JPH09279984A - 到達立坑へのシールド掘進機の受入方法および到達立坑におけるシールド掘進機の受入部の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド掘進機が同時裏込め注入装置を有す
るものであっても、シールド掘進機が到達立坑に到達し
たときの該到達立坑内への地下水および土砂の流入を防
止すること。 【解決手段】 到達立坑(10)内へのシールド掘進機(12)
の到達に先立ち、到達立坑内において、流体(34)が満た
され、到達立坑の坑壁の貫通孔(14)と連通する中空体(2
4)を坑壁(16)に液密に取り付ける。次に、シールド掘進
機(12)を貫通孔(14)を通して中空体内に推進させる。シ
ールド掘進機の推進の間、中空体内の流体(34)の量を漸
減させかつ中空体内の流体の圧力をシールド掘進機の推
進深度における地下水圧とほぼ同じに維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中を推進される
シールド掘進機、特に大深度および高水圧下におけるシ
ールド掘進機の到達立坑への受入方法と、到達立坑にお
けるシールド掘進機の受入部の構造とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、到達立坑の坑壁に設けられた貫通
孔を経て前記到達立坑内に受け入れられるシールド掘進
機と、前記貫通孔の壁面との間から前記到達立坑内に地
下水および土砂が流入することを防止するため、前記貫
通孔と同軸に配置されかつ前記坑壁に固定されたゴム製
の環状のパッキングと、該パッキングの内周縁部に沿っ
てその一方の面に取り付けられたゴム製の環状のエアチ
ューブと、前記パッキングの内周縁部に沿って他方の面
の側に取り付けられたワイヤとが用いられている。前記
パッキングは前記シールド掘進機がこれを貫通すると
き、その内周縁部が折り曲げられ、前記エアチューブが
前記シールド掘進機の円筒状の周面に接する。前記ワイ
ヤは、前記パッキングの折り曲げられた内周縁部をその
周囲から締め付け、エアチューブを前記シールド掘進機
の周面に押し付ける作用をなす。その結果、前記シール
ド掘進機の周面と前記貫通孔の壁面との間が密閉され、
これらの間の地下水および土砂の移動が阻止される（特
開平６−１４６７７９号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド掘
進機として同時裏込め注入装置を備えるものが用いられ
ることがある。このシールド掘進機は裏込め注入パイプ
を有し、該パイプは前記シールド掘進機の周面上に取り
付けられその軸線方向へ伸長している。

【０００４】前記従来の技術によれば、前記エアチュー
ブは、前記同時裏込め注入装置を備えるシールド掘進機
が前記環状のパッキングを貫通するとき、前記シールド
掘進機の周方向に関してその周面の全部に接しない。こ
れは、前記シールド掘進機の周面をなす円筒面の一部と
前記パイプとが規定する曲面相互の交差部または曲面と
平坦面との交差部に密接する程の変形を前記エアチュー
ブに期待することができないからである。このため、前
記交差部と前記エアチューブとの間に隙間が生じ、前記
隙間を経て到達立坑内に地下水および土砂が流れ込むお
それがある。

【０００５】本発明の目的は、シールド掘進機が同時裏
込め注入装置を有するものであっても、シールド掘進機
が到達立坑に到達したときの該到達立坑内への地下水お
よび土砂の流入を防止することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、到達立坑内に
該到達立坑の坑壁に設けられた貫通孔を経て到達するシ
ールド掘進機の受け入れ方法であって、前記到達立坑内
への前記シールド掘進機の到達に先立ち、前記到達立坑
内において、流体が満たされ前記貫通孔と連通する中空
体を前記坑壁に液密に取り付けること、前記シールド掘
進機を前記貫通孔を通して前記中空体内に推進させるこ
と、前記シールド掘進機の推進の間、前記中空体内の前
記流体の量を漸減させかつ前記中空体内の流体の圧力を
前記シールド掘進機の推進深度における地下水圧とほぼ
同じに維持することを含む。

【０００７】また、本発明は、到達立坑内に該到達立坑
の坑壁の一部を掘削し、掘削により穿たれた貫通孔を経
て到達するシールド掘進機の受け入れ方法であって、前
記到達立坑内への前記シールド掘進機の到達に先立ち、
前記到達立坑内において、流体が満たされ前記貫通孔が
形成されたときに該貫通孔と連通する中空体を前記坑壁
に液密に取り付けること、前記シールド掘進機を前記貫
通孔を通して前記中空体内に推進させること、前記シー
ルド掘進機の推進の間、前記中空体内の前記流体の量を
漸減させかつ前記中空体内の流体の圧力を前記シールド
掘進機の推進深度における地下水圧とほぼ同じに維持す
ることを含む。

【０００８】前記シールド掘進機に引き続くトンネル覆
工が前記貫通孔内に到達したとき、前記中空体内におけ
るシールド掘進機の推進を停止し、前記トンネル覆工と
前記管通行の壁面との間に裏込め材料を充填した後、前
記中空体を撤去することができる。前記裏込め材料の充
填は、前記シールド掘進機に設けられた同時裏込め注入
装置を使用して行なうことができる。また、前記中空体
内の流体の一部の取り込みは、前記シールド掘進機に行
なわせることができる。

【０００９】さらに、本発明は、到達立坑におけるシー
ルド掘進機の受入部の構造であって、前記シールド掘進
機の通過を許す貫通孔が設けられた坑壁と、前記坑壁が
規定する空間に配置されかつ前記坑壁に液密に取り付け
られ前記貫通孔と連通する中空体であって流体が満たさ
れ前記シールド掘進機を受入可能の空間を規定する中空
体と、前記中空体内の流体の圧力を調整するための圧力
調整手段とを含む。到達立坑の坑壁が、シールド掘進機
による掘削により穿たれる貫通孔の形成予定部分を有す
るものである場合、前記中空体は前記坑壁に液密に取り
付けられ前記貫通孔が形成されたときに該貫通孔と連通
する。前記中空体として、前記貫通孔または前記貫通孔
の形成予定部分と同軸に配置された一端開放の筒状部材
とすることができる。

【００１０】

【発明の作用および効果】本発明によれば、シールド掘
進機が地中を推進され、坑壁の貫通孔を経て到達立坑内
に達するとき、前記シールド掘進機はその一部が前記中
空体内に受け入れられ、前記流体に取り囲まれる。前記
貫通孔は、予め前記坑壁に形成され、あるいは前記シー
ルド掘進機のカッタによる前記坑壁の一部の切削により
形成される。前記流体は、前記中空体内における前記シ
ールド掘進機の推進のためにその量が漸減される。前記
流体量を漸減させるため、前記シールド掘進機による取
り込みにより、あるいは、例えばポンプを用いて前記流
体の一部を排除することができる。前記中空体内におけ
る前記シールド掘進機の推進、移動の間、前記流体の圧
力が前記シールド掘進機の推進深度における地下水圧と
均衡するように維持されることから、前記到達立坑外の
地下水および土砂が前記貫通孔を経て前記中空体内すな
わち前記到達立坑内に流入することを阻止することがで
きる。前記地下水および土砂の前記到達立坑内への流入
の阻止は、前記中空体内の流体によるため、前記シール
ド掘進機の周面の外形の形状に拘りなく、したがって、
シールド掘進機が同時裏込め注入装置を有するものであ
っても、達成することができる。

【００１１】前記シールド掘進機に引き続くトンネル覆
工が前記貫通孔に到達したならば、前記シールド掘進機
の推進を停止し、前記トンネル覆工と前記貫通孔の孔壁
との間にモルタルのような裏込め材料を充填する。これ
により、前記トンネル覆工を前記到達立坑に固定し、ま
た、前記到達立坑の内部と外部とを遮断することができ
る。したがって、その後、前記到達立坑内から前記中空
体を撤去し、さらに、前記シールド掘進機をすることが
できる。前記裏込め材料の充填は、前記シールド掘進機
が前記同時裏込め注入装置を有するものであるときは、
該注入装置を用いて行なうことができる。

【００１２】前記中空体内の流体の圧力は、例えば前記
中空体内に流体を追加供給するための装置と前記中空体
から流体を排出するための装置とからなる圧力調整手段
を操作することにより、前記地下水圧と均衡させること
ができる。前記流体としては、清水、泥水、増粘剤を含
むスラリー等が適する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、地中に構築さ
れた立坑（到達立坑）１０と、立坑１０に向けて地中を
推進されるシールド形トンネル掘削機すなわちシールド
掘進機１２とが示されている。

【００１４】立坑１０はコンクリートで形成され、その
下端部の側方に、貫通孔１４が設けられている。貫通孔
１４は、シールド掘進機１２の通過を許す大きさ（直
径）を有する。シールド掘進機１２は貫通孔１４を経て
立坑１０内に受け入れられ、これに到達する。

【００１５】貫通孔１４は、シールド掘進機１２の立坑
１０への到達に先立ち、立坑１０内において該立坑の坑
壁１６の一部を切除することにより形成される。貫通孔
１４の形成時に地下水が立坑１０内に流入しないよう
に、貫通孔１４の形成に先立ち、例えば薬液やセメント
の注入により、貫通孔１４の周辺地盤の一部を改良して
おくことが望ましい。地盤の改良部１８は、貫通孔１４
が形成される坑壁１６の一部に接している。

【００１６】前記貫通孔は、推進中のシールド掘進機１
２がその前面のカッタ２０で前記坑壁の一部を切削する
ことにより形成される場合がある。この場合には、前記
坑壁の一部がカッタ２０によって切削できる骨材を含む
コンクリート部材、いわゆるノムスト(NOMST=Nvel Mate
rial Shield-cuttable Tunnel-wall System)部材で形成
される。

【００１７】図示のシールド掘進機１２は同時裏込め注
入装置を備え、シールド掘進機１２の周面、より詳細に
は円筒状のシールド本体の周面上に前記同時裏込め注入
装置の一部をなす一対の裏込め注入パイプ（図示せず）
が取り付けられている。各注入パイプはシールド掘進機
１２の軸線方向へ伸び、そのテール部の近傍で開放して
いる。シールド掘進機１２に引き続くトンネル覆工２２
と掘削壁面との間の空間は、各パイプからテールボイド
に向けて吐出されるモルタルのような裏込め材料により
充填される。

【００１８】本発明にあっては、図示のシールド掘進機
１２のほか、前記同時裏込め注入装置を有しないシール
ド掘進機、矩形の横断面形状を有するシールド本体を備
えるシールド掘進機等が適用可能である。

【００１９】図示のトンネル覆工２２は多数のセグメン
トを円筒状に組み立ててなり、シールド掘進機１２は、
そのシールドジャッキの操作により、トンネル覆工２２
に反力を担わせて推進される。前記トンネル覆工は直列
に接続された多数の管からなるものであってもよい。こ
の場合には、前記シールド掘進機は発進立坑（図示せ
ず）に設置された液圧ジャッキの推進力を前記管に及ぼ
すことにより、前記管と共に地中を推進される。

【００２０】本発明においては、シールド掘進機１２が
到達立坑１０に到達するに先立ち、好ましくは、シール
ド掘進機１２が地盤改良部１８に到達する前に、立坑１
０内に中空体２４を配置する（図２）。

【００２１】図示の中空体２４は一端開放の筒状部材、
例えば鋼製の円筒部材からなる。前記円筒部材（以下、
便宜上、これに符号２４を付す。）は、シールド掘進機
１２を受入可能の空間を規定する。より詳細には、円筒
部材２４はシールド掘進機１２の全部をその軸線方向に
挿入可能である内径と長さ寸法とを有する。

【００２２】図２に示すように、円筒部材２４は貫通孔
１４と同軸に配置されかつその開放端部２６が貫通孔１
４に嵌合されている。円筒部材２４は貫通孔１４の直径
にほぼ等しい外形を有し、嵌合時、その解放端部２６が
貫通孔１４の坑壁面に密接する。また、円筒部材２４の
開放端部２６には、その周方向に間隔をおいて、開放端
部２６の先端に開放する複数の切り欠き（図示せず）が
設けられている。各切り欠きは、円筒部材２４の開放端
部２６を貫通孔１４に差し込むとき、坑壁１６に埋め込
まれ貫通孔１４の周面に突出する複数のアンカーボルト
２８のそれぞれを受け入れる。円筒部材２４は、各アン
カーボルト２８に螺合されたナット（図示せず）の締め
付けにより、坑壁１６に固定されている。これにより、
円筒部材２４が坑壁１６に液密に固定され、貫通孔１４
と連通している。

【００２３】立坑の坑壁の一部が前記ノムスト部材で形
成され、シールド掘進機による前記ノムスト部材の一部
分の切削により前記貫通孔が形成される場合にあって
は、円筒部材２４を前記貫通孔の形成予定部分である前
記ノムスト部材に対して同軸に据え、例えばフランジ継
手（図示せず）を介して、前記坑壁に液密に取り付け
る。円筒部材２４は、前記貫通孔が後に形成されると
き、該貫通孔と連通する。

【００２４】円筒部材２４と立坑１０の底面との間に
は、円筒部材２４を支持するための架台３０が配置され
ている。また、円筒部材２４の閉塞端部と立坑１０の側
面との間には複数の反力受け部材３２が配置されてい
る。

【００２５】円筒部材２４には、清水、泥水、または増
粘剤を含む例えば高濃度の泥水のようなスラリー等から
なる流体３４が満たされている。円筒部材２４は貫通孔
１４と連通しているため、貫通孔１４もまた流体３４で
満たされている。

【００２６】前記貫通孔がシールド掘進機の掘削作用を
もって形成される前記した他の例にあっては、最初は前
記円筒部材のみが前記流体で満たされ、前記貫通孔が形
成されるとき、該貫通孔が前記流体で満たされる。この
とき、前記流体を外部から追加供給する。

【００２７】円筒部材２４の前記閉塞端部の低い位置
に、円筒部材２４から流体３４の一部または全部を排出
するためのバルブ３６が設けられている。また、円筒部
材２４の上部に、円筒部材２４内に流体３４を供給する
ためのポンプを含む流体供給源（図示せず）の一部をな
す供給管３８が取り付けられている。バルブ３６および
前記流体供給源は、円筒部材２４内の流体３４の圧力の
大きさを調整するための圧力調整手段をなす。流体３４
の圧力は、バルブ３６を開いて流体３４を排出すること
により下げることができ、また、前記流体供給源から供
給管３８を通して円筒部材２４内に流体３４を圧送する
ことにより高めることができる。

【００２８】図３に示すように、推進中のシールド掘進
機１２は地盤改良部１３を掘削した後、立坑１０の貫通
孔１４内に達する。貫通孔１４に達した後、さらに、シ
ールド掘進機１２を推進させ、円筒部材２４内をその軸
線方向に進める。円筒部材２４内におけるシールド掘進
機１２の推進は、これに引き続くトンネル覆工２２の先
端が貫通孔１４内に達するまで、図示の例では、坑壁１
６の内面に達するまで行なう（図４）。

【００２９】シールド掘進機１２が貫通孔１４に達した
後、貫通孔１４を経て円筒部材２４内を進むことができ
るように、貫通孔１４および円筒部材２４内を満たす流
体３４の量を漸減させる。すなわち、シールド掘進機１
２の全体積およびトンネル覆工２２の一部の体積の和に
相当する量の流体３４の一部をシールド掘進機１２の進
行距離に応じて次第に排出する。流体３４の一部の排出
は、シールド掘進機１２のカッタ２０の前面から該シー
ルド掘進機の内部に取り込むことにより、あるいは、例
えば到達立坑１０内に設置したポンプで汲み上げること
により行なうことができる。

【００３０】また、流体３４の量を漸減させる間、圧力
調整手段３６，３８を操作して、流体３４の圧力をシー
ルド掘進機１２の推進深度または掘削深度における地下
水の圧力とほぼ等しいにものに維持する。流体３４の圧
力は、円筒部材２４の閉塞端部に固定されかつその内部
に差し込まれた圧力計４０により知ることができる。こ
の圧力維持または圧力均衡により、立坑１０の周囲地盤
中の地下水およびシールド掘進機１２よる地盤掘削によ
って生じた土砂が貫通孔１４および円筒部材２４内、す
なわち到達立坑１０内に流入することを確実に防止する
ことができる。

【００３１】前記貫通孔をシールド掘進機の掘削により
形成する前記他の例にあっては、前記シールド掘進機
は、到達立坑の坑壁の切除により前記貫通孔を穿った直
後、前記円筒部材内の流体と出会う。その後、前記円筒
部材内においてシールド掘進機を推進させる。この工程
およびその後の工程については、図示の例におけると同
様であるので、その説明を省略する。

【００３２】本発明にあっては、前記地下水および土砂
の流入路であるシールド掘進機１２と貫通孔１４の孔壁
面との間の間隙を遮断するものが流体３４であることか
ら、どのようなタイプのシールド掘進機でも、すなわ
ち、その横断面形状、特にその周面に凹凸を有するもの
であるか否かに拘らず使用可能であり、前記到達立坑内
への前記シールド掘進機の到達時における前記到達立坑
内への地下水および土砂の流入を阻止することができ
る。

【００３３】その後、貫通孔１４の孔壁面とトンネル覆
工２２との間に裏込め材料４２を注入する。裏込め材料
４２の注入は、シールド掘進機１２に装置された前記同
時裏込め注入装置を作動させ、前記裏込め注入パイプか
ら前記裏込め材料を吐出することにより行なうことがで
きる。前記同時裏込め注入装置を有しないシールド掘進
機の場合は、トンネル覆工２２の内部から、該トンネル
覆工に設けられた注入孔を利用して前記裏込め材料を注
入する。注入された裏込め材料４２は、流体３４に代わ
って、円筒部材２４の内外を遮断する。トンネル覆工２
２は、裏込め材料４２の固化に伴って坑壁１６に固定さ
れる。

【００３４】裏込め材料４２の固化後、バルブ３６（図
４）を開いて円筒部材２４内の流体３４を排出し、円筒
部材２４内を大気圧下におく。大気圧下の円筒部材２４
内には、裏込め材料４２の遮断作用により、前記地下水
は流入しない。次に、円筒部材２４の前記閉塞端部を含
む一部分を輪切り状に切断し、これを撤去するととも
に、円筒部材２４の支持架台３０の一部を撤去する。そ
の結果、シールド掘進機１２の一部が露出する。次い
で、露出下シールド掘進機１２を支持するための受け架
台４４を配置する（図５）。

【００３５】その後、さらに、貫通孔１４に挿入された
円筒部材の開放端部２６を除く残りの一部４６（図５）
を切断、撤去する。次に、一部４６の撤去により全部が
露出下シールド掘進機１２を到達立坑１０からの他の方
向への発進のために該立坑内を移動させ、あるいは、立
坑１０外に撤去する。架台３０，４４も、また、撤去す
る。これにより、シールド掘進機１２の到達立坑１０内
への受入作業が完了する。

【００３６】なお、シールド掘進機の掘削作用をもって
貫通孔を形成する前記他の例にあっては、前記円筒部材
は前記貫通孔に挿入されないので、前記円筒部材の複数
回の輪切り切断の後、その開放端部を前記坑壁から取り
外す。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド掘進機が到達する前における到達立坑
の縦断面図である。

【図２】シールド掘進機が到達する前の、中空体が配置
された到達立坑の縦断面図である。

【図３】シールド掘進機が坑壁の貫通孔を経て中空体の
内部に達したときの到達立坑の縦断面図である。

【図４】シールド掘進機が中空体内の所定位置まで進
み、停止されたときの到達立坑の縦断面図である。

【図５】中空体の一部を切除し、撤去した後の到達立坑
の縦断面図である。

【図６】中空体の残りの一部およびシールド掘進機を撤
去した後の到達立坑の縦断面図である。

【符号の説明】

１０ 到達立坑 １２ シールド掘進機 １４ 貫通孔 １６ 坑壁 ２４ 中空体 ３４ 流体

フロントページの続き (72)発明者 古田 幸也 大阪府大阪市都島区片町２丁目10番５号 株式会社熊谷組大阪支店内 (72)発明者 大石 益平 大阪府大阪市都島区片町２丁目10番５号 株式会社熊谷組大阪支店内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 到達立坑内に該到達立坑の坑壁に設けら
   れた貫通孔を経て到達するシールド掘進機の受け入れ方
   法であって、前記到達立坑内への前記シールド掘進機の
   到達に先立ち、前記到達立坑内において、流体が満たさ
   れ前記貫通孔と連通する中空体を前記坑壁に液密に取り
   付けること、前記シールド掘進機を前記貫通孔を通して
   前記中空体内に推進させること、前記シールド掘進機の
   推進の間、前記中空体内の前記流体の量を漸減させかつ
   前記中空体内の流体の圧力を前記シールド掘進機の推進
   深度における地下水圧とほぼ同じに維持することを含
   む、到達立坑内へのシールド掘進機の受け入れ方法。
2. 【請求項２】 到達立坑内に該到達立坑の坑壁の一部を
   掘削し、掘削により穿たれた貫通孔を経て到達するシー
   ルド掘進機の受け入れ方法であって、前記到達立坑内へ
   の前記シールド掘進機の到達に先立ち、前記到達立坑内
   において、流体が満たされ前記貫通孔が形成されたとき
   に該貫通孔と連通する中空体を前記坑壁に液密に取り付
   けること、前記シールド掘進機を前記貫通孔を通して前
   記中空体内に推進させること、前記シールド掘進機の推
   進の間、前記中空体内の前記流体の量を漸減させかつ前
   記中空体内の流体の圧力を前記シールド掘進機の推進深
   度における地下水圧とほぼ同じに維持することを含む、
   到達立坑内へのシールド掘進機の受け入れ方法。
3. 【請求項３】 さらに、前記シールド掘進機に引き続く
   トンネル覆工が前記貫通孔内に到達したとき、前記中空
   体内におけるシールド掘進機の推進を停止すること、前
   記トンネル覆工と前記貫通孔の壁面との間に裏込め材料
   を充填すること、その後、前記中空体を撤去することを
   含む、請求項１または２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記シールド掘進機が同時裏込め注入装
   置を有し、前記同時裏込め注入装置により前記裏込め材
   料の充填を行なう、請求項１または２に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記流体の一部を前記シールド掘進機が
   取り込むことにより前記流体の量を漸減させる、請求項
   １または２に記載の方法。
6. 【請求項６】 到達立坑におけるシールド掘進機の受
   入部の構造であって、前記シールド掘進機の通過を許す
   貫通孔が設けられた坑壁と、前記坑壁が規定する空間に
   配置されかつ前記坑壁に液密に取り付けられ前記貫通孔
   と連通する中空体であって流体が満たされ前記シールド
   掘進機を受入可能の空間を規定する中空体と、前記中空
   体内の流体の圧力を調整するための圧力調整手段とを含
   む、到達立坑におけるシールド掘進機の受入部の構造。
7. 【請求項７】 到達立坑におけるシールド掘進機の受入
   部の構造であって、前記シールド掘進機による掘削によ
   り穿たれる貫通孔の形成予定部分を有する坑壁と、前記
   坑壁が規定する空間に配置されかつ前記坑壁に液密に取
   り付けられ前記貫通孔が形成されたときに該貫通孔と連
   通する中空体であって流体が満たされ前記シールド掘進
   機を受入可能の空間を規定する中空体と、前記中空体内
   の流体の圧力を調整するための圧力調整手段とを備え
   る、到達立坑におけるシールド掘進機の受入部の構造。