JPH11264295A - シールド洞道のセグメント構造体、及びそれを用いたシールド洞道の分岐方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本線のシールド洞道から分岐する分岐トンネ
ルの施工に際して、鏡きりの段取り作業を軽減させると
ともに、鏡きりによって分岐シールドに発生する不具合
を減少させる。 【解決手段】 分岐トンネルを掘削する分岐シールド６
の発進にそなえて設けられるシールド洞道１のセグメン
ト構造体１００である。土圧等の荷重に耐え得る強度を
有し、分岐シールド６の通り抜けを可能とする開口部２
が設けられたセグメントスチール部５と、開口部２を閉
塞するようにセグメントスチール部５に固定されたセグ
メントコンクリート部４と、を備えている。そして、セ
グメントコンクリート部４の内部には、セグメントスチ
ール部５に両端を連結された鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、
３ｃ，…が通され、該鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，
…は、セグメントコンクリート部４から抜き取り可能に
構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分岐トンネルを掘
削する分岐シールドの発進にそなえて設けられるシール
ド洞道のセグメント構造体、及びそれを用いたシールド
洞道の分岐方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法によるシールド洞道（シー
ルドトンネル）の施工に際して、本線のシールド洞道か
ら分岐する立坑などの分岐トンネルを構築する場合があ
る。その場合には、分岐トンネルを掘削する分岐シール
ドの発進にそなえて、分岐シールドの発進部となるシー
ルド洞道の外壁部は、予め、開口可能な状態に保持され
る。このシールド洞道の外壁部を開口可能な状態に保持
する方法として、例えば、ＮＯＭＳＴ（Novel Material
Shield-Cuttable Tunnel-wall System）工法が知られ
ている。このＮＯＭＳＴ工法では、分岐シールドの発進
部となるシールド洞道の外壁部を、切削可能な炭素繊維
等を混入したコンクリートにより形成し、該コンクリー
ト部分を分岐シールドが切削するようになっている。こ
の炭素繊維等を混入したコンクリートにより形成された
外壁部は、分岐シールドによる切削が可能であるととも
に、土圧等の荷重や、分岐シールドの発進に耐え得る強
度を有している。また、ＮＯＭＳＴ工法以外にも、例え
ば、セグメントのピース継手部材に切削可能なものを用
いて、分岐シールドの発進部となるシールド洞道の外壁
部を構成する方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のＮＯＭ
ＳＴ工法では、分岐トンネル掘削開始時の鏡きり作業に
おいて、炭素繊維材が含まれる外壁部を切削する際に、
切削能率が落ちたり、閉塞等のトラブルが生じることが
あった。また、切削可能なピース継手部材を用いる方法
の場合には、現状において、高コストであるとともに、
技術的にも課題を有していた。

【０００４】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、本線のシールド洞道から分岐
する分岐トンネルの施工に際して、鏡きりの段取り作業
を軽減させるとともに、鏡きりによって分岐シールドに
発生する不具合を減少させることが可能なシールド洞道
のセグメント構造体、及びそれを用いたシールド洞道の
分岐方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、分岐トンネルを掘削する分
岐シールドの発進にそなえて設けられるシールド洞道の
セグメント構造体であって、土圧等の荷重に耐え得る強
度を有し、前記分岐シールドの通り抜けを可能とする開
口部が設けられたセグメントスチール部と、前記開口部
を閉塞するように前記セグメントスチール部に固定され
たセグメントコンクリート部と、を備え、前記セグメン
トコンクリート部の内部には、前記セグメントスチール
部に両端を連結された鋼棒が通され、該鋼棒が、前記セ
グメントコンクリート部から抜き取り可能に構成されて
いる。

【０００６】この請求項１記載の発明によれば、セグメ
ントコンクリート部の内部には、セグメントスチール部
に両端を連結された鋼棒が通されているため、セグメン
トコンクリート部は、内部を通る鋼棒によって強度が向
上し、長期間、土圧等の荷重に対抗することが可能とな
る。従って、好きな時期を選んでシールド洞道から分岐
シールドを発進させ、分岐トンネルを掘進することがで
きる。また、鋼棒がセグメントコンクリート部から抜き
取り可能に構成されるため、分岐シールドを発進させる
ときに、セグメントコンクリート部から鋼棒を抜き取れ
ば、分岐シールドは、セグメントコンクリート部を普通
に切削することが可能となる。そのため、例えば、従来
のＮＯＭＳＴ工法と比べ、分岐シールドの切削効率の低
下、或いは閉塞といった不具合を減少させることが可能
となる。

【０００７】ここで、セグメントスチール部は、例え
ば、鋼鉄など、土圧等の荷重に十分耐え得る強度を有し
ていれば、どのような材質、構造のものとしてもよい。
また、セグメントコンクリート部は、コンクリートに限
られるものではなく、開口部を保持する所定強度を有す
るとともに、分岐シールドによる切削を可能とするもの
であれば、どのような材質、構造のものとしてもよい。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載のシ
ールド洞道のセグメント構造体であって、前記鋼棒が、
直交する２方向から、前記開口部に架設されている構成
とした。

【０００９】この請求項２記載の発明によれば、鋼棒
が、直交する２方向から、開口部に架設されているた
め、セグメントコンクリート部はより強固に保持される
こととなる。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１又は２に
記載のシールド洞道のセグメント構造体であって、前記
鋼棒は、張力をかけた状態で前記セグメントスチール部
に連結されている構成とした。

【００１１】この請求項３記載の発明によれば、鋼棒
が、張力をかけた状態でセグメントスチール部に連結さ
れているため、セグメントスチール部及びセグメントコ
ンクリート部を構成するセグメント間に隙間が生じ難く
なり、セグメント間の漏水が低減されることとなる。

【００１２】請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何
れかに記載のシールド洞道のセグメント構造体を用い
た、シールド洞道の分岐方法であって、前記セグメント
構造体内部の、前記開口部と対向する位置に前記分岐シ
ールドを設置し、該分岐シールドのチャンバー内に水張
りを行うことによって、外力との釣り合いが取れた状態
としてから、前記セグメントコンクリート部より前記鋼
棒を抜き取り、該鋼棒の抜き取りが完了したら、前記分
岐シールドを発進させて、前記セグメントコンクリート
部を切削し、当該シールド洞道から分岐する前記分岐ト
ンネルを構築していくことを特徴としている。

【００１３】この請求項４記載の発明によれば、分岐シ
ールドのチャンバー内に水張りを行うことによって、外
力との釣り合いが取れた状態としてから、セグメントコ
ンクリート部から鋼棒を抜き取り、該鋼棒の抜き取りが
完了したら、分岐シールドを発進させて、セグメントコ
ンクリート部を切削するようにしたため、分岐シールド
発進時における鏡きりの段取り作業を大幅に軽減するこ
とが可能となる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて、図１〜図１４の図面を参照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明に係るシールド洞道のセグ
メント構造体を示す平面図、図２は、図１の横断面図で
ある。

【００１６】この実施の形態のシールド洞道１のセグメ
ント構造体１００は、立坑などの分岐トンネル（図示省
略）を掘削する分岐シールド６の発進に備えて設けられ
るもので、図１に示すように、分岐部セグメントリング
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅと、これら分
岐部セグメントリング１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０
Ｄ、１０Ｅをシールド洞道１の坑口側及び切羽側の両方
向から挟むように配される接続部セグメントリング２０
Ａ、２０Ｂと、により構成されている。

【００１７】このように構成されるセグメント構造体１
００は、鋼鉄等により形成されたセグメントスチール部
５と、コンクリート等により形成されたセグメントコン
クリート部４と、からなる。セグメントスチール部５
は、分岐部セグメントリング１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、
１０Ｄ、１０Ｅのセグメント５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、
５Ｅ及び接続部セグメントリング２０Ａ、２０Ｂからな
り、その側壁面の中央には、分岐シールド６の通り抜け
を可能とする開口部２が設けられている。一方、セグメ
ントコンクリート部４は、分岐部セグメントリング１０
Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅのセグメント４
Ａ、４Ｂ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅからなり、開口部２を閉塞
するようにセグメントスチール部５に固定されている。
そして、セグメントコンクリート部４の内部には、セグ
メントスチール部５に両端が連結された鋼棒３ａ，…、
３ｂ，…、３ｃ，…が通されている。鋼棒３ａ，…は、
図１に示すように、シールド洞道１の軸方向から、一
方、鋼棒３ｂ，…は、シールド洞道１の円周方向から、
それぞれ、開口部２に架設されている。また、鋼棒３
ｃ，…は、図２に示すように、円弧状に形成され、セグ
メントコンクリート部４の外周側内部に配設されてい
る。これら鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…は、何れ
も、セグメントコンクリート部４から抜き取り可能であ
るとともに、張力をかけた状態でセグメントスチール部
５に連結されている。

【００１８】次に、このセグメント構造体１００の施工
手順について、図３〜図８を参照しながら説明する。

【００１９】図３〜図８は、図１のセグメント構造体の
施工手順を示す図である。

【００２０】先ず、シールド１６を掘進させ、セグメン
ト構造体１００が設けられる位置まで、図３に示すよう
に、坑口側から一般部セグメントリング３０，…を、順
次、組み立てていく。セグメントリング３０，…が所定
位置まで組み立てられたら、図４に示すように、接続部
セグメントリング２０Ｂを坑口側のセグメントリング３
０に接合する。そして、接続部セグメントリング２０Ｂ
に続いて、図５〜図８に示すように、順次、分岐部セグ
メントリング１０Ｅ、１０Ｄ、１０Ｃ、１０Ｂ、１０
Ａ、接続部セグメントリング２０Ａを接合していく。各
分岐部セグメントリング１０Ｅ、１０Ｄ、１０Ｃ、１０
Ｂ、１０Ａを組み立てる際には、コンクリート製のセグ
メント４Ｅ、４Ｄ、４Ｃ、４Ｂ、４Ａ内部の円周方向に
鋼棒３ｂ，…、３ｃ，…を通し、該鋼棒３ｂ，…、３
ｃ，…の両端を鋼鉄製のセグメント５Ｅ、５Ｄ、５Ｃ、
５Ｂ、５Ａに所定張力をかけた状態で連結する。そし
て、セグメント４Ｅ、４Ｄ、４Ｃ、４Ｂ、４Ａとセグメ
ント５Ｅ、５Ｄ、５Ｃ、５Ｂ、５Ａとの間に、それぞ
れ、シールド洞道１の中空部１Ａ側に延出するエントラ
ンス接続部９ａを取り付けていく。また、セグメントリ
ング１０Ｅ、１０Ｄ、１０Ｃ、１０Ｂ、１０Ａ同士を接
合する際には、図６及び図７に示すように、接続部セグ
メントリング２０Ｂに連結した鋼棒３ａ，…を、軸方向
に延伸しながら、順次、セグメント４Ｅ、４Ｄ、４Ｃ、
４Ｂ、４Ａに通していく。そして、セグメント４Ａを通
したら、鋼棒３ａ，…の端部を、図８に示すように、所
定張力をかけた状態で、接続部セグメントリング２０Ａ
に連結する。

【００２１】セグメント構造体１００の組立が完了した
ら、接続部セグメントリング２０Ａに続いて、一般部セ
グメントリング３０，…を切羽側へと組み立てていく。

【００２２】次に、この実施の形態のセグメント構造体
１００を用いた、シールド洞道１の分岐方法について、
図９〜図１４を参照しながら説明する。

【００２３】図９〜図１４は分岐シールドの発進手順を
示すもので、図９は開口部にエントランスが取り付けら
れた状態を示す横断面図、図１０は図９の縦断面図、図
１１は分岐シールドが設置された状態を示す横断面図、
図１２は図１１の縦断面図、図１３はセグメントコンク
リート部から鋼棒が抜き取られた状態を示す横断面図、
図１４は図１３の縦断面図である。

【００２４】上記のように、セグメント構造体１００を
分岐トンネルの施工位置に組み立てておく。そして、分
岐シールド６の発進に際して、先ず、図９及び図１０に
示すように、開口部２に取り付けられたエントランス接
続部９ａに、エントランス９を取り付ける。そして、図
１０及び図１１に示すように、分岐シールド６の発進に
そなえ、反力受け等の仮設備８を設置するとともに、組
み立てた分岐シールド６をシールド洞道１の中空部１Ａ
内の、開口部２と対向する位置（フード側がエントラン
ス９の中空部に収容される位置）に設置する。

【００２５】その後、分岐シールド６のチャンバー内に
水張りを行うことによって、外力との釣り合いが取れた
状態としてから、図１３及び図１４に示すように、セグ
メントコンクリート部４から鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、
３ｃ，…を抜き取る。鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，
…を抜き取ったら、分岐シールド６を発進させて、セグ
メントコンクリート部４を切削させ、開口部２の鏡きり
を行う。

【００２６】鏡きり作業が完了したら、そのまま分岐シ
ールド６を掘進させ、シールド洞道１から分岐する分岐
トンネルを構築していく。

【００２７】この実施の形態のシールド洞道１のセグメ
ント構造体１００によれば、セグメントコンクリート部
４の内部には、セグメントスチール部５に両端を連結さ
れた鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…が通されている
ため、セグメントコンクリート部４は、内部を通る鋼棒
３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…によって強度が向上し、
長期間、土圧等の荷重に対抗することが可能となる。従
って、好きな時期を選んでシールド洞道１から分岐シー
ルド６を発進させ、分岐トンネルを掘進することができ
る。また、鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…がセグメ
ントコンクリート部４から抜き取り可能に構成されるた
め、分岐シールド６を発進させるときに、鋼棒３ａ，
…、３ｂ，…、３ｃ，…をセグメントコンクリート部４
から抜き取れば、分岐シールド６は、セグメントコンク
リート部４を普通に切削することが可能となる。そのた
め、例えば、従来のＮＯＭＳＴ工法と比べ、分岐シール
ド６の切削効率の低下、或いは閉塞といった不具合を減
少させることが可能となる。

【００２８】また、鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…
が、直交する２方向から、開口部２に架設されているた
め、セグメントコンクリート部４はより強固に保持され
ることとなる。また、鋼棒３ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，
…が、張力をかけた状態でセグメントスチール部５に連
結されているため、セグメントスチール部５及びセグメ
ントコンクリート部４を構成するセグメント間に隙間が
生じ難くなり、セグメント間の漏水が低減されることと
なる。

【００２９】また、分岐シールド６のチャンバー内に水
張りを行うことによって、外力との釣り合いが取れた状
態としてから、セグメントコンクリート部４から鋼棒３
ａ，…、３ｂ，…、３ｃ，…を抜き取り、該鋼棒３ａ，
…、３ｂ，…、３ｃ，…の抜き取りが完了したら、分岐
シールド６を発進させて、セグメントコンクリート部４
を切削するようにしたため、分岐シールド６発進時にお
ける鏡きりの段取り作業を大幅に軽減することが可能と
なる。

【００３０】なお、セグメントスチール部５は、鋼鉄に
限られるものではなく、土圧等の荷重に十分耐え得る強
度を有していれば、どのような材質、構造のものとして
もよい。また、セグメントコンクリート部４は、コンク
リートに限られるものではなく、開口部２を保持する所
定強度を有するとともに、分岐シールド６による切削を
可能とするものであれば、どのような材質、構造のもの
としてもよい。その他、この実施の形態で具体的に示し
た細部構成等については、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で適宜変更可能である。

【００３１】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、セグメン
トコンクリート部の内部には、セグメントスチール部に
両端を連結された鋼棒が通されているため、セグメント
コンクリート部は、内部を通る鋼棒によって強度が向上
し、長期間、土圧等の荷重に対抗することが可能とな
る。従って、好きな時期を選んでシールド洞道から分岐
シールドを発進させ、分岐トンネルを掘進することがで
きる。また、鋼棒がセグメントコンクリート部から抜き
取り可能に構成されるため、分岐シールドを発進させる
ときに、セグメントコンクリート部から鋼棒を抜き取れ
ば、分岐シールドは、セグメントコンクリート部を普通
に切削することが可能となる。そのため、例えば、従来
のＮＯＭＳＴ工法と比べ、分岐シールドの切削効率の低
下、或いは閉塞といった不具合を減少させることが可能
となる。

【００３２】請求項２記載の発明によれば、鋼棒が、直
交する２方向から、開口部に架設されているため、セグ
メントコンクリート部はより強固に保持されることとな
る。

【００３３】請求項３記載の発明によれば、鋼棒が、張
力をかけた状態でセグメントスチール部に連結されてい
るため、セグメントスチール部及びセグメントコンクリ
ート部を構成するセグメント間に隙間が生じ難くなり、
セグメント間の漏水が低減されることとなる。

【００３４】請求項４記載の発明によれば、分岐シール
ドのチャンバー内に水張りを行うことによって、外力と
の釣り合いが取れた状態としてから、セグメントコンク
リート部から鋼棒を抜き取り、該鋼棒の抜き取りが完了
したら、分岐シールドを発進させて、セグメントコンク
リート部を切削するようにしたため、分岐シールド発進
時における鏡きりの段取り作業を大幅に軽減することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシールド洞道のセグメント構造体
を示す平面図である。

【図２】図１の横断面図である。

【図３】図１のセグメント構造体の施工手順を示す縦断
面図で、セグメント構造体に隣接する一般部セグメント
リングが組み立てられた状態である。

【図４】同、接続用セグメントリング（坑口側）が組み
立てられた状態である。

【図５】同、分岐部セグメントリング（坑口側から１リ
ング目）が組み立てられた状態である。

【図６】同、分岐部セグメントリング（坑口側から２リ
ング目）が組み立てられた状態である。

【図７】同、分岐部セグメントリング（坑口側から３リ
ング目）が組み立てられた状態である。

【図８】同、セグメント構造体が完成した状態である。

【図９】分岐シールドの発進手順を示すもので、開口部
にエントランスが取り付けられた状態を示す横断面図で
ある。

【図１０】図９の縦断面図である。

【図１１】分岐シールドの発進手順を示すもので、分岐
シールドが設置された状態を示す横断面図である。

【図１２】図１１の縦断面図である。

【図１３】分岐シールドの発進手順を示すもので、セグ
メントコンクリート部から鋼棒が抜き取られた状態を示
す横断面図である。

【図１４】図１３の縦断面図である。

【符号の説明】

１ シールド洞道 １Ａ 中空部 ２ 開口部 ３ａ、３ｂ、３ｃ 鋼棒 ４ セグメントコンクリート部 ５ セグメントスチール部 ６ 分岐シールド １０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ 分岐部セグ
メントリング ２０Ａ、２０Ｂ 接続部セグメントリング ３０ 一般部セグメントリング １００ セグメント構造体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】分岐トンネルを掘削する分岐シールドの発
   進にそなえて設けられるシールド洞道のセグメント構造
   体であって、 土圧等の荷重に耐え得る強度を有し、前記分岐シールド
   の通り抜けを可能とする開口部が設けられたセグメント
   スチール部と、 前記開口部を閉塞するように前記セグメントスチール部
   に固定されたセグメントコンクリート部と、 を備え、 前記セグメントコンクリート部の内部には、前記セグメ
   ントスチール部に両端を連結された鋼棒が通され、 該鋼棒は、前記セグメントコンクリート部から抜き取り
   可能に構成されていることを特徴とするシールド洞道の
   セグメント構造体。
2. 【請求項２】前記鋼棒は、直交する２方向から、前記開
   口部に架設されていることを特徴とする請求項１記載の
   シールド洞道のセグメント構造体。
3. 【請求項３】前記鋼棒は、張力をかけた状態で前記セグ
   メントスチール部に連結されていることを特徴とする請
   求項１又は２に記載のシールド洞道のセグメント構造
   体。
4. 【請求項４】請求項１〜３の何れかに記載のシールド洞
   道のセグメント構造体を用いた、シールド洞道の分岐方
   法であって、 前記セグメント構造体内部の、前記開口部と対向する位
   置に前記分岐シールドを設置し、 該分岐シールドのチャンバー内に水張りを行うことによ
   って、外力との釣り合いが取れた状態としてから、前記
   セグメントコンクリート部より前記鋼棒を抜き取り、 該鋼棒の抜き取りが完了したら、前記分岐シールドを発
   進させて、前記セグメントコンクリート部を切削し、当
   該シールド洞道から分岐する前記分岐トンネルを構築し
   ていくことを特徴とするシールド洞道の分岐方法。