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親子シールド機、トンネルの構築方法および構築されたトンネル
説明

親子シールド機、トンネルの構築方法および構築されたトンネル

【課題】工程上の制約の少ないトンネルの構築方法を提供する。
【解決手段】親子シールド機1は親シールド機4と子シールド機2からなり、親シールド機4は扇形カッタ11aを有し、子シールド機2は扇形カッタ11bを有している。扇形カッタ11aと扇形カッタ11bは連結板13によって連結され、円形カッタ11となる。
親子シールド機1は親シールド機4と子シールド機2が一体となって地山を掘削する際は円形カッタ11が円形断面のトンネルを掘削し、子シールド機2が分離した際は扇形カッタ11bが扇形断面のトンネルを掘削する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、親子シールド機、トンネルの構築方法および構築されたトンネルに関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、地下道路や地下鉄道等のトンネルの分岐・合流部分を構築する際には、複数のトンネルを接合する方法が用いられている。
【0003】
この際、接合する部分の距離が離れていると、周囲の地盤改良や凍結工法などの補助工法を使用する範囲が広くなるため、なるべく接合する部分の距離が近い方が望ましい。
【0004】
そこで、一方のトンネルを掘削する際に、トンネル内の一部に掘削体を充填して埋め戻しを行い、他方のトンネルを掘削する際に掘削体ごと地盤を掘削する方法がある。
【0005】
かかる方法を採用することにより、接合する部分の距離を近くすることができ、補助工法を適用する範囲を狭くすることができる。このような発明としては以下のようなものが知られている(特許文献1)。
【特許文献1】特許第2942874号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、このような方法では、掘削体を充填する側のトンネルを必ず先に構築しなければならず、工程上の制約があった。
【0007】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は工程上の制約の少なくトンネルの構築が可能なシールド機およびトンネルの構築方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
前述した目的を達成するために、第1の発明は、第1の筒体の前部に複数の子カッタからなる親カッタが設けられ、前記第1の筒体の後部に第1のジャッキが設けられた親シールド機と、前記第1の筒体の一部を有する第2の筒体と、前記第2の筒体の前方に設けられる前記子カッタと、前記第2の筒体の後方に設けられ、前記親シールド機を押圧する第2のジャッキを有する子シールド機と、を具備することを特徴とする親子シールド機である。
前記子カッタは、往復揺動することにより掘削を行う。
【0009】
第2の発明は、本線トンネルを構築する工程(a)と、第1の断面でトンネルを構築した後、前記本線トンネルの側方部に第2の断面のトンネルを構築して支線トンネルを構築する工程(b)と、前記本線トンネルの側方部において、前記本線トンネルと、前記第2の断面のトンネルとを合体させる工程(c)と、を具備することを特徴とするトンネルの構築方法である。
前記工程(b)は、第1の発明の親子シールド機を用いて支線トンネルが構築される。
【0010】
第3の発明は、第2の発明のトンネルの構築方法により構築されたことを特徴とするトンネルである。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、工程上の制約の少なくトンネルの構築が可能なシールド機およびトンネルの構築方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0012】
以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。図1は、本実施形態に係る親子シールド機1を示す断面図であって、図1(a)は親シールド機4と子シールド機2が一体となった状態を示す図、図1(b)および図1(c)は、親シールド機4と子シールド機2が分離した状態を示す図である。
また、図2(a)は図1(a)のA方向矢視図、図2(b)は図1(b)のB方向矢視図である。
【0013】
さらに、図3(a)は親子シールド機1を用いて地山41aを掘削した際のトンネル43aを示す断面図であり、図3(b)は子シールド機2を用いて地山41bを掘削した際のトンネル43bを示す断面図である
【0014】
図1(a)に示すように、親子シールド機1は親シールド機4と子シールド機2からなる。
親シールド機4は、筒体であるスキンプレート3aを有し、スキンプレート3aの前方には地山を掘削する子カッタである扇形カッタ11aが設けられている。
【0015】
スキンプレート3aの後方の内周には、シールドジャッキ固定用部材7aが設けられ、シールドジャッキ固定用部材7a上にはシールドジャッキ5aが設けられている。
【0016】
シールドジャッキ5aの後端にはセグメント31−1、31−nが設けられている。
セグメント31−1とスキンプレート3aの間には、地山からの漏水を防止するためのテールシール21aが設けられている。
【0017】
一方、子シールド機2は筒体であるスキンプレート3bを有し、スキンプレート3bの前方には地山を掘削する子カッタである扇形カッタ11bが設けられている。
スキンプレート3bはスキンプレート3aと図示しない連結器具によって連結されている。
【0018】
また、扇形カッタ11bは連結板13によって扇形カッタ11aに接続されており、扇形カッタ11aと扇形カッタ11bとで、親カッタである円形カッタ11を構成する。
【0019】
扇形カッタ11bは軸33に接続され、軸33には動力シャフト35が接続されている。
動力シャフト35にはヒンジ37が接続され、ヒンジ37には油圧ジャッキ39が設けられている。
【0020】
スキンプレート3bの内周には、シールドジャッキ固定用部材7bが設けられ、シールドジャッキ固定用部材7b上にはシールドジャッキ5bが設けられている。
【0021】
シールドジャッキ5bの後端はスキンプレート3aに設けられたシールドジャッキ受け3cに接触している。
スキンプレート3aとスキンプレート3bの間には、地山からの漏水を防止するためのテールシール21bが設けられている。
【0022】
次に、親子シールド機1の動作について説明する。
図1(a)に示すように、親シールド機4と子シールド機2が一体となって動作する場合は、シールドジャッキ5aがセグメント31−1を押圧することによって親子シールド機1が前進し、図3(a)に示すように、円形カッタ11によって円形断面のトンネル43aが掘削される。
【0023】
この際、図2(a)に示すように、油圧ジャッキ39がC1、C2方向に往復運動することにより、ヒンジ37、動力シャフト35を介して直線的な往復運動が周方向の往復運動に変換され、円形カッタ11は軸33を中心にD1、D2方向に揺動し、地山41aを掘削する。
【0024】
親子シールド機1が一定距離進むと、前進を止め、セグメント31−1とシールドジャッキ5aの間に新たなセグメントを設ける。
そして、シールドジャッキ5aが新たなセグメントを押圧することによって親子シールド機1は再び前進し、円形カッタ11が地山41aを掘削する。以後はこの繰り返しである。
【0025】
一方、親シールド機4と子シールド機2が分離して動作する場合は、図1(b)に示すように、シールドジャッキ5bがシールドジャッキ受け3cを押圧することによって、子シールド機2が前進する。
そして、図2(b)に示すように、扇形カッタ11bがF1、F2方向に揺動することによって図3(b)に示すような扇形のトンネル43bが掘削される。
【0026】
子シールド機2が一定距離前進すると、子シールド機2を止め、シールドジャッキ5bとシールドジャッキ受け3cの間にセグメント32−1を挿入する。
そして、図1(b)に示すように、シールドジャッキ5bがセグメント32−1を押圧することによって子シールド機2が前進し、扇形カッタ11bが地山41bを掘削する。
【0027】
子シールド機2がさらに一定距離前進すると、再度子シールド機2を止め、図1(c)に示すように、セグメント32−1とシールドジャッキ受け3cの間にセグメント32−nを挿入する。
そして、シールドジャッキ5bがセグメント32−nを押圧して、扇形カッタ11bが地山41bの掘削を行う。以後はこの繰り返しである。
【0028】
このように、親子シールド機1は、親シールド機4と子シールド機2が一体となって動作する場合は、円形カッタ11が円形断面のトンネル43aを掘削し、親シールド機4と子シールド機2が分離して動作する場合は、扇形カッタ11bが扇形断面のトンネル43bを掘削する。
【0029】
次に、親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順について説明する。
図4〜図8は親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図であって、図4(a)〜図8(a)は各工程を示す平面図である。
【0030】
また図4(b)は図4(a)のG−G断面図、図5(b)は図5(a)のH−H断面図、図6(b)は図6(a)のI−I断面図、図7(b)は図7(a)のJ−J断面図、図8(b)は図8(a)のL−L断面図である。
【0031】
なお、本実施形態は、本線トンネル51に、分岐・合流部分であるランプトンネル53を接続する場合の手順である。
【0032】
まず、図4(a)および図4(b)に示すように、円形断面の本線トンネル51を構築する。この際、本線トンネル51の外壁にはセグメント50−nを設ける。
【0033】
次に、親子シールド機1を用いてランプトンネル53を構築する。
この際、本線トンネル51と親子シールド機1が接触する直前までは親シールド機4と子シールド機2が一体となって円形断面のランプトンネル53を構築する。
【0034】
図5(a)に示すように、本線トンネル51と親子シールド機1が接触する直前で、親子シールド機1の動作を停止する。
【0035】
次に、図6(a)に示すように、子シールド機2を親シールド機4から分離してK方向に発進させ、扇形カッタ11bを用いて、図6(b)に示すように断面が扇形のランプトンネル53を構築する。
【0036】
図7(a)に示すように、子シールド機2がランプトンネル53の終端まで掘削を行うと、子シールド機2を停止する。
【0037】
ここで、本線トンネル51とランプトンネル53の間には、掘削されていない隙間55が存在する。
そこで、隙間55に地盤改良を行った後にこれを掘削する。
【0038】
そして、図8(a)、図8(b)に示すように、本線トンネル51のセグメント50−nとランプトンネル53のセグメント55−nの間にセグメント57−nを設け、本線トンネル51とランプトンネル53を合体させる。
【0039】
ここで、子シールド機2の掘削断面は扇形であるため、図7(b)に示すように隙間55は小さく、補助工法を使用する範囲は狭い。
さらに、子シールド機2の掘削断面は本線トンネル51の掘削断面と接触しないため、本線トンネル51の埋め戻し作業等は不要であり、また、本線トンネル51をランプトンネル53よりも後に構築してもよいため、工程上の制約が少ない。
【0040】
なお、親シールド機4はランプトンネル53内に残してトンネル構造の一部とするが、内部に図示しないセグメント等を設けて補強する。
【0041】
このように、本実施の形態によれば、親子シールド機1が親シールド機4と子シールド機2を有しており、親シールド機4と子シールド機2が一体となって地山を掘削する際は円形断面のトンネルを掘削し、子シールド機2が分離して地山を掘削する際は扇形断面のトンネルを掘削する。
従って、トンネルの分岐・合流部分を構築する際の工程上の制約を減らすことができる。
【0042】
以上、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0043】
例えば、本実施形態では、子カッタとして、扇形の形状を有する扇形カッタ11a、11bを用いているが、扇形ではなく半円等、少なくとも添接する方向において接合する部分の距離が小さくなるような形状であればよい。
【0044】
さらに、本実施形態では、親カッタとして、円形の形状を有する円形カッタ11を用いているが、円形ではなく矩形等、通常内部に構造物を構築する形状であればよい。
【図面の簡単な説明】
【0045】
【図1】親子シールド機1を示す断面図
【図2】図1(a)のA方向矢視図、図1(b)のB方向矢視図
【図3】は親子シールド機1を用いて地山41aを掘削した際のトンネル43aを示す断面図、子シールド機2を用いて地山41bを掘削した際のトンネル43bを示す断面図
【図4】親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図5】親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図6】親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図7】親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【図8】親子シールド機1を用いてトンネルの分岐・合流部分を構築する手順を示す図
【符号の説明】
【0046】
1…………親子シールド機
2…………子シールド機
3a………スキンプレート
3b………スキンプレート
4…………親シールド機
5a………シールドジャッキ
5b………シールドジャッキ
7a………シールドジャッキ固定用部材
7b………シールドジャッキ固定用部材
11………円形カッタ
11a……扇形カッタ
13………連結板
21a……テールシール
21b……テールシール
33………軸
35………動力シャフト
37………ヒンジ
39………油圧ジャッキ
43a……トンネル
51………本線トンネル
53………ランプトンネル
55………隙間
57−n…セグメント

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の筒体の前部に複数の子カッタからなる親カッタが設けられ、前記第1の筒体の後部に第1のジャッキが設けられた親シールド機と、
前記第1の筒体の一部を有する第2の筒体と、前記第2の筒体の前方に設けられる前記子カッタと、前記第2の筒体の後方に設けられ、前記親シールド機を押圧する第2のジャッキを有する子シールド機と、
を具備することを特徴とする親子シールド機。
【請求項2】
前記子カッタは、往復揺動することにより掘削を行うことを特徴とする請求項1記載の親子シールド機。
【請求項3】
本線トンネルを構築する工程(a)と、
第1の断面でトンネルを構築した後、前記本線トンネルの側方部に第2の断面のトンネルを構築して支線トンネルを構築する工程(b)と、
前記本線トンネルの側方部において、前記本線トンネルと、前記第2の断面のトンネルとを合体させる工程(c)と、
を具備することを特徴とするトンネルの構築方法。
【請求項4】
前記工程(b)は、請求項1記載のシールド機を用いて支線トンネルが構築されることを特徴とする請求項3記載のトンネルの構築方法。
【請求項5】
請求項3記載のトンネルの構築方法により構築されたことを特徴とするトンネル。

【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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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【公開番号】特開2008−169580(P2008−169580A)
【公開日】平成20年7月24日(2008.7.24)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−2412(P2007−2412)
【出願日】平成19年1月10日(2007.1.10)
【出願人】(000001373)鹿島建設株式会社 (1,387)
【Fターム(参考)】