(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中を掘進してトンネルを構築するシールド機に用いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲むように設置されて、その前後端面が前後に設置されるセグメントとの接合面として利用されるトンネル構築用セグメントにおいて、シールド機のテール部開口の拡縮に応じて該セグメントを拡縮させるために、該セグメントの一部をシールド機の進行方向と直角方向に摺動可能とした接合部を備え、前記セグメントの一部の摺動に伴って前記接合部に生じる空間に従う収縮自在なシールを前記接合部に配置したことを特徴とするトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項２】
前記セグメントの一部の摺動に伴って接合部に生じる空間を該セグメントの外側から塞ぐシール板を備えたことを特徴とする請求項１記載のトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項３】
前記セグメントの一部の摺動に伴って拡幅するジャバラシールと該ジャバラシールをカバーするための保護板とを前記接合部の内周側に設けたことを特徴とする請求項２記載のトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項４】
前記拡縮セグメントの接合面に前後セグメントとの接合ボルト用穴として、最大拡幅量に相当する長さを有した長穴が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネル構築用拡縮セグメント。
【請求項５】
トンネルをそれまでより拡げようとするところのシールド機のテール部内部で、前記請求項のいずれか１項に記載のトンネル構築用拡縮セグメントを組み立てて、既設の隣接セグメントとボルトによって接合されている状態にし、シールド機が推進して前記拡縮移動セグメントがシールド機のテールシール部と重複しシールが可能な位置まで来たら、前記拡縮移動セグメントと前記既設の隣接セグメントとを接合していたボルトをゆるめ、スライドジャッキにより、前記拡縮移動セグメントをシールド機のテール部の拡幅に略一致するまで摺動させることを特徴とするトンネル構築用拡縮セグメントの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中を掘進して断面の変化するトンネル構築用セグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地中掘進においてトンネルの断面を変化させる場合には、断面変化区間で開削工事を行ったり、薬液注入等により地盤改良した後に既設トンネルの一部を撤去して地中にてトンネルの再構築工事を行ったり、あるいは、外形の異なるシールド機を用いたりして行っていた。
また、最近では、シールド機のセグメント組立部であるテール部に拡幅機能を設けることが提案され始めているが、その具体的な構成はまだ明らかにされておらず、さらに、それを実施するにあたって解決されなければならない問題もあって、実用化されるには至っていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このため、従来は、断面が変化するトンネルを連続的に構築して行くことはできなかった。それに加えて、従来の各方法には次のような問題もあった。すなわち、開削工事を行う場合には地上用地の確保が必要となるほか、トンネル土被りが深い場合には開削作業自体も大規模になり、大幅なコストアップにつながる。。また、地中での工事の場合には、薬液注入等の地盤改良補助工法によるコストアップの他、安全面にも充分な注意が要求とされていた。一方、外形の異なるシールド機を使用する場合には、シールド機製作及び別シールド機の発進の為の新たな発進立坑を設置する等の必要があり、大幅なコストアップになっていた。
さらに、シールド機のテール部に拡幅機能を設けた場合、テール部拡幅による後方開口の断面変化に伴い、セグメント外面との隙間が拡大し、この隙間から土砂や地下水がトンネル内へ侵入する等の問題があった。本発明はこれらを解決するためになされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の拡縮セグメントは、地中を掘進してトンネルを構築するシールド機に用いられ、掘られたトンネルの内側を取り囲むように設置されて、その前後端面が前後に設置されるセグメントとの接合面として利用されるトンネル構築用セグメントにおいて、シールド機のテール部開口の拡縮に応じて該セグメントを拡縮させるために、該セグメントの一部をシールド機の進行方向と直角方向に摺動可能とした接合部を備え、前記セグメントの一部の摺動に伴って前記接合部に生じる空間に従う収縮自在なシールを前記接合部に配置したものである。
また、前記セグメントの一部の摺動に伴って接合部に生じる空間を該セグメントの外側から塞ぐシール板を備えたものである。なお、前記セグメントの一部の摺動に伴って拡幅するジャバラシールと該ジャバラシールをカバーするための保護板とを前記接合部の内周側に設けてもよい。
さらに、前記拡縮セグメントの接合面に前後セグメントとの接合ボルト用穴として、最大拡幅量に相当する長さを有した長穴が設けられているものである。
【０００５】
本発明の拡縮セグメントの使用方法は、トンネルをそれまでより拡げようとするところのシールド機のテール部内部に上記いずれかに記載のトンネル構築用拡縮セグメントを組み立てて、既設の隣接セグメントとボルトによって接合されている状態にし、シールド機が推進して前記拡縮移動セグメントがシールド機のテールシール部と重複しシールが可能な位置まで来たら、前記拡縮移動セグメントと前記既設の隣接セグメントとを接合していたボルトをゆるめ、スライドジャッキにより、前記拡縮移動セグメントをシールド機のテール部の拡幅に略一致するまで摺動させるものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１
図１は本発明の一つの実施形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。本セグメントは、左右のセグメント桁及び上下のセグメント桁の一部を構成する拡縮移動セグメント１と上下のセグメント桁を構成する中央セグメント２からその周囲が構成される。拡縮移動セグメント１と中央セグメント２は、本拡縮セグメント左側の上下対称部にそれぞれ１つの接合部３と、右側の上下対称部にそれぞれ１つの接合部３を備えており、これら２組の接合部３は拡縮移動セグメント１が中央セグメント２に対して左右（シールド機の進行方向に直角な方向）に摺動できるようにはめ合わされる。さらに、拡縮移動セグメント１を摺動させる拡縮移動装置として、例えばスライドジャッキ５を着脱可能に左右の拡縮移動セグメント１間に渡しておく。ここではスライドジャッキを上下２段に設けている。また、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との各接合部３には、拡縮移動セグメント１が中央セグメント２から離れる方向に移動したときに本拡縮セグメント外側に生じる空間を充填するために、収縮自在なシール袋４、例えば水圧調整が可能な水袋を配置している。これに加えて、拡縮移動セグメント１及び中央セグメントの前後端面（以後これを接合面という）には、本セグメントとこの前後の隣接セグメントとを接合するために使用するボルト用長穴６が全周にわたって設けられる。このボルト用長穴６の長手方向長さは、例えば拡縮移動セグメント１の移動量に等しくしておく。
【０００７】
図２は図１の拡縮移動セグメント１を外側に摺動させて、セグメント全体が拡幅した場合の図１の接合部３付近の拡大図である。拡縮移動セグメント１の外側方向への摺動に伴って、本セグメントにおける拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との間には外側に空間が生じることになるが、その空間は図２に示すように水圧が加えられたシール袋４によって常に充填されて、隙間が生じないように調整される。
【０００８】
次に、本拡縮セグメントの使用方法を説明する。トンネルをそれまでより拡げようとするところのシールド機テール内部で、まず本拡縮セグメントを図１のように組立てる。なお、図では示していないが、本セグメントはこの状態で既設の隣接セグメントとボルトによって接合されている。次に、シールド機が推進して、本拡縮セグメントがシールド機のテールシール部と重複しシールが可能な位置まで来たら、いったん本拡縮セグメントの一つ前のセグメントとの接合ボルトをゆるめ、スライドジャッキ５により、拡縮移動セグメント１をシールド機テール部の拡幅に略一致するまで摺動させる。このとき、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接合部３に発生する空間のうち、本拡縮セグメントの外面に発生する空間は、中央セグメント２に内蔵したシール袋４に外部の圧力に対抗する水圧を注入してその空間を充填し、隙間から土砂や地下水がトンネル内へ侵入することを防止する。
【０００９】
なお、この拡縮移動セグメント１の移動前、本拡縮セグメントのボルト用長穴６の一端に接していた既設セグメントとの接合ボルトは、拡縮移動セグメント１の最大移動後、ボルト用長穴６の他端で接する事になり、その位置で該ボルトは再び締め付けられる。すなわち、ボルト用長穴６を採用したことによって、拡縮移動セグメント１の拡縮の際に、いちいちボルトを外して締め直しする手間を省くことができる。
【００１０】
また、図２に示すように、既設の隣接セグメントが実線と２点鎖線で囲まれたサイズのセグメントであった場合、この既設セグメントに接合された本拡縮セグメントが接合後拡幅された場合にも、これらのセグメント接合面周囲に重複接合部（図２のＡ部）が確保されるように、本拡縮セグメントの接合面を拡幅しないタイプの既設セグメントの接合面より大きくして、その接合部からの土砂や地下水のセグメント内部への侵入を阻止している。
以上、本拡縮セグメントの拡幅の例を説明してきたが、この反対に拡幅されたセグメントを、元に戻す縮小の場合についても容易に想像できよう。
【００１１】
実施の形態２
図３は本発明の別の実施の形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。この例は、先に説明した実施形態１とは、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接合部３の構成が少し相違している。すなわち、中央セグメント２を中心として、左右の拡縮移動セグメント１にオーバーラップするシール板７を本拡縮セグメントの外側に設け、拡縮移動セグメント１が拡幅した場合にも、シール板７が拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接合部３に発生する空間を外側から塞ぐようにしたものである。なお、拡縮移動セグメント１に、シール板７との間及び中央セグメント２との間でそれぞれ摺動するシール材８を設けることで、シール機能の一層の向上を図ることができる。
【００１２】
実施の形態３
図４は本発明の更に別の実施の形態を示す拡縮セグメント全体の斜視図である。図からわかるように、これは先の実施形態２の変形例であり、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接合部３の内周側にジャバラシール９を設け、拡縮移動セグメント１の摺動に伴ってこのジャバラシール９を拡幅させるようにしたものである。なお、この場合には、ジャバラシール９をカバーするための保護板１０を、拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との間に渡すのがよい。
【００１３】
上記各実施例では、角形の拡縮セグメントについて説明したが、セグメントの形状は楕円や円であってもよい。また、セグメント桁の対称部に設ける接合部３を、本実施例では拡縮セグメントの左側と右側の２組から構成したが、それは１組としても、あるいは２組以上にしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例を示すセグメント全体の斜視図である。
【図２】  図１の拡縮移動セグメント１を外側に摺動させて、セグメント全体が拡幅した場合の接合部３付近の拡大図である。
【図３】  本発明の別の実施の形態を示すセグメント全体の斜視図である。
【図４】  本発明のさらに別の実施の形態を示すセグメント全体の斜視図である。
【符号の説明】
１  ：拡縮移動セグメント
２  ：中央セグメント
３  ：拡縮移動セグメント１と中央セグメント２との接合部
４  ：シール袋
５  ：拡縮移動装置
６  ：接合ボルト用長穴
７  ：シール板
８  ：シール材
９  ：ジャバラシール
１０：保護板
【図１】
0003721480.tif 000002
【図２】
0003721480.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003721480.tif 000005