JPH0781489B2 - トンネル築造方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明の地下鉄道の駅部トンネルのように、幅広い空間
部を有するトンネルの築造方法とその方法を実施するた
めの装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から、横幅の大きなトンネルを掘削する場合、円筒
形スキンプレートの一部を互いに重複させた形状を有す
るスキンプレートの夫々の円筒状プレートに回転カッタ
板を前後にずらした状態で配設してなるシールド掘削機
が一般に使用されている。

しかしながらこのようなシールド掘削機では、例えば、
掘削するトンネル内に互いに平行な鉄道を配設すること
が可能であっても、これらの鉄道間の間隔が比較的狭い
ために両鉄道間に駅部を築造することは困難である。

このため、このような地下鉄道における鉄道間に駅部を
築造するには、計画駅部のトンネル長さ方向の両端側に
立坑を掘削すると共にこれらの立坑間に夫々単独のシー
ルド掘削機による単線並列シールド工法によって所定間
隔を存した並行トンネルを掘削し、その掘削トンネル壁
面をセグメント覆工したのち、これらのトンネル覆工の
対向上部間の地中に、一方の立坑から他方の立坑に向か
って鋼管矢板を順次その側端面同士を接続させながら多
数本打ち込んでアーチ壁部を形成するか、或いは、一方
のトンネル覆工から他方のトンネル覆工に向かって定尺
の曲管を順次直列に接続しながら打ち込んで一本の梁材
を形成すると共にこのような梁材をトンネル長さ方向に
密接状態に並設することによりアーチ壁部を形成し、次
いで、両トンネルの対向側面部の覆工を撤去したのち、
前記アーチ壁部の下方地盤を掘削してその掘削部分に駅
部を施工することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、、上記のようなトンネル施工方法によれ
ば、単線並列シールド工法によって並行トンネルを掘削
したのち、両トンネル間にアーチ壁部を形成するもので
あるから、トンネル掘削から駅部等の構築に至るまでの
工期に長期間を要し、工費がかかって不経済であるばか
りでなく、アーチ壁部は、地中に多数の鋼管矢板や曲管
等を打ち込むことによって形成するものであるから、そ
の作業が煩雑で能率が悪く、しかも精度のよいアーチ壁
部を形成することが困難であり、さらに、両側のトンネ
ル覆工とアーチ壁部の両側端との接合性が悪くて、止水
性の点においても問題が生じるものである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、一
定間隔を存して並列したトンネルの掘削並びにその覆工
と、これらの並行トンネル間に架設状態に配設される天
壁部とを同時に且つ能率よく形成し得るトンネルの築造
方法並びにその装置の提供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のトンネルの築造方
法は、シールド掘削機により互いに平行なトンネルを左
右に一定間隔を存して掘削すると共にこれらの並設トン
ネル壁面に覆工を施す一方、このトンネルの掘削と並行
して両トンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔を掘削
し、この溝孔にトンネルの掘進に従って一定形状の桁材
をトンネル長さ方向に順次互いに前後端面同士を接合さ
せながら挿入すると共に該桁材の両側端を前記トンネル
覆工の外周面に一体に接続して天壁部を形成し、この天
壁部下面側における前記両トンネル覆工の対向側部を撤
去したのち、これらの両トンネル側部間の土砂を掘削す
ることを特徴とするものである。

又、この方法を実施するための装置としては、前端開口
部に掘削機構を配設している筒形スキンプレート内に土
砂排出手段と覆工組立空間部とを設けてなるシールド掘
削機を一対、左右に一定間隔を存して並設すると共にこ
れらのシールド掘削機のスキンプレートの少なくとも上
部間に上下方向に一定間隔を存した内外プレートの両側
端を一体に連接することにより溝孔形成枠を設け、この
溝孔形成枠内の空間部前端に前記シールド掘削機の掘削
機構と並ぶ溝孔掘削手段を配設すると共に該溝孔掘削手
段の後方に桁材プレス部材を前後動自在に配設し、さら
に、前記シールド掘削機のスキンプレートから前記桁材
プレス部材の後方空間部に連通する桁材挿入開口部を設
けてなる構造を有するものである。

（作用） 一定間隔を存して並設している一対のシールド掘削機
は、そのスキンプレートの少なくとも上部間を内外プレ
ートよりなる溝孔形成枠によって一体的に連結してあ
り、この溝孔形成枠内の空間部前端には溝孔掘削手段を
配設しているので、上記左右一対のシールド掘削機によ
る並設トンネルの掘削と同時に該トンネルの上部間に溝
孔を掘削していくことができる。

さらに、トンネルの掘進に従って、両側のトンネルの内
周壁にはセグメント等の覆工が施され、この覆工作業と
並行して上記溝孔にはスキンプレート内側から挿入用開
口部を通じて一定形状の桁材を順次挿入され、シールド
掘削機の推進に従ってスレス部材により互いにその前後
対向端面同士が接合されると共に各桁材の両側端面はモ
ルタル等を介して左右に対向する両側トンネル覆工の外
周面に一体に結合されて天壁部が形成される。

この天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで囲ま
れている地盤を、両側トンネルの対向覆工部を撤去して
該トンネル内から掘削し、掘削した土砂をトンネル内を
通じて排出して両側トンネル間に駅部や地下街等を築造
するための空間部を得るものである。

（実施例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図およ
び第２図はトンネル掘削、築造装置を示すもので、図に
おいて、（１）（１）は左右に所望間隔を存して並設し
た一対のシールド掘削機で、一定径と所定長さを有する
円筒形状のスキンプレート（２）の前端開口部に円形カ
ッター板（３）を配設し、このカッター板（３）の背面
中央に突設している回転軸筒（４）をスキンプレート
（２）内の前部に固着した隔壁板（５）に回転自在に支
持させると共に該隔壁板（５）の背面適所に駆動モータ
（６）を配設し、該駆動モータ（６）の回転軸に固着し
ているピニオン（７）を前記回転軸筒（４）の後部外周
面に固着している大径歯車（８）に噛合させてモータ
（６）の回転駆動により前記円形カッター板（３）を回
転させるようにしてあり、該カッター板（３）と上記モ
ータ（６）および噛合歯車（７）（８）とによって掘削
機構を構成してある。

（９）は土砂排出手段である排土スクリューコンベア
で、その開口前端を前記隔壁板（５）の中央部下端を貫
通してカッター板（３）の背面と隔壁板（５）の前面と
の間の空間部で形成している土砂取入室（10）に臨ませ
てあり、その前端から後端に向かって斜め上方に傾斜さ
せてスキンプレート（２）の後部内に設置しているもの
である。なお、このような土砂排出手段としては、スク
リューコンベアに限らず、例えば、泥水還流式シールド
掘削機においては、トンネル内を通じて前記土砂取入室
（10）内に連通する送、排泥管を配設した構造を採用す
ることができる。

（11）はスキンプレート（２）の後部内周面に周方向に
一定間隔毎に取付けた複数本の推進ジャッキで、後方に
向けた該ロッド端のスプレッダ（11a）をスキンプレー
ト（２）内で組立られるセグメント覆工（ｓ）に受止さ
せ、該覆工（ｓ）に反力をとってシールド掘削機（１）
（１）を推進させるものである。

（12）（13）は上部並びに下部の溝孔形成枠で、上下方
向に一定間隔を存した状態で外周側と内周側とに配設し
たアーチ形状のプレート（14）（15）の両側端を前記左
右シールド掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）
（２）における対向側面の上下部に夫々連結、固着する
ことにより形成されているものであり、これらの上下溝
孔形成枠（12）（13）の長さは前記スキンプレート
（２）（２）の長さに略等しく形成されてある。

さらに、上下溝孔形成枠（12）（13）の開口前端部内
に、シールド掘削機（１）の前記土砂取入室（10）の後
壁面、即ち、隔壁板（５）と略同一延長面上にして前部
仕切壁（21）を固着してあり、この前部仕切壁（21）
に、溝孔形成枠（12）（13）の上下開口幅に略等しい径
を有する複数の小径カッター板（16）の中心軸（16a）
を回転自在に貫通支持させてある。

これらの小径カッター板（16）は溝孔形成枠（12）（1
3）の開口端に該枠（12）（13）に沿って該小径カッタ
ー板の径に略等しい間隔毎に配設されていると共に、前
部仕切壁（21）の背面に取付けている夫々の駆動モータ
（22）によって回転駆動させるようにし、これら複数の
小径カッター板（16）と駆動モータ（22）によって溝孔
掘削手段を構成しているものであり、さらに、これらの
小径カッター板（16）の背面と前部仕切壁（21）との間
の枠前端部内を溝孔掘削土砂取入室（17）に形成し、該
土砂取入室（17）の両側端を開口させて前記両側シール
ド掘削機（１）（１）の土砂取入室（10）に連通させて
ある。

なお、小径カッター板（16）の配設位置は、前記シール
ド掘削機（１）（１）の円形カッター板（３）の背面側
に配置させてその両側小径カッター板（16）の外周一部
が円形カッター板（３）の外周端部と正面から見て重複
した状態にすることが望ましく、このように構成するこ
とによって、小径カッター板（16）により掘削される溝
孔（ｈ）の両側端を円形カッター板（３）によって掘削
されるトンネル（ｔ）に掘残しが生じることなく確実に
連通させることができる。又、溝孔形成枠（12）（13）
の前端縁を刃口に形成しておくことが好ましい。

（23）は溝孔形成枠（12）（13）の後部内に固着した取
付板で、その前面側に複数本の押圧ジャッキ（18）を左
右方向に一定間隔毎に取付けてあり、該ジャッキ（18）
のロッドを取付板（23）を貫通させて後方に突出させ、
その突出端をプレス部材（19）の背面に連結、固定して
ある。

このプレス部材（19）は溝孔形成枠（12）（13）の内周
形状と略同一形状の板材よりなり、その外周端面を溝孔
形成枠（12）（13）の後部内周面に前後摺動自在に摺接
させてある。

（20）は両側シールド掘削機（１）（１）の少なくとも
一方のスキンプレート（２）の後部内側壁に貫設した桁
材挿入開口部で、前記プレス部材（19）の後面側空間内
に連通させてある。

このように構成したので、モータ（６）（22）を駆動し
て両側シールド掘削機（１）（１）の円形カッター板
（３）（３）および溝孔形成枠（12）（13）側の複数の
小径カッター板（16）を回転させると共に、両側シール
ド掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）の後方部
内で既に組立てたセグメント覆工（ｓ）の前端面に推進
ジャッキ（11）のスプレッダ（11a）を受止させ、該推
進ジャッキ（11）を伸長させると、上下溝孔形成枠（1
2）（13）を介して一体に連結している両側シールド掘
削機（１）（１）がカッター板（３）（16）で地盤を掘
削しながら推進する。

このように装置全体の推進によって、両側シールド掘削
機（１）（１）においてはスキンプレート（２）と同形
状の円形トンネル（ｔ）（ｔ）が並行に掘削され、上下
溝孔形成枠（12）（13）においては複数の小径カッター
板（16）によって該形成枠（12）（13）の断面形状と同
形状のアーチ状溝孔（ｈ）が掘削されると共に、これら
の溝孔（ｈ）の両側端は円形トンネル（ｔ）（ｔ）の対
向上下部に連通した状態となる。

シールド掘削機（１）（１）のカッター板（３）によっ
て掘削された土砂はその背面の取入室（10）に取り込ま
れる一方、複数の小径カッター板（16）によって掘削さ
れた土砂は、その背面の取入室（17）に取り込まれたの
ち、該取入室（17）の両側開口端から前記シールド掘削
機（１）（１）側の取入室（10）に送り込まれ、これら
の掘削土砂は両シールド掘削機（１）（１）に設けたス
クリューコンベア（９）等の適宜な排土装置によってス
キンプレート（２）の後方側に排出され、掘削されたト
ンネル（ｔ）を通じて外部に除去される。

なお、上部溝孔形成枠（12）においては、中央部から両
側端に向かうに従って下方に彎曲させているので、その
土砂取入室（17）に取り込まれた土砂を該彎曲傾斜面を
介して両シールド掘削機（１）（１）の土砂取入室（1
0）側に流動させることができるが積極的な排出ができ
なく、一方、下部溝孔形成枠（13）側においてはこのよ
うな自動的な土砂の排出ができないため、溝孔形成枠
（12）（13）側の土砂取入室（17）からシールド掘削機
（１）（１）側の土砂取入室（10）に土砂の導入を強制
的に行うコンベア機構等を土砂取入室（17）内に配設す
るか、或いは仕切壁（21）の前面を中央から両側端に向
かって後方に傾斜させておくことが望ましい。

両側シールド掘削機（１）（１）が上記推進ジャッキ
（11）の作動によって一定長、掘進すると、推進ジャッ
キ（11）を収縮させたのち、複数のセグメントをトンネ
ル内壁面に沿って周方向にリング状に組立て、この作業
をシールド掘削機（１）の一定長さの推進毎に繰り返し
行って並列トンネル（ｔ）（ｔ）にセグメント覆工
（ｓ）を施工する。

一方、これらのシールド掘削機（１）（１）間に連結し
ている上下溝孔形成枠（12）（13）側では、並列シール
ド掘削機（１）（１）の掘進に従ってアーチ状の溝孔
（ｈ）が掘削されることになり、前記セグメント覆工
（ｓ）の施工と並行して該溝孔（ｈ）内におけるプレス
部材（19）の後面側空間に開口部（20）を通じてスキン
プレート（２）内から一定形状の桁材（ｆ）を挿入す
る。

この桁材（ｆ）は、溝孔（ｈ）と同形状で且つ該溝孔
（ｈ）よりも僅かに小さい正面形状を有しており、溝孔
（ｈ）内に挿入された状態においては、その外周面と溝
孔（ｈ）の内周面間に隙間（24）が形成されるようにし
てある。

そして、シールド掘削機（１）（１）の掘進に従って前
記セグメントと同様に順次溝孔（ｈ）内に挿入、配設さ
れ、１個の桁材（ｆ）の挿入毎に押圧ジャッキ（18）を
作動させることによってプレス部材（19）で既に溝孔
（ｈ）内に挿入、配設された桁材（ｆ）の前端面に次の
桁材（ｆ）の後端面を密に接合させ、この作業を繰り返
し行うことによって溝孔（ｈ）内に多数の桁材（ｆ）が
一連に接合してなるアーチ状天壁部（ａ）と底壁部
（ｂ）とを形成していく（第３図参照）。

さらに、スキンプレート（２）内で組立てられるセグメ
ント覆工（ｓ）には、その適所に該セグメント覆工
（ｓ）の外周面並びに前記溝孔（ｈ）内に連通する注入
孔（25）が穿設されてあり、スキンプレート（２）から
後方に送り出された直後のセグメント覆工（ｓ）の該注
入孔（25）にバルブ（26）を付設している裏込注入パイ
プ（27）を連結して該パイプ（27）からモルタル（28）
を注入すると、該モルタル（28）は第４図に示すよう
に、セグメント覆工（ｓ）の外周面とトンネル（ｔ）の
内壁面間の空隙部内、及び溝孔（ｈ）の内面とアーチ状
天壁部（ａ）、底壁部（ｂ）との隙間（24）内に充填さ
れ、セグメント覆工（ｓ）と一連の桁材（ｆ）よりなる
アーチ状天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）との両側端部とが
該モルタル（28）を介して上記両側の並列セグメント覆
工（ｓ）（ｓ）の上下対向外周面部に一体に固着、連結
するものである。

こうして、両側シールド掘削機（１）（１）の掘進に従
って形成される並列トンネル（ｔ）（ｔ）にセグメント
覆工（ｓ）（ｓ）を施す一方、この作業と同時に上下溝
孔形成枠（12）（13）内で桁材（ｆ）を順次挿入し、接
合し、裏込注入パイプ（27）を通じてモルタル（28）を
注入することによって桁材（ｆ）の両側端部を上記セグ
メント覆工（ｓ）（ｓ）に一体化させ、断面がめがね形
状の横幅が大なる覆工されたトンネルを得る。

次いで、駅部等の建築物を構築すべき並列トンネルの所
定長さ部分におけるセグメント覆工（ｓ）（ｓ）の内周
面に、第５図に示すように、柱（ｐ）を建立する。

この柱（ｐ）の建立は、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）と
の両側端が連なる両側セグメント覆工（ｓ）（ｓ）の上
下部内周面に予め突条部（ｓ′）を一体に突設している
セグメントを組立てゝおき、この上下突条部（ｓ′）
（ｓ′）の対向面間に行うものである。

柱（ｐ）の建立後、第６図に示すように、天壁部（ａ）
と底壁部（ｂ）間のセグメント覆工（ｓ）（ｓ）の対向
周壁部を撤去して天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の土砂
を掘削、除去し、並列トンネル（ｔ）（ｔ）の内部を天
壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の空間部に連通させる。

この場合、掘削されるトンネル（ｔ）（ｔ）が大深度で
高水圧のものでの施工であっても、両側トンネルのセグ
メント覆工（ｓ）（ｓ）と天壁部（ａ）及び底壁部
（ｂ）とが一連に一体化して完全な止水性を発揮し、内
部土砂の掘削が円滑に行えるものである。

こうして、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の土砂を掘削
排除したのち、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）に沿って前
記突条部（ｓ′）の下面にまで型枠（図示せず）を組立
て、適宜配筋したのちコンクリートを打設して第７図に
示すように、駅部等の建築物の天井部（ｄ）と駅ホーム
等の床部（ｅ）を築造するものである。

なお、地下街のような構築物を築造する場合には、両側
のトンネル（ｔ）（ｔ）も利用して断面めがね形状の空
間部に全幅に亘って築造すればよい。

又、上記のような駅部を構築する場合には、駅部を築造
すべき場所の両端に立坑を設け、一方の立坑に到達する
までは上下溝孔形成枠（12）（13）を取り外した状態で
両側シールド掘削機（１）（１）による単線並列トンネ
ル（ｔ）（ｔ）を掘削、覆工し、該立坑に到達すれば、
両側シールド掘削機（１）（１）のスキンプレート
（２）（２）の上下部間に掘削手段や桁材プレス部材等
を配設している上下溝孔形成枠（12）（13）を連結、一
体化したのち、他方の立坑まで上記のように断面めがね
形状のトンネルを掘削して両側トンネル（ｔ）（ｔ）間
の中央部に駅部を築造し、この立坑から次の駅部に至る
までは上下溝形成枠（12）（13）を取り外して並列トン
ネル（ｔ）（ｔ）を掘削してゆくものである。

なお、以上の実施例においては、底壁部（ｂ）を築造す
るための下部溝孔形成枠（13）を両側シールド掘削機
（１）（１）のスキンプレート（２）の下部間に連結、
一体化させているが、天壁部（ａ）を形成する上部溝孔
形成枠（13）のみを両側シールド掘削機（１）（１）の
スキンプレート（２）の上部間に連結、一体化させてお
けば本発明の目的とする幅広い断面めがね形状のトンネ
ルを掘削することができるものであり、下部溝孔形成枠
（13）は必ずしも必要としないものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、一定間隔を存して並列し
ている一対のシールド掘削機におけるスキンプレートの
少なくとも上部間に、上下方向に一定間隔を存してアー
チ状に配設した内外プレートからなる溝孔形成枠を一体
に連結、固着し、この溝孔形成枠に溝孔掘削手段を配し
ている装置によってトンネルの掘削を行うものであるか
ら、並列した一対のシールド掘削機によるトンネルの掘
進と同時にこれらの両トンネルの上部間に連通する溝孔
を精度よく容易に形成することができると共に、並列ト
ンネルに覆工を施す一方、溝孔にスキンプレート内から
開口部を通じて一定形状の桁材を順次挿入して一連に接
合させることにより、両側トンネル覆工の上部間に一体
的に連結してなる天壁部を能率良く形成することができ
るものである。

さらに、トンネルの掘削および覆工と両トンネル間を連
結する天壁部の形成とが同時に能率良く行うことができ
て、工期の短縮並びに工費の低減を図ることができると
共に上記天壁部の両端部をモルタル等を介してトンネル
覆工に容易且つ確実に一体化させることができるから、
確実な止水性を発揮するトンネルを築造することができ
る。

又、上記天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで
囲まれている地盤の掘削作業を、両側トンネルの対向覆
工部を撤去して該トンネル内から掘削し、掘削した土砂
をトンネル内を通じて排出することにより、両側トンネ
ル間に駅部や地下街等を築造するための横幅の広い空間
部を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は一部縦断
正面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ線の横断面図、
第３図ないし第７図は駅部等の地下構築物の築造工程を
示す縦断正面図である。 （１）（１）…シールド掘削機、（２）…スキンプレー
ト、（３）…円形カッター板、（９）…スクリューコン
ベア、（11）…推進ジャッキ、（12）（13）…溝孔形成
枠、（14）（15）…内外プレート、（16）…小径カッタ
ー板、（18）…押圧ジャッキ、（19）…プレス部材、
（20）…開口部、（ｆ）…桁材、（ｔ）…トンネル、
（ｓ）…セグメント覆工、（ｈ）…溝孔、（ａ）…天壁
部、（ｂ）…底壁部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘削機により互いに平行なトンネ
   ルを左右に一定間隔を存して掘削すると共にこれらの並
   設トンネル壁面に覆工を施す一方、このトンネルの掘削
   と並行して両トンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔
   を掘削し、この溝孔にトンネルの掘進に従って一定形状
   の桁材をトンネル長さ方向に順次互いに前後端面同士を
   接合させながら挿入すると共に該桁材の両側端を前記ト
   ンネル覆工の外周面に一体に接続して天壁部を形成し、
   この天壁部下面側における前記両トンネル覆工の対向側
   部を撤去したのち、これらの両トンネル側部間の土砂を
   掘削することを特徴とするトンネル築造方法。
2. 【請求項２】前端開口部に掘削機構を配設している筒形
   スキンプレート内に土砂排出手段と覆工組立空間部とを
   設けてなるシールド掘削機を一対、左右に一定間隔を存
   して並設すると共にこれらのシールド掘削機のスキンプ
   レートの少なくとも上部間に上下方向に一定間隔を存し
   た内外プレートの両側端を一体に連接することにより溝
   孔形成枠を設け、この溝孔形成枠内の空間部前端に前記
   シールド掘削機の掘削機構と並ぶ溝孔掘削手段を配設す
   ると共に該溝孔掘削手段の後方に桁材プレス部材を前後
   動自在に配設し、さらに、前記シールド掘削機のスキン
   プレートから前記桁材プレス部材の後方空間部に連通す
   る桁材挿入開口部を設けたことを特徴とするトンネルの
   築造装置。