JP4879131B2

JP4879131B2 - Underground joining method of shield excavator

Info

Publication number: JP4879131B2
Application number: JP2007249540A
Authority: JP
Inventors: 和正広野; 淳二郎高橋
Original assignee: Okumura Corp
Current assignee: Okumura Corp
Priority date: 2007-09-26
Filing date: 2007-09-26
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2027-09-26
Also published as: JP2009079425A

Description

本発明は、シールド掘削機の地中接合方法に関し、特に、掘削径の異なる一対のシールド掘削機の外殻体を、地中において正面から接合一体化するためのシールド掘削機の地中接合方法に関する。 The present invention relates to a ground excavation method for a shield excavator, and more particularly to a ground excavation method for a shield excavator for integrating and integrating the outer shells of a pair of shield excavators having different excavation diameters from the front in the ground. About.

例えば都市部において、地中に上下水道用トンネルやその他のトンネルを形成するための工法として、シールド掘削機を用いたシールド工法や推進工法が多用されている。シールド掘削機は、例えばスキンプレートと呼ばれる円筒状の外郭体の先端部分に、切羽面を切削する回転カッターを備えると共に、回転カッターの後方に、隔壁によって仕切られたチャンバーや、排土機構等の諸設備を備えている。また、シールド掘削機を用いたシールド工法や推進工法では、発進立坑から到達立坑に向けてシールド掘削機を発進させると共に、シールドジャッキや元押しジャッキによって地中に押し込み、後方にセグメントや推進管を連設させながらトンネルを構築して行くことになる。 For example, in urban areas, a shield method and a propulsion method using a shield excavator are frequently used as a method for forming a water and sewer tunnel and other tunnels in the ground. The shield excavator includes, for example, a rotary cutter that cuts the face face at the tip of a cylindrical outer body called a skin plate, and a chamber partitioned by a partition wall, a soil removal mechanism, and the like behind the rotary cutter. It has various facilities. In the shield method and propulsion method using a shield excavator, the shield excavator is started from the start shaft to the destination shaft, and is pushed into the ground with a shield jack or a main push jack, and a segment or propulsion pipe is inserted backward. You will build a tunnel while connecting them.

一方、近年、シールド工法や推進工法では、発進立坑や到達立坑を構築する際の地上での制約が大きく、またこれらの立坑を数多く形成すると施工コストが増大することから、地中において、接合箇所の両側から掘進されてきた一対のシールド掘削機を、正面から直接接合一体化する工法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。また、シールド掘削機を用いた工法の種類やトンネルの種類によっては、掘削径の異なる一対のシールド掘削機を接合する必要もあることから、掘削径の異なる一対のシールド掘削機を、地中において直接接合一体化する技術も開発されている（例えば、特許文献２、特許文献３参照）。
特公平６−４９９６号公報特開平４−５５５９４号公報特開平８−１６５８８６号公報 On the other hand, in recent years, the shield method and the propulsion method have great restrictions on the ground when constructing start shafts and reaching shafts, and the construction cost increases if many of these shafts are formed. A construction method has been developed in which a pair of shield excavators excavated from both sides are directly joined and integrated from the front (see, for example, Patent Document 1). Also, depending on the type of construction method using the shield excavator and the type of tunnel, it may be necessary to join a pair of shield excavators with different excavation diameters. Techniques for direct bonding and integration have also been developed (see, for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
Japanese Examined Patent Publication No. 6-4996 JP-A-4-55594 JP-A-8-165886

しかしながら、上記従来の掘削径の異なる一対のシールド掘削機を地中において直接接合一体化する技術では、一方又は双方のシールド掘削機に対して、回転カッターのカッタースポーク部を径方向に伸縮可能に形成したり、外郭体を二重構造としてその間に貫入リングを進退可能に設置する等、特殊な構造に改造する必要を生じることになる。このため、シールド掘削機の構成が複雑になって設備費用が高くなり、施工コストの低減を図ることが難しくなる。 However, in the conventional technique of directly joining and integrating a pair of shield excavators with different excavation diameters in the ground, the cutter spoke portion of the rotary cutter can be expanded and contracted in the radial direction with respect to one or both shield excavators. There is a need to remodel it into a special structure, such as forming it, or setting the outer ring as a double structure so that the penetration ring can be moved forward and backward. For this reason, the configuration of the shield excavator becomes complicated, the equipment cost becomes high, and it becomes difficult to reduce the construction cost.

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、シールド掘削機を特殊な構造とすることなく、簡易且つ安価な構成によって、地中において掘削径の異なる一対のシールド掘削機の外殻体を接合一体化することを可能にするシールド掘削機の地中接合方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such a conventional problem, and a pair of shield excavations with different excavation diameters in the ground can be achieved by a simple and inexpensive configuration without using a shield excavator in a special structure. It is an object of the present invention to provide a ground excavation method for a shield excavator that enables the outer shell of the machine to be joined and integrated.

本発明は、掘削径の異なる一対のシールド掘削機の外殻体を、地中において正面から接合一体化するためのシールド掘削機の地中接合方法であって、地中における接合予定箇所及びこれの周囲の地盤に地盤改良を施す地盤改良工程と、掘削径が大きい方の大径シールド掘削機を、前記接合予定箇所まで先行して掘進させる先行掘進工程と、前記接合予定箇所の大径シールド掘削機に向けて、掘削径が小さい方の小径シールド掘削機を、これの先端カッターが前記大径シールド掘削機の先端カッターと近接するまで、前記大径シールド掘削機と同軸上に配置されるように掘進到達させる到達掘進工程と、前記小径シールド掘削機側から、当該小径シールド掘削機の先端カッター、隔壁、及び排土機構を撤去する小径部設備撤去工程と、前記小径シールド掘削機側から、前記大径シールド掘削機の先端カッターを撤去する大径部第１設備撤去工程と、前記小径シールド掘削機をさらに前進させ、これの外殻体の先端部を前記大径シールド掘削機の外殻体の内周面に密着接合する小径部接合工程と、前記大径シールド掘削機の隔壁及び排土機構を撤去する大径部第２設備撤去工程とを含むシールド掘削機の地中接合方法を提供することにより、上記目的を達成したものである。 The present invention relates to a ground excavation method for a shield excavator for joining and integrating outer shell bodies of a pair of shield excavators having different excavation diameters from the front in the ground. A ground improvement process for improving the ground around the ground, a prior excavation process for excavating a large-diameter shield excavator having a larger excavation diameter up to the planned joint location, and a large-diameter shield at the planned joint location A small-diameter shield excavator with a smaller excavating diameter is arranged coaxially with the large-diameter shield excavator until the tip cutter of the excavator comes close to the tip cutter of the large-diameter shield excavator. And the small diameter equipment excavation process for removing the tip cutter, bulkhead, and soil removal mechanism of the small diameter shield excavator from the small diameter shield excavator side, and the small diameter The large-diameter first excavator for removing the tip cutter of the large-diameter shield excavator from the yield excavator side, the small-diameter shield excavator is further advanced, and the tip of the outer shell body is moved to the large-diameter A shield excavator comprising a small-diameter portion joining step for tightly joining to the inner peripheral surface of the outer shell of the shield excavator, and a large-diameter second equipment removing step for removing the bulkhead and the soil removal mechanism of the large-diameter shield excavator. The above-mentioned object is achieved by providing an underground bonding method.

そして、本発明のシールド掘削機の地中接合方法によれば、前記大径部第１設備撤去工程の後に、前記先端カッターを撤去した後の前記大径シールド掘削機の外殻体の内周面から内方に突出させて、前記小径シールド掘削機の掘削径よりも小さな内径を有する円環帯板形状の当接リングプレートを接合固定するリングプレート接合工程を含み、前記小径部接合工程において、前記小径シールド掘削機の外殻体の先端部を前記当接リングプレートに当接させて密着接合することにより、前記当接リングプレートを介して前記小径シールド掘削機の外殻体の先端部を前記大径シールド掘削機の外殻体の内周面に密着接合させることがが好ましい。 And according to the underground joining method of the shield excavator of this invention, after the said large diameter part 1st equipment removal process, the inner periphery of the outer shell of the said large diameter shield excavator after removing the front-end | tip cutter A ring plate joining step for joining and fixing an annular ring plate-shaped contact ring plate that protrudes inward from the surface and has an inner diameter smaller than the excavation diameter of the small-diameter shield excavator, in the small-diameter portion joining step The tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator is brought into contact with the abutting ring plate by closely contacting the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator with the abutting ring plate. Is preferably closely bonded to the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator.

また、本発明のシールド掘削機の地中接合方法によれば、前記小径部設備撤去工程の後に、前記小径シールド掘削機の外殻体の先端部分に仮設隔壁を設置する隔壁設置工程を含んでいることがが好ましい。 In addition, according to the shield excavator underground joining method of the present invention, after the small-diameter portion equipment removal step, including a partition installation step of installing a temporary partition at the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator Preferably it is.

さらに、本発明のシールド掘削機の地中接合方法によれば、前記大径シールド掘削機は、後続してセグメントを組み立てるシールド工法のシールド掘削機であり、前記小径シールド掘削機は、後続して推進管を推進させる推進工法のシールド掘削機であり、前記大径シールド掘削機を用いたシールド工法によるトンネルの内径と、前記小径シールド掘削機を用いた推進工法によるトンネルの内径とが同じ内径となるように施工されることが好ましい。 Furthermore, according to the underground joining method of the shield excavator of the present invention, the large-diameter shield excavator is a shield excavator of a shield construction method for subsequently assembling segments, and the small-diameter shield excavator is It is a shield excavator of the propulsion method that propels the propulsion pipe, and the inner diameter of the tunnel by the shield method using the large-diameter shield excavator and the inner diameter of the tunnel by the propulsion method using the small-diameter shield excavator are the same inner diameter It is preferable to be constructed so as to be.

本発明のシールド掘削機の地中接合方法によれば、シールド掘削機を特殊な構造とすることなく、簡易且つ安価な構成によって、地中において掘削径の異なる一対のシールド掘削機の外殻体を接合一体化することができる。 According to the underground excavation method of the shield excavator of the present invention, the outer shells of a pair of shield excavators having different excavation diameters in the ground can be obtained by a simple and inexpensive configuration without using the shield excavator with a special structure. Can be joined and integrated.

図１〜図４に示す本発明の好ましい一実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法は、掘削径の異なる一対のシールド掘削機として、例えばシールド工法による掘削径が大きい方の大径シールド掘削機１０と、推進工法による掘削径が小さい方の小径シールド掘削機２０とを、これらの外殻体１１，２１同士を直接接合して、立坑を介することなく地中において一体化することにより、例えば上下水道用のトンネルを連通させた状態で形成する際に採用されたものである。 1 to 4, the shield excavator underground joining method according to a preferred embodiment of the present invention is a pair of shield excavators having different excavation diameters, such as a large-diameter shield having a larger excavation diameter by a shield method. By integrating the excavator 10 and the small-diameter shield excavator 20 having a smaller excavation diameter by the propulsion method by joining these outer shell bodies 11 and 21 directly in the ground without using a shaft. For example, it is adopted when forming a tunnel for water and sewage in communication.

また、本実施形態では、大径シールド掘削機１０を用いたシールド工法によるトンネル１２の仕上り内径と、小径シールド掘削機２０を用いた推進工法によるトンネル２２の仕上り内径とが、同じ内径となるように施工されるようになっている。シールド工法と推進工法とを併用して同じ仕上り内径のトンネル１２，２２を形成する場合、使用するシールド掘削機１０，２０の掘削径を推進工法のものよりもシールド工法のものの方を大きくする必要があることから、これらの掘削径の異なるシールド掘削機１０，２０の外郭体１１，２１を、簡易且つ安価な構成によって、地中において直接接合できるようにするために、本実施形態のシールド掘削機の地中接合方法が採用されたものである。 Further, in this embodiment, the finished inner diameter of the tunnel 12 by the shield method using the large-diameter shield excavator 10 and the finished inner diameter of the tunnel 22 by the propulsion method using the small-diameter shield excavator 20 are the same inner diameter. It is designed to be installed in When the tunnels 12 and 22 having the same finished inner diameter are formed by using the shield method and the propulsion method together, it is necessary to make the excavation diameter of the shield excavator 10 and 20 to be used larger than that of the propulsion method than the propulsion method. Therefore, the shield excavation according to the present embodiment is performed so that the outer bodies 11 and 21 of the shield excavators 10 and 20 having different excavation diameters can be directly joined in the ground with a simple and inexpensive configuration. The machine's underground bonding method was adopted.

ここで、本実施形態では、シールド工法は、シールド掘削機１０の後方に組み立てたセグメント１３から掘進反力を取りつつ、シールド掘削機１０を掘進させて行く公知の工法であり、シールド掘削機１０は、公知のシールド工法用のシールド掘削機と同様に、スキンプレートと呼ばれる円筒状の外郭体１１の先端部分に、切羽面を切削する先端カッター（回転カッター）１５を備えると共に、先端カッター１５の後方に、隔壁１６によって仕切られたチャンバー１７や、排土機構（図示せず。）等の諸設備を備えている。 Here, in this embodiment, the shield construction method is a known construction method in which the shield excavator 10 is dug while the excavation reaction force is taken from the segment 13 assembled behind the shield excavator 10. Is equipped with a tip cutter (rotating cutter) 15 for cutting the face surface at the tip of a cylindrical outer body 11 called a skin plate, as well as a shield excavator for a known shield method. On the rear side, various facilities such as a chamber 17 partitioned by a partition wall 16 and a soil removal mechanism (not shown) are provided.

また、推進工法は、シールド掘削機２０の後方に推進管２３を連設推進させつつ、発進立坑に設けた元押しジャッキにより押圧しながらシールド掘削機２０を掘進させて行く公知の工法であり、シールド掘削機２０は、公知の推進工法用のシールド掘削機と同様に、スキンプレートと呼ばれる円筒状の外郭体２１の先端部分に、切羽面を切削する先端カッター（回転カッター）２５を備えると共に、先端カッター２５の後方に、隔壁２６によって仕切られたチャンバー２７や、排土機構２８等の諸設備を備えている。 Further, the propulsion method is a known method in which the shield excavator 20 is dug while pressing the propelling pipe 23 continuously behind the shield excavator 20 while being pressed by a main push jack provided in the start shaft. The shield excavator 20 includes a tip cutter (rotary cutter) 25 that cuts the face face at the tip of a cylindrical outer body 21 called a skin plate, similarly to the known shield excavator for the propulsion method. Various facilities such as a chamber 27 partitioned by a partition wall 26 and a soil removal mechanism 28 are provided behind the tip cutter 25.

そして、本実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法は、シールド工法と推進工法による掘削径の異なる一対のシールド掘削機１０，２０の外殻体１１，２１を、地中において正面から接合一体化するための地中接合方法であって、図１〜図４に示すように、地中における接合予定箇所３０及びこれの周囲の地盤に地盤改良を施す地盤改良工程と、掘削径が大きい方のシールド工法による大径シールド掘削機１０を、接合予定箇所３０まで先行して掘進させる先行掘進工程と、接合予定箇所３０の大径シールド掘削機１０に向けて、掘削径が小さい方の推進工法による小径シールド掘削機２０を、これの先端カッター２５が大径シールド掘削機１０の先端カッター１５と近接するまで、大径シールド掘削機１０と同軸上に配置されるように掘進到達させる到達掘進工程と（図１参照）、小径シールド掘削機２０側から、当該小径シールド掘削機２０の先端カッター２５、隔壁２６、及び排土機構２７を撤去する小径部設備撤去工程と（図２参照）、小径シールド掘削機２０側から、大径シールド掘削機１０の先端カッター１５を撤去する大径部第１設備撤去工程と（図３参照）、小径シールド掘削機２０をさらに前進させ、これの外殻体２１の先端部２４を大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面に密着接合する小径部接合工程と（図４参照）、大径シールド掘削機１０の隔壁１６及び排土機構（図示せず。）を撤去する大径部第２設備撤去工程とを含んで構成されている。 The ground excavation method of the shield excavator according to the present embodiment joins the outer shell bodies 11 and 21 of the pair of shield excavators 10 and 20 having different excavation diameters by the shield method and the propulsion method from the front in the ground. It is an underground joining method for integration, and as shown in FIG. 1 to FIG. 4, a ground improvement process for improving the ground to the joint planned location 30 in the ground and the surrounding ground, and the excavation diameter is large. Of a large-diameter shield excavator 10 according to the shield method of construction in advance, and a forward excavation process for excavating to the joint planned location 30 and a propulsion with a smaller excavation diameter toward the large-diameter shield excavator 10 at the planned joint location 30 The small-diameter shield excavator 20 by the construction method is arranged coaxially with the large-diameter shield excavator 10 until the tip cutter 25 of the small-diameter shield excavator 20 comes close to the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10. A reaching excavation step for reaching the excavation (see FIG. 1), and a small-diameter shield excavator 20 side removing the tip cutter 25, the partition wall 26, and the soil removal mechanism 27 of the small-diameter shield excavator 20 ( 2), from the small-diameter shield excavator 20 side, the large-diameter first facility removal step of removing the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10 (see FIG. 3), and further advances the small-diameter shield excavator 20 A small-diameter portion joining step for tightly joining the tip 24 of the outer shell body 21 to the inner peripheral surface of the outer shell body 11 of the large-diameter shield excavator 10 (see FIG. 4), and a bulkhead of the large-diameter shield excavator 10 16 and the large diameter part 2nd equipment removal process which removes the soil removal mechanism (not shown).

また、本実施形態のシールド掘削機の地中接合方法は、大径部第１設備撤去工程の後に、先端カッター１５を撤去した後の大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面から内方に突出させて、小径シールド掘削機２０の掘削径よりも小さな内径を有する円環帯板形状の当接リングプレート１４を接合固定するリングプレート接合工程を含んでおり、小径部接合工程において、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部２４を当接リングプレート１４に当接させて密着接合することにより、当接リングプレート１４を介して小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部２４を大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面に密着接合させるようになっている。 Moreover, the underground joining method of the shield excavator of this embodiment is the inner peripheral surface of the outer shell 11 of the large-diameter shield excavator 10 after removing the tip cutter 15 after the large-diameter portion first facility removal step. A ring plate joining step for joining and fixing an annular ring plate-shaped contact ring plate 14 having an inner diameter smaller than the excavation diameter of the small-diameter shield excavator 20. In this case, the outer shell of the small-diameter shield excavator 20 is contacted via the contact ring plate 14 by bringing the tip 24 of the outer shell 21 of the small-diameter shield excavator 20 into contact with the abutment ring plate 14 and closely joining them. The tip portion 24 of 21 is tightly joined to the inner peripheral surface of the outer shell 11 of the large-diameter shield excavator 10.

さらに、本実施形態のシールド掘削機の地中接合方法は、小径部設備撤去工程の後に、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部分に仮設隔壁３１を設置する隔壁設置工程を含んでいる。 Furthermore, the underground joining method of the shield excavator of this embodiment includes a partition installation step of installing a temporary partition 31 at the tip of the outer shell body 21 of the small diameter shield excavator 20 after the small-diameter portion equipment removal step. Yes.

本実施形態では、地盤改良工程は、例えば高圧噴射攪拌工法、凍結工法、薬液注入工法等の公知の各種の地盤改良工法を用いて行うことができる。地盤改良工法は、地上からの作業によって地中の所定箇所の地盤を固化させる工法であり、地盤面を開削することなく安価に地盤を改良することができる。地盤改良工程によって、シールド掘削機１０，２０の接合予定箇所３０及びこれの周囲の地盤を予め固化させて改良しておくことにより、後述する小径部設備撤去工程や大径部第１設備撤去工程等において、周囲の地盤が崩壊したり、周囲の地盤から出水するのを、効果的に回避することが可能になる。 In the present embodiment, the ground improvement step can be performed using various known ground improvement methods such as a high-pressure jet stirring method, a freezing method, and a chemical solution injection method. The ground improvement construction method is a construction method in which the ground at a predetermined location in the ground is solidified by work from the ground, and the ground can be improved at low cost without cutting the ground surface. In the ground improvement process, the joint planned location 30 of the shield excavators 10 and 20 and the surrounding ground are solidified and improved in advance, so that the small diameter part equipment removal process and the large diameter part first equipment removal process described later are performed. For example, it is possible to effectively prevent the surrounding ground from collapsing or water from the surrounding ground.

先行掘進工程は、大径シールド掘削機１０を、一般のシールド工法と同様に、地盤改良された接合予定箇所３０に向けて掘進してゆくことにより行われる。シールド工法では、先端カッター１５によって切削された土砂を、後方の隔壁１６によって仕切られたチャンバー１７の内部に取り込み、泥水や泥土とした後に、排土機構を介して後方に排出する。また、シールド工法では、各種の測量装置を用いて、後続させるセグメント１３を組み立てつつ、シールド掘削機１０を接合予定箇所３０に向けて精度良く掘進して行くことができるようになっている。接合予定箇所３０までシールド掘削機１０を掘進したら、掘進作業を停止する。 The preceding excavation process is performed by excavating the large-diameter shield excavator 10 toward the planned joint location 30 whose ground has been improved in the same manner as a general shield method. In the shield construction method, the earth and sand cut by the tip cutter 15 is taken into the chamber 17 partitioned by the rear partition wall 16 and made muddy water or mud, and then discharged rearward through a soil removal mechanism. Further, in the shield method, the shield excavator 10 can be dug with high precision toward the planned joining location 30 while assembling the subsequent segment 13 using various surveying devices. Once the shield excavator 10 has been excavated to the joining planned location 30, the excavation work is stopped.

到達掘進工程は、小径シールド掘削機２０を、一般の推進工法と同様に、接合予定箇所３０に先行して到達した大径シールド掘削機１０に向けて掘進してゆくことにより行われる。推進工法では、先端カッター２５によって切削された土砂を、後方の隔壁２６によって仕切られたチャンバー２７の内部に取り込み、泥水や泥土とした後に、排土機構２８を介して後方に排出する。また、推進工法では、各種の測量装置を用いて、後方に推進管２３を連設して推進させつつ、大径シールド掘削機１０に向けて精度良く掘進して行くことができるようになっている。小径シールド掘削機２０を、大径シールド掘削機１０と対向させてこれと同軸上に配置されるように掘進させると共に、先端カッター２５が大径シールド掘削機１０の先端カッター１５と近接するまで到達させたら、掘進作業を停止する（図１参照）。 The ultimate excavation process is performed by excavating the small-diameter shield excavator 20 toward the large-diameter shield excavator 10 that has arrived prior to the planned joint location 30 in the same manner as a general propulsion method. In the propulsion method, the earth and sand cut by the tip cutter 25 is taken into the chamber 27 partitioned by the rear partition wall 26, converted into muddy water and mud, and then discharged rearward through the soil removal mechanism 28. Further, in the propulsion method, various surveying devices can be used to accurately dig toward the large-diameter shield excavator 10 while propelling the propulsion pipe 23 connected to the rear. Yes. The small-diameter shield excavator 20 is advanced so as to face the large-diameter shield excavator 10 so as to be arranged coaxially therewith, and until the tip cutter 25 comes close to the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10. If it is made, the excavation work is stopped (see FIG. 1).

小径部設備撤去工程では、接合予定箇所３０に到達した小径シールド掘削機２０から、先端カッター２５、隔壁２６、及び排土機構２７を解体撤去する（図２参照）。解体作業は、各種の解体工具やガス切断装置等を用いて容易に行うことができる。接合予定箇所３０及びこれの周囲の地盤が地盤改良されているので、隔壁２６や先端カッター２５を解体しても、周囲の地盤を崩落させることなく安全に作業を行うことができる。解体された諸設備は、外郭体２１や推進管２３の内部を介して例えば発進立坑まで搬送されて搬出されることになる。また、外郭体２１以外のその他の不要となったな設備もまた、この小径部設備撤去工程において撤去されることになる。さらに、チャンバー２７内に残っていた土砂や、小径シールド掘削機２０と大径シールド掘削機１０との間に残置された改良地盤３２も、この小径部設備撤去工程において撤去することができる。 In the small diameter portion equipment removal step, the tip cutter 25, the partition wall 26, and the soil removal mechanism 27 are dismantled and removed from the small diameter shield excavator 20 that has reached the planned joining location 30 (see FIG. 2). The dismantling operation can be easily performed using various dismantling tools, gas cutting devices, and the like. Since the joint planned location 30 and the ground around it are improved, even if the partition wall 26 and the tip cutter 25 are disassembled, the work can be safely performed without causing the surrounding ground to collapse. The dismantled facilities are transported through the outer body 21 and the propulsion pipe 23 to, for example, a start shaft and carried out. In addition, other unnecessary equipment other than the outer body 21 is also removed in the small diameter part equipment removal step. Furthermore, the earth and sand remaining in the chamber 27 and the improved ground 32 left between the small-diameter shield excavator 20 and the large-diameter shield excavator 10 can also be removed in the small-diameter portion equipment removal step.

なお、小径シールド掘削機２０を、本願出願人の出願に係る特開２００４−３４６６８８号公報に記載されているような、回収型掘削機としておくことにより、小径部設備撤去工程をよりスムーズに行うことが可能になる。 The small-diameter shield excavator 20 is a recovery-type excavator as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-346688, which is filed by the applicant of the present application. It becomes possible.

そして、本実施形態では、小径部設備撤去工程の後に、例えば小径シールド掘削機２０と大径シールド掘削機１０との間の改良地盤３２を撤去する作業に先立って、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部分に仮設隔壁３１を設置する隔壁設置工程を行うことが好ましい。隔壁設置工程では、図２及び図５に示すように、例えば先端カッター２５を撤去した後の外郭体２１の先端部分の内側において、中央部分を挟んだ両側に一対のＨ形鋼３３を、横方向に間隔をおいた状態で上下に立設させて両端部を支持リングプレート３６に溶着固定する。また各Ｈ形鋼３３の外側の一対の弓形部分を、鉄板３４を溶着固定することによって閉塞して、仮設隔壁３１を形成する。また、一対のＨ形鋼３３の間の中央部分には、複数の横矢板３５を着脱可能に嵌め込んでおき、改良地盤３２や大径シールド掘削機１０の先端カッター１５を撤去する作業を行う際には、横矢板３５を取り外して、小径シールド掘削機２０と大径シールド掘削機１０との間の作業空間に出入りする。 In the present embodiment, after the small-diameter portion equipment removal step, for example, prior to the work of removing the improved ground 32 between the small-diameter shield excavator 20 and the large-diameter shield excavator 10, It is preferable to perform a partition installation step of installing a temporary partition 31 at the tip of the shell body 21. In the partition wall installation step, as shown in FIGS. 2 and 5, for example, inside the distal end portion of the outer body 21 after the distal end cutter 25 is removed, a pair of H-section steels 33 are horizontally disposed on both sides sandwiching the central portion. The both ends are welded and fixed to the support ring plate 36 by standing up and down with a gap in the direction. Further, a pair of arcuate portions on the outer side of each H-shaped steel 33 are closed by welding and fixing an iron plate 34 to form a temporary partition wall 31. In addition, a plurality of cross sheet piles 35 are detachably fitted in the central portion between the pair of H-section steels 33, and the improved ground 32 and the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10 are removed. At that time, the horizontal sheet pile 35 is removed and the work space between the small-diameter shield excavator 20 and the large-diameter shield excavator 10 enters and exits.

隔壁設置工程によって仮設隔壁３１を設けることにより、万が一の周辺地盤の崩壊や出水に備えることが可能になり、より安全に作業を行うことが可能になる。 By providing the temporary partition wall 31 by the partition wall installation step, it becomes possible to prepare for the collapse of the surrounding ground and water discharge in the unlikely event, and it becomes possible to perform the work more safely.

大径部第１設備撤去工程では、隔壁２６や先端カッター２５等を撤去した小径シールド掘削機２０側からの作業によって、大径シールド掘削機１０の先端カッター１５を撤去する（図３参照）。大径シールド掘削機１０の先端カッター１５を撤去する作業は、例えば小径シールド掘削機２０と大径シールド掘削機１０との間に残置されていた改良地盤３２（図２参照）を撤去してから、各種の解体工具やガス切断装置等を用いて容易に行うことができる。解体された先端カッター１５は、小径シールド掘削機２０の外郭体２１や推進管２３の内部を介して例えば発進立坑まで搬送されて搬出されることになる。また、大径シールド掘削機１０のチャンバー１７内に残っていた土砂や不要となった設備もまた、この大径部第１設備撤去工程において撤去されることになる。 In the large-diameter first facility removal step, the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10 is removed by work from the small-diameter shield excavator 20 side from which the partition wall 26 and the tip cutter 25 are removed (see FIG. 3). The operation of removing the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10 is performed after, for example, removing the improved ground 32 (see FIG. 2) left between the small-diameter shield excavator 20 and the large-diameter shield excavator 10. It can be easily performed using various dismantling tools, gas cutting devices, and the like. The disassembled tip cutter 15 is conveyed to, for example, a start shaft through the outer body 21 of the small-diameter shield excavator 20 and the inside of the propelling pipe 23 and is carried out. Moreover, the earth and sand remaining in the chamber 17 of the large-diameter shield excavator 10 and the unnecessary equipment are also removed in the large-diameter portion first equipment removal step.

リングプレート接合工程では、先端カッター１５を撤去した後の大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面に円環帯板形状の当接リングプレート１４を接合固定する（図４参照）。当接リングプレート１４は、例えば厚さ１０ｍｍ程度の鉄板からなり、大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内径と略等しい外径を有すると共に、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の内径よりも小さな内径を有する、例えば３５０ｍｍ程度の幅の円環帯板形状に形成されている。当接リングプレート１４は、例えば先端カッター１５が撤去された後のチャンバー１７の先端部分において、外殻体１１の内周面に沿って配置されると共に、内方に突出した状態で強固に溶着固定され、小径シールド掘削機２０側の外殻体２１の先端部２４を当接させる当接面を形成する。 In the ring plate joining step, an annular ring plate-shaped contact ring plate 14 is joined and fixed to the inner peripheral surface of the outer shell 11 of the large-diameter shield excavator 10 after the tip cutter 15 is removed (see FIG. 4). . The contact ring plate 14 is made of, for example, an iron plate having a thickness of about 10 mm, has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the outer shell body 11 of the large-diameter shield excavator 10, and the outer shell body 21 of the small-diameter shield excavator 20. It is formed in an annular band plate shape having an inner diameter smaller than the inner diameter, for example, a width of about 350 mm. The contact ring plate 14 is disposed along the inner peripheral surface of the outer shell body 11 at the front end portion of the chamber 17 after the front end cutter 15 is removed, for example, and is firmly welded in a state protruding inward. A fixed contact surface is formed to contact the tip 24 of the outer shell 21 on the small-diameter shield excavator 20 side.

本実施形態では、小径部接合工程において、図６に示すように、大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面から内方に突出する当接リングプレート１４に向けて、小径シールド掘削機２０の外殻体２１をさらに前進させることにより、外殻体２１の先端部２４を当接リングプレート１４に当接させて密着接合する。小径シールド掘削機２０の外殻体２１の前進は、発進立坑に設けた元押しジャッキからの押圧によって、推進管２３の前進を伴いつつ容易に行うことができる。また外殻体２１の先端部２４の当接リングプレート１４への密着接合は、これらを溶接することによって容易に行うことができる。外殻体２１の先端部２４が当接リングプレート１４に密着接合されることにより、当接リングプレート１４を介して小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部２４が大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面に密着接合されると共に、大径シールド掘削機１０の外殻体１１と小径シールド掘削機２０の外殻体２１とが強固に接合一体化されることになり、周囲の地盤からの土圧や水圧を安定した状態で支持して、以後のトンネル１２，２２の構築作業等を容易且つ安全に行うことが可能になる。 In the present embodiment, in the small diameter portion joining step, as shown in FIG. 6, the small diameter shield is directed toward the contact ring plate 14 projecting inward from the inner peripheral surface of the outer shell 11 of the large diameter shield excavator 10. By further advancing the outer shell body 21 of the excavator 20, the front end portion 24 of the outer shell body 21 is brought into contact with the contact ring plate 14 to be closely bonded. The advancement of the outer shell body 21 of the small-diameter shield excavator 20 can be easily performed with the advancement of the propulsion pipe 23 by pressing from a main jack provided in the start shaft. In addition, the close joining of the front end portion 24 of the outer shell body 21 to the contact ring plate 14 can be easily performed by welding them. The distal end portion 24 of the outer shell body 21 of the small-diameter shield excavator 20 is connected to the large-diameter shield excavator via the abutment ring plate 14 by tightly joining the distal-end portion 24 of the outer shell body 21 to the abutting ring plate 14. The outer shell body 11 of the large-diameter shield excavator 10 and the outer shell body 21 of the small-diameter shield excavator 20 are firmly joined and integrated. Thus, the earth pressure and water pressure from the surrounding ground can be supported in a stable state, and the subsequent construction work of the tunnels 12 and 22 can be easily and safely performed.

なお、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部２４を当接リングプレート１４へ密着接合したら、不要になった仮設隔壁３１を撤去する。また、例えば小径シールド掘削機２０の外殻体２１に設けた注入孔から、外殻体１１，２１の外側に裏込め材を注入して、周囲の地盤の空隙に充填することにより、さらに安定した状態で以後の作業を行うことが可能になる。 In addition, if the front-end | tip part 24 of the outer shell 21 of the small-diameter shield excavator 20 is tightly joined to the contact ring plate 14, the temporary partition wall 31 that is no longer needed is removed. Further, for example, a backfill material is injected into the outer side of the outer shell bodies 11 and 21 from an injection hole provided in the outer shell body 21 of the small-diameter shield excavator 20, and is further stabilized by filling the voids in the surrounding ground. The subsequent work can be performed in this state.

大径部第２設備撤去工程では、小径シールド掘削機２０側からの作業によって、及び／又は大径シールド掘削機１０側からの作業によって、大径シールド掘削機１０の隔壁１６及び排土機構を撤去する。これらの撤去作業は、各種の解体工具やガス切断装置等を用いて容易に行うことができる。解体されたこれらの諸設備は、各シールド掘削機１０，２０の外郭体１１，２１や、推進管２３あるいは組み立てたセグメント１３の内部を介して、例えば発進立坑まで搬送されて搬出されることになる。 In the large-diameter second facility removal step, the bulkhead 16 and the soil removal mechanism of the large-diameter shield excavator 10 are operated by work from the small-diameter shield excavator 20 side and / or by work from the large-diameter shield excavator 10 side. Remove. These removal operations can be easily performed using various dismantling tools, gas cutting devices, and the like. These dismantled facilities are transported to the start shaft, for example, through the outer bodies 11 and 21 of the shield excavators 10 and 20, the propulsion pipes 23, or the assembled segments 13. Become.

これによって、大径シールド掘削機１０によるトンネル１２と、小径シールド掘削機２０によるトンネル２２とが一体として連通するので、以後の上下水道用のトンネルの構築作業等を、容易且つスムーズに行うことが可能になる。 As a result, the tunnel 12 formed by the large-diameter shield excavator 10 and the tunnel 22 formed by the small-diameter shield excavator 20 communicate with each other, so that the subsequent construction work of the tunnel for water and sewage can be performed easily and smoothly. It becomes possible.

そして、上述の構成を備える本実施形態のシールド掘削機の地中接合方法によれば、シールド掘削機を特殊な構造とすることなく、簡易且つ安価な構成によって、地中において掘削径の異なる一対のシールド掘削機１０，２０の外殻体１１，２１を接合一体化することが可能になる。すなわち、本実施形態では、地盤改良された接合予定箇所３０に先行して到達した大径シールド掘削機１０に向けて、小径シールド掘削機２０を到達させ、小径シールド掘削機２０の先端カッター２５等を撤去すると共に大径シールド掘削機１０の先端カッター１５を撤去し、好ましくは大径シールド掘削機１０の外殻体１１の内周面に当接リングプレート１４を接合固定して、小径シールド掘削機２０の外殻体２１の先端部２４を当接リングプレート１４に密着接合することによって、各シールド掘削機１０，２０の外殻体１１，２１を接合一体化する。従って、本実施形態によれば、先端カッターのカッタースポーク部を径方向に伸縮可能に形成したり、外郭体を二重構造としてその間に貫入リングを進退可能に設置する等の特殊な構造にシールド掘削機を改造することなく、簡易且つ安価な構成によって、掘削径の異なる一対のシールド掘削機１０，２０の外殻体１１，２１を容易に接合一体化することが可能になる。 And according to the underground joining method of the shield excavator of this embodiment provided with the above-mentioned configuration, a pair of different excavation diameters in the ground can be obtained by a simple and inexpensive configuration without using the shield excavator as a special structure. The outer shells 11 and 21 of the shield excavators 10 and 20 can be joined and integrated. That is, in this embodiment, the small-diameter shield excavator 20 is made to reach the large-diameter shield excavator 10 that has arrived prior to the joint location 30 that has been improved in the ground, and the tip cutter 25 of the small-diameter shield excavator 20 or the like. And the tip cutter 15 of the large-diameter shield excavator 10 is removed, and preferably, the contact ring plate 14 is joined and fixed to the inner peripheral surface of the outer shell 11 of the large-diameter shield excavator 10 to thereby excavate the small-diameter shield. The outer shells 21 and 21 of the shield excavators 10 and 20 are joined and integrated by tightly joining the tip 24 of the outer shell 21 of the machine 20 to the contact ring plate 14. Therefore, according to the present embodiment, the cutter spoke portion of the tip cutter is formed to be extendable in the radial direction, or shielded to a special structure such as a double outer structure and a penetrating ring installed therebetween so as to be able to advance and retract. Without modifying the excavator, it is possible to easily join and integrate the outer shell bodies 11 and 21 of the pair of shield excavators 10 and 20 having different excavation diameters with a simple and inexpensive configuration.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、大径シールド掘削機がシールド工法によるシールド掘削機で、小径シールド掘削機が推進工法によるシールド掘削機である必要は必ずしもなく、双方が共にシールド工法によるシールド掘削機であったり、双方が共に推進工法によるシールド掘削機である場合でも、本発明を適用することができる。また、大径シールド掘削機によるトンネルの内径と、小径シールド掘削機によるトンネルの内径とが同じ内径となるように施工される必要は必ずしもなく、異なる内径となるように施工することもできる。さらに、上下水道用のトンネルに限定されることなく、その他の種々の地下トンネルを構築するべく本発明を採用することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made. For example, it is not always necessary that the large-diameter shield excavator is a shield excavator by the shield method, and the small-diameter shield excavator is a shield excavator by the propulsion method. Even when the shield excavator is a propulsion method, the present invention can be applied. Moreover, it is not necessary to construct so that the inner diameter of the tunnel by the large-diameter shield excavator and the inner diameter of the tunnel by the small-diameter shield excavator have the same inner diameter, and the inner diameter may be different. Further, the present invention is not limited to water and sewage tunnels, and the present invention can be employed to construct other various underground tunnels.

また、リングプレート接合工程を設けて、大径シールド掘削機の外殻体の内周面から内方に突出させて設けた当接リングプレートに、小径シールド掘削機の外殻体の先端部を密着接合することによって、小径シールド掘削機の外殻体の先端部を大径シールド掘削機の外殻体の内周面に密着接合させる必要は必ずしもない。例えば、大径部第１設備撤去工程の後に、小径シールド掘削機をさらに前進させて、これの外殻体の先端部を大径シールド掘削機の外殻体の内側に配置し、例えば大径シールド掘削機の外殻体の内部からの作業によって、大径シールド掘削機の外殻体の内側面と、小径シールド掘削機の外殻体の先端部との間の隙間を埋めるようにして、閉塞プレートを溶着接合することにより、この閉塞プレートを介して、小径シールド掘削機の外殻体の先端部を大径シールド掘削機の外殻体の内周面に密着接合することもできる。 Also, a ring plate joining step is provided, and the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator is attached to the abutting ring plate that protrudes inward from the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator. By tightly joining, it is not always necessary to tightly join the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator to the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator. For example, after the large-diameter portion first facility removal step, the small-diameter shield excavator is further advanced, and the tip of the outer shell body is arranged inside the outer shell body of the large-diameter shield excavator. By working from the inside of the outer shell of the shield excavator, the gap between the inner surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator and the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator is filled. By welding the closing plate, the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator can be tightly bonded to the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator via the closing plate.

本発明の好ましい一実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法の作業工程を説明する略示断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the operation | work process of the underground joining method of the shield excavator which concerns on preferable one Embodiment of this invention. 本発明の好ましい一実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法の作業工程を説明する略示断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the operation | work process of the underground joining method of the shield excavator which concerns on preferable one Embodiment of this invention. 本発明の好ましい一実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法の作業工程を説明する略示断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the operation | work process of the underground joining method of the shield excavator which concerns on preferable one Embodiment of this invention. 本発明の好ましい一実施形態に係るシールド掘削機の地中接合方法の作業工程を説明する略示断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the operation | work process of the underground joining method of the shield excavator which concerns on preferable one Embodiment of this invention. 仮設隔壁を取り付けた状態を説明する、図２をＡ−Ａから見た略示正面図である。FIG. 3 is a schematic front view of FIG. 2 as viewed from AA, explaining a state in which a temporary partition is attached. 小径シールド掘削機をさらに前進させて、外殻体の先端部を当接リングプレートに当接させる状況を説明する略示断面図である。It is a schematic sectional drawing explaining the situation where a small diameter shield excavator is advanced further, and the front-end | tip part of an outer shell body is contact | abutted to a contact ring plate.

Explanation of symbols

１０大径シールド掘削機
１１大径シールド掘削機の外殻体
１２大径シールド掘削機によるトンネル
１３セグメント
１４当接リングプレート
１５大径シールド掘削機の先端カッター
１６大径シールド掘削機の隔壁
１７大径シールド掘削機のチャンバー
２０小径シールド掘削機
２１小径シールド掘削機の外殻体
２２小径シールド掘削機によるトンネル
２３推進管
２４小径シールド掘削機の外殻体の先端部
２５小径シールド掘削機の先端カッター
２６小径シールド掘削機の隔壁
２７小径シールド掘削機のチャンバー
２８小径シールド掘削機の排土機構
３０接合予定箇所
３１仮設隔壁
３２改良地盤
３３Ｈ形鋼
３４鉄板
３５横矢板
３６支持リングプレート 10 Large-diameter shield excavator 11 Outer shell of large-diameter shield excavator 12 Tunnel by large-diameter shield excavator 13 Segment 14 Contact ring plate 15 End cutter 16 of large-diameter shield excavator Large-diameter shield excavator bulkhead 17 Large Small-diameter shield excavator chamber 20 Small-diameter shield excavator 21 Small-diameter shield excavator shell 22 Small-diameter shield excavator tunnel 23 Propulsion pipe 24 Small-diameter shield excavator tip 25 Small-diameter shield excavator tip cutter 26 Small-diameter shield excavator partition 27 Small-diameter shield excavator chamber 28 Small-diameter shield excavator earth removal mechanism 30 Joint location 31 Temporary partition 32 Improved ground 33 H-section steel 34 Iron plate 35 Cross-sheet pile 36 Support ring plate

Claims

A shield excavator underground joining method for joining and integrating outer shell bodies of a pair of shield excavators with different excavating diameters from the front in the ground,
A ground improvement process for improving the ground to the joint planned location in the ground and the surrounding ground,
A preceding excavation step of excavating a large-diameter shield excavator having a larger excavation diameter up to the joint planned location;
The small-diameter shield excavator with the smaller excavating diameter is directed toward the large-diameter shield excavator at the planned joining position until the tip cutter is close to the tip cutter of the large-diameter shield excavator. A reaching digging process for digging to be arranged coaxially with the machine,
From the small-diameter shield excavator side, a small-diameter portion equipment removal step of removing the tip cutter, bulkhead, and soil removal mechanism of the small-diameter shield excavator,
From the small-diameter shield excavator side, the large-diameter portion first equipment removal step of removing the tip cutter of the large-diameter shield excavator,
The small-diameter shield excavator is further advanced, and a small-diameter portion joining step for tightly joining the tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator to the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator;
An underground joining method for a shield excavator, including a large diameter portion second facility removal step of removing the bulkhead and excavation mechanism of the large diameter shield excavator.

After the large-diameter portion first facility removal step, the digging diameter of the small-diameter shield excavator is protruded inward from the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator after removing the tip cutter. A ring plate joining step for joining and fixing an annular ring plate-shaped contact ring plate having a smaller inner diameter, and in the small diameter portion joining step, the abutting portion of the outer shell of the small diameter shield excavator The tip of the outer shell of the small-diameter shield excavator is in close contact with the inner peripheral surface of the outer shell of the large-diameter shield excavator through the abutment ring plate The method of underground joining of a shield excavator according to claim 1 to join.

3. The shield excavator ground bonding method according to claim 1, further comprising a partition wall installation step of installing a temporary partition wall at a tip portion of an outer shell of the small diameter shield excavator after the small diameter portion facility removal step.

The large-diameter shield excavator is a shield excavator of a shield method that subsequently assembles a segment, and the small-diameter shield excavator is a shield excavator of a propulsion method that subsequently propels a propulsion pipe, and the large diameter The inner diameter of the tunnel by the shield method using a shield excavator and the inner diameter of the tunnel by the propulsion method using the small-diameter shield excavator are constructed so as to have the same inner diameter. Ground bonding method for shield excavator.