JPH01315588A - シールド機の発進方法および発進部施工構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、コンクリートやモルタルなどセメントを同
化材とする地中壁を用いて構築した立坑内から泥水式ま
たは土圧式シールド機を発進させて、シールドトンネル
工事を行うための、シールド機の発進方法およびそのシ
ールド機の発進部施工構造に関する。

〈従来の技術〉 従来、立坑内からシールド機を発進をする場合、薬液注
入工法や凍結工法などの地盤改良によってあらかじめト
ンネル周辺の地盤強度を増加する方法、あるいは、地下
水位の低下を図った後、土留壁を開口して発進させる方
法や、二重鋼矢板工法など鋼矢板を利用してシールド機
の発進時に鋼矢板を引抜いて掘削を開始する方法などが
提案されている。このようなシールド機の発進方法にお
いては、立坑内と地山側との圧力が格段に異なるのでシ
ールド発進時の開口作業は、地山の崩壊や出水が生じな
いように、迅速、慎重になされなければならない。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、かかる従来のシールド機の発進方法のう
ち、地盤改良を行って止水および切羽の自立を図る上記
方法にあっては、これに要する工期やコストが多大とな
るだけでなく、その品質も信頼性に欠けるため、施工の
確実性に問題があった。また、上記鋼矢板を用いる方法
では軟弱地盤など地盤条件や施工深さおよび被圧水など
の条件により、適応範囲が限定されるという欠点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たものであり、シールド発進部の施工構造を圧力バラン
ス形の簡素な施工構造にすることによって、安全かつ確
実にシールド機の発進を行えるようにするとともに、こ
れを比較的ローコストにて実現することができるシール
ド機の発進方法およびその発進部施工構造を得ることを
目的とする。

く課題を解決するための手段〉 この発明にかかるシールド機の発進方法は、立坑に筒状
チャンバをセットした後に、これの外周辺には堅牢な内
壁を打設し、また内部には地中壁に接する固化壁を打設
し、シールド機の先端部を筒状チャンバ内に設置した後
、前記筒状チャンバとシールド機のスキンプレート間を
シールし、前記シールド機により、さらにシールド機前
面の前記固化壁と地中壁の一部を掘削しながら発進させ
るようにしたものである。ここで前記筒状チャンバとシ
ールド機のスキンプレート間のシールは、筒状チャンバ
の前後２箇所に固着したパッキングに囲まれた部分を裏
込材にて注入することにより行う。また、シールド機の
前面の掘削は、シールド機前面と固化壁内の筒状チャン
バ内に泥水を注入しながら行うものである。

また、この発明にかかるシールド機の発進部施工構造は
、立坑の坑口に筒状チャンバが接するように設けられ、
この筒状チャンバの外周辺には内壁が設けられ、内部に
は地中壁に接するように固化壁が設けられたものである
。ここで、筒状チャンバには、チャンバ内部に開口する
裏込注入用パイプと、シールド機前面と固化壁間の筒状
チャンバ内に泥水を供給する圧力調整用の泥水供給パイ
プがそれぞれ配設されている。

〈作用〉 この発明において、シールド機前面の筒状チャンバ内の
外周辺に堅牢な内壁を打設するとともに。

内側に固化壁を打設しているので、地山からの土圧や高
い水圧が地中壁に作用しても、立坑内への湧水や地山の
崩壊なしに地中壁の開口とシールド機の発進を安全に実
施できるようにする。また、シールド機の前面の筒状チ
ャンバ内の空間に泥水により密閉状態にして掘削を開始
すると、上記地山からの土圧や高い水圧がシールド機に
作用しても、あらかじめそのような圧力に耐えられるよ
うに前記筒状チャンバ内の圧力をコントロールして周辺
地盤がゆるむのを防止できる。さらに、筒状チャンバと
シールド機間をシールすることにより上記地山からの高
い圧水を立坑内に浸入することをくい止めることもでき
る。

なお、この発明における立坑は、地中壁を構成する坑口
付近の材質をシールド機のカッタービットで切削可能な
材料で構成することにより得られ、この立坑における筒
状チャンバの取付構造および内壁、固化壁からなる強固
な構造を容易に形成でき、シールド機の発進を容易、安
全に実施できるようにするとともに１発進部施工構造の
簡素化が図れる。

〈発明の実施例〉 以下に、この発明の一実施例を図について説明する。第
１図はこの発明の発進部構造を具体的に示すものであり
、これをシールド機の発進方法に従って順次説明する。

まず、第１図において、１はセメントなどを同化材とす
る地中壁であり、この例ではＨ鋼を芯材とするモルタル
柱列壁をたとえば長方形に閉合配設したものである。そ
してこの強固な地中壁１にて囲まれた部分が立坑となる
。

２は上記のように形成した立坑の一部壁面に接するよう
に設けられた前後にフランジ部２ａ、２ｂを有する円筒
チャンバで、全体として筒状の鋼材からなり、この円筒
チャンバの設置後に、これの外周部に、地中壁１に内接
するように内壁３が打設される。なお、上記円筒チャン
バ２の中央付近と後端部付近の内側には、所定幅のリン
グ状弾性の第１のパッキング４と第２のパッキング７と
が固着され、第２のパッキング７はヒンジ式のパッキン
グ押えなどでその内端部が前方に傾斜するようになって
いる。また、内壁３の打設に前後して、円筒チャンバ２
の内部に、たとえば６００ミリ厚の地中壁１に接するよ
うに、３５０ミリ厚のソイルセメントなどのあまり堅牢
ではない固化壁５が打設される。９は泥水タンク６から
の圧力調整パイプであり、バルブ１ｏを介して泥水・グ
ラウト供給パイプｌｌａに接続し、これの出水端が円筒
チャンバ２の上下から内部に開口して、シールド機２０
の前面と固化壁５間に泥水が圧入されるように配設して
いる。この泥水・グラウト供給パイプｌｌａは、バルブ
１２を介して途中から、グラウト注入パイプ１３を接続
して、後述するように、シールド機２ｏにより地中壁１
を貫通後にセグメント背面の空隙部にグラウトを注入す
るパイプとしても利用するものである。また、１４は裏
込注入用パイプで、これの出口がバルブ１５を介して円
筒チャンバ２とシールド機２０のスキンプレート１７間
において９０°ごとの間隔で室内にそれぞれ開口するよ
うに設けられている。２０はこのような円筒チャンバ２
内に設置されるシールド機であり、これの発進に当って
は、カッタービット１６の先端が固化壁５に圧接される
とともに、シールド機２０のスキンプレート１７と円筒
チャンバ２ならびにパッキング４および７で囲まれる空
間８に裏込材などによるシールを行なう。さらに、必要
に応じてシールド機２ｏの前面に前記泥水タンク６から
の泥水を満たす。この場合圧力調整パイプ９側のバルブ
１０を開いて泥水タンク６の水位を設定泥水圧に保持し
て地山の圧力に対抗させることができる。続いて、シー
ルド機２０に対向する部位の地中壁１中の芯材としての
Ｈｊｌｌｌａを。

シールド機２０の掘削と貫入を可能にするだけの必要本
数を所定の高さまで引抜き、続いてシールド機２０で掘
削しながら発進させる。

なお、芯材の引抜きに際しては、あらかじめ芯材に配設
した注入パイプ（図示せず）により、芯材先端に発生す
るボイド部に必要に応じてグラウト材の注入を行う。シ
ールド機２０が地中壁１を掘削・開口して円筒チャンバ
２内をトンネル覆工用のセグメントで置き換えられた時
点で泥水・グラウト供給パイプ１１からグラウト注入を
行い、確実な止水を行う。

第２図はシールド機の発進方法の作業手順を更に詳細に
示すフロー図であり、これについて第３図および第４図
を参照しながら説明する。

まず、立坑地中壁を連続柱列工法などで施工し。

立坑の掘削が終了する（ステップＳ１）、つぎに、仮設
備（ステップＳ２）として立坑内における坑口の作業（
Ｓ２−ａ、ｂ、ｃ）手順とシールド機２０の取り付は作
業手Ｊｌｌｉ　（Ｓ２−１．２．３）　がｍ行して行な
われる。また、これとは別に図示していないが、電気・
泥水関連の仮設備のための作業もまた前記仮設備（ステ
ップＳ２）と並行して進められる。シールド機２０の取
り付は作業は、シールド機架台組立（ステップＳ２−１
）、シールド機組立（ステップＳ２−２）及び反力受組
立（ステップＳ２−３）を順に行なうことによりなされ
る。これと共に坑口の作業が行われるが、これが本発明
の要部をなす作業であって、まず、シールド機２０を収
納するための円筒チャンバ２が地中壁１に仮り止めセッ
トされる（ステップＳ２−ａ）。続いて、立坑の本体構
造物としての内壁３が円筒チャンバ２の外周部に打設さ
れ、この時点で円筒チャンバ２が内壁３や地中壁１と一
体化される（ステップＳ２−ｂ）。

つぎに、円筒チャンバ２の内部前面に固化壁５が打設さ
れる（ステップＳ２−ｃ）。この固化壁５は通常、ソイ
ルセメントにより構成されるもので、これにより、シー
ルド機前面のカッターピット１６と地中壁１面の隙間を
調整し、地中壁の初期切削を容易にすると共に地中壁１
の剛性を高めることを目的としている。

さらに１本実施例のように芯材１ａをシールド機２０の
発進直前に引き抜いて掘進するような場合では、芯材１
ａの引抜き時に地中壁のコンクリートにひびわれが生じ
て地中壁１の止水性が損なわれる場合でも、固化壁５は
比較的大きな変形に追従でき、止水壁としての機能をも
果たす。

坑口の構築とシールド機の組立てが完了すると、シール
ド機を挿入して固化壁５の一部分を切削しながらシール
ド機自体を円筒チャンバ２内に設置する（ステップＳ３
）。つぎに、円筒チャンバ２の軸方向内面に１ｍ１ｉし
て固着されている第１と第２のパッキング４と７間の空
隙部分８に裏込注入用パイプ１４を介して裏込材の注入
を行う（ステップＳ４）。次に泥水・グラウト供給パイ
プ１１から圧力調整パイプ９を介してシールド前面と固
化壁間の切羽空隙部に泥水を供給する（ステップＳ５）
。切羽の泥水に加える圧力は、切羽地山の土庄や水圧に
応じた値を泥水供給パイプ端部に連設する泥水タンク６
の水位をコントロールすることによって行う。シールド
機２０に加わる泥水圧が適正なことを確認したのち、第
３図の点線で示すように、シールド機が掘進するのに必
要な数の地中壁１の芯材１ａを上方に所定の高さまで引
抜く（ステップＳ６）と共に、そのボイド部にグラウト
の注入を行う（ステップＳ７）。

一連の作業が支障なく行われていることを確認した段階
で、すみやかにシールド機１の掘進を開始する（ステッ
プＳ８）。掘進がセグメント２リング分（約２ｍ程）進
み、シールド機２０が地中壁１を貫通した段階（ステッ
プＳ９）で、バルブ１２を開いて坑口部のグラウトの注
入を泥水・グラウト供給用パイプ１１を使って行う（ス
テップ５１０）。

この後は、掘進とセグメントの組立を交互に行ないなが
ら到達部まで施工していく（ステップ５１１）。

なお、前述の円筒チャンバ２の前後には、第１と第２の
パッキングを用いてこの中に裏込材を注入加圧して、坑
口の地山部での土庄・水圧とバランスさせ、土砂の流入
、崩壊をより十分に防止するようにしている。

なお、上記地中壁１を構成する芯材１ａには、引抜き抵
抗を低減するため、打込み前に、予めハイスライドワッ
クスなどの被覆を施しておく必要がある。これにより、
シールド機による切削が困難な芯材がある場合でも、多
滑車式杭引抜き機などにより、シールド機通過位置のす
ぐ上まで、芯材１ａを容易に引抜くことができる。

また、シールド機２０の発進時に円筒チャンバ２の内部
に充填した加圧泥水の圧力は、泥水タンク６の水圧によ
って一定値に保たれる構造となっているため、基本的に
泥水圧のコントロールが不要であり、また、切羽の崩壊
などの判断は、泥水タンクの泥水の増減（泥水面の変化
）を監視するほか、シールド機２０に搭載した土圧計や
ジヤツキ荷重計などの諸データを管理することによって
も行える。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明によれば、立坑に円筒チャンバ
をセットし、これの外側および内側にそれぞれ内壁およ
び固化壁を打設し、シールド機を発進させるようにした
ので、シールド発進のための施工作業が、大掛りな設備
を用いることなく、全体として極めて簡単に、しかも極
めて安全かつ迅速に行うことができるという効果が得ら
れる。

また、円筒チャンバの内側２箇所に固着したパッキング
を用いれば、この間に裏込材を注入して地山側から坑内
への泥水の噴出を防止することができる。さらに、シー
ルド機前面と同化壁間の円筒チャンバ内に圧力泥水を入
れることにより１円筒チャンバ内と地山側との圧力バラ
ンスを確保し、安全にシールド機を掘進することもでき
る。

一方、これとは別の発明によれば、立坑における円筒チ
ャンバの取付構造、内壁、固化壁の強固な打設構造が容
易かつ安価に得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるシールド機の発進部施工構造
を示す断面図、第２図はシールド機の発進の作業手順を
示すフロー図、第３図はシールド機の立坑的設置状況を
示す斜視図、第４図はグラウト注入を示す要部の破断斜
視図である。 １・・地中壁、２・・円筒チャンバ、３・・内壁、５・
・固化壁、４，７・・第１と第２のパッキング、ｌｌａ
、ｌｌｂ・・泥水・グラウト供給パイプ、１４ａ、１４
ｂ・・裏込材注入用パイプ、１７・・シールド機のスキ
ンプレート、２０・・シールド機。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）地中壁を用いて構築した立坑内にシールド機を設置
   した後、このシールド機で地山を掘削していくシールド
   機の発進方法において、前記立坑に筒状チャンバをセッ
   トし、この筒状チャンバの外周辺に内壁を打設するとと
   もに、その筒状チャンバ内部の前記地中壁に固化壁を打
   設し、前記シールド機を筒状チャンバ内に設置した後、
   前記筒状チャンバとシールド機のスキンプレート間をシ
   ールし、前記シールド機によりシールド機前面の前記固
   化壁と地中壁の一部を掘削しながら発進させるようにし
   たシールド機の発進方法。 ２）前記筒状チャンバとシールド機のスキンプレート間
   のシールが、筒状チャンバの前後２箇所に固着したパッ
   キングにより囲まれた部分を裏込材で注入するものであ
   る請求項１記載のシールド機の発進方法。 ３）シールド機前面の地中壁の掘削が、前記シールド機
   前面と固化壁間の筒状チャンバ内に泥水を注入してから
   掘削し、発進するようにしたものである請求項１記載の
   シールド機の発進方法。 ４）地中壁の施工によって形成した立坑と、この立坑の
   坑口に接するように配置されたシールド機の先端部を収
   納する筒状チャンバとこの筒状チャンバの外周辺に打設
   された内壁と、前記筒状チャンバの内部に打設された固
   化壁とを備えたシールド機の発進部施工構造。 ５）筒状チャンバに、これの内部に開口する裏込材注入
   用パイプと圧力調整用の泥水供給パイプをそれぞれ配設
   した請求項４記載のシールド機の発進部施工構造。 ６）筒状チャンバ長手方向内側の前後２箇所に全周にわ
   たって止水用のパッキングを固着した請求項４記載のシ
   ールド機の発進部施工構造。