JPH0726514B2 - シールドトンネルの地中ドッキング工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一対のシールド掘進機を互いに対向させて掘
進させ、同シールドトンネルの先端間を地中にて接合さ
せるシールドトンネルの地中ドッキング工法に関する。

（従来の技術） 一般にシールド工法では、１台のシールド掘進機による
掘進長さに限界があり、長いトンネルを施工する場合に
はその限界長さ毎に立坑を掘り、掘進機のカッターを取
り換えるか、別の掘進機を使用して次の立坑まで掘進す
る方法が採られている。

しかし、立坑を小間隔で構築すると、その分だけコスト
高となるため、立坑間の距離を長くし、互いに対向する
向きに一対のシールド掘進機を掘進させ、地中にて両ト
ンネルをドッキングさせる工法が開発されている。

一方、海底トンネル等のような高水圧で地盤の安定度が
低い地盤中において、シールドトンネルを地中ドッキン
グさせる場合には、出水や、地山の崩落の危険が高いと
いう問題があった。

このため、このような地盤中における従来の地中ドッキ
ング方法として、ドッキング部の周囲の地盤を凍結させ
たり、該地盤に薬液を注入したりして固化させることに
より、止水及び地山の崩落を防止する方法や、一方のシ
ールド掘進機の先端に連結筒を突出可能に設けておき、
両シールド掘進機間に掛け渡す方法が開発されている。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の地盤を凍結させる方法は、凍結完了まで
に長時間と多大の工費を要し、また薬液を注入する方法
では高価な薬液を多量に注入する必要があるため、経費
を多く要し、しかも地下水の流れがある場合等には充分
な固結が期待できないという問題があった。

また、連結筒を掛け渡す工法では、連結筒を突出させる
前に両シールド掘進機間の地山を掘削する必要があり、
地山で極度に不安定な場合には、それ自体では実施でき
ず、凍結法や薬液注入を併用する必要があるという問題
があった。

本発明は上述の如き各種の従来工法の問題にかんがみ、
低コストで迅速、かつ、安全にドッキングが可能なシー
ルドトンネルの地中ドッキング工法の提供を目的とした
ものである。

（課題を解決するための手段） 上述の如き従来の問題を解決しするための本発明の特徴
は、互いに対向する向きに一対のシールド掘進機を掘進
させ、地中にて両シールド掘進機によるシールドトンネ
ルを互いに連通させるシールドトンネルの地中ドッキン
グ工法において、前記両シールド掘進機の一方のシール
ド掘進機のシールド筒の先端部外周に、該シールド筒の
先端側延長方向に突出自在で、かつ回転駆動でき、先端
にカッタービットを突設したドッキング用シール筒を設
けておくとともに、他方のシールド掘進機のシールド筒
先端が前記ドッキング用シールド筒内に嵌まり合う形状
としておき、前記両シールド掘進機を対向配置に接近さ
せた後、前記他方のシールド筒の先端部外周に固化剤を
注入して地山を固化させ、前記一方側のシールド掘進機
から前記ドッキング用シール筒を回転させて地中を切削
させながら前進させ、その先端を他方のシールド掘進機
のシールド筒先端部外周の地山を切削しつつ前進させた
後、両シールド掘進機間を掘削し、互いに連通させるこ
とにある。

（作用） 本発明工法は、両シールド掘進機の軸心を一致させて互
いに接近させ、一方側のドッキング用シール筒を回転さ
せながら前進させることにより、そのドッキング用シー
ル筒の肉厚分の円筒型溝が切削され、その中を該シール
筒が前進する。シール筒の先端が対向するシールド掘進
機の先端外周に達することにより両シールド筒間にドッ
キング用シール筒が掛け渡され、その外側の地山の崩落
が阻止される。

（実施例） 次に本発明の実施の一例を図面について説明する。

第１図〜第３図は、本発明において使用する一方側のシ
ールド掘進機Ａを示している。同図において10は円筒状
をしたシールド筒であり、11はセグメント組立装置、12
はセグメントによる覆工壁、13は覆工壁に反力を取って
シールド筒10を押し出すジャッキである。

シールド筒10の先端部内には、前後を遮断する隔壁14が
設けられ、その前方側を掘削混練チャンバー15としてい
る。

隔壁14の中心部には、軸受16が固定され、この軸受16に
カッター軸17が軸方向にスライド自在に軸受されてい
る。

カッター軸17の先端には、放射状に４本のカッタースポ
ーク18,18……が固定されており、この各カッタースポ
ーク18には前面側にカッタービット19が、後面側には混
練用ビット20が突設されているとともに、先端部にはコ
ピーカッター21が軸方向に出入自在に設けられ、第２図
に示すようにカッタースポーク18内の油圧シリンダー22
により出入動作されるようになっている。

カッター軸17の後端は、駆動用架台23に対し、回転自在
で、かつ、軸方向に移動不能に連結されており、駆動用
架台23に支持させた油圧モータ24により回転駆動される
ようになっている。

駆動用架台23は、シールド筒10に対して回転不能で、か
つ、軸方向に移動可能に支持されており、油圧シリンダ
ー25によってカッター軸17の軸方向に往復動されるよう
になっている。

図中26は掘削土排出装置である。

シールド筒10の先端部外周には、ドッキング用シール筒
30がシールド筒10に対して、その前方延長方向に移動自
在で、かつ、回転自在に設置されている。このドッキン
グ用シール筒30は、最も後退した位置にあるとき、先端
がシールド筒10の先端より長く突出されており、先端周
面に切削ビット31が固定されている。また、ドッキング
用シール筒30の内面には、少なくとも軸心対象の２箇所
にカッタースポーク係合用の凹溝32,32……が第３図に
示すように軸心方向に間隔を隔てて複数成型されてい
る。そして、カッタースポーク18をドッキング用シール
筒30内に引き入れ、先端を凹溝32に対向させた状態でコ
ピーカッター21を突出させることにより、凹溝32内にコ
ピーカッター21の先端が係合され、この状態でカッター
スポーク18を動作させることにより、ドッキング用シー
ル筒30がともに動作されるようになっている。

次に、このように構成されるシールド掘進機を一方側に
使用したシールドトンネルのドッキング工法について説
明する。

第４図（イ）に示すように掘削しようとするトンネルの
両端位置から前述した一方のシールド掘進機Ａと、他方
のシールド掘進機Ｂとを対向する向き掘進させる。シー
ルド掘進機Ｂは、ドッキング用シール筒30の代りにシー
ルド筒10を先端側に延長させて掘削混練チャンバー15を
構成させた他は、前述したシールド掘進機Ａと同構造の
ものを使用する。但し、このシールド掘進機Ｂは、その
シールド筒10の少なくとも先端の外径が前述したドッキ
ング用シール筒30より小さいものを使用する。

なお、図において両シールド掘進機A,Bの同じ構成部分
には同じ符号を付してその説明を省略する。

この両シールド掘進機A,Bを共に掘進させてシールドト
ンネルa,bを順次掘削成形する。

このときのシールド掘進機Ａは第４図（イ）に示すよう
にドッキング用シール筒30を最も後退させた状態でこれ
を回転駆動させることなくシールド筒10の一部として掘
進させる。そして、地中において進路を調製し、予め定
められた位置で両者のシールド筒10,10の軸心を合わせ
た状態で互いに接近させる。そして両者の間に地山35を
残した状態で掘進を停止させる。

次いで、シールド掘進機Ｂのシールド筒10の先端外周の
地山内に注入ノズル33により液状の固化剤を注入し、一
部の地山を固化する。シールド掘進機Ａはカッタースポ
ーク18をドッキング用シール筒30の先端部内に引き入
れ、先端を凹溝32に対向させてコピーカッター21を突出
させ、その先端を凹溝32内に挿入させる。この状態でカ
ッタースポーク18を回転させつつ前進させる。これによ
って第４図（ロ）に示すようにドッキング用シール筒30
が回転し、地山を切削ピットで円筒形に切削しつつ前進
する。そして、カッタースポーク18用油圧シリンダー25
の１ストローク分前進させた後、停止させてコピーカッ
ター21を引き入れ、カッタースポーク18を引き戻し、コ
ピーカッター21を突出させて別の凹溝32に係合位置を変
更し、再度回転駆動させつつ前進させる。

これを繰り返してドッキング用シール筒30を前進させ、
その先端を第４図（ハ）に示すように他方のシールド掘
進機Ｂのシールド筒10の先端外周外に到らせ、先に固化
剤注入によって固化したシールド筒先端外周の固化部36
を切削し、その切削溝に先端を嵌合させる。

このようにしてドッキング用シール筒30を両シール掘進
機A,Bのシールド筒先端間に掛け渡した後、いずれかの
カッタースポー18を回転させて残りの未掘削部分を掘削
した後、カッタースポーク及び隔壁等のカッターフレー
ムを取り外し、トンネルa,bを連通させ、両シールド筒1
0,10及びドッキング用シール筒30を残してその内側に覆
工を施工する。

（発明の効果） 上述したように本発明のシールドトンネルのドッキング
工法は、一方のシールド掘進機のシールド筒外周から先
端に切削ビットを備えたドッキング用シール筒を回転さ
せつつ前進させ、地山を円筒状に切削しつつ他方のシー
ルド掘進機の先端外周まで延長させ、先に固化剤によっ
て固化した部分を切削して両シールド筒間にドッキング
用シール筒を掛け渡した後、内部に残された地山を掘削
するようにしたことにより、固化用の薬液の使用は、他
方のシールド筒の先端部外周のわずかな部分のみに注入
すればよく、しかも、両シールド筒内は、内部に地山を
残した状態で完全に連結されることとなり、ドッキング
作業が低コストで迅速、かつ、安全に行われることとな
ったものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する一方のシールド掘進機の一例
の断面図、第２図は第１図中のＡ−Ａ線断面図、第３図
はドッキング用シール筒の内面の部分斜視図、第４図
（イ）〜（ハ）はドッキング作業工程の断面図である。 A,B……シールド掘進機、 a,b……シールドトンネル、 11……セグメント組立装置、12……覆工壁、 13……ジャッキ、14……隔壁、 15……掘削混練チャンバー、16……軸受、 17……カッター軸、18……カッタースポーク、 19……カッタービット、20……混練用ビット、 21……コピーカッター、22……シリンダー、 23……架台、24……油圧モーター、 25……油圧シリンダー、 26……掘削土排出装置、30……シール筒、 31……切削ビット、32……凹溝、 33……固化剤注入ノズル、34……間隙、 35……地山。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻口 正広 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 佐伯 博 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 小笠 健 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (72)発明者 浜田 和人 東京都文京区後楽２丁目２番８号 五洋建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−43696（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−47499（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−278691（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】互いに対向する向きに一対のシールド掘進
   機を掘進させ、地中にて両シールド掘進機によるシール
   ドトンネルを互いに連通させるシールドトンネルの地中
   ドッキング工法において、前記両シールド掘進機の一方
   のシールド掘進機のシールド筒の先端部外周に、該シー
   ルド筒の先端側延長方向に突出自在で、かつ回転駆動で
   き、先端にカッタービットを突設したドッキング用シー
   ルド筒を設けておくとともに、他方のシールド掘進機の
   シールド筒先端が前記ドッキング用シール筒内に嵌まり
   合う形状としておき、前記両シールド掘進機を対向配置
   に接近させた後、前記他方のシールド筒の先端部外周に
   固化剤を注入して地山を固化させ、前記一方側のシール
   ド掘進機から前記ドッキング用シール筒を回転させて地
   中を切削させながら前進させ、その先端を他方のシール
   ド掘進機のシール筒先端部外周の地山を切削しつつ前進
   させた後、両シールド掘進機間を掘削し、互いに連通さ
   せることを特徴としてなるシールドトンネルの地中ドッ
   キング工法。