JP5584813B2 - シールドトンネルの施工方法 - Google Patents
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Description
特許文献1には、シールド工事におけるセグメント及び掘削土の運搬方法として、セグメント坑内の下部及び上部にそれぞれレールを敷設して下運搬路及び上運搬路を設け、下運搬路のレール上を走行する下運搬車でセグメントの搬入を行い、上運搬路のレール上を走行する上運搬車で掘削土の搬出を行うことが開示されている。
非特許文献1には、坑内土砂搬出設備の分類として、(1)機関車などによる軌道方式、(2)ベルトコンベアなどによるコンベア方式、(3)流体輸送などによるパイプライン方式が挙げられ、一般に、土圧式では軌道方式、泥水式では流体輸送によるパイプライン方式が用いられる旨開示されている。
そこで本発明者らは、山岳トンネルでは掘削土の搬出手段として一般的であるものの、シールドトンネルではほとんど使用されていないダンプトラック等のタイヤ式の搬送車両に着目し、これを掘削土の搬出の他セグメントの搬入が必要となるシールドトンネルにて有効活用する途を模索した。
本発明はまた、セグメントと共に、又はセグメントに代えて、床版用部材を搬入する際にも適用できる。
図1は本発明の一実施形態を示すシールドトンネルの切羽付近の断面図である。また、図2〜図5は、図1におけるA−A、B−B、C−C及びD−Dの各断面図である。
このシールドトンネルの施工装置は、先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機1を主体として構成される。
セグメント組み付け機構は、トンネル径方向及び前後方向に移動しながら、セグメントSGを把持してトンネルの壁面に組み付けるエレクタ5を主体として構成され、更にこのエレクタ5へセグメントSGを供給するセグメント供給機構を含んで構成される。
推進機構は、筒状本体の内面に沿ってほぼ等間隔で配置される複数のシールドジャッキ7を主体として構成され、構築済みのセグメントSGの端面を押すことで推力を発生させる。
床版FPは、セグメント坑内に床面を形成するもので、本実施形態では、図3に示されるように、セグメント坑の底部に配置される上面開口のコ字型断面を有するボックスカルバート下部材F1と、ボックスカルバート下部材F1の上に配置される下面開口のコ字型断面を有するボックスカルバート上部材F2と、ボックスカルバート上部材F2とその左右のセグメント坑側壁部との間に配置されてボックスカルバート上部材F2上面と面一の床面を形成する左右の側部材F3、F4とから構成される。これらの部材F1〜F4は適宜ブラケット等を用いて組み立てられる。また、これらの部材F1〜F4はいずれもプレキャスト部材であり、トンネル前後方向の寸法は、セグメントSGのトンネル前後方向の寸法(例えば2m)と一致している。但し、床版FPを構築する部材の分割形態や組み立て方式等はこれに限るものではなく、また、非分割・1枚構成の床版を用いてもよい。
第1のクレーン11は、第3の架台10C、第2の架台10B、第1の架台10Aに跨って設けられる2本の走行レール11aと、走行レール11aに沿ってトンネル前後方向に移動可能な横行レール11bと、横行レール11bに沿ってトンネル幅方向に移動可能な吊り上げ用の電気ホイスト11cとを含んで構成される。
ベルトコンベア14は、シールド機1による掘削土を門型の架台10の後方部へ搬送する。このため、ベルトコンベア14は、シールド機1側の排土機構(スクリューコンベア3、4)の排出口4aの下方から、トンネル天井部に向かい、これに沿って、第1の架台10A、第2の架台10B及び第3の架台10C上を経て、第4の架台10D上まで延びている。尚、ベルトコンベア14に代えて、スクリューコンベアや、土砂圧送管を用いることもできる。
従って、掘削土を搬出するダンプトラック20の積込み位置は第4の架台10D内のホッパー15の下方に設定される。これにより、ホッパー15は、置き場13より後方に配置され、ダンプトラック20の掘削土積込み位置は、ダンプトラック20のセグメント荷卸し位置より後方である。
本実施形態では、セグメントの搬入と掘削土の搬出に、構築済みのトンネル坑内(床版FP上)を走行するタイヤ式の搬送車両として、ダンプトラック20を用いる。
ダンプトラック20は、セグメントSGを積込んで、又は交代で床版FP用の部材(F1〜F4)を積込んで、構築済みのトンネル坑内を立坑側から切羽側へ向けて走行する。尚、ダンプトラックは地上で資材を積込んで立坑をエレベータ等で降りるようにしてもよいし、資材を地上からエレベータやクレーンで降ろし、地下の発進基地でダンプトラックに積込むようにしてもよい。また、地上と地下とが緩やかな斜坑によりつながる場合は、ダンプトラックに地上で資材を積込んでそのまま切羽部まで走行させるようにしてもよい。
セグメント荷卸し位置では、第1のクレーン11の電気ホイスト11cを用いて、ダンプトラック20から置き場13へ、セグメントSG(又は床版用の部材)を荷卸しする。
一方、シールド機1による掘削土は、シールド機1において排土機構を構成するスクリューコンベア3、4により搬送され、スクリューコンベア4の後端付近の排出口4aから排出される。この排出口4aの直下には、土砂搬送設備を構成するベルトコンベア14の一端部を配置してあり、掘削土はベルトコンベア14により門型の架台10の上部を通って後方へ搬送される。ベルトコンベア14の他端部は第4の架台10Dに支持されているホッパー15の上方に位置しているので、ベルトコンベア14により搬送される掘削土は最終的にはベルトコンベア14の他端部より落下してホッパー15内に貯留される。
掘削土積込み位置では、ホッパー15の排出口を開操作して、運搬可能な重量の掘削土をダンプトラック20に積込む。尚、ホッパー15の排出側にスクリューコンベアを備え、スクリューコンベアの操作により、掘削土をダンプトラック20に積込むようにすることもできる。
また、本実施形態によれば、土砂搬送設備は、ベルトコンベア14、スクリューコンベア又は土砂圧送管により構成することにより、シールド機1による掘削土を門型の架台10の後方へ確実に搬送することができる。
また、本実施形態によれば、シールド機1とその後続台車である門型の架台10との間で床版FPを構築することにより、門型の架台10は床版FP上を移動でき、門型の架台10の移動がスムーズになる。また、ダンプトラック20も床版FP上を走行することができるので、門型の架台10へのダンプトラック20によるセグメントの搬入が容易となる。
シールド機1は構築済みのセグメントの端面をシールドジャッキ7で押すことで掘削に必要な反力を発生させる。従って、セグメントの組立時にはシールドジャッキ7の圧力を解放する必要があり、通常の施工法では、図6のケース1に示すように、掘削・掘進を休止してセグメント組立等を行うサイクル工程が採用される。
2 カッターヘッド
3、4 スクリューコンベア(排土機構)
4a 排出口
5 エレクタ(セグメント組み付け機構)
6 セグメント搬送台車
7 シールドジャッキ(推進機構)
8 連結ビーム
10(10A〜10D) 門型の架台
11 第1のクレーン
12 第2のクレーン
11a、12a 走行レール
11b、12b 横行レール
11c、12c 電気ホイスト
13 置き場
14 ベルトコンベア(土砂搬送設備)
15 ホッパー
20 ダンプトラック
SG セグメント
FP 床版
F1 ボックスカルバート下部材
F2 ボックスカルバート上部材
F3、F4 側部材
Claims (6)
- セグメントの搬入と掘削土の搬出とを伴うシールドトンネルの施工方法であって、
先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、
前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する門型の架台と、
前記門型の架台に装備されるクレーンと、
前記門型の架台内の下部に設定される置き場と、
前記シールド機による掘削土を前記門型の架台の後方へ搬送する土砂搬送設備と、を備え、
前記シールド機と前記門型の架台との間で床版を構築し、前記門型の架台は前記床版上を移動させる一方、
構築済みのトンネル坑内の前記床版上を走行するダンプトラックにより、セグメントを搬入し、前記ダンプトラックを前記置き場より後方の荷卸し位置に停車させ、前記クレーンを用いて前記ダンプトラックから前記置き場にセグメントを荷卸し、
前記荷卸し位置より後方で前記土砂搬送設備の終端部下方の掘削土積込み位置にて、ダンプトラックに前記土砂搬送設備から掘削土を積込んで、掘削土を搬出することを特徴とする、シールドトンネルの施工方法。 - 前記土砂搬送設備は、ベルトコンベア、スクリューコンベア又は土砂圧送管により構成することを特徴とする請求項1記載のシールドトンネルの施工方法。
- 前記土砂搬送設備は、その終端にホッパーを備え、前記搬送車両に前記ホッパーから掘削土を積込むことを特徴とする請求項1又は請求項2記載のシールドトンネルの施工方法。
- 前記床版を構築する部材をダンプトラックにより搬入し、前記置き場に荷卸しすることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のシールドトンネルの施工方法。
- 前記搬送車両の走行路にはターンテーブルを設け、荷卸し位置に到着する前に、車両の向きを反転させて、荷卸し位置にバックで進入させることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のシールドトンネルの施工方法。
- 床版を構築する部材の搬入と掘削土の搬出とを伴うシールドトンネルの施工方法であって、
先端部で地中を掘削し後方部でセグメントを組み立てるシールド機と、
前記シールド機の後方に連結されて前記シールド機の掘進に伴って移動する門型の架台と、
前記門型の架台に装備されるクレーンと、
前記門型の架台内の下部に設定される置き場と、
前記シールド機による掘削土を前記門型の架台の後方へ搬送する土砂搬送設備と、を備え、
前記シールド機と前記門型の架台との間で床版を構築し、前記門型の架台は前記床版上を移動させる一方、
構築済みのトンネル坑内の前記床版上を走行するダンプトラックにより、前記床版を構築する部材を搬入し、前記ダンプトラックを前記置き場より後方の荷卸し位置に停車させ、前記クレーンを用いて前記ダンプトラックから前記置き場に前記床版を構築する部材を荷卸し、
前記荷卸し位置より後方で前記土砂搬送設備の終端部下方の掘削土積込み位置にて、ダンプトラックに前記土砂搬送設備から掘削土を積込んで、掘削土を搬出することを特徴とする、シールドトンネルの施工方法。
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