JPH08246795A - トンネル構築工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘進と併行してシールド機の先端部外周部に
おいて一次覆工を型枠を要することなく構築する。 【構成】 アーチ型断面のシールド機１のスキンプレー
ト２の先端に、スキンプレート２の外周部よりも外側に
外周の一部が位置する外掘カッターヘッド５と、外周が
スキンプレートの内周部に近接して位置する内掘カッタ
ーヘッド４とを有するアーチ掘削機３をスキンプレート
２のアーチ方向に移動自在に設置し、このアーチ掘削機
３をアーチ方向に移動しながら前記回転する両カッター
ヘッド４，５により地山をスキンプレート２の外周部よ
りも外側に拡大してトンネルアーチ型に掘削し、その掘
削幅だけシールド機１を前進させ、拡大掘削によりスキ
ンプレート２の外周に生じた空洞部３にコンクリート３
０を注入して一次覆工すると共に、シールド機１の内部
の地山を掘削することを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、アーチ型断面のシー
ルド機を用いてトンネルを構築するための工法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アーチ型断面のシールド機のスキ
ンプレートの先端に設けたアーチ掘削機により地山をト
ンネルアーチ型に掘削し、その掘削ズリをシールド機の
両側下端部に設けたスクリューコンベヤにより後方に排
出しながら所要スパン推進し、このシールド機１の内部
の地山を掘削すると共に、その掘削部の後方に移動型枠
を設置して覆工し、この覆工コンクリート又は移動型枠
等の支持部材を反力としてシールド機を推進し、同様の
工程を繰り返し連続するようにしたトンネル構築工法が
知られている（特開平５−３３５８４号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のトンネル構
築工法では、シールド機の後部において場所打ちコンク
リートによる覆工のための移動型枠を組立てたり、また
覆工後はこれを解体して前方に搬送しなければならず、
そのために多大の労力と機材を要する等の問題があっ
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は前記従来の課
題を解決するために、アーチ型断面のシールド機１のス
キンプレート２の先端に、スキンプレート２の外周部よ
りも外側に外周の一部が位置する外掘カッターヘッド５
と、外周がスキンプレートの内周部に近接して位置する
内掘カッターヘッド４とを有するアーチ掘削機３をスキ
ンプレート２のアーチ方向に移動自在に設置し、このア
ーチ掘削機３をアーチ方向に移動しながら前記回転する
両カッターヘッド４，５により地山をスキンプレート２
の外周部よりも外側に拡大してトンネルアーチ型に掘削
し、その掘削幅だけシールド機１を前進させ、拡大掘削
によりスキンプレート２の外周に生じた空洞部３にコン
クリート３０を注入して一次覆工すると共に、シールド
機１の内部の地山を掘削するようにしたトンネル構築工
法を提案するものである。

【０００５】

【作用】アーチ型断面のシールド機１のスキンプレート
２の先端に設けたアーチ掘削機３の内掘カッターヘッド
４と外掘カッターヘッド５とにより、地山をスキンプレ
ート２の外周部よりも外側に拡大してトンネルアーチ型
に掘削し、アーチ掘削機３をスキンプレート２の両側下
端に移動させてその部分の先進導口に逃がした後、シー
ルド機１を掘削部先端まで前進させ、これによってスキ
ンプレート２と掘削地山の間に生じた余掘の空洞部にコ
ンクリートを注入充填し、このコンクリートが所要の強
度を発現した硬化状態で再びアーチ掘削機３を駆動して
トンネルアーチ型に地山を掘削し、同様の工程を繰り返
すことにより、掘進と併行して順次一次覆工が型枠を要
することなく構築される。

【０００６】

【実施例】この発明工法に用いるシールド機１は、図１
〜図３に示すように断面アーチ型の内外二重のスキンプ
レート２の先端に、このスキンプレート２のアーチに倣
ってその前方を掘削するアーチ掘削機３が設置されてい
る。

【０００７】アーチ掘削機３は、例えば図４〜図６に示
すように、内外二重のスキンプレート２ａ，２ｂの先端
部間に、先端に少なくとも一対の内掘カッターヘッド４
と外掘カッターヘッド５を設けた掘削ユニット台車６を
アーチ方向に駆動走行自在に１又は２台設置し、このカ
ッターヘッド４，５を回転させながら掘削ユニット台車
６をアーチ方向に駆動走行させることにより、スキンプ
レート２の前方の地山をスキンプレート２の外周部より
も外側に拡大してアーチ型に掘削する機構を用いる。

【０００８】掘削ユニット台車６は、その上面又は下面
に外側又は内側のスキンプレート２ａ，２ｂに当接する
所要数のローラー７が取付けられ、また前後部にはスキ
ンプレート２ａ，２ｂの内面にアーチ方向に沿って設け
たガイドレール８に当接する所要数のローラー７’が取
付けられ、これらのローラー７，７’に支持されてアー
チ方向に走行自在に設置されている。

【０００９】カッターヘッド４，５は、それぞれの回転
軸９，１０を駆動主軸１１の先端に中央部を回転自在に
取付けた角度可変ボックス１２に、駆動主軸１１と平行
にその両脇部に回転自在に支承されている。

【００１０】駆動主軸１１は掘削ユニット台車６の中央
部に設置した軸受１３に回転自在に支承され、後端に連
結したカッター駆動用油圧モーター１４により回転駆動
するようになっており、その先端部外周には角度可変ボ
ックス１２の回転中心に取付けたスプライン筒軸１５が
回転自在に被嵌されている。

【００１１】スプライン筒軸１５は、軸受１６に回転自
在に支承され、その外周のスプラインギヤに減速駆動機
１７によって回転するウオームギヤ１８が噛み合ってお
り、このウオームギヤ１８を適宜回転することにより、
スプライン筒軸１５と共に角度可変ボックス１２を駆動
主軸１１を中心としてスキンプレート２にほぼ平行な角
度から垂直な位置にかけて任意角度回転し、外掘カッタ
ーヘッド５をその外周の一部がスキンプレート２の外側
に位置するように移動するようになっている。

【００１２】掘削ユニット台車６内の左右部には、走行
用スプロケット１９を取付けた回転軸２０がカッター走
行用油圧モーター２１により回転するようにブラケット
２２に支承され、この走行用スプロケット１９をスキン
プレート２ａ，２ｂのいずれか一方にアーチ方向に沿っ
て取付けたチェーン２３に噛み合わせて正逆回転させる
ことにより、掘削ユニット台車６をスキンプレート２の
アーチ方向に進退走行するように構成されている。

【００１３】カッターヘッド４，５の後端近傍には、ス
キンプレート２ｂに沿って循環走行するズリ搬出用コン
ベヤ２４が設置されている。

【００１４】上記のように構成したシールド機１を用い
てトンネルを構築する工法について説明すると、先ず減
速駆動機１７によってウオームギヤ１８を適宜回転する
ことにより、スプライン筒軸１５と共に角度可変ボック
ス１２を駆動主軸１１を中心として回転し、外掘カッタ
ーヘッド５をその外周の一部がスキンプレート２の外側
に位置するように移動させる。

【００１５】そして、図２に示すようにシールド機１の
両側下端部の前方に先進導坑２５を構築し、ここに造成
した側壁部２６に敷設したレール２７に沿ってシールド
機１を前進させ、これと同時にアーチ掘削機３のカッタ
ーヘッド４，５を回転させながら掘削ユニット台車６を
アーチ方向に駆動走行させることにより、スキンプレー
ト２の前方の地山をスキンプレート２の外周部よりも外
側に拡大してアーチ型に掘削し、その掘削ズリをズリ搬
出用コンベヤ２４によりアーチ掘削機３の両側下端部ま
で搬送し、排出口２８からズリ搬出車輛等により搬出す
る。

【００１６】次いでアーチ掘削機３をその角度可変ボッ
クス１２をスキンプレート２にほぼ平行な状態に戻した
上でスキンプレート２の両側下端に移動させ、その部分
の先進導坑２５に逃がした後、シールド機１を掘削部先
端まで前進させ（モーターにより駆動するピニオン・ラ
ック式車輪によりレール上を駆動走行させる）、これに
よってスキンプレート２と掘削地山の間に生じた余掘の
空洞部２９にコンクリート３０を注入充填し、このコン
クリート３０が所要の強度を発現した硬化状態で再びア
ーチ掘削機３を駆動してトンネルアーチ型に地山を掘削
し、上記同様の工程を繰り返すことにより、掘進と併行
して順次一次覆工（仮覆工）を構築する。

【００１７】このようにしてシールド機１の内部の地山
が自立する位置まで掘進した後、掘進を停止してシール
ド機１の内部の地山を後部の本体掘削装置３１により所
要位置まで掘削する。

【００１８】なお、シール機１の後方においては、セン
トル等により本覆工を行う。

【００１９】

【発明の効果】以上の通りこの発明によれば、アーチ型
断面のシールド機のスキンプレート２の先端に設けたア
ーチ掘削機の内掘カッターヘッドと外掘カッターヘッド
とにより、地山をスキンプレートの外周部よりも外側に
拡大してトンネルアーチ型に掘削するので、シールド機
を掘削部先端まで前進させてできたスキンプレートと掘
削地山の間の余掘の空洞部にコンクリートを注入充填す
ることにより、掘進と併行して順次一次覆工を型枠を要
することなく構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の施工状態を示す縦断側面図。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図。

【図３】この発明に用いるアーチ掘削機の一例を示す正
面図

【図４】この発明に用いるアーチ掘削機の縦断側面図。

【図５】この発明に用いるアーチ掘削機の横断平面図。

【符号の説明】

１ シールド機 ２ スキンプレート ２ａ 外側スキンプレート ２ｂ 内側スキンプレート ３ アーチ掘削機 ４ 内掘カッターヘッド ５ 外掘カッターヘッド ６ 掘削ユニット台車 ７ ローラー ７’ ローラー ８ ガイドレール ９ 回転軸 １０ 回転軸 １１ 駆動軸 １２ 可変ボックス １３ 軸受 １４ カッター駆動用油圧モーター １５ スプライン筒軸 １６ 軸受 １７ 減速駆動機 １８ ウオームギヤ １９ 走行用スプロケット ２０ 回転軸 ２１ カッター走行用油圧モーター ２２ ブラケット ２３ チェーン ２４ ズリ搬出用コンベヤ ２５ 先進導坑 ２６ 側壁部 ２７ レール ２８ 排出口 ２９ 空洞部 ３０ コンクリート ３１ 本体掘削装置

フロントページの続き (71)出願人 000000974 川崎重工業株式会社 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 (72)発明者 鍋田 国夫 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 斉間 正 東京都千代田区富士見２丁目10番26号 前 田建設工業株式会社内 (72)発明者 蛭子 清二 茨城県つくば市大字大砂387 株式会社奥 村組筑波研究所内 (72)発明者 浜田 元 大阪府大阪市住之江町浜口西３丁目５−８ 株式会社奥村組技術研究所内 (72)発明者 松尾 勉 東京都新宿区津久戸町２−１ 株式会社熊 谷組内 (72)発明者 杉山 伸一 兵庫県神戸市中央区東川崎町３−１−１ 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーチ型断面のシールド機のスキンプレ
   ートの先端に、スキンプレートの外周部よりも外側に外
   周の一部が位置する外掘カッターヘッドと、外周が前記
   スキンプレートの内周部に近接して位置する内掘カッタ
   ーヘッドとを有するアーチ掘削機をスキンプレートのア
   ーチ方向に移動自在に設置し、このアーチ掘削機をアー
   チ方向に移動しながら前記回転する両カッターヘッドに
   より地山を前記スキンプレートの外周部よりも外側に拡
   大してトンネルアーチ型に掘削し、その掘削幅だけシー
   ルド機を前進させ、前記拡大掘削によりスキンプレート
   外周に生じた空洞部にコンクリートを注入して一次覆工
   すると共に、前記シールド機内部の地山を掘削すること
   を特徴とするトンネル構築工法。