JPS5933753B2 - 地中切拡げ式シ−ルド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、第４期層等の比較的硬い地盤においてシー
ルド工法により）ンネルを掘進し、途中の任意場所にお
いてトンネル断面を容易に切拡げて拡巾部を構築するこ
とができる地中切拡げ式シールド工法に関するものであ
る。

従来、電カケープルや通信ケーブル等を敷設するシール
ドトンネルにおいてケーブルジヨイントを行なうスペー
スは立坑によって確保されていたが、近年、都市におけ
るトンネルの場合は、環境条件等により立坑を設けるこ
とが困難になってきている。

このため地中でトンネルを切拡げて拡巾部を築造する必
要がある。

従来、シールドトンネルの地中切拡げ工法としては、凍
結工法、薬注工法、めがねシールド工法等が知られてい
るが、これらの工法には下記の欠点がある。

（１）凍結工法：拡巾対象領域を内包する地盤を凍結さ
することによシ、地山強度を増加させて掘削し、所要空
間を確保できる構造物を作る工法であシ、地山掘削時の
安全性は極めて高いが、地質によっては、凍結時の地盤
の凍上、解凍時の地盤の沈下環の現象が発生すると共に
工費が高いという欠点がある。

（２）薬注工法：拡巾対象領域を内包する地盤に薬液を
注入して固結することにより、地山強度を増加させて掘
削し、所要空間を確保できる構造物を作る工法であるが
、その信頼性に乏しいので、薬注工法単独で地盤安定を
計ることは困難であ〃、かつ工費が高いという欠点があ
る。

（３）めがねシールド工法：シールドトンネルを２本並
列に掘削し、その間に坑内からバイブルーフ等を挿入し
て地山な押えてから、トンネル間の土砂を掘削し、所要
空間を確保する工法であり、地下鉄用のトンネルの場合
は、単線シールドトンネルを並列させて複線とし、拡巾
個所を駅部として使用できるが、電カケープルや通信ケ
ーブル用のトンネルの場合は、並列シールドを同時に掘
進する必要がないので、実現性に乏しく、シかも広い用
地を必要とする欠点がある。

一方、トンネルを築造する場合、その断面形状としては
、円形、卵形、馬蹄形、矩形等があるハ躯体構造上およ
び安全性の点で、円形、卵形、馬蹄形等のように曲線で
構成されて閉合している断面が有利である。

すなわち、地山開放面近傍の応力状態を圧縮帯により構
成し、地山は引張力に対し極めて弱いので引張力が生じ
易い直線をもつ形状をなるべく避けることが重要である
。

この発明は、前述の欠点を排除し、躯体構造上有利な曲
線の輪郭またはこれに類似した輪郭を有する拡巾部をト
ンネル掘進途中の任意の位置で容易にかつ安全にしかも
経済的に施工できる地中切払げ式シールド工法を提供す
ることを目的とするものである。

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第１図ないし第６図はこの発明において用いられるシー
ルド機械の一例を示すものであって、前後方向に延長す
る下部半円節部７の上方に、これと共通の中心線を有す
る約１２０°〜１３０°の上部円弧筒部８が配置され、
下部半円筒部左右の上端部にはシールド機本体の横中心
線２付近に沿って外向きに突出する側方延長板９が連設
され、その側方延長板９の外端部と前記上部円弧筒部８
の下端部とは、その下端部から前記横中心線２に向かっ
て前記上部円弧筒部８を含む円からの突出量が漸進して
いる円弧状の側方突出部３を介して接続され、その側方
突出部３は上部円弧筒部８よ〃も曲率が小さく（半径が
大きい）なってお沙、前記下部半径筒部７．上部円弧筒
部８．側方延長板９および側方突出部３によシ−ルド機
テールが構成されている。

シールド機本体１の前部には、駆動装置１０によシ回転
される掘削用カッタ１１が設けられ、かつシールド機本
体１の後方内部すなわちシールドテール内には断面倒Ｕ
字状のゴム製テールバッキング１２が嵌設され、そのテ
ールバッキング１２の外周側部分１３はシールド機テー
ル１４に対しボルト１５および帯状座金１６により固定
されている。

シールド機テール内に円形のセグメントリング４を配置
した場合、シールド機テールの内周面とセグメントリン
グ４の外周面との間隙は、前記側方突出部３０部分で楔
状に拡大する。

このためテールバッキング１２の断面の巾を前記楔状間
隙の部分でこれに合致する楔状に変化させ、テールバッ
キング１２の内周面を円形にしてセグメントリング４の
全周にわたって密着させるようにする。

側方突出部３の前方の地盤を掘削する手段としては、側
方突出部３の内側に前方から後方に向かつてシールド機
本体中心側に偏位する斜面を設けて、側方突出部３の前
部の地盤を楔作用によ）圧砕または掻き落とす手段を採
用してもよく、ちるいは伸縮式掘削刃の先端が側方突出
部３に対向する位置に回動したときその伸縮式掘削刃が
カム作用により伸長する型式の掘削用カッタ（公知のコ
ピーカッタ）を使用してもよい。

シールド機本体１の内部にはシールドジヤツキ１８およ
びその他の装置が設けられるが、これは従来のシールド
機械の場合と同様であるので、その説明を省略する。

前述のように構成されたシールド機を使用してトンネル
を掘削すると共に、第７図に示すようにシールド機テー
ル内で円形のセグメントリング４を順次組立てて継ぎ足
しながら、セグメント覆工を構成していく。

トンネル掘進の途中でトンネルを切拡げて拡巾部６を築
造する場合は、まず第８図に示すように左右両側の下部
が前記側方突出部３と同様に外側に突出している特殊形
状の航中部上部セグメント５を既設のセグメントリング
４に連結し、かつ第９図に示すように、拡巾部上部セグ
メント５を、地山に挿入繋止したアンカーボルト等のア
ンカ一部材１９により支持して、セグメントリング４に
おける下半部のセグメントを外したとき、航中部上部セ
グメント５が脱落しないようにする。

また、地山の状態によっては、薬液注入２０等によシ地
山の強度増加および止水を計り、特に湧水が懸念される
個所ではウェルポイント２１等により水位低下を計る。

なお拡巾部６を掘削するとき崩壊する恐れがあるような
地山には安全のためにバイブルーフ２２を設けてもよい
。

前述のように、拡巾部６を掘削するのに必要な予備対策
を施したのち、拡巾部６を掘削形成していくと共に、そ
の拡巾部６の地山に金網２３を当接してアンカーボルト
２４により固定し、かつコンク！Ｊ−）２５を吹付けて
拡巾部の地山面を保持しながら所定断面の拡巾部を掘進
していく。

拡巾部６においては第１０図に示すように、シールド機
テールの上半部内面との間にほぼ均一な間隙が形成され
るように下部の厚さを外側に漸増させた前記航中部用上
部セグメント５と、その下部に連続する曲線を有する特
殊形状の航中部下部セグメント２６とを使用してプレハ
ブ構造の永久構造物すなわち覆工を組立築造する。

次に所要長さの拡巾部を施工したのち、再び前述のよう
に円形のセグメントリング４を使用して円形断面のトン
ネルを掘進していく。

なお円形断面部および拡巾部のセグメントの内側にコン
クリートの２次覆工を施してもよく、また拡巾部の下半
部の永久構造物としてはセグメントを使用しないで鉄筋
コンクリート構造のものを設けてもよい。

前記側方突出部３は、円弧状であることが好ましいが、
直線状であってもよい。

また前記実施例の場合は、側方突出部３がシールド機本
体１の全長にわたって延長しているが、地山が比較的軟
質である場合は、シールド機テールにのみ図示のような
形状の側方突出部を設け、その側方突出部の突出量をシ
ールド機本体の前方に向かって漸次少なくして、シール
ド機本体の前端またはそれよシも手前の部分で側方突出
部を消滅させてもよい。

この発明によれば、円形シールド機本体１の上半部の左
右両側にその横中心線２に向かって前記円形からの突出
量が漸増している側方突出部３を設けて構成したシール
ド機によりトンネルを掘進するので、拡巾部６を切拡げ
形成する必要が生じたときは、下部の外面が前記側方突
出部３と同様に側方に突出している拡巾部上部セグメン
ト５を使用してトンネル断面の上半部の地山を支持しな
がら拡巾部６を切拡げ形成し、かつ前記拡巾部上部セグ
メント５の下端部に拡巾部下部セグメント２６または下
部鉄筋コンクリート覆工を連続して設けることによシ、
断面全体またはほぼ全体が曲線になっている覆工を有す
る拡巾部覆工を容易に築造することができ、そのため拡
巾部覆工の断面を比較的薄くして経済的に施工すること
ができると共に、拡巾部の掘削、仮設、覆工に最も安定
性の良い断面を選定することができ、しかも必要個所に
おいて必要な長さの拡巾部を施工することができる。

また拡巾部以外の個所では通常のセグメントを使用でき
るので一般性があシ、かつ従来のシールド工法の技術を
殆んど利用できるので普遍化が容易であり、さらに拡巾
部覆工の築造時においては、シールド機本体の横中心線
付近よシも上方の地山が既設のセグメントにより支持さ
れているので、落盤や肌落ち等の地山崩壊を防止して作
業員の安全性を確保できる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の実施例を示すものであって、第１図な
いし第６図はこの発明において用いられるシールド機の
一例を示すものであって、第１図は縦断側面図、第２図
はその正面図、第３図はシールド機の側方突出部付近を
示す拡大縦断正面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線断面図
、第５図は第３図のＢ−Ｂ線断面図、第６図は第３図の
Ｃ−Ｃ線断面図である。 第７図は円形トンネルを掘進している状態を示す縦断正
面図、第８図はシールド機テール内でセグメントリング
に拡巾部上部セグメントを連結した状態を示す縦断正面
図、第９図は拡巾部を掘削した状態を示す縦断正面図、
第１０図は拡巾部を築造した状態を示す縦断正面図、第
１１図は拡巾部を有するトンネルの縦断側面図、第１２
図はそのＤ−Ｄ線断面図、第１３図は第１１図のＥ−Ｅ
線断面図、第１４図は第１１図のＦ−Ｆ線断面図である
。 図において、１は円形シールド機本体、２は横中心線、
３は側方突出部、４は円形のセグメントリング、５は拡
巾部上部セグメント、６は拡巾部、７は下部半円筒部、
８は上部円弧筒部、９は水平板、１１は掘削用カッタ、
１２はゴム製テールバッキング、１９はアンカ一部材、
２３は金網、２４はアンカーボルト、２５はコンクリー
ト、２６は拡巾部下部セグメントである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円形シールド機本体１の上半部の左右両側にその横
   中心線２に向かって前記円形からの突出量が漸増してい
   る側方突出部３を設けて構成したシールド機を使用し、
   かつシールド機テール内で円形のセグメントリング４を
   組立てて円形トンネルを掘進し、次いで拡巾必要個所に
   達したとき左右両側の下部が前記側方突出部３と同様に
   突出している拡巾部上部セグメント５を既設の円形セグ
   メントリング４に連結したのち、拡巾部６を掘削して前
   記拡巾部上部セグメント５の左右両側下部に連続する拡
   巾部下部覆工を築造することを特徴とする地中切拡げ式
   シールド工法。