JP5218825B2 - トンネル掘削機およびトンネル掘削方法 - Google Patents
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Description
また、特許文献4は、掘削される矩形断面の全面にわたって正面視で略正方形をなす複数台のシールド掘進機を上下方向及び横方向に配置させ、これら複数のシールド掘進機を同時に掘進させて矩形断面を一度に掘削することが可能な密閉型のシールド機について開示したものである。
また、矩形断面を掘削するための複数台のシールド掘進機は、それぞれ略正方形状の断面を掘削することになるため、カッタの回転により掘削可能な円形断面形状より外側の部分(つまり、カッタの回転のみで掘削できない矩形断面の四隅の部分)を掘削する必要があった。そのため、例えばカッタスポークやコピーカッタなどを四隅部の位置で伸縮させるといった特殊な機構が用いられることになり、カッタの構造やその制御方法が複雑となることから、コストが増大するといった問題があった。
そして、トンネル掘削機は、各小断面掘削機の面板の開口部に蓋部材を設けるだけの簡単な構造であり、従来の土水圧や排土量などを管理する機構や矩形断面とした場合のカッタ機構などの複雑な機構を備えた密閉型のシールド掘進機と比較して、トンネル掘削機のコストの低減を図ることができる。
そして、複数台のうち例えば1台の小断面掘削機における面板の開口部を開放し、トンネル断面のうちの開放される面積を小さくして掘進することができるので、軟弱地盤のトンネルや深度の浅いトンネルであっても掘削時の切羽を安定させて地表面への影響を小さくすることができ、地表面沈下を抑制することができる。
図1は本発明の実施の形態によるトンネル掘削機の概略構成を示す側面図、図2は図1に示すトンネル掘削機の正面図、図3は図1に示すトンネル掘削機の小断面掘削機の拡大図、図4(a)、(b)はトンネル掘削機による掘進工程を示す図、図5(a)、(b)は図4(b)に続くトンネル掘削機による掘進工程を示す図である。
ここで、以下の説明では、トンネルの掘削方向を「前方」、「先端」とし、その反対方向を「後方」、「後端」として用いる。
また、掘削機本体2の前方(外殻スキンプレート3の前胴部3aの内空側)には、小断面掘削機10A〜10Fの収容部を形成するようにして縦横方向に仕切る分割壁6が設けられている。
さらに、各小断面掘削機10を切羽側に押し出すための押圧手段をなす推進ジャッキ7が設けられている。
このように構成されるスライドフード5を、掘進時に切羽側に突出させて地山内に挿入することで、フード上方(或いは、フード外周部)の地山を支持して防護することで、掘進時による周囲の地山の緩みを抑えることができるようになっている。
図1乃至図3に示すように、小断面掘削機10A〜10F(図2)は、それぞれの断面形状が外殻スキンプレート3の内空側の断面を縦横に6分割させた矩形断面形状をなし、上下方向に2段で、各段の横方向(図2の紙面に向かって左右方向)に3列配置されている。ここで、上段に位置する小断面掘削機を図2の紙面左側から右側の順に符号10A,10B、10Cとし、同じく下段に位置する小断面掘削機を同じく符号10D、10E、10Fとする。これら小断面掘削機10A〜10Fは、上述したようにそれぞれ掘削機本体2に対してトンネル掘進方向に進退移動可能に設けられている。
そして、小断面掘削機10の内方には、掘進時に小断面スキンプレート11内に取り込まれた土砂を後方に搬出するための搬送ベルトコンベア15が設けられている。また、各小断面掘削機10の後端部(小断面スキンプレート11の後端部11a)には、上述した推進ジャッキ7のシリンダ先端部7aが固定されている。
図2に示すように、面板13に形成されている開口部13aは、正面視中央において正方形状に形成され、この開口部13aから切羽の地山を機内に例えばトコロテンのように流入させて取り込む機能をもたせたものとなっている。
図1および図2に示すように、本実施の形態のトンネル掘進方法では、6つの小断面掘削機10A〜10Fのそれぞれを第1〜第6小断面掘削機と区別して称し、第1小断面掘削機から順に単独で推進され、それぞれ推進する小断面掘削機10における面板13の開閉ゲート14のみを開けて、開口部13aを開放した状態で推進ジャッキ7により推進される。
先ず、上段に位置する第1小断面掘削機10Aのみを先行して推進させる。つまり、第1小断面掘削機10Aの面板13を閉じた状態で、開閉ゲート14を開いて面板13の開口部13aを開放しつつ、推進ジャッキ7によって第1小断面掘削機10Aを押圧して推進させる。このとき、外殻スキンプレート3に反力を取って推進ジャッキ7を伸長駆動させることで刃口体12を地山に挿入させ、小断面スキンプレート11を前進させる。この移動に伴って、面板13で切羽の地山が押圧され、圧力がかかった地山は開放された開口部13aから例えばトコロテンのように機内に流入し、その掘削土砂は搬送ベルトコンベア15の搬送ベルト上に落下し、そのままトンネル掘削機1の後方へ搬送される。
次に、第1小断面掘削機10Aに続いて、図2に示すトンネル断面上段に位置する第2、第3小断面掘削機10B、10Cをその順で順次、第1小断面掘削機10Aの推進工程と同様の手順により推進させる。
さらに、第4小断面掘削機10Dに続いて、図2に示すトンネル断面下段に位置する第5、第6小断面掘削機10E、10Fをその順で、第4小断面掘削機10Dの推進工程と同様の手順により順次繰り返して推進し、すべての小断面掘削機10A〜10Fを推進させる。
このときの各ジャッキ(シールドジャッキ4、推進ジャッキ7、フード用ジャッキ9)の同調方法としては、例えば、シールドジャッキ4と推進ジャッキ7のストロークを検知し、推進ジャッキ7に送る油量を制御することで縮退速度を調整する方法や、推進ジャッキ7の油圧が小断面掘削機10における切羽の土水圧に対応する所定圧力以上になったときに、リリーフ弁(図示省略)によってその圧力を超える分を減圧するように制御する方法等を採用することができる。
そして、トンネル掘削機1は、各小断面掘削機10の面板13の開口部13aに開閉ゲート14を設けるだけの簡単な構造であり、従来の土水圧や排土量などを管理する機構や矩形断面とした場合のカッタ機構などの複雑な機構を備えた密閉型のシールド掘進機と比較して、トンネル掘削機1のコストの低減を図ることができる。
そして、複数台のうち例えば1台の小断面掘削機10における面板13の開口部13aを開放し、トンネル断面のうちの開放される面積を小さくして掘進することができるので、軟弱地盤のトンネルや深度の浅いトンネルであっても掘削時の切羽を安定させて地表面への影響を小さくすることができ、地表面沈下を抑制することができる。
例えば、本実施の形態では第1〜第6小断面掘削機10A〜10Fの順番で推進しているが、このような推進順序であることに限定されることはない。また、小断面掘削機10を1台ずつ推進させる方法としているが、例えばトンネル断面上段に位置する第1〜第3小断面掘削機10A〜10Cをほぼ同時に推進させ、それらの推進後に下段に位置する第4〜第6小断面掘削機10D〜10Fをほぼ同時に推進させるようにしてもかまわない。或いは、先行する小断面掘削機10の推進中に、他の小断面掘削機10の面板13の開口部13aを開放して推進させることも可能である。要は、小断面掘削機10における面板13に形成される開口部13aを開放して推進するときに、掘削土砂の取込み過ぎにより切羽の地山が緩んで、その影響が地表面に及ぼさないように掘進できるように、地山状態に応じて適宜小断面掘削機10の推進順序を決めればよいのである。
また、面板13の前面(切羽側の面)にエアバックを備えておき、そのエアバックの内部に空気(流体)を流入させることで、所定の圧力で膨張させて切羽を押圧するようにしてもかまわない。
さらに、本実施の形態では開口部13aから取込んだ土砂を搬送ベルトコンベア15で後方に搬出する構成としているが、ベルトコンベアであることに制限されることはなく、例えばホッパを開口部13aの下方に設置しておき、そのホッパ内にスクリューコンベアの取込み口を配置させた構造の搬送機構を採用することもできるし、トンネル掘削機の前進方式も、立坑に設けた元押しジャッキでセグメントとともに前進させる推進方式を採用することもできる。
2 掘削機本体
3 外殻スキンプレート(外殻体)
4 シールドジャッキ
5 スライドフード
7 推進ジャッキ
10、10A〜10F 小断面掘削機
10a 切羽側開口部
11 小断面スキンプレート(筒状体)
12 刃口体
13 面板
13a 開口部
14 開閉ゲート(蓋部材)
15 搬送ベルトコンベア
S セグメント
Claims (2)
- 筒状をなす外殻体と、
該外殻体内で独立してトンネル軸方向に進退可能に設けた複数台の小断面掘削機と、
を備え、
前記小断面掘削機は、筒状体と、その筒状体の切羽側に開口部を有する面板と、前記開口部を開閉するための蓋部材と、を有し、
前記開口部は、前記面板に対して部分的に開口し、切羽の地山を機内側に取り込み可能な機能を有していることを特徴とするトンネル掘削機。 - 筒状をなす外殻体内で独立してトンネル軸方向に進退可能に設けた複数台の小断面掘削機を備え、
該小断面掘削機には、筒状体と、その筒状体の切羽側に開口部を有する面板と、前記開口部を開閉するための蓋部材と、が設けられ、前記開口部が前記面板に対して部分的に開口するトンネル掘削機を用いたトンネル掘削方法であって、
前記小断面掘削機の蓋部材を開いて前記開口部を開放し、前記小断面掘削機の筒状体を前進させるとともに、前記開口部より切羽の地山を前記小断面掘削機内に取り込みながら推進する工程と、
推進停止時には、前記蓋部材によって前記開口部を閉塞し、前記小断面掘削機内を密閉状態とする工程と、
前記複数台すべての小断面掘削機の推進を行った後に、前記外殻体を前進させる工程と、
を有していることを特徴とするトンネル掘削方法。
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JP2008121250A JP5218825B2 (ja) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | トンネル掘削機およびトンネル掘削方法 |
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JP2008121250A JP5218825B2 (ja) | 2008-05-07 | 2008-05-07 | トンネル掘削機およびトンネル掘削方法 |
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JP2009270328A JP2009270328A (ja) | 2009-11-19 |
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Family Applications (1)
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2008
- 2008-05-07 JP JP2008121250A patent/JP5218825B2/ja active Active
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