(57)【要約】【課題】  特殊仕様によるシールドマシンを使用する必要もなく、また、小さな幅のセグメントを使用する必要もなく、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランスを確保しながら、直線区間のみならず急曲線区間をも構築することの可能なシールドトンネルの提供。【解決手段】  多数のセグメントにより直線区間Ｔ１と急曲線区間Ｔ２が構築されるシールドトンネルであって、直線区間Ｔ１が、第１セグメントＳ１により構築され、急曲線区間Ｔ２が、第１セグメントＳ１の外周径Ｄ１より小さい外周径Ｄ２を有する第２セグメントＳ２により構築される。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルであって、
前記直線区間が、第１セグメントにより構築され、前記急曲線区間が、前記第１セグメントの外周径より小さい外周径を有する第２セグメントにより構築されるシールドトンネル。
【請求項２】
前記直線区間と急曲線区間が、前記第１セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と前記第２セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、前記大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるシールドトンネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
このようなシールドトンネルは、シールドマシンを使用して、発進地点から到達地点に向かって地中を掘り進みながらセグメントにより構築して行くもので、当然、直線区間と曲線区間、さらには、急曲線区間などを交えながら構築して行くことになる。
ところで、従来では、直線区間、曲線区間、さらには、急曲線区間のいずれもが、同じ外周径を有するセグメントにより構築されていた（実際に実施されているが、適切な特許文献は見当たらない）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来のシールドトンネルの場合には、直線区間の構築に際して、その直線区間を構築するセグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランス（図１において「Ｃ」で示す）が確保されるように設定するのであるが、急曲線区間の構築に際しても同じ外周径を有するセグメントを使用していたので、シールドマシンが所定の前後長さを有する関係上、上述したクリアランスが直線区間よりも小さくなり、シールドマシンの後端内周部がセグメントの外周部に摺接してセグメントを傷つけたり、あるいは、シールドマシンのテールシールが損傷するなどのおそれがあった。
【０００４】
すなわち、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間のクリアランスを大きくすると、シールドトンネルの全区間、特にその直線区間において、セグメントの外周部と掘削した土壌の内側表面との間に大きな隙間が生じて地表面の地盤沈下を引き起こすおそれがあるため、前記クリアランスは極力小さくする方が望ましい。
そのような理由により、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間のクリアランスを極力小さくする必要があり、そのため、上述したようにセグメントを傷つけたり、シールドマシンのテールシールを傷つけるおそれが生じるのである。
【０００５】
そして、このような不都合を回避するためには、シールドマシンの前後長さを短くしたり、中折れ機能付きのシールドマシンを使用したり、あるいは、急曲線区間に使用するセグメントの幅を小さくするなどの必要性があった。
しかしながら、前後長さの短いシールドマシンや中折れ機能付きのシールドマシンは、きわめて特殊な仕様のマシンで高価となり、また、セグメントの幅を小さくすると、単位距離当たりのセグメントの数が増加してセグメントに要する費用が高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、特殊仕様によるシールドマシンを使用する必要もなく、また、小さな幅のセグメントを使用する必要もなく、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランスを確保しながら、直線区間のみならず急曲線区間をも構築することの可能なシールドトンネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴構成は、多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルであって、前記直線区間が、第１セグメントにより構築され、前記急曲線区間が、前記第１セグメントの外周径より小さい外周径を有する第２セグメントにより構築されるところにある。
【０００８】
本発明の第１の特徴構成によれば、シールドトンネルの直線区間が、第１セグメントにより構築され、シールドトンネルの急曲線区間が、第１セグメントの外周径より小さい外周径を有する第２セグメントにより構築されるので、シールドマシンにより急曲線区間を掘削しながらトンネルを構築する際、前後長さの短いシールドマシンや中折れ機能付きのシールドマシンのような特殊仕様のマシンを使用しなくとも、その外周径の小さい第２セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な距離のクリアランスを確保することができ、殊更、幅の小さいセグメントを使用する必要性もない。
したがって、直線区間はもちろんのこと、急曲線区間においても、特殊仕様のシールドマシンや幅の小さいセグメントを使用することなく、直線区間と急曲線区間を有するシールドトンネルを比較的安価に構築することが可能となる。
【０００９】
本発明の第２の特徴構成は、前記直線区間と急曲線区間が、前記第１セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と前記第２セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、前記大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるところにある。
【００１０】
本発明の第２の特徴構成によれば、直線区間と急曲線区間が、第１セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と第２セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるので、直線区間を構築する第１セグメントと急曲線区間を構築する第２セグメントの間の外周径の差は、調整セグメントの傾斜外周面により連続的に解消されて段差の発生が回避される。
したがって、シールドマシンによる掘進時にテールシールが段差部分に引っ掛かるおそれはなく、たとえ外周径の小さい第２セグメント側から外周径の大きい第１セグメント側へ掘進する場合であっても、テールシールの引っ掛かりは確実に回避され、テールシールの損傷が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明によるシールドトンネルにつき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
シールドトンネルＴの構築にあたっては、通常、図１に示すように、推進方向の先端部にカッターを備え、後方側に推進用のジャッキを備え、かつ、後端部にテールシール１ｃと称されるシール材を備えたシールドマシン１が使用される。
具体的には、カッターをトンネルＴの軸心Ｐ周りに回転させて地中を掘り進みながら、トンネル用セグメントＳの１リング当たりの推進距離を推進した後、ジャッキを収縮させて、そのジャッキと既設のセグメントＳとの間に順次セグメントＳを設置しながらシールドトンネルＴを構築して行く。
その際、テールシール１ｃがセグメントＳの外周面に接触して、セグメントＳとシールドマシン１の後端部との間から地下水などが流入するのを防止するのであり、テールシール１ｃは、天然ゴム、合成ゴム、鋼製ワイヤブラシにグリース状の防水油を塗布したものなどが使用され、地下水圧の低いところで１〜２組、高いところでは３〜４組備えられる。
【００１２】
シールドトンネル用セグメントＳとしては、図３や図４に示すように、例えば、厚みｔ１が厚くて外周径の大きい直線区間用の第１セグメントＳ１と、厚みｔ２が薄くて外周径の小さい急曲線区間用の第２セグメントＳ２が使用される。
すなわち、地下鉄用のシールドトンネルＴであれば、図２に示すように、道路ＲＤの下方に沿って位置する直線状のトンネル部分Ｔ１つまり直線区間では、直線区間用の第１セグメントＳ１が使用され、直線区間どうしをつなぐトンネル部分Ｔ２つまり急曲線区間では、急曲線区間用の第２セグメントＳ２が使用される。
そして、第１セグメントＳ１により構築される直線区間のトンネル部分Ｔ１の外周径Ｄ１よりも、第２セグメントＳ２により構築される急曲線区間のトンネル部分Ｔ２の外周径Ｄ２の方が小径に構成されて、第１セグメントＳ１には大径の突合せ面２が形成され、第２セグメントＳ２には小径の突合せ面３が形成されている。
【００１３】
このような２種類のセグメントＳ１，Ｓ２により構築される直線区間と急曲線区間は、シールドトンネル用の調整セグメントＳ３を介して連結され、その調整セグメントＳ３は、その一側端に第１セグメントＳ１の外周径Ｄ１に対応する大径突合せ面４を備え、他側端に第２セグメントＳ２の外周径Ｄ２に対応する小径突合せ面５を備えている。
調整セグメントＳ３の大径突合せ面４は、その厚み方向幅が第１セグメントＳ１の突合せ面２の厚み方向幅とほぼ同一幅に構成され、同様に、小径突合せ面５も、その厚み方向幅が第２セグメントＳ２の突合せ面３の厚み方向幅とほぼ同一幅に構成されている。
そして、その調整セグメントＳ３には、小径側から大径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面６が、大径突合せ面４の外周と小径突合せ面５の外周との間において、大径突合せ面４の近傍に設けられている。
なお、図中、７は第１セグメントＳ１に設けられた２本のシール用溝部、８は第２セグメントＳ２に設けられた２本のシール用溝部、９は調整セグメントＳ３に設けられた２本のシール用調整溝部であり、これら溝部７，８，９には、それぞれシール材１０が挿入される。
【００１４】
したがって、直線区間を構築する大きい外周径Ｄ１の第１セグメントＳ１の外周部とシールドマシン１の後端内周部の間に、必要最小限の距離のクリアランスＣを設定した場合においても、急曲線区間を構築する小さい外周径Ｄ２の第２セグメントＳ２の外周部とシールドマシン１の後端内周部の間には、必要な距離のクリアランスＣが確保されるのである。
そして、調整セグメントＳ３が、第１セグメントＳ１の突合せ面２に対応する大径突合せ面４と第２セグメントＳ２の突合せ面３に対応する小径突合せ面５を備え、その大径突合せ面４の外周と小径突合せ面５の外周との間に小径側から大径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面６が設けられているので、第１セグメントＳ１と第２セグメントＳ２の間の外周径Ｄ１，Ｄ２の差は、その傾斜外周面６により連続的に解消されて段差の発生が回避され、したがって、図４に示すように、シールドマシン１による掘進時にテールシール１ｃが段差部分に引っ掛かるおそれは確実に回避される。
【００１５】
〔別実施形態〕
先の実施形態では、小径側から大径側へ移行する傾斜外周面６を調整セグメントＳ３の大径突合せ面４の近傍に設けた例を示したが、大径突合せ面４の外周と小径突合せ面５の外周の間であれば、いかなる箇所に設けることもでき、さらに、その傾斜外周面６を小径突合せ面５から大径突合せ面４に向けて連続的に移行する傾斜外周面とすることもでき、さらに、傾斜外周面６を備えていない調整セグメントＳ３を使用することもできる。
【００１６】
その具体的な実施形態を示したのが図５で、この図５に示す調整セグメントＳ３は、外周径の小さい第２セグメントＳ２と同じ外周径Ｄ２を有して、大きい外周径Ｄ１の第１セグメントＳ１と小さい外周径Ｄ２の第２セグメントＳ２を連結している。
そのため、調整セグメントＳ３と第１セグメントＳ１との間に段差は生じるものの、急曲線区間が第２セグメントＳ２により構築されるので、本発明の目的を達成することができる。
【００１７】
なお、第１セグメントＳ１、第２セグメントＳ２、および、調整セグメントＳ３に関しては、それぞれコンクリート製セグメントで構成することも、ダクタイル鋳鉄製セグメントで構成することもでき、さらに、これら各セグメントＳ１，Ｓ２，Ｓ３をコンクリートやダクタイル鋳鉄以外の材料で構成して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】急曲線区間におけるシールドトンネルの構築状態を示す説明図
【図２】シールドトンネルの直線区間と急曲線区間を示す説明図
【図３】シールドトンネルの連結部分を示す斜視図
【図４】シールドトンネルの連結部分を示す縦断側面図
【図５】別の実施形態によるシールドトンネルの連結部分を示す縦断側面図
【符号の説明】
【００１９】
２      第１セグメントの突合せ面
３      第２セグメントの突合せ面
４      調整セグメントの大径突合せ面
５      調整セグメントの小径突合せ面
６      傾斜外周面
Ｄ１    第１セグメントの外周径
Ｄ２    第２セグメントの外周径
Ｓ１    第１セグメント
Ｓ２    第２セグメント
Ｓ３    調整セグメント
【図１】
2006138176.tif 000003
【図２】
2006138176.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006138176.tif 000006
【図５】
2006138176.tif 000007