JPH06102957B2 - シールドトンネルの地中接合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は２台のシールド機を対向させて地中を掘進させ
ながらシールドトンネルを形成し接合する際の接合方法
に関するものである。

〔従来の技術〕

近時、地下開発が盛んに行なわれており、地下トンネル
の構築が増加している。この地下トンネルの構築は主と
してシールド機によって行なわれるため、シールド機の
開発も多岐に亘り、掘削断面が変化するシールド機や多
面シールド機等によるトンネル工事も増加している。

而して、前記トンネルの構築に際しては、２台のシール
ド機を互いに対向させて発進させ、掘進させながらシー
ルドトンネルを形成して行き、最終的に双方が形成した
シールドトンネルを地中接合するのであるが、そのため
の工法として、凍結地中接合工法がある。この工法は安
全且つ確実で、よくシールドトンネルを接合することが
出来るが、通常で４〜５ヶ月もの長い工期を要するとい
う欠点がある。

即ち、従来の凍結地中接合方法は、２台のシールド機を
互いに対向させて発進させ、掘進させながらシールドト
ンネルを形成して行き、両機が同時に接合地点に到着す
る場合は、第10図に示すように、シールド機51,51aから
それぞれ円錐形状に凍結管52を埋設して算盤珠状の凍土
壁53を造成した後、シールド機51,51aのカッターc,バル
ク室ｂ等を解体，撤去し、一次覆工を施工してシールド
トンネルを接合する方法が採られているが、この方法で
は、一般的に凍結管埋設等の準備，仮設工に２ヵ月、凍
結期間に１〜1.5ヵ月、解体，覆工に１〜1.5ヵ月を要
し、合計すれば４〜５ヵ月の長い工事期間を必要として
いた。

そこで、この工期を少しでも短縮するために、２台のシ
ールド機の接合地点への到着時期をずらして、第11図に
示すように、先着したシールド機51から円錐形状に直管
状の凍結管52を埋設し、円錐形状の凍土壁53aを造成し
て、後着シールド機を待つ方法も採られているが、この
方法では凍結管が直管であるため、円錐形状の凍土壁53
aと後着のシールド機51aとの隙間が大きくなるので、後
着のシールド機51aから補助凍結管52aを埋設して前記隙
間に凍土53bを造成するか又は時間を掛けて前記凍結管5
2により前記隙間を凍結しなければならず、結局は工期
の短縮もシールド機51の先着による効果も充分活用出来
なくて、前者の方法に比べ、１ヵ月程度工期を短縮でき
るに過ぎないのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来技術の欠点を補うために、 ａ 凍結管埋設等の工程を短縮できるように、そのため
の機材をシールド機に着装する ｂ シールド機の面盤に工夫を凝らして、シールド機と
シールド機の接合区間を極力狭め、凍土壁の厚みを減少
させる などの対策が考えられている。これらの対策は一見合理
的に見えるが、実際にはシールド機の構造を複雑にする
結果、故障や事故発生のおそれが多く、また、シールド
工法の主目的である掘進を犠牲にせざるを得ないことも
あり、充分満足すべき成果は得られない。

従って、本発明が解決しようとする課題は、シールド機
の構造を変化させることなく、しかも工期を短縮できる
と共にあらゆる種類のシールド機の形状や機能に対応し
て、シールドトンネルを接合できる凍結地中接合方法を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の課題を解決することを目的としてなされ
たもので、その第一発明の構成は、２台のシールド機を
対向させ地中を掘進させてシールドトンネルを形成し接
合するシールドトンネルの接合方法において、接合すべ
き地点におけるシールド機の到着時期をずらし、先着し
たシールド機の内部から操向性ボーリングにより円弧状
又は曲線状に地山を削孔して、該掘削孔に可撓性の凍結
管を挿入し、後着シールド機の到着時期に合わせて横向
きチューリップ状の凍土壁を造成しておき、該凍土壁内
に後着シールド機を貫入させた後、後着シールド機の後
方にセグメント凍結板を組立てるか又は貼付凍結管を設
置するなどして後部止水を行なってから、シールド機の
カッター，バルク室等を解体し、スチールセグメント等
により一次覆工を施してシールドトンネルを接合するこ
とを特徴とするものであり、また、第二発明の構成は、
２台のシールド機を対向させ地中を掘進させてシールド
トンネルを形成し接合するシールドトンネルの接合方法
において、接合すべき地点におけるシールド機の到着時
期をずらし、先着したシールド機の直後のセグメント
に、水平凍結管埋設用の削孔室を拡巾構築できる機構を
内装させ、後着シールド機が前記所定の地点に到達する
までの期間中に拡巾した削孔室から水平凍結管を、後着
するシールド機のテール部分まで埋設して、該シールド
機の口径よりやや大きい円筒形状の凍土壁を造成し、後
着シールド機が前記凍土壁内に到着した後、該後着シー
ルド機の後方にセグメント凍結版を組立るか又は凍着用
設備を設置するなどして後部止水を行なってから、シー
ルド機のカッター，バルク室等を解体し、スチールセグ
メント等により一次覆工を施工して、シールドトンネル
を接合することを特徴とするものである。

即ち、第一発明の接合工法は、２台のシールド機のシー
ルドトンネルを接合すべき地点への到着時期をずらし、
先着のシールド機内から凍結工法を用いてその先端側
に、後着のシールド機が進入できるように、チューリッ
プ状の凍土壁を造成しておき、後着のシールド機を前記
凍土壁内に貫入させ、該後着シールド機内から不足する
凍土を造成するために、セグメント凍結板を組立るか、
または貼付凍結管を設備して、後部を凍着，止水し、あ
とは常法によって、スチールセグメント等による一次覆
工を施工することにより、シールドトンネルの接合工事
期間を短縮しようというものであり、一方、第二発明の
接合方法は、第一発明と同様に、２台のシールド機の到
着時期をずらし、先着のシールド機直後のセグメントに
水平凍結管を埋設するための削孔室を拡巾構築し、該削
孔室から前方へ向け水平凍結管を埋設して円筒形状の凍
土壁を造成しておき、該凍土壁内に後着シールド機を貫
入させた後、第一発明と同様にしてシールドトンネルを
接合することにより、シールドトンネルの接合期間を短
縮しようというものである。

〔実施例〕

次に本発明接合方法の実施例を図により工程順に説明す
る。

第１図及び第２図は、凍結管を埋設する状態を示す図
で、第１図は地山の安定状態が良好な場合の説明図、第
２図は地山の安定状態が悪い場合の説明図、第３図はチ
ューリップ状の凍土を造成した状態の断面図、第４図は
後着シールド機が到着し、その後方を凍結した状態の断
面図、第５図はシールド機の内部を解体し、一次覆工を
施工して接合した状態を示す断面図、第６図は第二発明
により先着シールド機の前方に円筒形状の凍土壁を造成
して後着シールド機を貫入し、その後方を到着した状態
の断面図、第７図は削孔室の拡巾前の横断面図、第８図
は同じく縦断面図、第９図は平面図である。

第一発明 先着シールド機内からの凍結管の埋設、凍結 ａ 先着したシールド機内から、造成される凍土がチュ
ーリップ状になるように曲線ボーリングを行なう。この
曲線ボーリングは、操向性ボーリング例えば小口径泥水
推進管工法等の工法を利用して削孔し、地山の安定状態
が良い場合は、孔壁保持のため泥水置換しながら推進管
を抜取り、掘削孔にそれより一回り小さい可撓性のある
凍結管を挿入し、また、地山の安定状態が悪い場合は、
泥水推進管のバルクヘッド装置を残置したまま、推進管
内にそれより一回り小さい可撓性のある凍結管を挿入し
て、空隙に泥水等の充填剤を封入する。

即ち、第１図は地山の安定状態が良い場合を示すもの
で、シールド機１のシールド鋼板２に削孔管用と凍結管
用の二重パッカー３を取付けて、まず、操向性ボーリン
グ例えば小口径泥水推進管工法を利用して削孔し、孔壁
保持のため泥水置換しながら推進管を抜取り、可撓性の
凍結管４を埋設して凍結工法により、第３図に示すよう
に、チューリップ状の凍土壁Ｆを造成する。また、第２
図は地山の安定状態が悪い場合を示すもので、上記にお
ける推進管と同じ推進管５を用いて削孔し、そのバルク
ヘッド装置5aを残置したままパッカー３に泥水等の封入
蓋3aを施すと共に凍結管４を埋設し、推進管５と凍結管
４との間の空隙に泥水等の充填材６を封入し、凍結管４
に冷媒を通して、第３図に示すようなチューリップ状の
凍土壁Ｆを造成するのである。

ｂ 而して、チューリップ状の凍土壁Ｆの造成期間は従
来の凍土壁の造成と同じ程度の日数（仮設に２ヵ月と凍
結に１ヵ月）を要するが、これを後着シールド機1aが到
着する３ヶ月前から実施すると、工程上はこの３ヶ月が
工事全体の工程とは無関係となり、それ以降の作業が必
要工程となる。

後着シールド機の到着と後着側の凍結 後着シールド機1aが、第４図に示すように、チューリッ
プ状凍土壁Ｆ内に到着したら、後着シールド機1aのセグ
メントにセグメント凍結板７を組立てた後、冷却用の設
備と配管工事を行なうだけで、セグメント凍結板７の凍
着が可能となるから、従来方法のように後着シールド機
1aから凍結管を埋設する作業は必要がなく、後着シール
ド機1a到着に伴う前記凍土壁Ｆの解凍幅だけ再凍結Faさ
せて、後着シールド機1aのシールドセグメント凍結板７
と凍着させれば、解体工事に着手できる。このセグメン
ト凍結板７の仮設工と再凍結期間を含めても0.5ヵ月
（２週間程度）の期間で充分である。

解体，覆工 シールド機の解体と覆工は従来と同じ、即ち、カッター
a,バルク室ｂを解体し、スチールセグメント８により一
次覆工を施して両シールドトンネルを接合するのであ
る。

以上の工程を総合すると、実施工程期間は、後着シール
ド機内の仮設，再凍結0.5ヶ月と解体，覆工の１〜1.5ヵ
月だけとなり、凍結地中接合が1.5〜２ヵ月程度の期間
で完了することになり、全体の工程に及ぼす工期は実質
上、従来方法の1/2〜1/3に短縮することが出来るのであ
る。

第２発明 この第二発明は地盤の状態その他の事情によりチューリ
ップ状の凍土壁を造成するのに不適当な場合に適したも
ので、先着シールド機１直後のセグメント10にシール用
パッキンｐを介して水密且つ移動可能に削孔室11を内装
し、該削孔室11を拡巾部材12により水密に拡巾してシー
ルド機１の外側に突出させ、拡巾された削孔室11から水
平凍結管13をシールド機１の外側前方に埋設して、後着
シールド機1aの口径よりやや大きめの内径を有する円筒
形状の凍土壁Ｆ′を造成しておき、後着シールド機1aを
この凍土壁Ｆ′に貫入させ、該後着シールド機1aの後方
にセグメント凍結板14を組立て凍着させて止水を行なっ
てから、両シールド機のカッターa,バルク室ｂ等を解体
し、スチールセグメント８等により一次覆工を施してシ
ールドトンネルを接合するのであるが、通常、削孔室の
拡巾，水平凍結管の埋設及び凍結と後着シールド機の到
着と後着側の凍結は次のようにして行なう。

削孔室の拡巾 前記セグメント10に内装した削孔室11には面盤21を定着
し、この面盤21の外側にカッターフェイス22、内側に該
カッターフェイス22を駆動するモータＭを、それぞれ２
個ずつ装着しておき、シールド機１が所定の位置の１〜
2m手前に着いたら、前記セグメント10を通常のセグメン
トと同様にして組み立てる。

而して、シールド機１が所定の位置に到達し停止した
ら、モータＭを駆動してカッターフェイス22を回転させ
ながら同時に面盤21に設けてある泥水供給口23から泥水
を送り込み、同じく削泥取汲み口24から土砂を排出す
る。

一方、内装用セグメントの内側に反力受け25を仮設し、
削孔室11の内側にその拡巾部材12を溶接等により水密に
接続して、反力受けに取付けたジャッキ26により押し上
げて削孔室11を拡巾して行き、削孔室11がその先端が所
定の位置に達するまで拡巾されたら、次の削孔室を同様
にして拡巾し、シールドトンネルの全周に亘り拡巾され
てシールドトンネルの外側に突出した削孔室11を形成す
る。

水平凍結管の埋設，凍結 上記のようにして削孔室11を拡巾したら、次に該削孔室
11から水平凍結管13を埋設して行くのであるが、削孔室
11はその長さが短いので、水平凍結管13は短尺の鋼管ピ
ースを接続して構成しなければならないため、削孔用と
凍結用とに分けて、削孔用鋼管は3.5〜4B,長さ20〜30cm
のねじ込み管を使用し、その中に２〜2.5Bの凍結用鋼管
を溶接等により接続，挿入して凍結管13とするのであ
る。尚、凍結管13を削孔用と凍結用の二重管構造にした
のは、冷却溶媒の漏洩により凍土が侵食されるのを防止
するためである。また、この凍結管13の埋設は拡巾部材
12内に削孔用パッカー27を設置して行なうものとする。

上記により埋設された凍結管13に冷却溶媒を循環させて
その周辺の地盤を凍結して行くと、円筒形状の凍土壁
Ｆ′が造成される。

而して、の削孔室に拡巾に約１ヵ月を要し、また、凍
結管の埋設と凍結に従来の凍土壁の造成と同じ程度の日
数を要するが、準備工と仮設工を平行作業で実施するよ
うにし、これらの作業を後着シールド機が到着する３ヵ
月前から実施すれば、工程上はこの３ヵ月が工事全体の
工程とは無関係になり、それ以降の作業が必要工程とな
る。

後着シールド機の到着後の後着側の凍結 上記の凍土壁Ｆ′内に後着シールド機1aを進入させ、該
シールド機1aが所定位置まで進入したら、その後方にセ
グメント凍結板14を組み立て、冷却装置（図示せず）を
設置して、前記凍土壁Ｆ′とセグメント凍結板14を凍着
させる。

その他は第一発明と同様である。

解体，覆工 第一発明におけるそれと同様である。

以上の工程を総合すると、接合工程に要する工期は、削
孔室11の拡巾に要する工期及び凍土の造成は凍結地中接
合に含まれないので、後着シールド機内の仮設，再凍結
0.5ヵ月と、解体，覆工の１〜1.5ヵ月だけとなり、凍結
地中接合が1.5〜２ヵ月程度の期間で終了することにな
り、従来方法に比べて大幅に工期を短縮できる。

〔発明の効果〕

本発明は上述の通りであって、２台対向させ発進，掘進
させてシールドトンネルを形成すべきシールド機のシー
ルドトンネルを接合すべき地点への到着時期をずらし、
先着のシールド機の先端側に後着のシールド機が貫入出
来る横向きチューリップ状の凍土壁又は後着シールド機
の口径よりやや大きい内径を有する円筒形状の凍土壁を
造成して、該凍土壁内に後着のシールド機を貫入させ、
後着のシールド機の後方にセグメント凍結板を組立るか
又は貼付凍結管を設備して、後部の凍着止水を行なうの
みで、後は常法により両シールド機のカッターやバルク
室を解体して、一次覆工を施工すれば、シールドトンネ
ルを接合できるから、その接合のための工事期間は従来
方法に比し、著しく短縮でき、これに伴って工事費の大
幅な節減を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、凍結管を埋設する状態を示す図
で、第１図は地山の安定状態が良好な場合の説明図、第
２図は地山の安定状態が悪い場合の説明図、第３図はチ
ューリップ状の凍土を造成した状態の断面図、第４図は
後着シールド機が到着し、その後方を凍結した状態の断
面図、第５図はシールド機の内部を解体し、一次覆工を
施工して接合した状態を示す断面図、第６図は第二発明
により先着シールド機の前方に円筒形状の凍土壁を造成
して後着シールド機を貫入し、その後方を到着した状態
の断面図、第７図は削孔室の拡巾前の横断面図、第８図
は同じく縦断面図、第９図は平面図、第10図及び第11図
は従来方法の説明図である。 １……先着のシールド機、1a……後着のシールド機、２
……シールド鋼板、３……パッカー、４……可撓性凍結
管、５……推進管、６……充填剤、７……セグメント凍
結板、Ｆ……チューリップ状凍土壁、Fa……再凍結、10
……セグメント、11……削孔室、12……拡巾部材、13…
…凍結管、14……セグメント凍結板、21……面盤、22…
…カッターフェイス、Ｍ……モータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−61131（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−312499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−119893（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２台のシールド機を対向させ地中を掘進さ
   せてシールドトンネルを形成し接合するシールドトンネ
   ルの接合方法において、接合すべき地点におけるシール
   ド機の到着時期をずらし、先着したシールド機の内部か
   ら操向性ボーリングにより円弧状又は曲線状に地山を削
   孔して、該掘削孔に可撓性の凍結管を挿入し、後着シー
   ルド機の到着時期に合わせて横向きチューリップ状の凍
   土壁を造成しておき、該凍土壁内に後着シールド機を貫
   入させた後、後着シールド機の後方にセグメント凍結板
   を組立てるか又は貼付凍結管を設置するなどして後部止
   水を行なってから、シールド機のカッター，バルク室等
   を解体し、スチールセグメント等により一次覆工を施し
   てシールドトンネルを接合することを特徴とするシール
   ドトンネルの地中接合方法。
2. 【請求項２】２台のシールド機を対向させ地中を掘進さ
   せてシールドトンネルを形成し接合するシールドトンネ
   ルの接合方法において、接合すべき地点におけるシール
   ド機の到着時期をずらし、先着したシールド機の直後の
   セグメントに、水平凍結管埋設用の削孔室を拡巾構築で
   きる機構を内装させ、後着シールド機が前記所定の地点
   に到達するまでの期間中に拡巾した削孔室から水平凍結
   管を、後着するシールド機のテール部分まで埋設して、
   該シールド機の口径よりやや大きい円筒形状の凍土壁を
   造成し、後着シールド機が前記凍土壁内に到着した後、
   該後着シールド機の後方にセグメント凍結板を組立るか
   又は凍着用設備を設置するなどして後部止水を行なって
   から、シールド機のカッター，バルク室等を解体し、ス
   チールセグメント等により一次覆工を施工して、シール
   ドトンネルを接合することを特徴とするシールドトンネ
   ルの接合方法。