JPH0524319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はシールドトンネルの地中ドツキング工
法及びそれに使用するシールド掘進機の改良に関
し、より詳しくは滞水砂礫層の如き軟弱な地盤に
長大なトンネルを構築する場合に好適な２点発進
によるシールド掘進機によるシールドトンネル地
中ドツキング工法、及びこの工法に使用するシー
ルド掘進機に関するものである。

〔従来技術〕

一般にシールド掘進機は滞水砂礫層の如き軟弱
な地盤にトンネルを構築する場合に最適な掘進機
として広く使用されているもので、その掘削の進
行につれて後方においてセグメントを裏張りして
トンネルを構築するものである。

この工法に使用されるシールド掘進機の概略
は、第６図に示すように筒状の外殻７の前方に多
数のカツタービツト２を植立し、かつ外殻７より
も僅かに大なる径を有するカツターホイール３を
取付け、このカツターホイール３をカツターモー
タ４により回転させて地山を掘削し、掘削された
土砂を取出口５から外部へ取り出しながら前進す
るようになつている。なお、６は土砂が流入する
のを防止するために設けられたバルクヘツドであ
り、切削部分と作業室との区画壁である。

ところで、構築するトンネルが長大なものとな
る場合、工期短縮を計るためトンネルの両端より
掘削し、トンネルのほゞ中央部でドツキングする
ことが考えられるが、この場合、ドツキングした
後、ドツキング位置でのシールを完全に行い掘削
した土砂や水等がシールド掘進機内に流入するの
を防止したのち、各シールド掘進機を解体しトン
ネル外に取り出す必要がある。

従来、このドツキング位置でのシール方法とし
て「薬液注入工法」と「凍結工法」が知られてい
る。前者は、ドツキング後周囲の地山に特殊な薬
液を注入してこれを固化する方法であるが、薬液
注入後の土質改良度合の不均一性から強度上、信
頼性に欠ける点があり、実用上問題がある。

一方、後者は、地山中に凍結管を伸長させ、こ
の凍結管から地山中に冷媒を供給して地山中の水
を凍結固化するものであるが、この工法において
は凍結せるために数ケ月ないし１年程度の長期間
を必要とするばかりでなく、解凍に際して周囲の
土砂が緩み、トンネル接合部に変形が生じる等の
問題があつた。

かかることから、本発明者は一方のシールド掘
進機のカツターホイールの前方にフードで囲まれ
た区画を形成し、この区画内に充填物を充填して
これを固化し、この充填物を他方のシールド掘進
機によつて掘削して２台の掘進機をドツキングす
るとともに、その接合部周囲の地山に薬液を注入
して固化して接合部のシールを行なうことを先に
提案した。

しかしながら、かかる方法においては接合部の
シールに薬液注入方式を用いているため、そのシ
ールに時間がかかり工期がそれだけ長くかかると
いう問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は前記した従来のシールドトンネル地中
ドツキング工法の問題点を解決するためになされ
たものであつて、その目的とするところは、２点
から各１台のシールド掘進機をそれぞれ発進さ
せ、定点でドツキングさせるようにしたシールド
トンネル掘進法において、その工期の短縮を計ら
んとする点にある。

〔発明の概要〕

本発明は前記した目的を達成するためになされ
たものであつて、２点から第１のシールド掘進機
と第２のシールド掘進機をそれぞれ発進させ、定
点でドツキングさせるようにしたシールドトンネ
ル掘進方法において、第１のシールド掘進機の外
殻と第１のカツターホイールを支持する支持構造
体との間に介在させた作動機構によつて、第１の
カツターホイールと共に前記支持構造体に着脱自
在に取り付けられた第１のフードを前方に延伸し
た後、第１のカツターホイールを後退させて、第
１のカツターホイールの前方に第１のフードで囲
まれた区画を形成し、この区画内に充填物を充填
してこれを固化し、第２のシールド掘進機の外殻
と第２のカツターホイールを支持する支持体との
間に介在させた作動機構によつて、第２のカツタ
ーホイールと共に前記支持体に取り付けられた第
２のフードを前方に延伸して、第２のフードを第
１のフード内に挿入させるように前記充填物の一
部を掘削した後、第１のフードと第２のフードと
の間をシールし、その後前記両シールド掘進機間
を貫通させるように残りの充填物を掘削すること
を特徴とするシールドトンネル地中ドツキング工
法である。

具体的なドツキング工法を説明すれば次のとお
りである。

(1) 一方（第１）のシールド掘進機の外殻前方に
前後方向に移動可能な第１のフードを設けると
ともに、他方（第２）のシールド掘進機の外殻
前方に前記第１のフードより小なる径を有する
第２のフードを取付け、この第２のフードは外
殻の前後方向に移動可能な外部フードと、この
外部フードと一体で前進する内部フードとより
なり、後進時には外部フードのみが後進するよ
うに構成される。

(2) そして、定点において第１のシールド掘進機
１を第１のフードとカツターとを前進させた
後、第１のフードを定置してカツターを後進さ
せて第１のフード内に空間を形成させる。

(3) この空間内に充填物を充填固化する。

(4) 前記第１のフード内の充填物の先方の一部を
第２のシールド掘進機で切削するように前進さ
せ、第２のフードの先端を第１のフードの先端
内に嵌合させる。

(5) 第２のフードを形成する外部フードを後進さ
せ、内部フードと第１のフードとの間に間隙を
設ける。

(6) 内部フードの先端に設けられたシール機構を
作用させて内部フードと第１のフードとの間隙
をシールした後第１フード内の充填物を取り除
き仕上げを行なう。

そして、本発明は前記地中ドンキング工法に
適してシールド掘進機を同時に提供するもので
ある。

本発明において重要な点は、ドツキングの定点
において、一方（第１）のシールド掘進機の第１
のフード内に充填物を充填して、一方のシールド
掘進機側のシールを保持し、そして他方（第２）
のシールド掘進機によつて前記第１のフード内充
填物の前方部を切削して、その第２のフードを嵌
合させ、そして第１のフードと第２のフードとの
間に間隙を作り、この間隙をシールした後に前記
充填物を掘削してドツキングするものである。

即ち、両シールド掘進機のドツキング位置にお
いて、機械的な防護壁であるフードでドツキング
位置の地盤を保護した後、この両シールド掘進機
のフード接合部を機械的なシール機構によりシー
ルするため薬液注入工法による欠点が改善された
工期の短縮を計ることができる。

〔実施例〕

以下第１図ないし第５図にもとづき本発明によ
るシールドトンネル地中ドツキング工法及びシー
ルド掘進機の実施例を説明する。

なお、これらの図において第６図と同一符号は
同一名称を示している。

第１図は、一方（第１）のシールド掘進機１の
側面図であつて、この第１のシールド掘進機１の
主要部は、外殻７とこの外殻７の前方に、前後方
向に摺動可能な如く取付けられた第１のフード８
と、第１のカツターホイール３と、このカツター
ホイール３を駆動する駆動装置としてモータ４を
支持する支持構造体９と、この支持構造体９を作
動させる作動装置としての油圧シリンダ１０とに
より構成される。

詳述すれば、外殻７には、この外殻７の径に近
似する径を有する外殻７ａがカツターホイールの
方向に向かつて延設され、この外殻７ａの外周に
シール部材１１を介して第１のフード８が配置さ
れている。この第１のフード８は、ドツキング位
置における機械的な防護壁を構成するものであつ
て、カツターホイール３の外径よりも大きな外径
を有している。

そしてこの第１のフード８は、円周方向に配置
された多数のボルト１２により支持構造体９に着
脱可能に取付けられており、油圧シリンダ１０を
作動させることにより前後方向に移動するように
なつている。

支持構造体９の前方にはオーバカツタ１３を有
するカツターホイール３が設けられるとともに駆
動装置としてのモータ４が取付けられている。そ
してこの支持構造体９の一部を構成するバルクヘ
ツド６には後述する充填物注入口１４が取付けら
れている。

第３図は他方の（第２）シールド掘進機１′の
断面図であつて、この第２のシールド掘進機１′
の外殻２５の前方は小径の外殻２５ａに形成さ
れ、この外殻２５ａの外部に嵌合して前方に延長
された前記第１のフード８より小なる径を有する
第２のフード２６が設けられている。

この第２のフード２６は、外殻２５ａに沿つて
油圧シリンダ２７によつて前後方向に移動可能な
外部フード２８と、この外部フード２８内に嵌合
され、かつ後端部２９′を外部フード２８に取付
けた支持体３０に当接している内部フード２９と
により構成されている。

この外部フード２８と内部フード２９との間に
は第４図に示すようにシール機構３１が設けられ
ており、このシール機構３１は外部フード２８の
先端外周にリング状の溝３２が設けられ、この溝
３２内にゴム系材料よりなるパツキン３４が配置
され、このパツキン３４内に図示しない空気供給
源から供給管３５を経て圧力空気が供給されるよ
うになつている。なお、３６は外部フード２８と
内部フード２９を固定するボルトであり３７はシ
ール部材である。

次に以上に述べた第１のシールド掘進機１と第
２のシールド掘進機１′をそれぞれ２点から発進
させて定点でドツキングする場合について説明す
る。

Ａ 先ず第１のシールド掘進機１が定点近傍に達
すると第５図ａに示すように、カツターホイー
ル３を回転させながらシールド掘進機１の油圧
シリンダ１０を作動させると外殻７は停止した
状態で支持構造体９に支持されているカツター
ホイール３と第１のフード８とが前進する。

Ｂ ついでカツターホイール３が定点に達すると
第５図ｂに示すように、第１のフード８の内方
にストツパ１６を取付けて第１のフード８を固
定するとともにボルト１２（第５図ａ）を取外
し、オーバカツタ１３を引つ込める。

Ｃ そして油圧シリンダ１０を作動させカツター
ホイール３を支持構造体９と共に外殻７側へ後
退させ、第５図ｂに示すように第１のフード８
内に区画１７を形成させる。この場合、区画１
７内には地下水等が流入するので第１のフード
８は内外より圧力が作用することとなり地山等
の外圧に耐えることができる。

Ｄ 前記のようにして形成された区画１７内に第
５図ｃに示すように、モルタル等の充填物でこ
れを固化して固化帯域１８が形成される。この
場合、バルクヘツド６に予め設けられた充填物
注入口１４に供給管２０を接続し、図示しない
供給源から区画１７内に充填物が送給されて固
化帯域１８が形成される。

Ｅ 前記のようにして区画１７内に充填物が充填
されると、第２のシールド掘進機１′の外殻２
５（第３図）を停止し、油圧シリンダ２７を作
動させ、かつ第２のカツターホイール３′を回
転させる。すると第２のフード２６とカツター
ホイール３′とは第１のシールド掘進機１の前
方に接近し、そのカツターホイール３′により
先に設けた充填物である固化帯域１８の前方の
一部を掘削し、第５図ｄに示すように第２のフ
ード２６の先端部が第１のフード８の内方に達
すると、この掘削を停止する。

Ｆ 然る後、内部フード２９と外部フード２８を
固定しているボルト３６を外して第５図ｅに示
すように、油圧シリンダ２７を作動させ、第２
のフード２６を構成している外部フード２８の
みを後退させると、内部フード２９と第１のフ
ード８との間に間隙ｌが生ずる。

この間隙ｌをパツキン３４（第４図）内に圧
力空気を供給してシールし、その後充填物であ
る固化帯域１８を適宜な手段で取り除き貫通さ
せるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明による
シールドトンネル地中ドツキング工法及びシール
ド掘進機によれば、そのドツキング部を予め機械
的な強度で保持するとともに、その接合部を機械
的手段によりシールするため完全なシールが可能
であるばかりでなく強度上の信頼性を失うことな
くかつ工期を大幅に短縮することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明によるシールドトン
ネル地中ドツキング工法及びシールド掘進機の一
実施例を説明するものであつて、第１図は第１の
シールド掘進機の概略側面図、第２図は第１図の
−矢視図である。第３図は第２のシールド掘
進機の概略側面図、第４図は第３図の部拡大図
である。第５図ａ〜ｅはドツキング工法説明図で
ある。第６図は従来のシールド掘進機の概略側面
図である。 １，１′……シールド掘進機、２……カツター
ビツト、３，３′……カツターホイール、４……
モータ、５……取出口、６……バルクヘツド、８
……第１のフード、９……支持構造体、１０……
油圧シリンダ、１１，３７……シール部材、１
２，３６……ボルト、１３……オーバカツタ、１
４……充填物注入口、１６……ストツパ、１７…
…区画、１８……固化帯域、２０……供給管、２
５……外殻、２６……第２のフード、２７……油
圧シリンダ、２８……外部フード、２９……内部
フード、３０……支持体、３１……シール機構、
３２……溝、３４……パツキン、３５……供給
管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ２点から第１のシールド掘進機１と第２のシ
   ールド掘進機１′をそれぞれ発進させ、定点でド
   ツキングさせるようにしたシールドトンネル掘進
   方法において、第１のシールド掘進機１の外殻７
   と第１のカツターホイール３を支持する支持構造
   体９との間に介在させた作動機構１０によつて、
   第１のカツターホイール３と共に前記支持構造体
   ９に着脱自在に取り付けられた第１のフード８を
   前方に延伸した後、第１のカツターホイール３を
   後退させて、第１のカツターホイール３の前方に
   第１のフード８で囲まれた区画１７を形成し、こ
   の区画１７内に充填物１８を充填してこれを固化
   し、第２のシールド掘進機１′の外殻２５と第２
   のカツターホイール３′を支持する支持体３０と
   の間に介在させた作動機構２７によつて、第２の
   カツターホイール３′と共に前記支持体３０に取
   り付けられた第２のフード２６を前方に延伸し
   て、第２のフード２６を第１のフード８内に挿入
   させるように前記充填物１８の一部を掘削した
   後、第１のフード８と第２のフード２６との間を
   シールし、その後前記両シールド掘進機１，１′
   間を貫通させるように残りの充填物１８を掘削す
   ることを特徴とするシールドトンネル地中ドツキ
   ング工法。 ２ 掘進機本体の外殻７の前方に、第１のカツタ
   ーホイール３とこの第１のカツターホイール３を
   駆動する駆動装置４とを支持する支持構造体９を
   設けると共に、前記外殻７と支持構造体９との間
   にこの支持構造体９を前後進させる作動機構１０
   を設けた掘進機において、前記外殻７の前方に、
   前後方向に移動可能な第１のフード８を前記支持
   構造体９に着脱可能に設けた第１のシールド掘進
   機１と、掘進機本体の外殻２５の前方に、第２の
   カツターホイール３′とこの第２のカツターホイ
   ール３′を駆動する駆動装置４とを支持する支持
   体３０を設けると共に、前記外殻２５と支持体３
   ０との間にこの支持体３０を前後進させる作動機
   構２７を設けた掘進機において、前記外殻２５の
   前方に、前記第１のフード８内に挿入可能となる
   ように前後方向に移動可能な外部フード２８と、
   この外部フード２８に着脱可能に設けられ、前記
   第１のフード８との間をシール可能なシール機構
   ３１を有する内部フード２９とから成る第２のフ
   ード２６を前記支持体３０に設けた第２のシール
   ド掘進機１′との組み合わせから成ることを特徴
   とするシールド掘進機。