(57)【要約】【課題】  本発明は、簡略な構成でかつ経済的にトンネルの拡幅及び縮幅を実施できるシールド掘削機、トンネルの拡幅方法及びトンネルの縮幅方法を提供する。【解決手段】  標準断面１ａを有する領域に一般坑１４ａを構築した後、拡大坑の構築に切り替える手前で、仮テール部材７をトンネルの掘進方向にスライドさせ、仮テール部材７、格納鉄板１２及び標準断面セグメント９ａに囲われた領域に第１の止水壁１８を構築する。スキンプレート２から仮テール部材７を撤去して仮テール部材７が設置されていた位置に第２の止水壁１９及び封止板２０を構築し、封止板２０との当接位置で格納鉄板１２を切断しこれをスキンプレート２から撤去する。一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａ及び第１の止水壁１８、第２の止水壁１９及び封止板２０に対して、拡大断面セグメントを組み立てながら掘進し、拡大坑を構築する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
標準断面を有する一般坑と、該一般坑に拡幅断面を有する拡幅坑を合わせた拡大断面よりなる拡大坑の両者を築造するシールド掘削機であって、
前記拡大断面と同様の断面を有するスキンプレートと、
該スキンプレートの前方に位置し一般坑及び拡幅坑を掘削するカッタと、
前記スキンプレートの後方の内周面とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に着脱自在、かつトンネルの軸方向にスライド可能に配され、前記拡幅断面と同様の断面形状を有する仮テール部材を備えてなることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項２】
請求項１に記載のシールド掘削機において、
前記仮テール部材に、地山とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に生じる空隙を裏込め注入材で充填する裏込め注入機構を備えることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項３】
請求項２に記載のシールド掘削機において、
前記裏込め注入機構が、前記カッタの背面に備えられているチャンバに連通していることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のシールド掘削機において、
前記仮テール部材に、地山とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に生じる空隙に向けて硬化材を注入するための硬化材注入機構を備えることを特徴とするシールド掘削機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載のシールド掘削機を用いたトンネルの拡幅方法であって、
標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら、前記仮テール部材を装着した前記スキンプレート内で標準断面セグメントを組み立て、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第１の工程と、
トンネルの掘進方向に前記仮テール部材をスライドさせて、掘進方向最前部に位置する標準断面セグメントに隣り合わせて拡幅断面領域を密閉する止水壁を構築した後、前記スキンプレートから仮テール部材を撤去する第２の工程と、
掘進方向最前部に位置する前記標準断面セグメント及び止水壁に、拡大断面セグメントを組み立てながら掘進し、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第３の工程よりなることを特徴とするトンネルの拡幅方法。
【請求項６】
請求項１から４のいずれかに記載のシールド掘削機を用いたトンネルの縮幅方法であって、
標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら前記仮テール部材を撤去した前記スキンプレート内で拡大断面セグメントを組み立て、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第１の工程と、
掘進方向最前部に位置する拡大断面セグメントの拡幅断面領域を封止板で密閉するとともに、標準断面領域に標準断面セグメントを組み立てた後、前記スキンプレートの所定位置に前記仮テール部材を装着する第２の工程と、
第２の工程で組み立てた標準断面セグメントに続けて標準断面セグメントを組み立てながらを掘進し、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第３の工程よりなることを特徴とするトンネルの縮幅方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘削機、トンネルの拡幅方法及びトンネルの縮幅方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より地下鉄トンネルや道路トンネルには、駅部や非常駐車帯を設置する必要があるため、途中に標準断面に拡幅断面を合わせた拡大断面を有する拡大坑を備える必要が生じる場合が多い。このようなトンネルをシールド工法で築造する場合、セグメントをシールド掘削機の内部で構築することからシールドトンネルの大きさや形状は、シールド掘削機自身の大きさや形状に左右される。したがって、シールドトンネルでは、その断面を全線にわたって拡大断面とすることとなり不経済となっていた。
【０００３】
このような中、特許文献１に示すように、シールド掘削機を標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面に製造し、拡大断面部ではシールド掘削機の全断面を使用して拡大断面のトンネルを築造し、標準断面部では拡幅断面の形状と等しい止水ブロックをシールド掘削機の内部に設置し、残りの空間で標準断面のトンネルを築造する方法が開発されている。
【特許文献１】特許２７９９９０５号公報（図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述するようなシールドトンネルの築造方法は、断面を標準断面から拡大断面に切り替える際に止水ブロックをシールド掘削機の外方に排出し、地山と標準断面との間に生じる余堀り部に残置する。このため、全長にわたり拡幅や縮幅を繰り返すようなシールドトンネルでは、複数の止水ブロックを製作しておく必要があり経済性に欠ける。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、簡略な構成でかつ経済的にトンネルの拡幅及び縮幅を実施できるシールド掘削機、トンネルの拡幅方法及びトンネルの縮幅方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１記載のシールド掘削機は、標準断面を有する一般坑と、該一般坑に拡幅断面を有する拡幅坑を合わせた拡大断面よりなる拡大坑の両者を築造するシールド掘削機であって、前記拡大断面と同様の断面を有するスキンプレートと、該スキンプレートの前方に位置し一般坑及び拡幅坑を掘削するカッタと、前記スキンプレートの後方の内周面とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に着脱自在、かつトンネルの軸方向にスライド可能に配され、前記拡幅断面と同様の断面形状を有する仮テール部材を備えてなることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載のシールド掘削機は、前記仮テール部材に、地山とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に生じる空隙を裏込め注入材で充填する裏込め注入機構を備えることを特徴としている。
【０００８】
請求項３記載のシールド掘削機は、前記裏込め注入機構が、前記カッタの背面に備えられているチャンバに連通していることを特徴としている。
【０００９】
請求項４記載のシールド掘削機は、前記仮テール部材に、地山とリング状に組み立てた標準断面セグメントの外周面との間に生じる空隙に向けて硬化材を注入するための硬化材注入機構を備えることを特徴としている。
【００１０】
請求項５記載のトンネルの拡幅方法は、請求項１から４のいずれかに記載のシールド掘削機を用いたトンネルの拡幅方法であって、標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら、前記仮テール部材を装着した前記スキンプレート内で標準断面セグメントを組み立て、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第１の工程と、トンネルの掘進方向に前記仮テール部材をスライドさせて、掘進方向最前部に位置する標準断面セグメントに隣り合わせて拡幅断面領域を密閉する止水壁を構築した後、前記スキンプレートから仮テール部材を撤去する第２の工程と、掘進方向最前部に位置する前記標準断面セグメント及び止水壁に、拡大断面セグメントを組み立てながら掘進し、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第３の工程よりなることを特徴としている。
【００１１】
請求項６記載のトンネルの縮幅方法は、請求項１から４のいずれかに記載のシールド掘削機を用いたトンネルの縮幅方法であって、標準断面と拡幅断面を合わせた拡大断面で掘進しながら前記仮テール部材を撤去した前記スキンプレート内で拡大断面セグメントを組み立て、掘削後の拡大断面領域に拡大坑を構築する第１の工程と、掘進方向最前部に位置する拡大断面セグメントの拡幅断面領域を封止板で密閉するとともに、標準断面領域に標準断面セグメントを組み立てた後、前記スキンプレートの所定位置に前記仮テール部材を装着する第２の工程と、第２の工程で組み立てた標準断面セグメントに続けて標準断面セグメントを組み立てながらを掘進し、掘削後の標準断面領域に一般坑を構築する第３の工程よりなることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１及び２に記載のシールド掘削機によれば、前記スキンプレートの後方に着脱可能に設置されている仮テール部材を撤去することで拡大断面セグメント、装着することで標準断面セグメントの両者を組み立てることができるため、その構成が簡略で作業性が良く、工費削減及び工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
また、前記仮テール部材は繰り返し使用することができるため、シールドトンネルが全長にわたり拡縮を繰り返す場合にも新たなに仮テール部材を製作する必要がないため、経済的に一般坑及び拡大坑を備えるシールドトンネルを構築することが可能となる。
【００１３】
請求項３に記載のシールド掘削機によれば、裏込め注入機構とチャンバが連通されており、掘削土砂を該チャンバから前記裏込め注入機構に供給できることから、供給途中で掘削土砂にセメント水及び混和剤を配合することにより、掘削土砂を加工して裏込め注入材として再利用した上で余堀り部に注入できるため、残土処分に係る処理費や輸送費等の工費を大幅に削減できるとともに、産業廃棄物の発生量を抑制でき環境配慮に大きく寄与することが可能となる。
【００１４】
請求項４に記載のシールド掘削機によれば、前記仮テール部材に硬化材注入機構を備えることにより、トンネルを一般坑から拡大坑に切り替える手前で拡幅断面領域の一部に止水壁を構築できるから、一般坑から拡大坑に切り替わる領域の止水構造を容易に構築できるため、作業性が良く工費削減及び工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００１５】
請求項５に記載のトンネルの拡幅方法によれば、一般坑の掘進方向最前部に隣接して拡幅断面領域を密閉する止水壁を構築し、請求項６に記載のトンネルの縮幅方法によれば、拡大坑の掘進方向最前部で拡大坑の標準断面部に標準断面セグメントを組み立て、また拡幅断面部にこれを密閉する封止板を設置することから、該封止板もしくは止水壁で拡幅断面領域をトンネル軸線方向の前後で遮断することにより、一般坑に隣接して位置し余堀り部に該当する領域を簡略な構成で封鎖できる。これにより、トンネルを一般坑から拡大坑へ、もしくは拡大坑から一般坑へ切り替える際にも一般坑に隣接する余堀り部を容易に止水できるため、拡大坑への漏水を効率よく抑制でき、作業性が良く工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００１６】
また、シールド掘削機による掘削断面は拡大断面のままであるから、シールドトンネルが全長にわたり拡縮を繰り返しても地盤に影響を与えることが少ない。
【００１７】
さらに、掘進するに従い地盤条件が変化するような地盤に対してシールドトンネルを構築する場合にも一様な手順で機械的にシールドトンネルを構築することができるため、地盤改良による拡幅方法と比較して作業性が良く、安全で高品質なシールドトンネルを構築することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のシールド掘削機、トンネルの拡幅方法及びトンネルの縮幅方法を図１から図８に示す。本発明は、シールド掘削機が、トンネルの拡大断面に相当する断面を有するスキンプレートと、該スキンプレートの後方に脱着自在に設置されている拡幅断面に相当する断面に成形された仮テール部材を備えており、該仮テール部材を適宜脱着しながら掘進することにより、標準断面と、該標準断面に拡幅坑を合わせた拡大断面の両断面のトンネルを築造するものである。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１（ａ）に示すように、シールド掘削機１は、標準断面を有する一般坑１４ａと、これに隣接する拡幅断面を有する拡幅坑１４ｂを合わせた拡大断面を有する拡大坑１４ｃの両者を備えたシールドトンネル１４を築造する装置であり、スキンプレート２、カッタ３及び仮テール部材７を備えている。
本実施の形態では、図８（ｃ）に示すように、一般坑１４ａの断面形状が円、拡幅坑１４ｂの断面形状が向かい合う２辺を湾曲させた略長方形、拡大坑１４ｃの断面形状がこれら一般坑１４ａと拡幅坑１４ｂの両断面を組み合わせた複合断面に形成されている。しかし、これらの断面形状は必ずしもこれにこだわるものではなく、例えば、図８（ｄ）に示すように、拡幅坑１４ｂの断面で一般坑１４ａを囲うようなリング形状に形成する等、何れに形成しても良い。
【００２０】
前記スキンプレート２は、シールド掘削機１の外郭をなす筒体であり、その断面は前記シールドトンネル１４の拡大坑１４ｃに相当する形状を有している。また、該スキンプレート２の前方に備えられている前記カッタ３は、図１（ｂ）に示すように、一般坑１４ａに相当する領域を掘削する円盤状のカッタ３ａと、拡幅坑１４ｂに相当する領域を掘削する略四角盤状のカッタ３ｂを備えている。該カッタ３は、前方に設置されたカッタビット３ｃを回転させて地山を掘削するものであり、該シールド掘削機１は、常に地山１５を拡大坑１４ｃに相当する断面で掘削する。
【００２１】
また、該シールド掘削機１は、図２（ａ）の鉛直断面図に示すように、前記スキンプレート２の内方で前記カッタ３の背面に掘削土砂を取り込むチャンバ４、該チャンバ４に収容された掘削土砂を排土する排土装置５を備えており、また、スキンプレート２の内壁には、周方向に所定の離間間隔をもって配置され、掘進方向に伸長して推力受けピース１０あるいはスキンプレート２の後方でリング状に組み立てられるセグメント９を押圧し、シールド掘削機１を掘進させる押圧ジャッキ１１を備えている。
【００２２】
さらに、前記スキンプレート２の後方の内壁には、前記セグメント９の外周面に接するテールパッキン６を備えている。該テールパッキン６は、ワイヤーブラシを多重に取り付けた構成を用いているが、裏込め注入材や地下水がスキンプレート２内に流入する現象を阻止できるものであれば、何れを用いても良い。
このような構成の該シールド掘削機１は、図２（ｂ）の水平断面図に示すように、前記スキンプレート２の後方の内壁で、前記シールドトンネル１４の拡幅坑１４ｂに相当する領域を掘削するカッタ３ｂと掘進方向で同軸状の位置に仮テール部材７を備えており、また仮テール部材７と隣接する前記テールパッキン６の近傍には、該テールパッキン６を格納する格納鉄板１２が備えられている。
【００２３】
前記仮テール部材７は、前記スキンプレート２の後方で前記セグメント９を組み立てる位置に配置されており、一般坑１４ａを構築する際に用いられるものである。したがって、図８（ａ）に示すように、拡幅坑１４ｂと略同様の断面形状、つまり、拡幅坑１４ｂと同様の断面形状から前記スキンプレート２に備えられているテールパッキン６の突出幅を差し引いた断面形状を有している。
該仮テール部材７のテールパッキン６と隣接する側面は、前記格納鉄板１２に対して平行に成形されており、両者間には止水を目的としたゴム材等の止水部材１３が設置されている。一方、該仮テール部材７の標準断面のセグメント９ａと向かい合う側面には、該標準断面のセグメント９ａの外周面に接して、前記スキンプレート２に備えられているものと同様の機能を有するテールパッキン６が設けられている。
【００２４】
また、該仮テール部材７は、前記スキンプレート２に対して着脱自在に設置されており、シールドトンネル１４の一般坑１４ａを構築したい場合にはこれを装着し、拡大坑１４ｃを構築したい場合には撤去することにより、その断面形状に応じたセグメント９を容易に組み立てることができるものである。
さらに、該仮テール部材７は、前記スキンプレート２に対してトンネルの軸線方向で前記格納鉄板１２に沿うようにスライド自在に設置されており、前記スキンプレート２内の前記セグメント９を組み立てる位置よりも掘進方向に移動することができる構成となっている。
【００２５】
加えて、該仮テール部材７には、裏込め注入機構８と硬化材注入機構１７が設置されており、裏込め注入機構８は注入管８ａ及び吐出口８ｂを備えている。これは、シールドトンネル１４の拡大坑１４ｃを築造する際には拡幅坑１４ｂに相当する領域が、一般坑１４ａを築造する際には余堀り部となることから、一般坑１４ａを築造する際にこの余堀り部に裏込め注入材１６を注入するものである。
なお、裏込め注入機構８は、前記注入管８ａより裏込め注入材１６を供給され、前記吐出口８ｂを介して余堀り部に吐出するものであり、前記注入管８ａは裏込め注入材１６を供給できる装置であれば何れに連結しても良い。本実施の形態では、掘削土砂の再利用を目的に、注入管８ａをチャンバ４に排土装置５を介して連通する構成とし、掘削土砂にセメントや水及び混和剤を供給して裏込め注入材１６に加工し、これを裏込め注入機構８へ供給している。
【００２６】
一方、前記硬化材注入機構１７は、シールドトンネル１４を一般坑１４ａから拡大坑１４ｃに切り替える際に用いられるもので、図３（ｂ）に示すように、一般坑１４ａを築造する際には余堀り部となる拡幅断面１ｂを有する領域の一部に硬化材を注入し第１の止水壁１８を構築するものである。少なくとも該第１の止水壁１８を構築することにより拡幅断面１ｂを有する領域は、トンネル軸線方向の前後で遮断されることから、これをシールドトンネル１４の一般坑１４ａから拡大坑１４ｃへの切り替位置に構築することにより、一般坑１４ａに隣接する拡幅断面１ｂを有する領域の一方側、つまり余堀部を止水できるため、拡幅断面１ｂを有する領域の他方側に拡大坑１４ｃを構築しても漏水が生じる等の現象を抑制できるものである。
なお、これら裏込め注入機構８及び硬化材注入機構１７は、必ずしも仮テール部材７に備える必要はなく、前記スキンプレート２に別途備える構成としても良いし、セグメント９ａに備えても良い。
【００２７】
上述する構成のシールド掘削機１を用いたトンネルの拡幅方法及び縮幅方法を以下に示す。なお、トンネルの拡幅とは、シールドトンネル１４を一般坑１４ａから拡大坑１４ｃに切り替えることであり、トンネルの縮幅とは、シールドトンネル１４を拡大坑１４ｃから一般坑１４ａに切り替えることである。
まず、トンネルの拡幅方法を図３から図５を参照しながら詳述する。なお、図３から図５は、シールド掘削機１及びシールドトンネル１４の水平断面を示したものである。
【００２８】
（拡幅方法：第１の工程）
図３（ａ）に示すように、前記シールド掘削機１を用いて標準断面１ａと拡幅断面１ｂを合わせた拡大断面で地山１５を掘削しながら、前記仮テール部材７及び格納鉄板１２を装着した前記スキンプレート２内で標準断面セグメント９ａを組み立て、標準断面１ａを有する領域にシールドトンネル１４の一般坑１４ａを構築する。
【００２９】
このとき、前記標準断面セグメント９ａと地山１５との間に形成されている拡幅断面１ｂを有する領域は余堀り部となるから、該余堀部に前記仮テール部材７に備えられた裏込め注入機構８を用いて裏込め注入材１６を充填し、地山の安定を確保しておく。
【００３０】
（拡幅方法：第２の工程）
次に、シールドトンネル１４の拡大坑１４ｃの構築に切り替える手前で、前記仮テール部材７をトンネルの掘進方向にスライドさせる。このときの移動量は、該仮テール部材７の一部が、前記一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａに隣接する範囲内としている。
次に、図３（ｂ）に示すように、該仮テール部材７、前記格納鉄板１２及び前記一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａに囲われた領域に、前記硬化材注入機構１７を介して硬化材を充填し、第１の止水壁１８を構築する。
【００３１】
この後、図３（ｃ）に示すように、前記スキンプレート２から仮テール部材７を撤去し、該仮テール部材７が設置されていた位置、つまり第１の止水壁１８、前記一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａ、前記格納鉄板１２により囲まれる領域に、第２の止水壁１９を構築する。
このとき、鋼板よりなる封止板２０を、一端が前記格納鉄板１２に当接するとともに他端が前記標準断面セグメント９ａに当接し、前記一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａのトンネル掘進方向側の端面と同一平面形成するように配置し、これを第２の止水壁１９を構築する際の捨て型枠とする。
【００３２】
ここで、前記第１の止水壁１８及び第２の止水壁１９は、掘削後の拡幅断面１ｂを有する領域をトンネル軸線方向の前後で遮断するものであるが、何れもスキンプレート２内で構築されており、前記格納鉄板１２を型枠の一部として構築されている。したがって、前記封止板２０との当接位置で該格納鉄板１２を切断することにより、図３（ｃ）及び図８（ｂ）に示すように、格納鉄板１２は第１の止水壁１８及び第２の止水壁１９の捨て型枠となり、またスキンプレート２から撤去される。
【００３３】
（拡幅方法：第３の工程）
次に、前記一般坑１４ａの掘進方向最前部に位置する標準断面セグメント９ａ及び第２の工程で構築した前記第１の止水壁１８、第２の止水壁１９及び封止板２０に対して、図４（ａ）（ｂ）に示すように、拡大断面セグメント９ｃを前記スキンプレート２内で組み立てながら掘進し、シールドトンネル１４の拡大坑１４ｃを構築する。これにより、シールドトンネル１４は一般坑１４ａから拡大坑１４ｃに拡幅される。
【００３４】
なお、本実施の形態において、拡大坑１４ｃは、一般坑１４ａと拡幅坑１４ｂが連通した断面を有する形状に築造されているが、必ずしもこれにこだわるものではない。例えば、図５（ａ）（ｂ）に示すように、拡大断面セグメント９ｃに代わって掘削断面のうち標準断面１ａを有する領域に標準断面セグメント９ａ、拡幅断面１ｂを有する領域に拡幅断面セグメント９ｂを各々断面方向に隣り合わせた配置し、拡大坑１４ｃのトンネル内が断面方向で左右に分割されている構成とする等、築造したい拡大坑１４ｃの形状に応じて、適宜拡大坑１４ｃに用いるセグメントの形状を選択すればよい。
【００３５】
また、前記拡幅断面１ｂを有する領域において、前記シールドトンネル１４の一般坑１４ａから拡大坑１４ｃへの切り替位置に、第１の止水壁１８、第２の止水壁１９及び封止板２０を構築したため、拡幅断面１ｂを有する領域はトンネル軸線方向の前後に遮断されることから、一般坑１４ａに隣接し前記裏込め注入材１６が注入されて余堀り部となっている拡幅断面１ｂを有する一方の領域が止水されるため、他方の領域に拡大坑１４ｃを構築しても漏水が生じる等の現象を抑制できるものである。
【００３６】
さらに、先にも述べたように、前記シールド掘削機１は、スキンプレート２の内壁に周方向に所定の離間間隔をもって配置された押圧ジャッキ１１を掘進方向に伸長し、スキンプレート２の後方で組み立てられる前記セグメント９あるいは推力受けピース１０を押圧しながら掘進する。したがって、前記封止板２０を介して第２の止水壁１９に拡大断面セグメント９ｃもしくは拡幅断面セグメント９ｂを当接することにより、これらから第２の止水壁１９へ伝達される押圧力が、局部的な作用から封止板２０の面全体での作用に分散されるため、第２の止水壁１９や拡大断面セグメント９ｃもしくは拡幅断面セグメント９ｂが破壊されることのない安全なシールドトンネル１４を築造することができるものである。
【００３７】
次に、トンネルの縮幅方法を図６を参照しながら詳述する。なお、図６もシールド掘削機１及びシールドトンネル１４の水平断面を示したものである。
【００３８】
（縮幅方法：第１の工程）
図６（ａ）に示すように、前記シールド掘削機１を用いて標準断面１ａと拡幅断面１ｂを合わせた拡大断面で地山１５を掘削しながら前記仮テール部材７及び格納鉄板１２を撤去した前記スキンプレート２内で拡大断面セグメント９ｃを組み立て、掘削後の拡大断面領域にシールドトンネル１４の拡大坑１４ｃを構築する。
【００３９】
（縮幅方法：第２の工程）
次に、前記拡大坑１４ｃの掘進方向最先端に位置する拡大断面セグメント９ｃの掘進方向側の端面で拡幅断面１ｂを有する領域に前記封止板２０を設置して拡幅断面１ｂを有する領域を密封するとともに、標準断面１ａを有する領域に標準断面セグメント９ａを組み立てる。この後、図６（ｂ）に示すように、前記シールド掘削機１を掘進し、前記スキンプレート２の所定位置に前記仮テール部材７を装着する。
なお、前記封止板２０は、あらかじめ拡大断面セグメント９ｃに一体的に固定しておき封支板付き拡大断面セグメントとしてこれを前記拡大坑１４ｃの掘進方向最先端に組み立てても良い。
【００４０】
なお、シールドトンネル１４を縮幅した後の作業として、シールドトンネル１４の拡幅を行わず拡大坑１４ｃを構築しない場合には、このまま第３の工程を実施するが、再度、拡大坑１４ｃを構築しシールドトンネル１４を拡幅する場合には、前記スキンプレート２に前述した格納鉄板１２を装着する必要がある。以下に、前記スキンプレート２に格納鉄板１２を装着する場合の装着方法を簡略に示す。
【００４１】
前述したように、シールドトンネル１４の一般坑１４ａの構築への切り替え位置で拡大坑１４ｃに標準断面セグメント９ａ及び前記封止板２０を設置した後、前記シールド掘削機１を掘進する前に、図７（ａ）に示すように、前記拡大坑１４ｃの掘進方向最先端に位置する拡大断面セグメント９ｃの掘進方向側の端面で拡幅断面１ｂを有する領域内の前記テールパッキン６が接触する位置に、前記格納鉄板１２を仮留めする。なお、該格納鉄板１２は、掘進に伴い前記テールパッキン６が移動する位置に沿って延在するように配置する。なお、拡大断面セグメント９ｃと封止板２０とを一体にして、
【００４２】
次に、図７（ｂ）に示すように、前記シールド掘削機１を掘進することにより、前記テールパッキン６を移動させて、該テールパッキン６を前記格納鉄板１２内に格納し、該格納鉄板１２をスキンプレート２に固定するとともに、拡大断面セグメント９ｃから開放する。この後、前記スキンプレート２の所定位置に前記仮テール部材７を装着する。
【００４３】
（縮幅方法：第３の工程）
図６（ｃ）に示すように、第２の工程で組み立てた標準断面セグメント９ａに続けて標準断面セグメント９ａを組み立てながら前記シールド掘削機１を掘進し、掘削後の標準断面１ａを有する領域にシールドトンネル１４の一般坑１４ａを構築する。これにより、シールドトンネル１４は拡幅坑から一般坑１４ａに縮幅される。
【００４４】
このとき、前記標準断面セグメント９ａと地山との間に形成されている拡幅断面１ｂを有する領域は余堀り部となるから、該余堀り部に前記仮テール部材７に備えられた裏込め注入機構８を用いて裏込め注入材１６を充填し、地山の安定を確保しておく。なお、前記封止板２０で前記拡大坑１４ｃと余堀り部となる領域を遮断しているため、これら裏込め注入材１６が拡大坑１４ｃに漏出することはない。
【００４５】
上述する構成のシールド掘削機１によれば、前記スキンプレート２の後方に着脱可能に設置されている仮テール部材７を撤去することで拡大断面セグメント９ｃ、装着することで標準断面セグメント９ａの両者を組み立てることができるため、その構成が簡略で作業性が良く、工費削減及び工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
また、前記仮テール部材７は繰り返し使用することができるため、シールドトンネル１４が全長にわたり拡縮を繰り返す場合にも新たなに仮テール部材７を製作する必要がないため、経済的に一般坑１４ａ及び拡大坑１４ｃの両者を備えるシールドトンネル１４を構築することが可能となる。
【００４６】
また、前記裏込め注入機構８とチャンバ４を連通することにより、掘削土砂を該チャンバ４から前記裏込め注入機構８に供給できることから、供給途中で掘削土砂にセメント水及び混和剤を配合することにより、掘削土砂を加工して裏込め注入材１６として再利用した上で余堀り部に注入できるため、残土処分に係る処理費や輸送費等の工費を大幅に削減できるとともに、産業廃棄物の発生量を抑制でき環境配慮に大きく寄与することが可能となる。
【００４７】
さらに、前記仮テール部材７に硬化材注入機構１７を備えることにより、トンネルを一般坑から拡大坑に切り替える手前で拡幅断面領域の一部に止水壁を構築できるから、一般坑１４ａから拡大坑１４ｃに切り替わる領域の止水構造を容易に構築できるため、作業性が良く工費削減及び工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００４８】
トンネルの拡幅方法は、一般坑１４ａの掘進方向最前部に隣接して拡幅断面１ｂを有する領域を密閉する第１の止水壁１８及び第２の止水壁１９を構築し、トンネルの縮幅方法は、拡大坑１４ｃの掘進方向最前部で拡大坑１４ｃの標準断面１ａを有する領域に標準断面セグメント９ａを組み立て、また拡幅断面１ｂを有する領域にこれを密閉する封止板２０を設置することから、該封止板２０もしくは第１の止水壁１８及び第２の止水壁１９の構築位置で拡幅断面１ｂを有する領域をトンネル軸線方向の前後に遮断することにより、一般坑１４ａに隣接して位置し余堀り部に該当する領域を簡略な構成で封鎖できる。これにより、トンネルを一般坑１４ａから拡大坑１４ｃへ、もしくは拡大坑１４ｃから一般坑１４ａへ切り替える際にも一般坑１４ａに隣接する余堀り部を容易に止水できるため、拡大坑１４ｃへの漏水を効率よく抑制でき、作業性が良く工費削減、工期短縮に大きく寄与することが可能となる。
【００４９】
また、シールド掘削機１による掘削断面は拡大断面１ｃに相当するから、シールドトンネルが全長にわたり拡縮を繰り返しても地盤に影響を与えることがないため、地上に構築された構造物等を配慮することなく施工することが可能となる。
【００５０】
さらに、掘進するに従い地盤条件が変化するような地盤に対してシールドトンネル１４を構築する場合にも一様な手順で機械的にシールドトンネル１４を構築することができるため、地盤改良による拡幅方法と比較して作業性が良く、安全で高品質なシールドトンネル１４を構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明に係るシールド掘削機の概略と一般部及び拡大部を備えるシールドトンネルの概略を示す図である。
【図２】本発明に係るシールド掘削機の断面を示す図である。
【図３】本発明に係るシールドトンネルの拡幅方法（その１）を示す図である。
【図４】本発明に係るシールドトンネルの拡幅方法（その２）を示す図である。
【図５】本発明に係るシールドトンネルの拡幅方法の他の事例を示す図である。
【図６】本発明に係るシールドトンネルの縮幅方法を示す図である。
【図７】本発明に係るシールド掘削機に格納鉄板を取り付ける際の取り付け方法を示す図である。
【図８】本発明に係るシールドトンネルの断面を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１  シールド掘削機
２  スキンプレート
３  カッタ
４  チャンバ
５  排土装置
６  テールパッキン
７  仮テール部材
８  裏込め注入機構
９  セグメント
１０  推力受けピース
１１  押圧ジャッキ
１２  格納鉄板
１３  止水部材
１４  シールドトンネル
１５  地山
１６  裏込め注入材
１７  硬化材注入機構
１８  第１の止水壁
１９  第２の止水壁
２０  封止板
【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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