説明

シールドトンネル

【課題】 特殊仕様によるシールドマシンを使用する必要もなく、また、小さな幅のセグメントを使用する必要もなく、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランスを確保しながら、直線区間のみならず急曲線区間をも構築することの可能なシールドトンネルの提供。
【解決手段】 多数のセグメントにより直線区間T1と急曲線区間T2が構築されるシールドトンネルであって、直線区間T1が、第1セグメントS1により構築され、急曲線区間T2が、第1セグメントS1の外周径D1より小さい外周径D2を有する第2セグメントS2により構築される。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルに関する。
【背景技術】
【0002】
このようなシールドトンネルは、シールドマシンを使用して、発進地点から到達地点に向かって地中を掘り進みながらセグメントにより構築して行くもので、当然、直線区間と曲線区間、さらには、急曲線区間などを交えながら構築して行くことになる。
ところで、従来では、直線区間、曲線区間、さらには、急曲線区間のいずれもが、同じ外周径を有するセグメントにより構築されていた(実際に実施されているが、適切な特許文献は見当たらない)。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
この従来のシールドトンネルの場合には、直線区間の構築に際して、その直線区間を構築するセグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランス(図1において「C」で示す)が確保されるように設定するのであるが、急曲線区間の構築に際しても同じ外周径を有するセグメントを使用していたので、シールドマシンが所定の前後長さを有する関係上、上述したクリアランスが直線区間よりも小さくなり、シールドマシンの後端内周部がセグメントの外周部に摺接してセグメントを傷つけたり、あるいは、シールドマシンのテールシールが損傷するなどのおそれがあった。
【0004】
すなわち、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間のクリアランスを大きくすると、シールドトンネルの全区間、特にその直線区間において、セグメントの外周部と掘削した土壌の内側表面との間に大きな隙間が生じて地表面の地盤沈下を引き起こすおそれがあるため、前記クリアランスは極力小さくする方が望ましい。
そのような理由により、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間のクリアランスを極力小さくする必要があり、そのため、上述したようにセグメントを傷つけたり、シールドマシンのテールシールを傷つけるおそれが生じるのである。
【0005】
そして、このような不都合を回避するためには、シールドマシンの前後長さを短くしたり、中折れ機能付きのシールドマシンを使用したり、あるいは、急曲線区間に使用するセグメントの幅を小さくするなどの必要性があった。
しかしながら、前後長さの短いシールドマシンや中折れ機能付きのシールドマシンは、きわめて特殊な仕様のマシンで高価となり、また、セグメントの幅を小さくすると、単位距離当たりのセグメントの数が増加してセグメントに要する費用が高くなるという問題があった。
【0006】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、特殊仕様によるシールドマシンを使用する必要もなく、また、小さな幅のセグメントを使用する必要もなく、セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な長さのクリアランスを確保しながら、直線区間のみならず急曲線区間をも構築することの可能なシールドトンネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の第1の特徴構成は、多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルであって、前記直線区間が、第1セグメントにより構築され、前記急曲線区間が、前記第1セグメントの外周径より小さい外周径を有する第2セグメントにより構築されるところにある。
【0008】
本発明の第1の特徴構成によれば、シールドトンネルの直線区間が、第1セグメントにより構築され、シールドトンネルの急曲線区間が、第1セグメントの外周径より小さい外周径を有する第2セグメントにより構築されるので、シールドマシンにより急曲線区間を掘削しながらトンネルを構築する際、前後長さの短いシールドマシンや中折れ機能付きのシールドマシンのような特殊仕様のマシンを使用しなくとも、その外周径の小さい第2セグメントの外周部とシールドマシンの後端内周部の間に必要な距離のクリアランスを確保することができ、殊更、幅の小さいセグメントを使用する必要性もない。
したがって、直線区間はもちろんのこと、急曲線区間においても、特殊仕様のシールドマシンや幅の小さいセグメントを使用することなく、直線区間と急曲線区間を有するシールドトンネルを比較的安価に構築することが可能となる。
【0009】
本発明の第2の特徴構成は、前記直線区間と急曲線区間が、前記第1セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と前記第2セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、前記大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるところにある。
【0010】
本発明の第2の特徴構成によれば、直線区間と急曲線区間が、第1セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と第2セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるので、直線区間を構築する第1セグメントと急曲線区間を構築する第2セグメントの間の外周径の差は、調整セグメントの傾斜外周面により連続的に解消されて段差の発生が回避される。
したがって、シールドマシンによる掘進時にテールシールが段差部分に引っ掛かるおそれはなく、たとえ外周径の小さい第2セグメント側から外周径の大きい第1セグメント側へ掘進する場合であっても、テールシールの引っ掛かりは確実に回避され、テールシールの損傷が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明によるシールドトンネルにつき、その実施の形態を図面に基づいて説明する。
シールドトンネルTの構築にあたっては、通常、図1に示すように、推進方向の先端部にカッターを備え、後方側に推進用のジャッキを備え、かつ、後端部にテールシール1cと称されるシール材を備えたシールドマシン1が使用される。
具体的には、カッターをトンネルTの軸心P周りに回転させて地中を掘り進みながら、トンネル用セグメントSの1リング当たりの推進距離を推進した後、ジャッキを収縮させて、そのジャッキと既設のセグメントSとの間に順次セグメントSを設置しながらシールドトンネルTを構築して行く。
その際、テールシール1cがセグメントSの外周面に接触して、セグメントSとシールドマシン1の後端部との間から地下水などが流入するのを防止するのであり、テールシール1cは、天然ゴム、合成ゴム、鋼製ワイヤブラシにグリース状の防水油を塗布したものなどが使用され、地下水圧の低いところで1〜2組、高いところでは3〜4組備えられる。
【0012】
シールドトンネル用セグメントSとしては、図3や図4に示すように、例えば、厚みt1が厚くて外周径の大きい直線区間用の第1セグメントS1と、厚みt2が薄くて外周径の小さい急曲線区間用の第2セグメントS2が使用される。
すなわち、地下鉄用のシールドトンネルTであれば、図2に示すように、道路RDの下方に沿って位置する直線状のトンネル部分T1つまり直線区間では、直線区間用の第1セグメントS1が使用され、直線区間どうしをつなぐトンネル部分T2つまり急曲線区間では、急曲線区間用の第2セグメントS2が使用される。
そして、第1セグメントS1により構築される直線区間のトンネル部分T1の外周径D1よりも、第2セグメントS2により構築される急曲線区間のトンネル部分T2の外周径D2の方が小径に構成されて、第1セグメントS1には大径の突合せ面2が形成され、第2セグメントS2には小径の突合せ面3が形成されている。
【0013】
このような2種類のセグメントS1,S2により構築される直線区間と急曲線区間は、シールドトンネル用の調整セグメントS3を介して連結され、その調整セグメントS3は、その一側端に第1セグメントS1の外周径D1に対応する大径突合せ面4を備え、他側端に第2セグメントS2の外周径D2に対応する小径突合せ面5を備えている。
調整セグメントS3の大径突合せ面4は、その厚み方向幅が第1セグメントS1の突合せ面2の厚み方向幅とほぼ同一幅に構成され、同様に、小径突合せ面5も、その厚み方向幅が第2セグメントS2の突合せ面3の厚み方向幅とほぼ同一幅に構成されている。
そして、その調整セグメントS3には、小径側から大径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面6が、大径突合せ面4の外周と小径突合せ面5の外周との間において、大径突合せ面4の近傍に設けられている。
なお、図中、7は第1セグメントS1に設けられた2本のシール用溝部、8は第2セグメントS2に設けられた2本のシール用溝部、9は調整セグメントS3に設けられた2本のシール用調整溝部であり、これら溝部7,8,9には、それぞれシール材10が挿入される。
【0014】
したがって、直線区間を構築する大きい外周径D1の第1セグメントS1の外周部とシールドマシン1の後端内周部の間に、必要最小限の距離のクリアランスCを設定した場合においても、急曲線区間を構築する小さい外周径D2の第2セグメントS2の外周部とシールドマシン1の後端内周部の間には、必要な距離のクリアランスCが確保されるのである。
そして、調整セグメントS3が、第1セグメントS1の突合せ面2に対応する大径突合せ面4と第2セグメントS2の突合せ面3に対応する小径突合せ面5を備え、その大径突合せ面4の外周と小径突合せ面5の外周との間に小径側から大径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面6が設けられているので、第1セグメントS1と第2セグメントS2の間の外周径D1,D2の差は、その傾斜外周面6により連続的に解消されて段差の発生が回避され、したがって、図4に示すように、シールドマシン1による掘進時にテールシール1cが段差部分に引っ掛かるおそれは確実に回避される。
【0015】
〔別実施形態〕
先の実施形態では、小径側から大径側へ移行する傾斜外周面6を調整セグメントS3の大径突合せ面4の近傍に設けた例を示したが、大径突合せ面4の外周と小径突合せ面5の外周の間であれば、いかなる箇所に設けることもでき、さらに、その傾斜外周面6を小径突合せ面5から大径突合せ面4に向けて連続的に移行する傾斜外周面とすることもでき、さらに、傾斜外周面6を備えていない調整セグメントS3を使用することもできる。
【0016】
その具体的な実施形態を示したのが図5で、この図5に示す調整セグメントS3は、外周径の小さい第2セグメントS2と同じ外周径D2を有して、大きい外周径D1の第1セグメントS1と小さい外周径D2の第2セグメントS2を連結している。
そのため、調整セグメントS3と第1セグメントS1との間に段差は生じるものの、急曲線区間が第2セグメントS2により構築されるので、本発明の目的を達成することができる。
【0017】
なお、第1セグメントS1、第2セグメントS2、および、調整セグメントS3に関しては、それぞれコンクリート製セグメントで構成することも、ダクタイル鋳鉄製セグメントで構成することもでき、さらに、これら各セグメントS1,S2,S3をコンクリートやダクタイル鋳鉄以外の材料で構成して実施することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】急曲線区間におけるシールドトンネルの構築状態を示す説明図
【図2】シールドトンネルの直線区間と急曲線区間を示す説明図
【図3】シールドトンネルの連結部分を示す斜視図
【図4】シールドトンネルの連結部分を示す縦断側面図
【図5】別の実施形態によるシールドトンネルの連結部分を示す縦断側面図
【符号の説明】
【0019】
2 第1セグメントの突合せ面
3 第2セグメントの突合せ面
4 調整セグメントの大径突合せ面
5 調整セグメントの小径突合せ面
6 傾斜外周面
D1 第1セグメントの外周径
D2 第2セグメントの外周径
S1 第1セグメント
S2 第2セグメント
S3 調整セグメント


【特許請求の範囲】
【請求項1】
多数のセグメントにより直線区間と急曲線区間が構築されるシールドトンネルであって、
前記直線区間が、第1セグメントにより構築され、前記急曲線区間が、前記第1セグメントの外周径より小さい外周径を有する第2セグメントにより構築されるシールドトンネル。
【請求項2】
前記直線区間と急曲線区間が、前記第1セグメントの外周径に対応する大径突合せ面と前記第2セグメントの外周径に対応する小径突合せ面を備え、かつ、前記大径側から小径側へ連続的に傾斜して移行する傾斜外周面を有する調整セグメントを介して連結されるシールドトンネル。


【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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【公開番号】特開2006−138176(P2006−138176A)
【公開日】平成18年6月1日(2006.6.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−330873(P2004−330873)
【出願日】平成16年11月15日(2004.11.15)
【出願人】(000001052)株式会社クボタ (4,415)
【Fターム(参考)】