JPH06294279A - ルーフシールド工法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ルーフトンネルを安全に掘進し且つトンネル
工事費の低減化を図ることができるようにする。 【構成】 左右に所要の間隔を配して掘削された２本の
底設導坑２，３のそれぞれに走行レール４，５を敷設
し、該両走行レール４，５上に、前記底設導坑２，３間
に亘って延びるルーフ１５及び横行レール２２を備え且
つ該横行レール２２に沿って横行する掘削装置２３を備
えたルーフシールド装置１０を走行可能に載置し、前記
掘削装置２３を横行レール２２に沿って横行させながら
両底設導坑２，３間の前面をリング状に掘削すると共
に、前記ルーフシールド装置１０を走行レール４，５に
沿って推進させてルーフシールド装置１０後部の両底設
導坑２，３間のリング状掘削部外周面にセグメント１９
を組立て、これら横行掘削、ルーフシールド装置推進、
セグメント組立ての各工程を繰返すことによりルーフト
ンネル３７を構築する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はルーフシールド工法及び
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、幅員の大きい（扁平形状の）トン
ネルを構築する工法としては、図８乃至図１１に示すよ
うな工法が用いられている。すなわち、まず図８に示す
ように、左右に所要の間隔を配して平行に延びる２本の
底設導坑ａ，ｂを公知の手段によって掘削した後、両底
設導坑ａ，ｂの各外側と下側の隅角部には、図９に示す
ように、後にトンネルの側壁および道床の一部となる略
Ｌ字型のコンクリート壁ｃが打設により形成される。

【０００３】次に、この両コンクリート壁ｃ，ｃの底面
間を直線状に結ぶ線と、両コンクリート壁ｃ，ｃの外側
面間上方を半円状に結ぶ線により囲まれた範囲ｆ全体の
土砂を手掘り、或いはバックホー等の掘削機械により掘
削し、図１０に示すように、両コンクリート壁ｃ，ｃの
上側間に亘って半円状のシールド掘進装置Ａが掘削方向
へ移動自在に設置される。このシールド掘進装置Ａをト
ンネルの掘削に応じて前進させつつ、シールド掘進装置
Ａ後方で上記両コンクリート壁ｃ，ｃの下方の水平部分
間と上方の半円状部分間に亘ってそれぞれ公知の手段に
よりコンクリートを打設し、図１１に示すような幅員の
大きなトンネルＥを構築する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来のト
ンネル構築工法においては、左右両コンクリート壁の上
方向および下方向をそれぞれ結ぶ範囲、すなわちトンネ
ルのほぼ全断面に相当する広範囲の土砂を同時に掘削す
るために、掘削断面積が大となって切羽の土砂が崩壊し
て崩れ落ちる危険性があり、作業の安全上に問題を有す
るとともに、この広範囲な土砂を同時に掘削するために
はシールド掘進装置を大型としなければならず、その製
作費が高価となり、工事費が嵩む原因となっていた。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点を解決するた
め案出されたもので、１対の底設導坑間を分割掘削する
ことにより、トンネル工事の安全性と工事費の低減化を
図るようにしたルーフシールド工法及びその装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、左右に所要の
間隔を配して掘削された２本の底設導坑のそれぞれに走
行レールを敷設し、該両走行レール上に、前記両底設導
坑間に亘って延びるルーフ及び横行レールを備え且つ該
横行レールに沿って横行する掘削装置を備えたルーフシ
ールド装置を走行可能に載置し、前記掘削装置を横行レ
ールに沿って横行させながら両底設導坑間の前面をリン
グ状に掘削すると共に、前記ルーフシールド装置を走行
レールに沿って推進させてルーフシールド装置後部の両
底設導坑間のリング状掘削部外周面にセグメントを組立
て、これら横行掘削、ルーフシールド装置推進、セグメ
ント組立ての各工程を繰返すことによりルーフトンネル
を構築することを特徴とするルーフシールド工法、及び
左右に所要の間隔を配して掘削された２本の底設導坑の
それぞれに敷設した走行レールと、該走行レールに沿っ
て走行自在で且つ前記両底設導坑間に亘って跨設された
ルーフシールド装置とからなり、該ルーフシールド装置
には、前記両底設導坑の上側間に亘って設けられた横行
レールと、掘進方向後部に設けられたセグメント組立装
置と、前記横行レールに沿って横行自在に支持され且つ
前記ルーフシールド装置の前面をリング状に掘削する掘
削装置とを備えたことを特徴とするルーフシールド装
置、及び前記掘削装置が、横行駆動装置により横行レー
ルに沿って横行する横行台と、該横行台に掘進ジャッキ
により前後に移動するよう支持された移動ロッドと、該
移動ロッドの前端に傾動ジャッキにより上下に傾動自在
に取り付けられた回転カッタからなることを特徴とする
ルーフシールド装置に係るものである。

【０００７】

【作用】請求項１及び２の発明では、ルーフシールド装
置における掘削装置のカッタによりその前面の土砂を掘
削した後、掘削装置を横行レールに沿って所定位置まで
横行させ、再びその前面の土砂を掘削する。この掘削を
繰返すことにより横行レール全幅、すなわち底設導坑間
の前面の土砂をリング状に掘削する。この掘削と同時に
セグメント組立装置によってルーフシールド装置背後の
リング状掘削部外周面にセグメントを組立てる。前記横
行掘削後、ルーフシールド装置を走行レールに沿って所
定距離推進させ、その後再び前記掘削装置による横行掘
削、ルーフシールド装置推進、セグメント組立てを行う
作業を繰り返すことにより、底設導坑間にルーフトンネ
ルを構築する。

【０００８】請求項３の発明では、掘削装置の回転カッ
タの前後位置を、掘進ジャッキによりルーフシールド装
置の掘削状態に関連させて移動させ、また傾動ジャッキ
により回転カッタを上下に傾動することにより、ルーフ
シールド装置の前面の土砂を上下に複数回に分けて掘削
する。

【０００９】

【実施例】以下本発明に係るルーフシールド工法及びそ
の装置の実施例を図面を参照しつつ説明する。図１乃至
図５は本発明に係るルーフシールド工法及びその装置の
一実施例を示すもので、図５に示すように、地上から縦
方向に掘削された立坑１から、図１に示すように、左右
に所要の間隔を配して平行に延びる２本の底設導坑２，
３を手掘り或いは機械式手段によって掘削し、該底設導
坑２，３のそれぞれに、左右の走行レール４，５を敷設
する。

【００１０】底設導坑２，３は、通常行われている公知
の補強手段によって補強されながら先行して掘削され、
掘削された底設導坑２，３には後にトンネルの側壁及び
道床の一部となる略Ｌ字型のコンクリート壁６が打設に
より形成される。このコンクリート打設時に、固定金具
７の基部を一緒に埋設し、該固定金具７にレール台８を
固定して該レール台８上に前記走行レ−ル４，５を敷設
する。また前記レール台８には掘削土砂を外部に排出す
るための排出コンベア９を走行自在に取り付ける。

【００１１】前記底設導坑２，３の走行レール４，５上
にルーフシールド装置１０を載置する。ルーフシールド
装置１０は、前記底設導坑２，３の上部間に跨がって延
びる中高の湾曲したフレーム本体１１を有しており、該
フレーム本体１１の両側下端に支持脚１２を介して取り
付けた走行台１３が前記走行レール４，５上を走行車輪
１４を介して走行するように載置されている。前記フレ
ーム本体１１の上側には、前記底設導坑２，３の上部間
に延びる湾曲したルーフ１５が一体に固定されており、
該ルーフ１５の前側には油圧ジャッキ１６を備えたムー
バブルフード１７が備えられ、更に後側には、湾曲した
組立装置用レール１８に沿って横行しながらルーフ１５
の後部にセグメント１９を組立るセグメント組立装置２
０、及び組立られた既設セグメント１９ａに反力をとっ
てルーフシールド装置１０を推進するための推進ジャッ
キ２１が備えられている。

【００１２】また、前記ルーフシールド装置１０には前
記フレーム本体１１に沿って湾曲した横行レール２２が
取りつけられており、該横行レール２２に掘削装置２３
が備えられている。図示の場合、２台の掘削装置２３が
備えられている。掘削装置２３は、図２乃至図４に示す
ように、前記横行レール２２に沿って横行輪２４を介し
て横行可能に支持され且つ横行レール２２に設けた歯車
２５と、該歯車２５と噛合するピニオン２６を有した横
行モータ２７からなる横行駆動装置２８により横行が駆
動されるようにした横行台２９と、該横行台２９に対し
て前後に移動可能に支持された移動ロッド３０と、該移
動ロッド３０の前端にカッタ駆動装置３１を介して取り
付けられた回転カッタ３２と、前記移動ロッド３０を横
行台２９に対して前後に移動するための掘進ジャッキ３
３とを備えた構成を有している。また、前記回転カッタ
３２を支持しているカッタ駆動装置３１が、前記移動ロ
ッド３０の前端にピン３４を介して上下に傾動可能に取
り付けられており、該カッタ駆動装置３１と前記移動ロ
ッド３０の前端部間における上下位置には回転カッタ３
２の向きを上下に傾動させる傾動ジャッキ３５，３６が
設けてある。図中、３７は底設導坑２，３間に形成され
たリング状のルーフトンネルを示す。

【００１３】次に、上記構成を備えたルーフシールド装
置によりリング状のルーフトンネル３７を構築する工法
について説明する。図５に示すように、立坑１の底部に
左右に所要の間隔を配して平行に延びる２本の底設導坑
２，３を公知の手掘り或いは機械式手段によって掘削
し、該掘削した底設導坑２，３のそれぞれにレール台８
を介して左右の走行レ−ル４，５を敷設する。

【００１４】続いて該走行レール４，５上に、底設導坑
２，３間に亘って延びる上方へ湾曲した横行レール２２
を備え且つ横行レール２２と同様に、上方へ湾曲したル
ーフ１５を有し、後部にセグメント組立装置２０を備え
たルーフシールド装置１０を走行可能に載置し、更に該
ルーフシールド装置１０の横行レール２２上に、該横行
レール２２に沿って横行し且つ前後に移動してルーフシ
ールド装置１０の前面の土砂をリング状に掘削する回転
カッタ３２を備えた掘削装置２３を設置する。

【００１５】この状態で掘進ジャッキ３３により掘削装
置２３の回転カッタ３２の前面を被掘削土砂面に押圧さ
せて回転カッタ３２を回転させながら掘削装置２３を横
行レール２２に沿って横行させ、回転カッタ３２前面の
土砂をリング状に掘削する。この掘削を繰返した後、掘
進ジャッキ３３の伸長限度まで回転カッタ３２の前面を
掘削したら、すなわち、上記掘削を行う作業を繰り返し
てルーフシールド装置１０が前進できる状態に前面が掘
削されたら、掘進ジャッキ３３を縮小して回転カッタ３
２を引き込めた後、既設セグメント１９ａで反力をとっ
た推進ジャッキ２１の伸長作動によりルーフシールド装
置１０全体を走行レール４，５に沿って所要距離前進さ
せ、再び前記回転カッタ３２による掘進を行うという作
業を繰り返し、この掘削と同時にセグメント組立装置２
０によって後部にセグメント１９を組立てて両底設導坑
２，３を連通することにより、底設導坑２，３間にリン
グ状のルーフトンネル３７を構築する。

【００１６】また、掘削装置２３の回転カッタ３２を傾
動ジャッキ３５，３６により上下に傾動させてルーフシ
ールド装置１０の前面の土砂を上下に複数回に分けて掘
削する場合には、図４，図６に示すように、まず傾動ジ
ャッキ３５，３６により回転カッタ３２を上向きにして
底設導坑２，３間の上側の土砂の掘削を行った後、図
４，図７に示すように、傾動ジャッキ３５，３６により
回転カッタ３２を下向きにして前記掘削した部分の下側
の土砂の掘削を行い、これによってルーフシールド装置
１０が前進できるように前面の土砂の掘削を行う。また
いずれの場合においても、掘削されたルーフトンネル３
７に沿って落下する掘削土砂は、レール台８に走行自在
に取りつけられた排出コンベア９により受けて、これを
外部に排出する。

【００１７】尚、本発明は前記実施例にのみ限定される
ものではなく、横行レールに備える掘削装置の機構、た
とえば回転カッタの形状をドラム型とし、その周面に掘
削刃を設けて掘削装置を横行させつつ前面の土砂の掘削
を行ったり、円盤型の回転カッタとドラム型の回転カッ
タを併用することや回転カッタの数は限定されないこ
と、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内に於いて種
々変更を加え得ることは勿論である。

【００１８】

【発明の効果】請求項１および２の発明によれば、２本
の底設導坑間のルーフトンネルをルーフシールド装置に
より必要最小限の範囲で掘削することができ、且つこの
掘削と同時にルーフトンネルのセグメントを組立てるも
のであるから、ルーフトンネルの掘削断面積を小さくし
て切羽での土砂崩れを防止することができるばかりでな
く、たとえ切羽に小規模な土砂崩れ等があったとして
も、作業員に危険性はなく、安全に掘進できるととも
に、ルーフトンネルの上面はセグメントにより安全強度
が確保されているため、その下部の土砂も任意の掘削方
法によって安全に掘削することができる。また、幅員の
大きいトンネルの構築に際しても、トンネル全体の断面
をルーフ部分とその下側部分の少なくとも２段階掘削を
行うものであるから、従来より小型のシールド掘進装置
でトンネルを構築でき、それだけトンネル全体の工事費
を低廉とすることができる効果も併有する。

【００１９】請求項３の発明によれば、シールド掘進装
置の一層の小型化と作業の高効率化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル掘進方向に向かって見た本発明の一実
施例を示すもので、図中左半分と右半分は異なった位置
から見た正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ方向矢視図である。

【図３】一部を省略して示す図２のＢ−Ｂ方向矢視図で
ある。

【図４】掘削装置の側面図である。

【図５】ルーフシールド工法の概略を示す側面図であ
る。

【図６】掘削装置による掘削状態を示す正面図である。

【図７】図６の別な掘削状態を示す正面図である。

【図８】従来のシールド工法の一例を示すもので、平行
した２本の底設導坑の施工を示す正面図である。

【図９】図８の後に実施する、底設導坑内のコンクリー
ト壁形成状態を示す正面図である。

【図１０】図９の後に実施する、シールド掘進装置の設
置状態を示す正面図である。

【図１１】図１０の後に実施する、シールド工法によっ
て施工された幅員の大きなトンネルの正面図である。

【符号の説明】

２，３・・・底設導坑 ２８・・・横
行駆動装置 ４，５・・・走行レール ２９・・・横
行台 １０・・・・ルーフシールド装置 ３０・・・移
動ロッド １５・・・・ルーフ ３２・・・回
転カッタ １９・・・・セグメント ３３・・・掘
進ジャッキ ２０・・・・セグメント組立装置 ３５，３６・
・・傾動ジャッキ ２２・・・・横行レール ３７・・・ル
ーフトンネル ２３・・・・掘削装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 幸男 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株ジュウコウギョウ アイチコウジ ョウナイ式会社 愛知工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右に所要の間隔を配して掘削された２
   本の底設導坑のそれぞれに走行レールを敷設し、該両走
   行レール上に、前記両底設導坑間に亘って延びるルーフ
   及び横行レールを備え且つ該横行レールに沿って横行す
   る掘削装置を備えたルーフシールド装置を走行可能に載
   置し、前記掘削装置を横行レールに沿って横行させなが
   ら両底設導坑間の前面をリング状に掘削すると共に、前
   記ルーフシールド装置を走行レールに沿って推進させて
   ルーフシールド装置後部の両底設導坑間のリング状掘削
   部外周面にセグメントを組立て、これら横行掘削、ルー
   フシールド装置推進、セグメント組立ての各工程を繰返
   すことによりルーフトンネルを構築することを特徴とす
   るルーフシールド工法。
2. 【請求項２】 左右に所要の間隔を配して掘削された２
   本の底設導坑のそれぞれに敷設した走行レールと、該走
   行レールに沿って走行自在で且つ前記両底設導坑間に亘
   って跨設されたルーフシールド装置とからなり、該ルー
   フシールド装置には、前記両底設導坑の上側間に亘って
   設けられた横行レールと、掘進方向後部に設けられたセ
   グメント組立装置と、前記横行レールに沿って横行自在
   に支持され且つ前記ルーフシールド装置の前面をリング
   状に掘削する掘削装置とを備えたことを特徴とするルー
   フシールド装置。
3. 【請求項３】 掘削装置が、横行駆動装置により横行レ
   ールに沿って横行する横行台と、該横行台に掘進ジャッ
   キにより前後に移動するよう支持された移動ロッドと、
   該移動ロッドの前端に傾動ジャッキにより上下に傾動自
   在に取り付けられた回転カッタからなることを特徴とす
   る請求項２記載のルーフシールド装置。