JPH047493A

JPH047493A - トンネル拡幅工法及び装置

Info

Publication number: JPH047493A
Application number: JP10873490A
Authority: JP
Inventors: Kazutoshi Inoue; 井上　一敏
Original assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Mitsui Construction Co Ltd
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1992-01-10

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、発進基地の立坑等の狭い地中空間を利用して
掘削中のトンネルよりも大きい断面積のトンネルを部分
的に掘削するトンネル拡幅工法及び装置に関する。

（従来の技術）従来、地中へ複数箇所に於て立坑を開削してその奥部に
発進基地、資材搬入基地等の地中空間を築造し、発進基
地からシールド掘削機を発進させてトンネルを掘削する
トンネルシールド工法が知られている。

この工法に於ては、シールド掘削機の掘削径に応じた断
面積のトンネルを構築することが出来るが、部分的に大
きい断面積のトンネルは構築できない。

鉄道用やケーブル用のトンネルでは、換気や排水の設備
空間、或いはケーブルの接合空間として標準部分よりも
大きい断面積の拡幅空間が途中に設けられるが、こうし
た拡幅空間を構築する場合、その地上部分を開削して行
うか大きな掘削径のシールド掘削機に交換する必要があ
った。

（発明が解決しようとする課題）地上部分を開削してトンネルに拡幅空間を構築するには
、地上にも比較的広いスペースが必要で、そのスペース
がない場合には、大型のシールド掘削機を導入できる大
きい立坑を設け、拡幅空間の区間のみを大型のシールド
掘削機で掘削し、再び標準の掘削機に交換して掘削しな
ければならない。しかし、シールド掘削機の交換とこれ
に伴う工事は、実際には極めて困難な作業であり、工期
及び工費がかさむ不都合がある。

本発明は、地上に開削スペースがなくとも簡単に拡幅空
間を途中に有するトンネルを掘削する工法とこれに使用
される装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段）本発明では、資材の搬入可能な地中空間内に、円筒形の
中空部を有する拡幅掘削機を分割して用意し、回転半径
方向への移動自在の回転刃を先端に備えた円筒状のシー
ルド掘削機を該地中空間と会合すべく推進させ、該シー
ルド掘削機が該地中空間に出現したときにその周囲に該
拡幅掘削機を一体に取付け、該シールド掘削機の回転刃
を半径方向に延長して拡幅掘削機に与えた推進力により
拡大されたトンネルを掘削することにより、前記した目
的の一つを達成するようにした。

これに使用されるシールド掘削機は、回転半径方向に移
動自在に構成された掘削用の回転刃を備える。

（作　用）トンネルの経路に沿って、複数箇所に資材の搬入基地、
シールド掘削機の発進基地として立坑が設けられ、発進
基地に、先端に半径方向に移動自在の回転刃を備えたシ
ールド掘削機を設置し、該回転刃の半径をトンネルの標
準断面積を掘削するように設定したのち該シールド掘削
機を次の立坑に向けて発進させる。トンネルの拡幅空間
が始まる位置には立坑が設けられておす、該立坑から成
る地中空間内に略円環状の拡幅掘削機を例えば上下２つ
に分割して用意する。

該シールド掘削機がジヤツキにより推進されて形成され
た標準断面積の掘削孔には、セグメントが順次組み立て
られ、従来の場合と同様にトンネルに築造される。該シ
ールド掘削機が拡幅掘削機を用意した地中空間に出現す
ると、円筒状のシールド掘削機の周囲に、分割された拡
幅掘削機を一体に取付け、これにより円筒状のシールド
掘削機の外周に円環状の拡幅掘削機が嵌まった２重の構
成とする。そして、シールド掘削機の先端の回転刃をそ
の回転半径方向に移動させ、該回転刃の回転で拡幅掘削
機の断面積に相当する面積の掘削を行う準備をしたのち
、該拡幅掘削機にジヤツキから推進力を与え、シルト掘
削機と共に掘削予定の経路に沿って進行させる。

拡幅掘削機とシールド掘削機の協動で拡幅空間の掘削が
進行すると、該拡幅掘削機の後端に連続して該拡幅空間
に適合した大口径の拡大セグメントを地中空間内で組立
て、ジヤツキの推進力を該拡大セグメントを介して拡幅
シールド掘削機に伝え、該拡大セグメントを序々に掘削
される拡幅空間に進入させる。

予定の長さの拡幅空間が掘削され終わると、シールド掘
削機の回転刃の回転半径を元の半径即ち標準掘削半径に
戻し、該シールド掘削機と拡幅掘削機の連結を解き、該
シールド掘削機のみを推進させて再び標準断面積のトン
ネルの掘削を行う。

（実施例）本発明の実施例を第１図示のような拡幅空間（１）を有
するトンネル（２）を掘削する場合につき説明すると、
掘削予定のトンネル（２）の経路には機材の搬入可能な
立坑から成る複数の地中空間（３）が設けられ、各地中
空間（３）は機材搬入基地、シールド掘削機の発進基地
として使用される。一つの地中空間（３ａ）から次の地
中空間（３ｂ）に向けて標準断面のトンネル（２）を掘
削するシールド掘削機が発進され、従来のシールド工法
と同様に、第２図示の如く標準径のセグメント（４）を
シールド掘削機（５）の後方の掘削部に組立てながら次
の地中空間（３ｂ）に到達する。

該シールド掘削機（５）の先端に設けられた回転刃（６
）は、その回転半径方向に移動自在の構成を備え、前記
標準断面のトンネル（２）を掘削するときは、半径方向
に回転刃（６）を移動させずに行われる。このときの回
転半径は、例えば２．５ｍであり、回転刃（６）を半径
方向に移動させるとその回転半径は例えば３．５ｍにな
る。

次の地中空間（３ｂ）内には、第２図及び第３図示のよ
うに、上下の２つに分割した略円環状の拡幅掘削機（７
）を用意しておき、シールド掘削機（５）が該地中空間
（３ｂ）に出現するとその外周に第４図示のように一体
に取付けする。該拡幅掘削機（７）は、これを組立てた
ときの外径寸法がトンネル（２）に予定された拡幅空間
（１）に等しくなるように設計される。そして、シール
ド掘削機（５）の回転刃（６）を拡幅掘削機（７）の端
部にまでせり出すように移動させ、バルクヘッド（２２
）で塞がれていた地中空間（３ｂ）の側方に向けてジヤ
ツキ（８）により該拡幅掘削機（７）の後端を押し、シ
ールド掘削機（５）と共に地中へ送り出す。該回転刃（
６）は、拡幅掘削機（７）の外径に相当する範囲の土砂
を掘削し、従来のものと同様に、シールド掘削機（５）
の内部に設けられたスクリューコンベアによりトンネル
内から排除される。これにより拡幅空間（１）が掘削さ
れると、その口径に応じた拡大セグメント（９）を地中
空間（３ｂ）内で拡幅掘削機（７）の後端に連続して組
立て、ジヤツキ（８）の推進力を該拡大セグメント（９
）を介して該拡幅掘削機（７）に伝えるようにする。拡
幅空間（１）の掘削が進行すると、組立てた拡大セグメ
ント（９）も該拡幅空間（１）内へ順次に進入し、拡幅
空間（１）が確保される。

該拡幅掘削機（７）の分割部分（７ａ）の夫々は、円弧
状の断面を有する内壁（１１）と外壁（１２）及びその
中間の中間壁（１３）を、半径方向に放射状に延びるリ
ブ（１４）で連結し、そのあいだに複数の軸方向の空間
（１５）を有する構成を備え、該外壁（１２）の先端（
１２ａ）を、第７図示のように、内壁（１１）及び中間
壁（１３）よりも前方にせりださせて刃口（１６）とな
るようにした。各分割部分（７ａ）はシールド掘削機（
５）の胴体の外周において環状に組み立てられて拡幅掘
削機（７）となるが、該拡幅掘削機（７）の後端にバッ
ファセグメント（１７）を一体に取り付け、これにシー
ルド掘削機（５）の推進用のジヤツキ（１８）のロッド
（１９）を支承させるようにした。該ジヤツキ（１８）
は、予定の長さの拡幅空間（１）の掘削を終え、そこか
ら標準断面のトンネル（２）を続けて掘削する場合のシ
ールド掘削機（５）の推進用に使用され、この場合、通
常のシールド工法と同様に、シールド掘削機（５）はそ
の後方に組立てた標準径のセグメント（４）と共にジヤ
ツキ（１８）により更に次の地中空間にたどり着くまで
推進される。

第６図に於て、（２０）はジヤツキ（８）の反力受け、
（２１）はシール材である。

シールド掘削機（５）の回転刃（６）は、第８図に見ら
れるように、その回転半径方向に放射状に設けた例えば
６組のブレード（６ａ）により構成され、そのうちの３
組のブレード（６ａ）が半径方向に図示のように移動さ
せ低速で回転させることにより、拡幅空間（１）の断面
を掘削するようにした。

該シールド掘削機（５）の内部には、図示してないがス
クリューコンベア等の土砂搬出手段が設備される。

（発明の効果）以上のように、本発明によれば、地中空間内に拡幅掘削
機を分割して用意し、回転半径方向への移動自在の回転
刃を先端に備えたシールド掘削機が該地中空間に出現し
たときにその周囲に該拡大掘削機を一体に取付けると共
に該回転刃を半径方向に延長して拡幅掘削機に与えた推
進力により拡大されたトンネルを掘削するようにしたの
で、シールド工法でトンネルを掘削するときに同時に拡
幅空間を掘削することができ、開削工事を行なわずに拡
幅空間を築造できるので地゛上に開削スペースのない場
合に有利であり、短期間に経済的に拡幅空間を有するト
ンネルを掘削できる効果が得られ、また、シールド掘削
機の先端に設けられる掘削用の回転刃を、その回転半径
方向に移動自在に構成したので、シールド掘削機を交換
することなく大きい断面の掘削を行なえ、工期を短縮で
きる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は拡幅空間を有するトンネルの断面図、第２図乃
至第８図は本発明の実施例を示し、第２図、第４図、第
６図及び第７図は本発明の工法の工程を示す断面図、第
３図は第２図のｍ−■線断面図、第５図は第４図のＶ−
ｖ線断面図、第８図はシールド掘削機の回転刃の正面図
である。（１）・・・拡幅空間（２）・・・トンネル＜８）　（３ａ）（３ｂ）・・・地中空間（５）・・・
シールド掘削機（６）・・・回転刃（７）・・・拡幅掘削機（８）・・・ジヤツキ許出理願人　　三井建設株式会社人　　　北　　　村　　　欣　　　− 外３名医へ

Claims

【特許請求の範囲】１、資材の搬入可能な地中空間内に、円筒形の中空部を
有する拡幅掘削機を分割して用意し、回転半径方向への
移動自在の回転刃を先端に備えた円筒状のシールド掘削
機を該地中空間と会合すべく推進させ、該シールド掘削
機が該地中空間に出現したときにその周囲に該拡幅掘削
機を一体に取付け、該シールド掘削機の回転刃を半径方
向に延長して拡幅掘削機に与えた推進力により拡大され
たトンネルを掘削することを特徴とするトンネル拡幅工
法。２、シールド掘削機の先端に設けられる掘削用の回転刃
を、その回転半径方向に移動自在に構成したことを特徴
とするトンネル拡幅工法に使用される装置。