特開 2022-175409 掘進基地、及び掘進機の発進及び到達方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022175409

(43)【公開日】2022-11-25

(54)【発明の名称】掘進基地、及び掘進機の発進及び到達方法

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/06 20060101AFI20221117BHJP

   E21D 9/04 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

E21D9/06 301E

E21D9/04 F

E21D9/06 301D

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021081770

(22)【出願日】2021-05-13

(71)【出願人】

【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】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】麻 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】室賀 大二郎

(72)【発明者】

【氏名】布川 哲也

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 翼

【テーマコード（参考）】

2D054

【Ｆターム（参考）】

2D054AC01

2D054EA03

2D054EA07

2D054FA02

(57)【要約】

【課題】掘進機の発進と到達の同時期の実施を可能としながら、可及的に規模の小さな掘進基地と、掘進機の発進及び到達方法を提供する。
【解決手段】立坑Ｔの内部に設けられ、シールド工法もしくは推進工法に適用される掘進機Ｍが発進し、かつ到達する掘進基地１００であり、掘進基地１００の内部において、掘進機Ｍが発進する発進壁面２４を備える発進室５０と、掘進機Ｍが到達する到達壁面２８を備える到達室６０が、バルクヘッド４０により区画されており、バルクヘッド４０は、掘進基地１００の内壁面に端部４３が固定されて、到達室６０が発進室５０に対して凸に張り出した線形の複数の梁フレーム４２と、複数の梁フレーム４２に取り付けられている鋼板４４とを備え、掘進機Ｍの発進時の発進反力Ｐ２は、バルクヘッド４０を介して内壁面にて受けられるようになっており、到達室６０には、到達する掘進機Ｍを受け入れる充填材７０が充填自在である。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

立坑の内部に設けられ、シールド工法もしくは推進工法に適用される掘進機が発進し、かつ到達する掘進基地であって、
前記掘進基地の内部において、前記掘進機が発進する発進壁面を備える発進室と、該掘進機が到達する到達壁面を備える到達室が、バルクヘッドにより区画されており、
前記バルクヘッドは、前記掘進基地の内壁面に端部が固定されて、前記到達室が前記発進室に対して凸に張り出した線形の複数の梁フレームと、複数の該梁フレームに取り付けられている鋼板とを備え、
前記掘進機の発進時の発進反力は、前記バルクヘッドを介して前記内壁面にて受けられるようになっており、
前記到達室には、到達する前記掘進機を受け入れる充填材が充填自在であることを特徴とする、掘進基地。

【請求項2】

前記バルクヘッドを横方向に貫通する支保工の一端が前記発進室の前記内壁面に固定され、該支保工の他端が前記到達室の前記内壁面に固定されており、
前記掘進機が前記到達室に到達する際に、前記支保工のうち、該到達室を貫通する領域が撤去されて更新支保工が形成され、該更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替え自在であることを特徴とする、請求項１に記載の掘進基地。

【請求項3】

前記更新支保工はジャッキを備えており、
前記更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替えられた状態で、該バルクヘッドが前記発進反力を受けるに当たり、該発進反力にて相殺される土圧支持力に相当するプレロードが前記ジャッキから前記更新支保工に載荷自在であることを特徴とする、請求項２に記載の掘進基地。

【請求項4】

前記バルクヘッドの一部の一方面は、前記発進室に臨んで、元押し装置の備える元押しジャッキが前記掘進機とその後続の推進函を発進させる際の前記発進反力を受ける発進反力受け面であり、
前記バルクヘッドの一部の他方面は、前記到達室に臨んで、到達する前記掘進機のカッタフェイスに対向して該掘進機の到達時の到達反力を受ける到達反力受け面であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の掘進基地。

【請求項5】

前記到達反力受け面にて受ける前記到達反力は、前記発進反力受け面に前記発進反力を付与している前記元押し装置により推進される前記掘進機からもたらされることを特徴とする、請求項４に記載の掘進基地。

【請求項6】

前記充填材が、流動化処理土、貧配合モルタル、貧配合コンクリートのいずれか一種であることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の掘進基地。

【請求項7】

シールド工法もしくは推進工法に適用される掘進機が、立坑の内部に設けられている掘進基地から発進し、かつ到達する、掘進機の発進及び到達方法であって、
前記掘進基地の内部において、前記掘進機が発進する発進壁面を備える発進室と、該掘進機が到達する到達壁面を備える到達室が、バルクヘッドにより区画されており、
前記バルクヘッドは、前記掘進基地の内壁面に端部が固定されて、前記到達室が前記発進室に対して凸に張り出した線形の複数の梁フレームと、複数の該梁フレームに取り付けられている鋼板とを備え、
前記到達室には、到達する前記掘進機を受け入れる充填材が充填自在であり、
前記掘進機の発進時の発進反力を、前記バルクヘッドを介して前記内壁面にて受けながら、前記発進壁面を介して該掘進機を前記発進室から発進させる、発進工程と、
前記到達壁面を介して前記掘進機を前記到達室に到達させ、前記充填材の内部に該掘進機を受け入れる、到達工程と、を有することを特徴とする、掘進機の発進及び到達方法。

【請求項8】

前記バルクヘッドを横方向に貫通する支保工の一端が前記発進室の前記内壁面に固定され、該支保工の他端が前記到達室の前記内壁面に固定されており、
前記到達工程において、前記掘進機が前記到達室に到達する前に、前記支保工のうち、該到達室を貫通する領域を撤去して更新支保工を形成し、該更新支保工の端部を前記バルクヘッドに受け替えることを特徴とする、請求項７に記載の掘進機の発進及び到達方法。

【請求項9】

前記更新支保工はジャッキを備えており、
前記到達工程において、前記更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替えられた状態で、該バルクヘッドが前記発進反力を受けるに当たり、該発進反力にて相殺される土圧支持力に相当するプレロードを前記ジャッキから前記更新支保工に載荷することを特徴とする、請求項８に記載の掘進機の発進及び到達方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、掘進基地、及び掘進機の発進及び到達方法に関する。

【背景技術】

【0002】

推進工法やシールド工法では、造成された立坑の一部が、掘進機の発進や到達のための掘進基地として適用されるのが一般的である。立坑の形状及び寸法は、掘進機の発進と到達のいずれか一方に必要な内空を確保した形状及び寸法にて計画されるのが一般的であり、従って、一つの立坑を掘進基地として使用する際には、掘進機の発進と到達は一般に時期をずらして実施されることになる。
仮に、一つの立坑において、複数（例えば二基）の掘進機の発進と到達を同時期に実施する場合は、立坑内において、発進反力設備（もしくは発進室）と到達受け入れ設備（もしくは到達室）を個別に設ける必要があり、設置空間の確保のために立坑の規模（平面規模）は自ずと増大することになる。そのため、都市部等の用地制限が厳しい環境下において、立坑の規模を大きくできない場合には、一つの立坑にて複数の掘進機の発進と到達の同時期の実施は不可能になる。
一方、立坑の内部には、土圧や土水圧を支保する支保工（腹起しや立坑内を横方向に延設する切梁等）が一般に設けられるが、立坑の一部が上記する掘進基地として使用される場合、立坑の内空における掘進基地の占有割合が大きくなり易く、掘進基地もしくは掘進機を避けるようにして支保工を設置しようとした際に立坑の規模はさらに増大し、立坑の規模の増大に呼応して支保工の規模（支保工の仕様）も大きくならざるを得ない。
以上のことから、立坑の一部を利用した掘進機の掘進基地に関して、掘進機の発進と到達の同時期の実施を可能にしながら、可及的に規模の小さな掘進基地が望まれている。

【0003】

ここで、特許文献１には、掘進基地内での円周シールド掘進機の組立解体作業の効率性を向上させ、安定した掘進作業ができ、坑口止水装置や地盤改良などの発進到達防護装置をシンプルな形状とすることができる円周シールド掘進機の掘進基地が提案されている。具体的には、線形が鉛直方向に設けられる円周トンネルを施工する円周シールド掘進機の発進または到達の少なくともいずれか一方が行われる掘進基地であり、円周シールド掘進機のカッタが対向するカッタ対向壁面を備え、カッタ対向壁面は、円周トンネルの線形に対して法線上に設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－１００５１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の掘進基地によれば、円周シールド掘進機の発進または到達の少なくともいずれか一方が行われるとしているが、掘進機の発進と到達の同時期における実施や、さらには掘進基地の規模を可及的に小さくしながらの発進と到達の同時期実施を実現するための手段の開示は一切ない。

【0006】

本発明は、掘進機の発進と到達の同時期の実施を可能にしながら、可及的に規模の小さな掘進基地と、掘進機の発進及び到達方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記目的を達成すべく、本発明による掘進基地の一態様は、
立坑の内部に設けられ、シールド工法もしくは推進工法に適用される掘進機が発進し、かつ到達する掘進基地であって、
前記掘進基地の内部において、前記掘進機が発進する発進壁面を備える発進室と、該掘進機が到達する到達壁面を備える到達室が、バルクヘッドにより区画されており、
前記バルクヘッドは、前記掘進基地の内壁面に端部が固定されて、前記到達室が前記発進室に対して凸に張り出した線形の複数の梁フレームと、複数の該梁フレームに取り付けられている鋼板とを備え、
前記掘進機の発進時の発進反力は、前記バルクヘッドを介して前記内壁面にて受けられるようになっており、
前記到達室には、到達する前記掘進機を受け入れる充填材が充填自在であることを特徴とする。

【0008】

本態様によれば、立坑の内部に設けられる掘進基地がその内部にあるバルクヘッドを介して発進室と到達室に区画され、バルクヘッドを構成する梁フレームが、到達室が発進室に対して凸に張り出した線形を有していることにより、発進室では、その内部に凸に入り込むバルクヘッドの領域にて掘進機の発進反力を効果的に受けることができ、到達室では、バルクヘッドが発進室側へ凸に膨らんでいることにより掘進機を収容するのに十分なスペースを確保でき、これらの掘進機の発進と到達を同時期に行うことを可能にしながらも、発進室と到達室を備えた掘進基地の規模を可及的に小さくすることができる。
すなわち、掘進基地の側面視において、バルクヘッドがくの字状や跨線橋状、もしくは湾曲状の線形を有して到達室を包囲する形態であり、例えば発進室と到達室を鉛直方向に広がるバルクヘッドで区画する形態でないことから、掘進基地の規模を可及的に小さくすることが可能になる。発進室では、発進室側へ凸に膨らんでいるバルクヘッドにて発進反力を受け、受けた発進反力を梁フレームの端部を介して掘進基地の内壁面に伝達することから、発進反力に対して耐荷重性が高く、合理的な断面を備えた梁フレーム（バルクヘッド）を形成することができる。
また、到達室には、掘進機を受け入れる充填材が充填自在であることにより、到達壁面を鏡切りして到達室に進入してきた掘進機の反力を、充填材を介し、バルクヘッドを介して掘進基地の内壁面にて受けることができる。

【0009】

本態様の掘進基地は、シールド工法と推進工法の双方の工法が適用される立坑に設けることができ、発進室と到達室に対して、同時期（同時、もしくは、若干時期をずらして）に二台の掘進機が発進と到達を実施することを可能にし、または、一台の掘進機が発進室を発進し、例えば水平面内や鉛直面内で円周方向に掘進して到達室に到達することを可能にしている。立坑は、地上から鉛直下方や斜め下方に造成される形態の他に、例えば地中に施工済みのトンネル（本線トンネルやランプトンネル等）から鉛直下方や斜め下方に造成される形態等がある。
推進工法では、元押しジャッキを備えた元押し装置がバルクヘッドに反力を取るようにして発進室に配設され、立坑を介して掘進基地に吊り下ろし等された推進函が、掘進方向先頭にある掘進機の後方に連接され、元押しジャッキや推進函の間に介在する中押し装置の中押しジャッキ等により推進される。
掘進機は、推進ジャッキを備えていない掘進機の他、水平面内や鉛直面内において例えば円周方向に掘進する掘進機は、方向制御と独自の推進を可能にした推進ジャッキを備えている掘進機や、前胴と中胴が中折れジャッキで繋がれ、中胴と後胴が推進ジャッキ（もしくは方向制御ジャッキ）で繋がれた掘進機等、掘進形態に応じた多様な形態の掘進機が適用できる。

【0010】

また、本発明による掘進基地の他の態様において、
前記バルクヘッドを横方向に貫通する支保工の一端が前記発進室の前記内壁面に固定され、該支保工の他端が前記到達室の前記内壁面に固定されており、
前記掘進機が前記到達室に到達する際に、前記支保工のうち、該到達室を貫通する領域が撤去されて更新支保工が形成され、該更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替え自在であることを特徴とする。

【0011】

本態様によれば、掘進基地（立坑）を横方向に延設する切梁等の支保工がバルクヘッドを貫通していること、すなわち、バルクヘッドと支保工が平面的に交差していることにより、発進室と到達室と支保工を備えながらも、可及的に規模の小さな掘進基地を形成することができる。さらに、掘進機が到達室に到達する際に、支保工のうち到達室を貫通する領域が撤去されて更新支保工が形成され、更新支保工の端部がバルクヘッドに受け替え自在であることにより、支保工の支保機能を維持しながら、到達室での掘進機の受け入れを可能にできる。
ここで、支保工が「横方向」にバルクヘッドを貫通するとは、立坑が鉛直方向に延設した態様で造成されている場合は、支保工を形成する切梁が水平方向に延設してバルクヘッドを貫通することを意味しており、立坑が斜め方向に傾斜して造成されている場合は、切梁がこの斜め方向に直交する方向や水平方向に延設してバルクヘッドを貫通すること等を意味する。

【0012】

また、本発明による掘進基地の他の態様において、
前記更新支保工はジャッキを備えており、
前記更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替えられた状態で、該バルクヘッドが前記発進反力を受けるに当たり、該発進反力にて相殺される土圧支持力に相当するプレロードが前記ジャッキから前記更新支保工に載荷自在であることを特徴とする。

【0013】

本態様によれば、支保工の一部が撤去されて形成される更新支保工がジャッキ（切梁ジャッキ等）を備え、バルクヘッドに発進反力が作用した際に、バルクヘッドを介して更新支保工の土圧支持力が発進反力にて相殺されることを見越して、予め発進反力に相当するプレロードが載荷されることにより、更新支保工形成後に発進反力が作用した場合でも、発進反力を安定的に受けながら、作用する土圧や土水圧を安定的に支保することが可能になる。

【0014】

また、本発明による掘進基地の他の態様において、
前記バルクヘッドの一部の一方面は、前記発進室に臨んで、元押し装置の備える元押しジャッキが前記掘進機とその後続の推進函を発進させる際の前記発進反力を受ける発進反力受け面であり、
前記バルクヘッドの一部の他方面は、前記到達室に臨んで、到達する前記掘進機のカッタフェイスに対向して該掘進機の到達時の到達反力を受ける到達反力受け面であることを特徴とする。

【0015】

本態様によれば、バルクヘッドの発進室に臨む一方面の発進反力受け面に対して元押しジャッキによる発進反力が受けられ、バルクヘッドの到達室に臨む他方面の到達反力受け面に到達反力が受けられることにより、掘進機の発進と到達が例えば同時に実行される際は、バルクヘッドの両面（発進反力受け面と到達反力受け面）に逆方向の反力が作用して相互に相殺される結果、バルクヘッドに過大な断面力（曲げやせん断等）が作用することが解消される。バルクヘッドの両面に対して、掘進機の発進方向と到達方向が同一直線状にあるように発進位置と到達位置を設定しておくことにより、上記効果は一層高くなる。

【0016】

また、本発明による掘進基地の他の態様において、
前記到達反力受け面にて受ける前記到達反力は、前記発進反力受け面に前記発進反力を付与している前記元押し装置により推進される前記掘進機からもたらされることを特徴とする。

【0017】

本態様によれば、バルクヘッドに反力を取る元押しジャッキにて発進室から推進された掘進機とその後方に連接される複数の推進函が、例えば水平面内もしくは鉛直面内で円周方向に推進されて到達室に到達して、元押しジャッキにて押し込まれているバルクヘッドを到達反力によって押し戻すといった、従来にはない、バルクヘッドと元押しジャッキと掘進機（元押しジャッキにて推進されて戻ってきて元押しジャッキを押し返す掘進機）の相互関係が形成され、この場合も、バルクヘッドの両面（発進反力受け面と到達反力受け面）に逆方向の反力が作用して相互に相殺されることになる。

【0018】

また、本発明による掘進基地の他の態様において、
前記充填材が、流動化処理土、貧配合モルタル、貧配合コンクリートのいずれか一種であることを特徴とする。

【0019】

本態様によれば、充填材として、流動化処理土、貧配合モルタル、貧配合コンクリートのいずれか一種が適用されることにより、充填材の内部に進入してきた掘進機のカッタフェイスを痛めることなく、また、可及的に安価な材料コストにて、到達反力を効果的にバルクヘッドに伝達することが可能になる。

【0020】

また、本発明による掘進機の発進及び到達方法の一態様は、
シールド工法もしくは推進工法に適用される掘進機が、立坑の内部に設けられている掘進基地から発進し、かつ到達する、掘進機の発進及び到達方法であって、
前記掘進基地の内部において、前記掘進機が発進する発進壁面を備える発進室と、該掘進機が到達する到達壁面を備える到達室が、バルクヘッドにより区画されており、
前記バルクヘッドは、前記掘進基地の内壁面に端部が固定されて、前記到達室が前記発進室に対して凸に張り出した線形の複数の梁フレームと、複数の該梁フレームに取り付けられている鋼板とを備え、
前記到達室には、到達する前記掘進機を受け入れる充填材が充填自在であり、
前記掘進機の発進時の発進反力を、前記バルクヘッドを介して前記内壁面にて受けながら、前記発進壁面を介して該掘進機を前記発進室から発進させる、発進工程と、
前記到達壁面を介して前記掘進機を前記到達室に到達させ、前記充填材の内部に該掘進機を受け入れる、到達工程と、を有することを特徴とする。

【0021】

本態様によれば、本発明の掘進基地を利用して、当該掘進基地から掘進機を発進させる発進工程と、当該掘進基地に掘進機を到達させる到達工程を実施することにより、可及的に規模の小さな掘進基地により、発進工程と到達工程を同時期（同時、もしくは、若干時期をずらして）に実施することが可能になり、工期の短縮を図ることができる。

【0022】

また、本発明による掘進機の発進及び到達方法の他の態様において、
前記バルクヘッドを横方向に貫通する支保工の一端が前記発進室の前記内壁面に固定され、該支保工の他端が前記到達室の前記内壁面に固定されており、
前記到達工程において、前記掘進機が前記到達室に到達する前に、前記支保工のうち、該到達室を貫通する領域を撤去して更新支保工を形成し、該更新支保工の端部を前記バルクヘッドに受け替えることを特徴とする。

【0023】

本態様によれば、掘進基地（立坑）を横方向に延設する切梁等の支保工がバルクヘッドを貫通していることから、可及的に規模の小さな掘進基地にて発進工程と到達工程を例えば同時期に実施でき、さらには、掘進機が到達室に到達する際に、支保工のうち到達室を貫通する領域が撤去されて更新支保工が形成され、更新支保工の端部がバルクヘッドに受け替えられることにより、更新支保工にて土圧や土水圧を安定的に支持しながら、到達室での掘進機の受け入れを可能にできる。

【0024】

また、本発明による掘進機の発進及び到達方法の他の態様において、
前記更新支保工はジャッキを備えており、
前記到達工程において、前記更新支保工の端部が前記バルクヘッドに受け替えられた状態で、該バルクヘッドが前記発進反力を受けるに当たり、該発進反力にて相殺される土圧支持力に相当するプレロードを前記ジャッキから前記更新支保工に載荷することを特徴とする。

【0025】

本態様によれば、支保工の一部が撤去されて形成される更新支保工がジャッキを備え、バルクヘッドに発進反力が作用した際に、バルクヘッドを介して更新支保工の土圧支持力が発進反力にて相殺されることを見越して、予め発進反力に相当するプレロードが載荷されることにより、更新支保工形成後に発進反力が作用した場合でも、発進反力を安定的に受けながら、作用する土圧や土水圧を安定的に支保することが可能になる。

【発明の効果】

【0026】

本発明の掘進基地、及び掘進機の発進及び到達方法によれば、掘進基地において、掘進機の発進と到達の同時期の実施を可能としながら、可及的に規模を小さくすることができ、工期の短縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】実施形態に係る掘進基地と、実施形態に係る掘進機の発進及び到達方法により施工される円周トンネルを説明する縦断面図である。

【図2】掘進基地の一例の施工方法を説明する工程図である。

【図3】図２のIII－III矢視図であって、立坑下方の平面図である。

【図4】図２のIV－IV矢視図であって、立坑の縦断面図である。

【図5】図２に続いて、掘進基地の施工方法を説明する工程図である。

【図6】図５に続いて、掘進基地の施工方法を説明する工程図である。

【図7】図６のVII－VII矢視図であって、立坑の縦断面図である。

【図8】図６に続いて、掘進基地の施工方法を説明する工程図である。

【図9】図８のIX－IX矢視図であって、立坑の縦断面図である。

【図10】図８のX－X矢視図であって、立坑下方の平面図である。

【図11】掘進機の発進及び到達方法の一例を説明する工程図である。

【図12】図１１のXII－XII矢視図であって、立坑の縦断面図である。

【図13】図１１に続いて、掘進機の発進及び到達方法の一例を説明する工程図である。

【図14】図１３に続いて、掘進機の発進及び到達方法の一例を説明する工程図である。

【図15】図１４に続いて、掘進機の発進及び到達方法の一例を説明する工程図である。

【図16】更新支保工の端部がバルクヘッドに受け替えられている状態を拡大して示す側面図である。

【図17】図１６のXVII－XVII矢視図である。

【図18】図１６のXVIII－XVIII矢視図である。

【図19】図１５に続いて、掘進機の発進及び到達方法の一例を説明する工程図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、実施形態に係る掘進基地と、掘進機の発進及び到達方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

【0029】

［実施形態に係る掘進基地］
はじめに、図１乃至図１０を参照して、実施形態に係る掘進基地の一例をその施工方法とともに説明する。ここで、図１は、実施形態に係る掘進基地と、実施形態に係る掘進機の発進及び到達方法により施工される円周トンネルを説明する縦断面図である。また、図２，図５，図６，及び図８は順に、掘進基地の施工方法を説明する工程図である。

【0030】

図１に示すように、地中Ｇにおいて施工済みの本線トンネルＨＴ（例えば本線シールドトンネル）と、その側方にあるランプトンネルＲＴ（例えばランプシールドトンネル）とを地中で接続して拡幅するに当たり、ランプトンネルＲＴを利用してその下方に鉛直に延設する立坑Ｔを施工する。尚、この立坑は、鉛直方向でなく、斜め下方に延設する形態であってもよい。

【0031】

立坑Ｔは、鉛直方向に所定間隔で配設される切梁Ｋにより、土圧や土水圧を支保しながら所定深度まで造成され、立坑Ｔの下方において、掘進機Ｍの発進と到達の双方を実施する掘進基地１００が施工される。掘進基地１００の内部にはバルクヘッド４０が設けられており、バルクヘッド４０により、掘進基地１００は、掘進機Ｍが発進する発進室５０と、円周トンネルＣＴを地中Ｇに施工して戻ってきた掘進機Ｍが到達する到達室６０とに区画される。図１は、掘進機Ｍが到達室６０に到達している状態を示している。尚、図示例の円周トンネルＣＴを施工する掘進機Ｍは、円周シールド機と称することもできる。

【0032】

図１に示すように、バルクヘッド４０は側面視で逆くの字状の線形を有しており、このような側面視線形のバルクヘッド４０により、到達室６０は発進室５０に対して凸に張り出している。そして、バルクヘッド４０の一方面には、元押し装置ＢＤを構成する複数の元押しジャッキＢＪが取り付けられている。

【0033】

ランプトンネルＲＴから立坑Ｔを介して、掘進基地１００に複数の推進函Ｓが順次吊り下ろされ、掘進方向前方に位置する掘進機Ｍの後方において複数の推進函Ｓが連接され、複数の推進函Ｓにより形成される推進函群ＳＧが地中Ｇを推進されることにより、鉛直面内にある円周トンネルＣＴが施工される。

【0034】

図示例の円周トンネルＣＴは、本線トンネルＨＴとランプトンネルＲＴを包囲する単円であるが、楕円形やトラック状など、多様な縦断線形のトンネルであってよく、少なくとも曲線線形区間を有していればよい。施工された円周トンネルＣＴを起点として、不図示の複数の掘進機が拡幅区間に亘って複数のシールドトンネルを数珠つなぎ状に施工する。例えば、間隔を置いて複数の先行シールドトンネルが施工された後、隣接する先行シールドトンネルの一部を切削しながらそれらの間に後行シールドトンネルが施工され、隣接する先行シールドトンネルと後行シールドトンネルの内部に鉄筋コンクリート製の大断面環状体を施工することにより、この大断面環状体（大断面トンネル）を土留めに適用しながら大断面トンネル内を掘削し、本線トンネルＨＴとランプトンネルＲＴを相互に連通することによって拡幅部が施工される。

【0035】

図２乃至図４に示すように、図示例では、立坑Ｔの構築に先行して、ランプトンネルＲＴから複数の凍結管ＦＢを鉛直（斜め）下方へ張り出し、凍土Ｆを造成し、深礎工法等により立坑Ｔを施工する。図２では、図１に示すように最終的に施工される円周トンネルＣＴを点線で示している。

【0036】

立坑Ｔの下方において、掘進基地１００は、発進到達エリア１０１と作業ステージＳＳを併設する態様で備えており、作業ステージＳＳには、各種の掘進設備が仮置きされるようになっている。

【0037】

立坑Ｔは、例えば円筒状の鋼殻が上下に積層され、相互に接合されることにより形成されており、図２に示すように、上部Ｔ１と掘進基地１００が施工される下部Ｔ２とを有している。立坑Ｔの上部Ｔ１には、土圧や土水圧を支持する切梁Ｋが鉛直方向に所定間隔を置いて配設されており、図４に示すように、各鉛直レベルにおいて水平方向にも間隔を置いて複数の切梁Ｋが配設されている。ランプトンネルＲＴの内部には門型クレーンＤがあり、門型クレーンＤにて吊り下ろされる掘進機Ｍや推進函Ｓは、切梁Ｋの間の間隔を通して下方の掘進基地１００に提供されるようになっている。

【0038】

立坑Ｔの下部Ｔ２において、掘進機Ｍが発進する発進壁面２４（図２では右側の壁面）の上下には開口補強梁２２が設けられ、到達する掘進機Ｍを受け入れる到達壁面２８（図２では左側の壁面）の上下にも開口補強梁２６が設けられている。上下の開口補強梁２２，２６は、左右一対の開口補強柱２３（図７参照）により連結されて矩形枠状の補強体を形成し、発進壁面２４と到達壁面２８は矩形枠状の補強体により補強されている。開口補強梁２２と開口補強柱２３は、例えば立坑Ｔを形成する鋼殻の内部に内包されている。図２に示すように、発進壁面２４と到達壁面２８は円周トンネルＣＴの縦断線形が立坑と交差する位置に設けられており、図示例では、発進壁面２４が相対的に下方レベルに位置している。

【0039】

立坑Ｔの下部Ｔ２において、相互に併設する発進到達エリア１０１と作業ステージＳＳの上方には、土圧や土水圧を支持する水平方向に延設する支保工１０（切梁）が設けられている。図示例の支保工１０は、上下二段の切梁により形成されている。

【0040】

立坑Ｔが施工され、下部Ｔ２に作業ステージＳＳが設置されると、次に、図５に示すように、発進壁面２４の坑内側に支持架台３０を設置し、支持架台３０の上にエントランス部材３２を載置固定する。エントランス部材３２はワイヤブラシを備えており、施工される円周トンネルＣＴの曲率の内空形状を備えており、エントランス部材３２を介して掘進機Ｍを当該曲率に沿って発進させるようになっている。

【0041】

図６に示すように、支持架台３０のうち、エントランス部材３２の後方（到達壁面２８側）には、発進架台３４が載置固定され、ランプトンネルＲＴの門型クレーンＤにより、掘進機Ｍが立坑Ｔを介して下方へＸ１方向に吊り下ろされ、発進架台３４上に載置された後、掘進機Ｍを発進架台３４上で後方へＸ２方向に移動させておく。

【0042】

掘進機Ｍの発進に当たり、発進壁面２４の鏡切りを行う。ここで、図７に示すように、発進壁面２４の周囲は開口補強梁２２と開口補強柱２３による矩形枠状の補強体にて補強されていることから、発進壁面２４が鏡切りされた場合でも掘進基地１００の壁面の剛性が保証されている。尚、掘進機Ｍが掘進基地１００に到達する際には、到達壁面２８が鏡切りされ、掘進機Ｍが掘進基地１００内に受け入れられることになる。

【0043】

発進壁面２４を鏡切りした後、図８に示すように、掘進機Ｍを前方のＸ３方向に前進させてエントランス部材３２上に移動させ、エントランス部材３２のワイヤブラシに掘進機Ｍの周囲を摺接させて止水構造を形成し、掘進基地１００の後方（到達壁面２８側）に空間を形成する。

【0044】

形成された空間に対して、図１を参照して概略を説明したバルクヘッド４０を設置する。バルクヘッド４０は、掘進基地１００の内壁面に二つの端部４３が固定されて、側面視逆くの字状の線形を有している複数のＨ形鋼等により形成される梁フレーム４２と、複数の梁フレーム４２の到達室側面（図８の左面）に溶接接合等されている鋼板４４とにより形成される。

【0045】

側面視逆くの字状のバルクヘッド４０により、掘進基地１００の発進到達エリア１０１は、発進室５０と到達室６０とに区画される。より詳細には、逆くの字状のバルクヘッド４０により、到達室６０は発進室５０に対して凸に張り出した状態で双方の室が形成される。

【0046】

図９及び図１０に示すように、バルクヘッド４０を形成する梁フレーム４２は、支保工１０を挟むようにしてその左右に配設される。すなわち、バルクヘッド４０が形成された段階では、支保工１０は、当初の形状を維持しながら、立坑Ｔの下部Ｔ２の壁面に作用する土圧や土水圧を支持する。そして、支保工１０とバルクヘッド４０の交差部は、火打ちピース等の接続ピース４６により相互に接続される。このように、側面視逆くの字状のバルクヘッド４０は、その構成部材である側面視逆くの字状の線形を有する梁フレーム４２の二つの端部４３が掘進基地１００の内壁面に固定され、バルクヘッド４０の凸部が支保工１０に対して接続ピース４６を介して固定される。

【0047】

このように、バルクヘッド４０は、掘進基地１００の発進到達エリア１０１を、発進室５０と到達室６０に区画する隔壁として機能する。また、図８からも明らかなように、側面視逆くの字状の線形を有しているバルクヘッド４０にて、到達室６０が発進室５０に対して凸に張り出した状態で双方の室が形成されていることにより、例えば、鉛直なバルクヘッドにて双方の室を区画する形態に比べて、掘進基地１００の規模を可及的に小さくしながら、発進室５０と到達室６０の二室を形成することができる。

【0048】

また、側面視逆くの字状のバルクヘッド４０を構成する一部領域４１は、厚みのある平坦な板状を呈しており、図８に示すように円周トンネルＣＴの縦断線形（円弧）に直交する方向（円周トンネルＣＴの径方向）に延設している。バルクヘッド４０の一部領域４１の一方面４１ａは発進室５０に臨み、一部領域４１の他方面４１ｂは到達室６０に臨んでおり、一方面４１ａと他方面４１ｂは相互に反対側に位置している。後述するように、元押し装置ＢＤは、一部領域４１の一方面４１ａに反力を取って掘進機Ｍや推進函Ｓを発進させ、推進させるようになっている。一方、到達室６０に到達した掘進機Ｍは到達室６０に充填されている充填材を介して、一部領域４１の他方面４１ｂに反力を取って受け入れられるようになっている。

【0049】

また、後述するように、掘進機Ｍを到達室６０に受け入れるに当たり、支保工１０のうち、到達室６０を貫通する到達室貫通領域が撤去されてバルクヘッド４０に支保工１０の端部が盛り替えられるようになっている。この際には、バルクヘッド４０は残った支保工とともに立坑Ｔの下部Ｔ２を支保する機能を有する。

【0050】

このように、バルクヘッド４０は、円周トンネルＣＴの施工過程において、掘進基地１００を発進室５０と到達室６０に区画する隔壁としての機能と、掘進基地１００（立坑Ｔの下部Ｔ２）の支保工としての機能を有する。

【0051】

［実施形態に係る掘進機の発進及び到達方法］
次に、図１１乃至図１９を参照して、実施形態に係る掘進機の発進及び到達方法の一例について説明する。ここで、図１１，図１３乃至図１５，及び図１９は順に、掘進機の発進及び到達方法を説明する工程図である。

【0052】

図１１及び図１２に示すように、バルクヘッド４０の一部領域４１の一方面４１ａに対して元押し装置ＢＤを構成する元押しジャッキＢＪを設置する。図１２に示すように、図示例の元押し装置ＢＤは、相互に間隔を置いて上段と下段にそれぞれ複数の元押しジャッキＢＪを備えている。

【0053】

掘進機Ｍの発進に当たり、図１３に示すように、発進口側の凍結管ＦＢを上方へＸ４方向に引き上げて、凍結管ＦＢが掘進機Ｍの発進の障害とならないようにし、発進口側の凍土Ｆも融解させて掘進機Ｍの掘進抵抗を抑制する。円周トンネルＣＴの縦断線形に沿って掘進機ＭをＹ１方向に掘進させ、ランプトンネルＲＴから立坑Ｔを介して順次提供される推進函Ｓを掘進機Ｍの後方に順次連接させ、掘進機Ｍと複数の推進函Ｓにより形成される推進函群ＳＧを地中Ｇに推進させる。

【0054】

掘進機Ｍと推進函群ＳＧを推進させる際には、元押しジャッキＢＪから推力Ｐ１の反力である発進反力Ｐ２がバルクヘッド４０に作用し、作用した発進反力Ｐ２はバルクヘッド４０を介して掘進基地１００の内壁面にＹ２方向に伝達される（受けられる）（以上、発進工程）。

【0055】

尚、図示を省略するが、推力が不足する場合は、推進函群ＳＧの中に中押しジャッキを備えた中押し装置を介在させてもよい。また、図示例の曲線線形の推進工法では、掘進機Ｍのカッタフェイスの側方から不図示のコピーカッタを張り出して余掘り部を造成し、余掘り部に滑材を充填しながら推進が実行される。この際、特に図示例のように鉛直面内での円周トンネルＣＴの施工においては、余掘り部にある滑材により、後方にある推進函群ＳＧの重量と掘進機Ｍの自重により、掘進機Ｍが滑材の中で蛇行して、精緻な方向制御が困難になり得る。

【0056】

そこで、推進函群ＳＧを形成する複数の推進函Ｓは、側方にグリッパが張り出す不図示のグリッパ装置を内蔵しているのが好ましい。例えば推進函群ＳＧの最前に位置する（掘進機Ｍの後尾に位置する）推進函Ｓと、その後方の任意の一基の推進函Ｓからそれぞれグリッパを張り出して推進函群ＳＧを地盤に固定することにより、掘進機Ｍは推進函群ＳＧの重量の影響を受けること無く、その方向制御を容易に行うことが可能になる。

【0057】

掘進機Ｍが鉛直面内を円周方向に掘進し、推進函群ＳＧが随時推進されることにより円周トンネルＣＴが施工され、掘進機Ｍは掘進基地１００の到達室６０にアクセスする。この掘進機Ｍの到達室６０への到達に当たり、図１４に示すように、これまで存在していた到達壁面２８を鏡切りし、到達室６０の下方（支保工１０の下方）に充填材７０Ａを充填する。

【0058】

次に、図１５に示すように、支保工１０のうち、到達室６０を貫通する到達室貫通領域を完全に撤去して更新支保工１５を形成し、到達室６０の上方に別途の充填材７０Ｂを充填することにより、到達室６０の全域を充填材７０にて充填する。

【0059】

充填材７０（７０Ａ，７０Ｂ）は、到達室６０に到達する掘進機Ｍの到達反力をバルクヘッド４０に伝達させるものであり、可及的に安価で、かつ掘進機Ｍのカッタフェイスの掘進抵抗が可及的に小さな材料であることが好ましい。これらの観点から、充填材７０としては、流動化処理土、貧配合モルタルや貧配合コンクリート等が使用されるのがよい。

【0060】

図１６乃至図１８は、支保工１０の到達室貫通領域１２が撤去されることにより形成された更新支保工１５の端部１７が、バルクヘッド４０に受け替えられている状態を示している。

【0061】

更新支保工１５は、その内部にジャッキ１９を備えており、より詳細には、更新支保工１５が形成される前の当初から存在する支保工１０が既にジャッキ１９を備えている。

【0062】

更新支保工１５の端部１７がバルクヘッド４０に受け替えられた状態で、バルクヘッド４０が発進反力Ｐ２を受けるに当たり、発進反力Ｐ２にて相殺される土圧支持力に相当するプレロードがジャッキ１９から更新支保工１５に載荷されるようになっている。

【0063】

図１７及び図１８に示すように、支保工１０の到達室貫通領域１２を挟持するようにして設置されている二本の梁フレーム４２に対して、土圧や土水圧に起因する軸力が、更新支保工１５の二股に分岐した双方の端部１７からＹ３方向に伝達されることになり、梁フレーム４２においては、図１６に示すように、逆くの字状の線形に沿って二方向にＹ４方向に軸力がさらに伝達され、掘進基地１００の内壁面に伝達されることになる。

【0064】

到達室６０に充填材７０が充填された後、図１９に示すように、掘進機Ｍの到達室６０への障害となる凍結管ＦＢを上方へＹ５方向に引き上げ、到達室６０に充填されている充填材７０に対して掘進機ＭをＹ６方向に到達させる。

【0065】

この掘進機Ｍの到達の際の到達反力Ｐ３は、バルクヘッド４０の一部領域４１の他方面４１ｂに伝達されることから、この他方面４１ｂは到達反力受け面となる。一方、バルクヘッド４０の一部領域４１の一方面４１ａには元押しジャッキＢＪからの推力Ｐ１の反力である発進反力Ｐ２が作用することから、この一方面４１ａは発進反力受け面となる。この際、板状の一部領域４１に対して、元押しジャッキＢＪに起因する発進反力Ｐ２と到達反力Ｐ３は、逆向き（円周トンネルＣＴの縦断線形の接線方向反対向き）に作用することになる。そして、これらの逆向きの発進反力Ｐ２と到達反力Ｐ３が相殺されることにより、掘進機Ｍの到達時においてバルクヘッド４０には過度な断面力は生じない。

【0066】

ここで、掘進機Ｍの到達室６０への受け入れに際し、発進室５０に存在している推進函Ｓと掘進基地１００の内壁面との間には、推進函抜け出し防止材８０を設置する（以上、到達工程）。

【0067】

掘進機Ｍは、その内部に不図示の貼付け凍結管を備えており、到達室６０に到達した掘進機Ｍの貼付け凍結管により、到達室６０の開口領域に凍土を造成し、開口部における止水性を確保する。開口部における止水性が確保された後、到達室６０を撤去し、掘進機Ｍを部分解体する。

【0068】

図示する掘進機の発進及び到達方法によれば、立坑Ｔの下部Ｔ２に施工された掘進基地１００を利用して、掘進基地１００から掘進機Ｍを発進させる発進工程と、掘進基地１００に掘進機Ｍを到達させる到達工程を実施することにより、可及的に規模の小さな掘進基地１００により、発進工程と到達工程を同時期に実施することが可能になり、工期の短縮を図ることができる。

【0069】

また、掘進基地１００を横方向（水平方向）に延設する切梁等の支保工１０がバルクヘッドを貫通していることから、掘進機Ｍが到達室６０に到達する際に、支保工１０のうち到達室を貫通する到達室貫通領域１２が撤去されて更新支保工１５が形成され、更新支保工１５の端部１７がバルクヘッド４０に受け替えられることにより、更新支保工１５の支保機能を維持しながら、到達室６０での掘進機Ｍの受け入れを可能にできる。

【0070】

この際、更新支保工１５がジャッキ１９を備え、バルクヘッド４０に発進反力Ｐ２が作用した際に、バルクヘッド４０を介して更新支保工１５の土圧支持力が発進反力Ｐ２にて相殺されることを見越して、予め発進反力Ｐ２に相当するプレロードが載荷されることにより、更新支保工１５を形成した後に発進反力Ｐ２が作用した場合でも、発進反力Ｐ２を安定的に受けながら、作用する土圧や土水圧を安定的に支保することが可能になる。

【0071】

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

【符号の説明】

【0072】

１０：支保工（水平支保工）
１２：到達室貫通領域
１５：更新支保工
１７：端部
１９：ジャッキ
２２，２６：開口補強梁
２３：開口補強柱
２４：発進壁面
２８：到達壁面
３０：支持架台
３２：エントランス部材
３４：発進架台
４０：バルクヘッド
４１：一部領域
４１ａ：一方面（発進反力受け面）
４１ｂ：他方面（到達反力受け面）
４２：梁フレーム
４３：端部
４４：鋼板
４６：接続ピース
５０：発進室
６０：到達室
７０，７０Ａ、７０Ｂ：充填材
８０：推進函抜け出し防止材
１００：掘進基地
１０１：発進到達エリア
ＨＴ：本線トンネル
ＲＴ：ランプトンネル
Ｄ：門型クレーン
Ｔ：立坑
Ｋ：切梁（支保工）
Ｆ：凍土
ＦＢ：凍結管
ＳＳ：作業ステージ
Ｓ：推進函
ＳＧ：推進函群
Ｍ：掘進機
ＢＤ：元押し装置
ＢＪ：元押しジャッキ
ＣＴ：円周トンネル
Ｇ：地中（地盤）
Ｐ１：推力
Ｐ２：発進反力
Ｐ３：到達反力

【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13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】