JPH0470496A - トンネル工法、それに使用する覆工材、及び掘削装置 - 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、先行トンネルに沿って後行トンネルを施工し
、これらを連結することにより地中に大断面の構造物を
築造するトンネル工法、それに使用する覆工材、及び掘
削装置に関する。

〈従来の技術〉 自立性の悪い軟弱な地山に対して適用されるトンネル工
法の一つにシールド工法がある。シールド工法は当初、
河底のトンネル工法として発達したが、工法の発達、及
び都市トンネルにおける工事上の制約から現在では都市
トンネルの主要な工法の一つとなっている。

一方、近年では、鉄道・道路トンネル、及び地下調整池
等の工事において、大断面のものが増える傾向にあり、
これに伴いシールド工法でも大口径化が要求されている
。しかしながら、大口径のシールド工法では、切羽の崩
壊や地盤を乱す戊れが生じるとともに、大口径の単一円
では無駄な空間も多くなり、地価が高い都市部では経済
的に問題があった。

このため、必要空間に対して単一円より掘削断面や占有
範囲を小さくできる併設シールド工法や、文机を掘らず
に施工が行なえる拡大シールド工法などによって、その
解決が図られている。

〈発明が解決しようとする課題〉 近年、地下空間の大断面化に伴い、シールド工法に対す
る大口径化の要望は高まってきており、そのための工法
として、併設シールド工法、拡大シールド工法などが開
発されている。しかしながら、これらの工法では、掘削
機の機構が複雑で計画通りに掘削を制御することが難し
いとともに、設備が大損りとなり、施工コストが高いも
のとなる要因となっていた。また、現在のシールド工法
では、−度に掘削できる最大の口径は、地盤にもよるが
１５〜２０ｍ程度であり、これより大断面の地下空間が
必要となる場合には、切羽を分割して施工を行なわなけ
ればならなかった。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、複雑な機構
の掘削機や大損りな設備を必要とせず、地中に大断面の
構造物が築造できるトンネル工法、それに使用する覆工
材、及び掘削装置の提供を目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成する本名発明の構成は、これを図示の実
施例に基づいて述べると次の通りである。

（１）シールドトンネル工法 外周に規制手段を有する覆工材により先行トンネルを施
工し、後行トンネルの掘削を規制手段を介して先行トン
ネルに沿って行ない、規制手段を介して覆工材同士を固
定することにより先行トンネルに沿って後行トンネルを
結合して一体構造物を築造することを特徴とする。

（２）覆工材 覆工の外周同士が固定できるとともに掘削装置の軌道と
なる規制手段を外周に設けたことをｖＦ徴とする。

（３）掘削装置 覆工の外周に設けられた規制手段に沿って覆工の外周を
走行するだめの規制手段に係合手段を備えたことを特徴
とする。

く作用〉 本発明に係るシールドトンネル工法は、先ず、先行トン
ネルを施工し、次いで先行トンネルに沿って後行トンネ
ルを施工し、先行トンネルと後行トンネルとが結合され
ることで、夫々のトンネルが連鎖状となり、地中に一体
構造物を築造する。

本発明に係る覆工材は、規制手段が掘削装置の軌道とな
り、掘削装置の走行方向が覆工材をもって構成されたト
ンネルの方向に規制されるとともに、規制手段同士が固
定されることで、覆工材をもって構成されたトンネル同
士が結合されて一体構造物となって築造される。

本発明に係る掘削装置は、係合手段が規制手段に係合す
ることで規制され、走行方向が規制手段を有する覆工材
をもって構成されたトンネルの方向に沿った方向となる
。

〈実施例〉 以下、本発明の好適な実施例を図面を参照して詳細に説
明する。

第１図は本発明の〜実施例に係る覆工材を用いた先行ト
ンネルを表す正面図、第２図はその覆工材の固定状態を
表す部分拡大図を示す。

本実施例に係るシールドトンネル工法では、先ず、−Ｃ
的なシールド工法により先行トンネル１を施工する。先
行トンネル１の覆工は一般セグメント２及び覆工材であ
る先行トンネル結合部用セグメント３により構成されて
いる。

第２図に基づいて、先行トンネル結合部用セグメント３
について説明する。先行トンネル結合部用セグメント３
の外周には、規制手段であるシールド掘削装置案内レー
ル兼継手部（凹溝）４が先行トンネル１方向に形成され
ている。凹溝４には、規制手段である突条５が外周に形
成された覆工材である後行トンネル結合部用セグメント
６が嵌合するようになっている。突条５には両端が補強
板８で補強されるシース孔７が穿設されており、シース
孔７には先端ビンボルト９が挿入されるようになってい
る。凹溝４には嵌入穴１０が溝底に形成されており、嵌
入穴１０には先端ピンボルト９の先端が嵌入されるよう
になっている。シース孔７に挿入された先端ビンボルト
９は、先端が嵌入穴１０内で逆止ハネ１１に固定される
とともに、後端側が後行トンネル結合部用セグメント６
の内部からワッシャー１２ａを介してナツト１２ｂで固
定される。従って、先行トンネル結合部用セグメント３
と後行トンネル結合部用セグメント６とは先端ビンボル
ト９により固定されるようになっている。このように構
成される先行トンネル結合部用セグメント３をもって構
成された先行トンネル１の外周には、掘削装置が先行ト
ンフル１に沿って走行されるようになっている。

ここで、第３図、第４図、第５図に基づいて、本工法に
使用する掘削装置を説明する。

第３図は掘削装置を表す断面図、第４図は掘削装置と凹
溝との係合状態を表す断面図、第５図はその側面図を示
す。

掘削装置１３の前面には、フェイスカンタ−１４が設け
られており、フェイスカッター１４は駆動袋３１５によ
り駆動される。フェイスカッター１４の外周近傍の下部
には、円外突出部掘削治具１６が設けられている。掘削
装置１３の内部後方には推進ジヤツキ１７が設けられて
おり、推進ジャ、７キ１７の駆動軸は建込済の一般セグ
メント２、及び後行トンネル結合部用セグメント６の端
面に当接されている。推進ジヤツキ１７が駆動軸を介し
て一般セグメント２、及び後行トンネル結合部用セグメ
ント６を押圧することで、掘削装置１３はセグメントと
離反方向の推力が得られる。

一方、第４図に示すように、掘削装置１３の前部底面に
は、係合手段である一対の係合片１８が突設されている
。係合片１日は先端が折曲されることで先行トンネル結
合部用セグメント３の凹溝４に係合するとともに、凹溝
４方向に摺動自在となっている。一対の係合片１８の間
には車輪１９が挟持状態となって車輪軸受２０により取
付けられており、車輪１９は凹溝４の溝底を走行するよ
うになっている。凹溝４内には発砲スチロール２１が予
め挿入されており、凹溝４内への裏込め材の侵入が防止
されている（第６図参照）。

第５図に示すように、車輪１９の前方には凹溝４内に配
置される発砲スチロール除去治具２２が設けられており
、発砲スチロール除去治具２２により発砲スチロール２
１が除去されることで、車輪１９は凹溝４内を安全に走
行できるようになっている。従って、掘削装置１３は、
係合片１８が凹溝４に係合するとともに、車輪１９が凹
溝４内を走行することで、凹溝４．係合片１８を介して
先行トンネル１に沿って掘削走行ができるようになって
いる（第７図参照）。

よって、先行トンネル１が築造された後に、上述の掘削
装置１３を使用することで、第８図に示すように、先行
トンネル結合部用セグメントに形成された凹溝４を介し
て、先行トンネル１に沿って後行トンネル２３の掘削を
行なう。第９図に示すように、後行トンネル２３の掘削
が完了した後、後行トンネル２３の覆工を行ない、後行
トンネル結合部用セグメント６を先行トンネル結合部用
セグメント３に先端ビンボルト９により固定する（第２
図参照）。従って、覆工材同士が固定された先行トンネ
ル１と後行トンネル２３とは、地中で連鎖状となった一
体構造物２４に築造される。

このようにして築造される一体構造物では、第１０図に
示すように、断面矩形状の覆工２５からなるトンネル２
６を多数並設することにより、利用空間をより効率的に
確保できる一体構造物２７も築造することができる。ま
た、第１１図に示すように、断面円形状のトンネルを三
本以上並設した場合、これらのトンネルで囲まれた部分
の土砂をトンネルの両端側から夫々順に一般の掘削機で
除去し、形成された空間Ｓを利用することもできる。こ
のような利用法の場合には、各トンネルの接合部に止水
材２８（第２図参照）を配して止水性を高めることが望
ましい。

本実施例によれば、先行トンネル１に沿って、後行トン
ネル２３とが連鎖状態で結合されていくので、地中に大
断面の一体構造物を容易に築造することができる。また
、覆工材の外周には凹溝４が形成されているので、将来
構造物の増設が必要になった場合でも、既設の構造物の
外周を利用して容易に増築が可能であるとともに、複数
のトンネルを並設して結合するため、トンネル全体（−
体構造物）の曲げ抵抗を大きくすることができる。

更に、後行トンネル２３の掘削は先行トンネル１に係合
しながら行なうため、精度の高い掘削施工が行なえると
ともに、先に施工したトンネルを作業机上して利用し、
薬液注入法などの補助工法を施したり、地盤の状態を十
分に調査することができるため、後行トンネルが容易に
施工できる。また、第１２図に示すように、地下鉄の駅
２８の近傍などの場合には、覆工材の固定を切り離すこ
とにより夫々のトンネルＩａ、２３ａを途中から分離さ
せることもできる。

尚、後行トンネル２３の掘削作業は先行トンネル１の後
方で先行トンネル１と同時に行なうことができるが、先
行トンネル１の完成後、先行トンネル１の施工に使用し
た同一の掘削装置１３を使用することも可能である。ま
た、先行トンネル１゜後行トンネル２３の覆工はスチー
ルセグメントＲＣセグメント、合成セグメント等を現場
で組み立てるか、または、場所打ちコンクリート等で行
なうこともできる。この場合には、凹溝４等を所定の位
置に配した後にコンクリートを打設する。

また、先行トンネルの覆工をセグメントによって行なう
場合、セグメントと地盤との間隙に裏込め材を注入する
が、この裏込め材料は隣接するトンネルの掘削に支障の
ない程度の強度を有するモルタル（例えば２８日強度が
５〜２０ｋｇｆ／ｃｊ程度）状の材料が望ましい。

〈発明の効果〉 本発明に係るシールドトンネル工法は、−船釣なシール
ド工法で先行トンネルを施工した後、該先行トンネルに
沿って後行トンネルを施工し、先行トンネルと後行トン
ネルとを結合させるようにしたので、トンネルが連鎖状
の一体構造物となり、大掛かりで複雑な設備を必要とせ
ずに、比較的軟弱な地盤においても、地中に大断面の構
造物を築造することができる。

本発明に係る覆工材は、外周に核層工材同士の外周が固
定できるとともに掘削装置の軌道となる規制手段を設け
たので、該覆工材をもって構成されるトンネル同士を結
合させることができるとともに、該トンネルに沿わせて
〜掘削装置を掘削走行させることができる。

本発明に係る掘削装置は、覆工材の規制手段に係合する
係合手段が設けられているので、該係合手段を規制手段
に係合させて覆工材をもって構成されるトンネルに沿っ
て走行することで、該トンネルに沿って高精度な掘削施
工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係る覆工材を用いた先行
トンネルを表す正面図、 第２図は、その覆工材の固定状態を表す部分拡大図、 第３図は、掘削装置を表す断面図、 第４図は、掘削装置と凹溝との係合状態を表す断面図、 第５図は、その側面図、 第６図は、発砲スチロールが挿入された凹溝を表す断面
図、 第７図は、掘削装置の走行状況を表す斜視図、第８図は
、後行トンネルの掘削状況を表す正面図、 第９図は、後行トンネルの覆工を表す正面図、第１０図
は、矩形断面のトンネルを多数並設した場合の斜視図、 第１１図は、四本のトンネルを結合した場合の正面図、 第１２図は、結合された二本のトンネルが途中から分離
する場合の状況を表す斜視図である。 １・・・先行トンネル。 ３・・・先行トンネル結合部用セグメント（覆工材）。 ４・・・凹溝（規制手段）、　　１３・・・掘削装置。 １８・・・係合片（係合手段）。 ２３・・・後行トンネル。 ２４．２７・・・一体構造物。 特許出願人　　　　　株式会社熊谷組 代理人　　　　　　　　　弁理士　船　橋國則第１ 図 第２図 第４図 第５図 第６図 第３図 第８図 第９図 第１０図 第１Ｉ図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）外周に規制手段を有する覆工材により先行トンネ
   ルを施工し、後行トンネルの掘削を前記規制手段を介し
   て前記先行トンネルに沿って行ない、前記規制手段同士
   を固定することにより、前記先行トンネルに沿って前記
   後行トンネルを結合して一体構造物を築造することを特
   徴とするシールドトンネル工法。
2. （２）覆工の外周同士が固定できるとともに掘削装置の
   軌道となる規制手段を外周に設けたことを特徴とする覆
   工材。
3. （３）覆工の外周に設けられた規制手段に沿って前記覆
   工の外周を走行するための前記規制手段に係合する係合
   手段を備えたことを特徴とする掘削装置。