JPH10252393A - トンネル構築用拡縮セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 断面が変化するトンネルを連続的に構築して
行くセグメントを提供すること。 【解決手段】 地中を掘進してトンネルを構築するシー
ルド機に用いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲む
ように設置されて、その前後端面が前後に配置されるセ
グメントとの接合面として利用されるトンネル構築用セ
グメントにおいて、シールド機のテール部開口の拡縮に
応じて該セグメントを拡縮させるために、該セグメント
の一部をシールド機の進行方向に対して直角方向に摺動
させる接合部３を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地中を掘進して断
面の変化するトンネル構築用セグメントに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来の地中掘進においてトンネルの断面
を変化させる場合には、断面変化区間で開削工事を行っ
たり、薬液注入等により地盤改良した後に既設トンネル
の一部を撤去して地中にてトンネルの再構築工事を行っ
たり、あるいは、外形の異なるシールド機を用いたりし
て行っていた。また、最近では、シールド機のセグメン
ト組立部であるテール部に拡幅機能を設けることが提案
され始めているが、その具体的な構成はまだ明らかにさ
れておらず、さらに、それを実施するにあたって解決さ
れなければならない問題もあって、実用化されるには至
っていないのが現状である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このため、従来は、断
面が変化するトンネルを連続的に構築して行くことはで
きなかった。それに加えて、従来の各方法には次のよう
な問題もあった。すなわち、開削工事を行う場合には地
上用地の確保が必要となるほか、トンネル土被りが深い
場合には開削作業自体も大規模になり、大幅なコストア
ップにつながる。。また、地中での工事の場合には、薬
液注入等の地盤改良補助工法によるコストアップの他、
安全面にも充分な注意が要求とされていた。一方、外形
の異なるシールド機を使用する場合には、シールド機製
作及び別シールド機の発進の為の新たな発進立坑を設置
する等の必要があり、大幅なコストアップになってい
た。さらに、シールド機のテール部に拡幅機能を設けた
場合、テール部拡幅による後方開口の断面変化に伴い、
セグメント外面との隙間が拡大し、この隙間から土砂や
地下水がトンネル内へ侵入する等の問題があった。本発
明はこれらを解決するためになされたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の拡幅セグメント
は、地中を掘進してトンネルを構築するシールド機に用
いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲むように設置
され、その前後端面が前後に設置されるセグメントとの
接合面として利用されるトンネル構築用セグメントにお
いて、シールド機のテール部開口の拡縮に応じて該セグ
メントを拡縮させるために、該セグメントの一部をシー
ルド機の進行方向に対して直角方向に摺動させる接合部
を備えるようにしたものである。さらに、これをもと
に、次のような各種の応用を採用したものである。

【０００５】この接合部は、セグメント桁の対称部にそ
れぞれ少なくとも１カ所設ける。また、この接合部に、
土砂や地下水のセグメント内部への侵入を防止するシー
ルを配置する。シールは、セグメントの一部の摺動に伴
ってその接合部に生じる空間に従う収縮自在なシール
袋、又はその空間をセグメントの外側から塞ぐシール板
とする。セグメントの一部を摺動させるために、着脱可
能な拡縮移動装置を備える。トンネル拡幅前の既設セグ
メントに接合された本拡縮セグメントが、その拡幅後に
も前記既設セグメントと重複する部分を有するように、
本拡縮セグメントの接合面のサイズを決定する。本拡縮
セグメントの接合面に前後セグメントとの接合ボルト用
穴として、最大拡幅量に相当する長さを有した長穴を設
ける。

【０００６】

【発明の実施の形態】

実施の形態１ 図１は本発明の一つの実施形態を示す拡縮セグメント全
体の斜視図である。本セグメントは、左右のセグメント
桁及び上下のセグメント桁の一部を構成する拡縮移動セ
グメント１と上下のセグメント桁を構成する中央セグメ
ント２からその周囲が構成される。拡縮移動セグメント
１と中央セグメント２は、本拡縮セグメント左側の上下
対称部にそれぞれ１つの接合部３と、右側の上下対称部
にそれぞれ１つの接合部３を備えており、これら２組の
接合部３は拡縮移動セグメント１が中央セグメント２に
対して左右（シールド機の進行方向に直角な方向）に摺
動できるようにはめ合わされる。さらに、拡縮移動セグ
メント１を摺動させる拡縮移動装置として、例えばスラ
イドジャッキ５を着脱可能に左右の拡縮移動セグメント
１間に渡しておく。ここではスライドジャッキを上下２
段に設けている。また、拡縮移動セグメント１と中央セ
グメント２との各接合部３には、拡縮移動セグメント１
が中央セグメント２から離れる方向に移動したときに本
拡縮セグメント外側に生じる空間を充填するために、収
縮自在なシール袋４、例えば水圧調整が可能な水袋を配
置している。これに加えて、拡縮移動セグメント１及び
中央セグメントの前後端面（以後これを接合面という）
には、本セグメントとこの前後の隣接セグメントとを接
合するために使用するボルト用長穴６が全周にわたって
設けられる。このボルト用長穴６の長手方向長さは、例
えば拡縮移動セグメント１の移動量に等しくしておく。

【０００７】図２は図１の拡縮移動セグメント１を外側
に摺動させて、セグメント全体が拡幅した場合の図１の
接合部３付近の拡大図である。拡縮移動セグメント１の
外側方向への摺動に伴って、本セグメントにおける拡縮
移動セグメント１と中央セグメント２との間には外側に
空間が生じることになるが、その空間は図２に示すよう
に水圧が加えられたシール袋４によって常に充填され
て、隙間が生じないように調整される。

【０００８】次に、本拡縮セグメントの使用方法を説明
する。トンネルをそれまでより拡げようとするところの
シールド機テール内部で、まず本拡縮セグメントを図１
のように組立てる。なお、図では示していないが、本セ
グメントはこの状態で既設の隣接セグメントとボルトに
よって接合されている。次に、シールド機が推進して、
本拡縮セグメントがシールド機のテールシール部と重複
しシールが可能な位置まで来たら、いったん本拡縮セグ
メントの一つ前のセグメントとの接合ボルトをゆるめ、
スライドジャッキ５により、拡縮移動セグメント１をシ
ールド機テール部の拡幅に略一致するまで摺動させる。
このとき、６縮移動セグメント１と中央セグメント２と
の接合部３に発生する空間のうち、本拡縮セグメントの
外面に発生する空間は、中央セグメント２に内蔵したシ
ール袋４に外部の圧力に対抗する水圧を注入してその空
間を充填し、隙間から土砂や地下水がトンネル内へ侵入
することを防止する。

【０００９】なお、この拡縮移動セグメント１の移動
前、本拡縮セグメントのボルト用長穴６の一端に接して
いた既設セグメントとの接合ボルトは、拡縮移動セグメ
ント１の最大移動後、ボルト用長穴６の他端で接する事
になり、その位置で該ボルトは再び締め付けられる。す
なわち、ボルト用長穴６を採用したことによって、拡縮
移動セグメント１の拡縮の際に、いちいちボルトを外し
て締め直しする手間を省くことができる。

【００１０】また、図２に示すように、既設の隣接セグ
メントが実線と２点鎖線で囲まれたサイズのセグメント
であった場合、この既設セグメントに接合された本拡縮
セグメントが接合後拡幅された場合にも、これらのセグ
メント接合面周囲に重複接合部（図２のＡ部）が確保さ
れるように、本拡縮セグメントの接合面を拡幅しないタ
イプの既設セグメントの接合面より大きくして、その接
合部からの土砂や地下水のセグメント内部への侵入を阻
止している。以上、本拡縮セグメントの拡幅の例を説明
してきたが、この反対に拡幅されたセグメントを、元に
戻す縮小の場合についても容易に想像できよう。

【００１１】実施の形態２ 図３は本発明の別の実施の形態を示す拡縮セグメント全
体の斜視図である。この例は、先に説明した実施形態１
とは、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接
合部３の構成が少し相違している。すなわち、中央セグ
メント２を中心として、左右の拡縮移動セグメント１に
オーバーラップするシール板７を本拡縮セグメントの外
側に設け、拡縮移動セグメント１が拡幅した場合にも、
シール板７が拡縮移動セグメント１と中央セグメント２
との接合部３に発生する空間を外側から塞ぐようにした
ものである。なお、拡縮移動セグメント１に、シール板
７との間及び中央セグメント２との間でそれぞれ摺動す
るシール材８を設けることで、シール機能の一層の向上
を図ることができる。

【００１２】実施の形態３ 図４は本発明の更に別の実施の形態を示す拡縮セグメン
ト全体の斜視図である。図からわかるように、これは先
の実施形態２の変形例であり、拡縮移動セグメント１と
中央セグメント２との接合部３の内周側にジャバラシー
ル９を設け、拡縮移動セグメント１の摺動に伴ってこの
ジャバラシール９を拡幅させるようにしたものである。
なお、この場合には、ジャバラシール９をカバーするた
めの保護板１０を、拡縮移動セグメント１と中央セグメ
ント２との間に渡すのがよい。

【００１３】上記各実施例では、角形の拡縮セグメント
について説明したが、セグメントの形状は楕円や円であ
ってもよい。また、セグメント桁の対称部に設ける接合
部３を、本実施例では拡縮セグメントの左側と右側の２
組から構成したが、それは１組としても、あるいは２組
以上にしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態の一例を示すセグメント
全体の斜視図である。

【図２】 図１の拡縮移動セグメント１を外側に摺動さ
せて、セグメント全体が拡幅した場合の接合部３付近の
拡大図である。

【図３】 本発明の別の実施の形態を示すセグメント全
体の斜視図である。

【図４】 本発明のさらに別の実施の形態を示すセグメ
ント全体の斜視図である。

【符号の説明】

１ ：拡縮移動セグメント ２ ：中央セグメント ３ ：拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接
合部 ４ ：シール袋 ５ ：拡縮移動装置 ６ ：接合ボルト用長穴 ７ ：シール板 ８ ：シール材 ９ ：ジャバラシール １０：保護板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 治 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 宇野沢 史生 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内 (72)発明者 西渕 雅之 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 小林 曉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 林 友幸 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中を掘進してトンネルを構築するシー
   ルド機に用いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲む
   ように設置されて、その前後端面が前後に設置されるセ
   グメントとの接合面として利用されるトンネル構築用セ
   グメントにおいて、シールド機のテール部開口の拡縮に
   応じて該セグメントを拡縮させるために、該セグメント
   の一部をシールド機の進行方向に対して直角方向に摺動
   させる接合部を備えることを特徴とするトンネル構築用
   拡縮セグメント。
2. 【請求項２】 前記接合部は、セグメント桁の対称部に
   それぞれ少なくとも１カ所設けることを特徴とする請求
   項１記載の拡縮セグメント。
3. 【請求項３】 前記接合部に、土砂や地下水のセグメン
   ト内部への侵入を防止するシールを配置することを特徴
   とする請求項１記載の拡縮セグメント。
4. 【請求項４】 前記シールは、前記セグメントの一部の
   摺動に伴って前記接合部に生じる空間に従う収縮自在な
   シール袋であることを特徴とする請求項３記載の拡縮セ
   グメント。
5. 【請求項５】 前記シールは、前記セグメントの一部の
   摺動に伴って前記接合部に生じる空間をセグメントの外
   側から塞ぐシール板であることを特徴とする請求項３記
   載の拡縮セグメント。
6. 【請求項６】 前記セグメントの一部を摺動させるため
   に、着脱可能な拡縮移動装置を備えたことを特徴とする
   請求項１記載の拡縮セグメント。
7. 【請求項７】 トンネル拡幅前の既設セグメントに接合
   された前記拡縮セグメントが、その拡幅後にも前記既設
   セグメントと重複する部分を有するように、該拡縮セグ
   メントの接合面のサイズを決定することを特徴とする請
   求項１記載の拡縮セグメント。
8. 【請求項８】 前記拡縮セグメントの接合面に前後セグ
   メントとの接合ボルト用穴として、最大拡幅量に相当す
   る長さを有した長穴を設けることを特徴とする請求項７
   記載の拡縮セグメント。