JPH04281990A - シールド掘削孔の拡幅工法及びその装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド掘削孔の拡幅工
法及びその装置に係り、特にシールド機によって掘削さ
れたシールド掘削孔を分岐路や駅等を構築する為に拡幅
するシールド掘削孔の拡幅工法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、地下開発が盛んに行われており、
地下トンネルの構築が増加している。この地下トンネル
は主としてシールド機によって施工されているが、掘削
中にシールドトンネルを部分的に拡幅しなけれはならな
い場合がある。従来、その具体的な拡幅工法として図８
に示すように、拡幅部分１を含む大きさのシールド機２
で掘進しシールドトンネル３と共に拡幅部分を掘削する
工法がある。

【０００３】また、図９に示すように、凍結工法によっ
てシールドトンネル４内から拡幅部分１に向けて多数の
凍結管５、５…を埋設して凍土ブロック６を造成し、そ
の凍土ブロック６の中を拡幅して拡幅部分１を構築する
工法もある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８で
示した従来の拡幅工法では、本来必要とされるシールド
掘削孔５に対して常にそれ以上の大きさのシールド掘削
孔を掘削していかなければならないので、工期が大幅に
長引き効率が悪いという欠点がある。また、図９に示し
た従来の拡幅工法では多数の凍結孔を必要とし、コスト
と工期を費やし拡幅部分１に残置された凍結管４が拡幅
する際に邪魔になるので、拡幅し難いという欠点がある
。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、工期を短縮することができると共に、容易に拡
幅することができるシールド掘削孔の拡幅工法及びその
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、シールド掘削孔を拡幅するシールド掘削孔の
拡幅工法に於いて、シールド掘削孔の内周部から、先端
に可動シュウを備えた曲管と、内管の先方に先端ビット
が首振り可能で駆動源を備えた掘削装置とを前記曲管に
挿通可能に配置して拡幅部分の周囲に向けて推進させ、
前記ビットを回転させると共に、掘削装置を位置測定器
で計測された推進位置情報に基づいて方向修正しながら
掘進させ、前記曲管を該掘削孔に推進させて拡幅部分の
周囲に埋設し、埋設終了後、曲管を残置した状態で前記
内管を掘削装置と共に曲管から引き抜き、前記曲管内に
地盤改良用注入管を挿入し、前記地盤改良用注入管に凍
結剤或いはセメントミルク等の改良剤を供給して拡幅部
分の周囲の地盤を改良することを特徴とする

【０００７
】

【作用】本発明によれば、先ず、シールド掘削孔の内周
部から、先端に可動シュウを備えた曲管と、先方に掘削
装置が取付けられた内管とを拡幅部分の周囲に向けて推
進する。次に、前記掘削装置のビットを掘削装置に連結
したビット駆動源で回転させると共に、この掘削装置を
位置測定器で計測された推進位置情報に基づいて方向を
修正しながら掘進する。次いで、これと同時に、曲管を
掘削孔に推進させて拡幅部分の周囲に埋設する。埋設終
了後、曲管を残置した状態で内管を掘削装置と共に曲管
から引き抜き、前記曲管内に地盤改良用注入管を挿入す
る。挿入後、この地盤改良注入管に凍結或いはセメント
ミルク等の改良手段を施して拡幅部分の周囲の地盤を固
結改良する。地盤改良後、拡幅部分の拡幅作業を行う。

【０００８】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るシールド
接合工法及びその装置の好ましい実施例について詳説す
る。図１には本発明に係るシールド接合装置の第１実施
例を示す側面図が示され、シールドトンネル１０内に設
置された後述する推進装置１２から図１、図２に示す曲
管１４が、セグメント１６を貫通して拡幅部分１８の周
囲に推進されている状態が示されている。

【０００９】前記セグメント１６の上部には開口部２０
が形成される。この開口部２０には曲管状の口元管２２
がシールドトンネル１０の内側から固着されている。こ
の口元管２２の下端部には図１で示すように、前記曲管
１４の止水バルブ２８及び止水装置３０が設けられる。 この止水バルブ２８及び止水装置３０には前記曲管１４
が挿通され、曲管１４は前述した推進装置１２によって
図中矢印で示す方向に送り出される。

【００１０】前記推進装置１２は図中点線で示す曲管フ
ィード用シリンダ３２、内管止水バルブ３４、内管止水
装置３６及び内管フィード用シリンダ３８から構成され
る。曲管フィード用シリンダ３２は、曲管１４に元押し
ケース９０を介して連結され、推進装置ベースに端が連
結されたシリンダロッド４０が伸長することにより曲管
１４を送り出すことができる。また、内管フィード用シ
リンダ３８は、後述する内管４４にケース９１を介して
連結され、元押しケース９０に端が連結されたシリンダ
ロッド４２が伸長することにより内管４４を図中矢印方
向に送り出すことができる。

【００１１】ところで、前記曲管１４は図１、図２に示
すように多数の曲状短管４６、４６…が連結されて構成
される。この短管４６は、前記拡幅部分１８を円弧状に
囲むことができる曲率で形成される。また、前記内管４
４も同様に、多数の曲状短管５０、５０…が連結されて
構成される。この短管４６は、前記曲管１４に挿通可能
な曲率で形成されると共に、図２で示すピン５２で連結
されている。

【００１２】一方、曲管１４の先端には図３に示すよう
に、筒状のシュウ５４が取付けられる。前記シュウ５４
は、後端側に形成された半球形状のボス部５６が、前記
曲管１４の先端側に形成された半球形状の溝５８に慴接
されていることにより、曲管１４に対して首振り可能に
連結される。前記内管４４の先端には掘削装置６０が連
結される。この掘削装置６０は、先に本出願人が出願し
た特開昭６１─１３７９９７号公報、特開昭６１─１３
７９９８号公報に開示した掘削装置と同一の概念で構成
される。

【００１３】即ち、掘削装置５０はオイルモータ６２、
首振り装置６４、減速機６６及びビット６８から構成さ
れる。オイルモータ６２には、前記シールドトンネル１
０内に配設された図示しないオイルポンプから内管４４
内に配線された油圧ホース７０が接続されると共に、オ
イルモータ６２の回転駆動力が前記減速機６６を介して
前記ビット６８に伝達される。前記首振り装置６４には
、例えば４個のシリンダロッド（図３では１個のみ示す
）７２、７２…が等間隔で設けられ、これらのシリンダ
ロッド７２、７２の伸縮作動は、シールドトンネル１０
内から内管４８内に配線された油圧ホース６３によって
遠隔制御されている。即ち、これらのシリンダロッド７
２、７２…を選択して図中左方向に伸長させることによ
り、前記減速機６６及びビッド６８から構成される可動
装置を可動させると共に、この可動装置を内包するシュ
ウ５４を追従させることによって首振りすることができ
る。

【００１４】前記ビット６８には、一対の拡縮ビット７
４、７４が取付けられる。この拡縮ビット７４、７４は
ピン７６、７６を支点として回動自在に設けられて拡径
掘進可能に構成される。即ち、拡縮ビット７４は、可動
シュウ５４の先端から突出すると図中上側の位置に拡径
し、曲管１４及び可動シュウ５４内の挿入時には挿通を
妨げないために図中下側の位置に縮径するよう図示しな
い付勢部材によって付勢されている。

【００１５】また、複数のガイドリブ７７、７７…が曲
管１４と内管４４との間に、及び曲管１４と掘削装置と
の間にそれぞれ配設され、内管４４を曲管１４と同軸上
に保持している。更にパッカー７７ａが曲管１４と内管
４４との間に設けられ、このパッカー７７ａは内管４４
の着脱時に膨らませられることによってシュウ５４と掘
削装置６０とのクリアランスからの水侵入を防止してい
る。

【００１６】ところで、前記内管４４内には、孔芯測定
器である光ファイバジャイロ７８が挿通可能に設けられ
る。この光ファイバジャイロ７８は、ケーブル８０を介
して図示しないケーブルリールに巻取り巻戻し自在に取
付けられ、ケーブルリールで所定の速度で巻取られるこ
とにより曲管１４の推進位置を計測することができる。

【００１７】次に、前記の如く、構成されたシールド掘
削孔の拡幅装置の作用について説明する。先ず、図１に
示したようにセグメント１６の上部を開口し、この開口
部２０に口元管２２を連結する。次に、この口元管２２
に曲状短管４６、４６…を連結した曲管１４を挿入して
推進装置１２によって順次送り出すと共に、この曲管１
４に内管４４を挿入して推進装置１２によって順次送り
出す。この際、前記曲管１４と内管４４は、拡幅部分１
８を円弧状に囲むことができる曲率で形成されているの
で、曲管１４と内管４４に取付けられた掘削装置５０は
図４に示すように、拡幅部分１８を円弧状に囲むように
地盤を掘削する。

【００１８】しかしながら、前記曲管１４は前述した拡
幅部分１８を円弧状に囲む方向に正確に推進するとは限
らない。そこで、曲管１４の推進中に、光ファイバジャ
イロ７８の方向検出によって掘削装置６０の掘削進路が
逸れたことが判明した場合には、図３に示したシリンダ
ロッド７２、７２…のうち逸れた方向にあるシリンダロ
ッド７２を伸長してビッド６８を進路方向に首振りさせ
る。これにより、掘削進路を容易に修正することができ
る。

【００１９】次に、前記曲管１４が図４に示したように
、拡幅部分１８を円弧状に囲む位置まで掘削挿入された
時点で掘削装置６０を停止し、前記内管４４を掘削装置
６０と共に曲管１４から引き抜く。これによって、曲管
１４は、拡幅部分１８を囲むように埋設される。そして
、図示しない凍結管をシールドトンネル１０側からこの
曲管１４内に挿入し、凍結管で拡幅部分１８の一部周囲
を凍結して周辺地盤の改良を開始する。

【００２０】以下このようにして、推進装置１２を拡幅
部分１８に沿ってシールドトンネル１０で順次移動して
複数の曲管１４、１４…を図５で示すように、拡幅部分
１８の全周囲を囲むように略平行に一定間隔で埋設する
。そして、凍結管をシールド機１０側から順次各曲管１
４、１４…内に挿入し、凍結管で拡幅部分１８の全周囲
を凍結して図４、図５で示す凍土壁８２を造成し周辺地
盤を改良する。

【００２１】そして、凍土壁８２が充分に造成したタイ
ミングで、拡幅部分１８の拡幅工事を開始する。従って
、拡幅部分１８の地盤は、周囲が改良凍土壁８２によっ
て保護されているので開削による崩壊、出水等の災害を
防ぐことができると共に、従来の拡幅工法と比較して容
易に拡幅することができる。。このように、本実施例で
は多数の曲管１４、１４…を拡幅部分１８を円弧状に囲
むように埋設し凍土壁８２を円弧状に造成して拡幅する
ようにしたので、従来の拡幅工法と比較し、拡幅部の地
盤改良を効果的に行うことができると共に、大幅に工期
を短縮することができる。

【００２２】また、図６に示すように隣接掘削されたシ
ールドトンネル１０、１１の間を拡幅する場合には、ど
ちらか一方のシールドトンネル１０、１１（本実施例で
はシールドトンネル１０）から曲管１４、１５を、前述
した手順で拡幅部分１９の周囲に埋設し凍土壁８２を造
成するようにすれば良い。ところで、図７には本発明に
係るシールド掘削孔の拡幅装置の第２実施例が示され、
曲管８４は複数の直管状の短管ユニット８５、８５…が
連結されて構成される。この短管ユニット８５は内径、
外径が大小の段付きに形成され、大内径部８０ａに、連
結する短管ユニット８５の小外径部８５ｂが可動隙間８
６を持って挿入される。前記小外径部８５ｂには、図示
しないパッキンが取付けられる。このパッキンは、小外
径部８５ｂの周部に形成された図示しない溝に埋め込ま
れると共に、その外周部が大内径部８５ａに慴接され、
外側からの水侵入を阻止している。

【００２３】また、前記短管ユニット８５、８５同士は
、ピン８８によって１方向に屈曲可能に連結される。 また、ピン８８はボルト８９によって固定されている。 即ち、短管ユニット８５は、ピン８８を支点として前記
可動隙間８６分だけ湾曲方向に屈曲することができる。 従って、曲管８４は全体が小曲率で撓むように構成され
ている。

【００２４】一方、内管９２も、先に構成を説明した曲
管８４と同一の構造で構成されているので、その説明は
省略する。従って、内管９２は、曲管８４と同様に全体
が小曲率で撓むように構成されている。従って、第２実
施例によれば、曲管８４、内管９２を直管状の短管で屈
曲可能に連結しても、光ファイバケーブルで方向修正さ
れながら掘進する掘削装置に追従して所定の位置に推進
配置することができる。これにより、第２実施例であっ
ても第１実施例と同様の効果を得ることができる。

【００２５】尚、本実施例では、曲管１４に凍結管を挿
入することについて説明したが、これに限られるもので
はなく、グラウト管を挿入しセメントミルク等を注入し
て地盤を改良するようにしても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るシー
ルド掘削孔の拡幅工法及びその装置によれば、シールド
掘削孔内から、先端に可動シュウを備えた曲管と内管と
を拡幅部分の周囲に向けて推進し、内管の先端部に取付
けられた掘削装置のビットをビット駆動源で回転させる
と共に、この掘削装置を位置測定器で計測された推進位
置情報に基づいて方向を修正しながら掘進し、これと同
時に、曲管を掘削孔に推進させて拡幅部分の周囲に埋設
し、埋設終了後、曲管を残置した状態で内管を掘削装置
と共に曲管から引き抜き、この曲管内に地盤改良用注入
管を挿入して改良剤を注入し、拡幅部分の周囲の地盤を
改良して拡幅部分の拡幅作業を行うようにしたので、拡
幅工事に要する工期を大幅に短縮することができると共
に、容易に拡幅することができる

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド掘削孔の拡幅装置の第１
実施例を示す説明図

【図２】本発明に係るシールド掘削孔の拡幅装置に適用
された曲管の実施例を示す断面図

【図３】本発明に係るシールド掘削孔の拡幅装置に適用
された掘削装置の要部断面図

【図４】本発明に係るシールド掘削孔の拡幅工法でトン
ネルを拡幅する説明図

【図５】図４に於けるＡ−Ａ線上に沿う断面図

【図６】
本発明に係るシールド掘削孔の拡幅工法でトンネルを拡
幅する説明図

【図７】本発明に係るシールド掘削孔の拡幅装置の第２
実施例を示す説明図

【図８】従来のシールド掘削孔の拡幅工法の第１実施例
を示す説明図

【図９】従来のシールド掘削孔の拡幅工法の第２実施例
を示す説明図

【符号の説明】

１０…シールドトンネル １２…推進装置 １４…曲管 ４４…内管 ４６、５０…曲状短管 ６０…掘削装置 ６２…オイルモータ ６４…首振り装置 ６６…減速機 ６８…ビット ７８…光ファイバジャイロ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　シールド掘削孔を拡幅するシールド掘
   削孔の拡幅工法に於いて、シールド掘削孔の内周部から
   、先端に可動シュウを備えた曲管と、内管の先方に先端
   ビットが首振り可能で駆動源を備えた掘削装置とを前記
   曲管に挿通可能に配置して拡幅部分の周囲に向けて推進
   させ、前記ビットを回転させると共に、掘削装置を位置
   測定器で計測された推進位置情報に基づいて方向修正し
   ながら掘進させ、前記曲管を該掘削孔に推進させて拡幅
   部分の周囲に埋設し、埋設終了後、曲管を残置した状態
   で前記内管を掘削装置と共に曲管から引き抜き、前記曲
   管内に地盤改良用注入管を挿入し、前記地盤改良用注入
   管に凍結剤或いはセメントミルク等の改良手段を施して
   拡幅部分の周囲の地盤を改良することを特徴とするシー
   ルド掘削孔の拡幅工法
2. 【請求項２】　　シールド掘削孔を拡幅するシールド掘
   削孔の拡幅装置に於いて、シールド掘削孔の周部から拡
   幅部分の周囲に向けて推進されると共に先端に可動シュ
   ウを備えたパイプ体から成る曲管と、曲管に挿通可能で
   パイプ体から成る内管と、内管に挿通可能で、前記曲管
   の推進位置を計測する位置測定器と、内管の先端に配設
   されると共に前記曲管に挿通可能で、且つ先端に首振り
   可能なビットを備えて該ビットの駆動源と方向修正機構
   とを具備した掘削装置と、前記曲管のシールド掘削孔側
   に位置する各端部に設けられた止水装置と、、から成る
   ことを特徴とするシールド掘削孔の拡幅装置