JPH0588349B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、１本のトンネルを２台のシールド
機を用いてトンネルの両端側から同時に掘削して
途中で接合する際のシールド・トンネルの地中接
合工法に関する。

「従来の技術」 従来、この種のシールド・トンネルの地中接合
工法としては第１３図に示すようなものが知られ
ている。

図において、符号Ｇは両端部から掘削してきた
シールド・トンネルの接合部付近の地山であり、
地山Ｇ内では紙面に対して右側に一方のトンネル
Taを掘削したシールド機１と、左先側に他方の
トンネルTbを掘削したシールド機２とが所定の
間隔（約30cm程度）の地山Giを残した状態で向
かい合つている。そして、シールド機Ta，Tbの
壁面は、セグメント３ａ，３ａ，…、３ｂ，３ｂ
…によつて覆工が行なわれている。また、シール
ド機１，２の先端部にはスキンプレート１ａ２ａ
に対して所定の傾斜部角（α＝17゜〜25゜）で、又
周方向に所定のピツチで地山Ｇ内に穿孔式凍結管
４ａ，４ｂが設置されているとともに、スキンプ
レート１ａ，２ａおよび最前部のセグメント３
ａ，３ｂには全内周面に貼付け凍結管（図示せ
ず）が設置された構成となつている。

そして、前記スキンプレート１ａ，２ａに設置
された穿孔式凍結管４ａ，４ｂ及び貼付け凍結管
内にブラインを循環させることにより、地山Gi
を囲むようにスキンプレート１ａ，２ａの外周部
の地山Gfを凍結させた後、シールド機１，２の
前部Qa，５ｂを解体し、次いで、前記シールド
機１，２間に残された地山Giを掘削し、その壁
面を覆工することにより左右から掘削してきたト
ンネルTaとTbとを接合させ、シールド・トンネ
ルを完成させる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のシールド・トンネルの接
合工法においては、両方のシールド機が接触せ
ず、シールド機相互間に通常30cm程度の隙間がで
きることになり、止水や土留が完全とは言い難く
安全性に問題があること、また、補助工法として
主に採用される凍結工法は多くの工費や工期を要
するとともに、海底下での施工時に塩分の混入し
た凍土の強度が低下すること、凍結時の凍土膨張
および解凍時の地盤沈下の影響があること、凍土
の管理が難しいこと等の問題点があつた。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもの
で、トンネル接合部付近の地山地からトンネル接
合部に作用する土水圧に対するシールや止水を確
実なものとし、地山を損なうことなく、安全に施
工を行うことができるとともに、トンネルの接合
に要する工費や工期を大幅の低減することのでき
るシールド・トンネルの地中接合工法を提供する
ことを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、先端
部に嵌合凸部が形成された第１のスキンプレート
を有するとともに、前記嵌合凸部の内側に収納可
能となるように先端刃が縮小自在に構成された第
１のカツタ装置を有する第１のシールド機と、先
端部の内側に前記嵌合凸部と嵌合する嵌合凹部が
形成された第２のスキンプレートを有するととも
に、前記第１のカツタ装置と同様に先端刃が縮小
自在に構成された第２のカツタ装置有する第２の
シールド機とを１組としてトンネルを両端側から
掘削した後、トンネルを接合する際に、前記第１
及び第２のカツタ装置の先端刃を縮小し、前記嵌
合凸部を嵌合凹部に嵌合させることにより、前記
第１のスキンプレートと第２のスキンプレートと
を連結させて接合部を周囲の地山から遮断した
後、前記第１及び第２のシールド機のスキンプレ
ートを残したままシールド機を解体し、次いで前
記嵌合部にコンクリートを打設することによつて
前記接合部の壁面を覆工することを特徴としてい
る。

「実施例」 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。
第１図ないし第７図は、本発明の一実施例を、第
８図ないし１２図は第２の実施例を示すものであ
る。これらの図において、前記第１３図に示した
構成要素と同一の要素ついては同一符号を付して
ある。

図において、符号Ｇは流両端部から掘削してき
たシールド・トンネルの接合部付近の地山であ
り、地山Ｇ内では紙面に対して右側に第１のトン
ネルTaを掘削したシールド機 １と、左側に他方のトンネルTbを掘削した
シールド機２とが所定の間隔（約1.0m程度）の
接合部の地山Giを残した状態で向かい合つてい
る。そして、シールド機１の後方に形成されたト
ンネルTaの壁面は、セグメント３ａ，３ａ，…
によつて一次覆工されているとともに、シールド
機２の後方に形成されたトンネルTbの壁面は、
セグメント３ｂ，３ｂ，…によつて一次覆工が行
なわれている。

シールド機１は先端部に嵌合凸部１０が形成さ
れた円筒状の第１のスキンプレート１ａと、その
先端部に仕切板１ｂを介して取り付けられたカツ
タ装置１１及びシールド機１の後部に取り付けら
れた推進ジヤツキ１２，１２，…とを主な構成要
素としてい。また、シールド機機２は、先端部の
内側に前記嵌合凸部１０と嵌合する嵌合凹部１３
が形成された円筒状の第２のスキンプレート２ａ
と、その先端部に仕切板２ｂを介して取り付けら
れたカツタ装置１４及びシールド機２の後部に取
り付けられた推進ジヤツキ１５，１５，…とを主
な構成要素としている。

前記、嵌合凸部１０はスキンプレートの先端部
を円錐状に、即ち、先端部に向かうに従つて直径
が漸次小さくなるように形成され、前記嵌合凹部
１３はスキンプレート２ａの先端部内側が円錐状
に、即ち、先端部に行くに従つて漸次直径が拡大
するような傾斜面が形成され、嵌合凸部の一部分
が嵌合凹部の一一部分と少なくとも線接合するよ
うに嵌合凹部の曲面が形成されたものである。

また、カツタ装置１１，１４は、第６図、第７
図に示すように、前方に突出して内周側を掘削す
る内刃部１１ａ，１４ａと、その後方で外周側を
掘削する内刃部１１ａ，１４ａと、その後方で外
周側を掘削する外刃部１１ｂ，１４ｂ、及びそれ
らを支持する軸部１１ｃ，１４ｃとからなつてい
る。外刃部１１ｂ，１４ｂの先端部には、外刃を
固定している支持部１５内に縮小自在な先端刃１
６が取り付けられており、通常の掘削時には、第
６図に示すように、スキンプレート１ａ，２ａの
外径とほぼ同寸法の長さとなつており、トンネル
接合時には第７図に示すように、油圧ジヤツキを
用いた駆動装置１７によつて、カツタ装置１１，
１４の先端部が嵌合凸部１０の先端部の内径より
内側へ縮小可能なように構成されている。

つぎに、第１図ないし第７図を用いて本発明の
地中接合方法について説明する。

(i) 一本のトンネルを、まず、紙面に対して右側
から第１のシールド機１を用いてカツタ装置１
１により地山Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁
面にセグメント３ａ，３ａ，…により一次覆工
を行い、そのセグメント３ａ，３ａ，…に反力
を取つて推進ジヤツキ１２，１２，…を駆動さ
せることにより一方のトンネルTaを築造して
いくとともに、左側から第２のシールド機２を
用いてカツタ装置１４により地山Ｇを掘削し、
その掘削した坑の壁面にセグメント３ｂ，２
ｂ，…により一次覆工を行い、そのセグメント
３ｂ，３ｂ，…に反力を取つ霊て推進ジヤツキ
１５，１５，…を駆動させることにより他方の
トンネルTbを築造していく。そして、接合部
においてシールド機１とシールド機２とを所定
長さの地山Gi（約1m）を残して対向させる。

(ii) つぎに、第２図に示すように、停止させたシ
ールド機２に向けてシールド機１を推進させ、
カツタ装置１１を、カツタ装置１４に当接させ
る。

(iii) つぎに、第３図に示すように、シールド機
１，２のカツタ装置１１，１４の先端刃１１を
駆動装置１７を駆動させることにより嵌合凸部
１０の内側に縮小させる。その際、仕切板１
ｂ，２ｂに泥土の注入管（図示せず）を設けて
おき、それによつてシールド機の先端部に泥土
を注入して切羽の崩壊を防止する。

(iv) つぎに、第４図に示すように、停止している
シールド機２に向けて、さらに、シールド機１
を推進させることにより、カツタ装置１１，１
４の軸部１１ｃ，１４ｃを仕切板１ｂ，２ｂの
内側に押し込み、次いで、嵌合凸部１０の一部
分を嵌合凹部１３の所定の場所に線接合させる
ことにより、スキンプレート１ａ，２ａによつ
てシールド機１，２のの接合部内を周囲の地山
から遮断する。その際、前記嵌合凸部１０と嵌
合凹部１３とをシールド機１の推進圧力を利用
して密着させるとともに、接合部付近に薬液を
注入して止水を完全なものとする。また、カツ
タ装置１１，１４は、嵌合凸部と嵌合凹部との
間に形成される空間部Ｓ内に収納された状態と
なる。

(v) つぎに、第５図に示すように、スキンプレー
ト１ａ，２ａを残したままシールド機１，２の
カツタ装置１１，１２や仕切板１ｂ，２ｂ及び
推進ジヤツキ１２１２，…、１５，１５，…等
を解体した後、スキンプレート１ａ，２ａの接
合部Ｘを溶接するとともに、その内側にコンク
リートＣを打設して覆工を行う。

したがつて、
本発明のシールド・トンネルの接合工法におい
ては、シールド機１をシールド機２に向けて推
進させ嵌合凸部１０を嵌合凹部１３に当接させ
て、いわゆる重ね継ぎ手の状態とすることによ
り、接合地点の地山Giがスキンプレートに覆
われてシールド機１，２内部に取り込まれ、シ
ールド機１，２間に大きな隙間がなくなり、接
部の止水や土留がほぼ確実な状態で行なわれ、
地山を損なうことなく、安全にトンネルの接合
作業を行なうことができる。その結果、補助工
法として採用される凍結管工法等を用いる必要
がなく、工費の大幅な低減や工期の大幅な短縮
を実現することができる。

つぎに、第(8)図ないし第１２図を用いて、第
２の実施例を説明する。図において、前記第１
の実施例に示した構成要素と同一の要素につい
ては同一符号を付しある。

図において、シールド・トンネルの接合部付
近の地山Ｇには、紙面に対して右側に第１のト
ンネルTaを掘削したシールド機１と、左側に
他方のトンネルTbを掘削したシールド機２と
が所定の間隔（約1.0m程度）の接合部の地山
Giを残した状態で向かい合つている。そして、
シールド機１後方のトンネルTaの壁面は、セ
グメント３ａ，３ａ，…によつて、また、シー
ルド機２後方のトンネルTbの壁面は、セグメ
ント３ｂ，３ｂ，…によつて一次覆工が行なわ
れている。

シールド機１は先端部に嵌合凸部１０が形成
された円筒状の第１のスキンプレート１ａと、
その先端部に仕切板１ｂを介して取り付けられ
たカツタ装置１１と、第１のスキンプレート１
ａの後部に取り付けられた第１の推進ジヤツキ
１２，１２，…からなる内部シールド機１Ａ
と、前記第１のスキンプレート１ａの外周部に
摺動自在に二重に設けられるとともに、後部内
側に前記第１の推進ジヤツキ１２，１２，…と
当接するリング状突起部２０ａが形成された第
２のスキンプレート２０と、この第２のスキン
プレート２０の後部に取り付けられた推進ジヤ
ツキ２１，２１，…と、からなる外部シールド
機１Ｂとを主な構成要素としている。そして、
シールド機１の内部シールド機１Ａと外部シー
ルド機１Ｂとの先端部間には土砂が入り込まな
いように、かつ止水性を確保するためにグリー
ス等の粘性度の高い充填剤を満たしておくよう
にする。

また、シールド機２は、先端部の内側に前記
嵌合凸部１０と嵌合する嵌合凹部１３が形成さ
れた円筒状のスキンプレート２ａと、その先端
部に仕切板２ｂを介して取り付けられたカツタ
装置１４及びシールド機２の後部に取り付けら
れたカツタ装置１４及びシールド機２の後部に
取り付けられた推進ジヤツキ１５，１５，…と
を主な構成要素としている。

前記、嵌合凸部１０はスキンプレートの先端
部を錐状に、即ち、先端部に向かうに従つて直
径が漸次小さくなるように形成され、前記嵌合
凹部１３はスキンプレート２ａの先端部内側が
円錐状に、即ち、先端部に行くに従つて漸次直
径が拡大するような傾斜面が形成され、嵌合凸
部１０の一部分が嵌合凹部１３の一部分と少な
くとも線接合するように嵌合凹部１３の曲面が
形成されたものである。

また、カツタ装置１１，１４は、第６図、第
７図に示すように、前記第１の実施例と同様に
先端刃が縮小自在に構成とされており、カツタ
装置１１及び２０は、通常掘削時には第２のス
キンプレート２０の外径及びスキンプレート２
ａの外径とほぼ同様の長さとされている。そし
て、トンネル接合時においては、カツタ装置１
１及び２０は、先端刃１６が嵌合凸部１０の内
側に縮小されるようになつている。

つぎに、第８図ないし第１２図を用いること
により、本発明の第２の実施例のトンネル接合
方法について述べる。

(i) 一本のトンネルを、まず第８図に示すよう
に、紙面に対して右側から第１のシールド機１
を用いてカツタ装置１１により地山Ｇを掘削
し、その掘削した坑の壁面にセグメント３ａ，
３ａ，…により一次覆工を行い、そのセグメン
ト３ａ，３ａ，…に反力を取つて推進ジヤツキ
２１，２１，…を駆動させることにより一方の
トンネルTaを築造していくとともに、左側か
ら第２のシールド機２を用いてカツタ装置１４
により地山Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁面
にセグメント３ｂ，３ｂ，…により壱一次覆工
を行い、そのセグメント３ｂ，３ｂ，…に反力
を取つて推進ジヤツキ１５，１５，…を駆動さ
せることにより他方のトンネルTbを築造して
いく。そして、接合部においてシールド機１と
シールド機２とを所定長さの地山Gi（約1m）を
残して対向させる。

(ii) つぎに、第９図に示すように、停止させたシ
ールド機２に向けて所定距離までシールド機１
を推進させる。その際、カツタ装置１１，１４
で掘削した切羽Giに、仕切板１ｂ，２ｂに設
けた注入管２２ａ，２２ｂから泥土を注入し
て、切羽の崩壊を防止ししながら、第１０図に
示すように、シールド機１の第２のスキンプレ
ート２０先端部をシールド機２のスキンプレー
ト２ａの先端部と接触させるとともに、シール
ド機２のカツタ装置１１，１４の先端刃１６を
駆動装置１７を駆動させることにより嵌合凸部
１０の内側に縮小させる。

(iii) つぎに、第１１図に示すように、内部シール
ド機１０の推進ジヤツキ１２，１２，…の後部
にセグメント２３，２３，…を組み立てるとと
もに、それに反力をとつて推進ジヤツキ１２，
１２，…を駆動させることによつて内部シール
ド機１０を推進させ、スキンプレート１ａの嵌
合凸部１０をシールド機２の嵌合凹部１３に密
着させる。その際、接合部付近に注入管２４，
２４によつて、薬液を注入して止水を完全なも
のとする。

(iv) 最後に、第１２図に示すように、シールド機
１の第１のスキンプレート１ａ、及び第２のス
キンプレート２０、そして第２のシールド機２
のスキンプレート２ａとを残したまま、シール
ド機１，２を解体してトンネルを貫通させた
後、前記スキンプレートの内側にコンクリート
Ｃを打設することにより、トンネルの壁面を覆
工しトンネルTa，Tbの接合作業を完了させ
る。

したがつて、この第２の実施例におけるシール
ド・トンネルの接合工法においては、前記第１の
実施例と同様にスキンプレート２ａ，１０を重ね
継手の状態とするために、シールド機１，２間に
大きな隙間がなくなり、接合部の止水や土留がほ
ぼ確実な状態で行なわれ、地山Ｇを損なうことな
く、安全にトンネルの接合作業を行なうことがで
き、補助工法として採用される凍結工法等を用い
る必要がなく、工費の大幅な低減や工期の大幅な
短縮を実現することができる。また、シールド機
１のスキンプレート１ａの外側に第２のスキンプ
レート２０が設けられ、それらの先端部の間には
グリース等の止水剤が充填されているため、前記
第１の実施例のような、嵌合凸部１０の外周面に
地山と接する傾斜面が無くなり、シールド機１の
掘進時に嵌合凸部付近に発生する抵抗を低減する
ことができるとともに、内部シールド機１Ａを円
滑に推進させることできる。

「発明の効果」 以上、説明したように本発明は、嵌合凸部が形
成された第１のスキンプレートを有するととも
に、先端刃が縮小自在に構成された第１のカツタ
装置を有する第１のシールド機と、嵌合凹部が形
成された第２のシールド機と、嵌合凹部が形成さ
れた第２のスキンプレートを有するとともに、先
端刃が縮小自在に構成された第２のカツタ装置を
有する第２のシールド機とを１組としてトンネル
を両端側から掘削した後、トンネルを接合する際
に、第１及び第２のカツタ装置の先端刃を縮小
し、嵌合凸部を嵌合凹部に嵌合させて接合部を周
囲の地山から遮断した後、第１及び第２のシール
ド機のスキンプレートを残したままシールド機を
解体し、次いで嵌合部にコンクリートを打設する
ことによつて接合部の壁面を覆工するようにした
ものであるので、トンネル接合部付近の地山から
トンネル接合部に作用する土水圧に対する山留め
や止水を確実なものとし、地山を損なうことな
く、安全に施工を行うことができるとともに、ト
ンネルの接合に要する工費や工期を大幅に低減す
ることのできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本発明のシールド・ト
ンネルの地中接合工法の一実施例を示すものであ
り、第１図は左右から掘進してきた２台のシール
ド機が接合部の地山を残して対向している状態を
示すトンネルの側断面図、第２図は第１のシール
ド機のもを掘進させて第２のシールド機に当接さ
せているところを示すトンネルの側断面図、第３
図はカツタ装置の先端刃を縮小しているところ示
すトンネルの側断面図、第４図はシールド機の嵌
合凸部と嵌合凹部とを接触させているところを示
すトンネルの側断面図、第５図はトンネルを接合
しその接合部の壁面を覆工して完成した状態を示
すトンネルの側断面図、第６図、第７図は縮小自
在なカツタ装置を示し、第６図は通常掘削時にお
いて先端刃が伸びた状態を示す側断面図、第７図
は第６図の先端刃が縮小された状態を示す側断面
図、第８図ないし第１２図は本発明の第２の実施
例を示す図であり、第８図は左右から掘進してき
た２台のシールド機が接合部の地山を残して対向
している状態を示すトンネルの側断面図、第９図
は第１のシールド機のみを掘進させて第２のシー
ルド機に当接させているところを示すトンネルの
側断面図、第１０図は２台のシールド機の先端部
が当接しているところを示すトンネルの側断面
図、第１１図は内部シールド機を推進させてシー
ルド機の嵌合凸部と嵌合凹部とを接触させている
ところを示すトンネルの側断面図、第１２図はト
ンネルを接合しその接合部の壁面の覆工が完成し
た状態を示すトンネルの側断面図、第１３図は従
来の凍結工法を用いたシールド・トンネルの地中
接合工法を示すトンネルの側断面図である。 Ｇ…地山、Gi…２台のシールド機間に残され
た地山、Ta，Tb…トンネル、Ｃ…コンクリー
ト、１…第１のシールド機、１Ａ…内部シールド
機、１Ｂ…外部シールド機、１ａ…第１のスキン
プレート、２…第２のシールド機、２ａ…スキン
プレート、３ａ，３ｂ…セグメント、１０…嵌合
凸部、１１…第１のカツタ装置、１３…嵌合凹
部、１４…第２のカツタ装置、１６…先端刃、２
０…第２のスキンプレート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 前部に設けられたカツタ装置により地山を掘
   削するとともに、後部において一次覆工のセグメ
   ントを組み立てながら、地中を推進するシールド
   機を２台用いることによつて、築造すべきトンネ
   ルの両端側からそれぞれトンネルを掘削し、それ
   らを途中で接合することによりトンネルを完成さ
   せる際のシールド・トンネルの地中接合工法であ
   つて、先端部に嵌合凸部が形成された第１のスキ
   ンプレートを有するとともに、前記嵌合凸部の内
   側に収納可能となるように先端刃が縮小自在に構
   成された第１のカツタ装置を有する第１のシール
   ド機と、先端部の内側に前記嵌合凸部と嵌合する
   嵌合凹部が形成された第２のスキンプレートを有
   するとともに、前記第１のカツタ装置と同様に先
   端刃が縮小自在に構成された第２のカツタ装置を
   有する第２のシールド機とを１組としてトンネル
   を両端側から掘削した後、トンネルを接合する際
   に、前記第１及び第２のカツタ装置の先端刃を縮
   小し、前記嵌合凸部を嵌合凹部に嵌合させること
   により、前記第１のスキンプレートと第２のスキ
   ンプレートとを連結させて接合部を周囲の地山か
   ら遮断した後、前記第１及び第２のシールド機の
   スキンプレートを残したまさシールド機を解体
   し、次いで前記嵌合部にコンクリートを打設する
   ことによつて前記接合部の壁面を覆工することを
   特徴とするシールド・トンネルの地中接合工法。