JPS6145036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シールド工事によつて築造されるセ
グメント構造物や、既設構造物地下構造物の所要
部に拡大部分を築造する為の拡幅工法に関する。

近年、市街地における電力通信の洞道、上下水
道管路、地下鉄、道路のトンネル化等、地下構造
物は増加し、かつその深度も大となる傾向にあ
る。

これら地下構造物の多くがシールド工事によつ
て築造されているが、この場合には何れも管路の
接合部や分岐部、安全帯、機器設置帯等にあつて
掘進径以上の拡大部分を局所に築造しなければな
らないことが多い。

このような拡大部分の築造は、地下から中間立
坑を掘つて行なうのが一般的であるが、この方法
では深度の増大と共に施工が困難になる他、工事
費も巨額となつてしまい、特に過密度の市街地で
は中間坑の用地確保や、それに伴なう振動、騒
音、周辺の地盤沈下問題等々、その対策に苦慮し
ているのが現況である。

このような事情に鑑み、これまで既に第１図、
第２図により示されている地下構築物の拡幅工法
が提案されている。

第１図に示した工法は、同図イ〜ヘの順序で進
められる。

即ち、拡大予定部ａのセグメントは取り外し可
能なものを使用し、先ず拡大シールド機の組立部
分を掘削するため、当該箇所の一次セグメントを
取り外し、特殊掘削機を使つて改良地盤ｂを、ハ
に示した如く拡幅に掘削して拡幅掘削部ｃを形成
し、同部ｃに山留ジヤツキｄを同図ニに示した如
く配置した後、同様ホ，ヘに示した如く上記拡大
シールド機により拡大シールド掘進し、掘進完了
後、同シールド機を解体して拡大部ｅを築造する
工法である。

第２図に示した工法は、セグメント切拡げ工法
であつて、先ず同図イに示した如く、一次覆工時
に刃口セグメントｆを含む特殊セグメントｇを組
込んでおき、次いで、同図ロに示した如く刃口セ
グメントｆに泥水環流装置を取付け、掘削機ｈを
定位置にセツトする。

次いで、同図ハに示した如く拡幅装置付カツタ
ーｉを刃口セグメントｆに貫入し、泥水掘削をし
ながらボツクスフレームｊを所定の位置まで圧入
していつて拡幅する。

この拡幅は１リング毎に行ない、反対側も同様
に行なつて、最後にボツクスフレームｊの側板を
撤去し、二次覆工ｋにより同図ニに示したような
拡巾トンネルを築造する。

しかしながら、上記工法によると次のような問
題点がある。

前工法によると、 拡大シールド機組立エーリアは、地盤改良に
頼り、手掘りによらねばならない。

大型シールド機の場合、上記エーリアはかな
り大きいものにする必要があり、又組立が非常
に困難となる。

拡大シールド掘進時の既設セグメントの撤去
が必要となる。

拡大妻部の特殊セグメントが必要となる。

通常シールドと拡大シールドとの同時掘進が
可能であつても、セグメント搬送に問題が残
る。

又、後者工法によると、 拡幅掘削機がおさまらない小口径一次掘削孔
では実施不可能である。

泥水圧作用に至るまでの補助工法が必要で、
隔壁が困難である。

特殊異形セグメントが必要。

拡幅部延長が長い場合は時間がかゝる。

拡幅部セグメントの止水性に難点がある。

そこで本発明は上述事情に鑑みて検討の結果新
規な地下構造物拡幅工法を得たもので、その目的
とするところは、シールド工事によるセグメント
構造物並びに既設構造物を簡単な設備を用いて簡
単に拡幅でき、かつその拡幅する長さ、方向、断
面寸法を任意に選べるようにすることにある。

先ず本発明工法の原理を第３図イ〜ホに基づい
て説明する。

図はシールド工事によつて築造されるセグメン
ト構造物１での拡幅の場合を示したもので、当該
構造物１における拡幅予定部２の周壁一部に、ピ
ン構造の回転中心Ｏを持つ刃口ガードシエル３を
回転自在に取付けておき、該刃口ガードシエル３
に、ジヤツキ等にて構造物１の図示しないセグメ
ント等に反力をとつて回転方向の推進力を与える
ことにより当該刃口ガードシエル３を地盤内に押
し込み、これによつて、刃口ガードシエル３の長
さを回転半径とする拡大部４を掘削するものであ
る。

つまり、セグメント構造物１の周壁に、一端を
回転中心として取付けられる刃口ガードシエル３
が、回転方向へ推進力を与えられて、地盤内に押
し込まれることで、拡大部４が掘進可能であると
いう論拠に基づくものである。

従つて半径Ｒであるシールド構造物１の周壁に
回転中心Ｏをとつて長さ2Rの刃口ガードシエル
３を取付け、これに回転方向への推進力を与える
ことで同図イに示した如き半径2Rの偏芯した拡
大部４が掘削可能となる。

上述と同様にして半径Ｒのシールド構造物に
ｒ、及びＲの回転半径をもつ刃口ガードシエル３
を用いることで、夫々同図ロ，ハに示した拡大部
４を掘削することができる。

又、当該構造物１に対して、回転半径Ｒの刃口
ガードシエルを用いて、順次繰返し拡幅すること
により同図ニに示したような任意の空間４ａを構
築することもできる。

更にまた並設した２つのシールド構造物１，
１′に対して、その一方に回転半径Ｒを持つ刃口
ガードシエルを取付け、上述のように推進力を与
えて拡幅すれば同図ホ中実線で示した如く両構造
物１，１′を連通状態とすることができ、又回転
半径ｒを持つ刃口ガードシエルを用いれば、図中
破線で示した如く両構造物１，１′間に拡大部４
を掘削することができる。

次に本発明工法をシールド工事によるセグメン
ト構造物を示した一具体例に基づいて詳述する。

第４図、第５図に示したように、セグメント構
造物１は普通のセグメント２により組立てられる
が、その拡幅予定部分には、当該セグメント２に
かえてセグメント型式が異なる特殊セグメント５
を組立てゝおく。

この特殊セグメント５は、浮動セグメント５ａ
と、その一端側にあつて、該セグメント５ａの外
側に配した刃口ガードシエル６とからなり、両者
５ａ，６の一端がピン構造７の回転中心Ｏをもつ
て、シールド構造物１に回転自在なるよう枢着さ
れている。

この特殊セグメント５は、通常の場合、つまり
シールド構造物１をシールド工事によつて築造す
る場合は、ボルト等にて普通のセグメント２に固
定しておき、必要に応じて取外しできるようにし
ておく。

又、施工状況に応じて上記浮動セグメント５ａ
及び刃口ガードシエル６は、その大きさ、数を予
め設定しておく。

又、上記特殊セグメント５の取付けに際して
は、普通のセグメント２と、浮動セグメント５ａ
との間に、刃口セグメント６の刃口６ａに対応し
た寸法を有する呼び込み用のコの字形セグメント
８を介在させておく。

尚、上記特殊セグメント５の組立ては一次覆工
時に行なう。

そこで拡幅掘削に際しては、シールド構造物１
内の所定位置に刃口ガードシエル押込機９を第８
図ロに示したようにセツトし、反力ジヤツキ１
０，１０′によつて、浮動セグメント５ａをサポ
ータ１１にて支持することにより、拡幅掘削準備
を完了する。

次に上記押込機９の主ジヤツキ９′を刃口ガー
ドシエル６に連枢して、これに推進力を与え、第
８図ハに示した如く外側へ押し出して地盤中に押
し込む。

上記刃口ガードシエル６の押し込みは、排土を
行なうことなく単に地盤に圧入するようにしても
よく、また第９図の如く、送排泥設備１２を用
い、ウオータージエツトによる掘削、排土を行な
いながら押し込むようにしてもよく、それは状況
に応じて任意に選定すればよい。

上述のように刃口ガードシエル６を所要回転角
だけ押し込んだ後、ガードシエル１３を第８図ハ
に示した如く継ぎ足し、再び推進力を与えて押し
込み以下これを繰返して押し込むと、刃口ガード
シエル６は当初第８図イの位置にあつたものが、
回転中心Ｏを中心として同図ニの位置まで回転変
位し、シールド構造物１内に戻り、押し込みが終
了する。

従つて、地盤は、上記刃口ガードシエル６の長
さを回転半径とした円弧状に拡幅掘削される。

刃口ガードシエル６の押し込み完了後、ガード
シエル１３……により防護された内側の土砂は、
浮動セグメント５ａ等を取り外した後、取り除
き、さらに二次覆工１４を行なうことで同図ホに
示す如くシールド構造物１の一側に拡幅部分１５
が築造される。

こゝで、上記刃口ガードシエル６としては、第
６図、第７図に示した如きコの字形状のもの、又
は、第１１図、第１２図に示した刃口ガードシエ
ルが用いられる。

上記コの字形状刃口ガードシエルを用いると、
上述のようにして当該刃口ガードシエル６の断面
形状に地盤は掘削されるものであり、従つてこれ
に継ぎ足されるガードシエル１３も同一形状のも
のが用いられるので、上述のように刃口ガードシ
エル６の押し込み完了後にあつて、当該ガードシ
エル１３……の内側の土砂を取り除くことにな
る。

これに対し第１１図に示す刃口ガードシエル６
を用いると全断面にわたる掘削が可能となるので
あり、従つて当該刃口６ａの断面形状は状況に応
じて任意に選定使用することゝなる。

更に、刃口ガードシエル６及びガードシエル１
３……には、既知の如く第６図、第１１図、第１
２図に示した如くウオータージエツト用孔１６、
送泥口１７、排泥口１８が設けてあり、これに送
排泥設備１２を第９図に示す如く接続すること
で、ウオータージエツトにより掘削、排土を行な
いながら刃口ガードシエル６を押し込んで掘削し
得る。

又、刃口ガードシエル６は第１０図に示したよ
うに複数個隣接して押し込むようにしてもよく、
このようにする場合は側板６ｂを省くこともでき
る。

又、刃口ガードシエル６とガードシエル１３
は、上述のように回転中心Ｏを支点として回転さ
せることで地盤に押し込むのであるから、側面略
扇形状に形成するのがよい。

又、上記実施例では刃口ガードシエル６を、第
４図、第５図に示したように上側のみに枢着し
て、これを回動させるようにしているが、刃口ガ
ードシエル６，６を上下対称にピン構造により枢
支しておき、この両刃口ガードシエル６，６を同
時に押し込んで回動させ地中で突き合わせるよう
にしてもよく、また、第１３図につき後述の如
く、シールド構造物でなく他の構造物１ａにも導
入することが可能である。

また図示例では、刃口ガードシエル６を第５図
に示した如く呼び込みセグメント８の位置からシ
ールド構造物１内へ進入するまで回動させるよう
にしているが、上記の如きセグメント８を設けず
に、刃口ガードシエル６をシールド構造物１の外
側に接するまで回動させてもよい。

又、ガードシエル１３は適当な厚みを持たせ、
内部にクラウト材等を注入したり、PC鋼線によ
りテンシヨンをかけるようにすることも可能であ
る。

上記の第１３図は既設構造物１ａの拡幅を示し
ており、この場合は、当該構造物１ａの拡幅予定
部分に、前述の刃口ガードシエル６を有する特殊
セグメント５が枠体１９を介して組立てられると
共に、枠体１９に刃口ガードシエル押込機９を組
付け、更に同構造物１ａには、刃口ガードシエル
６及びガードシエル１３の断面形状、例えばコの
字形状の切込み部２０を破設しておく。

このようにした後、刃口ガードシエル６を上記
切込み部２０に位置合わせし、上記押込機９によ
り地盤に押し込み、所定量押し込んだ後、ガード
シエル１３を継ぎ足し、再び押し込み、この作業
を繰返して刃口ガードシエル６の刃口６ａが同構
造物１ａに接した状態で押し込みを完了するか、
又は刃口６ａが接する部分を予め図示の如く切欠
２１しておく場合は、刃口６ａが切欠２１を貫通
するまで押し込んでから押し込みを完了する。

次いでガードシエル１３……の内側の土砂、並
びに当該構造物１ａの一部１a′を取り除いて拡幅
部を築造する。

第１４図ないし第１８図は本発明工法による拡
幅施工応用例を夫々示したもので、第１４図は、
セグメント構造物１としてのトンネルの左右両側
に拡幅部分１５を築造した地中ケーブル接続個所
の拡幅例、第１５図は垂直に構造した既設構造物
１ａの底部一側に拡幅部分１５を築造した下水通
入孔の拡幅例、第１６図はセグメント構造物１の
一側に拡幅部分１５を築造した安全帯、機器設置
帯の拡幅例、第１７図はセグメント構造物１とし
てのパイロツトトンネルの左右両側に拡幅部分を
築造した複線トンネル例、第１８図はセグメント
構造物１としての本トンネルに大径の偏心拡幅部
分１５を築造した地下鉄道駅部拡幅例である。

以上説明したように本発明に係る地下構造物拡
幅工法によれば、構造物１，１ａの拡幅予定部に
刃口ガードシエル６の一端をピン構造７の回転中
心Ｏをもつて枢支しておき、上記刃口ガードシエ
ル６を、ジヤツキ９′等にて回転方向へ推進させ
て土中に押し込み、該刃口ガードシエル６を所要
量押し込んだ後、これにガードシエル１３を継ぎ
足し、再び推進力を与えて押し込み、以下これを
繰返して上記刃口ガードシエル６の回転範囲を拡
幅掘削するようにしたから、地上の諸条件による
制約を受けることなく拡幅築造できることはもと
より、刃口ガードシエル６を幅方向に接続する数
や、その組立て位置及び向きや、その長さを適当
に設定することによつて拡幅する長さや、方向及
び断面寸法を任意に選定することができ、又繰返
しの拡幅工事により任意の大きな空間をも構築で
きるだけでなく、土質、地下水圧に応じた掘削方
法を選ぶことができるので、あらゆる地層での拡
幅施工が可能であり、更に従来工法に比べて構造
物１，１ａの掘削断面が小さいので、ガードシエ
ル１３………のまわりの土に対する影響が極めて
少ないから、地盤改良工事を施すことも極めて少
ないか、又は不要となり、設備は簡単で、かつ作
業手順、操作も簡単であるため、短期に、かつ廉
価に拡幅の施工を行なうことができる。

又、刃口ガードシエル６の回転支持点を構造物
１，１ａにとれゝばよいから、シールド工事によ
るセグメント構造物１及び既設構造物１ａの何れ
にも拡幅施工でき、又ガードシエルにテンシヨン
がかけられるので、強度上も有利である。

【図面の簡単な説明】

第１図イ〜ヘ、第２図イ〜ニは従来の拡幅施工
工法の具体例を夫々示した各工程断面図、第３図
イ〜ホは本発明に係る地下構造物拡幅工法の各種
拡幅施工例を示した各原理図、第４図、第５図は
同工法における一具体例を夫々示したセグメント
組立状態の縦断側面図と半横断面図、第６図は同
工法に用いられる刃口ガードシエルの一例を示し
た縦断面図、第７図は第６図における−線矢
視断面図、第８図イ〜ホは同工法におけるセグメ
ント構造物拡幅施工例を施工順に示した各横断面
図、第９図は同工法の他の拡幅施工例を示した縦
断側面説明図、第１０図、第１１図、第１２図は
同工法に用いられる刃口ガードシエルの変形例を
夫々示した各斜視図、第１３図は同工法における
既設構造物拡幅施工例を示した縦断側面図、第１
４図、第１５図、第１６図、第１７図、第１８図
は同工法における構造物拡幅施工応用例を夫々示
した各断面図である。 １，１ａ……構造物、６……刃口ガードシエ
ル、７……ピン構造、９′……ジヤツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 既設構造物並びにセグメント構造物の拡幅工
   法にあつて、上記構造物の拡幅予定部に刃口ガー
   ドシエルの一端をピン構造の回転中心をもつて枢
   支しておき、上記刃口ガードシエルをジヤツキ等
   にて回転方向へ推進させて土中に押し込み、該刃
   口ガードシエルを所要量押し込んだ後、これにガ
   ードシエルを継ぎ足し、再び推進力を与えて押し
   込み、以下これを繰返して上記刃口ガードシエル
   の回転範囲を拡幅掘削するようにしたことを特徴
   とする地下構築物拡幅工法。 ２ 刃口ガードシエルを土中に圧入した後、ガー
   ドシエルに防護された内側の土砂を取り除くよう
   にした特許請求の範囲第１項記載の地下構築物拡
   幅工法。 ３ ウオータージエツトにより掘削、排土しなが
   ら刃口ガードシエルを土中に押し込むようにした
   特許請求の範囲第１項記載の地下構築物拡幅工
   法。