(57)【要約】【課題】カウンターウエイト台車の配置及び動作に工夫を施して、シールド工程において浮力に対する所定の安全率を確保する。【解決手段】シールド機１により掘進するとともにセグメントを組み立てて覆工体３を構築し、その覆工体３の内部に重量物４を設置して浮き上がりを防止するため、シールド機１と重量物４が設置された重量物設置区間との間の覆工体３内に、カウンターウエイトが搭載されたカウンターウエイト台車９を配置して、シールド機１の掘進に対応してカウンターウエイト台車９を前進させ、シールド機１と重量物設置区間との間の覆工体３内において、カウンターウエイト台車９を前進させて、その後方に重量物４を設置していくシールドトンネルの施工であって、セグメントが搭載されたセグメント台車２の左右に、カウンターウエイト台車９を各々配置して、その左右のカウンターウエイト台車９を左右独立してそれぞれ前進動作させる。【選択図】図１
2015206200.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド機により掘進するとともにセグメントを組み立てて覆工体を構築し、その覆工体の内部に重量物を設置して浮き上がりを防止するため、前記シールド機と前記重量物が設置された重量物設置区間との間の前記覆工体内に、カウンターウエイトが搭載されたカウンターウエイト台車を配置して、前記シールド機の掘進に対応して前記カウンターウエイト台車を前進させ、前記シールド機と前記重量物設置区間との間の前記覆工体内において、前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記重量物を設置していくシールドトンネルの施工方法であって、
前記セグメントが搭載されたセグメント台車の左右に、前記カウンターウエイト台車を各々配置して、その左右の前記カウンターウエイト台車を左右独立してそれぞれ前進動作させることを特徴とするシールドトンネル施工方法。
【請求項２】
前記重量物として、前記覆工体内の中央にボックスカルバートを設置して、その左右にコンクリートブロックをそれぞれ設置することを特徴とする請求項１に記載のシールドトンネル施工方法。
【請求項３】
前記シールド機と前記重量物設置区間との間の前記覆工体内において、前記セグメント台車を前進させて、その後方に前記ボックスカルバートを設置した後、前記左右の一方の前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記コンクリートブロックを設置して、前記左右の他方の前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記コンクリートブロックを設置していくことを特徴とする請求項２に記載のシールドトンネル施工方法。
【請求項４】
掘進するとともにセグメントを組み立てて覆工体を構築していくシールド機と、前記覆工体の内部に重量物を設置していく重量物設置手段と、を備え、前記重量物の設置により前記覆工体の浮き上がりを防止し、前記シールド機と前記重量物が設置された重量物設置区間との間の前記覆工体内に配置され、カウンターウエイトを搭載し、前記シールド機の掘進に対応して前進するカウンターウエイト台車を備えるシールドトンネルの施工装置であって、
前記セグメントを搭載するセグメント台車の左右に、独立して各々が前進動作する前記カウンターウエイト台車をそれぞれ配置したことを特徴とするシールドトンネル施工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの浮き上がりを防止するための施工方法と、その施工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
海底等、軟弱で地下水が豊富な地盤をシールド工法で掘削する場合、セグメントに浮力がかかり、セグメントが変形し、破損する恐れがある。
このため、セグメントの浮力対策として、トンネル直上に盛土を施工する方法やトンネル周辺の地下水位を低下させる方法などがあるが、海底等ではその実施が現実的ではない。
【０００３】
なお、シールドマシン内で重量物を構築する方法が特許文献１に記載されている。
また、セグメントを組立後、重量物として予め所定の形状に成形された中央のボックスカルバート及びその左右のコンクリートブロックを設置して浮力対策とする方法が特許文献２に記載されている。
【０００４】
しかし、特許文献１の方法では、シールドマシン後部には油圧ユニットなどの付帯設備があるため、シールドマシン内部で本体構造物となる重量物を構築することは困難である。
また、特許文献２の方法では、シールドマシンテール部から重量物までの区間に対する浮力対策が必要である。
【０００５】
そのシールドマシンテール部から重量物設置区間までの浮力対策として、鋼製ブロックや敷鉄板などの重量物を設置して、シールドマシンの前進とともに、その都度重量物を移動させる方法が考えられる。
しかし、重量物を移動する時に、重量物が取り除かれるため、一時的に所定の安全率を下回る区間が生じる。
さらに、重量物の移動に手間がかかり、トンネル切羽部の狭隘な作業場所で、重量物を移動する作業が生じるため、挟まれ・接触事故の危険性がある。
【０００６】
そして、ウエイトを載置する移動台車を用いる方法が特許文献３に記載されている。
また、荷重台車を用いる方法も特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−２５６５２４号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７７８１３号公報
【特許文献３】特開２００６−１６８９２号公報
【特許文献４】特開平９−３０３０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、引用文献３・４の方法では、移動台車や荷重台車が大型のため、セグメントが搭載されたセグメント台車より後方に配置せざるを得なかった。
【０００９】
本発明の課題は、カウンターウエイト台車の配置及び動作に工夫を施すことで、シールド工程において浮力に対する所定の安全率を確保することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
シールド機により掘進するとともにセグメントを組み立てて覆工体を構築し、その覆工体の内部に重量物を設置して浮き上がりを防止するため、前記シールド機と前記重量物が設置された重量物設置区間との間の前記覆工体内に、カウンターウエイトが搭載されたカウンターウエイト台車を配置して、前記シールド機の掘進に対応して前記カウンターウエイト台車を前進させ、前記シールド機と前記重量物設置区間との間の前記覆工体内において、前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記重量物を設置していくシールドトンネルの施工方法であって、
前記セグメントが搭載されたセグメント台車の左右に、前記カウンターウエイト台車を各々配置して、その左右の前記カウンターウエイト台車を左右独立してそれぞれ前進動作させることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載のシールドトンネル施工方法であって、
前記重量物として、前記覆工体内の中央にボックスカルバートを設置して、その左右にコンクリートブロックをそれぞれ設置することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、
請求項２に記載のシールドトンネル施工方法であって、
前記シールド機と前記重量物設置区間との間の前記覆工体内において、前記セグメント台車を前進させて、その後方に前記ボックスカルバートを設置した後、前記左右の一方の前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記コンクリートブロックを設置して、前記左右の他方の前記カウンターウエイト台車を前進させて、その後方に前記コンクリートブロックを設置していくことを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、
掘進するとともにセグメントを組み立てて覆工体を構築していくシールド機と、前記覆工体の内部に重量物を設置していく重量物設置手段と、を備え、前記重量物の設置により前記覆工体の浮き上がりを防止し、前記シールド機と前記重量物が設置された重量物設置区間との間の前記覆工体内に配置され、カウンターウエイトを搭載し、前記シールド機の掘進に対応して前進するカウンターウエイト台車を備えるシールドトンネルの施工装置であって、
前記セグメントを搭載するセグメント台車の左右に、独立して各々が前進動作する前記カウンターウエイト台車をそれぞれ配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カウンターウエイト台車の配置及び動作に工夫を施すことで、シールド工程において浮力に対する所定の安全率を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用したシールドトンネル施工装置の一実施形態の構成を示すもので、手順１を示した平面図（ａ）とそのカウンターウエイト台車後部付近の縦断面図（ｂ）である。
【図２】手順２の図（ａ）（ｂ）である。
【図３】手順３の図（ａ）（ｂ）である。
【図４】手順４の図（ａ）（ｂ）である。
【図５】手順５の図（ａ）（ｂ）である。
【図６】手順６の図（ａ）（ｂ）である。
【図７】手順７の図（ａ）（ｂ）である。
【図８】手順８の図（ａ）（ｂ）である。
【図９】手順９の図（ａ）（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
本発明は、左右独立してトンネル軸方向にスライドするカウンターウエイト台車を用いることで、すべての施工工程において浮力に対する所定の安全率を確保する方法を提供するものである。
次に、重量物として予め所定の形状に成形された中央のボックスカルバート及びその左右のコンクリートブロックを設置して浮力対策とする方法を例として施工手順を示す。
【００１７】
（実施形態）
図１は本発明を適用したシールドトンネル施工装置の一実施形態の構成を示すもので、１はシールド機、２はセグメント台車、３は覆工体、４は重量物、５はボックスカルバート、６は下部コンクリートブロック、７は上部コンクリートブロック、８は間詰めコンクリート、９はカウンターウエイト台車である。
【００１８】
図示のように、シールド機１の後方に複数台連結されたセグメント台車２が配置され、周知のように、地盤を掘進するシールド機１内において、セグメント台車２に搭載したセグメントが、エレクタにより組み立てられて、セグメントリングによる覆工体３が構築される。
【００１９】
そして、覆工体３内の底部には、浮き上がり防止用の重量物４が設置される。この重量物４は、ＰＣ（プレキャストコンクリート）製で、中央のボックスカルバート５と、左右両側の下部コンクリートブロック６及び上部コンクリートブロック７とから構成される。
なお、左右両側において、覆工体３と下部コンクリートブロック６及び上部コンクリートブロック７との間には間詰めコンクリート８が打設される。
【００２０】
以上において、シールド機１と重量物４が設置された重量物設置区間との間の覆工体３内に、カウンターウエイトが搭載されたカウンターウエイト台車９を配置する。
すなわち、図示のように、シールド機１と重量物設置区間との間の覆工体３内において、セグメント台車２の左右に、複数台連結されたカウンターウエイト台車９を各々配置する。
この左右のカウンターウエイト台車９は、シールド機１の掘進に対応して、左右独立に各々前進する。
【００２１】
先ず、手順１では、図１（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４のコンクリートブロック６・７の直前に左右のカウンターウエイト台車９が各々位置している。
【００２２】
ここで、施工時の浮き上がり安全率の計算例として表１を示す。
【表１】
2015206200.tif 000003
【００２３】
表１のとおり、浮力１１６ton、上載荷重４３ton、セグメントリング４７tonで、セグメントリング一つ当たり、セグメント台車２が一台５ton、カウンターウエイト台車９に搭載したカウンターウエイト一つが１４ton、ボックスカルバート５が１０tonである。
なお、浮力、上載荷重については、セグメントリング外形φ１２ｍ、土被り６ｍとした場合である。
また、左右の重量付加物については、片側上下二分割で、セグメントリング一つ当たり、上部コンクリートブロック７が６ton、下部コンクリートブロック６が７tonで、片側合計１３tonとした。
【００２４】
図１の手順１では、シールド機１と重量物４を設置した区間との間の覆工体３内において、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１２２tonで、安全率１．０５である。
【００２５】
次に、手順２では、図２（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、セグメント台車２が一台分前進するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１１７tonで、安全率１．０１である。
【００２６】
次に、手順３では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、セグメント台車２が前進した空間の中央にボックスカルバート５を設置するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１２７tonで、安全率１．０９である。
【００２７】
次に、手順４では、図４（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、ボックスカルバート５の上に上部コンクリートブロック７を設置するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１３３tonで、安全率１．１５である。
【００２８】
次に、手順５では、図５（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、左右の一方のカウンターウエイト台車９がカウンターウエイト一つ分前進するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１１９tonで、安全率１．０３である。
【００２９】
次に、手順６では、図６（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、手順５でカウンターウエイト台車９がカウンターウエイト一つ分前進した空間に下部コンクリートブロック６及び上部コンクリートブロック７を設置するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１２６tonで、安全率１．０９である。
【００３０】
次に、手順７では、図７（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、中央のボックスカルバート５の上に上部コンクリートブロック７を設置するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１３２tonで、安全率１．１４である。
【００３１】
次に、手順８では、図８（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、左右の残るカウンターウエイト台車９がカウンターウエイト一つ分前進するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１１８tonで、安全率１．０２である。
【００３２】
次に、手順９では、図９（ａ）（ｂ）に示すように、重量物４の直前位置において、手順８でカウンターウエイト台車９がカウンターウエイト一つ分前進した空間に下部コンクリートブロック６及び上部コンクリートブロック７を設置するため、表１に示すとおり、セグメントリング一つ当たり、重量合計１２５tonで、安全率１．０８である。
【００３３】
以上の手順１〜９がシールド全工程で繰り返し実行される。
【００３４】
以上、実施形態によれば、シールド工程において、左右のカウンターウエイト台車９が各々独立してトンネル軸方向に前進することで、浮力に対する所定の安全率１．０１以上を確保できるため、以下の利点がある。
１）ＰＣ製の重量物４と組み合わせることで、全ての区間で浮力に対抗する重量をセグメントリングによる覆工体３に付加することができる。
２）カウンターウエイト台車９の移動は、スライド式であり、揚重作業を伴わないため、吊荷作業による挟まれ・接触災害の危険性を低減できる。
【００３５】
（変形例）
以上の実施形態の他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３６】
１  シールド機
２  セグメント台車
３  覆工体
４  重量物
５  ボックスカルバート
６  下部コンクリートブロック
７  上部コンクリートブロック
８  間詰めコンクリート
９  カウンターウエイト台車
【図１】
2015206200.tif 000004
【図２】
2015206200.tif 000005
【図３】
2015206200.tif 000006
【図４】
2015206200.tif 000007
【図５】
2015206200.tif 000008
【図６】
2015206200.tif 000009
【図７】
2015206200.tif 000010
【図８】
2015206200.tif 000011
【図９】
2015206200.tif 000012