(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
坑壁内面に配置したケーシングにシールド機を設置し、該シールド機の後端に配備する仮組セグメントから反力を取ることでシールド機を発進するシールド機発進機構であって、該配備される仮組セグメント中にストッパー付仮組セグメントが所定の間隔で配置され、該ストッパー付仮組セグメントは、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成されることを特徴とするシールド機発進機構。
【請求項２】
ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成したストッパー付仮組セグメントを用い、坑壁内面に配置したケーシングに設置したシールド機を坑口予定部に当接させる段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、坑壁の切削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントのストッパーを突出させることで仮組セグメントの水平方向を維持し、次いでシールド機が地盤改良部を掘削し始める段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、地盤改良部の掘削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントからストッパーを突出させると共に本セグメントを配置して本セグメントの水平方向を確保することを特徴とするシールド機発進方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたシールド機発進機構もしくはシールド機発進方法に用いるストッパー付仮組セグメントであって、突出可能なストッパーを仮組セグメントに放射状に装備させて成るストッパー付仮組セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド機発進機構と発進方法に関し、特に坑口ケーシングを用い、これに設置したシールド機をケーシングの後方に配備した仮組セグメントからの反力で発進させる際に、組立仮組セグメントの水平方向を保持して安全で精度の良い発進を図るシールド機発進機構および発進方法とそれに用いるストッパー付仮組セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド機を竪坑やシールドトンネルから発進させるためには、坑口からの漏水漏砂を完全に防止することが必要になることから、従来のシールド機発進は、一般的に坑口形成部にエントランスを設置して止水機構を形成すると共に、坑口形成部を囲繞している周辺の地盤に薬液注入による地盤改良部を形成している。
【０００３】
この場合の地盤改良厚は、シールド機の軸長から竪坑壁の厚さを差し引いた値を最小値にする必要があり、誤差等を勘案することでその施工域を長大化させていた。
【０００４】
又、従来からのシールド機発進としては、坑口に両端が解放した筒状のカプセル本体を設置しながら、この中部にシールド機を設置してカプセル本体の内面と仮組セグメントとの間に止水材を設けている例（特公平４−３７９１６号公報参照）もあり、漏水漏砂を防止し、コスト、作業性及び安全性を良好にするとしているが、これらの特長は坑壁外径の大きさによって確保されていることから、コスト高の問題点を提起している。
【０００５】
しかして、本発明者等は、以上の問題点を解決するために、図６の平断面図に示しているシールド機発進機構及び発進方法を既に提案してきた。（特願２００１−２０８０２１号参照）
本シールド機発進機構では、シールド機１の軸長より短い軸長のケーシング２を竪坑壁４の内面に形成した坑口予定部１５に対峙させており、ケーシング２にはシールド機１が設置されているが、坑口は、シールド機の直接切削で形成されることからシールド機の発進前には存在していない。
【０００６】
ケーシング２の前端部５には、高水圧止水材であるエントランスパッキン６が装備された坑口ケーシング７が接合されており、エントランスパッキン６は高圧止水材としてシールド機が発進した過程においてシールド機１との間に遮水機構を形成するように構成している。
【０００７】
同様に、ケーシング２の後端部８にはパッキン９が装備されており、シールド機１もしくはシールド機１の後部に設けられる仮組セグメント１０との間に遮水機構を形成することを可能にしている。
【０００８】
坑口ケーシング７を接合したケーシング２の軸長（Ｌ5）は、シールド機１の軸長より短いが、遮水機構を確保するための軸長値は、シールド機１の軸長（Ｌ1）から壁厚（Ｌ3）を差し引いた値以上の、Ｌ5＞（Ｌ1−Ｌ3）から決定されるものであり、壁厚（Ｌ3）の設定に従ってケーシング２の軸長（Ｌ5）特定することによって遮水機構を有効に機能させるように構成している。
【０００９】
又、シールド機１は、その後部に装備した元押しジャッキ１１をその後方に配置されている反力壁３と鋼製反力１２に配備している仮組セグメント１０に当接させることで、ケーシング２から前方の坑口予定部１５に向かって前進可能に構成されている。
【００１０】
尚、シールド機１と仮組セグメント１０との間にはテールシールパッキン１３が配置されていることで通常通りに遮水されていると共に、地盤改良部１４を坑口予定部１５が形成される竪坑壁４の外面に配置することによってシールド機の発進時における止水処置を完全にしている。
【００１１】
以上のようなシールド機１とケーシング２との関連構成は、ケーシング２の後端部８に装備されているパッキン９によって、シールド機１との間に遮水機構を形成することを可能にしており、これによってケーシング２の内部と竪坑壁４の内部とを遮断状態に形成している。
【００１２】
従って、本シールド機発進機構では、パッキン９で形成する遮水機構を段階的に適宜に対応させることで坑口からの漏水漏砂を完全に防止すると共に、作業空間を確保しながら坑壁の外径を小さくしている。
【００１３】
上述のように、坑口は、竪坑壁３の壁面におけるシールド機１の直接切削によって形成する形態に構成されていることから、竪坑壁４の坑口予定部１５は、切削可能な低強度コンクリートを形成する貧配合コンクリートから成るＮＯＭＳＴ壁等で構成されており、シールド機１の発進時までは坑口の形成は行われていない。
【００１４】
このために、本シールド機発進機構は、竪坑壁に坑口を形成する鏡開きのための作業空間を不要にし、坑口を事前に設けることで発生する竪坑内への漏水漏砂を防止するための困難な設備を必要としていない。
【００１５】
又、地盤改良部１４は、本来的に竪坑内への漏水漏砂を防止することを目的にして坑外壁面に隣接する地盤に施工されるものであるが、本シールド機発進機構における地盤改良部１４の場合は、上述のように竪坑壁に坑口を形成していないことから、地盤改良部１４の形成は、竪坑壁の坑口予定部に相当する狭い範囲において薄い施工厚さで簡素に対処することが可能であり、予め坑口を形成する従来の方式と比較して、地盤改良部における大幅なコスト削減を図れるものであり、上記で提示した従来の問題点を全て解決していることになる。
【００１６】
しかしながら、本提案のシールド機発進機構に限らず通常のシールド機においても同様であるが、その発進時には、反力を得るために設置する仮組セグメントがシールド機から出た際に、シールド機受け台と仮組セグメントとの間に隙間が生じることになるので、通常はこの間にキャンバー等を入れて仮組セグメントの落ち込みを防止するのが一般的である。
【００１７】
しかして、ケーシングを用いてシールド機を発進させる場合には、仮組セグメントの殆どがケーシング２の内部に在ることから、キャンバー等を入れることが出来ずに、仮組セグメント１０が宙に浮いた状態になっていた。
【００１８】
このために、仮組セグメント１０は、図７の側断面図で示すように下方に落ち込むことになる。このような現象は、結果的に仮組セグメントに座屈等を生じさせて適切な反力を得ることができない状態を形成させたり、エントランスパッキン６やパッキン９との間に形成される止水機構が、仮組セグメントの落ち込みによるシールド機の傾斜によって、密接な接触状態を維持できなくなって止水機構として確実に機能しない状態に陥るという問題点を生じていた。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の従来例が提起している各問題点に鑑みて改善するために提案するものであり、坑口ケーシングを用いても組立仮組セグメントの水平方向を保持して安全で精度の良い発進を図ると共に坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて統合的な施工コストの低減を促進するシールド機発進機構および発進方法とそれに用いるストッパー付仮組セグメントを提供している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明であるシールド機発進機構は、坑壁内面に配置したケーシングにシールド機を設置し、シールド機の後端に配備する仮組セグメントから反力を取ることでシールド機を発進するシールド機発進機構であって、配備される仮組セグメント中にストッパー付仮組セグメントが所定の間隔で配置され、ストッパー付仮組セグメントは、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成されることを特徴としており、組立仮組セグメントの方向を保持することで坑口ケーシングを用いても組立仮組セグメントの座屈等を回避させて安全で精度の良い発進を図ると共に止水機構を確実に機能させて坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて統合的な施工コストの低減を促進している。
【００２１】
請求項２に記載の発明であるシールド機発進方法は、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成したストッパー付仮組セグメントを用い、坑壁内面に配置したケーシングに設置したシールド機を坑口予定部に当接させる段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、坑壁の切削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントのストッパーを突出させることで仮組セグメントの水平方向を維持し、次いでシールド機が地盤改良部を掘削し始める段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、地盤改良部の掘削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントからストッパーを突出させると共に本セグメントを配置して本セグメントの水平方向を確保することを特徴としており、組立仮組セグメントの方向を保持して、組立仮組セグメントの座屈等を回避させると共に止水機構を確実に機能させることで坑口からの漏水漏砂を防止し安全で精度の高い発進を図っている。
【００２２】
本発明によるストッパー付仮組セグメントは、請求項１又は２に記載されたシールド機発進機構もしくはシールド機発進方法に用いるストッパー付仮組セグメントであって、突出可能なストッパーを仮組セグメントに放射状に装備させて成り、組立仮組セグメントの水平方向を保持して安全で精度の良い発進を図っている。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明によるシールド機発進機構は、坑壁内面に配置したケーシングにシールド機を設置し、該シールド機の後端に配備する仮組セグメントから反力を取ることでシールド機を発進するシールド機発進機構であって、配備される仮組セグメント中にストッパー付仮組セグメントが所定の間隔で配置され、ストッパー付仮組セグメントは、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成されることを特徴としている。
【００２４】
以下に、本発明によるシールド機発進機構の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、本実施の形態におけるシールド機発進機構は、配置したケーシングが、軸長を坑壁の厚さで特定され、設置するシールド機の軸長を該ケーシングより長くして、ケーシング後端とシールド機との間に遮水機構を装備すると共にケーシング前端に遮水部材を配置して成るシールド機発進機構に適用した例であり、理解を容易にするために従来と同様の部位については同一の符号を用いている。
【００２５】
図１は、本発明によるシールド機発進機構の一実施の形態を示す概要図であり、 図１（ａ）は、仮組セグメントの背面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）を（ｂ）−（ｂ）矢視にした部分側断面図である。
【００２６】
本実施の形態でのシールド機１は、図１（ａ）に示すようにケーシング２の支持架台２３上に設置されており、ケーシング２は、図１（ｂ）のように従来例と同様に先端部５に配置されている坑口ケーシング７を竪坑壁４の坑口予定部１５に対峙させて配置している。
【００２７】
仮組セグメント１０は、表示を省略しているが、従来例と同様にその後方に配置されている反力コンクリートと鋼製反力に配備されており、ケーシング２の内面に設置されたシールド機１は、その後部に装備した元押しジャッキを仮組セグメント１０に当接させることで、ケーシング２から前方の坑口予定部１５に向かって前進可能に構成されている。
【００２８】
図１（ｂ）で示している工程の状態は、発明の理解を容易にするために、シールド機１が、ケーシング２から前方に前進して、竪坑壁４の坑口予定部１５に到達している状態を示している。
【００２９】
本工程までのシールド機１の前進については、ケーシングを設置してシールド機を発進させる通常の工法と同様であることから、その経過を省略しているが、ケーシング２の内面に設置されたシールド機１を、その後方に配置した空押用ジャッキによってシールド機のカッター盤が回転可能になる位置まで空押ししており、しかる後に、空押用ジャッキを撤去して反力コンクリートと鋼製反力とを配備している。
【００３０】
仮組セグメント１０は、シールド機１を竪坑壁４の坑口予定部１５に到達するまで空押しした後に、鋼製反力に配備されるものであり、当初に１Ｒ、２Ｒを組み立てることでシールド機の元押しジャッキに当接させているが、本発明による発進機構には、仮組セグメントの方向保持装置が装備されているものであって、本実施の形態では、方向保持装置であるストッパー付仮組セグメント１６が仮組セグメント２Ｒとして配置されている。
【００３１】
次いで、シールド機１は、仮組セグメント１０を元押しジャッキで押すことで、順次に３Ｒ、４Ｒと組み立てしながら竪坑壁４を切削して行くが、竪坑壁４の切削を終えた状態では、仮組セグメント１０の間に組み込まれたストッパー付仮組セグメント１６が、シールド機１の後端から出るような位置関係になるように配慮されている。
【００３２】
ストッパー付仮組セグメント１６は、組み立てた仮組セグメント１０がシールド機１の発進に連れて、その後端から外れることで段差が発生しても、仮組セグメント１０が下方に落ち込まないように対処するものであり、内面に装備してあるストッパー１７を外周面から適宜の長さに突出させて、ケーシング２に設けられたセグメント支持架台１８に押し当てるように構成されている。
【００３３】
そして、ストッパー付仮組セグメントに設けるストッパーは、図２の部分拡大図に示す実施形態のように構成されている。
【００３４】
ストッパー１７は、仮組セグメント２０の内面に装備されており、その心棒２１を仮組セグメント２０の外周面に穿孔した面板穴２２から突出できるように構成されている。心棒２１は、先端２３を丸棒に形成すると共に基礎部分２４にはオネジ２５と把握部２６とを形成しており、基礎部分２４は、仮組セグメント２０の内面に溶接付けによって固着されてコンクリート中に埋め込まれている支持部２７のメネジと螺合して進退可能に構成されている。
【００３５】
ストッパー１７は、常時は仮組セグメント２０の内部に収納されているが、把握部２６をスパナー等で回転させることで心棒２１を仮組セグメント２０の外周面から突出させることが出来るものであり、組み立てた仮組セグメント１０がシールド機１の後端から外れた際に仮組セグメント１０が下方に落ち込まない適宜な長さに突出させることができる。
【００３６】
以上のように、本発明によるシールド機発進機構は、上記一実施の形態のように構成することによって、坑口ケーシングを用いても組立仮組セグメントの座屈等を回避させて安全で精度の良い発進を図ると共に止水機構を確実に機能させて坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて施工コストを統合的に低減している。
【００３７】
次に、本発明によるシールド機の発進方法について説明する。本発明によるシールド機の発進方法は、上記一実施の形態で説明したシールド機発進機構において、シールド機を坑口予定部に当接させる段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、坑壁の切削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントのストッパーを突出させることで仮組セグメントの水平方向を維持し、次いでシールド機が地盤改良部を掘削し始める段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、地盤改良部の掘削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントからストッパーを突出させると共に本セグメントを配置して本セグメントの水平方向を確保することを特徴としている。
【００３８】
以下に、本発明によるシールド機の発進方法についてその一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３９】
図３は、本発明によるシールド機の発進方法において、シールド機が竪坑壁の坑口予定部に対する切削を完了した工程での側断面図である。
【００４０】
シールド機１は、仮組セグメント１０を３Ｒ、４Ｒと組み立てながら発進状態に移行しており、この段階では、シールド機１の発進に連れて２Ｒとして配置されていたストッパー付仮組セグメント１６が、シールド機１の後端から外れることで段差が発生する。
【００４１】
しかして、本発明では、ストッパー付仮組セグメント１６の内面に装備してあるストッパー１７の心棒２１を、仮組セグメントの外周面から適宜の長さに突出させて、ケーシング２のセグメント支持架台１８に押し当てるように調整することができるので、仮組セグメント１０が下方に落ち込むことがない。
【００４２】
同様に、図４は、竪坑壁の切削を完了したシールド機が、地盤改良部の掘削を完了して地盤の掘進に至る工程での断面図である。
【００４３】
本工程におけるシールド機１は、段差の発生によって発生する可能性が危惧される位置に相当する仮組セグメント５Ｒとして、ストッパー付仮組セグメント１６を配置しながら仮組セグメント６Ｒを組み立てることで前進を続けて地盤改良部の掘削から地盤の掘進に至っており、本セグメント１９の１Ｒを設置する段階にある。
【００４４】
この段階では、シールド機１の発進に連れて第２に５Ｒとして配置したストッパー付仮組セグメント１６がシールド機１の後端から外れるので、ストッパー付仮組セグメント１６の内面に装備してあるストッパー１７の心棒２１をセグメント支持架台１８に押し当てるように調整しており、仮組セグメント１０が下方に落ち込むのを防止している。
【００４５】
従って、本発明による発進方法では、仮組セグメント１０がその水平方向を確実に維持しており、これによって、シールド機が竪坑から地盤中に発進する時にも組み立てた仮組セグメント１０の座屈等を回避させて、安全で精度の良い発進を図ると共に、ケーシング２とその前端部５に接合されている坑口ケーシング７に装備されたエントランスパッキン６との間及び仮組セグメント１０とケーシング２の後端部８に装備されているパッキン９の間に形成されている各止水機構を確実に機能させており、坑口からの漏水漏砂を完全に防止している。
【００４６】
尚、本発明による発進機構と発進方法は、上記した一実施の形態に限定されるものでなく、シールド機の発進にケーシングを用いる方式の発進機構であれば当然に適用可能である。
【００４７】
上記の各実施形態に用いている本発明によるストッパー付仮組セグメントは、突出可能なストッパーを仮組セグメントの外周面に放射状に装備させている。
【００４８】
図５は、本発明によるストッパー付仮組セグメントの実施の形態を示す斜視図であり、上記実施の形態と同様の部位については同一の符号で説明する。
【００４９】
ストッパー付仮組セグメント１６は、仮組セグメント２０の内面に一つもしくは複数のストッパー１７を装備して構成されており、図２の実施の形態で説明したように、仮組セグメント２０の外周面に穿孔した面板穴２２からその心棒２１を突出できるように構成されている。
【００５０】
心棒２１は、基礎部分にはオネジと把握部とを形成して、把握部を回転させることで進退可能に構成されており、外周面から適宜の長さに突出させて、ケーシングに設けられたセグメント支持架台に押し当てることで、組み立てた仮組セグメントがシールド機の後端から外れて段差が発生しても、仮組セグメントが下方に落ち込まないように機能している。
【００５１】
従って、ストッパー１７の配置は、仮組セグメント２０の直下に単独に設けても良いが、ストッパー付仮組セグメント１６の安定性を考慮すると、図示のように２個以上の複数のストッパー１７を放射状に所定の間隔で装備することが望ましいものである。
【００５２】
しかして、本発明によるシールド機発進機構と発進方法は、上記各実施の形態で説明したシールド機発進機構と発進方法において、シールド機の後端に配備する仮組セグメント中に、所定の間隔でストッパー付仮組セグメントを仮組配置することによっても構成できるものである。
【００５３】
以上、本発明によるシールド機発進機構および発進方法とそれに用いるストッパー付仮組セグメントを各実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、竪坑、隧道、トンネル等の適用分野、ケーシング、仮組セグメント等の具体的な形状や材質に関する変更においても発明の趣旨に反しない範囲において種々の変更が包含されることは当然のことである。
【００５４】
【発明の効果】
請求項１に記載のシールド機発進機構は、坑壁内面に配置したケーシングにシールド機を設置し、シールド機の後端に配備する仮組セグメントから反力を取ることでシールド機を発進するシールド機発進機構であって、配備される仮組セグメント中にストッパー付仮組セグメントが所定の間隔で配置され、ストッパー付仮組セグメントは、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成されることを特徴としており、組立仮組セグメントの方向を保持することで坑口ケーシングを用いても組立仮組セグメントの座屈等を回避させて安全で精度の良い発進を図ると共に止水機構を確実に機能させて坑口からの漏水漏砂を完全に防止しながら、坑壁の外径を小さくし、地盤改良域の厚さを減少させて統合的な施工コストの低減を促進している。
【００５５】
請求項２に記載の発明であるシールド機発進方法は、ケーシングに押し当てられて仮組セグメントの水平方向を維持するストッパーを、当該仮組セグメントにその外周面から突出可能に収納して構成したストッパー付仮組セグメントを用い、坑壁内面に配置したケーシングに設置したシールド機を坑口予定部に当接させる段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、坑壁の切削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントのストッパーを突出させることで仮組セグメントの水平方向を維持し、次いでシールド機が地盤改良部を掘削し始める段階でストッパー付仮組セグメントを配置して、地盤改良部の掘削を完了した段階でストッパー付仮組セグメントからストッパーを突出させると共に本セグメントを配置して本セグメントの水平方向を確保することを特徴としており、組立仮組セグメントの方向を保持して、組立仮組セグメントの座屈等を回避させると共に止水機構を確実に機能させることで坑口からの漏水漏砂を防止し安全で精度の高い発進を図れる効果を奏している。
【００５６】
本発明によるストッパー付仮組セグメントは、請求項１又は２に記載されたシールド機発進機構もしくはシールド機発進方法に用いるストッパー付仮組セグメントであって、突出可能なストッパーを仮組セグメントに放射状に装備させて成り、組立仮組セグメントの水平方向を保持して安全で精度の良い発進させる効果を奏している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるシールド機発進機構の概要図
【図２】本発明によるシールド機発進機構に用いるストッパーの断面図
【図３】本発明によるシールド機発進機構でシールド機による竪坑壁の切削完了状態図
【図４】本発明によるシールド機発進機構でシールド機による地盤改良部の掘削状態図
【図５】本発明によるストッパー付仮組セグメントの斜視図
【図６】従来におけるシールド機発進機構の概要図
【図７】従来における仮組セグメントの落ち込み状態を示す側断面図
【符号の説明】
１  シールド機、２  ケーシング、３  反力壁、４  竪坑壁、５  前端部、６  エントランスパッキン、７  坑口ケーシング、８  後端部、９  パッキン、１０  仮組セグメント、１１  元押しジャッキ、１２  鋼製反力、１３  テールシールパッキン、１４  地盤改良部、１５  坑口予定部、１６  ストッパー付仮組セグメント、１７  ストッパー、１８  セグメント支持架台、１９  本セグメント、２０  仮組セグメント、２１  心棒、２２  面板穴、２３  先端、２４  基礎部分、２５  オネジ、２６  把握部、２７  支持部
【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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