JPH0387497A - シールドトンネルの接合方法 - 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〉 本発明は二機のシールド機を用いて、地中でトンネルを
接合するシールドトンネルの接合方法及びシールド機に
関する。

〈従来の技術〉 向かい合わせにセットした二種のシールド機で掘削しな
がら接合予定付近までシールドトンネルを施工し、そし
て両シールドトンネルを地中で接合する施工技術が種々
提案されている。

ところでこの種の接合工法を採用するに当たり、シール
ドトンネル接合地点の地山の安定化対策が重要になって
くる。

従来の対策上としては、薬液注入工法や凍結工法が知ら
れている。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 前記した従来のトンネルの接合技術には、次の問題点が
ある。

〈イ〉　薬液注入工法にあっては、高価な薬液を使用す
ることからコストが高くつくうえに、止水効果の点で信
頼性が低い。

凍結工法の場合、止水効果を確保し易い反面、十分な強
度を確保し難い。

そのため、十分な強度を確保するためには地山深部まで
広範に凍結しなければならず、やはりコスト高の問題が
残る。

〈ハ〉　従来の凍結工法は、シールド機の後部から凍結
予定地点に至る長尺の凍結管を設置する前に、先行ポー
リングエを必要とする。

ところが、シールド機の後部内に配備されている賭設備
が障害となり、先行ポーリング工及び凍結管設置作業が
困難である。

そのため、凍結管設置作業を終えるまでに長時間を要し
、工期が長期化する傾向にある。

高水圧下で先行ボーングを行うには、シールド機内への
浸水を防止するために、補助工法や特殊な止水設備を別
途必要とする。

〈二〉 〈口〉 〈本発明の目的〉 本発明は以上の問題点を解決するために威されたもので
、次のシールドトンネルの接合方法及びシールド機を提
供することを目的とする。

（１）大幅な工期短縮と施工コストの低減が図れるシー
ルドトンネルの接合方法及びシールド機。

（２）凍土量を大幅に削減できる、シールドトンネルの
接合方法及びシールド機。

（３）接合予定の地山に高強度で止水性の高い壁体を遺
戒できる、シールドトンネルの接合方法及びシールド機
。

（４）シールド機の解体作業と並行して凍結上を行える
、シールドトンネルの接合方法及びシールド機。

〈問題点を解決するための手段〉 即ち本発明は、二種のシールド機を用いて構築したトン
ネルを地中で接合するシールドトンネルの接合方法にお
いて、フード部及びカッタ部に凍結管を配備した二種の
シールド機を使用し、両シールド機をトンネル接合地点
に向け掘進させ、トンネル接合地点の地山をシールド機
断面よりも大径に撹拌しながら両シールド機を突き合わ
せ、前記大径に掘削したトンネル接合地点の地山と両シ
ールド機のカッタ部間を固化材で固化すると共に、トン
ネル接合地点の固化材による固化範囲より広い範囲の周
辺地山を凍結し、前記地山の凍結上と並行して両シール
ド機の大半を解体撤去し、地中に残置させた両シールド
機のフード部の内側を覆工することを特徴とするシール
ドトンネルの接合方法である。

さらに本発明は、掘進手段及び排土手段を有するシール
ド機において、シールド機のフード部及びカッタ部に凍
結管を装備することを特徴とするシールド機である。

さらにまた本発明は、シールド機のカッタフェイスに近
いフード部内に油圧力で押し出し自在の凍結管を装備す
ることを特徴とするシールド機である。

〈本発明の説明〉 以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

まず、施工に使用するシールド機について説明する。

〈イ〉シールド機 本発明では第１図に示すように、先行シールド機１０と
後行シールド機２０を使用する。

両シールド機１０．２０は掘削手段、排土手段、掘進手
段等を備えて従来と同様に掘削工程、掘進工程、覆工材
３０の覆工工程を行える機能を有する。

又、掘削手段は泥水加圧式や限定圧気式、或は土圧バラ
ンス式等の公知のシールド掘削手段を採用できる。

両シールド機１０．２０は一部の構成を除いて同一構造
であるから、先行シールド機１０の構造について説明す
る。

〈口〉先行シールド機の構造 先行シールド機ＩＯは筒形のシールド本体１１の前部に
掘削手段であるカッタフレーム１２を装備している。

カッタフレーム１２の前面中央に設けるセンタビット１
３は、両シールド機１０．２０の接合時に摺動して引込
める構造になっている。

さらに、カッタフレーム１２は接合予定部位の地山をオ
ーバカットするためのコピーカッタを備えている。

第２図に示すように先行シールド本体機は、シールド本
体１１のフード部１４の外周部及びカッタフレーム１２
の外周部に、複数組の地山凍結管４０ａ及び遮熱用凍結
管４０ｂを装備している。

さらに、フード部１４には、押出ジヤツキ１５で地中に
放射状に貫入する押出凍結管５０を装備している。

〈ハ〉地山凍結管 フード部１４の外周部に取り付けられる地山凍結管４０
ａは、接合予定部位の地山の凍結上の主体となるもので
、フード部１４の内周面と断熱材４１との間に等間隔に
配置されている。

く二〉遮熱用凍結管 カッタフレーム１２の外周部に設けられ・る遮熱用凍結
管４０ｂは、カッタフレーム１２の解体時に発生する熱
を遮断し、地山への熱伝導を阻止するための凍結管であ
る。

又、各遮熱用凍結管４０ｂの基端はカッタフレーム１２
の回転掘削に影響を与えないようにカッタフレーム１２
の背面に露出してあり、カッタフレーム１２の解体時に
凍結設備からのびる配管を接続して使用する。

〈ホ〉押出凍結管 押出凍結管５０はシールドトンネル接合地点の地山を補
助的に凍結することを目的とするもので、先行シールド
機１０の掘進方向に向け先行シールド機１０の軸線に対
し鋭角に傾けて放射状に配備されている。

押出凍結管５０は、掘進時にシートルド本体１１内に隠
れている。

そして、凍結工時において、第２図に示すようにブラケ
ット１６を介してシールド本体１１に配備した押出ジヤ
ツキ１５で以て、各押出凍結管５０を機外へ押し出せる
ように構威しである。

尚、ブラケット１６や押出ジヤツキ１５は、押出凍結管
５０の押込時のみセットする。

又、押出凍結管５０群を前後して複数の列状に配備して
もよい。

〈へ〉後行シールド機 後行シールド機２０は先行シールド機１０と同一構造で
あるから、先行シールド機１０と同一箇所については２
０番台の符号を付してその説明を省略する。

尚、後行シールド機２０は先行シールド機１０との接合
時に両シールド機１０．２０のカッタフェイスが平行に
なるように中折れ自在に構成されている。

〈本発明の作用〉 次にシールドトンネルの接合方法について説明する。

〈イ〉先行シールド機のオーバーカット、後行シールド
機の掘進 第３図に示すように、先行シールド機１０が接合予定部
位に到達する少し手前（１ｍ前後）から、コピーカッタ
で以て先行シールド１ｆｉｌｏの断面より大径に地山を
撹拌しながら掘進する。

施工シールド機１０が接合予定部位に到達したらコピー
カッタ及びセンタビット１３を後退させ、次にオーバカ
ットした地山及び先行シールド機１０のカッタフレーム
１２内を高濃度泥水で満たす。

他方、後行シールド機２０は先行シールド機１０へ向け
て掘進を続ける。

〈口〉固化相置換 第４図に示すように先行シールド機１０の内部に押出凍
結管５０をセットし、第２図に示す押出ジヤツキ１５で
当初より組み込んである複数の押出凍結管５０を放射状
に地山に貫入する。

押出凍結管５０はカッタフェイスの近傍から地山へ貫入
できるので、従来に比べて地山への貫入量が短くてよい
。

しかも、押出凍結管５ｏはコピーカッタで柔らかくした
地山に油圧力を利用して貫入するので、押出凍結管５０
の貫入作業が簡単である。

つぎに、先行シールド機１０外のコピーカッタで柔らか
くした地山及びカッタフレーム１２内の高濃度泥水をモ
ルタル注入等で固化し、フード部１４の外周に環状の外
部固結土７０を形成すると共に、カッタフレーム１２内
に内部固結土７１を形成する。

この間、後行シールド機２０は、先行シールド機１０へ
向けて掘進を続ける。

〈ハ〉両シールド機の接合 第５図に示すように後行シールド機２ｏは接合予定部位
の少し手前からコピーカッタで後行シールド機２０の断
面径より大径に地山を撹拌しながら掘進する。

後行シールド機２０が先行シールド機１ｏに近付いたら
、センタビット２３を後退させて後行シールド機２０を
先行シールド機１ｏに突き合わせる。

この間に、先行シールド機１０内で、各押出凍結管５０
及び地山凍結管４０ａ及び遮熱用凍結管４０ｂと凍結設
備との間を配管しておく。

〈二〉先行シールド機の一次解体、後行シールド機の押
出凍結管セットと固化材の置換 一方、先行シールド機１０内では、後方台車等の不要機
材を搬出する。

後行シールド機２０内では、第５図に示すように押出凍
結管５０を地中に押し込む。

押出凍結管５０の貫入量が小さくてよいことや、貫入抵
抗が小さい点は前述した先行シールド機１０による場合
と同様である。

そして、後行シールド機２０で撹拌した地山及び先行シ
ールド機１０のカッタフレーム１２内に高濃度泥水を満
たした後、さらに高濃度泥水をモルタル等で固化して外
部固化上７０及び内部固化上７１を形成する。

さらに、後行シールド機２０内では、凍結上の準備を行
う。

この間、先行シールド機１０内では、後方台車等の不要
機材を搬出する。

〈ホ〉凍′結工、解体上 凍結上の準備が完了したら第１．２図に示すように、両
シールド１０．２０に装備した地山凍結管４０ａ及び押
出凍結管５０内に、冷凍ブラインを循環させたり或は低
温液体ガスを放出し、測温管で凍結温度を管理しながら
接合部位の地山に凍土８０を形成する。

本発明では凍結上と並行して、次記するような両シール
ド機１０．２０の解体作業を行える。

〈へ〉カッタの解体 次に第２図に示す遮熱用凍結管４０ｂで以て、カッタチ
ャンバー内の内部固結材７１を冷却しながら第６図のよ
うに両シールド本体１１．２１を除く、両シールド機１
０．２０の大半をガスパー十等で焼き切ったり、ボルト
を外す等して解体する。

両力ツタフレーム１２．２２内が内部固化上７１に置換
されているから、両シールド機１０．２０の解体作業が
し易い。

遮熱用凍結管４０ｂは解体作業中に発生する熱を冷却し
て、地山側へ伝達するのを防止する。

次に両シールド機１０．２０の各シールド本体１１．２
１のみを残して大半を解体して撤去したら、両シールド
本体１１．２１間に添接板９０を連結する。

解体中及び解体後の止水性についは、外部固結材７０及
び凍土８０がシールド本体１１，２１の接合部位を覆っ
て止水壁を形成しているから、トンネル内への浸水や土
砂流入を有効に阻止できる。

〈ト〉解凍、解凍土注入工 次に両シールド本体１１．２１の接合部の周囲に造成し
た凍土８０を自然解凍又は強制解凍する。

解凍が完了したら、地山凍結管４０ａ、押出凍結管５０
や測温管に中詰を行なった後、シールド本体１１．２１
内に突出する押出凍結管５０や測温管の突出部を切断す
る。

４尚、地山凍結管４０ａ、押出凍結管５０や測温管は埋
め殺しとなる。

〈す〉覆工 最後に、第７図に示すように両シールド本体１１．２１
の内側に二次覆工３１を行って接合工事を終了する。

〈ヌ〉工期についての検討 本発明による施工方法と従来工法で、同一径のトンネル
を地中接合した際における画工法の工期について比較検
討する。

第８図は本発明に係るトンネル接合部の工程図で、第９
図は従来工法による工程図である。

直、図中の数字は各工事に要する日数を示し、括弧内の
数字は通算日数を示す。

従来工法によれば、凍結量を先行シールド機及び後行シ
ールド機の解体作業等の他の作業から独立して行う関係
から、位置確認ポーリングエから二次覆工を終えるまで
にｉｉｌ算で４３０日もの日数を必要とする。

これに対し、本発明ではシールド凍結量を先行シールド
機及び後行シールド機の解体作業と並行して行えるから
、位置確認ポーリングエから二次覆工を終えるまでに要
する日数が従来工法の約半分の２３０日で済む。

特に凍結量だけを比較すると、シールド機の後方から長
尺の凍結管を地山ヘセットする従来工法の場合、杓２７
０日を要するのに対し、短い凍結管を油圧力で地山に圧
入し、しかも必要最少限の範囲を凍結する本発明の場合
は約１２０日と従来工法の約半分弱の日数で済む。

このように、本発明は従来工法に比べて著しく工期を短
縮できる。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるから次の効果が得られ
る。

〈イ〉　凍結量とシールド機の解体作業を並行して行え
るので、工期の大幅な短縮が図れる。

〈口〉　従来は凍土を形成するためにシールド機の後方
から長尺の凍結管を地山ヘセットしなければならず、凍
結管のセットに多大の労力と時間を必要とする。

本発明はシールド機のカッタフェイスの近傍から、従来
より短い凍結管をセットする方式であるから、凍結管の
セットが簡単で、しかも必要範囲のみを凍結することが
できる。

〈ハ〉　凍土の造成は接合予定部位の止水性を発揮する
必要最小範囲だけでよいがら、従来工法に比べて凍土量
を大幅に削減できる。

〈二〉　コピーカッタで柔らがくほぐした地山に、油圧
力を利用して凍結管を貫入するがら、凍結管の地山貫入
作業が極めて短時間で、しがも簡単に行える。

〈ホ〉　工期短縮に伴う人件費の低減及び、凍結量の削
減による凍結コストの低減により、施工費を大幅に低減
できる。

〈へ〉　突き合わせたシールド機の接合部の地山の安定
を図る手段として、高強度の固化材層と、固化材層の周
囲に造成した凍土との積層構造を採用した。

従って、接合予定の地山に高強度で止水性の高い壁体を
造成できる。

〈ト〉　　シールド機のカッタ部内に残置する泥土を固
化し、泥土の流出防止を図った後に、シールド機を解体
する。

そのため、シールド機の解体作業を円滑に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図：シールドトンネルの接合時の断面図第２図：先
行シールド機のフード部の拡大図第３図：シールドトン
ネルの接合方法の説明図であって、先行シールド機の先
着、後行シールド機の掘進時の断面図 第４図：先行シールド機の内外の泥水を固結した時の説
明図 第５図二両シールド機を接合したときの説明図第６図：
両シールド機の大半を撤去した時の説明図 第７図二二次覆工時の説明図 第８図二本発明によるトンネル接合上の工程図節９因二 従来工法′による トンネル接合上の工程図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）二機のシールド機を用いて構築したトンネルを地
   中で接合するシールドトンネルの接合方法において、 フード部及びカッタ部に凍結管を配備した二機のシール
   ド機を使用し、 両シールド機をトンネル接合地点に向け掘進させ、 トンネル接合地点の地山をシートルド機断面よりも大径
   に撹拌しながら両シールド機を突き合わせ、 前記大径に掘削したトンネル接合地点の地山と両シール
   ド機のカッタ部間を固化材で固化すると共に、 トンネル接合地点の固化材による固化範囲より広い範囲
   の周辺地山を凍結し、 前記地山の凍結工と並行して両シールド機の大半を解体
   撤去し、 地中に残置させた両シールド機のフード部の内側を覆工
   することを特徴とする、 シールドトンネルの接合方法。
2. （２）掘進手段及び排土手段を有するシールド機におい
   て、 シールド機のフード部及びカッタ部に凍結管を装備する
   ことを特徴とする、 シールド機。
3. （３）シールド機のカッタフェイスに近いフード部内に
   油圧力で押し出し自在の凍結管を装備することを特徴と
   する、請求項第２項に記載のシールド機。