JPH0967996A - シールドトンネルの接合工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設シールドトンネルの側面に新設のシール
ドトンネルを接合する場合において、地盤改良を低減ま
たは無くすことができ、施工場所が限定されず、しか
も、既設セグメント開口部周辺の補強材も低減でき、ま
た、スライドフード方式ではスライドが困難な砂礫地盤
等でもスムーズに掘進して所定位置に確実にかつ安価な
施工で接合できる。 【解決手段】 新設トンネル８ｂの施工用のシールド掘
削機２を接合個所に近接させ、このシールド掘削機２か
ら既設トンネル８ａ内に到達するようにパイプルーフ用
パイプ５を削孔挿入して、このパイプを新設トンネル８
ｂの内空断面の外周部に一定間隔で配列してパイプルー
フを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既設シールドトン
ネルの側面に新設のシールドトンネルを接合する接合工
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネルの合流や分岐部として、既設の
シールドトンネルの側面に新設のシールドトンネルを接
合する方法としては従来、種々の方法が提案されてい
る。

【０００３】その一つは、手掘りによるもので、新設ト
ンネル施工用のシールド掘削機で既設トンネルの近傍ま
で掘削した後、このシールド掘削機での掘進を停止し、
シールド掘削機内からトンネル接合部周辺を自立できる
地盤に地盤改良する。この地盤改良には、薬液注入、ジ
ェットグラウト、凍結工法等が採用可能である。

【０００４】その後、シールド掘削機のカッターヘッド
等を解体し、前記地盤改良した内部であるトンネル間を
手掘りにより掘削し、接合作業を行う。

【０００５】他の方法は、機械的なもので、新設トンネ
ル施工用のシールド掘削機のスキンプレートの外側にシ
ールド掘削機の前後方向に移動する筒状のスライドフー
ドを設け、既設トンネルにシールド掘削機が近接した時
点でこのスライドフードを押し出して既設トンネルの側
面に接触させ、スライドフードで周辺の地山の安定を図
るとともに、セグメントとスライドフードとの接触箇所
やスライドフードを分割している場合は、フード間の隙
間からの土砂・地下水の流入を防止するため薬液注入に
よる地盤改良を行い、トンネルの接合を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】トンネルの合流・分岐
部は、大規模な交差点付近の道路下となる場合が多く、
当該箇所は各種埋設物が輻輳している。そのため、トン
ネル接合部周辺の地盤改良は非常に厳しい施工条件とな
り、施工に手間取ったり、地下埋設物の位置によっては
必要とする範囲の地盤改良が行えない等の問題があり、
薬液注入を行う方法は、場所により限定されてしまう。

【０００７】スライドフードを既設トンネルに接合する
方法は、密着させるためには次の問題がある。第１に、
スライドフードの凹部の形状は、既設トンネルの変形
（偏平化）およびシールド機の到達精度を考慮して、あ
る程度の余裕が必要となる。

【０００８】第２に、スライドフードは、シールド掘削
機のスキンプレートの外側にあるため、掘進中の掘削抵
抗により変形し、その結果、スキンプレートとのセリが
発生し、所定の位置まで押し出すことが困難となり、既
設トンネルとスキンプレートとの隙間が大きくなるおそ
れがある。

【０００９】第３に、砂礫地盤を掘進する場合は、スラ
イドフードとセグメント間に接合時に礫が噛み込み、接
合が不十分となる。さらに、第４に、スライドフードは
既設トンネルと分離した構造となっており、接合部の補
強が別途必要となる。

【００１０】また、既設トンネル内からパイプルーフを
施工することも検討され、既設シールド内から新設トン
ネル施工用のシールド機の外周に事前にパイプルーフを
打設し、筒状のガイドを作り内部を薬液注入により地盤
改良する。

【００１１】しかし、このような既設トンネルからパイ
プルーフを施工する方法は、既設トンネルの断面径の作
業スペースしか確保できず、作業スペースの確保の点で
施工性が劣る。また、既設トンネルの接合個所のセグメ
ントを解体・撤去してからパイプルーフ用のパイプを打
ち込むことになるので、その防護工も必要であり、さら
に、パイプルーフ用のパイプはシールド掘削機と接合し
ないので支保として機能しない。

【００１２】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、地盤改良を低減または無くすことができ、施工場所
が限定されず、しかも、既設セグメント開口部周辺の補
強材も低減でき、また、スライドフード方式ではスライ
ドが困難な砂礫地盤等でもスムーズに掘進して所定位置
に確実にかつ安価な施工で接合できるシールドトンネル
の接合工法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、第１に、既設シールドトンネルの側面に新設
のシールドトンネルを接合する場合において、新設のシ
ールドトンネル施工用のシールド掘削機を接合個所に近
接させ、このシールド掘削機から既設シールドトンネル
内に到達するようにパイプルーフ用パイプを削孔挿入し
て、このパイプを新設のシールドトンネル内空断面の外
周部に一定間隔で配列してパイプルーフを形成するこ
と、第２に、パイプルーフ用パイプはシールド掘削機側
でリング支保工で支持すること、第３に、新設のシール
ドトンネル施工用のシールド掘削機のカッターヘッドは
縮径可能で、シールド掘削機からパイプルーフ用パイプ
を削孔挿入するとき、このカッターヘッドを縮径してそ
の外側に配列すること、第４に、縮径したカッターヘッ
ドの一部をリング支保工として利用すること、第５に、
パイプルーフ用パイプは、先端部にコアドリル機構によ
るカッターを装着することを要旨とするものである。

【００１４】請求項１記載の本発明によれば、パイプル
ーフで掘削時の地山を支保できるので地盤強化を目的と
した地盤改良を低減または無くすことができ、施工場所
が限定されず、また、このパイプルーフがトンネル間の
切り広げ時の土留めだけでなく、既設セグメント開口部
の補強部材となり、開口部周辺の補強材を低減できる。
しかも、パイプルーフ用パイプはシールド掘削機から既
設シールドトンネル内に到達するようにトンネル軸方向
に削孔挿入するので、パイプルーフ用パイプが比較的長
さのあるものでも十分な作業スペースを確保することが
できる。なお、パイプルーフ用パイプはトンネル軸方向
に削孔挿入するので、既設シールドトンネルに接合する
新設のシールドトンネルの向きは直交する方向のみなら
ず、斜め方向に接合する場合でも可能である。

【００１５】請求項２記載の本発明によれば、パイプル
ーフ用パイプはシールド掘削機側でリング支保工で支持
することで、支保工としての機能を十分発揮することが
できる。

【００１６】請求項３記載の本発明によれば、新設のシ
ールドトンネル施工用のシールド掘削機のカッターヘッ
ドは縮径可能とすることで、このカッターヘッドが邪魔
になることなくパイプルーフ用パイプを削孔挿入するこ
とができる。

【００１７】請求項４記載の本発明によれば、リング支
保工を別途部材として格別に用意する必要がなく、カッ
ターヘッドと共用化できる。

【００１８】請求項５記載の本発明によれば、砂礫地盤
等でもパイプはカッターにより礫を削孔しながら確実に
掘進し、既設トンネルのセグメントの所定位置に確実に
削孔・挿入することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面について本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図１〜図５は本発明によるシ
ールドトンネルの接合工法の各工程を示す説明図で、図
中１は既設トンネル８ａのセグメント、２はこの既設ト
ンネル８ａのセグメント１の側面に接合して分岐・合流
する新設トンネル８ｂ側のシールド掘削機を示す。図示
の例ではこのシールド掘削機２は泥水式シールド等の隔
壁４を有する密閉式のシールド掘削機である。図中12は
内巻きコンクリートを示す。

【００２０】図７は前記シールド掘削機２の要部の詳細
を示す縦断側面図で、隔壁４の後方にはパイプルーフ用
パイプ５の回転圧入機９を設置し、また、隔壁４にはゴ
ム板等のパッキング10による止水機構を有するパイプ挿
入孔４ａを形成しておく。前記回転圧入機９は詳細の図
示は省略するが一例として駆動部９ａとしてパイプルー
フ用パイプ５の外周をチャックするチャック機構、この
チャック機構を回転させるモーターとその伝達機構、さ
らに、駆動部９ａを前後動させるレール９ｂと推進ジャ
ッキ９ｂとからなる。

【００２１】さらに、カッターヘッド３は縮径可能なも
のとするが、その機構としては例えばジャッキ機構等に
より径方向に所定ストロークで伸縮する伸縮カッター３
ａを設けたものや、外周に拡径できる継ぎ足し部材とし
ての補助カッター部を設けたものなどが考えられる。図
中６はスキンプレートを示す。

【００２２】また、パイプルーフ用パイプ５はφ10〜20
cm程度の比較的小さな径のものであり、前記回転圧入機
９との組み合わせでこれをコアドリル機構として使用す
るカッター５ａを先端に装着しておく。

【００２３】さらにパイプルーフ用パイプ５は前記隔壁
４のパイプ挿入孔４ａの止水機構の構造上、継手構造を
有しない単管式のものとする。

【００２４】トンネル間を接合するには、第１工程とし
て、既設トンネル８ａのセグメント１の外側面の直前に
シールド掘削機２のカッターヘッド３が位置したところ
でシールド掘削機１を停止する（図１参照）。

【００２５】第２工程として、図１において実線位置か
ら想像線（鎖線）に示す位置へとカッターヘッド３を縮
径し、次に、その後の工程で必要な排土機構等を残し
て、隔壁４の後方のシールド掘削機２内を解体する。

【００２６】次に第３工程として、図２に示すように前
記回転圧入機９を設置してシールド掘削機２内からこの
シールド掘削機２から既設トンネル８ａ内に到達するよ
うにパイプルーフ用パイプ５を削孔挿入して、パイプル
ーフを施工する。

【００２７】この場合、カッターヘッド３は前記のよう
に縮径してあるから、パイプルーフ用パイプ５の削孔・
挿入を妨げることはない。また、パイプルーフ用パイプ
５は先端カッター５ａで鉄筋コンクリートや鋼板のコア
抜きが可能なので、既設のセグメント１を貫通掘削する
ことができ、砂礫地盤などであってもセグメント１の所
定位置に確実にパイプを設置できる。

【００２８】カッターヘッド３の外周にそって円筒状に
パイプルーフ用パイプ５を配列したならば、第４工程と
してパイプルーフ用パイプ５の周囲を止水を目的とした
地盤改良を行い、第５工程として図３に示すようにチャ
ンバー内に残留している掘削土砂を排土する。

【００２９】次に、図４に示すように、第６工程とし
て、カッターヘッド３の前面の内部掘削を行い、図６に
も示すように、パイプルーフ用パイプ５間を鋼板11で溶
接止めし、さらにその内側にリング支保工としてのパイ
プ固定支持リング７を設置し、これでパイプルーフ用パ
イプ５を支持する。次いで、カッターヘッド３を解体す
る。かかるカッターヘッド３の解体の際にはパイプ固定
支持リング７を増加してこれで支持を増やす。

【００３０】前記パイプ固定支持リング７は、アーチ状
の型鋼を組み立てて形成してもよいが、例えばカッター
ヘッド３を外周の支保リング部と撤去する内空断面部と
が分離する構造に構成しておき、カッターヘッド３を解
体分離することで、この支保リング部をパイプ固定支持
リング７として残置するようにすることもできる。

【００３１】また、前記カッターヘッド３を解体分離す
るまでは、縮径した状態のカッターヘッド３をそのまま
リング支保工として使用することも可能である。

【００３２】さらに、第７工程として、隔壁４を解体
し、第８工程として、パイプルーフで囲まれた部分の既
設のトンネルのセグメント１を解体撤去する。この状態
では、１または複数のリング支保工であるパイプ固定支
持リング７でパイプルーフ用パイプ５を支持することで
掘削時の地山が支保され、地盤強化を目的とした地盤改
良が低減または無くすことができる。

【００３３】最後に、第９工程として、図５のように両
トンネル８ａ，８ｂを連結し、所要内空断面での仕上げ
を行う。なお、パイプルーフ用パイプ５はこれを埋め殺
しにするものであり、これでトンネル８ａ，８ｂ間の切
り広げ時の土留めだけでなく、既設のトンネル８ａのセ
グメント１の開口部の周辺の補強も図れる。

【００３４】なお、前記パイプルーフ用パイプ５はこれ
を配置した段階で、内部に鉄筋コンクリート、コンクリ
ート、モルタル等を充填することにより、土留部材とし
ての剛性を高めることができる。

【００３５】さらに、パイプルーフ用パイプ５はシール
ド掘削機１から既設のトンネル８ａ内に到達するように
トンネル軸方向に削孔挿入するので、既設のトンネル８
ａに接合する新設のトンネル８ｂの向きは直交する方向
のみならず、斜め方向に接合する場合でもこのパイプル
ーフ用パイプ５の支保は完全である。

【００３６】

【発明の効果】以上述べたように本発明のシールドトン
ネルの接合工法は、第１に、パイプルーフで掘削時の地
山を支保でき地盤強化を目的とした地盤改良を低減また
は無くすことができ、施工場所が限定されず、簡単かつ
安価に施工できるものである。

【００３７】第２に、パイプルーフ用パイプはトンネル
間の切り広げ時の土留めだけでなく、既設セグメント開
口部の補強部材となり、開口部周辺の補強材を低減でき
る。

【００３８】第３に、砂礫地盤等でもパイプルーフ用パ
イプは、先端にカッターを設けることによりスライドフ
ード方式ではスライドが困難な砂礫地盤等でも礫を削孔
しながら確実に掘進し、既設トンネルのセグメントの所
定位置に確実に削孔・挿入して、接合の確実性、密着性
が向上する。

【００３９】第４に、新設のシールドトンネル施工用の
シールド掘削機のカッターヘッドは縮径可能とすること
でシールド掘削機からパイプルーフ用パイプを削孔挿入
するとき、カッターヘッドがパイプ削孔挿入の邪魔にな
らないものであり、第５に、縮径したカッターヘッドの
一部をリング支保工として利用することにより、部材を
共用化でき、より安価に施工できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールドトンネルの接合工法の１実施
形態を示す第１、第２工程の説明図である。

【図２】本発明のシールドトンネルの接合工法の１実施
形態を示す第３、第４工程の説明図である。

【図３】本発明のシールドトンネルの接合工法の１実施
形態を示す第５工程の説明図である。

【図４】本発明のシールドトンネルの接合工法の１実施
形態を示す第６、第７、第８工程の説明図である。

【図５】本発明のシールドトンネルの接合工法の１実施
形態を示す第９工程の説明図である。

【図６】接合する新設トンネル側の接合部の縦断正面図
である。

【図７】シールド掘削機の要部の詳細を示す縦断側面図
である。

【符号の説明】

１…セグメント ２…シールド掘削機 ３…カッターヘッド ３ａ…伸縮カッター ４…隔壁 ４ａ…パイプ挿入孔 ５…パイプルーフ用
パイプ ５ａ…カッター ６…スキンプレート ７…パイプ固定支持リング ８ａ…既設トンネル ８ｂ…新設トンネル ９…回転圧入機 ９ａ…駆動部 ９ｂ…レール ９ｃ…推進ジャッキ 10…パッキング 11…鋼板 12…内巻きコンクリ
ート

フロントページの続き (71)出願人 000002299 清水建設株式会社 東京都港区芝浦一丁目２番３号 (71)出願人 000140982 株式会社間組 東京都港区北青山２丁目５番８号 (71)出願人 000230010 ジオスター株式会社 東京都港区芝４丁目２番３号 (72)発明者 高橋 和夫 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 矢部 利幸 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 青木 茂人 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 渡辺 徹 神奈川県大和市下鶴間2570番地４ 西松建 設株式会社技術研究所内 (72)発明者 磯 陽夫 神奈川県大和市下鶴間2570番地４ 西松建 設株式会社技術研究所内 (72)発明者 木戸 義和 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 山森 規安 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 鈴木 実 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 関 伸司 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建設 株式会社内 (72)発明者 早川 雅彦 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 萩原 勉 東京都港区北青山二丁目５番８号 株式会 社間組内 (72)発明者 藤野 豊 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内 (72)発明者 田中 秀樹 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既設シールドトンネルの側面に新設のシ
   ールドトンネルを接合する場合において、新設のシール
   ドトンネル施工用のシールド掘削機を接合個所に近接さ
   せ、このシールド掘削機から既設シールドトンネル内に
   到達するようにパイプルーフ用パイプを削孔挿入して、
   このパイプを新設のシールドトンネル内空断面の外周部
   に一定間隔で配列してパイプルーフを形成することを特
   徴とするシールドトンネルの接合工法。
2. 【請求項２】 パイプルーフ用パイプはシールド掘削機
   側でリング支保工で支持する請求項１記載のシールドト
   ンネルの接合工法。
3. 【請求項３】 新設のシールドトンネル施工用のシール
   ド掘削機のカッターヘッドは縮径可能で、シールド掘削
   機からパイプルーフ用パイプを削孔挿入するときこのカ
   ッターヘッドを縮径してその外側に配列する請求項１ま
   たは請求項２記載のシールドトンネルの接合工法。
4. 【請求項４】 縮径したカッターヘッドの一部をリング
   支保工として利用する請求項２または請求項３記載のシ
   ールドトンネルの接合工法。
5. 【請求項５】 パイプルーフ用パイプは、先端部にコア
   ドリル機構によるカッターを装着する請求項１乃至請求
   項４のいずれかに記載のシールドトンネルの接合工法。