(57)【要約】【課題】　シールド掘削機によって掘削された掘削壁面に六角形セグメントをトンネル周方向に千鳥状に組み合わせながらトンネル覆工を構築する際に、推進ジャッキのロッドの短い伸長量でもってシールド掘削機を推進し、トンネル覆工の前端面から前方に新たなセグメント組立空間部を形成するようにしてシールド掘削機の長さを短く且つ曲線トンネルの施工が容易に行えるようにする。【解決手段】　前端面が台形状の凹凸端面に形成されたトンネル覆工の前端面において、凸端面にシールド掘削機の推進ジャッキのロッドを当接させて該ロッドをセグメント幅の1/2 だけ伸長させることにより、トンネル覆工の凹端面の前方に六角形セグメントの組み込みが可能な空間部を形成し、この空間部に新たな六角形セグメントを順次組み込んでいくことによってトンネル覆工を築造する。【選択図】　　　　図４
2004003378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　前半部をトンネル長さ方向に突出させたセグメント間にセグメントの後半部が嵌合可能な凹部を形成しながら複数個のセグメントをトンネル周方向に千鳥状に連結して前端面が凹凸端面に形成されたトンネル覆工を構築していくと共にこのトンネル覆工の前端面に、シールド掘削機のスキンプレートの内周面に装着されている推進ジャッキの推進反力を支持させてシールド掘削機を推進させる推進方法において、上記全ての推進ジャッキのシリンダ部の長さがトンネル長さ方向に向けているセグメントの前後端面間の幅の1/2 〜１倍の長さに形成してあり、上記トンネル覆工の凹凸端面を形成した各セグメントに対応して設けられている推進ジャッキのうち、凸端面に対向する推進ジャッキのロッドのみを該凸端面を形成するセグメントの前端面に当接させて伸長させることによりシールド掘削機を推進させることを特徴とするシールド掘削機の推進方法。
【請求項２】
　所定長さのトンネル掘削後、シールド掘削機を一旦停止させてトンネル覆工の凹部にセグメントを組み込み、しかるのち、シールド掘削機を推進させることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削機の推進方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はトンネル掘削壁面にセグメントを組み立てることによって構築されるトンネル覆工に推進反力を支持せながらトンネルを掘進するシールド掘削機の推進方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
　従来から、シールド掘削機によって掘削された掘削壁面に複数個の六角形セグメントをトンネル周方向に組み立てゝトンネル覆工を構築する場合、図５、図６に示すように、トンネル周方向に対向する六角形セグメント32の前後傾斜端面同士を交互に千鳥状に接合、連結することによって前半部がトンネル長さ方向に突出させたセグメント32、32間にセグメントの後半部が嵌合可能な凹部34を形成しながらトンネル覆工30を構築し、周方向に千鳥状に連結したセグメント32の前端面によって形成している該トンネル覆工30の凹凸端面41、42にシールド掘削機40の推進ジャッキ37を当接させて伸長させることによりトンネルを掘進している。　　　
【０００３】
　そして、推進ジャッキ37を伸長させてシールド掘削機40の掘進長が六角形セグメント32におけるトンネル長さ方向の1/2 の幅に等しい長さになると、トンネル覆工30の凹端面42から前方に該六角形セグメント32の前半部が配設可能な空間4Aが形成されるので、シールド掘削機40を一旦停止させたのち、前半部がトンネル長さ方向に突出している六角形セグメント32、32間の上記凹部34に一点鎖線で示すように新たな六角形セグメント32の後半部を嵌合させ且つその前半部を上記トンネル覆工30の凸端面41から前方に突出させた状態にして組み込んでいる。
【特許文献１】特開平３−１３２６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
　しかしながら、上記シールド掘削機の推進方法によれば、推進ジャッキ37のロッド端をトンネル覆工30の凸端面41ばかりでなく、凹端面42にも当接させた状態で伸長させることによりシールド掘削機40を推進させているので、シールド掘削機40を一旦停止させて所定の凹部34に新たなセグメント32の後半部を組み込む場合においては、その組み込むためのトンネル長さ方向の空間幅を得るには、推進ジャッキのロッド37a の伸縮長がセグメント32のトンネル長さ方向の前後端間の幅Ｌ以上になるように構成しておかなければならず、従って、推進ジャッキ37の長さが長くなって該推進ジャッキ37を内周面に装着させるシールド掘削機40のスキンプレート40a の長さも必然的に長大化し、コスト高になるばかりでなくスキンプレート40a の長さが長くなると方向制御性が悪くなり、その上、発進立坑も大きくしなければならず、不経済であるという問題点があった。
【０００５】
　また、トンネルの施工能率を向上させるために、シールド掘削機40を停止させることなく掘進させながら、トンネル覆工30の凹凸端面41、42における所望の凹部34に新たなセグメント32を組み込んでいく方法においては、上記のようにトンネル覆工30の凹端面42にも推進ジャッキ37の推進反力を支持させた状態で推進させると、トンネル覆工30の前端面に新たなセグメントを組み込み可能となる空間を得るまでトンネルを掘進するには、上述したようにトンネル覆工30の凹端面42に当接させた推進ジャッキ37のロッド37a をセグメント幅以上に伸長させる必要があり、さらに、この状態から凹部34に新たなセグメント32を組み込む作業中においても推進ジャッキ37のロッド37a をセグメント幅の1/2 に相当する長さだけ伸長させてシールド掘削機40の推進を続行させなければならないために、少なくともロッド37a の伸縮長、即ち、実効作用長がセグメント幅の1.5 倍以上有する推進ジャッキ37を用いなければならない。
【０００６】
　従って、これらの推進ジャッキ37を装着しているシールド掘削機40のスキンプレート40a が長大化して曲線トンネルの施工が困難となるばかりでなく、経済性等において上述同様な問題点が生じることになる。
【０００７】
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは推進ジャッキの実効作用長が短いにもかかわらず、トンネル覆工の前端面に新たなセグメントの組み込み可能な空間部を形成することができるシールド掘削機の推進方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るシールド掘削機の推進方法は、前半部をトンネル長さ方向に突出させたセグメント間にセグメントの後半部が嵌合可能な凹部を形成しながら複数個のセグメントをトンネル周方向に千鳥状に連結して前端面が凹凸端面に形成されたトンネル覆工を構築していくと共にこのトンネル覆工の前端面に、シールド掘削機のスキンプレートの内周面に装着されている推進ジャッキの推進反力を支持させてシールド掘削機を推進させる推進方法において、上記全ての推進ジャッキのシリンダ部の長さがトンネル長さ方向に向けているセグメントの前後端面間の幅の1/2 〜１倍の長さに形成してあり、上記トンネル覆工の凹凸端面を形成した各セグメントに対応して設けられている推進ジャッキのうち、凸端面に対向する推進ジャッキのロッドのみを該凸端面を形成するセグメントの前端面に当接させて伸長させることによりシールド掘削機を推進させることを特徴としている。
【０００９】
　上記請求項１に記載のシールド掘削機の推進方法において、請求項２に係る発明は、所定長さのトンネル掘削後、シールド掘削機を一旦停止させてトンネル覆工の凹部にセグメントを組み込み、しかるのち、シールド掘削機を推進させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
　以上のように本発明のシールド掘削機の推進方法によれば、前半部をトンネル長さ方向に突出させたセグメント間にセグメントの後半部が嵌合可能な凹部を形成しながら複数個のセグメントをトンネル周方向に千鳥状に連結して前端面が凹凸端面に形成されたトンネル覆工を構築していくと共にこのトンネル覆工の前端面に推進ジャッキの推進反力を支持させてシールド掘削機を推進させる推進方法において、上記全ての推進ジャッキのシリンダ部の長さがトンネル長さ方向に向けているセグメントの前後端面間の幅の1/2 〜１倍の長さに形成してあり、上記トンネル覆工の凹凸端面を形成した各セグメントに対応して設けられている推進ジャッキのうち、凸端面に対向する推進ジャッキのロッドのみを該凸端面を形成するセグメントの前端面に当接させて伸長させることによりシールド掘削機を推進させるものであるから、推進ジャッキのロッドをセグメント覆工の凸端面に当接させている状態からセグメント幅の1/2 に相当する長さだけ伸長させるだけで、トンネル覆工の凹端面の前方にセグメントが組み込み可能な空間部を形成することができ、従って、推進ジャッキのシリンダ部を長さが短くてすみ、これらの推進ジャッキを装着しているシールド掘削機のスキンプレートの長さを短く形成することができると共に発進立坑の断面空間が小さくてすみ、経済的であるばかりでなく、シールド掘削機の方向制御性が向上して曲線トンネルの施工が円滑に行えるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
　シールド掘削機によって掘削した掘削壁面に複数個のセグメントを周方向に連結しながら施工してトンネル覆工を行う。この際、先に施工したセグメントと次に施工するセグメントとはトンネル長さ方向の幅の半部分を前後方向に交互にずらした状態となるように組立てる。このようにして複数個のセグメントをトンネル周方向にリング状に組立てると、前半部が前方に向かって突出したセグメント間にセグメントの後半部が嵌合可能な凹部が形成され、この凹部に上記前半部が前方に突出したセグメント間に組立てられているセグメントの前端面が露出した状態となる。従って、前半部を前方に突出させているセグメントの前端面が凸端面で、凹部に露出しているセグメントの前端面が凹端面となったトンネル覆工が形成される。一方、上記シールド掘削機には１リング分のトンネル覆工を形成する複数個のセグメントにそれぞれ対応させて複数本の推進ジャッキが配設されている。
【００１２】
　上記推進ジャッキによってシールド掘削機を掘進させるには、トンネル覆工の凹凸端面を形成しているセグメントのうち、凹端面に対応する推進ジャッキのロッドを収縮させた状態にしておく一方、凸端面を形成しているセグメントの前端面に対応する推進ジャッキのロッドを該凸端面に当接させてシールド掘削機の推進反力を支持させ、これらの推進ジャッキのロッドを伸長させることによりシールド掘削機を掘進させる。この掘進長がセグメントの前後端面間の幅、即ち、セグメント幅の1/2 に相当する長さに達すると、トンネル覆工の凹端面の前方にはセグメントが組み込み可能な空間部が形成される。換言すれば、推進ジャッキのロッドが上記のようにセグメント覆工の凸端面に当接させている状態からセグメント幅の1/2 に相当する長さだけ伸長すると、セグメントが組み込み可能な空間部が形成されることになる。
【００１３】
　このように、シールド掘削機を掘進させてトンネル覆工の凹端面の前方にセグメントを容易に組み込みが行えるだけの空間部を得るには、推進ジャッキのロッドをセグメント幅の1/2 以上で１以下に相当する長さだけ伸長させるようにすればよく、従って、推進ジャッキのシリンダ部を長さが短くてすみ、これらの推進ジャッキを装着しているシールド掘削機のスキンプレートの長さを短く形成することができるものである。
【００１４】
　トンネル覆工の凹端面の前方にセグメントの組み立てが可能な空間部を得るまでシールド掘削機を掘進させたのち一旦停止させて空間部にセグメントを組み込み、しかるのち、シールド掘削機を推進させることによってトンネル覆工を築造することができる。
【００１５】
　このように、長さが従来のシールド掘削機の推進ジャッキに較べてセグメント幅の1/2 以上短い推進ジャッキによりトンネル覆工が行え、そのため、シールド掘削機のスキンプレートの全長を短く形成しておくことができて方向制御性が良好となり、曲線トンネルの施工が容易に行える。
【実施例】
【００１６】
　次に、本発明の具体的な実施例を図面について説明すると、シールド掘削機１によってトンネルＴを掘進すると共にそのトンネル掘削壁面ｔに沿って複数個の六角形セグメント２を周方向に接合、連結することによってトンネル覆工３を形成していく。六角形セグメント２は鉄筋コンクリート製又は鋼製であって周知のように、トンネル周方向に湾曲した平面六角形状に形成されてあり、その外周面は図２に示すようにトンネル周方向に平行で且つ同一長さの前後端面21、22と、これらの前後端面21、22のトンネル長さ方向に対向した両端部間に互いにＶ字状となった前後傾斜端面23、24及び25、26をそれぞれ設けてなる形状に形成されている。
【００１７】
　このように形成している六角形セグメント２をシールド掘削機１によって掘削したトンネル掘削壁面ｔに組み立てゝトンネル覆工３を構築していくには、任意の六角形セグメント２において、その前側の両傾斜端面23、25に、該六角形セグメント２に対してトンネル周方向に隣接する六角形セグメント２、２の後側の傾斜端面24、26の一方をそれぞれ突き合わせ状態に接合させて連結し、さらに、これらの六角形セグメント２、２における他方の後側傾斜端面24、26が次の六角形セグメント２の前側傾斜端面23、25の一方に接合させた状態となるように組立てる。即ち、六角形セグメント２がトンネル長さ方向の幅の半分だけ前後方向に交互にずらしながらトンネル周方向に千鳥状に組み合わせた状態となるようにしてトンネル覆工３を構築していく。
【００１８】
　従って、トンネル周方向に組立てられた１リング分のトンネル覆工３は、トンネル周方向に１つおきの六角形セグメント２の台形状の前半部が前方（トンネル長さ方向）に突出していると共に、これらの六角形セグメント２、２の対向する前側の傾斜端面23、25間に新たな六角形セグメント２の台形状後半部が嵌合可能な台形状の凹部４が形成された構造となっており、さらに、このトンネル覆工３の前端面は、前半部が突出した六角形セグメント２の前端面21を凸端面3aとし且つ上記台形状の凹部４に露出している六角形セグメント２の前端面21を凹端面3bとしてこれらの凹凸端面3a、3bがトンネル周方向に千鳥状に連続した形状となっている。
【００１９】
　シールド掘削機１は図１に示すように、本体である円筒形状のスキンプレートを前胴11と後胴12とに分割してあり、前胴11の前端開口部にカッタ板13を配してこのカッタ板13の回転中心軸14を該前胴11の前端部に一体に設けている隔壁18に回転自在に支持させていると共に隔壁18の背面に配設した駆動モータ15によって該カッタ板13を回転駆動するように構成している。さらに、上記前胴11と後胴12との対向端部の内周面複数個所間、例えば、上下左右間を中折れジャッキ16によって連結していると共に、後胴12の前部内周面に周方向に設けたリブ19に、トンネル周方向に組立てた各六角形セグメント２の前端面にそれぞれ対応させて数本（図においては３本）を一組とする推進ジャッキ17を装着している。
【００２０】
　そしてこれらの全ての推進ジャッキ17のシリンダ部17a の長さはトンネル長さ方向に向けている六角形セグメント２の前後端面21、22間の幅（セグメント幅）の1/2 〜１倍の長さに形成している。従って、後方に向かって伸縮する推進ジャッキ17のロッド17b の伸縮長、即ち、実効作用長もセグメント幅Ｌの1/2 〜１倍となるように構成している。５は推進ジャッキ17の後方側における後胴12の後部内に設けられているセグメント組立部である。なお、図示していないがカッタ板13によって掘削した土砂の排出手段も備えている。
【００２１】
　このシールド掘削機１によってトンネルＴを掘進すると共にトンネル掘削壁面ｔに六角形セグメント２を順次、組立てることによってトンネル覆工３を構築していく方法について説明すると、図３は既に施工しているトンネル覆工３の凸端面に推進ジャッキ17のロッド17b を当接させた状態を示す展開図であり、図４は図３に示す状態から推進ジャッキ17のロッド17b を伸長させることにより、シールド掘削機１を掘進させてトンネル覆工３の前端面における凹端面3bの前方に新たな六角形セグメント２の組み込み可能な空間部4Aを設けた状態を示している。なお、図においてはトンネル掘削壁面ｔを一回りする１リング分のトンネル覆工を８個の六角形セグメント２によって形成しているが、４個以上の偶数個の六角形セグメント２によって形成しておけばよい。
【００２２】
　このようにトンネル覆工３の凹端面3bの前方に次の六角形セグメント２の組み込み可能な空間部4Aが形成される位置までシールド掘削機１を推進させるには、まず、トンネル覆工３の凹凸端面3a、3bに対応して設けられている全ての推進ジャッキ17のロッド17b を収縮させた状態から凸端面3aに対向する推進ジャッキ17のロッド17b を僅かに伸長させて上記図３に示すように、該凸端面3aを形成している六角形セグメント２の前端面21に当接させる。この状態においてはトンネル覆工３の凹端面3bと該凹端面3bに対向する推進ジャッキ17のロッド17b との間には六角形セグメント２の1/2 幅にほぼ相当する空間幅を有する凹部４が設けられている。
【００２３】
　この状態からトンネル覆工３の凸端面3aに当接している推進ジャッキ17のロッド17b を伸長させてシールド掘削機１を推進させ、該ロッド17b の伸長量、即ち有効作用長がセグメント幅Ｌの1/2 に相当する長さに達すると、トンネル覆工３の凹端面3bの前方の上記凹部４が該ロッド17b の伸長量だけ更にトンネル長さ方向に拡がり、図４に示すように新たな六角形セグメント２が組み込み可能な空間部4Aが得られるものである。
【００２４】
　この空間部4Aに六角形セグメント２を余裕をもって作業性よく組み込むためには、該空間部4Aのトンネル長さ方向の幅が六角形セグメント２の幅Ｌよりもある程度大きくしておく必要があり、従って、トンネル覆工３の凸端面3aに当接させる推進ジャッキ17のロッド17b の伸長量としては該ロッド17b が完全に収縮している状態から六角形セグメント２の1/2 〜１幅に相当する長さまで伸長させればよく、このロッド17b を収納する推進ジャッキ17のシリンダ部17a の長さもその範囲内の幅寸法に相当する長さに形成している。
【００２５】
　上記のようにトンネル覆工３の各凹端面3aの前方に六角形セグメント２が組み込み可能な空間部4Aが得られるまでシールド掘削機１を掘進させたのち、一旦停止させ、図４の一点鎖線で示すように各空間部4Aに六角形セグメント２を組み込んでいくと、新たに組み込んだこれらの六角形セグメント２（図においては１個しか示していない）の前半部が前方に突出して今度はこの突出前端面21がトンネル覆工３の凸端面3aとなり、この凸端面3aに対応する推進ジャッキ17のロッド17b を該凸端面3aに当接させ、上記同様にロッド17b を六角セグメント幅の1/2 〜１に相当する長さだけ伸長させて再び新たに組み込んだ六角形セグメント２間に次の六角形セグメント２が組み込み可能な空間部4Aを形成し、シールド掘削機１を停止させて該空間部4Aに六角形セグメント２を組み込み、既に組み立てている六角形セグメント２との対向接合面間をボルト・ナット等によって連結するものであり、この作業を繰り返し行ってトンネル覆工３を築造していくものである。　　　
【００２６】
　なお、以上の方法においては、トンネル覆工３を六角形セグメント２によって築造しているが、トンネルの周方向に湾曲した平面矩形状のセグメントによって築造してもよい。この平面矩形状のセグメントによってトンネル覆工を築造する場合においても、前半部をトンネル長さ方向に突出させたセグメント間にセグメントの後半部が嵌合可能な空間部を形成しながら複数個のセグメントをトンネル周方向に千鳥状に連結して前端面が凹凸面に形成されたトンネル覆工を構築していくものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】トンネル覆工を構築中のシールド掘削機の簡略縦断側面図、
【図２】トンネル覆工の構築状態を示す一部の簡略斜視図、
【図３】トンネル覆工の凸端面に推進ジャッキのロッドを収縮させて当接させた状態を示す展開図、
【図４】シールド掘削機を掘進させて新たな六角形セグメントの組み込み可能な空間部を設けた状態の展開図、
【図５】従来のトンネル覆工を施工するためのシールド掘削機の簡略縦断側面図、
【図６】そのトンネル覆工の展開図。
【符号の説明】
【００２８】
　１　シールド掘削機
　２　六角形セグメント
　３　トンネル覆工
　3a、3b　凹凸端面
　４　凹部
　4A　空間部
　12　スキンプレートの後胴
　17　推進ジャッキ
　17b 　ロッド
【図１】
2004003378.tif 000003
【図２】
2004003378.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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