JP3622161B2 - 断面積の異なる地下構造物の施工方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断面積の異なる地下構造物の施工方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地下構造物の目的によっては、その断面積が一定ではなく、途中で断面積が異なる地下構造物が存在する。
例えば地下鉄の場合、線路部では断面積が小さく、駅部では大きくなり、再び路線部では断面積が小さくなる。地下鉄の施工ではこのようなパターンが繰り返すことになる。
こうした施工する場合に、従来は線路部分はシールド掘進機によってトンネルとして施工し、断面の大きい駅部は地上から開削して施工する方法が一般的であった。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来の断面積の異なる地下構造物の施工方法にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞駅部においては周辺に連壁を構築し、駅部分の全部を開削し、その上部に覆工板を被せて保護した状態で交通に提供しなければならない。
そのような仮設作業に多大の経費を必要とした。
＜ロ＞開削するために広い用地が必要となり、都市部での工事には多くの制約があった。
＜ハ＞掘削量が多くなり、交通に支障を与え、さらに仮設工事中の埋設物の移動やその防護措置が必要となり、工期が長くなって不経済であった。
【０００４】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、必要とする用地を最小限に抑え、仮設工事に要する時間や経費を大幅に低減できる、断面積の異なる地下構造物の施工方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の断面積の異なる地下構造物の施工方法は、前面に掘削用のカッターを設け、かつ内部に子機を収納できるだけの貫通路を有するシールド掘進機を親機として使用し、前記親機の貫通路に収納するシールド掘進機を子機として使用し、地下構造物の断面の変化する位置には縦坑を開口し、地下構造物の断面の大きい部分では親機のカッターに子機のカッターを嵌合して一体となったカッターを回転して掘進を行い、地下構造物の断面が大きい部分から小さい部分に変化する位置に開口した縦坑では親機から子機を発進し、地下構造物の断面が小さい部分では子機のみによって掘進を行い、子機の抜け出した親機は縦坑から地上に引き上げ、地下構造物の断面が小さい部分から大きい部分に変化する位置に開口した縦坑で待機させ、親機の待機する縦坑に到達した子機を親機の貫通路に進入させ、一体となった親機と子機によって断面の大きい部分の掘進を行う、断面積の異なる地下構造物の施工方法を特徴としたものである。
【０００６】
【本発明の実施の態様】
以下図面を参照しながら本発明の断面積の異なる地下構造物の施工方法の実施例について説明するが、説明を分かりやすくするために地下鉄の施工を例として説明する。
ただし本発明は地下鉄の施工に限られるものではなく、地下道路、下水道、地下貯水池、地下街、その他の地下構造物の施工にそのまま利用できる。
また、現在は各種の形状を掘進できるシールド掘進機が開発され、実用に供されているから、その用途にしたがって円形断面に限らず、楕円形、卵型、矩形、瓢箪型、など地下構造物を構築することができる。
【０００７】
＜イ＞親機
地下鉄の駅部の断面積とほぼ等しい断面積のシールド掘進機を親機１として使用する。
親機１の内部の構造は、従来公知のシールド掘進機とほぼ同様であり、シールドジャッキによって、後方に組み立てたセグメントに反力を取って前進する構成である。そして前面には掘削用のカッターを設けてある。
ただし本発明の親機１は、特に内部に子機２を収納するだけの貫通路１１が形成してある。この貫通路１１の形状は、親機１の前端から後端まで貫通した通路であり、その内部形状は子機２の形状と同一である。したがって子機２が円柱状である場合には貫通路１１は円柱状の空間となる。
そして貫通路１１の端面は、親機１の前面に解放してある。
したがって、掘削用のカッターの形状も、完全な円盤状ではなく、中央部に貫通路１１と同一の寸法の窓を解放した、環状カッター１２を使用する。
【０００８】
＜ロ＞子機２
地下鉄の線路部の断面積とほぼ等しい断面積のシールド掘進機を子機２として使用する。すなわち子機２の外形寸法は、線路部の断面積とほぼ等しく、かつその寸法が親機１の貫通路１１の内径寸法と等しい。
この子機２の内部の構造は、従来公知のシールド掘進機とほぼ同様であり、シールドジャッキによって、後方に組み立てたセグメントに反力を取って前進する構成である。そして前面には掘削用のカッター２１を設けてある。
このカッター２１は円盤状であり、したがって親機１の環状のカッター１２の内部に嵌合して一体となって回転することが可能である。
この子機２は、それ自体のジャッキを使用し、後方には子機２の寸法に合致した寸法のセグメントを組み立てる。そしてこの子機２用のセグメントに反力を取って、親機１とは独立して前進することが可能である。
【０００９】
＜ハ＞駅部の施工
駅部の直径は、線路部よりも大きい。そこで駅部の区間では、内部に子機２を収納した親機１によって掘進を行う。
その際には親機１の環状のカッター１２の内側空間に、子機２の円盤カッター２１が嵌合して一体となって回転、掘削を行うことができる。
【００１０】
＜ニ＞駅部から線路部へ。
駅部の終端部分には縦坑を構築しておく。
したがって親機１によって駅部の終端まで施工が完了したら、縦坑３内に進入することになる。
そこで断面の小さい線路部の掘進に切り替わる。そのために、縦坑３内で親機１の掘進を停止し、その内部の貫通路１１から子機２を発進させる。
発進のためには反力を取るセグメント群が必要なので、親機１の内部に反力受けを設置し、セグメントを組み立て、そのセグメントをジャッキで押すことによって子機２を発進させる。
そして次の駅部までの間の線路部の区間では親機１から発進した子機２のみによって掘進を行う。
【００１１】
＜ホ＞親機１の待機。
一方、縦坑３内には貫通路１１から子機２の抜け出した親機１だけが残される。そこで親機１を地上に引上げる。
こうして地上に引き上げた親機１は、地上を運搬する。そして、次の駅部の端に開設した縦坑３内に吊り下ろして子機の到着まで待機させる。このように、子機２の抜け出した親機１は、順次縦坑３を転送して待機させる。
なお、子機の抜け出した親機１をそのまま運搬するのではなく、いったん複数に分割して運搬し、次の縦坑３において再度組み立てた後に待機させる方法を採用することも可能である。（図６）
【００１２】
＜ヘ＞子機２の進入。
線路部を掘進してきた子機２は、駅部の縦坑３に到達する。
そして縦坑３内で待機している親機１の貫通路１１の内部に子機２を進入させる。
その結果、親機１と子機２とはただちに一体となるから、内部に子機２を収納した親機１によって直径の大きい駅部の掘進を行う。
このように断面積の変化に応じて、ただちに対応することができる。
駅部以降にまた断面積の小さい路線部に入れば、子機２を親機１から抜き出し、同様の作業の繰り返しによって施工してゆく。
【００１３】
＜ト＞他の用途への利用。
以上は、円形断面の地下鉄の施工を例として説明した。
しかし前記したように、断面は円形である必要はなく、現在すでに非円形の各種のシールド掘進機が開発、実施されているから、それらのシールド掘進機を使用することができる。
さらに地下鉄の駅部と線路部との施工を例として説明したが、地下鉄に限らず、断面積の変化する、各種の地下構造物の施工にもそのまま利用できる。
【００１４】
＜チ＞他の形状の利用例。
親機と子機は、次のように各種の形状の組み合わせを利用することができる。ただし、コピーカッター、スイングカッター、遊星カッター、などを利用して、楕円形、矩形、卵形、馬蹄形、などの変形断面のトンネルを掘削する技術、装置は公知であるから、特に変形断面の掘削装置については詳細に説明しない。
【００１５】
親機の形状 子機の形状 説明図
円形 楕円形 図７
楕円形 円形 図８
円形 矩形 図９
矩形 円形 図１０
矩形 矩形 図１１
楕円形 楕円形 図１２
【００１６】
【本発明の効果】
本発明の断面積の異なる地下構造物の施工方法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。
＜イ＞１台の親機１と、その内部に収納可能な１台の子機２によって、断面が繰り返し変化する地下構造物の施工が可能である。
したがってきわめて経済的な施工を行うことができる。
＜ロ＞一部を地上から開削して行う施工方法に比較して、狭い縦坑３を設置するだけで断面の変化に対応することができる。
したがって、用地の使用に多くの制限が加わる都市部での施工には特に適している。
＜ハ＞子機２の到達する縦坑３で、親機１を待機させ、子機２を親機１の貫通路１１に収納したのちに親機１、子機２が一体で掘進してゆく方法である。
したがって親機１と子機２の合体、および親機１から子機２の分離の作業が容易であり、特別な作業を必要とせず、施工能率の高いものである。
＜ニ＞待機している親機の内部に子機が進入することでただちに大断面のトンネルの掘進を開始することができ、親機から子機が抜け出すだけで、ただちに小断面のトンネルの掘進を開始することができる。
このような効果が得られるのは、特に親機が子機の到着を待機している構成を採用し、親機への子機の挿入、抜け出しによって施工する方法を採用したからである。他の方法によっては本発明のように迅速に断面の変化に対応することはできない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の断面積の異なる地下構造物の施工方法において、親機を転送する状態の実施例の説明図。
【図２】親機から子機が発進する状態の説明図。
【図３】施工順序の説明図。
【図４】施工順序の説明図。
【図５】施工順序の説明図。
【図６】他の実施例の説明図。
【図７】他の実施例の説明図。
【図８】他の実施例の説明図。
【図９】他の実施例の説明図。
【図１０】他の実施例の説明図。
【図１１】他の実施例の説明図。
【図１２】他の実施例の説明図。

Claims (3)

1. 前面に掘削用のカッターを設け、かつ内部に子機を収納できるだけの貫通路を有するシールド掘進機を親機として使用し、
   前記親機の貫通路に収納するシールド掘進機を子機として使用し、
   地下構造物の断面の変化する位置には縦坑を開口し、
   地下構造物の断面の大きい部分では親機のカッターに子機のカッターを嵌合して一体となったカッターを回転して掘進を行い、
   地下構造物の断面が大きい部分から小さい部分に変化する位置に開口した縦坑では親機から子機を発進し、
   地下構造物の断面が小さい部分では子機のみによって掘進を行い、
   子機の抜け出した親機は縦坑から地上に引き上げ、地下構造物の断面が小さい部分から大きい部分に変化する位置に開口した縦坑で待機させ、
   親機の待機する縦坑に到達した子機を親機の貫通路に進入させ、一体となった親機と子機によって断面の大きい部分の掘進を行う、
   断面積の異なる地下構造物の施工方法。
2. 前面に掘削用のカッターを設け、かつ内部に子機を収納できるだけの貫通路を有するシールド掘進機を親機として使用し、
   前記親機の貫通路に収納するシールド掘進機を子機として使用し、
   地下構造物の断面の変化する位置には縦坑を開口し、
   地下構造物の断面の大きい部分では親機のカッターに子機のカッターを嵌合して一体となったカッターを回転して掘進を行い、
   地下構造物の断面が大きい部分から小さい部分に変化する位置に開口した縦坑では親機から子機を発進し、
   地下構造物の断面が小さい部分では子機のみによって掘進を行い、
   子機の抜け出した親機は分割して縦坑から運搬し、地下構造物の断面が小さい部分から大きい部分に変化する位置に開口した縦坑で再度組み立てた後に待機させ、
   親機の待機する縦坑に到達した子機を親機の貫通路に進入させ、一体となった親機と子機によって断面の大きい部分の掘進を行う、
   断面積の異なる地下構造物の施工方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の断面積の異なる地下構造物の施工方法において、
   前記地下構造物の断面の大きい部分は地下鉄の駅部であり、
   前記地下構造物の断面の小さい部分は地下鉄の線路部である、
   断面積の異なる地下構造物の施工方法。

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