JPH10110589A - シールド工法及びシールド工法用地中構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 予め立坑を構築しておくことなく、かつシー
ルド掘進機を特に複雑化することなく、掘進方向を縦方
向から横方向、あるいは横方向から縦方向に容易に変換
しつつシールド掘進機によるシールドトンネルの構築作
業を行ってゆくことのできる、シールド工法及びこのよ
うな工法に用いるシールド工法用地中構造体を提供す
る。 【解決手段】 この発明のシールド工法は、シールド掘
進機１０による、縦方向から横方向あるいは横方向から
縦方向への掘進方向の曲折箇所に、天端部に掘進方向を
変換するためのカーブ面１２を備えた地中構造体１３を
予め構築しておき、縦方向あるいは横方向に向かって掘
り進んだシールド掘進機１０を、この地中構造体１３の
カーブ面１２に沿って通過させることにより、当該カー
ブ面１２をガイドとして横方向あるいは縦方向に掘進方
向をスムースに曲折変換させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、シールド工法及
びシールド工法用地中構造体に関し、特に、シールド掘
進機による掘進方向を、縦方向から横方向あるいは横方
向から縦方向に曲折させながら掘進作業を行ってゆくシ
ールド工法及びシールド工法用地中構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、シールド工法は、都市部の地下
地盤などにおいて、特に、軟弱な地山や地下水の存在す
る地山に対してトンネルを構築してゆく際に採用される
工法であって、例えば円筒状の外殻体の先端面にカッタ
ーディスクを備えたシールド掘進機により切羽面の掘削
作業を行ってゆくとともに、外殻体の内部で掘されたト
ンネルの内壁面を覆うセグメントを組み立て、この組み
立てたセグメントから掘進反力を得てシールド掘進機を
前方に押し出してゆくことにより、後方にトンネルの内
壁面を覆うセグメント覆工体を連続設置しながらトンネ
ルを構築形成してゆく工法である。

【０００３】そして、かかるシールド工法は、上述のよ
うに、筒状のシールド掘進機を地中に押し出しながら掘
進作業を行ってゆくものであるため、急カーブのトンネ
ルの施工が困難となる。したがって、このようなシール
ド工法では、一般に、地上からトンネルを構築すべき計
画深さまで、発進用の立坑及び到達用の立坑を、例えば
連続地中壁工法やケーソン工法によって形成し、発進用
の立坑にシールド掘進機を組立てて設置した後、これを
到達用の立坑に向けて発進し、これらの立坑を結ぶ略直
線の路線に沿って掘進作業が行われてゆくことになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の一般的なシールド工法によれば、シールド
掘進機を所定の深さで発進させたり到達させたりするた
めの立坑を、掘進作業に先立って予め構築しておく必要
があるため、これらの立坑の構築作業に多くの手間と費
用がかかることになるとともに、狭隘な立坑内におい
て、シールド掘進機を設置したり到達したシールド掘進
機を解体撤去する作業に多大な労力を必要とすることに
なるという課題があった。

【０００５】また、シールド掘進機を立坑から発進ある
いは立坑に到達させる際に、発進口や到達口に位置する
地盤に対して、地山の崩壊防止や止水等を行うための地
盤改良を行う必要があり、かかる作業にも手間がかかる
ことになるという課題があった。

【０００６】そこで、この発明は、このような従来の課
題に着目してなされたもので、予め立坑を構築しておく
ことなく、かつシールド掘進機を特に複雑化することな
く、掘進方向を縦方向から横方向、あるいは横方向から
縦方向に容易に変換しつつシールド掘進機によるシール
ドトンネルの構築作業を行ってゆくことのできる、シー
ルド工法及びこのような工法に用いるシールド工法用地
中構造体を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、その要旨は、シールド
掘進機により下方に向かって掘り進んだ後、このシール
ド掘進機による掘進方向を曲折して横方向に掘進作業を
行ってゆくシールド工法であって、前記掘進方向の曲折
箇所に、天端部に前記掘進方向を変換するためのカーブ
面を備えた地中構造体を予め構築しておき、前記下方に
向かって掘り進んだシールド掘進機を、前記地中構造体
のカーブ面に沿って通過させることにより、掘進方向を
横方向に曲折させることを特徴とするシールド工法にあ
る。

【０００８】また、この発明の他の要旨は、シールド掘
進機により横方向に向かって掘り進んだ後、このシール
ド掘進機による掘進方向を曲折して上方に向かって掘進
作業を行ってゆくシールド工法であって、前記掘進方向
の曲折箇所に、天端部に前記掘進方向を変換するための
カーブ面を備えた地中構造体を予め構築しておき、前記
横方向に掘り進んだシールド掘進機を、前記地中構造体
のカーブ面に沿って通過させることにより、掘進方向を
上方に向かって曲折させることを特徴とするシールド工
法にある。

【０００９】ここで、上記各シールド工法によれば、前
記地中構造体のカーブ面に沿って前記シールド掘進機を
通過させた後、当該曲折箇所を下方から覆う改良地盤を
造成して周囲の地盤を強化するようにすることが好まし
い。

【００１０】また、上記各シールド工法によれば、前記
シールド掘進機の後方に設置したセグメントのグラウト
孔を介して、アースアンカーやロックボルト等の棒状部
材を地中に打ち込むことにより、周囲の地盤から設置し
たセグメント覆工体を支持する支持力を強化するように
することもできる。

【００１１】一方、この発明のさらに他の要旨は、シー
ルド掘進機による掘進方向を、縦方向から横方向あるい
は横方向から縦方向に曲折するためのガイド部材として
地中に設置される地中構造体であって、前記掘進方向の
曲折箇所に天端部が位置するようにしてその下方に延長
構築された支持体と、この支持体の前記天端部に形成さ
れた、縦方向から横方向にその接線方向を滑らかに変化
させるカーブ面とからなることを特徴とするシールド工
法用地中構造体にある。

【００１２】また、この発明のシールド工法用地中構造
体によれば、前記カーブ面を、前記天端面に取り付けら
れた鉄板等の金物によって構成するようにすることが好
ましい。

【００１３】そして、この発明のシールド工法によれ
ば、例えば地上においてシールド掘進機をその掘進方向
が下方に向くように組み立てた後、掘進方向の曲折箇所
にその天端部が位置するようにして予め構築された地中
構造体に向かって、当該シールド掘進機による掘進作業
を下方に向かって行ってゆけば、このシールド掘進機
は、やがてこの地中構造体の天端部に至るとともに、こ
の天端部に形成されたカーブ面に沿って通過移動してゆ
くことにより、このカーブ面をガイドとしてその掘進方
向を強制的に変化させてゆくことになる。

【００１４】すなわち、この発明のシールド工法によれ
ば、シールド掘進機に設けられているジャッキ等による
方向制御だけでは方向の変換が困難な急カーブであって
も、地中構造体のカーブ面をガイドとしてその掘進方向
を容易に変化させてゆくことができるので、シールド掘
進機の掘進方向を下方から横方向に速やかに曲折させ
て、立坑を構築することなくシールドトンネルを掘削形
成してゆく作業が容易に行われることになる。

【００１５】また、この発明の他のシールド工法によれ
ば、横方向に掘進作業を行っているシールド掘進機が、
上方向への曲折箇所に予め構築されている地中構造体の
天端部に至った後、この天端部に形成されたカーブ面に
沿って通過移動してゆくことにより、この地中構造体の
カーブ面をガイドとしてその掘進方向を強制的かつ容易
に変化させてゆくことができるので、シールド掘進機の
掘進方向を横方向から上方に速やかに曲折させて、立坑
を構築することなく、シールド掘進機を例えば地上に直
接至らしめ、これによってシールド掘進機を解体する作
業等を容易に行うことが可能になる。

【００１６】さらに、この発明のシールド工法は、前記
地中構造体のカーブ面に沿って前記シールド掘進機を通
過させた後、当該曲折箇所を下方から覆う改良地盤を造
成して周囲の地盤を強化するようにすれば、縦方向に設
置されているセグメント覆工体を安定して支持すること
が可能になる。

【００１７】さらにまた、前記シールド掘進機の後方に
設置したセグメントのグラウト孔を介して、アースアン
カーやロックボルト等の棒状部材を地中に打ち込むこと
により、周囲の地盤から設置したセグメント覆工体を支
持する支持力を強化するようにすれば、セグメント覆工
体を周囲の地盤から強固に支持して、より安定した状態
でシールドトンネルを構築形成してゆくことが可能にな
る。

【００１８】一方、この発明のシールド工法用地中構造
体は、例えば地中連続壁工法に用いる縦溝掘削機等を用
いて、容易に地中に構築設置されるとともに、この地中
構造体によれば、これを構成する支持体が、下方の支持
地盤から支持されたり、周面の地盤からの土圧や摩擦力
によって強固に支持されることにより、シールド掘進機
がカーブ面に沿って移動しつつ掘進方向を変換させる際
の、大きな荷重に耐え得る十分な反力を備えることにな
る。

【００１９】また、前記カーブ面を、天端部に取り付け
られた鉄板等の金物によって構成すれば、シールド掘進
機のカーブ面に沿ったスムースな曲折移動が可能になる
とともに、このような天端部の金物は、例えば地中連続
壁に挿入配置される鉄筋籠にに取り付けて、当該天端部
に容易に設置することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態すなわち一実施例について、添付図面を参照しつつ
詳細に説明する。この実施例によれば、図１に示すよう
に、シールド掘進機１０により、まず地表面から下方に
向かってシールドトンネル１１の掘削構築作業を行い、
所定の深さに達したら、これの掘進方向を横方向に曲折
変換してさらにシールドトンネル１１の掘削構築作業を
行い、計画する線形に沿った横方向への所定距離の掘進
作業が終了したら、次に、シールド掘進機１０による掘
進方向を上方に曲折変換して、当該シールド掘進機１０
を地上に至らしめるようなトンネルの構築工法をにおい
て、この発明のシールド工法及びシールド工法用地中構
造体を採用したものである。

【００２１】すなわち、このようなシールドトンネル１
１の構築工法によれば、地表面を発進基地Ａあるいは到
達基地Ｂとして、手間のかかる立坑の構築作業を行うこ
となく、かつシールド掘進機１０の発進口や到達口にお
ける特別な地盤改良を必要とすることなく、計画する線
形に沿ってシールドトンネル１１が効率良く構築されて
ゆくことになる。

【００２２】そして、この実施例のシールド工法によれ
ば、地上におけるシールド掘進機１０の発進位置Ａ及び
到達位置Ｂの直下に位置する地盤中に、天端部にシール
ド掘進機１０の掘進方向を変換するカーブ面１２を備え
た地中構造体１３を、例えば地中連続壁工法に用いる縦
溝掘削機によって構築設置する作業を行う。

【００２３】ここで、かかる縦溝掘削機により地中構造
体１３を構築するには、泥水等の安定液を掘削した縦溝
内に充填して掘削内壁面の崩壊を防止しつつ地中に縦溝
を掘削形成してゆくとともに、かかる縦溝の掘削作業が
終了したら、適宜鉄筋籠１７等の補強材を縦溝内に挿入
配置し、しかる後に、充填した安定液と置き換えるよう
にして縦溝内にコンクリートを打設して硬化させること
により、地中構造体１３が構築されることになる。

【００２４】また、この実施例の地中構造体１３は、支
持地盤に至る深さまで構築されることにより上方からの
荷重を強固に支持する、地中構造体１３の本体部分を構
成する支持体１４と、この支持体１４の天端部に設置さ
れた、鉄板製の円弧状のガイド金物１５とからなり、こ
のガイド金物１５によって、その接線方向が垂直方向か
ら水平方向に滑らかに変化する、略９０度の内角を有す
るカーブ面１２が、地中構造体１３の天端部に形成され
ることになる。

【００２５】ここで、このガイド金物１５は、図３に示
すように、地中連続壁工法により地中構造体１３を構築
する際に、縦溝内に挿入配置される鉄筋籠１７の天端部
分に予め取り付けておくことにより、容易に地中構造体
１３の天端部に設置されることになる。

【００２６】すなわち、このガイド金物１５を取り付け
た鉄筋籠１７を縦溝に挿入配置した後、このガイド金物
１５の上端部側方に設けられたコンクリート打設用の開
口１８から、当該ガイド金物１５を上端型枠としてこれ
の下方にのみコンクリートを打設して硬化させれば、ガ
イド金物１５は、地中構造体１３の天端部に容易に設置
されることになる。

【００２７】また、この実施例によれば、地中構造体１
３は、シールド掘進機１０の発進側及び到達側に、図２
に示すように、各々平行に延長して各２列設けられるこ
とになり、曲折箇所の掘進作業が行われる際には、これ
らの２列の地中構造体１３に跨るようにして、シールド
掘進機１０がカーブ面１２に沿って通過移動してゆくこ
とになる。

【００２８】そして、このようにして各地中構造体１３
を地中に予め構築する作業が終了したら、これの掘削溝
の上方部分を埋め戻して、シールド掘進機１０による掘
進作業の段取りを行なう。

【００２９】すなわち、天端部にカーブ面１２が設置さ
れた発進側の地中構造体１３の直上に位置する地上の発
進基地Ａにおいて、シールド掘進機１０をその掘進方向
が下方に向くように組み立て（図１参照）、しかる後
に、下方の地中構造体１３に向かって、セグメント覆工
体１９を後方に設置しつつシールド掘進機１０による掘
進作業を行ってゆく。

【００３０】そして、この実施例によれば、このような
下方に向かった掘進作業により、シールド掘進機１０
が、やがてこの地中構造体１３の天端部に至ることにな
るが、ここで、シールド掘進機１０のジャッキを制御し
てその掘進方向を横方向に指向させるようにしながら掘
進作業を行ってゆけば、シールド掘進機１０は、図４に
示すように、この天端部に形成されたカーブ面１２に沿
って通過移動してゆくことにより、カーブ面１２をガイ
ドとした小さな回転半径で、その掘進方向を強制的かつ
容易に横方向に変化させてゆくことになる。

【００３１】また、この実施例によれば、カーブ面１２
が、地中構造体１３の天端部に取り付けられた鉄板から
なるガイド金物１５によって構成されていることによ
り、シールド掘進機１０のカーブ面１２に沿ったスムー
スな曲折移動が可能になる。

【００３２】一方、このようにして掘進方向を横方向に
変化させたシールド掘進機１０は、一般のシールド工法
と同様にして、計画路線に沿って横方向に所定距離のシ
ールドトンネル１１の掘削構築作業を行ってゆくことに
なるが、やがて到達基地Ｂの下方に構築した地中構造体
１３の天端部に達したら、図１に示すように、これのカ
ーブ面１２に沿ってシールド掘進機１０を通過移動させ
ることにより、掘進方向を上方に変化させる。

【００３３】すなわち、掘進方向を下方から横方向に変
換する場合と略同様に、シールド掘進機１０のジャッキ
を制御してその掘進方向を上方向に指向させるようにし
ながら掘進作業を行ってゆけば、シールド掘進機１０
は、地中構造体１３の天端部に取り付けたガイド金物１
５に沿って通過移動してゆくことにより、カーブ面１２
をガイドとした小さな回転半径で、その掘進方向を強制
的かつ容易に上方に変化させてゆくことになる。

【００３４】そして、上方に掘進方向を変化させたシー
ルド掘進機１０は、やがて地上に設けた到達基地Ｂに至
り、かかる地上の到達基地Ｂにおいて、シールド掘進機
１０の解体作業等が容易に行われることになる。

【００３５】すなわち、この実施例によれば、予め立坑
を構築しておくことなく、かつシールド掘進機１０を特
に複雑化することなく、掘進方向を下向から横方向、あ
るいは横方向から上向に容易に変換しつつ、シールド掘
進機１０によるシールドトンネル１１の構築作業を行っ
てゆくことが可能になる。

【００３６】また、この実施例によれば、例えば下方に
向かってシールド掘進機１０によりシールドトンネルを
掘削構築してゆく際に、設置したセグメントのグラウト
孔を介して、アースアンカー２０を周囲の地中に施工し
てゆく。そして、このアースアンカー２０により、縦方
向に位置するセグメント覆工体１９を周囲の地盤から強
固に支持して、より安定した状態でシールドトンネル１
１を構築形成して行くことが可能になる。

【００３７】一方、この実施例によれば、図５（ａ）及
び（ｂ）に示すように、シールドトンネル１１の曲折箇
所を下方から覆うようにして、薬液注入工法により改良
地盤２１を造成し、縦方向に設置されているセグメント
覆工体１９を安定して支持するとともに、当該曲折箇所
の底部を拡幅する作業を行なう。

【００３８】すなわち、曲折箇所のセグメント覆工体１
９の上半部をアースアンカー２０で支持するとともに、
地上やセグメントのグラウト孔から薬液を注入して周辺
の地盤を強化し、しかる後に、曲折箇所のセグメント覆
工体１９の下半部及びガイド金物１５を撤去するととも
に、拡幅掘削作業及び二次覆工２２の設置作業を施工す
ることによって、曲折箇所の底部が拡幅されることにな
る。この場合、地中構造体１３は支持杭として利用する
こともできる。

【００３９】なお、この発明のシールド工法及びシール
ド工法用地中構造体は、上記実施例の実施の態様のもの
に限定されるものではなく、各請求項に記載された構成
の範囲内において種々に変更して採用することができ
る。例えば、天端部に掘進方向を変換するためのカーブ
面１２を備えた地中構造体１３は、発進側及び到達側
に、平行に各２列設ける必要は必ずしもなく、また、周
囲の地盤からの摩擦力によって十分な支持力を確保する
ことができれば、地中構造体１３は、必ずしも支持地盤
に至る深さまで構築する必要はない。さらに、天端部の
カーブ面１２は必ずしもガイド金物１５を取り付けて構
成する必要はない。

【００４０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明の
シールド工法及びシールド工法用地中構造体によれば、
シールド掘進機の、縦方向から横方向あるいは横方向か
ら縦方向への掘進方向の曲折箇所に、天端部に掘進方向
を変換するためのカーブ面を備えた地中構造体を予め構
築しておき、縦方向あるいは横方向に向かって掘り進ん
だシールド掘進機を、地中構造体のカーブ面に沿って通
過移動させることにより、当該カーブ面をガイドとして
横方向あるいは縦方向に容易に掘進方向を曲折変換させ
ることができるので、予め立坑を構築しておくことな
く、かつシールド掘進機を特に複雑化することなく、掘
進方向を縦方向から横方向、あるいは横方向から縦方向
に変換しつつ、シールド掘進機によるシールドトンネル
の構築作業を容易に行ってゆくことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかるシールド工法の施
工状況を説明する略示側面図である。

【図２】この発明の一実施例にかかるシールド工法用地
中構造体の配置状況を示す図１のＣ−Ｃに沿った略示平
面図である。

【図３】地中構造体野天端部にガイド金物からなるカー
ブ面を取り付ける状況を説明する斜視図である。

【図４】シールド掘進機をカーブ面に沿って通過移動さ
せることにより、掘進方向を変換する状況を説明する略
示側面図である。

【図５】（ａ）はシールドトンネルの曲折箇所を下方に
拡幅する状況を示す側面図、（ｂ）は（ａ）をＤ−Ｄか
ら見た断面図である。

【符号の説明】

１０ シールド掘進機 １１ シールドトンネル １２ カーブ面 １３ 地中構造体 １４ 支持体 １５ ガイド金物 １７ 鉄筋籠 １８ コンクリート打設用開口 １９ セグメント覆工体 ２０ アースアンカー ２１ 改良地盤 Ａ 発進基地 Ｂ 到達基地

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機により下方に向かって掘
   り進んだ後、このシールド掘進機による掘進方向を曲折
   して横方向に掘進作業を行ってゆくシールド工法であっ
   て、前記掘進方向の曲折箇所に、天端部に前記掘進方向
   を変換するためのカーブ面を備えた地中構造体を予め構
   築しておき、前記下方に向かって掘り進んだシールド掘
   進機を、前記地中構造体のカーブ面に沿って通過させる
   ことにより、掘進方向を横方向に曲折させることを特徴
   とするシールド工法。
2. 【請求項２】 シールド掘進機により横方向に向かって
   掘り進んだ後、このシールド掘進機による掘進方向を曲
   折して上方に向かって掘進作業を行ってゆくシールド工
   法であって、前記掘進方向の曲折箇所に、天端部に前記
   掘進方向を変換するためのカーブ面を備えた地中構造体
   を予め構築しておき、前記横方向に掘り進んだシールド
   掘進機を、前記地中構造体のカーブ面に沿って通過させ
   ることにより、掘進方向を上方に向かって曲折させるこ
   とを特徴とするシールド工法。
3. 【請求項３】 前記地中構造体のカーブ面に沿って前記
   シールド掘進機を通過させた後、当該曲折箇所を下方か
   ら覆う改良地盤を造成して周囲の地盤を強化することを
   特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシールド工
   法。
4. 【請求項４】 前記シールド掘進機の後方に設置したセ
   グメントのグラウト孔を介して、アースアンカーやロッ
   クボルト等の棒状部材を地中に打ち込むことにより、周
   囲の地盤から設置したセグメント覆工体を支持する支持
   力を強化することを特徴とする請求項１〜請求項３のい
   ずれか２に記載のシールド工法。
5. 【請求項５】 シールド掘進機による掘進方向を、縦方
   向から横方向あるいは横方向から縦方向に曲折するため
   のガイド部材として地中に設置される地中構造体であっ
   て、前記掘進方向の曲折箇所に天端部が位置するように
   してその下方に延長構築された支持体と、この支持体の
   前記天端部に形成された、縦方向から横方向にその接線
   方向を滑らかに変化させるカーブ面とからなることを特
   徴とするシールド工法用地中構造体。
6. 【請求項６】 前記カーブ面が、前記天端部に取り付け
   られた鉄板等の金物によって構成されることを特徴とす
   る請求項４に記載のシールド工法用地中構造体。