シールド機の発進方法
【課題】立坑内からシールド機の発進させた後における本掘削への移行のための段取り替えを合理化する。
【解決手段】立坑1内の底部にシールド機2の発進架台3を設置し、その後方にシールド機を押し出す推進ジャッキ4を設置し、それらの間に推進力伝達機構5を介装し、推進ジャッキによって推進力伝達機構を介してシールド機を前方に押し出して前進させて発進させる。推進ジャッキによりシールド機の最後部まで立坑外に押し出した時点でシールド機自体による初期掘進を開始する。本掘進に移行した後、推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するが、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床10として転用する。
【解決手段】立坑1内の底部にシールド機2の発進架台3を設置し、その後方にシールド機を押し出す推進ジャッキ4を設置し、それらの間に推進力伝達機構5を介装し、推進ジャッキによって推進力伝達機構を介してシールド機を前方に押し出して前進させて発進させる。推進ジャッキによりシールド機の最後部まで立坑外に押し出した時点でシールド機自体による初期掘進を開始する。本掘進に移行した後、推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するが、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床10として転用する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、立坑内からシールド機を発進させる際にはたとえば特許文献1〜2に示されるように、立坑内に仮セグメントを組み立てていきつつ、シールド機が備えるシールドジャッキによって仮セグメントから推進反力をとって初期掘進を行うことが最も一般的である。
また、特許文献3には、立坑内に仮セグメントを組み立てることに代えて、初期掘進時の推進反力をうけるための反力板を立坑内に前方に移動可能に設置して、その反力板から反力をとって発進させる方法が開示されている。
【特許文献1】特開2000−45685号公報
【特許文献2】特開2001−32675号公報
【特許文献3】特開2001−40982号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上記のような従来一般の発進方法によることでは、いずれにしてもシールド機が備えるシールドジャッキによる初期掘進によって発進するものであることから、初期掘進から本掘進に移行する際には煩雑な段取り替えのための作業を必要とする。
すなわち、特許文献1〜2に示されるものでは立坑内に組み立てた仮セグメントを解体撤する必要があるし、特許文献3に示されるものでは反力板やそれを前進可能に支持している機構を解体撤去する必要がある。そして、いずれもそれらを解体撤去した後に、立坑内には本掘削に必要な後続機や資材を搬出入するための作業床を改めて設置する必要がある。
【0004】
したがって従来一般の発進方法によることでは、発進のための初期掘進から本掘進に移行する際に段取り替えの作業のために少なからぬ工期と工費を要することが不可避であり、そのため、そのような段取り替えをより合理化し得る有効適切な発進方法の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法であって、立坑内の底部にシールド機を前進可能に支持する発進架台を設置するとともに、その後方にシールド機を押し出し可能な推進ジャッキを設置し、発進架台により支持したシールド機をその後方から前記推進ジャッキによって前方に押し出して前進させるとともに、該推進ジャッキとシールド機との間に推進力伝達機構を介装しかつ該推進力伝達機構の押し出し方向の長さを順次大きくしていきつつ、該推進力伝達機構を介して推進ジャッキによる押し出し操作を繰り返してシールド機を順次前進させていき、前記推進ジャッキにより前記推進力伝達機構を介してシールド機をほぼその最後部まで立坑外に押し出した後、シールド機内においてセグメントを組み立てて該セグメントを前記推進力伝達機構の前方に設置し、シールド機が備えるシールドジャッキによって該セグメントを介して前記推進力伝達機構および前記推進ジャッキから反力をとってシールド機を発進させ、セグメントと地盤との間の摩擦力により掘進反力を確保し得る位置まで掘進を行った後に、立坑内から推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するとともに、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床として転用することを特徴とする。
【0006】
本発明においては、推進力伝達機構を、押し出し方向に連続的に配列可能かつ上下方向に積層可能な多数のブロック体の集合体として構成するとともに、該ブロック体をシールド機の底部および両側部を押し出す位置に組み立てることによって推進力伝達機構の横断面形状を底部と両側の壁部とからなり上部が開口しているU形断面とし、該推進力伝達機構を解体撤去する際にはその底部を構成していたブロック体を残置して作業床として転用することが好ましい。
【0007】
また、本発明においては、推進力伝達機構を前進可能に支持する推進架台を立坑底部に設置して、該推進架台上に推進力伝達機構を組み立てていくとともに、該推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体とともに推進架台も残置してそれらを作業床として転用することが考えられる。
また、その場合においては、推進力伝達機構を支持する推進架台と、シールド機を支持する発進架台とを兼用することが考えられる。
【0008】
あるいは、本発明においては、シールド機を支持する発進架台を立坑底面上に前進可能に設置しておくとともに、推進力伝達機構を立坑底面上に前進可能に配置し、前記発進架台をシールド機とともに前進させていきつつ前進に伴ってその前部から順次解体撤去していって、その後方の立坑底面上に推進力伝達機構を順次組み立てていき、前記推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体を立坑底面上に残置して作業床として転用することが考えられる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、立坑内に設置した推進ジャッキにより推進力伝達機構を介してシールド機を後方から押し出して発進させることにより、従来一般のシールド機自体による初期掘進によって発進させる場合のように立坑内に仮セグメントや前進可能な反力板を組み立てる必要がなく、当然にそれらを解体撤去する必要もなく、発進後に推進力伝達機構を作業床として転用することによって発進工程から本掘削工程への移行時の段取り替え工程を充分に軽減することができ、工期短縮と工費削減に寄与することができる。
【0010】
また、推進力伝達機構を多数のブロック体の集合体として構成することにより、それらブロック体を単に配列し積層することで所望形態の推進力伝達機構を自由にかつ容易にくみたてることができるし、発進後にはそれを容易に解体撤去しかつその一部を残置することののみでそれをそのまま作業床として転用することができる。
特に、ブロック体の集合体として組み立てる推進力伝達機構の形態を上部が開口しているU形断面の形態とすることにより、その開口部を通して資材搬送や掘削土砂の搬出を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態を図1〜図12を参照して説明する。
本発明方法は、立坑1内からシールド機2を発進させる際に、立坑1内の底部にシールド機2を前進可能に支持する発進架台3を設置するとともに、その後方に設置した推進ジャッキ4によって推進力伝達機構5および推進フレーム6を介してシールド機2を押し出して前進させる、つまり、通常のようにシールド機2が備えるシールドジャッキによる初期掘進により発進させることに代えて、立坑1内に別途設置した推進ジャッキ4によってシールド機2を後方から前方に押し出して発進させることを主眼とする。
【0012】
図1〜図8は本発明の第1実施形態を示すものであり、まず図1〜図2を参照してその概要を説明する。
図1〜図2に示すように、シールド機2を発進させるための立坑1内の底部には、シールド機2を前進可能に支持するための発進架台3を設置しておく。図示例の発進架台3は、シールド機2の底部を滑動可能に支持しつつ前方へのスライドを案内する2本の平行な鉄骨からなる支持部材3aとその支柱3bからなる。
また、発進架台3の両側には、シールド機2を押し出すための推進フレーム6および推進力伝達機構5を前進可能に支持するための推進架台7を設置する。図示例の推進架台7は、発進架台3における支持部材3aの外側に2本ずつ平行に設置された計4本の支持部材7aとその支柱7bからなる。
図示例の推進フレーム6は角鋼管等が横長の矩形フレーム状に組まれたものであり、これをスライドベース6aを介して推進架台7上に配置して推進ジャッキ4により前方に押し出し、かつその推進フレーム6と推進ジャッキ4との間に推進力伝達機構5を順次組み立てていくことによって、その前方に配置されているシールド機2を押し出すようにされている。
なお、推進フレーム6の形状や寸法はシールド機2全体を後方から安定に押し出すことができる範囲で適宜設定すれば良い。また、発進架台3と推進架台7を兼用しても良く、たとえば図8に示すようにシールド機2を支持する支持部材3aによって同時に推進フレーム6も支持する構成とすることが考えられる。
【0013】
一方、推進ジャッキ4を立坑1の後方側の壁面に設けた反力板8(図3参照)の前面に設置しておく。それら推進ジャッキ4は推進フレーム6および推進力伝達機構5を前方に押し出すもので、図示例では全8台の推進ジャッキ4を推進フレーム6の形状に対応させて配列し、そのうちの4台で推進フレーム6の底部を押し出し、2台ずつで両側部を押し出すように配列している。なお、それら推進ジャッキ4の所要台数やその配列はシールド機2の径寸法や総重量、推進フレーム6の形状や寸法に対応させて適宜設定すれば良い。
【0014】
本実施形態における推進力伝達機構5は、発進工程において推進ジャッキ4と推進フレーム6との間に介装されて推進フレーム6とともに推進架台7上を前進していくものであり、それにより推進ジャッキ4による推進力を推進フレーム6を介してシールド機2に伝達してそれを前進させるものである。
本実施形態の推進力伝達機構5は、図2に示すように多数のブロック体5aの集合体として構成され、シールド機2の前進に伴ってその全長(シールド機2を押し出す方向の長さ寸法)が順次大きくなるようにブロック体5aを順次後方側に継ぎ足して組み立てていくものである。図示例のブロック体5aは直方体状ないし厚肉平板状の形態をなす鋼製ないしコンクリート製のものであるが、いずれにしてもシールド機2を押し出すに充分な強度を有し、その長さ寸法は推進ジャッキ4の1ストロークに相当するように設定されている。
そして、本実施形態における推進力伝達機構5は、推進フレーム6の後方の推進架台7上にスライドベース5bを介して各ブロック体5aを配置していって、それらブロック体5aを前後左右に配列しかつ上下にも多段に積層して適宜連結していくことにより、その全体により構成される推進力伝達機構5の横断面形状を底部5cとその両側に立ち上げられた壁部5dを有するU形断面の形態として上部を開口したものとなっており、したがって発進時におけるシールド機2への資材搬送や掘削土砂の搬出をその開口部を通して支障なく行い得るものとなっている。
ただし、推進力伝達機構5の形態は図示例に限るものではなく、多数のブロック体5aの集合体としてその全長を順次大きくできるように容易に組み立てることができ、かつ推進ジャッキ4と推進フレーム6との間に介装されて推進力を有効に伝達できるものであれば良く、その限りにおいて推進ジャッキ4の台数やその配列、推進フレーム6の形状や寸法に対応させて適宜設定すれば良い。
【0015】
本実施形態の発進方法の工程を具体的に説明する。
図1および図3に示すようにシールド機2を発進架台3上に前進可能に設置するとともに、その後方の推進架台7上には推進フレーム6を前進可能に配置する。その際、シールド機2および推進フレーム6を支持する案内部材3a、7aの表面は充分な滑動面に形成し、必要に応じて適宜の潤滑手段によりそれらが滑らかに前進できるようにすれば良い。
また、シールド機2のスキンプレートはそれ自体では充分な強度を有していないことが通常であるため、図3(d)に示すようにスキンプレート2a内に少なくとも1リング分のセグメント21を予め組み付けておくとともに、その外側にはさらに補強リング22を装着しておくと良く、そのようにすればスキンプレート2aの座屈や変形を確実に防止することができる。ただし、スキンプレート2a自体で推進力を支障なく受けることが可能な場合にはそれらは省略可能であるし、あるいは推進フレーム6に補強リング22やセグメント21に相当する機能を持たせておくことも考えられる。
【0016】
そして、推進フレーム6に推進ジャッキ4を押し当て、図4に示すように各推進ジャッキ4を同期させて一斉に伸張させることにより、推進フレーム6とともにシールド機2を1ストローク分だけ押し出して前進させる。
【0017】
その後、推進ジャッキ4を縮退させ、図5に示すように推進フレーム6の後方の推進架台7上に1列目のブロック体5aを配列し積層して推進力伝達機構5を組み立て、それに推進ジャッキ4を押し当て、今度は推進力伝達機構5を介して推進フレーム6を押し出してシールド機2をさらに前進させる。
以上のようにしてブロック体5aを順次後方に継ぎ足して推進力伝達機構5の全長を大きくしていきながら、その全体をさらに前方へ押し出す工程を繰り返すことにより、シールド機2を段階的に押し出していき、同時にシールド機2が備えるカッタ2bによる地盤掘削を行い、シールド機2の前部を地盤中に貫入させていく。図6はブロック体5aを3列目まで組み立てた状態の推進力伝達機構5によりシールド機2を押し出した状態を示しており、図2はその状態に対応している。
【0018】
そのようにしてシールド機2を前進させていき、推進フレーム6が立坑1の前面側の壁面位置まで到達したら、つまりシールド機2が最後部のみを残してその大半が立坑1外に押し出されたら、その時点でシールド機2自体による初期掘進に移行する。
すなわち、シールド機2内においてセグメント2bを組み立てていきつつ、それから反力をとってシールド機2が備えるシールドジャッキによる掘進を開始する。その際、推進反力はセグメント2bから推進フレーム6、推進力伝達機構5、推進ジャッキ4、反力板8を介して立坑1の後方側の壁面に伝達され、初期掘進時の推進反力は支障なく確保される。
【0019】
そして、セグメント2bと地盤との間の摩擦力により掘進反力が確保し得る位置まで掘進が進行した後に、推進ジャッキ4および反力壁8を撤去するとともに、推進力伝達機構5を解体撤去して立坑1底部に作業床10を設置する。その際、図7に示すように推進力伝達機構5の底部5cおよびそれを支持している推進架台7は解体せずにそのまま残置してそれらを作業床10として転用し、その上部に後続機のための軌条11を敷設するとともに、トンネル内にもその軌条11を延長して枕木12により支持して敷設していけば良い。なお、シールド機2を支持していた発進架台3はこの時点では不要となっているので、必要であれば撤去しても良いが、作業床10の下部にそのまま残置しても支障はない。
【0020】
以上の発進方法によれば、立坑1内に設置した推進ジャッキ4により推進力伝達機構5を介してシールド機2を後方から押し出して発進させることにより、従来一般のシールド機自体による初期掘進によって発進させる場合のように立坑1内に仮セグメントや前進可能な反力板を組み立てる必要がなく、当然にそれらを解体撤去する必要もない。
特に、推進力伝達機構5はブロック体5aを単に配列し積層して組み立てる構成であるので、その組み立てや解体撤去は容易に行うことができるばかりでなく、発進後には推進力伝達機構5の一部を残置してそのまま作業床10に転用可能であるので、従来に比べて本掘進に移行するための段取り替えを大幅に軽減し得てその施工性を大きく改善することができる。勿論、撤去したブロック体5aや推進ジャッキ4、反力壁8は他の現場においてて繰り返し転用することができる。
【0021】
以上で第1実施形態を説明したが、次に図9〜図12を参照して本発明の第2実施形態を説明する。
本第2実施形態においても、推進力伝達機構5をブロック体5aにより構成するとともにその上部を開放したU形断面の形態としておき、その推進力伝達機構5および推進フレーム6を介してシールド機2を押し出していく(ただし、図示例では補強リング2cは省略している)ことを基本とするものであるが、第1実施形態においては推進力伝達機構5を推進架台7上に配置して前進させていくのに対し、本第2実施形態では推進力伝達機構5を立坑底面1a上に直接設置して立坑底面1a上をそのまま前進させていくこととしており、そのため立坑底面1aにはそれが可能な程度の滑動性を有するものとしている。
【0022】
また、第1実施形態においてはシールド機2の発進架台3を立坑底面1aに固定的に設置したのであるが、本第2実施形態においては上記のように推進力伝達機構5を立坑底1a面上に直接配置することから、発進架台3を固定的に設置した場合には推進力伝達機構5と干渉してその前進に支障を来してしまう。そこで、本第2実施形態では発進架台3を予め分割構造(図示例では5分割構造)としておき、図10に示すようにその発進架台3をシールド機2と一体に前進させていきながら前部側のものから順次分割して撤去していくものとしている。
【0023】
したがって本第2実施形態においては図11に示すように発進完了時点では発進架台3が自ずと全て撤去され、それに代わって推進力伝達機構5が立坑1内に配置されるので、発進完了後には図12に示すように推進力伝達機構5の底部5cを構成していたブロック体を残置することでそれをそのまま作業床10として転用可能であり、その上部に枕木21を介して軌条11を直ちに設置することができ、第1実施形態と同様に本掘削に移行するための段取り替えを簡略化し得て施工性を改善できるものとなっている。
【0024】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、要は立坑内に設けた推進ジャッキによってシールド機を推進力伝達機構を介して押し出して発進させ、最終的には推進力伝達機構の一部を立坑内に残置して作業床として転用すれば良いのであり、本発明はそのような要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変更や応用が可能である。
たとえば、既に述べたように推進力伝達機構は推進ジャッキの推進力をシールド機に有効に伝達でき、その長さを順次大きくしていくことができ、最終的には作業床として転用できるものであれば良いのであり、その限りにおいては推進力伝達機構の形態や構造は任意であり、上記実施形態のようにブロック体の集合体として構成することに限るものではないし、U形断面の形態とすることに限るものでもない。
また、上記実施形態のように推進力伝達機構とシールド機との間には推進フレームを介装し、さらに必要に応じてシールド機には予め1リング分のセグメントや補強リングを組み付けておくことが現実的ではあるが、要は推進ジャッキの推進力を推進力伝達機構を介してシールド機に伝達できれば良いのであり、その限りにおいてセグメントや補強リングのみならず推進フレームも含めてそれらを適宜省略することも不可能ではない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第1実施形態を示すもので、発進開始時点の状態を示す概要図である。
【図2】同、発進途中の状態を示す概要図である。
【図3】同、発進開始時点の状態を示す立面図、平面図、断面図、要部拡大図である。
【図4】同、推進ジャッキにより推進フレームを押し出した状態を示す立面図である。
【図5】同、1列目のブロック体を組み立てた状態を示す立面図である。
【図6】同、3列目のブロック体を組み立てて押し出した状態を示す立面図および平面図である。
【図7】同、発進後が完了して作業床を設置した状態を示す立面図および断面図である。
【図8】同、発進架台および推進架台の変形構成例を示す断面図である。
【図9】本発明の第2実施形態を示すもので、発進開始時点の状態を示す立面図および断面図である。
【図10】同、1列目のブロック体を組み立てた状態を示す立面図および断面図である。
【図11】同、発進後が完了した状態を示す立面図である。
【図12】同、作業床を設置した状態を示す立面図および断面図である。
【符号の説明】
【0026】
1 立坑
1a 立坑底面
2 シールド機
2a スキンプレート
2b カッタ
3 発進架台
3a 支持部材
3b 支柱
4 推進ジャッキ
5 推進力伝達機構
5a ブロック体
5b スライドベース
5c 底部(作業床)
5d 壁部
6 推進フレーム
6a スライドベース
7 推進架台
7a 支持部材
7b 支柱
8 反力板
10 作業床
11 軌条
12 枕木
21 セグメント
22 補強リング
【技術分野】
【0001】
本発明は、トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法に関する。
【背景技術】
【0002】
周知のように、立坑内からシールド機を発進させる際にはたとえば特許文献1〜2に示されるように、立坑内に仮セグメントを組み立てていきつつ、シールド機が備えるシールドジャッキによって仮セグメントから推進反力をとって初期掘進を行うことが最も一般的である。
また、特許文献3には、立坑内に仮セグメントを組み立てることに代えて、初期掘進時の推進反力をうけるための反力板を立坑内に前方に移動可能に設置して、その反力板から反力をとって発進させる方法が開示されている。
【特許文献1】特開2000−45685号公報
【特許文献2】特開2001−32675号公報
【特許文献3】特開2001−40982号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかし、上記のような従来一般の発進方法によることでは、いずれにしてもシールド機が備えるシールドジャッキによる初期掘進によって発進するものであることから、初期掘進から本掘進に移行する際には煩雑な段取り替えのための作業を必要とする。
すなわち、特許文献1〜2に示されるものでは立坑内に組み立てた仮セグメントを解体撤する必要があるし、特許文献3に示されるものでは反力板やそれを前進可能に支持している機構を解体撤去する必要がある。そして、いずれもそれらを解体撤去した後に、立坑内には本掘削に必要な後続機や資材を搬出入するための作業床を改めて設置する必要がある。
【0004】
したがって従来一般の発進方法によることでは、発進のための初期掘進から本掘進に移行する際に段取り替えの作業のために少なからぬ工期と工費を要することが不可避であり、そのため、そのような段取り替えをより合理化し得る有効適切な発進方法の開発が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法であって、立坑内の底部にシールド機を前進可能に支持する発進架台を設置するとともに、その後方にシールド機を押し出し可能な推進ジャッキを設置し、発進架台により支持したシールド機をその後方から前記推進ジャッキによって前方に押し出して前進させるとともに、該推進ジャッキとシールド機との間に推進力伝達機構を介装しかつ該推進力伝達機構の押し出し方向の長さを順次大きくしていきつつ、該推進力伝達機構を介して推進ジャッキによる押し出し操作を繰り返してシールド機を順次前進させていき、前記推進ジャッキにより前記推進力伝達機構を介してシールド機をほぼその最後部まで立坑外に押し出した後、シールド機内においてセグメントを組み立てて該セグメントを前記推進力伝達機構の前方に設置し、シールド機が備えるシールドジャッキによって該セグメントを介して前記推進力伝達機構および前記推進ジャッキから反力をとってシールド機を発進させ、セグメントと地盤との間の摩擦力により掘進反力を確保し得る位置まで掘進を行った後に、立坑内から推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するとともに、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床として転用することを特徴とする。
【0006】
本発明においては、推進力伝達機構を、押し出し方向に連続的に配列可能かつ上下方向に積層可能な多数のブロック体の集合体として構成するとともに、該ブロック体をシールド機の底部および両側部を押し出す位置に組み立てることによって推進力伝達機構の横断面形状を底部と両側の壁部とからなり上部が開口しているU形断面とし、該推進力伝達機構を解体撤去する際にはその底部を構成していたブロック体を残置して作業床として転用することが好ましい。
【0007】
また、本発明においては、推進力伝達機構を前進可能に支持する推進架台を立坑底部に設置して、該推進架台上に推進力伝達機構を組み立てていくとともに、該推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体とともに推進架台も残置してそれらを作業床として転用することが考えられる。
また、その場合においては、推進力伝達機構を支持する推進架台と、シールド機を支持する発進架台とを兼用することが考えられる。
【0008】
あるいは、本発明においては、シールド機を支持する発進架台を立坑底面上に前進可能に設置しておくとともに、推進力伝達機構を立坑底面上に前進可能に配置し、前記発進架台をシールド機とともに前進させていきつつ前進に伴ってその前部から順次解体撤去していって、その後方の立坑底面上に推進力伝達機構を順次組み立てていき、前記推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体を立坑底面上に残置して作業床として転用することが考えられる。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、立坑内に設置した推進ジャッキにより推進力伝達機構を介してシールド機を後方から押し出して発進させることにより、従来一般のシールド機自体による初期掘進によって発進させる場合のように立坑内に仮セグメントや前進可能な反力板を組み立てる必要がなく、当然にそれらを解体撤去する必要もなく、発進後に推進力伝達機構を作業床として転用することによって発進工程から本掘削工程への移行時の段取り替え工程を充分に軽減することができ、工期短縮と工費削減に寄与することができる。
【0010】
また、推進力伝達機構を多数のブロック体の集合体として構成することにより、それらブロック体を単に配列し積層することで所望形態の推進力伝達機構を自由にかつ容易にくみたてることができるし、発進後にはそれを容易に解体撤去しかつその一部を残置することののみでそれをそのまま作業床として転用することができる。
特に、ブロック体の集合体として組み立てる推進力伝達機構の形態を上部が開口しているU形断面の形態とすることにより、その開口部を通して資材搬送や掘削土砂の搬出を支障なく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下、本発明の実施形態を図1〜図12を参照して説明する。
本発明方法は、立坑1内からシールド機2を発進させる際に、立坑1内の底部にシールド機2を前進可能に支持する発進架台3を設置するとともに、その後方に設置した推進ジャッキ4によって推進力伝達機構5および推進フレーム6を介してシールド機2を押し出して前進させる、つまり、通常のようにシールド機2が備えるシールドジャッキによる初期掘進により発進させることに代えて、立坑1内に別途設置した推進ジャッキ4によってシールド機2を後方から前方に押し出して発進させることを主眼とする。
【0012】
図1〜図8は本発明の第1実施形態を示すものであり、まず図1〜図2を参照してその概要を説明する。
図1〜図2に示すように、シールド機2を発進させるための立坑1内の底部には、シールド機2を前進可能に支持するための発進架台3を設置しておく。図示例の発進架台3は、シールド機2の底部を滑動可能に支持しつつ前方へのスライドを案内する2本の平行な鉄骨からなる支持部材3aとその支柱3bからなる。
また、発進架台3の両側には、シールド機2を押し出すための推進フレーム6および推進力伝達機構5を前進可能に支持するための推進架台7を設置する。図示例の推進架台7は、発進架台3における支持部材3aの外側に2本ずつ平行に設置された計4本の支持部材7aとその支柱7bからなる。
図示例の推進フレーム6は角鋼管等が横長の矩形フレーム状に組まれたものであり、これをスライドベース6aを介して推進架台7上に配置して推進ジャッキ4により前方に押し出し、かつその推進フレーム6と推進ジャッキ4との間に推進力伝達機構5を順次組み立てていくことによって、その前方に配置されているシールド機2を押し出すようにされている。
なお、推進フレーム6の形状や寸法はシールド機2全体を後方から安定に押し出すことができる範囲で適宜設定すれば良い。また、発進架台3と推進架台7を兼用しても良く、たとえば図8に示すようにシールド機2を支持する支持部材3aによって同時に推進フレーム6も支持する構成とすることが考えられる。
【0013】
一方、推進ジャッキ4を立坑1の後方側の壁面に設けた反力板8(図3参照)の前面に設置しておく。それら推進ジャッキ4は推進フレーム6および推進力伝達機構5を前方に押し出すもので、図示例では全8台の推進ジャッキ4を推進フレーム6の形状に対応させて配列し、そのうちの4台で推進フレーム6の底部を押し出し、2台ずつで両側部を押し出すように配列している。なお、それら推進ジャッキ4の所要台数やその配列はシールド機2の径寸法や総重量、推進フレーム6の形状や寸法に対応させて適宜設定すれば良い。
【0014】
本実施形態における推進力伝達機構5は、発進工程において推進ジャッキ4と推進フレーム6との間に介装されて推進フレーム6とともに推進架台7上を前進していくものであり、それにより推進ジャッキ4による推進力を推進フレーム6を介してシールド機2に伝達してそれを前進させるものである。
本実施形態の推進力伝達機構5は、図2に示すように多数のブロック体5aの集合体として構成され、シールド機2の前進に伴ってその全長(シールド機2を押し出す方向の長さ寸法)が順次大きくなるようにブロック体5aを順次後方側に継ぎ足して組み立てていくものである。図示例のブロック体5aは直方体状ないし厚肉平板状の形態をなす鋼製ないしコンクリート製のものであるが、いずれにしてもシールド機2を押し出すに充分な強度を有し、その長さ寸法は推進ジャッキ4の1ストロークに相当するように設定されている。
そして、本実施形態における推進力伝達機構5は、推進フレーム6の後方の推進架台7上にスライドベース5bを介して各ブロック体5aを配置していって、それらブロック体5aを前後左右に配列しかつ上下にも多段に積層して適宜連結していくことにより、その全体により構成される推進力伝達機構5の横断面形状を底部5cとその両側に立ち上げられた壁部5dを有するU形断面の形態として上部を開口したものとなっており、したがって発進時におけるシールド機2への資材搬送や掘削土砂の搬出をその開口部を通して支障なく行い得るものとなっている。
ただし、推進力伝達機構5の形態は図示例に限るものではなく、多数のブロック体5aの集合体としてその全長を順次大きくできるように容易に組み立てることができ、かつ推進ジャッキ4と推進フレーム6との間に介装されて推進力を有効に伝達できるものであれば良く、その限りにおいて推進ジャッキ4の台数やその配列、推進フレーム6の形状や寸法に対応させて適宜設定すれば良い。
【0015】
本実施形態の発進方法の工程を具体的に説明する。
図1および図3に示すようにシールド機2を発進架台3上に前進可能に設置するとともに、その後方の推進架台7上には推進フレーム6を前進可能に配置する。その際、シールド機2および推進フレーム6を支持する案内部材3a、7aの表面は充分な滑動面に形成し、必要に応じて適宜の潤滑手段によりそれらが滑らかに前進できるようにすれば良い。
また、シールド機2のスキンプレートはそれ自体では充分な強度を有していないことが通常であるため、図3(d)に示すようにスキンプレート2a内に少なくとも1リング分のセグメント21を予め組み付けておくとともに、その外側にはさらに補強リング22を装着しておくと良く、そのようにすればスキンプレート2aの座屈や変形を確実に防止することができる。ただし、スキンプレート2a自体で推進力を支障なく受けることが可能な場合にはそれらは省略可能であるし、あるいは推進フレーム6に補強リング22やセグメント21に相当する機能を持たせておくことも考えられる。
【0016】
そして、推進フレーム6に推進ジャッキ4を押し当て、図4に示すように各推進ジャッキ4を同期させて一斉に伸張させることにより、推進フレーム6とともにシールド機2を1ストローク分だけ押し出して前進させる。
【0017】
その後、推進ジャッキ4を縮退させ、図5に示すように推進フレーム6の後方の推進架台7上に1列目のブロック体5aを配列し積層して推進力伝達機構5を組み立て、それに推進ジャッキ4を押し当て、今度は推進力伝達機構5を介して推進フレーム6を押し出してシールド機2をさらに前進させる。
以上のようにしてブロック体5aを順次後方に継ぎ足して推進力伝達機構5の全長を大きくしていきながら、その全体をさらに前方へ押し出す工程を繰り返すことにより、シールド機2を段階的に押し出していき、同時にシールド機2が備えるカッタ2bによる地盤掘削を行い、シールド機2の前部を地盤中に貫入させていく。図6はブロック体5aを3列目まで組み立てた状態の推進力伝達機構5によりシールド機2を押し出した状態を示しており、図2はその状態に対応している。
【0018】
そのようにしてシールド機2を前進させていき、推進フレーム6が立坑1の前面側の壁面位置まで到達したら、つまりシールド機2が最後部のみを残してその大半が立坑1外に押し出されたら、その時点でシールド機2自体による初期掘進に移行する。
すなわち、シールド機2内においてセグメント2bを組み立てていきつつ、それから反力をとってシールド機2が備えるシールドジャッキによる掘進を開始する。その際、推進反力はセグメント2bから推進フレーム6、推進力伝達機構5、推進ジャッキ4、反力板8を介して立坑1の後方側の壁面に伝達され、初期掘進時の推進反力は支障なく確保される。
【0019】
そして、セグメント2bと地盤との間の摩擦力により掘進反力が確保し得る位置まで掘進が進行した後に、推進ジャッキ4および反力壁8を撤去するとともに、推進力伝達機構5を解体撤去して立坑1底部に作業床10を設置する。その際、図7に示すように推進力伝達機構5の底部5cおよびそれを支持している推進架台7は解体せずにそのまま残置してそれらを作業床10として転用し、その上部に後続機のための軌条11を敷設するとともに、トンネル内にもその軌条11を延長して枕木12により支持して敷設していけば良い。なお、シールド機2を支持していた発進架台3はこの時点では不要となっているので、必要であれば撤去しても良いが、作業床10の下部にそのまま残置しても支障はない。
【0020】
以上の発進方法によれば、立坑1内に設置した推進ジャッキ4により推進力伝達機構5を介してシールド機2を後方から押し出して発進させることにより、従来一般のシールド機自体による初期掘進によって発進させる場合のように立坑1内に仮セグメントや前進可能な反力板を組み立てる必要がなく、当然にそれらを解体撤去する必要もない。
特に、推進力伝達機構5はブロック体5aを単に配列し積層して組み立てる構成であるので、その組み立てや解体撤去は容易に行うことができるばかりでなく、発進後には推進力伝達機構5の一部を残置してそのまま作業床10に転用可能であるので、従来に比べて本掘進に移行するための段取り替えを大幅に軽減し得てその施工性を大きく改善することができる。勿論、撤去したブロック体5aや推進ジャッキ4、反力壁8は他の現場においてて繰り返し転用することができる。
【0021】
以上で第1実施形態を説明したが、次に図9〜図12を参照して本発明の第2実施形態を説明する。
本第2実施形態においても、推進力伝達機構5をブロック体5aにより構成するとともにその上部を開放したU形断面の形態としておき、その推進力伝達機構5および推進フレーム6を介してシールド機2を押し出していく(ただし、図示例では補強リング2cは省略している)ことを基本とするものであるが、第1実施形態においては推進力伝達機構5を推進架台7上に配置して前進させていくのに対し、本第2実施形態では推進力伝達機構5を立坑底面1a上に直接設置して立坑底面1a上をそのまま前進させていくこととしており、そのため立坑底面1aにはそれが可能な程度の滑動性を有するものとしている。
【0022】
また、第1実施形態においてはシールド機2の発進架台3を立坑底面1aに固定的に設置したのであるが、本第2実施形態においては上記のように推進力伝達機構5を立坑底1a面上に直接配置することから、発進架台3を固定的に設置した場合には推進力伝達機構5と干渉してその前進に支障を来してしまう。そこで、本第2実施形態では発進架台3を予め分割構造(図示例では5分割構造)としておき、図10に示すようにその発進架台3をシールド機2と一体に前進させていきながら前部側のものから順次分割して撤去していくものとしている。
【0023】
したがって本第2実施形態においては図11に示すように発進完了時点では発進架台3が自ずと全て撤去され、それに代わって推進力伝達機構5が立坑1内に配置されるので、発進完了後には図12に示すように推進力伝達機構5の底部5cを構成していたブロック体を残置することでそれをそのまま作業床10として転用可能であり、その上部に枕木21を介して軌条11を直ちに設置することができ、第1実施形態と同様に本掘削に移行するための段取り替えを簡略化し得て施工性を改善できるものとなっている。
【0024】
以上で本発明の実施形態を説明したが、上記実施形態はあくまで好適な一例に過ぎず、要は立坑内に設けた推進ジャッキによってシールド機を推進力伝達機構を介して押し出して発進させ、最終的には推進力伝達機構の一部を立坑内に残置して作業床として転用すれば良いのであり、本発明はそのような要旨を逸脱しない範囲で適宜の設計的変更や応用が可能である。
たとえば、既に述べたように推進力伝達機構は推進ジャッキの推進力をシールド機に有効に伝達でき、その長さを順次大きくしていくことができ、最終的には作業床として転用できるものであれば良いのであり、その限りにおいては推進力伝達機構の形態や構造は任意であり、上記実施形態のようにブロック体の集合体として構成することに限るものではないし、U形断面の形態とすることに限るものでもない。
また、上記実施形態のように推進力伝達機構とシールド機との間には推進フレームを介装し、さらに必要に応じてシールド機には予め1リング分のセグメントや補強リングを組み付けておくことが現実的ではあるが、要は推進ジャッキの推進力を推進力伝達機構を介してシールド機に伝達できれば良いのであり、その限りにおいてセグメントや補強リングのみならず推進フレームも含めてそれらを適宜省略することも不可能ではない。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第1実施形態を示すもので、発進開始時点の状態を示す概要図である。
【図2】同、発進途中の状態を示す概要図である。
【図3】同、発進開始時点の状態を示す立面図、平面図、断面図、要部拡大図である。
【図4】同、推進ジャッキにより推進フレームを押し出した状態を示す立面図である。
【図5】同、1列目のブロック体を組み立てた状態を示す立面図である。
【図6】同、3列目のブロック体を組み立てて押し出した状態を示す立面図および平面図である。
【図7】同、発進後が完了して作業床を設置した状態を示す立面図および断面図である。
【図8】同、発進架台および推進架台の変形構成例を示す断面図である。
【図9】本発明の第2実施形態を示すもので、発進開始時点の状態を示す立面図および断面図である。
【図10】同、1列目のブロック体を組み立てた状態を示す立面図および断面図である。
【図11】同、発進後が完了した状態を示す立面図である。
【図12】同、作業床を設置した状態を示す立面図および断面図である。
【符号の説明】
【0026】
1 立坑
1a 立坑底面
2 シールド機
2a スキンプレート
2b カッタ
3 発進架台
3a 支持部材
3b 支柱
4 推進ジャッキ
5 推進力伝達機構
5a ブロック体
5b スライドベース
5c 底部(作業床)
5d 壁部
6 推進フレーム
6a スライドベース
7 推進架台
7a 支持部材
7b 支柱
8 反力板
10 作業床
11 軌条
12 枕木
21 セグメント
22 補強リング
【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法であって、
立坑内の底部にシールド機を前進可能に支持する発進架台を設置するとともに、その後方にシールド機を押し出し可能な推進ジャッキを設置し、
発進架台により支持したシールド機をその後方から前記推進ジャッキによって前方に押し出して前進させるとともに、該推進ジャッキとシールド機との間に推進力伝達機構を介装しかつ該推進力伝達機構の押し出し方向の長さを順次大きくしていきつつ、該推進力伝達機構を介して推進ジャッキによる押し出し操作を繰り返してシールド機を順次前進させていき、
前記推進ジャッキにより前記推進力伝達機構を介してシールド機をほぼその最後部まで立坑外に押し出した後、
シールド機内においてセグメントを組み立てて該セグメントを前記推進力伝達機構の前方に設置し、シールド機が備えるシールドジャッキによって該セグメントを介して前記推進力伝達機構および前記推進ジャッキから反力をとってシールド機を発進させ、
セグメントと地盤との間の摩擦力により掘進反力を確保し得る位置まで掘進を行った後に、立坑内から推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するとともに、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項2】
請求項1記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を、押し出し方向に連続的に配列可能かつ上下方向に積層可能な多数のブロック体の集合体として構成するとともに、該ブロック体をシールド機の底部および両側部を押し出す位置に組み立てることによって推進力伝達機構の横断面形状を底部と両側の壁部とからなり上部が開口しているU形断面とし、
該推進力伝達機構を解体撤去する際にはその底部を構成していたブロック体を残置して作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項3】
請求項2記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を前進可能に支持する推進架台を立坑底部に設置して、該推進架台上に推進力伝達機構を組み立てていくとともに、該推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体とともに推進架台も残置してそれらを作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項4】
請求項3記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を支持する推進架台と、シールド機を支持する発進架台とを兼用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項5】
請求項2記載のシールド機の発進方法であって、
シールド機を支持する発進架台を立坑底面上に前進可能に設置しておくとともに、推進力伝達機構を立坑底面上に前進可能に配置し、
前記発進架台をシールド機とともに前進させていきつつ前進に伴ってその前部から順次解体撤去していって、その後方の立坑底面上に推進力伝達機構を順次組み立てていき、
前記推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体を立坑底面上に残置して作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項1】
トンネル施工に際してシールド機を立坑内から発進させるための方法であって、
立坑内の底部にシールド機を前進可能に支持する発進架台を設置するとともに、その後方にシールド機を押し出し可能な推進ジャッキを設置し、
発進架台により支持したシールド機をその後方から前記推進ジャッキによって前方に押し出して前進させるとともに、該推進ジャッキとシールド機との間に推進力伝達機構を介装しかつ該推進力伝達機構の押し出し方向の長さを順次大きくしていきつつ、該推進力伝達機構を介して推進ジャッキによる押し出し操作を繰り返してシールド機を順次前進させていき、
前記推進ジャッキにより前記推進力伝達機構を介してシールド機をほぼその最後部まで立坑外に押し出した後、
シールド機内においてセグメントを組み立てて該セグメントを前記推進力伝達機構の前方に設置し、シールド機が備えるシールドジャッキによって該セグメントを介して前記推進力伝達機構および前記推進ジャッキから反力をとってシールド機を発進させ、
セグメントと地盤との間の摩擦力により掘進反力を確保し得る位置まで掘進を行った後に、立坑内から推進ジャッキおよび推進力伝達機構を解体撤去するとともに、少なくとも推進力伝達機構の一部を残置して立坑底部に設置する作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項2】
請求項1記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を、押し出し方向に連続的に配列可能かつ上下方向に積層可能な多数のブロック体の集合体として構成するとともに、該ブロック体をシールド機の底部および両側部を押し出す位置に組み立てることによって推進力伝達機構の横断面形状を底部と両側の壁部とからなり上部が開口しているU形断面とし、
該推進力伝達機構を解体撤去する際にはその底部を構成していたブロック体を残置して作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項3】
請求項2記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を前進可能に支持する推進架台を立坑底部に設置して、該推進架台上に推進力伝達機構を組み立てていくとともに、該推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体とともに推進架台も残置してそれらを作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項4】
請求項3記載のシールド機の発進方法であって、
推進力伝達機構を支持する推進架台と、シールド機を支持する発進架台とを兼用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【請求項5】
請求項2記載のシールド機の発進方法であって、
シールド機を支持する発進架台を立坑底面上に前進可能に設置しておくとともに、推進力伝達機構を立坑底面上に前進可能に配置し、
前記発進架台をシールド機とともに前進させていきつつ前進に伴ってその前部から順次解体撤去していって、その後方の立坑底面上に推進力伝達機構を順次組み立てていき、
前記推進力伝達機構を解体撤去する際には、該推進力伝達機構の底部を構成していたブロック体を立坑底面上に残置して作業床として転用することを特徴とするシールド機の発進方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2008−196260(P2008−196260A)
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−34614(P2007−34614)
【出願日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成20年8月28日(2008.8.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成19年2月15日(2007.2.15)
【出願人】(000002299)清水建設株式会社 (2,433)
【Fターム(参考)】
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