JPS6351595A - 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】 （技術分野）゛ 本発明は、切羽側より地山に薬液を注入し、地盤性状の
安定化を図りつつ小口径トンネルを構築するシールド工
法に関するものである。

（背景技術） 小口径トンネル、すなわち内径が例えば１５００〜８０
０１の範囲内のトンネルを構築するため、シールド機内
で３等分割セグメントを３個１組とし、これらを安定な
リング状静定構造体として組立てるシールド工法は、本
出願人が種々の改良提案を行なっており、広く実用にも
供されている。

小口径トンネルを対象とするシールド工法においては、
シールド機の内部スペースが極めて狭いため、一般的な
シールド工事では特に問題がないとされている技術であ
っても直ちにそのままの形態では適用しがたいことが多
い。例えば、薬液注入によって地盤性情の安定化を図り
つつシールド工事を行なうに際し、シールド機が比較的
大型のものであればシールド機内にボーリングマシンを
何らの支障をも伴わずに設置することができるが、かか
る構成を小型シールド機において採用することは現実的
とはいえない、すなわち小型のシールド機内にボーリン
グマシンを設置することにより、シールド機内において
行なうべき種々の作業、例えば切羽の堀削、セグメント
の組立などの所要スペースを確保することが著しく困難
となり、また辛うじて確保しえたとしても作業性が大幅
に損なわれることは明らかである。したがって小口径ト
ンネルを対象とするシールド工事において薬液注入によ
る地盤改良工法を併用することは、従来は実質的に不可
能と考えられていた。

（発明の開示） 本発明は、小口径トンネルを対象とするシールド工事に
おいて、シールド機内における各種作業の作業性を損う
ことなく薬液注入による地盤改良工法を併用可能とする
にある。

すなわち本発明は、切羽側より地山に薬液を注入し、地
盤性状の安定化を図りつつ小口径トンネルを構築するシ
ールド工法を提案するものであり、前後一対のスラスト
リングの間に複数組のシールドジヤツキが配置されてい
るシールド機を使用し、前記シールドジヤツキの半径方
向内方に位置するスペース内に移動式のボーリングマシ
ンを立坑側より搬入し、そのボーリングロッドを切羽に
おける所要の部位に貫入させて当該部位に薬液を注入し
、前記ボーリングマシンを前記スペースより立坑側に移
動させた状態で、前記シールド機内において切羽の堀削
、セグメントの組立などの所要の作業を行なうことを特
徴としている。

本発明によれば、シールド工事の作業行程にしたがって
その都度必要とされる作業ユニットのみを立坑側よりシ
ールド機内に搬入し、所要の作業の完了後にその作業に
供したユニットをシールド機内より立坑側に退去させる
ため、かかる作業ユニットの一つとしてボーリングマシ
ンを構成することによりボーリングマシンの不使用時に
はシールド機内に薬液注入以外の所要の作業に供する十
分なスペースを確保することが可能となるものである。

（発明を実施するための最良の形Ｂ） 以下、本発明を図示の実施例について説明する。

第１図および第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）に
示すとおり、本発明は、３等分割セグメントをリング状
に組立てることにより内径が１５００〜８００ｍｍ程度
の小口径トンネルを構築するシールド工法を対象とする
ものである。本発明において使用するシールド機１０は
、前後一対のスラストリング１１．１２の間に複数組の
シールドジヤツキ１３が配置された形式のものであり、
これらのスラストリング１１．１２およびシールドジヤ
ツキ１３は、シールド機１０内で前後に移動可能な組立
体として構成する。第１図は、その組立体をシールド機
内で前方に移動させ、かつ、シールドジヤツキ１３を引
込めた状態に相当するものである。

図示例においては、トンネルの既設部分１４内にシール
ド機１０に対する資材の搬入・搬出に供する台車の走行
レール１５を敷設すると共に、立坑１６内にトラバーサ
１７を配置し、シールド工事の作業行程にしたがってそ
の都度必要とされる作業ユニットのみを立坑側よりシー
ルド機内に搬入する。第１図は切羽側より地山に薬液を
注入して地盤性情の安定化を図る工程を示しており、こ
の工程においてはシールド機１０内におけるシールドジ
ヤツキ１３の半径方向内方に位置するスペース内に薬液
注入用の移動式ボーリングマシン１８を搬入している。

そのために、トンネルの既設部分１４内に敷設したレー
ル１５に接続される仮設レール１９をシールドジヤツキ
１３の半径方向内方に位置する前記スペース内でトンネ
ル軸線方向に向けて配置する。

ボーリングマシン１８は、切羽における所定の部位に所
定の角度および深度をもって貫入させる中空のポーリン
グロフト２０と、このボーリングロッド２０を駆動する
油圧作動駆動機構２１とを台車２２上に＠置したもので
ある。そして、この台車２２には、薬液タンク２３を搭
載した台車２４と、駆動機構２１の作動油圧′ａ２５お
よび油圧タンク２６を搭載した台車２７とを後続させる
。ボーリングマシン１８の詳細な構造および機能につい
ては後述する。

切羽側からの地山に対する薬液注入が完了すると、ボー
リングマシン１８および後続の台車２４．２７をいずれ
も立坑１６内に退去させる。そして、シールド機１０内
にセグメント運搬台車２８によってセグメントを３個１
組として搬入し、これらセグメントをリング状に組立て
る。次に、スラストリング１１、１２およびシールドジ
ヤツキ１３よりなる組立体をシールド機１０内で後方に
変位させ、ストッパーにより前方のスラストリング１１
を前方に向けて変位しないように拘束すると共にシール
ドジヤツキ１３を伸長させて後方のスラストリング１２
を組立てらだセグメントの前端面に対して押圧し、その
反力でシールドＶａ１０を前進させる。さらに、切羽に
おいて地山を堀削し、その排土を立坑１６を通して外部
に搬出する。上述のごときセグメントの搬入および組立
て、並びに切羽における堀削の各工程は、いずれも既知
であるため、詳細な説明は省略する。

第３図は本発明のシールド工法を実施するのに好適なボ
ーリングマシンの一例を示すものである。

本例においてはボーリングマシン１８の台車２２に対し
てボーリングロッド２０を、水平軸線および垂直軸線を
中心としてそれぞれ所定角度範囲内で旋回可能とし、さ
らにそれ自身の軸線方向にも変位可能とする。

すなわち台車２２に対して水平軸線を有するヒンジ３１
を介して旋回台３２を傾動可能に取付け、油圧シリンダ
３３の一端を台車２２に対し、また他端を旋回台３２に
対してそれぞれ枢着する。油圧シリンダ３３を伸縮させ
ることにより旋回台３２はヒンジ３１の水平軸線を中心
として所定の角度範囲内で旋回するものである。

さらに、旋回台３２に図示を省略した垂直軸を設け、こ
の垂直軸において支持フレーム３４を垂直軸の軸線を中
心として傾動可能に取付けると共に、油圧シリンダ３５
の一端を旋回台３２に対し、また他端を支持フレーム３
４に対してそれぞれ枢着する。

油圧シリンダ３５を伸縮させることにより支持フレーム
３４は垂直軸の軸線を中心として所定の角度範囲内で旋
回するものである。

支持フレーム３４上に摺動キャリッジ３６を配置し、こ
の摺動キャリッジ３６をトンネル軸線方向に摺動変位可
能に案内する。さらに、油圧シリンダ３７の一端を支持
フレーム３４に対し、また他端を摺動キャリッジ３６に
対してそれぞれ枢着する。油圧シリンダ３７を伸縮させ
ることにより摺動キャリッジ３６は、トンネル軸線方向
に所定範囲内で摺動変位するものである。

摺動キャリッジ３６に油圧モータ３８を取付けると共に
、この油圧モータ３８により駆動される回転側チャック
部材３９を回動可能に支承する。さらに、この回転側チ
ャック部材３９の軸線方向延長位置において固定側チャ
ック部材４０を支持フレーム３４上に取付ける。前述の
ボーリングロッド２０を両チャック部材３９．４０に通
し、いずれかのチャック部材によって選択的にクランプ
する。ボーリングロッド２０の後端にスイベル継手４１
を取付け、この継手４１と配管４２とを介してボーリン
グロッド２０の内部スペースを薬液タンク２３と接続す
る。

上述した各油圧シリンダ３３．３５．３７．油圧モータ
３８およびチャック部材３９．４０は、いずれも制御弁
４３および油圧配管４４を介して油圧′ｔｉ、２５と接
続する。

上述の構成に係るボーリングマシンは、以下のごとく作
動させるものである。先ず、切羽における薬液注入位置
を設定すべく油圧シリンダ３３．３５をそれぞれ所定量
だけ伸縮させ、旋回台３２をヒンジ３１の水平軸線を中
心として、また支持フレーム３４を垂直軸の軸線を中心
として、それぞれ所要の角度だけ旋回させてボーリング
ロッド２０の三次元的角度位置を調整する。次に、ポー
リングロフト２０を回転側チャック部材３９によりクラ
ンプし、かつ、゛固定側チャック部材４０によるクラン
プを解除した状態で油圧モータ３８を作動させ、ボーリ
ングロッド２０を回転駆動すると共に、油圧シリンダ３
７を伸長させ、摺動キャリッジ３６をトンネル軸線方向
に変位させることによりポーリングロフト２０を切羽側
から地山に貫入させる。ボーリングロッド２０を貫入さ
せるべき深度が油圧シリンダ３７０ストロークより大で
ある場合には、油圧シリンダ３７の最大伸長位置で油圧
モータ３８を停止させ、ボーリングロッド２０を固定側
チャック部材４０によりクランプすると共に回転側チャ
ック部材３９によるクランプを解除する。この状態で油
圧シリンダ３７を引込めると、摺動キャリッジ３６が初
期位置に復帰すると共に、固定チャック部材４０により
クランプされたボーリングロッド２０は地山に貫入した
状態で不動に保持される。したがってポーリングロフト
２０を改めて回転側チャック部材３９によりクランプし
、さらに固定側チャック部材４０によるクランプを解除
し、再び油圧モータ３８を作動させると共に油圧シリン
ダ３７を伸長させることにより、ボーリングロッド２０
を地山に対して更に深く貫入させる。

かかる操作を必要なだけ反覆してボーリングロッド２０
を所定量だけ貫入させた時点で、薬液タンク２３内の薬
液を配管４２、継手４１およびボーリングロッド２０の
内部スペースを経て地山に注入する。

さらに、同様の操作を切羽における複数の部位に対して
反覆的に行なうことにより、切羽の全面における地盤性
情を安定化させ、作業の安全性・確実性を向上させるも
のである。

上述の構成のボーリングマシンにおいて、台車２２上に
載置される駆動機構２１を台車２２に対し図示しない手
段によって一体的に側方に変位させうる構成とすること
ができる。この場合には、第２図（Ａ）に想像線で示す
とおり、作業者が片側に変位させた駆動機構２１の側方
を通って切羽に対して接近することが可能となる。

ボーリングマシン１８をシールド機１０内に搬入可能と
すべくシールド機１０内に配置する仮設レール１９は、
ボーリングマシンの荷重がスラストリング１１、１２に
及ぼされるのを防止するため、スラストリング１１の前
方およびスラストリング１２の後方において図示しない
支持部材を介してシールド機内周面において直接支持す
る構成とするのが望ましい。さらに、後方のスラストリ
ング１２とトンネルの既設部分との間に位置する仮設レ
ール１９は、不使用時には取外すすのが望ましい。すな
わち、この部分における仮設レール１９を取外ずすこと
により、第２図（Ｂ）に示すとおり、後方のスラストリ
ング１２とトンネルの既設部分との間に有用な作業スペ
ースを確保することが可能となるからである。

本発明によれば、シールド工事を遂行するにあたり、必
要な時にのみボーリングマシンを立坑側よりシールド機
内に搬入し、不使用時にはシールド機外に退去せしめる
ため、シールド機が小型のものであっても切羽の堀削や
セグメントの組立などの作業性が阻害されない。したが
って、小口径トンネルを対象とするシールド工事におい
て、薬液注入による地盤改良工法を併用することが可能
となる利点が得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド工法における薬液注入工
程の説明図、 第２図（Ａ）　、　（Ｂ）　、　（Ｃ）はそれぞれ第１
図におけるＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図
、第３図は本発明において使用することのできるボーリ
ングマシンの一例を示す側面図である。 １０・・・シールド機 １１、１２・・・スラストリング １３・・・シールドジヤツキ １４・・・トンネルの既設部分 １５・・・走行レール　　　　１６・・・立坑１８・・
・ボーリングマシン　１９・・・仮設レール２０・・・
ボーリングロッド　２１・・・駆動機構２２、２４．２
７．２８・・・台車　２３・・・薬液タンク２５・・・
作動油圧源

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、切羽側より地山に薬液を注入し、地盤性状の安定化
   を図りつつ小口径トンネルを構築するシールド工法であ
   って、 前後一対のスラストリングの間に複数組の シールドジャッキが配置されているシールド機を使用し
   、 前記シールドジャッキの半径方向内方に位 置するスペース内に移動式のボーリングマシンを立坑側
   より搬入し、そのボーリングロッドを切羽における所要
   の部位に貫入させて当該部位に薬液を注入し、 前記ボーリングマシンを前記スペースより 立坑側に移動させた状態で、前記シールド機内において
   切羽の堀削、セグメントの組立などの所要の作業を行な
   うことを特徴とするシールド工法。 ２、特許請求の範囲第１項記載のシールド工法において
   、前記ボーリングマシンとして、ボーリングロッドを切
   羽における所定の部位に所定の角度および深度をもって
   貫入させる駆動機構を台車上に載置したものを用いるこ
   とを特徴とするシールド工法。 ３、特許請求の範囲第２項記載のシールド工法において
   、前記ボーリングマシンにおける駆動機構が流体圧作動
   形式のものであり、該駆動機構を載置した台車に対し、
   該駆動機構の作動流体圧力源を載置した別の台車を後続
   せしめることを特徴とするシールド工法。 ４、特許請求の範囲第２項記載のシールド工法において
   、シールド機に対する所要機材の搬入・搬出に供する台
   車の走行レールをトンネルの既設部分内に敷設し、この
   走行レールに接続される仮設レールを前記シールドジャ
   ッキの半径方向内方に位置する前記スペース内でトンネ
   ル軸線方向に向けて配置すると共に、該仮設レールに及
   ぼされる荷重を前記スラストリングに作用しないように
   シールド機内周面によって支持することを特徴とするシ
   ールド工法。 ５、特許請求の範囲第１項記載のシールド工法において
   、前記一対のスラストリングおよびこれらの間に配置さ
   れた複数のシールドジャッキが単一の組立体としてシー
   ルド機内で前後に移動可能であり、切羽に対する薬液注
   入時には該組立体を前方に移動させてシールド機内で前
   記ボーリングマシンの後方に作業者のための作業スペー
   スを確保し、シールド機内で新たなセグメントリングを
   組立てたときには前記組立体を後方に移動させ、前方の
   スラストリングをトンネル軸線方向前方に向けて変位し
   ないようにシールド機内周面に係止すると共に、シール
   ドジャッキを伸長させて後方のスラストリングを新たな
   セグメントリングの前端面に対して押圧することを特徴
   とするシールド工法。