(57)【要約】【課題】  ２つのシールドトンネルを接合するにあたり、簡素な構成のシールド掘削機により、地山の安定度を高い状態とし、しかも止水性に優れたシールドトンネルの接合方法を提供する。【解決手段】  第一シールド掘進機１で第一トンネル掘削位置まで第一トンネルを掘削し、第二シールド掘進機２で第二トンネル掘削位置まで第二トンネルを掘削する。このとき、先に到達したシールド掘進機を第一シールド掘進機１とする。それから、第一シールド掘進機１の第一カッタ装置１１を第一外筒部１０の内側まで後退させる。続いて、第二シールド掘進機２を前進させて、第一トンネルと第二トンネルとの間の土砂を掘削する。その後、第二カッタ装置２１を縮径し、第二シールド掘進機２をさらに前進させる。それから、第一外筒部１０と第二外筒部２０とが向き合った後、第二カッタ装置２１Ａおよび可動内筒部２１Ｅを第一外筒部１０の内部に進入させる。【選択図】  図６
2005273212.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一カッタ部と同径の第一外筒部を備え、前記第一カッタ部が縮径可能であるとともに前記第一外筒部に対して相対的に後退可能とされている第一シールド掘進機で掘削した第一トンネルと、
第二カッタ部と同径の第二外筒部を備え、前記第二カッタ部が縮径可能であるとともに、前記第二外筒部に対して相対的に前進可能とされており、前記第一外筒部よりも小径であり、前記第二カッタ部とともに移動可能である可動内筒部を備える第二シールド掘進機で掘削した第二トンネルと、を接合するシールドトンネルの接合方法であって、
前記第一シールド掘進機によって第一トンネル掘削位置まで掘削する工程と、
前記第二シールド掘進機によって前記第二トンネル掘削位置まで掘削する工程と、
前記第一カッタ部を縮径させる工程と、
前記第二カッタ部進入可能位置まで前記第一カッタ部を後退させる工程と、
第二シールド掘進機を前進させ、前記第一トンネルと前記第二トンネルとの間の土砂を掘削する工程と、
前記第二カッタ部を縮径させ、前記第二シールド掘進機をさらに前進させる工程と、
前記第一外筒部と第二外筒部とが向き合った後、前記第二カッタ部および前記可動内筒部を前記第二外筒部に対して相対的に前進させて前記第一外筒部に進入させ、前記可動内筒部を前記第一外筒部とラップさせ、前記第二カッタ部を前記第二カッタ部進入可能位置まで進入させる工程と、
を含むことを特徴とするシールドトンネルの接合方法。
【請求項２】
前記第一シールド掘進機および第二シールド掘進機は、互いに同一の構成をなしており、
前記第一トンネル掘削位置または第二トンネル掘削位置に先に到達した側のシールド掘進機を、前記第一シールド掘進機とする請求項１に記載のシールドトンネルの接合方法。
【請求項３】
前記第一シールド掘進機に、中折れジャッキが設けられており、
前記第一カッタ部を後退させる工程の前に、前記中折れジャッキと連結棒と交換する工程、
をさらに含む請求項１または請求項２に記載のシールドトンネルの接合方法。
【請求項４】
前記第一外筒部の内側および前記可動内筒部との間への土中水の浸入を防止する止水装置が設けられており、
前記可動内筒部を前記第一外筒部にラップさせた後、前記止水装置で前記第一外筒部と前記可動内筒部との間の止水処理を施す工程、
をさらに含む請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載のシールドトンネルの接合方法。
【請求項５】
前記止水装置は、前記可動内筒部に設けられた注入管を備えており、
前記可動内筒部と第一外筒部との間から地山に向けて、前記注入管から充填材を注入して、前記第一外筒部と前記可動内筒部との間の止水処理を施す請求項４に記載のシールドトンネルの接合方法。
【請求項６】
前記第一外筒部および第二外筒部に、冷媒が流通する冷媒流路が形成されており、
前記第一外筒部と第二外筒部とが向き合ったときに、前記冷媒流路に冷媒を流通させて、前記第一外筒部と第二外筒部の外側の土中水を冷凍する請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載のシールドトンネルの接合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、相対する２方向から同時に掘削して形成した２つのシールドトンネルを地中で接合するシールドトンネルの接合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールドトンネルを形成するにあたり、近年においては、シールドトンネルの長距離化に伴い、トンネルの両方向からシールド掘進機を発進させ、それらの２台のシールド掘進機で形成された２つのシールドトンネルを地中で接合させて、トンネルを完成させる工法が行われている。このような２つのシールドトンネルを接合する際の接合方法として、たとえば特公平３−６９４３９号公報に開示された方法がある。この接合方法は、外筒と内筒とを備える２台のシールド掘進機によってトンネルを掘削し、その接合部分において、一方のシールド掘進機の内筒を後退させるとともに他方のシールド掘進機の内筒を前進させて地山を掘削するというものである。
【特許文献１】特公平３−６９４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記特許文献１に記載されたシールドトンネルの接合方法では、一方のシールド掘進機の内筒を後退させるとともに、他方のシールド掘進機の内筒を前進させて、残りの地山を掘削するようにしている。このような掘削方法では、２台のシールド掘進機における両外筒の間の幅は、２つのカッタ部の厚さ以上となる。したがって、最終的に地山を掘削する際には、シールド掘進機の外筒で支えられていない部分が２つのカッタ部の幅を超えているので、地山の安定度が低くなるという問題があった。このような状態でそのままシールド掘進機による掘削を行うと、地山が崩落する可能性が高く、地山を安定させるために、たとえば薬液注入などによる地盤改良を行う必要があった。
【０００４】
また、上記特許文献１に開示された掘削機では、他方のシールド掘進機における内筒を前進させるための装置を別途必要とするものである。このため、装置が複雑化するという問題もあった。さらには、シールド掘進機の接合部分は止水性も低く、地下水が流入してしまうおそれがあった。
【０００５】
そこで、本発明の課題は、２つのシールドトンネルを接合するにあたり、簡素な構成のシールド掘進機により、地山の安定度を高い状態とし、しかも止水性に優れたシールドトンネルの接合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決した本発明に係るシールドトンネルの接合方法は、第一カッタ部と同径の第一外筒部を備え、第一カッタ部が縮径可能であるとともに第一外筒部に対して相対的に後退可能とされている第一シールド掘進機で掘削した第一トンネルと、第二カッタ部と同径の第二外筒部を備え、第二カッタ部が縮径可能であるとともに、第二外筒部に対して相対的に前進可能とされており、第一外筒部よりも小径であり、第二カッタ部とともに移動可能である可動内筒部を備える第二シールド掘進機で掘削した第二トンネルと、を接合するシールドトンネルの接合方法であって、第一シールド掘進機によって第一トンネル掘削位置まで掘削する工程と、第二シールド掘進機によって第二トンネル掘削位置まで掘削する工程と、第一カッタ部を縮径させる工程と、第二カッタ部進入可能位置まで第一カッタ部を後退させる工程と、第二シールド掘進機を前進させ、第一トンネルと第二トンネルとの間の土砂を掘削する工程と、第二カッタ部を縮径させ、第二シールド掘進機をさらに前進させる工程と、第一外筒部と第二外筒部とが向き合った後、第二カッタ部および可動内筒部を第二外筒部に対して相対的に前進させて第一外筒部に進入させ、可動内筒部を第一外筒部とラップさせ、第二カッタ部を第二カッタ部進入可能位置まで進入させる工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るシールドトンネルの接合方法においては、第一シールド掘進機と第二シールド掘進機によってそれぞれの掘削位置まで掘削を行った後、第一シールド掘進機の第一カッタ部を後退させる。それから、第二シールド掘進機を前進させて、第二カッタ部で残りの地山部分を掘削している。このため、トンネルの接合を行う際に、両シールド掘進機におけるそれぞれの外筒間の幅を狭くすることができるので、その分地山の安定度を高くすることができる。
【０００８】
また、第二シールド掘進機で残りの地山部分を掘削する際に、第二シールド掘進機を全体的に前進させている。このため、第二トンネルを掘進する際の掘進機構を用いてそのまま第二シールド掘進機を前進させることができるので、たとえば可動内筒部のみを前進させるための駆動機構を別途設ける必要がない。したがって、シールド掘進機の簡素化を図ることができる。
【０００９】
なお、本発明にいう「同径」とは、完全に寸法が一致する場合のほか、わずかに寸法がずれる場合も含むものである。
【００１０】
また、第一シールド掘進機および第二シールド掘進機は、互いに同一の構成をなしており、第一トンネル掘削位置または第二トンネル掘削位置に先に到達した側のシールド掘進機を、第一シールド掘進機とする態様とすることができる。
【００１１】
２台のシールド掘進機で掘進したトンネルを接合する際、どちらのシールド掘進機が先着するかを決めておくと、工期の長短により、先着したシールド掘進機が長期間接合位置で滞在せざるを得なくなることがある。シールド掘進機が接合位置で長期間滞在すると、漏水の問題が大きくなる。その点、本発明に係るシールドトンネルの接合方法では、同一のシールド掘進機を用いて、先に接合位置に到着した方を第一シールド掘削機として用いるようにしている。このため、シールド掘進機が接合位置に滞在する時間を短くすることができ、漏水の危険性を低くすることができる。
【００１２】
さらに、第一シールド掘進機に、中折れジャッキが設けられており、第一カッタ部を後退させる工程の前に、中折れジャッキを連結棒に交換する工程、をさらに含む態様とすることもできる。
【００１３】
このように、第一シールド掘進機として中折れジャッキを有するものを用いることにより、中折れジャッキを連結棒と交換することで、第一カッタ部を容易に後退させることができる。
【００１４】
また、第一外筒部の内側および可動内筒部との間への土中水の浸入を防止する止水装置が設けられており、可動内筒部を第一外筒部にラップさせた後、止水装置で第一外筒部と可動内筒部との間の止水処理を施す工程、をさらに含む態様とすることもできる。
【００１５】
このように、第一シールド掘進機の第一外筒部と第二シールド掘進機の可動内筒部とをシールする止水部材が設けられていることにより、第二カッタ部および可動内筒部を第一外筒部に進入させる際の第一外筒部への水の浸入を防止することができる。
【００１６】
さらに、止水装置は、可動内筒部に設けられた注入管を備えており、可動内筒部と第一外筒部との間から地山に向けて、注入管から充填材を注入して、第一外筒部と可動内筒部との間の止水処理を施す態様とすることができる。
【００１７】
このように、可動内筒部に設けられた注入管から地山に向けて充填材を注入することにより、簡素な構成の装置によって第一外筒部と可動内筒部との間の止水処理を容易に行うことができる。
【００１８】
そして、第一外筒部および第二外筒部に、冷媒が流通する冷媒流路が形成されており、第一外筒部と第二外筒部とが向き合ったときに、冷媒流路に冷媒を流通させて、第一外筒部と第二外筒部の外側の土中水を冷凍する態様とすることもできる。
【００１９】
このような冷媒流路を形成することにより、土中水を容易に冷凍することができ、やはり簡素な構成の装置によって第一外筒部と可動内筒部との間の止水処理を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、２つのシールドトンネルを接合するにあたり、簡素な構成のシールド掘進機により、地山の安定度を高い状態とし、しかも止水性に優れたシールドトンネルの接合方法を提供することことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２２】
図１は本発明の実施形態に係るシールドトンネルの接合部位における第一シールド掘進機および第二シールド掘進機の側断面図、図２はシールド掘進機における止水装置の断面図である。
【００２３】
本実施形態では、トンネルの両方向から、第一シールド掘進機１および第二シールド掘進機２によってそれぞれ第一シールドトンネルおよび第二シールドトンネルを掘削し、所定の接合位置において両トンネルを接合する。ここで、本実施形態に係るシールドトンネルを掘削するシールド掘進機について説明する。本実施形態では、第一シールド掘進機１および第二シールド掘進機２を用いているが、両シールド掘進機１，２は、同一の構成を有しているので、第一シールド掘進機１を参照してその構成を説明する。
【００２４】
図１に示すように、第一シールド掘進機１は、第一外筒部１０を備えている。第一外筒部１０は、前外筒部１０Ａと後外筒部１０Ｂとを備えており、前外筒部１０Ａは後外筒部１０Ｂに対して揺動可能に取り付けられている。この前外筒部１０Ａと後外筒部１０Ｂの間とは揺動ピン１０Ｃを介して接続されており、揺動ピン１０Ｃ周りに相対的に回動（首振り）可能とされている。
【００２５】
また、第一外筒部１０における前外筒部１０Ａの先端部には、第一カッタ装置１１が設けられている。第一カッタ装置１１は、円盤状をなす第一カッタ部１１Ａを備えている。第一カッタ部１１Ａの表面には、複数のビット１１Ｂが取り付けられており、第一カッタ部１１Ａが回転することにより、ビット１１Ｂによって地山が掘削される。また、第一カッタ部１１Ａの側縁部には、伸縮スポーク１１Ｃが設けられており、この伸縮スポーク１１Ｃは、第一カッタ部１１Ａに対してその半径方向に伸縮する。こうして、第一カッタ装置１１は、その半径方向に縮径可能とされている。
【００２６】
第一カッタ部１１Ａは、掘削を行っている間は、伸縮スポーク１１Ｃが伸長した状態で、第一外筒部１０と同一径とされている。また、伸縮スポーク１１Ｃが収縮したときには、第一カッタ部１１Ａの径は、第一外筒部１０の内径よりも小さくなり、第一カッタ部１１Ａが第一外筒部１０に対して引き込み可能となる。
【００２７】
第一カッタ装置１１の後方には、第一内筒部１２が設けられている。第一内筒部１２は、第一外筒部１０の内面に沿った外周部を有しており、第一外筒部１０の内面に沿って移動可能とされている。第一内筒部１２には、隔壁１３が設けられており、隔壁１３には駆動モータ１１Ｄが設けられており、駆動モータ１１Ｄにより第一カッタ部１１Ａを回転させている。また、第一内筒部１２は、掘削作業中は第一外筒部１０に固定されており、第一カッタ装置１１は第一外筒部１０とともに前後進する。
【００２８】
第一内筒部１２には、ブラケット１４が取り付けられており、ブラケット１４には、中折れジャッキ１５における中折れジャッキロッド１５Ａが取り付けられている。ブラケット１４は、接続ピンＰによって前外筒部１０Ａに固定されており、ブラケット１４および接続ピンＰによって第一内筒部１２が第一外筒部１０に固定されている。
【００２９】
中折れジャッキ１５は、中折れジャッキロッド１５Ａが進退可能となる中折れジャッキシリンダ１５Ａを備えており、中折れジャッキシリンダ１５Ｂは、第一外筒部１０の後外筒部１０Ｂに設けられた上方ブラケット１０Ｄに取り付けられている。この中折れジャッキ１５を伸縮させることにより、第一外筒部１０における前外筒部１０Ａは、後外筒部１０Ｂに対して首振りする。
【００３０】
さらに、後外筒部１０Ｂには、下方ブラケット１０Ｅが設けられており、下方ブラケット１０Ｅにはシールドジャッキ１６が取り付けられている。シールドジャッキ１６は、シールドジャッキシリンダ１６Ａおよびシールドジャッキロッド１６Ｂを備えており、シールドジャッキロッド１６Ｂの先端は、組み立てられたセグメントＳを押圧する。シールドジャッキロッド１６ＢでセグメントＳを押圧することにより、このセグメントＳに反力をとって第一シールド掘進機１が前進する。
【００３１】
さらに、後外筒部１０Ｂにおける上方ブラケット１０Ｄの後部には、エレクタ１７が設けられている。エレクタ１７は、第一カッタ装置１１によって形成された孔にセグメントＳを順次組み立てていく。
【００３２】
また、第一シールド掘進機１には、送泥管１８および図示しない排泥管１８が設けられている。送泥管１８および排泥管は、いずれも第一カッタ装置１１における第一カッタ部１１Ａと隔壁１３との間に配置されている。送泥管１８からは、第一カッタ部１１Ａと隔壁１３との間に泥水を供給し、第一カッタ部１１Ａの圧力を高めている。また、排泥管は、第一カッタ部１１Ａと隔壁１３との間における送泥管１８から供給された泥水および掘削された土からなる泥水を排出している。このように、送泥管１８からの水の供給量および排泥管からの泥水の排出量により、第一カッタ装置１１の圧力を調整している。
【００３３】
さらに、後外筒部１０Ｂの後端部には、テールシールが設けられている。テールシールは、第一シールド掘進機１の後端部において、セグメントＳと第一シールド掘進機１との間を止水している。
【００３４】
また、第一シールド掘進機１には、止水装置３が設けられている。止水装置３は、図２に示すように、第一内筒部１２に設けられた注入管３１を有しており、注入管３１からは充填剤Ｆ１が噴出される。充填剤Ｆ１としては、鉱物性ブリースなどを用いることができる。
【００３５】
さらに、止水装置３は、第一内筒部１２の先端に位置するスライドフード１２Ａに設けられた環状シール部材３２を有している。環状シール部材３２は、たとえばワイヤブラシ状の部材からなり、基端部がスライドフード１２Ａに取り付けられ、先端部が第一外筒部１０の内面に接触して、スライドフード１２Ａと第一外筒部１０との間に空間を形成している。第一シールド掘進機１における第一トンネルの掘進時には、この空間に注入管３１から噴出された充填剤Ｆ１が充填されている。また、第一内筒部１２の内面側には、土砂の侵入を防止するシール部材３３が設けられている。
【００３６】
第一外筒部１０には本発明の冷媒流路である貼付凍結管３４が設けられている。貼付凍結管３４は、図示しない冷媒タンクに接続されており、図示しないポンプを作動させることにより、貼付凍結管３４をマイナス温度とされた冷媒である不凍液が循環供給される。この貼付凍結管３４を不凍液が流れることにより、充填剤Ｆ１、および第一外筒部１０の外側の地山に含まれる土中水を冷凍させることができる。
【００３７】
また、第二シールド掘進機２は、第一シールド掘進機１と同一の構成を有しており、第二外筒部２０および第二カッタ装置２１を備えている。第二カッタ部２１Ａの後方には、本発明の可動内筒部となる第二内筒部２２が設けられており、第二内筒部２２には、隔壁２３が設けられている。第二内筒部２２には、ブラケット２４が取り付けられ、ブラケット２４には中折れジャッキ２５が取り付けられている。
【００３８】
さらに、後外筒部２０Ｂにはシールドジャッキ２６が取り付けられており、セグメントＳを押圧することにより、このセグメントＳに反力をとって第二シールド掘進機２を前進させる。後外筒部２０Ｂにおける上方位置にはエレクタ２７が設けられており、セグメントＳを順次組み立てる。また、第二シールド掘進機２には、送泥管２８および排泥管が設けられ、第二カッタ部２１Ａと隔壁２３との間に泥水を供給し、または排出している。後外筒部２０Ｂの後部には、テールシールが設けられている。
【００３９】
他方、第一シールド掘進機１におけるシールドジャッキ１６のシールドジャッキシリンダ１６Ａには、仮想線で示す第一内筒部１２を引き込むための本発明の連結棒となる治具４０が接続可能とされている。また、シールドジャッキシリンダ１６Ａは、下方ブラケット１０Ｅに対して取り外し可能とされており、下方ブラケット１０Ｅからシールドジャッキシリンダ１６Ａを取り外して、シールドジャッキ１６を収縮させることにより、第一内筒部１２が第一外筒部１０に対して相対的に後退可能とされている。
【００４０】
次に、本実施形態に係るシールド掘進機１，２を用いたシールドトンネルの接合方法について説明する。
【００４１】
シールドトンネルを構築するにあたり、構築されるトンネルの一方から第一シールド掘進機１で第一トンネルを掘削して形成し、他方から第二シールド掘進機２で第二トンネルを掘削して形成する。第一シールド掘進機１では、接合位置近傍の第一トンネル掘削位置まで掘削し、第二シールド掘進機２では、やはり接合位置近傍の第二トンネル掘削位置まで掘削を行う。それから、接合作業が行われる。なお、両シールド掘進機１，２のうち、先に到達した方のシールド掘進機が本実施形態における第一シールド掘進機１となる。
【００４２】
接合作業を行う際には、まず、図３（ａ）に示すように、第一シールド掘進機１が第一トンネル掘削位置まで到達する。第一トンネル掘削位置に到達した第一シールド掘進機１が到達したら、第一シールド掘進機１を停止させ、地上から第一トンネルおよび第二トンネルのそれぞれに向けてボーリング孔Ｈ１，Ｈ２を形成し、チェックボーリングを行う。このチェックボーリングおよび坑内測定から想定される測量誤差により、位置調整をしながら第二シールド掘進機２によって第二トンネル掘進位置まで掘進を続ける。
【００４３】
第二シールド掘進機２が第二トンネル掘削位置に到達するまでの間、第一シールド掘進機１では、上方ブラケット１０Ｄ、中折れジャッキ１５、およびエレクタ１７の取り外し作業を行っておく。それとともに、第一シールド掘進機１におけるシールドジャッキ１６を下方ブラケット１０Ｅから取り外し、治具４０によってシールドジャッキシリンダ１６Ａと第一内筒部１２を接続する。また、シールドジャッキシリンダ１６の反対側はセグメントＳに仮止めする。
【００４４】
やがて、図３（ｂ）に示すように、第二シールド掘進機２が第二トンネル掘進位置に到達したら、第二シールド掘進機２を停止させる。この時点で、第一シールド掘進機１と第二シールド掘進機２との間には、わずかに土砂が残存している。それから、第一カッタ装置１１と第二カッタ装置２１との間に連絡管Ｒを通し、両シールド掘進機１，２の相対位置を確認し、第一カッタ装置１１の伸縮スポーク１１Ｃを収縮させて第一カッタ装置１１を縮径させる。
【００４５】
両シールド掘進機１，２の相対位置を確認したら、連絡管Ｒを一旦引き抜き、図４（ａ）に示すように、第一シールド掘進機１におけるシールドジャッキ１６を収縮させ、第一カッタ装置１１および第一内筒部１２を後退させる。それとともに、第二カッタ装置２１の伸縮スポーク２１Ｃを収縮させて第二カッタ装置２１を縮径させ、第二シールド掘進機２を前進させる。第二シールド掘進機２を前進させる際には、第二トンネルを掘進する場合と同様、セグメントに反力をとってシールドジャッキ２６を伸長させる。
【００４６】
第二シールド掘進機２を前進させる際には、第二カッタ部２１Ａを回転させる。この第二カッタ部２１Ａの回転により、ビット２１Ｂによって、第一シールド掘進機１と第二シールド掘進機２との間に残存する土砂を掘削し、崩落させる。そのまま、第一シールド掘進機１における第一外筒部１０と、第二シールド掘進機２における第二外筒部２０とが向き合い、両者が可能な限り近接するまで第二シールド掘進機２を前進させる。崩落した土砂は、第二シールド掘進機２における排泥管により、高濃度泥水とともに排出される。
【００４７】
このように、本実施形態に係るシールドトンネルの接合方法では、第一シールド掘進機１と第二シールド掘進機２との間の土砂を掘削するために第二シールド掘進機２を前進させるが、第二シールド掘進機２は、第二トンネルを掘進するときと同様の方法で前進させることができる。したがって、第一シールド掘進機１と第二シールド掘進機２との間の土砂を掘削するために、別途駆動装置等を設ける必要がなくなる。
【００４８】
また、第二シールド掘進機２を全体的に前進させながら土砂を崩落させているため、両シールド掘進機１，２における第一外筒部１０と第二外筒部２０との間の幅を狭くすることができるので、その分地山の安定度を高くすることができる。
【００４９】
その後、図４（ｂ）に示すように、第一外筒部１０と第二外筒部２０とが向き合ったら、第二シールド掘進機２を停止させる。それから、第二シールド掘進機２における中折れジャッキに、図５に示す嵩上げブラケット４１を取り付ける。そして、中折れジャッキ２５を伸長させることにより、第二シールド掘進機２における第二内筒部２２を第二外筒部２０に対して相対的に前進させ、第一シールド掘進機１の第一外筒部１０に進入させる。
【００５０】
そのまま第二内筒部２２を前進させることにより、図５に示すように、第二カッタ装置２１が第一カッタ装置１１の近傍位置に到達する。その後、シールド掘進機１，２の内部の解体作業が行われる。その一方、第二内筒部２２が第一外筒部１０に進入している間、第一外筒部１０の内側と第二内筒部２２の外側とがラップし、第一外筒部１０と第二内筒部２２との間が、止水装置３によって止水される。この止水装置３による止水の手順について説明する。
【００５１】
図６（ａ）に示すように、第二内筒部２２におけるスライドフード２２Ａには、注入管３１から注入される充填剤Ｆ１が充填されている。また、第一外筒部１０と第二外筒部２０とが向き合った後第二内筒部２２が第一外筒部１０に進入し始めると、環状シール部材３２の先端が後方に傾斜するが、充填剤Ｆ１は、充填された状態となっている。また、第一外筒部１０と第二外筒部２０との間には、掘削によって崩落した土砂の一部（残留土砂）Ｄが残っている。
【００５２】
第二内筒部２２がさらに第一外筒部１０に進入すると、図６（ｂ）に示すように、環状シール部材３２は、残留土砂に乗り上げるようにして逃げる。この状態で、スライドフード２２Ａと残留土砂との間に充填剤Ｆ１が充填された状態となっている。
【００５３】
さらに、第二内筒部２２が進入すると、図７（ａ）に示すように、スライドフード２２Ａが残留土砂を押し出す。このようにスライドフード２２Ａにおける後端部が第一外筒部１０と第二外筒部２０との間に位置することにより、図５に示すように、第一シールド掘進機１の第一カッタ装置１１と、第二シールド掘進機２の第二カッタ装置２１とが近接して、第二内筒部２２の前進が停止される。
【００５４】
スライドフード２２Ａによって押し出された残留土砂Ｄの一部は、第一外筒部１０と第二外筒部２０との間から外部に排出され、その他の分は残留した状態となる。また、第二内筒部２２の後端部は、止水溶接Ｗされる。
【００５５】
こうして、残留土砂Ｄの一部を排出すると、スライドフード２２Ａ内において、環状シール部材３２と残留土砂Ｄとで堰堤が形成される。このように堰堤が形成されたら、注入管３１から特殊充填剤Ｆ２を噴出する。特殊充填剤Ｆ２としては、たとえば高流動モルタルなどが用いられる。注入管３１から噴出される特殊充填剤Ｆ２は、残留土砂Ｄとともに、第一外筒部１０と第二外筒部２０との間から地中に向けて注入される。このように、地中に特殊充填剤Ｆ２が注入されることにより、地中内が安定し、第一外筒部１０と第二内筒部２２との間の止水が施される。
【００５６】
その後、スライドフード２２Ａの先端部と第一外筒部１０の内側との間に止水鉄板を設け、さらに止水溶接を施すことにより、止水処理が完了する。
【００５７】
また、特殊充填剤Ｆ２の充填のみで止水が十分でない場合には、図７（ｂ）に示すように、外筒部１０，２０に設けられた貼付凍結管３４に冷却された不凍液を流通させる。貼付凍結管３４に不凍液を流通させると、貼付凍結管３４の周囲に地山が凍結して凍土Ｃとなる。このように凍土を形成することにより、第一外筒部１０と第二内筒部２２との間を確実に止水することができる。
【００５８】
さらに止水が不十分である場合にも、貼付凍結管３４に冷却された不凍液を流すことにより、スライドフード２２Ａに充填された特殊充填剤Ｆ２を凍結させることもできる。このように、スライドフード２２Ａ内の特殊充填剤Ｆ２をも凍結させることにより、さらに止水性を向上させることができる。
【００５９】
こうして、第一外筒部１０と第二内筒部２２との間の止水が完了したら、第一シールド掘進機１および第二シールド掘進機２の解体作業を行う。接合位置に先に到着している第一シールド掘進機１については、止水装置３による止水が完了する前にある程度の解体作業を行うことができる。
【００６０】
第一シールド掘進機１と第二シールド掘進機２との解体作業が済んだ後は、図８に示すように、第一外筒部１０と第二外筒部２０が残され、トンネルの一部を構成する。また、第二シールド掘進機２における第二内筒部２２のスライドフード２２Ａが第一外筒部１０に溶接されて残される。こうして、シールドトンネルの接合が終了する。
【００６１】
このように、本実施形態に係るシールドトンネルの接合方法に用いる止水装置３では、注入管３１から充填剤などを噴出し、または貼付凍結管３４に不凍液を流通させることで止水処理を行うことができるので、止水処理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係るシールドトンネルの接合部位における第一シールド掘進機および第二シールド掘進機の側断面図である。
【図２】シールド掘進機における止水装置の断面図である。
【図３】第二シールド掘進機の側断面図である。
【図４】シールドトンネルの接合工程の初期状態を示す側断面図である。
【図５】図４に続く工程の状態を示す側断面図である。
【図６】止水装置による止水工程を示す側断面図である。
【図７】図６に続く工程の状態を示す側断面図である。
【図８】シールド掘進機の内部が解体された状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…第一シールド掘進機
２…第二シールド掘進機
３…止水装置
１０…第一外筒部
１０Ａ，２０Ａ…前外筒部
１０Ｂ，２０Ｂ…後外筒部
１０Ｃ，２０Ｃ…揺動ピン
１０Ｄ，２０Ｄ…上方ブラケット
１０Ｅ，２０Ｅ…下方ブラケット
１１…第一カッタ装置
１１Ａ…第一カッタ部
１１Ｂ，２１Ｂ…ビット
１１Ｃ，２１Ｃ…伸縮スポーク
１１Ｄ，２１Ｄ…駆動モータ
１２…第一内筒部
１２Ａ，２２Ａ…スライドフード
１３，２３…隔壁
１４，２４…ブラケット
１５，２５…中折れジャッキ
１５Ａ，２５Ａ…中折れジャッキロッド
１５Ｂ，２５Ｂ…中折れジャッキシリンダ
１６，２６…シールドジャッキ
１６Ａ，２６Ａ…シールドジャッキシリンダ
１６Ｂ，２６Ｂ…シールドジャッキロッド
１７，２７…エレクタ
１８，２８…送泥管
２０…第二外筒部
２１…第二カッタ装置
２１Ａ…第二カッタ部
２２…第二内筒部
３１…注入管
３２…環状シール部材
３３…冷却部材
３４…貼付凍結管
４０…治具
４１…嵩上げブラケット
Ｄ…残留土砂
Ｆ１…充填剤
Ｆ２…特殊充填剤
Ｈ１，Ｈ２…ボーリング孔
Ｐ…接続ピン
Ｒ…連絡管
Ｓ…セグメント
Ｗ…止水溶接
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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