JP6662681B2 - 地下回収型上向きシールドクライムダウン工法 - Google Patents

Description

本発明は、主トンネル坑内より分岐シールド機を上方に発進させて主トンネル坑よりつながった立坑を構築する地下回収型上向きシールドクライムダウン工法に関するものである。

主トンネル坑内から分岐シールド機を発進させて立坑を構築する方法としては、上向きシールド工法がある。

本工法は、主トンネル坑内から上向きに発進する分岐シールド機にて掘削・覆工を行い、立坑を構築する。

この工法で複数の立坑を構築する場合、分岐シールド機を地上に向けて掘進させて立坑を構築した後、到達した分岐シールド機をクレーン等の重機により地上に回収し、再度主トンネル坑内へ搬入し、次の立坑構築に用いる。

特許第５０１５８４４号公報

ところで、分岐シールド機の到達位置が、例えば十分な回収スペースが確保できない道路下であるときや、分岐シールド機の上方に回収作業の邪魔となる埋設管等の既設構造物があるとき、分岐シールド機が回収不能になるという課題があった。

また、本出願人は、かかる課題を解決すべく、分岐シールド機が目的の到達部に到達した後、分岐シールド機を構築した立坑から回収可能な技術を開発した（未公開：特願２０１５−１１４１１２号）が、この技術は到達部に揚重機を設置し、揚重機で分岐シールド機を吊り下げて回収するものであったため、揚重機の搬入及び設置スペースを確保する必要があり施工条件に制約があった。

そこで、本発明の目的は、到達位置に十分な回収スペース又は揚重機の搬入及び設置スペースが確保できないとき、或いは分岐シールド機の上方に回収作業の邪魔となる既設構造物があるときであっても分岐シールド機を回収できる地下回収型上向きシールドクライムダウン工法を提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明は、主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、内殻を外殻から取り外し、その内殻を構築した立坑から反力を取りながら立坑に沿って降下させて前記主トンネル坑内に回収するものである。

本発明によれば、到達位置に十分な回収スペース又は揚重機の搬入及び設置スペースが確保できないとき、或いは分岐シールド機の上方に回収作業の邪魔となる既設構造物があるときであっても分岐シールド機を回収できる。

（ａ）は本発明の一実施の形態に係る分岐シールド機の側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図であり、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ線矢視断面図である。 （ａ）は分岐シールド機を内殻、外殻、テールフレームに分割した状態の側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線矢視図であり、（ｃ）は（ａ）のＥ−Ｅ線矢視図である。 分岐シールド機の部分側断面図である。 （ａ）は図３のＦ線矢視断面図であり、（ｂ）は図３のＧ−Ｇ線矢視断面図である。 主トンネル抗内から発進する分岐シールド機の側面説明図である。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）は地下構造物に到達した状態、（ｂ）は降下装置が構築された状態、（ｃ）は降下の準備が完了した状態を示す。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）は内殻及び上側の荷重受け替え装置が降下された状態、（ｂ）は上側の荷重受け替え装置に受け替えられた状態、（ｃ）は下側の荷重受け替え装置が降下された状態、（ｄ）は下側の荷重受け替え装置に受け替えられた状態を示す。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）は上下２段の作業床が主トンネル坑内に到達した状態、（ｂ）は主トンネル坑内に仮設台を仮設した状態を示す。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）はシールドジャッキが仮設台上に載った状態、（ｂ）は下段側の作業床が回収された状態を示す。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）は仮設台を解体しながら内殻を降下させている状態、（ｂ）は回収用ジャッキが仮設台の下端近傍に至った状態を示す。 回収される分岐シールド機の側面説明図であり、（ａ）は回収用ジャッキが回収された状態、（ｂ）は内殻が回収台上に載って回収された状態を示す。 （ａ）は傾斜した立坑をＲＣセグメントを用いて構築する分岐シールド機の側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＨ−Ｈ線矢視断面図である。 （ａ）は傾斜した立坑を鋼製セグメントを用いて構築する分岐シールド機の側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ線矢視断面図である。

以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。

まず、本発明に係る地下回収型上向きシールドクライムダウン工法で用いる分岐シールド機について説明する。

図１（ａ）及び図５に示すように、分岐シールド機１は、主トンネル坑２内から上向きに発進されて立坑４を構築する上向きシールドからなる。分岐シールド機１は、上端に位置され地山を掘削するためのカッタ５と、カッタ５を駆動する駆動部６と、カッタ５及び駆動部６を一体に設けた内殻７と、内殻７を収容すると共に周方向に分割可能（例えば、２つ割りに分割可能）に形成された外殻８とを備える。

図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、カッタ５は、後述する内殻７前方の地山を掘削すべく外径が内殻７の外径と同じに形成されたカッタ中央部９と、カッタ中央部９に脱着可能に設けられ後述する外殻８前方の地山を掘削すべく外径が外殻８の外径と同じに形成されたカッタ外延部１０とを備える。カッタ中央部９は、回転軸となるセンターシャフト１１と、センターシャフト１１に径方向外方に延びて設けられた複数のカッタスポーク１２とを備える。カッタスポーク１２は、径方向の長さが後述する内殻７を超えないように形成されている。センターシャフト１１及びカッタスポーク１２にはそれぞれ地山を掘削するためのカッタビット１３が複数設けられている。また、カッタスポーク１２の先端には、凹部１４が形成されており、後述するカッタ外延部１０と嵌合するようになっている。カッタ外延部１０は、カッタスポーク１２の先端にカッタスポーク１２を径方向外方に延長するように取り付けられる。具体的には、カッタ外延部１０には、カッタスポーク１２の凹部１４と嵌合する凸部１５が形成されている。また、カッタスポーク１２の先端部とカッタ外延部１０の凸部１５とには、ピン孔１６が形成されており、これらピン孔１６にピン１７が挿入されることでカッタスポーク１２とカッタ外延部１０とが一体に結合されるようになっている。なお、カッタ中央部９は、外径が内殻７の外径以下に形成されていてもよく、カッタ外延部１０は、外径が外殻８の外径以上に形成されていてもよい。

図１（ａ）及び図１（ｃ）に示すように、駆動部６は、センターシャフト１１に同軸に設けられたギア１８と、ギア１８を回転駆動する複数台（具体的には５台）の油圧モータ１９とを備える。油圧モータ１９は、駆動部６の重心がセンターシャフト１１近傍になるように周方向に分散して配置されている。また、センターシャフト１１には、ロータリジョイント２０が設けられており、ロータリジョイント２０を介して加泥材等が供給されるようになっている。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、内殻７は、隔壁（バルクヘッド）７ａを有する筒体状に形成されると共に、分岐シールド機１で構築する立坑４より小径に形成されている。内殻７の隔壁７ａは、カッタ５後方に形成されるチャンバ２１とシールド機内１ａとを隔てる隔壁の一部として機能し、内殻７の上端を水密に塞ぐ。内殻７の隔壁７ａには、カッタ５のセンターシャフト１１が回転自在に設けられると共に、油圧モータ１９が支持フレーム６ａを介して設けられる。また、内殻７の隔壁７ａには、排土装置２２の排土管２３がチャンバ２１側に開口して設けられる。排土管２３は、複数の短管２３ａを取り外し可能に継ぎ足して形成されている。また、排土管２３には、ピンチバルブ２４が設けられると共に、一対の排土ゲート２５がピンチバルブ２４の入口と出口とに位置して設けられている。

またさらに、内殻７には、作業用吊りフレーム２６と作業用足場２７とが設けられる。作業用吊りフレーム２６は、内殻７から下方に延びて形成されており、下端には、ホイストクレーン（図示せず）を走行可能に支持するレール２９が環状に設けられている。レール２９に支持されたホイストクレーンは主トンネル坑２からセグメント３０や、後述する盛替え装置６０の部品等を吊り上げるとき使用される。本実施の形態では、セグメント３０は、ＲＣ（鉄筋コンクリート）セグメントからなる。

作業用足場２７は、内殻７に下方に延びて設けられた複数の上部柱部６１と、複数の上部柱部６１に吊持され後述する盛替え装置６０の基礎として機能する上部基礎フレーム６２と、上部基礎フレーム６２に下方に延びて設けられた複数の回収用ジャッキ６３と、回収用ジャッキ６３の伸縮端側（下端側）に設けられた上部デッキ部６５と、回収用ジャッキ６３の伸縮端に掛け渡して設けられ後述する盛替え装置６０の基礎として機能する下部基礎フレーム６６と、下部基礎フレーム６６に下方に延びて設けられた複数の下部柱部６７と、複数の下部柱部６７に吊持される下部デッキ部６８とを備える。

図１（ａ）及び（ｄ）に示すように、上部基礎フレーム６２及び下部基礎フレーム６６は、排土装置２２を囲む矩形枠状に形成されており、上下に対向して配置されている。また、上部基礎フレーム６２と下部基礎フレーム６６との間には、上部基礎フレーム６２に対する下部基礎フレーム６６の移動を上下方向のみに規制するための昇降ガイド６４が複数設けられている。昇降ガイド６４は、上下に延びる二重筒からなり、一方の筒が上部基礎フレーム６２に固定されると共に他方の筒が下部基礎フレーム６６に固定される。昇降ガイド６４は、内殻７の中心軸の周囲に周方向に略等間隔となるように配置されている。回収用ジャッキ６３は、隣接する昇降ガイド６４間に配置されると共に、内殻７の中心軸の周囲に周方向に略等間隔となるように配置されている。

上部デッキ部６５は、セグメント３０を組み立てるとき、或いは回収用ジャッキ６３の基端側（上端側）に盛替え装置６０を構築するときに用いられる。下部デッキ部６８は、組み立てたセグメント３０と地山との間に裏込め材（図示せず）を注入するとき、或いは回収用ジャッキ６３の伸縮端側に盛替え装置６０を構築するときに用いられる。

盛替え装置６０は、構築した立坑４のトンネル壁４ａから反力を取るときトンネル壁４ａに係合するものであり、上部基礎フレーム６２及び下部基礎フレーム６６に伸縮自在な反力ジャッキ６９を複数放射状に設けることで回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側に構築される。反力ジャッキ６９は、内殻７の半径方向に伸縮してトンネル壁４ａに係脱される。また特に、伸縮端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９の取付位置は、分岐シールド機１が目的の地下構造物３に到達したとき、立坑４のセグメント３０のグラウトホール（図示せず）と同軸上となるように予め設定されている。また、基端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９の取付位置は、回収用ジャッキ６３が伸長又は縮退されたとき、立坑４のセグメント３０のグラウトホールと同軸上となるように予め設定されている。

図１（ａ）及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、外殻８は、筒状に形成され内殻７の外周を覆う内壁部３４と、内壁部３４より外周側に配置され立坑４のサイズに応じた径の筒状に形成された外壁部３５と、内壁部３４及び外壁部３５の上端間を塞ぐ環状蓋部３６とを備える。内壁部３４は、内殻７と同じ長さに形成されている。外壁部３５は、内壁部３４より長く形成されている。内壁部３４より下方に延びる外壁部３５には、分岐シールド機１を推進させるシールドジャッキ３７が取り外し可能に、かつ、外壁部３５の周方向に沿って複数設けられ、外壁部３５の下端には、セグメント３０の組み立て空間を形成するテールフレーム３８が取り外し可能に設けられている。シールドジャッキ３７は、シリンダロッド３７ａが下側、シリンダ部３７ｂが上側となる姿勢で外殻８に取り付けられている。シールドジャッキ３７は下部がテールフレーム３８内に延出されており、テールフレーム３８内で組み立てられたセグメント３０から反力を取ることで推進力を得るようになっている。

また、図３及び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、外殻８には、取り外したシールドジャッキ３７を径方向内方にガイドするガイド装置３９が設けられており、分岐シールド機回収時に内殻７に設けられるジャッキホルダ４０にシールドジャッキ３７を容易に移動できるようになっている。ガイド装置３９は、シールドジャッキ３７の上部をガイドする上部ガイド４１と、シールドジャッキ３７の下部をガイドする下部ガイド４２とを備える。下部ガイド４２は、シールドジャッキ３７を支持すべく内殻７から径方向内方に延びて形成されシールドジャッキ３７を径方向内方にガイドするガイド溝４３を有する支持ブラケット４４と、シールドジャッキ３７のシリンダ３４ｂ下部に設けられ支持ブラケット４４上に載置されると共に支持ブラケット４４にボルト・ナットで着脱可能に締結される締結プレート４５とを備える。上部ガイド４１は、外殻８から径方向内方に平行に延びる一対のガイド板４１ａからなり、ガイド板４１ａ間にシールドジャッキ３７の上部を位置させることでシールドジャッキ３７の上部を外殻８の径方向内方にガイドするようになっている。

ジャッキホルダ４０は、ガイド溝４３に沿って内殻７の半径方向内方に移動されたシールドジャッキ３７を受けると共に固定する。具体的には、ジャッキホルダ４０は、板状に形成されシールドジャッキ３７を受ける受け溝４０ａを有する。ジャッキホルダ４０は、受け溝４０ａ内に受け入れたシールドジャッキ３７の締結プレート４５と締結されることでシールドジャッキ３７を固定する。

図１（ａ）及び図２（ａ）、（ｃ）に示すように、テールフレーム３８は、外殻８の外壁部３５と同径の筒状に形成されている。テールフレーム３８の上端には、径方向内方に延びると共にシールドジャッキ３７との干渉を回避するための回避溝４６が形成されたテール側取付フランジ４７が設けられている。テール側取付フランジ４７は、外殻８に径方向内方に延びて設けられた外殻側取付フランジ４８とボルト・ナットで取り外し可能に締結される。また、テールフレーム３８は周方向に分割可能に形成されており、主トンネル坑２から発進中の分岐シールド機１に取り付けられるようになっている。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、内殻７と外殻８は、ピン４９を介して一体に結合されるようになっている。具体的には、内殻７と外殻８には、径方向にピン４９を挿入するためのピン受け部材５０、５１が設けられており、これらピン受け部材５０、５１のピン孔５０ａ、５１ａに同一のピン４９を挿入するようになっている。ピン４９及びピン孔５０ａ、５１ａは、内殻７側が外殻８側より小径に形成されており、外殻８の外周側からピン孔５０ａ、５１ａ内にピン４９を挿抜できるようになっている。なお、ピン４９及びピン孔５０ａ、５１ａは、外殻８側が内殻７側より小径に形成され、内殻７の内周側からピン孔５０ａ、５１ａ内にピン４９を挿抜するものとしてもよい。

また、外殻８と内殻７との間には、止水用のシール５２が設けられている。

次に、分岐シールド機１を用いた立坑４の構築方法について述べる。

図５に示すように、主トンネル坑２から鉛直上方の既設地下構造物（図示せず）に向けて分岐シールド機１を発進させ、立坑４を構築する場合、予め主トンネル坑２の上壁のうち分岐シールド機１を発進させる位置の上壁をモルタル等から成る掘削可能壁（図示せず）で形成しておく。また、予め掘削可能壁の鉛直下方に、分岐シールド機１を発進させるための反力架台５３を設置しておき、反力架台５３上から分岐シールド機１を発進させる。このとき、反力架台５３は、スケルトンセグメントからなる仮セグメント７２と、ラッパセグメント５３ａとを組み立てて形成される。仮セグメント７２を組み立てて形成される筒状体７２ａは、立坑４よりも小径である。ラッパセグメント５３ａは、径が異なる筒状体７２ａと立坑４とを接続するように上方に向けて拡径するラッパ状に形成されている。また、カッタ５は、カッタ中央部９にカッタ外延部１０が取り付けられた状態としておき、テールフレーム３８は分岐シールド機１から取り外され、かつ、周方向に分割された状態にしておく。反力架台５３上の分岐シールド機１は、反力架台５３から反力を取りながら掘削可能壁を掘削して上方に掘進する。シールドジャッキ３７が１セグメント分伸長したら周方向に複数配置されたシールドジャッキ３７のうちの一部を一時的に縮退させつつそのシールドジャッキ３７の位置の反力架台５３上にセグメント３０を組み立て、順次セグメント３０を組み立てながら分岐シールド機１を鉛直上方に掘進させる。そして、分岐シールド機１が予め取り外しておいたテールフレーム３８よりも長い距離掘進したら、分岐シールド機１の外殻８にテールフレーム３８を取り付け、分岐シールド機１をさらに掘進させる。

分岐シールド機１が十分掘進されたら、反力架台５３を撤去する。これにより、立坑４直下の作業エリアを拡げることができ、セグメント供給をより効率よく容易に行うことができる。

図６（ａ）に示すように、分岐シールド機１が既設の地下構造物３内に到達したら、分岐シールド機１の回収作業と、分岐シールド機１の受け入れ準備作業とを開始する。このとき、分岐シールド機１の到達位置は、テールフレーム３８が地下構造物３外にはみ出す位置に設定されている。図８（ａ）に示すように、受け入れ準備作業では、主トンネル坑２内に内殻７を載置するための回収台７０を設置し、回収台７０上に受架台７０ａを設置する。

図６（ｂ）に示すように、分岐シールド機１の回収作業は、まず、構築した立坑４のセグメント３０に分岐シールド機１のテールフレーム３８を固定し、図６（ｂ）及び図３に示すように、作業用吊りフレーム２６にジャッキホルダ４０を取り付け、外殻８に設けられたシールドジャッキ３７をジャッキホルダ４０に移設する。

図３及び図４に示すように、シールドジャッキ３７は、下部ガイド４２の締結プレート４５が支持ブラケット４４上をスライドすることで上下方向の位置をガイドされると共に、水平方向の位置をガイド溝４３及びガイド板４１ａでガイドされる。このため、人手でも容易にシールドジャッキ３７の移設作業を行うことができる。ジャッキホルダ４０に移設されたシールドジャッキ３７は、内殻７の外周部に環状に配置される。

この後、図６（ｂ）に示すように、排土管２３を順次分解しつつ分解した排土管２３をセグメント搬入用のホイストクレーン等で主トンネル坑２内に回収する。

また、図６（ｂ）及び図１（ｄ）に示すように、上部基礎フレーム６２及び下部基礎フレーム６６に複数の反力ジャッキ６９を放射状に設けることで回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側に盛替え装置６０を構築し、図６（ｃ）に示すように、伸縮端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を伸長させる。これにより、反力ジャッキ６９が立坑４のセグメント３０のグラウトホールに挿入され、伸縮端側の盛替え装置６０が立坑４に係止される。

しかる後、カッタ中央部９からカッタ外延部１０を取り外すと共に、外殻８及び内殻７からピン４９を抜き取る。これにより、カッタ５は立坑４内を通過可能なサイズとなり、内殻７は外殻８に対して昇降可能となる。

この後、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、回収用ジャッキ６３を伸縮させつつ立坑４に係止される盛替え装置６０を交互に切り換えて内殻７を降下させる。具体的には、図７（ａ）に示すように、回収用ジャッキ６３を縮退させて外殻８内で内殻７を降下させ、図７（ｂ）に示すように、基端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を伸長させたのち伸縮端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を縮退させる。これにより、立坑４に係止される盛替え装置６０が伸縮端側から基端側に切り替わる。この後、図７（ｃ）に示すように、回収用ジャッキ６３を伸長させて伸縮端側の盛替え装置６０を降下させ、図７（ｄ）に示すように、伸縮端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を伸長させたのち基端側の盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を縮退させる。これにより、立坑４に係止される盛替え装置６０が基端側から伸縮端側に切り替わり、盛替え装置６０及び回収用ジャッキ６３が図７（ａ）の状態に戻る。以降、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示す動作を繰り返すことで内殻７は降下する。

図８（ａ）に示すように、上部基礎フレーム６２が降下可能な限界の高さ、すなわち、回収用ジャッキ６３を伸長させると下部基礎フレーム６６に設けられた反力ジャッキ６９が立坑４より下方となって立坑４から反力を取れない状態となる高さまで降下したら、上部デッキ部６５及び下部デッキ部６８の外周部を解体して回収すると共に、伸縮端側の盛替え装置６０を解体して回収する。この後、図８（ｂ）に示すように、下部デッキ部６８、上部デッキ部６５、回収用ジャッキ６３及び昇降ガイド６４を解体して回収する。

この後、図９（ａ）に示すように、受架台７０ａ上に仮セグメント７２を組み立ててシールドジャッキ３７を載せるための仮設台７１を設置し、シールドジャッキ３７を伸長させてシールドジャッキ３７を仮設台７１上に載せる。仮設台７１は、筒状に形成され、主トンネル坑２及び立坑４内で自立する。仮セグメント７２は、分岐シールド機１を発進させるとき主トンネル坑２内に設置した反力架台５３のもの（図５参照）を流用する。仮セグメント７２は、仮設台７１を周方向に分割すると共に軸方向に分割した形状に形成されている。

この後、仮設台７１を上側から順次解体しつつ解体後の仮設台７１上にシールドジャッキ３７を盛り替えて内殻７を降下させる。具体的には、仮設台７１の最上段の仮セグメント７２を予め決めた順番で順次解体するに際し、解体すべき仮セグメント上に載ったシールドジャッキ３７を縮退させたのち、その仮セグメントを解体し、縮退させたシールドジャッキ３７を伸長させて１段低くなった仮設台７１上に盛り替えるという動作を仮設台７１の全周に亘って繰り返す。この後、全シールドジャッキ３７を縮退させることで内殻７を下降させることができる。

図９（ｂ）に示すように、内殻７が立坑４より下方の主トンネル坑２内まで下降したら、ピンチバルブ２４の出口側の排土ゲート２５を解体すると共に、ピンチバルブ２４を解体する。この後、図１０（ａ）に示すように、別途用意されると共に予め周方向に分割された外殻８を仮設台７１を中心として環状に組み立てる。図１０（ｂ）に示すように、回収台７０上にレール８２を敷設すると共に、レール８２上に一対の搬送台車８３を走行させ、これら搬送台車８３を仮設台７１の両側に位置させる。しかる後、外殻８をチェーンブロック８４で所定高さまで持ち上げ、外殻８に一対の搬送台車８３を取り付ける。ここでいう所定高さとは、シールドジャッキ３７が受架台７０ａ上に直接載り、かつ、伸長された状態のときの内殻７の高さである。この後、再度仮設台７１を解体しつつ解体後の仮設台７１上又は受架台７０ａ上にシールドジャッキ３７を盛り替えて内殻７を降下させる。図１１（ａ）に示すように、シールドジャッキ３７が受架台７０ａ（図１０（ｂ）参照）上に載り、内殻７が外殻８の高さまで降下したら内殻７と外殻８をピン４９にて固定する。このようにして内殻７、外殻８及び搬送台車８３が一体にされたら、カッタ中央部９にカッタ外延部１０を取り付け、シールドジャッキ３７を縮退させて受架台７０ａ（図１０（ｂ）参照）から浮上させ、受架台７０ａを撤去する。これにより、搬送台車８３の走行が自由となる。図１１（ｂ）に示すように、搬送台車８３を次の立坑構築位置まで走行させ、その立坑構築位置で、回収した内殻７、外殻８、カッタ中央部９等を用いて分岐シールド機１を組み立て、発進させる。

なお、地下構造物３から外殻８を回収する場合、図６（ｃ）に示すように、伸縮端側の盛替え装置６０が立坑４に係止されたのち、外殻８を周方向に分解し、分解した外殻８をカッタ中央部９上や内殻７の隔壁７ａ上などに固定し、内殻７と一緒に回収台７０上に回収するとよい。また、反力ジャッキ６９は、セグメント３０のグラウトホールに挿入され、グラウトホールから反力を取るものとしたが、これに限るものではない。反力ジャッキ６９は、例えばセグメント３０に予め設けられたボルト締結用のボルトボックス（図示せず）等から反力をとるものであってもよい。

また、外殻８は土中に残置してもよい。この場合、分岐シールド機１は、カッタ５が解体可能な程度に地下構造物３内に到達すればよく、地下構造物３は、カッタ５が収容可能な高さがあればよい。地下構造物３の高さがカッタ５と外殻８とを収容可能な程度に高くない場合、外殻８を土中に残置することで地下構造物３の床を掘り下げる工事を省略又は軽減でき、施工コストを低減できる。

このように、分岐シールド機１が目的の到達部たる地下構造物３へ到達した後、内殻７を外殻８から取り外し、内殻７を構築した立坑４から反力を取りながら立坑４に沿って降下させて主トンネル坑２内に回収するものとしたため、到達位置に十分な回収スペースが確保できないときや分岐シールド機１の前方に回収作業の邪魔となる既設構造物があるときであっても、分岐シールド機１を容易に回収することができる。そして、分岐シールド機１を揚重機等で吊り下げて回収するものではないため、揚重機等の搬入及び設置スペースを確保する必要がなく、分岐シールド機１を容易かつ確実に回収できる。

また、分岐シールド機１の内殻７の中央下部には予め回収用ジャッキ６３が設けられ、分岐シールド機１が地下構造物３へ到達した後、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側に、半径方向に伸縮して立坑４のトンネル壁４ａに係脱する上下の盛替え装置６０を構築し、上下の盛替え装置６０で立坑４から反力を取って内殻７を支持しつつ回収用ジャッキ６３を伸ばして内殻７を降下させるものとしたため、分岐シールド機１で立坑４を構築する際には、上部デッキ部６５及び下部デッキ部６８上での作業が盛替え装置６０等に邪魔されることはなく効率よく作業でき、分岐シールド機１を回収する際には、大型の回収用ジャッキ６３を主トンネル坑２から吊り上げる必要がなく、分岐シールド機１を容易に効率よく回収できる。

盛り替え装置６０は、セグメント３０からの反力で分岐シールド機１の自重を受けるための反力ジャッキ６９を有するものとしたため、通常のセグメント３０を組み立ててなるトンネル壁４ａに容易に係脱できる。

カッタ５は、外径が内殻７の外径と同じかそれ以下に形成されたカッタ中央部９と、カッタ中央部９に脱着可能に設けられ外径が外殻８の外径と同じかそれ以上に形成されたカッタ外延部１０とを備え、分岐シールド機１で掘進するときはカッタ中央部９とカッタ外延部１０とで地山を掘削し、立坑４を構築後は、カッタ中央部９からカッタ外延部１０を取り外し、カッタ外延部１０と内殻７とを、構築した立坑４を通して主トンネル坑２内に回収するものとしたため、カッタ５を簡易な構造で容易に小さくでき、立坑４を挿通可能なサイズにできる。

外殻８の下端には、テールフレーム３８が取り外し可能に設けられ、外殻８には、分岐シールド機１を推進させるシールドジャッキ３７がテールフレーム３８内に延出して設けられるものとしたため、主トンネル坑２から分岐シールド機１を発進させるべく主トンネル坑２内でセグメント３０を組み立てるとき、セグメント３０を露出させた状態で効率よく作業を行うことができる。

外殻８には、シールドジャッキ３７が取り外し可能に設けられると共に取り外したシールドジャッキ３７を径方向内方にガイドするガイド装置３９が設けられ、内殻７には、ガイド装置３９にガイドされて径方向内方に移動されたシールドジャッキ３７が移設されるジャッキホルダ４０が設けられるものとしたため、シールドジャッキ３７を内殻７と一緒に効率よく回収できると共に、分岐シールド機１を主トンネル坑２内に降ろすときには推進手段として利用でき、分岐シールド機１を再度組み立てる際には、内殻７の外周に外殻８を設け、ジャッキホルダ４０から外殻８側にシールドジャッキ３７をスライド移動させることでシールドジャッキ３７を効率よく外殻８に移設できる。

内殻７を主トンネル坑２内に回収する際、立坑４直下の主トンネル坑２内に、複数の仮セグメント７２を組み立てて仮設台７１を仮設し、内殻７が仮設台７１に至ったとき、ジャッキホルダ４０に移設されたシールドジャッキ３７を仮設台７１上に載せ、仮設台７１を上側から順次解体しつつ解体後の仮設台７１上にシールドジャッキ３７を盛り替えて内殻７を降下させるものとしたため、内殻７から下方に延びる作業用足場２７等を解体しながら内殻７を主トンネル坑２内の回収台７０上に回収することができる。

外殻８と内殻７には、外殻８及び内殻７を結合するためのピン４９が脱着可能に設けられ、外殻８から内殻７を取り外すとき、ピン４９を抜いて外殻８と内殻７との結合を解除するものとしたため、簡易な構造で確実に外殻８と内殻７を脱着できる。

また、外殻８と内殻７との間には、止水用のシール５２が設けられるものとしたため、内殻７、外殻８間からの浸水を簡易な構造で防止できる。

なお、カッタ５は、回収時にカッタ中央部９からカッタ外延部１０を取り外すものとしたが、これに限るものではない。例えば、カッタ中央部９に対してカッタ外延部１０を掘進方向前方等に折り畳み可能に形成しておき、回収時にカッタ外延部１０を折り畳むものとしてもよく、カッタスポーク１２をテレスコピック状に伸縮可能に形成しておき、回収時に径方向に縮めるものとしてもよい。

また、主トンネル坑２から鉛直上方に掘進した分岐シールド機１を回収する方法について説明したが、これに限るものではない。分岐シールド機は、斜め上方に掘進するものであっても回収できる。

図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側に盛替え装置６０を構築するとき、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側にトンネル壁４ａに沿って走行するガイドローラ８０を設置するとよい。具体的には、上部基礎フレーム６２及び下部基礎フレーム６６の外周に鋼材を矩形枠状に組み付けて外周フレーム８１を形成し、外周フレーム８１の四隅にガイドローラ８０を取り付けるとよい。また、この場合、外周フレーム８１は、四隅が盛替え装置６０の反力ジャッキ６９からトンネル壁４ａの周方向に離間されるように配置するとよい。

このように、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側に盛替え装置６０を構築するとき、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側にトンネル壁４ａに沿って走行するガイドローラ８０を設置することにより、立坑４内で降下する内殻７の姿勢を安定させることができると共に、作業用足場２７等が立坑４のトンネル壁４ａに当接するのを防ぐことができ、内殻７を傾斜した立坑４に沿って確実に回収できる。

また、セグメント３０はＲＣセグメントからなるものとしたが、鋼製セグメントからなるものであってもよい。鋼製セグメントは、外周面を形成するスキンプレート８６を有すると共にスキンプレート８６から内周側に突起する主桁８７、縦リブ（図示せず）及び継手板（図示せず）等を有し、内周側が凸凹に形成されている。また、主桁８７はスキンプレート８６の上下両端から内周側に突起されている。このため、図１３（ａ）、（ｂ）に示すように、回収用ジャッキ６３の基端側と伸縮端側にトンネル壁４ａに沿って滑る固定ソリ８５を設置するとよい。固定ソリ８５は、上下に延びるように配置されると共に、複数のセグメント３０に跨がる長さに形成されるとよい。固定ソリ８５は、複数のセグメント３０に跨がる長さに形成されることで常に複数の主桁８７に跨がることとなり、複数の主桁８７に沿って滑ることができる。具体的には、固定ソリ８５は、セグメント幅（セグメント３０の上下寸法）の２倍以上の長さに形成されるとよい。

また、鋼製セグメントの場合、盛替え装置６０の反力ジャッキ６９を例えば主桁８７上に載せる等して主桁８７に係合させて主桁８７から反力を取るとよい。一般に鋼製セグメントは、グラウトホール（図示せず）より主桁８７の方が強度が高い。また、補強が必要な場合、グラウトホールより主桁８７の方が容易に補強できる。なお、反力ジャッキ６９は、鋼製セグメントに設けられたリブ等から反力を取るものであってもよい。

１ 分岐シールド機
２ 主トンネル坑
４ 立坑
５ カッタ
６ 駆動部
７ 内殻
８ 外殻

Claims (10)

1. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記カッタは、外径が前記内殻の外径と同じかそれ以下に形成されたカッタ中央部と、前記カッタ中央部に脱着可能に設けられ外径が前記外殻の外径と同じかそれ以上に形成されたカッタ外延部とを備え、
   前記分岐シールド機で掘進するときは前記カッタ中央部と前記カッタ外延部とで地山を掘削し、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、前記カッタ中央部から前記カッタ外延部を取り外すと共に内殻を外殻から取り外し、そのカッタ外延部と前記内殻とを構築した立坑から反力を取りながら立坑を通して降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
2. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記外殻の下端には、テールフレームが取り外し可能に設けられ、前記外殻には、分岐シールド機を推進させるシールドジャッキが前記テールフレーム内に延出して設けられ、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、内殻を外殻から取り外し、その内殻を構築した立坑から反力を取りながら立坑に沿って降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
3. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記外殻には、分岐シールド機を推進させるシールドジャッキが取り外し可能に設けられると共に取り外した前記シールドジャッキを径方向内方にガイドするガイド装置が設けられ、前記内殻には、前記ガイド装置にガイドされて径方向内方に移動された前記シールドジャッキが移設されるジャッキホルダが設けられ、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、内殻を外殻から取り外し、その内殻を構築した立坑から反力を取りながら立坑に沿って降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
4. 前記内殻を前記主トンネル坑内に回収する際、前記立坑直下の前記主トンネル坑内に、複数の仮セグメントを組み立てて仮設台を仮設し、前記内殻が前記仮設台に至ったとき、前記ジャッキホルダに移設されたシールドジャッキを前記仮設台上に載せ、前記仮設台を上側から順次解体しつつ解体後の前記仮設台上に前記シールドジャッキを盛り替えて前記内殻を降下させる請求項３に記載の地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
5. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記外殻と前記内殻には、これら外殻及び内殻を結合するためのピンが脱着可能に設けられ、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、前記外殻及び前記内殻から前記ピンを抜いて前記外殻と前記内殻との結合を解除すると共に内殻を外殻から取り外し、その内殻を構築した立坑から反力を取りながら立坑に沿って降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
6. 前記分岐シールド機の内殻の中央下部には予め回収用ジャッキが設けられ、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、前記回収用ジャッキの基端側と伸縮端側に、半径方向に伸縮して立坑のトンネル壁に係脱する上下の盛替え装置を構築し、上下の盛替え装置で立坑から反力を取って前記内殻を支持しつつ回収用ジャッキを伸ばして前記内殻を降下させる請求項１から５のいずれかに記載の地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
7. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記内殻の中央下部には予め回収用ジャッキが設けられ、
   前記立坑のトンネル壁はＲＣセグメントを組み立てて形成され、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、内殻を外殻から取り外すと共に前記回収用ジャッキの基端側と伸縮端側に、半径方向に伸縮して前記トンネル壁に係脱する上下の盛替え装置を構築し、かつ、前記回収用ジャッキの基端側と伸縮端側に、前記トンネル壁に沿って走行するガイドローラを設置し、上下の盛替え装置で立坑から反力を取って前記内殻を支持しつつ回収用ジャッキを伸ばして前記内殻を降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
8. 主トンネル坑内より分岐シールド機を上向きに発進させながら立坑を構築し、しかる後、前記分岐シールド機を再使用すべく回収するための地下回収型上向きシールドクライムダウン工法であって、
   前記分岐シールド機を、カッタ及びその駆動部を一体に設けた内殻と、その内殻を収容する外殻とを備えて構成し、
   前記内殻の中央下部には予め回収用ジャッキが設けられ、
   前記立坑のトンネル壁は鋼製セグメントを組み立てて形成され、
   前記分岐シールド機が目的の到達部へ到達した後、内殻を外殻から取り外すと共に前記回収用ジャッキの基端側と伸縮端側に、半径方向に伸縮して前記トンネル壁に係脱する上下の盛替え装置を構築し、かつ、前記回収用ジャッキの基端側と伸縮端側に、前記トンネル壁に沿って滑る固定ソリを設置し、上下の盛替え装置で立坑から反力を取って前記内殻を支持しつつ回収用ジャッキを伸ばして前記内殻を降下させて前記主トンネル坑内に回収することを特徴とする地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
9. 前記トンネル壁はセグメントを組立てて形成され、前記盛り替え装置は、前記セグメントからの反力で前記分岐シールド機の自重を受けるための反力ジャッキを有する請求項６から８のいずれかに記載の地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。
10. 前記外殻と前記内殻との間には、止水用のシールが設けられる請求項１から９のいずれかに記載の地下回収型上向きシールドクライムダウン工法。

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