JPH0781492B2 - シールド機接合部の地盤改良工法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド機接合部の地盤
改良工法及びその装置に係り、特に接合予定地点の両側
から掘進する２台のシールド機でシールド掘削孔を接合
予定地点で接合する為のシールド機接合部の地盤改良工
法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地下トンネル等の掘削孔を掘削す
る際、長距離の場合接合予定地点の両側から２台のシー
ルド機で掘削する。そして、シールド機同士が接合予定
地点に接近した時点で掘削を停止して、シールド機間の
地盤を開削し、接合の為の掘削を手作業にて行う。

【０００３】ところで、上記のような場合、開削に伴っ
て地下水の出水や周辺地盤の陥没が起こり、作業する前
にその周囲の地盤を凍結工法若しくはグラウト工法で予
め地盤改良しなければ安全な作業を行うことができな
い。前記凍結工法（グラウト工法の説明は省略する）と
は、図９に示すように両側のシールド機１、２から各々
接合予定地点に向けて、略環状に多数の小孔をボーリン
グし、これらの小孔に多数の凍結管３、３…、４、４…
を接合部の周囲に傾斜状態で埋設する。そして、これら
の凍結管３、３…、４、４…に凍結剤を循環させて、接
合予定地点を含むその近傍を完全に凍結させて凍土壁５
を造成した後、内部を開削し接合作業を行う。

【０００４】しかし、前述した凍結工法では、相方のシ
ールド機で地盤改良作業を行う必要がある為、先停止シ
ールド機は後停止のシールド機が到着するのを待って凍
結作業を行うので、その分長い工期を必要としていた。
そこで、このような工期を短縮する為に図１０に示すよ
うに、先停止したシールド機１から複数の長尺状の凍結
主管６、６…を傾斜状態で埋設し凍土壁７を予め造成
し、そして後停止シールド機を待つ方法が採られてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１０
で示した従来のシールド接合工法では、図中２点鎖線で
示すように凍結する地盤が大容量となるので、工期の短
縮もシールド機１の先停止による効果も充分に得られな
いという欠点がある。本発明はこのような事情に鑑みて
なされたもので、接合部の地盤改良を効果的に行うこと
ができると共に、工期を大幅に短縮することができるシ
ールド機接合部の地盤改良工法及びその装置を提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明は、前記目的を達成
する為に、２台のシールド機が接合予定地点の両側から
掘進してシールド機を前記接合予定地点で接合する為の
シールド機接合部の地盤改良工法に於いて、前記接合予
定地点に先停止したシールド機側から後停止のシールド
機側に向けて誘導管をシールド機の掘進方向に対して所
定量傾斜させて掘進設置し、先停止シールド機側に、先
端に可動シュウを備えた屈曲可能な推進管と、屈曲可能
な内管の先方に先端ビットが首振り可能で回転駆動源を
備えた掘削装置とを取付けると共に、この掘削装置を前
記推進管内に挿通可能に配置し、前記推進管と掘削装置
とを該誘導管に挿通して方向を変化させてシールド掘削
孔の掘進方向と略平行に所定量推進させ、掘削終了後、
推進管を残置した状態で前記内管を掘削装置と共に推進
管から引き抜き、推進管内に地盤改良用注入管を挿入
し、前記地盤改良用注入管に凍結剤或いはセメントミル
ク等の改良手段を施して接合予定地点の周囲地盤を改良
することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、先ず、接合予定地点に先停止
したシールド機側から後停止のシールド機側に向けて誘
導管をシールド掘削孔の掘進方向に対して所定量傾斜さ
せて掘進配置する。次に、先停止シールド機側から推進
管と内管の先方にある掘削装置とを該誘導管に挿通して
掘削方向を変化させ、シールド機の掘進方向と略平行に
所定量推進させる。次いで、掘削終了後、推進管をその
地盤に残置した状態で前記内管を掘削装置と共に推進管
から引き抜く。そして、推進管内に地盤改良用注入管を
挿入し、この地盤改良用注入管に凍結或いはセメントミ
ルク等の改良手段を施して接合予定地点の周囲地盤を改
良する。地盤改良後、後停止シールド機をこの改良地盤
内に掘進させてシールド接合する。

【０００８】

【実施例】以下添付図面に従って本発明に係るシールド
接合工法及びその装置の好ましい実施例について詳説す
る。図１には本発明に係るシールド接合装置の側面図が
示され、シールド機１０側から図１、図２に示す推進管
１２がトンネルの接合予定地点１４の掘削孔の周囲に送
り出されている状態が示されている。

【０００９】シールド機１０の内部は既にシールド機本
体の駆動装置等が取り外され、接合の為の地盤改良装置
が配置されている。そして、シールド機１０の内側周部
には複数の開口部１６、１６…（図１、図２では、１個
のみ示す）が所定間隔で形成され、この各開口部１６、
１６…には図２で示すように、口元管１８がシールド機
１０の内側に所定量傾斜して固着されている。この口元
管１８の端部には図１で示すように、後述する誘導管２
６の止水バルブ２０及び止水装置２０ａが連結される。
また、前記止水装置２０ａの後段には、前記推進管１２
の止水バルブ２２及び止水装置２２ａが設けられる。

【００１０】また、この止水バルブ２０、２２及び止水
装置２０ａ、２２ａには前記掘削管１２が挿通され、推
進管１２は押出し装置２４によって図中矢印で示す方向
に送り出される。前記押出し装置２４は推進管フィード
用シリンダ２４ａ、内管フィード用シリンダ２４ｂから
構成され、推進管１２が推進管フィード用シリンダ２４
ａによって、また後述する内管４８が内管フィード用シ
リンダ２４ｂによって図中矢印方向に送り出される。

【００１１】更に、前記押出し装置２４の近傍には、内
管４８の止水バルブ２５及び止水装置２５ａが設けられ
る。前記口元管１８内には誘導管２６が嵌入され、この
誘導管２６は前記口元管１８に沿って傾斜状態で埋設さ
れている。また、前記誘導管２６には、図２で示すよう
に推進管１２を接合予定地点１４方向に誘導する誘導ガ
イド孔２８が形成される。

【００１２】ところで、推進管１２は図２、図３に示す
ように複数の短管ユニット３０、３０…が連結されて構
成される。この短管ユニット３０は内径、外径が大小の
段付きに形成され、図４に示すように大内径部３０ａ
に、連結する短管ユニット３０の小外径部３０ｂが可動
隙間３２を持って挿入される。前記小外径部３０ｂに
は、図中点線で示すパッキン３４が取付けられる。この
パッキン３４は、小外径部３０ｂの周部に形成された溝
３６に埋め込まれると共に、その外周部が大内径部３０
ａに慴接され、外側からの水侵入を阻止している。

【００１３】また、前記短管ユニット３０、３０同士
は、図４、図５に示すようにピン３８によって、１方向
に屈曲可能に連結される。また、ピン３８はボルト３９
によって固定されている。即ち、図４中左側の短管ユニ
ット３０は、ピン３８を支点として前記可動隙間３２分
だけ上下方向に屈曲することができる。従って、推進管
１２は全体が小曲率で撓むように構成されている。

【００１４】一方、推進管１２の先端には図３に示すよ
うに、先導管４０が推進管１２に対して１方向に屈曲可
能に連結される。また、この先導管４０の先端にはシュ
ウ４２が取付けられる。前記シュウ４２は、後端側に形
成された半球形状のボス部４４が、前記先導管４０の先
端側に形成された半球形状の溝４６に慴接されているこ
とにより、先導管４０に対して首振り可能に連結され
る。

【００１５】前記推進管１２内には、内管４８が挿入さ
れて配設される。この内管４８は、先に構成を説明した
推進管１２と同一の構造で構成されているので、その説
明は省略する。従って、内管４８は、推進管１２と同様
に全体が小曲率で撓むように構成されている。前記内管
４８の先端には掘削装置５０が連結される。この掘削装
置５０は、先に本出願人が出願した特開昭６１─１３７
９９７号公報、特開昭６１─１３７９９８号公報に開示
した掘削装置と同一の概念で構成される。

【００１６】即ち、掘削装置５０はオイルモータ５２、
首振り装置５４、減速機５６及びビット５８から構成さ
れる。オイルモータ５２には、前記シールド機１０から
内管４８内に配線された油圧ホース６０が接続されると
共に、オイルモータ５２の回転駆動力が前記減速機５６
を介して前記ビット５８に伝達される。前記首振り装置
５４には、４個のシリンダロッド（図３では１個のみ示
す）６２、６２…が等間隔で設けられ、これらのシリン
ダロッド６２、６２の伸縮作動は、シールド機１０から
内管４８内に配線された油圧ホース６３によって遠隔制
御される。即ち、これらのシリンダロッド６２、６２…
のうち方向制御に必要な位置のロッド６２を選択して図
中左方向に伸長させることにより、前記減速機５６及び
ビッド５８から構成される可動装置を可動させると共
に、この可動装置を内包する前述したシュウ４２を追従
させることによって首振りすることができる。

【００１７】前記ビット５８には、一対の拡縮ビット６
４、６４が取付けられる。この拡縮ビット６４、６４は
ピン６６、６６を支点として回動自在に設けられて拡径
掘進可能に構成される。即ち、拡縮ビット６４は、シュ
ウ４２の先端から突出すると図中上側の位置に拡径し、
推進管１２、先導管４０及びシュウ４２内の挿入時には
挿通を妨げないために図中下側の位置に縮径するよう図
示しない付勢部材によって付勢されている。

【００１８】また、複数のガイドリブ６８、６８…が推
進管１２と内管４８との間に、及び推進管１２と掘削装
置５０との間にそれぞれ配設され、内管４８を推進管１
２と同軸上に保持している。更に、パッカー６９が推進
管１２と内管４８との間に設けられ、このパッカー６９
は内管４８の着脱時に膨らませられることによってシュ
ウ４２からの水侵入を防止している。

【００１９】ところで、前記内管４８内には、孔芯測定
器である光ファイバジャイロ７０等が挿通可能に設けら
れる。この光ファイバジャイロ７０は、図示しないケー
ブルを介してケーブルリールに巻取り巻戻し自在に取付
けられ、ケーブルリールで所定の速度で巻取られること
により推進管１２の掘削位置を計測することができる。

【００２０】次に、前記の如く、構成されたシールド接
合装置の作用について図６乃至図８を参照しながら説明
する。先ず、図６に示すように２台のシールド機１０、
１１を接合予定地点１４の両側から掘進させる。次に、
接合予定地点１４に先停止したシールド機１０の図１に
示した口元管１８に取付けた止水バルブ２０を開放し、
誘導管２６をシールド機１０から傾斜方向の図２に示し
た位置まで掘削して口元管１８に固定する。次いで、推
進管１２を押出し装置２４によって図１中矢印方向に送
り出す。この際、前記推進管１２と内管４８は誘導管２
６の誘導ガイド孔２８に沿って撓み、その結果推進管１
２と掘削装置５０は後停止シールド機１１側に向けて掘
進方向と略平行に地盤を掘削する。即ち、誘導ガイド孔
２８によって向きを変化させる。

【００２１】次に、前記推進管１２が、接合予定地点１
４を充分に越えた所定位置まで掘削挿入された時点で掘
削装置５０を停止し、前記内管４８を掘削装置５０と共
に推進管１２から引き抜く。これによって、推進管１２
は、接合予定地点１４の上方でシールド機１０の掘進方
向と略平行に埋設される。以下このようにして、押出し
装置２４を順次移動して複数の推進管１２、１２…を図
７で示すように、接合予定地点１４の周囲で後停止シー
ルド機１１の外形状に沿ってシールド掘進方向と略平行
に一定間隔で埋設する。（本図の場合は略環状）そし
て、図示しない凍結管をシールド機１０側から各推進管
１２、１２…内に挿入し、凍結管で接合予定地点１４を
含むその近傍を凍結して周辺地盤を改良する。凍結され
た図７中二点鎖線で示す凍土壁７２は、接合予定地点１
４を囲むように、且つ図８に示すように先端が接合予定
地点１４を越えた横向きチューリップ形状に造成され
る。凍結は、１本の掘削孔を開ける毎に順次行っても良
い。

【００２２】そして、凍土壁７２が充分に造成したタイ
ミングで、この凍土壁７２内に前記後停止シールド機１
１を掘進させて先停止シールド機１０の前面まで接近さ
せる。従って、シールド機間の僅かな厚さの地盤は周囲
が改良凍土壁によって、保護されているので開削による
崩壊、出水等の災害を防ぐことができる。これにより、
シールド間の接合が可能となる。

【００２３】このように、本実施例では多数の推進管１
２を接合予定地点１４を囲むように、且つ掘進方向と略
平行に埋設したので、１台のシールド機１０で充分な凍
土壁７２を造成することができる。従って、本実施例で
は、従来のシールド接合工法と比較し、接合部の地盤改
良を効果的に行うことができると共に、大幅に工期を短
縮することができる。

【００２４】また、推進管１２の推進中に、光ファイバ
ジャイロ７０の方向検出によって掘削進路が逸れたこと
が判明した場合には、図３に示した掘削装置５０のシリ
ンダロッド６２、６２…のうち逸れた方向にあるシリン
ダロッド６２を伸長してビッド５８及びシュウ４２を進
路方向に首振りさせる。これにより、掘削進路を容易に
修正することができる。

【００２５】尚、本実施例では、推進管１２に凍結管を
挿入することについて説明したが、これに限られるもの
ではなく、グラウト管を挿入しセメントミルク等を注入
して地盤を改良するようにしても良い。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るシー
ルド機接合部の地盤改良工法及びその装置によれば、接
合予定地点に先停止したシールド機側から後停止のシー
ルド機側のシールド掘削孔の外周部に向けて誘導管を傾
斜状態で掘進配設し、この誘導管内に可動シュウを備え
た屈曲可能な推進管を挿入すると共に、該推進管内に掘
削装置を挿入し、これ等を誘導管に沿って送り出し、方
向を変化させて前記シールド掘削孔の掘進方向と略平行
に掘削しながら掘進し、掘削終了後、掘削装置を推進管
から引き抜いて該推進管を残し、これらの工程を繰り返
し施工することによって周辺地盤に多数の推進管を埋設
し、各推進管内に地盤改良用の凍結管或いはセメントミ
ルク注入用の注入管を挿入し、改良剤を供給して接合予
定地点の地盤を改良し、地盤改良後、後停止シールド機
をこの改良地盤内に掘進させることによってシールド接
合を可能にしたので、凍土壁、或いはグラウト壁の造成
容積を大幅に減少することができると共に、安全な施工
ができ、シールド接合に要する工期を大幅に短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良装置
の実施例を示す説明図

【図２】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良装置
の実施例を示す要部断面図

【図３】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良装置
に適用された推進管の実施例を示す断面図

【図４】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良装置
に適用された推進管の要部断面図

【図５】図４に於けるＡ−Ａ線上に沿う断面図

【図６】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良工法
でトンネルをシールド接合する説明図

【図７】図６に於けるＢ−Ｂ線上に沿う断面図

【図８】本発明に係るシールド機接合部の地盤改良工法
でトンネルをシールド接合した説明図

【図９】従来のシールド機接合部の地盤改良工法の第１
実施例を示す説明図

【図１０】従来のシールド機接合部の地盤改良工法の第
２実施例を示す説明図

【符号の説明】

１０、１１…シールド機 １２…推進管 １８…口元管 ２６…誘導管 ３０…短管ユニット ４８…内管 ５０…掘削装置 ５８…ビット ６２…シリンダロッド ７０…光ファイバジャイロ ７２…凍土壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２台のシールド機が接合予定地点の両側
   から掘進してシールド機を前記接合予定地点で接合する
   為のシールド機接合部の地盤改良工法に於いて、前記接
   合予定地点に先停止したシールド機側から後停止のシー
   ルド機側に向けて誘導管をシールド機の掘進方向に対し
   て所定量傾斜させて掘進設置し、先停止シールド機側
   に、先端に可動シュウを備えた屈曲可能な推進管と、屈
   曲可能な内管の先方に先端ビットが首振り可能で駆動源
   を備えた掘削装置とを取付けると共に、この掘削装置を
   前記推進管内に挿通可能に配置し、前記推進管と掘削装
   置とを該誘導管に挿通して方向を変化させてシールド掘
   削孔の掘進方向と略平行に所定量推進させ、掘削終了
   後、推進管を残置した状態で前記内管を掘削装置と共に
   推進管から引き抜き、推進管内に地盤改良用注入管を挿
   入し、前記地盤改良用注入管に凍結剤或いはセメントミ
   ルク等の改良手段を施して接合予定地点の周囲地盤を改
   良することを特徴とするシールド機接合部の地盤改良工
   法。
2. 【請求項２】 ２台のシールド機が接合予定地点の両側
   から掘進してシールド機を前記接合予定地点で接合する
   為のシールド機接合部の地盤改良装置に於いて、一方の
   シールド機側から他方のシールド機側に向けて掘進設置
   される誘導管と、前記誘導管にガイドされると共に該誘
   導管に挿通可能で、且つ先端に可動シュウを備えた推進
   管であって、屈曲可能なパイプ体で構成された推進管
   と、推進管内に挿通可能で、且つ屈曲可能なパイプ体で
   構成された内管と、内管の先方に配設されると共に前記
   推進管に挿通可能で、且つ先端に首振り可能なビットを
   備えて該ビットの駆動源と方向修正機構とを具備した掘
   削装置と、前記誘導管、推進管のシールド機内に位置す
   る各端部に設けられた止水装置と、から成ることを特徴
   とするシールド機接合部の地盤改良装置。