JPH07197770A - トンネル構築方法及びこれに用いるシールド装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】施工性良く且つ経済的に大断面扁平形状のトン
ネルを構築する。 【構成】サイロット坑３ｂ、３ｂを先進掘削し、ここに
側壁コンクリート３３、３３を打設する。前端縁６ａが
殻体６の天端部から左右両側の下部に向けて後退するよ
う傾斜形成したシールド装置５を、その左右の下部に設
けた支持シュー１０、１０を側壁コンクリート３３、３
３に搭載支持させて、各サイロット坑３ｂに進入させた
形で、本坑切羽２ａの面前に配置させる。フード７を突
出させて、坑壁支保しつつ、地山２の安息角に略等しい
角度αで傾斜させるように本坑切羽２ａを掘進する。シ
ールド装置５に後続させて、且つ側壁コンクリート３
３、３３に搭載支持させるように、上半分円環状をなす
セグメントリング１５をトンネル空間３に建て込んで、
覆工体３０を構築していく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大断面の山岳道路トン
ネルを構築する際に適用するに好適なトンネル構築方法
及びこれに用いるシールド装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、道路等に用いるための山岳トンネ
ルを掘削する際には、切羽の安定を確保するために、地
盤改良や先受け工等の各種対策工が施される。しかし、
トンネル断面が大きくなるにつれて、切羽の保持は難し
くなるので、こうした対策工の効果に対する不安定要素
が大きくなる。また、トンネル断面を大きくすれば、大
空間を支える強力な支保が必要になる。そこで、こうし
た切羽保持や支保に関する問題を解決するために、シー
ルド工法を用いて、回転式のカッタヘッドで機械的に全
断面掘削を行い、該掘削断面にセグメント覆工を、シー
ルド機に後続させるように建て込んでしまうことが考え
られる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように切
羽管理が確実で、セグメント覆工を簡単に建て込める利
点があるシールド工法は、元々、軟弱地盤中に比較的小
径のトンネルを掘るための工法であるため、これを大断
面の山岳トンネルに適用しようとすると、掘進進度即ち
施工性が低下し、施工費が著しく高騰する。また、切羽
安定のために回転式のカッタヘッドを用いて全断面掘削
を行うと、トンネルの掘削断面形状が円形になるが、道
路トンネルでは、円形の上半分の断面形状のトンネル空
間があれば良く、該回転式のカッタヘッドで掘削形成さ
れたトンネル断面の下半分は不要になる。すると、トン
ネル施工において掘削費が占める割合は非常に高いの
で、一層不経済な結果になる。このため、大断面の山岳
トンネルでシールド工法が適用されることは難しく、通
常は、切羽の安定度即ち地盤性状や経済性によって、掘
削可能な大きさが限定されていた。そこで本発明は、上
記事情に鑑み、施工性良く且つ経済的に大断面トンネル
を掘削し得るようにした、トンネル構築方法及びこれに
用いるシールド装置を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、掘削形成
すべきトンネル空間（３）の左右の側壁部（３ｅ、３
ｅ）の下部に配置させる形でサイロット坑（３ｂ、３
ｂ）をそれぞれ先進掘削し、前記サイロット坑（３ｂ、
３ｂ）の各々に側壁コンクリート（３３）を、該側壁コ
ンクリート（３３）の前記トンネル空間（３）側にベン
チ部（３３ａ）を形成する形で打設し、前記側壁コンク
リート（３３）のベンチ部（３３ａ）に搭載した胴型の
殻体（６）によって地山（２）を支持しながら、前記サ
イロット坑（３ｂ、３ｂ）に後続させる形で、前記掘削
すべきトンネル空間（３）の天端部（３ｄ）から左右の
側壁部（３ｅ、３ｅ）にかけて後退した傾斜をなす形に
地山（２）を掘削して、前記側壁コンクリート（３３、
３３）間に前記トンネル空間（３）を形成し、該形成さ
れたトンネル空間（３）に覆工（３０）を、該両側の側
壁コンクリート（３ｂ、３ｂ）に支持させた形で構築し
て、構成される。また、本発明において、前記トンネル
空間（３）の形成に際し、前記サイロット坑（３ｂ、３
ｂ）にシールド支持手段（１０、１０）を、該サイロッ
ト坑（３ｂ、３ｂ）に打設された前記側壁コンクリート
（３３、３３）のベンチ部（３３ａ、３３ａ）に搭載支
持させる形で進入させ、前記殻体（６）を、該シールド
支持手段（１０、１０）に支持させる形で地山（２）中
に推進させるようにして、構成される。また、本発明
は、胴型に形成された殻体（６）を有し、前記殻体
（６）を、その前端縁（６ａ）が該殻体（６）の天端部
から左右両側の下部に向けて後退するよう傾斜した形で
形成し、前記殻体（６）にシールド支持手段（１０、１
０）を、該殻体（６）の左右両側の下部より前方側に突
出した形で設け、シールド推進手段（１１）を、該殻体
（６）と前記シールド支持手段（１０、１０）をトンネ
ル掘進方向に移動駆動自在に設けて、シールド装置
（５）が構成される。また、本発明において、前記殻体
（６）にフード（７）を、該殻体（６）の前記前端縁
（６ａ）から切羽（２ａ）に向けて突出後退駆動自在に
設けて、シールド装置（５）が構成される。なお、
（ ）内の番号等は、図面における対応する要素を示
す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない。以下の作用の欄につ
いても同様である。

【０００５】

【作用】上記した構成により、本発明は、サイロット坑
（３ｂ、３ｂ）の各々に打設された側壁コンクリート
（３３、３３）によって、トンネル空間（３）の左右の
側壁部（３ｅ、３ｅ）の下部の支保を図って後、殻体
（６）によって切羽（２ａ）周囲の面前に位置する坑壁
の支保を図りながら、トンネル空間（３）の天端部（３
ｄ）から左右の側壁部（３ｅ、３ｅ）にかけて後退した
傾斜をなすように地山（２）を掘削することによって、
トンネル（１）の掘削作業中に切羽（２ａ）付近の地山
（２）の安定を的確に保持するように作用する。また、
本発明において、シールド支持手段（１０、１０）は、
切羽（２ａ）より先進しているサイロット坑（３ｂ）に
打設された側壁コンクリート（３３、３３）上に搭載支
持された形で、殻体（６）を支持するように作用する。
また、本発明によるシールド装置（５）は、殻体（６）
が、その前端縁（６ａ）の傾斜形状によって前のめりの
バランス状態を呈するが、該前のめりのバランス状態
を、該殻体（６ａ）の下部より前方側に突出するシール
ド支持手段（１０、１０）が好適に支持する また、本発明において、フード（７）は、天端部から左
右両側の下部に向けて後退するよう傾斜した殻体（６）
の前端縁６ａから、切羽（２ａ）に向けて突出後退駆動
自在であるように作用する。

【０００６】

【実施例】図１は本発明によるトンネル構築方法を用い
て構築中のトンネルの一例を示す図、図２は図１に示す
トンネルにおいて掘進中の、本発明によるシールド装置
の一実施例を示す斜視図、図３は図１に示すトンネルに
おけるIII、III矢視横断面図、図４は図１に示すトンネ
ルにおける一次覆工部分の前端部分を示す斜視図、図５
は図４に示す一次覆工の断側面図、図６乃至図９は図１
に示すトンネルの構築手順を示す一連の図である。

【０００７】構築中のトンネル１は、図１に示すよう
に、岩盤等による未固結の地山２中に掘削形成されたト
ンネル空間３を有しており、トンネル空間３の断面真中
部分を形成する本坑３ａの図１矢印Ａ方向側端に示す前
端には、地山２によって形成される本坑切羽２ａが、掘
進方向奥側から手前側に向かって、地山２の安息角に略
等しい所定の角度α（即ちα≒６０度）をもって傾斜す
るように、即ちトンネル空間３の天端部３ｄから該トン
ネル空間３において図１紙面と交差方向に並んで位置す
る左右の側壁部３ｅ、３ｅにかけて後退した傾斜をなす
形で配置されている。本坑３ａは、図３に示すように、
円形の下半分を切り欠いた半円形をなす扁平な円形上半
分の横断面形状に形成されており、また、本坑３ａの前
端にある本坑切羽２ａより矢印Ａ方向側に示す前方側に
は、図１に示すように、図１紙面と交差方向に２本並ぶ
サイロット坑３ｂ、３ｂが、トンネル空間３の先進導坑
部分として、前記左右の側壁部３ｅ、３ｅの下部に配置
する形で、門型の小径断面形状をなすよう各々形成され
ている。各サイロット坑３ｂの図１矢印Ａ方向側端に示
す前端には、地山２によって形成されるサイロット切羽
２ｂが、鏡面状に形成されており、一方、本坑３ａの先
頭部分にはシールド装置５が、その殻体６部分を本坑切
羽２ａの前面に位置させた形で、ここに配設されてい
る。

【０００８】即ち、シールド装置５は、図２に示すよう
に、本坑３ａの坑壁２ｃに沿ってアーチ状をなす胴型に
形成された殻体６を有しており、殻体６の図２右手前に
示する前端縁６ａは、該殻体６の天端部から左右両側の
下部に向けて、前記本坑切羽２ａがなす角度αに一致し
た角度をもって後退するように傾斜形成されている。殻
体６の前端縁６ａにはフード７が、該前端縁６ａから前
記本坑切羽２ａに向けて突出後退駆動自在な形で庇状に
設けられており、フード７は、該前端縁６ａに沿って並
ぶ複数のプレート７ａによって形成されている。そし
て、フード７は該フード７を構成している複数のプレー
ト７ａが、図１に示すように殻体６の内側に固定された
フードジャッキ７１によって、矢印Ａ、Ｂ方向に示す前
後方向に突出後退駆動されることによて、切羽２ａと当
接縁切り自在になっている。

【０００９】また、殻体６の内側には、図１又は図８に
示すように、該殻体６を補強するための強度メンバ９が
設けられており、シールド装置５には強度メンバ９によ
って、中段デッキ９ａと下段デッキ９ｂが、殻体６のト
ンネル横断面左右両側を相互に接続する形で設けられて
いる。また、殻体６には、図２に示すように、上記強度
メンバ９の左右両側の下部に位置する形で、シールド支
持手段である支持シュー１０、１０が、該殻体６の左右
両側の下部より前方側に突出した形で設けられており、
各支持シュー１０は、前記サイロット坑３ｂに打設済の
側壁コンクリート３３のトンネル空間３側に略水平に形
成されたベンチ部３３ａに搭載支持された形で、該サイ
ロット坑３ｂにそれぞれ進入した形になっている。な
お、各支持シュー１０の前端位置は、殻体６の前端縁６
ａの天端部即ちトンネル横断面方向真中最上部位置と略
一致した位置に配置されており、また各支持シュー１０
は、各側壁コンクリート３３のベンチ部３３ａ上を矢印
Ａ、Ｂ方向に示す前後方向に摺動自在であるように該側
壁コンクリート３３に支持されている。これによって、
殻体６は、該支持シュー１０、１０に支持された形で地
山２中を推進しており、換言すると地山２は、側壁コン
クリート３３のベンチ部３３ａ、３３ａに搭載支持され
た殻体６によって支持されながら、矢印Ａ方向に示す前
方側に掘進されている。

【００１０】即ち、殻体６の内側には、図１に示すよう
に、前記地山２の岩盤に対応した掘削能を有する削岩機
１２が、そのビット１２ａ部分を前記本坑切羽２ａに向
けた形で配設されており、また、殻体６の内側の後部に
は、シールド装置１を矢印Ａ方向側に示す前方側に向け
て推進させるための推進ジャッキ１１が、プレスリング
１６を介してラム１１ａ部分を、該シールド装置５に後
続するセグメントリング１５の前端面に当接自在な形
で、該ラム１１ａを矢印Ｂ方向側に示す後方側に向けて
突出後退駆動自在に設けられている。従って、推進ジャ
ッキ１１は、セグメントリング１５の前端面を介して既
に構築済みの覆工３０に推進反力を求める形で、殻体６
と支持シュー１０、１０を矢印Ａ、Ｂ方向に示すトンネ
ル掘進前後方向に移動駆動自在になっている。

【００１１】即ち、トンネル空間３には、図１又は図２
に示すように、複数のセグメントリング１５が、その各
々が幅Ｌ１をなす形で、トンネル軸方向（即ち矢印Ａ、
Ｂ方向に示すトンネル掘進前後方向）に沿って並んで設
けられており、各セグメントリング１５は、複数のセグ
メントピース１５ａを、矢印Ｃ、Ｄ方向に示すトンネル
周方向に沿って上半分円形状をなすように締結接続して
構成されている。複数のセグメントリング１５は、各セ
グメントリング１５相互間をボルト等によって締結接続
された形で、シールド装置５の矢印Ｂ方向側に後続する
形で建て込まれており、従ってセグメントリング１５の
前端部は、前記殻体６の内側に配置されている。

【００１２】セグメントリング１５を構成している各セ
グメント１５ａは、プレキャストコンクリート版によっ
て構成されており、各セグメント１５ａには、図４又は
図５に示すように、トンネル掘進方向前側である矢印Ａ
方向に一致する側に配置する継ぎ手面側に、突起１５１
が、実施例においては２ヶづつ突出形成されている。ま
た、セグメント１５ａの矢印Ｂ方向側に向いた側の継ぎ
手面側には、図５に示すように、穴１５２が、該セグメ
ント１５ａに隣接する他のセグメント１５ａの突起１５
１と係合自在な形で形成されており、先に述べたように
複数並ぶセグメントリング１５は、矢印Ａ、Ｂ方向に隣
接するセグメント１５ａ、１５ａの穴１５２に突起１５
１が嵌入係合した形で、図４に示すように、複数のセグ
メント１５ａが千鳥状に配置するよう、形成されてい
る。

【００１３】また、前記トンネル空間３においてシール
ド装置５より所定距離だけ矢印Ｂ方向に示す後方側に
は、図１又は図３に示すように、覆工体３０が既に構築
完了されており、覆工体３０は、図３に示すように、ト
ンネル空間３内に供用領域３ｓを、所定の径Ｌ２をなす
円形の略上半分部分状の断面形状をなす形で形成してい
る。なお、実施例において形成されるトンネル空間３内
の供用領域３ｓは、超大断面の扁平空間になっている。
そして、覆工体３０は、先に述べたようにトンネル掘進
前後方向即ちトンネル軸方向である矢印Ａ、Ｂ方向に沿
って複数接続されたセグメントリング１５と、該セグメ
ントリング１５の内側に敷設された防水シート３１及
び、セグメントリング１５の内周に沿って現場打設され
たコンクリートからなる二次巻アーチ部３２、及びセグ
メントリング１５の背面側の裏込め、さらに前記サイロ
ット坑３ｂに打設された側壁コンクリート３３及びイン
バートコンクリート３５等によって構成されている。な
お、側壁コンクリート３３は、以下に述べるように、本
坑切羽２ａより先進する形で打設構築されている。

【００１４】即ち、前記サイロット坑３ｂの各々には、
図１に示すように、前記サイロット切羽２ｂより所定距
離だけ矢印Ｂ方向側に示す後方側から、前記側壁コンク
リート３３が、トンネル掘進方向であるトンネル軸方向
に沿って連続するようそれぞれ打設されており、各側壁
コンクリート３３は、図３に示すようにトンネル空間３
側に向けて略水平なベンチ部３３ａを形成する形で、サ
イロット坑３ｂにおける地山２側に沿って（即ちトンネ
ル空間３の前記側壁部３ｅ、３ｅの下部に）打設されて
いる。既に覆工体３０になったベンチ部３３ａには、先
に述べたセグメントリング１５と二次巻アーチ部３２の
トンネル横断面方向左右両側下端部が搭載支持されてお
り、そして、先に述べたように覆工体３０の一部を構成
しているインバートコンクリート３５は、トンネル横断
面方向左右両側の側壁コンクリート３３、３３を接続す
る形で打設されている。従って、覆工体３０は、トンネ
ル空間３の両側に位置する側壁コンクリート３３、３３
によって支持された形で構築されている。

【００１５】構築中のトンネル１及びシールド装置５等
は以上のような構成を有しているので、該トンネル１を
構築するには、まず、図６に示すように、トンネル空間
３を掘削形成すべき地山２中に、該トンネル空間３の左
右の側壁部３ｅ、３ｅにそれぞれ配置させる形で、２本
のサイロット坑３ｂ、３ｂを、トンネル横断面方向左右
方向に所定の間隔Ｌ３をもって並べる形で、先進掘削す
る。なお、地山２は先に述べたように未固結岩盤である
が、各サイロット坑３ｂは小径なので、該サイロット坑
３ｂは円滑に先進掘削される。

【００１６】こうして掘削したサイロット坑３ｂに次
に、図７に示すように、それぞれ側壁コンクリート３３
を、後に掘削形成すべきトンネル空間３側に向けてベン
チ部３３ａを形成する形で現場打設する。なお、こうし
て側壁コンクリート３３を形成する際に、後に覆工体３
０とならない供用領域３０ｓ位置のサイロット坑３ｂ部
分には、コンクリートを打設せずに、後に支持シュー１
０が進入してくるためのシュー進入空間３ｃとして残し
ておく。こうしてトンネル空間３の掘削形成に先だっ
て、該後に形成されるトンネル空間３の左右の側壁部３
ｅ、３ｅの下部にそれぞれ配置させる形で、側壁コンク
リート３３、３３を打設構築すると、これによって、ま
ず、該トンネル空間３の側壁部３ｅ、３ｅの下部部分の
支保が図られる。すると、トンネル１において後に掘削
形成されるトンネル空間３は、円形の略上半分形状をな
す形で、扁平な超大断面空間になるが、こうした扁平な
超大断面空間においてその掘削と同時に、該トンネル空
間３の左右の側壁部３ｅ、３ｅの下部に図７に示すよう
に集中し易い土圧は、該構築された側壁コンクリート３
３、３３によって好適に支持される。

【００１７】このようにして、サイロット坑３ｂに側壁
コンクリート３３を打設構築したなら、該側壁コンクリ
ート３３と先に述べたシュー進入空間３ｃを利用して、
該側壁コンクリート３３のベンチ部３３ａ上に搭載支持
された支持シュー１０を、矢印Ａ方向に摺動移動させる
形で、シールド装置５を、図８に示すように地山２中に
推進させて、該シールド装置２の殻体６によって本坑切
羽２ａ面前の地山２の坑壁部分を支持させる。そして、
シールド装置５の殻体６内に配置させた削岩機１２（図
１に図示）によって、既に先進掘削されたサイロット坑
３ｂに後続させる形で、トンネル空間３の本坑３ａ部分
を掘削形成していく。即ち、シールド装置５には支持シ
ュー１０、１０が、殻体６の左右両側の下部より前方側
（矢印Ａ方向側）に突出する形で設けられているが、該
支持シュー１０、１０を既に形成されているサイロット
坑３ｂに進入配置させることによって、サイロット切羽
２ｂより後方側に位置する本坑切羽２ａの面前に該シー
ルド装置１を据付けすることが出来る。

【００１８】即ち、サイロット切羽２ｂより所定距離だ
け矢印Ｂ方向側に示す後方側ではシールド装置５を、図
１に示すように、支持シュー１０、１０を介して側壁コ
ンクリート３３、３３上に搭載支持する形で配置させ
る。すると、シールド装置５は、フード７が装着された
前端縁６ａが、その天端部からトンネル横断面方向左右
両側下部に向けて後退するよう傾斜した形に形成されて
いるところから、殻体６にかかる重量のアンバランスに
よって、矢印Ａ方向側に向けて前のめりになろうとする
力が作用する。しかし、シールド装置５の下部には支持
シュー１０、１０が、殻体６の左右両側の下部より矢印
Ａ方向側に示す前方側に突出する形で設けられていて、
該支持シュー１０、１０は側壁コンクリート３３、３３
のベンチ部３３ａ、３３ａに搭載支持された形になって
いるところから、上述したように殻体６にかかる重量の
アンバランスが、該支持シュー１０、１０によって矯正
された形で、該支持シュー１０、１０は殻体６を好適に
支持することが出来る。従って、シールド装置５が前の
めりになって、掘進動作に不都合が生じることが防止さ
れる。

【００１９】そこでこの状態で、フードジャッキ７１を
介してフード７の各プレート７ａを前方側である矢印Ａ
方向側に突出させる。すると、フード７の各プレート７
ａが装着されている殻体６の前端縁６ａは、本坑３ａを
掘削形成するための本坑切羽２ａがなす角度αと一致し
た角度αをなすように傾斜形成されているところから、
図１に示すように、該本坑切羽２ａの外縁部に沿ってフ
ード７が当接された形になる。これによって、掘削によ
る崩壊の危険性がある本坑切羽２ａ面前の本坑３ａは、
フード７によって囲われた形で、該本坑切羽２ａ面前の
地山坑壁に対して支保される。よって掘削作業が行われ
る作業空間の安全性が高い。また、本坑切羽２ａと前端
縁６ａがなす傾斜角度αは、地山２を構成している岩盤
の安息角である６０度に略一致しているので、該本坑切
羽２ａは、崩壊を招き難い状態で、安定的に自立してい
る。従って、掘削される本坑切羽２ａの高い安定が確保
される。また、シールド装置５の殻体６の内側にはトン
ネル横断面方向左右両側に位置する該殻体６の各側壁部
を相互に接続する形で、それぞれ水平方向に設けられた
中段デッキ９ａや下段デッキ９ｂ、及び、これ等のデッ
キ９ａ、９ｂを上下方向に接続する形の支柱によって構
成される強度メンバ９が設けられているところから、本
坑３ａの断面が大きくても、該殻体６内の内側の空間は
十分安全な状態に支保される。

【００２０】そこで、この状態で、殻体６の内側に設け
られた削岩機１２を用いて、ビット１２ａを本坑切羽２
ａに当接させて、該本坑切羽２ａを、トンネル空間３の
天端部３ｄから左右の側壁部３ｅ、３ｅに向けて後退し
た傾斜をなす形で、所定掘進長だけ矢印Ａ方向側に掘進
する。この際、１サイクルの掘進長は、セグメントリン
グ１５の幅Ｌ１に対応させた形にしておく。また、本坑
切羽２ａは常に、地山２の安息角である６０度に略一致
した角度αをもって後退する傾斜をなすように、掘進し
ていく。すると、トンネル空間３は、図２に示すように
大きな径Ｌ２をなす形の扁平な超大断面であることによ
って、当該トンネル空間３に向けて作用する地山２の土
圧も非常に大きくなるが、当該超大断面の全断面が一度
に掘削されるわけではなく、角度αをなす本坑切羽２ａ
の傾斜に沿って少しづつ掘り下げられて来る形になるの
で、切羽保持に対する安全性が高い。

【００２１】こうして所定掘進長だけ本坑切羽２ａを前
進させたところで、殻体６を矢印Ａ方向に前進させる。
これには、まず、先に切羽２ａに当接するよう突出させ
ていたフード７を、フードジャッキ７１を後退駆動する
ことによって、本坑切羽２ａと縁切りさせて、シールド
装置５の殻体６側に引き込んでおく。そして、推進ジャ
ッキ１１のラム１１ａを矢印Ｂ方向側に示す後方側に突
出駆動させる。すると、ラム１１ａはプレスリング１６
を介して、最前端位置にあるセグメントリング１５の前
端面から、既に構築済みの覆工体３０に反力を得る形に
なり、これによって、推進ジャッキ１１のストローク分
だけシールド装置５の殻体１６が矢印Ａ方向に前進す
る。この際、シールド装置５には、殻体６の補強の為に
剛部材によって補強メンバ９が設けられており、これに
よって、重量が大きくなっているが、該殻体６及び補強
メンバ９を支持する支持シュー１０、１０は、既に打設
済の側壁コンクリート３３、３３において略水平に形成
されたベンチ部３３ａ、３３ａ上をそれぞれ摺動する形
で前進移動出来るので、シールド装置５が円滑に前進移
動、即ち地山２中に推進出来る。

【００２２】このようにして、本坑切羽２ａとシールド
装置５を矢印Ａ方向側に前進させて、１サイクルの掘進
作業を完了したところで、図１に示すように、推進ジャ
ッキ１１のラム１１ａを矢印Ａ方向側に後退駆動させ
る。すると、ラム１１ａは最前端位置にあるセグメント
リング１５の前端面から離隔して、該ラム１１ａと既に
建て込み済のセグメントリング１５との間に、１リング
分の新たなセグメントリング１５を建て込むべき空間Ｓ
Ｐが、図１に示すように形成される。そこで、該空間Ｓ
Ｐに、エレクタ等を用いて複数のセグメント１５ａを矢
印Ｃ、Ｄ方向に接続していく形で、セグメントリング１
５を上半分円環状に建て込む。

【００２３】この際、各セグメント１５ａの継ぎ手面に
は、先に述べたように突起１５１と穴１５２が形成され
ているところから、最前端位置に配置しているセグメン
トリング１５には、図４又は図５に示すように、複数の
突起１５１が、トンネル周方向である矢印Ｃ、Ｄ方向に
沿って複数並んでいる。そこで、既に建て込み済のセグ
メントリング１５を構成している各セグメント１５ａに
よる複数の突起１５１に、新たなセグメント１５ａの穴
１５２を嵌め込むようにすれば、該新たなセグメント１
５ａは直ちに、既に建て込み済のセグメントリング１５
に支持される結果になる。よって、新たに建て込むべき
１リングのセグメントリング１５を構成している複数の
セグメント１５ａは、既に建て込み済のセグメントリン
グ１５によって支持された形で、矢印Ｃ、Ｄ方向に接続
一体化される。また、このように、上半分円環状をなす
セグメントリング１５の左右両側の下端部は、既に打設
構築済みの側壁コンクリート３３、３３のベンチ部３３
ａ、３３ａに搭載支持される形になる。よって、セグメ
ントリング１５は、その建て込み時に、トンネル周方向
である矢印Ｃ、Ｄ方向の接続作業を簡略にしても、確実
にトンネル覆工アーチ形状に沿って上半分円環状に構築
されていく。

【００２４】こうして、シールド装置５の推進に後続さ
せる形でセグメントリング１５を順次建て込んでいきな
がら、さらに該シールド装置５の矢印Ｂ方向側に示す後
方側では、図８に示すように、シールド装置１の下側に
取り残された形でトンネル空間３の下部に位置するイン
バート部３ｆを、掘削する。そして、該掘削によってト
ンネル空間３になったインバート部３ｆに、図９に示す
ように、インバートコンクリート３５を、トンネル空間
３の底部を形成する形で現場打設構築する。この際、イ
ンバートコンクリート３５は、既に打設構築済みの側壁
コンクリート３３、３３をトンネル横断面左右方向に接
続するように打設することによって、該側壁コンクリー
ト３３、３３に好適に支持される。

【００２５】さらに、先にシールド装置１に後続するよ
うに建て込まれたセグメントリング１５の内側（トンネ
ル空間３ｓ側）には、図３に示すように、防水シート３
１を敷設し、また該防水シート３１のさらに内側には、
二次巻アーチ部３２を、セグメントリング１５の内周形
状に沿った上半分円環状に打設構築する。なお、該二次
巻アーチ部３２は、先に述べたセグメントリング１５の
場合と同様に、左右の側壁コンクリート３３、３３によ
って好適に支持される。さらに、セグメントリング１５
の背面側には、地山２との間に適宜な裏込材を打設充填
しておく。このようにして、トンネル空間３には、先に
形成された側壁コンクリート３３、３３、セグメントリ
ング１５、インバートコンクリート３５、防水シート３
１、二次巻アーチ部３２等によって構成される覆工体３
０が、該側壁コンクリート３３、３３によって支持され
た形で、上半分円形状断面をなす供用領域３ｓを形成す
るよう、大断面の扁平形状に構築完了される。従って、
掘削によって形成されるトンネル空間３の断面は、実際
に必要とされる供用領域３ｓに沿った形で、円形の上半
分形状をなすので、円形全断面に掘ってからこれを埋め
戻すような掘削費用の無駄はない。また、トンネル空間
３は大断面であっても、サイロット３ｂ、３ｂを先進掘
削し、これに後続し、且つ地山２の安息角に沿った角度
αをなすよう後退傾斜させた本坑切羽２ａを掘進する形
で本坑３ａを形成し、また当該本坑掘進の際、該サイロ
ット３ｂ、３ｂに打設した側壁コンクリート３３、３３
を利用して、本坑切羽３ａ面前に配置させたシールド装
置５によって坑壁支持させ、該シールド装置５に後続さ
せて、且つ該側壁コンクリート３３、３３のベンチ部３
３ａ、３３ａに支持させるようにセグメントリング１５
を直ちに建て込んでいくことによって、常に地山２の安
定性を確保した（即ち、構築作業中におけるトンネル空
間３のあらゆる箇所での崩壊を避けて）形で、施工性良
く円滑にトンネル構築作業を行うことが出来る。

【００２６】なお、上述した実施例においては、側壁コ
ンクリート３３、３３に支持させた形のセグメントリン
グ１５、及び該セグメントリング１５の内側に防水シー
ト３１を介して打設された二次巻アーチ部３２、インバ
ートコンクリート３５等によって形成される覆工体３０
を、トンネル１の覆工にした例を述べた。しかし、イン
バートコンクリート３５は打設されない場合、即ちこれ
がトンネル覆工の一部を形成しない場合も有る。また、
防水シート３１は必須のものではなく、これに取って代
わる他の止水手段であっても、構わない。さらに、覆工
体３０の一次巻部分には、必ずしもセグメントリング１
５を用いる必要はなく、側壁コンクリート３３、３３に
よって支持される形になっていれば、吹き付け或いは現
場打設されたコンクリート等であっても良い。

【００２７】また、実施例においては、シールド装置５
にはシールド推進手段として推進ジャッキ１１が設けら
れている例を述べたが、シールド推進手段は、殻体６と
支持シュー１０をトンネル掘進方向前後方向に移動駆動
自在なものであれば、ジャッキに限定されるものではな
い。また、殻体６と支持シュー１０の各々に別個の推進
手段が設けられていても構わない。なお、支持シュー１
０等のシールド支持手段の構成は、殻体６の左右両側の
下部より前方側に突出した形で設けられていれば、実施
例で述べた以外の構成であっても構わない。また、実施
例ではフード７が前後方向に突出後退駆動自在な複数の
プレート７ａによって構成されている例を述べたが、フ
ード７の構成はこれに限定されるものではない。また、
フード７はシールド装置５に必須のものではない。

【００２８】また、実施例においては、シールド装置５
の殻体６の内側に設置した削岩機１２によって、本坑３
ａ部分の掘削作業を行った例を述べたが、こうした地山
掘削手段はシールド装置５に必須のものではなく、制御
発破によって本坑切羽２ａの掘進が行われても構わな
い。なお、実施例においては、本坑３ａの掘進に際し、
地山２を、該地山２の安息角である６０度に略等しい角
度αで掘削した例を述べたが、地山２は、トンネル空間
３の天端部３ｄから、左右の側壁部３ｅ、３ｅにかけて
後退した傾斜をなすように掘削されれば良く、従って、
多段ベンチ状に掘削が行われても構わない。なお、実施
例においては、トンネル１の構築のためにシールド装置
５を用いてトンネル構築作業を円滑に行った例を述べた
が、トンネル１は必ずしもシールド装置５によって掘進
構築されるものではなく、また一方で、シールド装置５
はトンネル１の構築のためのみに使用されるものではな
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、掘
削形成すべきトンネル空間３の左右の側壁部３ｅ、３ｅ
の下部に配置させる形でサイロット坑３ｂ、３ｂをそれ
ぞれ先進掘削し、前記サイロット坑３ｂ、３ｂの各々に
側壁コンクリート３３を、該側壁コンクリート３３の前
記トンネル空間３側にベンチ部３３ａを形成する形で打
設し、前記側壁コンクリート３３のベンチ部３３ａに搭
載した胴型の殻体６によって地山２を支持しながら、前
記サイロット坑３ｂ、３ｂに後続させる形で、前記掘削
すべきトンネル空間３の天端部３ｄから左右の側壁部３
ｅ、３ｅにかけて後退した傾斜をなす形に地山２を掘削
して、前記側壁コンクリート３３、３３間に前記トンネ
ル空間３を形成し、該形成されたトンネル空間３に覆工
体３０等の覆工を、該両側の側壁コンクリート３ｂ、３
ｂに支持させた形で構築するようにしたので、サイロッ
ト坑３ｂ、３ｂの各々に打設された側壁コンクリート３
３によって、トンネル空間３の左右の側壁部３ｅ、３ｅ
の下部の支保を図って後、殻体６によって本坑切羽２ａ
等の切羽の面前に位置する坑壁の支保を図りながら、ト
ンネル空間３の天端部３ｄから左右の側壁部３ｅ、３ｅ
にかけて後退した傾斜をなすように地山２を掘削するこ
とによって、トンネルの掘削作業中に切羽付近の地山２
の安定を的確に保持することが出来る。従って、常に切
羽２ａの安定が確保された形で掘削が行われるので、ト
ンネル構築に関する安全性が高い。その結果、施工性が
良い。また、シールド支持手段や、覆工体におけるセグ
メントリング１５等の半円環部分は、先進掘削されるサ
イロット坑３ｂに打設される側壁コンクリート３３によ
って支持され得るので、該側壁コンクリート３３は、ト
ンネル構築中は作業用の支保部材として、また、トンネ
ル構築後には、覆工を支持する形で該覆工の一部として
機能する形で、無駄なく有効に利用される。そして、こ
うして形成されるトンネル空間３は、円形の上半分の断
面形状をなす扁平な形に形成出来る。従って、本発明に
よれば、大断面の山岳道路トンネルを構築する際に、円
形のカッタヘッドを回転させて断面円形形状をなすよう
に掘削してから下半分を埋め戻す必要がない。よって、
掘削費用に無駄がない。このため、経済的且つ安全に大
断面の扁平形状トンネルを構築することが出来る。

【００３０】また、本発明において、前記トンネル空間
３の形成に際し、前記サイロット坑３ｂ、３ｂに支持シ
ュー１０、１０等のシールド支持手段を、該サイロット
坑３ｂ、３ｂに打設された前記側壁コンクリート３３、
３３のベンチ部３３ａ、３３ａに搭載支持させる形で進
入させ、前記殻体６を、該シールド支持手段に支持させ
る形で地山２中に推進させるようにトンネル１を構築す
ると、シールド支持手段は、切羽より先進しているサイ
ロット坑３ｂ、３ｂに打設された側壁コンクリート３
３、３３上に搭載支持された形で、殻体６を支持するこ
とが出来る。すると、殻体６は、切羽より先進するサイ
ロット坑３ｂ、３ｂに進入したシールド支持手段に安定
的に支持された形で、該切羽の面前に配置される。これ
によって切羽の面前に位置するトンネル空間が殻体６に
よって支保された形になるので、掘削作業に関する安全
性が高くなる。また、殻体６は、サイロット坑３ｂ、３
ｂに打設された側壁コンクリート３３、３３上を前進移
動出来るので、切羽の掘進に伴い、該殻体６によって安
全な形に支保された掘削作業空間を円滑に前進させるこ
とが出来る。

【００３１】また、本発明は、胴型に形成された殻体６
を有し、前記殻体６を、その前端縁６ａが該殻体６の天
端部から左右両側の下部に向けて後退するよう傾斜した
形で形成し、前記殻体６に支持シュー１０、１０等のシ
ールド支持手段を、該殻体６の左右両側の下部より前方
側に突出した形で設け、推進ジャッキ１１等のシールド
推進手段を、該殻体６と前記シールド支持手段をトンネ
ル掘進方向に移動駆動自在に設けて構成したので、シー
ルド装置５は、殻体６が、その前端縁６ａの傾斜形状に
よって前のめりのバランス状態を呈するが、該前のめり
のバランス状態を、該殻体６の下部より前方側に突出す
るシールド支持手段が好適に支持することが出来る。即
ち、本発明によるシールド装置５は、殻体６の前端縁６
ａが該殻体６の天端部から左右両側の下部に向けて後退
するよう傾斜していることによって、地山２を、掘削す
べきトンネル空間３の天端部３ｄから左右の側壁部３
ｅ、３ｅにかけて後退した傾斜をなす形に掘削するよう
な場合に、地山掘進形状に沿った形で切羽の面前に配置
させることが出来る。これによって、掘削作業時の切羽
の安定を確保しやすいので、安全且つ施工性良く、トン
ネル掘削及び構築作業が行われる。特に、サイロット坑
３ｂ、３ｂをそれぞれ先進掘削し、該サイロット坑３
ｂ、３ｂの各々に側壁コンクリート３３を打設するよう
な場合には、該側壁コンクリート３３に搭載支持させる
形で、シールド支持手段をサイロット坑に進入させるこ
とが出来るので、一層切羽の近くにシールド装置を配置
させることが出来る。そして、こうした特殊な前端縁６
ａの形状によって殻体６に生じる重量のアンバランス
は、シールド支持手段の支持によって解消されるので、
シールド装置の掘進動作が該アンバランスによって阻害
されることはない。即ち円滑な掘進動作が確保される。
従って、シールド装置を用いて大断面の山岳道路トンネ
ルを構築する際にも、安全に作業を行なうことが出来
る。

【００３２】また、本発明において、前記殻体６にフー
ド７を、該殻体６の前記前端縁６ａから前記本坑切羽２
ａ等の切羽２ａに向けて突出後退駆動自在に設けると、
シールド装置５のフード７は、天端部から左右両側の下
部に向けて後退するよう傾斜した殻体６の前端縁６ａか
ら、切羽に向けて突出後退駆動出来る。従って、フード
７は、先に述べたように、トンネル空間の天端部から左
右の側壁部にかけて後退した傾斜をなす形で地山２を掘
削する場合にも、該フード７を突出させることによって
切羽に当接させれば、こうした傾斜形状の切羽の外縁に
沿って、該切羽面前に位置する坑壁の安定を図る形にな
る。よって、トンネル掘進作業にかかる安全性が一層高
くなる。また、フード７を後退させれば、切羽と縁切り
出来るので、殻体６の推進動作を阻害することがない。
よって、一層効率的なトンネル構築作業が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル構築方法を用いて構築中
のトンネルの一例を示す図である。

【図２】図１に示すトンネルにおいて掘進中の、本発明
によるシールド装置の一実施例を示す斜視図である。

【図３】図１に示すトンネルにおけるIII、III矢視横断
面図である。

【図４】図１に示すトンネルにおける一次覆工部分の前
端部分を示す斜視図である。

【図５】図４に示す一次覆工の断側面図である。

【図６】図１に示すトンネルの構築手順を示す一連の図
のうちの１つである。

【図７】図１に示すトンネルの構築手順を示す一連の図
のうちの１つである。

【図８】図１に示すトンネルの構築手順を示す一連の図
のうちの１つである。

【図９】図１に示すトンネルの構築手順を示す一連の図
のうちの１つである。

【符号の説明】

１……トンネル ２……地山 ２ａ……切羽（本坑切羽） ３……トンネル空間 ３ｄ……天端部 ３ｅ……側壁部 ３ｂ……サイロット坑 ３３……側壁コンクリート ３３ａ……ベンチ部 ５……シールド装置 ６……殻体 ７……フード １０……シールド支持手段（支持シュー） １１……シールド推進手段（推進ジャッキ） ３０……覆工（覆工体）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削形成すべきトンネル空間の左右の側壁
   部の下部に配置させる形でサイロット坑をそれぞれ先進
   掘削し、 前記サイロット坑の各々に側壁コンクリートを、該側壁
   コンクリートの前記トンネル空間側にベンチ部を形成す
   る形で打設し、 前記側壁コンクリートのベンチ部に搭載した胴型の殻体
   によって地山を支持しながら、前記サイロット坑に後続
   させる形で、前記掘削すべきトンネル空間の天端部から
   左右の側壁部にかけて後退した傾斜をなす形に地山を掘
   削して、前記側壁コンクリート間に前記トンネル空間を
   形成し、 該形成されたトンネル空間に覆工を、該両側の側壁コン
   クリートに支持させた形で構築して構成した、トンネル
   構築方法。
2. 【請求項２】前記トンネル空間の形成に際し、 前記サイロット坑にシールド支持手段を、該サイロット
   坑に打設された前記側壁コンクリートのベンチ部に搭載
   支持させる形で進入させ、 前記殻体を、該シールド支持手段に支持させる形で地山
   中に推進させるようにして構成した、請求項１記載のト
   ンネル構築方法。
3. 【請求項３】胴型に形成された殻体を有し、 前記殻体を、その前端縁が該殻体の天端部から左右両側
   の下部に向けて後退するよう傾斜した形で形成し、 前記殻体にシールド支持手段を、該殻体の左右両側の下
   部より前方側に突出した形で設け、 シールド推進手段を、該殻体と前記シールド支持手段を
   トンネル掘進方向に移動駆動自在に設けて構成した、シ
   ールド装置。
4. 【請求項４】前記殻体にフードを、該殻体の前記前端縁
   から切羽に向けて突出後退駆動自在に設けて構成した、
   請求項３記載のシールド装置。