JP4269328B2 - Width reduction construction method of shield machine - Google Patents
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Description
本発明は地中を掘進して断面の変化するトンネルを構築できる拡縮機能を備えたシールド掘進機におけるシールド掘進機の縮幅施工方法に関するものである。 The present invention relates to a method for reducing the width of a shield machine in a shield machine having an expansion / contraction function capable of constructing a tunnel in which the cross-section is changed by excavating in the ground.
トンネルの断面を変化させたいときにシールド掘進機の本体を拡縮させて掘進する多連型シールド掘進機が、例えば特開平6−146776号公報に開示されている。
図7は上記公報に開示された多連型シールド掘進機の切断平面図、図8は図7に示した多連型シールド掘進機のA−A矢視図、図9は図7に示した多連型シールド掘進機のB−B矢視図である。図7乃至図9に示すように、従来の多連型シールド掘進機は、円形の左右の主カッター51,52と、これらの間の背面側に位置させた円形の副カッター53を、これらカッター51乃至53の正面形状と対応する形状を輪郭形状としたシールドフレーム55の前面部に、回転駆動可能に取り付けて、左右の主シールド部57,59と中央の副シールド部61とを有する構成としたものである。
For example, Japanese Patent Laid-Open No. 6-146776 discloses a multi-shield shield machine that expands and contracts the main body of the shield machine when it is desired to change the cross section of the tunnel.
7 is a sectional plan view of the multiple shield machine disclosed in the above publication, FIG. 8 is a view taken along the line AA of the multiple shield machine shown in FIG. 7, and FIG. 9 is shown in FIG. It is a BB arrow line view of a multiple type shield machine. As shown in FIGS. 7 to 9, the conventional multiple shield machine has circular left and right
シールドフレーム55は、主カッター51,52の軸心と平行な方向に上下位置で3分割されて、両側に配置された主シールドフレーム部55a,55bと中央シールドフレーム部55cの3つのフレーム部から構成されている。そして、各分割部には左右方向へ一定量スライドし得るスライドガイド機構62がそれぞれ設けられて、左右の主シールド部57,59を中央の副シールド部61に対してそれぞれ左右方向へスライド可能に構成されている。スライドガイド機構62は図8,図9から分かるように、主シールドフレーム部55a,55bの表面部にスリットを設け、中央シールドフレーム部55cの端部がこのスリットに挿入されるという構造をしている。
そしてさらに、上記各主シールド部57,59と副シールド部61との間に、それぞれ左右方向へ配した拡縮ジャッキ63を介装させ、該拡縮ジャッキ63の伸長作動で主シールド部57,59が左右方向へスライドすることによりシールドフレーム55が拡縮できるように構成されている。
The
Further, an expansion /
上記のように構成された従来のシールド掘進機によるトンネルを施工方法を概説する。一般部では、シールドフレーム55を拡縮した状態で、左右の主シールド部55a,55bの主カッター51,52にて左右の道路本線部を掘削して行くようにすると共に、中央の副シールド部61の副カッター53にて左右の道路本線部の連絡部を掘削して行くようにする。
An outline of a method for constructing a tunnel by the conventional shield machine constructed as described above will be described. In the general part, while the
上記一般部の掘削作業を行っている状態において、拡幅すべき箇所の所要量手前の位置に達したときに、主カッター51,52の外周部からコピーカッター(図示なし)を突出させ、該コピーカッターにより切羽側方部を余掘りしながら掘削を行い、シールドフレーム55の拡幅空間を確保するようにする。所要の範囲に亘って拡幅空間が形成されると、図7乃至図9の左半分に示すように、各拡幅ジャッキ63を所定量伸長させて主シールド部55a,55bを左右方向外方へスライドさせることにより、シールドフレーム55を所定量拡幅させ、拡幅量に見合った形状寸法のトンネル覆工用セグメントを組み付け、以後、さらなる余掘り掘削とシールドフレーム55の拡幅を必要回数繰り返してトンネルの横幅を拡げながら覆工を施工して行く。
In the state where the general part is excavated, when the position before the required amount of the portion to be widened is reached, a copy cutter (not shown) is projected from the outer peripheral part of the
トンネル横幅が必要幅まで拡げられたところで、次に、シールドフレーム55の拡幅状態を維持しつつ必要長さの直線掘削を行いながら同形状の覆工を施して行くようにする。しかる後、上記拡幅時とは逆に、トンネルを除々に縮幅しながら縮幅量に見合った形状寸法の覆工を施して、非常用駐車帯などの拡幅スペースを完成させる。
When the width of the tunnel is expanded to the required width, next, the same shape of lining is applied while performing the straight excavation of the required length while maintaining the expanded state of the
しかしながら、上述した多連型シールド掘進機においては、コピーカッタによって余掘りを行い、その後、各拡幅ジャッキ63を所定量伸長させてシールドフレーム55を所定量拡幅させているが、実際には余掘りした土砂などが邪魔になりシールドフレーム55をスムーズに拡幅するのは難しい。
また、拡幅状態から縮幅する場合には、地盤とシールド掘進機との間に空隙が出来てしまい、地盤が柔らかい場合には地盤が崩れ、周辺地盤が変形してしまうという問題がある。
However, in the multiple-type shield machine described above performs outbreak by copying cutter, then, although the
Further, when the width is reduced from the widened state, there is a problem that a gap is formed between the ground and the shield machine, and when the ground is soft, the ground collapses and the surrounding ground is deformed.
本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、拡縮施工がスムーズに行え、また周辺地盤の変形を最小限に抑えることのできるシールド掘進機の縮幅施工方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for reducing the width of a shield machine that can smoothly perform expansion and contraction and can minimize deformation of the surrounding ground. It is said.
(1)本発明に係るシールド掘進機の縮幅施工方法は、拡縮機能を備えたシールド掘進機の縮幅施工の際に、縮幅する外殻と地盤との間に生ずる隙間に充填剤を注入しながら縮幅施工を行うものである。 (1) In the method of reducing the width of a shield machine according to the present invention, a filler is applied to a gap generated between the outer shell to be reduced and the ground when the width of the shield machine having the expansion / contraction function is reduced. The width-reducing construction is performed while injecting.
(2)また、前記シールド掘進機により掘削された土砂を機内側へ取り込むための取込口から前記充填剤を機外側に放出するようにしたものである。 (2) Further, the filler is discharged to the outside of the machine from the intake for taking the earth and sand excavated by the shield machine into the machine.
(i)以上のように前記(1)においては、縮幅施工の際に、シールド掘進機と地盤との間に生ずる隙間に充填剤を注入しながら施工するようにしたので、地盤が安定して周辺地盤の変形を抑えることができる。 (I) As described above, in the above (1), since the construction is performed while injecting the filler into the gap generated between the shield machine and the ground during the width reduction construction, the ground is stable. Therefore, the deformation of the surrounding ground can be suppressed.
(ii)また、前記(2)によれば、拡幅の際には土砂の取込口から掘削土砂を取り込み、縮幅の際には土砂の取込口から充填剤を放出するようにしたので、円滑な拡幅と共に、周辺地盤の変形を抑えた縮幅施工が可能となる。 (Ii) According to the above (2), the excavated earth and sand are taken in from the earth and sand intake when widening, and the filler is released from the earth and sand inlet when the width is reduced. In addition to smooth widening, it is possible to reduce the width of the ground while preventing deformation of the surrounding ground.
実施の形態1.
図1は本発明の一実施の形態である縮幅施工方法に用いるシールド掘進機の斜視図である。図において、1はシールド掘進機であり、シールド掘進機1は平面断面形状が十字状の本体ブロック3、本体ブロック3の前部左右に幅方向移動可能に設置されて前端側に掘削機構を有する左右掘削ブロック5,7、本体ブロック3の後部左右に幅方向移動可能に設置されて後部側にトンネル構築部を有する左右構築ブロック9,11から構成されている。なお、図1は左右掘削ブロック5,7及び左右構築ブロック9,11を拡幅させた状態を示している。
FIG. 1 is a perspective view of a shield machine used in the reduced width construction method according to an embodiment of the present invention. In the figure, 1 is a shield machine, and the
本体ブロック3は、前後方向に延びる平面断面が矩形状の前胴部3a、前胴部3aに連続して幅方向に延びる平面断面が矩形状の中胴部3b、中胴部3bに連続して前後方向に延びる平面断面が矩形状の後胴部3cから構成されている。そして、前胴部3aの前端側には、地盤を掘削するための副掘削カッター13が設けられ、後胴部3cの後端側にはトンネルを構築するためのトンネル構築部が設けられている。
左右掘削ブロック5,7は、本体ブロック3の前胴部3aの左右位置に図中破線で示す拡縮機構21を介して幅方向に移動可能に設置されており、それぞれの前端側には主掘削カッター15,17が設けられている。そして、主掘削カッター15,17には余掘り掘削機構である既知のコピーカッタ31,32が内蔵されている。
左右構築ブロック9,11は、本体ブロック3の後胴部3cの左右位置に図中破線で示す拡縮機構23を介して幅方向に移動可能に設置されており、それぞれの後端側にはトンネル構築部が設けられている。
The
The left and
The left and
図2は図1に示したシールド掘進機1の平面断面図である。以下、図2に基づいてシールド掘進機1の内部構造を説明する。図2において、24は主掘削カッター15,17及び副掘削カッター13の掘削動作によって発生した土砂をシールド掘進機1の後方へ搬出する排土機構である。排土機構24は、左右掘削ブロック5,7に設けられて、それぞれの掘削ブロック5,7の前方近傍で発生する土砂をシールド掘進機1の内部に取り込む左右排土管25a,25b、左右排土管25a,25bを連結して主排土管29に連結する連結管27a,27bとから構成されている。
FIG. 2 is a plan sectional view of the
21は左右掘削ブロック5,7を本体ブロック3の前胴部3aに拡幅可能に連結する拡縮機構、23は左右構築ブロック9,11を本体ブロック3の後胴部3cに拡幅可能に連結する拡縮機構である。これら拡縮機構21,23は同一の構成である。
41,42はそれぞれ左右掘削ブロック5,7の側面に設置した土圧計、43,44はそれぞれ左右構築ブロック9,11の側面に設置した土圧計である。
41 and 42 are earth pressure gauges installed on the side surfaces of the left and
図3乃至図5は上述したシールド掘進機の縮幅施工方法の説明図(平面図)であり、図において図1及び図2と同一部分には同一符号が付してある。図において、45はシールド掘進機1の後胴部側で構築されたトンネル、46は地盤、47はコピーカッタ31,32によって余掘りされて流動性の高まった掘削土である。
図3乃至図5に基づいてシールド掘進機の縮幅施工方法を説明する。縮幅状態でシールド掘進機1を掘進させて、拡幅すべき位置に到達すると、コピーカッタ31,32を突出させて余掘りを開始する。そして、余掘りをしながらシールド掘進機1の全長が余掘りゾーンに入るまで掘進する。このシールド掘進機1の全長が余掘りゾーンに入った状態が図3に示してある。
3 to 5 are explanatory views (plan views) of the above-described method of reducing the width of the shield machine, in which the same parts as those in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. In the figure, 45 is a tunnel constructed on the rear trunk side of the
A method for reducing the width of the shield machine will be described with reference to FIGS. When the
次に、図4に示すように左右構築ブロック9,11を幅方向に移動させて後胴側を拡幅させる。このとき、左右構築ブロック9,11の周囲にあった流動性の高まった掘削土47は、左右構築ブロック9,11の外周面に押されて、前方の左右掘削ブロック5,7側へ移動する。そして、左右掘削ブロック5,7の周辺にあった掘削土47は後方からの掘削土47に押されてシールド掘進機1の前端側に移動する。このとき左右排土管25a,25bの排土機構を駆動して、前端側に押されてきた掘削土47を機内側に取り込みシールド掘進機1の後方側へ排土する。
Next, as shown in FIG. 4, the left and
左右構築ブロック9,11の移動が終了すると、次に左右掘削ブロック5,7の移動を行う。左右掘削ブロック5,7を拡幅方向に移動させると、左右構築ブロック9,11の移動の場合と同様に左右掘削ブロック5,7の周辺の掘削土47はシールド掘進機1の前端側に移動して左右排土管25a,25bから後方に排出される。左右掘削ブロック5,7を幅方向に最大移動させた状態が図5に示す状態である。
When the left and
なお、左右構築ブロック9,11及び左右掘削ブロック5,7の拡幅時においては、土圧計41乃至44によって各ブロックの周面に作用する土圧を検出し、該土圧が一定以上にならないように各ブロックの移動スピードを制御する。これによって、各ブロックの周面の土圧が急激に高まって周辺地盤が変化するのを防止することができる。
When the left and
なお、上記の実施の形態においては、予め余掘りを行う例であるが、シールド掘進機の周辺地盤が柔らかいような場合には、余掘りを行わずに拡幅施工を行うこともできる。 In addition, in said embodiment, although it is an example which pre- digs previously, when the surrounding ground of a shield machine is soft, widening construction can also be performed without performing extra digging .
実施の形態2.
図6は本発明の他の実施の形態に使用するシールド掘進機の平面断面図である。図において、図2と同一部分には同一符号が付してある。図6に示すシールド掘進機は図2に示した構造のものに、掘削ブロック5,7のそれぞれに外周部に土砂取り込み口を有する排土管26a,26bを備え、構築ブロック9,11のそれぞれに外周部に土砂取り込み口を有する排土管27a,27bを備えたものである。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 6 is a plan sectional view of a shield machine used in another embodiment of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. The shield machine shown in FIG. 6 has the structure shown in FIG. 2, and each of the excavating blocks 5 and 7 includes
図6に示したシールド掘進機を用いて拡幅施工を行う場合の動作は、基本的に実施の形態1と同様であるが、左右構築ブロック9,11又は左右掘削ブロック5,7を移動させる際に、土圧計41乃至44の検出値により、土圧が高くなったような場合には適宜排土管26a,26b,27a,27bから掘削土砂を取り込むようにする。このようにすることによって、左右構築ブロック9,11又は左右掘削ブロック5,7の移動をよりスムーズに行うことができる。
The operation when the widening construction is performed using the shield machine shown in FIG. 6 is basically the same as that of the first embodiment, but when the left and right construction blocks 9 and 11 or the left and right excavation blocks 5 and 7 are moved. In addition, when the earth pressure increases due to the detection values of the earth pressure gauges 41 to 44, the excavated earth and sand are appropriately taken in from the
また、縮幅施工を行う場合には、左右構築ブロック9,11又は左右掘削ブロック5,7の縮幅方向への移動に伴って、地盤と各ブロックとの間に隙間が生ずることになる。そこで、この隙間に排土管26a,26b,27a,27bからモルタルなどの充填剤を放出して前記隙間に注入するようにする。これによって、地盤を安定させながら、かつ極めてスムーズな縮幅施工ができる。
Moreover, when performing width reduction construction, a clearance gap will arise between a ground and each block with the movement to the width reduction direction of the right-and-left
本発明は以上であるから、地中を掘進して断面の変化するトンネルを構築できる拡縮機能を備えた各種シールド掘進機の縮幅施工方法として広く利用することができる。 Since the present invention is as described above, the present invention can be widely used as a method for reducing the width of various shield excavators having an expansion / contraction function capable of constructing a tunnel that excavates in the ground and changes its cross section.
1 シールド掘進機
3 本体ブロック
5 左掘削ブロック
7 右掘削ブロック
9 左構築ブロック
11 右構築ブロック
13 副掘削カッタ
15,17 主掘削カッタ
21,23 拡縮機構
25a,25b,26a,26b,27a,27b 排土管
41,42,43,44 土圧計
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