JPH0768866B2 - トンネルの施工方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地下鉄道の駅部トンネルのように、幅広い空間
部を有するトンネルの掘削、施工方法とその方法を実施
するための装置に関するものである。

（従来の技術） 従来から、横幅の大きなトンネルを掘削する場合、円筒
形スキンプレートの一部を互いに重複させた形状を有す
るスキンプレートの夫々の円筒状プレートに回転カッタ
板を前後にずらした状態で配設してなるシールド掘削機
が一般に使用されている。

しかしながらこのようなシールド掘削機では、例えば、
掘削するトンネル内に互いに平行な鉄道を配設すること
が可能であっても、これらの鉄道間の間隔が比較的狭い
ために両鉄道間に駅部を築造することは困難である。

このため、このような地下鉄道における鉄道間に駅部を
築造するには、計画駅部のトンネル長さ方向の両端側に
立坑を掘削すると共にこれらの立坑間に夫々単独のシー
ルド掘削機による単線並列シールド工法によって所定間
隔を存した並行トンネルを掘削し、その掘削トンネル壁
面をセグメント覆工したのち、これらのトンネル覆工の
対向上部間の地中に、一方の立坑から他方の立坑に向か
って鋼管矢板を順次その側端面同士を接続させながら多
数本打ち込んでアーチ壁部を形成するか、或いは、一方
のトンネル覆工から他方のトンネル覆工に向かって定尺
の曲管を順次直列に接続しながら打ち込んで一本の梁材
を形成すると共にこのような梁材をトンネル長さ方向に
密接状態に並設することによりアーチ壁部を形成し、次
いで、両トンネルの対向側面部の覆工を撤去したのち、
前記アーチ壁部の下方地盤を掘削してその掘削部分に駅
部を施工することが行われている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記のようなトンネル施工方法によれ
ば、単線並列シールド工法によって並行トンネルを掘削
したのち、両トンネル間にアーチ壁部を形成するもので
あるから、トンネル掘削から駅部等の構築に至るまでの
工期に長期間を要し、工費がかかって不経済であるばか
りでなく、アーチ壁部は、地中に多数の鋼管矢板や曲管
等を打ち込むことによって形成するものであるから、そ
の作業が煩雑で能率が悪く、しかも精度のよいアーチ壁
部を形成することが困難であり、さらに、両側のトンネ
ル覆工とアーチ壁部の両側端との接合性が悪くて、止水
性の点においても問題が生じるものである。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、一
定間隔を存して並列したトンネルの掘削並びにその覆工
と、これらの並行トンネル間に架設状態に配設される天
壁部とを同時に且つ能率よく形成し得るトンネルの施工
方法並びにその装置の提供を目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のトンネルの施工方
法は、シールド掘削機により互いに一定間隔を存して並
列したトンネルを掘削すると共にその並列トンネル壁面
に覆工を施す一方、このトンネルの掘削と並行して両ト
ンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔を掘削し、この
溝孔にトンネルの掘進に従ってコンクリートを充填して
両端が前記トンネル覆工の外周面に接続した天壁部を形
成し、この天壁部下面側における前記両トンネル覆工の
対向側部を撤去したのち、これらの両トンネル側部間の
土砂を掘削することを特徴とするものである。

又、この方法を実施するための装置としては、前端開口
部に掘削機構を配設している筒形スキンプレート内に土
砂排出手段と覆工組立空間部とを設けてなるシールド掘
削機を一対、左右に一定間隔を存して並設すると共にこ
れらのシールド掘削機のスキンプレートの少なくとも上
部間に上下方向に一定間隔を存した内外プレートの両側
端を一体に連接し、この内外プレート間の空間部前端に
前記シールド掘削機の掘削機構と並ぶ溝孔掘削手段を配
設すると共に該溝孔掘削手段の後方にコンクリートプレ
ス部材を前後動自在に配設し、さらに、前記シールド掘
削機のスキンプレート内から前記コンクリートプレス部
材の後方空間部にコンクリートを供給するパイプを配設
してなる構造を有するものである。

（作用） 一定間隔を存して並設している一対のシールド掘削機
は、そのスキンプレートの少なくもと上部間を内外プレ
ートによって一体的に連結してあり、この内外プレート
間の空間部前端には溝孔掘削手段を配設しているので、
上記左右一対のシールド掘削機による並設トンネルの掘
削と同時に該トンネルの上部間に溝孔を掘削していくこ
とができる。

さらに、トンネルの掘進に従って、両側のトンネルの内
周壁にはセグメント等の覆工が施され、この覆工作業と
並行して上記溝孔にはコンクリートが充填されて両側端
が両側トンネル覆工の外周面に一体に結合した天壁部が
形成される。

この天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで囲ま
れている地盤を、両側トンネルの対向覆工部を撤去して
該トンネル内から掘削し、掘削した土砂をトンネル内を
通じて排出して両側トンネル間に駅部や地下街等を築造
するための空間部を得るものである。

（実施例） 本発明の実施例を図面について説明すると、第１図およ
び第２図はトンネル掘削装置を示すもので、図におい
て、（１）（１）は左右に所望間隔を存して並設した一
対のシールド掘削機で、一定径と所定長さを有する円筒
形状のスキンプレート（２）の前端開口部に円形カッタ
ー板（３）を配設し、このカッター板（３）の背面中央
に突設している回転軸筒（４）をスキンプレート（２）
内の前部に固着した隔壁板（５）に回転自在に支持させ
ると共に該隔壁板（５）の背面適所に駆動モータ（６）
を配設し、該駆動モータ（６）の回転軸に固着している
ピニオン（７）を前記回転軸筒（４）の後部外周面に固
着している大径歯車（８）に噛合させてモータ（６）の
回転駆動により前記円形カッター板（３）を回転させる
ようにしてあり、該カッター板（３）と上記モータ
（６）および噛合歯車（７）（８）とによって掘削機構
を構成してある。

（９）は土砂排出手段である排土スクリューコンベア
で、その開口前端を前記隔壁板（５）の中央部下端を貫
通してカッター板（３）の背面と隔壁板（５）の前面と
の間の空間部で形成している土砂取入室（10）に臨ませ
てあり、その前端から後端に向かって斜め上方に傾斜さ
せてスキンプレート（２）の後部内に設置しているもの
である。なお、このような土砂排出手段としては、スク
リューコンベアに限らず、例えば、泥水還流式シールド
掘削機においては、トンネル内を通じて前記土砂取入室
（10）内に連通する送、排泥管を配設した構造を採用す
ることができる。

（11）はスキンプレート（２）の後部内周面に周方向に
一定間隔毎に取付けた複数本の推進ジャッキで、後方に
向けた該ロッド端のスプレッダ（11a）をスキンプレー
ト（２）内で組立られるセグメント覆工（ｓ）に受止さ
せ、該覆工（ｓ）に反力をとってシールド掘削機（１）
（１）を推進させるものである。

（12）（13）は上部並びに下部の溝孔形成枠で、上下方
向に一定間隔を存した状態で外周側と内周側とに配設し
たアーチ形状のプレート（14）（15）の両側端を前記左
右シールド掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）
（２）における対向側面の上下部に夫々連結、固着する
ことにより形成されているものであり、これらの上下溝
孔形成枠（12）（13）の長さは前記スキンプレート
（２）（２）の長さに略等しく形成されてある。

さらに、上下溝孔形成枠（12）（13）の開口前端部内
に、シールド掘削機（１）の前記土砂取入室（10）の後
壁面、即ち、隔壁板（５）と略同一延長面上にして前部
仕切壁（21）を固着してあり、この前部仕切壁（21）
に、溝孔形成枠（12）（13）の上下開口幅に略等しい径
を有する複数の小径カッター板（16）の中心軸（16a）
を回転自在に貫通支持させてある。

これらの小径カッター板（16）は溝孔形成枠（12）（1
3）の開口端に該枠（12）（13）に沿ってカッター板の
径に略等しい間隔毎に配設されていると共に、前部仕切
壁（21）の背面に取付けている夫々の駆動モータ（22）
によって回転駆動させるようにし、これら複数の小径カ
ッター板（16）と駆動モータ（22）によって溝孔掘削手
段を構成しているものであり、さらに、これらの小径カ
ッター板（16）の背面と前部仕切壁（21）との間の枠前
端部内を溝孔掘削土砂取入室（17）に形成し、該土砂取
入室（17）の両側端を開口させて前記両側シールド掘削
機（１）（１）の土砂取入室（10）に連通させてある。

なお、小径カッター板（16）の配設位置は、前記シール
ド掘削機（１）（１）の円形カッター板（３）の背面側
に配置させてその両側小径カッター板（16）の外周一部
が円形カッター板（３）の外周端部と正面から見て重複
した状態にすることが望ましく、このように構成するこ
とによって、小径カッター板（16）により掘削される溝
孔（ｈ）の両側端を円形カッター板（３）によって掘削
されるトンネル（ｔ）に掘残しが生じることなく確実に
連通させることができる。又、溝孔形成枠（12）（13）
の前端縁を刃口に形成しておくことが好ましい。

（23）は溝孔形成枠（12）（13）の後部内に固着した取
付板で、その前面側に複数本の押圧ジャッキ（18）を左
右方向に一定間隔毎に取付けてあり、該ジャッキ（18）
のロッドを取付板（23）を貫通させて後方に突出させ、
その突出端をプレス部材（19）の背面に連結、固定して
ある。

このプレス部材（19）は溝孔形成枠（12）（13）の内周
形状と同一形状の板材よりなり、その外周端面を溝孔形
成枠（12）（13）の後部内周面に前後摺動自在に摺接さ
せてある。

（20）は両側シールド掘削機（１）（１）のスキンプレ
ート（２）の後部内から該スキンプレート（２）を貫通
させてプレス部材（19）の前面側空間内に配設したコン
クリート圧送パイプで、その先端部をプレス部材（19）
から後方に貫通させるか、或いは該パイプ（20）をフレ
キシブルパイプとしてその開口先端部をプレス部材（1
9）に貫通状態に取付けてある。

なお、このコンクリート圧送パイプ（20）はスキンプレ
ート（２）の後端周壁を貫通してプレス部材（19）の後
方側空間に直接連通させておいてもよい。

このように構成したので、モータ（６）（22）を駆動し
て両側シールド掘削機（１）（１）の円形カッター板
（３）（３）および溝孔形成枠（12）（13）側の複数の
小径カッター板（16）を回転させると共に、両側シール
ド掘削機（１）（１）のスキンプレート（２）の後方部
内で既に組立てたセグメント覆工（ｓ）の前端面に推進
ジャッキ（11）のスプレッダ（11a）を受止させ、該推
進ジャッキ（11）を伸長させると、上下溝孔形成枠（1
2）（13）を介して一体に連結している両側シールド掘
削機（１）（１）がカッター板（３）（16）で地盤を掘
削しながら推進する。

このように装置全体の掘進によって、両側シールド掘削
機（１）（１）においてはスキンプレート（２）と同形
状の円形トンネル（ｔ）（ｔ）が並行に掘削され、上下
溝孔形成枠（12）（13）においては複数の小径カッター
板（16）によって該形成枠（12）（13）の断面形状と同
形状のアーチ状溝孔（ｈ）が掘削されると共に、これら
の溝孔（ｈ）の両側端は円形トンネル（ｔ）（ｔ）の対
向上下部に連通した状態となる。

シールド掘削機（１）（１）のカッター板（３）によっ
て掘削された土砂はその背面の取入室（10）に取り込ま
れる一方、複数の小径カッター板（16）によって掘削さ
れた土砂は、その背面の取入室（17）に取り込まれたの
ち、該取入室（17）の両側開口端から前記シールド掘削
機（１）（１）側の取入室（10）に送り込まれ、これら
の掘削土砂は両シールド掘削機（１）（１）に設けたス
クリューコンベア（９）等の適宜な排土装置によってス
キンプレート（２）の後方側に排出され、掘削されたト
ンネル（ｔ）を通じて外部に除去される。

なお、上部溝孔形成枠（12）においては、中央部から両
側端に向かうに従って下方に彎曲させているので、その
土砂取入室（17）に取り込まれた土砂を該彎曲傾斜面を
介して両シールド掘削機（１）（１）の土砂取入室（1
0）側に流動させることができるが積極的な排出ができ
なく、一方、下部溝孔形成枠（13）側においてはこのよ
うな自動的な土砂の排出ができないため、溝孔形成枠
（12）（13）側の土砂取入室（17）からシールド掘削機
（１）（１）側の土砂取入室（10）に土砂の導入を強制
的に行うコンベア機構等を土砂取入室（17）内に配設す
るか、或いは仕切壁（21）の前面を中央から両側端に向
かって後方に傾斜させておくことが望ましい。

両側シールド掘削機（１）（１）が上記推進ジャッキ
（11）の作動によって一定長、掘進すると、推進ジャッ
キ（11）を収縮させたのち、複数のセグメントをトンネ
ル内壁面に沿って周方向にリング状に組立て、この作業
をシールド掘削機（１）の一定長さの掘進毎に繰り返し
行って並列トンネル（ｔ）（ｔ）にセグメント覆工
（ｓ）を施工する。

一方、これらのシールド掘削機（１）（１）間に連結し
ている上下溝孔形成枠（12）（13）側では、並列シール
ド掘削機（１）（１）の掘進に従ってアーチ状の溝孔
（ｈ）が掘削されることになり、シールド掘削機（１）
（１）によって掘削されるトンネル（ｔ）（ｔ）内に配
設したコンクリート圧送パイプ（20）を通じてプレス部
材（19）の背面側の溝孔（ｈ）にシールド掘削機（１）
（１）の掘進と並行してコンクリートを供給する。

このように溝孔（ｈ）内に供給されたコンクリートは、
押圧ジャッキ（18）を作動させることによってプレス部
材（19）により突き固められて該溝孔（ｈ）と断面同形
状のアーチ状天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）とに形成さ
れ、これらの天壁部（ａ）、底壁部（ｂ）の両側端は第
３図に示すように、上記両側の並列セグメント覆工
（ｓ）（ｓ）の上下対向外周面部に一体に固着、連結す
るものである。

こうして、両側シールド掘削機（１）（１）の掘進に従
って形成される並列トンネル（ｔ）（ｔ）にセグメント
覆工（ｓ）（ｓ）を施す一方、この作業と同時に上下溝
孔形成枠（12）（13）側で場所打ちコンクリートによる
アーチ状天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）とを形成して上記
セグメント覆工（ｓ）（ｓ）に一体化させ、断面がめが
ね形状の横幅が大なる覆工されたトンネルを得る。

次いで、駅部等の建築物を構築すべき並列トンネルの所
定長さ部分におけるセグメント覆工（ｓ）（ｓ）の内周
面に、第４図に示すように、柱（ｐ）を建立する。

この柱（ｐ）の建立は、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）と
の両側端が連なる両側セグメント覆工（ｓ）（ｓ）の上
下部内周面に予め突条部（ｓ′）を一体に突設している
セグメントを組立てゝおき、この上下突条部（ｓ′）
（ｓ′）の対向面間に行うものである。

柱（ｐ）の建立後、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間のセ
グメント覆工（ｓ）（ｓ）の対向周壁部を撤去して天壁
部（ａ）と底壁部（ｂ）間の土砂を掘削、除去し、第５
図に示すように、並列トンネル（ｔ）（ｔ）の内部を天
壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の空間部に連通させる。

この場合、掘削されるトンネル（ｔ）（ｔ）が大深度で
高水圧のものでの施工であっても、両側トンネルのセグ
メント覆工（ａ）（ａ）と天壁部（ａ）及び底壁部
（ｂ）とが一連に一体化して完全な止水性を発揮し、内
部土砂の掘削が円滑に行えるものである。

こうして、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）間の土砂を掘削
排除したのち、天壁部（ａ）と底壁部（ｂ）に沿って前
記突条部（ｓ′）の下面にまで型枠（図示せず）を組立
て、適宜配筋したのちコンクリートを打設して第６図に
示すように、駅部等の建築物の天井部（ｄ）と駅ホーム
等の床部（ｅ）を築造するものである。

なお、地下街のような構築物を築造する場合には、両側
のトンネル（ｔ）（ｔ）も利用して断面めがね形状の空
間部に全幅に亘って築造すればよい。

又、上記のような駅部を構築する場合には、駅部を築造
すべき場所の両端に立坑を設け、一方の立坑に到達する
までは上下溝孔形成枠（12）（13）を取り外した状態で
両側シールド掘削機（１）（１）による単線並列トンネ
ル（ｔ）（ｔ）を掘削、覆工し、該立坑に到達すれば、
両側シールド掘削機（１）（１）のスキンプレート
（２）（２）の上下部間に掘削手段やコンクリートプレ
ス部材等を配設している上下溝孔形成枠（12）（13）を
連結、一体化したのち、他方の立坑まで上記のように断
面めがね形状のトンネルを掘削して両側トンネル（ｔ）
（ｔ）間の中央部に駅部を築造し、この立坑から次の駅
部に至るまでは上下溝形成枠（12）（13）を取り外して
並列トンネル（ｔ）（ｔ）を掘削してゆくものである。

なお、以上の実施例においては、底壁部（ｂ）を築造す
るための下部溝孔形成枠（13）を両側シールド掘削機
（１）（１）のスキンプレート（２）の下部間に連結、
一体化させているが、天壁部（ａ）を形成する上部溝孔
形成枠（13）のみを両側シールド掘削機（１）（１）の
スキンプレート（２）の上部間に連結、一体化させてお
けば本発明の目的とする幅広い断面めがね形状のトンネ
ルを掘削することができるものであり、下部溝孔形成枠
（13）は必ずしも必要としないものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、一定間隔を存して並列し
ている一対のシールド掘削機におけるスキンプレートの
少なくとも上部間に、上下方向に一定間隔を存してアー
チ状に配設した内外プレートからなる溝孔形成枠を一体
に連結、固着し、この溝孔形成枠に溝孔掘削手段を配し
ている装置によってトンネルの掘削を行うものであるか
ら、並列した一対のシールド掘削機によるトンネルの掘
進と同時にこれらの両トンネルの上部間に連通する溝孔
を精度よく容易に形成することができると共に、並列ト
ンネルに覆工を施す一方、溝孔にコンクリートを圧入し
て天壁部を形成するものであるから、この天壁部の両側
端を前記トンネル覆工の上部に確実且つ強固に一体化さ
せることができると共に、天壁部は上記のように場所打
ちコンクリートによって形成されるものであるから、そ
の両側端がトンネル覆工に固着、一体化して確実な止水
性を発揮することができ、トンネルの掘削および覆工と
両トンネル間を連結する天壁部の形成とが同時に能率良
く行うことができて、工期の短縮並びに工費の低減を図
ることができるものである。

又、この天壁部と両側トンネル覆工の対向外周側面とで
囲まれている地盤の掘削作業を、両側トンネルの対向覆
工部を撤去して該トンネル内から掘削し、掘削した土砂
をトンネル内を通じて排出して両側トンネル間に駅部や
地下街等を築造するための横幅の広い空間部を得ること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示すもので、第１図は一部縦断
正面図、第２図は第１図におけるA-A線の横断面図、第
３図ないし第６図は駅部等の地下構築物の築造工程を示
す縦断正面図である。 （１）（１）……シールド掘削機、（２）……スキンプ
レート、（３）……円形カッター板、（９）……スクリ
ューコンベア、（11）……推進ジャッキ、（12）（13）
……溝孔形成枠、（14）（15）……内外プレート、（1
6）……小径カッター板、（18）……押圧ジャッキ、（1
9）……プレス部材、（ｔ）……トンネル、（ｓ）……
セグメント覆工、（ｈ）……溝孔、（ａ）……天壁部、
（ｂ）……底壁部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘削機により互いに一定間隔を存
   して並列したトンネルを掘削すると共にその並列トンネ
   ル壁面に覆工を施す一方、このトンネルの掘削と並行し
   て両トンネル間の少なくとも対向上部間に溝孔を掘削
   し、この溝孔にトンネルの掘進に従ってコンクリートを
   充填して両端が前記トンネル覆工の外周面に接続した天
   壁部を形成し、この天壁部下面側における前記両トンネ
   ル覆工の対向側部を撤去したのち、これらの両トンネル
   側部間の土砂を掘削することを特徴とするトンネルの施
   工方法。
2. 【請求項２】前端開口部に掘削機構を配設している筒形
   スキンプレート内に土砂排出手段と覆工組立空間部とを
   設けてなるシールド掘削機を一対、左右に一定間隔を存
   して並設すると共にこれらのシールド掘削機のスキンプ
   レートの少なくとも上部間に上下方向に一定間隔を存し
   た内外プレートの両側端を一体に連接し、この内外プレ
   ート間の空間部前端に前記シールド掘削機の掘削機構と
   並ぶ溝孔掘削手段を配設すると共に該溝孔掘削手段の後
   方にコンクリートプレス部材を前後動自在に配設し、さ
   らに、前記シールド掘削機のスキンプレート内から前記
   コンクリートプレス部材の後方空間部にコンクリートを
   供給するパイプを配設してなることを特徴とするトンネ
   ルの施工装置。