JPS63223295A - シ−ルド・トンネルの地中接合装置 - Google Patents

シ−ルド・トンネルの地中接合装置

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JPS63223295A
JPS63223295A JP5608687A JP5608687A JPS63223295A JP S63223295 A JPS63223295 A JP S63223295A JP 5608687 A JP5608687 A JP 5608687A JP 5608687 A JP5608687 A JP 5608687A JP S63223295 A JPS63223295 A JP S63223295A
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tunnel
shield
shield machine
skin plate
joint
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東 洋二
西岳 茂
射場 繁輝
雅彦 杉山
丹羽 章夫
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Shimizu Construction Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Shimizu Construction Co Ltd
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  • Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)

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】 「産業上の利用分野」 この発明は、■本のトンネルを2台のシールド機を用い
てトンネルの両端部から掘削して途中で接合する際のシ
ールド・トンネルの地中接合装置に関するものである。
「従来の技術」 従来、トンネルを完成させるために、2台のシールド機
を用いることによりトンネルの両端部から掘削して途中
でシールド機を接合する工法としては、第11図に示す
ような、凍結工法を用いたものが知られている。
図において、符号Gは両端部から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、地山G内では紙
面に対して右側に一方のトンネルTaを掘削したシール
ド機lと、左側に他方のトンネルTbを掘削したシール
ド機2とが所定の間隔(約30c−程度)の地山Giを
残した状態で向かい合っている。シールド機1.2の後
方に形成されたトンネルTa5Tbの壁面は、セグメン
ト3a。
3bによって覆工が行なわれている。また、シールド機
!、2の先端部には、スキンプレートla、 2aに対
して所定の傾斜角(α=17°〜25° )で、また周
方向に所定のピッチで地山G内に穿孔式凍結管4a、 
4bが設置されていると共に、スキンプレートla、2
aおよび最前部のセグメント3a、 3bには、その全
内周面に貼り付け式凍結管(図示路)が設置されている
。これら穿孔式凍結管4a、 4b及び貼り付け式凍結
管は、凍結プラント(図示路)に接続されている。
そして、前記スキンプレートla、 2aに設置された
穿孔式凍結管4as 4b及び貼り付け式凍結管に、凍
結プラントから移送されるブラインを循環させ、これに
より、トンネル接合部の地山Giを囲むように、スキン
プレート’ms 2gの外周部の地山に凍土G「を形成
した後、シールドm%、2の前部5ax5bを解体し、
次いで、前記シールド機1.2間に残された地山Giを
掘削し、その壁面を覆工することにより左右から掘削し
てきたトンネルTaとTbとを接合させて、シールド・
トンネルを完成させるのである。
「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のシールド・トンネルの接合方法に
おいては、補助工法として前記穿孔式あるいは貼り付け
式凍結管を用いた凍結工法が適用されているが、この場
合、シールド機1.2間に隙間が残されたままとなって
おり、この隙間からの水や土砂の侵入を防止するために
、シールド機1.2の接合部付近に大規模な凍土Gfの
形成を必要とし、そのために長期間の凍土形成期間や多
くの工費を要するとともに、接合作業中の凍土Gfの維
持のために温度計測等の管理が必要であること、さらに
、凍結時の凍土Gf膨張および解凍時の地盤沈下の恐れ
があること等さまざまな問題点かあった。
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、トン
ネル接合部付近の地山Gに施工する凍土Gfを小規模な
ものとすることで、トンネルの接合作業に要する工費や
工期を大幅に低減することのできるシールド・トンネル
の地中接合装置を提供することを目的としている。
「問題点を解決するための手段」 前記問題点を解決するために、本発明はトンネルの両端
部から掘削して、途中で接合させる2台シールド機の内
、少なくとも一方のシールド機のスキンプレート先端部
に設けられた筒状の接合部の内周面に沿って貼り付け式
冷却管を設けたことを特徴としている。
この場合、接合部の外周面に凹凸部を形成することが望
ましい。
「作用 」 接合部に設けられたスキンプレートが、トンネル接合部
周囲の地山に対する支保工として作用するとともに、そ
の内部に設けられた貼り付け式冷凍管により、トンネル
接合部周囲の地山に凍土が形成され、そのために大きな
止水効果を有する。
また、接合部のスキンプレートの外周面に凹凸部が形成
されている場合には、凍土造成範囲の地山と大きな面積
で接触し、凍土への熱の伝達効率が向上する。
「実施例」 以下、本発明の実施例を第1図ないし第10図を参照し
ながら説明する。これらの図において、前記第11図に
示した構成要素と同一の要素については同一符号を付し
である。
まず、第1図ないし第6図を参照して第1の実施例を説
明すると、図において符号Gは両端部から掘削してきた
シールド・トンネルの接合部付近の地山であり、地山G
内では紙面に対して右側に第1のトンネルTaを掘削し
た第1のシールド機1と、左側に他方のトンネルTbを
掘削した第2のシールド機2とが所定の間隔(約30c
m程度)の地山Giを残した状態で向かい合っている。
また、第1のシールド機lの後方に形成されたトンネル
Taの壁面は、セグメント3aによって覆工されている
とともに、第2のシールド機2の後方に形成されたトン
ネルTbの壁面は、セグメント3bによって覆工が行な
われている。そして、以上の構成において、第1のシー
ルド機lと第2のシールド機2は、築造すべきトンネル
の両端側からそれぞれトンネルTa、Tl)を掘削して
それらを途中で接合する構造の地中接合装置Sを構成し
ている。
前記第1のシールド機1は、円筒状に形成された第1外
側スキンプレート(外筒)laと、この内部に収納され
、第1のシールド機1の軸線方向に摺動自在な掘削装置
本体11とからなっている。
前記掘削装置本体11は、略円筒状に形成された第1ス
キンプレート(内筒)llaと、その内部に設けられ、
このスキンプレートllaと直角に固定された円板状の
第1仕切板13と、この仕切板13の後方(トンネルT
a側)に延在する前記第1スキンプレートllaよりも
小径な第1支持筒12で構成されている。
前記第1仕切仮13の前部には、第1カツタ装置14が
、その軸体15が第1仕切板13に軸支されることで、
取り付けられている。前記第1支持筒12は、シール機
構を有する軸受部16を介して、前記第1のシールド機
lの軸線方向に摺動自在に支持され、これにより第1カ
ツタ装置14を含む掘削装置本体11は、第1のシール
ド機1の軸線方向に摺動自在に支持されている。
そして、第1スキンプレートLlaは、第1図(b)に
示すように、筒状の接合部を形成しており、その内周面
に沿って貼り付け式冷却管30が設けられているととも
に、外周面に凹凸部11bが形成されている。さらに、
貼り付け式凍結管30は、必要に応じて図示されない凍
結プラントに接続されるようになっている。
第1のシールド機lには、その第1外側スキンプレート
laの内周面中程に、第1スキンプレート補助リング1
0が設けられ、この背面(トンネルTa側)には、その
周方向に間隔を置いて複数の第1推進ジヤツキ17が固
定されている。また、このスキンプレート補助リングI
Oの後方には、同様に第1補助プレート18が設けられ
ると共に、この補助プレートI8には、前記第1のシー
ルド機l前方に向って押出ジヤツキ(駆動機構及び移動
機構)19が取り付けられ、この押出ジヤツキ19の作
用端19aは前記第1仕切板13背面に当接されている
。さらに、前記第1外側スキンプレート1aと第1スキ
ンプレー)11aとの間の隙間には、たとえばウレタン
製のりツブシール等の上水手段(図示路)が設けられて
いる上に、掘進中には、注油管(図示路)によりグリス
等が給脂され、該隙間に水などが侵入することを防いで
いる。そして、前記第1外側スキンプレート1aと掘削
装置本体11とは、通常の掘削時においては、図示しな
い固定手段により固定されて一体となって動くように構
成されている。
一方、前記第2のシールド機2には、前記第1外側スキ
ンプレート1aと同径の円筒状に形成された第2外側ス
キンプレート2aが設けられており、この外側スキンプ
レート2a先端部には、これに直交するように第2仕切
板23が設けられている。
また、この仕切板23の前部には、第2カツタ装置24
が、その軸体25が第2仕切板23に軸支されることで
、取り付けられている。また、第2仕切板23の後方に
は、前記第2外側スキンプレート2aより小径な第2支
持筒22が設けられ、この支持筒22が、シール機構を
有する軸受部26を介して前記第2のシールド機2の軸
線方向に摺動自在に支持されることで、前記第2カツタ
装置24が、このシールド機2の軸線方向に摺動自在に
支持されている。
また、前記第2外側スキンプレート2aは、内周面の中
程に第2スキンプレート補助リング20を有しており、
このスキンプレート補助リング20の背面(トンネルT
b側)には、周方向にわたって複数の第2推進ジヤツキ
27が取り付けられている。また、このスキンプレート
補助リング20の後方には、前記第1のシールド機lと
同様に、第2補助プレート28が設けられると共に、こ
の補助プレート28には、前記第2のシールド機2前方
に向って引き込みジヤツキ29(移動機構)が取り付け
られ、この引き込みジヤツキ29の作用端29aは前記
第2仕切板23背面に当接されている。また、第2外側
スキンプレート2aと第2カツタ装置24とは、通常の
掘削時においては図示されない固定手段により固定され
て一体となって動くように構成されている。
次に、第2図ないし第6図を用いて本発明の地中接合方
法について説明する。
(i)  一本のトンネルを、まず、紙面に対して右側
から第1のシールド機1を用いて第1カツタ装置14に
より地山Gを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグメン
ト3aにより覆工を行い、そのセグメント3aに反力を
取って第1推進ジヤツキ!7を作動させることにより一
方のトンネルTaを築造していくと共に、左側から第2
のシールド機2を用いて第2カツタ装置24により地山
Gを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグメント3bの
覆工を行い、そのセグメント3bに反力を取って第2推
進ジヤツキ27を作動させることにより他方のトンネル
Tbを築造していく。そして、接合地点において第1の
シールド機lと第2のシールド機2とを、第2図に示す
ように、所定長さの地山Gi(約30am )を残して
対向させる。
(ii)  次に、第1のシールドI/alの第1外側
スキンプレートlaと掘削装置本体11との固定手段、
および第2のシールド機2の第2外側スキンプレート2
aと第2カツタ装置24との固定手段を解除する。
(iii)  次に、第3図に示すように、第1及び第
2外側スキンプレートla、 2aはそのままの状態で
、前記引き込みジヤツキ29を駆動することで、第2カ
ツタ装置24を第2外側スキンプレート2aに対して摺
動させながら、前記第2スキンプレート補助リング20
と当接する位置まで後退させると同時に、第1カツタ装
置14及び押出ジヤツキI9を駆動することで、2台の
シールド機1,2間に残された地山Giを掘削しつつ、
掘削装置本体11を、その第1スキンプレートllaを
第1外側スキンプレート1aに対して摺動させながら前
進させる。
(iv)  ffj記掘削装置本体11の第1スキンプ
レート11aが摺動移動して、第4図に示すように、ち
ょうど第1及び第2外側スキンプレート’as 2aと
の隙間をまたいでこれを塞ぐ位置に達したならば、掘削
装置本体11の前進を停止する。また同時に、前記第1
スキンプレートllaの内周面に設けられた貼り付け式
凍結管30内に、図示されない凍結プラントから移送さ
れたブラインを循環させ、これによりトンネル接合部の
地山Giを囲むように、第1及び第2外側スキンプレー
トla、2aの外周部の地山に凍土Gfを形成する。
(v)  次に、第5図に示すように、掘削装置本体1
1を、その第1スキンプレートllaを残した状態で解
体すると同時に、第2のシールド機2の第2カツタ装置
24及び第1.第2推進ジヤツキ17.27も解体する
これにより、トンネルTaとトンネルTbとが貫通して
一本のトンネルが形成される。
(vi)  その後、第1及び第2外側スキンプレート
la、 2aの間に形成される隙間をその内側から覆う
状態で残った前記第1スキンプレートllaの両端部を
、それぞれこの第1外側スキンプレートla。
2aの内側から溶接して固定する。こ些により、この第
1スキンプレートllaはちょうどスリーブ状をした重
ね継手として作用する。
(vi)  そして最後に、スキンプレートの内側の壁
面にコンクリート31を打設することにより接合部の施
工を完了させる。
したがって、本発明のシールド・トンネルの地中接合装
置Sによれば、シールド機1.2間の外側スキンプレー
ト1a、2aの間の隙間を、第1スキンプレートlla
によって内側から覆うことにより、前記隙間にかかる土
水圧を支持することができるとともに、シールド機1.
2の接合部付近に小規模な凍土Gfを形成することによ
り、止水効果を向上させることができる。このように、
小規模な凍土を形成するだけで、十分な止水効果を得る
ことができるため、地山の凍結に要する工費や工期を大
幅に低減することができる。さらに、本発明の場合には
、第1のスキンプレートllaの外周面に凹凸部11b
が形成されているために、第1のスキンプレートlla
と凍土造成範囲の地山との接触面積が増大し、地山への
熱の伝達効率が向上し、効率良く凍土を形成することが
できる。
以下、第7図ないし第1O図を用いて本発明のシールド
・トンネルの地中接合装置の他の実施例を説明する。こ
れらの図において、前記第1の実施例に示した構成要素
と同一の要素については、同−符号を付してその説明を
省略する。
まず、第7図を用いて本発明の第2の実施例を説明する
と、本発明の地中接合装置Sは、第2のシールド機2の
先端部がアサガオ状に拡径しうるように、スキンプレー
ト2aの先端部に、周方向に互いに重なりあうとともに
、複数枚に分割されて円筒状に形成された拡径ブレード
35を備えており、第1のシールド機!のスキンプレー
)1aの先端部には、その内周面に沿って貼り付け式冷
却管30が設けられているとともに、外周面に凹凸部1
1aが形成された構成となっている。
そして、両端部からトンネルを掘進してきた第1、第2
のシールド機1.2を接合する際には、第2のシールド
機2のカッタ装置24の先端刃を縮小してスキンプレー
ト2aの内側に収納するとともに、前記第1のシールド
機Iのカッタ装置14を前進させながら掘進し、ついで
、第2のシールド機2の拡径ブレード35をアサガオ状
に拡径させた後、第1のシールド機1の先端刃を縮小さ
せるとともに、第1のシールド機を推進させることによ
りシールド機1.2を接合させ、さらに、拡径ブレード
35を第1のスキンプレート1aの先端部に密着させた
後、前記スキンプレートlaの先端部に設けられた貼り
付け式冷却管30内に、図示されない凍結プラントから
移送されたブラインを循環させ、これによりトンネル接
合部の地山Giを凍結させ、シールド機1.2の接合部
付近に小規模な凍土Gfを形成する。以下、前記第1の
実施例と同様に、スキンプレートを残したまま第1、第
2のシールド機を解体するとともに、前記スキンプレー
トの内側にコンクリートを打設することによって、前記
接合部の壁面を覆工するようにしている。
したがって、この第2の実施例においても、前記第1の
実施例と同様の作用、効果を有するものとなっている。
つぎに、第8図を用いて本発明の第3の実施例を説明す
ると、本発明の地中接合装置Sは、先端部に嵌合凸部3
6が形成された第1のスキンプレート1aを有するとと
ともに、嵌合凸部36の内側に収納可能となるように先
端刃(図示せず)が縮小自在に構成された第1のカッタ
装置14を有する第1のシールド機lと、先端部の内側
に嵌合凸部36と嵌合する嵌合凹部37が形成された第
2のスキンプレート2aを有するとともに、第1のカッ
タ装置14と同様に先端刃(図示せず)が縮小自在に構
成された第2のカッタ装置24を有する第2のシールド
機2とからなっている。そして、第1のシールド機iの
スキンプレートlaの先端部の嵌合凸部36には、内周
面に沿って貼り付け式冷却管30が設けられているとと
もに、外周面には凹凸部11aが形成されてた構成とな
っている。
そして、両端部から掘進してきた第1のシールド機lと
第2のシールド機2とを接合させる際には、第1及び第
2のシールド機のカッタ装置114゜24の先端刃を縮
小させ、嵌合凸部36を嵌合凹部37に嵌合させること
により、第1のスキンプレートlaと第2のスキンプレ
ート2aとを連結させて接合部を周囲の地山から遮断し
た後、前記スキンプレートlaの先端部に設けられた貼
り付け式冷却管30内に、図示されない凍結プラントか
ら移送されたブラインを循環させ、これによりトンネル
接合部の地山Giを凍結させ、シールド機1.2の接合
部付近に小規模な凍土Gfを形成する。
以下、前記第1の実施例と同様に、スキンプレート1a
、2aを残したまま第1.第2のシールド機を解体する
とともに、前記スキンプレートla、2aの内側にコン
クリートを打設することによって、前記接合部の壁面を
覆工するようにしている。
したがって、この第3の実施例においても、前記第1の
実施例と同様の作用、効果を有するものとなっている。
つぎに、第9図を用いて本発明の第4の実施例を説明す
ると、本発明の地中接合装置Sは、先端部が外筒36と
内筒37とにより二重に形成されたスキンプレートla
を有する第1のシールド機1と、先端部38が第1のシ
ールド機lの外筒36より小径に形成されたスキンプレ
ート2aを有するシールド機2とからなっている。そし
て、前記外筒36は内筒37の内側に設けられたジヤツ
キ39,39.・・によって、シールド機1の軸線方向
に沿って前方へ摺動自在に支持されており、第2のシー
ルド機2のスキンプレート2aの先端部には内周面に沿
って貼り付け式冷却管30が配設されているとともに、
外周面には凹凸部11aが形成された構成となっている
そして、それぞれのシールド機1.2により両端部から
掘削してきたトンネルを接合する際に、第1のシールド
機!の外筒36をシールド機lの軸線に沿って前方へ摺
動させることによって、第1のシールド機lと第2のシ
ールド機2との間の隙間を覆った後、貼り付け式冷却管
30に図示されない凍結プラントから移送されたブライ
ンを循環させ、これによりトンネル接合部、の地山Gi
を凍結させ、シールド機1.2の接合部付近に小規模な
凍土を形成する。以下、前記第1の実施例と同様に、ス
キンプレートla、2aを残したまま第1、第2のシー
ルド機を解体するとともに、前記スキンプレートla、
2aの内側にコンクリートを打設することによって、前
記接合部の壁面を覆工するようにしている。
したがって、この第4の実施例においても、前記第1の
実施例と同様の作用、効果を有するものとなっている。
最後に、第10図を用いて本発明の第5の実施例を説明
すると、本発明の地中接合装置Sは、スキンプレートの
先端部が外筒41と内筒42とにより二重に形成されて
いるとともに、外筒41と内筒42との間に貫入リング
43が格納された第1のシールド機1と、スキンプレー
トの先端部が第1のシールド機lと同径の外筒43と内
筒44とにより二重に形成された第2のシールド機2と
からなっている。そして、前記貫入リング43は外筒4
Iと内筒42との間に設けられたジヤツキ45.45.
・・によって、シールド機lの軸線方向に沿って前方へ
摺動自在に支持されており、貫入リング43の外周面に
は凹凸部11aが形成されている。また、第1のシール
ド機lと第2のシールド機2のスキンプレートla、2
aの先端部の内筒42,44には、その内周面に沿って
貼り付け式冷却管30.30が配設されているとともに
、外周面には凹凸部11a、llaが形成された構成と
なっている。
なお、前記貼り付け式冷却管30を内筒42゜44の内
周面に設ける代わりに、第10図に示すように、第2の
シールド機2の外筒43と内筒44との間に貼付凍結管
30aを設けるようにしてもよい。
そして、それぞれのシールド機1.2により両端部から
掘削してきたトンネルを接合する際に、第1のシールド
機lの貫入リング43をシールド機lの軸線に沿って前
方へ摺動させることによって、第1のシールド機lと第
2のシールド機2との間の隙間を覆った後、貼り付け式
冷却管30に図示されない凍結プラントから移送された
ブラインを循環させ、これによりトンネル接合部の地山
Giを凍結させ、シールド機1.2の接合部付近に小規
模な凍土を形成する。以下、前記第1の実施例と同様に
、スキンプレートla、2aを残したまま第1.第2の
シールド機を解体するとともに、前記スキンプレート1
a、2aの内側にコンクリートを打設することによって
、前記接合部の壁面を覆工するようにしている。
したがって、この第5の実施例においても、前記第1の
実施例と同様の作用、効果を有するものとなっている。
なお、前記各実施例においては、接合部の外周面に凹凸
部を形成した場合について説明したが、凹凸部を設けな
いものについて適用できるのは勿論である。
「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、少なくとも一方
のシールド機のスキンプレート先端部に設けられた筒状
の接合部に、その内周面に沿って貼り付け式冷却管を設
けたものであるので、周囲の地山からトンネル接合部に
対して作用する土水圧を前記筒状の接合部によって支持
することができる。従って、スキンプレート内筒に設け
られた貼り付け式凍結管による前記凍土の形成規模を、
止水効果が期待できる程度の小規模なものにしうるので
、トンネル接合作業に要する工費や工期を大幅に低減す
ることが可能である。また、前記凍土形成規模の小規模
化により、従来の凍結工法で必要とされていた穿孔式凍
結管が不要となり、その設置に要する工期、コストが不
要となると共に、凍土の温度計測管理の省力化が可能に
なり、かつ、凍結時の凍土膨張及び解凍時の地盤沈下の
恐れが解消される、等の優れた効果を奏する。さらに、
本発明においては、スキンプレートの筒状の接合部の外
周面に沿って凹凸部が形成されているため、接合部と他
山との接触面積が増大し、その分、熱の伝達効率が向上
し、凍土造成期間をさらに短縮することができるという
優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の第1の実施例を示すものであり
、シールド・トンネルの地中接合装置を示す側断面図、
第1図(b)は内側に貼り付け式冷却管が没けられると
ともに、外周面に凹凸部が形成された接合部の拡大断面
図、第2図ないし第6図はそれぞれ本発明のシールド・
トンネルの地中接合装置を用いてシールド・トンネルを
接合させるところを説明するための側断面図、第7図は
第2の実施例を示す図であり、シールド・トンネルの地
中接合装置を示す側断面図、第8図は第3の実施例を示
す図であり、シールド・トンネルの地中接合装置を示す
側断面図、第9図は第4の実施例を示す図でありシール
ド・トンネルの地中接合装置を示す側断面図、第10図
は第5の実施例を示す図であり、シールド・トンネルの
地中接合装置を示す側断面図、第1I図は従来のシール
ド・トンネルの地中接合方法を説明する側断面図である
。 S・・・・・・地中接合装置、Gi・旧・・地山、Ta
、Tb・・・・・・トンネル、l・・・・・・第1のシ
ールド機、la・・・・・・第1外側スキンプレート、
2・・・・・・第2のシールド機、2a・・・・・・第
2外側スキンプレート、3a、3b・旧・・セグメント
、lla・・・・・・筒状の接合部、llb・・・・・
・凹凸部、14.24・・・・・・カッタ装置、3o・
旧・・貼り付け式凍結管。 三奏豊工穿株式“′ 第5図 :rにL                     
     二N。 第7図 」L 第8図 三英吏工jLi弐亦社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)前部に設けられたカッタ装置により地山を掘削し
    つつ、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てながら
    地中を推進するシールド機を2台一組として備え、築造
    すべきトンネルの両端部からそれぞれトンネルを掘削し
    てそれらを途中で接合する構造の地中接合装置であって
    、前記少なくとも一方のシールド機のスキンプレート先
    端部に設けられた筒状の接合部の内周面に沿って貼り付
    け式冷却管を設けたことを特徴とするシールド・トンネ
    ルの地中接合装置。
  2. (2)前記接合部の外周面に凹凸部を形成したことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のシールド・トンネ
    ルの地中接合装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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