JPH0868295A - 方向転換シールド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 任意の曲率半径の急曲線形状トンネル工事が
可能で、工事経費を低減することのできるシールド工法
を提供する。 【構成】 掘進坑より、シールド掘進機を中間立坑（１
３）内に設置された水平移動および回転ならびに垂直移
動が可能な架台上に引き出し、この架台上に載置、固定
し、次いで、架台の回転、水平移動、垂直移動のうち、
少なくとも回転を行わせることでシールド掘進機を方向
転換させ、次いで、シールド掘進機を架台から開放し、
再掘進させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、シールド掘進機によ
ってトンネルを掘削するシールド工法に関するものであ
る。さらに詳しくは、この発明は、シールド掘進機を方
向転換させ所定の方向に再掘進させるようにした方向転
換シールド工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法または開削工法はトンネル
を構築するための有用な工法であり、広く使用されてい
る。シールド工法とは、シールド掘進機を地中で推進さ
せ、シールド掘進機の先端部にある切羽で掘削を行い、
掘削された土砂をシールド掘進機から排出するととも
に、シールドによって周囲の地盤を支えながらシールド
掘進機のテール部でトンネルの補強を行う工法である。
一方開削工法とは、地上から所定の深さまで地盤を掘り
下げて、トンネルを作り、その後、埋め戻す工法であ
る。シールド工法は開削工法に比べ、（ｉ）大深度でも
トンネル工事が可能である。（ｉｉ）地中においてトン
ネル工事を行うことから地上交通に支障を来したり、騒
音、振動を周囲に与えることが少ない。（ｉｉｉ）道
路、建築物の下でもトンネル工事が可能である。等のメ
リットがあり、都市部等では特に有効な工法として利用
されているが、急曲線形状のトンネル工事が困難である
といった欠点を有している。近年、トンネル工事におけ
るトンネルの曲率半径は極めて小さくなってきており、
急曲線形状のトンネル工事を行うケースが増えてきてい
る。これは、都市部においては、特に、１）建築物、既
設の地中構築物を避けなければならないことがあるこ
と、２）民間所有地を避け、できるだけ公道を利用する
必要があること、３）民間所有地を利用する場合でも、
利用面積を小さくする必要があること等によるものであ
る。

【０００３】シールド工法において急曲線形状のトンネ
ル工事を行うには、（イ）中折式シールドを用いる方法
や、（ロ）シールド掘進機同士の地中接続を行う方法、
といった各種の工法が開発されているが、（イ）の方法
では上下水道用トンネルで１５ｍ程度の曲率半径、鉄道
用トンネルでは１７０ｍ程度の曲率半径が限度で、これ
以下の小さい曲線トンネル工事はできない。また、
（ロ）の方法では、発進立坑をシールド掘進機と同数設
けなければならず、さらに、地中接続後、両シールド掘
進機を取り出す大口径の中間立坑を設けなければならな
い場合もあるという問題がある。従って、工事経費がか
かり、用地確保の点でも都市部等においては困難とな
る。さらに、曲線形状は発進立坑、中間立坑の位置関係
によっても限定され、曲線形状の選択範囲が限られてし
まうといった欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記のよ
うな従来技術の欠点を解決するために創案されたもので
あり、任意の曲率半径の急曲線形状トンネル工事が可能
で、工事経費を低減することのできるシールド工法を提
供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するもの
として、この発明のシールド工法は、掘進坑より、シー
ルド掘進機を中間立坑内に設置された水平移動および回
転ならびに垂直移動が可能な架台上に引き出し、該架台
上に載置、固定し、次いで、架台の回転、水平移動、垂
直移動のうち、少なくとも回転を行わせることでシール
ド掘進機を方向転換させ、次いで、シールド掘進機を架
台から開放し、再掘進させることを特徴としている。

【０００６】そして、この工法は、シールド掘進機の回
転および水平移動が架台に設けられたスチールボールに
よって行われるものであり、垂直移動が架台に設けられ
た架台上昇用シリンダーと調整用シリンダーの交互伸縮
および補助支柱の積重支持によって行われるものである
ことが好ましい。また、前記における垂直移動が、以下
の＜１＞〜＜４＞の工程を順次繰り返すことで行われる
ものであることが好ましい。 ＜１＞上昇用シリンダーのプランジャーを伸長させて調
整用シリンダーのプランジャーの下方に空間を生成さ
せ、次いで、＜２＞この空間に補助支柱を挿入し、調整
用シリンダーによって架台を補助支柱上に支持させ、次
いで、＜３＞上昇用シリンダーを収縮させてこの上昇用
シリンダーのプランジャーの下方に空間を生成させ、次
に、＜４＞この空間に補助支柱を挿入し、上昇用シリン
ダーによって架台を補助支柱上に支持する。

【０００７】

【作用】この発明の工法では、上記の通り、掘進坑よ
り、シールド掘進機を中間立坑内に設置された水平移動
および回転ならびに垂直移動が可能な架台上に引き出
し、この架台上に載置、固定し、次いで、架台の回転、
水平移動、垂直移動のうち、少なくとも回転を行わせる
ことでシールド掘進機を方向転換させ、次いで、シール
ド掘進機を架台から開放し、再掘進させることで、任意
の曲率半径の急曲線形状トンネル工事が可能となり、ま
た、中間立坑の大きさもシールド掘進機の回転、水平移
動、垂直移動するのに必要な大きさで済む。

【０００８】

【実施例】以下、実施例を示し、さらに詳しくこの発明
について説明する。もちろんこの発明は以下の例によっ
て限定されるものではない。図１に、この方向転換シー
ルド工法に用いるシールド掘進機用架台（１）を示す。
該架台（１）のフレーム（２）下部には、架台上昇用油
圧シリンダー（３）、調整用油圧シリンダー（４）、ス
チールボール（５）が設けられており、フレーム（２）
上部にはシールド掘進機（Ａ）固定用のスチールベルト
（６）、シールド掘進機載置用のガイド（７）が設けら
れている。従って、該架台（１）にシールド掘進機
（Ａ）を、図１に示すように載置・固定し、しかる後、
水平移動、回転、垂直移動するものである。

【０００９】次に、該架台（１）を用いて、シールド掘
進機を反転させる場合を例に説明する。図２は、中間立
坑でシールド掘進機（Ａ）を１８０゜反転させるシール
ド工事の説明図、図３〜６は、シールド掘進機（Ａ）の
水平移動、および、回転を示す平面図、図７〜１０は、
同正面図である。また、図１１〜１５は、シールド掘進
機（Ａ）を垂直移動させる正面図である。

【００１０】図２に示されるように、このシールド工事
は、シールド掘進機（Ａ）を発進立坑（１１）から発進
させ、掘削坑であるトンネル（１２）を掘削し、中間立
坑（１３）に到達させ、トンネル（１２）より中間立坑
（１３）内にシールド掘進機（Ａ）を引き出し、架台に
載置、固定した後、中間立坑（１３）内において、所定
距離水平移動、１８０゜回転、所定距離垂直移動させ、
再発進させトンネル（１４）を掘削する。なお、図２に
おいては、シールド掘進機（Ａ）は図示していない。

【００１１】次に、図３〜６および図７〜１０に従って
中間立坑（１３）内における、水平移動、回転をさらに
詳細に説明する。 （ａ）シールド掘進機（Ａ）は、中間立坑（１３）に到
達し、トンネル（１２）から引き出し、架台（１）上部
に設けられたガイド（７）上を移動させられ、スチール
ベルト（６）によって架台（１）の所定位置に載置、固
定させる（図３、図７）。この時、架台（１）のスチー
ルボール（５）による中間立坑のベースの破損を防止す
るとともにシールド掘進機（Ａ）の移動、回転を容易に
するために、中間立坑（１３）の床面上には、鉄板等の
床板を敷設することが好ましい。

【００１２】（ｂ）架台（１）に対してチェーンブロッ
クまたは反力付与用油圧シリンダ等の適宜の手段を用
い、スチールボール（５）の転動によって、架台（１）
を、中間立坑（１３）内の所定位置まで床板上を水平移
動させる（図４、図８）。 （ｃ）架台（１）を前記（ｂ）に記載したと同様な手段
によって、１８０゜水平回転させる（図５、図９および
図６、図１０）。

【００１３】次に、図１１〜１５に従って中間立坑（１
３）内における、垂直移動を詳細に説明する。 （ｄ）架台（１）の水平状態を所定範囲以内に微調整し
ながら上昇用油圧シリンダー（３）のプランジャーを所
定量伸長させて、調整用油圧シリンダー（４）のプラン
ジャーの下方に所定長さの補助支柱（８）を挿入する空
間を生成させる。この時、調整用油圧シリンダー（４）
のプランジャーは収縮されている（図１１）。なお、架
台（１）の水平状態を所定範囲以内に微調整するため、
上昇用油圧シリンダー（３）のプランジャーの伸長状態
を常時検出し、所定角度以上に架台（１）が傾斜しない
ようにするための油圧制御装置が設けられている（図示
せず）。

【００１４】（ｅ）上記（ｄ）の状態で、調整用油圧シ
リンダー（４）のプランジャーの下方に生成された空間
に補助支柱（８）を挿入し、調整用油圧シリンダー
（４）で架台（１）の水平状態を微調整しシールド掘進
機（Ａ）が傾かないようにして、調整用油圧シリンダー
（４）によって架台（１）を補助支柱（８）上に支持さ
せる（図１２）。なお、調整用油圧シリンダー（４）に
よる水平状態の微調整は調整用油圧シリンダー（４）の
プランジャーの伸長状態を常時検出し、所定角度以上に
架台（１）が傾斜しないようにするための油圧制御装置
が設けられている（図示せず）。

【００１５】（ｆ）上昇用油圧シリンダー（３）のプラ
ンジャーを収縮させ、上昇用油圧シリンダー（３）のプ
ランジャー下方に補助支柱（８）を挿入する空間を生成
させる（図１３）。 （ｇ）上昇用油圧シリンダー（３）のプランジャーの下
方に生成された空間に補助支柱（８）を挿入し、上昇用
油圧シリンダー（３）のプランジャーを伸長させ、上昇
用油圧シリンダー（３）によって架台（１）を補助支柱
（８）上に支持させる（図１４）。

【００１６】（ｈ）上昇用油圧シリンダーのプランジャ
ーを所定量伸長させ、調整用油圧シリンダー（４）のプ
ランジャーとその下方の補助支柱（８）との間に、別の
補助支柱（８）を挿入する空間を生成させる。（図１
５） 上記のプロセスの内、（ｈ）は（ｄ）と同じプロセスに
戻るため、以下（ｄ）〜（ｇ）のプロセスを繰り返すこ
とで、シールド掘進機（Ａ）を架台（１）とともに所定
位置まで垂直移動させる。 なお、補助支柱（８）は積
み重ねた場合相互にずれたりしないように適宜の手段に
よって連結できるようになっている（図示せず）。

【００１７】架台（１）が所定量垂直移動され所定の再
発進位置に到着したら、スチールベルト（６）によるシ
ールド掘進機（Ａ）の固定状態を解除する。次いで、中
間立坑（１３）に設けられた再発進用の反力受け（図示
せず）を利用してシールド掘進機（Ａ）を架台（１）か
ら再発進坑口にまで移動させ再発進の準備を行う。上記
実施例におけるように、架台（１）を水平移動させた
後、回転させ、次いで、垂直移動させることにかえ、垂
直移動させた後、水平移動させ、次いで、回転させる
等、架台（１）の水平移動、回転、垂直移動の順序は任
意に選択できるものである。

【００１８】図１６〜１８には、水平移動をさせない
で、９０゜回転させ再発進させる他実施例である方向転
換シールド工法方法を示す。この場合、架台（１）を垂
直移動させてもよいものである。 その他、水平移動、
回転だけを行うことができることはもちろんである。

【００１９】

【発明の効果】この発明は、以上詳しく説明したように
構成されているので、以下に記載されるような効果を奏
する。掘進坑より、シールド掘進機を中間立坑内に設置
された水平移動および回転ならびに垂直移動が可能な架
台上に引き出し、該架台上に載置、固定し、次いで、架
台の回転、水平移動、垂直移動のうち、少なくとも回転
を行わせることでシールド掘進機を方向転換させ、次い
で、シールド掘進機を架台から開放し、再掘進させるこ
とで、これまで限界といわれてきた以下の曲率半径を含
め任意の曲率半径の急曲線形状トンネル工事が可能とな
り、シールド掘進機の推進距離の短縮化が可能となる。
また、中間立坑の大きさもシールド掘進機の回転、水平
移動、垂直移動するのに必要な大きさで済み、従来のよ
うな大口径中間立坑等を設けなくても済むことから、工
期の短縮化、工事経費の低減化を図ることができる。

【００２０】従って、都市部等において、建築物、既設
の構築物等が障害になる場合、民地部を避けなければな
らない場合、民地部の利用面積を小さくしなければなら
ない場合等、において所望の急曲線形状のトンネル工事
が可能となり、権利関係等に煩わされることなく、円滑
に工事を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に用いるシールド掘進機を水平移動、
回転、垂直移動させることのできる架台の部分正面図で
ある。

【図２】この発明により１８０゜反転トンネルを作るた
めのシールド工事の説明図である。

【図３】トンネルから引き出され架台上に載置・固定さ
れた状態を示す平面図である。

【図４】水平移動した状態を示す平面図である。

【図５】回転状態を示す平面図である。

【図６】反転終了を示す平面図である。

【図７】トンネルから引き出され架台上に載置・固定さ
れた状態を示す正面図である。

【図８】水平移動した状態を示す正面図である。

【図９】回転状態を示す正面図である。

【図１０】反転終了を示す正面図である。

【図１１】上昇用油圧シリンダーを伸長し架台を所定量
上昇させた状態を示す部分正面図である。

【図１２】調整用油圧シリンダー下方に補助支柱を挿入
した状態を示す部分正面図である。

【図１３】調整用油圧シリンダーの下方に挿入された補
助支柱によって架台が支持された状態を示す部分正面図
である。

【図１４】上昇用油圧シリンダーの下方に補助支柱を挿
入した状態を示す部分正面図である。

【図１５】上昇用油圧シリンダーのプランジャーを伸長
させた状態を示す部分正面図である。

【図１６】架台を９０゜回転させるための中間立坑に引
き出され架台に載置・固定された状態を示す平面図であ
る。

【図１７】図１６に続いて架台を回転させる状態を示す
平面図である。

【図１８】架台が９０゜回転された状態を示す平面図で
ある。

【符号の説明】

Ａ シールド掘進機 １ 架台 ３ 上昇用油圧シリンダー ４ 調整用油圧シリンダー ５ スチールボール ６ スチールベルト ７ ガイド ８ 補助支柱 １１ 発進立坑 １２ トンネル １３ 中間立坑 １４ トンネル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘進坑より、シールド掘進機を中間立坑
   内に設置された水平移動および回転ならびに垂直移動が
   可能な架台上に引き出し、この架台上に載置、固定し、
   次いで、架台の回転、水平移動、垂直移動のうち、少な
   くとも回転を行わせることでシールド掘進機を方向転換
   させ、次いで、シールド掘進機を架台から開放し、再掘
   進させることを特徴とする方向転換シールド工法。
2. 【請求項２】 シールド掘進機の回転および水平移動が
   架台に設けられたスチールボールによって行われるもの
   であり、垂直移動が架台に設けられた架台上昇用シリン
   ダーと調整用シリンダーの交互伸縮および補助支柱の積
   重支持によって行われるものであることを特徴とする請
   求項１記載の方向転換シールド工法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の垂直移動が、以下の＜１
   ＞〜＜４＞の工程を順次繰り返すことで行われる方向転
   換シールド工法。 ＜１＞上昇用シリンダーのプランジャーを伸長させて調
   整用シリンダーのプランジャーの下方に空間を生成さ
   せ、次いで、＜２＞この空間に補助支柱を挿入し、調整
   用シリンダーによって架台を補助支柱上に支持させ、次
   いで、＜３＞上昇用シリンダーを収縮させてこの上昇用
   シリンダーのプランジャーの下方に空間を生成させ、次
   に、＜４＞この空間に補助支柱を挿入し、上昇用シリン
   ダーによって架台を補助支柱上に支持する。