JPS6375290A - シ−ルド・トンネルの地中接合工法及び地中接合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 この発明は、１本のトンネルを２台のシールド機を用い
てトンネルの両端部から掘削して途中で接合する際のシ
ールド・トンネルの地中接合工法及び地中接合装置に関
するものである。

「従来の技術」 従来、この種のシールド・トンネルの地中接合方法とし
ては第７図に示すようなものが知られている。

図において、符号Ｇは両端部から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、地山Ｇ内では紙
面に対して右側に一方のトンネルＴａを掘削したシール
ド機ｌと、左側に他方のトンネルＴｂを掘削したシール
ド機２とが所定の間隔（約３０ｃｍ程度）の地山Ｇｉを
残した状態で向かい合っている。シールド機１．２の後
方に形成されたトンネルＴａ５Ｔｂの壁面は、セグメン
ｌ□３ａ。

３ｂによって覆工が行なわれている。また、シールド機
１，２の先端部には、スキンプレートｌａ、　２ａに対
して所定の傾斜角（α＝１７°〜２５°　）で、また周
方向に所定のピッチで地山Ｇ内に穿孔式凍結管４ａ、　
４ｂが設置されていると共に、スキンブレー１−１ａ、
２ａおよび最前部のセグメント３ａ、　３ｂには、その
全内周面に貼り付け式凍結管（図示略）が設置されてい
る。これら穿孔式凍結管４ａ、４ｂ及び貼り付け式凍結
管は、凍結プラント（図示略）に接続されている。

そして、而部スキンプレートｌａ、　２ａに設置された
穿孔式凍結管４ａ、４ｂ及び貼り付け式凍結管に、凍結
プラントから移送されるブラインを循環させ、これによ
り、トンネル接合部の地山Ｇｉを囲むように、スキンプ
レート１ａ、２ａの外周部の地山に凍土Ｇｆを形成した
後、シールド機１．２の前部５ａ、５ｂを解体し、次い
で、前記シールド機ｌ、２間に残された地山Ｇｉを掘削
し、その壁面を覆工することにより左右から掘削してき
たトンネルＴａとＴｂとを接合させて、シールド・トン
ネルを完成させるのである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、而部従来のシールド・トンネルの接合方法に
おいては、補助工法として前記穿孔式あるいは貼り付け
式凍結管を用いた凍結工法が適用されているが、この場
合、シールド機１，２間に隙間が残されたままとなって
おり、この隙間からの水や土砂の侵入を防止ずろために
、シールド機ｌ、２の接合部付近に大規模な凍土Ｇｆの
形成を必要とし、そのために長期間の凍土形成期間や多
くの工費を要するととしに、接合作業中の凍土Ｇｆの推
持のために温度計測等の管理が必要であること、さらに
、凍結時の凍土Ｇｆ膨張および解凍時の地盤沈下の恐れ
があること等さまざまな問題点があった。

本発明は、１可記事情に鑑みてなされたものであり、ト
ンネル接合部付近の地山Ｇに施工する凍土Ｇｆを小規模
なものとすることで、トンネルの接合作業に要する工費
や工期を大幅に低減することのできろシールド・トンネ
ルの地中接合工法及び地中接合装置の提供を、その目的
としている。

「問題点を解決するための手段、１ そこで本発明のうち第１の発明は、前記目的を達成する
ために、曲部に設けられたカッタ装置により地山を掘削
しつつ、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てなが
ら地中を推進させるシールド機を２台用い、築造すべき
トンネルの両端側からそれぞれトンネルを掘削してそれ
らを途中で接合することによりトンネルを完成させろ際
のシールド・トンネルの地中接合工法を、少なくとも一
方のシールド機のスキンプレートの先端部を外筒と内筒
とにより二重に形成すると共に、この円筒の内周面に沿
って貼り付け式凍拮管を設け、これら２台のシールド機
を一組としてＩ・ンネルを掘削する工程と、このトンネ
ル掘削工作柊了直萌において、一方のシールド機に、］
−りｌ・〉・ネル接合部の地山を掘削しつつ、このシー
ルド機の内筒を前進させ、この内筒により２台のシール
ド機のそれぞれのスキンプレート間を塞ぐ工程と、該工
程と相前後して、前記一方のシールド機の内筒に設けら
れた貼り付け式凍結管により前記トンネル接合部周囲の
地山を凍結させる工程と、前記内筒前進工程終了後、前
記２台のシールド機のスキンプレートを残したままシー
ルド機を解体し、さらに前記スキンプレートの内面にコ
ンクリートを打設して前記接合部の壁面を覆工する工程
とからなるものとした。

また、本発明のうち第２の発明は、シールド機を２台一
組として備え、築造すべきトンネルの両端部からそれぞ
れトンネルを掘削してそれらを途中で接合する構造のシ
ールド・トンネルの地中接合装置において、前記少なく
とも一方のシールド機のスキンプレートを外筒と内筒と
により二重に形成すると共に、このシールド機に前記内
筒をシールド機の軸線方向に摺動させる駆動機構を設け
、さらに、前記双方のシールド機にそれぞれのカッタ装
置をこのシールド機の軸線方向に移動さける移動機構を
設けると共に、前記一方のシールド機の内筒に、その内
周面に沿って貼り付け式冷却管を設けたことを特徴とす
るものである。

「作用　」 スキンプレートの内筒が、間隙を有して対向するスキン
プレート外筒の端部をつなぐ重ね継手として残るので、
この内筒がトンネル接合部周囲の地山に対する支保工と
して作用する。従って、貼り付け式冷凍管により、トン
ネル接合部周囲の地山へ形成される凍土は、止水効果を
期待しうる程度の小規模なもので十分である。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図ないし第６図を参照し
ながら説明する。これらの図において、前記第７図に示
した構成要素と同一の要素については同一符号を付しで
ある。

図において、符号Ｇは両端部から掘削してきたシールド
・トンネルの接合部付近の地山であり、地山Ｇ内では紙
面に対して右側に第１のトンネルＴａを掘削した第１の
シールド機ｌと、左側に他方のトンネルＴｂを掘削した
第２のシールド機２とが所定の間隔（約３０ｃｍ程度）
の地山Ｇｉを残した状態で向かい合っている。また、第
１のシールド唆１の後方に形成されたトンネルＴａの壁
面は、セグメント３ａによって覆工されているとともに
、第２のシールド機２の後方に形成されたトンネルＴｂ
の壁面は、セグメント３ｂによって覆工が行なわれてい
る。そして、以上の構成において、第１のシールド機１
と第２のシールド機２は、築造すべきトンネルの両端側
からそれぞれトンネルＴ　ａ　ｓＴｂを掘削してそれら
を途中で接合する構造の地中接合装置Ｓを構成している
。

前記第１のシールド機ｌは、円筒状に形成された第１外
側スキンプレート（外筒）ｌａと、この内部に収納され
、第１のシールド機１の軸線方向に摺動自在な掘削装置
本体１１とからなっている。

前記掘削装置本体１１は、略円筒状に形成された第１ス
キンプレート（内筒）ｌｌａと、その内部に設けられ、
このスキンプレートｌｌａと直角に固定された円板状の
第１仕切板１３と、この仕切板１３の後方（トンネルＴ
ａ側）に延在する前記第１スキンプレートｌｌａよりも
小径な第１支持筒１２で構成されている。前記第１仕切
板１３の前部には、第１カツタ装置１４が、その軸体１
５が第１仕切板１３に軸支されることで、取り付けられ
て　　　□いろ。前記第１支持筒１２は、ノール機構を
有する軸受部１６を介して、前記第１のシールド機ｌの
軸線方向に摺動自在に支持され、これにより第１カツタ
装置１４を含む掘削装置本体１１は、第１のシールド機
ｌの軸線方向に摺動自在に支持されている。また、前記
第１スキンプレートＩｌａには、その内周面に沿って貼
り付け式凍結管３０が設けられていると共に、この貼り
付け式凍結管３０は、必要に応じて図示されない凍結プ
ラントに接続される。

第１のシールド機ｌには、その第１外側スキンプレート
ｌａの内周面中程に、第１スキンプレート補助リングＩ
Ｏが設けられ、この背面（トンネルＴａ側）には、その
周方向に間隔を置いて）（敗の第１推進ジヤツキ１７が
固定されている。また、このスキンプレート補助リング
１０の後方には、同様に第１補助プレート１８が設けら
れると共に、この補助プレート１８には、前記第１のシ
ールド機１而方に向って押出ジヤツキ（駆動機構及び移
動機構）１９が取り付けられ、この押出ジヤツキ１９の
作用端１９ａ、は前記第１仕切仮１３背面に当接されて
いる。さらに、前記第１外側スキンプレートｌａと第１
スキンプレートｌｌａとの間の隙間には、たとえばウレ
タン製のりツブシール等の止水手段（図示略）が設けら
れている上に、掘進中には、注油管（図示略）によりグ
リス等が給脂され、該隙間に水などが侵入することを防
いでいる。そして、前記第１外側スキンプレート１ａと
掘削装置本体１１とは、通常の掘削時においては、図示
しない固定手段により固定されて一体となって動くよう
に構成されている。

一方、前記第２のシールド機２には、前記第１外側スキ
ンプレート１ａと同径の円筒状に形成された第２外側ス
キンプレート２ａが設けられており、この外側スキンプ
レート２ａ先端部には、これに直交するように第２仕切
板２３が設けられている。

また、この仕切板２３の前部には、第２カツタ装置２４
が、その軸体２５が第２仕切板２３に軸支されることで
、取り付けられている。また、第２仕切仮２３の後方に
は、前記第２外側スキンプレート２ａより小径な第２支
持筒２２が設けられ、この支持筒２２が、シール機構を
存する軸受部２６を介して前記第２のシールド機２の軸
線方向に摺動自在に支持されろことで、前記第２カツタ
装置２４が、このシールド機２の軸線方向に摺動自在に
支持されている。

また、前記第２外側スキンプレート２ａは、内周面の中
程に第２スキンプレート補助リング２０を有しており、
このスキンプレート補助リング２０の背面（トンネルＴ
ｂ側）には、周方向にわたって複数の第２推進ジヤツキ
２７が取り付けられている。また、このスキンプレート
補助リング２０の後方には、前記第１のシールド機１と
同様に、第２補助プレート２８が設けられると共に、こ
の補助プレート２８には、前記第２のシールド機２而方
に向って引き込みジヤツキ２９（移動機構）が取り付け
られ、この引き込みジヤツキ２９の作用端２９ａは前記
第２仕切板２３背面に当接されている。また、第２外側
スキンプレート２ａと第２カツタ装置２４とは、通常の
掘削時においては図示されない固定手段により固定され
て一体となって動くように構成されている。

次に、第２図ないし第６図を用いて本発明の地中接合方
法について説明する。

（ｉ）　　一本のトンネルを、まず、紙面に対して右側
から第１のシールドｔｉ　ｔを用いて第１カツタ装置１
４により地山Ｇを掘削し、その掘削した坑の壁面にセグ
メント３ａにより覆工を行い、そのセグメント３ａに反
力を取って第１推進ジヤツキ１７を作動させろことによ
り一方のトンネルＴ　ａを築造していくと共に、左側か
ら第２のシールド機２を用いて第２カツタ装置２４によ
り地山Ｇを掘削し、その掘削しｒ二坑の壁面にセグメン
ト３ｂの覆工を行い、そのセグメント３ｂに反力を取っ
て第２推進ジヤツキ２７を作動させることにより他方の
トンネルＴｂを築造していく。そして、接合地点におい
て第１のシールド機ｌと第２のシールド機２とを、第２
図に示すように、所定長さの地山Ｇｉ（約３０ｃｍ　）
を残して対向させる。

（１１）次に、第１のシールド機１の第１外側スキンプ
レート１ａと旧劇装置本体ｌｌとの固定手段、および第
２のシールド機２の第２外側スキンプレート２ａと第２
カツタ装置２４との固定手段を解除する。

（ｉｉｉ）　　次に、第３図に示すように、第１及び第
２外側スキンプレートＬａ、　２ａはそのままの状態で
、前記引き込みジヤツキ２９を駆動することで、第２カ
ツタ装置２４を第２外側スキンプレート２ａに対して摺
動させながら、前記第２スキンプレー１・補助リング２
０と当接する位置まで後退させると同時に、第１カツタ
装置１４及び押出ジヤツキ１９を駆動することで、２台
のシールド機１，２間に残された地山Ｇ１を掘削しつつ
、掘削装置本体１１を、その第１スキンプレートＩｌａ
を第１外側スキンプレート１ａに対して摺動させながら
前進させる。

（ｉｖ）Ｈ記掘削装置本体１１の第１スキンプレート１
１ａが摺動移動して、第４図に示すように、ちょうど第
１及び第２外側スキンプレートｌａ、　２ａとの隙間を
またいでこれを塞ぐ位置に達したならば、掘削装置本体
１１の前進を停止する。また同時に、前記第１スキンプ
レートｌｌａの内周面に設けられた貼り付け式凍結管３
０内に、図示されない凍結プラントから移送されたブラ
インを循環させ、これによりトンネル接合部の地山Ｇｉ
を囲むように、第１及び第２外側スキンプレートｌａ、
　２ａの外周部の地山に凍土Ｇｆを形成する。

（ｖ）次に、第５図に示すように、掘削装置本体１１を
、その第１スキンプレートｌｌａを残した状態で解体す
ると同時に、第２のシールド機２の第２カツタ装置２４
及び第１１第２推進ジヤツキ１７．２７も解体する。

これにより、トンネルＴａとトンネルＴｂとが貫通して
一本のトンネルが形成される。

（ｖｉ）　　その後、第１及び第２外側スキンプレート
ｌａ、２ａの間に形成される隙間をその内側から覆う状
態で残った前記第１スキンプレートｌｌａの両端部を、
それぞれこの第１外側スキンプレート１ａ、２ａの内側
から溶接して固定する。これにより、この第１スキンプ
レートｌｌａはちょうどスリーブ状をした重ね継手とし
て作用する。

（ｖｉｉ）　　そして最後に、スキンプレートの内側の
壁面にコンクリ−）３１を打設することにより接合部の
施工を完了させる。

「発明の効果」 以上説明したとおり、本発明によれば、掘削機本体解体
後において、スキンプレートの内筒を、間隙を何して対
向するスキンプレート外筒の端部をつなぐスリーブ状の
重ね継手としてこのスキンプレート外筒の内周面に残す
ことで、トンネル接合部周囲の地山に対する支保工を行
うことができ、従って、スキンプレート内筒に設けられ
た貼り付け式凍結管による前記凍土の形成規模を、止水
効果が期待しうる程度の小規模なものにしうるので、ト
ンネル接合作業に要する工費や工期を大幅に低減するこ
とが可能である。また、本発明によれば、前記凍土形成
規模の小規模化により、従来の凍結工法で必要とされて
いた穿孔式凍結管が不要となり、その設置に要する工期
、コストが不要となると共に、凍土の温度計測管理の省
力化が可能になり、かつ、凍結時の凍土膨張及び解凍時
の地盤沈下の恐れが解消される、等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のうち第２の発明の一実施例であるシー
ルド・トンネルの地中接合装置を示す側断面図、第２図
ないし第６図はそれぞれ本発明のうち第１の発明の一実
施例であるシールド・トンネルの地中接合工法を説明す
る側断面図、第７図は従来のシールド・トンネルの地中
接合方法を説明する側断面図である。 Ｓ・・・・・・地中接合装置、 ■・・・・・・第１のシールド機、１ａ・・・・・・第
１外側スキンプレート（外筒）、２・・・・・・第２の
シールド機、２ａ・・・・・・第２外側スキンプレート
、１１・・・・・・掘削装置本体、ｌｌａ・・・・・・
第１スキンプレート（内筒）、２１ａ・・・・・・第２
スキンプレート、１４．２４・・・・・・カッタ装置、
１７．２７・・・・・・推進ジヤツキ、１９・・・・・
・押出ジヤツキ（駆動機構、移動機構）、２９・・・・
・・引き込みジヤツキ（移動機構）、３０・・・・・・
貼り付け式凍結管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前部に設けられたカッタ装置により地山を掘削し
   つつ、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てながら
   地中を推進するシールド機を２台用い、築造すべきトン
   ネルの両端側からそれぞれトンネルを掘削してそれらを
   途中で接合することによりトンネルを完成させる際のシ
   ールド・トンネルの地中接合工法であって、前記少なく
   とも一方のシールド機のスキンプレートの先端部を外筒
   と内筒とにより二重に形成すると共に、この内筒の内周
   面に沿って貼り付け式凍結管を設け、これら２台のシー
   ルド機を一組としてトンネルを掘削する工程と、このト
   ンネル掘削工程終了直前において、一方のシールド機に
   よりトンネル接合部の地山を掘削しつつ、このシールド
   機の内筒を前進させ、この内筒により２台のシールド機
   のそれぞれのスキンプレート間を塞ぐ工程と、該工程と
   相前後して、前記一方のシールド機の内筒に設けられた
   貼り付け式凍結管により前記トンネル接合部周囲の地山
   を凍結させる工程と、前記内筒前進工程終了後、前記２
   台のシールド機のスキンプレートを残したままシールド
   機を解体し、さらに前記スキンプレートの内面にコンク
   リートを打設して前記接合部の壁面を覆工する工程とを
   具備してなるシールド・トンネルの地中接合工法。
2. （２）前部に設けられたカッタ装置により地山を掘削し
   つつ、内部で一次覆工用のセグメントを組み立てながら
   地中を推進するシールド機を２台一組として備え、築造
   すべきトンネルの両端部からそれぞれトンネルを掘削し
   てそれらを途中で接合する構造の地中接合装置であって
   、前記少なくとも一方のシールド機のスキンプレートが
   外筒と内筒とにより二重に形成されていると共に、この
   シールド機には前記内筒をシールド機の軸線方向に摺動
   させる駆動機構が設けられ、さらに、前記双方のシール
   ド機にはそれぞれのカッタ装置をこのシールド機の軸線
   方向に移動させる移動機構が設けられていると共に、前
   記一方のシールド機の内筒には、その内周面に沿って貼
   り付け式冷却管が設けられていることを特徴とするシー
   ルド・トンネルの地中接合装置。