(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル軸線方向に沿って並ぶ複数のブロックに分離可能で、設置された床面に対してスライド移動可能な支持体を有するフレーム構造の発進台上に、発進前のシールド掘進機全体を載置し、該シールド掘進機の地山側への掘進に伴って該シールド掘進機の前進移動により載置状態になくなった部分のブロックを分離し、前記シールド掘進機が有する推進手段の方向調整によって行われる偏向運転に応じて、前記シールド掘進機のテール部分を、載置した前記発進台によってスライド移動させて急曲線形状のトンネル線形に沿って前記シールド掘進機を発進させるようにしたことを特徴とするシールド掘進機の発進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシールド掘進機の発進方法に係り、特に急曲線の線形形状区間におけるシールドトンネルを掘削する際のシールド掘進機の発進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルの掘削工事ではトンネル区間の始点位置に連続地中壁等の山留め壁によって発進立坑を構築し、この発進立坑内からシールド掘進機を発進させて掘削を行う。シールド掘進機は発進立坑の坑底部に据え付けられた発進台上に設置され、この発進台上から山留め壁の一部に設けられた発進口を抜けて地山部分に発進するようになっている。
【０００３】
図９は従来の発進立坑内に据え付けられたシールド掘進機用の発進台５０の構成を示した正面図である。同図に示した発進台５０はシールド掘進機６０の向きがトンネル軸線に一致するように床版コンクリート６２上に据え付けられている。通常の発進台５０はＨ形鋼等の型鋼材を箱状に組み立てて製作されている。発進台５０の上面の両側端にはシールド掘進機６０の胴殻（スキンプレート）を直接支持する受け台５１が設けられている。この受け台５１の傾斜面には軽量レールまたは複数本の丸鋼棒からなる仮設レール５２がトンネル軸線方向に沿って固着されている。離れた位置にある２箇所の仮設レール５２でシールド掘進機６０をトンネル軸線方向に線支持するようになっている。また、シールド掘進機６０は発進時に胴殻が仮設レール５２上を摺動しながら前進する。
【０００４】
ところで、発進立坑内のトンネル線形は一般にシールド掘進機が発進する際に山留壁を直角に横切って発進するように直線状に設計される。たとえば図１０に示したように発進立坑７０は曲線区間７２の始点位置の手前に構築され、発進立坑７０から発進したシールド掘進機６０の全体が地山の中に完全に入った直後から曲線施工が行われるようになっている。この曲線区間７２での掘進はシールド掘進機６０のシールドジャッキ（図示せず）の左右方向への推進ストローク量の調整により達成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、市街地の地下部分等を掘削するシールドトンネルの場合、路線設計上あるいは地上工事スペースの関係から曲線トンネル区間内に発進立坑を設置しなければならない場合がある。たとえば図１１に示したように、曲線区間内７２の一部がすでに開削トンネル７３によって施工され、工区境において開削トンネル７３とシールドトンネル７４とが切り替えられるような場合、一般に図示した位置に発進立坑７０が構築される。この発進立坑７０内から発進するシールド掘進機６０は矢印Ｘで示したように曲線トンネルの接線方向を向いてしか発進できないため、発進立坑７０から発進した直後からシールド掘進機６０の進行方向と設計上のトンネル線形との間に誤差Δが生じる。曲線区間７２が小半径の急曲線に設計されている場合には、この誤差Δを吸収させるまで余掘りをしながらの蛇行運転が続く。このため、セグメントの組立等に問題が生じたり、蛇行量が大きい場合には設計トンネル断面が確保できないおそれも生じる。また余掘り掘削を行うことにより地山掘削量が増大するという問題もある。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、急曲線トンネル区間内に構築された発進立坑からの発進が可能となるようにしたシールド掘進機の発進方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明はトンネル軸線方向に沿って並ぶ複数のブロックに分離可能で、設置された床面に対してスライド移動可能な支持体を有するフレーム構造の発進台上に、発進前のシールド掘進機全体を載置し、該シールド掘進機の地山側への掘進に伴って該シールド掘進機の前進移動により載置状態になくなった部分のブロックを分離し、前記シールド掘進機が有する推進手段の方向調整によって行われる偏向運転に応じて、前記シールド掘進機のテール部分を、載置した前記発進台によってスライド移動させて急曲線形状のトンネル線形に沿って前記シールド掘進機を発進させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシールド掘進機の発進方法の一実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図１は本発明で使用されるシールド掘進機発進台１０（以下、発進台１０と記す。）を示した正面図である。同図に示したように発進台１０は発進立坑の床版コンクリート２上に敷かれた床鋼板３上にスライド移動可能に設置されている。この発進台１０はトンネル軸線方向に沿って配置された２本の支持桁１１と、２本の支持桁１１を連結する複数本の横桁１２とを連結したフレーム構造からなる。発進台１０全体は支持桁１１の下面位置に設けられた複数の支持体としてのボール車輪２０位置で床鋼板３上に点支持されている。
【００１０】
図２は発進台１０を平面視した概略平面図である。同図には発進台１０の支持桁１１上に仮置きされたシールド掘進機４が仮想線で示されている。また各支持桁１１はそれぞれ三角記号で示した２箇所でボルト連結されている。すなわち、各支持桁１１の端面プレート１１ａ同士が複数本のボルト１５により面接合されている（図３参照）。このボルト１５による連結を解除すると、発進台１０は全体としてトンネル軸線方向に沿って並ぶ３個のブロックに分割することができる。（以下、各ブロックを区別するときはシールド掘進機４の先頭側からＮｏ．１発進台〜Ｎｏ．３発進台と記す。）各ブロックにおいて支持桁１１は架設されたそれぞれ２本の横桁１２によって連結されている。さらに一体化した１本の支持桁１１の下面には破線で示したように７ヶ所のボール車輪２０が取り付けられている。この一体化された発進台１０はシールド掘進機４が仮置された状態にあってもボール車輪２０内の支点ボール２５（後述する。）の転がり作用により所定の外力を加えることにより床鋼板３上をスライドする。なお、支持桁１１の側面には図３に示したようにボール車輪２０の支持位置に補剛リブ１４が設けられている。この補剛リブ１４によって支持桁１１の部分的な変形が防止され、各ボール車輪２０にシールド掘進機４の荷重が確実に伝達される。
【００１１】
図４は支持桁１１及び横桁１２の取り合い部分を示した部分正面図である。同図に示したように支持桁１１は複数の形鋼及びプレートを溶接接合した組立箱桁からなり、その下面にはボール車輪２０が取り付けられている。さらにボール車輪２０内には支点ボール２５を内部に収容する玉受沓金物２１が組み込まれている。図５に示したように、玉受沓金物２１の下面にはボール受け凹所２２が形成され、さらにボール受け凹所２２内の上面にはリング状溝２３が形成されている。支点ボール２５はリング状溝２３内に収容された８個の受けボール２４（図５では２個のみが示されている。）に点接触支持されながらボール受け凹所２２内に回転可能に収容されている。本実施の態様において支点ボール２５は直径１２０ｍｍ、受けボール２４は直径３２ｍｍに設定されている。これらの材質としては高炭素クローム軸受鋼が使用されているが、荷重載荷時に球面に潰れ等が生じない程度の硬度を有する金属球であれば各種の材質が適用できる。また、ボール受け凹所２２の内部に収容されている８個の受けボール２４によって支点ボール２５の滑らかな回転が保持される。さらに支点ボール２５の脱落防止のためにボール押さえプレート２６が玉受沓金物２１の下面に皿ボルト２７で固定されている。
【００１２】
一方、支持桁１１の上面の受け台１６には従来の発進台１０と同様にトンネル軸線方向に配置された２本の丸鋼棒からなる仮設レール１７が固着されている。これにより図４に示したようにシールド掘進機４はこの仮設レール１７上に線支持されれる。本実施の形態では、図１に示したように、シールド掘進機４の中心からの振れ角αをなす位置に仮設レール１７が配置されている。また、従来と同様に仮設レール１７は、シールド掘進機４をスライド前進させるためのスライドレールとしても機能する。
２本の支持桁１１を連結する横桁１２の上面フランジ１２ａはシールド掘進機４の外形形状に沿った曲率の凹面状に製作されている。
【００１３】
次に、図２のように発進台１０上に仮置きされたシールド掘進機４を発進立坑７０から設定された急曲線の接線方向に発進させる手順について、図６を参照して説明する。以下の説明では発進台１０を符号Ｎｏ．１〜３発進台として各ブロックを区別して示す。
まず図６（ａ）に示したように、発進に先立ってシールド掘進機４のテール側に３リング分の仮組セグメント４１を組み立てる。シールド掘進機４の発進に際してはこの仮組セグメント４１を介して図示しない反力台にシールド掘進機４の推進力を支持させる。このときシールド掘進機４の進行方向の発進口７１ａは通常の山留め壁４０に代えてソイルセメント壁等の破砕容易な仮壁４５によって閉塞されている。シールド掘進機４は発進口７１ａの仮壁４５を破砕しながら地山７５内に発進する。発進口７１ａの周囲にはリング状の坑口コンクリート４２が施工されている。さらに坑口コンクリート４２の内周縁にはフラップ４３を介して公知のエントランスパッキン４４が装着されている。シールド掘進機４が発進口７１ａを通過した際にエントランスパッキン４４部分が胴殻（スキンプレート）に密着し、両者間の水密性が保持される。この状態からシールド掘進機４をさらに前進させると、シールド掘進機４の先端が発進口７１ａから地山７５側に進行する。スキンプレートのテール部分４ａが図（ｂ）に示したようにＮｏ．３発進台上を通過した段階でＮｏ．３発進台とＮｏ．２発進台とを分離する。この段階からシールド掘進機４の左右（必要に応じて上下）のシールドジャッキ（図示せず）の推進ストローク量を調整して曲線施工に入る。シールド掘削機は坑口コンクリート４２位置を支点Ｓ（図中、▽で表示）として全体の掘進方向を僅かに偏向させることができる。この状態で掘進を続けることにより図（ｃ）に示したようにシールド掘進機４のテール部分４ａを支持するＮｏ．１、Ｎｏ．２発進台はボール車輪２０の動作により矢印Ａ方向に床鋼板３上をスライド移動する。なお、シールド掘進機４の進行に合わせて標準セグメントＳに混ぜて曲線形状を保持させるためにテーパーセグメントＴを適宜組み込むことが好ましい。この状態でシールド掘進機４のテール部分４ａがＮｏ．２発進台上を通過した後にＮｏ．２発進台とＮｏ．１発進台とを分離する。この状態でシールド掘進機４はテール部分４ａのみがＮｏ．１発進台に支持された状態にある。さらに曲線運転を行うとシールド掘進機４の左右の推進ストローク量の差に加え、坑口コンクリート４２の支点Ｓでのシールド掘進機４のヨーイング量も大きくなる。この結果、シールド掘進機４はテール部分４ａが発進口７１ａに達した段階で、当初設定された急曲線の接線方向まで容易に掘進方向を偏向できる。
【００１４】
図７は図６に示したＮｏ．１〜Ｎｏ．３発進台の移動量の一例を累積して示した模式図である。同図に示したようにシールド掘進機のシールドジャッキの推進ストローク量を制御しながら本発明の発進台１０上を発進すると、シールド掘進機４の進行に伴って分離されていくＮｏ．１〜Ｎｏ．３発進台１０の個々のスライド動作により、シールド掘進機４は胴殻全体が発進立坑から地山内に入った段階で掘進方向を目的方向に角度θだけ偏向させることができる。この偏向角θは各発進台ブロックがスライドした段階での各ブロック間（12,23）での進行方向（X）、進行方向直角方向（Y）の各移動量δ（図７において各部の移動量は添字で区別している。）とシールド掘進機の全長とから求めることができる。
【００１５】
図８は発進台のスライド移動機構としての変形例を示したものである。同図（ａ）はボール車輪に代えて商品名テフロン（登録商標）で知られている４フッ化エチレン樹脂板からなるすべり沓３１と、床鋼板３の所定範囲に同材質のスライドプレート３１とを装着して変形例を示している。同図に示したように、支持桁２０のすべり沓３１がスライドプレート３１上を滑らかにスライドして発進台１０が移動する。また、同図（ｂ）に示したように下面が開放された密閉リング３３を支持桁１１の下面に設け、その内部をグリース３４で満たし、シールド掘進機４を載荷した状態でポンプ３５を介して所定圧力でグリース３４を密閉リング３３内に供給するようにしたすべり沓を構成するようにしたものである。この他、図示しないが、支持桁の下面位置に多数の微小孔を備えたマニホールドを備え、このマニホールドの微小孔からマニホールド内に供給された高圧エアを噴出させ、発進台を微小高さだけ浮上させるようにしたエアベッド構造も適用することができる。
【００１６】
以上に示したように本発明によれば、シールド掘進機が発進立坑から地山側に掘進した段階で既に所定の曲線の接線方向に進行方向を向けることができるので以後の曲線運転の方向制御が容易に行える。なお、分割ブロックを３個にした発進台を例に説明してきたが、分割数は２個でもよいし、４個以上として１個当たりの荷重負担を軽減させるようにしてもよい。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明で使用されるシールド掘進機発進台の一実施の態様を示した正面図。
【図２】図１に示した発進台の概略平面図。
【図３】図１に示した発進台の概略部分側面図。
【図４】発進台の支持桁と横桁との取り合い状態を示した部分拡大図。
【図５】発進台のボール車輪の内部の構成を一部を切欠いて示した拡大部分断面図。
【図６】シールド掘進機の発進台からの発進状態を示した模式状態説明図。
【図７】発進台のスライド移動状態を示した模式説明図。
【図８】発進台の変形例を示した部分拡大図。
【図９】従来のシールド掘進機の発進台を示した概略正面図。
【図１０】従来のシールド掘進機の発進立坑からの発進状態を示した模式説明図。
【図１１】従来のシールド掘進機の発進立坑からの発進状態を示した模式説明図。
【符号の説明】
３  床鋼板
４  シールド掘進機
１０  曲線部シールド掘進機発進台
１１  支持桁
１２  横桁
２０  ボール車輪
２５  支点ボール
【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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【図９】
0003869522.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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