JPH0194193A - 二段式シールド装置による地盤掘削方法 - 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〉 本発明はトンネル工法の一種であるシールド工法に使用
するシールド装置に関するものである。

〈従来の技術〉 一般的に従来のシールド装置は、第５図に示すように、
全体はスキンプレート１１で覆われた円筒状をなし、前
面にて地盤の掘削を行うフード部１２と、後部でセグメ
ント７の組立てを行うテール部１３、及びこれらの中間
を結びシ−ル装置全体の構造を支持し、かつ補強をなす
リングガータ部１４の三つの部分からなる。

そして、フード部１２において地盤の掘削を行いながら
、内部に設置したシールドジヤツキ１５の推進力によっ
て地盤内を前進して、トンネルを構築するよう構成され
ている。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 シールド工法は一般的に軟弱地盤を対象としたトンネル
の構築法である。

従って、軟弱地盤は崩壊しやすいため、いかに安全かつ
迅速な掘削を行うかが一大命題となっている。

そこで従来から薬液注入工法が採用されている。

この薬液注入工法は掘削予定地盤に薬液を注入して、予
め軟弱地盤をある程度硬化させておき、地盤の崩壊を防
止して掘削を行うものである。

しかし、従来のシールド装置の場合は、前述した前面の
フード部１２から薬液の注入を行うため、薬液は扇状に
注入され、フード部１２の直前のごく僅かな範囲の地盤
にしか薬液を注入することができない。

即ち、第５図に示すように、扇状の波線で囲んだ範囲Ａ
にしか薬液を注入することができず、その周囲の同じ（
波線で囲んだ範囲Ｂ及びＣには薬液の注入ができない訳
である。

そのため、−度に広範囲の地盤を掘削することができず
、地盤の掘削と薬液の注入を頻繁に繰り返して行う必要
がある。

従って、効率良く掘進作業を行うことが困難となる。

また、シールド装置の斜め上方部の波線で囲んだ範囲Ｂ
に薬液を注入することが困難であるため、上部地盤の崩
壊を招くおそれがあり、危険である。

く本発明の目的〉 本発明は上記のような問題点を解決するためになされた
もので、先行した薬液注入が可能で、しかも注入位置の
選択を自由にかつ確実に行うことができる二段式シール
ド装置を提供することを目的とする。

く本発明の構成ン 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

本発明の装置は大口径シールド装置１と小口径シールド
装置５からなる。

〈イ〉大口径シールド装置（第１〜３図）大口径シール
ド装置１には公知のシールド装置の内部に反力壁４１を
設けたものを使用する。

（１）カッターヘッド カッターヘッド２は第２図に示すように、円盤上に掘削
ビット２１を配置し、その間に土砂取り入れ口２２を設
けである。

中央部にはトンネルの軸方向上並行に、小口径シールド
装置５の径とほぼ等しい径を有する中央孔２６を開設し
、その内周にはシール材２３を取り付ける。

（２）回転モーター カッターヘッド２は第３図に示すように、カッターヘッ
ド２を支持する大小のドーナツ状の支持部材２４を介し
て、リング状のギア部材２５に連結している。

ギア部材２５には複数の回転モーター３のギアが噛合さ
れており、回転モーター３の駆動によりカッターヘッド
２を回転させることができる。

支持部材２４は第１図に示すように、スキンプレート１
１の内周に固定された壁体３１と摺動自在に嵌合してお
り、回転モーター３もこの壁体３１に固定されている。

（３）反力壁 反力壁４１は第３図に示すように、大口径シールド装置
１の内部に固定された補強柱４に設けられた壁体である
。

この反力壁４１は小口径シールド装置５の最後尾に位置
し、小口径シールド装置５が推進するための反力をとる
ものである。

反力壁４１の中心部には窓を設け、掘削した土砂の搬送
などを行う。

く口〉小口径シールド装置 小口径シールド装置５には公知のシールド装置を用いる
。

本実施例では機械掘りの回転切削式シールド装置を用い
た場合について説明する。

小口径シールド装置５の径は、上記の大口径シールド装
置１のカッターヘッド２の中央孔２６とほぼ等しく形成
し、その中央孔２６から小口径シールド装置５を大口径
シールド装置１内に収納する。

このとき小口径シールド装置５のカッターヘツド５１が
、大口径シールド装置１のカッターヘッド２と平面状に
なるように位置させ、最後尾は反力壁４１に接触させて
収納する。

小口径シールド装置５の内部には、周囲の地盤内に薬液
を注入するための薬液注入器５２を任意の位置に取り付
ける場合もある。

く本発明の装置の使用方法〉（第４図）〈イ〉小口径シ
ールド装置の突出 小口径シールド装置５のカッターヘッド５１を回転させ
て地盤の掘削を行いながら、後部に小型セグメント５３
を組み立て、ジヤツキの推進力によって小口径シールド
装置５を地盤内に突出させる。

このとき小口径シールド装置５を推進させるための反力
は、反力壁４１によって確保されるため、確実に小口径
シールド装置５を突出させることができる。

また、大口径シールド装置１のカッターヘッド２の中央
孔２６の内周面にはシール材２３が取り付けであるため
、土砂などが間隙に挟まることがなく、小口径シールド
装置５のスムーズな突出、収納を行うことができる。

〈口〉薬液の注入 小口径シールド装置５を所定の距離だけ突出させた後、
薬液注入器５２から地盤内に薬液６を注入する。

このとき薬液注入器５２は任意の位置に取り付けること
ができるため、薬液６の注入位置を自由に選択すること
ができる。

従って、第５図に示すような、従来のシールド装置では
注入できなかった波線で囲んだ範囲Ｂ及びＣに薬液６を
注入することができる。

くハ〉小口径シールド装置の収納 薬液６の注入後は、組み立てた小型セグメント５３を取
り外し、大口径シールド装置１の掘削、推進を行うこと
によって、小口径シールド装置５は自然と大口径シール
ド装置１内に収納される。

なお、通常地盤において小口径シールド装置５を収納し
た状態で、大口径シールド装置１による掘削を行う場合
、地山に一時的な応力解放が発生し、地盤の変形を招く
おそれがある。

この場合、収納状態の小口径シールド装置５の内圧を高
く保持することにより、切羽側の中心部分の地山を支持
し、地盤の変形を小さくすることができる。

くその他の実施例〉 上記の実施例ではセグメント式の小口径シールド装置５
を用いたが、その他の実施例として、反力壁４１側から
ジヤツキによって推進させる推進式構造や、油圧によっ
て伸縮させるテレスコピック式構造の小口径シールド装
置５を採用することができる。

く本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるので、次のような効果
を期待することができる。

〈イ〉従来のシールド装置の場合は、前面のフード部か
ら薬液の注入を行うため、薬液は扇状に注人され、フー
ド部の直前のごく僅かな範囲の地盤にしか薬液を注入す
ることができない。

そのため、−度に広範囲の地盤を掘削することができず
、地盤の掘削と薬液の注入を頻繁に繰り返して行う必要
があり、効率良（作業を行うことが困難となる。

しかし本発明の場合には、小口径シールド装置が先行し
て地盤内に突出し、従来には注入することができなかっ
た前方の広範囲まで薬液を注入することができる。

そのため、−度に広範囲の地盤を掘削することができ、
地盤の掘削と薬液の注入を頻繁に繰り返して行う必要が
なく、効率良く作業を行うことができる。

く口〉従来はシールド装置の前方の斜め上方部の地盤に
薬液を注入することが困難であるため、上部地盤の崩壊
を招くおそれがあり、危・険である。

しかし本発明は、薬液注入器を小口径シールド装置の任
意の位置に取り付けることができるため、薬液の注入位
置を自由に選択することができる。

そのため、従来のシールド装置では注入できなかった、
シールド装置の前方の斜め上方部の地盤に薬液を注入す
ることができる。

従って、上部地盤の崩壊を招くおそれがなく、安全に作
業を行うことができる。

くハ〉本発明の装置は薬液の注入位置を自由に選択する
ことができる。

そのため、シールド装置の周囲の地盤において、薬液を
注入することができない範囲がなくなった。

従って、確実に地盤に薬液を注入して軟弱地盤の硬化を
図ることができ、地盤の崩壊を防止して安全に掘削を行
うことができる。

〈二〉従来のカッターヘッドの面が一体に構成されたシ
ールド装置は、カッターヘッドの中心部と周縁部との周
速が異なるため、均等な地盤の掘削の妨げになるおそれ
がある。

しかし本発明は大口径シールド装置と小口径シールド装
置とからなるため、カッターヘッドの中心部と周縁部と
がそれぞれ独立して回転することができる。

従って、カッターヘッドの中心部と周縁部との周速の違
いをなくし、均等な地盤の掘削を行うことができる。

くホ〉掘進計画線の両側からシールド装置によって掘削
を行う場合、地中の接合点においてシールド装置を撤去
して、トンネルを貫通させる。

このとき、接合点の周囲が軟弱地盤で形成されていると
、シールド装置の撤去時にトンネル内に土砂が流入する
おそれがある。

しかし、本発明の場合は、小口径シールド装置を伸長さ
せて薬液を注入し、確実にしかも滞りなく接合点の周辺
地盤を改良することができる。

そのため、シールド装置撤去時にトンネル内に土砂が流
入することがなく、安全かつ迅速にトンネルの貫通作業
ができる。

〈へ〉従来の大口径シールド装置のみによって掘削を行
う場合、地山に一時的な応力解放が発生し、地盤の変形
を招（おそれがある。

しかし発明の場合は、収納状態の小口径シールド装置の
内圧を高く保持することにより、切羽側の中心部分の地
山を支持し、地盤の変形を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図二本発明の装置の断面図 第２図二本発明の装置の正面図 第３図：大口径シールド装置の内部構造の説明図第４図
：薬液注入時の状態を示す説明図第５図：従来のシール
ド装置の説明図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 筒状体の前面に位置する掘削部によって地盤を掘削し、 後方部にセグメントを組み立てながらジャッキの推進力
   によって地盤内を前進するシールド装置において、 前面掘削部の中央部に、トンネルの軸方向と並行の中央
   孔を有し、かつ内部に小口径シールド用の反力壁を設け
   た大口径のシールド装置と、その大口径シールド装置の
   中央孔内に収納可能な小口径のシールド装置とからなる
   、 二段式シールド装置