JPH01102198A - シールドトンネル地中ドツキング工法及びシールド掘進機 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はシールドトンネルの地中ドンキング工法及びそ
れに使用するシールド掘進機の改良に関し、より詳しく
は滞水砂礫層の如き軟弱な地盤に長大なトンネルを構築
する場合に好適な２点発進によるシールド掘進機による
シールドトンネル地中ドツキング工法、及びこの工法に
使用するシールド掘進機に関するものである。

〔従来技術〕

一般にシールド掘進機は滞水砂礫層の如き軟弱な地盤に
トンネルを構築する場合に最適な掘進機として広く使用
されているもので、その掘削の進行につれて後方におい
てセグメントを裏張りしてトンネルを構築するものであ
る。

この工法に使用されるシールド掘進機の概略は、第６図
に示すように筒状の外殻１の前方に多数のカッタービッ
ト２を植立し、かつ外殻１よりも僅かに大なる径を有す
るカッターホイール３を取付け、このカッターホイール
３をカンタ−モータ４により回転させて地山を掘削し、
掘削された土砂を取出口５から外部へ取り出しながら前
進するようになっている。なお、６は土砂が流入するの
を防止するために設けられたバルクヘッドであり、切削
部分と作業室との区画壁である。

ところで、構築するトンネルが長大なものとなる場合、
工期短縮を計るためトンネルの両端より掘削し、トンネ
ルのはソ゛中央部でドツキングすることが考えられるが
、この場合、ドツキングした後、ドッキング位置でのシ
ールを完全に行い掘削した土砂や水等がシールド掘進機
内に流入するのを防止したのち、各シールド掘進機を解
体しトンネル外に取り出す必要がある。

従来、このドツキング位置でのシール方法として「薬液
注入工法」と「凍結工法」が知られている。前者は、ド
ツキング後周囲の地山に特殊な薬液を注入してこれを固
化する方法であるが、薬液注入後の土質改良度合の不均
一性から強度上、信頼性に欠ける点があり、実用上問題
がある。

一方、後者は、地山中に凍結管を伸長させ、この凍結管
から地山中に冷媒を供給して地山中の水を凍結固化する
ものであるが、この工法においては凍結せるために数ケ
月ないし１年程度の長期間を必要とするばかりでな（、
解凍に際して周囲の土砂が緩み、トンネル接合部に変形
が生じる等の問題があった。

かかることから、本発明者は一方のシールド掘進機のカ
ッターホイールの前方にフードで囲まれた区画を形成し
、この区画内に充填物を充填してこれを固化し、この充
填物を他方のシールド掘進機によって掘削して２台の掘
進機をドッキングするとともに、その接合部周囲の地山
に薬液を注入して固化して接合部のシールを行なうこと
を先に提案した。

しかしながら、かかる方法においては接合部のシールに
薬液注入方式を用いているため、そのシールに時間がか
かり工期がそれだけ長くかかるという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は前記した従来のシールドトンネル地中ドツキン
グ工法の問題点を解決するためになされたものであって
、その目的とするところは、２点から各１台のシールド
掘進機をそれぞれ発進させ、定点でドツキングさせるよ
うにしたシールドトンネル掘進法において、その工期の
短縮を計らんとする点にある。

〔発明の概要〕

本発明は前記した目的を達成するためになされたもので
あって、２点から各１台のシールド掘進機をそれぞれ発
進させ、定点でドツキングさせるようにしたシールド掘
進方法において、一方のシールド掘進機のカンタ−ホイ
ールの前方に第１のフードで囲まれた区画を形成し、こ
の区画内に充填物を充填してこれを固化し、前記充填物
を他のシールド掘進機によって掘削してその第２のフー
ドの先端を前記第１のフード内に嵌合させ、前記第１の
フードと第２のフードとの間をシールし、その後前記両
シールド掘進機間を貫通させるようにしたシールドトン
ネル地中ドツキング工法である。

具体的なドツキング工程を説明すれば次のとおりである
。

（１）一方（第１）のシールド掘進機の外殻前方に前後
方向に摺動可能な第１のフードを設けるとともに、他方
（第２）のシールド掘進機の外殻前方に前記第１のフー
ドより小なる径を有する第２のフードを取付け、この第
２のフート′は外殻の前後方向に摺動可能な外部フード
と、この外部フード接合部で前進する内部フードとより
なり、後進時には外部フードのみが後進するように構成
される。

（２）そして、定点において第１のシールド掘進機を第
１のフードとカッターとを前進させた後、第１のフード
を定置してカッターを後進させて第１のフード内に空間
を形成させる。

（３）　　この空間内に充填物を充填固化する。

（４）前記第１のフード内の充填物の先方の一部を第２
のシールド掘進機で切削するように前進させ、第２のフ
ードの先端を第１のフードの先端内に嵌合させる。

（５）第２のフードを形成する外部フードを後進させ、
内部フードと第１のフードとの間に間隙を設ける。

（６）　　内部フードの先端に設けられたシール機構を
作用させて内部フードと第１のフードとの間隙をシール
した後第１フード内の充填物を取り除き仕上げを行なう
。

そして、本発明は前記地中ドソキングエ法に適したシー
ルド掘進機を同時に提供するものである。

本発明において重要な点は、ドツキングの定点において
、一方（第１）のシールド掘進機の第１のシールド内に
充填物を充填して、一方のシールド掘進機側のシールを
保持し、そして他方（第２）のシールド掘進機によって
前記第１のフード内充填物の前方部を切削して、その第
２のフードを嵌合させ、そして第１のフードと第２のフ
ードとの間に間隙を作り、この間隙をシールした後に前
記充填物を掘削してドツキングするものである。

即ち、両シールド掘進機のドッキング位置において、機
械的な防護壁であるフードでドッキング位置の地盤を保
護した後、この両シールド掘進機のフード接合部を機械
的なシール機構によりシールするため薬液注入工法によ
る欠点が改善され工期の短縮を計ることができる。

〔実　施　例〕

以下第１図ないし第５図にもとづき本発明によるシール
ドトンネル地中ドッキング工法及びシールド掘進機の実
施例を説明する。

なお、これらの図において第６図と同一符号は同一名称
を示している。

第１図は、一方（第１）のシールド掘進機の側面図であ
って、この第１のシールド掘進機の主要部は、外殻１と
この外殻１の前方に、前後方向に摺動可能な如く取付け
られた第１のフード８と、カッターホイール３と、この
カッターホイール３を駆動する駆動装置としてモータ４
を支持する支持構造体９と、この支持構造体９を作動さ
せる作動装置としての油圧シリンダー０とにより構成さ
れる。

詳述すれば、外殻１は、外殻１ａと、この外殻１ａと殆
ど同径の外殻１ｂとにより構成され、この外殻１ｂの外
周にシール部材１１を介して第１のフード８が配置され
ている。この第１のフ−ド８は、ドッキング位置におけ
る機械的な防護壁を構成するものであって、カンタ−ホ
イール３の外径よりも大きな外径を有している。

そしてこの第１のフード８は、円周方向に配置された多
数のボルト１２により支持構造体９に着脱可能に取付け
られており、油圧シリンダ１゜を作動させることにより
前後方向に摺動するようになっている。

支持構造体９の前方にはオーバカッタ１３を有するカン
タ−ホイール３が設けられるとともに駆動装置としての
モータ４が取付けられている。

そしてこの支持構造体９の一部を構成するバルクヘッド
６には後述する充填物注入口１４が取付けられている。

第３図は他方のく第２）シールド掘進［１’の断面図で
あって、この第２のシールド掘進機１′の外殻２５の前
方は小径の外殻２５ａに形成され、この外殻２５ａの外
部に嵌合して前方に延長された前記第１のフード８より
小なる径を有する第２のフード２６が設けられている。

この第２のフード２６は、外殻２５ａに沿って油圧シリ
ンダ２７によって前後方向に摺動可能な外部フード２日
と、この外部フード２８内に嵌合され、かつ後端部２９
′　を外部フード２８に取付けた支持体３０に当接して
いる内部フード２９とにより構成されている。

この外部フード２８と内部フード２９との間には第４図
に示すようにシール機構３１が設けられており、このシ
ール機構３１は外部フード２８の先端外周にリング状の
溝３２が設けられ、この溝３２内にゴム系材料よりなる
パツキン３４が配置され、このパツキン３４内に図示し
ない空気供給源から供給管３５を経て圧力空気が供給さ
れるようになっている。なお、３６は外部フード２８と
内部フード２９を固定するボルトであり３７はシール材
である。

次に以上に述べた第１のシールド掘進機１と第２のシー
ルド掘進機１′をそれぞれ２点から発進させて定点でド
ッキングする場合について説明する。

Ａ）先ず第１のシールド掘進機１が定点近傍に達すると
第５図（ａｌに示すように、カッターホイール３を回転
させながらシールド掘進機１の油圧シリンダ１０を作動
させると外殻１ａは停止した状態で支持構造体９に支持
されているカッターホイール３と第１のフード８とが前
進する。

Ｂ）ついでカンタ−ホイール３が定点に達すると第５図
（ｂｌに示すように、第１のフード８の内方にストッパ
１６を取付けて第１のフード８を固定するとともにボル
ト１２（第５図（ａ））を取外し、オーバカッタ１３を
引っ込める。

Ｃ）そして油圧シリンダ１０を作動させカッターホイー
ル３を支持構造体９と共に外殻ｌａ側へ後退させ、第５
図山）に示すように第１のフード８内に区画１７を形成
させる。この場合、区画１７内には地下水等が流入する
ので第１のフード８は内外より圧力が作用することとな
り地山等の外圧に耐えることができる。

Ｄ）前記のようにして形成された区画１７内に第５図（
Ｃ）に示すように、モルタル等の充填物でこれを固化し
て固化帯域１８が形成される。この場合、バルクヘッド
６に予め設けられた充填物注入口１４に供給管２０を接
続し、図示しない供給源から区画１７内に充填物が送給
されて同化帯域１８が形成される。

Ｅ）前記のようにして区画１７内に充填物が充填される
と、第２のシールド掘進機１の外殻２５（第３図）を停
止し、油圧シリンダ２７を作動させ、かつカンタ−ホイ
ール３′を回転させる。

すると第２のフード２６とカッターホイール３′とは第
１のシールド掘進機１の前方に接近し、そのカッターホ
イール３′により先に設けた充填物である固化帯域１８
の前方の一部を掘削し、第５図＋ｄｌに示すように第２
のフード２６の先端部が第１のフード８の内方に達する
と、この掘削を停止する。

Ｆ）然る後、内部フード２９と外部フード２８を固定し
ているボルト３６を外して第５図（ｅｌに示すように、
油圧シリンダ２７を作動させ、第２のフード２６を構成
している外部フード２８のみを後退させると、内部フー
ド２９と第１のフード８との間に間隙ｌが生ずる。

この間隙ｌをパツキン３４（第４図）内に圧力空気を供
給してシールし、その後充填物である同化帯域１８を適
宜な手段で取り除き貫通させるのである。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によるシールド
トンネル地中ドツキング工法及びシールド掘進機によれ
ば、そのドツキング部を予め機械的な強度で保持すると
ともに、その接合部を機械的手段によりシールするため
完全なシールが可能であるばかりでなく強度上の信顛性
を失うことなくかつ工期を大幅に短縮することができる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明によるシールドトンネル地中
ドツキング工法及びシールド掘進機の一実施例を説明す
るものであって、第１図は第１のシールド掘進機の概略
側面図、第２図は第１図のｎ−ｎ矢視図である。 第３図は第２のシールド掘進機の概略側面図、第４図は
第３図の■部拡大図である。第５図ｆａｔ〜（８１はド
ッキング工法説明図である。 第６図は従来のシールド掘進機の概略側面図である。 １．１′・・・シールド掘進機、２・・・カッタービッ
ト、３，３′　・・・カッターホイール、４・・・モー
タ、５・・・取出口、６・・・バルクヘッド、８・・・
第１のフード、９・・・支持構造体、１０・・・油圧シ
リンダ、１１、３７・・・シール部材、１２．３６・・
・ボルト、１３・・・オーバカッタ、１４・・・充填物
注入口、１６・・・ストッパ、１７・・・区画、１８・
・・固化帯域、２０・・・供給管、２５・・・外殻、２
６・・・第２のフード、２７・・・油圧シリンダ、２８
・・・外部フード、２９・・・内部フード、３０・・・
支持体、３１・・・シール機構、３２・・・溝、３４・
・・パツキン、３５・・・供給管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２点から各１台のシールド掘進機をそれぞれ発進さ
   せ、定点でドッキングさせるようにしたシールドトンネ
   ル掘進方法において、 一方のシルード掘進機のカッターホイールの前方に第１
   のフードで囲まれた区画を形成し、この区画内に充填物
   を充填してこれを固化し、前記充填物を他方のシールド
   掘進機によってその一部を掘削してその第２フードの先
   端を前記第１のフード内に嵌合させ、該第１のフードと
   第２のフードとの間をシールし、その後前記両シールド
   掘進機間を貫通させることを特徴とするシールドトンネ
   ル地中ドッキング工法。 ２、第１のシールド掘進機の外殼前方に前後方向に摺動
   可能な第１のフードを設け、該第１のフードをカッター
   ホイール及び該カッターホイールを駆動する駆動装置を
   支持する支持構造体に着脱可能に取付けるとともに前記
   外殻と前記支持構造体との間に該支持体構造物を前後進
   させる作動機構を配置し、第２のシールド掘進機の外殻
   前方に前記第１のフードより小なる第２のフードを前後
   方向に移動可能な如く取付け、前記第２のフードは、駆
   動装置によって前記外殼に沿って前後進する外部フード
   と該外部フード内に装着され、かつ前記外部フード間に
   シール機構を有する内部フードとにより構成され、前記
   第２のフードは前進時に外部フードと内部フードが一体
   で前進し、後進時には外部フードのみが後進するように
   構成されていることを特徴とするシールド掘進機。