JPH09242468A - 立坑からのシールド機発進方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立坑内からシールド機によってトンネルを掘
削する場合、立坑を小型化して工期の短縮を図ると共に
立坑内でのシールド機の組み立て作業が円滑に行えるよ
うにする。 【解決手段】 立坑１をシールド機後半部４が収納可能
な大きさに形成しておき、この立坑１の土留壁外面に縦
孔５を掘削したのち、シールド機前半部３を収納してい
る鞘管２を該縦孔５内に吊り降ろして鞘管２の後端開口
部を立坑１の土留壁外面に密着、固定し、縦孔５を埋め
戻したのち、立坑１内から鞘管２に通じる連通孔16を穿
設し、立坑１内に設置したシールド機後半部４を連通孔
16を通じて立坑外のシールド機前半部３に接続してシー
ルド機Ｓを組み立てたのち、発進させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は既設立坑内からトン
ネルを掘削するシールド機を発進させる方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】シールド機によって地中にトンネルを掘
削する場合、シールド機の発進立坑と到達立坑とを築造
したのち、発進立坑から到達立坑に向かってシールド機
を掘進させるのであるが、発進立坑からシールド機を発
進させるに際して、従来から、発進立坑の土留壁にシー
ルド機の発進坑口を形成し、この坑口に向けて立坑内に
シールド機を設置し、地下水の多い軟弱地盤の場合には
坑口前方の地盤を薬液注入によって改良したのち、坑口
壁を破壊してシールド機を発進させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記シ
ールド機の発進方法によれば、立坑内に発進坑口に向け
てシールド機全体を設置しなければならないために、そ
のシールド機の組み立てに手間を要するばかりでなく、
シールド機全体を坑内に設置するためには大径の立坑を
築造しなければならなかった。さらに、地盤が軟弱な場
合には立坑の築造後、シールド機の発進時における地下
水の浸入を防止するための薬液注入処理を必要とし、工
期が長くなるという問題点があった。

【０００４】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところはシールド機発進立坑
が小径であるにもかかわらずシールド機の発進を可能に
し、且つ薬液注入などの補助工法を不要にすると共にシ
ールド機の組立作業が能率よく行え、工期の短縮を図る
ことができる立坑からのシールド機発進方法を提供する
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の立坑からのシールド機発進方法は、既設立
坑からシールド機を発進させるに際して、シールド機を
発進させる側の既設立坑の土留壁の外面に沿って縦孔を
掘削する一方、前端開口部を地山崩壊防止壁によって閉
止してなる鞘管内にスキンプレートのフード部と、該フ
ード部内の開口端に配設したカッター板と、このカッタ
ー板の回転軸を支持した隔壁とからなるシールド機前半
部を収納し、このシールド機前半部を収納した鞘管を上
記縦孔内の所定深さまで吊り降ろして鞘管の後端開口部
を既設立坑の土留壁の外面に水密状態に密着させたの
ち、既設立坑内から鞘管後方側の土留壁部分を切除して
鞘管に通じる連通孔を形成し、この連通孔を通じて鞘管
内に収納している上記シールド機前半部の後端にシール
ド機後半部を接続してシールド機を組み立てたのち、該
シールド機を発進させることを特徴とするものである。

【０００６】上記シールド機発進方法において、請求項
２に記載したように、鞘管の内周面に止水リングを装着
して該止水リングをシールド機前半部のフード部の外周
面に密接させると共にシールド機前半部のフード部を鞘
管に抜き取り可能なピンで仮固定しておくことが望まし
い。

【０００７】また、立坑の土留壁の外面に縦孔を掘削す
る場合、請求項３に記載したように安定液を満たしなが
ら上記縦孔を掘削し、シールド機前半部を収納した鞘管
を縦孔内の所定位置まで吊り降ろして土留壁の外面に密
着させたのち、安定液をゲル化させてもよく、請求項５
に記載したように、シールド機前半部を収納した鞘管を
縦孔内の所定位置まで吊り降ろして土留壁の外面に密着
させたのち、縦孔内を土砂で埋め戻してもよい。鞘管を
立坑の土留壁外面に密着させる手段としては、請求項４
に記載したように、鞘管の後端開口縁に吸着パッキンを
装着しておき、該吸着パッキンを立坑の土留壁の外面に
密接させたのち、鞘管内の安定液を吸引排除して吸着パ
ッキンを立坑の土留壁外面に吸着させるようにすること
もでき、また、縦孔が素掘り場合には鞘管の後端開口縁
を適宜な固定金具とシール材とを使用して土留壁の外面
に密着させればよい。

【０００８】

【作用】シールド機の発進用立坑を築造する際に、シー
ルド機の後半部が収納可能な大きさ、形状の立坑とす
る。この立坑の築造後、シールド機を発進させる側の立
坑の土留壁の外面に沿ってシールド機の前半部を挿入可
能な縦孔を掘削する。この際、掘削する縦孔内に泥水な
どの安定液を満たしながら縦孔を掘削する。一方、シー
ルド機の前半部は予め鞘管内に一体的に組み込まれてあ
り、この鞘管を地上から縦孔内に吊り降ろしてその後端
開口部を立坑の土留壁の外面に密接させる。この状態で
鞘管内の安定液を地上側から吸引、排除すると、鞘管内
が負圧となって鞘管の後端開口縁に装着している吸着パ
ッキンが土留壁の外面に吸着して鞘管が固定する。この
状態で安定液をゲル化させるか、或いは縦孔内に土砂を
投入して鞘管を縦孔内に埋設させる。

【０００９】次いで、立坑内から鞘管後方側の土留壁部
分を切除して鞘管の後端開口部に通じる連通孔を穿設す
る。この際、鞘管の内周面にシールド機前半部のフード
部外周面に密着する止水パッキンを装着しておくことに
よって、鞘管の前端開口部に張設している地山崩壊防止
壁が透水性を有していてもこの止水パッキンとフード部
内に張設した隔壁とで立坑側に地下水の浸入を防止す
る。また、地山崩壊防止壁の背面と止水パッキンおよび
隔壁で囲まれた空間部内に予め水又は泥水等の圧力液体
を充満させておくことにより、その充填圧力を切羽崩壊
防止壁に背圧として作用させて土圧を確実に受止するこ
とができる。即ち、シールド機の隔壁が土留機能を発揮
するものであり、軟弱な地盤であっても薬剤注入処理等
の補助工法が不要となる。

【００１０】立坑の土留壁部分に鞘管に通じる上記連通
孔を穿設したのち、立坑内でシールド機を組み立てる。
この時、上記のように立坑外にシールド機前半部を配設
しておくので、立坑内においてはシールド機の後半部を
収納させればよく、立坑を小型化することができると共
にシールド機の組み立て作業が能率よく行える。

【００１１】なお、地盤が安定した土質からなる場合に
は、ゲル化する安定液を用いることなく、縦孔を素掘り
してシールド機前半部を収納している鞘管を立坑の土留
壁外面に適宜な金具等を用いて固定したのち、土砂で埋
戻してもよく、また、泥水中で縦孔を掘削して上記同様
に鞘管を土留壁外面に吸着させたのち、縦孔内に土砂を
投入して泥水と置換してもよい。

【００１２】立坑内にシールド機の後半部を搬入して連
通孔を通じて上記シールド機前半部の後端に接続するこ
とによりシールド機を組み立てたのち、該シールド機の
カッター板を回転させながら鞘管内を通じてシールド機
を発進させると、鞘管の前端開口部に張設している切羽
崩壊防止壁がカッター板によって破砕され、カッター板
の背面側に取り込まれて隔壁に連結、連通させた土砂排
出手段を通じて後方に排出される。引き続いてシールド
機を推進させ、地中にトンネルを掘進していくものであ
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な実施例を
図面について説明する。まず、図１に示すように、既設
立坑１において、シールド機Ｓを発進させる側の土留壁
外面に沿って鞘管２内に収納されたシールド機前半部３
を挿入可能な縦孔５を掘削する。上記既設立坑１はケー
ソンによって形成しておいてもよいが、図示した立坑１
は連続地中壁よりなり、内部の大きさおよび形状は後述
するシールド機後半部４が収納可能に形成している。

【００１４】鞘管２は短筒形状の鋼管からなり、その前
端開口部にシールド機Ｓのカッター板によって切削、破
砕可能な材料、例えば、繊維混合コンクリートよりなる
地山崩壊防止壁６を張設、固着し、この地山崩壊防止壁
６によって該開口部を全面的に閉止していると共に長さ
方向の中間部内周面に前方に向かって斜め内方に傾斜し
た断面舌片形状の止水パッキン７を全周に亘って装着し
ている。さらに、鞘管２の後端開口縁には先端に向かっ
て後方に傾斜した断面舌片形状の吸着パッキン８を全周
に亘って装着している共に後端部の管壁複数箇所にピン
係止孔2aを貫設している。また、鞘管２の後端部適所に
鞘管２内に連通する吸引管９を連結、連通させている。

【００１５】鞘管２内に収納されたシールド機前半部３
は鞘管２よりも小径の短筒形状の鋼管よりなるスキンプ
レートのフード部31と、このフード部31の前端開口部に
配設したカッター板32と、該カッター板32の後方におけ
るフード部31の内周面にその外周縁を一体的に固着して
フード部31を前後に気密的に区画している隔壁33と、こ
の隔壁33に回転自在に支持された上記カッター板32の回
転軸34とからなり、隔壁33の下端部には後述する土砂排
出手段であるスクリューコンベア10の開口端を連結させ
るための開口部35が設けられ、該開口部35は蓋体11によ
って気密的に閉止されている。さらにシールド機前半部
３はそのフード部31の外周面を鞘管２の内周面に装着し
ている上記止水パッキン７に水密的に密接させていると
共にフード部31の後端部複数箇所に上記鞘管２に設けた
ピン係止孔2aに対応させてピン挿入孔36を貫設し、該ピ
ン挿入孔36からピン係止孔2aにピン12を挿入、係止させ
て鞘管２内にシールド機前半部３を所定の姿勢を保持さ
せた状態で配設している。

【００１６】上記縦孔５の掘削は連続地中壁からなる立
坑１の築造時に使用した掘削装置を用いて行われ、泥水
よりなる安定液13を縦孔５内に満たして地盤の崩壊を防
止しながら所定深さまで掘削される。この縦孔５の掘削
後、シールド機前半部３のカッター板32をトンネル掘削
方向に向けてこのシールド機前半部３を内蔵した鞘管２
を縦孔５内にクレーン等によって立坑１の土留壁外面下
端部におけるシールド機発進部位にまで吊り降ろす。こ
の際、予め、或いは吊り降ろしながら地山崩壊防止壁６
の背面と止水パッキン７及びシールド機前半部３の隔壁
33の前面との間の前側空間部14内に水や泥水などの圧力
液体を充満状態となるように注入しておく。

【００１７】鞘管２が吊り降ろされると、安定液13は止
水パッキン７とシールド機前半部３の隔壁33の後側空間
部15に充満すると共に鞘管２の前端開口部に張設してい
る地山崩壊防止壁６には地山側からの圧力が作用する
が、上記前側空間部14内に充填している圧力液体によっ
て地山側の圧力と均衡する。なお、地山崩壊防止壁６が
透水性を有していてもよい。

【００１８】次いで、図２に示すように、立坑１の土留
壁外面に鞘管２の後端縁に装着している吸着パッキン８
を接触させた状態にして地上まで延設している吸引管９
を通じて真空ポンプ（図示せず）により鞘管２の後端空
間部15内に充満している安定液13を吸引、排除すると、
該後端空間部15内が減圧されて吸着パッキン８が立坑１
の土留壁外面に吸着し、シールド機前半部３を内蔵した
鞘管２は固定される。この際、止水パッキン７は負圧に
よってフード部31の外周面に一層強固に圧着し、フード
部31内は隔壁33によってカッター板32側と仕切られてい
るので、地山崩壊防止壁６背面側空間部14から上記後側
空間部15に圧力液体が漏出する虞れはない。

【００１９】この状態にして地上から縦孔５内に土砂を
投入して安定液13と置換することによりシールド機前半
部３を内蔵した鞘管２を埋設するか、或いは、安定液13
としてベントナイトを混合した安定液にセメントを混合
したゾル状材料を用い、上記のように鞘管２を立坑１の
土留壁外面に吸着させたのち、ゲル化（固化）させるこ
とによって鞘管２を埋設、固定する。

【００２０】しかるのち、図４に示すように、立坑１内
から鞘管後方側の土留壁部分を適宜な破砕装置を使用し
て切除し、鞘管２の後端開口部に通じる連通孔16を穿設
したのち、。図５に示すように、連通孔16を通じてシー
ルド機前半部３の後端にシールド機中胴部と後胴部を順
次組み立てゝシールド機後半部４を形成する。即ち、シ
ールド機前半部３のフード部31の後端にスキンプレート
41を一体に接続すると共にシールド機前半部３の隔壁33
の背面側にカッター板32の駆動装置42を装着し、さら
に、隔壁33の下端部に設けている開口部35に蓋体11を取
り外したのち土砂排出手段であるスクリューコンベア10
の開口端を連結させると共にスキンプレート41の内周面
複数個所に推進ジャッキ43を配設し、また、後方部内に
エレクター装置44を設けてシールド機Ｓを組み立てるも
のである。

【００２１】このシールド機Ｓの組み立て作業と並行し
て鞘管２の後端開口部を囲むようにして土留壁１の内面
に坑口リング17とスキンプレート41の外周面に摺接する
坑口パッキン18とを装着すると共にシールド機Ｓの後端
と対向する土留壁１の内面に支圧壁19を固定する。

【００２２】次いで、立坑１の土留壁外面に固着した鞘
管２に固定しているシールド機前半部３のフード部31を
ピン12を抜き取ることによって移動可能にしたのち、シ
ールド機Ｓのカッター板32を回転駆動しながら支圧壁19
に反力をとって推進ジャッキ43を伸長させることにより
シールド機Ｓを推進させると、鞘管２の前端開口部に張
設している切羽崩壊防止壁６がカッター板32によって破
砕され、カッター板32の背面側に取り込まれたシールド
機前半部３の隔壁33の前側空間部14に充満していた圧力
液体と共にスクリューコンベア10によって後方に排出さ
れて立坑内から地上に搬出される。

【００２３】引き続いてシールド機Ｓを推進させると、
図６に示すように、切羽崩壊防止壁６から前方側の地盤
が掘削されて到達立坑（図示せず）に向かうトンネルが
形成されるものである。そして、このトンネルの掘進に
従ってスキンプレート41の後端部内でセグメント20を組
み立てゝ掘削壁面を覆工するものである。なお、以上の
実施例においては、シールド機Ｓとして、メカニカルシ
ールド掘削機を示したが、泥水式シールド掘削機であっ
てもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、立坑内か
らシールド機を発進させるに際して、予め、立坑の外面
に縦孔を掘削し、シールド機前半部を収納している鞘管
をこの縦孔内に吊り降ろして該鞘管をシールド機発進部
位の立坑外面に密着させた状態で縦孔内に埋設し、しか
るのち、立坑内から該鞘管の後端に通じる連通孔を設け
て立坑外のシールド機前半部に立坑内でシールド機後端
部を接続してシールド機を組み立てたのち、発進させる
ものであるから、立坑内はシールド機後端部を収納でき
るスペースがあればよく、従って、立坑を小型化できて
立坑の築造が能率よく行えると共にシールド機の組み立
て作業も円滑に行えるものであり、工期の短縮を図るこ
とができる。

【００２５】さらに、鞘管の前端開口部に切羽崩壊防止
壁を張設しているので、この切羽崩壊防止壁によって地
盤を押さえてその崩壊を防止し得ると共に鞘管の内周面
にシールド機前半部のフード部外周面に密接する止水パ
ッキンを設けておくことによって切羽崩壊防止壁が透水
性であっても地下水が鞘管とフード部間の隙間を通じて
立坑内に浸入するのを阻止することができるものであ
り、その上、シールド機前半部のフード部に張設した隔
壁によってフード部の前方空間部と後方の立坑内とを遮
断しているので、この空間部内に圧力水などの圧力液体
を充填することによって切羽崩壊防止壁に地山圧力に対
向する背圧を作用させることができ、軟弱な地盤であっ
ても薬剤注入処理等の補助工法が不要となり、工費の削
減を図り得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】縦孔にシールド機前半部を挿入している状態の
簡略縦断側面図、

【図２】縦孔内にシールド機前半部を埋設した状態の簡
略縦断側面図、

【図３】その横断面図、

【図４】立坑内からシールド機前半部に通じる連通孔を
設けた状態の簡略縦断側面図、

【図５】シールド機を組み立てた状態の簡略縦断側面
図、

【図６】シールド機を発進した状態の簡略縦断側面図。

【符号の説明】

１ 立坑 ２ 鞘管 ３ シールド機前半部 31 フード部 32 カッター板 33 隔壁 34 回転軸 ４ シールド後半部 ５ 縦孔 ６ 地山崩壊防止壁 ７ 止水パッキン ８ 吸着パッキン 12 ピン

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設立坑からシールド機を発進させるに
   際して、シールド機を発進させる側の既設立坑の土留壁
   の外面に沿って縦孔を掘削する一方、前端開口部を地山
   崩壊防止壁によって閉止してなる鞘管内にスキンプレー
   トのフード部と、該フード部内の開口端に配設したカッ
   ター板と、このカッター板の回転軸を支持した隔壁とか
   らなるシールド機前半部を収納し、このシールド機前半
   部を収納した鞘管を上記縦孔内の所定深さまで吊り降ろ
   して鞘管の後端開口部を既設立坑の土留壁の外面に水密
   状態に密着させたのち、既設立坑内から鞘管後方側の土
   留壁部分を切除して鞘管に通じる連通孔を形成し、この
   連通孔を通じて鞘管内に収納している上記シールド機前
   半部の後端にシールド機後半部を接続してシールド機を
   組み立てたのち、該シールド機を発進させることを特徴
   とする立坑からのシールド機発進方法。
2. 【請求項２】 鞘管の内周面に止水リングを装着して該
   止水リングをシールド機前半部のフード部の外周面に密
   接させると共にシールド機前半部のフード部を鞘管に抜
   き取り可能なピンで仮固定していることを特徴とする請
   求項１記載の立坑からのシールド機発進方法。
3. 【請求項３】 安定液を満たしながら上記縦孔を掘削
   し、シールド機前半部を収納した鞘管を縦孔内の所定位
   置まで吊り降ろして土留壁の外面に密着させたのち、安
   定液をゲル化させることを特徴とする請求項１記載の立
   坑からのシールド機発進方法。
4. 【請求項４】 鞘管の後端開口縁に吸着パッキンを装着
   しておき、該吸着パッキンを立坑の土留壁の外面に密接
   させたのち、鞘管内の安定液を吸引して吸着パッキンを
   立坑の土留壁外面に吸着させることを特徴とする請求項
   １記載の立坑からのシールド機発進方法。
5. 【請求項５】 シールド機前半部を収納した鞘管を縦孔
   内の所定位置まで吊り降ろして土留壁の外面に密着させ
   たのち、縦孔内を土砂で埋め戻すことを特徴とする請求
   項１記載の立坑からのシールド機発進方法。