JPH03156096A - シールド・トンネルの地中接合装置及び地中接合工法 - 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、１本のトンネルを２台のシールド機を用い
てトンネルの両側端から掘削して、これを途中で接合す
るシールド・トンネルの地中接合装置及び地中接合工法
に関するものである。

［従来の技術］ 近年、軟弱な地盤等にトンネルを掘削するシールド工法
の工期短縮化を図る目的で、築造すべきトンネルの両側
端に相当する位置に発進立坑を掘削して、これら発進立
坑から２台のシールド機によりトンネルを掘削し、それ
らを途中で接合することによりトンネルを完成させる、
地中接合工法と呼ばれる手法が提案、実施されている。

しかし、上記各々のシールド機の先端部には、地山を掘
削するカッタ装置が設置されているのが通常であるので
、これら２台のシールド機が、接合部においてその先端
部を互いに当接する程度にまで接近することは大変困難
である。従って、トンネル接合時には、その接合部付近
において所定距離の地山を残した状態でシールド機を解
体し、この残された地山を何等かの手段により掘削、除
去する必要が生じる。しかしながら、以上のような方法
で上ンネル接合を行ったのでは、上記残された地山に対
する土留め作業や上水作業が大掛かりになると共に、工
費、工期共に嵩んでしまい、大変不経済であった。

そこで、上記２台のシールド機のうち、一方のシールド
機にそのスキンプレート内に格納される円筒状の貫入リ
ングを設けておき、トンネル接合時にこの貫入リングに
より接合部の地山を覆うことで、土留め及び止水を行い
、これにより安全かつ確実にトンネル接合を行いうる地
中接合工法が最近提案されている。すなわち、第５図な
いし第８図に示すように、図中、符号Ｇｉは両側端から
掘削されてきたシールド・トンネルの接合部付近の地山
であり、この地山Ｇｉ内では、シールド機ｌが、その前
部に設けられたカッタ装置２により右側から左側に向っ
てトンネルＴａを掘削し、また、シールド機３が、その
前部に設けられたカッタ装置４により左側から右側に向
って他方のトンネルＴｂを掘削している。そして、シー
ルド機ｌの後方に形成されたトンネルＴａの壁面は、こ
のシールド機ｌの内部で組み立てられたセグメント５．
５、・・・によって１次覆工され、同様に、シールド機
３の後方に形成されたトンネルＴｂの壁面は、このシー
ルド機３の内部で組み立てられたセグメント６．６、・
・・によって１次覆工されている。

以上の構成において、シールド機ｌとシールド機３は、
築造すべきトンネルの両側端からそれぞれトンネルＴａ
、Ｔｂを掘削してそれらを途中で接合する構造の地中接
合装置を構成している。

上記シールド機ｌの外殻を成す円筒状のスキンプレート
７の先端部は、このスキンプレート７と同径に形成され
た外筒８と、この外筒８より小径に形成された内筒９と
により、二重に形成されている。これら外筒８と内筒９
との間には、鉄板を円筒状に形成してなる貫入リングｌ
Ｏが格納されている。

また、図中、符号１１は、スキンプレート７内に周方向
に間隔を置いて複数個（第５図に一つのみ図示）設けら
れた押し出しジヤツキである。この押し出しジヤツキ１
１，１１、・・・の先端は、上記貫入リングＩＯに取り
付けられている。また、上記外筒８内周面及び内筒９外
周面には、リップシール等のシール材１２．１２、・・
・が、上記貫入リング１０をその両側面から挾持するよ
うに設けられ、以上の構成により、貫入リングｌＯは、
スキンプレート７の軸線に沿って前後方向に摺動自在に
構成されている。符号１３は、内筒９内を閉塞するよう
に設けられた仕切り板である。

一方、上記カッタ装置２は、仕切り板１３に軸支された
軸体１４と、この軸体１４先端部に固定され、スキンプ
レート７の軸線からその径方向に放射状に延在するスポ
ーク１５．１５．１５、スポーク１６．１６．１６と、
スポーク１５．１５、ｌ５の射面に多数取り付けられた
切削刃（カッタ）１７．１７、・・・及びスポークＩ６
．１６．１６の先端部に取り付けられた切削刃Ｉ７．１
７、・・・とから概略構成されている。

この構成において、スポーク１５．１５．１５はその先
端を通る円の直径が内筒９の内径よりやや小径となるよ
うに形成されており、スポーク１６．１６．１６は伸縮
自在に支持されると共に付設されたジヤツキ等からなる
伸縮機構１８によりスキンプレート７の径方向に伸縮で
しるようになっている。

また、仕切り板１３の後側には、袖体１４後端部と係合
して、この軸体！４を回転駆動及び前後移動する油圧モ
ーター等の駆動機構１９が取り付けられ、これにより、
カッタ装置２全体が上記スキンプレート７の軸線を中心
軸として回転駆動され、また軸方向に前後移動されるこ
ととなる。

また、符号２０は、スキンプレート７内に周方向に間隔
を置いて設けられ、上記セグメント５の先端に反力を取
ってシールド機１を前方に推進さ仕るためのシールドジ
ヤツキである。

一方、シールド機３は、その構成が以下の部分を除きシ
ールド機ｌと同様である。シールド機３のスキンプレー
ト２１の先端部が上記シールド機１と同径の円筒状の外
筒２２および内筒２３とにより二重に形成されている。

これら外筒２２と内筒２３の間が、シールド機ｌの貫入
リング１０が貫入される貫入室２４とされている。

この貫入室２４内には、上記外筒２２及び内筒２３間の
間隔より僅かに薄い肉厚に形成された保護リング２５が
嵌入されている。この保護リング２５はジヤツキロッド
２６を介して引き込みジヤツキ（図示略）によりスキン
プレート２１の軸線に沿って前後方向に移動自在に構成
されている。

次に、以上のような構成を有する地中接合装置を用いた
シールド・トンネルの地中接合工法について説明する。

まず、シールド機１，３を用いて、トンネルの両側端か
らトンネルＴａ、Ｔｂを掘削しつつ、トンネルＴａ、Ｔ
ｂの壁面にセグメント５．６を組み立てることで、１次
覆工を行う。この際、カッタ装置２．４の切削刃１７．
１７・・・を有するスポーク１６．１６．１６を伸縮機
構１８．１８．１８により伸張させることで、掘削する
トンネルＴａ。

Ｔｂの径を外筒８．２２と少なくとも同径としておく。

そして、シールド機３をトンネル接合部に到達させ、伸
張させておいたスポークＩ６．１６．１６を内筒２３の
内径よりも短く短縮させた後に、駆動機構１９により、
カッタ装置４を内筒２３内に収納し、シールド機３をシ
ールドジヤツキ２０により前方に推進させる。

シールド機ｌがシールド機３にシールド機１の機長の３
倍程度の距離にまで接近した時点で、シールド機１，３
間の相対位置を確認し、これらシールド機１１３の両軸
線が一致するようにシールド機１の掘進方向を修正しつ
つ、さらにトンネル掘削を継続する。

そして、トンネルの接合部において、シールド機１．３
間に所定の長さの地山Ｇｊを残した状態でシールド機ｌ
を停止させる。

次に、シールド機３のカッタ装置４と同様にシールド機
Ｉのカッタ装置２の収納を行う。

次に、押し出しジヤツキ１１，１１．・・・を駆動する
ことで、貫入リングＩＯをシールド機ｌのスキンプレー
ト７の軸線に沿って前方に摺動させ、その先端を保護リ
ング２５に当接させる。さらに、押し出しジヤツキ１１
，１１．・・・による貫入リングｌＯの押し出しを続け
つつ、これに連動して、引き込みジヤツキを駆動するこ
とで、その保護リング２５に貫入リングＩＯの先端を当
接させたまま、保護リング２５を後方に摺動させ、これ
により、貫入リング１０を貫入室２４奥にまで引き込む
。すなわち、第８図に示すようにこの貫入リング１０に
より、シールド機１，３の間に残されたトンネル接合部
の地山Ｇｊを覆うのである。

この後、スキンプレート７．２１内の装置及び周辺機材
を解体、撤去し、さらに貫入リング１０の両端部を内筒
９．２３に溶接して固定する。そして、残された地山Ｇ
ｊを掘削し、シールド機１１３のスキンプレート７．２
１内面に、２次覆工の厚さを含めた場所打ちコンクリー
トを打設することで、トンネル接合部の覆工を行う。以
上の工法により、シールド・トンネルの接合部の施工が
完了する。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記従来のシールド機１，３においては、カ
ッタ装置２．４の構成のうち、カッタ装置２．４の伸縮
自在な部分が切削刃を有する伸縮自在なスポーク状とな
っている。しかし、スポーク状となったカッタ装置２．
４の伸縮自在な部分は、伸張させた状態で回転させ地山
を掘削するのに強度的に問題かある場合もあり、長距離
掘進する際に耐久性に不安があった。また、カッタ装置
２．４の外周部分は、スポーク１６．１６．１６となっ
ているので、トンネル掘削時にカッタ装置２．４の上部
、すなわちトンネル先端の上部を覆う山留が無く、トン
ネル先端が崩れる危険があった。さらに、スキンプレー
ト７．２１の先端部は、外筒８．２２と内筒９．２３と
の二重構造になっているために、スキンプレート７．２
１の先端部が厚くなり、スキンプレート７．２１先端下
部から掘削した土砂を取り込みにくくなっている。とこ
ろが、スキンプレート７．２１の前部に設けられたカッ
タ装置２．４の外周部分はスポーク１６．１６．１６と
なっているため、トンネル先端下部にたまった土砂をす
くい上げることができず、土砂の取り込みを円滑に行え
ないという欠点があった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、カッタ
装置の耐久性を向上させ、トンネル掘進時にトンネル先
端上部の山留を行うことができると共に、スキンプレー
ト先端下部の土砂取り込みを容易にすることの可能なシ
ールド・トンネルの地中接合装置及び地中接合工法の提
供を目的としている。

［課題を解決するための手段］ この発明のシールド・トンネルの地中接合装置は、前部
に設けられたカッタにより地山を掘削しつつ、内部で一
次覆工用のセグメントを組み立てながら、シールドジヤ
ツキでこのセグメントの先端に反力を取ることで地中を
推進するシールド機を２台用い、築造すべきトンネルの
両側端からそれぞれトンネルを掘削してそれらを途中で
接合することによりトンネルを完成させるシールド・ト
ンネルの地中接合装置であって、上記一方のシールド機
は、そのスキンプレートの先端部が外筒と内筒とにより
二重に形成されていると共に、このシールド機の外筒と
内筒との間にはシールド機の前後方向に移動自在な貫入
リングが収納され、かつ、上記他方のシールド機には、
そのスキンプレートの先端部が上記一方のシールド機と
同径の外筒と内筒とにより二重に形成されることで上記
貫入リングが貫入される貫入室が形成され、さらに、そ
れぞれのシールド機のカッタはスキンプレートの半径方
向に移動自在に支持されていると共に、これらカッタの
最外周には、カッタを有した補強リングが着脱自在に取
り付けられているものである。　また、この発明の地中
接合工法は、上記２台のシールド機を対向配置し、これ
らシールド機によりトンネルを掘削し、このトンネルの
掘削終了直前において上記２台のシールド機の補強リン
グをそれぞれカッタから取り外し、この補強リングをそ
のまま残し、上記カッタをそれぞれ内筒の内側まで後退
させ、上記一方のシールド機の貫入リングをこのシルー
ド機の軸線に沿ってそれぞれの上記補強リングと上記カ
ッタ間を通し面方に移動させ、この貫入リングを上記他
方のシールド機の貫入室に貫入することにより上記２台
のシールド機の間に残されたトンネル接合部の地山を覆
い、上記２台のシールド機を解体して接合部の地山を掘
削し、更に上記接合部の壁面を覆工するものである６ ［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面を参照しながら説明する
。第１図ないし第４図はこの発明のシールド・トンネル
の地中接合装置を示すものであり、これら図において、
上記第５図ないし第８図に示す従来の技術の構成要素と
同一の要素については、同一符号を付してその説明を省
略する。

第１図ないし第４図に示すシールド機２８．２９（シー
ルド機２９は第４図だけに示す）は、上記シールド機ｌ
、３と同様に築造すべきトンネルの両側端から掘削し、
それらトンネルを途中で接合する地中接合装置である。

上記シールド機２８の前部には、地山を掘削するカッタ
装置３０か設けられている。このカッタ装置３０は、仕
切り板１３に軸支された軸体１４と、この軸体１４先端
部に固定され、スキンプレート７の軸線からその径方向
に放射状に延在するスポーク３１，３１．３１、スポー
ク３２．３２．３２とスポーク３１，３１，３１の前面
に取り付けられた切削刃１７．１７、・・・及びスポー
ク３２．３２．３２の先端部の前面に取り付けられた切
削刃１７、Ｉ７、・・・と、スポーク３２．３２．３２
の端部に着脱自在に取り付けられた補強リング３４とか
ら概略構成されている。

この構成において、スポーク３Ｉ、３１，３１はその先
端を通る円の直径が内筒９の内径よりやや小径とされて
おり、スポーク３２．３２．３２は伸縮自在に支持され
ると共に付設されたジヤツキ等からなる伸縮機構３３．
３３．３３によりスキンプレート７の径方向に伸縮でき
るようになっている。この場合、補強リング３４は、伸
縮機構３３．３３．３３により伸張された状態のスポー
ク３２．３２．３２の端部に取り付けられている。

上記補強リング３４は、少なくともスキンプレート７と
同径とされ、前後方向の幅がスポーク３２とほぼ同幅と
され、補強リング３４の前面に切削刃３５．３５、・・
・（第３図及び第４図に図示）が設けられているもので
ある。

また、シールド機２９のカッタ装置３６も、カッタ装置
３０と同様の構成となっている。

上記シールド機２８．２９のその他の構成については、
上記第５図ないし第８図に示す従来のシールド機と全く
同様である。

次に、以上のような構成を有する地中接合装置を用いた
シールド・トンネルの地中接合工法について説明する。

従来のシールド・トンネルの地中接合工法と同様に、シ
ールド機２８とシールド機２９は、築造すべきトンネル
の両側端からそれぞれトンネルを掘進しつつ１次覆工を
行う。このトンネルを掘進する際にシールド機２８．２
９は、トンネルの内筒９．２３の径より内側を、スポー
ク３１．３１．３Ｉに取り付けられた切削刃１７、Ｉ７
、・・・により掘削し、その外側を補強リング３４．３
４に補強されたスポーク３２．３２．３２の先端部前面
に取り付けられた切削刃１７．１７、・・・と補強リン
グ３４に取り付けられた切削刃３５．３５、・・・とに
より掘削する。従って、シールド機２８．２９において
は、補強リング３４がスポーク３２．３２．３２を補強
し、切削刃３５．３５、・・・が切削刃１７．１７、・
・・にかかる負担を分担する。また、シールド機２８．
２９は、カッタ装置３０．３６の外周が補強リング３４
．３４に覆われているので、トンネル先端部を山留した
状態で掘削を行う。さらに、掘削された土砂は、この補
強リング３４．３４により一旦掻上げられてからスキン
プレート７．２１の先端下部に取り込まれる。

次にシールド機２８．２９がトンネル接合部に近付いた
ら、シールド機２８．２９間の相対位置を確認し、シー
ルド機２８．２９の両軸線を一致さ仕、トンネル接合部
まで掘進させる。

このトンネル接合部において、シールド機２８．２９の
カッタ装置３０．３６のそれぞれの補強リング３４．３
４からスポーク３２．３２．３２を取り外し、この補強
リング３４．３４はそのままの位置に残す。次に、伸縮
機構３３．３３．３３によりカッタ装置３０．３６のス
ポーク３２．３２．３２を内筒９．２３の半径よりも短
く短縮する。

この際、従来の工法では、トンネル先端部の山留を行う
ためカッタ装置２．４を内筒９．２３の中に収納し、シ
ールド機１，３を押し出していたが、この工法において
は、トンネル先端部が補強リング３４．３４により山留
されているのでその必要はない。

次に、第４図に示すように従来の地中接合工法と同様に
シールド機２８の貫入リングｉｏをこのシールド機２８
の軸線に沿って補強リング３４．３４とカッタ装置３０
．３６間を通し前方に移動させ、この貫入リング１０を
シールド機２９の貫入室２４に貫入することにより２台
のシールド機２８．２９の間に遺されたトンネル接合部
の地山Ｇｊを覆い、２台のシールド機を解体して接合部
の地山を掘削する。この際に、第３図（ｂ）に示すよう
に貫入リングは、取り外された補強リング３４と短縮さ
れたカッタ装置３０の間を移動するので、補強リング３
４がトンネル接合の障害となることはない。

以下、従来のシールド・トンネルの地中接合工法と同様
に２次覆工まで行いトンネルを完成させる。

以上のように、本実施例のシールド・トンネルの地中接
合装置を用いた地中接合工法によれば、カッタ装置３０
．３６のスポーク３２．３２．３２の端部に切削刃３５
．３５、・・・を有する補強リング３４．３４を取り付
けたことにより、スポーク３２．３２．３２が補強され
、かつ、トンネル掘削時に負担の大きいカッタ装置外周
に切削刃３５．３５、・・・が取り付けられ切削刃が増
えたためにカッタ装置の耐久性が向上し長距離掘進が可
能となる。

また、補強リング３４，３４により掘削中のトンネル先
端上部が覆われ、山留がなされるためトンネル先端部が
崩れるのが防止できる。

さらに、補強リング３４．３４がトンネル先端下部にた
まった土砂を掻上げることにより、スキンプレート７．
２１の先端下部からの土砂の取り込みを円滑に行うこと
ができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、シールド機を
２台用い、築造すべきトンネルの両側端からそれぞれト
ンネルを掘削してそれらを途中で接合することによりト
ンネルを完成させるシールド・トンネルの地中接合装置
及び地中接合工法において、シールド機のスキンプレー
ト前部に設けられたカッタ装置の最外周にカッタを有す
る補強リングを取り付けることにより、この補強リング
がカッタ装置を補強し、かつ、一番負担のかかるカッタ
装置最外周のカッタが増えるため、カッタ装置の耐久性
が向上し、トンネルの長距離掘削が可能となる。

また、上記補強リングによりトンネル掘削中に力ヴタ装
置上部すなわちトンネル先端上部が覆われ山留がなされ
るためトンネル先端上部が崩れるのを防止することがで
きる。

さらに、上記補強リングが掘削された土砂を掻上げるた
めスキンプレート先端下部からの土砂の取り込みを円滑
に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はこの発明の実施例を示す図であっ
て、第１図はシールド機を示す要部側断面図、第２図は
シールド機のカッタ装置を示す要部正面図、第３図（Ａ
）はトンネル掘削中のシールド機の要部側断面図、第３
図（Ｂ）は貫入リングを押し出しているシールド機の要
部側断面図、第４図は地中で接合している２台のシール
ド機の要部側断面図、第５図ないし第８図は従来の技術
を示す図であって、第５図はシールド機を示す要部側断
面図、第６図はシールド機のカッタ装置を示す要部正面
図、第７図はトンネル掘削中の２台のシールド機を示す
側断面図、第８図は地中で接合している２台のシールド
機を示ず側断面図である。 Ｇｉ、Ｇｊ・・・・・・地山、Ｔａ５Ｔｂ・・・・・・
トンネル１．３．２８．２９・・・・・・シールド機、
２．４．３０．３６・・・・・・カッタ装置、７．２１
スキンプレート、ＩＯ・・・・・貫入リング、１７．３
５・・・・・・切削刃、２４・・・・・貫入室、１５．
１６．３１．３２・スポーク、３４・・・・・補強リン
グ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前部に設けられたカッタにより地山を掘削しつつ
   、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てながら、シ
   ールドジャッキでこのセグメントの先端に反力を取るこ
   とで地中を推進するシールド機を２台用い、築造すべき
   トンネルの両側端からそれぞれトンネルを掘削してそれ
   らを途中で接合することによりトンネルを完成させるシ
   ールド・トンネルの地中接合装置であって、 上記一方のシールド機は、そのスキンプレートの先端部
   が外筒と内筒とにより二重に形成されていると共に、こ
   のシールド機の外筒と内筒との間にはシールド機の前後
   方向に移動自在な貫入リングが収納され、かつ、上記他
   方のシールド機には、そのスキンプレートの先端部が上
   記一方のシールド機と同径の外筒と内筒とにより二重に
   形成されることで上記貫入リングが貫入される貫入室が
   形成され、さらに、それぞれのシールド機のカッタはス
   キンプレートの半径方向に移動自在に支持されていると
   共に、これらカッタの最外周には、カッタを有した補強
   リングが着脱自在に取り付けられていることを特徴とす
   るシールド・トンネルの地中接合装置。
2. （２）請求項１記載のシールド・トンネルの地中接合装
   置である２台のシールド機を対向配置し、これらシール
   ド機によりトンネルを掘削し、このトンネルの掘削終了
   直前において上記２台のシールド機の補強リングをそれ
   ぞれカッタから取り外し、この補強リングをそのまま残
   し、上記カッタをそれぞれ内筒の内側まで後退させ、上
   記一方のシールド機の貫入リングをこのシールド機の軸
   線に沿ってそれぞれの上記補強リングと上記カッタ間を
   通し前方に移動させ、この貫入リングを上記他方のシー
   ルド機の貫入室に貫入することにより上記２台のシール
   ド機の間に残されたトンネル接合部の地山を覆い、上記
   ２台のシールド機を解体して接合部の地山を掘削し、更
   に上記接合部の壁面を覆工することを特徴としたシール
   ド・トンネルの地中接合工法。