JPS6294690A - 水中シ−ルド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 γ産業上の利用分野Ｊ 本発明は、水中シールド工法に関するものである。

ｌ従来の技術」 従来、主に都市の軟弱地盤下で採用されるシールド工法
は、地ド空間の利用の増大に伴い、土被りが増大する傾
向にあり、その結果、近時は高水圧下での施工が要求さ
れる例が多い。

しかし、従来のシールド工法では、主にシールド機テー
ル部のシールに問題が有って５ｋｇｆ／Ｃｍ以上の水圧
下での施工実、ｖ１は見受けられない。現在このシール
ド機テール部のシールは、テールシールに天然ゴム、合
成ゴム、鋼（ワイヤーブラシ等）等を用い、多段に、装
置して防水に対処しているが、必ずしも完全であるとは
言えず、５にｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ’程度の水圧下ではシ
ール材の頻繁な交換作業を必要とし、１０　ｋ　ｇ　ｆ
　／　ｃ　ｍ”程度の水圧下ではほとんどシールが不可
能であることが知られている。

そこで本発明は、上記欠点に鑑みなされたもので、トン
ネル内を水で充填することにより水圧が１０　ｋ　ｇ　
ｆ　／　ｃ　ｍ’以上の高水圧であっても掘削可能な水
中シールド工法を提供することを目的としたものである
。

ｒ問題点を解決するための手段」 上記の目的に沿い、先述特許請求の範−を要旨とする本
発明の構成は前述問題点を解決するために、第一工程と
して、水を充填した発進立坑を掘削し、第二工程として
、該発進立坑内に、地上で組立てた泥水シールド機を搬
入し、第三工程として、上記泥水シールド機により目的
とするトンネルを水中より掘進開始し、第四工程として
、上記発進立坑内および掘進中のトンネル内を周辺地盤
の水圧と略等水圧に保ちながら掘進を継続し、第五工程
として、到達立坑までの掘進終了後に、該トンネル内の
排水を行なうようになしたことを特徴とする技術的手段
を講じたものである。

１作用」 それ故１本発明水中シールド工法は、掘進中のトンネル
内がトンネル周辺と等水圧となるため、水の移動がなく
、シールド機テール部のシールを行なわなくても施工可
能となる。但し、泥水シールド機の泥水圧は周辺水圧よ
りも高く設定するのが原則であるから、この差圧分に対
処できるだけのシールを必要とすることは無論である。

Ｔ実施例１ 次に、本発明の実施例を添付図面に従って説明すれば以
下の通りである。

図中、１か発進立坑で、本発明法は、先ず、第一工程と
して、水を充填した該発進立坑ｌを掘削する。図示例に
おいて、この発進立坑ｌは、ケーソン工法によっている
が、深い発進立坑ｌを掘削する方法として従来も行なわ
れている地中壁工法によって該発進立坑ｌを掘削しても
よいことは無論である。

そして、ヒ記水を充填した該発進立坑１を掘削するには
、掘削部に順次水を充填（注水せずに涌き水を利用する
こともできる）する方法と、掘削完了後に水を注入する
方法の何れでもよいが、前者の掘削部に順次水を充填す
る方法を採用すると、トンネル掘進開始場所を作業性に
優れた構成に加工することができる。具体的には埋設す
るケーソンの側壁または地中壁に、後述する泥水シール
ド機２の発進坑口３を予め形成しておくことも可能であ
る。ケーソンの場合はこの発進坑口３を予め形成すると
、ケーソン自体の強度が低下することになるが、前説自
在な図示しない鋼材をこの発進坑口３内に嵌入しておく
ことで該ケーソンの埋入施工に支障を生じない強度を確
保することができ、また地中壁にこの発進坑口３を形成
するには、その部位に、同じく図示しない、発泡樹脂材
や板材等の破砕しやすい詰物を予め詰込み、地中壁完成
後に除去してこの発進坑口３を形成することができ、こ
れらは、発進立坑１よりトンネルを掘進開始する際の作
業を、コンクリート壁を掘削して発進坑口３を形成する
従来法に比して、大幅に簡略化できるものである。

次ぎに、本発明は、第二１程として、該発進立坑１内に
、地上で組立てた泥水シールド機２を搬入する。この泥
水シールド機２はクレーン等により発進立坑１の水中に
搬入するもので、必要時はダイパーの補助を得ながら行
なう、無論１発進立坑１内に搬入した該泥水シールドａ
２は、所定位置に配置するもので、前述した発進坑口３
が形成されている場合は、この発進坑口３内にカッター
デスク２ａを含む泥水シールド機２の先端部を嵌入する
。また、発進坑口３が予め形成されていない場合は、泥
水シールド機２の搬入に先立って、あるいは発進立坑１
にスペースが充分得られるなら泥水シールド機２の搬入
後に、該発進坑口３を水中作業によって形成して泥水シ
ールド機２の先端部を該発進坑口３内に嵌入する。従来
法のシールド工法において、この発進坑口３の形成作業
は鏡開りと称されており、この鏡開りによって、高水圧
部が大気圧部に露出するものであるから、最も危険性が
高く、そのため、該鏡開りに先立って周辺地盤の改良を
確実に行なう必要が有ったが、本発明法においては、発
進坑口３の内外は同水圧に設定できるため地盤改良の必
要は無く、困難な水中作業を伴なうも、全体の作業量及
び経費は低減せしめることが可能である。

そして、第三工程として、上記泥水シールド機３により
目的とするトンネル４を水中より掘進開始する。トンネ
ル４を掘進開始するには、第１図に示すごとく、地上に
泥水ブ１．ラント５、送排泥ポンプ６を設置し、この送
排泥ポンプ６に連結した送水管７ａと排泥管７ｂの先端
は、泥水シールド機２のバルクヘッド２ｂを挿通して該
泥水シールドａ２に連結され、また、地上あるいは発進
立坑ｌ内に配した油圧源等のパワーユニット８よりのパ
イプ１０は推進ジヤツキ２ｃ　、２ｃ及びカッターデス
ク２ａの油圧モータ（図示せず）等に連結して、この送
排泥ポンプ６及びパワーユニット８を地上で制御して行
なう。

さらに、第四工程として、上記発進立坑１内および掘進
済のトンネル４内を周辺地盤の水圧と略等水圧に保ちな
がら掘進を継続する。この掘進は、水中で行なわれる点
を除いて、従来の泥水加圧式シールド工法と変ることが
ない。すなわち、泥水シールド機２の位置はジャイロコ
ンパス等テ測定し、切羽の状態、推進ジヤツキ２ｃ、２
ｃの荷重等を検知して姿勢制御、掘削制御を行なう。

また、掘削したトンネル４内に順次セグメント１４を組
立てるには、トンネル４内に後方潜水艇１１、点検潜水
艇１２、セグメント運搬船１３を配置する。そして、発
進立坑ｌの底部でセグメント迂搬艇１３にセグメント１
４を載せ、該セグメント運搬艇１３をリモートコントロ
ールにヨリ泥水シールド機２のテール部位まで進行させ
る。そこで、セグメン）４搬艇１３上のセグメント１４
はエレクタ−２ｄを使用して所望位置にセットする。こ
のエレクタ−２ｄは、近時セグメント１４の組立と締着
との双方を自動的に行なうものが開発されているのでモ
ニターで監視しながら地上で制御して行なうこともでき
るが、本実施例では組立てを後方潜水艇１１内の作業者
が制御して行ない、セグメント１４の締着はダイパー、
またはマニピュレータｌｌａで行なっている。

上記後方潜水艇１１は、地上に設置した換気装置に連結
する通気管１５が連結され内部気圧を所望に設定できる
ようになして作業室として利用できるようになしている
。また、送排泥ポンプ６は可能なかぎり切羽近くに設置
することが送排泥効率りで好ましく、パワーユニ・ント
８は泥水シールド機２の近くに配することが配管及び油
圧効率上で好ましいため、この後方潜水艇１０こは、送
排泥ポンプ６及びパワーユニット８、電気設備９等を収
納して機械室としても利用し、さらには、ダイパーのた
めの休憩室、減圧室としても利用している。また、上記
点検潜水艇１２は、ダイ／＜−及び後方潜水艇１１の作
業者の移動用・休憩用にも兼用できるように／＼−２チ
１２ａを設けである。

上記第四工程の掘進を継続するに際して、泥水シールド
機２の掘進に伴なう、ケーブル（図示していないが後方
潜水１１％ｌｌの゛を気設備９への電源ケーブル）、フ
レキシブルホースは地上で延設し、鋼管はダイパーによ
り発進坑口３の近くで延設する。このフレキシブルホー
スと鋼管とは、送水管７ａ、排泥管７ｂ、通気管１５等
であって、これらは、使用条件によりフレキシブルホー
スまたは鋼管が選択使用されるものである。なお、地盤
の状ｙＥが良好な場合は、送水管７ａを地上まで延設せ
ずに、トンネル４内の清水を切羽に送水するようになし
てもよい。

上記、氷中掘進は、地山の崩壊が少ないため、セグメン
ト１４による覆工に変え、泥水シールド機２が掘進した
分、発進立坑ｌ内よりヒユーム管等を順次押し出す推進
工法を応用して掘進することも可能である。

そして、最終の第五工程として、到達立坑（図示せず）
までの掘進終了後に、該トンネル４内の排水を行なう。

上記排水に先立って、必要が有れば二次覆工をする。従
来のシールド工法におけるセグメントは未設構造物とし
て扱われており、セグメントの断面決定は、水圧、土庄
、自重、ジヤツキ推進力等の荷重を考慮して決定してい
るが、高水圧下においては水圧の占める割合が大きい。

しかし１本発明の場合、セグメント１４を仮設構造物と
して扱うと、水圧は相殺され、断面剛性が小さくなる経
済的効果を生ずる。但し、この場合はトンネル４内の排
水に先立って、完成時のトンネル剛性を確保する必要が
有ることは無論である。したがって、スチールセグメン
ト等の仮設構造物で一時覆工した場合は、移動式型枠等
を使用して水中コンクリートにより二次覆工すればよい
。

さらに、排水後の該トンネル４は、使用目的にもよるが
、最終覆工、内部構築等を行なって完成する。

なお１図中、ｌｌａは点検潜水艇１２のｌ＼ラッチ２ａ
に小結するハツチ、２ｅはテールシールを示すものであ
る２また、第２図中、後方潜水艇ｌｌ内に配した。送排
泥ポンプ６と、パワーユニット８と電気設ｆｉ９とは第
１図の地上配したものを移動したものであり、第２図に
は示していないが、このパワーユニット８からは前述と
同様に泥水シールド＠２ヘパイブ１０が連結される。ま
た、この送排泥ポンプ６は、地上のものと別に送水管７
ａと排泥管７ｂの途中に多段式に介在されることもある
。

「発明の効果１ 本発明は上記のごとく１周辺地盤と等水圧の水中より掘
進開始するため、出水を目的とした発進坑口３の周辺地
盤改良を必要としない新規な水中シールド工法を提供す
るものである。

また、本発明は、泥水シールド機２の掘進中、１ンネル
４内とトンネル４周辺とが等水圧であるため、泥水シー
ルド機２のテール部のシールは泥水圧と静水圧との差圧
に抗することができる簡易なものでよく、同様に、泥水
シールド機２の本体を薄くすることができ、泥水シール
ド機２を簡略化できるばかりか、その外径を小さくしテ
ールボイドを小さくすることができる水中シールド工法
を提供するものである。

さらに、本発明は、バルクヘッド２ｂの背面にも水圧が
加わるため、バルクヘッド２ｂの剛性を小さくできると
ともに、泥水シールド機２の推進力が減少される。例え
ば、水深Ｌｏｏｍの場合、１００ｔｆ／ｍ”の推進力の
減少が計られ、この分推進ジヤツキ２ｃ　、２ｃの設備
軽減が可能であり、高水圧下でも掘進可能な水中シール
ド工法を提供することができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明水中シールトエ法にょる掘進開始時の縦
断面図、第２図は本杭となるトンネル掘進時の縦断面図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第一工程として、水を充填した発進立坑を掘削し、 第二工程として、該発進立坑内に、地上で組立てた泥水
   シールド機を搬入し、 第三工程として、上記泥水シールド機により目的とする
   トンネルを水中より掘進開始し、 第四工程として、上記発進立坑内および掘進中のトンネ
   ル内を周辺地盤の水圧と略等水圧に保ちながら掘進を継
   続し、 第五工程として、到達立坑までの掘進終了後に該トンネ
   ル内の排水を行なうようになしたことを特徴とする水中
   シールド工法。