JPH1162466A

JPH1162466A - 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

Info

Publication number: JPH1162466A
Application number: JP23915497A
Authority: JP
Inventors: Fumio Nakaoka; 史男中岡; Shigeru Watanabe; 繁渡辺; Yukinobu Yoshida; 透信吉田; Michiyasu Terada; 倫康寺田; Yoshio Fujikawa; 良男藤川; Yoshikazu Kido; 義和木戸; Masuhira Ooishi; 益平大石
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Kumagai Technos Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd; Kumagai Technos Co Ltd
Priority date: 1997-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】大きい深度における到達立坑へのシールド掘進
機の受入に際し該到達立坑内への地下水および土砂の流
入を確実に阻止しうる、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
部の構造を提供すること。【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、到達立坑内に貫通孔(14)と連通する中空
体(24)を設置する。中空体には、少なくともその内面を
覆う凍土(34)を形成しまたはその内部に中詰(36)を充填
する。シールド掘進機はその推進により貫通孔(14)に通
され、さらに、中空体内の凍土(34)の一部または中詰(3
6)の一部を掘削する。これにより、シールド掘進機を到
達立坑内に受け入れる。

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、特に大深度において地中を推進される
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
機と前記坑壁との隙間から前記到達立坑内への地下水お
よび土砂の流入を防止するため、シール装置が用いられ
ている（特開平６−１４６７７９号）。このシール装置
は、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
状の止水用エアチューブと、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を備え
る。

【０００３】前記シール装置によれば、前記シールド掘
進機が前記環状のパッキングを貫通するとき、該パッキ
ングの内周縁部が折り曲げられ、前記環状のエアチュー
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、前記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
封される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、大深度の土
中を推進されるシールド掘進機を受け入れるための到達
立坑に前記従来のシール装置を適用する場合、前記シー
ルド掘進機の周面への前記エアチューブの押し付けで
は、圧力の高い地下水の侵入に対する阻止効果が得られ
ない懸念がある。

【０００５】本発明の目的は、大きい深度における到達
立坑へのシールド掘進機の受入に際し該到達立坑内への
地下水および土砂の流入を確実に阻止しうる、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を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、到達立坑内に
その坑壁に設けられた貫通孔を経て到達するシールド掘
進機の前記到達立坑への受入方法および構造、並びに、
到達立坑内に、そ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前記到達
立坑への受入方法および構造に向けられている。

【０００７】前記貫通孔の形成が前記シールド掘進機の
掘削によらない前者の方法および構造にあっては、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１の開口を有する中空体を前記貫通孔と
連通するように設置する。前記中空体にはその内面を覆
う凍土を形成しまたはその内部に中詰を充填する。前記
シールド掘進機はその推進により前記貫通孔に通され、
さらに、前記中空体内の凍土の一部または前記中詰の一
部を掘削する。

【０００８】また、前記貫通孔の形成が前記シールド掘
進機の掘削による後者の方法および構造にあっては、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、
前記到達立坑内に形成予定の貫通孔と連通する中空体を
設置し、前記中空体の内面を覆う凍土を形成しまたは前
記中空体の内部を中詰で満たす。その後、前記シールド
掘進機を推進させて前記坑壁の一部を掘削し、前記中空
体内の凍土の一部または前記中詰の一部を掘削する。

【０００９】いずれの場合においても、さらに、前記坑
壁と前記シールド掘進機との間を密封し、その後、前記
中空体を撤去する。この密封は、例えば、前記シールド
掘進機との間の隙間に侵入した地下水および土砂とを凍
結させ、かつ、前記到達立坑内と前記隙間との連通を遮
断するプレートを設置することにより行うことができ
る。

【００１０】

【発明の作用および効果】本発明によれば、地中を推進
されたシールド掘進機は、坑壁に予め形成されまたは該
坑壁の一部を切削することにより形成された貫通孔を経
て、前記中空体内に至る。前記中空体の内面を覆う凍土
または前記中空体内の中詰はその一部が前記シールド掘
進機の切削作用を受けて掘削される。これにより、シー
ルド掘進機の一部が実質的に前記到達立坑内に受け入れ
られる。

【００１１】ところで、前記中空体の内面を覆う凍土ま
たはその内部に充填された中詰は、実質的に前記中空体
と一体をなし、これを補強する作用をなす。このため、
前記中空体の耐圧能力が増大され、前記中空体は前記凍
土または中詰の掘削の前後において、大深度における大
きい地下水圧による前記中空体の破壊や変形に伴う水漏
れすなわち前記到達立坑内への地下水および土砂の流入
が確実に防止される。

【００１２】また、前記凍土または中詰は実質的に前記
中空体の肉厚を規定することから、前記シールド掘進機
の推進深度における地下水圧に耐えるには十分な強度す
なわち薄い厚さ寸法を有する中空体の使用が可能であ
る。肉厚の小さい中空体は軽量であり、このため、その
取り扱いが容易であり、前記立坑内への前記中空体の設
置を容易に行うことができる。

【００１３】前記中空体内にシールド掘進機を受け入れ
た後、前記坑壁と前記シールド掘進機との間を密封する
ことにより、前記到達立坑の内部と外部とを遮断するこ
とができ、その後、前記中空体を撤去することができ
る。この遮断は、前記坑壁と前記シールド掘進機との間
の隙間に存在する地下水および土砂を凍土となし、か
つ、前記到達立坑の内部と前記隙間との連通をプレート
で遮断することにより行うことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、地中に設置さ
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型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。立坑１０には、地中を推
進され地盤を掘削したシールド掘進機１２を受け入れる
ための受入部１３が設けられている。

【００１５】図示の立坑１０は地中に沈下されたコンク
リート製、鋼製等のケーソンにより規定され、その側壁
が坑壁１６をなす。坑壁１６には、シールド掘進機１２
のための受入部１３の一部を規定する貫通孔１４が設け
られている。坑壁１６の下方の側部を貫通する貫通孔１
４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。

【００１６】貫通孔１４は、立坑１０内において坑壁１
６の一部を切除することにより形成される。形成の際、
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。これにより、貫通孔１４の形成の際に
おける立坑１０内への地下水および土砂の流入を防止す
ることができる。

【００１７】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１８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=Novel
Material Shield-cuttable Tunnel-wall System) 部材
で形成される。

【００１８】シールド掘進機１２の後方にはこれに引き
続いて、シールド掘進機１２により掘削されたトンネル
の壁面を覆うトンネル覆工２２が配置されている（図２
および図３参照）。

【００１９】図示のトンネル覆工２２は多数の覆工セグ
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（図示せず）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、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
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が前記地盤改良部に到達する前に、立坑１０内
に中空体２４を設置する。中空体２４は、シールド掘進
機１２のための受入部１３の一部をなす。

【００２１】図示の中空体２４は一端開放の筒状部材、
例えば鋼製の１つの開口を有する円筒部材からなる。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の一部を受入可能である空間を
規定する。より詳細には、円筒部材２４はシールド掘進
機１２の一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と同軸に配置されその開放端部２６において貫通孔
１４の周縁部を取り巻き、例えば溶接により、あるいは
フランジ継手およびパッキン（図示せず）を介して、坑
壁１６に液密に固定されている。これにより、円筒部材
２４は貫通孔１４と連通している。円筒部材２４は比較
的薄い肉厚を有し、このため、軽重量であり、円筒部材
２４の立坑１０内への搬入および設置が容易である。

【００２３】立坑の坑壁１６の一部がノムスト部材１８
で形成され、シールド掘進機によるノムスト部材１８の
一部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ノ
ムスト部材１８に対して同軸に据え、溶接により、ある
いはフランジ継手およびパッキン（図示せず）を介し
て、坑壁１６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の開放端部（開口部）２６の
周囲は、貫通孔１４の周縁部を補強するためのコンクリ
ート製、鉄製等の環状部材２８に取り囲まれている。環
状部材２８は坑壁１６に液密に固定され円筒部材２４の
開放端部２６の周面に接している。また、円筒部材２４
の開放端部２６に相対する閉鎖端部と坑壁１６の側面と
の間には複数のジャッキ３０を含む反力受け部材３２が
配置されている。

【００２５】円筒部材２４はその内面が適当な厚さの筒
状の凍土３４で覆われている。凍土３４は円筒部材２４
と一体をなし、これにより円筒部材２４の肉厚が実質的
に増大され、円筒部材２４が補強されている。円筒部材
２４は、このため、大きい耐圧強度を有する。図示の例
では、さらに、凍土３４で取り囲まれた空間が中詰３６
で満たされている。中詰３６も、また、円筒部材２４の
肉厚を実質的に増大し、これを補強する。

【００２６】円筒部材２４の内面を凍土３４で覆う図示
の例に代えて、凍土３４を形成することなく円筒部材２
４の内部の全てを中詰３６のみで満たしてもよい。ま
た、円筒部材２４の内部の全てを凍土３４のみで満たす
ことができる。いずれの場合も、図示の例と同様、円筒
部材２４の肉厚を増し、補強をなす。前記凍土の厚さ寸
法、中詰の量または厚さ等は、円筒部材２４が受けるこ
ととなる地下水圧の大きさ、円筒部材２４の厚さ寸法、
その材質等を考慮して定められる。

【００２７】凍土３４は、シールド掘進機のカッタ２０
により切削可能である材料（凍土材料）、例えば、モル
タル、補強繊維混入モルタル、土と水との混合物、補強
繊維混入の土と水との混合物等の凍結体からなる。

【００２８】前記凍土材料は、予め円筒部材２４に取り
付けられた注入管（図示せず）を介して円筒部材２４内
に充填され、予め円筒部材２４の内外に配置された複数
のパイプ３８，４０に冷媒を送り、該パイプ中を循環さ
せることにより凍結される。

【００２９】複数のパイプ３８は水平方向に互いに間隔
をおいて配置され、円筒部材２４をその閉鎖端部近傍に
おいて貫通し、その外部からその内部の下端近傍まで鉛
直に伸びている。また、複数のパイプ４０は、円筒部材
２４の外部にこれに近接してかつ該円筒部材の周方向へ
互いに間隔をおいて配置され、環状部材２８と坑壁１６
とを貫通している。したがって、円筒部材２４内に充填
された凍土材料は、その一部が円筒部材２４の閉鎖端部
近傍およびその周面近傍において凍結する。その結果、
円筒状の凍土３４が形成される。この間、前記凍土材料
がモルタルを含むものであるときは、その残りは固化す
る。

【００３０】図２に示すように、推進中のシールド掘進
機１２は前記地盤改良部を掘削した後、立坑１０の貫通
孔１４内に達し、さらに、円筒部材２４内をその軸線方
向に進められる。シールド掘進機１２の掘削作用によ
り、円筒部材２４内の中詰３６の全部が除去され、ま
た、中詰３６を取り巻く筒状の凍土３４の側壁の一部が
削り取られる。円筒部材２４内におけるシールド掘進機
１２の推進は、その前端部であるカッタ２０が凍結用の
鉛直方向パイプ３８の直前に達するまで行う。

【００３１】その結果、シールド掘進機１２の一部、図
示の例ではほぼ前半部が円筒部材２４内に受け入れられ
る。このとき、円筒部材２４はその内部の凍土３４とシ
ールド掘進機１２との間に侵入した地下水および土砂に
より圧力を受ける。この圧力の大きさは、立坑１０への
シールド掘進機１２の到達深度すなわちシールド掘進機
１２の受入口である立坑の貫通孔１４の深度が大きいほ
ど大きい。しかし、凍土３４により補強された円筒部材
２４は、シールド掘進機１２による前記凍土または中詰
の掘削の前後にわたり、高圧力によって破壊されること
なく、耐えることができる。これにより、立坑１０への
シールド掘進機１２の受入に伴う立坑１０外から該立坑
内への地下水および土砂の流入、すなわち円筒部材２４
内から立坑１０内への前記地下水および土砂の漏出が防
止される。

【００３２】前記貫通孔がシールド掘進機１２の掘削に
より形成される前記他の例にあっては、シールド掘進機
１２は、これが坑壁１６の一部１８の切除により貫通孔
１４を穿った直後、前記したと同様に中詰３６および凍
土３４の掘削を開始する。

【００３３】その後、坑壁１６とシールド掘進機１２と
の間の隙間、より詳細には貫通孔１４の孔壁面および環
状部材２８の内周面とこれらを貫通するシールド掘進機
１２のシールド本体との間の隙間を密封する。

【００３４】図示の例では、前記隙間を満たす地下水お
よび土砂を凍結させ、環状の凍土４２（図２）を形成す
ることにより密封する。この凍土４２の形成に代えて、
例えば前記隙間にモルタルを注入し、その固化を待って
密封することができる。これにより、円筒部材２４の内
部が外界（立坑１０の外部）から遮断される。

【００３５】環状の凍土４２は、各水平方向パイプ４０
中で前記冷媒を循環させ、さらに、前記シールド本体の
内部に予め配置され該シールド本体の周方向に互いに間
隔をおいて配置された他の複数のパイプ４３に冷媒を循
環させることにより、形成することができる。パイプ４
３は、シールド掘進機１２の前記立坑への到達後、凍土
４２の形成の前に配置してもよい。各パイプ３８，４
０，４３への前記冷媒の供給は、いずれも、地上に設置
された供給設備およびこれに接続された導管（図示せ
ず）を介して行われる。

【００３６】図示の例では、さらに、立坑１０の内部と
前記隙間との連通を遮断するプレート４４が設置されて
いる。プレート４４は、全体に環状を呈し、Ｌ形の横断
面形状を有する。プレート４４は、後記切断後の円筒部
材の残部４６と、シールド掘進機１２のシールド本体と
の間を放射方向へ伸びる一片部と、該シールド本体に接
しその軸線方向へ伸びる他片部とからなる。プレート４
４の前記一片部および他片部はそれぞれ円筒部材の残部
４４と前記シールド本体とに溶接されている。プレート
４４は、凍土４２の解凍後、前記隙間の密封を維持す
る。

【００３７】前記隙間の密封後、鉛直方向パイプ３８を
撤去し、また、環状部材２８の開口面に沿って円筒部材
２４を輪切り状に切断し、その開放端部を含む後部４６
を残してその閉鎖端部を含む前部を撤去し、さらに、シ
ールド掘進機１２のカッタ２０を前記シールド本体から
取り外してこれを撤去する（図３および図４）。その結
果、前記シールド本体の立坑１０の内部と、前記シール
ド本体の内部およびこれに連なる覆工２２の内部とが連
通する。

【００３８】その後、水平方向パイプ４０を環状部材２
８の端面位置で切断して立坑１０内から撤去する。環状
部材２８および方へき１６内に残された水平方向パイプ
４０の残部には、モルタルのような充填剤４８を充填す
る。

【００３９】充填剤４８の充填後、円筒部材２４の反力
受け部材３２を撤去する。

【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３】中空体の一部の切除、シールド掘進機のカッタ
の除去等後における到達立坑の縦断面図である。

【図４】図２の一部の拡大図である。

【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、４２凍土３６中詰

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田透信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)発明者寺田倫康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)発明者藤川良男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)発明者大石益平愛知県豊川市穂ノ原２丁目１番地熊谷テクノス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】到達立坑内にそ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前記到達立坑への受
入方法であって、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１の開口を有する
中空体を前記貫通孔と連通するように設置すること、前
記中空体の内面を覆う凍土を形成しまたは前記中空体の
内部を中詰で満たすこと、前記シールド掘進機を推進さ
せて前記貫通孔に通し、前記中空体内の凍土の一部また
は前記中詰の一部を掘削することを含む、受入方法。
【請求項２】到達立坑内に、そ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
掘進機の前記到達立坑への受入方法であって、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、１の開口を有する中空体を前記貫通孔が形
成されたときに該貫通孔と連通するように設置するこ
と、前記中空体の内面を覆う凍土を形成しまたは前記中
空体の内部を中詰で満たすこと、前記シールド掘進機を
推進させて前記坑壁の一部を掘削し、前記中空体内の凍
土の一部または前記中詰の一部を掘削することを含む、
受入方法。
【請求項３】さらに、前記坑壁と前記シールド掘進機
との間を密封すること、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に記載の受入方法。
【請求項４】前記坑壁と前記シールド掘進機との間の
隙間に侵入した地下水および土砂を凍結させ、かつ、前
記到達立坑内と前記隙間との連通を遮断するプレートを
設置することにより、前記坑壁と前記シールド掘進機と
の間を密封する、請求項３に記載の受入方法。
【請求項５】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
通孔が設けられた前記到達立坑の坑壁と、１の開口を有
する中空体であって前記到達立坑内に設置され前記貫通
孔と連通する中空体と、前記中空体の内部に形成され該
中空体の内面を覆う凍土または前記中空体の内部を満た
す中詰とを含む、到達立坑の受入部の構造。
【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による掘削によ
り貫通孔が穿たれる前記到達立坑の坑壁と、１の開口を
有する中空体であって前記到達立坑内に配置され、前記
貫通孔が穿たれたときに該貫通孔と連通する中空体と、
前記中空体の内部に形成され該中空体の内面を覆う凍土
または前記中空体の内部を満たす中詰とを含む、到達立
坑の受入部の構造。