JPH0610399B2 - シールドトンネル地中ドツキング工法及びシールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールドトンネルの地中ドッキング工法及び掘
進機の改良に関し、より詳しくは滞水砂礫層の如き軟弱
な地盤に長大なトンネルを構築する場合に好適な２点発
進によるシールド掘進機によるシールドトンネル地中ド
ッキング工法及びこの工法に使用するシールド掘進機に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般にシールド掘進機は滞水砂礫層の如き軟弱な地盤に
トンネルを構築する場合に最適な掘進機として広く使用
されているもので、その掘削の進行につれて後方におい
てセグメントを裏張りしてトンネルを構築するものであ
る。

この工法に使用されるシールド掘進機の概略は第10図に
示すように筒状の外殻１の前方に多数のカッタービット
２を植立し、かつ外殻１よりも僅かに大なる径を有する
カッターホイール３を取付け、このカッターホイール３
をカッターモータ４により回転させて地山を掘削し、掘
削された土砂を取出口５から外部へ取り出しながら前進
するようになっている。なお、６は土砂が流入するのを
防止するために設けられたバルトヘッドであり切削部分
と作業室との区画壁である。

ところで、構築するトンネルが長大なものとなる場合、
工期短縮を計るたけトンネルの両端より掘削し、トンネ
ルのほぼ中央部でドッキングすることが考えられるが、
この場合、ドッキングした後、ドッキング位置でのシー
ルを完全に行い掘削した土砂や水等がシールド掘進機内
に流入するのを防止し、然る後各シールド掘進機を解体
してトンネル外に取り出す必要がある。

従来、このドッキング位置でのシール方法として「薬液
注入工法」と「凍結工法」が知られている。前者は、２
台のシールド掘進機をドッキング後周囲を地山に特殊な
薬液を注入して、これを固化する方法であり、後者は地
山中に冷媒を供給して地山中の水を凍結固化するもので
ある。

しかしながら、前者においては薬液注入後の土質改良度
合の不均一性から強度上、信頼性に欠ける点があり、ま
た後者においては凍結させるために数ケ月ないし１年程
度の長期間を必要とするばかりでなく解凍に際して周囲
の土砂が緩み、トンネル接合部に変形が生じる等の問題
がある。

かかることから本発明者等は、シールド掘進機のカッタ
ーホイールの前方にフードで囲まれた区画を形成し、こ
の区画に充填物を充填し固化し、この充填物を他方のシ
ールド掘進機によって掘削してフード内に他方のシール
ド掘進機の先端を嵌合させた後、嵌合部の周囲の地山に
薬液を注入固化させる方法とこれに使用するシールド掘
進機を先に提案した（特願昭62-257313号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記したようなフードで囲まれた区画を
形成して充填物を充填固化させる方法においては、充填
物自体が多量に必要であり、又その固化に長時間かかる
ばかりでなく、薬液注入を利用するため充分に信頼性を
得ることができないなどの問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記したような従来の問題点を解決するために
なされたものであって、２点から各１台のシールド掘進
機をそれぞれ発進させ、定点でドッキングさせるように
したシールド掘進方法において、一方のシールド掘進機
のカッタホイール外周部に配置された刃物で該カッター
ホイールの前方に第１のリング溝を形成し、該第１のリ
ング溝内に充填材を注入固化させて予備リング壁を形成
させた後、他方のシールド掘進機のカッターホイール外
周部に配置された刃物で該カッターホイールの前方であ
って、かつ前記予備リング壁の一部を切削した第２のリ
ング溝を形成し、該第２のリング溝内に充填材を注入固
化させてリング壁を形成し、止水連結板を前記リング壁
の内面に接し、かつ相対向する２個のカッターホイール
に取付けるようにしたシールドトンネル地中ドッキング
工法とこの工法に使用されるシールド掘進機を提供せん
とするものである。

〔作用〕

本発明によれば、２点から各１台のシールド掘進機が発
進され、この各シールド掘進機が定点に達すると所定の
間隔を置いて止められる。

そして先ず一方のシールド掘進機のカンターホイールの
外周部に出没可能に設けられている刃物を突出させ、こ
の刃物自体を回転させるか、又はカッターホイールを回
転させるかによってカッタホイール前方の地山中に第１
リング溝が形成される。

そしてこの第１のリング溝にモルタル等の充填材が充填
固化され予備リング壁が形成される。

然る後、他のシールド掘進機のカッターホイールの外周
部に出没可能に設けられている刃物を突出させ、これを
回転させて予備リング壁の外周又は内周の何れかの一方
の一部を切削する第２のリング溝が形成される。

そしてこの第２のリング溝にモルタル等の充填材が充填
固化され、前記予備リング壁と合せたリング壁が形成さ
れる。

このようにリング壁が形成された後、このリング壁の内
面接するとともに各シールド掘進機のカッターホイール
全面にリング状の止水連結板を取付けた後、各シールド
間に存する地山が排出される。

〔実施例〕

以下第１図乃至第９図に基づき本発明によるシールドト
ンネル地中ドッキング工法及びシールド掘進機の実施例
を説明する。

第１図は本発明によるシールドトンネル地中ドッキング
工法を実施するために使用される第１のシールド掘進機
11の側面図であって、この第１のシールド掘進機11は筒
状の外殻12の前方に多数のカッタービット13を植立する
とともに、その外周部に前方に出没可能な刃物14を有す
るカッターホイール15を取付け、このカッターホイール
15をカッターモータ16により回転させて地山を掘削し、
掘削された土砂を取出口17から外部へ取り出しながら前
進するようになっている。

詳述すれば、刃物14は第２図乃至第５図に示されるよう
に油圧ジャッキ18を操作することによりカンターホイー
ル15の前方に出没可能に構成するとともに、カッターホ
イール15の前方に半径ｌ（第２図）とする同一円周上に
複数個配置されている。

19はモルタル等の充填材充填用の注入管であって、刃物
14と同一円周上に複数個設けられている。なお、後述す
る第２のシールド掘進機20（第４図(e)）も同様に構成
されるが、カッターホイール15に取付けられる刃物14及
び注入管19は何れも第１のシールド掘進機11の半径ｌよ
り異なる径ｌ′となるように構成される。即ち第１のシ
ールド掘進機11の刃物14により形成される第１のリング
溝に対して第２のシールド掘進機20の刃物14で形成され
る第２のリング溝は外側又は内側の何れかに位置するよ
うに構成される。

かかる構成の第１のシールド掘進機11と第２のシールド
掘進機20とは２点から発進して定点まで達すると次の操
作を行う。

(a) 先ず第１のシールド掘進機11の油圧ジャッキ18を
操作してカンターホイール15の前面に刃物14を突出させ
るとともにカッターホイール15を回転させて第１のリン
グ溝21を形成させる（第４図(a)）。

(b) 次に、油圧ジャッキ18を操作して刃物14をカッタ
ーホイール15内に引込めた後、注入管19から第１のリン
グ溝21内にモルタル等の充填材を充填固化させ予備リン
グ壁22を形成させる（第４図(b)）。

(c) そして、第２のシールド掘進機20の刃物14と前記
と同様カッターホイール15の前面に突出させ、第２のリ
ング溝23を形成する。そしてこの第２のリング溝23内に
注入管19より充填材を充填し、これを固化させモルタル
止水壁としてのリング壁24を形成する（第４図(c)〜
(e)）。このとき第２のリング溝23は少なくとも予備リ
ング壁22（第４図(c)）の一部が残るように形成され
る。

(d) 前記第４図(e)に示す工程においてモルタル止水壁
として形成されたリング壁24が固結したのを確認した
後、両側のカッターホイール15，15の内周部を解体す
る。

そして固結したモルタルを所定の位置まで除去する。

その後、準備していた止水連結板25（リングプレート）
を入手によって両カッターホイール15の残部の間に溶接
することによって２基のシールド掘進基11,20のドッキ
ングが完了する（第４図(f)）。

第５図乃至第８図は本発明によるシールドトンネル地中
ドッキング工法を実施するために使用されるシールド掘
進基の他の実施例の要部を示すものであって、第７図に
示すようにカッターホイール26の外周部に取付けられる
刃物27は中心部にモルタルの注入管28を有する支持材29
に取付けられ、この支持材29は軸受30（第８図）により
支持され、かつ図示しない駆動装置により回転される回
転軸31の一端に取付けられている。そしてこの軸受30を
有する摺動材32を油圧ジャッキ33（第６図）により移動
させることにより刃物27をカッターホイール15に出没可
能になっている。

(e) かかる構成のシールド掘進基11,20においてはこの
掘進基11,20は刃物27で掘削しながら定点に達すると、
この刃物27をカッターホイール15の前方に突出させた後
回転させて、第９図に示すように先ず単一の穴34を削孔
する。そしてカッターホイール15を角度θだけ回転させ
て次の単一の穴34aを削孔する。このように順次単一の
穴34,34a,34bを次々に削孔して第１のリング溝35を形成
する。

然る後、第１実施例と同様に第７図に示した注入管28か
らモルタル等の充填材をこの第１のリング溝35に充填固
化させる。

同様に他のシールド掘進機20,11により単一の穴36を順
次削孔して第２のリング溝37を形成する。そしてこの第
２のリンク溝37にも充填材を充填固化させてリング壁37
を形成させる。

このようにしてリング壁37が形成された後、２台のシー
ルド掘進機11,20の間に存する充填材や土砂等が排出さ
れ、このシールド掘進機11,20の内周部が解体され、次
いで第４図(f)のように止水連結板25が取付けられてド
ッキングが完了する。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によるシールド
トンネル地中ドッキング工法及びシールド掘進機によれ
ば、２台のシールド掘進機のドッキング部において、モ
ルタル等の充填材により止水壁としてのリング壁を形成
し、然る後、このリング壁内面に止水連結板を配置する
ようにした所謂メカニカル接合としたため、ドッキング
部の強度上の信頼性が得られる。

また、工期を大幅に短縮することができ、かつ充填材も
極めて少なく押えることができるなどの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は、本発明によるシールドトンネル地
中ドッキング工法及びシールド掘進機の実施例を示すも
のであって、第１図はシールド掘進機の側面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ矢視図、第３図は第２図のＢ−Ｂ断面
図である。 第４図(a)〜(f)は本発明に係るドッキング方法の説明図
である。 第５図は他の実施例のシールド掘進機の一部拡大断面
図、第６図は第５図のＣ部の拡大図、第７図は第６図の
ｄ−ｄ矢視図、第８図は摺動材の断面図、第９図は第１
及び第２のリング溝形成方法説明図、第10図は従来のシ
ールド掘進機の側面図である。 １，12……外殻、２，13……カッタービット ３，15，16……カッターホイール ４，16……カッターモータ、５，17……取出口 ６……バルクヘッド、11……第１のシールド掘進機 14，24……刃物、18，33……油圧ジャッキ 19，28……注入管、20……第２のシールド掘進機 21，35……第１のリング溝 22……予備リング壁、23,37……第２のリング壁 24……リング壁、25……止水連結板 29……支持材、、30……軸受 31……回転軸、、32……摺動材 34，36……単一の穴。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】２点から各１台のシールド掘進機をそれぞ
   れ発進させ、定点でドッキングさせるようにしたシール
   ドトンネル掘進方法において、 (a) 一方のシールド掘進機のカッターホイール外周部
   に配置された刃物で該カッターホイールの前方に第１の
   リング溝を形成する工程と、 (b) 該第１のリング溝内に充填材を注入固化させ予備
   リング壁を形成させる工程と、 (c) 他方のシールド掘進機のカッターホイール外周部
   に配置された刃物で該カッターホイールの前方であっ
   て、かつ前記予備リング壁の一部を切削した第２のリン
   グ溝を形成する工程と、 (d) 該第２のリング溝内に充填材を注入固化させてリ
   ング壁を形成する工程と、 (e) 止水連結板を前記リング壁の内面に接し、かつ相
   対向する２個のカッターホイールに取付ける工程 とからなるシールドトンネル地中ドッキング工法。
2. 【請求項２】シールド掘進機のカッターホイールの外周
   部に該カッターホイールの前方に出没可能な刃物と充填
   材注入管とを配置したことを特徴とするシールド掘進
   機。