JPH0588350B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、地中にトンネルを掘削する際に用
いられるシールド工法において、製造すべきトン
ネルの両側端からシールド掘進機によりりトンネ
ルを掘削して、それらを途中で接合することでト
ンネルを完成させるシールド・トンネルの地中接
合工法に使用されるシールド掘進機の相対位置確
認方法及びそれに使用するマンホールに関する。

「従来の技術」 近年、都市におけるトンネル工事は、騒音、振
動等の公害問題、また地表、地下における既設工
作物との輻輳状況、トンネル自体の深部化、路面
交通の確保等の複雑な問題を伴うため、地面を開
前することなく、また低振動、低騒音で昼夜施工
可能なシールド工法が、前記諸条件に適合する工
法として急速にその施工実績を増加しつつある。
また、軟弱な地盤の多い海沿い等の平地、さらに
は川底、海底においても、掘削すべき地山の崩壊
を未然に防止しつつ、安全かつ確実にトンネル工
事を行いうるシールド工法の適用が増加しつつあ
る。

第７図は、前記従来のシールド工法の一例を示
す図である。このシールド工法では、まずシール
ド掘進機１、掘削土砂や資材等を搬入出するため
の発進立坑Ｈを地山Ｇに掘削する。次に、この発
進立坑Ｈからシールド掘進機１の外筒である円筒
状の鋼著製スキンプレート３を地山Ｇ内に貫入
し、シールド掘進機１前面に設けられたカツタ装
置２でこの地山Ｇを掘削しつつ、このシールド１
後方でセグメント４，４，…を組み立て、トンネ
ルＴを製作する。さらに、スキンプレート３内に
周方向に間隔を置いて複数個設けられたシールド
ジヤツキ５，５，…により、セグメント４，４，
…先端に反力を取ることでシールド掘進機１全体
を前進させ、そして以上の工程を繰り返すこと
で、シールド掘進機１により地山Ｇを掘進しつつ
トンネルＴを製作するのである。

このシールド工法においては、地山Ｇを開削す
ることなくトンネルＴを掘削してをくので、この
トンネルＴ掘削中にシールド掘進機１の位置及び
方向を適宜検出、修正する必要がある。従来、こ
の掘進機１の位置計測は、掘削されたトンネルＴ
内に基準点６，６を何点か設けると共に、この基
準点６とトンネルＴ掘削計画像である基準線７と
の交点上にトランシツト等の測量機（図示略）を
設置し、いわゆるトラバース測量により前記シー
ルド掘進機１内の所定の計測点の位置を測量する
か、またはセグメント４，４，…先端部位置及び
方向を前記トランシツト等により測量して求める
ような方法が採られる。また、所定間隔を置いて
地表からトンネルに向つてチエツク用のボーリン
グ孔８を掘削し、前記トランシツト等による測量
結果のチエツクも行う。そして、前記シールド掘
進機１の位置及び方向の誤差が前記基準線７に対
して常時一一定範囲以内であるように、前記シー
ルドジヤツキ５，５，…の駆動量及セグメント
４，４，…の組立位置を調整して、シールド掘進
機１の位置及び方向の修正を行うのである。

また、シールド工法によるトンネル工事には、
前記図示例の如く発進立Ｈを地山Ｇに一箇所掘削
し、掘削終了地点に向つてトンネルＴを掘削する
手法の他に、製造すべきトンネルの両側端に発進
立坑を掘削して、これら発進立坑から２台のシー
ルド掘進機によりトンネルを掘削し、それらを途
中で接合することによりトンネルを完成させる、
地中接合工法と呼ばれるような手法も採られる。
この地中接合工法では、シールド掘進機を２台用
いてトンネルを掘削するので、工期の短縮につな
がり、大変能率的な工法であると言える。しか
し、前記シールド掘進機の各スキンプレート径
は、当然の如く同一径であるので、前記トンネル
接合部においてこれらシールド掘進機を互いに当
接させたのでは、どうしても２台のシールド掘進
機に間〓が残るので、この部分の土留め、止水作
業を行う為の多大の工費と工期がかかるため、こ
のトンネル接合部において何等かの手段を講じる
必要があつた。

そこで、本出願人は、前記トンネル接合工事を
安全か確実に施工でき、また工費や工期を大幅に
低減することの可能なシールド・トンネルの地中
接合工法を先に提案した（特願昭61−101810号）。
この工法は、第８図に示すように、シールド掘進
機１ａ，１ｂのススキンプレート３ａ，３ｂ先端
部を二重筒状に形成すると共に、一方のスキンプ
レート３ａ内に貫入リング９を設け、トンネル
Ta，Tb接合時にこの貫入リング９を双方のスキ
ンプレート３ａ，３ｂ間に架設することで、トン
ネルTa，Tb接合部の止水及び地山Ｇの崩壊を防
止しつつ、トンネルTa，Tbを接合するような工
法である。

「発明が解決しようとする問題点」 ところで、前記従来のシールド・トンネルの地
中接合工法においては、築造すべきトンネルの両
側端からトンネルを掘削し、それらを途中で接合
してトンネルを完成させるような工法であるの
で、このトンネル接合部において双方のシールド
掘進機の位置調整を精密に行う必要があり、ま
た、この位置調整の精確性を欠けば、完成された
トンネルの出来形に影響を及ぼし、極端な場合で
は前記セグメント４，４，…の組立が不可能にな
る、という事態を招く恐れさえあつた。特に、前
記本出願人が提案した地中接合工法においては、
双方のシールド掘進機１ａ，１ｂの相対位置によ
り、貫入リング９が前記他方のスキンプレート３
ｂ二重筒部分内で当接、接触することで、この貫
入リング９の架設が不可能となることもありう
る。従つて、例えばこれらシールド掘進機１ａ，
１ｂの中心軸間のずれが上下左右方向共に最大５
cm、また中心軸相互の成す角度が1゜以内であるよ
うに、各シールド掘進機１ａ，１ｂの相対位置調
整円を、トンネル接合工事に先立つて行う必要が
生じていた。

前記シールド掘進機１ａ，１ｂの相対位確認
は、前記の如くシールド掘進機１ａ，１ｂの位置
及び方向測量データに因れば良いが、この位置及
び方向測量データによつても各シールド掘進機１
ａ，１ｂの相対位置は間接的にしか確認できず、
また掘進中の地山Ｇ上が川底、海底等であつた場
合、チエツク用のボーリング孔８によりシールド
掘進機１ａ，１ｂの位置を直接チエツクすること
ができず、従つて前記シールド掘進機１ａ，１ｂ
の位置及び方向測量データの精度を高めることが
困難であるため、相対位置確認に使用するデータ
としては必ずしも好適なデータとは言い難かつ
た。このため、各シールド掘進機１ａ，１ｂの相
対位置を、トンネル接合工事に先立つて痛直接的
にかつ簡易に確認しうる方法の出現が待ち望まれ
ていた。

この発明は、前記問題点に鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、シールド・ト
ンネルの地中接合工法において、相互のシールド
掘進機の相対位置を怒接的に、かつ簡易、安全、
確実に確認しうるシールド掘進機の相対位置確認
方法を提供することにある。

「問題点を解決するための手段」 この発明は、シールド掘進機を２台用い、築造
すべきトンネルの両端側からそれぞれこれらシー
ルド掘進機によりトンネルを掘削して、それらを
途中で接合することによりトンネルを完成させる
シールド・トンネルの地中接合工法におけるシー
ルド掘進機の相対位置確認方法において、前記シ
ールド掘進機による前記トンネルの接合前に、こ
れらシールド掘進機間の間隔が所定の距離に達し
た段階で両方のシールド掘進機による掘進を停止
する工程と、前記シールド掘進機の停止後、前記
一方のシールド掘進機内部から前記他方のシール
ド掘進機の前面に設けられた止水機能を有する受
け入れ部に向つて鋼管による水平ボーリングを行
い、前記鋼管が前記受け入れ部を貫通して前記一
方のシールド掘進機内に貫入することで、この鋼
管を双方のシールド掘進機間に架設する工程と、
前記双方のシールド掘進機間に架設した鋼管内に
レーザー光あるいはトランシツト及びレベル視線
を通すことで、このレーザー光等と前記双方のシ
ールド掘進機の基準線との位置関係を測量して、
これらシールド掘進機相互の相対位置を確認する
工程とからなる相対位置方法を構成して、前記問
題点を解決している。

ここで、前記他方のシールド掘進機の前面に設
けた受け入れ部を、略筒状の本体と、この本体の
両開口部を閉塞する外蓋と内蓋とから構成すると
共に、前記外蓋を鋼管よりも柔らかい材質で構成
し、かつ前記本体内に止水性の良好な止水材を充
填しておくような構成が好ましい。

「作用」 この発明では、両方のシールド掘進機間に鋼管
を架設し、この鋼管内にレーザー光等を通してこ
れらシールド掘進機の相対位置を確認しているの
で、簡易かつ痛直接的な測定ができると共に、前
記他方のシールド掘進機前面には、止水機能を有
する鋼管受け入れ部が設けられているので、前記
鋼管の前記他方のシールド掘進機内への貫入が安
全かつ確実に行なわれる。

「実施例」 以下、この発明の一実施例である地中接合工法
のにおけるシールド掘進機の相対位置確認方法に
ついて、第１図ないし第６図を参照して説明す
る。なお、以下説明する相対位置確認方法に使用
されるシールド掘進機は、従来一般に使用されて
いるシールド掘進機で良く、図示例ではいわゆる
泥土加圧式と呼ばれるシールド掘進機を使用して
いるが、この発明が適用されるシールド掘進機は
この図示例に限定されない。

まず、一方のシールド掘進機１ａの先端部に設
けられた仕切板１０ａ内側に、後述する鋼管が貫
入しうる案内孔１１ａを設けておくと共に、この
案内孔１１ａをバルブ等により閉塞しておく。ま
た、この案内孔１１ａに隣接して、案内孔１１ａ
から前記シールド掘進機１ａ前方に止水用薬液を
注入するための注入管１２，１２を設けておく。
また、他方のシールド掘進機１ｂ前面に設けられ
た仕切板１０ｂに、後述する鋼管の受け入れ部で
あるマンホール１３を取り示すように、外形略筒
状の本体１３ａと、これを前後から閉塞する外蓋
１３ｂ、内蓋１３ｃと、前記本体１３ａに連通し
て設けられ、この本体１３ａ内に止水用薬液を注
入する注入管１３ｄとから構成され、前記仕切板
１０ｂに形成された案内孔１１ｂ周縁部に前記外
蓋１３ｂが取り付けられることで、このマンホー
ル１３がシールド掘進機１ｂ前面に露出して設ら
れている。前記マンホールド本体１３ａ内には、
砂等水用薬液の浸透性が良好な充填材１３ｅが充
填されている。また、前記外蓋１３ｂは、前記鋼
管よりも柔らかい材質で構成されており、これに
より、この鋼管の前記マンホール本体１３ａ内へ
の貫入が容易とされている。

次に、前記従来の如く、２台のシールド掘進機
１ａ，１ｂにより築造すべきトンネルの両側端か
ら地山Ｇ中にトンネルTa，Tbを掘削し、これら
シールド掘進機１ａ，１ｂ間の間隔が所定の距離
に達した段階で、両方のシールド掘進機１ａ，１
ｂによる掘進を停止する。ここで、前記シールド
掘進機１ａ，１ｂの間の間隔は、これら掘進機の
相対位置確認後にいずれかのシールド掘進機１
ａ，１ｂの掘進方向を適宜調整して、各々の位置
調整を行いうる程度の間隔である必要があり、そ
の施工条件等で変動があるものの、シールド掘進
機１ａ，１ｂ外径の2.5倍程度を必要とする。

両方のシールド掘進機１ａ，１ｂ掘進停止後、
一方のシールド掘進機１ａ内部にボーリングマシ
ン１４を設置すると共に、このボーリングマシン
１４により、ボーリング用鋼管１５を、前記案内
孔１１ａを貫通させて前記シールド掘進機１ａ前
方の地山地Ｇ内に貫入し、そして、他方のシール
ド掘進機１ｂ前面に設けられたマンホール１３に
向つて、前記ボーリングマシン１４及び鋼管１５
により水平ボーリングを行う。また同時に、前記
案内孔１１ａに隣接して設けられた注入管１２，
１２から止水用薬液を前記地山Ｇ中に注入し、こ
の案内孔孔１１ａからの浸水及び地山Ｇの崩壊を
防止する。前記鋼管１５の先端部はカツタービツ
トト１５ａが設けられ、これにより地山Ｇの掘削
が容易とされている。ここで、前記鋼管１５の直
径は、ボーリング施工の容易さを考慮すれば50〜
100mmφ程度が適当であるが、このボーリング中
に鋼管１５は前記ボーリングマシン１４によりい
わゆる片持ち状態で支持されているので、鋼管１
５径が余り細い場合、ボーリング途中で座屈等の
現象が発生する恐れがあるため、50〜200mmφ程
度の範囲内から適宜選択されれば良い。

そして、前記鋼管１５による地山Ｇの水平ボー
リングが進行し、この鋼管１５の先端部が前記地
方のシールド掘進機１ｂに設けられたマンホール
外蓋１３ｂ表面に当接した後（第３図ａ）さらに
鋼管１５がこの外蓋１３ｂを貫通してマンホール
本体１３ａ内に貫入されるまでボーリングを行
い、この鋼管１５先端部がマンホール内蓋１３ｃ
内面に当接した段階で、ボーリングを停止する
（第３図ｂ）。この鋼管１５先端部の前記マンホー
ル内蓋１３ｃ内面への当接の確認は、マンホール
１３後方に監視員を配置しておくと共に、前記鋼
管が当接された時の音により、その当接のタイミ
ング及びその位置を前記監視員により検知するよ
うな手法に因れば良い。さらに、鋼管１５が以上
の如く前記マンホール本体１３ａ内部に位置して
いる状態で、この本体１３ａに設けられている薬
液注入管１３ｄにより、前記マンホール本体１３
ａ内に充填されている充填材１３ｅ全体に止水用
薬液を浸透させる。そして、この状態で、前記マ
ンホール内蓋１３ｃの前記鋼管１５先端部を臨む
位置に、この鋼管１５に対応する抗孔１６をガス
切断等により穿設する（第３図ｃ）。ここで、前
記マンホール本体１３ａ内には止水用薬液が浸透
されているので、前記孔１６の穿設によつても前
記他方のシールド掘進機１ｂ内へ水が侵入した
り、また地山Ｇが崩れ落ちてくることはない。

以上の工程により、両方のシールド掘進機１
ａ，１ｂ間に鋼管１５を架設することができた。
そして、前記一方のシールド掘進機１ａ内の前記
鋼管１５の軸線との略延長線上に、レーザー照準
器１８を設置し、また、前記他方のシールド掘進
機１ｂ内の前記鋼管１５の軸線との略延長線上
に、前記レーザー照準器の受光器１９を設置す
る。このレーザー照準器の受光器１９は、第６図
に示すように、４枚のシリコン受光素子を平面上
に配置した受光部１９ａと、この受光部１９ａを
Ｘ−Ｙ方向に自在に駆動する駆動機構１９ｂと、
この駆動機構１９ｂを制御する制御回路（図示
略）で構成され、前記受光部１９ａの中央で前記
レーザー照準器１８からのレーザー光を受光する
ように、前記制御回路により前記駆動機構１９ｂ
を駆動し、この時のＸ−Ｙ座標を検出する機能を
有している。そして、前記レーザー照準器１８及
び受光器１９の間の距離と、これらレーザー照準
器１８及び受光器１９を結ぶレーザー光２０と前
記シールド掘進機の軸線１７ａ，１７ｂとの成す
角度とを、これらレーザー照準器１８及び受光器
１９により測量する。さらに、これらレーザー照
準器１８及び受光器１９の設置位置を、トンネル
掘削計画線である前記各基準線に対して正確に測
量することで、これらシールド掘進機の軸線１７
ａ，１７ｂの相互の相対位置を確認することがで
きる。この場合、前記レーザー照準器１８及び受
光器１９による測量を、複数点の設置位置におい
て行えば、より正確な測定が可能となる。

この後、前記鋼管１５を各シールド掘進機１
ａ，１ｂから抜き取り、またこの鋼管１５が貫通
した孔を溶接等で閉塞してから、前記の如く、ト
ンネル接合部において接合誤差を一定範囲内に収
めるように、いずれかのシールド掘進機１ａ，１
ｂの掘進方向を適宜調節すれば良い。ここで、前
記シールド掘進機１ａ，１ｂの掘進方向調節は、
前記従来の如くシールドジヤツキ５，５，…の駆
動量の調節あるいはセグメント４４，…の組み立
て方によつても良いが、第５図に示すように、い
ずれかのシールド（図示例では他のシールド掘進
機１ｂ）のスキンプレート３ｂを中折れ形に構成
し、これによりシールド掘進機１ｂの掘進方向を
自身で変化させるような方法によつても良い。

以上説明した方法により、シールド掘進機１
ａ，１ｂの相対位置を確認することができる。こ
こで、シールド掘進機１ａ，１ｂの相対位置確認
は、これら両方のシールド掘進機１ａ，１ｂ間に
通すことで行なわれるので、シールド掘進機１
ａ，１ｂの相対位置を簡易にかつ直接確認するこ
とができると共に、その測定精度も向上される。
また、プレボーリングたる鋼管１５による水平ボ
ーリングも、その鋼管１５の径が比較的細いため
に簡便に行うことができ、さらに前記他方のシー
ルド掘進機１ｂの前面に、この鋼管１５の先端部
を受け入れる止水機能を有する受け入れ部（マン
ホール１３）を設けたので、前記鋼管１５を前記
他方のシールド掘進機１ｂ内に貫入させる際に、
このシールド掘進機１ｂ内へ地山Ｇ中の地下水が
侵入したり、また地山Ｇが崩れ落ちることがな
く、従つて前記鋼管１５による水平ボーリングを
安全かつ確実に行うことができる。よつて、この
実施例によれば、シールド・トンネルの地中接合
工法において、相互のシールド掘進機１ａ，１ｂ
の相対位置を直接的に、かつ簡易、安全、確実し
うるシールド掘進機の相対位置確認方法を実現す
ることが可能になる。

特に、この実施例では、前記鋼管１５の受け入
れ部として、前記他方のシールド掘進機１ｂの仕
切板１０ｂ前面にマンホール１３を設けているの
で、前記鋼管１５のシールド掘進機１ｂ内への貫
入に伴う止水用薬液の薬注スペースを小範囲に止
めることができ、経済的であると共に、確実な止
水を基待することができ、さらに前記マンホール
本体１３ａ内に充填されている砂等の充填材１３
ｅが、シールド掘進機１ｂにより地山Ｇを掘進し
ている際のマンホール１３自体の構造的補強を行
う、という利点も有する。

なお、この発明である地中接合工法におけるシ
ールド掘進機の相対位置確認方法は、前記実施例
に限定されない。一例として、前記マンホール本
体１３ａ内に充填される充填材１３ｅは、砂等に
限定されず、例えば硬質アスフアルト等高粘性物
質であつても良い。この場合、前記鋼管１５が前
記硬質アスフアルト等内を掘進する際の掘削熱に
より、この硬質アスフアルト等が軟化して前記鋼
管１５表面に付着することで止水がなされるた
め、前記実施例の如く後で止水用薬液を注入する
必要が無い。また、前記両方のシールド掘進機１
ａ，１ｂ間の相対位置を確認する手段は、前記実
施例の如きレーザー照準器１８及び受光器１９に
限定されず、トランシツト及びレベル等であつて
も測定可能である。

「発明の効果」 以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、２台のシールド掘進機による前記トンネルの
接合前に、これらシールド掘進機間の間隔が所定
の距離に達した段階で両方のシールド掘進機によ
る掘進を停止する工程と、前記シールド掘進機の
停止後、前記一方のシールド掘進機内部から前記
他方のシールド掘進機の前面に設けられた止水機
能を有する受け入れ部に向つて鋼管による水平ボ
ーリングを行つて、この鋼管を双方のシールド掘
進機間に架設する工程と、前記双方のシールド掘
進機間に架設した鋼管内にレーザー光あるいはト
ランシツト及びレベル視線を通すことで、シール
ド掘進機相互の相対位置を確認する工程とからな
る相対位置確認方法を構成したので、前記シール
ド掘進機の相対位置を簡易にかつ直接確認するこ
とができると共に、その測定精度も向上され、さ
らに前記他方のシールド掘進機の前面に設けられ
た止水性を有する受け入れ部により、前記鋼管に
よる水平ボーリングを安全かつ確実に行うことが
できる。従つて、この発明によれば、シールド・
トンネルの地中接合工法において、相互のシール
ド掘進機の相対位置を直接的に、かつ簡易、安
全、確実に確認しうるシールド掘進機の相対位置
確認方法を実現することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の実施例である
地中接合工法におけるシールド掘進機の相対位置
確認方法を示す図であり、第１図はレーザー照準
器及び受光器により両方のシールド掘進機の相対
位置を確認している状態を示す断面図、第２図は
一方のシールド掘進機から他方のシールド掘進機
に向つて鋼管により水平を行つている状態を示す
断面図、第３図は他方のシールド掘進機に鋼管が
貫入されている状態を示す断面図、第４図は他方
のシールド掘進機のマンホール位置を示す側面
図、第５図は両方のシールド掘進機の掘進方向を
調整してトンネルを接合する状態を示す平面図、
第６図はレーザー測量用受光器を示す正面図、第
７図は従来のシールド工法が施工されているトン
ネルを示す断面図、第８図は従来のシールド工法
における地中接合工法を示す断面図である。 Ｔ……トンネル、Ｃ……地山、１……シールド
掘進機、７……基準線、１３……マンホール（受
け入れ部）、１３ａ……本体、１３ｂ……外蓋、
１３ｃ……内蓋、１３ｅ……充填材、１５……鋼
管、１８……レーザー照準器、１９……受光器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド掘進機を２台用い、築造すべきトン
   ネルの両端側からそれぞれこれらシールド掘進機
   によりトンネルを掘削して、それらを途中で接合
   することによりトンネルを完成させるシールド・
   トンネルの地中接合工法における前記２台のシー
   ルド掘進機の相対位置確認方法であつて、 イ 前記シールド掘進機による前記トンネルの接
   合前に、これらシールド掘進機間の間隔が所定
   の距離に達した段階で両方のシールド掘進機に
   よる掘進を停止する工程と、 ロ 前記シールド掘進機の停止後、前記一方のシ
   ールド掘進機内部から前記他方のシールド掘進
   機の前面に設けられた止水機能を有する受け入
   れ部に向つて鋼管による水平ボーリングを行
   い、前記鋼管が前記受け入れ部を貫通して前記
   他方のシールド掘進機内に貫入することで、こ
   の鋼管を双方のシールド掘進機間に架設する工
   程と、 ハ 前記双方のシールド掘進機間に架設した鋼管
   内にレーザ光あるいはトランシツト及びレベル
   視線を通すことで、このレーザー光等と前記双
   方のシールド掘進機の基準線との位置関係を測
   量して、これらシールド掘進機相互の相対位置
   を確認する工程、 とを有することを特徴とする地中接合工法におけ
   るシールド掘進機の相対位置確認方法。 ２ 前記他方のシールド掘進機の前面に設けた受
   け入れ部を、略筒状の本体と、この本体の両開口
   部を閉塞する外蓋と内蓋とから構成すると共に、
   前記外蓋を鋼管よりも柔らかい材質で構成し、か
   つ前記本体内に止水性の良好な止水材を充填して
   おくことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の地中接合工法におけるシールド掘進機の相対位
   置確認方法。