JP4549585B2 - シールド機発進機構及び発進方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機発進機構及び発進方法に関し、特に坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて施工コストの低減を図るシールド機発進機構及び発進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド機を竪坑やシールドトンネルから発進させるためには、坑口からの漏水漏砂を完全に防止することが必要になる。
【０００３】
従来のシールド機発進は、一般的に図９にその概要を示すように、坑壁３５に設ける坑口３３もしくは坑口形成部３４にエントランス３６を設置して、エントランス３６とシールド機３０との間にパッキン等の止水機構３１を形成すると共に、竪坑３２の坑口形成部３４を囲繞している周辺の地盤に薬液注入による地盤改良部３７を形成している。
【０００４】
このために、エントランス３６に設けた止水機構３１のパッキンは、セグメントの外径以下にゴム板の内径を成型させており、地盤改良部３７と協調させて形成された坑口３３とシールド機３０あるいは仮セグメント３８との間から漏水、漏砂が発生しないように防止する構造を形成している。
【０００５】
しかして、パッキンはシールド機の設置作業時に損傷をしたり、発進に伴ってシールド機から引張応力を受けると同時に坑口との競り合いで破損することが危惧されていた。
【０００６】
又、エントランス３６を設けた坑口３３とシールド機３０及びこれに次ぐ仮セグメント３８との間に止水状態を維持する間は、地盤からの漏水、漏砂を確実に遮断するためにも、坑口前面に形成される地盤改良部３７はその範囲を確保する必要があり、その地盤改良の厚さ（Ｌ２）は、図示のようにシールド機の軸長（Ｌ１）から竪坑壁の厚さ（Ｌ３）を差し引いた厚さを必要な最小値にしている。
【０００７】
しかるに、シールド機が制御を誤ってその進行方向を曲げた場合には、竪坑から抜け出たシールド機の到達距離がシールド機３０の径に従って実質的に延長された状態になり、このような状態を勘案した地盤改良の厚さ（Ｌ２）は、最小値から相当に増長された値にせざるを得なくなっていた。加えて、地盤の側方流動等による注入効果の不確実性による上記数値の加算や先行拘束注入の必要性等から地盤改良の厚さが増大してしまう問題点を提起していた。
【０００８】
さらに、従来からのシールド機発進の例としては、図１０にその概要を示すように、坑壁３５の内面に坑口３３を形成すると共に、坑口３３には両端が解放した筒状のカプセル本体３９を設置して、このカプセル本体３９の中部にシールド機３０を収納状態に設置しているものが提案されている。（特公平４−３７９１６号公報参照）本例では、カプセル本体３９の中部に設置されたシールド機３０の後方には、数リングの仮セグメント３８が組み立てられているので、シールド機３０の後方に接触したり、これに続く仮セグメント３８は、カプセル本体３９の中部にシールド機３０と共に配置されており、これによって、カプセル本体３９の内面と仮セグメント３８との間には、坑壁３２内と坑口３３とを遮断する止水材４０が設けられている。
【０００９】
このシールド機発進の例では、シールド機３０の発進過程において坑口３３からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、カプセル本体３９の構造を簡単にしてコストを安くし作業性を安全良好にするとしているが、一方では、坑壁３２内に坑口３３を鏡開きするための作業に必要な作業空間（Ｌ４）を必要とし、これに加えてカプセル本体の軸長（Ｌ５）は、内部にシールド機を収納状態に設置しカプセル本体３９の内面と仮セグメント３８との間に止水材４０を装備することの必要性から、シールド機３０の軸長（Ｌ１）に組み立てられた仮セグメント域の長さ（Ｌ６）を加えた最小値以上の値を必須にしている。
【００１０】
従って、本例の坑壁径（Ｌ）は、上記の各数値に竪坑壁の厚さ（Ｌ３）と仮セグメントに対する反力材の設置作業空間（Ｌ７）を加算すると、以下のように単純計算されたとしても、相当に大きな値を示すことが想定できる。
【００１１】
Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５（＝Ｌ１＋Ｌ６）＋Ｌ７＋Ｌ３
即ち、本例は、漏水漏砂を防止し、コスト、作業性及び安全性を良好にするとしているが、これらの特長は坑壁外径の大きさによって確保されているものであり、必須にする大径の竪坑やシールドトンネルの施工コスト等を勘案すると、発進装置が安価であってもこれを超越するコスト高の問題点を提起している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来例が提起している各問題点に鑑みて改善するために提案するものであり、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて統合的な施工コストの低減を図るシールド機発進機構及び発進方法を提供している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明であるシールド機発進機構は、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されることを特徴としており、止水材で形成する遮水機構を段階的に適宜に対応させることで坑口からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくしている。軸長を短縮したケーシングを有効に活用して反力側作業空間の確保に貢献すると共に直接切削によって坑口を形成した際に坑口からの漏水漏砂を完全に防止できる。地盤改良部の切削を行ってもケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとの遮水機構を段階的に適宜に対応させており、坑口からの漏水漏砂を防止することで地盤改良部の厚さを減じている。
【００１４】
請求項２に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１に記載のシールド機発進機構において、止水材をケーシングの発進端部側及び反力端部側に装備することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの遮水機構を段階的に対応させて坑口における遮水を確実にしている。
【００１５】
請求項３に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１又は２に記載のシールド機発進機構において、ケーシングをシールド機が載置される本体部分と止水材を装備して発進端部側に着脱自在に結合される坑口ケーシング部から構成することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの設置を容易にしている。
【００１６】
請求項４に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド機発進機構において、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるように構成することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの配置と解体を容易にしている。
【００１７】
請求項５に記載の発明であるシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させており、外径の小さい坑壁内で厚さを減少させている地盤改良域の下において、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進させている。
【００１８】
請求項６に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項５に記載のシールド機の発進方法において、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させることを特徴としており、上記機能に加えて、直接切削する坑口予定部に対応させる地盤改良部の厚さを縮減させている。
【００１９】
請求項７に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項６に記載のシールド機の発進方法において、反力部材とシールド機との間にセグメントを介在させてシールド機を坑口予定部に当接させた段階で、シールド機とケーシングの発進端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としており、上記機能に加えて、坑口予定部を直接切削する際に坑口からの漏水漏砂を防止するように対応させている。
【００２０】
請求項８に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項５乃至７のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、シールド機が坑口予定部を直接切削して地盤改良部に当接する迄の段階で、セグメントとケーシングの反力端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としており、上記機能に加えて、高水圧遮水機構の形成を重複させて坑口からの漏水漏砂を確実に防止している。
【００２１】
請求項９に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項６乃至８のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、本セグメントを設置しながらシールド機が地盤改良部の掘進を終了した段階で、本セグメントとケーシングの発進端部側止水材との間に漏水処置すると共にシールド機は本セグメントを設置しながら進行を継続させ、反力部材、ケーシング及び仮セグメントを撤去して坑口処理することを特徴としており、上記機能に加えて、坑口からの漏水漏砂を完全に防止し発進を完了させている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明によるシールド機発進機構は、基本的に、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されており、具体的には、ケーシングの軸長を坑壁厚と地盤改良厚との関連で規定し、止水材をケーシングの発進端部側と反力端部側に装備するようにしたり、ケーシングを本体部とこれに着脱自在な坑口ケーシング部にして、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるようにしている。
【００２３】
以下に、本発明によるシールド機発進機構の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明によるシールド機発進機構の実施の形態を示す概要図である。図において、１はシールド機、２はケーシングである坑口ケーシング、３は反力部材である鋼製反力、４は竪坑壁、５は竪坑壁の坑口予定部であり、６は地盤改良部である。
【００２５】
シールド機１は、ケーシング２に載置されており、後部に装備したジャッキ７を鋼製反力３に配備している仮セグメント８に当接させていることで、ケーシング２から前方の坑口予定部５に向かって前進可能に構成されている。尚、仮セグメント８との間にはテールシールパッキン９が配置されていることで通常通りに遮水されている。
【００２６】
ケーシング２は、シールド機１を載置する本体部分１０と、発進端部側に接合されて高水圧止水材であるエントランスパッキン１１が装備された坑口ケーシング部１２とから構成され、その軸長はシールド機１の軸長よりも短く形成されている。
【００２７】
以上のようなシールド機１とケーシング２との関連構成は、ケーシング２の反力端部側１３に装備されている止水材のパッキン１４によって、シールド機１との間に遮水機構を形成することを可能にし、これによってケーシング２の内部と竪坑壁４の内部とを遮断状態に形成している。
【００２８】
そして、竪坑壁４の坑口予定部５は、切削可能なコンクリートを形成するＮＯＭＳＴ壁等で構成されており、竪坑壁４の壁面にシールド機１の直接切削によって坑口を容易に形成できる形態に構成されているもので、シールド機１の発進時までは坑口の形成は行われていない。
【００２９】
このために、本発明によるシールド機発進機構では、竪坑壁に坑口を形成する鏡開きのための作業空間を不要にし、坑口を事前に設けることで発生する竪坑内への漏水漏砂を防止するための困難な設備を必要としていない。
【００３０】
地盤改良部６は、本来的に、竪坑内への漏水漏砂を防止することを目的にして坑外壁面に隣接する地盤に施工される。しかして、本発明における地盤改良部６の場合は、上述のように竪坑壁に坑口を形成していない。
【００３１】
これによって、本発明における地盤改良部６の形成は、竪坑壁の坑口予定部に相当する狭い範囲において薄い施工厚さで簡素に対処することが可能であり、最初に坑口を形成する従来の方式と比較して、地盤改良部における大幅なコスト削減を図れることになる。
【００３２】
以上の構成によって、竪坑壁の内面径は、シールド機１の軸長（Ｌ１）と鋼製反力３の厚さ（Ｌ７）との加算値で決定され、竪坑壁の外面径（Ｌ）は、これに壁厚（Ｌ３）を追加した値、Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ１＋Ｌ７＋Ｌ３で充分になる。又、ケーシングの軸長（Ｌ５）は、シールド機１の軸長（Ｌ１）よりも小さく設定されているので、鋼製反力３、仮セグメント８及びシールド機１をそれぞれに設置するための作業空間は、Ｌ１−Ｌ５＋Ｌ７で規制される状態にある。
【００３３】
これらの各数値は、従来の同数値、Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５（＝Ｌ１＋Ｌ６）＋Ｌ７＋Ｌ３及びＬ７＝Ｌ−２×Ｌ３−Ｌ４−Ｌ１−Ｌ６と比較すると、竪坑壁の外面径（Ｌ）において坑口の作業に必要な作業空間とカプセル本体のシールド機よりも長い軸長に相当する仮セグメントの長さを加算した合計値、Ｌ４＋Ｌ６（＝Ｌ５−Ｌ１）だけ大幅に縮小されたものであり、鋼製反力３等の設置作業空間においてもシールド機１よりも短いケーシング２の軸長差に相当する長さ、Ｌ１−Ｌ５以上に拡大された作業空間を確保できることになる。
【００３４】
従って、本発明によるシールド機発進機構は、発進前の構成を以上のように形成するものであるから、ケーシングの軸長を短縮して反力側の作業空間を充分に確保すると共に、坑口の直接切削による形成と地盤改良による遮水とを協調させることによって地盤改良部の厚さを縮減させており、さらに発進に際しては、ケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとを段階的に適宜に対応させることで、直接切削で形成される坑口からの漏水漏砂を阻止しているので、総体的にシールド機発進機構における漏水漏砂を完全に防止し、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さも減少させている。
【００３５】
次に、本発明によるシールド機の発進方法について説明する。本発明によるシールド機の発進方法は、基本的に、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共に反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機をケーシングに設置して、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させており、具体的に、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させながら、坑口予定部の直接切削によって坑口を形成し、本セグメントとの間に遮水機構を構成した後に反力部材、ケーシング等を解体することを特徴にしている。
【００３６】
以下に、本発明によるシールド機の発進方法についてその実施形態をシールド機の発進工程を示す図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図２は、坑壁内面に対峙させてケーシングを設置し、このケーシングにシールド機が設置された状態を示している。ケーシング２は、シールド機１を載置する本体部分１０と、これの発進端部側に着脱自在に結合されて高水圧止水材であるエントランスパッキン１１が装備された坑口ケーシング部１２とから構成されている。しかして、その軸長はシールド機１の軸長よりも短く形成され、後方の坑壁内面１７と反力端部側との間に充分な作業空間を確保しながら、坑壁内面１５に対峙させた形態で設置されている。
【００３８】
尚、本実施の形態では、坑壁内面１５とケーシング２とは、直交状態にあるが、その方向はシールド機１の掘削方向に従って任意に設定できるものであり、これに限定されるものでない。
【００３９】
本実施の形態では、ケーシング２を３分割に構成し、それぞれの分割部分を順次に配置することで一体化させて設置するようにしている。又、坑口ケーシング部１２についても上下方向に分割したり、本体部分１０と同様に３分割にすることも可能であり、本体部分１０と坑口ケーシング部１２とはそれぞれに適した状況の下に組み立てて設置することができる。
【００４０】
従って、その設置作業は、坑口ケーシング部１２を設置した後に、図示のようにケーシング２の１／３に相当する下部１６を所定の位置に配置しており、次いで、下部１６と後方の坑壁内面１７との間に形成される作業空間を活用して鋼製反力３等をシールド機１の後方に配置する作業を実施している。
【００４１】
坑壁内面１７に鋼製反力３を配置された後は、配置して在るケーシング２の１／３である下部１６上にシールド機１を設置すると共に、シールド機１と鋼製反力３とを仮セグメント等の介在の下に相互に結合することになる。
【００４２】
しかして、ケーシング２の設置は、以上の構成に限定されるものでなく、例えば地上において分割していないケーシング２にシールド機１を予め設置して置いて、一体に結合させた状態で竪坑内に吊り下げることで設置することも可能である。
【００４３】
図３は、坑壁内面に対峙させて設置したケーシングに、シールド機を設置し終えた状態を示している。
【００４４】
上図で説明したように、配置して在るケーシング２の下部１６上にシールド機１を設置して、同時に反力関連の設置作業をし終えると、ケーシング２は、分割した１／３の下部１６に残りの２／３を配置接合して一体化しており、シールド機１の後端部を露出させた状態に囲繞している。
【００４５】
この状態では、シールド機１がケーシング２のシールド機受台１８によって支持され、鋼製反力３から反力を取ると共に、ケーシング２の反力端部側１３に装備されている止水材のパッキン１４によって、シールド機１との間に遮水機構を形成している。
【００４６】
しかして、竪坑壁４の坑口予定部５は、シールド機１の直接切削によって坑口を容易に形成できる形態に構成されているだけであって、シールド機１の発進時では坑口の形成は行われていない。
【００４７】
この構成に伴って、地盤改良部６は、坑口予定部５に対する狭い範囲に薄い施工厚さで簡素に対処するだけで充分であり、同様に、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたのエントランスパッキン１１は、この段階ではシールド機１とは遮水機構を形成していない。
【００４８】
図４は、シールド機を前進させて坑壁内面に到達させた状態を示している。この状態では、鋼製反力３とシールド機１との間に介在させていた仮セグメント８に追加装着する仮セグメント１９の個数を増加させており、これによってシールド機１を前進させてシールド機１を坑壁内面に到達させている。
【００４９】
本実施の形態は、竪坑壁４の坑口予定部５に坑口をシールド機１の直接切削によって形成する準備段階である。このために、坑口からの漏水漏砂を阻止するための遮水機構を形成しており、第１に前行程での反力端部側１３に装備されているパッキン１４による止水処置に加えて、第２にケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１とシールド機１との間でも遮水機構を形成して二重の遮水機構を形成している。
【００５０】
本実施の形態では、以上のような二重の遮水機構を形成するためにもケーシングの軸長（Ｌ５）をシールド機１の軸長（Ｌ１）よりも小さく設定しているものであり、これらの関連寸法を特定することによって、以後におけるシールド機の発進工程においても坑口からの漏水漏砂を防止している。
【００５１】
図５は、シールド機をさらに前進させて、坑壁内面に坑口を形成した状態を示している。
【００５２】
本実施の形態では、仮セグメント１９の個数をさらに介在させることでシールド機１を前進させており、竪坑壁４の坑口予定部５に対する直接切削によって、坑口を形成しながら地盤改良部６に到達している。
【００５３】
この段階では、反力端部側１３に装備されているパッキン１４は仮セグメント１９との間に遮水機構を形成しており、相互に固定されて安定状態にあるケーシング２と仮セグメント１９間に形成される遮水機構の遮水性能は、揺動によって不安定な状態にあったシールド機１との遮水機構と比較して格段に向上したものになっている。
【００５４】
同時に、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１もシールド機１との間に遮水機構を形成しているので、本工程での遮水機構は二重の遮水機構も形成されていることから、坑口が形成された後においてもその遮水状態は堅固であり、坑口からの漏水漏砂は確実に阻止されている。
【００５５】
以上の形態は、ケーシング２の軸長（Ｌ５）がシールド機１の軸長（Ｌ１）から壁厚（Ｌ３）を差し引いた値よりも長く設定して、Ｌ５＞Ｌ１−Ｌ３であることから形成されており、この相関関係によって、図示のようにケーシング２の反力端部側１３に装備されているパッキン１４が、シールド機１の後端部から外れて仮セグメント１９上に確実に移動することで安定した遮水機構を確立している。
【００５６】
図６は、シールド機が地盤改良部を切削終了するまで前進した段階での坑壁内面の状態を示している。
【００５７】
本実施の形態では、仮セグメント１９の個数をさらに介在させることでシールド機１を前進させており、地盤改良部６を切削によって通過して通常の未処置地盤に到達している。
【００５８】
この段階では、反力端部側１３に装備されているパッキン１４は仮セグメント１９との間に遮水機構を形成しており、上述と同様に安定状態にあるケーシング２と仮セグメント１９間に遮水機構が形成されているので、その遮水性能は、シールド機１がその前進方向を傾けてケーシング２や坑口との関係を非対称にしたとしても、反力端部側１３に形成される遮水機構は万全であり、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１とシールド機１との間に形成される遮水機構に多少の緩みが発生したとしても、本工程での遮水機構は最終的に堅固であり、坑口からの漏水漏砂は確実に阻止されている。
【００５９】
以上の形態は、ケーシング２の軸長（Ｌ５）をシールド機１の軸長（Ｌ１）から壁厚（Ｌ３）と地盤改良部厚（Ｌ２）とを差し引いた値よりも長く設定して、Ｌ５＞Ｌ１−Ｌ３−Ｌ２であることから形成されるものであり、この相関関係によって、図示のようにケーシング２の反力端部側１３に装備されているパッキン１４が、シールド機１の後方に在る仮セグメント１９上に安定状態で遮水機構を形成することから達成されている。
【００６０】
図７は、シールド機が地盤改良部を通過して前進を継続しシールド機が坑壁を離脱する前の段階での坑壁内面の状態を示している。
【００６１】
本実施の形態では、仮セグメント１９の先に本セグメント２０を構築してシールド機１を前進させており、本セグメント２０を介して坑口の止水処置が行われている。
【００６２】
坑口の止水処置は、最終的に坑壁と本セグメントとの間にモルタル等を注入充填して行われるが、本実施の形態では本セグメント２０とエントランスパッキン１１との間にモルタル等の裏込注入２１を行うと共にエントランスパッキン１１の間隙２２に止水材２３を注入している。
【００６３】
以上の施工が行われた後に、シールド機１は前進を続行するが、本セグメント２０と坑口予定部５との間には完全な止水処置が施されることで坑口からの漏水漏砂は確実に防止されている。
【００６４】
図８は、発進竪坑から発進機構を撤去した後の状態を示している。本実施の形態では、坑口の止水処置に次いでシールド機１の前進に沿って本セグメント２０、…が施工されて所定の坑道が構築されており、同時にエントランスパッキン１１に続く裏込２４によって漏水処理が行われて行くが、この段階では、ケーシング２、反力部材３がそれぞれに撤去されている。
【００６５】
ケーシング２の解体撤去は、上述したようにケーシング２の本体部分を３分割に構成していることから、坑口ケーシング部１２とは別途にそれぞれの分割部分を順次に解体、撤去することも可能であり、同様に坑口ケーシング部１２についても適宜に解体することができることから、作業効率を向上させることができる。
【００６６】
以上のように、本発明によるシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成しており、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させることを基本とし、具体的に、ケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとを段階的に適宜に対応させているので、厚さを減少させている地盤改良域の下において、直接切削で形成される坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進させている。
【００６７】
以上、本発明によるシールド機発進機構及び発進方法を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、竪坑、隧道、トンネル等の適用分野、ケーシング、反力部材等の形状や材質に関する変更においても発明の趣旨に反しない範囲において種々の変更が包含されることは当然のことである。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載のシールド機発進機構は、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されることを特徴としているので、止水材で形成する遮水機構を段階的に適宜に対応させることで坑口からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくできる効果を発揮している。軸長を短縮したケーシングを有効に活用して反力側作業空間の確保に貢献すると共に直接切削によって坑口を形成した際に坑口からの漏水漏砂を完全に防止できる効果を発揮している。地盤改良部の切削を行ってもケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとの遮水機構を段階的に適宜に対応させており、坑口からの漏水漏砂を防止することで地盤改良部の厚さを減じることができる効果を発揮している。
【００６９】
請求項２に記載のシールド機発進機構は、請求項１に記載のシールド機発進機構において、止水材をケーシングの発進端部側及び反力端部側に装備することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの遮水機構を段階的に対応させて坑口における遮水を確実にできる効果を発揮している。
【００７０】
請求項３に記載のシールド機発進機構は、請求項１又は２に記載のシールド機発進機構において、ケーシングをシールド機が載置される本体部分と止水材を装備して発進端部側に着脱自在に結合される坑口ケーシング部から構成することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの設置を容易にできる効果を発揮している。
【００７１】
請求項４に記載のシールド機発進機構は、請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド機発進機構において、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるように構成することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの配置と解体を容易にできる効果を発揮している。
【００７２】
請求項５に記載のシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させているので、外径の小さい坑壁内で厚さを減少させている地盤改良域の下において、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進できる効果を発揮している。
【００７３】
請求項６に記載のシールド機の発進方法は、請求項５に記載のシールド機の発進方法において、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させることを特徴としているので、上記効果に加えて、直接切削する坑口予定部に対応させる地盤改良部の厚さを縮減できる効果を発揮している。
【００７４】
請求項７に記載のシールド機の発進方法は、請求項６に記載のシールド機の発進方法において、反力部材とシールド機との間にセグメントを介在させてシールド機を坑口予定部に当接させた段階で、シールド機とケーシングの発進端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、坑口予定部を直接切削する際に坑口からの漏水漏砂を防止するように対応できる効果を発揮している。
【００７５】
請求項８に記載のシールド機の発進方法は、請求項５乃至７のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、シールド機で坑口予定部を直接切削して地盤改良部に当接する迄の段階で、セグメントとケーシングの反力端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、高水圧遮水機構の形成を重複させて坑口からの漏水漏砂を確実に防止できる効果を発揮している。
【００７６】
請求項９に記載のシールド機の発進方法は、請求項６乃至８のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、本セグメントを設置しながらシールド機が地盤改良部の掘進を終了した段階で、本セグメントとケーシングの発進端部側止水材との間に漏水処置すると共にシールド機は本セグメントを設置しながら進行を継続させ、反力部材、ケーシング及び仮セグメントを撤去して坑口処理することを特徴としているので、上記効果に加えて、坑口からの漏水漏砂を完全に防止し発進を完了できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシールド機発進機構の概要図
【図２】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の設置状態図
【図３】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の設置完了図
【図４】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の坑壁内面への到達状態図
【図５】本発明によるシールド機の発進方法における坑壁内面への坑口形成図
【図６】本発明によるシールド機の発進方法においてシールド機が地盤改良部を通過した状態図
【図７】本発明によるシールド機の発進方法においてシールド機が坑壁を離脱する前の坑壁内面図
【図８】本発明によるシールド機の発進方法において発進竪坑から発進機構を撤去した後の坑壁内面図
【図９】従来におけるシールド機発進機構の概要図
【図１０】従来における他のシールド機発進機構の概要図
【符号の説明】
１ シールド機、２ ケーシング、３ 反力部材、４ 竪坑壁、５ 坑口予定部、
６ 地盤改良部、７ ジャッキ、８ 仮セグメント、９ テールシールパッキン、
１０ 本体部分、１１ エントランスパッキン、１２ 坑口ケーシング、
１３ 反力端部側、１４ パッキン、１５ 坑壁内面、１６ 下部、
１７ 後方の坑壁内面、１８ シールド機受台、１９ 仮セグメント、
２０ 本セグメント、２１ 裏込注入、２２ 間隙、２３ 止水材、２４ 裏込、
３０ シールド機、３１ 止水機構、３２ 竪坑、３３ 坑口、３４ 坑口形成部、
３５ 坑壁、３６ エントランス、３７ 地盤改良部、３８ 仮セグメント、
３９ カプセル本体、４０ 止水材、
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機発進機構及び発進方法に関し、特に坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて施工コストの低減を図るシールド機発進機構及び発進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド機を竪坑やシールドトンネルから発進させるためには、坑口からの漏水漏砂を完全に防止することが必要になる。
【０００３】
従来のシールド機発進は、一般的に図９にその概要を示すように、坑壁３５に設ける坑口３３もしくは坑口形成部３４にエントランス３６を設置して、エントランス３６とシールド機３０との間にパッキン等の止水機構３１を形成すると共に、竪坑３２の坑口形成部３４を囲繞している周辺の地盤に薬液注入による地盤改良部３７を形成している。
【０００４】
このために、エントランス３６に設けた止水機構３１のパッキンは、セグメントの外径以下にゴム板の内径を成型させており、地盤改良部３７と協調させて形成された坑口３３とシールド機３０あるいは仮セグメント３８との間から漏水、漏砂が発生しないように防止する構造を形成している。
【０００５】
しかして、パッキンはシールド機の設置作業時に損傷をしたり、発進に伴ってシールド機から引張応力を受けると同時に坑口との競り合いで破損することが危惧されていた。
【０００６】
又、エントランス３６を設けた坑口３３とシールド機３０及びこれに次ぐ仮セグメント３８との間に止水状態を維持する間は、地盤からの漏水、漏砂を確実に遮断するためにも、坑口前面に形成される地盤改良部３７はその範囲を確保する必要があり、その地盤改良の厚さ（Ｌ２）は、図示のようにシールド機の軸長（Ｌ１）から竪坑壁の厚さ（Ｌ３）を差し引いた厚さを必要な最小値にしている。
【０００７】
しかるに、シールド機が制御を誤ってその進行方向を曲げた場合には、竪坑から抜け出たシールド機の到達距離がシールド機３０の径に従って実質的に延長された状態になり、このような状態を勘案した地盤改良の厚さ（Ｌ２）は、最小値から相当に増長された値にせざるを得なくなっていた。加えて、地盤の側方流動等による注入効果の不確実性による上記数値の加算や先行拘束注入の必要性等から地盤改良の厚さが増大してしまう問題点を提起していた。
【０００８】
さらに、従来からのシールド機発進の例としては、図１０にその概要を示すように、坑壁３５の内面に坑口３３を形成すると共に、坑口３３には両端が解放した筒状のカプセル本体３９を設置して、このカプセル本体３９の中部にシールド機３０を収納状態に設置しているものが提案されている。（特公平４−３７９１６号公報参照）本例では、カプセル本体３９の中部に設置されたシールド機３０の後方には、数リングの仮セグメント３８が組み立てられているので、シールド機３０の後方に接触したり、これに続く仮セグメント３８は、カプセル本体３９の中部にシールド機３０と共に配置されており、これによって、カプセル本体３９の内面と仮セグメント３８との間には、坑壁３２内と坑口３３とを遮断する止水材４０が設けられている。
【０００９】
このシールド機発進の例では、シールド機３０の発進過程において坑口３３からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、カプセル本体３９の構造を簡単にしてコストを安くし作業性を安全良好にするとしているが、一方では、坑壁３２内に坑口３３を鏡開きするための作業に必要な作業空間（Ｌ４）を必要とし、これに加えてカプセル本体の軸長（Ｌ５）は、内部にシールド機を収納状態に設置しカプセル本体３９の内面と仮セグメント３８との間に止水材４０を装備することの必要性から、シールド機３０の軸長（Ｌ１）に組み立てられた仮セグメント域の長さ（Ｌ６）を加えた最小値以上の値を必須にしている。
【００１０】
従って、本例の坑壁径（Ｌ）は、上記の各数値に竪坑壁の厚さ（Ｌ３）と仮セグメントに対する反力材の設置作業空間（Ｌ７）を加算すると、以下のように単純計算されたとしても、相当に大きな値を示すことが想定できる。
【００１１】
Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５（＝Ｌ１＋Ｌ６）＋Ｌ７＋Ｌ３
即ち、本例は、漏水漏砂を防止し、コスト、作業性及び安全性を良好にするとしているが、これらの特長は坑壁外径の大きさによって確保されているものであり、必須にする大径の竪坑やシールドトンネルの施工コスト等を勘案すると、発進装置が安価であってもこれを超越するコスト高の問題点を提起している。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来例が提起している各問題点に鑑みて改善するために提案するものであり、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて統合的な施工コストの低減を図るシールド機発進機構及び発進方法を提供している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明であるシールド機発進機構は、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されることを特徴としており、止水材で形成する遮水機構を段階的に適宜に対応させることで坑口からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくしている。軸長を短縮したケーシングを有効に活用して反力側作業空間の確保に貢献すると共に直接切削によって坑口を形成した際に坑口からの漏水漏砂を完全に防止できる。地盤改良部の切削を行ってもケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとの遮水機構を段階的に適宜に対応させており、坑口からの漏水漏砂を防止することで地盤改良部の厚さを減じている。
【００１４】
請求項２に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１に記載のシールド機発進機構において、止水材をケーシングの発進端部側及び反力端部側に装備することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの遮水機構を段階的に対応させて坑口における遮水を確実にしている。
【００１５】
請求項３に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１又は２に記載のシールド機発進機構において、ケーシングをシールド機が載置される本体部分と止水材を装備して発進端部側に着脱自在に結合される坑口ケーシング部から構成することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの設置を容易にしている。
【００１６】
請求項４に記載の発明であるシールド機発進機構は、請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド機発進機構において、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるように構成することを特徴としており、上記機能に加えて、ケーシングの配置と解体を容易にしている。
【００１７】
請求項５に記載の発明であるシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させており、外径の小さい坑壁内で厚さを減少させている地盤改良域の下において、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進させている。
【００１８】
請求項６に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項５に記載のシールド機の発進方法において、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させることを特徴としており、上記機能に加えて、直接切削する坑口予定部に対応させる地盤改良部の厚さを縮減させている。
【００１９】
請求項７に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項６に記載のシールド機の発進方法において、反力部材とシールド機との間にセグメントを介在させてシールド機を坑口予定部に当接させた段階で、シールド機とケーシングの発進端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としており、上記機能に加えて、坑口予定部を直接切削する際に坑口からの漏水漏砂を防止するように対応させている。
【００２０】
請求項８に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項５乃至７のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、シールド機が坑口予定部を直接切削して地盤改良部に当接する迄の段階で、セグメントとケーシングの反力端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としており、上記機能に加えて、高水圧遮水機構の形成を重複させて坑口からの漏水漏砂を確実に防止している。
【００２１】
請求項９に記載の発明であるシールド機の発進方法は、請求項６乃至８のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、本セグメントを設置しながらシールド機が地盤改良部の掘進を終了した段階で、本セグメントとケーシングの発進端部側止水材との間に漏水処置すると共にシールド機は本セグメントを設置しながら進行を継続させ、反力部材、ケーシング及び仮セグメントを撤去して坑口処理することを特徴としており、上記機能に加えて、坑口からの漏水漏砂を完全に防止し発進を完了させている。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明によるシールド機発進機構は、基本的に、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されており、具体的には、ケーシングの軸長を坑壁厚と地盤改良厚との関連で規定し、止水材をケーシングの発進端部側と反力端部側に装備するようにしたり、ケーシングを本体部とこれに着脱自在な坑口ケーシング部にして、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるようにしている。
【００２３】
以下に、本発明によるシールド機発進機構の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明によるシールド機発進機構の実施の形態を示す概要図である。図において、１はシールド機、２はケーシングである坑口ケーシング、３は反力部材である鋼製反力、４は竪坑壁、５は竪坑壁の坑口予定部であり、６は地盤改良部である。
【００２５】
シールド機１は、ケーシング２に載置されており、後部に装備したジャッキ７を鋼製反力３に配備している仮セグメント８に当接させていることで、ケーシング２から前方の坑口予定部５に向かって前進可能に構成されている。尚、仮セグメント８との間にはテールシールパッキン９が配置されていることで通常通りに遮水されている。
【００２６】
ケーシング２は、シールド機１を載置する本体部分１０と、発進端部側に接合されて高水圧止水材であるエントランスパッキン１１が装備された坑口ケーシング部１２とから構成され、その軸長はシールド機１の軸長よりも短く形成されている。
【００２７】
以上のようなシールド機１とケーシング２との関連構成は、ケーシング２の反力端部側１３に装備されている止水材のパッキン１４によって、シールド機１との間に遮水機構を形成することを可能にし、これによってケーシング２の内部と竪坑壁４の内部とを遮断状態に形成している。
【００２８】
そして、竪坑壁４の坑口予定部５は、切削可能なコンクリートを形成するＮＯＭＳＴ壁等で構成されており、竪坑壁４の壁面にシールド機１の直接切削によって坑口を容易に形成できる形態に構成されているもので、シールド機１の発進時までは坑口の形成は行われていない。
【００２９】
このために、本発明によるシールド機発進機構では、竪坑壁に坑口を形成する鏡開きのための作業空間を不要にし、坑口を事前に設けることで発生する竪坑内への漏水漏砂を防止するための困難な設備を必要としていない。
【００３０】
地盤改良部６は、本来的に、竪坑内への漏水漏砂を防止することを目的にして坑外壁面に隣接する地盤に施工される。しかして、本発明における地盤改良部６の場合は、上述のように竪坑壁に坑口を形成していない。
【００３１】
これによって、本発明における地盤改良部６の形成は、竪坑壁の坑口予定部に相当する狭い範囲において薄い施工厚さで簡素に対処することが可能であり、最初に坑口を形成する従来の方式と比較して、地盤改良部における大幅なコスト削減を図れることになる。
【００３２】
以上の構成によって、竪坑壁の内面径は、シールド機１の軸長（Ｌ１）と鋼製反力３の厚さ（Ｌ７）との加算値で決定され、竪坑壁の外面径（Ｌ）は、これに壁厚（Ｌ３）を追加した値、Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ１＋Ｌ７＋Ｌ３で充分になる。又、ケーシングの軸長（Ｌ５）は、シールド機１の軸長（Ｌ１）よりも小さく設定されているので、鋼製反力３、仮セグメント８及びシールド機１をそれぞれに設置するための作業空間は、Ｌ１−Ｌ５＋Ｌ７で規制される状態にある。
【００３３】
これらの各数値は、従来の同数値、Ｌ＝Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５（＝Ｌ１＋Ｌ６）＋Ｌ７＋Ｌ３及びＬ７＝Ｌ−２×Ｌ３−Ｌ４−Ｌ１−Ｌ６と比較すると、竪坑壁の外面径（Ｌ）において坑口の作業に必要な作業空間とカプセル本体のシールド機よりも長い軸長に相当する仮セグメントの長さを加算した合計値、Ｌ４＋Ｌ６（＝Ｌ５−Ｌ１）だけ大幅に縮小されたものであり、鋼製反力３等の設置作業空間においてもシールド機１よりも短いケーシング２の軸長差に相当する長さ、Ｌ１−Ｌ５以上に拡大された作業空間を確保できることになる。
【００３４】
従って、本発明によるシールド機発進機構は、発進前の構成を以上のように形成するものであるから、ケーシングの軸長を短縮して反力側の作業空間を充分に確保すると共に、坑口の直接切削による形成と地盤改良による遮水とを協調させることによって地盤改良部の厚さを縮減させており、さらに発進に際しては、ケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとを段階的に適宜に対応させることで、直接切削で形成される坑口からの漏水漏砂を阻止しているので、総体的にシールド機発進機構における漏水漏砂を完全に防止し、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さも減少させている。
【００３５】
次に、本発明によるシールド機の発進方法について説明する。本発明によるシールド機の発進方法は、基本的に、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共に反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機をケーシングに設置して、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させており、具体的に、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させながら、坑口予定部の直接切削によって坑口を形成し、本セグメントとの間に遮水機構を構成した後に反力部材、ケーシング等を解体することを特徴にしている。
【００３６】
以下に、本発明によるシールド機の発進方法についてその実施形態をシールド機の発進工程を示す図面に基づいて詳細に説明する。
【００３７】
図２は、坑壁内面に対峙させてケーシングを設置し、このケーシングにシールド機が設置された状態を示している。ケーシング２は、シールド機１を載置する本体部分１０と、これの発進端部側に着脱自在に結合されて高水圧止水材であるエントランスパッキン１１が装備された坑口ケーシング部１２とから構成されている。しかして、その軸長はシールド機１の軸長よりも短く形成され、後方の坑壁内面１７と反力端部側との間に充分な作業空間を確保しながら、坑壁内面１５に対峙させた形態で設置されている。
【００３８】
尚、本実施の形態では、坑壁内面１５とケーシング２とは、直交状態にあるが、その方向はシールド機１の掘削方向に従って任意に設定できるものであり、これに限定されるものでない。
【００３９】
本実施の形態では、ケーシング２を３分割に構成し、それぞれの分割部分を順次に配置することで一体化させて設置するようにしている。又、坑口ケーシング部１２についても上下方向に分割したり、本体部分１０と同様に３分割にすることも可能であり、本体部分１０と坑口ケーシング部１２とはそれぞれに適した状況の下に組み立てて設置することができる。
【００４０】
従って、その設置作業は、坑口ケーシング部１２を設置した後に、図示のようにケーシング２の１／３に相当する下部１６を所定の位置に配置しており、次いで、下部１６と後方の坑壁内面１７との間に形成される作業空間を活用して鋼製反力３等をシールド機１の後方に配置する作業を実施している。
【００４１】
坑壁内面１７に鋼製反力３を配置された後は、配置して在るケーシング２の１／３である下部１６上にシールド機１を設置すると共に、シールド機１と鋼製反力３とを仮セグメント等の介在の下に相互に結合することになる。
【００４２】
しかして、ケーシング２の設置は、以上の構成に限定されるものでなく、例えば地上において分割していないケーシング２にシールド機１を予め設置して置いて、一体に結合させた状態で竪坑内に吊り下げることで設置することも可能である。
【００４３】
図３は、坑壁内面に対峙させて設置したケーシングに、シールド機を設置し終えた状態を示している。
【００４４】
上図で説明したように、配置して在るケーシング２の下部１６上にシールド機１を設置して、同時に反力関連の設置作業をし終えると、ケーシング２は、分割した１／３の下部１６に残りの２／３を配置接合して一体化しており、シールド機１の後端部を露出させた状態に囲繞している。
【００４５】
この状態では、シールド機１がケーシング２のシールド機受台１８によって支持され、鋼製反力３から反力を取ると共に、ケーシング２の反力端部側１３に装備されている止水材のパッキン１４によって、シールド機１との間に遮水機構を形成している。
【００４６】
しかして、竪坑壁４の坑口予定部５は、シールド機１の直接切削によって坑口を容易に形成できる形態に構成されているだけであって、シールド機１の発進時では坑口の形成は行われていない。
【００４７】
この構成に伴って、地盤改良部６は、坑口予定部５に対する狭い範囲に薄い施工厚さで簡素に対処するだけで充分であり、同様に、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたのエントランスパッキン１１は、この段階ではシールド機１とは遮水機構を形成していない。
【００４８】
図４は、シールド機を前進させて坑壁内面に到達させた状態を示している。この状態では、鋼製反力３とシールド機１との間に介在させていた仮セグメント８に追加装着する仮セグメント１９の個数を増加させており、これによってシールド機１を前進させてシールド機１を坑壁内面に到達させている。
【００４９】
本実施の形態は、竪坑壁４の坑口予定部５に坑口をシールド機１の直接切削によって形成する準備段階である。このために、坑口からの漏水漏砂を阻止するための遮水機構を形成しており、第１に前行程での反力端部側１３に装備されているパッキン１４による止水処置に加えて、第２にケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１とシールド機１との間でも遮水機構を形成して二重の遮水機構を形成している。
【００５０】
本実施の形態では、以上のような二重の遮水機構を形成するためにもケーシングの軸長（Ｌ５）をシールド機１の軸長（Ｌ１）よりも小さく設定しているものであり、これらの関連寸法を特定することによって、以後におけるシールド機の発進工程においても坑口からの漏水漏砂を防止している。
【００５１】
図５は、シールド機をさらに前進させて、坑壁内面に坑口を形成した状態を示している。
【００５２】
本実施の形態では、仮セグメント１９の個数をさらに介在させることでシールド機１を前進させており、竪坑壁４の坑口予定部５に対する直接切削によって、坑口を形成しながら地盤改良部６に到達している。
【００５３】
この段階では、反力端部側１３に装備されているパッキン１４は仮セグメント１９との間に遮水機構を形成しており、相互に固定されて安定状態にあるケーシング２と仮セグメント１９間に形成される遮水機構の遮水性能は、揺動によって不安定な状態にあったシールド機１との遮水機構と比較して格段に向上したものになっている。
【００５４】
同時に、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１もシールド機１との間に遮水機構を形成しているので、本工程での遮水機構は二重の遮水機構も形成されていることから、坑口が形成された後においてもその遮水状態は堅固であり、坑口からの漏水漏砂は確実に阻止されている。
【００５５】
以上の形態は、ケーシング２の軸長（Ｌ５）がシールド機１の軸長（Ｌ１）から壁厚（Ｌ３）を差し引いた値よりも長く設定して、Ｌ５＞Ｌ１−Ｌ３であることから形成されており、この相関関係によって、図示のようにケーシング２の反力端部側１３に装備されているパッキン１４が、シールド機１の後端部から外れて仮セグメント１９上に確実に移動することで安定した遮水機構を確立している。
【００５６】
図６は、シールド機が地盤改良部を切削終了するまで前進した段階での坑壁内面の状態を示している。
【００５７】
本実施の形態では、仮セグメント１９の個数をさらに介在させることでシールド機１を前進させており、地盤改良部６を切削によって通過して通常の未処置地盤に到達している。
【００５８】
この段階では、反力端部側１３に装備されているパッキン１４は仮セグメント１９との間に遮水機構を形成しており、上述と同様に安定状態にあるケーシング２と仮セグメント１９間に遮水機構が形成されているので、その遮水性能は、シールド機１がその前進方向を傾けてケーシング２や坑口との関係を非対称にしたとしても、反力端部側１３に形成される遮水機構は万全であり、ケーシング２の坑口ケーシング部１２に装備されたエントランスパッキン１１とシールド機１との間に形成される遮水機構に多少の緩みが発生したとしても、本工程での遮水機構は最終的に堅固であり、坑口からの漏水漏砂は確実に阻止されている。
【００５９】
以上の形態は、ケーシング２の軸長（Ｌ５）をシールド機１の軸長（Ｌ１）から壁厚（Ｌ３）と地盤改良部厚（Ｌ２）とを差し引いた値よりも長く設定して、Ｌ５＞Ｌ１−Ｌ３−Ｌ２であることから形成されるものであり、この相関関係によって、図示のようにケーシング２の反力端部側１３に装備されているパッキン１４が、シールド機１の後方に在る仮セグメント１９上に安定状態で遮水機構を形成することから達成されている。
【００６０】
図７は、シールド機が地盤改良部を通過して前進を継続しシールド機が坑壁を離脱する前の段階での坑壁内面の状態を示している。
【００６１】
本実施の形態では、仮セグメント１９の先に本セグメント２０を構築してシールド機１を前進させており、本セグメント２０を介して坑口の止水処置が行われている。
【００６２】
坑口の止水処置は、最終的に坑壁と本セグメントとの間にモルタル等を注入充填して行われるが、本実施の形態では本セグメント２０とエントランスパッキン１１との間にモルタル等の裏込注入２１を行うと共にエントランスパッキン１１の間隙２２に止水材２３を注入している。
【００６３】
以上の施工が行われた後に、シールド機１は前進を続行するが、本セグメント２０と坑口予定部５との間には完全な止水処置が施されることで坑口からの漏水漏砂は確実に防止されている。
【００６４】
図８は、発進竪坑から発進機構を撤去した後の状態を示している。本実施の形態では、坑口の止水処置に次いでシールド機１の前進に沿って本セグメント２０、…が施工されて所定の坑道が構築されており、同時にエントランスパッキン１１に続く裏込２４によって漏水処理が行われて行くが、この段階では、ケーシング２、反力部材３がそれぞれに撤去されている。
【００６５】
ケーシング２の解体撤去は、上述したようにケーシング２の本体部分を３分割に構成していることから、坑口ケーシング部１２とは別途にそれぞれの分割部分を順次に解体、撤去することも可能であり、同様に坑口ケーシング部１２についても適宜に解体することができることから、作業効率を向上させることができる。
【００６６】
以上のように、本発明によるシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成しており、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させることを基本とし、具体的に、ケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとを段階的に適宜に対応させているので、厚さを減少させている地盤改良域の下において、直接切削で形成される坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進させている。
【００６７】
以上、本発明によるシールド機発進機構及び発進方法を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、竪坑、隧道、トンネル等の適用分野、ケーシング、反力部材等の形状や材質に関する変更においても発明の趣旨に反しない範囲において種々の変更が包含されることは当然のことである。
【００６８】
【発明の効果】
請求項１に記載のシールド機発進機構は、坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシングと、ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及びシールド機の後方に配置される反力部材から構成され、ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されることを特徴としているので、止水材で形成する遮水機構を段階的に適宜に対応させることで坑口からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくできる効果を発揮している。軸長を短縮したケーシングを有効に活用して反力側作業空間の確保に貢献すると共に直接切削によって坑口を形成した際に坑口からの漏水漏砂を完全に防止できる効果を発揮している。地盤改良部の切削を行ってもケーシングの止水材とシールド機もしくはセグメントとの遮水機構を段階的に適宜に対応させており、坑口からの漏水漏砂を防止することで地盤改良部の厚さを減じることができる効果を発揮している。
【００６９】
請求項２に記載のシールド機発進機構は、請求項１に記載のシールド機発進機構において、止水材をケーシングの発進端部側及び反力端部側に装備することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの遮水機構を段階的に対応させて坑口における遮水を確実にできる効果を発揮している。
【００７０】
請求項３に記載のシールド機発進機構は、請求項１又は２に記載のシールド機発進機構において、ケーシングをシールド機が載置される本体部分と止水材を装備して発進端部側に着脱自在に結合される坑口ケーシング部から構成することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの設置を容易にできる効果を発揮している。
【００７１】
請求項４に記載のシールド機発進機構は、請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド機発進機構において、ケーシングの本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるように構成することを特徴としているので、上記効果に加えて、ケーシングの配置と解体を容易にできる効果を発揮している。
【００７２】
請求項５に記載のシールド機の発進方法は、坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、ケーシングの後方に反力部材を設置すると共にケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させているので、外径の小さい坑壁内で厚さを減少させている地盤改良域の下において、坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながらシールド機を確実に発進できる効果を発揮している。
【００７３】
請求項６に記載のシールド機の発進方法は、請求項５に記載のシールド機の発進方法において、ケーシングの発進端部側にも止水材を装備して高水圧に対応させることを特徴としているので、上記効果に加えて、直接切削する坑口予定部に対応させる地盤改良部の厚さを縮減できる効果を発揮している。
【００７４】
請求項７に記載のシールド機の発進方法は、請求項６に記載のシールド機の発進方法において、反力部材とシールド機との間にセグメントを介在させてシールド機を坑口予定部に当接させた段階で、シールド機とケーシングの発進端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、坑口予定部を直接切削する際に坑口からの漏水漏砂を防止するように対応できる効果を発揮している。
【００７５】
請求項８に記載のシールド機の発進方法は、請求項５乃至７のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、シールド機で坑口予定部を直接切削して地盤改良部に当接する迄の段階で、セグメントとケーシングの反力端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴としているので、上記効果に加えて、高水圧遮水機構の形成を重複させて坑口からの漏水漏砂を確実に防止できる効果を発揮している。
【００７６】
請求項９に記載のシールド機の発進方法は、請求項６乃至８のいずれかに記載のシールド機の発進方法において、本セグメントを設置しながらシールド機が地盤改良部の掘進を終了した段階で、本セグメントとケーシングの発進端部側止水材との間に漏水処置すると共にシールド機は本セグメントを設置しながら進行を継続させ、反力部材、ケーシング及び仮セグメントを撤去して坑口処理することを特徴としているので、上記効果に加えて、坑口からの漏水漏砂を完全に防止し発進を完了できる効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシールド機発進機構の概要図
【図２】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の設置状態図
【図３】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の設置完了図
【図４】本発明によるシールド機の発進方法におけるシールド機の坑壁内面への到達状態図
【図５】本発明によるシールド機の発進方法における坑壁内面への坑口形成図
【図６】本発明によるシールド機の発進方法においてシールド機が地盤改良部を通過した状態図
【図７】本発明によるシールド機の発進方法においてシールド機が坑壁を離脱する前の坑壁内面図
【図８】本発明によるシールド機の発進方法において発進竪坑から発進機構を撤去した後の坑壁内面図
【図９】従来におけるシールド機発進機構の概要図
【図１０】従来における他のシールド機発進機構の概要図
【符号の説明】
１ シールド機、２ ケーシング、３ 反力部材、４ 竪坑壁、５ 坑口予定部、
６ 地盤改良部、７ ジャッキ、８ 仮セグメント、９ テールシールパッキン、
１０ 本体部分、１１ エントランスパッキン、１２ 坑口ケーシング、
１３ 反力端部側、１４ パッキン、１５ 坑壁内面、１６ 下部、
１７ 後方の坑壁内面、１８ シールド機受台、１９ 仮セグメント、
２０ 本セグメント、２１ 裏込注入、２２ 間隙、２３ 止水材、２４ 裏込、
３０ シールド機、３１ 止水機構、３２ 竪坑、３３ 坑口、３４ 坑口形成部、
３５ 坑壁、３６ エントランス、３７ 地盤改良部、３８ 仮セグメント、
３９ カプセル本体、４０ 止水材、
Claims (9)
- 坑壁内面に形成したシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて発進端部を設置し、設置されるシールド機の軸長より短い軸長のケーシング、
該ケーシングの少なくとも反力端部側に装備されシールド機もしくはシールド機の後部に設けられるセグメントとの間に遮水機構を形成する止水材及び
該シールド機の後方に配置される反力部材から構成され、
ケーシングの軸長が、シールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した漏水漏砂を防止する地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成されることを特徴とするシールド機発進機構。 - 止水材が、ケーシングの発進端部側及び反力端部側に装備されることを特徴とする請求項１に記載のシールド機発進機構。
- ケーシングが、シールド機を載置する本体部分と止水材を装備して発進端部側に着脱自在に結合される坑口ケーシング部から構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド機発進機構。
- ケーシングが、本体部分と坑口ケーシング部とを開口軸と直角方向にそれぞれに分割できるように構成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシールド機発進機構。
- 坑口予定部が形成された坑壁外面に積層させて漏水漏砂を防止する地盤改良部を形成し、
設置されるシールド機の軸長より短い軸長であってかつシールド機の軸長から坑壁厚と坑壁外面に積層した地盤改良部の厚さとを減じた値より長く構成され、少なくとも反力端部側に止水材を装備してなるケーシングの発進端部を坑壁内面のシールド機で直接切削可能な坑口予定部に対峙させて設置し、
該ケーシングの後方に反力部材を設置すると共に該ケーシングに反力部材との間にセグメントを介在させたシールド機を設置し、
該シールド機とケーシングの反力端部側止水材とで遮水機構を形成し、
しかる後にシールド機を坑壁内面の坑口予定部に向けて進行させることを特徴とするシールド機の発進方法。 - ケーシングの発進端部側にも止水材を装備することを特徴とする請求項５に記載のシールド機の発進方法。
- 反力部材とシールド機との間にセグメントを介在させてシールド機を坑口予定部に当接させた段階で、該シールド機とケーシングの発進端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴とする請求項６に記載のシールド機の発進方法。
- シールド機が坑口予定部を直接切削して地盤改良部に当接する迄の段階で、該セグメントとケーシングの反力端部側止水材との間に高水圧遮水機構を形成することを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のシールド機の発進方法。
- シールド機が本セグメントを設置しながら地盤改良部の掘進を終了した段階で、本セグメントとケーシングの発進端部側止水材との間に漏水処置すると共にシールド機は本セグメントを設置しながら進行を継続させ、反力部材、ケーシング及び仮セグメントを撤去して坑口処理することを特徴とする請求項６乃至８のいずれかに記載のシールド機の発進方法。
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