JPH0633713B2 - シ−ルド・トンネルの地中接合工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、１本のトンネルを２台のシールド機を用い
てトンネルの両端側から同時に掘削して途中で接合する
際のシールド・トンネルの地中接合工法に関する。

「従来の技術」 従来、この種のシールド・トンネルの地中接合工法とし
ては第９図に示すようなものが知られている。

図において、符号Ｇは両端吹から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、地山Ｇ内では紙
面に対して右側に一方のトンネルＴaを掘削したシール
ド機１と、左側に他方のトンネルＴbを掘削したシール
ド機２とが所定の間隔（約３０cm程度）の地山Ｇiを残
した状態で向かい合っている。そして、シールド機１，
２の後方に形成されたトンネルＴa,Ｔbの壁面は、セグ
メント３a,３a,…３b,３b,…によって覆工が行なわれて
いる。また、シールド機１，２の先端部にはスキンプレ
ート１a,２aに対して所定の傾斜角（α＝１７゜〜２５
゜）で、又周方向に所定のピッチで地山Ｇ内に穿孔式凍
結管４a,４bが設置されているとともに、スキンプレー
ト１a,２aおよび最前部のセグメント３a,３bには全内周
面に貼付け凍結管（図示せず）が設置された構成となっ
ている。

そして、前記スキンプレート１a,２aに設置された穿孔
式凍結管４a,４b及び貼付け凍結管内にブラインを循環
させることにより、地山Ｇiを囲むようにスキンプレー
ト１a,２aの外周部の地山Ｇfを凍結させた後、シールド
機１，２の前部５a,５bを解体し、次いで、前記シール
ド機１，２間に残された地山Ｇiを掘削し、その壁面を
覆工することにより左右から掘削してきたトンネルＴa
とＴbを接合させ、シールド・トンネルを完成させる。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のシールド・トンネルの接合工法に
おいては、両方のシールド機が接触せず、シールド機相
互間に通常３０cm程度の隙間ができることになり、止水
や土留が完全とは言い難く安全性に問題があること、ま
た、補助工法として主に採用される凍結工法は多くの工
費や工期を要するとともに、海底下での施工時に塩分の
混入した凍土の強度が低下すること、凍結時の凍土膨張
および解凍時の地盤沈下の影響があること、凍土の管理
が難しいこと等の問題点があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、トンネ
ル接合部付近の地山Ｇからトンネル接合部に作用する土
水圧に対するシールや止水を確実なものとし、地山を損
なうことなく、安全に施工を行うことができるととも
に、トンネルの接合に要する工費や工期を大幅に低減す
ることのできるシールド・トンネルの地中接合工法を提
供することを目的としている。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、先端部に第１
の伸縮継手部が固定された筒状の第１のスキンプレート
を有するとともに、前記スキンプレートの内側に収納可
能となるように先端刃が伸縮自在に構成された第１のカ
ッタ装置を有する第１のシールド機と、前記第１のスキ
ンプレートと同径の筒状に形成され、先端部に前記第１
の伸縮継手部と当接する第２の伸縮継手部が固定された
第２のスキンプレートを有するとともに、前記第１のカ
ッタ装置と同様に先端刃が伸縮自在に構成された第２の
カッタ装置を有する第２のシールド機とを１組としてト
ンネルを両端側から掘削した後、トンネルを接合する際
に、前記第１及び第２のカッタ装置の先端刃を縮小して
スキンプレートの内側に収納した後、第１のシールド機
を推進させて前記第１及び第２の伸縮継手部を密着させ
ることにより、前記第１及び第２のシールド機の間に残
されたトンネル接合部の地山を覆い、次いで前記シール
ド機のスキンプレートを残したままシールド機を解体す
るとともに、接合部の地山を掘削した後、前記スキンプ
レートの内側にコンクリートを打設することによって前
記接合部の壁面を覆工することを特徴としている。

「実施例」 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。第１図な
いし第８図は、本発明の一実施例を示すものである。こ
れらの図において、前記第９図に示した構成要素と同一
の要素については同一符号を付してある。

図において、符号Ｇは両端部から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、地山Ｇ内では紙
面に対して右側に第１のトンネルＴaを掘削した第１の
シールド機１と、左側に他方のトンネルＴbを掘削した
第２のシールド機２とが所定の間隔（約１．０m程度）
の接合部の地山Ｇiを残した状態で向かい合っている。
そして、第１のシールド機１の後方に形成されたトンネ
ルＴaの壁面は、セグメント３a,３a,…によって一次覆
工されているとともに、第２のシールド機２の後方に形
成されたトンネルＴbの壁面は、セグメント３b,３b,…
によって一次覆工が行なわれている。

前記、第１のシールド機１は、円筒状に形成されるとと
もに、先端部に形成されたリング状の凹部に、リング状
の硬質ゴムからなる第１の伸縮継手部１０が固定された
第１のスキンプレート１aと、このスキンプレート１aの
内側に固定された仕切板１bに軸部１１を介して取り付
けられた第１のカッタ装置１２と、スキンプレートの後
部に設けられた推進ジャッキ１３，１３，…とを主な構
成要素としており、第２のシールド機２は、前記第１の
伸縮継手部１０と同様に構成された第２の伸縮継手部１
４が、先端部に形成された嵌合凹部に固定されるととも
に、前記第１のスキンプレート１aと同径の筒状に形成
された第２のスキンプレート２aと、このスキンプレー
ト２aの内側に固定された仕切板２bに軸部１５を介して
取り付けられた第２のカッタ装置１６と、スキンプレー
ト２aの後部に設けられた推進ジャッキ１７，１７，…
とを主な構成要素としている。

そして、前記伸縮継手部１０，１４は、第６図に示すよ
うに、スキンプレート１a,２aの先端部のリング状の嵌
合凹部１c,２cに固定されている部分と、その内周面と
外周面とを摩耗防止用の薄鉄板１８，１９で覆われた部
分とからなっている。

また、カッタ装置１２，１６は、第７図、第８図に示す
ように、前方に突出して内周側を掘削する内刃部１２a,
１６aと、その後方で外周側を掘削する外刃部１２b,１
６b、及びそれを支持する軸部１１，１５とからなって
いる。外刃部１２b,１６bの先端部には、外刃部１２b,
１６bを固定している支持部１８a,１８b内に伸縮自在な
先端刃１９a,１９bが取り付けられており、通常の掘削
時には、第７図に示すように、スキンプレート１a,２a
の外径とほぼ同寸法の長さとなっており、トンネル接合
時には第８図に示すように、油圧ジャッキを用いた駆動
装置２０a,２０bによって、カッタ装置１２，１６の先
端部がスキンプレート１a,２aの内径の内側に伸縮可能
なような構成とされている。

つぎに、第１図ないし第５図を用いて本発明の地中接合
工法について説明する。

（i） 一本のトンネルを、まず、紙面に対して右側か
ら第１シールド機１を用いてカッタ装置１２により地山
Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグメント３a,３
a,…により一次覆工を行い、そのセグメント３a,３a,…
に反力を取って推進ジャッキ１３，１３，…を駆動させ
ることにより一方のトンネルＴaを築造していくととも
に、左側から第２のシールド機２を用いてカッタ装置１
６により地山Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグ
メント３b,３b,…により一次覆工を行い、そのセグメン
ト３b,３b,…に反力を取って推進ジャッキ１７，１７，
…を駆動させることにより他方のトンネルＴbを築造し
ていく。そして、接合部においてシールド機１とシール
ド機２とを所定長さの地山Ｇi（約１m）を残して対向さ
せる。

（ii） つぎに、第２図に示すように、第２のシールド
機２を停止したまま、第１のシールド機１の推進ジャッ
キ１３，１３，…を駆動させるとともに、カッタ装置１
２により地山Ｇiを掘削しながらシールド機１を掘進さ
せ、カッタ装置１２をカッタ装置１６近傍まで近付け
る。

（iii） つぎに、第３図に示すように、シールド機
１，２のカッタ装置１２，１６の先端刃１９a,１９bを
縮小させてスキンプレート１a,２aの内径の内側に収納
する。この際、地山保持のために仕切板１b,２bに設け
た注入管により切羽に泥土を注入しながら先端刃１９a,
１９bを縮小させる。

（iv） つぎに、第４図に示すように、シールド機１を
さらに前進させて第１の伸縮継手部１０を第２のシール
ド機２の伸縮継手部１４に全周にわたって密着させるこ
とにより、スキンプレート１a,２aによってシールド機
１，２間の接合部の地山Ｇiを覆う。

その際、推進ジャッキ１３，１３，…によってスキンプ
レート１aをスキンプレート２aに押し付けておくことに
より、止水効果を高めるようにする。また、伸縮継手部
１０，１４の内，外周面を覆う薄鉄板１８，１９は、ジ
ャッキ推力により変形して硬質ゴムの部分が露出し、直
接密着することになる。

（v） 最後に、スキンプレート１a,２aをトンネル壁面
の覆工材として残したまま、シールド機１，２のカッタ
装置１２，１６や仕切板１b,２b等を解体するととも
に、接合部の地山Ｇiを掘削した後、スキンプレート１
a,２aの内側に二次覆工のコンクリート壁Ｃに合わせて
コンクリートＣを打設して接合部の壁面の覆工を行な
う。

したがって、本発明のシールド・トンネルの地中接合工
法によれば、トンネル接合の際にシールド機１をシール
ド機２に当接させることにより、伸縮継手部１０，１４
が密着した状態となるため、接合地点の地山Ｇiがスキ
ンプレートに覆われてシールド機内部に取り込まれ、シ
ールド機１，２間に大きな隙間がなくなり、接合部の止
水や土留がほぼ確実な状態で行なわれ、地山を損なうこ
となく、安全にトンネルの接合作業を行なうことができ
る。その結果、補助工法として採用される凍結工法等を
用いる必要がなく、工費の大幅な低減や工期の大幅な短
縮を実現することができる。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、第１の伸縮継手部が固定
された第１のスキンプレートと、第１のカッタ装置とを
有する第１のシールド機と、第１の伸縮継手部と当接す
る第２の伸縮継手部が固定された第２のスキンプレート
と、第２のカッタ装置とを有する第２のシールド機とを
１組としてトンネルを両端側から掘削した後、トンネル
を接合する際に、先端刃を伸縮してスキンプレートの内
側に収納した後、第１のシールド機を推進させて前記第
１及び第２の伸縮継手部を密着させることにより、前記
第１及び第２のシールド機の間に残されたトンネル接合
部の地山を覆い、次いで前記シールド機のスキンプレー
トを残したままシールド機を解体するとともに、接合部
の地山を掘削した後、前記スキンプレートの内側にコン
クリートを打設することによって前記接合部の壁面を覆
工するようにしたものであるので、凍結工法等の補助手
段をもちいることなく、トンネル接合部付近の地山から
トンネル接合部に作用する土水圧に対する山留めや止水
を確実なものとし、地山を損なうことなく、安全に施工
を行うことができるとともに、トンネルの接合に要する
工費や工期を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図は、本発明のシールド・トンネルの
地中接合工法の一実施例を示すものであり、第１図は左
右から掘進してきた２台のシールド機が接合部の地山を
残して対向している状態を示すトンネルの側断面図、第
２図は第１のシールド機のみを推進させて第２のシール
ド機に近付けているところを示すトンネルの側断面図、
第３図はカッタ装置の先端刃を縮めたところ示すトンネ
ルの側断面図、第４図は伸縮継手どうしを密着させてト
ンネル接合部のシールを行った状態を示すトンネルの側
断面図、第５図は壁面に二次覆工を行って完成した状態
のトンネルの側断面図、第６図は伸縮継手部の拡大断面
図、第７図は通常掘削時のカッタ装置の側断面図、第８
図はトンネル接合時のカッタ装置の側断面図、第９図は
従来の凍結工法を用いたシールド・トンネルの地中接合
工法を示すトンネルの側断面図である。 Ｇ……地山、Ｇi……接合部の地山、Ｔa,Ｔb……トンネ
ル、Ｃ……コンクリート、１……第１のシールド機、１
a……第１のスキンプレート、２……第２のシールド
機、２a……第２のスキンプレート、３a,３b……セグメ
ント、１０……第１の伸縮継手部、１２……第１のカッ
タ装置、１４……第２の伸縮継手部、１６……第２のカ
ッタ装置、１９a,１９b……先端刃。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒井 久雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 中川 孝雄 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 土屋 信洋 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 東 洋二 東京都中央区京橋２丁目16番１号 清水建 設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前部に設けられたカッタ装置により地山を
   掘削するとともに、後部において一次覆工のセグメント
   を組み立てながら、地中を推進するシールド機を２台用
   いることによって、築造すべきトンネルの両端側からそ
   れぞれトンネルを掘削し、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際のシールド・トンネルの
   地中接合工法であって、先端部に第１の伸縮継手部が固
   定された筒状の第１のスキンプレートを有するととも
   に、前記スキンプレートの内側に収納可能となるように
   先端刃が伸縮自在に構成された第１のカッタ装置を有す
   る第１のシールド機と、前記第１のスキンプレートと同
   径の筒状に形成され、先端部に前記第１の伸縮継手部と
   当接する第２の伸縮継手部が固定された第２のスキンプ
   レートを有するとともに、前記第１のカッタ装置と同様
   に先端刃が伸縮自在に構成された第２のカッタ装置を有
   する第２のシールド機とを１組としてトンネルを両端側
   から掘削した後、トンネルを接合する際に、前記第１及
   び第２のカッタ装置の先端刃を縮小してスキンプレート
   の内側に収納した後、第１のシールド機を推進させて前
   記第１及び第２の伸縮継手部を密着させることにより、
   前記第１及び第２のシールド機の間に残されたトンネル
   接合部の地山を覆い、次いで前記シールド機のスキンプ
   レートを残したままシールド機を解体するとともに、接
   合部の地山を掘削した後、前記スキンプレートの内側に
   コンクリートを打設することによって前記接合部の壁面
   を覆工することを特徴とするシールド・トンネルの地中
   接合工法。