JP2779680B2 - 水底トンネルの施工方法および水中掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は施工性に優れたオープンシールドトンネルの
施工技術に関する。

〈従来の技術〉 水底トンネルの施工方法としては、シールド掘進機を
使用するシールド工法や陸上で製作したトンネルの一部
（トンネルエレメント）をトンネルのトレンチに沈めな
がら順次トンネルを延長していく沈埋工法などが知られ
ている。

〈本発明が解決しようとする問題点〉 前記した従来の施工技術にはつぎのような問題点があ
る。

〈イ〉 シールド工法にあってはトンネル径の1.5倍以
上の土被りをとることにより、トンネル延長が長くな
る。

土被りをこれより小さくするとトンネルが浮上する問
題を生じたり、セグメントに土圧のアンバランスによる
曲げ応力が発生し、セグメント構造に問題を生じる。

〈ロ〉 沈埋工法の場合、トレンチの浚渫や沈設後の埋
戻等で大量の土砂を取り扱う。

そのため、残土処分地の問題や海水汚濁の問題が発生
する。

その他に函体を製作するためのドッグヤードを必要と
し、さらに沈埋工法は海上作業が多いことから航行船舶
の障害にもなり易い問題がある。

〈本発明の目的〉 本発明は以上の問題点を解決するために成されたもの
で、その目的とするところは簡単な改良を加えた水中掘
進機を用いることで、施工性に優れ、施工期間を大幅に
短縮できる、水底トンネルの施工技術を提供することに
ある。

〈問題点を解決するための手段〉 即ち本発明は水底近くにトンネルを施工する方法にお
いて、トンネル構成材であるリングピース搬入用の開閉
自在の搬入口を有する水中掘進機を使用し、既設トンネ
ルの先端開口部を着脱自在の止水壁で閉塞した後、水上
から前記水中掘進機内へリングピースを吊り込み、水中
掘進機の搬入口を閉じて水中掘進機内を排水し、水中掘
進機内でリングピースを既設トンネルの先端部へ接続し
ながら水底トンネルを構築することを特徴とする、水底
トンネルの施工方法である。

さらに本発明はシールド本体と、既設トンネルから反
力を得て掘進する複数のシールドジャッキと、掘削手段
と削土排出手段とを備えた掘進機において、シールド本
体の一部にトンネル構成材であるリングピース搬入用の
開口部を有し、前記開口部の外側に、止水を図りながら
シールド本体内にリングピースを導入するための開閉自
在のゲートを配備すると共に、シールド本体内の掘削部
への浸水を阻止する止水壁を装備することを特徴とす
る、水中掘進機である。

〈本発明の説明〉 以下、図面を参照しながら本発明について説明する。

〈イ〉水中掘進機 第１図に本発明に係る水中掘進機を示す。

この水中掘進機は、水上からトンネルの組ピースを搬
入し、水中掘進機内でトンネルを組み立てながら掘進す
ることを特徴とする。

水中掘進機はシールド本体１と、既設トンネル２から
反力を得てシールド本体１に掘進力を与える複数のシー
ルドジャッキ３と、掘削手段と削土排出手段を備えてい
ることは従来のシールド掘進機と同様である。

本発明に係る水中掘進機はシールド本体１の一部、す
なわち外殻の上半部に開口部４を有すると共に、この開
口部４の外側に開閉自在の水密ゲート５を装備してい
る。

開口部４は、トンネルの輪切り形状を呈するリングピ
ース2a、2b…をシールド本体１内に導入するための開口
である。

さらに、シールド本体１の途中には水中掘進機の掘削
部に浸水しないようにバルクヘッド７が設けられてい
る。

特に、バルクヘッド７を貫通するシールドジャッキ３
の貫通箇所は十分に止水を図っておく必要がある。

また、従来の水中掘進機はセグメントを保持して組み
立てるためのエレクタ装置と呼ばれる組立装置を具備し
ているが、本発明に係る水中掘進はこの種の組立装置を
具備しない。

尚、第１図中、８は搬入ガイド、９は排土管である。

10は既設トンネル２の先端に取り付けた着脱自在のバ
ルクヘッド、11既設トンネル２に被せた覆土、12は水底
である。

バルクヘッド10はリングピースの組付け時に作業の障
害とならないよう、既設トンネル２の内径より若干大き
い径に設定しておく。

〈ロ〉水密ゲート 水密ゲート５は、リングピース2a、2b…の搬入時に開
き、リングピース2a、2b…の搬入を完了したら開口部４
を閉じて浸水の防止を図る目的のゲートである。

水密ゲート５は、円弧板をジャッキ力でスライド自在
に設けて構成するなど、公知のゲート装置を適用でき
る。

〈ハ〉リングピース 従来のセグメントは円弧状であるが、本発明ではトン
ネルを一定幅で輪切りしたリング状のリングピース2a、
2b…を使用する。

〈作用〉 つぎに水底トンネルの施工方法について説明する。

〈イ〉掘進、排土、覆土（第１図） 掘削と並行して既設トンネル２から反力を得て掘進す
る工程や、削土をシールド本体１へ排土する工程は、従
来のシールド掘進機と同様である。

ただ、水底の浅部を掘進する関係上、既設トンネル２
の上部が露出した状態となるから、順次水上から覆土11
する必要がある。

覆土10は削土を利用するか、或は別途の掘削装置で集
めた周辺土砂を利用するとよい。

尚、既設トンネル２の底部や側部の外周の空隙部には
モルタル等を注入しておく。

〈ロ〉リングピースの吊り込み（第１図） 既設トンネル２の先端部（リングピース2bの端部）に
バルクヘッド10を取り付けておく。

予め既設トンネル２内に水を入れておき、そしてシー
ルド本体１の水密ゲート５を開ける。

水密ゲート５を開けると、開口部４を経てシールド本
体１内へ浸水してくるが、その浸水範囲は両バルクヘッ
ド７、10間にのみであり、シールド本体１の掘削部側へ
浸水することはない。

この状態で、陸上で或は水上の船上で製作したリング
ピース2cを、開口部４を挿通してシールド本体１内に完
全に吊り込んだ後、吊りワイヤを外す。

本発明の掘進機は公知のクレーンなどを利用してリン
グピース2cの位置決めを行えるので、従来のようなエレ
クタ装置が不要である。

また、シールド本体１の前面（カッタ面）側に作用す
る水圧が、シールド本体１を既設トンネル２の発進側に
後退させようとする。

ところが、両バルクヘッド７、10間に密封された間隙
水が前面に作用する力に対抗して、シールド本体１の後
退を阻止する。

つぎに、シールドジャッキ３を利用して吊り込んだリ
ングピース2cを既設トンネル２の先端部のリングピース
2bへ押し付ける。

〈ハ〉排水（第２図） つづいて、水密ゲート５を閉じ、シールド本体１内の
両バルクヘッド７、10間に介在する水を排水する。

この排水作業は既設トンネル２側またはシールド本体
１の掘削部側に図示しない排水ポンプを配置しておき、
この排水ポンプの吸引側のホースを何れかのバルクヘッ
ド７、10に貫通してセットしておけば容易に排水でき
る。

〈ニ〉掘進（第３図） 排水作業が完了したらシールドジャッキ３を伸長し、
既設トンネル２から反力を得ながら、シールド本体１を
１ピースまたは数ピース分だけ掘進する。

〈ホ〉ジョイント施工、バルクヘッドの移動（第４図） 既設トンネル２の先端部のリングピース2b、2c間に位
置するバルクヘッド10を取り外し、リングピース2cの最
先端へ付け替える。

この作業と並行して、リングピース2b、2c間をPCボル
ト或はPCケーブルなどで締め付け連結する。

リングピース2b、2cの締結間の空隙部にコンクリート
やモルタルなどの充填材13を充填する。

つぎに水密ゲート５を開けてつぎのリングピースを吊
り込み、既述の工程を繰り返しながら所定の長さまでト
ンネルを施工する。

〈本発明の効果〉 本発明は以上説明したようになるから次の効果が得ら
れる。

〈イ〉 水中掘進機内に吊り込んだリングピースをトン
ネル先端に接続した直後に水中掘進機を発進できるので
施工性に優れ、工期の大幅な短縮が図れる。

〈ロ〉 水密ゲートの構造の簡略化を図れる。

〈ハ〉 リングピースの吊り込み時において、両バルク
ヘッド間に介在する間隙水が一時的にシールド本体の前
面に作用する水圧に対抗して水中掘進機の後退を有効に
阻止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図：水中掘進機の断面図 第２図：バルクヘッド間の排水工程を説明するための水
中掘進機の断面図 第３図：掘進工程を説明するための水中掘進機の断面図 第４図：バルクヘッドの移動を説明するための水中掘進
機の断面図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/06 331 E02D 29/063 E02D 29/073

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水底近くにトンネルを施工する方法におい
   て、 トンネル構成材であるリングピース搬入用の開閉自在の
   搬入口を有する水中掘進機を使用し、 既設トンネルの先端開口部を着脱自在の止水壁で閉塞し
   た後、 水上から前記水中掘進機内へリングピースを吊り込み、 水中掘進機の搬入口を閉じて水中掘進機内を排水し、 水中掘進機内でリングピースを既設トンネルの先端部へ
   接続しながら水底トンネルを構築することを特徴とす
   る、 水底トンネルの施工方法。
2. 【請求項２】シールド本体と、既設トンネルから反力を
   得て掘進する複数のシールドジャッキと、掘削手段と削
   土排出手段とを備えた掘進機において、 シールド本体の一部にトンネル構成材であるリングピー
   ス搬入用の開口部を有し、 前記開口部の外側に、止水を図りながらシールド本体内
   にリングピースを導入するための開閉自在のゲートを配
   備すると共に、 シールド本体内の掘削部への浸水を阻止する止水壁を装
   備することを特徴とする、 水中掘進機。