JPH0633714B2 - シ−ルド・トンネルの地中接合工法及びその装置 - 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及びその装置に
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１０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っている。そして、シールド機１，
２の後方に形成されたトンネルＴa,Ｔbの壁面は、セグ
メント３a,３a,…、３b,３b,…によって覆工が行なわれ
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１a,２aに対して所定の傾斜角（α＝１７゜〜２
５゜）で、又周方向に所定のピッチで地山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３a,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
なっている。

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５a,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った。

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Ｇ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に低減す
ることのできるシールド・トンネルの地中接合工法及び
その装置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」 前記問題点を解決するために、本発明の方法は、先端部
に拡径ブレードを有するスキンプレートと先端刃が径方
向に伸縮自在であるとともに軸部がトンネル掘進方向に
移動自在なカッタ装置とを具備した第１のシールド機及
び第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２の
シールド機のカッタ装置の先端刃を縮小してスキンプレ
ートの内側に収納するとともに、前記第１のシールド機
のカッタ装置を前進させながら掘進し、次いで、第２の
シールド機の拡径ブレードをアサガオ状に拡径させた
後、第１のシールド機の先端刃を縮小させるとともに、
第１のシールド機を推進させることにより前記第１及び
第２のシールド機の拡径ブレード同士を重ね合い、次い
で第１のシールド機の拡径ブレードをアサガオ状に拡径
させることにより、前記第２の拡径ブレードの内側に密
着させた後、前記スキンプレートを残したまま第１及び
第２のシールド機を解体するとともに、前記スキンプレ
ートの内側にコンクリートを打設することによって前記
接合部の壁面を覆工することを特徴としている。

また、本発明の装置は、アサガオ状に拡径しうるように
周方向に互いに重なり合うとともに、複数枚に分割され
て円筒状に形成された拡径ブレードを先端部に有するス
キンプレートと、先端刃が径方向に伸縮自在であるとと
もに軸部がトンネル掘進方向に移動自在なカッタ装置と
を具備してなり、前記拡径ブレードの内側にはトンネル
掘進方向後方に向うにしたがってスキンプレートの中心
部側に傾斜する傾斜面を形成して延在するように固定さ
れたテーパガイドを介して、前記拡径ブレードの形状を
円形に保持する円形保持リングが設けられているととも
に、この円形保持リングは前記カッタ装置と係合してト
ンネル掘進方向後方へ移動自在に構成されていることを
特徴としている。

この場合、前記円形保持リングの外周部には前記テーパ
ガイドとトンネル掘進方向に摺動自在な凹溝部が形成さ
れていることが望ましい。

「作用」 本発明のシールド・トンネルの地中接合装置によれば、
スキンプレートの先端部に設けられた拡径ブレードは、
通常掘進時には円形保持リングによって固定されている
ため、所定の真円度を保持しているが、トンネル接合時
にはカッタ装置の軸部をトンネル掘進方向後方へ移動さ
せることにより、カッタ装置が円形保持リングと係合し
つつそれを後方へ移動させる。そうすることにより、円
形保持リングはテーパガイドをガイドとしてその傾斜面
と摺動しながら後方へ移動し、拡径ブレードを外側に押
し広げることになり、拡径ブレードはアサガオ状に広が
ることになる。

「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９図は、本発明の一実施例を示すものであり、第
１図ないし第５図は主に本発明の工法を、また第６図な
いし第９図は主に本発明の装置を説明するための図であ
る。これらの図において、前記第１０図に示した構成要
素と同一の要素については同一符号を付してある。

第１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を掘削した第
１のシールド機１と、左側に他方のトンネルＴbを掘削
した第２のシールド機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ってい
る。そして、第１のシールド機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,…によって一
次覆工されているとともに、第２のシールド機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,３
b,…によって一次覆工が行なわれている。

前記、第１のシールド機１は、第６図ないし第９図に示
すように、複数枚に分割されて円筒状に形成された拡径
ブレード１０がヒンジ継手１０aを介してスキンプレー
ト１aの先端部に取り付けられている。そして、拡径ブ
レード１０は、第９図に示すように、アサガオ状に拡径
可能なように周方向に一部分が互いに重なり合って設け
られているとともに、第７図に示すように、スキンプレ
ート１aの先端部と拡径ブレード１０の後部の接続部分
にはシール部材１０bが取り付けられている。また、こ
の拡径ブレード１０の前部には、先端刃１１が径方向に
所定の長さ（本実施例においては３０cm程度）伸縮自在
であるとともに、軸部１２がトンネル掘進方向に移動自
在に仕切板１bに取り付けられたカッタ装置１３が設け
られている。

さらに、前記拡径ブレード１０の内側にはトンネル掘進
方向後方に向うにしたがってスキンプレート１aの中心
部側に傾斜する傾斜面１４を形成して延在するテーパガ
イド１５が固定されており、このテーパガイド１５の内
側には前記拡径ブレード１０の円形状を保持する円形保
持リング１６が設けられているとともに、テーパガイド
１５の先端部には円形保持リング１６が前方へ離脱する
のを防止するためのストッパ１５aが固定されている。
そして、前記円形保持リング１６は前記カッタ装置１３
と係合してトンネル掘進方向後方へ移動自在に構成され
ており、円形保持リング１６の外周部にはテーパガイド
１５とトンネル掘進方向に摺動自在な凹溝部１７が形成
されている。

また、前記第２のシールド機２は第１のシールド機１と
全く同様の構成とされている。

つぎに、第１図ないし第５図に沿って本発明の地中接合
工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を用いてカッタ装置１３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,
…に反力を取って推進ジャッキ１８，１８，…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を用いてカッタ装置
１３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,…により一次覆工を行い、そのセグメ
ント３b,３b,…に反力を取って推進ジャッキ１８，１
８，…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、接合部において第１のシールド機１と第２のシ
ールド機２とを所定長さの地山Ｇi（約１m）を残して対
向させた後、第２のシールド機２の先端刃１１を縮小し
てカッタ装置１３の外径を第２スキンプレート２aの内
側まで縮める。

なお、カッタ装置１３の先端刃１１は通常掘進時には、
スキンプレートの外径とほぼ同じ長さとなっており、シ
ールド機の方向を修正する際には、コピーカッタの役目
をも有するものである。

（ii） つぎに、第２図に示すように、第２のシールド
機２を停止したまま、第１のシールド機１をカッタ装置
１３を駆動させて方向修正を行いながら掘進させるとと
もに、カッタ装置１３の軸部１２を前方へ移動させるこ
とにより第２のシールド機のカッタ装置１３の近傍（本
実施例においてはカッタ装置間が２０cm程度）まで接合
部の地山Ｇiを掘進する。

（iii） つぎに、第３図及び第８図に示すように、ま
ず、第２のシールド機２のカッタ装置１３の軸部１２を
トンネル掘進方向後方（第３図，第８図における矢印Ｘ
方向）へ移動させることにより、カッタ装置１３が円形
保持リング１６と係合しつつそれを後方へ移動させる。
そうすることにより、円形保持リング１６はテーパガイ
ド１５をガイドとしてその傾斜面１４と摺動しながら後
方へ移動し、拡径ブレード１０を外側に押し広げること
になり、拡径ブレード１０はアサガオ状に広がる。

次いで、シールド機１のカッタ装置１３の先端刃１１を
縮小して第１のスキンプレート１aの内側に収納した
後、推進ジャッキ１８を駆動させて第１のシールド機１
を推進させることにより、アサガオ状に拡径した第２の
シールド機２の拡径ブレード１０の内側に第１のスキン
プレートの拡径ブレード１０を重ねる（本実施例におい
ては約２０cm以上）。

（iv） つぎに、第４図に示すように、第１のシールド
機１のカッタ装置１３をトンネル掘進方向後方（第４図
における矢印Ｘ方向）へ移動させることにより、円形保
持リング１６を後方に移動させて拡径ブレード１０をア
サガオ状に拡径させ、先にアサガオ状に拡径している第
２のシールド機の拡径ブレード１０の内側に密着させ
る。次いで、接合部の地山Ｇi及びその付近の地山Ｇに
注入拡管１９を用いて薬液を注入することにより止水を
行う。

（v） 最後に、スキンプレート１a,２a及び拡径ブレー
ド１０，１０をトンネル壁面の覆工材として残したま
ま、シールド機１，２のカッタ装置１３や仕切板１b,２
b等を解体するとともに、接合部の地山Ｇiを掘削した
後、スキンプレート１a,２a及び拡径ブレード１０，１
０を互いに溶接して接合し、次いで、その内側に二次覆
工のコンクリート壁Ｃ′に合わせてコンクリートＣを打
設して接合部の壁面の覆工を終了させる。

したがって、本発明のシールド・トンネルの地中接合工
法によれば、トンネル接合の際に第１のシールド機１と
第２のシールド機２の拡径ブレード１０をアサガオ状に
拡径させて密着させることにより、接合地点の地山Ｇi
がスキンプレートで覆われてシールド機内部に取り込ま
れ、シールド機１，２間に大きな隙間がなくなり、接合
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。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、先端部に拡径ブレードを
有するスキンプレートと先端刃が周方向に伸縮自在であ
るとともに軸部がトンネル掘進方向に移動自在なカッタ
装置とを具備した第１のシールド機及び第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２のシールド機のカッタ装
置の先端刃を縮小してスキンプレートの内側に収納して
拡径ブレードをアサガオ状に拡径させた後、第１のシー
ルド機の先端刃を縮小させるとともに、拡径ブレード同
士を重ね合い、次いで第１のシールド機の拡径ブレード
をアサガオ状に拡径させて前記拡径ブレードと密着させ
るようにしたものであるので、凍結工法等の補助手段を
用いることなく、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止めや止水を確実
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を
大幅に低減したり工期を大幅に短縮したりすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第９図は、本発明のシールド・トンネルの
地中接合工法及びその装置の一実施例を示すものであ
り、第１図は両側から掘進してきた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のシールド機のみを推進させ
て第２のシールド機に近付けているところを示すトンネ
ルの側断面図、第３図は第２のシールド機のカッタ装置
を後退させて拡径ブレードをアサガオ状に拡径させたと
ころを示すトンネルの側断面図、第４図は第１のシール
ド機の拡径ブレードを拡径させて第２のシールド機の拡
径ブレードと密着させるとともに、接合部付近の地山に
薬液注入を行っているところを示すトンネルの側断面
図、第５図は壁面に残したスキンプレートを溶接した後
その内側に二次覆工を行って完成した状態のトンネルの
側断面図、第６図は本発明の工法に用いるシールド機の
側断面図、第７図は第６図の拡径ブレード付近を一部拡
大した側断面図、第８図は第７図の拡径ブレードがアサ
ガオ状に拡径したところを示す側断面図、第９図は拡径
ブレードの一部分の正面図、第１０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……接合部の地山、Ｔa……一方のトン
ネル、Ｔb……他方のトンネル、Ｃ……コンクリート、
１……第１のシールド機、１a……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……拡径ブレード、１１……
先端刃、１２……軸部、１３……カッタ装置、１４……
傾斜面、１５……テーパガイド、１６……円形保持リン
グ、１７……凹溝部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 久雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 中川 孝雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 土屋 信洋 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 東 洋二 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前部に設けられたカッ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
   いることによって、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
   地中接合工法であって、先端部に拡径ブレードを有する
   スキンプレートと先端刃が径方向に伸縮自在であるとと
   もに軸部がトンネル掘進方向に移動自在なカッタ装置と
   を具備した第１のシールド機及び第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２のシールド機のカッタ装
   置の先端刃を縮小してスキンプレートの内側に収納する
   とともに、前記第１のシールド機のカッタ装置を前進さ
   せながら掘進し、次いで、第２のシールド機の拡径ブレ
   ードをアサガオ状に拡径させた後、第１のシールド機の
   先端刃を縮小させるとともに、第１のシールド機を推進
   させることにより前記第１及び第２のシールド機の拡径
   ブレード同士を重ね合い、次いで第１のシールド機の拡
   径ブレードをアサガオ状に拡径させることにより、前記
   第２の拡径ブレードの内側に密着させた後、前記スキン
   プレートを残したまま第１及び第２のシールド機を解体
   するとともに、前記スキンプレートの内側にコンクリー
   トを打設することによっ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。
2. 【請求項２】シールド・トンネルの地中接合工法に用い
   る装置であって、アサガオ状に拡径しうるように周方向
   に互いに重なり合うとともに、複数枚に分割されて円筒
   状に形成された拡径ブレードを先端部に有するスキンプ
   レートと、先端刃が径方向に伸縮自在であるとともに軸
   部がトンネル掘進方向に移動自在なカッタ装置とを具備
   してなり、前記拡径ブレードの内側にはトンネル掘進方
   向後方に向うにしたがってスキンプレートの中心部側に
   傾斜する傾斜面を形成して延在するように固定されたテ
   ーパガイドを介して、前記拡径ブレードの形状を円形に
   保持する円形保持リングが設けられているとともに、こ
   の円形保持リングは前記カッタ装置と係合してトンネル
   掘進方向後方へ移動自在に構成されていることを特徴と
   するシールド・トンネルの地中接合装置。
3. 【請求項３】前記円形保持リングの外周部には前記テー
   パガイドとトンネル掘進方向に摺動自在な凹溝部が形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のシールド・トンネルの地中接合装置。