JP3579704B2 - 水中シールド工法およびシールドマシン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中シールド工法およびシールドマシンに関するものである。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
従来、水底トンネルの施工においては、沈埋工法、シールド工法などが用いられている。シールド工法による水底トンネルは、掘削土量が少なく、大規模な躯体製作ヤードを必要としない等の利点があるが、土被りが大きく、トンネルの計画高が深くなるという短所がある。そこで本発明は、水中シールド工法において土被りを減らし、かつシールドマシンの後方に構築したセグメントトンネルを効率良く埋め戻すことを課題とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための手段として本発明の手段として本発明は、後方にセグメントを組み立てながらシールドマシンを水中において推進させ、推進に際して取り除いたシールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に流入させ、シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達する埋戻し管を介して後方の既設セグメントを埋め戻すことを特徴とした、水中シールド工法を提供する。
【０００７】
また、上記に記載の水中シールド工法において、シールドマシン内に流入させた土砂の一部は後方既設セグメントの埋戻しに使用し、他の部分はシールドマシン内の排泥設備を介してトンネル後方より搬出することを特徴とした、水中シールド工法を提供する。
【０００８】
そして、シールドマシンの切羽側の土砂の一部を水上からの掘削手段で取り除き、後方にセグメントを組み立てながらシールドマシンを水中において推進させ、推進に際して取り除いたシールドマシンの切羽側の土砂の他の部分をシールドマシン内に流入させ、シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達する埋戻し管を介して後方の既設セグメントを埋め戻すことを特徴とした、水中シールド工法を提供する。
【０００９】
さらに、上記に記載の水中シールド工法に用いるシールドマシンにおいて、シールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に取り込む手段と、シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達してシールドマシン内に取り込んだ土砂を後方の既設セグメントの周囲まで搬送する埋戻し管と、を有することを特徴とした、シールドマシンを提供する。
【００１０】
また、上記に記載の水中シールド工法に用いるシールドマシンにおいて、シールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に取り込む手段と、シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達してシールドマシン内に取り込んだ土砂の一部を後方の既設セグメントの周囲まで搬送する埋戻し管と、取り込んだ土砂の他の部分をトンネル後方より搬出する排泥設備と、を有することを特徴とした、シールドマシンを提供する。以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１１】
【発明の実施の形態１】
＜イ＞シールドマシンの構造
図１に示すように、本実施の形態１のシールドマシン１００は、前面にカッタ装置を設けない構造である。円筒形や矩形のスキンプレートの前面に隔壁１１０を有し、その底部側に土砂取込口１１１が開設されている。また、必要に応じて土砂取込口１１１を受けるように外側に刃口１１２を突設する。なお、土砂の取り込みを容易にするためには、カッタ装置や攪拌装置を設ける場合もある。
【００１２】
土砂取込口１１１の内部には、土砂取込装置１２０が装備され、トンネル後方の所定の排土場所まで到達する排泥管１２１の一端が連通している。なお、シールドマシン１００内には、シールドジャッキ１３０やセグメント自動組立装置１３１のほか、排泥設備などのシールドトンネルの施工に必要な設備を配備している。
【００１３】
＜ロ＞シールドマシンの推進
シールドマシン１００の後方にセグメント２００を組立ながら、シールドジャッキ１３０によりシールドマシン１００を推進させる。このとき、土被りはゼロか非常に小さい状態で推進させる。シールドマシン１００の切羽側の土砂は、水上の浚渫船３００などの掘削手段によって掘削する。これによって、シールドマシン１００の推進力を軽減させることができる。
【００１４】
切羽側の土砂のうちシールドマシン１００の底部付近の掘り残した土砂は、土砂取込口１１１から土砂取込装置１２０内に流入させ、排泥管１２１を介してトンネル後方より排出する。このように、浚渫船３００による掘削と、シールドマシン１００の推進力による土砂の取込によって、切羽側の土砂を取り除くことができるため、シールドマシン１００の前面にカッタ装置を設ける必要が無い。なお、図示しないが、土砂取込口１１１の付近に、外側に向けてジェット式や機械式の土砂攪拌装置を設けておき、土砂の取込を容易にすることも考えられる。
【００１５】
構築完了したトンネルの底部には、移動可能な作業台２１０を連続的に設置し、排泥管１２１等をその上に搭載することによってシールドマシン１００の推進に追従できるようにする。また、埋戻し前のトンネルの浮上を防止するため、シールドマシン１００の推進に追従して前進するウェイト台車２２０を設置する。
【００１６】
＜ハ＞後方既設セグメントの埋戻し
浚渫船３００により掘削した土砂は、水上の搬送手段を介して後方の既設セグメント２００の周囲まで逐次搬送して、埋戻し土砂４００とする。従って、シールドマシン１００の推進に追従して、効率的に既設セグメント２００の埋め戻しが可能となる。
【００１７】
搬送手段の具体例としては、浚渫船３００の後方にベルトコンベア台船３１０を連結し、これらの船上に、土砂を投入するホッパ３２０と、搬送するべルトコンベア３３０と、後方の既設セグメント２００の周囲に土砂を投入する複数のトレミー管３４０とより構成したもの等が考えられる。なお、搬送手段の途上において、掘削土砂の流動化又は固化材の混合による土質の改良等を行うと良い。
【００１８】
【発明の実施の形態２】
＜イ＞シールドマシンの構造
図２、３に示すように、本実施の形態２のシールドマシン５００は、前面にカッタ装置を設けない構造である。スキンプレートの前面に隔壁５１０を有し、その底部側に土砂取込口５１１が開設されている。また、隔壁５１０の前方には、土砂取込口５１１を受けるように外側に刃口５１２を突設する。なお、土砂の取り込みを容易にするためには、カッタ装置や攪拌装置を設ける場合もある。
【００１９】
土砂取込口５１１の内部には、土砂取込装置５２０が装備され、トンネル内に設置した土砂選別プラント５３０との間を土砂取込管５２１により連通されている。土砂選別プラント５３０は、取込んだ土砂のうち埋戻しに必要分を選別する機能を有し、不要分は排泥管５３１等の排泥設備を介して、トンネル後方の所定の排土場所に搬出される。
【００２０】
必要分の土砂は、土砂改良プラント５４０等に送られ、そこで、流動化又は固化材の混合による土質の改良が行なわれる。また、土砂改良プラント５４０には埋戻し管５５０の一端が連通している。この埋戻し管５５０は、シールドマシン５００のスキンプレートの例えば上面を貫通して、後方の既設セグメント６００まで到達している。
【００２１】
また、埋戻し管５５０は、埋戻しを均等に効率良く行えるように、セグメント６００上で枝分かれしてかつ下方に伸びた複数の分岐管５５１を有している。このとき、埋戻し管を複数の独立した配管で構成する場合もある。さらに、シールドマシン５００の推進に追従できるように、セグメント６００上の埋戻し管５５０には、ローラーなどの移動装置５５２を設けておく。
【００２２】
なお、シールドマシン５００内には、シールドジャッキ５６０やセグメント自動組立装置５６１等のほか、シールドトンネルの施工に必要な設備を配備している。
【００２３】
＜ロ＞シールドマシンの推進
シールドマシン５００の後方にセグメント６００を組立ながら、シールドジャッキ５６０によりシールドマシン５００を推進させる。このとき、シールドマシン５００の切羽側の土砂は、推進力によって土砂取込口５１１から土砂取込装置５２０内に取り込む。
【００２４】
このように、シールドマシン５００の推進力による土砂の取り込みによって、切羽側の土砂を取り除くことができるため、シールドマシン５００の前面にカッタ装置を設ける必要が無い。なお、図示しないが、土砂取込口５１１の付近に、外側に向けてジェット式や機械式の土砂攪拌装置を設けておき、土砂の取込を容易にすることも考えられる。
【００２５】
構築完了したトンネルの底部には、移動可能な作業台６１０を連続的に設置し、土砂選別プラント５３０、土砂改良プラント５４０、排泥管５３１をその上に搭載することによってシールドマシン５００の推進に追従できるようにする。また、埋戻し前のトンネルの浮上を防止するため、シールドマシン５００の推進に追従して前進するウェイト台車６２０を設置する。
【００２６】
＜ハ＞後方既設セグメントの埋戻し
土砂取込装置５２０に取込んだ土砂は、土砂取込管５２１を介して土砂選別プラント５３０に送り、不要分は排泥管５３１を介してトンネル後方に逐次排土する。必要分は土砂改良プラント５４０で改良した後、埋戻し管５５０を介して後方の既設セグメント６００の周囲まで逐次搬送し、埋戻し土砂７００とする。従って、シールドマシン５００の推進に追従して、効率的に既設セグメント６００の埋め戻しが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態３】
実施の形態２のシールドマシン５００を用いて推進する際に、切羽土砂の一部を、実施の形態１で用いたような浚渫船３００により水上から掘削する場合もある。水上からの浚渫土量とシールドマシン５００内への取り込み土量とをバランスさせ、掘削土砂の一部を浚渫土として水上経由で処分する。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されるため、以下のような効果を得ることができる。
＜イ＞切羽側の土砂を、水上の搬送手段又はシールドマシン内の埋戻し管を介して、後方の既設セグメントの周囲に逐次搬送できる。従って、シールドマシンの推進に追従して、効率的に既設セグメントの埋め戻しが可能となる。
【００２９】
＜ロ＞推進に追従して逐次埋戻しを行なうため、セグメントが水中に露出する期間が短くて済み、施工中のトンネルの安全性が向上する。
【００３０】
＜ハ＞シールドマシンの前面にカッタ装置を設けない構造の場合、経済的であると共に、故障も少なくて済む。
【００３１】
＜ニ＞土被りがゼロか非常に小さい状態でシールドマシンを掘進させるため、トンネルの計画高を浅くでき、トンネルの全長を短くすることができる。
【００３２】
＜ホ＞切羽土砂の一部を水上から掘削して浚渫土として処分することによって、掘削土砂の処分コストを低減することができる場合がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の説明図
【図２】本発明の実施の形態２の説明図
【図３】本発明の実施の形態２の説明図
Claims (5)
- 後方にセグメントを組み立てながらシールドマシンを水中において推進させ、
推進に際して取り除いたシールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に流入させ、
シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達する埋戻し管を介して後方の既設セグメントを埋め戻すことを特徴とした、水中シールド工法。 - 請求項１に記載の水中シールド工法において、
シールドマシン内に流入させた土砂の一部は後方既設セグメントの埋戻しに使用し、他の部分はシールドマシン内の排泥設備を介してトンネル後方より搬出することを特徴とした、水中シールド工法。 - シールドマシンの切羽側の土砂の一部を水上からの掘削手段で取り除き、後方にセグメントを組み立てながらシールドマシンを水中において推進させ、
推進に際して取り除いたシールドマシンの切羽側の土砂の他の部分をシールドマシン内に流入させ、
シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達する埋戻し管を介して後方の既設セグメントを埋め戻すことを特徴とした、水中シールド工法。 - 請求項１に記載の水中シールド工法に用いるシールドマシンにおいて、
シールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に取り込む手段と、
シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達してシールドマシン内に取り込んだ土砂を後方の既設セグメントの周囲まで搬送する埋戻し管と、を有することを特徴とした、シールドマシン。 - 請求項２に記載の水中シールド工法に用いるシールドマシンにおいて、
シールドマシンの切羽側の土砂をシールドマシン内に取り込む手段と、
シールドマシンのスキンプレートを貫通して内外に連通し、後方の既設セグメントまで到達してシールドマシン内に取り込んだ土砂の一部を後方の既設セグメントの周囲まで搬送する埋戻し管と、
取り込んだ土砂の他の部分をトンネル後方より搬出する排泥設備と、を有することを特徴とした、シールドマシン。
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