JP3879105B2 - 既設トンネルへのシールド接続工法 - Google Patents

Description

本発明は、既設トンネルに対し、これと交差する方向に新設のシールドトンネルをドッキングさせるための既設トンネルへのシールド接合工法に関する。

従来、既設のトンネルに対し、これより小径の新設トンネルをドッキングさせる工法として、図８〜図１０に示すように新設トンネル１のシールド掘進機２のスキンプレート２ａの内周位置に、先端に切削用ビット３を固定したカッターリング４を旋回させつつ前進できるように設置しておき、既設トンネル５に接近した位置で、シールド掘進機２を停止させた状態で、カッターリング４を回転させつつ前進させ、既設トンネルの覆工５ａを円形に切断し、然る後、カッターリング４内を既設トンネル５側から撤去し、カッターリング４及びスキンプレート２ａを残してシールド掘進機内部を解体し、内周面に覆工１ａを形成する方法がある（例えば特許文献１）。
特開平１０−２８０８６７号公報

上述の如き従来の工法においては、既設トンネルに土圧や水圧が半径方向に作用してバランスを保っているものであるため、新設トンネルの接合に際する覆工切削によってこのバランスが崩れ、危険な状態に至る場合がある。

また、カッターリングを回転させ、その先端の切削用ビットにより切削しつつ前進させる場合、切削溝とカッターリングの競り合いを防止するとともに、切削屑を流し出す必要から、カッターリングの厚さより大きい幅となるように、切削溝をオーバーカットする必要がある。このためカッターリング外周面と切削溝内面との間に隙間ができ、切削完了時に、この隙間を地下水が走りトンネル内に出水を生じさせることとなり、その出水の処理及び止水に多くの労力を要するという問題が発生する。

本発明はこのような従来の問題に鑑み、既設トンネルの覆工を、そのバランスを崩さずに安定した状態を維持させつつ切削でき、また、切削完了後の止水が、トンネル内に出水させることなく、容易にかつ完全に行うことができる既設トンネルへのシールド接続工法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための本発明の特徴は、先端に切削用ビットを備えた回転自在なカッターリングを有するシールド掘進機を使用し、既設トンネルと交差する方向の新設トンネルを掘削し、前記既設トンネルに接近した位置で前記カッターリングを前進させて既設トンネルの覆工を切削することにより貫通孔を形成する既設トンネルへのシールド接続工法において、前記既設トンネルの新設トンネル接続位置内面に、該既設トンネル覆工の前記カッターリングによる切削が完了した状態時に該カッターリングの先端が既設トンネル内に突出しない厚さのコンクリート又はこれと同程度の強度を有する合成樹脂材料による盛り付け材層を予め形成しておき、前記カッターリングによって既設トンネルの覆工及び盛り付け材層の途中までを切削後、該既設トンネルの覆工及び盛り付け材層のカッターリング内側を撤去して貫通孔を開口させることにある。

上述のように、本発明に係る既設トンネルへのシールド接続工法においては、既設トンネルの新設トンネル接続位置内面に、該既設トンネル覆工のカッターリングによる切削が完了した状態時に、該カッターリングの先端が既設トンネル内に突出しない厚さのコンクリート又はこれと同程度の強度を有する合成樹脂材料による盛り付け材層を予め形成しておき、これを前記カッターリングによって切削するようにしたことにより、新設トンネル接続位置の覆工を盛り付け材層にて補強し、安定化させた状態で切削がなされることとなり、安全に切削作業がなされる。

次に本発明の実施の形態を図１〜図７について説明する。

図において、１０は既設トンネルであり、１１は既設トンネルに対してドッキングさせようとする新設トンネル、１２は新設トンネル掘進用のシールド掘進機である。

シールド掘進機１２は、スキンプレート１２ａの内側に、前方に押し出すことができるカッターリング１４を備えている。このカッターリング１４の先端には該カッターリングの厚さより内側及び外側をオーバーカットする切削用のビット１５が固定されているとともに、図示してないが、先端より切削時の冷却及び切削屑を排出させるための水を噴射できるようになっている。

カッターリング１４は図には示していないがカッターヘッド１３とともに回転され、押し出し手段によってスキンプレート１２ａの前方側に押し出し動作可能に組み込まれている。

次に、上記シールド掘進機を使用したシールド接続工法について説明する。

カッターリングによる切削に先立ち、図１、図２に示すように、既設トンネル１０の接続位置内面に、コンクリートを盛り付けた盛り付け材層１６を設置する。この盛り付け材層１６はカッターリング１４の前進によって既設トンネル１０の覆工１０ａ部分の切断が完了した状態のとき、該カッターリング１４の先端側に一定以上の厚さが残る厚さ及び広さに成形する。

また、盛り付け材層１６は、コンクリートを打設することによって形成するものであり、そのコンクリートの打設に際し、その内部に止水材注入用のパイプ１７を切断予定位置に、一定間隔毎に埋設する。このパイプ１７は、図４に示すように、Ｕ字状の折り返し部分１７ａがカッターリング１４によって切断され、その切断部分がカッターリング１４の前進によって形成される円形の切削溝１８の半径方向の内外面に開口されるように埋設しておく。このパイプ１７には、両端のトンネル内導出部１７ｂ，１７ｂにバルブ１９、１９を設けておく。

このようにして盛り付け材層１６を形成し、既設トンネル１０を内部から補強した状態で、図３に示すように、カッターリング１４を旋回させつつ前進させて、残りの地山及び既設トンネル１０の覆工１０ａを切断し、盛り付け材層１６に円形の切削溝１８を形成する。このようにして既設トンネル１０の覆工１０ａが完全に切断された後、盛り付け材層１６を更に切り進めることにより、止水材注入用のパイプ１７の折り返し部分１７ａが切断される。

尚、このパイプ１７の切断は、該パイプの一端のバルブ１９を開くことにより、該パイプ１７がカッターリング１４によって切断されると切削用の冷却水が噴出し、切断を確認することができ、確認後バルブを閉じる。

このようにしてパイプ１７が切断されるのを確認してカッターリング１４による切削を停止させる。このときカッターリング１４は既設トンネル１０内の盛り付け材層１６を円形に切削した切削溝１８内に先端が挿入された状態で既設トンネル１０とスキンプレート１２ａとの間に掛け渡された状態となる。

然る後、図４に示すように、カッターリング１４の外周面側に開口されたパイプ１７より止水材２１を注入する。これによって、止水材２０がカッターリング１４の外面側と切削溝１８との隙間に充填され、既設トンネル覆工１０ａとカッターリング外周面間が止水される。

この止水作業が完了した後、図５に示すように、盛り付け材層１６のカッターリング内側部分を、既設トンネル１０内から、人力又は掘削機を使用して破壊し、該カッターリング内の既設トンネル覆工１０ａ及び地山土砂を除去し、カッターリング１４及びスキンプレート１２ａを残してシールド掘進機１２を解体して搬出する。尚、上述した盛り付け材層１６カッターリング内側部分の除去前に、シールド掘進機１２を解体し、新設トンネル１１内側から既設トンネル覆工１０ａ及び前記盛り付け材層１６を除去してもよい。

然る後、図６に示すように、スキンプレート１２ａ及びカッターリング１４内に必要な覆工１１ａを形成して既設、新設の両トンネル１０，１１の接続を完了する。

前述の例では、止水材注入用のパイプ１７をＵ字状に折り返して埋設しているが、図７に示すように、カッターリングの内周面側になるよう切削溝１８に交差させる位置に埋設し、その一端側を埋め殺し、他端側を既設トンネル１０内に導出させてもよい。

また、盛り付け材層１６には、コンクリート又はこれと同等程度の強度を有する合成樹脂材料が使用できる。

本発明に係るシールド接続工法におけるカッターリングによる切削前の状態を示す断面図である。 同上の盛り付け材層部分を示す正面図である。 同上のカッターリングによる切削状態を示す断面図である。 同上の裏込め材注入状態を示す拡大断面図である。 同上の裏込め材層除去工程を示す断面図である。 同上の新設トンネル接続完了状態を示す断面図である。 本発明方法に使用する裏込め材注入用パイプの他の例を示す断面図である。 従来方法の接続前の状態を示す断面図である。 同上のカッターリングによる切削状態を示す断面図である。 同上の接続完了状態の断面図である。

符号の説明

１０ 既設トンネル
１０ａ 覆工
１１ 新設トンネル
１１ａ 覆工
１２ シールド掘進機
１２ａ スキンプレート
１３ カッターヘッド
１４ カッターリング
１５ ビット
１６ 盛り付け材層
１７ パイプ
１７ａ 折り返し部
１７ｂ トンネル内導出部
１８ 切削溝
１９ バルブ
２０ 止水材

Claims (1)

1. 先端に切削用ビットを備えた回転自在なカッターリングを有するシールド掘進機を使用し、既設トンネルと交差する方向の新設トンネルを掘削し、前記既設トンネルに接近した位置で前記カッターリングを前進させて既設トンネルの覆工を切削することにより貫通孔を形成する既設トンネルへのシールド接続工法において、
   前記既設トンネルの新設トンネル接続位置内面に、該既設トンネル覆工の前記カッターリングによる切削が完了した状態時に該カッターリングの先端が既設トンネル内に突出しない厚さにコンクリート又はこれと同程度の強度を有する合成樹脂材料を盛り付けた盛り付け材層を予め形成しておき、前記カッターリングによって既設トンネルの覆工及び盛り付け材層の途中までを切削後、該既設トンネルの覆工及び盛り付け材層のカッターリング内側を撤去して貫通孔を開口させることを特徴としてなる既設トンネルへのシールド接続工法。

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