JPH0522799B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 本発明はトンネルの掘削に際して、シールド掘
削機のカツタを螺旋状に回転させつつ掘進してゆ
く螺旋掘進形シールド工法に関する。

(b) 従来の技術 従来、シールド掘削機によりトンネルを掘削す
る場合、筒状に形成されたシールド外殻を設け、
その外殻の最前部、即ち切羽部分にカツタを設
け、カツタを掘削方向に押圧した状態で回転させ
て、カツタの掘削量に応じてシールド外殻を切羽
方向に移動させてトンネルを構築していた。

また、トンネルの覆工を構成するセグメント
も、掘削機が所定量、掘進した時点で、円筒状に
組立構築する方式が用いられている。

(c) 発明が解決しようとする問題点 しかし、そうした方法では、カツタにより一時
に掘削される切羽部分が、トンネルの掘削断面と
常に等しくなるので、切羽の崩壊の危険性が高く
なる欠点が有る。また、カツタの大きさが掘削す
べきトンネルの断面に等しいので、シールド掘削
機自体が大型化してしまう不都合が有つた。

更に、従来の、セグメントもトンネル内で円筒
状に組立るために、互いの接続部分の形状が異な
る複数種のセグメントが必要になり（通常、覆工
の底部に設けられるセグメント、天井部に設けら
れるセグメント、及びそれ等を接続するセグメン
トの３種類のセグメントが存在する。）、その製作
が繁雑でしかも、その施工に当たつては、各種セ
グメントの搬入段取りの決定等の手間のかかる作
業が必要となる不都合が生じている。

本発明は、前述の欠点を解消すべく、カツタが
一時に掘削する切羽面を小さくすることが出来、
しかもシールド掘削機自体の大きさを小さくする
ことが出来るシールド工法を提供することを第１
の目的とするものであり、更に、同一形状のセグ
メントを用いて覆工を構築することの出来るシー
ルド工法を提供することを第２の目的とするもの
である。

(d) 問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、シールド掘削機の掘進に伴つ
て覆工を構築してゆくシールド工法において、セ
グメント３を螺旋状に組立接続した形で覆工２を
形成し、覆工の切羽と対向する部分には面板５を
設けて山留めし、更に覆工の最先端部分に、シー
ルド掘削機のカツタ６ｂを、トンネルの切羽の一
部分のみを当該カツタの切羽側正面と当接接触さ
せると共に、該カツタをトンネル中心６ａを中心
にして前記切羽正面の部分的な範囲について、該
カツタを組立て済みのセグメントの螺旋状の前側
面３ｂに沿つた形でトンネル周方向に回転駆動さ
せて、該カツタにより前記切羽に対して、トンネ
ル断面の前記トンネル中心を中心とした一部の角
度範囲について螺旋状に掘削動作を行ない、前記
カツタにより、継ぎ足すべき新たなセグメント１
枚分の角度範囲Ｅの土砂が螺旋状に掘削されたと
ころで、前記新たなセグメント３を最前部の組立
て済みのセグメントに継ぎ足す形で螺旋状に接続
し、前記カツタが常に切羽の一部分とのみ当接接
触した状態で掘削動作を行なうようにして構成さ
れる。

なお、括弧内の番号は、図面における対応する
要素を示す、便宜的なものであり、従つて、本記
述は図面上の記載に限定拘束されるものではな
い。以下の「(e) 作用」の欄についても同様であ
る。

(e) 作用 上記した構成により、本発明は、切羽の一部分
のみと対向させた形でカツタ６ｂをトンネル１の
掘削方向に螺旋状に回転移動させつつ掘削動作を
行うと共に、当該カツタ６ｂによる掘削動作の進
行に伴つて、セグメント３を螺旋状に継ぎ足す形
で覆工２を構築するようにして構成される。

(f) 実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。

第１図は本発明によるシールド工法が用いられ
たトンネルの掘削現場の一例を示す斜視図、 第２図は切羽部分のセグメントを示す斜視図、 第３図はセグメントを組み立てて覆工を構築す
る際の斜視図、 第４図は組み立てられたセグメントの展開図、 第５図はカツタの軌跡を示す斜視図である。

トンネル１は、第１図に示すように、円筒状に
組立形成された覆工２を有しており、覆工２は第
３図に示すように、同一形状のセグメント３が螺
旋状に連続的に接続された形で形成されている。
各セグメント３は、第４図に示すように、その展
開形状が、平行四辺形に形成されており、各セグ
メント３を５個接続することにより、５個目のセ
グメント３の途中で、セグメント３の幅に相当す
る距離Ｗだけセグメント３がズレた形となり、結
果的に、第３図に示すように、セグメント３が螺
旋状に組み立てられる。また、各セグメント３の
長さＬは、セグメント３を組み立てた状態で形成
される覆工２の外径をＤとした時に、πD／５＜
Ｌ＜πD／４なる関係を有している。これにより、
隣接するセグメント３同士の接続部３ａが互い違
いになる形で組み立てられ、トンネル１を強度上
均一な状態にすることが出来る。

一方、トンネル１の、第１図最前方（即ち、最
左方）の切羽部分に設けられたセグメント３に
は、第２図に示すように、セグメント３の切羽面
側に扇形の面板５が各セグメント３毎に着脱自在
なる形に装着されており、更に螺旋状に組み立て
られたセグメント３の最先端のセグメント３部分
には、シールド掘削機６が設けられている。シー
ルド掘削機６は、トンネル１の中心に設けられた
回転軸６ａを有しており、回転軸６ａには扇形に
形成されたカツタ６ｂが回転軸６ａによりトンネ
ル中心を中心として回転自在に設けられている。
なお、回転軸６ａの切羽に面する前面及びカツタ
６ｂの切羽と対向する前縁部６ｄには掘削刃が設
けられている。

トンネル１及びシールド掘削機６は以上のよう
な構成を有するので、トンネル１の掘削に際して
は、第１図に示すように、図示しないシールドジ
ヤツキによりＣ方向にカツタ６ｂを押圧した状態
で、回転軸６ａを中心に、矢印Ａ方向に、カツタ
６ｂをトンネル中心を中心とした一部の角度範囲
について回転させる。カツタ６ｂは、切羽と対向
した最前部の組立て済みのセグメント３の、第３
図前側面３ｂ（既に説明したように、前側面３ｂ
は、螺旋状に形成されている。）に沿つた形でＡ
方向に回転駆動されるので、その結果、カツタ６
ｂの軌跡は、第５図に示すように、セグメント３
と同様に、螺旋状のものとなり、従つて切羽は、
Ａ方向に回転し同時にＣ方向に移動するカツタ６
ｂの切羽側正面である、表面６ｃと所定の圧力で
接触しその崩壊が防止されると共に、カツタ６ｂ
に設けられた掘削刃により円滑な状態で掘削され
てゆく。カツタ６ｂにより掘削された土砂は、排
土管を兼ねる回転軸６ａ（中空筒状に形成されて
いる）からトンネル１内を通つて外部に排出され
る。なお、切羽全体はカツタ６ｂ及び面板５によ
り支持される。

こうして、トンネル１の断面の一部について、
所定角度範囲、即ち、第１図に示すように、セグ
メント３の１枚分の角度範囲Ｅの土砂が螺旋状に
掘削されたところで、新たなセグメント３を面板
５と共に、最前部のセグメント３に継ぎ足す形
で、螺旋状に接続し、更にカツタ６ｂをＡ方向に
所定角度範囲に亙り回転させて掘削を継続する。
すると、シールド掘削機６の後には、第３図に示
すように、セグメント３が螺旋状に接続された形
で覆工２が構成され、トンネル１はＣ方向に構築
される。なお、切羽の崩壊を防止する面板５は、
着脱自在なので、カツタ６ｂによる掘削が進行し
て切羽に直接接触しなくなつた時点で取り外し、
再使用する。

なお、カツタ６ｂの形状としては、第１図に示
すような、扇形に限らず、切羽に対してカツタが
常にその一部とのみ接触して切羽を螺旋状に掘削
し得る限り、種々の形状が考えられることは勿論
である。

(g) 発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、シー
ルド掘削機の掘進に伴つて覆工２を構築してゆく
シールド工法において、セグメント３を螺旋状に
組立接続した形で覆工を形成し、覆工の切羽と対
向する部分には面板５を設けて山留めし、更に覆
工の最先端部分に、シールド掘削機のカツタ６ｂ
を、トンネルの切羽の一部分のみを当該カツタの
切羽側正面と当接接触させると共に、該カツタを
回転軸６ａなどのトンネル中心を中心にして前記
切羽正面の部分的な範囲について、該カツタを組
立て済みのセグメントの螺旋状の前側面３ｂに沿
つた形でトンネル周方向に回転駆動させて、該カ
ツタにより前記切羽に対して、トンネル断面の前
記トンネル中心を中心とした一部の角度範囲につ
いて螺旋状の掘削動作を行ない、前記カツタによ
り、継ぎ足すべき新たなセグメント１枚分の角度
範囲Ｅの土砂が螺旋状に掘削されたところで、前
記新たなセグメント３を最前部の組立て済みのセ
グメントに継ぎ足す形で螺旋状に接続し、前記カ
ツタが常に切羽の一部分とのみ当接接触した状態
で掘削動作を行なうようにして構成したので、カ
ツタ６ｂと一時に接触する切羽部分が、トンネル
１の全断面に比して極めて小さなものとなり、切
羽の崩壊の危険性を大幅に減少させることが出来
るばかりか、カツの大きさをトンネル断面に比し
て大幅に小さくすることが出来るので、シールド
掘削機６自体の大きさも小型化することが出来
る。

また、覆工２も、螺旋状に、シールド掘削機６
の掘削に伴つてセグメント３を連続的に継ぎ足し
てゆく形で構築されるので、セグメント３の形状
としては単一形状での施工が可能となり、従つて
セグメント３の製作も容易となり、施工に際して
の複雑な段取り作業も不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド工法が用いられ
たトンネルの掘削現場の一例を示す斜視図、第２
図は切羽部分のセグメントを示す斜視図、第３図
はセグメントを組み立てて覆工を構築する際の斜
視図、第４図は組み立てられたセグメントの展開
図、第５図はカツタの軌跡を示す斜視図である。 １……トンネル、２……覆工、３……セグメン
ト、５……面板、６……シールド掘削機、６ｂ…
…カツタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド掘削機の掘進に伴つて覆工を構築し
   てゆくシールド工法において、 セグメントを螺旋状に組立接続した形で覆工を
   形成し、 覆工の切羽と対向する部分には面板を設けて山
   留めし、 更に覆工の最先端部分に、シールド掘削機のカ
   ツタを、トンネルの切羽の一部分のみを当該カツ
   タの切羽側正面図と当接接触させると共に、該カ
   ツタをトンネル中心を中心にして前記切羽正面の
   部分的な範囲について、該カツタを組立て済みの
   セグメントの螺旋状の前側面に沿つた形でトンネ
   ル周方向に回転駆動させて、該カツタにより前記
   切羽に対して、トンネル断面の前記トンネル中心
   を中心とした一部の角度範囲について螺旋状に掘
   削動作を行ない、 前記カツタにより、継ぎ足すべき新たなセグメ
   ント１枚分の角度範囲の土砂が螺旋状に掘削され
   たところで、前記新たなセグメントを最前部の組
   立て済みのセグメントに継ぎ足す形で螺旋状に接
   続し、 前記カツタが常に切羽の一部分とのみ当接接触
   した状態で掘削動作を行なうようにして構成した
   螺旋掘進形シールド工法。