JPH11324562A - シールド機およびそれを用いた大断面トンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 工期の短縮化と低コスト化を図りつつ、トン
ネル構造体の幅が変化する部分を確実に施工することの
できるシールド機およびそれを用いた大断面トンネルの
構築方法を提供することを課題とする。 【解決手段】 シールド機２０のスキンプレート２３
を、その断面方向に相対移動可能な二つのスキンプレー
ト分割体２３Ａ，２３Ｂからなる構成とした。そして、
トンネル構造体１１の断面寸法が漸次変化するテーパ部
において、スキンプレート分割体２３Ａ，２３Ｂどうし
を相対移動させてスキンプレート２３の断面寸法を変動
させる構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大断面を有したト
ンネルを構築するに際して用いて好適なシールド機およ
びそれを用いた大断面トンネルの構築方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、トンネルの構築には、シ
ールド機で地山を掘削し、その後方においてシールド機
と略同径のトンネルを構築するシールド工法が多用され
ている。しかしながらシールド工法では、大断面のトン
ネルを構築しようとすると、当然のことながらそれに用
いるシールド機が大型化し、この結果、シールド機の製
作、運搬、現場組立等のあらゆる面において人手および
コストが嵩んでしまう。

【０００３】このため、近年では、大断面のトンネルの
形状に沿って小径トンネルを多数構築することによっ
て、これら多数の小径のトンネルからトンネル構造体を
形成し、トンネル構造体の内方の地山を掘削してここに
大断面のトンネル空間を形成する工法が開発されてい
る。

【０００４】複数のトンネルから大断面トンネルのトン
ネル構造体を構築するには、互いに隣接するトンネルど
うしを接続する必要がある。従来より互いに隣接するト
ンネルどうしを接続するには、接続する部分の周囲の地
山を地盤改良液の注入により地盤を安定させておき、接
続用ブラケット等で隣接するトンネルどうしを接続する
方法があった。ところが、この地盤改良を用いる方法で
は手間とコストがかかり、しかもこれは、止水の信頼性
を高めようとすると一層増加してしまう。

【０００５】このような問題を解決するため、互いに隣
接する２本のトンネルのうち、一方のトンネルを先行構
築した後、先行して構築したトンネルの裏込充填材を切
削しつつ、他方のトンネルを後行構築することによっ
て、２本のトンネルの一部を互いに重ね合わせて一体に
接続する方法が開発され、実用化が図られつつある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の大断面トンネルの構築方法においても、
依然として以下のような問題が存在する。すなわち、互
いに隣接するトンネルどうしを重ね合わせる方法では、
重ね合わせる部分の裏込充填材はいわば無駄になるもの
であり、この点において施工の効率化やそれによる工期
短縮およびコスト削減等を図る余地があった。

【０００７】そして、特に大断面トンネルが、例えば道
路あるいは鉄道用等である場合、トンネルの分岐部分あ
るいは合流部分ではトンネル構造体の幅が増加あるいは
減少することになるが、このような部分を、上記問題を
解決しつつ確実に施工することのできる技術の開発が望
まれていた。

【０００８】本発明は、以上のような点を考慮してなさ
れたもので、工期の短縮化と低コスト化を図りつつ、ト
ンネル構造体の幅が変化する部分を確実に施工すること
のできるシールド機およびそれを用いた大断面トンネル
の構築方法を提供することを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
定めた間隔を隔てて構築された二本の矩形シールドトン
ネル間を掘削して、これら矩形シールドトンネルどうし
を接続するためのシールド機であって、前部に地山を掘
削するカッターを備えたシールド機本体と、該シールド
機本体の外殻をなすスキンプレートとを具備した構成と
され、前記スキンプレートが、該スキンプレートを断面
方向に分割し、かつその端部を互いに重ね合わせた複数
のスキンプレート分割体からなり、互いに隣接する前記
スキンプレート分割体どうしは、駆動手段によって前記
スキンプレートの断面方向に相対移動される構成となっ
ていることを特徴としている。

【００１０】これにより、駆動手段でスキンプレート分
割体どうしを相対移動させると、シールド機のスキンプ
レートの断面寸法が拡大あるいは縮小することになる。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１記載のシ
ールド機であって、前記スキンプレート分割体が、その
両側の矩形シールドトンネルに向けて接近・離間する方
向に駆動される構成となっていることを特徴としてい
る。

【００１２】これにより、スキンプレートの断面寸法
が、両側の矩形シールドトンネルを結ぶ方向に拡大ある
いは縮小することになり、両側の矩形シールドトンネル
の間隔の増減に対応できる。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１または２
記載のシールド機であって、前記スキンプレート分割体
が、その両側の矩形シールドトンネルどうしを結ぶ線に
対して直交する方向に沿って駆動される構成となってい
ることを特徴としている。

【００１４】これにより、スキンプレートの断面寸法
が、両側の矩形シールドトンネルを結ぶ方向と直交する
方向に拡大あるいは縮小することになる。したがって、
例えば両側の矩形シールドトンネルが前記方向にズレた
とき等に対応できる。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項１から３の
いずれかに記載のシールド機であって、前記スキンプレ
ートには、その両側に位置する矩形シールドトンネルの
外周面に沿うよう所定長延出する延出部が形成されてい
ることを特徴としている。

【００１６】これにより、延出部が両側の矩形シールド
トンネルに被さる形態となるので、シールド機内方の空
間を確実に地山と隔てることができる。

【００１７】請求項５に係る発明は、トンネル構造体
と、該トンネル構造体の内部の空間とから構成される大
断面トンネルの構築方法であって、予め定めた間隔を隔
てて複数の矩形シールドトンネルを先行構築した後、互
いに隣接する前記矩形シールドトンネル間の地山をシー
ルド機で掘削していき、次いで、前記両側の矩形シール
ドトンネル間にセグメントを設置してこれら矩形のシー
ルドトンネルどうしを接続することによって前記トンネ
ル構造体を構築し、しかる後に、前記トンネル構造体の
内方の地山を掘削してここに空間を形成して、大断面を
有したトンネルを構築する構成とし、互いに隣接する矩
形シールドトンネルどうしの相対位置関係が変動した部
分では、その間の地山を前記シールド機で掘削するに際
し、予め前記シールド機のスキンプレートを複数のスキ
ンプレート分割体から構成しておき、これらスキンプレ
ート分割体を駆動手段で相対移動させることによって、
前記スキンプレートの断面寸法を、両側の前記矩形シー
ルドトンネルの変位に追従させて変化させることを特徴
としている。

【００１８】このようにして、互いに隣接する二本の矩
形シールドトンネル間がセグメントによって接続され、
矩形シールドトンネルとセグメントとが交互に配置され
た大断面トンネルのトンネル構造体が形成されることに
なる。したがって、互いに隣接するトンネルどうしを重
合させることなく大断面トンネルのトンネル構造体を構
築することができる。そして、互いに隣接する矩形シー
ルドトンネルどうしの相対位置関係が変動した部分で
は、スキンプレートの断面寸法を両側の矩形シールドト
ンネルの変位に追従させて変化させることによって、ス
キンプレートと矩形シールドトンネルとの間隔を維持し
てシールド機を掘進させることができる。

【００１９】請求項６に係る発明は、請求項５記載の大
断面トンネルの構築方法であって、前記トンネル構造体
の断面方向の大きさが前記大断面トンネルの軸線方向に
沿って前記変化するときに、前記スキンプレートを相対
移動させることを特徴としている。

【００２０】これにより、トンネル構造体の幅や高さが
変化することによって互いに隣接する矩形シールドトン
ネルどうしの相対位置関係が変動する場合に、これに追
従して矩形シールドトンネル間をシールド機で掘削する
ことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシールド機お
よびそれを用いた大断面トンネルの構築方法の第一およ
び第二の実施の形態について、図１ないし図１８を参照
して説明する。ここでは、構築すべき大断面トンネルと
して、例えば上下２層構造のトンネルを例に挙げて説明
する。

【００２２】［第一の実施の形態］図１に示すように、
構築すべき大断面トンネル１０は、例えば地下に設けら
れる高速道路として用いられるもので、この大断面トン
ネル１０には、本線部１０Ａに支線部１０Ｂが合流する
合流ランプＬが設けられている。合流ランプＬには、周
知のように、支線部１０Ｂから走行してきた車が加速す
るための加速車線Ｘが設けられており、この加速車線Ｘ
の端部に連続して、この大断面トンネル１０の幅が本線
部１０Ａに向けて漸次変化するテーパ部Ｄが形成されて
いる。

【００２３】図２に示すものは大断面トンネル１０の例
えば本線部１０Ａを示すもので、この部分は、周囲の地
山からの土圧に抗するトンネル構造体１１と、該トンネ
ル構造体１１の内方に形成された上下２段のトンネル空
間１２、１３とから構成されている。

【００２４】トンネル構造体１１は、両側の側壁部１１
ａ，１１ａと、これら側壁部１１ａ，１１ａの上端部，
下端部間にそれぞれ設けられた上面１１ｂ，下面１１ｃ
と、上下のトンネル空間１２、１３を仕切る仕切面１１
ｄとから構成されて、全体として断面視略日字状をなし
ている。

【００２５】このトンネル構造体１１は、周囲の地山に
面する外周面１１ｇと、トンネル空間１２、１３に面す
る内周面１１ｓとが、所定間隔を隔てて設置され、その
内部には、必要に応じ、その全周にわたって鉄筋（図示
なし）が配筋され、さらにコンクリート（図示なし）が
打設された構成となっている。

【００２６】そして、上記構成からなる本線部１０Ａか
ら加速車線Ｘに向けてその幅が漸次増加するテーパ部Ｄ
（図１参照）においては、トンネル構造体１１の断面方
向において連続する辺の長さ、すなわち、上面１１ｂ，
下面１１ｃ，仕切面１１ｄの長さが漸次長くなるよう構
築されている。

【００２７】次に、上記構成からなる大断面トンネル１
０の構築方法について説明する。ここではまず、大断面
トンネル１０の本線部１０Ａの部分の構築方法について
説明する。

【００２８】大断面トンネル１０の本線部１０Ａを構築
するには、まず図３に示すように、図示しない複数の矩
形シールド機で、互いに構築すべき大断面トンネル１０
の周方向に所定間隔（例えば２ｍ程度）を隔てて、複数
本の断面視矩形の矩形シールドトンネル１５を先行構築
する。

【００２９】各矩形シールドトンネル１５は、トンネル
構造体１１の外側面１１ｇを形成する外側セグメント１
４Ａと、内側面１１ｓを形成する内側セグメント１４Ｂ
と、隣接する他の矩形シールドトンネル１５に対向する
接続面１５ｃ，１５ｃを形成する側部セグメント１４Ｃ
とが所定形状に組まれ、その外周側の地山との隙間に裏
込材１６が充填された構成となっている。

【００３０】各側部セグメント１４Ｃは、外側セグメン
ト１４Ａの端部と内側セグメント１４Ｂの端部との間、
あるいは内側セグメント１４Ｂ，１４Ｂの端部の間に挟
み込まれるようにして組み込まれている。そして、各側
部セグメント１４Ｃは、外側セグメント１４Ａあるいは
内側セグメント１４Ｂに、ボルト等で着脱可能に取り付
けられている。

【００３１】このとき、大断面トンネル１０の四隅に位
置する矩形シールドトンネル１５Ａでは、矩形孔１７
を、大断面トンネル１０の内方側に所定寸法張り出すよ
う掘削し、この矩形孔１７内に外側セグメント１４Ａ、
内側セグメント１４Ｂ、側部セグメント１４Ｃを組み立
てるようにする。さらに、大断面トンネル１０の内方側
に張り出した部分Ａでは、内側セグメント１４Ｂを断面
視Ｌ字状に組み、内側セグメント１４Ｂと矩形孔１７と
の隙間は低強度材料１８で埋め戻しておく。

【００３２】また、大断面トンネル１０の仕切面１１ｄ
と側壁部１１ａとが交差する部分に位置する矩形シール
ドトンネル１５Ｂにおいても、矩形孔１９を大断面トン
ネル１０の内方側に所定寸法張り出すよう掘削し、この
矩形孔１９内に外側セグメント１４Ａ、内側セグメント
１４Ｂ、側部セグメント１４Ｃを組み立てる。そして、
二カ所の張り出す部分Ｂでは内側セグメント１４Ｂを断
面視Ｌ字状に組み、内側セグメント１４Ｂと矩形孔１９
との隙間は低強度材料１８で埋め戻しておく。

【００３３】ところで、大断面トンネル１０を構成する
複数本の矩形シールドトンネル１５は、その間隔の精度
を確保するため、例えば図３中、、…で示した番号
順に順次構築していくのが好ましい。

【００３４】この後は、上記のように所定間隔を隔てて
先行構築した矩形シールドトンネル１５，１５，…を接
続するが、その説明に先立ち、ここで使用するシールド
機について説明する。

【００３５】図４に示すように、シールド機２０は、前
部に地山を矩形に掘削するカッター２１を備えて断面視
矩形をなした密閉型のシールド機本体２２と、シールド
機２０の外殻をなすスキンプレート２３とを備える概略
構成とされている。シールド機本体２２の内部には、カ
ッタ２１を駆動させるカッタ駆動機構、カッタ２１から
送り込まれる排土を後方に搬送する排土機構、シールド
機２０を推進させるための推進ジャッキ２５等が備えら
れている。ここで、カッタ２１に備えられたカッタビッ
トはコピーカッターを大きくすることによって所定の全
断面を掘削できるようにする。

【００３６】図５に示すように、スキンプレート２３
は、その両側に位置する矩形シールドトンネル１５，１
５を構成する外側セグメント１４Ａおよび内側セグメン
ト１４Ｂに沿うよう所定長延出する延出部２６，２６が
形成されて、全体として断面視略Ｈ字状をなしている。
各延出部２６は、シールド機２０の掘進により、矩形シ
ールドトンネル１５の外側セグメント１４Ａおよび内側
セグメント１４Ｂに沿った地山中に貫入し、両側の矩形
シールドトンネル１５，１５に被さるようになってい
る。

【００３７】また、図４に示したように、スキンプレー
ト２３には、シールド機本体２２よりも後方に所定長延
出する後方延出部２７，２７が、両側の延出部２６，２
６に連続して形成されている。

【００３８】そして、図４および図６に示すように、ス
キンプレート２３は、カッタ２１よりも後方の部分にお
いて、二つのスキンプレート分割体２３Ａ，２３Ｂに分
割されている。これらスキンプレート分割体２３Ａ，２
３Ｂは、スキンプレート２３を断面方向に二分割した形
態で、その端部の一定長が互いに重なり合う構成とされ
ている。図６（ａ）および（ｂ）に示したように、これ
らスキンプレート分割体２３Ａ，２３Ｂは、両側の矩形
シールドトンネル１５，１５に接近・離間する方向に相
対移動可能とされている。また、双方のスキンプレート
分割体２３Ａ，２３Ｂの重合部にはシール部材Ｓが備え
られており、これらの間のシール性を確保するようにな
っている。そして、スキンプレート２３内には、これら
スキンプレート分割体２３Ａ，２３Ｂを相対移動させる
ための油圧ジャッキ等の駆動機構（駆動手段）２８が備
えられている。

【００３９】図５、図７、図８に示すように、このよう
なスキンプレート２３には、その両側の矩形シールドト
ンネル１５，１５に対向する側面に、それぞれスクレー
パ機構２９が備えられている。図８に示したように、各
スクレーパ機構２９は、矩形シールドトンネル１５の裏
込材１６を削り取るためスクレーパ３０と、このスクレ
ーパ３０を矩形シールドトンネル１５に対して接近・離
間させる方向に駆動する油圧シリンダ３１とから構成さ
れている。スクレーパ３０は、スキンプレート２３に取
り付けられたガイド部材３２に沿って斜め方向に進退自
在に設けられている。そして、油圧シリンダ３１は、そ
の基端部をスキンプレート２３内に固定されて設けられ
ており、その先端部にブラケット３３を介して前記スク
レーパ３０が設けられている。また、油圧シリンダ３１
の先端部には、スクレーパ３０を矩形シールドトンネル
１５に確実に当接させるための当接ローラ３４が設けら
れている。

【００４０】このようなスクレーパ機構２９では、油圧
シリンダ３１を伸ばしてスクレーパ３０を矩形シールド
トンネル１５に押し付けた状態で、シールド機２０を推
進させると、スクレーパ１６が裏込材１６を削り取るよ
うになっている。

【００４１】ここで、図９に示すように、スクレーパ３
０の先端部に、ジェット水流を噴出するノズルＮを備え
ておいても良い。これにより、スクレーパ機構２９によ
る裏込材１６の除去が効率よく行われることとなる。

【００４２】図８に示したように、スキンプレート２３
には、スクレーパ機構２９の後方に、前部シール機構３
５が備えられている。前部シール機構３５は、板状をな
した例えばゴム製のシール部材３６と、このシール部材
３６を矩形シールドトンネル１５に向けて斜めに接近離
間駆動させる油圧シリンダ３７とから構成されている。
これにより、油圧シリンダ３７を伸ばしてシール部材３
６を矩形シールドトンネル１５に押し付けることによっ
て、このシール部材３６よりも後方に土砂や地下水等が
侵入するのを防止できるようになっている。

【００４３】また、図４に示したように、スキンプレー
ト２３の延出部２６および後方延出部２７には、その先
端部を両側の矩形シールドトンネル１５に当接させるこ
とによって、土砂や地下水等の侵入を防止するための側
部シール部材３８および後部シール部材３９が取り付け
られている。

【００４４】図５に示したように、上記したような構成
のシールド機２０で、互いに隣接する二本の矩形シール
ドトンネル１５，１５を接続するには、まず、前部に備
えたカッター２１で地山を掘削していく。このとき、シ
ールド機２０のスキンプレート２３の延出部２６，２
６，…は、両側の矩形シールドトンネル１５，１５を構
成する外側セグメント１４Ａ，内側セグメント１４Ｂに
沿った地山中に挿入された状態となる。そして、前部シ
ール機構３５（図４参照）、側部シール部材３８および
後部シール部材３９（図４参照）が両側の矩形シールド
トンネル１５に接してシールし、土砂や地下水等がシー
ルド機２０の内方の空間に侵入するのを防止するように
なっている。

【００４５】そして、図７および図８に示したように、
このシールド機２０で両側の矩形シールドトンネル１
５，１５間を掘進していくときには、両側のスクレーパ
機構２９のスクレーパ３０で裏込材１６を削り取ってい
く。

【００４６】図７、図１０、図１１に示すように、この
ようにしてシールド機２０で両側の矩形シールドトンネ
ル１５，１５間の地山を掘削して行きつつ、両側の矩形
シールドトンネル１５，１５の内部には、それぞれ側部
セグメント１４Ｃの近傍に、支柱４５を所定間隔ごとに
設置していく。この支柱４５は、この後に側部セグメン
ト１４Ｃを取り外したときに、矩形シールドトンネル１
５に周囲地山からかかる土水圧に抗するためである。

【００４７】そして、図７、図１０、図１２に示すよう
に、シールド機２０の後部側の後方延出部２７に囲まれ
た部分において、両側の矩形シールドトンネル１５，１
５の側部セグメント１４Ｃ，１４Ｃ（図１１参照）を取
り外す。すると、両側の矩形シールドトンネル１５，１
５が、シールド機２０の後部の後方延出部２７，２７に
囲まれた空間を介して互いに連通した状態となる。これ
により、各矩形シールドトンネル１５の断面寸法が小さ
くても、作業空間を広く確保することができる。

【００４８】この後、図７、図１０、図１３に示すよう
に、シールド機２０の後部で、両側の矩形シールドトン
ネル１５，１５間に接続セグメント（セグメント）５０
を取り付ける。図１４に示すように、接続セグメント５
０は、所定寸法を有した平板状で、この接続セグメント
５０には、Ｈ型鋼からなる所定長の取付部材５１が、そ
の両端部が接続セグメント５０から突出するよう取り付
けられている。

【００４９】図１３に示したように、この取付部材５１
の両端部を、ボルトやブラケット等（図示なし）を用い
て、両側の矩形シールドトンネル１５，１５の外側セグ
メント１４Ａ，１４Ａ、内側セグメント１４Ｂ，１４Ｂ
に取り付けることによって、接続セグメント５０を取り
付ける。

【００５０】そして、接続セグメント５０の両側端部
と、その両側の外側セグメント１４Ａ，１４Ａ、内側セ
グメント１４Ｂ，１４Ｂとの隙間に、シール材や接着剤
等の充填材５２を充填し、互いの接続および止水を図
る。これにより、両側の矩形シールドトンネル１５，１
５の外側セグメント１４Ａ，１４Ａ、内側セグメント１
４Ｂ，１４Ｂが、接続セグメント５０，５０を介して接
続された状態となる。

【００５１】しかる後には、図７および図１０に示した
ように、取り付けた接続セグメント５０の前端面にシー
ルド機２０の推進ジャッキ２５を押し当て、これに反力
を得てシールド機２０を前方に推進させていく。そし
て、図１５に示すように、トンネル構造体１１の外周面
１１ｇ側に位置する接続セグメント５０の外周側には、
必要に応じて裏込材５３を充填しておく。

【００５２】上記工程を順次繰り返しつつ、図２に示し
たように、構築すべきトンネル構造体１１の周方向にお
いて互いに隣接する矩形シールドトンネル１５，１５，
…の全長を接続セグメント５０で接続していき、その全
周の接続が完了した後、トンネル構造体１１の外周面１
１ｇ側と内周面１１ｓ側との空間に必要に応じ鉄筋を配
筋し、ここにコンクリートを打設充填する。これによ
り、本線部１０Ａのトンネル構造体１１が形成されたこ
とになる。

【００５３】この後、トンネル構造体１１の内方の地山
を掘削し、ここに内部空間１２，１３を形成することに
より、所定形状の大断面トンネル１０の本線部１０Ａの
構築が完了する。

【００５４】引き続き、本線部１０Ａから加速車線Ｘに
向けてその幅が漸次増加していくテーパ部Ｄ（図１参
照）を構築するには、まず、本線部１０Ａと同様、矩形
シールド記で矩形シールドトンネル１５，１５を先行構
築していくが、このとき、テーパ部Ｄにおいては、図１
６に示すように、トンネル構造体１１の上面１１ｂ，下
面１１ｃ，仕切面１１ｄを形成する部分では、構築する
矩形シールドトンネル１５，１５の間隔を掘進方向前方
に行くに従い漸次拡大していく。

【００５５】そして、先行構築した矩形シールドトンネ
ル１５，１５の後方から、その間を前記シールド機２０
（図４参照）で掘削していく。このとき、両側の矩形シ
ールドトンネル１５，１５の間隔は漸次拡大していくの
で、これに追従させて、図８に示したように、シールド
機２０の前部においては、スクレーパ機構２９の油圧シ
リンダ３１および前部シール機構３５の油圧シリンダ３
７をそれぞれ伸ばし、スクレーパ３０およびシール部材
３６を矩形シールドトンネル１５に接触させる。一方、
図６（ｂ）および図１７に示すように、スキンプレート
２３の後部においては、油圧シリンダ等の駆動機構２８
（図６（ｂ）参照）を伸ばし、これによってスキンプレ
ート分割体２３Ａ，２３Ｂを拡大させるようにする。

【００５６】また、矩形シールドトンネル１５，１５の
間隔が拡がるにともない、シールド機２０の後部で組み
付ける接続セグメント５０についても、その幅寸法が前
記間隔に対応した大きなものを用いる。

【００５７】このようにして、矩形シールドトンネル１
５，１５間を接続セグメント５０，５０で接続した後、
図２に示した本線部１０Ａのときと同様にして、トンネ
ル構造体１１の外周面１１ｇ側と内周面１１ｓ側との空
間に必要に応じ鉄筋を配筋し、ここにコンクリートを打
設充填してトンネル構造体１１を完成させる。そして、
必要に応じ、トンネル構造体１１内に鉄筋を配筋し、さ
らにコンクリートを打設充填し、しかる後に、トンネル
構造体１１の内方の地山を掘削し、ここに内部空間１
２，１３を形成することにより、大断面トンネル１０の
テーパ部Ｄの構築が完了する。

【００５８】上述した大断面トンネル１０の施工方法に
よれば、従来のように互いに隣接するトンネルどうしを
重合させることなく、したがって先行構築したトンネル
の裏込材を削り取る必要もないので、大断面トンネル１
０の施工の効率化、使用材料の効率化を図ることができ
る。その結果、工期短縮化および低コスト化を図り、大
断面トンネル１０を経済的に施工することが可能とな
る。

【００５９】そして、上述したシールド機２０によれ
ば、スキンプレート２３が、スキンプレート２３の断面
方向に相対移動可能な二つのスキンプレート分割体２３
Ａ，２３Ｂからなる構成となっている。これにより、大
断面トンネル１０のテーパ部Ｄにおいて、スキンプレー
ト分割体２３Ａ，２３Ｂどうしを相対移動させてスキン
プレート２３の断面寸法を変動させることによって、ト
ンネル構造体１１の断面方向寸法の変動に追従させて施
工を円滑に行うことが可能となる。

【００６０】しかも、そのスキンプレート２３が、側方
に所定長延出してその両側の矩形シールドトンネル１
５，１５の外周面に沿う延出部２６が形成された構成と
なっている。これにより、隣り合う二本の矩形シールド
トンネル１５，１５間の地山を掘削するときに、スキン
プレート２３が両側の矩形シールドトンネル１５に被さ
る形態となるので、シールド機２０の内方の空間を確実
に地山と隔てることができる。

【００６１】加えて、スキンプレート２３には後方に延
出する後方延出部２７が形成されているので、シールド
機本体２２の後方において、両側の矩形シールドトンネ
ル１５，１５間の空間と、周囲地山とを隔てることがで
き、その内部で側部セグメント１４Ｃの撤去や接続セグ
メント５０の取付等の作業を行うことができる。

【００６２】さらに加え、前部シール機構３５は、油圧
シリンダ３７によって駆動される構成となっているの
で、矩形シールドトンネル１５の位置がずれていてもこ
れに対応してシール部材３６を密着させることができ
る。したがって、矩形シールドトンネル１５の位置精度
を過度に高める必要がなく、その施工を効率よく行うこ
とができ、それによるコスト抑制を期待することができ
る。

【００６３】また、スキンプレート２３には、スクレー
パ機構２９が備えられているので、シールド機２０を掘
進させつつスクレーパ３０で両側の矩形シールドトンネ
ル１，１５の裏込材１６を削り取ることができる。これ
により、両側の矩形シールドトンネル１５，１５の位置
がずれていてもその間隔を一定に修正することができ、
接続セグメント５０を容易かつ確実に取り付けることが
できる。また、裏込材１６を削り取って側部セグメント
１４Ｃを露出させることも可能であるので、その取り外
し作業の容易化を図ることも可能である。さらに、前部
シール機構３５の貫入抵抗を減ずる効果も有している。

【００６４】この他、シールド機２０が密閉型であるの
で、地盤改良等、補助工法が不要であり、短工期化およ
びコスト低減に寄与することができる。

【００６５】なお、上記第一の実施の形態において、本
発明に係るシールド機およびそれを用いた大断面トンネ
ルの構築方法を、大断面トンネル１０の幅が漸次増加す
るテーパ部Ｄに適用する構成としたが、もちろん、幅が
減少する場合においても適用することができる。さらに
は、大断面トンネル１０の幅ではなく、高さが増加又は
減少する場合にも同様にして適用することができる。

【００６６】また、シールド機２０については、矩形シ
ールドトンネル１５，１５間を掘削して接続セグメント
５０を組み付けることができるのであれば、上記した以
外の構成であっても良く、例えばカッター２１の機構等
については何ら限定する意図はない。他の部分について
も同様である。

【００６７】さらに、スクレーパ機構２９にジェット水
流を噴出するノズルＮを備える構成としたが、同様のノ
ズルを延出部２６に備えるようにしても良い。これによ
り、延出部２６の地山への貫入抵抗を低減させることが
可能となる。

【００６８】加えて、上記工法では、側部セグメント１
４Ｃを撤去する構成としたが、必ずしもこれを撤去する
必要はなく、内部空間が十分に広い場合や、他の理由が
存在する場合にはこれをそのまま残すようにしてもよ
い。

【００６９】［第二の実施の形態］次に、本発明に係る
シールド機およびそれを用いた大断面トンネルの構築方
法の第二の実施の形態について説明する。ここでは、例
えば、シールド機のスキンプレートを、両側の矩形シー
ルドトンネルどうしを結ぶ線に対して直交する方向、つ
まり前記第一の実施の形態とは直交する方向に駆動させ
る場合の例を用いて説明する。以下に説明する第二の実
施の形態において、前記第一の実施の形態と共通する構
成については同符号を付し、その説明を省略する。

【００７０】図１８に示すように、シールド機６０は、
前部に地山を矩形に掘削するカッターを備えて断面視矩
形をなした密閉型のシールド機本体（図示略）と、シー
ルド機６０の外殻をなし、その両側に位置する矩形シー
ルドトンネル１５，１５に被さる延出部２６，２６が形
成されたスキンプレート６１とを備える概略構成とされ
ている。

【００７１】スキンプレート６１は、その後部が二つの
スキンプレート分割体６１Ａ，６１Ｂに分割されてい
る。これらスキンプレート分割体６１Ａ，６１Ｂは、ス
キンプレート６１を断面方向に二分割した形態で、その
端部の一定長が互いに重なり合う構成とされている。そ
して、これらスキンプレート分割体６１Ａ，６１Ｂは、
両側の矩形シールドトンネル１５，１５どうしを結ぶ線
に対して直交する方向、言い換えればトンネル構造体１
１の厚さ方向に沿って相対移動可能とされている。ま
た、双方のスキンプレート分割体６１Ａ，６１Ｂの重合
部にはシール部材Ｓが備えられており、これらの間のシ
ール性を確保するようになっている。

【００７２】そして、スキンプレート６１内には、これ
らスキンプレート分割体６１Ａ，６１Ｂを相対移動させ
るための油圧ジャッキ等の駆動機構（駆動手段）６３が
備えられている。

【００７３】このようなスキンプレート６１には、前記
第一の実施の形態で示したシールド機２０と同様、その
両側の矩形シールドトンネル１５，１５に対向する側面
に、それぞれスクレーパ機構２９，前部シール機構３５
（図８参照）が備えられている。

【００７４】また、スキンプレート６１の延出部２６お
よび後方延出部（図示略）には、その先端部を両側の矩
形シールドトンネル１５に当接させることによって、土
砂や地下水等の侵入を防止するための側部シール部材３
８および後部シール部材（図示略）が取り付けられてい
る。

【００７５】このようなシールド機６０では、駆動機構
６３を伸縮駆動させると、二つのスキンプレート分割体
６１Ａ，６１Ｂが互いに接近・離間する方向に相対駆動
されるようになっている。すると、これによって図１８
（ｂ）に示すように、各矩形シールドトンネル１５に沿
うよう延出したスキンプレート６１の延出部２６，２６
の間隔が変動することとなる。これは、両側の矩形シー
ルドトンネル１５，１５の相対位置が、これらを結ぶ線
に対して直交する方向、つまりトンネル構造体１１の厚
さ方向にズレた場合に、それぞれの矩形シールドトンネ
ル１５に沿う延出部２６，２６の間隔を変動させること
によって、矩形シールドトンネル１５との干渉を回避す
ることを可能としている。

【００７６】上述したシールド機６０によれば、スキン
プレート６１が、両側の矩形シールドトンネル１５，１
５どうしを結ぶ線に対して直交する方向に沿って相対移
動可能に駆動されるスキンプレート分割体６１Ａ，６１
Ｂからなる構成となっている。このようなシールド機６
０では、スキンプレート６１の延出部２６，２６の間隔
を変動させることによって、両側の矩形シールドトンネ
ル１５，１５の相対位置がズレた場合に矩形シールドト
ンネル１５との干渉を回避することができるので、施工
を確実に行うことができる。したがって、各矩形シール
ドトンネル１５の先行構築時にその位置精度を過度に高
める必要がなく、余計な手間が掛かるのを回避し、それ
によるコスト上昇を抑えることができる。

【００７７】なお、上記第二の実施の形態において、側
部シール部材３８については、予測される矩形シールド
トンネル１５，１５のズレが、側部シール部材３８の断
線変形によって対応できる範囲を越える場合、前部シー
ル機構３５と同様、油圧シリンダ等によって駆動できる
構成としても良い。

【００７８】また、上記第一および第二の実施の形態に
おいて、大断面トンネル１０を、上下２層構造とした
が、単層構造あるいは３層以上の構成であってもよい。
さらには、その断面形状についても、完全な矩形状に限
定するものではなく、その一部を湾曲形状とする等、他
の形状としてもよい。トンネル構造体１１を構成する矩
形シールドトンネル１５の数や形状、寸法等についても
何ら限定するものではない。さらに、トンネル構造体１
１を構成するセグメント１４や接続セグメント５０につ
いては、その材質はコンクリート製に限らず、鋼製等で
あってもよい。また、接続セグメント５０の取付構造に
ついては、上記した取付部材５１を用いる構造だけでな
く、接続セグメント５０を容易かつ確実に十分な強度で
取り付けることができるのであれば、適宜他の取付構造
を採用することが可能である。

【００７９】また、上記実施の形態において、大断面ト
ンネル１０の施工に際し、矩形シールドトンネル１５を
先行構築する順序について言及したが、もちろん、その
順序は上記したものに限る意図はない。

【００８０】加えて、トンネル構造体１１の全周にわた
って全ての矩形シールドトンネル１５の構築が完了した
後に、シールド機２０，６０による接続セグメント５０
の取付に移行するとは限らず、互いに隣接する矩形シー
ルドトンネル１５，１５の構築が完了すれば、その間で
シールド機２０，６０の掘進を開始することが可能であ
る。このような工法を採用することによって、さらなる
工期の短縮化を図ることができる。またもちろん、矩形
シールドトンネル１５の構築が全長にわたって完了しな
くとも、ある程度構築が進行した時点で、その後方から
シールド機２０，６０の掘進を開始しても良い。

【００８１】これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない
範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また
上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものと
しても良いのは言うまでもない。

【００８２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に係るシ
ールド機によれば、スキンプレートが、端部を互いに重
ね合わせた複数のスキンプレート分割体からなり、さら
にスキンプレート分割体どうしを相対移動させるための
駆動手段が備えられた構成となっている。これにより、
駆動手段でスキンプレート分割体どうしを相対移動させ
ると、シールド機のスキンプレートの断面寸法が拡大あ
るいは縮小するので、両側の矩形シールドトンネルの間
隔が変化した場合等に、これに追従して施工を行うこと
ができる。したがって、複数の矩形シールドトンネルを
先行構築した後、その間の地山をシールド機で掘削して
セグメントで接続することによって大断面トンネルのト
ンネル構造体を施工するに当たり、大断面トンネルの断
面方向の寸法が変化する部分等、両側の矩形シールドト
ンネルどうしの間隔が変化する部分においても施工を円
滑に行うことが可能となる。

【００８３】請求項２に係るシールド機によれば、スキ
ンプレート分割体が、その両側の矩形シールドトンネル
に向けて接近・離間する方向に駆動される構成となって
いる。これにより、シールド機の断面寸法が、両側の矩
形シールドトンネルを結ぶ方向に拡大あるいは縮小する
ことになり、両側の矩形シールドトンネルの間隔の増減
に対応できる。したがって、例えば合流部や分岐部等、
大断面トンネルの径寸法が変化する部分の施工を円滑に
行うことが可能となる。

【００８４】請求項３に係るシールド機によれば、スキ
ンプレート分割体が、その両側の矩形シールドトンネル
どうしを結ぶ線に対して直交する方向に沿って駆動され
る構成となっている。これにより、シールド機の断面寸
法が、両側の矩形シールドトンネルを結ぶ方向と直交す
る方向に拡大あるいは縮小することになる。したがっ
て、例えば両側の矩形シールドトンネルが前記方向にズ
レたとき等に対応することが可能となる。その結果、矩
形シールドトンネルを過度に高い精度で構築する必要が
なくなり、施工の手間を軽減することができ、大断面ト
ンネルの施工コストの上昇を抑えることができる。

【００８５】請求項４に係るシールド機によれば、スキ
ンプレートには、その両側に位置する矩形シールドトン
ネルの外周面に沿うよう所定長延出する延出部が形成さ
れた構成となっている。これにより、延出部が両側の矩
形シールドトンネルに被さる形態となるので、シールド
機内方の空間を確実に地山と隔てることができる。

【００８６】請求項５に係る大断面トンネルの構築方法
によれば、予め定めた間隔を隔てて複数の矩形シールド
トンネルを先行構築した後、互いに隣接する前記矩形シ
ールドトンネル間の地山を掘削し、両側の矩形シールド
トンネル間に平板状のセグメントを設置してこれらを接
続することによって、大断面トンネルのトンネル構造体
を構築する構成となっている。これにより、互いに隣接
するトンネルどうしを重合させることなく大断面トンネ
ルのトンネル構造体を構築することができるので、施工
の効率化および使用材料の効率化によって、工期短縮化
および低コスト化を図り、大断面トンネルを経済的に構
築することができる。さらに、この方法によれば、互い
に隣接する矩形シールドトンネルどうしの相対位置関係
が変動した部分で、その間の地山をシールド機で掘削す
るに際し、スキンプレート分割体を駆動手段で相対移動
させることによってスキンプレートの断面寸法を両側の
矩形シールドトンネルの変位に追従させて変化させる構
成となっている。これにより、上記方法において、大断
面トンネルの断面方向の寸法が変化する部分等、矩形シ
ールドトンネルの相対位置関係が変動する場合にもスキ
ンプレートと矩形シールドトンネルとの間隔を維持して
シールド機を掘進させることができ、施工を確実に行う
ことができる。

【００８７】請求項６に係る大断面トンネルの構築方法
によれば、トンネル構造体の断面方向の大きさが前記大
断面トンネルの軸線方向に沿って前記変化するときに、
前記スキンプレートを相対移動させることを特徴として
いる。これにより、トンネル構造体の幅や高さが変化す
ることによって互いに隣接する矩形シールドトンネルど
うしの相対位置関係が変動する場合に、これに追従して
矩形シールドトンネル間をシールド機で掘削することが
できる。したがって、トンネルの合流部や分岐部等にお
いて、上記経済的な工法を適用できることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るシールド機およびそれを用いた
大断面トンネルの構築方法を適用して構築する大断面ト
ンネルの一例を示す平断面図である。

【図２】 前記大断面トンネルの立断面図である。

【図３】 前記構築方法を示す図であって、矩形シール
ドトンネルを先行構築した状態を示す立断面図である。

【図４】 前記シールド機の一例を示す斜視図である。

【図５】 前記構築方法を示す図であって、互いに隣接
する矩形シールドトンネル間を前記シールド機で掘削し
ている状態を示す立断面図である。

【図６】 前記シールド機のスキンプレートを構成する
スキンプレート分割体を、両側の矩形シールドトンネル
の間隔に応じて相対移動させた状態を示す立断面図であ
る。

【図７】 図５の平断面図である。

【図８】 前記シールド機に備えたシール部材およびス
クレーパを示す平断面図である。

【図９】 前記スクレーパの他の一例を示す図である。

【図１０】 前記構築方法を示す図であって、互いに隣
接する矩形シールドトンネル間を前記シールド機で掘削
している状態を、掘進方向後方から見た斜視図である。

【図１１】 同、矩形シールドトンネルに支柱を立てた
状態を示す立断面図である（図７のイーイ断面図）。

【図１２】 同、矩形シールドトンネルの壁面を撤去し
た状態を示す立断面図である（図７のローロ断面図）。

【図１３】 同、矩形シールドトンネル間にセグメント
を設置した状態を示す立断面図である（図７のハーハ断
面図）。

【図１４】 前記セグメントを示す斜視図である。

【図１５】 前記構築方法を示す図であって、セグメン
トによる矩形シールドトンネルどうしの接続が完了した
状態を示す立断面図である（図７のニーニ断面図）。

【図１６】 同、前記大断面トンネルのトンネル構造体
の断面寸法が変動した部分で、矩形シールドトンネルを
先行構築した状態を示す立断面図である。

【図１７】 図１６に示した部分で、互いに隣接する矩
形シールドトンネル間を前記シールド機で掘削している
状態を示す平断面図である。

【図１８】 本発明に係るシールド機およびそれを用い
た大断面トンネルの構築方法の他の一例を示す図であっ
て、前記シールド機のスキンプレートを構成するスキン
プレート分割体を、両側の矩形シールドトンネルのズレ
に応じて相対移動させる状態を示す立断面図である。

【符号の説明】

１０ 大断面トンネル １１ トンネル構造体 １２、１３ トンネル空間（空間） １５ 矩形シールドトンネル ２０，６０ シールド機 ２１ カッター ２２ シールド機本体 ２３，６１ スキンプレート ２３Ａ，２３Ｂ、６１Ａ，６１Ｂ スキンプレート分割
体 ２６ 延出部 ２８，６３ 駆動機構（駆動手段） ５０ 接続セグメント（セグメント）

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 定めた間隔を隔てて構築された二本の矩
   形シールドトンネル間を掘削して、これら矩形シールド
   トンネルどうしを接続するためのシールド機であって、 前部に地山を掘削するカッターを備えたシールド機本体
   と、該シールド機本体の外殻をなすスキンプレートとを
   具備した構成とされ、 前記スキンプレートが、該スキンプレートを断面方向に
   分割し、かつその端部を互いに重ね合わせた複数のスキ
   ンプレート分割体からなり、互いに隣接する前記スキン
   プレート分割体どうしは、駆動手段によって前記スキン
   プレートの断面方向に相対移動される構成となっている
   ことを特徴とするシールド機。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシールド機であって、前
   記スキンプレート分割体が、その両側の矩形シールドト
   ンネルに向けて接近・離間する方向に駆動される構成と
   なっていることを特徴とするシールド機。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のシールド機であ
   って、前記スキンプレート分割体が、その両側の矩形シ
   ールドトンネルどうしを結ぶ線に対して直交する方向に
   沿って駆動される構成となっていることを特徴とするシ
   ールド機。
4. 【請求項４】 請求項１から３のいずれかに記載のシー
   ルド機であって、前記スキンプレートには、その両側に
   位置する矩形シールドトンネルの外周面に沿うよう所定
   長延出する延出部が形成されていることを特徴とするシ
   ールド機。
5. 【請求項５】 トンネル構造体と、該トンネル構造体の
   内部の空間とから構成される大断面トンネルの構築方法
   であって、 予め定めた間隔を隔てて複数の矩形シールドトンネルを
   先行構築した後、 互いに隣接する前記矩形シールドトンネル間の地山をシ
   ールド機で掘削していき、次いで、前記両側の矩形シー
   ルドトンネル間にセグメントを設置してこれら矩形のシ
   ールドトンネルどうしを接続することによって前記トン
   ネル構造体を構築し、 しかる後に、前記トンネル構造体の内方の地山を掘削し
   てここに空間を形成して、大断面を有したトンネルを構
   築する構成とし、 互いに隣接する矩形シールドトンネルどうしの相対位置
   関係が変動した部分では、その間の地山を前記シールド
   機で掘削するに際し、予め前記シールド機のスキンプレ
   ートを複数のスキンプレート分割体で構成しておき、こ
   れらスキンプレート分割体を駆動手段で相対移動させる
   ことによって、前記スキンプレートの断面寸法を両側の
   前記矩形シールドトンネルの変位に追従させて変化させ
   ることを特徴とする大断面トンネルの構築方法。
6. 【請求項６】 請求項５記載の大断面トンネルの構築方
   法であって、前記トンネル構造体の断面方向の大きさが
   前記大断面トンネルの軸線方向に沿って前記変化すると
   きに、前記スキンプレートを相対移動させることを特徴
   とする大断面トンネルの構築方法。