JPH0359293A - 複断面シールド機の変向方法 - 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、二つの掘削式断面か一部重なりあった状態
で連なる二連形のトンネルを複断面シールド機によって
構築するシールド工法に係り、特に該複断面シールド機
で掘削する各掘削穴の相対位置を水平状態から起立状態
に変更していく際などに、該複断面シールド機をトンネ
ルの軸まわりに回転させながら掘進して各掘削穴の掘進
方向を変向していく複断面シールド機の変向方法に関す
るものである。

「従来の技術」 シールド工法は、一般的に軟弱な地盤に対してトンネル
を掘削する際に適用され、シールド機によって、切羽の
安定と周辺地山の崩壊を積極的に防御しつつトンネルを
掘削し、かつ、トンネル固壁にセグメント等により覆工
を施していくトンネル工法である。

第４図中符号１は、このようなシールド工法に用いられ
る一般的なシールド機の平断面を示しており、このシー
ルド機１は、外殻を形成する円筒状のスキンプレート２
と、スキンプレート２内の前部に設けられその前方開口
を塞ぐ隔壁３と、この隔壁３前方に設けられ、かつその
軸が隔壁３を貫通するカッタ４と、スキンプレート２内
にその周方向に沿って所定数配設されたシールドジャ・
ツキ５・・・とを備えている。

各シールドジヤツキ５は、第５図に示すよう１ご、プリ
ンタ５ａと、このシリンダ５ａ内に、油圧により伸縮作
動するよう嵌装された口、ノド５ｂと、このロッド５ｂ
先端に固定されたスプレッダ５Ｃとから構成されている
。プリンタ５ａの前後には、作動油の供給・排出をなす
ための油圧管接続口５ｄかそれぞれ設けられている。ス
プレツタ５Ｃは、その先端面全体がセグメントＳ前端面
に当接してロッド５ｂの押圧力がセグメントＳに対して
均等に伝達されるよう、ロッド５ｂに対しである程度の
範囲内で揺動可能に取り付けられている。

これらシールドジヤツキ５・・・は、シリンタ５ａの後
端面が、隔壁３の後方であってスキンプレート２内面に
沿って設けられた支持板６に当接させられている。

このようなシールド機ｌによれば、カッタ４によって地
山を掘削しながら、各シールドジャ・ツキ５先端のスプ
レッダ５Ｃを、覆工用セグメントＳの前端部に当接させ
た状態でロッド５ｂを一定の圧力で伸長し、セグメン＋
−Ｓに反力を取ってシールド機１を推進してトンネルを
掘進していく。また、掘削したトンネル周壁に、エレク
タ装置によりセグメントＳを組み付けて一次覆工を施す
。

ところで、近年、鉄道用トンネルなどの大断面トンネル
構造物を構築するための大断面シールド工法として、復
円形特殊断面シールド工法と呼ばれるものが行なわれる
ようになった。

この工法は、眼鏡形の塩断面形状に形成されているスキ
ンプレートの前部を塞ぐ隔壁の前方に二基の円板状カン
タが左右並列に備えられた構造の設断面シールド機を用
いて、二つの円の一部が重なった状態で連なる形の復円
形特殊断面形状に、地山あるいは地盤を掘削し、その掘
削穴の内面に、セグメントを組み立てて筒状壁体を形成
し、この筒状壁体を穴に沿って複数ボルト結合して連結
しく一次覆工）、この−次覆工のセグメントの背面、す
なわちセグメントと地山との間に、空隙を埋める注入材
を充填した後、−次覆工の内面にコンクリートを巻き立
て（二次覆工）、それらによって地山を支持して、所定
の内空を構成する、というものである。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、上記のような二つの掘削穴からなる二連形ト
ンネルを複断面シールド機によって構築する場合には、
該二連形トンネルを、例えばその二つの掘削穴の相対位
置が水平状態から起立状態になるように、あるいはその
逆に起立状態から水平状態になるように、その断面形状
を変更していく際に、上記複断面シールド機を軸まわり
に回転させながら前方へ掘進させていかなければならな
い。そして、該複断面シールド機の回転力を得るための
一手段としては、第６図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）に
示すように、複断面シールド機ｌを回転させるへき方向
（図の矢印Ａ方向）と反対側の可動ソリ９．９を外殻（
スキンプレート２）の外側へ突出させて地盤を押圧する
ことによって、地盤反力（図の矢印Ｂ方向へ掛かる力）
を利用して側圧を発生させることにより該複断面シール
ド機１を軸まわり（図のＺ軸まわり）に回転させながら
前方へ掘進させていく方法か考えられている。

ところか、このようにして複断面シールド機１を可動ソ
リ９により回転させる場合には、地盤が軟弱な場合には
有効な側圧が得られないという間題かあり、また、第７
図に示すように、有効な側圧を得るために、外殻（スキ
ンプレート２）の各位置に配される各可動ソリ９を、そ
れぞれ前後に直列に二個以上づつ設けることも考えられ
るか、その場合にも、該複断面シールド機ｌの外殻（ス
キンプレート２）と地山Ｇとの間に空隙Ｅが生じるため
、その空隙Ｅにより、後方の可動ソリ９を突出させても
地山Ｇに犀かなくなり、そのために後方の可動ソリ９は
有効な側圧を発生させることができず、したがって、該
複断面シールド機１に必要な回転力を与えることかでき
なくなるという問題かある。

また、二連形トンネルを掘削する際に各掘削穴の相対位
置を変更していく方法としては、外殻が前胴と後胴とに
二分割されかつそれらが回転軸を介して連結されている
不シリ型の複断面シールド機を用いる方性も考えられて
おり、その場合、二連形トンネルの各掘削穴の相対位置
を変更していく際に、前胴を後胴に対して回転させなが
ら該複断面シールド機を掘進させていくことになる。し
かし、この種の複断面シールド機では、前胴を後嗣に対
して回転させる機構がいずれも複雑になるため、複断面
シールド機自体の価格が極めて高価になるなどの問題が
あった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、簡易な
Ｒ構の複断面シールド機により軟弱地盤でも軸まわりの
回転力が確実に得られ、かつ複断面形状の二連形トンネ
ルを構築する際のコストも低減することのできる複断面
シールド機の変向方法を提供することを目的としている
。

「課題を解決するための手段」 この発明の複断面シールド機の変向方法は、二つの筒状
部を一部重ね合わせて連ねた二連形の複断面形状の外殻
を有する複断面シールド機により前方の地山をカッタで
掘削しながら、該複断面シールド機のシールドジヤツキ
を覆工用セグメントの端部に反力を取って伸長させるこ
とにより該複断面シールド機を推進させ、それによって
、二つの掘削穴からなる複断面形状の二連形トンネルを
構築していくシールド工法において、 上記複断面シールド機の外殻の各筒状部の上部と下部に
、それぞれ外方へ突出可能な複数の可動ソリを直列に配
設しておき、 該複断面ンールド機で掘削する二連形トンネルを、各掘
削穴の相対位置が異なる断面形状の二連形トンネルに変
更していく際に、該腹断面シールド機のシールドジヤツ
キを伸長させていくと同時に、上記外殻の一方の筒状部
の上部の各可動ソリおよび他方の筒状部の下部の各ＱＪ
動ソリを突出させ、かつそれらの各可動ソリの前方で外
殻の外仰■へ裏込材を高圧注入することにより、その外
殻の各筒状部に対して側圧を発生させ、それによって該
複断面シールド機を軸まわりに回転させながら、各筒状
部の回転方向の側部の地山を前部のカッタにより余掘り
しながら該複断面シールド機を前方へ掘進させていくも
のである。

「作用」 この発明の複断面シールド機の変向方法では、可動ソリ
を突出させる際に、その可動ソリの前方で裏込材の高゛
圧注入を行なうことによって、復断面シールド機の変向
を行なう際にその外殻と地山との間に空隙が発生したと
しても、前後の可動ソリが全て有効に働いて、該複断面
シールド機を回転させるべき方向へ作用する側圧、すな
わち地盤反力が発生し、しかも該裏込材の注入圧自体も
変向力として働くので、軟弱地盤であっても確実に、か
つ簡易な機構で該複断面シールド機を変向させることが
でき、変向方向の制御も確実に行なうことができる。

「実施例」 以下、この発明の一実施例を図面を参照して説明する。

この実施例の腹断面シールド機の変向方法においては、
第１図ないし第３図に示すような複断面シールド機ｌを
使用する。

この複断面シールド機ｌは、二つの円が一部重なりあっ
て連なる二連形の複断面形状をしたスキンプレート２と
、このスキンプレート２内の前部に設けられその前方開
口を塞ぐ隔壁３と、この隔壁３前方に二基並列に設けら
れ、かつその軸が互いに平行な状態で隔壁３を貫通して
いる力、夕４．４と、上記スキンプレート２内の周方向
に沿って所定数配設されたシールドジヤツキ５（第１１
ｇ＝照）とを備えているものである。

上記カッタ４は、面板型もしくはスポーク型で（この実
施例では円形の面板型）、軸回りに回転することにより
切羽Ｇ１を掘削するように構成されているものであって
、上記スキンプレート２前部の隔壁３に取り付けられて
いるものである。そして、このカッタ４の外周部には、
径方向に突出してスキンプレート２の径と同程度の径ま
で伸びる伸縮カッタ１０が伸縮自在に取り付けられ、こ
の伸縮カッタ１０を突出させることにより各カッタ４の
周囲の地山Ｇを余、掘りすることができるようになって
いる。また、同外周部には、後方に突出した円筒状の側
方面板１１が形成されており、この側方面板１１によっ
て、該カッタ４と隔壁３との間の空間が中央部の泥水圧
室１２とその外側とに区画され、外側下部は泥土圧室１
３になっている。

また、第２図中において、符号１４は、該複断面シール
ド機１の後方から泥水を上記泥水圧室１２へ送泥する送
泥管、１５は、泥水圧室１２の泥水を該複断面シールド
機１の後方へ排泥する排泥管、１６は、掘削後の地山Ｇ
とスキンプレート２との間に注入する裏込材を供給する
裏込材供給管、１７は、掘削後の二連形トンネルＴの周
壁Ｔ、にセグメントＳを組み付けるために上記スキンプ
レート２内に装備されたエレクタ装置である。

そして、この複断面ンールド機１のスキンプレート２を
形成している第１図および第３図の左右の各筒状部１８
．１８には、それぞれの上部と下部に、外方へ突出可能
な可動ソリＩ９が二個つつ直列に配設され（第２図参照
）、これら各可動ソリ１９にはソリ可動用ジヤツキ２０
が連結されでおり、また、各筒状部１８．１８の各可動
ソリ１９の前方には、上記裏込材供給管１６から供給さ
れる裏込材をスキンプレート２の外側の地山Ｇへ注入す
る裏込材注入口２１か設けられている。なお、各筒状部
１８、Ｉ８の下部先端には固定ソリ２２が設けられてい
る。

このような構成の複断面シールド機１を使用して二連形
トンネルＴを構築する場合には、該複断面シールド機１
により前方の地山（切羽Ｇ、）をカッタ４で掘削しなが
ら、該複断面シールド機１のシールドジャ、牛５をセグ
メントＳの端部に反力を取って伸長させることにより該
複断面シールド機Ｉを推進させ、それによって、二つの
掘削穴からなる複断面形状の二連形トンネルＴを構築し
ていく　。

次に、このようにして例えば二つの掘削穴の相対位置が
水平状態の二連形トンネルＴを構築した後、この二連形
トンネルＴと連続して、各掘削穴の相対位置が起立状態
の二連形トンネルＴを構築していく際の上記複断面シー
ルドａ１の変向方法について説明する。

マス、上記複断面シールド機Ｉのシールドジヤツキ５を
伸長させていくと同時に、スキンプレート２の一方の筒
状部１８　（第１図および第３図における右側の筒状部
１８）の上部の各可動ソリ９．９および他方の筒状部１
８　（第１図および第３図における左側の筒状部１８）
の下部の各可動ソリ９．９を突出させ、かつそれらの各
可動ソリ１８の前方の裏込材注入口２１からスキンプレ
ート２の外側へ裏込材を高圧注入することにより、その
スキンプレート２の各筒状部ＩＬ１８に対して測圧を発
生させる。そして、さらに各筒状部■８、Ｉ８の前部の
カッタ４．４を回転させ、その際に、上記一方の筒状部
１８の前部のカッタ４の外周部の伸縮カッタ１０を該カ
ッタ４の上部において径方向へを突出させることにより
、該複断面シールド機１の回転方向の地山Ｇを余掘りし
ていき、同時に上述の各筒状部１８．１８に対する側圧
よって該複断面シールド機ｌを軸まわり　（第１図上お
よび第３図上における逆時計回り）に回転させながら、
該複断面シールド機ｌを前方へ掘進させてい　く　。

このようにして該複断面シールド機１を変向していった
場合には、各可動ソリ９を突出させる際に、それらの各
可動ソリ９の前方の裏込材注入口２１から裏込材の高圧
注入を行なうことによって、該複曲面シールド機１の変
向を行なう際にそのスキンプレート２と地山Ｇとの間に
空隙か発生したとしてち、前後の各可動ソリ９が全て有
効に働いて、該複曲面シールドｔｆｉｌを回転させるへ
き方向へ作用する側圧、すなわち地盤反力か発生し、し
かも該裏込材の注入圧自体も変向力として働くので、掘
削する軟弱地盤であったとしても、該複曲面シールドａ
ｔを確実に変向させることかでき、かつその変向方向の
制御も確実に行なうことができる。

また、このようにして該複曲面シールド機１を変向しな
から構築していった二連形トンネルＴの覆工を行なう場
合には、例えば、覆工用のセグメントＳの前端面および
後端面に、それぞれ筒状壁体どうしを軸線方向に連結す
るためのボルト挿通孔を設け、かつ、セグメントＳの前
端面および後端面に位置するボルト挿通孔のうちセグメ
ントＳの後端面に位置するボルト挿通孔を、その軸線が
セグメントの前端面に位置するボルト挿通孔の軸線より
も、筒状壁体を壁体自身の軸線を中心として所定角度回
転させた位置に位置するように設けておく。

そして、覆工を行なう際には、上述のセグメントＳの後
端面に位置するボルト挿通孔を、その軸線かセグメント
Ｓの前端面に位置するボルト挿通孔の軸線よりも、筒状
壁体を壁体自身の軸線を中心として所定角度回転させた
位置に位置するように設けておき、セグメントＳを掘削
穴の軸線方向に沿って連結する際に、セグメントＳ後端
面のボルト挿通孔とセグメントＳ前端面のボルト挿通孔
とを合わせてこれらをボルト止めし、セグメントＳによ
り環状に組み立てられる筒状壁体を所定角度回転させて
いけば良い。

「発明の効果」 この発明の複曲面シールド機の変向方法によれば、複曲
面シールド機の外殻の各筒状部の上部と下部に、それぞ
れ外方へ突出可能な複数の可動ソノを直列に配設してお
き、該複曲面シールド機で掘削する二連形トンネルを、
各裾前穴の相対位置が異なる断面形状の二連形トンネル
に変更していく際に、該複曲面シールド機のシールドジ
ヤツキを伸長′させていくと同時に、上記外殻の一方の
筒状部の上部の各可動ソリおよび他方の筒状部の下部の
各可動ソリを突出させ、かつそれらの各可動ソリの前方
で外殻の外側へ裏込材を高圧注入することにより、その
外殻の各筒状部に対して側圧を発生させ、それによって
該複曲面シールド機を軸まわりに回転させながら、各筒
状部の回転方向の側部の地山を前部のカッタにより余掘
りしながら該複曲面シールド機を前方へ掘進させていく
ので、以下に示すような優れた効果を奏することができ
る。

すなわち、可動ソリを突出させる際に、その可動ソリの
前方て裏込材の高圧注入を行なうので、複曲面シールド
機の変向を行なう際にその外殻と地山との間に空隙が発
生したとしても、前後の可動ソリか全て有効に働かせる
ことができ、それによって該複曲面シールド機を回転さ
せるべき方向へ作用する（Ｉｔ！ｆ圧、すなわち地盤反
力を発生させることができる。さらに、この複曲面シー
ルド機の変向方法では、該裏込材の注入圧自体も変向力
として働くので、掘削する地盤が軟弱地盤であったとし
ても、確実に、かつ簡易な機構で該複曲面シールド機を
変向させることができ、その変向方向の制御も確実に行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明の複曲面シールド機の
変向方法を説明するための図であって、第１図は複曲面
シールド機の正面図、第２図は同側断面図、第３図は同
横断面図である。第４図ないし第７図は、従来の技術を
説明するための図であって、第４図は一般的な円筒断面
の外殻を有するシールド機の平断面図、第５図はその要
部の拡大図、第６図は複曲面シールド機の回転力を得る
ための一手段を説明する説明図、第７図は該復断面ンー
ルド機の可動ソリを二個直列に設けた場合の説明図であ
る。 Ｇ・・・地山、 Ｇ１　・・・切羽、 Ｅ・・・・・・空隙、 Ｓ・・・・・・セグメント Ｔ・・・・・・トンネル、 Ｔ、・・・・・・周壁、 １・・・・・・シールド機、 ２・・・・・・スキンプレート、 ３・・・・・・隔壁、 ４・・・・・・カッタ、 ５・・・・・・シールドジヤツキ、 ５ａ・・・・・・シリンダ、 ５ｂ・・・・・・ロッド、 ５ｃ・・・・スプレッダ、 ５ｄ・・・・・・油圧管接続口、 ６・・・・・・支持板、 ９・・・・・・可動ソリ、 １０・・・・・・伸縮力、夕、 １１・・・・・・何方面板、 １２・・・・・・泥水圧室、 １３・・・・・・泥土圧室、 １４・・・・・・送泥管、 ５・・・・・・排泥管、 ６・・・・・裏込材供給管、 ７・・・・・エレクタ装置、 ８・・・・・・筒状部、 ９・・・・可動ソリ、 ２０・・・・・・ソリ可動用ジヤツキ、２１・・・・裏
込材注入口、 ２２・・・・・固定ソリ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 二つの筒状部を一部重ね合わせて連ねた二連形の複断面
   形状の外殻を有する複断面シールド機により前方の地山
   をカッタで掘削しながら、該複断面シールド機のシール
   ドジャッキを覆工用セグメントの端部に反力を取って伸
   長させることにより該複断面シールド機を推進させ、そ
   れによって、二つの掘削穴からなる複断面形状の二連形
   トンネルを構築していくシールド工法において、 上記複断面シールド機の外殻の各筒状部の上部と下部に
   、それぞれ外方へ突出可能な複数の可動ソリを直列に配
   設しておき、 該複断面シールド機で掘削する二連形トンネルを、各掘
   削穴の相対位置が異なる断面形状の二連形トンネルに変
   更していく際に、該複断面シールド機のシールドジャッ
   キを伸長させていくと同時に、上記外殻の一方の筒状部
   の上部の各可動ソリおよび他方の筒状部の下部の各可動
   ソリを突出させ、かつそれらの各可動ソリの前方で外殻
   の外側へ裏込材を高圧注入することにより、その外殻の
   各筒状部に対して側圧を発生させ、それによって該複断
   面シールド機を軸まわりに回転させながら、各筒状部の
   回転方向の側部の地山を前部のカッタにより余掘りしな
   がら該複断面シールド機を前方へ掘進させていくことを
   特徴とする複断面シールド機の変向方法。