特許 6190625 シールドトンネルの接合構造と接合方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6190625

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】シールドトンネルの接合構造と接合方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/00 20060101AFI20170821BHJP

   E21D 13/02 20060101ALI20170821BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   E21D11/00 Z

   E21D13/02

   E21D9/06 301D

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-112920(P2013-112920)

(22)【出願日】2013年5月29日

(65)【公開番号】特開2014-231694(P2014-231694A)

(43)【公開日】2014年12月11日

【審査請求日】2016年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082418

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 朔生

(72)【発明者】

【氏名】高倉 克彦

(72)【発明者】

【氏名】西田 与志雄

【審査官】 苗村 康造

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２７０２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０６６６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７０２９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０１００８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ２１Ｄ １／００〜 ９／１４

Ｅ２１Ｄ １１／００〜 １９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大口径のトンネルを構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合構造において、
前記小口径シールドトンネルに使用する鋼製セグメントのうち少なくとも、隣り合う小口径シールドトンネルと対向する面に配置する鋼製セグメントが、
スキンプレートと、
スキンプレートの周囲を包囲する鋼殻と、
スキンプレートの外面に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、ズレ止鋼材と、
スキンプレートの内側に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、縦リブと、
からなり、
前記縦リブは、先端を折曲した態様で、前記スキンプレートを挟んで前記ズレ止鋼材と対向する位置に設け、
前記ズレ止鋼材は、前記小口径トンネルの外周に形成した円筒充填体の内部に位置するように構成したことを特徴とする、
シールドトンネルの接合構造。

【請求項2】

前記ズレ止鋼材が、角部を面取り加工した平鋼であることを特徴とする、
請求項１記載のシールドトンネルの接合構造。

【請求項3】

シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大口径のトンネルを構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合方法において、
前記小口径シールドトンネルに使用する鋼製セグメントのうち少なくとも、隣り合う小口径シールドトンネルと対向する面に配置する鋼製セグメントが、
スキンプレートと、
スキンプレートの周囲を包囲する鋼殻と、
スキンプレートの外面に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、ズレ止鋼材と、
スキンプレートの内側に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、縦リブと、
からなり、
前記縦リブは、先端を折曲した態様で、前記スキンプレートを挟んで前記ズレ止鋼材と対向する位置に設け、
先行する小口径シールドトンネルの構築時には、前記ズレ止め鋼材が前記小口径トンネルの外周に形成した円筒充填体の内部に位置するように構成し、
後行する小口径シールドトンネルの構築時には、前記先行する小口径シールドトンネルの円筒充填体を切削しつつ掘進し、後行する小口径シールドトンネルの外周に形成した円筒充填体を介して、先行する小口径シールドトンネルと後行する小口径シールドトンネルとを接合することを特徴とする、
シールドトンネルの接合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は小口径のシールドトンネル間の接合構造と接合方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

都市部の地下では道路などを開削せずに大規模な地下空間を構築する必要性が高まっている。
そのための方法として、例えば特許文献１に示すように、多数本の小口径のシールド掘進機によって小口径のトンネルを円環状に構築し、その円環内部を掘削して大口径の地下空間として利用する方法が存在する。
その場合に、小口径のシールドトンネルは１本おきに先行して構築し、その後に先行したシールドトンネルの一部を切削しながら、後行トンネルを構築する方法を採用している。
先行して構築するシールドトンネルは、その外周には無筋コンクリートの円筒を、円筒充填体として形成するので、後行トンネルはその円筒充填体を切削して構築することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平５−１００８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

前記したような従来のシールドトンネルの接合構造にあっては次のような問題点がある。
＜１＞ 前記したように後行トンネルの掘進時には、シールド掘進機によって先行トンネルの無筋コンクリートの円筒充填体を切削して掘進する。
＜２＞ そのために切削された側の先行トンネルの無筋コンクリートの円筒充填体、両側がへこんだ凹面を形成して残ることになる。
＜３＞ その際に、先行トンネルの円筒充填体を切削しながら掘進する後行トンネルは、地質などの影響で必ずしも正確に設計線上を進むとは限らないから、先行トンネルの円筒充填体に偏った外力を作用させる場合がある。
＜４＞ すると後行トンネルの切削中に、先行トンネルとの接合部にせん断力が発生して、ひび割れの発生、コンクリートの欠けが発生する可能性もある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記のような課題を解決する本願の第１発明は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大口径のトンネルを構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合構造において、前記小口径シールドトンネルに使用する鋼製セグメントのうち少なくとも、隣り合う小口径シールドトンネルと対向する面に配置する鋼製セグメントが、スキンプレートと、スキンプレートの周囲を包囲する鋼殻と、スキンプレートの外面に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、ズレ止鋼材と、スキンプレートの内側に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、縦リブと、からなり、前記縦リブは、先端を折曲した態様で、前記スキンプレートを挟んで前記ズレ止鋼材と対向する位置に設け、前記ズレ止鋼材は、前記小口径トンネルの外周に形成した円筒充填体の内部に位置するように構成したことを特徴とするものである。

【0006】

また本願の第２発明は、前記ズレ止鋼材が、角部を面取り加工した平鋼であることを特徴とするものである。

【0007】

また本願の第３発明は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を連結して大口径のトンネルを構築する場合の、小口径シールドトンネル間の接合方法において、前記小口径シールドトンネルに使用する鋼製セグメントのうち少なくとも、隣り合う小口径シールドトンネルと対向する面に配置する鋼製セグメントが、スキンプレートと、スキンプレートの周囲を包囲する鋼殻と、スキンプレートの外面に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、ズレ止鋼材と、スキンプレートの内側に、トンネル軸方向に連続するように溶接してある、縦リブと、からなり、前記縦リブは、先端を折曲した態様で、前記スキンプレートを挟んで前記ズレ止鋼材と対向する位置に設け、先行する小口径シールドトンネルの構築時には、前記ズレ止鋼材が前記小口径トンネルの外周に形成した円筒充填体の内部に位置するように構成し、後行する小口径シールドトンネルの構築時には、前記先行する小口径シールドトンネルの円筒充填体を切削しつつ掘進し、後行する小口径シールドトンネルの外周に形成した円筒充填体を介して、先行する小口径シールドトンネルと後行する小口径シールドトンネルとを接合することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明のシールドトンネルの接合構造は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜１＞ 切削される側の先行トンネルのコンクリートを補強するから、後行トンネルの切削中に、先行トンネルとの接合部にせん断力が発生しても、先行トンネルの円筒充填体にひび割れや欠けが生じることがない。
＜２＞ 先行トンネルのコンクリートを補強するだけでなく、後行トンネルのコンクリートも補強する工法を採用すれば、その後の工程で小口径シールドトンネルで包囲した大空間を掘削する際に偏荷重が作用しても接合部が確実に補強されているから、小口径トンネル群全体として十分に耐えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明のシールドトンネルの接合構造に使用する鋼製セグメントの実施例の説明図。

【図2】ズレ止鋼材の実施例とズレ止鋼材の他の実施例の説明図。

【図3】シールドトンネルの接合構造の実施例の断面図。

【図4】シールドトンネルの接合構造の他の実施例の断面図（追加）

【図5】小口径シールドトンネルの構築状態の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図面を参照にしながら本発明のシールドトンネルの接合構造と接合方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。

【実施例】

【0014】

＜１＞前提条件
本発明のシールドトンネルの接合構造は、シールド掘進機によって平行に掘進した複数本の小口径シールドトンネル間を接合して大口径のトンネルを構築する工法において、先行する小口径シールドトンネルを、後行のシールド掘進機が切削して連結する場合に使用する鋼製セグメントである。

【0015】

＜２＞シールドトンネルの接合
先行する小口径シールドトンネルを、後行するシールド掘進機が切削して連結する小口径トンネルは特許文献１に示すように公知であるが、簡単に説明する。
図３に示すように、先行するシールドトンネルＴ１も、後行するシールドトンネルＴ２も鋼製セグメント１を円環状に組み立ててシールドトンネルを構築する。
その場合の掘進はシールド掘進機Ｍによって行う。
ただし図５に示すように、各シールドトンネルＴ１、Ｔ２を構築するシールド掘進機Ｍの内径は、セグメント１を組み立てて構築したシールドトンネルの外径よりも十分に大きく構成してあるから、掘進後に地中にできた穴と、シールドトンネル外周面との間には大きな間隔、すなわち大きなテールボイドが発生している。
このテールボイドに、シールド掘進機Ｍ側から充填材吐出管Ｍ１を通して幕板Ｍ２の裏側へコンクリートを裏込め充填して、シールドトンネルの外径程度の大きいコンクリートの円筒充填体Ｂを構成する。
この円筒充填体Ｂを、後行するシールド掘進機Ｍが切削しつつ掘進し、やはりテールボイドのコンクリートを充填することによって先行して構築したシールドトンネルＴ１と後行のシールドトンネルＴ２とを接合するものである。
なお幕板Ｍ２とシールドトンネルの接触面にはテールブラシＭ３が取り付けてある。

【0016】

＜３＞セグメントの構造（図１）
本発明の鋼製セグメント１は、スキンプレート１１と周囲を包囲する鋼殻１２と、その内側の縦リブ１３とより構成する。

【0017】

＜４＞縦リブ
縦リブ１３は鋼殻１２の内側に、トンネル軸方向に平行な鋼材であり、シールド掘進機Ｍの掘進の際の反力を受ける。

【0018】

＜５＞ズレ止鋼材
ズレ止鋼材１４は、鋼製の長尺材によって構成する。
ズレ止鋼材１４はその断面が矩形である平鋼、あるいは断面が円形である丸鋼などによって構成する。
それらのズレ止鋼材１４を、スキンプレート１１の外側に、トンネルの軸方向に平行に溶接して取り付ける。
その取り付け位置は、スキンプレート１１において、内側面に縦リブ１３を取り付けた位置に対応する外側面である。
ズレ止鋼材１４を取り付けることによって、後述するシールドトンネルの構築工程において、シールドトンネルの周囲に構築する無筋コンクリートの円筒体である円筒充填体Ｂと、シールドトンネルとの強い一体化を図ることができる。

【0019】

＜５−１＞面取り
前記のズレ止鋼材１４として、トンネル軸方向に位置する平鋼を採用した場合には断面が矩形であるためにテールブラシによる止水性が十分に達成できない可能性がある。
そのために断面が矩形の平鋼の角部に斜面を形成して面取り加工を施すことも可能である。

【0020】

＜６＞接合方法
次に本発明のシールドトンネル間の接合方法について説明する。

【0021】

＜７＞先行トンネルの構築
前記したように先行するシールドトンネルＴ１をシールド掘進機Ｍの掘進によって構築する。
その際に、テールボイドが十分に大きいから、シールドトンネルの外周には大きい直径の円筒充填体Ｂを構築することができる。

【0022】

＜８＞ズレ止鋼材の位置
先行シールドトンネルＴ１を構築する際には、前記したスキンプレート１１の外側面にズレ止鋼材１４を取り付けたセグメント１を組み立ててシールドトンネルを構成する。
このズレ止鋼材１４を取り付けたセグメント１は、シールドトンネルの全周に配置することも、あるいは後行シールドトンネルＴ２の側に向けた側だけに配置することも可能である。
セグメント１を環状に組み立ててシールドトンネルを構築すると、その外周面に沿ってテールブラシがこすってゆくことになる。
しかしスタッドボルトを立てたような構造とは異なり、外側への突出量はわずかであるから、止水性に問題が生じることはない。

【0023】

＜９＞後行トンネルの構築
複数本の先行トンネルＴ１は離れて構築するが、その間隔は先行トンネルＴ１の円筒充填体Ｂと、後行トンネルＴ２の円筒充填体Ｂの一部が重なる距離である。
そのために後行トンネルＴ２の構築のシールド掘進機Ｍは、先行トンネルＴ１の円筒充填体Ｂの一部を切削しながら掘進する。

【0024】

＜１０＞ズレ止鋼材の機能
前記したように先行して構築したシールドトンネルＴ１の鋼製セグメント１は、その外側面に、トンネル軸方向と平行にズレ止鋼材１４が取り付けてあり、かつその取り付け位置は、セグメント１の縦リブ１３の外側である。
そのために後行トンネルＴ２の掘進の外力が、先行トンネルＴ１の円筒充填体Ｂに偏った外力を作用させて先行トンネルＴ１との接合部にせん断力が発生しても、ひび割れの発生やコンクリートの欠けの発生を防止することができる。

【0025】

＜１１＞後行トンネルも補強する方法（図４）
上記の実施例では、先行トンネルＴ１にズレ止鋼材１４を取り付けた鋼製セグメント１を使用した状態で後行トンネルＴ２を構築する方法であった。
しかし、後行トンネルＴ２の構築に際しても、同様にズレ止鋼材１４を取り付けた鋼製セグメント１を使用する方法を採用することもできる。
そうすると、後行トンネルＴ２側の接合部に偏った外力が作用した場合でも、後行トンネルＴ２のコンクリートにひび割れが発生したり、コンクリートが欠けたりすることを防止することができる。
さらにその後の工程で小口径シールドトンネルで包囲した大空間を掘削する際に偏荷重が作用しても十分に耐えることができる。

【符号の説明】

【0026】

１：鋼製セグメント
１１：スキンプレート
１２：鋼殻
１３：縦リブ
１４：ズレ止鋼材
Ｔ１：先行シールドトンネル
Ｔ２：後行シールドトンネル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】