JPH07127376A - 分岐シールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 立坑が不要で、分岐予定場所の地盤改良も不
要で、安全性が高く、工期が短縮でき、経済的な分岐シ
ールド工法を提供する。 【構成】 本線シールド掘進機で分岐予定場所まで本線
トンネルを掘進し、分岐予定場所で周面に分岐シールド
掘進機が構内より発進できる大きさの第一窓孔を有した
外側セグメントリングと、同じく第二窓孔を有すると共
に回動可能に収納した内側セグメントリングとを二重構
造状に構築し、内側セグメントリング内に分岐シールド
掘進機を搬入して、第二窓孔をこの分岐シールド掘進機
で内側より塞ぐようになして設置し、次いで、内側セグ
メントリングを設置した該分岐シールド掘進機と共に回
動させて、上記第一窓孔と第二窓孔との両者の位置を合
致させ、この第一窓孔と第二窓孔内より分岐シールド掘
進機を発進させて分岐トンネルを掘進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、途中で分岐されるトン
ネルを、本線トンネル及び分岐トンネルともにシールド
掘進機により構築する分岐シールド工法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、分岐トンネルをシールド掘進機で
構築する場合、予め分岐予定場所に立坑を構築してお
き、本線トンネルと分岐トンネルとはこの立坑で連結す
る（分岐トンネルは立坑より掘削し、本線トンネルは立
坑を通るようになす。）ようになした立坑連結工法と、
本線トンネル掘削終了後に、該本線トンネルの分岐予定
場所のセグメントリングの一部を除去して、本線トンネ
ルの坑内に搬入した分岐シールド掘進機をこの分岐予定
場所より発進させて分岐トンネルを掘進する本線内分岐
トンネル後発掘進工法とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の立坑連
結工法は、立坑の構築が必要で、この立坑を構築するの
に以下のごとき課題を有している。 １．周辺環境、交通への影響等が起こりやすく社会的制
約を受け、立坑構築場所が確保できない場合がある。 ２．立坑構築場所が確保できても、立坑の構築には相応
な工期と工費が必要である。 ３．さらに、立坑構築のためには、その近くに作業基地
を確保する必要性を有するのが通常で、そのための用地
確保も難しい場合がある。 ４．深度が深いと立坑の構築が自体困難となる場合があ
る。

【０００４】また、上記本線内分岐トンネル後発掘進工
法は、本線トンネルのセグメントリングの一部を除去す
るに際して、地下地盤が大気圧の坑内に一時的に露出す
るので、地盤崩壊などの危険性を有し、これを防止する
には分岐予定場所付近の大掛かりな地盤改良（薬液注入
・凍結）が必要とされ、工期、工費、安全性になお課題
を有するものである。

【０００５】そこで、本発明は上記課題に鑑みなされて
もので、立坑が不要で、分岐予定場所の地盤改良も不要
で、安全性が高く、工期が短縮でき、且つ、経済的な分
岐シールド工法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的に沿い、先述
特許請求の範囲を要旨とする本発明の構成は前述課題を
解決するために、本線シールド掘進機１により常法で分
岐予定場所まで本線トンネルＴ１を掘進し、本線トンネ
ルＴ１の分岐予定場所では、周面に分岐シールド掘進機
３０が構内より発進できる大きさの第一窓孔１１を有し
た外側セグメントリング１０と、同じく周面に上記分岐
シールド掘進機３０が構内より発進できる大きさの第二
窓孔２１を有すると共に上記外側セグメントリング１０
内にその軸方向に向かう中心軸を回転中心軸として回動
可能に収納した内側セグメントリング２０とを二重構造
状に構築し、上記内側セグメントリング２０は、分岐シ
ールド掘進機３０の搬入前は、上記第一窓孔１１と第二
窓孔２１との位置が完全にずれるように設置して、第一
窓孔１１を内側セグメントリング２０の周面で第二窓孔
２１を外側セグメントリング１０の周面で夫々塞いでお
き、本線シールド掘進機１が分岐予定場所を通過した後
に、内側セグメントリング２０内に分岐シールド掘進機
３０を搬入して、第二窓孔２１をこの分岐シールド掘進
機３０で内側より塞ぐようになして設置し、次いで、内
側セグメントリング２０を設置した該分岐シールド掘進
機３０と共に回動させて、上記第一窓孔１１と第二窓孔
２１との両者の位置を合致させ、この第一窓孔１１と第
二窓孔２１内より上記分岐シールド掘進機３０を発進さ
せて分岐トンネルＴ２を掘進するようになした技術的手
段を講じたものである。

【０００７】

【作用】それ故本発明分岐シールド工法は、外側セグメ
ントリング１０と、この外側セグメントリング１０内に
その軸方向を回転中心軸として回動可能に収納した内側
セグメントリングと２０を二重構造状に構築し、該外側
セグメントリング１０には第一窓孔１１を、内側セグメ
ントリング２０には第二窓孔２１を設けてあるので、内
側セグメントリング１０を回動することで該第一窓孔１
１を開閉する作用を呈する。

【０００８】そして、第一窓孔１１を開けたらこの第一
窓孔１１より分岐シールド掘進機３０を発進させること
で分岐トンネルＴ２が掘進できるが、第一窓孔１１を開
くに際して、本発明は工法は、予め第二窓孔２１を分岐
シールド掘進機３０で塞いだ状態で上記内側セグメント
リング１０を回動させるため、この第一窓孔１１の外側
の地下地盤に近接して位置する分岐シールド掘進機３０
で土・水圧を受けて、この地下地盤は坑内に露出するこ
とがないので地下地盤の崩壊が防がれる作用を呈するも
のである。

【０００９】

【実施例】次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて
詳細に説明する。図中、１が本線シールド掘進機、Ｔ１
がこの本線シールド掘進機１で掘削した本線トンネルで
ある。

【００１０】上記本線シールド掘進機１は泥水シール
ド、土・水圧シールド、その他の従来公知なものが使用
でき、スキンプレート２の先端側カッターディスク（図
示せず）等で掘削した掘削土を後方装置（同じく図示せ
ず）で地上まで搬出し、該スキンプレート２の後方部内
にはセグメントＳをセグメントリング（図示の場合外側
セグメントリング１０、または内側セグメントリング２
０）に組み立て、組み立てられた該外側セグメントリン
グ１０または内側セグメントリング２０を反力受けとし
て推進ジャッキ３によりこの本線シールド掘進機１は推
進力を得て切羽部を掘削しつつ推進されるのも従来と同
じで、本発明はこの本線シールド掘進機１により常法で
分岐予定場所まで本線トンネルＴ１を掘進する。

【００１１】そして、本線トンネルＴ１の分岐予定場所
では、周面に分岐シールド掘進機１が坑内より発進でき
る大きさの第一窓孔１１を有した外側セグメントリング
１０と、同じく周面に上記分岐シールド掘進機１が坑内
より発進できる大きさの第二窓孔２１を有すると共に上
記外側セグメントリング１０内にその軸方向に向かう中
心軸を回転中心軸として回動可能に収納した内側セグメ
ントリング２０とを二重構造状に構築する。

【００１２】上記外側セグメントリング１０と内側セグ
メントリング２０とはその材質を、従来公知なコンクリ
ート製、スチール製などのいずれを使用してもよい（一
つのセグメントリングにコンクリート製セグメントとス
チール製セグメントとを混用してもよい。）が、図示実
施例では外側セグメントリング１０はプレキャストコン
クリート製を、内側セグメントリング２０にはスチール
製を使用している。なを、上記外側セグメントリング１
０と内側セグメントリング２０とは夫々が土・水圧を受
けるのに充分な強度を有するように設定することが望ま
しいが、外側セグメントリング１０に加わる土・水圧の
一部が内側セグメントリング２０にも加わり両者で土・
水圧に抗するようになしてもよい。

【００１３】なお、上記第一窓孔１１と第二窓孔２１と
の径が外側セグメントリング１０と内側セグメントリン
グ２０の各１リングの幅より大きい場合は、複数の外側
セグメントリング１０または複数の内側セグメントリン
グ２０で該第一窓孔１１と第二窓孔２１とを夫々形成す
るようになせばよいのは無論で、図示実施例では二重第
二リングＲ２乃至二重第四リングＲ４の３リング部に該
第一窓孔１１と第二窓孔２１とを夫々設けてある。

【００１４】上記外側セグメントリング１０と内側セグ
メントリング２０とは単に同心二重構造となして、内側
セグメントリング２０の外周面が外側セグメントリング
１０の内周面に当接して、該内側セグメントリング２０
は外側セグメントリング１０の内周面に案内されて回動
可能となしてもよいが、この場合は土・水圧等で両セグ
メントリング１０，２０の断面真円が変形しないことを
前提としており、断面真円が浮力等で変形する（セグメ
ントリングは土・水圧で浮力を受けて断面楕円形状にや
や変形する傾向を有する。）と内側セグメントリング２
０は回動できなくなることがあるので、本実施例では外
側セグメントリング１０のある垂直断面部位に、図示例
では二重第一セグメントリングＲ１と二重第五セグメン
トリングＲ５部位に、端面に案内凹溝１２を有した肉厚
部１３を内側に突設し、内側セグメントリング２０の両
端は上記案内凹溝１２内に案内される突条部２２を設け
て、この案内凹溝１２と突条部２２との嵌合部位に多少
の間隙を設けて、両セグメントリング１０，２０とが多
少変形しても内側セグメントリング２０の回動を阻害し
ないようになしてある。

【００１５】なお、図示実施例では、外側セグメントリ
ング１０の外周面と内周面とのいずれか一方は偏心させ
て、周面の一方側が肉薄となるようになし、この肉薄部
位に前記第一窓孔１１を設けてある。この周面偏心によ
る外側セグメントリング１０の偏肉部の形成は、第一窓
孔１１を設けることで生ずる空隙部の深さを最小にとど
めるようになすためで、空隙の深さを小さくすることで
周辺地盤への影響を最小となしてある。

【００１６】なお、第一窓孔１１を設けると、この第一
窓孔１１内はスキンプレート２内周面との間隔がその分
広くなるので、テールパッキイン４の止水が不能となる
場合がある。このような場合は「図８」に示すように内
側セグメントリング２０の内側より第一窓孔１１内に設
けたエアーバック５等（膨縮可能であれば、水、油等を
注入するバックでもよい。）を配設しておいて、このエ
アーバック５を膨らませてテールパッキイン４の止水機
能を確保すればよい。なお、このエアーバック５は内側
セグメントリング２０の必要とする各セグメントＳごと
に一個宛て設けておき、シールテール４が通過したもの
はエアーなどを抜いてしぼませるようになし、さらに
は、必要に応じてはエアーバック５自体を内側セグメン
トリング２０の内側に引く抜き、代わりに通常の裏込材
とおき代えてもよいものである。

【００１７】そして、上記内側セグメントリング２０
は、分岐シールド掘進機３０の搬入前は、上記第一窓孔
１１と第二窓孔２１との位置が完全にずれるように設置
して、第一窓孔１１を内側セグメントリング２０の周面
で第二窓孔２１を外側セグメントリング１０の周面で夫
々塞いでおく。すなわち、第一窓孔１１は外側セグメン
トリング１０の一方側（分岐トンネルＴ２の掘進方向）
に向け、第二窓孔２１は内側セグメントリング２０の反
対側に位置させておき、第一窓孔１１は内側セグメント
リング２０の周面により内側で塞がれ、第二窓孔２１は
外側セグメントリング１０の周面により外側で塞がれる
ようになしてある。

【００１８】しかし、第一窓孔１１は内側セグメントリ
ング２０の周面により内側で塞がれ、第二窓孔２１は外
側セグメントリング１０の周面により外側で塞がれると
しても、この第一窓孔１１と第二窓孔２１とはそのまま
では確実に密閉できるものではない。そこで、本実施例
では第一シールパッキン５０と第二シールパッキン５
１，５１で確実な密閉性を保つようになしてある。

【００１９】上記第一シールパッキン５０は外側セグメ
ントリング１０の内周面と内側セグメントリング２０の
外周面との間で、第一窓孔１１の外周部に設けられ、ま
た第二パッキン５１，５１は外側セグメントリング１０
の内周面と内側セグメントリング２０の外周面との間
で、該内側セグメントリング２０の両端部位に設けられ
ている。

【００２０】なお、上記第一パッキン５０と第二パッキ
ン５１，５１とのいずれか一方は省略しても密閉性が保
たれるが、図示実施例では外側セグメント１０の内周面
と内側セグメントリング２０の外周面との間に潤滑剤
（油脂類等）を充填して内側セグメントリング２０の回
動を容易にしようとしているため、この潤滑剤の密閉の
ために第一パッキン５０と第二パッキン５１，５１との
双方を使用している。また、上記第二パッキン５１，５
１は通常のリング状のものが使用できるが、第一パッキ
ン５０は、図では明示していないが、本実施例ではセグ
メントの組み立て作業の必要上、分割型のものが使用さ
れている。

【００２１】さらに、図では省略したが、外側セグメン
トリング１０の内周面と内側セグメントリング２０の外
周面との間には、上記潤滑剤と共に、内側セグメントリ
ング２０の回動を円滑にするためのコロを複数本収納し
ておくとよい。なお、このコロは外側セグメントリング
１０に加わる土・水圧を内側セグメントリング２０に伝
えるためにも使用され、このようになすことで土・水圧
を外側セグメントリング１０と内側セグメントリング２
０との双方で受けるようになすことができる。

【００２２】そして、本発明は、本線シールド掘進機１
が分岐予定場所を通過した後に内側セグメントリング２
０内に上記分岐シールド掘進機３０を搬入して、第二窓
孔２１を該分岐シールド掘進機３０で内側より塞ぐよう
になして設置し、次いで、内側セグメントリング２０を
設置した分岐シールド掘進機３０と共に回動させて、上
記第一窓孔１１と第二窓孔２１との両者の位置を合致さ
せ、この第一窓孔１１と第二窓孔２１内より上記分岐シ
ールド掘進機３０を発進させて分岐トンネルＴ２を掘進
する。

【００２３】上記分岐シールド掘進機３０は地上より本
線トンネルＴ１内を通って搬入されるのは無論で、この
搬入の便宜上必要ならは分割したものを搬入後に組み立
てるようになせばよい。また、該分岐シールド掘進機３
０のスキンプレートの全長が内側セグメントリング内に
収納できない場合は、該分岐シールド掘進機３０を第一
窓孔１１及び第二窓孔２１より仮発進し、後胴部分を継
ぎ足すようになせばよい。

【００２４】この分岐シールド掘進機３０も従来公知な
ものを使用すればよいが、切羽の土・水圧をチャンバー
の後方坑道内に解放しない、土圧シールドまたは泥水シ
ールドのいずれかをを使用する。

【００２５】そして、上記分岐シールド掘進機３０を内
側セグメントリング内に搬入して、第二窓孔２１を該分
岐シールド掘進機３０で内側より塞ぐようになして設置
するには、第二窓孔２１の周縁にエントランスパッキン
３１を取り付け、分岐シールド掘進機３０の先端部は上
記エントランスパッキン３１内に嵌入されるように位置
させる。

【００２６】そして、内側セグメントリング２０内の所
定位置に該分岐シールド掘進機３０が位置したら、これ
を内側セグメントリング２０に支保工３２等で変移不能
に仮固定する。

【００２７】そして、内側セグメントリング２０を回動
すれば、その第二窓孔２１及び分岐シールド掘進機３０
は共に回動し、やがて第二窓孔２１は第一窓孔１１の位
置に適合すると、この第一窓孔１１は開いて分岐シール
ド掘進機３０が発進可能となる。なお、この内側セグメ
ントリング２０回動は、図では省略したが、内側セグメ
ントリング２０の内周面に内歯歯車を固定し、この内歯
歯車に噛み合うピニオンを有したモータを外側セグメン
トリング１０側に固定して、このモータの駆動で行なう
等なせばよいものである。

【００２８】なお、第一窓孔１１が開くと、土・水圧が
分岐シールド掘進機３０に直接加えられるため、該分岐
シールド掘進機３０の前面側、及びチャンバ−内に予め
モルタル・泥水等の充填材を注入しておいて地盤崩壊を
防止することが望ましい。

【００２９】そして、第一窓孔１１が開いたら、分岐シ
ールド掘進機３０によって分岐トンネルＴ２を掘進すれ
ばよく、この掘進は従来法がそのまま使用できるもので
ある。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上記のごときであるので掘削し
た本線トンネルＴ１内より分岐トンネルを掘進できの
で、立坑が不要であるのでその分、経済的で、立坑が設
けられない部位を分岐点となすことができる分岐シール
ド工法を提供できるものである。

【００３１】また、本発明は予め設けた第一窓孔１１を
開くようになしたため、この作業が自動で行なえ危険性
が少なく、また第一窓孔１１を開いても第二窓孔２１は
分岐シールド掘進機３０で塞がれているので、地下地盤
が大気圧部位に露出することはないので、地盤崩壊の心
配は無く、分岐点周辺の地盤改良が不要な分岐シールド
工法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により掘進中のトンネルの縦断面図であ
る。

【図２】「図１」のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】本発明法の分岐シールド掘進機を設置した状態
での縦断面図である。

【図４】「図３」のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】第一窓孔を開いた状態の縦断面図である。

【図６】「図５」のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】「図１」の正面図である。

【図８】本発明法により掘削途中のトンネルの縦断面図
である。

【符号の説明】

Ｔ１ 本線トンネル Ｔ２ 分岐トンネル １ 本線シールド掘進機 １０ 外側セグメントリング １１ 第一窓孔 ２０ 内側セグメントリング ２１ 第二窓孔 ３０ 分岐シールド掘進機

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 本線シールド掘進機（１）により常法で
   分岐予定場所まで本線トンネル（Ｔ１）を掘進し、 本線トンネル（Ｔ１）の分岐予定場所では、周面に分岐
   シールド掘進機（３０）が構内より発進できる大きさの
   第一窓孔（１１）を有した外側セグメントリング（１
   ０）と、同じく周面に上記分岐シールド掘進機（３０）
   が構内より発進できる大きさの第二窓孔（２１）を有す
   ると共に上記外側セグメントリング（１０）内にその軸
   方向に向かう中心軸を回転中心軸として回動可能に収納
   した内側セグメントリング（２０）とを二重構造状に構
   築し、 上記内側セグメントリング（２０）は、分岐シールド掘
   進機（３０）の搬入前は、上記第一窓孔（１１）と第二
   窓孔（２１）との位置が完全にずれるように設置して、
   第一窓孔（１１）を内側セグメントリング（２０）の周
   面で第二窓孔（２１）を外側セグメントリング（１０）
   の周面で夫々塞いでおき、 本線シールド掘進機（１）が分岐予定場所を通過した後
   に、内側セグメントリング（２０）内に分岐シールド掘
   進機（３０）を搬入して、第二窓孔（２１）をこの分岐
   シールド掘進機（３０）で内側より塞ぐようになして設
   置し、次いで、内側セグメントリング（２０）を設置し
   た該分岐シールド掘進機（３０）と共に回動させて、上
   記第一窓孔（１１）と第二窓孔（２１）との両者の位置
   を合致させ、この第一窓孔（１１）と第二窓孔（２１）
   内より上記分岐シールド掘進機（３０）を発進させて分
   岐トンネル（Ｔ２）を掘進するようになした分岐シール
   ド工法。