(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
小径シールドと大径シールドとを対向させて掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合するシールド掘進機の地中接合方法において、大径シールドは、前部にスライド自在に収容されて固定された子機と、後部に取付けられたシールドジャッキとを有し、小径シールドがドッキング地点に到着したら小径シールドのカッタおよびバルクヘッドをそのシールドフレーム内にて後退させて前方にドッキングスペースを形成し、この小径シールドに対向するドッキング位置に大径シールドが到着したらそのシールドジャッキを前後逆に取付け、子機の固定を解除して、上記シールドジャッキにより大径シールドから子機を上記ドッキングスペース内に押し出して子機のシールドフレームを小径シールドのシールドフレームに重合させ、大径シールドと小径シールドとを子機を介して連通することを特徴とするシールド掘進機の地中接合方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の地中接合方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
小径シールドと大径シールドとを対向するように掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合する場合、従来、ドッキング近傍の地山を地上から薬剤を注入して地盤改良したり凍結したりして地山の自立と止水を確保し、最終的には手掘りによって両シールドをドッキングするようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この場合には地上作業が必要となるため、地上の交通状況によっては不可能な場合がある。また、大深度や高水圧下や砂礫地盤においては地上からの薬剤注入等が困難である。また、薬注や凍結には相当の工事期間が必要となり、工事の長期化を招いていた。
【０００４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、小径シールドに大径シールドを接合する際に、地上作業が不要であり工期が短縮できるシールド掘進機の地中接合方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、小径シールドと大径シールドとを対向させて掘進させ、小径シールドに大径シールドを接合するシールド掘進機の地中接合方法において、大径シールドは、前部にスライド自在に収容されて固定された子機と、後部に取付けられたシールドジャッキとを有し、小径シールドがドッキング地点に到着したら小径シールドのカッタおよびバルクヘッドをそのシールドフレーム内にて後退させて前方にドッキングスペースを形成し、この小径シールドに対向するドッキング位置に大径シールドが到着したらそのシールドジャッキを前後逆に取付け、子機の固定を解除して、上記シールドジャッキにより大径シールドから子機を上記ドッキングスペース内に押し出して子機のシールドフレームを小径シールドのシールドフレームに重合させ、大径シールドと小径シールドとを子機を介して連通することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００７】
本実施形態に係るシールド掘進機の地中接合方法の工程を図１および図２に示す。先ず、図１(a) に示すように、小径シールド１がドッキング地点に到着する。小径シールド１は、筒体状のシールドフレーム２の内部に、スライド自在な内筒３を有する。内筒３は、固定金具４によってシールドフレーム２に固定されている。内筒３には、切羽側と坑内側とを仕切るバルクヘッド５が設けられている。バルクヘッド５には、切羽を掘削するカッタ６と、掘削土砂を坑内に搬送するスクリューコンベヤ７（送・排泥管でもよい）とが設けられている。
【０００８】
また、内筒３には、既設セグメント８に反力をとって小径シールド１を前進させるシールドジャッキ９が設けられている。セグメント８は、シールドフレーム２内に設けられた図示しないエレクタによって組み立てられ、小径トンネルＴ１が構築される。かかる小径シールド１は、ドッキング地点に到着したとき、図１(a) に示すように、シールドジャッキ９を伸長させた状態とする。このとき、切羽の土圧は、伸長したシールドジャッキ９に供給された油圧によって支持されている。
【０００９】
次に、図１(b) に示すように、固定金具４を取り外し、内筒３をスライドフリーにする。そして、シールドジャッキ９の油圧を減圧することにより、カッタ６とバルクヘッド５と内筒３とを切羽の土圧によって一体的に後退させる。かかる後退の最中に、カッタ６およびバルクヘッド５から前方に固化材を注入し、前方の土砂を固化させつつドッキングスペース１０を形成する。シールドジャッキ９が目一杯まで収縮したならば、図１(c) に示すように、セグメント８を１リング分周方向に順次取り外してカッタ６とバルクヘッド５と内筒３とを更に後退させ、ドッキングスペース１０を完成する。そして、スクリューコンベヤ７を取り外す。
【００１０】
次に、図１(d) に示すように、上記小径シールド１に対向して大径シールド１１が後着する。大径シールド１１は、前胴１２と後胴１３とが中折れジャッキ１４を介して屈曲自在に接続された中折れシールドであると共に、前胴１２内に子機１５を収容した親子シールドでもある。子機１５は、筒体状のシールドフレーム１６を有し、シールドフレーム１６には、切羽側と坑内側とを仕切るバルクヘッド１７が設けられている。バルクヘッド１７には、切羽を掘削するカッタ１８と、掘削土砂を坑内に搬送する送・泥排泥管１９（スクリューコンベヤでもよい）が設けられている。
【００１１】
子機１５のシールドフレーム１６は、前胴１２にバルクヘッド２０を介して設けられた収容筒２１内に、スライド自在に収容されている。シールドフレーム１６と収容筒２１とは、ピン２２によって結合されている。子機１５のカッタ１８にはピン２３を介して外周カッタ２４が設けられている。外周カッタ２４は、前胴１２の直径に合せて形成されている。また、後胴１３には、既設セグメント２５に反力をとって大径シールド１１を前進させるシールドジャッキ２６が設けられている。かかる大径シールド１１は、子機１５を前胴１２内に収容した状態でカッタ１８、２４によって大径の堀穴を掘削し、後胴１３内に設けられた図示しないエレクタによってセグメント２５を組み立てて大径のトンネルＴ２を構築する。
【００１２】
大径シールド１１が、図１(d) に示すように、小径シールド１に対向するドッキング位置に到着したならば、図２(e) に示すように、前胴１２と後胴１３とを固定金具２７によって固定すると共に、後胴１３と既設セグメント２５とを固定金具２８によって固定する。そして、シールドジャッキ２６を取り外してそれらを後胴１３に取付座２９を介して前後逆に取り付ける。そして、これらシールドジャッキ２６のシュー３０の位置に合せて、子機１５のシールドフレーム１６に踏張り座３１を設ける。そして、ピン２２を抜いて収容筒２１とシールドフレーム１６とを切り離すと共に、ピン２３を抜いてカッタ１８を外周カッタ２４から切り離し、子機１５をスライドフリーとする。
【００１３】
そして、図２(f) に示すように、シールドジャッキ２６を伸長させながら子機１５のカッタ１８を回転させて固化材によって固められたドッキングスペース１０内の土砂を掘削し、子機１５を小径シールド１のシールドフレーム２内のドッキングスペース１０に押し出す。掘削土砂は送・排泥管１９により排出される。この押し出しは、子機１５のカッタ１８が小径シールド１のカッタ６に当接するまで、又は当接する直前まで行われる。
【００１４】
その後、親機１１のバルクヘッド２０およびカッタ２４から前方に固化材３２を注入し、子機１５のバルクヘッド１７から前方に固化材３３を注入し、子機１５のシールドフレーム１６と小径シールド１のシールドフレーム２との間に固化材３４を注入し、ドッキング部分近傍の地山を固化する。そして、大径シールド１１の側方と小径シールド１の側方とに固化材３５ａ、３５ｂを注入し、各シールドフレーム１２、２の外面に沿って後方から前方へ流れる地下水を止水する。
【００１５】
しかる後（ドッキング部分近傍の地山が十分固化した後）に、図２(g) に示すように、小径シールド１のバルクヘッド５および子機１５のバルクヘッド１７に設けた図示しないマンホールから固化材３３（ドッキングスペース１０内の固化した土砂）を除去し、作業員がカッタ室内に入る等して子機の１５のシールドフレーム１６の先端と小径シールド１のシールドフレーム２との間に止水板３６を設置する。
【００１６】
最後に、図２(h) に示すように、各シールド１、１１の内部の機器（カッタ６、１８、バルクヘッド５、１７、ジャッキ９、２６、内筒３等）を除去し、小径シールド１のシールドフレーム２と既設セグメント８とを固定金具３７によって固定し、大径シールド１１のシールドフレーム（前胴１２）と小径シールド１のシールドフレーム２とを子機１５のシールドフレーム１６を介して連通接続し、大径トンネルＴ２と小径トンネルＴ１とを接続する。
【００１７】
以上の工法によれば、地上作業を一切行うことなく地中作業のみで先着の小径シールド１に後着の大径シールド１１を接続出来る。よって、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても、地上からの薬剤注入等を一切行うことなく接合が可能である。
【００１８】
ところで、大径シールド１１と小径シールド１とを接合する際には、本来、先に大径シールド１１がドッキング地点に先着し、その大径シールド１１内に後着の小径シールド１が侵入する形が望ましいが、工事施工の都合上、本実施形態のように小径シールド１が先にドッキング地点に先着する場合もある。
【００１９】
この場合であっても、本工法によれば、図１(c),(d) に示すように、相手方の大径シールド１１の動向に一切関係なく、先着した小径シールド１のバルクヘッド５後方のスクリューコンベヤ７やエレクタや後方設備（パワーユニット、制御ユニット等）を解体して受入準備が整った状態で、後着の大径シールド１１を待機することができる。よって、大径シールド１１が後着した後のドッキング作業時に小径シールド１側における上記解体作業が不要となって、全体としてのドッキング工事期間を短縮できる。
【００２０】
図３は、図１(a) 乃至(d) の小径シールド１を中折れシールド１ａとしたときの各工程を示す説明図である。図３(a) に示すように、小径シールド１は、前胴４０と後胴４１とが中折れジャッキ４２および固定ブラケット４３、４４を介して屈曲自在に接続された中折れシールド１ａとなっている。前胴４０内には、筒体状の滑り座４５を介してバルクヘッド４６が軸方向にスライド自在に設けられている。滑り座４５には、図４に示すように、前胴４０内面を滑る滑り部材４５ａが設けられている。バルクヘッド４６には、カッタ４７とスクリューコンベヤ４８とが設けられている。
【００２１】
滑り座４５の後端と中折れジャッキ４２の前側固定ブラケット４３との間には、複数のスペーサ部材４９が介設されている。最前列のスペーサ部材４９と滑り座４５、各スペーサ部材４９同士、最後列のスペーサ部材４９と前側固定ブラケット４３とは、それぞれボルト（図示せず）で固定されている。また、後胴４１には、シールドジャッキ５０が設けられていると共に、セグメント５１を組み立てて小径トンネルＴ１を構築するエレクタ（図示せず）が設けられている。
【００２２】
図３(a) に示すように、かかる小径シールド１ａが、大径シールド１１に先立ってドッキング地点に到着したならば、図３(b) に示すように、スクリューコンベヤ４８を取り外し、後胴４１と既設セグメント５１とを固定金具５２で固定し、シールドジャッキ５０を取り外す。そして、最後列のスペーサ部材４９を取り外すと共に中折れジャッキ４２を伸長させて、前側固定ブラケット４３を前方のスペーサ部材４９に盛り換える。
【００２３】
そして、図３(c) に示すように、中折れジャッキ４２を収縮させ（供給油圧を減圧する）、バルクヘッド４６、滑り座４５およびカッタ４７を後退させる。かかる後退の最中に、カッタ４７およびバルクヘッド４６から前方に固化材を注入し、前方の土砂を固化させつつドッキングスペース５３を形成する。中折れジャッキ４２が目一杯まで収縮したならば、順次スペーサ部材４９を取り外し、前側固定ブラケット４３を盛り換えて後退させ、最終的には図３(c) に示すように滑り座４５に前側固定ブラケット４３を取り付ける。
【００２４】
そして、図３(d) に示すように、こうしてドッキング準備が整った上記小径シールド１ａに対向して大径シールド１１が後着したならば、以降は前実施形態で説明した図２(e),(f),(g),(h) に示すようにしてドッキング作業を行う。
【００２５】
この実施形態においても、前実施形態と同様に、地中作業のみで先着の小径シールド１ａに後着の大径シールド１１を接続できるので、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても接合が可能である。また、図３(c) に示すように先着した小径シールド１ａのバルクヘッド４６の後方の設備（スクリューコンベヤ４８、ジャッキ５０、エレクタ、パワーユニット、制御ユニット等）を解体して、後着の大径シールド１１の受入準備ができるので、大径シールド１１が後着した後のドッキング作業時に小径シールド１ａ側における上記解体作業が不要になり、全体としてのドッキング工事期間を短縮できる。
【００２６】
図５は、大径シールド１１（親子シールド）から子機１５が発進し、その子機１５のシールドフレーム１６内でセグメント５４を組んで小径トンネルＴ３を所定の長さ構築した後、その子機１５が図１(c) 又は図３(c) に示すように受入態勢となった小径シールド１のシールドフレーム２内に侵入するようにしたものである。これにより、トンネルＴ１とトンネルＴ３とが子機１５のシールドフレーム１６を介して連通される。この場合であっても、前記実施形態と同様に、地中作業のみでドッキングが可能であり、またドッキング工事期間を短縮できるという効果を発揮できる。
【００２７】
図６は、図１のものとは逆に、大径シールド１１がドッキング地点に先着し、その後小径シールド１が後着した場合のドッキング手順を示す説明図である。この場合、先ず図６(a) に示すように大径シールド１１がドッキング地点に到着する。次に図６(b) に示すように小径シールド１が対向してドッキング地点に到着する。そして、小径シールド１は、前述した図１(a) 〜(c) の手順により、図６(c) に示すように受入態勢となる。その後、前述した図２(e) 〜(h) の手順により、ドッキングが完了する。この場合であっても、前記実施形態と同様に、地中作業のみでドッキングが可能であり、またドッキング工事期間を短縮できるという効果を発揮できる。
【００２８】
なお、かかる手順の場合には、図６(c) と図１(d) とを比べると明らかなように、大径シールド１１と小径シールド１との間に小径シールド１のカッタ６の厚さ分だけ隙間Ｌが空いてしまうが、カッタ６から固化材を前方へ十分噴射して地盤改良範囲を広げると共に、図２(f) に示す固化材３２の充填範囲および量を増やせば、問題なく止水できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の地中接合方法によれば、次のような効果を発揮できる。
【００３０】
(1)地中作業のみで小径シールドに大径シールドを接続できるので、大深度や高水圧下や砂礫地盤においても接合が可能である。
【００３１】
(2)小径シールドのバルクヘッド後方の設備を解体することにより、大径シールドの受入準備ができるので、ドッキング工期を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の地中接合方法の工程を示す説明図である。
【図２】上記地中接合方法の続きの工程を示す説明図である。
【図３】図１に示す地中接合方法の工程の変形実施形態を示す説明図である。
【図４】図３（ａ）の部分拡大図である。
【図５】別の実施形態を示す説明図である。
【図６】さらに別の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  小径シールド
２  小径シールドのシールドフレーム
５  小径シールドのバルクヘッド
６  小径シールドのカッタ
１０  ドッキングスペース
１１  大径シールド
１５  子機
１６  子機のシールドフレーム
【図１】
0004092807.tif 000002
【図２】
0004092807.tif 000003
【図３】
0004092807.tif 000004
【図４】
0004092807.tif 000005
【図５】
0004092807.tif 000006
【図６】
0004092807.tif 000007