JPH06167186A - 大断面シールドトンネルの築造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小断面シールド機を使って施工でき、また小
型の電気設備で足り、しかも安全かつ経済的に大断面の
シールドトンネルを築造し得る大断面シールドトンネル
の築造方法を提供すること。 【構成】 小断面シールドトンネル１，２，３，…を多
数築造するとともに、隣接する小断面シールドトンネル
を連結し、完成断面２１を内包する環状覆工体２０を構
築したのち、この環状覆工体２０内の土砂を掘削し排出
して、大断面のトンネル３１を築造するように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大断面シールドトンネ
ルの築造方法に係り、特に大断面のシールドトンネルを
安全にかつ経済的に築造するための大断面シールドトン
ネルの築造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば超大断面のシールドトンネ
ルを築造する場合、１台の超大断面密閉機械式シールド
を使って超大断面を一度に掘削し、築造する方法が採ら
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
では次のような問題があった。

【０００４】（１）シールドマシンが超大型化するた
め、マシン本体の分割数が多くなる。そのため、運搬，
組立に時間が掛かる。また、トンネルの掘削の到達時
に、超大型のシールドマシンを解体するためにも多くの
時間が掛かる。そのため、全体の工期が長くなる。 （２）シールドマシンが超大型化すると、マシン製作に
多くの日数と費用が掛かる。 （３）超大型シールドマシンに内包させるセグメントも
勿論大型化し、セグメントが高価になる。 （４）大型化したセグメントの１ピースを運搬最大重量
としても、分割数が多くなるため、運搬に時間と費用が
掛かる。 （５）超大型シールドマシンの昼，夜間作業によって発
生する掘削土砂は、非常に多量になり、土砂運搬のため
のダンプトラックが多数必要になり、交通障害を起こ
す。 （６）超大型の密閉機械式シールドの場合、掘削に大容
量の電力を必要とするため、大型の電力設備を要する。 （７）一度に大断面の切羽を掘削するため、切羽の安定
が難しくなる。

【０００５】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、小断面シールド機を使
って施工でき、また小型の電気設備で足り、しかも安全
かつ経済的に大断面のシールドトンネルを築造し得る大
断面シールドトンネルの築造方法を提供しようとするも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は略矩形断面の小断面シールドトンネル１，
２，３，…を、隣接部で裏込材または場所打ちコンクリ
ート１８を重ねるように築造して環状覆工体２０を形成
し、その後相隣接する小断面シールドトンネル１，２，
３，…の側壁部のセグメント１７を順次撤去しつつ、そ
のセグメント１７，１７間の裏込材または場所打ちコン
クリート１８を撤去して相隣接する小断面シールドトン
ネル１，２，３，…の側壁部を貫いたトンネル２３を形
成し、これと並行してまたはトンネル形成後に、トンネ
ル２３内に構造材または補強材２４，２５を設置し、つ
いでトンネル２３内にコンクリート２８を打設し、この
コンクリート２８の硬化後、環状覆工体２０内の土砂を
掘削し排出して大断面のトンネル３１を築造するように
したものである。

【０００７】

【作用】本発明では、略矩形断面の小断面シールドトン
ネル１，２，３，…を多数築造する。このとき、小断面
シールドトンネル１，２，３，…を隣接部で裏込材また
は場所打ちコンクリート１８を重ねるようにして築造し
て行き、完成断面２１を内包する環状覆工体２０を形成
する。

【０００８】その後、相隣接する小断面シールドトンネ
ル１，２，３，…の側壁部のセグメント１７を順次撤去
する。また、相隣接する小断面シールドトンネル１，
２，３，…のセグメント１７，１７間の裏込材または場
所打ちコンクリート１８を撤去し、相隣接する小断面シ
ールドトンネル１，２，３，…の側壁部を貫いたトンネ
ル２３を形成する。

【０００９】前記トンネル２３の形成と並行してまたは
トンネル２３の形成後に、トンネル２３内に構造材また
は補強材２４，２５を設置し、ついでトンネル２３内に
コンクリート２８を打設し、環状覆工体２０に必要な強
度を持たせる。

【００１０】前記コンクリート２８の硬化後、環状覆工
体２０内の土砂（地山Ｇ）を掘削し排出して大断面のト
ンネル３１を築造する。

【００１１】このように、本発明では完成断面２１を内
包する環状覆工体２０を、多数の小断面シールドトンネ
ル１，２，３，…を連結して構築するようにしているの
で、小断面シールド機を使って施工でき、したがって仮
設備が少なくて済み、施工ヤードも小さくて済むし、小
型の電力設備で足りるし、切羽を容易に安定させること
もできる。

【００１２】また、大型のシールドマシンを使う必要が
ないので、安全に施工できる。しかも、シールドマシン
の運搬，組立を短時間で行うことができ、トンネル掘削
の到達時にシールドマシンを短時間で分解でき、マシン
製作の日数，費用も低減でき、シールドマシンに内包さ
れるセグメントの小型化，軽量化，低価格化を図ること
ができる等が相俟ち、大断面トンネルを経済的に有利に
構築することが可能となる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は完成断面を内包する環状覆工体の一例を示
す断面図、図２および図３は前記環状覆工体の構築過程
を示す図、図４および図５は環状覆工体を形成している
小断面シールドトンネルの掘削過程を示す図である。

【００１４】まず、本発明方法では環状覆工体２０を構
築する多数の小断面シールドトンネル１，２，３，…，
１６を１台または複数台のシールド機によって築造する
ものであるが、図２，図３に示すこの実施例では１台の
シールド機によって築造する例を示している。

【００１５】そして、図２，図３から分かるように、小
断面シールドトンネル１，３，５，…というように、１
個置きに築造して行く。各小断面シールドトンネル１，
３，５，…は、セグメント１７と、これを外包する裏込
材または場所打ちコンクリート１８とで形成され、セグ
メント１７の内部は坑内１９となっている。前記セグメ
ント１７は、トンネルの内部よりボルト，ナットで組
立，解体可能に締結されている。前記裏込材または場所
打ちコンクリート１８は、無筋コンクリートの低強度の
もので、一軸圧縮強度は１０〜５０ｋｇｆ／ｃｍ² 程度
とされ、厚さは通常のシールド工法によって発生するテ
ールボイドよりかなり厚くしている。その理由は、図３
に示すように、１個置きに築造された小断面シールドト
ンネル１，３，５，…間に、他の小断面シールドトンネ
ル４，６，…を築造し、隣接する小断面シールド同士を
接続し、環状覆工体２０を構築して行く際に、互いに裏
込材または場所打ちコンクリート１８の部分で重なり合
い、接続しやすいようにするためである。

【００１６】前記小断面シールドトンネル１，３，５，
…は、例えば小断面シールドトンネル１について説明す
ると、図４および図５に示すように、矩形の小断面シー
ルド機１００により掘削し、築造する。その小断面シー
ルド機１００は、シールド外筒１０１と、スクリューコ
ンベヤ等の排土装置１０２と、推進ジャッキ１０３と、
加圧板１０５を有する覆工コンクリート加圧ジャッキ１
０４と、コンクリート圧入口１０７を有するコンクリー
ト圧入管１０６と、機内裏込め注入管１０８と、裏込材
または場所打ちコンクリート１８の厚さを決めるテール
部１０９とを備えている。

【００１７】そして、前記矩形の小断面シールド機１０
０では、山留め用のセグメント１７とシールド外筒１０
１の間は、裏込材または場所打ちコンクリート１８の厚
さを取るため、大きく開けられている。しかして、この
小断面シールド機１００ではセグメント１７に反力を取
り、推進ジャッキ１０３によりシールド外筒１０１を推
進させ、地山Ｇを掘削する。掘削した土砂は、排土装置
１０２により小断面シールド機１００の後方へ運び、排
出する。また、シールド機の推進と同時にセグメント１
７とシールド外筒１０１間の空隙に、コンクリート圧入
管１０６およびコンクリート圧入口１０７を通じて低強
度のコンクリートを圧入し、裏込材または場所打ちコン
クリート１８として打設する。その際、セグメント１７
とシールド外筒１０１間に、前記圧入された裏込材また
は場所打コンクリート１８がシールド機内に侵入しない
ように、加圧板１０５によりブロックする。さらに、前
記加圧板１０５を介して覆工コンクリート加圧ジャッキ
１０４により、前記セグメント１７とシールド外筒１０
１間の空隙に打設された裏込材または場所打ちコンクリ
ート１８が硬化するまで圧力を掛け、地山Ｇの崩壊を防
止しながら掘進する。さらにまた、裏込材または場所打
ちコンクリート１８の厚さに合わせて厚くしたテール部
１０９の後方に、シールド機の推進とともに機内裏込め
注入管１０８を用いて低強度の裏込材または場所打ちコ
ンクリート１８を打設する。

【００１８】以上の作業を繰り返し行うことによって、
１個置きに小断面シールドトンネル１，３，５，…を築
造したのち、同様の作業により前記小断面シールドトン
ネル１，３，５，…間に、他の小断面シールドトンネル
２，４，…を順次築造して行き、隣接する小断面シール
ドトンネルの裏込材または場所打ちコンクリート１８の
部分を重ね合わせ、図１に示すように、小断面シールド
トンネル１，３，５，…，１５と、他の小断面シールド
トンネル２，４，…，１６とを連結し、この実施例では
矩形の完成断面２１を内包する一体的な構造物である環
状覆工体２０を構築する。

【００１９】次に、図６は環状覆工体を構成している小
断面シールドトンネルを接続する過程を示す図、図７は
図６のＡ−Ａ線断面図、図８および図９は図６に続く小
断面シールドトンネルを接続する過程を示す図、図１０
は完工された大断面シールドトンネルの一例を示す断面
図である。前述のごとく、小断面シールドトンネル１，
２，３，…，１６を連結した環状覆工体２０を構築した
のち、小断面シールドトンネル１，２，３，…，１６を
一連に接続する。その際、まず図６および図７に示すよ
うに、隣接する小断面シールドトンネル同士の間２２に
介在しているセグメント１７を例えば１つ置きに外し、
部分的に撤去する。次に、隣接する小断面シールドトン
ネル同士の間２２に打設されている低強度の裏込材また
は場所打ちコンクリート１８、つまり覆工コンクリート
を人力または機械力により掘削し、相隣接する小断面シ
ールドトンネル１，２，３，…，１６の側壁部を貫いた
トンネル２３を形成する。

【００２０】ついで、図８に示すように、前記トンネル
２３を保持するために縦，横の構造材または補強材２
４，２５を設置する。この構造材または補強材２４，２
５には、鉄筋，鉄骨，ＰＣ鋼線等を用いる。また、前記
構造材または補強材２４，２５はセグメント１７を貫通
させて設置してもよく、隣接する小断面シールドトンネ
ル間に介在しているセグメント１７を部分的に取り外し
て設置してもよい。

【００２１】さらに、前記トンネル２３内に図８に示す
ごとく、所定の間隔をおいて型枠２６を設置する。

【００２２】次に、図８および図９に示すように、前記
型枠２６により仕切られた区域２７にコンクリート２８
を打設する。なお、図面には示していないが、シールド
トンネルの発進，到達点にも、所定の間隔をおいて型枠
を設置し、その型枠により仕切られた区域内にコンクリ
ートを打設する。また、前記区域２７の外側に、作業空
間２７′を形成する。しかし、前記作業空間２７′は、
使用後コンクリート２８で埋める。さらに、前記区域２
７内にコンクリート２８を打設する前に、必要により通
路形成用の型枠や、電力，通信用等の管路３０（図１０
参照）を設けておく。前記区域２７に打設されたコンク
リート２８の硬化後、型枠２６を撤去する。

【００２３】しかして、図１０に示すように、一連の小
断面シールドトンネル１〜１６により構築された環状覆
工体２０を、構造材または補強材２４，２５およびコン
クリート２８により必要な強度に仕上げ、かつ必要な個
所に作業用や排水用等の通路２９、および電力，通信用
等の管路３０を設けたのち、環状覆工体２０の内部の土
砂、つまりこの実施例では地山Ｇを常法により掘削し、
その土砂を排出して行き、この実施例では矩形の完成断
面２１を持った大断面のトンネル３１を築造する。な
お、裏込材、あるいは場所打ちコンクリート部分は、内
空断面を確保するために、内側は撤去する事も可能であ
る。

【００２４】そして、前述のごとく、小断面シールドト
ンネル１〜１６を、隣接部で裏込材または場所打ちコン
クリート１８を重ねるようにして形成する環状覆工体２
０の施工→隣接する小断面シールドトンネル間のセグメ
ント１７の部分的な撤去→隣接する小断面シールドトン
ネル同士の間２２の裏込材または場所打ちコンクリート
１８を撤去し、相隣接する小断面シールドトンネルの側
壁部を貫いて形成するトンネル２３の施工→構造材また
は補強材２４，２５の設置→前記トンネル２３内への型
枠２６の設置→型枠２６で仕切られた区域２７へのコン
クリート２８の打設→環状覆工体２０の内部の地山Ｇの
掘削および排出作業を、トンネルの到達点まで行うこと
により、大断面のトンネル３１を安全にかつ経済的に築
造することが可能となる。

【００２５】以上、矩形の小断面シールド機によって、
矩形の大断面シールドトンネルを築造する方法について
述べたが、本発明にかかる築造方法によれば、略矩形断
面のシールドトンネルを上下方向または／および左右方
向に複数個連接した大断面シールドトンネルを築造する
こともできるし、矩形断面以外の異形断面の大断面シー
ルドトンネルを築造することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明方法では略矩形断
面の小断面シールドトンネル１，２，３，…を、隣接部
で裏込材または場所打ちコンクリート１８を重ねるよう
に築造して環状覆工体２０を形成し、その後相隣接する
小断面シールドトンネル１，２，３，…の側壁部のセグ
メント１７を順次撤去しつつ、そのセグメント１７，１
７間の裏込材または場所打ちコンクリート１８を撤去し
て相隣接する小断面シールドトンネル１，２，３，…の
側壁部を貫いたトンネル２３を形成し、これと並行して
またはトンネル形成後に、トンネル２３内に構造材また
は補強材２４，２５を設置し、ついでトンネル２３内に
コンクリート２８を打設し、このコンクリート２８の硬
化後、環状覆工体２０内の土砂を掘削し排出して大断面
のトンネル３１を築造するようにしているので、小断面
シールド機を使って施工でき、したがって仮設備が少な
くて済み、施工ヤードも小さくて済むし、小型の電力設
備で足りるし、切羽を容易に安定させることもできると
いう効果がある。

【００２７】また、本発明方法では大型のシールドマシ
ンを使う必要がないので、安全に施工できるという効果
を有する外、シールドマシンの運搬，組立を短時間で行
うことができ、トンネル掘削の到達時にもシールド機を
短時間で分解でき、マシン製作の日数，費用も低減で
き、シールドマシンに内包されるセグメントの小型化，
軽量化，低価格化を図ることができる等が相俟ち、大断
面トンネルを経済的に有利に構築し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は完成断面を内包する環状覆工体の一例を
示す断面図である。

【図２】図１に示す環状覆工体の構築過程を示す図であ
る。

【図３】図２に続く環状覆工体の構築過程を示す図であ
る。

【図４】環状覆工体を構成している小断面シールドトン
ネルの掘削過程を示す図である。

【図５】図４に続く小断面シールドトンネルの掘削過程
を示す図である。

【図６】環状覆工体を構成している小断面シールドトン
ネルを接続する過程を示す図である。

【図７】図６のＡ−Ａ線断面図である。

【図８】図６に続く小断面シールドトンネルを接続する
過程を示す図である。

【図９】図８に続く小断面シールドトンネルを接続する
過程を示す図である。

【図１０】完工した大断面のトンネルの一例を示す断面
図である。

【符号の説明】

１〜１６ 小断面シールドトンネル １７ セグメント １８ 裏込材または場所打ちコンクリート ２０ 環状覆工体 ２１ 完成断面 ２２ 隣接するシールドトンネル同士の間 ２３ 相隣接する小断面シールドトンネル間の側壁部を
貫いて形成したトンネル ２４，２５ 構造材または補強材 ２６ 型枠 ２７ 型枠で仕切られた区域 ２８ コンクリート ３１ 完成した大断面のトンネル １００ 小断面シールド機 １０１ シールド外筒 １０２ 排土装置 １０３ 推進ジャッキ １０４ 覆工コンクリート加圧ジャッキ １０５ 加圧板 １０６ コンクリート圧入管 １０８ 機内裏込め注入管 １０９ シールド外筒のテール部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略矩形断面の小断面シールドトンネル
   １，２，３，…を、隣接部で裏込材または場所打ちコン
   クリート１８を重ねるように築造して環状覆工体２０を
   形成し、その後相隣接する小断面シールドトンネル１，
   ２，３，…の側壁部のセグメント１７を順次撤去しつ
   つ、そのセグメント１７，１７間の裏込材または場所打
   ちコンクリート１８を撤去して相隣接する小断面シール
   ドトンネル１，２，３，…の側壁部を貫いたトンネル２
   ３を形成し、これと並行してまたはトンネル形成後に、
   トンネル２３内に構造材または補強材２４，２５を設置
   し、ついでトンネル２３内にコンクリート２８を打設
   し、このコンクリート２８の硬化後、環状覆工体２０内
   の土砂を掘削し排出して大断面のトンネル３１を築造す
   ることを特徴とする大断面シールドトンネルの築造方
   法。