JPH0416694A - トンネル築造方法および装置 - 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） 本発明は地下鉄道の駅部トンネルのように、幅広い空間
部を有するトンネルの築造方法とその方法を実施するた
めの装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から、横幅の大きなトンネルを掘削する場合、円筒
形スキンプレートの一部を互いに重複させた形状を有す
るスキンプレートの夫々の円筒状プレートに回転カッタ
板を前後にずらした状態で配設してなるシールド掘削機
が一般に使用されている。

しかしながらこのようなシールド掘削機では、例えば、
掘削するトンネル内に互いに平行な鉄道を配設すること
が可能であっても、これらの鉄道間の間隔が比較゛的狭
いために両鉄道間に駅部を築造することは困難である。

このため、このような地下鉄道における鉄道間に駅部を
築造するには、計画駅部のトンネル長さ方向の両端側に
立坑を掘削すると共にこれらの立坑間に夫々単独のシー
ルド掘削機による単線並列シールド工法によって所定間
隔を存した並行トンネルを掘削し、その掘削トンネル壁
面をセグメント覆工したのち、これらのトンネル覆工の
対向上部間の地中に、一方の立坑から他方の立坑に向か
って鋼管矢板を順次その側端面同士を接続させながら多
数本打ち込んでアーチ壁部を形成するか、或いは、一方
のトンネル覆工から他方のトンネル覆工に向かって定尺
の曲管を順次直列に接続しながら打ち込んで一本の梁材
を形成すると共にこのような梁材をトンネル長さ方向に
密接状態に並設することによりアーチ壁部を形成し、次
いで、両トンネルの対向側面部の覆工を撤去したのち、
前記アーチ壁部の下方地盤を掘削してその掘削部分に駅
部を施工することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようなトンネル施工方法によれば
、単線並列シールド工法によって並行トンネルを掘削し
たのち、両トンネル間にアーチ壁部を形成するものであ
るから、トンネル掘削から駅部等の構築に至るまでの工
期に長期間を要し、工費がかかって不経済であるばかり
でなく、アーチ壁部は、地中に多数の鋼管矢板や曲管等
を打ち込むことによって形成するものであるから、その
作業が煩雑で能率が悪く、しかも精度のよいアーチ壁部
を形成することが困難であり、さらに、両側のトンネル
覆工とアーチ壁部の両側端との接合性が悪くて、止水性
の点においても問題が生じるものである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、一
定間隔を存して並列したトンネルの掘削並びにその覆工
と、これらの並行トンネル間に架設状態に配設される天
壁部とを同時に且つ能率よく形成し得るトンネルの築造
方法並びにその装置の提供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のトンネルの築造方
法は、シールド掘削機により互いに平行なトンネルを左
右に一定間隔を存して掘削すると共にこれらの並設トン
ネル壁面に覆工を施す一方、このトンネルの掘削と並行
して両トンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔を掘削
し、この溝孔にトンネルの掘進に従って一定形状の桁材
をトンネル長さ方向に順次互いに前後端面同士を接合さ
せながら挿入すると共に該桁材の両側端を前記トンネル
覆工の外周面に一体に接続して天壁部を形成し、この天
壁部下面側における前記両トンネル覆工の対向側部を撤
去したのち、これらの両トンネル側部間の土砂を掘削す
ることを特徴とするものである。

又、この方法を実施するための装置としては、前端開口
部に掘削機構を配設している筒形スキンプレート内に土
砂排出手段と覆工組立空間部とを設けてなるシールド掘
削機を一対、左右に一定間隔を存して並設すると共にこ
れらのシールド掘削機のスキンプレートの少なくとも上
部間に上下方向に一定間隔を存した内外プレートの両側
端を一体に連接することにより溝孔形成枠を設け、この
溝孔形成枠内の空間部前端に前記シールド掘削機の掘削
機構と並ぶ溝孔掘削手段を配設すると共に該溝孔掘削手
段の後方に桁材プレス部材を前後動自在に配設し、さら
に、前記シールド掘削機のスキンプレートから前記桁材
プレス部材の後方空間部に連通ずる桁材挿入開口部を設
けてなる構造を有するものである。

（作　　用） 一定間隔を存して並設している一対のシールド掘削機は
、そのスキンプレートの少なくとも上部間を内外プレー
トよりなる溝孔形成枠によって一体的に連結してあり、
この溝孔形成枠内の空間部前端には溝孔掘削手段を配設
しているので、上記左右一対のシールド掘削機による並
設トンネルの掘削と同時に該トンネルの上部間に溝孔を
掘削していくことができる。

さらに、トンネルの掘進に従って、両側のトンネルの内
周壁にはセグメント等の覆工が施され、この覆工作業と
並行して上記溝孔にはスキンプレート内側から挿入用開
口部を通じて一定形状の桁材を順次挿入され、シールド
掘削機の推進に従ってプレス部材により互いにその前後
対向端面同士が接合されると共に各桁材の両側端面ばモ
ルタル等を介して左右に対向する両側トンネル覆工の外
周面に一体に結合されて天壁部が形成される。

この天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで囲ま
れている地盤を、両側トンネルの対向覆工部を微去して
該トンネル内から掘削し、掘削した土砂をトンネル内を
通じて排出して両側トンネル間に駅部や地下街等を築造
するための空間部を得るものである。

（実　施　例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図およ
び第２図はトンネル掘削、築造装置を示すもので、図に
おいて、（１）（１）は左右に所望間隔を存して並設し
た一対のシールド掘削機で、一定径と所定長さを有する
円筒形状のスキンプレート２）の前端開口部に円形カッ
ター板（３）を配設し、このカッター板（３）の背面中
央に突設している回転軸筒（４）をスキンプレート（２
）内の前部に固着した隔壁板（５）に回転自在に支持さ
せると共に該隔壁板（５）の背面適所に駆動モータ（６
）を配設し、該駆動モータ（６）の回転軸に固着してい
るピニオン（７）を前記回転軸筒（４）の後部外周面に
固着している大径歯車（８）に噛合させてモータ（６）
の回転駆動により前記円形カッター板（３）を回転させ
るようにしてあり、該カッター板（３）と上記モータ（
６）および噛合歯車（７）　（８）とによって掘削機構
を構成しである。

（９）は土砂排出手段である排土スクリューコンベアで
、その開口前端を前記隔壁板（５）の中央部下端を貫通
してカッター板（３）の背面と隔壁板（５）の前面との
間の空間部で形成している土砂取入室θ０）に臨ませて
あり、その前端から後端に向かって斜め上方に傾斜させ
てスキンプレート（２）の後部内に設置しているもので
ある。なお、このような土砂排出手段としては、スクリ
ューコンベアに限らず、例えば、泥水還流式シールド掘
削機においては、トンネル内を通じて前記土砂取入室α
ω内に連通ずる送、排泥管を配設した構造を採用するこ
とができる。

００はスキンプレート（２）の後部内周面に周方向に一
定間隔毎に取付けた複数本の推進ジヤツキで、後方に向
けた該ロンド端のスプレッダ（ｌｌａ）をスキンプレー
ト（２）内で組立られるセグメント覆工（Ｓ）に受止さ
せ、該覆工（Ｓ）に反力をとってシールド掘削機（１）
（１）を推進させるものである。

０２）面は上部並びに下部の溝孔形成枠で、上下方向に
一定間隔を存した状態で外周側と内周側とに配設したア
ーチ形状のプレート６伺ωの両側端を前記左右シールド
掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）（２）にお
ける対向側面の上下部に夫々連結、固着することにより
形成されているものであり、これらの上下溝孔形成枠０
２）Ｑ３）の長さは前記スキンプレート（２）　（２）
の長さに略等しく形成されである。

さらに、上下溝孔形成枠０２）（１３）の開口前端部内
に、シールド掘削機（１）の前記土砂取入室００）の後
壁面、即ち、隔壁板（５）と略同−延長面上にして前部
仕切壁（２１）を固着してあり、この前部仕切壁（２１
）に、溝孔形成枠０２）０３）の上下開口幅に略等しい
径を有する複数の小径カッター板０６）の中心軸（１６
ａ＞を回転自在に貫通支持させである。

これらの小径カッター板０６）は溝孔形成枠（Ｊ７Ｊ　
０３）の開口端に該枠０２）側に沿って該小径カッター
板の径に略等しい間隔毎に配設されていると共に、前部
仕切壁（２１）の背面に取付けている夫々の駆動モータ
（２２）によって回転駆動させるようにし、これら複数
の小径カッター板０６）と駆動モータ（２２）によって
溝孔掘削手段を構成しているものであり、さらに、これ
らの小径カッター板０ｅの背面と前部仕切壁（２１）と
の間の枠前端部内を溝孔掘削土砂取入室Ｏｒ）に形成し
、該土砂取入室θつの両側端を開口させて前記両側シー
ルド掘削機（１）（１）の土砂取入室００）に連通させ
である。

なお、小径カッター板００の配設位置は、前記シールド
掘削機（１）（１）の円形カッター板（３）の背面側に
配置させてその両側小径カッター板０６）の外周一部が
円形カッター板（３）の外周端部と正面から見て重複し
た状態にすることが望ましく、このように構成すること
によって、小径カッターｔＮＯ６）により掘削される溝
孔（社）の両側端を円形カッター板（３）によって掘削
されるトンネル（１）に堀残しが生じることなく確実に
連通させることができる。又、溝孔形成枠０２）０３）
の前端縁を刃口に形成しておくことが好ましい。

（２３）は溝孔形成枠（１２）０３）の後部内に固着し
た取付板で、その前面側に複数本の押圧ジヤツキ（ｉ８
）を左右方向に一定間隔毎に取付けてあり、該ジヤツキ
θ印のロンドを取付板（２３）を貫通させて後方に突出
させ、その突出端をプレス部材（１９）の背面に連結、
固定しである。

このプレス部材０９）は溝孔形成枠０２）０３）の内周
形状と略同−形状の板材よりなり、その外周端面を溝孔
形成枠０２）０３）の後部内周面に前後摺動自在に摺接
させである。

ＱＯは両側シールド掘削機（１）（１）の少なくとも一
方のスキンプレート（２）の後部内側壁に貫設した桁材
挿入開口部で、前記プレス部材０９）の後面側空間内に
連通させである。

このように構成したので、モータ（６１（２２）を駆動
して両側シールド掘削機（１）（１）の円形カッター板
（３）（３）および溝孔形成枠０２）　０３）側の複数
の小径カッター板０６）を回転させると共に、両側シー
ルド掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）の後方
部内で既に組立てたセグメント覆工（Ｓ）の前端面に推
進ジヤツキ（１１）のスプレッダ（ｌｌａ）を受止させ
、該推進ジヤツキ（１１）を伸長させると、上下溝孔形
成枠０乃面を介して一体に連結している両側シールド掘
削機（１，）（１）がカッター板（３）　０６）で地盤
を掘削しながら推進する。

このように装置全体の掘進によって、両側シールド掘削
機（１）（１）においてはスキンプレート（２）と同形
状の円形トンネル（１）（１）が並行に掘削され、上下
溝孔形成枠０２）０３）においては複数の小径カッター
板θＯによって該形成枠面側の断面形状と同形状のアー
チ状溝孔（ｈ）が掘削されると共に、これらの溝孔（ｈ
）の両側端は円形トンネル（１）　（１）の対向上下部
に連通した状態となる。

シールド掘削機（１）（１）のカッター板（３）によっ
て掘削された土砂はその背面の取入室θωに取り込まれ
る一方、複数の小径カッター板０６）によって掘削され
た土砂は、その背面の取入室０７）に取り込まれたのち
、該取入室０７）の両側開口端から前記シールド掘削機
（１）（１）側の取入室００）に送り込まれ、これらの
掘削土砂は両シールド掘削機（１）（１）に設けたスク
リューコンベア（９）等の適宜な排土装置によってスキ
ンプレート（２）の後方側に排出され、掘削されたトン
ネル（１）を通じて外部に除去される。

なお、上部溝孔形成枠（＋２＋においては、中央部から
両側端に向かうに従って下方に彎曲させているので、そ
の土砂取入室０７）に取り込まれた土砂を該彎曲傾斜面
を介して両シールド掘削機（１）（１）の土砂取入室０
０）側に流動させることができるが積極的な排出ができ
なく、一方、下部溝孔形成枠θ３）側においてはこのよ
うな自動的な土砂の排出ができないため、溝孔形成枠０
２）Ｑ３）側の土砂取入室θ力からシールド掘削ＩＱ（
１）（１）側の土砂取入室００）に土砂の導入を強制的
に行うコンベア機構等を土砂取入室θ′７）内に配設す
るか、或いは仕切壁（２１）の前面を中央から両側端に
向かって後方に１頃斜させておくことが望ましい。

両側シールド掘削機（ＩＨＩ）が上記推進ジヤツキ（１
１）の作動によって一定長、掘進すると、推進ジャ・ツ
キ（１１）を収縮させたのち、複数のセグメントをトン
ネル内壁面に沿って周方向ζこリング状に組立て、この
作業をシールド掘削機（１）の一定長さの掘進毎に繰り
返し行って並列トンネル（１）（１）にセグメント覆工
（Ｓ）を施工する。

一方、これらのシールド掘削機０）（１）間に連結して
いる上下溝孔形成枠Ｑ２）　０３）側では、並列シール
ド掘削機（１）（１）の掘進に従ってアーチ状の溝孔（
ｈ）が掘削されることになり、前記セグメント覆工（Ｓ
）の施工と並行して該溝孔（５）内におけるプレス部材
０９）の後面側空間に開口部Ｑｌ）を通してスキンプレ
ート（２）内から一定形状の桁材（ｆ）を挿入する。

この桁材（ｆ）は、溝孔（ハ）と同形状で且つ該溝孔（
ロ）よりも僅かに小さい正面形状を有しており、溝孔（
ｈ）内に挿入された状態においては、その外周面と溝孔
（ハ）の内周面間に隙間（２４）が形成されるようにし
である。

そして、シールド掘削機（１）（１）の掘進に従って前
記セグメントと同様に順次溝孔（ロ）内に挿入、配設さ
れ、１個の桁材（ｆ）の挿入毎に押圧ジャ・ツキ０８）
を作動させることよってプレス部材０９）で既に溝孔（
ハ）内に挿入、配設された桁材げ）の前端面に次の桁材
（ｆ）の後端面を密に接合させ、この作業を繰り返し行
うことによって溝孔（ハ）内に多数の桁材（ｆ）が一連
に接合してなるアーチ状天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）と
を形成していく（第３図参照）。

さらに、スキンプレート（２）内で組立てられるセグメ
ント覆工（Ｓ）には、その適所に該セグメント覆工（Ｓ
）の外周面並びに前記溝孔（ｈ）内に連通ずる注入孔（
２５）が穿設されてあり、スキンプレート（２）から後
方に送り出された直後のセグメント覆工（Ｓ）の該注入
孔（２５）にバルブ（２６）を付設している裏込注入パ
イプ（２７）を連結して該バイブ（２７）からモルタル
（２８）を注入すると、該モルタル（２８）は第４図に
示すように、セグメント覆工（Ｓ）の外周面とトンネル
（１）の内壁面間の空隙部内、及び溝孔０′］）の内面
とアーチ状天壁部（ａ）、底壁部（ｂ）との隙間（２４
）内に充填され、セグメント覆工（Ｓ）と一連の桁材（
ｆ）よりなるアーチ状天壁部（ａ）と底壁部（１））と
の両側端部とが該モルタル（２８）を介して上記両側の
並列セグメント覆工（Ｓ）（Ｓ）の上下対向外周面部に
一体に固着、連結するものである。

こうして、両側シールド掘削機（１）（１）の掘進に従
って形成される並列トンネル（１）（１）にセグメント
覆工（Ｓ）　（Ｓ）を施す一方、この作業と同時に上下
溝孔形成枠（１２）（１３）内で桁材（ｆ）を順次挿入
、接合し、裏込注入パイプ（２７）を通じてモルダル（
２８）を注入することよって桁材（ｆ）の両側端部を上
記セグメント覆工（Ｓ）　（Ｓ）に一体化させ、断面が
めがね形状の横幅が大なる覆工されたトンネルを得る。

次いで、駅部等の建築物を構築すべき並列トンネルの所
定長さ部分におけるセグメント覆工（Ｓ）（Ｓ）の内周
面に、第５図に示すように、柱（Ｐ）を建立する。

この柱（ｐ）の建立は、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）と
の両側端が連なる両側セグメント覆工（Ｓ）　（Ｓ）の
上下部内周面に予め突条部（Ｓ゛）を一体に突設してい
るセグメントを組立て−おき、この上下突条部（ｓ’）
（ｓ’）の対向面間に行うものである。

柱（ｐ）の建立後、第６図に示すように、天壁部（ａ）
と底壁部（ｂ）間のセグメント覆工（Ｓ）　（Ｓ）の対
向周壁部を撤去して天壁部（ａ）と底壁部い）間の土砂
を掘削、除去し、並列トンネル（１）　（１）の内部を
天壁部（ａ）と底壁部（ロ）間の空間部に連通させる。

この場合、掘削されるトンネル（１）（１）が大深度で
高水圧のものでの施工であっても、両側トンネルのセグ
メント覆工（ａ）　（ａ）と天壁部（ａ）及び底壁部（
ｂ）とが一連に一体化して完全な止水性を発揮し、内部
土砂の掘削が円滑に行えるものである。

こうして、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の土砂を掘削
排除したのち、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）に沿って前
記突条部（Ｓ゛）の下面にまで型枠（図示せず）を組立
て、適宜配筋したのちコンクリートを打設して第７図に
示すように、駅部等の建築物の天井部（ｄ）と駅ホーム
等の床部（ｅ）を築造するものである。

なお、地下街のような構築物を築造する場合には、両側
のトンネル（１）　（１）も利用して断面めがね形状の
空間部に全幅に亘って築造すればよい。

又、上記のような駅部を構築する場合には、駅部を築造
すべき場所の両端に立坑を設け、一方の立坑に到達する
までは上下溝孔形成枠０２）０３）を取り外した状態で
両側シールド掘削機（ＩＨＩ）による単線並列トンネル
（１）（１）を掘削、覆工し、該立坑に到達すれば、両
側シールド掘削１（１）（１）のスキンプレー）（２）
（２）の上下部間に掘削手段や桁材プレ入部材等を配設
している上下溝孔形成枠０２）０３）を連結、一体化し
たのち、他方の立坑まで上記のように断面めがね形状の
トンネルを掘削して両側トンネル（１）（１）間の中央
部に駅部を築造し、この立坑から次の駅部に至るまでは
上下溝形成枠（１２）０３）を取り外して並列トンネル
（１）　（１）を掘削してゆくものである。

なお、以上の実施例においては、底壁部（ｂ）を築造す
るための下部溝孔形成枠面を両側シールド掘削機（４）
（１）のスキンプレート（２）の下部間に連結、体化さ
せているが、天壁部（ａ）を形成する上部溝孔形成枠側
のみを両側シールド掘削機（１）（１）のスキンプレー
ト（２）の上部間に連結、一体化させておけば本発明の
目的とする幅広い断面めがね形状のトンネルを掘削する
ことができるものであり、下部溝孔形成枠側は必ずしも
必要としないものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、一定間隔を存して並列し
ている一対のシールド掘削機におけるスキンプレートの
少なくとも上部間に、上下方向に一定間隔を存してアー
チ状に配設した内外プレートからなる溝孔形成枠を一体
に連結、固着し、この溝孔形成枠に溝孔掘削手段を配し
ている装置によってトンネルの掘削を行うものであるか
ら、並列した一対のシールド掘削機によるトンネルの掘
進と同時にこれらの両トンネルの上部間に連通ずる溝孔
を精度よく容易に形成することができると共に、並列ト
ンネルに覆工を施す一方、溝孔にスキンプレート内から
開口部を通じて一定形状の桁材を順次挿入して一連に接
合させることより、両側トンネル覆工の上部間に一体的
に連結してなる天壁部を能率良く形成することができる
ものである。

さらに、トンネルの掘削および覆工と両トンネル間を連
結する天壁部の形成とが同時に能率良く行うことができ
て、工期の短縮並びに工費の低減を図ることができると
共に上記天壁部の両端部をモルタル等を介してトンネル
覆工に容易且つ確実に一体化させることができるから、
確実な止水性を発揮するトンネルを築造することができ
る。

又、上記天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで
囲まれている地盤の掘削作業を、両側トンネルの対向覆
工部を撤去して該トンネル内から掘削し、掘削した土砂
をトンネル内を通じて排出することより、両側トンネル
間に駅部や地下街等を築造するための横幅の広い空間部
を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は一部縦断
正面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線の横断面図、
第３図ないし第７図は駅部等の地下構築物の築造工程を
示す縦断正面図である。 （１）（１）・・・シールド掘削機、（２）・・・スキ
ンプレート、（３）・・・円形カッター板、（９）・・
・スクリューコンベア、（＋１）・・・推進ジヤツキ、
０２）（１３）・・・溝孔形成枠、０伺訃・・内外プレ
ート、Ｏｅ・・・小径カッター板、０印・・・押圧ジヤ
ツキ、０９）・・・プレス部材、Ｑト・・開口部、（ｆ
）・・・桁材、（１）・・・トンネル、（Ｓ）・・・セ
グメント覆工、（ハ）・・・溝孔、（ａ）・・・天壁部
、（ロ）・・・底壁部。 ２べ　、５８＼ ２べ　４〜へ 七ベ タ βへ バ と たへ ２ジ（ 房へ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シールド掘削機により互いに平行なトンネルを
   左右に一定間隔を存して掘削すると共にこれらの並設ト
   ンネル壁面に覆工を施す一方、このトンネルの掘削と並
   行して両トンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔を掘
   削し、この溝孔にトンネルの掘進に従って一定形状の桁
   材をトンネル長さ方向に順次互いに前後端面同士を接合
   させながら挿入すると共に該桁材の両側端を前記トンネ
   ル覆工の外周面に一体に接続して天壁部を形成し、この
   天壁部下面側における前記両トンネル覆工の対向側部を
   撤去したのち、これらの両トンネル側部間の土砂を掘削
   することを特徴とするトンネル築造方法。
2. （２）、前端開口部に掘削機構を配設している筒形スキ
   ンプレート内に土砂排出手段と覆工組立空間部とを設け
   てなるシールド掘削機を一対、左右に一定間隔を存して
   並設すると共にこれらのシールド掘削機のスキンプレー
   トの少なくとも上部間に上下方向に一定間隔を存した内
   外プレートの両側端を一体に連接することにより溝孔形
   成枠を設け、この溝孔形成枠内の空間部前端に前記シー
   ルド掘削機の掘削機構と並ぶ溝孔掘削手段を配設すると
   共に該溝孔掘削手段の後方に桁材プレス部材を前後動自
   在に配設し、さらに、前記シールド掘削機のスキンプレ
   ートから前記桁材プレス部材の後方空間部に連通する桁
   材挿入開口部を設けたことを特徴とするトンネルの築造
   装置。