JPH0860997A

JPH0860997A - トンネル構築方法及びトンネル構築部材

Info

Publication number: JPH0860997A
Application number: JP6201103A
Authority: JP
Inventors: Takashi Moro; 茂呂　　隆
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1994-08-25
Publication date: 1996-03-05

Abstract

(57)【要約】【目的】台車の形状やセグメントの形状に制約の少な
い、シールド工法によるトンネル構築方式を提供する。
また、移動台車が、後続台車を超えて前方へ自由に進め
る、シールド工法によるトンネル構築方式を提供する。【構成】セグメントを坑内に搬入し、これを順次組立て
てトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を取って
シールドを前進させる、シールド工法によるトンネル構
築方法において、組立後に側壁を成す位置に配置される
セグメントピース２１−１，２１−３の内側に、掘進方
向に延びるステップ部２００を予め形成しておく。この
セグメントを順次組み立てていくとトンネル内の左右の
側影に掘進方向に連続した棚状のステップが得られる。
このステップ上に後続台車を走らせる事により後続台車
用のレールが不要になる。また、台車の形状やセグメン
トの形状に対する制約も少ない。セグメントピースを組
み立てることにより構築される、掘進方向に連続したス
テップ部上に、後続台車を走らせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルをシールド工
法により構築するトンネル構築方法及びトンネル構築部
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド工法によるトンネル構築
方法に於いては、セグメント搬入台車やズリ排出台車を
切羽と立坑間で往復させるにあたり、レールを用いるこ
とを通例としている。移動台車用レールは、立坑から切
羽まで全線に渡って敷設される。後続台車用レールは、
後続台車の走行部分にのみ敷設される。レールの材料は
一定量に限定されるが、後方で撤去したものを順次に前
方方向に敷設するため、撤去作業が繰り返し発生する。

【０００３】レールを使用するときには必然的に枕木も
必要になる。枕木の材質はＨ鋼を使用する場合が多い。
このためレール及び枕木を全線に渡って敷設して行かな
ければならない。ところで、このレール及び枕木は仮設
のものであり、トンネルを構築した後には全て撤去する
必要がある。

【０００４】レールを使用する場合の問題点として、次
ぎのようなものがあげられる。

【０００５】（１）レールおよび枕木の敷設と撤去に多
大な労力を要する。

【０００６】（２）レール及び枕木の敷設作業は掘進時
の工程を遅延させ、撤去作業は完成時の工程を遅延させ
るので、全体の工期の短縮が図りにくい。

【０００７】（３）全線分の機材として膨大な量が必要
になる。

【０００８】（４）機材の仮置き、運搬、管理に経費が
かかる。

【０００９】一方、特開平６−１１７１９９号公報に
は、シールド掘進機の後方で建設資材を搬送する台車の
床面を、セグメント内面と同じ形状とし、レール無しで
走行できるようにしたものが示されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−１１７
１９９号公報に記載の方式は、台車の床面を、セグメン
ト内面と同じ形状にしなければならず、台車の形状がセ
グメントの形状に一致するような限定があるため、汎用
性に欠けるという問題がある。また、セグメントピース
やその他の資機材を搬入するためのセグメント搬入台車
およびズリを排出するためのズリ排出台車等の移動台車
が、後続台車を超えて前方へ進めない。これを解決する
には、上記公報にあるように後続台車の内側を通過させ
る等複雑な構造を採る必要がある。

【００１１】本発明の目的は、台車の形状やセグメント
の形状に制約の少ない、シールド工法によるトンネル構
築方式を提供することにある。

【００１２】本発明の他の目的は、移動台車が、後続台
車を超えて前方へ自由に進める、シールド工法によるト
ンネル構築方式を提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、レールや枕木のよう
な撤去作業を必要とせず、トンネル完成後にも種々の用
途に利用できる、台車走行手段を持つトンネル構築方式
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、セグメントを
坑内に搬入し、これを順次組立ててトンネル坑壁を構築
し、構築した坑壁に反力を取ってシールドを前進させ
る、シールド工法によるトンネル構築方法において、組
立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピースの
内側に、掘進方向に延びるステップ部を予め形成してお
き、該セグメントピースを組み立てることにより構築さ
れる、掘進方向に連続したステップ部上に、後続台車を
走らせることを特徴とする。

【００１５】本発明の他の特徴は、セグメントを坑内に
搬入し、これを順次組立ててトンネル坑壁を構築し、構
築した坑壁に反力を取ってシールドを前進させる、シー
ルド工法に用いるトンネル構築部材であって、組立後に
側壁を成す位置に配置されるセグメントピースが、その
内側に予め形成された、掘進方向に延びるステップ部を
有し、前記セグメントピースを組み立てたとき、前記ス
テップ部の中央とトンネル中心を結ぶ線と、ステップ部
の面とがなす角度を、前記線と水平線とがなす角度と略
同一になるように構成し、該ステップ部上を後続台車が
走行可能としたことにある。

【００１６】本発明の他の特徴は、セグメントを坑内に
搬入し、これを順次組立ててトンネル坑壁を構築し、構
築した坑壁に反力を取ってシールドを前進させる、シー
ルド工法により形成されるトンネル構築部材であって、
組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
が、その内側に予め形成された、掘進方向に延びるステ
ップ部を有し、前記セグメントピースを組み立てること
により、前記掘進方向に構築される連続した略水平なス
テップ部を、電線や通信線を収納する棚の足場や、通路
としたことを特徴とする。

【００１７】

【作用】本発明によれば、組み立て後に側壁に位置する
セグメントピースに掘進方向に連続したステップ部を設
けて置く。このセグメントを順次組み立てていくとトン
ネル内の左右の側影に掘進方向に連続した棚状のステッ
プが得られる。

【００１８】このステップ上に後続台車を走らせる事に
より後続台車用のレールが不要になる。また、台車の形
状やセグメントの形状に対する制約も少ない。

【００１９】移動台車（セグメント搬入台車やズリ排出
台車及びこれらを牽引する駆動車）は直接セグメントの
内面上を走らせる。この結果、移動台車は、後続台車を
超えて前方へ自由に進める。また、移動台車用レールも
不要になる。

【００２０】後続台車の足廻りは、鍔の無い車輪を使用
しても良いし、セグメントへの当たりを考慮してゴムク
ローラ等を使用しても良い。移動台車の足廻りもセグメ
ントに対する当たりを考慮するとゴムクローラ等を使用
すると良い。

【００２１】移動台車に付いては、駆動車または他の台
車に台車からみて左右の斜め上方に伸びるガイド部材を
取り付け、その先端に取り付けたガイドをステップの下
部に押し当てながら走行する事もできる。この様にする
と、操舵機能を付けなくても、台車は自動的にセンター
を走行する事が出来るので、レールを使用した場合と同
じように運転する事が可能になる。

【００２２】移動台車を自動的に調芯する方法と、組立
後に床面に位置するセグメントピースに掘進方向連続し
た突起部を設けて置く方法もある。このセグメントを順
次組み立てていくとトンネル坑内の床面の中央部に掘進
方向に連続した隆起（センターガイド）が得られる。駆
動車または他の台車の下部に下向きにガイド部材を設
け、ガイド部材先端のガイドを押し付けながら走行させ
る。

【００２３】シールド工法に用いた、ステップ部や突起
部を有するセグメントピースは撤去する必要がなく、ト
ンネル構築部材の一部として、トンネル完成後に種々の
用途に利用できる。例えば、電線や通信線を収納する棚
の足場や、点検用の通路として利用できる。

【００２４】

【実施例】以下、図に従って本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の一実施例に関わるセグメントの断
面図、図２は、図１のセグメントを用いた本発明のシー
ルド工法によるトンネル構築方法の説明図である。１は
シールド掘進機である。２は、鋼製、またはコンクリー
ト製のセグメントである。比較的小口径（φ３ｍ以下）
の場合は鋼製セグメントが使用される場合が多い。

【００２５】２１〜２３はセグメントピースであり、２
１はＡセグメント、２１−１は組立後左側面に位置する
Ａセグメント、２１−２は組立て後床面に位置するＡセ
グメント、２１−３は組立後右側面に位置するＡセグメ
ントである。２２はＢセグメント、２３はＫセグメント
である。２００はセグメントに設けられたステップ部で
ある。このステップ部は、組立後側面に位置するセグメ
ントにあらかじめ設けるもので、掘進方向に連続した構
造とする。

【００２６】２０１はステップ部であり、組立後床面に
位置するセグメントにあらかじめ設ける。これも、掘進
方向に連続した構造とする。

【００２７】５は後続台車であり、シールド掘進機の付
帯設備（パワーユニット、動力盤、制御盤、操作盤、ト
ランス、ケーブル等）および土砂圧送ポンプの付帯設備
あるいは土砂流体輸送設備や作泥材注入設備などを搭載
している。５１は後続台車の足廻り、連続履帯構造、６
はセグメント搬入台車、７はズリ排出台車、８は駆動車
（例えばバッテリーロコ等）、６１、７１および８１は
台車や駆動車の足廻り、連続履帯構造である。

【００２８】本発明の実施例によれば、組み立て後に左
右の側壁に位置するセグメントピース２１−１及び２１
−３に、掘進方向に連続したステップ部２００を設けて
あるので、セグメントを順次組み立てていくとトンネル
内の左右の側壁に掘進方向に連続した棚状のステップが
得られる。

【００２９】このステップ上に後続台車５を走らせる事
により、後続台車用のレールが不要になる。また、組み
立て後に側壁に位置するセグメントピース２１−１及び
２１−３にのみ、後続台車５を支えうるステップ部２０
０を設けるだけでよいので、台車の形状やセグメントの
形状に対する制約も少ない。

【００３０】セグメント搬入台車やズリ排出台車及びこ
れらを牽引する駆動車等の移動台車は、直接セグメント
２１の内面上を走らせることができる。この結果、移動
台車は、後続台車５を超えて前方へ自由に進める。ま
た、移動台車用レールも不要になる。

【００３１】後続台車５の足廻りは、鍔の無い車輪を使
用しても良いし、セグメント２１への当たりを考慮して
ゴムクローラ等を使用しても良い。移動台車の足廻りも
セグメントに対する当たりを考慮するとゴムクローラ等
を使用すると良い。

【００３２】後続台車５については、左右の車輪の間隔
をステップ部２００の間隔（左右のステップ部の先端同
士の間隔）より大きくする事で、ステップ部から落下す
る事が防止される。また、元のセグメントの側壁と車輪
の間を小さくすると後続台車は側壁にガイドされて、大
きく横振れする事もなく牽引される。

【００３３】本発明の他の実施例を、図３、図４により
説明する。図３は、本発明の他の実施例に関わるセグメ
ントの断面図、図４は、図３のセグメントを用いたトン
ネル構築方法の説明図である。移動台車には、駆動車ま
たは他の台車に台車からみて左右の斜め上方に伸びるガ
イド部材８２を取り付け、その先端に取り付けた回転可
能なガイド８３をステップ部２００の下部に押し当てな
がら走行する。ガイド部材８２は、駆動車より左右両側
面に向かって突き出すように取り付けられる。

【００３４】この様にすると、操舵機能を付けなくて
も、台車は自動的にセンターを走行する事が出来るの
で、レールを使用した場合と同じように運転する事が可
能になる。

【００３５】移動台車を自動的に調芯する、本発明の他
の実施例を図５により説明する。組立後に床面に位置す
るセグメントピース２１−２に掘進方向連続した突起部
２０１を設けて置く。このセグメントを順次組み立てて
いくとトンネル坑内の床面の中央部に掘進方向に連続し
た第２のステップ部（センターガイド）が得られる。一
方、駆動車または他の台車の下部に下向きにガイド部材
８４を設ける。この場合のガイド部材はセンターガイド
に対して左右に取り付け、ガイド部材先端の回転体８５
を押し付けながら走行させる。ガイド部材８４は、バネ
等により横方向に移動しようとする力が付勢される。

【００３６】図６は、組み立て後に側壁に位置するセグ
メントピース２１−１もしくは２１−３の一実施例の外
観図である。材料はコンクリートで、ステップ部２００
とセグメント本体とが一体に形成されている。なお、組
立用ボルト穴及びグラウト孔は省略してある。組立後に
床面に位置するセグメントピース２１−２も同様な構成
とすることができる。

【００３７】図７は、組み立て後に側壁に位置するセグ
メントピース２１−１もしくは２１−３セグメントの他
の実施例の外観図である。セグメントピースは鋼製であ
り、組立用ボルト穴及びグラウト孔は省略してある。ス
テップ部２００はセグメント本体に溶接付する。ステッ
プ部２００に縞鋼板を使用してもよい。ステップ部の強
度は適宜、リブを追加して確保する。組立後に床面に位
置するセグメントピース２１−２も同様な構成とするこ
とができる。

【００３８】図８は、セグメントピースに設けるステッ
プ部２００の説明図であり、Ｏはトンネル中心、Ｙは垂
直軸、Ｘ水平軸である。ステップ部２００の中央ＳCと
トンネル中心Ｏを結ぶ線ＳC−Ｏと、ステップ部２００
の斜面２００Ａとがなす角度α1を、前記線ＳC−Ｏと水
平線Ｘとがなす角度α2と略同一（α1＝α2）にする
と、ステップ部の上面２００Ａすなわちステップ面（後
続台車５のガイド面）は略水平になる。

【００３９】セグメントの左右方向におけるステップ部
２００の位置、すなわちｌ₁とｌ₂の長さは、等しくても
良く、異なっていても良く、任意に定めることができ
る。異なる場合でも、組立後左右側面に位置する一対の
セグメントを、前後を変えて取付けることにより、左、
右のセグメントは同一のものを使用できる。

【００４０】図９は、セグメント２１〜２３を千鳥組す
る実施例の説明図である。組み上ったセグメントの全体
的なねじれやゆがみを防止するために、１リング毎にセ
グメントの位相を半ピッチずつずらして組む、いわゆる
千鳥組が行われることがある。この場合、組み立て後に
側壁に位置するセグメントピースに設けるステップ部２
００の位置を、セグメント巾の１／４の所に取り付け、
これを、１リング毎に前後を変えて取り付けることによ
り同一形状のセグメントを使用することができる。つま
り、千鳥組にする場合でも、各々の形状のものを準備す
る必要がない。

【００４１】本発明のステップ部２００，突起部２０１
は、トンネルをシールド工法により構築するセグメント
の一部としての機能を有するとともに、トンネル工事中
に後続台車等を走行させる、レールの代替物としての機
能を有するものである。このステップ部２００，突起部
２０１は、レールと異なり、撤去作業は不要である。む
しろ、トンネル構築部材の一部として、以下に述べるよ
うに積極的に活用できる利点がある。

【００４２】図１０はトンネル３００の完成後のステッ
プ部の状況説明図である。二次覆工を行う場合と行わな
い場合とがあるが、二次覆工を行う場合は、ステップ部
２００は二次覆工３０２内に埋め込まれ邪魔にならない
ようにすることができる。もちろん、二次覆工３０２か
ら突出させて構築部材の一部として利用してもよいこと
は言うまでもない。

【００４３】図１１はトンネル３００完成後のステップ
部の利用状況説明図である。このように、電線や通信線
３０４を収納する場合、ステップ部２００を棚３０６の
足場とすることも可能である。

【００４４】図１２はトンネル３００完成後のステップ
部２００の利用状況の説明図である。ステップ部２００
の先端に手摺２１０を設けて、完成後トンネル内を点検
するための通路３０８として利用することも可能であ
る。

【００４５】図１３はトンネル３００完成後のステップ
部２００の利用状況説明図である。ステップ部２００の
上面をガイドウェイ２１２として走行することが可能
な、点検車３１０を使用して、トンネル内の点検や保守
を行うことも可能である。

【００４６】図１４はＢセグメント２２にフック形状の
ステップ部２００を設け、フックの上面をガイドウェイ
２１４として、後続台車５の車輸（またはゴムクロー
ラ）５１を走らせることも可能である。このとき、後続
台車５は車軸より懸架させる形状となる。但し、ステッ
プ部２００に対する強度確保に工夫する必要がある。こ
の場合、セグメント搬送台車は図５に示した方式を採る
ことも可能だし、また、後続台車と同様の台車を同じガ
イドウェイを走らせることも可能である。

【００４７】

【発明の効果】本発明によれば、セグメントを順次組み
立てていくとトンネル内の左右の側壁に掘進方向に連続
した棚状のステップ部が得られる。このステップ部上に
後続台車を走らせる事により後続台車用のレールが不要
になる。また、台車の形状やセグメントの形状に対する
制約も少ない。

【００４８】移動台車は直接セグメントの内面上を走ら
せることができるので、移動台車は、後続台車を超えて
前方へ自由に進める。また、移動台車用レールも不要に
なる。

【００４９】ステップ部は、レールと異なり、撤去作業
は不要である。むしろ、トンネル構築部材の一部とし
て、種々の用途に活用できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に関わるセグメントの断面
図。

【図２】図１のセグメントを用いた、本発明のシールド
工法によるトンネル構築方法の説明図。

【図３】図１のセグメントを用いた、他のトンネル構築
方法の説明図。

【図４】本発明の他の実施例に関わるセグメントの断面
図、

【図５】図４のセグメントを用いた、他のトンネル構築
方法の説明図。

【図６】本発明の一実施例になる、セグメントピースの
外観斜視図。

【図７】本発明の他の実施例になるセグメントピースの
外観斜視図。

【図８】本発明のセグメントピースの形状の一例の説明
図。

【図９】本発明の一実施例になる、セグメント形状の一
例の説明図。

【図１０】本発明のトンネル構築物の一例を示すトンネ
ル断面図。

【図１１】本発明のトンネル構築物の他の例を示すトン
ネル断面図。

【図１２】本発明のトンネル構築物の一例を示すトンネ
ル断面図。

【図１３】本発明のトンネル構築物の他の例を示すトン
ネル断面図。

【図１４】本発明のトンネル構築物の他の例を示すトン
ネル断面図。

【符号の説明】

１・・・シールド掘進機、２・・・セグメント、２１〜
２３・・・セグメントピース、２１・・・Ａセグメン
ト、２２・・・Ｂセグメント、２３・・・Ｋセグメン
ト、２００・・・ステップ部、２０１・・・突起部、５
・・・後続台車、５１・・・後続台車の足廻り、連続履
帯構造、６・・・セグメント搬入台車、７・・・ズリ排
出台車、８・・・駆動車（例えばバッテリーロコ等）、
８１・・・駆動車の足廻り、連続履帯構造、８２・・・
ガイド部材、８３・・・回転体、８４・・・ガイド部
材、８５・・・回転体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セグメントを坑内に搬入し、これを順次組
立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を取
ってシールドを前進させる、シールド工法によるトンネ
ル構築方法において、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
の内側に、掘進方向に延びるステップ部を予め形成して
おき、該セグメントピースを組み立てることにより構築され
る、掘進方向に連続したステップ部上に、後続台車を走
らせることを特徴とする、シールド工法によるトンネル
構築方法。
【請求項２】セグメントを坑内に搬入し、これを順次組
立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を取
ってシールドを前進させる、シールド工法に用いるトン
ネル構築方法において、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
の内側に、掘進方向に延びるステップ部を予め形成して
おき、かつ、前記ステップ部の中央とトンネル中心を結ぶ線
と、ステップ部の面とがなす角度を、前記線と水平線と
がなす角度と略同一にすることにより、前記ステップ部
の上面が略水平となるようにして、前記セグメントピー
スを組み立て、該ステップ部上に後続台車を走らせることを特徴とす
る、シールド工法によるトンネル構築方法。
【請求項３】セグメントピースやその他の資機材を搬入
するためのセグメント搬入台車およびズリを排出するた
めのズリ排出台車は、前記トンネル坑壁底部を走らせる
ことを特徴とする請求項１または２記載のシールド工法
によるトンネル構築方法。
【請求項４】後続台車の足廻りを連続履帯構造としたこ
とを特徴とする請求項１または２記載のシールド工法に
よるトンネル構築方法。
【請求項５】セグメント搬入台車およびズリ排出台車あ
るいはこれらを牽引する駆動車にガイド部材を設け、ガ
イド部材の先端には回動体を回転可能に取り付け、該回
動体を前記のトンネル坑壁側面のステップ部の下部に押
し当てながら走らせる事により、前記台車の軌道が自動
的に調整されるようにしたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載のシールド工法によるトンネル構築方法。
【請求項６】組立後に床面を成す位置に配置されるセグ
メントピースの内側にも、掘進方向に対して連続した突
起部をあらかじめ形成して置くとともに、セグメント搬
入台車およびズリ排出台車あるいはこれらを牽引する駆
動車には前記の床面の突起部を挾み込む回転体を設け、
該回転体を両側から押し付けながら走らせる事により、
前記台車の軌道が自動的に調整されるようにしたことを
特徴とする請求項１または２記載のシールド工法による
トンネル構築方法。
【請求項７】セグメントを坑内に搬入し、これを順次組
立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を取
ってシールドを前進させる、シールド工法に用いるトン
ネル構築部材であって、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
が、その内側に予め形成された、掘進方向に延びるステ
ップ部を有し、該セグメントピースを組み立てることにより、前記掘進
方向に連続したステップ部が構築され、該ステップ部上
を後続台車が走行可能としたことを特徴とする、シール
ド工法に用いるトンネル構築部材。
【請求項８】セグメントを坑内に搬入し、これを順次組
立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を取
ってシールドを前進させる、シールド工法に用いるトン
ネル構築部材であって、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
が、その内側に予め形成された、掘進方向に延びるステ
ップ部を有し、前記セグメントピースを組み立てたとき、前記ステップ
部の中央とトンネル中心を結ぶ線と、ステップ部の面と
がなす角度を、前記線と水平線とがなす角度と略同一に
なるように構成し、該ステップ部上を後続台車が走行可
能としたことを特徴とする、シールド工法に用いるトン
ネル構築部材。
【請求項９】組立後に床面を成す位置に配置されるセグ
メントピースが、その内側に予め形成された、掘進方向
に延びる突起部を有し、該セグメントピースを組み立てることにより、前記掘進
方向に連続した突起部が構築され、該突起部を利用して
セグメント搬入台車およびズリ排出台車あるいはこれら
を牽引する駆動車が走行可能としたことを特徴とする、
請求項７または８記載のシールド工法によるトンネル構
築部材。
【請求項１０】セグメントを坑内に搬入し、これを順次
組立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を
取ってシールドを前進させる、シールド工法により形成
されるトンネル構築部材であって、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
が、その内側に予め形成された、掘進方向に延びるステ
ップ部を有し、該セグメントピースを組み立てることにより、前記掘進
方向に構築される連続した略水平なステップ部を、電線
や通信線を収納する棚の足場としたことを特徴とする、
シールド工法により形成されるトンネル構築部材。
【請求項１１】セグメントを坑内に搬入し、これを順次
組立ててトンネル坑壁を構築し、構築した坑壁に反力を
取ってシールドを前進させる、シールド工法により形成
されるトンネル構築部材であって、組立後に側壁を成す位置に配置されるセグメントピース
が、その内側に予め形成された、掘進方向に延びるステ
ップ部を有し、該セグメントピースを組み立てることにより、前記掘進
方向に構築される連続した略水平なステップ部を、通路
としたことを特徴とする、シールド工法により形成され
るトンネル構築部材。