, increasing the main body widening amount of the shield machine 51 or adjusting the size of the steel liner 57 in advance. May be.
[0082]
Next, a third embodiment will be described. FIG. 14 is a cross-sectional view showing each step during tunnel widening. In the first embodiment, the extra digging portion 11 is provided on one side of the shield machine 1 to widen the tunnel. However, in the third embodiment, the extra digging portion 11a and the extra digging portion 11b are provided on both sides of the shield machine 1. To widen the tunnel.
[0083]
FIG. 14A is a diagram illustrating a process of excavating the excessive excavation part 11 a and the excessive excavation part 11 b using the shield machine 1. In the third embodiment, as shown in FIG. 14 (a), the overcutter 9a and the overcutter 9b are extended in front of the position where the widening segment 21 (FIG. 14 (c)) is to be installed, The excavated ground 3 is excavated while providing the extra excavation part 11a and the extra excavation part 11b respectively.
[0084]
In the surplus digging portion 11a and the surplus digging portion 11b, a settlement restraining filler 13a and a settlement restraining filler 13b for injecting settlement are injected. The subsidence prevention filler 13a and the subsidence prevention filler 13b are clay or the like, and are pumped from the shield machine 1 to the overexcavation part 11a and the overexcavation part 11b by a pump.
[0085]
FIG. 14B is a diagram showing a process of removing the steel liner 17 from the skin plate 5 and fixing it to the segment ring 15. As shown in FIG. 14 (b), immediately before the excavation of the surplus digging portion 11a and surplus digging portion 11b for the length of the shield machine 1, the rear steel liner 17 is separated from the skin plate 5, and the segment ring 15 Secure to. When the surplus excavation part 11a and surplus excavation part 11b for the machine length are secured, the segment ring 19 for widening preparation is assembled inside the shield machine 1, and the front steel liner 17 is separated from the skin plate 5 and segmented. 15 is fixed.
[0086]
FIG. 14C is a diagram showing a state in which the widening segment ring 21 is installed. After completely separating the steel liner 17 from the skin plate 5, as shown in FIG. 14C, a natural ground is further excavated, and the widening segment ring 21 c is installed in front of the widening preparation segment ring 19. The widening segment ring 21c has substantially the same configuration as the widening segment ring 21 (FIG. 4) according to the first embodiment, but both the widening segment ring 21a and the widening segment ring 21b are divided into two parts. A water stop member 22 is provided on the inner peripheral surface side.
[0087]
FIG. 14D is a diagram showing a state in which the shield machine 1 and the widening segment ring 21c are widened. After the widening segment ring 21c is installed, the skin plate 5 and the widening segment ring 21c are moved and widened to the position shown in FIG. The reason why the skin plate 5 and the widening segment ring 21c are moved simultaneously is to prevent water leakage from the natural ground 3 into the shield machine 1. After the widening segment ring 21c is widened, water stoppage between the widening preparation segment 19 is secured by the waterstop members 22 provided at two locations.
[0088]
FIG. 14 (e) is a diagram illustrating a process of constructing a tunnel having a widened cross section using the shield machine 1. As shown in FIG. 14 (e), after the shield machine 1 is widened, the ground 7 is excavated by the cutter 7, the overcutter 9 a and the overcutter 9 b, the widened segment ring 23 is assembled in the skin plate 5, and the cross section is widened. Build a tunnel.
[0089]
In the third embodiment, the tunnel is reduced in width by the steps shown in FIG. Alternatively, the skin plate 5 and the reduced width segment 31 are moved so that the excessively dug portions are formed on both sides of the shield machine 1. In this case, the shape of the reduced width preparation segment 29, the installation positions of the steel liner 35 and the segment ring 37, and the like are appropriately changed.
[0090]
As described above, in the third embodiment, similarly to the first embodiment, the steel liner 17 is fixed to the inner peripheral surface 4 of the skin plate 5 of the shield machine 1 so that a tunnel having a normal cross section is formed. When excavating, water stoppage between the skin plate 5 and the segment ring 15 can be ensured. The steel liner 17 can be easily fixed to or removed from the skin plate 5 as required.
[0091]
Further, by using the widening segment ring 21c having the double structure portion 24, even if the shape of the segment ring changes due to the widening or shrinking width of the tunnel, the adjacent widening preparation segment ring 19 and the skin plate 5 It is possible to secure a water-stopping interval. By inserting the padding piece 27 into the double structure portion 24, the widening segment ring 21c can ensure structural strength even when widening.
[0092]
In the third embodiment, the water stop members 22 are provided at two locations of the widening segment ring 21c, but the installation position and shape of the water stop members 22 are not limited thereto. The water stop member 22 may be any installation position and shape that can ensure water stoppage between the widening preparation segment ring 19 and the widening segment ring 21c after the widening segment ring 21c is widened. In order to transmit the thrust generated by the shield excavation from the widening segment ring 21 to the widening preparation segment ring 19, a reaction force receiver may be installed after widening.
[0093]
Further, the widening segment ring 21 c may not have the double structure portion 24 and the padding piece 27. The widening segment ring 21c only needs to have a configuration capable of widening and shrinking while ensuring water-stopping between adjacent segment rings and skin plates, strength of the segment ring, and the like.
[0094]
It is conceivable that the widening segment ring 21c and the widening segment ring 23 have higher axial force and bending stress on the segment than the circular segment ring 15 having a normal cross section. Therefore, structural reinforcement of the widening segment ring 21c and the widening segment ring 23 can be carried out on the outer peripheral surface by a method such as increasing the body widening amount of the shield machine 1 in advance or adjusting the size of the steel liner 17. It may be.
[0095]
In the third embodiment, the shield machine 51 of the second embodiment may be used instead of the shield machine 1.
[0096]
Next, a fourth embodiment will be described. FIG. 15 is a diagram showing a step of widening the tunnel cross section using the shield machine 1. In the first and second embodiments, the dug portion 11 having a constant width is formed on the skin plate 5b side of the shield machine 1 and the tunnel cross section is widened at once. However, in the fourth embodiment, the tunnel cross section Widen in steps.
[0097]
FIG. 15A is a view showing a state in which an extra digging portion 63 is formed outside the skin plate 5b. In the fourth embodiment, the normal tunnel section is constructed in the same manner as in the first embodiment, but after the steel liner 17 is removed from the skin plate 5, the overcutter 9a is removed from the cutter 7 of the shield machine 1. The natural ground 3 is excavated by extending in stages. As a result, as shown in FIG. 15A, an excessively dug portion 63 whose cross-sectional shape changes stepwise is formed. Along with the excavation, a widening preparation segment ring 19 and a widening segment ring 21 are installed in the shield machine 1. The extra digging portion 63 is filled with a special filler 65.
[0098]
FIG. 15B is a diagram illustrating a state where the widening of the shield machine 1 has been completed. After excavating the surplus digging portion 63 as shown in FIG. 15A and widening the widening segment ring 21 and the skin plate 5 simultaneously, the widening segment ring 67-1 installed in front of the widening segment ring 21. ,..., The widening of the widening segment ring 67-n and the skin plate 5 is repeated until the state shown in FIG.
[0099]
The special filler 65 in the surplus digging portion 63 is collected in the shield machine 1. When the widening segment ring 21, the widening segment ring 67-1,..., The widening segment ring 67-n and the skin plate 5 are widened, a reaction force is applied to the natural ground 3 on the skin plate 5 a side.
[0100]
As described above, in the fourth embodiment, similarly to the first embodiment, the skin plate is used when excavating a tunnel having a normal cross section by using the shield machine 1 to which the steel liner 17 can be attached and detached. Water stoppage between the segment ring 15 and the segment ring 15 can be ensured.
[0101]
Further, by providing an extra digging portion 63 only on the skin plate 5b side of the shield machine 1 and eliminating the extra digging on the skin plate 5a side, a reaction force is applied to the natural ground 3 on the skin plate 5a side, and the skin plate 5 or The widening segment ring 21 and the like can be widened.
[0102]
The widening segment ring 21, the widening segment ring 67-1,..., The widening segment ring 67-n ensure the waterproofness between the adjacent segment rings and the skin plate 5, the strength of the segment ring, and the like. However, any configuration capable of widening may be used. Further, instead of the shield machine 1, the shield machine 51 of the second embodiment may be used.
[0103]
In addition, structural reinforcement such as the non-circular widening segment ring 21 may be performed on the outer peripheral surface by a method such as increasing the body widening amount of the shield machine in advance or adjusting the size of the steel liner. .
[0104]
Next, a fifth embodiment will be described. FIG. 16 is a diagram showing a step of widening the tunnel cross section using the shield machine 1. In the third embodiment, the outer excavation part 11a and the extra excavation part 11b having a constant width are formed outside the skin plate 5a and the skin plate 5b of the shield machine 1, and the tunnel cross section is widened at once. In the embodiment, the tunnel cross section is widened step by step.
[0105]
FIG. 16A is a view showing a state in which an extra digging portion 69 is formed outside the skin plate 5a and the skin plate 5b. In the fifth embodiment, the tunnel normal cross section is constructed in the same manner as in the third embodiment. However, after the steel liner 17 is removed from the skin plate 5, the overcutter is cut from the cutter 7 of the shield machine 1. The natural ground 3 is excavated by gradually extending 9a. As a result, as shown in FIG. 16 (a), on the both sides of the shield machine 1, overexcavated portions 69 whose cross-sectional shape changes stepwise are formed. In the shield machine 1, a segment ring 19 for widening preparation and a segment ring 21c for widening are installed. The extra digging portion 69 is filled with a special filler 71.
[0106]
FIG. 16B is a diagram illustrating a state where the widening of the shield machine 1 has been completed. After excavating the surplus portion 69 as shown in FIG. 16A and widening the widening segment ring 21c and the skin plate 5 at the same time, the widening segment ring 73-1 installed in front of the widening segment ring 21c. ,..., The widening of the widening segment ring 73-n and the skin plate 5 is repeated until the state shown in FIG. The special filler 71 in the surplus digging portion 69 is collected in the shield machine 1.
[0107]
Thus, in the fifth embodiment, as in the first embodiment, the skin plate is used when excavating a tunnel having a normal cross section by using the shield machine 1 to which the steel liner 17 can be attached and detached. Water stoppage between the segment ring 15 and the segment ring 15 can be ensured.
[0108]
The widening segment ring 21c, the widening segment ring 73-1,..., And the widening segment ring 73-n ensure water-tightness between adjacent segment rings and skin plates 5, strength of the segment ring, and the like. However, any configuration capable of widening may be used. Further, instead of the shield machine 1, the shield machine 51 of the second embodiment may be used.
[0109]
In addition, structural reinforcement such as a non-circular widening segment ring 21c may be performed on the outer peripheral surface by a method such as increasing the body widening amount of the shield machine in advance or adjusting the size of the steel liner. .
[0110]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a shield machine, a tunnel construction method, and a tunnel capable of constructing a tunnel having a cross-sectionally widened portion according to the application using the same single circular shield machine. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing each step during tunnel widening
FIG. 2 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 3 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 4 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
5 is an enlarged perspective view of the vicinity of the double structure portion 24 of the widening segment ring 21 shown in FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 7 is an enlarged perspective view of the vicinity of the double structure portion 24 of the widening segment ring 21 after widening.
FIG. 8 is a cross section in the tunnel circumferential direction of the shield machine 1
FIG. 9 is a cross-sectional view showing each process when the tunnel is narrowed.
FIG. 10 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 11 is a sectional view of the shield machine 1 in the tunnel circumferential direction.
12 is a cross-sectional view of the shield machine 51 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 13 is a sectional view of the shield machine 51 in the tunnel circumferential direction.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing each step during tunnel widening.
FIG. 15 is a diagram showing a step of widening the tunnel cross section using the shield machine 1;
FIG. 16 is a diagram showing a step of widening the tunnel cross section using the shield machine 1;
[Explanation of symbols]
1, 51 ... …… Shielding machine
3 ......... Mt.
5, 5a, 5b, 5c, 5d, 55, 55a, 55b ......... Skin plate
9, 9a, 9b ......... over cutter
11, 11a, 11b, 41, 63, 69 ......... excavation part
15, 59 ……… Segment ring
17, 35, 57 ... …… Steel liner
19 ......... Segment ring for widening preparation
21, 21a, 21b, 21c, 67, 73 ......... Widening segment ring
23, 61 ......... Widening segment ring
24 .... Double structure part
25 ... …… Guide material
27 ……… Stuffing pieces
29 ......... Segment ring for width reduction preparation
31 ......... Segment ring for reduced width

Claims

A skin plate that can be widened and is composed of first and second skin plates having substantially semi-cylindrical shapes that are divided in the tunnel axis direction and have flat end portions;
Wherein provided along the inner periphery of the skin plate, and the liner detachable from the said skin plate,
A tail seal provided on the inner peripheral surface of the liner;
A shield machine comprising:

The shield machine according to claim 1 , wherein the liner is provided in close contact with an inner peripheral surface of the skin plate via a water stop means .

Using the shield machine provided with the first liner along the inner periphery of the skin plate, the step (a) of excavating a natural ground while providing an overburden part;
(B) removing the first liner from the skin plate and fixing the first liner to a first normal segment ring;
(C) installing a widening preparation segment ring in front of the first liner and the first normal segment ring;
A step (d) of installing a widening segment ring in front of the widening preparation segment;
A step (e) of simultaneously widening the skin plate and the widening segment ring;
A tunnel construction method characterized by comprising:

4. The tunnel construction method according to claim 3, wherein in the step (e), the skin plate and the widening segment ring are widened by applying a reaction force to a natural ground where the extra excavation portion is not provided.

The widening segment ring has a double structure part composed of a slide member and a guide member provided along the slide member, and a stuffing piece is inserted into a gap portion generated when the slide member slides. The tunnel construction method according to claim 3.

A step (f) of installing a segment ring for width reduction;
A step (g) of installing a second normal segment ring to which a second liner is fixed in front of the reduced-width segment ring; and
A step (h) of simultaneously reducing the width of the skin plate and the reducing segment ring;
Removing the second liner from the second normal segment ring and securing it to the skin plate;
The tunnel construction method according to claim 3, further comprising:

The said 1st liner and the 2nd liner are installed in order to narrow the clearance gap between the segment ring and the said skin plate which are installed in a tunnel normal cross-section part, The Claim 3 or Claim 6 characterized by the above-mentioned. How to build a tunnel.

A tunnel constructed by using the tunnel construction method according to claim 3.