JPH0280786A - シールド掘削工法及びシールド掘削装置 - 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、掘進機の前進と該掘進機内でのセグメントに
よる一次覆工とを交互に繰返してトンネルを構築してゆ
くシールド掘削工法及びシールド掘削装置に関する。

（従来の技術） 従来のシールド掘削工法は、鋼製の筒体からなるシール
ドの前面にカッターと、シールドの後部に周方向に間隔
を存して複数のジヤツキとを設けて成る掘進機を用い、
直前に組立てたセグメントの側面に該ジヤツキを当接し
て該掘進機を前進させると同時に該カッターにより切羽
の全面を掘削するようにし、該掘進機が１ストローク掘
進したところでシールドのテール部内の空間内において
、セグメントを組立て１ストロ一ク分の一次覆工を行う
ようにしている。

尚、セグメントの組立ては、ジヤツキを収縮させ既設の
セグメントとの間に空間を形′成し、この空間に次のセ
グメントを構成するセグメント片を組付は次いで該ジヤ
ツキを伸張させて該セグメント片にあてがうようにし、
これら一連の作業を周方向に順次行うようにし、作業を
行なっているジヤツキ以外のジヤツキを常にセグメント
に突き当てておくようにして、前方から掘進機に加わる
土圧を受けるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで掘進機を前進させる場合、該掘進機の前面に設
けたカッターには後方から加わるジヤツキによる推進力
と前方から加わる切羽の土圧とが作用するため、これら
に耐え得るようにカッターの剛性や支持部の強度を保持
しなければならない。したがってカッターを大径に構成
して大口径のトンネルを構築しようとする場合、カッタ
ーやカッターの支持部にかなりの荷重が作用し、特にト
ンネルの構築中では交換の利かないこれらの部材の耐久
性に支障をきたす虞れが生ずると共に、これらの部材に
十分な耐久性を持たせるべく大型に構成すればシールド
を長くしなければならず蛇行修正等における操縦性ニ支
障をきたすこととなり、従来のシールド掘削工法にあっ
てはトンネルの構築口径に限界があった。

また、従来のシールド工法にあっては、セグメントの組
立作業中に掘進機を前進させるとセグメント片により覆
工を完了していない部分からシールドのテール部が外れ
てしまい、また作業用足場が掘進機と共に移動してしま
ため、セグメントの組立作業中は掘進機を停止しておか
ざるを得ず、しかも、セグメントの組立てはセグメント
片を上記の如く１枚づつ組上げて行くため時間がかかり
、施工時間の短縮に限界があった。

更に、従来のシールド工法におけるドツキングにあって
は、トンネルの両側から掘進してくる２台の掘進機をド
ツキング部で停止させ、両掘進機の間の非掘削部やその
周囲の地山に薬液を注入し地盤改良を行なった後掘進機
のカッターを解体して非掘削部を手掘り等により掘削す
るようにしているか、薬液の注入状態は確認不可能であ
り地盤改良が不完全な場合には地山が崩壊する危険があ
った。

本発明は、上記問題点を解決して大口径のトンネルの構
築を可能にするシールド掘削工法及びシールド掘削装置
を提供することを第１の１］的とし、また、施工時間の
短縮を図るシールド掘削工法を提供することを第２の目
的とし、更に、ドツキング部の掘削作業における危険を
防止するシールド掘削工法及びシールド掘削装置を提供
することを第３の目的とする。

（課題を解決するための手段） 本発明は、上記第１の目的を達成すべく、掘進機の前進
と該掘進機内でのセグメントによる一次覆工とを交互に
繰返してトンネルを構築してゆくシールド掘削装置にお
いて、掘進機を切羽の周縁部を掘削する周縁部掘進機と
切羽の中央部を掘削する中央部掘進機とで構成すると共
に、該両掘進機を交互に、前進させる前進手段を設けた
ことを特徴とする。

また、上記第２の目的を達成すべく、前記前進手段を、
周縁部掘進機を前進させる既設のセグメントに当接可能
な第１のジヤツキと、中央部掘進機を該周縁部掘進機に
対して前進させる第２のジヤツキとで構成したことを特
徴とする。

更に、上記第３の目的を達成すべく、前記周縁部掘進機
の内径を、トンネルの二次覆工仕上げ面の内径より大き
く形成したことを特徴とする。

（作　用） 前進手段を作動し周縁部掘進機又は中央部掘進機のどち
らか一方を前進させながら切羽の周縁部又は中央部を掘
削し、次に他方の掘進機を前進させなから残る切羽の周
縁部又は中央部を掘削する。このように、切羽の周縁部
を掘削する周縁部掘進機と中央部を掘削する中央部掘進
機とを交互に前進させることにより、各掘進機の掘進の
際に加わる荷重を従来の一体型のものに比して半減させ
ることができ、掘進機の耐久性を十分に保持することが
できる。

また、請求項２の如く構成すれば、周縁部掘進機を反力
受けとして中央部掘進機を前進させることができ、周縁
部掘進機の停止時にセグメントの組立てと中央部掘進機
の前進とを同時に行うことができる。

更に、請求項３の如く構成すれば、ドツキング時に対向
する２台の周縁部掘進機を埋め殺すことにより、該両掘
進機をドツキング部の地山の保持と防水とを行うセグメ
ントとして利用でき、ドツキング部の掘削を大掛かりな
地盤改良工事を行うこと無く安全に行なうことができる
。

更に、各周縁部掘進機の内径をトンネルの二次覆工仕上
げ面の内径より大きく形成することにより、埋め殺した
周縁部掘進機部分の二次覆工を他の二次覆工仕上げ面と
同一面に仕上げることができる。

（実施例） 第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び第２図（ａ）、（ｂ
）、（Ｃ）参照して、１は掘進機を示し、該掘進機１は
切羽の周縁部を掘削する周縁部掘進機２と切羽の中央部
を掘削する中央部掘進機３とで構成され、該周縁部掘進
機２と該中央部掘進機３とを交互に１ストロークづつ前
進させ、該中央部掘進機３の前進時に該周縁部掘進機２
内の作業空間４でセグメント５を組立てて１ストロ一ク
分の一次覆工を行い、これを繰返してトンネルＴを構築
してゆく。

周縁部掘進機２は、外筒シールド６と内筒シールド７と
を備え、該両シールド６．７により形成される空間の前
面に環状のカッター８を突設し、該カッター８を図示し
ない駆動装置により周方向に回転させて切羽を切削する
と共に、外筒シールド６の後部寄りに周方向に間隔を存
して複数の第１ジヤツキ９を配設し、該各節１ジヤツキ
９の後端を既設のセグメント５の側面に当接し、該ジヤ
ツキ９により該セグメント５を反力受けとして前進し、
掘削した土砂をカッター８とその後方に設けた隔壁１０
との間に形成したカッターチャンバ１１内から図示しな
いスクリューコンベアにより後方に搬送する。

一方、外筒シールド６はテール部６ａを有し、該テール
部りａ内にセグメント５の組立てを行う前記作業空間４
を構成するようにし、該作業空間４において周縁部掘進
機２の停止時に中央部掘進機３の掘進作業と併行してセ
グメント５の組立てを行う。セグメント５の組立ては、
各第１ジヤツキ９を収縮させ既設のセグメント５との間
に１ストロ一ク分の間隙を形成し、この間隙に次のセグ
メント５を構成するセグメント片５ａを組み付け、次い
で該ジヤツキ９を伸張して該セグメント辺５ａにあてが
うようにし、この−連の作業を順次繰り返してセグメン
ト片５ａを周方向に順に組上げてゆくようにして行い、
作業中のジヤツキ以外のジヤツキで常に土庄や後述する
中央部掘進機３の推進力を受けるようにしている。尚、
組立て完了したセグメント５は周縁部掘進機２の前進に
より外筒シールド６のテール部６ａから外れて地山に直
接接することとなるが、該テール部６ａの後端に設けた
りツブシール６ｂを境にして、内側は該リップシール６
ｂにより防水が保たれ、外側はモルタル１２等の裏込め
注入により安定に保たれる。

中央部掘進機３は、周縁部掘進機２の内筒シールド７の
内周面に緩挿する外筒シールド１３を備え、該外筒シー
ルド】３の前面に設けた円盤状のカッター１４を図示し
ない駆動装置により回転させて切羽を切削すると共に、
該外筒シールド１３の後部寄りに周方向に間隔を存して
複数個設けた各第２ジヤツキ１５の後端を周縁部掘進機
２の外筒シールド６の内周面に設けた支持部材６ｃに当
接して、該ジヤツキ１５により該周縁部掘進機２を反力
受けとして前進するように構成され、掘削した土砂を上
記と同様にカッター１４と隔壁】６との間のカッターチ
ャンバ１７内からスクリュコンベアにより後方に搬送す
る。

ところで、第１図に示す掘進機１は周縁部掘進機２を先
に前進させるタイプのものであり、第２図に示す掘進機
１は逆に中央部掘進機３を先に前進させるタイプもので
あり、この場合周縁部掘進機２が前進を停止したとき（
第１図（ｂ）及び第２図（ａ）の状態）に周縁部掘進機
２のテール部６ａが中央部掘進機３の後方に１ストロ一
ク以上突出して該テール部りａ内に前記作業空間４が確
保されるように、第１図に示す掘進機１にあっては、中
央部掘進機３の外筒シールド１３を周縁部掘進機２の外
筒シールド６より２ストローク以上短く形成するように
し、第２図に示す掘進機１にあっては、中央部掘進機３
の外筒シールドＩ３を周縁部掘進機２の外筒シールド６
より１ストローク以上短く形成するようにしている。

また、前記両ジヤツキ９．１５は周方向に交互に配設し
て両ジヤツキ９．１５による反力を周縁部掘進機２の外
筒シールド６の周方向に分散してうけるようにしている
。

次に以上の構成に基づいてトンネルＴの構築における手
順について説明する。

第１図に示す周縁部掘進機１を先に前進させるものにあ
っては、まず第１図（ａ）の状態から周縁部掘進機１の
カッター８を回転させ第２ジヤツキＩ５を収縮させなが
ら第１ジヤツキ９を伸張させて周縁部掘進機２を１スト
ローク前進させ（第１図（ｂ）の状態）、続いて第１図
（ｃ）のように中央部掘進機３のカッター１４を回転さ
せながら第２ジヤツキＩ５を伸張させて中央部掘進機３
を１ストローク前進させ、同時に周縁部掘進機２のテー
ル部りａ内において１ストロ一ク分のセグメント５の組
立てを行い、これを繰り返して１ストロークづつトンネ
ルＴを構築して行く。このように１ストロ一ク分の掘進
を両掘進機２．３により分割して行うと共に、時間のか
かるセグメント５の組立作業を中央部掘進機３の掘進作
業と同時に行う。

第２図に示す中央部掘進機３を先に前進させるものにあ
っては、まず第２図（ａ）の状態から第２ジヤツキ１５
を伸張させて中央部掘進機３を前進させ、同時に周縁部
掘進機２のテール部りａ内においてセグメント５の組立
てを行い（第２図（ｂ）の状態）、続いて第２ジヤツキ
１５収縮させながら第１ジヤツキ９を伸張させて周縁部
掘進機２を前進させ（第２図（Ｃ）の状態）、これを繰
り返してトンネルＴを構築して行く。

また、２台の掘進機１．１を用いて両側からトンネルＴ
を掘進し中央でドツキングする場合にあっては、各掘進
機１をその周縁部掘進機２の内筒シールド７の内径Ｄａ
がトンネルＴの二次覆工仕上げ面の内径Ｄｂより大きく
なるように形成し、２合いの掘進機１．１をドツキング
部Ｔａまで掘進させて第３図（ａ）に示すように側周縁
部掘進機２．２のカッター８．８同士が突当たるドツキ
ング状態にして停止させた後、第３図（ｂ）に示すよう
に側周縁部掘進機２．２の各隔壁１０と各外筒シールド
６及び各内筒シールド７とで囲まれた部分に薬液やモル
タルを注入して山留め及び防水を行い、次に雨中央部掘
進機３．３を解体搬出し、側周縁部掘進機２．２て囲わ
れたドツキング部Ｔａを手掘り等で掘削して土砂を取り
除きトンネルＴを貫通させる。このようにしてドツキン
グ部Ｔａを安全に掘削できるようにすると共に、このま
ま前記各外筒シールド６及び各内筒シールド７とカッタ
ー８とを埋め殺すことによりこれらをセグメントと同様
に−次覆工として利用し、該内筒シールド７の内側がら
他の二次覆工仕上げ面と同一仕上げ面に二次覆工を行う
ようにしている。

尚、上記のものは２台の掘進機１．１を共に第１図に示
すものとしたが、更に、第４図（ａ）に示すように第１
図に示す掘進機１と第２図に示す掘進機１とを用い、各
掘進機１をその中央部掘進機３の外筒シールド１３の内
径ＤｃがトンネルＴの二次覆工仕上げ面の内径Ｄｂより
大きくなるように形成し、ドツキング部Ｔａにおいて両
掘進機１．１の周縁部掘進機２．２を上記の如くドツキ
ングさせると共に、第２図に示す掘進機１の中央部掘進
機３をその外筒シールド１３の前部が第１図に示す掘進
機１の周縁部掘進機２の内筒シールド７の前部に緩挿す
るように前進させて第４図（ａ）に示すようなドツキン
グ状態にして停止させた後、第４図（ｂ）に示すように
両層縁部掘進機２．２の内筒シールド７と第２図に示す
掘進機１の中央部掘進機３の外筒シールド】３との間に
モルタル等を注木してこの部分でモルタル等による防水
を行い、該外筒シールド１３をも同時に埋め殺すように
すれば、該外筒シールド１３により周縁部掘進機２．２
間の隙間を閉塞でき、より一層危険も少なく簡単にドツ
キング工事を行うことができる。

（発明の効果） 以上のように請求項１の発明によれば、各掘進機への掘
進時の荷重を軽減することにより耐久性を保持して掘進
機を全体として大径に構成することができ、大口径のト
ンネルの構築を可能にする効果を有する。

また、請求項２及び請求項４の発明によれば、セグメン
トの組立てと中央部掘進機の前進とを同時に行うことに
より施工時間を短縮し、工事全体として工期の短縮を可
能にする効果を有する。　更に、請求項３及び請求項５
の発明によれドツキング部の掘削に際し危険を回避する
ことができると共に、改めてこの部分の一次覆工を行う
こと無く他の二次覆工仕上げ面と面一に二次覆工するこ
とができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の１実施例の概略断面図、第１図
（ｂ）はその周縁部掘進機か前進した状態の概略断面図
、第１図（ｃ）はその中央部掘進機が前進している状態
の概略断面図、第２図（ａ）は本発明の他の実施例の概
略断面図、第２図（ｂ）はその中央部掘進機か前進して
いる状態の概略断面図、第２図（Ｃ）はその周縁部掘進
機が前進した状態の概略断面図、第３図（ａ）及び第４
図（ａ）は他の実施例であって２台の掘進機をドツキン
グさせた状態の概略断面図、第３図（ｂ）及び第４図（
ｂ）は周縁部掘進機等を埋め殺した状態の概略断面図で
ある。 １・・・掘　進　機 ２・・・周縁部掘進機 ３・・・中央部掘進機 ５・・・セグメント ９・・・第１ジヤツキ １５・・・第２ジヤツキ Ｔ　・・・　ト　　ン　　ネ　　ル Ｔａ・・・ドツキング部 Ｄａ・・・周縁部掘進機の内径 Ｄｂ・・・二次覆工仕上げ面の内径 外３名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、掘進機の前進と該掘進機内でのセグメントによる一
   次覆工とを交互に繰返してトンネルを構築してゆくシー
   ルド掘削装置において、掘進機を切羽の周縁部を掘削す
   る周縁部掘進機と切羽の中央部を掘削する中央部掘進機
   とで構成すると共に、該両掘進機を交互に前進させる前
   進手段を設けたことを特徴とするシールド掘削装置。 ２、前記前進手段を、周縁部掘進機を前進させる既設の
   セグメントに当接可能な第１のジャッキと、中央部掘進
   機を該周縁部掘進機に対して前進させる第２のジャッキ
   とで構成したことを特徴とする請求項１に記載のシール
   ド掘削機。 ３、前記周縁部掘進機の内径を、トンネルの二次覆工仕
   上げ面の内径より大きく形成したことを特徴とする請求
   項１に記載のシールド掘削装置。 ４、掘進機の前進と該掘進機内でのセグメントによる一
   次覆工とを交互に繰返してトンネルを構築してゆくシー
   ルド掘削工法であって、請求項２のシールド掘削装置を
   用い、周縁部掘進機と中央部掘進機とを交互に前進させ
   、該中央部掘進機の前進時にセグメントによる一次覆工
   を行うことを特徴とするシールド掘削工法。 ５、掘進機の前進と該掘進機内でのセグメントによる一
   次覆工とを交互に繰返してトンネルを構築してゆくシー
   ルド掘削工法であって、請求項３のシールド掘削装置を
   ２台用い、トンネルを両側から構築して中央部でドッキ
   ングする際に、ドッキング部の一次覆工を当該２台のシ
   ールド掘削装置の周縁部掘進機を埋め殺すことにより行
   うことを特徴とするシールド掘削工法。