JP6249620B2 - 拡幅トンネルの構築方法と拡幅シールド機 - Google Patents
拡幅トンネルの構築方法と拡幅シールド機Info
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Description
前記隔壁の後部に設けられたジャッキは、複数個が前記上板の弧状に沿って、拡幅シールド機の両端部まで配置されていることを要旨とする。
以下、各種実施例のシールド機と、それを用いたトンネルの拡幅方法について説明する。
図1乃至図6−1,6−2における、既設の並行トンネル50,60の上部を跨いで載置する拡幅シールド機Aは、いわゆる開放型シールド機である。この拡幅シールド機Aは、切羽の自立性の高い地盤又は地盤改良された地盤34など、切羽の安定が保たれる地盤で用いられ、その切羽を直接、あるいは小型の掘削具を用いて人力で掘削し、推進する。そして拡幅シールド機Aには、略弧状の上板1と、両端部をトンネル50,60の既設セグメント14の上部の外径に沿う形状を有する下板2に、また、必要により両端の側板21を含む複数の仕切フレーム3を介在し、拡幅シールド機Aの前部に上板1、下板2、側板21及び仕切りフレーム3で形成された隔壁8前方フード4内の掘進部に掘削室10を形成する。また、フード4にある上板、下板、あるいは側板の先端に、切削刃4’を取り付けることもできる。このシールド機Aの横断面は略弓形である。この例では、上板と下板を仕切フレーム3と、これらの後部にある隔壁8で掘削室10を仕切っているが、上板、下板の構造によっては、仕切フレーム3が不要な場合もある。図1と2では、上板1と下板2の両端に側板を21を設けているが、上板の端部を湾曲させて、下板と接合して、弓形状断面を形成しても良い。掘削室10の前面の地盤34における切羽5は、掘削室10において人力あるいは、ビックハンマーなどの掘削具を用いて掘削する。前記した掘削室10の後部の隔壁8とその後方にある補強リブ11間の作業室12にジャッキ9を設置して拡幅シールドを推進させる。
また、前記拡幅シールド機Aの下板2は、前記したように、トンネル50,60の上部にある既設セグメント14の外径(外周面)に沿った形状を有することにより、既設セグメント14を跨いで接触載置して掘進するか、下板2をわずかな未切削土砂を介して載置することにより、拡幅シールド機Aを掘進する。このため、少なくとも2箇所当該並列トンネルのセグメントに支持されるので、拡幅シールドを正しい姿勢で掘進することができ、正確かつ容易に連結セグメントを組立てることができる。なお、拡幅シールド機がトンネル50,60の上部セグメント14から離脱しないように、セグメント14上と下板2下に軌道(図示せず)を設けておくこともできる。
下板2は、掘進する周囲の地盤が自立性が高く、地下水も少なく、漏水もない地盤の場合、全面板状である必要はなく、橇のように部分的に隙間を有する部分板状のものであっても良い。
先行トンネル15は、既知のシールド工法あるいは推進工法で、築造しても良い。なお、地盤が自立性が高い場合には、先行トンネルを設けなくても良い。
間隔を置いて設置した下側横桁25の直角方向(つまりトンネル軸方向)に、2本のレール28を敷設する。このレール28の上に移動可能な移動台車29をそれぞれ設置する。また、各並行トンネル50,60内には、下側横桁25と間隔を置いて、横桁25と併行する作業床24上に2本づつレール36をトンネル軸方向に敷設して、各並行トンネル50,60に2台の移動台車35を載置する。この移動台車35上には、前記上部セグメント14−1を取り外して並行セグメント50,60間の地盤40を掘削してから、並行トンネル50,60間にレール桁27(レールが設けられた桁)を据えつける。この移動台車35は、レール桁27上に移動可能なセグメント組立装置22を設置する。既存のセグメント組立装置22は、連結セグメント13を把持し、所定の組立位置へ持ち上げて、連結セグメント13を並行トンネル間に組立てることを可能にしたものである。
裏込材を注入する時、連結セグメント13とシールドテール部の内板(2−1)の間から、シールド機内に漏出するのを防止するためにテールシール(31−1)が設けられる。なお、31−2は、テール部の妻板であり、空隙高さが大きい場合に設ける。
図8は、実施例1の拡幅シールド機Aとは別のセグメント組立体39の後部機構(図3とは別の実施例)を用いた拡幅トンネルA’の横断面図である。
本発明の拡幅シールド機A’の後部は、上板1と同心円的に形成されたレール36と、これと同心円でやや小径に形成されたレール37を一定間隔で敷設し、その間をセグメント組立装置39の移動空間38とし、この空間38内の前記レール36とレール37に沿って移動自在なセグメント組立装置22’により、連結セグメント13を連結して組立てる。
図9乃至図12は、実施例1の前部機構に掘削装置を付加した、更に別の拡幅シールド機Bの前部機構である。ここでの拡幅シールド機Bに配設された回転型掘削装置により、比較的硬い地盤、あるいは、そこで地下水の多い地盤34の切羽を掘削する。
このスクリュー掘削装置46は、その一部が重合して設置されているので、両端部からの掘削ズリをスクリュー装置46で中央へ移動させながら掘削が可能である。
なお、図12は前記スクリュー掘削装置46を横断したもので、スクリュー掘削装置46の外縁に多数のビット48を配置する。このようにして、スクリューの回転と拡幅シールド機の前進によって、切羽を掘削することができる。そして、拡幅シールド機の中央下部には、トンネル軸方向に平行して排土用スクリューコンベア49を配置している。回転モーター49−1の回転により、掘削された掘削ズリは、拡幅シールド機Bの後方へ送られ、下板2に設けた排土口49−2より下方に形成された下部掘削部16へ落下する(図11)。
これより以降は、実施例1と同様である。
まず、図5に示すように、従来技術を用いて、拡幅区間の始点又は終点の端部にある並行トンネル50,60の上部14−1を取り外して、手掘りあるいは掘削重機で地山を掘削し、トンネル拡幅部の発進基地70、反力壁71、周壁71−1、及び坑口コンクリート72を構築して発進基地70が築造される。ついで、拡幅シールド工法の地中発進と同様に、発進基地70内に発進架台を設置し、拡幅シールドA,A’,Bの部品を順次地上より並列シールド内に運搬し、発進架台上で組み立てて連結シールドを製作する(図示せず)。拡幅シールド機後方で連結セグメントを1リング以上組立て、その後方と反力壁に推力伝達枠を組立てる。次いで、坑口コンクリートを研り、地山を露出させて、拡幅シールド機を掘進する。
本実施例において、切羽を掘削する回転型掘削装置は、いずれも回転モーター部分を密閉型にしておくことにより、切羽部分と隔壁8,8’によってシールド後部と区画することで既往の土圧式(泥土圧を含む)拡幅シールド機として使うことができる。これによれば、切羽の安定性も良くなるため、より地盤改良区間を低減することが可能となり、工期短縮、工費低減に資することができる。
2 拡幅シールド機の下板
3 拡幅シールド機の仕切フレーム
8 先部隔壁
9,45 伸縮ジャッキ
11 後方隔壁
13 連結セグメント
14 並行トンネルの残置セグメント
14’ 並行トンネルの上部セグメント
34、40 地盤
21 拡幅シールド機の側板
43 カッタヘッド
46 スクリュー掘進機
50,60,100,200,300,400・・・ 並行トンネル
Claims (5)
- 並行するトンネル間を掘削してトンネル領域を拡幅する方法において、
前記並行トンネルの上部間に設置した拡幅シールド機を前記並行トンネルの軸方向に沿って掘進する工程と、
前記拡幅シールド機の下に位置する前記並行トンネルの上部セグメントを取り外す工程と、
前記取り外し後に残された各並行トンネルの残置セグメント間に連結セグメントを組み立てる工程と、
前記拡幅シールド機の掘進とともに、その掘進下部の地山を掘削する工程と、
前記掘進下部の地山を掘削した後、次段階として前記拡幅シールド機を前記並行トンネルの軸方向に沿って掘進するに当たり、前記拡幅シールド機の両端部が前記並行トンネルの既設セグメントを跨いで載置して掘進する工程と、
よりなることを特徴とする拡幅トンネルの構築方法。 - 前記並行トンネル間にある拡幅シールド機の掘進下部の地山掘削に先行して、先行トンネルを設置する工程を付加することにより、拡幅前の地山からの地下水や掘進機の掘削により生じる掘削土を並行トンネルの後方に搬送するようにした請求項1に記載の拡幅トンネルの構築方法。
- 上記請求項1又は2の拡幅トンネルの上部構築の工程の前又は後に、並行トンネルの下部を拡幅していく工程を付加する拡幅トンネルの構築方法。
- 並行トンネルの上部間を掘進する拡幅シールド機であって、
該拡幅シールド機の前進方向前部に形成され、略弧状の上板と、前記並行トンネルの上部に沿った形状の下板と、前端部において前記上板及び下板の間に接続された隔壁とを含む、略弓形断面の掘進部と、
前記掘進部の後方において、前記拡幅シールド機の下部位置に設けられた作業床上に設置され、トンネル軸方向とトンネル軸と交差する方向に移動可能なセグメント組立装置と、により形成され、
前記隔壁の略中央下部に配設され排土を隔壁後方へ搬送する排土装置と、
前記隔壁の後部と前記セグメント組立装置により組み付けられた先端のセグメントとの間に設けられたジャッキと、を備え、
前記隔壁の後部に設けられたジャッキは、複数個が前記上板の弧状に沿って、拡幅シールド機の両端部まで配置されていることを特徴とする拡幅シールド機。 - 前記掘進部には、前記拡幅シールド機の両端に設けられ、前記略弧状の上板と、前記並行トンネルの上部に沿った形状の下板とを接続する側板(21)と、
略弧状の上板の下部位置に配置され、回転軸をトンネル軸方向に合致されたカッタヘッドと、
前記カッタヘッドの両側において、トンネル軸側からトンネル直径方向外方へ向けて整列して延設された複数のスクリュー掘削装置であって、前記トンネル軸側の一スクリュー掘削装置のトンネル直径方向外端部と、このスクリュー掘削装置のトンネル直径方向外方に隣接して延びる他のスクリュー掘削装置のトンネル直径方向内端部とが一部重合して延長するスクリュー掘削装置とが設けられ、
前記隔壁は前記カッタヘッドと前記スクリュー掘削装置の背面に設けられて推進部を形成しており、
前記掘進部に設けられたスクリュー掘削装置は拡幅シールド機の両端部まで配置されていることを特徴とする請求項4に記載の拡幅シールド機。
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