JPH0765464B2 - 地下構造物の構築工法 - Google Patents

地下構造物の構築工法

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JPH0765464B2
JPH0765464B2 JP1277112A JP27711289A JPH0765464B2 JP H0765464 B2 JPH0765464 B2 JP H0765464B2 JP 1277112 A JP1277112 A JP 1277112A JP 27711289 A JP27711289 A JP 27711289A JP H0765464 B2 JPH0765464 B2 JP H0765464B2
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underground
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trailing
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幸司 多田
徹 谷口
雅弘 中川
裕次 舘川
敬昭 窪田
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Toda Corp
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
  • Lining And Supports For Tunnels (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は地下に構築される地下構造物の構築工法に関す
るものである。
(従来の技術) 最近、市街地の地下に構築されるトンネル構造物はシー
ルド工法によって掘削されて構築されることが多い。
従来のシールド工法は、円形断面のシールド掘進機によ
り地中に円形空洞を掘削すると共に、該シールド掘進機
の後部において鋼製又は鉄筋コンクリート製のセグメン
トを前記円形空洞の内側に覆工して円形中空断面のトン
ネル構造物を構築するものである。
ところが、このシールド工法により道路用トンネル又は
地下鉄道用トンネルを構築する場合、複線用の空間を確
保するために第10図の(A)図に示すように単線用トン
ネルTを適宜間隔をもって別個に構築したり、又は同図
の(B)図に示すように複線用断面を有する大口径のト
ンネルT1を構築する必要があった。
しかし、前記(A)図の工法においては複数のトンネル
Tが夫々別個に掘削して構築されるため、工費の増大と
工期の長期化を招くと共に、工期の長期化に伴って工事
敷地周辺の施設や構造物等に悪影響を及ぼす懸念があっ
た。
また、前記(B)図の工法においてはトンネル空間が大
きい割りには利用されない無駄な空間が多くなると共に
掘削土量が著しく増大するため工費が嵩むという問題が
あった。
そこで、最近では同図の(C)図に示すような単線用断
面のトンネルT2を2本相互に接触させて掘削する、いわ
ゆる断面まゆ形のシールド工法が提案されて実用化され
つつある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記(C)の工法においても断面がまゆ
形であるため、前記(B)図の複線用断面を有する大口
径のトンネルと比較した場合に掘削土量はかなり低減で
きるが、まだ未利用の空間が残ると共に、覆工構造物と
してのセグメントの形状が複雑化して地下構造物として
の力学的な安定性に欠けるという問題があった。
そこで、本出願人らは道路用、地下鉄道用あるいは通信
施設用のトンネルとして、できるだけ無駄な空間をなく
し、かつ工費の低減及び工期の短縮を図ることのできる
四角形断面のシールド工法、例えば特願昭63−218194号
(特開平2−66295号公報)、実願平1−69803号(実開
平3−12993号公報)、実願平1−69805号(実開平3−
12994号公報)等に記載の工法を開発した。
この工法は従来の四角形断面のトンネルが、カッタ駆動
部に未切削部分が残されるため、切羽開放型の手掘り方
式でしか施工されていなかったものを、密閉型機械式の
シールド工法によっても施工可能としたものであり、そ
の技術的手段は一対のドラムカッタとそれらの間に小径
のリングカッタを2個配設し、動力源からの動力をかさ
歯車とひら歯車との組み合わせによりドラムカッタへ伝
達し、更にドラムカッタのギアケースを介してリングカ
ッタへ伝達する構造としたことである。
このような技術的手段により、カッタ駆動部に未切削部
分が残るという従来技術の問題点が解決され、かつ左右
に伸縮自在にすることによりトンネルの掘削幅を任意に
変えることのできる四角形断面のトンネルを構築するこ
とが可能となり、単体としての地下構造物を構築するた
めの四角形断面シールド工法の完成に至った。
本発明は、上記のような四角形断面のシールド工法の技
術をさらに発展させて、複線用あるいは複々線用のシー
ルドトンネルの構築工法を提供すると共に、これらの構
造物を連続的に形成することにより地下深部における大
空間を構築するための方法を提供することを目的とす
る。
(課題を達成するための手段) 本願発明は、正面視において四角形状を有し、先端部に
複数のカッタユニットを備えた複数のシールドユニット
が、伸縮装置により連結方向に伸縮自在に連結されてな
るシールド掘進機を用いて地中に地下構造物を構築する
方法であって、前記シールド掘進機により断面四角形状
で、かつ、長尺の先行地下空間体を地中に掘削・形成す
る工程と、前記シールド掘進機の側面に掘削ガイド手段
を設け、該シールド掘進機を前記先行地下空間体の長手
方向の側面に沿わせて設置させるとともに、前記ガイド
手段を前記先行地下空間体の側面にスライド自在に嵌合
する工程と、前記掘削ガイド手段を設けたシールド掘進
機により、前記先行地下空間体の長手方向の側面に沿う
地下部分を掘進して新たに後行地下空間体を形成する工
程と、該後行地下空間体と前記先行地下空間体とを連結
材によって構造的に連結するとともに、これらの後行地
下空間体と先行地下空間体との間に形成された空隙部に
充填材を充填して連結構造とする工程とを含むことを特
徴とし、 また、前記後行地下空間体を形成する工程と、前記連続
構造とする工程とを繰り返して複数の後行地下空間体を
連結形成することを特徴とし、 また前記先行地下空間体と後行地下空間体とが、正面視
において無端状に連結して構成されていることを特徴と
し、 また前記先行地下空間体及び後行地下空間体の一部もし
くは全てが、正面視において台形状に掘削・形成される
ことを特徴とする構成にすることである。
(作用) 複数のシールドユニットが、伸縮装置により連結方向に
伸縮自在に連結されてなるシールド掘進機を用いること
により、拡幅掘削や縮小掘削が可能となり、また先行地
下空間体の長手方向の側面に沿ってスライド自在に掘削
ガイド手段を設けたことにより、蛇行修正が容易になっ
て掘削精度が向上するため、四角形状の後行地下空間体
を先行地下空間体に密着して構築することができる。
また先行地下空間体と後行地下空間体とを連続構造とす
ることにより、連結部の強度が向上し、大きな外力が作
用する地下深部においても力学的安定性を確保すること
ができる。
また複数の後行地下空間体を連結形成することにより、
力学的に安定した大断面の地下構造物を構築することが
可能となる。
また先行地下空間体と複数の後行地下空間体とを、正面
視において無端状の連続構造体として構成したことによ
り、地下深部に力学的安定性を確保した地下構造物が得
られ、これを多目的用途に利用することができる。
また先行地下空間体及び後行地下空間体の一部もしくは
全てを正面視において台形状に掘削・形成し、これらを
連続構造とすることにより、長方形・円形・長円形・馬
蹄形等の任意形状の環状地下構造物を力学的に安定した
状態で構築することができる。
(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は先行地下空間体の側面にシールド掘進機を嵌合
した状態の正面図、第2図は同斜視図、第3図の(A)
及び(B)は地下構造物の断面図、第4図は先行及び後
行地地下空間の連結部の一部省略拡大断面図、第5図は
地下空間体を連続的に接続して構築した地下構造物の断
面図である。
本発明はまず初めに進行方向視において四角形状のシー
ルド掘進機1、即ち第1図に示すものと同型で側面に掘
削ガイド手段のないシールド掘進機で地中にシールドト
ンネルを掘削し、該シールドトンネル内を前記シールド
掘進機1の後部において順次組み立てたセグメントaで
覆工して長尺の先行地下空間体Aを構築する。
そして該先行地下空間体Aを構築した後、進行方向視に
おいて四角形状のシールド掘進機1を先行地下空間体A
の側面にガイドプレート2を介してスライド自在に嵌合
すると共に、該先行地下空間体Aに沿ってシールド掘進
機1を掘進させることにより先行地下空間体Aと隣接し
たシールドトンネルを掘削する(第1図)。
この際前記ガイドプレート2の先端にはスクリュウカッ
タ2aが設けてあるため、該スクリュウカッタ2aが先行地
下空間体Aの上面部及び下面部の土砂及び硬化した裏込
材を切削し、この土砂及び裏込材はシールド掘進機1の
カッタ3方向へ移送されて圧力室Rに取り込まれ、そこ
から排泥管4により排出される。
次に、前記先行地下空間体Aと隣接した前記シールドト
ンネル内にセグメントaを順次覆工して先行地下空間間
Aと密接した後行地下空間体Bを構築する。
この際後行地下空間体Bはセグメントaの貫通孔a1と先
行地下空間体Aのセグメントaの貫通孔a1とを合致させ
て構築する。
そしてこれら合致された先行及び後行地下空間体A、B
の貫通孔a1に連結材4を貫通してこれらを連結すると共
に、先行及び後行地下空間体A、B間に間に生じる空隙
部mに後行地下空間体Bの注入口a2から充填材5を充填
して地下構造物Cを構築する(第3図の(A)図)。
尚、この注入口a2は先行地下空間体Aに設けてあっても
よい。
連結材4はPC鋼線やフックボルト等が用いられ、セグメ
ントaに予め穿孔された貫通孔a1に先行地下空間体A又
は後行地下空間体Bの内側から貫入させ、緊張ジャッキ
で緊張することによりこれら両地下空間体A、Bにプレ
ストレスを与えるものである(第4図)。
充填材5は無収縮性の急結モルタル等であり、先行地下
空間体Aと後行地下空間体Bとの接合部分の強度低下を
防止する。このように、先行地下空間体Aと後行地下空
間体Bとを連続構造とすることにより、地下構造物C全
体としての力学的安定性を確保するものである(第4
図)。
尚、これらの先行及び後行地下空間体A、Bは横方向に
限らず第3図の(B)に示すように上下方向に連結する
ことも任意であり、さらにこれらの先行及び後行地下空
間体A、B…を無端状に連結形成してその内部空間dを
掘削排土することにより、第5図に示すような地下構造
物Dを構築することが可能であり、いずれの場合も前記
と同様の方法により連結する。
このような後行地下空間体Bを掘削・形成するシールド
掘進機1は、正面視においてコ字状の外殻1cを有し、そ
の前部に複数のカッタユニット3が配列された前部シー
ルドユニット1a及び後部シールドユニット1bが、隣接す
る側面開口部で横方向に伸縮自在に連結されている。
各々のカッタユニット3は、一対のドラムカッタ3bと、
それらの間に配設される小径の一対のリングカッタ3cと
により構成され、正面視において略矩形状に形成されて
いる(第1図、第2図、第6図参照)。
また、前部及び後部シールドユニット1a、1bは、これら
を左右に伸縮させる伸縮ジャッキ7と、反力ジャッキ8
とからなる伸縮装置6を備え、前記前部シールドユニッ
ト1aの側面上下端には、掘削ガイド手段としてガイドプ
レート2が突設され、該ガイドプレート2の全面にはス
クリュウカッタ2aが設けられている。
そのため、後行地下空間体Bの掘削中に蛇行修正を行な
う場合、すなわち、先行地下空間体Aの形成位置が設計
位置とずれていたりして、後行地下空間体Bの掘進位置
を修正する必要がある場合には、次のように伸縮装置6
を操作して、所定位置に地下構造体Cを構築することが
できる。、例えば第6図に示すような後部シールドユニ
ット1bを伸張させる場合は、前部シールドユニット1a側
の反力ジャッキ8を伸張して先行地下空間体Aの側壁a3
に反力を作用させてシールド掘進機1を固定する。
そして該シールド掘進機1を固定したままで伸縮ジャッ
キ7を伸張させると後部シールドユニット1bが左方向に
伸張して拡幅掘削が行われる。
またこれとは反対に前部シールドユニット1aを伸張させ
る場合は、後部シールドユニット1b側の反力ジャッキ8
を伸張した後に、伸縮ジャッキ7を伸張させることによ
って行なわれる。
そして伸張したシールド掘進機1を収縮する場合は収縮
する側、即ち後部シールドユニット1bの反力ジャッキ8
を伸張させてシールドトンネルの地山a4に反力を作用さ
せると共に、伸縮ジャッキ7を収縮することにより後部
シールドユニット1bが内側に収縮される。このようにし
て、シールドトンネルの縮小掘削が可能になる。
依って、トンネルの掘削中に自在に拡幅掘削や縮小掘削
を行なうことができるので、蛇行修正が容易となる。
尚、前記シールド掘進機1の伸縮は前述のように横方向
に限らず上下方向へ伸縮することも勿論可能である。
また第7図に示すように全体として台形状に形成された
カッタ3′を備えたシールド掘進機1′で地下空間体
A′を連続的に掘削形成し、その内側を掘削排土するこ
とにより、第9図の(A)、(B)、(C)に示すよう
な内部空間eが活用可能な地下構造物Eを構築すること
ができる。
これにより個々の地下空間体A、B…を、個別の目的、
例えば、道路トンネル、地下鉄道トンネル、上下水道用
トンネル等に利用可能にすると共に、地下構造物Eの内
部空間eを公共地下空間として有利に活用することも可
能になる。
前記カッタ3′は第8図に示すように一対の円錐台形状
のドラムカッタ3b′と、該ドラムカッタ3b′との間に偏
芯して設けられた円錐台形状のリングカッタ3c′とで全
体として台形状に形成されたカッタユニット3a′が進行
方向視において台形状に複数配設されている。
(発明の効果) 本発明は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。
複数のシールドユニットが、伸縮装置により連結方
向に伸縮自在に連結されてなるシールド掘進機を用いる
ことにより、拡幅掘削や縮小掘削が可能となり、また先
行地下空間体の長手方向の側面に沿ってスライド自在に
掘削ガイド手段を設けたことにより、蛇行修正が容易に
なって掘削精度が向上するため、四角形状の後行地下空
間体を先行地下空間体に密着して構築することができ
る。
先行地下空間体と後行地下空間体とを連続構造とす
ることにより、連結部の強度が向上し、大きな外力が作
用する地下深部においても力学的安定性を確保すること
ができる。
複数の後行地下空間体を連結形成することにより、
力学的に安定した大断面の地下構造物を構築することが
可能となる。
先行地下空間体と複数の後行地下空間体とを、正面
視において無端状の連続構造体として構成したことによ
り、地下深部に力学的安定性を確保した地下構造物が得
られ、これを多目的用途に利用することができる。
先行地下空間体及び後行地下空間体の一部もしくは
全てを正面視において台形状に掘削・形成し、これらを
連続構造とすることにより、長方形・円形・長円形・馬
蹄形等の任意形状の環状地下構造物を力学的に安定した
状態で構築することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は先行地下空間体の側面にシールド掘進機が嵌合
した状態の正面図、第2図は同斜視図、第3図の(A)
及び(B)は地下構造物の断面図、第4図は先行及び後
行地下空間体の連結部の一部省略拡大断面図、第5図は
地下空間体を連続的に接続して構築した地下構造物の断
面図、第6図は先行地下空間体の側面にシールド掘進機
が嵌合した状態の横断面図、第7図は正面視において台
形状断面のシールド掘進機の正面図、第8図は同カッタ
ユニットの拡大正面図、第9図の(A)、(B)、
(C)は地下空間体を連続的に接続して構築した各種形
状の地下構造物の断面図、第10図の(A)、(B)、
(C)は従来の地下構造物の構築工法の断面図である。 また図中、 A、A′:先行地下空間体 B:後行地下空間体 C、D、E:地下構造物 1、1′:シールド掘進機 4:連結材 5:充填材 m:空隙部 である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 敬昭 茨城県北相馬郡藤代町藤代647―59―403 (56)参考文献 特開 昭64−66394(JP,A) 特開 昭58−4094(JP,A) 特開 昭59−199995(JP,A)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】正面視において四角形状を有し、先端部に
    複数のカッタユニットを備えた複数のシールドユニット
    が、伸縮装置により連結方向に伸縮自在に連結されてな
    るシールド掘進機を用いて地中に地下構造物を構築する
    方法であって、前記シールド掘進機により断面四角形状
    で、かつ、長尺の先行地下空間体を地中に掘削・形成す
    る工程と、前記シールド掘進機の側面に掘削ガイド手段
    を設け、該シールド掘進機を前記先行地下空間体間の長
    手方向の側面に沿わせて設置させるとともに、前記掘削
    ガイド手段を前記先行地下空間体の側面にスライド自在
    に嵌合する工程と、前記掘削ガイド手段を設けたシール
    ド掘進機により、前記先行地下空間体の長手方向の側面
    に沿う地下部分を掘進して新たに後行地下空間体を形成
    する工程と、該後行地下空間体と前記先行地下空間体と
    を連結材によって構造的に連結するとともに、これらの
    後行地下空間体と先行地下空間体との間に形成された空
    隙部に充填材を充填して連続構造とする工程とを含むこ
    とを特徴とする地下構造物の構築工法。
  2. 【請求項2】請求項(1)において、前記後行地下空間
    体を形成する工程と、前記連続構造とする工程とを繰り
    返して複数の後行地下空間体を連結形成することを特徴
    とする地下構造物の構築工法。
  3. 【請求項3】請求項(2)において、前記先行地下空間
    体と後行地下空間体とが、正面視において無端状に連結
    して構成されていることを特徴とする地下構造物の構築
    工法。
  4. 【請求項4】請求項(1)または(2)、もしくは
    (3)において、前記先行地下空間体及び後行地下空間
    体の一部もしくは全てが、正面視において台形状に掘削
    ・形成されることを特徴とする地下構造物の構築工法。
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