JPS6347499A - シ−ルド掘進におけるトンネル接合工法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド掘進におけるトンネル接合工法に係り
、詳しくは、２機のシールド掘進機が対向して掘削した
トンネルを地中で接合する工法に関する。

〔従来技術〕

シールド掘進機により掘削できる距離には限界があり、
トンネルが長大な場合には１機のシールド掘進機でもっ
て対応することは不可能となる。

したがって、従来は、１機の掘進機で掘削可能な距離に
立坑を設け、立坑間をそれぞれの掘進機で掘削し、立坑
で接続することにより長いトンネルを接合させている。

しかし、トンネル上が海であったり地上が過密化した都
市などであると、立坑を設けることがもはや不可能とな
り、上記のような工法によるトンネルの接合ができなく
なる。そこで、２つのシールド掘進機を対向するように
掘進させ、双方が接合位置に到達したところで、トンネ
ルを接続する工法が採られるようになってきている。そ
の接合にあたっては接合地点の地盤を凍結させたり薬液
を注入するなどの地盤改良を行ない、その地盤を掘削し
ている。

そのような地盤改良には多額の費用と時間を必要とする
ので、それを解消する補助工法として、特開昭５９−１
９２１９４号公報に記載されたようなトンネルの地中接
合工法がある。これは、シールド本体内より高圧ジェッ
トを噴出してシールド掘進機の対向部近傍の地盤を掘削
し、その掘削部に固化剤を注入して両載量の環状部を安
定化するものである。その安定化された環状の内部の土
砂などを掘削および排除すればトンネルの接合が実現さ
れる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のように補助工法を採用すれば対向するシールド掘
進機間の地盤強化ができ、カッタディスクを始めとして
機内の各種装置や部材を解体してシールド本体のスキン
プレートから取り除いた後、トンネル接合に必要な分だ
け両シールド機間の強化地盤を掘削すればよい。しかし
、両機の対向面間にはある程度の隙間があるので、地盤
強化を図っているといえども載量において地盤の崩壊や
陥没などが起こったり、載量の地盤を通して地下水や土
砂がシールド本体内に１受入する可能性が高い。

特に海底下の地盤では、地盤改良の確実性に疑問があり
、出水や地盤の崩壊で掘削が阻害されて接合作業の円滑
化が妨げられるようなことが起こる。

したがって、工期の短縮化と経済性の向上に大きく寄与
するまでには至らず、その接合方法の改善が望まれる。

本発明は上述の問題を解決するためになされたもので、
その目的は、多くの費用を必要とする補助工法の採用を
できるだけ少なくし、かつ地盤の崩壊などの心配が極め
て少ない、経済性の優れた工期を短くすることができる
シールド掘進機におけるト・ンネル接合工法を提供する
ことである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明のシールド掘進機におけるトンネル接合工法の特
徴を、第１図（ａ）〜（ｇ）を参照して説明すると以下
の通りである。先行シールド掘進機２１Ａと後行シール
ド掘進機２１Ｂとをトンネル接合部Ｍに向けて対向する
ように掘進させ、接合部Ｍに到達した先行シールド掘進
機２１Ａを停止させた後そのカッタディスクＩＡを機内
に後退させ、後行シールド掘進機のカッタディスクＩＢ
を前記先行シールド掘進機２１Ａのスキンプレート２３
内に嵌入する位置まで接近して対峙させ、両シールド掘
進機２１Ａ、２１Ｂの接合部Ｍの近傍に固化剤を注入し
、その部分を掘削除去すると共にカッタディスク１およ
びその駆動系統２２等を解体して、トンネルを接合する
ようにしたことである。

〔発明の効果〕

本発明は、カッタディスクを後退させた先行シールド掘
進機に、後行シールド掘進機を近接してそのカッタディ
スクを嵌入させるようにしたので、接合位置で対向する
両シールド掘進機間には地山に連なる地盤がなくなるか
極めて少なくなり、シールド本体のスキンプレートある
いはカッタディスクの外輪で地盤の崩壊を阻止すること
ができる。

加えて、カッタディスク問およびカッタチャンバ内に固
化剤を注入するようにしたので、僅かといえども両シー
ルド掘進機間から侵入する土砂や地下水が固められ、両
力ツタディスクなどを除去しかつその個所の固化土砂を
排除する際の掘削作業に支障をきたすことはない。これ
によって、地盤の改良などの大掛りな補助工法を採用し
なくて済むかまたは極めて僅かな領域のみの改良で済ま
せることができる。したがって、工期の大幅な短縮と工
事の安全性を高く確保できると共に、工費の低減を図る
ことができる。

〔実　施　例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説明する。

第２図は本発明を実施するにあたり使用される２機のシ
ールド掘進機のうちの一方の先行シールド掘進機の縦断
面図で、カッタディスク１をシールド本体２０機内に後
退させることができるようになっているものである。本
例は泥水シールド機であり、機械室３を仕切って前方に
カッタチャンバ４を形成させるバルクヘッド５があり、
それを貫通して送泥管６と排泥管７が力・ツタチャンバ
４内に突入して開口されている。切羽８を掘削するカッ
タを装着して回転するカッタディスク１がシールド本体
２の前面にあり、軸受台９に支承された回転支持体１０
が、ピニオン１１および旋回へ７リング１２を介して伝
動される油圧モータなどの駆動′ａ１３からの動力で回
転されるようになっている。支持アーム１４を介してカ
ッタディスクｌを回転させる回転支持体１０の摺動部に
はシール材１５．１６が介装され、軸受台９およびバル
クヘッド５との間から泥水などが機内に侵入するのが防
止されている。そして、軸受台９の後方には周上に複数
個のシールドジヤツキ１７　（図示は１つ）が設置され
、テールプレート１８の内部に構築された円環状のセグ
メント１９で掘進反力をとることができる。そして、機
械室３の後部にはセグメント１９を組み立てるためのエ
レクタ装置２０があり、シールド本体２が前進した後停
止しているときに、円弧状のセグメントを順次環状に組
み上げる。

以上の構成は従来より一般によく見掛けるものと変わる
ところはなく、本発明のトンネル接合工法に使用される
もう１つのシールド掘進機、すなわち、後行シールド掘
進機はこのような構成で十分である。しかし、上述した
ように本図はカッタディスク１を後退できる先行シール
ド掘進機２１Ａであり、上述の構成に加えて駆動系統２
２とカッタディスク１とを一体で、シールド本体２内へ
後退させる装置が設けられている。すなわち、上記した
軸受台９が外殻を形成するスキンプレート２３に対して
摺動可能とされ、駆動系統２２およびバルクヘッド５と
共に後退するようになっている。なお、力・ツタディス
ク１にサイドオーバカッタ２４などが装着されているが
、それを半径方向に退避させた後スキンプレート２３内
に移動される。このような作動を可能にするために、ス
キンプレート２３を軸受台９と一体化させることができ
ず、シールド本体２の前部のスキンプレート２３はその
後部よりは厚肉とされてそれ自体の剛性の向上が図られ
ている。そして、軸受台９を後退させるために縮小作動
する引込ジヤツキ２５が上記のシールドジヤツキ１７と
例えば交互に円周方向に適数個配列される。この引込ジ
ヤツキ２５はそのピストンロッド２５ａの後端がシール
ド本体２に固定され、シリンダ本体２５ｂが補強リング
２６に変位可能に支持されている。

ところで、駆動系統２２はトンネル接合時にスキンプレ
ート２３に対して移動されるが、掘進動作する際は固定
されている必要がある。そのときは、引込ジヤツキ２５
が伸長状態に維持され、かつスキンプレート２３と軸受
台９との間に両者の密着と一体化を図り、しかも地下水
の侵入を防止するための不定形剤が充填される。その充
填剤は例えばエポキシ系の樹脂などであり、軸受台９を
スキンプレート２３に対して移動させる隙間が確保され
るように配慮されている。なお、掘進反力をとるシール
ドジヤツキ１７は軸受台９に当接させておく必要がある
ので、カッタディスク１の後退距離分のスペー＋２７が
取り外し可能に介在されている。このような先行シール
ド掘進機２１ＡのカッタディスクＩＡは、第３図のよう
に上記したスペーサ２７の長さの分だけ後退され、その
スキンプレート２３内には、後述するように１麦行シー
ルド掘進機２１Ｂが進出してきたとき、そのカッタディ
スクＩＢが進入して嵌め込まれる。その結果、先行シー
ルド掘進機２１Ａのスキンプレート２３Ａと後行シール
ド掘進機２１Ｂのスキンプレート２３Ｂとは、当接する
かもしくは僅かな隙間を残して近接することができ、接
合位置での地盤を円筒状の２つのスキンプレートあるい
はカッタディスクＩＢの外輪によって支持でき、地盤の
崩壊や陥没の発生を防止することができる。また、２つ
のシールド掘進機間から侵入する地下水や土砂は少なく
なり、しかも、後述する固化剤を注入することにより止
水したり流入阻止を図ることができる。

上述した構成のシールド掘進機などを使用すれば、以下
のようにしてトンネルを地中で接合することができる。

第１１ｆｆｉ（ａ）に示すように、２つのシールド掘進
機２１Ａ、２１Ｂが、トンネルの接合部Ｍに向けて対向
するように掘進する。第１図（ｂ）のように、先行シー
ルド掘進機２１Ａを先にその接合部Ｍに到達させ、その
位置で停止状態にしておく。

次に、サイドオーバカフタ２４Ａを縮めてカソタディス
クＩＡがスキンプレート２３内へ後退させる準備をする
。そこで、軸受台９とシールドジヤツキ１７との間に支
え材として介装されているスペーサ２７を外し、引込ジ
ヤツキ２５を縮小作動させ、カッタディスク１を後退さ
せ、スキンプレート２３の前部３０には薬液注入などを
行なって、地盤の崩壊を防ぐようにしておく。その状態
で、後行シールド掘進ｔＪｕ２１Ｂを、停止している先
行シールド掘進機２１Ａに近づけ、第１図（Ｃ）に示す
ようにサイドオーバカッタ２４Ａを縮小させてカッタデ
ィスクＩＢを回転させながら掘削するようにして先行シ
ールド掘進機２１Ａのスキンプレート２３Ａ内に嵌入さ
せ、カッタディスクＩＡに接近した対峙状態とする。そ
こで、図示したバルクヘッド５を貫通する注入パイプ３
１Ａ、３１Ｂを介して、両シールド掘進機２１Ａ、２１
Ｂのカッタチャンバ４内およびカッタディスク１，１の
間に、固化剤を第１図（ｄ）に示すように注入する。な
お、カッタディスクＩＢが先行シールド掘進８’Ｕ　２
１　Ａのスキンプレート２３Ａ内に嵌入しない場合は、
第１図（ｅ）に示す状態で固化剤を注入する。固化剤が
固化すると、機内の各種装置や部材を解体して、第１図
（ｆ）のように、シールド本体２から取り除かれる。そ
して、第１図（ｇ）のようにスキンプレート２３および
後行シールド掘進機２１ＢのカッタディスクＩＢの外輪
１ｂを残して、セグメント１９の内周にトンネル壁とし
てのコンクリート３２が打設される。両機の対向面間に
は図示したように極く僅かな隙間があるかもしくは当接
状態にあり、固化剤の売場効果がよく発揮できることよ
り、接合地点の地盤改良をほとんど必要とせず、地盤の
崩壊や陥没などの発生するのを防止することができる。

第４図は第１図（ｄ）における固化剤の異なる注入方法
の例である。後行シールド掘進ｔＪＭ　４１　Ｂは第５
図に示すように、カッタディスク１の外輪周面に例えば
１２０度隔てて３個所〔図示は２個所〕の注入孔４２が
設けられ、固化剤がその外輪とスキンプレート２３との
間に注入されるようになっている。固化剤は前述した第
１図（ｂ）から第１図（ｃ）に至る間で、カッタディス
ク１を回転させながら注入される。なお、接合地点に到
達するまでの掘進においては固化剤が注入されることは
ないので、注入孔４２から地下水が逆流したり砂などが
入って目詰りを起こさないように、逆止弁４３が設けら
れている。その注入孔４２に固化剤を供給する配管は回
転支持体１０から支持アーム１４の中に設置され、カッ
タディスクＩＢと一体で回転する。そのため、シールド
本体２の後方から送られてくる固化剤は、バルクヘッド
５の後面に設けられた放射状通路４４からそれに連通ず
る環状通路４５に供給されるようになっており、第４図
に示すようにその環状通路４５に摺動して回転する環状
カバー４６を介して、上記回転支持体１０に固定されて
いる連結管４７へと流通することができる。

上述した固化剤の注入を行なうカッタディスク１は、第
３図に示したようにシールド本体２の前面に完全に突出
している場合のみならず、第５図に示したように、ディ
スク幅Ｗが広く、その後部の一部がスキンプレート２３
Ｂ内に残されているような配置の場合に効果的である。

すなわち、固化剤は外輪から注入されることから、両シ
ールド本体２の接近または当接状態にあるスキンプレー
ト間の隙間４８　〔第４図参照〕に売場することが容易
となり、シールド本体内への地下水の侵入を阻止するの
が確実となる。なお、カッタディスク１：よスキンプレ
ート２３の外径より大きくすることができないので、カ
ッタディスク１の半径方向に出入りするサイドオーバカ
ッタ４９は、第５図に示すようにスキンプレート２３よ
り前面に突出した部分にのみで出入りするよう、やや前
方へずらせて配置される。このような構造のシールド掘
進機を使用すれば、第３図に示した場合と同様に、両シ
ールド本体の接合作業が円滑となり、工期の短縮化と経
済性の向上が実現される。なお、カッタディスクＩＢと
スキンプレート２３Ａ、２３Ｂとの間にシール材５０Ａ
、５０Ｂを挟むようにしておけば、固化剤の過剰な消費
を回避したり、流動性の調整が簡単になる利点がある。

以上、泥水式シールド掘進機を例にして説明したが、本
発明は土圧シールド掘進機や泥土圧シールド掘進機など
、密閉形式のシールド掘進機に効果的に適用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｇ）は本発明のシールド掘進機におけ
るトンネル接合工法を説明する工程図、第２図はカッタ
ディスクが後退する先行シールド掘進機の縦断面図、第
３図は後行シールド掘進機のカッタディスクが先行シー
ルド掘進機のスキンプレート内に嵌入した状態説明図、
第４図は固化剤を対向するスキンプレートの間の隙間に
注入している拡大図、第５図は異なる後行シールド掘進
機の縦断面図である。 １、ＩＡ、ＩＢ・−カッタディスク、２１Ａ−先行シー
ルド掘進機、２１Ｂ、４１Ｂ−後行シールド掘進機、２
２・−駆動系統、２３，２３１−・スキンプレート、Ｍ
−・−トンネルの接合部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２つのシールド掘進機をトンネル接合部に向けて
   対向するように掘進させ、接合部に到達した先行シール
   ド掘進機を停止させた後そのカッタディスクを機内に後
   退させ、後行シールド掘進機のカッタディスクを前記先
   行シールド掘進機のスキンプレート内に嵌入する位置ま
   で接近して対峙させ、両シールド掘進機の接合部近傍に
   固化剤を注入し、カッタディスクおよびその駆動系統等
   を解体して、トンネルを接合するようにしたことを特徴
   とするシールド掘進におけるトンネル接合工法。