JPS6322994A - シ−ルド・トンネルの地中接合工法 - 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】 「産業上の利用分」！Ｆ」 この発明は、■木のトンネルを２台のシールド機を用い
てトンネルの両端部から同時に掘削して途中で接合する
際のシールド・トンネルの地中接金工法に関する。

「従来の技術ゴ 従来、この種のシールド・トンネルの地中接合工法とし
ては、第７図に示すような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１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３０ｃｍ程度）の地山Ｇ１を
残した状態で向かい合っている。そして、シールド機１
．２の後方に形成されたトンネルＴ　ａ、Ｔ　ｂの壁面
は、セグメント３　ａ、　３　ａ、・・・、３　ｂ、　
３　ｂ、・・によって覆工が行なわれている。また、シ
ールド機１．２の先端部にはスキンプレート１ａ、２ａ
に対して所定の傾斜角（α−Ｉ７°〜２５°　）で、又
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Ｉａ、２
ａおよび最前部のセグメント３ａ　、３ｂには全内周面
に貼付は凍結管（図示せず）が設置された構成となって
いる。

そして、前記スキンプレーｈｌａ、２ａに設置された穿
孔式凍結管４ａ、□ｉｂ及び貼付は凍結管内にブライン
を循環さ仕ることにより、地山Ｇｉを囲むようにスキン
プレートｌａ、２ａの外周部の地山Ｏｆを凍結させた後
、シールド機１．２の前部５ａ。

５ｂ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
、シールド・トンネルを完成させる。

「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、接合地点において両方のシールド機相互間に
通常３０ｃｍ程度の隙間ができることになり、上水や土
留が完全とは言い錐く安全性に問題があること、また、
補助工法として主に採用される凍結工法は多くの工費や
工期を要すると共に、海底下での施工時に塩分の混入し
た凍土の強度が低下すること、凍結時の凍土膨張および
解凍時の地盤沈下の影響があること、凍土の管理が難し
いこと等の問題点があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされた乙ので、両側か
ら掘進してきた２台のシールド機を地中において所定の
寸法誤差範囲内で確実に接合させることにより、トンネ
ル接合部付近の地山Ｇからシールド機の接合部に作用す
る土水圧に対するノールや止水を確実なものとし、接合
作業を安全に行うことができると共に、トンネルの地中
接合工事に要する工期を大幅に短縮し、かつ工費を低減
することのできるシールド・トンネルの地中接合工法を
提供することを目的としてし）る。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、前記問題点を解決するために、スキンプレ
ートの先端部が外筒と内筒とにより二重に形成されてい
ると共に市ｊ記外筒及び内筒の間に貫入リングが格納さ
れている第１のシールド機及びスキンプレートの先端部
が航記第１のシールド機と同径の外筒と内筒とにより二
重に形成されることによって構成される貫入室を存する
第２のシールド機を１組として両側からトンネルを掘削
し、このトンネル掘削工程終了前において、前記第１の
シールド機と第２のシールド機とを所定間隔をおいて停
止さ仕るとともに、この第１のシールド機と第２のシー
ルド機との門に鋼管による水平ボウリングを行なって相
対位置を確認した後、前記少なくとも一方のシールド機
を方向制御を行いながら他方のシールド機の直前まで推
進させ、次いで、前記第１のシールド機の貫入リングを
前方に摺動させて第２のシールド機の貫入室内に貫入す
ることにより第１及び第２のシールド機の間に残された
トンネル接合部の地山を覆った後、前記第１及び第２の
シールド機のスキンプレートを残したままシールド機を
解体してトンネルを接合し、次いで前記スキンプレート
の内面にコンクリートを打設して前記接合部の壁面を覆
工することを特徴としている。

「実施例」 以下、この発明を図面を参照しながら説明する。

第１図ないし第６図は、この発明のシールド・トンネル
の地中接合工法の一実施例を説明するだめの図である。

これらの図において、前記第７図に示した従来の技術の
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
。

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、この地山Ｇ内で
は、第１のシールド機１がその前部に設けられたカッタ
装置１０により、紙面に対して右側に第１のトンネルＴ
ａを掘削し、また第２のシールド機２がその前部に設け
られた力・ツタ装置２０により左側に他方のトンネルＴ
ｂを掘削している。そして、シールド機ｌの後方に形成
されたトンネルＴａの壁面は、このシールド機１の内部
で組み立てられたセグメント３ａ、３ａ、、・・によっ
て１次覆工されていると共１ご、シールド機２の後方に
形成されたトンネルＴｂの壁面は、このシールド機２の
内部で組み立てられたセグメント３　ｂ、　３　ｂ、・
・・によって１次覆工が行なわれている。

第１のシールド機ｌには、円筒状に形成されてこのシー
ルド機１本体の外殻を成すスキンプレート１ａが設けら
れている。このスキンブレーｈｌａの先端部１ｂは、ス
キンプレート１ａと同径に形成された外筒１１と、この
外筒１１より小径に形成された内筒１２とにより、二重
に形成されている。この外筒１１と内筒１２との間には
、円筒状の一体又は複数個に分割された貫入リング１３
が格納されており、これと外筒１１及び内筒１２との間
にはりツブノール、０リング、０ンール（図示せず）等
の止水手段が設けられている。また、スキンプレート２
ａ内には、外筒１１と内筒１２とに直交して固定された
仕切板１４が設けてあり、仕切板！４の中心軸線上には
カッタ装置１０の軸部１５が取り付けられており、シー
ルドテール部ｌｃ付近には周方向の所定間隔置きに、セ
グメント３ａの側面に反力を取ってシールド機１を推進
さ仕る推進ジヤツキ１６．＋　６．・・・が固定された
構成とされている。なお、前記円筒状に一体に形成され
た貫入リング１３の先端部には、貫入リング１３の軸方
向に延在するスリット（図示せず）を、周方向の所定間
隔毎に複数本形成して変形自由度をもたせ、後述する貫
入室に貫入し易いようにしてもよい。

第２のシールド機２には、前記第１のスキンプレート１
ａと同径の円筒状に形成されたスキンプレート２ａが設
けられ、このスキンプレート２ａの先端部２ｂは、前記
第１のシールド機１の外筒１１と同径の外筒２Ｉと、前
記内筒１２と同径の内筒２２とにより、二重に形成され
ることによって前記貫入リング１３を貫入させるための
貫入室２３を構成している。そして、この貫入室２３内
にはシールド機２が推進する際に、貫入室２３内に土砂
や礫等が詰まらないように、アスファルト。

高分子樹脂等の熱可塑性充填材（図示せず）を密に充填
しておくとともに、前記熱可塑性充填材を囲むように電
熱線等の加熱手段を設けておく。スキンプレート２ａ内
には外筒２１と内筒２２とに直交して固定された仕切板
２４が設けられており、仕切板２４の中心軸線上にはカ
ッタ装置２０の軸部２５が取り付けられており、シール
ドテール部２ｃ付近に周方向所定間隔置きにセグメント
３ｂの側面に反力を取ってシールド機２を推進させる推
進ジヤツキ２６．２６．・・・が固定された構成とされ
ている。

さらに、前記第！及び第２のシールド機１．２の前部に
設けられたカッタ装置１０．２０は、その先端部に先端
刃１０ａ、２０ａが外筒ＩＩ及び２１と内筒１２及び２
２との間で径方向に伸縮自在に取り付けられているとと
もに、軸部１５，２５はスキンプレート１ａ及び２ａの
中心軸線に沿って前後方向に移動自在な構成とされてお
り、仕切板１４及び２４には、第３図に示すように、シ
ールド機の前部に泥土を注入するための泥土注入用パイ
プＬ　７．＋　７及び２７．２７が取り付けられている
。

つぎに、第１図ないし第６図を用いて本発明の地中接合
工法について説明する。

（ｉ）　　まず、第１図において右側から、第１のシー
ルド機１を用いてカッタ装置ＩＯ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、３ａ、・・
・の覆工を行い、このセグメント３ａ。

３ａ、・・・に反力を取って推進ジヤツキ１６，１６、
・・・を駆動させることによりシールド機Ｉを推進さ什
て一方のトンネルＴａを築造していく。

これと同時に、第１図において左側から、第２のシール
ド機２を用いてカッタ装置２０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３　ｂ、　３　ｂ、
・・・の覆工を行い、このセグメント３ｂ、３ｂ、・・
・に反力を取って推進ジヤツキ２６゜２６、・・・を駆
動させることによりシールド機２を推進させて他方のト
ンネルＴｂを築造していく。その際、カッタ装置１０．
２０の伸縮自在な先端刃１０ａ、２０ａを伸長さけて、
このカッタ装置１０．２０か前記スキンプレート１ａ、
２ａと少なくとも同径のトンネルを掘削できるようにす
る。

（１１）次に、第２図に示すように、本トンネル掘削終
了前において、シールド機１とシールド機２とを所定間
隔（本実施例においては約１０ｍの距離）りをおいて停
止させる。そして、第１のシールド１４＋の内部から第
２のシールド機２の前面に設けられた上水機能を有する
受は入れ部２８に向けてｖ４管２９による水平ポーリン
グを行い、鋼管２９を第２のシールド機２の内部に貫入
させる。そして、第１及び第２のシールド機１．２間に
架設した鋼管２９の一端部（第１のシールド機１の内部
）にレーザー照準器３０を設置するとと乙に、他端部に
（第２のシールド機２の内部）に受光器３１を設置し、
面接し−ザー照Ｑ器３０から発振させたレーザー光を鋼
管２９内を通して受光器３１により受光させ、前記発振
点と受光点及びシールド機の基め線との位置関係を測量
することにより第１のシールド機ｌと第２のシールド機
２との相対位置を確認する。

なお、ンールドＦａ、相互間の相対位置を確認する方法
は、前記鋼管２９内にレーザーを通すことにより行う方
法に限定されることなく、間管２９にレベル視線を通す
等、相対位置を確認できる方法であればなんでもよい。

（ｉｉｉ）　　第１及び第２のシールド機１．２の相対
位置が確認されると、前記鋼管２９を引き抜いて撤去す
るとともに、鋼管２９の貫通孔を閉塞した後、第１のシ
ールド機ｌと第２のシールド機２とが所定の誤差範囲（
本実施例においては、シールド機１．２の中心軸線の平
行移動誤差−上下左右方向に５ｃｍ以内、中心軸線の成
す角度−１°以内）で向かい合うように、第２のシール
ド機２をンールド機…互に残された距離ρの間で方向制
御を行いながら推進させ、第１のシールド機１と３０ｃ
ｍ＝１ｍの地山Ｇｉを残して対向させる。

この工程において、第１及び第２のシールド機ｌ、２の
相対位置を測定した結果、その誤差が大きなものであり
、急激な方向修正が必要となった場合の第２のシールド
１２！２の方向制御の手段としては、シールド機２のカ
ッタ装置２０の先端刃２０ａをスキンプレート２ａの外
径より所定の長さだけ突出可能な構造として、スキンプ
レート２ａの外周部を余堀しながらそこへ作泥材を注入
することにより、スキンプレート２ａの外周部を泥土で
覆った後、シールド機２を移動させたい側の泥土をスキ
ンプレー）２ａ内に設けたポンプ（図示せず）により吸
引するとともに、反対側のスキンプレート２ａの外側へ
高圧で排出してスキンプレート２ａを移動させることに
より、シールド機２の方向修正を行う。これによれば、
通常の方向制御では掘進しながらでないとできない方向
修正が、シールド機２を停止させた状聾で可能となり、
短距離で大きな方向制御が可能であるとともに、中心軸
線に対して平行移動を行うことができる。

また、前記スキンプレート２ａを前後に２分割し、それ
らをターンバックルを介したボルトにより連結した簡易
な中折れ機構（図示せず）を採用したり、組み立てるセ
グメント３ｂに、厚さを薄くした綱要の薄型セグメント
（図示せず）を使用したりすることにより、さらに、シ
ールド機２の急激な方向修正を可能とし、第１のシール
ドｉｌ＋との相対位置の誤差を縮めることができる。

（１ｖ）つぎに、第２のシールド機２を第１のシールド
機Ｉに対して、その相対位置を所定の誤差範囲内となる
ように修正しながら近付けた後、３００ｆｆＩ〜１ｍ程
度の地山Ｇｉｆ−残して対向させる。それかみ、第３図
に示すように、第１のシールド機ｌのカッタ装置１０と
第２のシールド機２のカッタ装置２０とを互いに逆向き
に回転させながら、注入管１７及び２７から切羽に対し
て泥土を注入し、シールド機１．２間に残された地山Ｇ
ｉの土砂や礫を泥土に置換する。こうすることにより、
シールド機１．２間に礫等の障害物がなくなり、下記の
工程で行う、シールド機１．２をさらに近接さ仕たり、
貫入リング１３を貫入室２３に貫入する作業を円滑かつ
確実に行うことが可能となる。

（ｖ）　　つぎに、第４図に示すように、第１及び第２
のシールド機１．２のカッタ装置１０．２０の先端刃１
０ａ、２０ａを縮めることにより、カッタ装置１０．２
０の先端をそれぞれ内筒１２及び２２の内径より僅かに
短い状態とした後、軸部１５を第１のシールド機ｌの後
方（紙面に対して右側）に、また、軸部２５を第２のシ
ールド機２の後方（紙面に対して左側）へスライドさせ
ることにより、カッタ装置ｌＯを内筒１２の内側に格納
するととらに、カッタ装置２０を内′２２２の内側へ格
納する。

（ｖｌ）カッタ装置１０．２０が内１ｉ４１２，２２内
に格納されろと、推進ジヤツキ２６を駆動させることに
より第２のシールド機２をさらに推進さＵ“て、第１の
シールド機１との間の隙間がＩＯａｍ以下となるように
近接させた後、第５図に示すように、第１のシールド機
１の貫入リング１３を軸線に沿って摺動させることによ
り第２のシールド機２の貫入室２３内に順次差し込んで
貫入させる。その際、貫入リング１３を貫入室２３内に
貫入させる前に、シールド機２が推進するときに貫入室
２３内に土砂や礫等が詰まらないように設けた熱可塑性
充填材を、加熱手段により加熱して軟化させることによ
り、貫入リング１３の貫入を円滑ノこ行うようにする。

貫入リング１３が貫入された後には、前記熱可塑性充填
材か自然冷却により再び便化し、貫入部分の上水効果を
高めることができる。

なお、貫入室２３内に貫入リング１３を貫入する方法と
しては、前記実施例の方法に限定されることなく、貫入
室２３内部にその中を密接状態で軸線方向に沿って摺動
可能な、リング形ないし分割されたリング形のピストン
部材（図示せず）を設け、このピストン部材をシールド
機内に設けたジヤツキ（図示せず）によってロッド（図
示せず）を介して貫入室内で往復駆動させて、貫入室２
３内に詰まった土砂や礫等を外に排出することにより空
間部を確保した後、貫入リング１３を貫入する方法や、
貫入リング１３の先端部に高圧ジェットノズル（図示せ
ず）を装備しておき、貫入室２３内に差し込む際には、
前記ノズルから高圧ジェットを噴射しながら貫入室２３
内の土砂や礫を吹き飛ばして、貫入室２３内の空間を確
保しながら貫入リング１３を貫入する方法である。これ
らの方法を用いる際には、貫入室２３内に所定の方法に
より薬液注入を行って止水を施すようにする。

また、前記貫入リング１３を貫入室２３に向けて移動さ
せる貫入リングの駆動装置としては、最初からンールド
ｆｉｌ内に専用の押出ジヤツキを設けておき、それによ
って駆動させるようにしてもよいが、本実施例において
は、貫入リング１３を駆動させる時点で、貫入リング１
３の後端部の周方向所定間隔毎に固定しておいたロッド
（図示仕ず）に、それと対応するようにスキンプレート
ｌａ内の周方向の所定間隔毎にセンターホールジヤツキ
３２，３２．・・・を取り付け、これによってロッド３
３．３３．・・・を継ぎ足しながら順次貫入リング１３
を押出すようにする。この装置を用いることにより、高
価な押出ジヤツキを使い捨てにすることがなく、さらに
、推進ツヤツキｉ６，１６゜・・・を取り外した後の空
間部分に取り付けるようにすれば、その分ノールド１４
１のスキンプレートｌａの長さを短縮することが可能と
なり、大幅なコストダウンを図ることができるとともに
、シールド機ｌの方向制御が容易となる。

（ｖｉｉ）　　Ｆ１人リング１３か貫入室２３内に貫入
されてシールド＠【、２間に残された接合部の地山Ｇｉ
を覆った後には、貫入リングＩ３とスキンプレート１ａ
、２ａのＭ部ｌｂ、２ｂとの間に薬液注入を行って十分
に上水を雀ず。そして、第６図に示すように、シールド
４ｆｉ１．２をスキンプレートＩ　ａ、　２　ａを残し
たまま解体した後、貫入リング１３と内筒１２．２２と
を溶接により隙間なく一体化し、ついで、スキンプレー
トｌａ、２ａの内側に、トンネルＴａ　、Ｔｂへ施した
二次覆工のコンクリートＣの打設面と面一になるように
、コンクリートＣｓを打設することにより接合部の覆工
を行う。

したがって、本工法を用いることにより、地中において
接合前に第１のシールド１４＋と第２のシールド機２と
の相対位置を正確に確認した後、第２のシールド機２を
所定の誤差範囲内で確実に第１のシールド機ｌに接近さ
せることができ、貫入リング１３を貫入室２３に確実に
貫入してシールド機１．２を接合することができ、接合
部の地山ＧｉをスキンプレートＩａ、２ａおよび貫入リ
ング１３により完全に覆うことができ、凍結工法等の補
助工法を用いることなく、安全かつ確実にトンネルの接
続作業を行うことができ、工期の大幅な短縮や工費の大
幅削減を実現することができる。

なお、前記実施例においては、シールド機！。

２を接近させる際に、第２のシールド機２を方向制御を
行いながら近付けたが、それに限らず、第２のシールド
機２を停止させておき、そこへ所定の装備を施した第１
のシールド機ｌを方向制御を行いながら近接さ什るよう
にしても良い。

「発明の効果」 以上説明したようにこの発明は、外筒と内筒との間に貫
入リングが格納されている第１のシールド機及び外筒と
内筒とにより構成された貫入室を有する第２のシールド
機を１組として両側からトンネルを掘削し、このトンネ
ル掘削工程終了面に所定間隔をおいてシールド機を停止
させるととらに、シールド機相互間に鋼管による水平ボ
ウリングを行なって相対位置を確認した後、一方のシー
ルド機を方向修正を行いながら推進させ、次いで、貫入
リングを貫入室内に貫入することによりシールド機間に
残されたトンネル接合部の地山を覆った後、スキンプレ
ートを残したままシールド機を解体してトンネルを接合
し、次いでスキンプレートの内面にコンクリートを打設
して接合部の壁面を覆工するようにしたものであるので
、両側から掘進してきた２台のシールド機の相対位置を
地中において正確に確認できるとともに、所定の寸法誤
差範囲内で確実に近接させることができ、貫入リングを
貫入室内に貫入することによりトンネル接合部付近の地
山をスキンプレートもよって完全に覆うことでき、シー
ルド機の接合部に作用する土水圧に対ずろ土留や止水を
確実なものとし、凍結工法等の補助工法を用いることな
く、接合作業を安全に行うことができると共に、トンネ
ルの地中接合工事に要する工期を大幅に短縮し、かつ工
費を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明のシールド・トンネルの
地中接合工法の一実施例を説明するためのものであり、
第１図は地中を２台のシールド機によって両側から掘進
することよって築造されたトンネルの側断面図、第２図
は所定間隔をおいてシールド機を停止させてそれらの相
対位置を確認しているところを示すトンネルの側断面図
、第３図はシールド機間の地山の地盤改良を施している
ところを示すトンネルの側断面図、第４図はシールド機
のカッタ装置を縮めているところを示すトンネルの側断
面図、第５図は貫入リングによりシールド機を接続し地
山を覆っているところを示すトンネルの側断面図、第６
図はシールド機を解体してトンネルを貫通させて完成さ
せたところを示すトンネルの側断面図、第７図は従来の
技術を示すトンネルの側断面図である。 Ｇ・・・・・・地山、Ｇｉ　　・・・・トンネル接合部
地山、Ｔａ、Ｔｂ・・・・・トンネル、１・・・・・第
１のシールド機、２・・・・・・第２のシールド機、ｌ
ａ、２ａ・・・・・・スキンプレート、Ｉｂ　、２ｂ　
　・・・・スキンプレート先端部、ｌｃ、２ｃ・・・・
・・シールドテール部、３ａ、３ｂ　・・・・セグメン
ト、１０．２０・・・・・・カッタ装置、　　ｌＯａ。 ２０ａ・・・・・先端刃、ＩＩ、２＋・・・・・・外筒
、　　１２゜２２・・・・・・内筒、Ｉ３・・・・・貫
入リング、１６．２６・・・・・推進ジヤツキ、２３・
・・・・・貫入室、２９・・・・・鋼管、Ｃｓ　、　Ｃ
−−コンクリート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
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１次覆工用のセグメントを組み立てながら地中を
   推進させるシールド掘進機を２台用い、築造すべきトン
   ネルの両端側からそれぞれトンネルを掘削してそれらを
   途中で接合することによりトンネルを完成させる際のシ
   ールド・トンネルの地中接合工法であって、スキンプレ
   ートの先端部が外筒と内筒とにより二重に形成されてい
   ると共に前記外筒及び内筒の間に貫入リングが格納され
   ている第１のシールド機及びスキンプレートの先端部が
   前記第１のシールド機と同径の外筒と内筒とにより二重
   に形成されることによって構成される貫入室を有する第
   ２のシールド機を１組として両側からトンネルを掘削し
   、このトンネル掘削工程終了前において、前記第１のシ
   ールド機と第２のシールド機とを所定間隔をおいて停止
   させるとともに、この第１のシールド機と第２のシール
   ド機との間に鋼管による水平ボウリングを行なって相対
   位置を確認した後、前記少なくとも一方のシールド機を
   方向制御を行いながら他方のシールド機の直前まで推進
   させ、次いで、前記第１のシールド機の貫入リングを前
   方に摺動させて第２のシールド機の貫入室内に貫入する
   ことにより第１及び第２のシールド機の間に残されたト
   ンネル接合部の地山を覆った後、前記第１及び第２のシ
   ールド機のスキンプレートを残したままシールド機を解
   体してトンネルを接合し、次いで前記スキンプレートの
   内面にコンクリートを打設して前記接合部の壁面を覆工
   することを特徴とするシールド・トンネルの地中接合工
   法。