JPH0340800B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はトンネルの構築工法に関する。 （従来技術） 従来、地下鉄、道路トンネルなどをシールド工
法によつて構築する場合、第１図に示すように、
大型のシールド機によつて掘削断面が円形を呈す
る大口径の横坑を掘削し、かつこの横坑に見合つ
た外径のセグメント１を順次組立ててトンネル２
を構築している。この場合、円形トンネル２の
上、下部は鉄道、自動車などの通行帯としては不
用で無駄な空間３，４となるが、シールド工法の
性質上、掘削断面を円形にすることが望ましく、
このためどうしても不要な断面を掘削せずに済ま
すことはできない。しかして、従来ではかかる空
間３，４を掘削することから掘削土量も多く、そ
れに伴う排土設備などが必要となるため、非常に
不経済であるという欠点があつた。 また、トンネル構築後、トンネル坑内に、例え
ば車輛５用の路床６を構築すべくそれらの資材を
搬入し、新たに路床６を構築する工法を採つてい
るため、構築作業が煩雑であり、長いトンネルな
どの場合、工期が長期化してしまうという欠点が
あつた。 （発明の目的） 本発明は上記の点に鑑み提案されたもので、そ
の目的とするところは、シールド掘進と略同時に
トンネル内に路床を構築していくことにより、工
期を短縮化でき、かつ路床の材料としてシールド
掘進の際に生じる排土を利用し得、費用が安く経
済的であり、しかもこれによつてトンネル外へ運
び出す掘削土を削減でき、ずり出し設備を従来よ
りも縮小でき、この面からも経済的なトンネルの
構築工法を提供するにある。 （発明の構成） 以下、図面に沿つて本発明を説明する。 第２図イ，ロは本発明の一実施例を示すもの
で、この実施例では、シールド掘進の際、必要に
応じて掘削土に所要の強度を得るに必要な硬化剤
を添加して練り混ぜ、この土を材料として切羽近
くにおいてトンネル下部に路床を構築していくこ
とを特徴とするものである。 すなわち、図中１１ａはシールド機本体１１の
シールド筒、１２ａはシールド筒１１ａの後方に
組み立てられトンネル１２を形成するセグメント
であり、シールド筒１１ａ前方部には隔壁１３が
形成され、シールド筒１１ａ内は切羽側の切羽室
１４と坑内１５側とに区分され、かつ切羽室１４
の前部には地山を掘削するための回転可能な回転
カツター１６が設けられている。１７は隔壁１３
の下方部に前端が接続された１次スクリユーコン
ベアである。そして、掘進にあたつては、回転カ
ツター１６により地山を掘削し、その掘削土を切
羽室１４および切羽室１４に接続されるスクリユ
ーコンベア内に充満し、その状態を維持しなが
ら、セグメント１２ａ前端と隔壁１３後面との間
に設けたシールドジヤツキ（図示せず）によりセ
グメント１２ａに反力をとつてシールド機本体１
１の掘進が行われる。なお、切羽室１４に接続さ
れた１次スクリユーコンベア１７は周知構成の通
常のスクリユーコンベアからなり、切羽室１４内
に取り込まれた掘削土を排出するためのもので、
その後端部は斜め上方に立ち上げて配置され、か
つ２次スクリユーコンベア１８と接続されてい
る。この２次スクリユーコンベア１８は１次スク
リユーコンベア１７とフレキシブルに連結され、
シールド機本体１１の進行に追尾できるよう、例
えば下部に車輪を持つ架台（図示せず）により支
持され、かつ、中空円筒状の筒体１９と、この筒
体１９の前部および後部に設けられ、それぞれ独
立して駆動可能な第１、第２の駆動モータ２０，
２１と、この第１駆動モータ２０の軸と連結さ
れ、かつ筒体１９の略中央部から前端部にわたつ
て設けられた第１の回転軸２２と、この第１回転
軸２２に設けられた、例えばリボンスクリユー、
切欠スクリユーからなる攪拌および搬送能力を兼
ね備えたスクリユー羽２３と、第２駆動モータ２
１の軸と連結され、かつ筒体１９の略中央部から
後端部にわたつて設けられているとともに、前端
部に必要に応じ掻き混ぜ棒２４が設けられた第２
の回転軸２５と、この第２回転軸２５に設けられ
た通常のスクリユー羽根２６とを備えており、こ
のスクリユー羽根２６の前端と前記スクリユー羽
根２３の後端とは筒体１９の略中央部下方に設け
られた開閉自在な前方排土口２７の付近で接近し
て配置されている。また、この前方排土口２７と
筒体１９前端部との間には内部にセメントや石灰
などの硬化剤を注入するための硬化剤注入管２８
が設けられ、かつスクリユー羽根２６の後端部付
近における筒体１９の後端部下方にも後方排土口
２９が設けられて２次スクリユーコンベア１８は
構成されている。なお、３０は詳しくは後述する
型枠、３１は硬化剤混合土、３２は硬化剤混合土
３１などからなる硬化土、３３は硬化土３２によ
り形成される路床上を移動し、かつ掘削土砂を運
搬する土砂搬送車、３４，３５は硬化土３２中に
必要に応じ適宜埋設される排水管や送気ダクトで
ある。 次に本発明にかかる工法について説明する。 (1) 先ず、切羽側に面する硬化土３２の前端の前
方部に単位セグメント数リング分の間隔を介し
て型枠３０を設ける。 (2) 回転カツター１６により地山を掘削し、切羽
室１４、１次スクリユーコンベア１７、２次ス
クリユーコンベア１８内に掘削土砂が充満して
いる状態を維持して掘進する。 (3) 次いで、硬化剤を硬化剤注入管２８により２
次スクリユーコンベア１８に注入しながらシー
ルド機本体１１を掘進して、２次スクリユーコ
ンベア１８の前半部内で掘削土と硬化剤とをス
クリユー羽根２３を介し混ぜながら前方排土口
２７より外部に排土し、その硬化剤混合土３１
を(1)で設けた硬化土３２と型枠３０との間に投
入する。このとき２次スクリユーコンベア１８
の後方の通常のスクリユー羽根２６は停止させ
ておく。 (4) 必要量の硬化剤混合土３１を投入し終つたら
硬化剤注入を停止して前方排土口２７のゲート
を締め、かつ駆動モータ２１を運転してスクリ
ユー羽根２６を介し後方排土口２９より排土し
ながら掘進する。排土は硬化土３２上を移動す
る土砂搬送車３３などにより後方の立坑まで搬
送する。また、セグメント１２ａを順次継ぎ足
してトンネル１２を延長していく。 (5) (1)で設けた間隔のリング数の掘削が終つたら
型枠３０を取り除く。 (6) 上記(1)〜(5)の作業手順を繰り返してトンネル
１２およびそのトンネル内に路床を構築してい
く。 なお、上記において、硬化剤と土を２次スクリ
ユーコンベア１８内で混ぜることは必ずしも必要
ではなく、スクリユーコンベア１８を通常のコン
ベア構成とし、そこからの排土を切羽付近のホツ
パー（図示せず）などに蓄わえて、その土に硬化
剤を混ぜてから型枠３０と硬化土３２の間に投入
してもよい。また、砂礫のような締め固めるだけ
で所要の強度を得られるものは硬化剤を必らずし
も添加する必要がないことは云うまでもない。さ
らに、掘削土が柔かい場合には、加える硬化剤の
量を減らす目的で掘削土に骨材を入れることもあ
り得ることは勿論である。また、特に図示してい
ないが、硬化剤混合土などをトンネル断面上部空
間部に充填することとしてその利用を図つても良
い。 また、シールドトンネルを地下鉄や道路トンネ
ルなどに利用する際、路床下部に送気ダクト３
５、排水管３４などを設置する必要がある。この
場合、こうした埋設管は、硬化剤混合土を型枠３
０内に投入する時に、すなわち、シールド掘進と
並行して埋設することもできるし、また、後から
硬化土を開削して埋設することも可能である。 しかして、上記実施例によれば、シールド掘進
と同時にトンネル内に路床の一部を順次構築して
いくので、工期が短縮できる。また、地下水位下
での大口径シールドにおいてトンネル自体の浮力
が自重以上になつてしまう場合、硬化土３２の重
量によりトンネル１２の安定化を図ることができ
る。さらに、排土の一部を路床材料として利用す
るので、トンネル１２へ運び出す排土量が少なく
てすみ、したがつて排土設備を簡便にでき、経済
的である。また、排土の一部を構造物材料として
いるために、トンネル内構造物構築に必要な資材
が少なくてすむものである。 第３図イ，ロは本発明の第２実施例を示すもの
で、この実施例では前述の実施例における硬化土
３２に代え、例えば鋼材やプレキヤスト部材をボ
ルトなどで組み立ててなり、路床として機能する
構造物３６をシールド掘進の際に組み立てていく
ことを特徴としている。したがつて、この例で用
いられるシールド機本体１１′には２次スクリユ
ーコンベア１８を設ける必要がなく、装置の簡略
化も併わせて図ることができる。 すなわち、シールド機本体１１′には後端部に
開閉自在な排土口３７を有するスクリユーコンベ
ア１７′が設けられ、かつ坑内１５側において、
スクリユーコンベア１７′の排土口３７より切羽
側にトンネル内路床を形成する構造物３６を組み
立てるスペースが確保されている。このトンネル
内路床を形成する構造物３６は、例えばセグメン
ト数リング分の長さを単位長とするもので、立坑
より切羽近くまで運搬でき、そこでクレーン（図
示せず）などにより、容易に組み立てられる。 しかして、施工手順としては、 (1) シールド機本体１１′により構造物３６の単
位長さに当るリング数の掘削が終つたらすでに
作られている構造物３６に続けてその切羽側に
路床を延長する形で破線で示す如く構造物３６
を組み立てる。また、セグメント１２ａを継ぎ
足してトンネル１２を延長していく。 (2) 構造物３６の部材はシールド掘進中に立坑よ
り路床前端部まで予め運んでおく。 (3) 上記の作業を繰り返す。 これにより、トンネル１２およびトンネル内路
床を構築することができる。したがつて、シール
ド掘進と同時に路床としての役割りを果たすトン
ネル内構造物３６の一部を構築していくので工期
が短縮できる。 なお、上記(1)において、構造物３６の組み立て
時に、構造物３６の内部に掘削土の一部を置いて
いくことも可能であり、そうすることにより、ト
ンネル内より運び出す土量を少なくすることもで
き、よつて排土設備を簡便にすることができ、か
つ土の重量によりトンネルが安定するものであ
る。すなわち、地下水位下での大口径シールドに
おいてトンネル自体の浮力が、自重以上になつて
しまう場合、トンネル内構造物３６や掘削土の重
量によりトンネル１２の安定化を図ることができ
る。 また、構造物３６からなる路床内に送気ダクト
３５や排出管３４などを設置する必要がある場合
には、構造物３６の組み立てる際の掘削土投入時
に、シールド掘進と並行して内部に送気ダクト３
５、排水管３４などを埋設していけば良い。 なお、第１実施例、第２実施例はいわゆる土圧
系シールド機について説明したが、手掘り式シー
ルド工法や掘削具にバツクホーを取り付けた機械
式シールド等にも適用し得ることは勿論である。 （発明の効果） 以上のように本発明によれば、シールド機を用
いてトンネルを構築する工法において、シールド
掘進と略同時にその際に生じる掘削土をトンネル
内路床材料として用いトンネル内路床を形成する
ようにし、 (イ) シールド掘進と同時にトンネル内路床を構築
していくので、工期が短縮できる。 (ロ) 地下水位下での大口径シールドにおいてトン
ネル自体の浮力が自重以上になつてしまう場
合、硬化土または構造物からなる路床の重量に
よりトンネルの安定化を図ることができる。 (ハ) 排土の一部を路床材料として利用し得、この
場合トンネル外へ運び出す排土量が少なくてす
み、よつて排土設備を簡便にでき、経済的であ
る。 (ニ) また、排土の一部を路床材料として利用した
場合、トンネル内路床構築に必要な資材が少な
くてすみ、この面からも経済的である。 などの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例、第２図イは本発明に用いられ
るシールド機本体の一実施例の断面図、ロ図は本
発明によつて構築されたトンネルおよびトンネル
内路床例の正面断面図、第３図イ，ロは同上の他
の実施例である。 １１，１１′……シールド機本体、１４……切
羽室、１６……回転カツター、１７……１次スク
リユーコンベア、１７′……スクリユーコンベア、
１８……２次スクリユーコンベア、３１……硬化
剤混合土、３２……硬化土、３６……構造物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド機を用いてトンネルを構築する工法
   において、シールド機の掘進と略同時にその際に
   生じる掘削土をトンネル内路床材料として利用し
   てトンネル内路床を形成していくことを特徴とし
   たトンネルの構築工法。 ２ トンネル内路床は、必要に応じて掘削土に硬
   化剤を添加して練り混ぜた硬化剤混合土からなる
   特許請求の範囲第１項記載のトンネルの構築工
   法。 ３ トンネル内路床は、鋼材やプレキヤスト部材
   の如き構造物およびその内部に投入される掘削土
   からなる特許請求の範囲第１項記載のトンネルの
   構築工法。