JP2918428B2 - Excavation method of large diameter tunnel - Google Patents
Excavation method of large diameter tunnelInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、たとえば多車線トンネ
ルなどのように一度に掘削できないような大口径トンネ
ルの掘削工法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for excavating a large-diameter tunnel such as a multi-lane tunnel which cannot be excavated at one time.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、大口径トンネルや大型地下構造物
の構築壁の形成方法として、たとえば特開昭５９−１８
８９６号公報に開示されるように、円形断面断面のシー
ルド掘進機により多数のトンネルを、一部が重なるよう
に掘削して連続させ、トンネル内に組立られたセグメン
トにより、円形線に沿う外周壁を構築した後、内部の土
砂を取り除く方法が提案されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming a construction wall of a large-diameter tunnel or a large underground structure, for example, JP-A-59-18 / 1984
As disclosed in Japanese Patent Publication No. 896, a large number of tunnels are excavated so as to partially overlap with each other by a shield excavator having a circular cross section, and the outer wall along a circular line is formed by a segment assembled in the tunnel. After the construction, a method of removing the soil inside has been proposed.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来構造
では、互いに重なり合う部分が無負荷となってシールド
掘進機の運転が難しく、しかもセグメントの構造が複雑
になって組立に時間がかかるという問題がある。However, in the above-mentioned conventional structure, there is a problem in that the overlapped portions have no load, so that the operation of the shield machine is difficult, and the structure of the segments is complicated, and the assembly takes time. is there.
【０００４】ところで、近年たとえば特開平４−２８１
９９５号公報などには矩形断面のトンネルを掘削できる
シールド掘進機が提案されており、この矩形断面のトン
ネルを外周壁に沿って連続して配置することにより、重
なり合う部分がなく連続した外周壁を形成することがで
きる。しかし、矩形断面の各辺が直線状であることか
ら、円弧状に矩形断面のトンネルを配置した場合には、
外周側ほど広がる隙間ができるため、充填剤でこの隙間
を埋める必要があり、コスト高になったり、強度が確保
できないという問題があった。In recent years, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-281
The like 995 JP have been proposed shield machine can excavate the rectangular cross-section tunnel by arranging continuously along a tunnel of rectangular cross-section on the outer peripheral wall, a continuous outer peripheral wall without overlapping portion Can be formed. However, since each side of the rectangular cross section is linear, if a tunnel with a rectangular cross section is arranged in an arc shape,
Since there is a gap that expands toward the outer periphery, it is necessary to fill the gap with a filler, which raises costs and increases strength.
【０００５】本発明は、上記問題点を解決して、シール
ド掘進機により多数の小口径トンネルを大口径トンネル
の外形線に沿って配置し、これらトンネルの覆工体によ
り大口径の外周壁を構築しても、小口径トンネルの掘削
部分が重なり合うこともなく、また小口径トンネル間の
間隙を小さくできてコストや強度の面で有利な大口径ト
ンネルの掘削方法を提供することを目的とする。[0005] The present invention is to solve the above problems, a large number of small-diameter tunnel disposed along the outline of the large diameter tunnel with the shield machine, the outer peripheral wall of the large diameter by the lining of these tunnels It is an object of the present invention to provide a method for excavating a large-diameter tunnel, which does not overlap the excavated portions of the small-diameter tunnel even when constructed, and which can reduce the gap between the small-diameter tunnels and is advantageous in terms of cost and strength. .
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の第１の手段は、シールド本体の前部で、シ
ールド軸心回りに回転自在な回転軸筒に、所定量偏心し
た軸心回りに回転自在な筒状回転体を配置し、この回転
軸体の前部に、長さが等しい３本のアーム状カッタが等
角度置きに放射状に突設されたカッターヘッド、または
正面視形状がルーロの三角形と同一形状のカッターヘッ
ドを設け、前記筒状回転体に回転軸体を回転させる第１
回転駆動装置を設けるとともに、シールド本体側に、上
記筒状回転体を回転軸体の回転方向とは逆方向にかつ３
倍の速度で回転させる第２回転駆動装置を設けたシール
ド掘進機であって、前記回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／
２）／cos 30°−（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッタ
ーヘッドの外端間の直線距離を表す）よりも短い距離に
設定して各辺が外側に膨らむ矩形断面の小口径トンネル
を掘削可能な第１シールド掘進機と、前記回転軸体の偏
心量を、［（Ｌ／２）／cos 30°−（Ｌ／２）］（但
し、Ｌは各カッターヘッドの外端間の直線距離を表す）
よりも長い距離に設定して各辺が内側に凹む矩形断面の
小口径トンネルを掘削可能な第２シールド掘進機とを使
用し、前記第１シールド掘進機および第２シールド掘進
機を、大口径トンネルの外形線に沿って交互に配置し
て、小口径トンネルを掘削し、これら小口径トンネルを
覆工した覆工体により大口径トンネルの外形線に沿って
連続する外形壁を構築した後、外形壁内部の土砂を取り
除くものである。In order to solve the above problems, a first means of the present invention is to displace a predetermined amount of eccentricity at a front portion of a shield body to a rotary shaft cylinder rotatable around a shield axis. A cutter head in which a cylindrical rotary body rotatable around the axis is arranged, and three arm-shaped cutters having the same length are radially protruded from the front part of the rotary shaft at equiangular intervals, or a front face. First, a cutter head having the same shape as the triangular shape of the ruler is provided, and a rotary shaft is rotated by the cylindrical rotary body.
A rotary drive device is provided, and the cylindrical rotary body is mounted on the shield main body side in a direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft body.
A shield excavator provided with a second rotation driving device that rotates at twice the speed, wherein the amount of eccentricity of the rotary shaft body is [(L /
2) / cos 30 ° − (L / 2)] (where L represents a straight line distance between the outer ends of the cutter heads), and a small-diameter rectangular cross section in which each side bulges outward. The amount of eccentricity of the first shield excavator capable of excavating a tunnel and the rotation shaft body is represented by [(L / 2) / cos 30 °-(L / 2)] (where L is the distance between the outer ends of the cutter heads). Represents the linear distance of
And a second shield excavator capable of excavating a small-diameter tunnel having a rectangular cross-section in which each side is depressed inward at a longer distance than the first shield excavator and the second shield excavator. After arranging alternately along the outline of the tunnel, excavating small-diameter tunnels, and constructing an external wall continuous along the outline of the large-diameter tunnel with the lining body lining these small-diameter tunnels, It removes earth and sand inside the external wall.
【０００７】また第２の手段は、シールド本体の前部
で、シールド軸心と平行な回転軸心回りに回転自在な一
対の筒状回転体に、所定量偏心した軸心回りに回転自在
な回転軸体をそれぞれ配置し、これら回転軸体の前部
に、それぞれ長さが等しい３本のアーム状カッタが等角
度置きに放射状に突設された２組のカッターヘッド、ま
たはそれぞれ正面視形状がルーロの三角形と同一形状の
２組のカッターヘッドを設け、前記各筒状回転体に回転
軸体を回転させる第１回転駆動装置を設け、シールド本
体側に、上記筒状回転体を回転軸体の回転方向とは逆方
向にかつ３倍の速度で回転させる第２回転駆動装置をそ
れぞれ設け、前記一方の回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／
２）／cos 30°−（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッタ
ーヘッドの外端間の直線距離を表す）よりも短い距離に
設定して各辺が外側に膨らむ矩形断面の小口径トンネル
を掘削可能とするとともに、前記他方の回転軸体の偏心
量を、［（Ｌ／２）／cos 30°−（Ｌ／２）］（但
し、Ｌは各カッターヘッドの外端間の直線距離を表す）
よりも長い距離に設定し、辺が外側に膨らむ矩形断面の
前記小口径トンネルに隣接して、各辺が内側に凹む矩形
断面の小口径トンネルを掘削可能とし、このシールド掘
進機を、第１カッターヘッドおよび第２カッターヘッド
が大口径トンネルの外形線に沿う姿勢で小口径トンネル
を掘削し、これら小口径トンネルを大口径トンネルの外
形線に沿って複数本連続して形成し、これら小口径トン
ネルを覆工した覆工体により外形線に沿って連続する外
形壁を構築した後、外形壁内部の土砂を取り除くもので
ある。A second means is to provide a pair of cylindrical rotating bodies which are rotatable around a rotation axis parallel to the shield axis at a front portion of the shield main body, and are rotatable about an axis decentered by a predetermined amount. Two sets of cutter heads in which three rotating shafts are arranged, and three arm-shaped cutters each having the same length are radially protruded at equal angles at the front of these rotating shafts. Is provided with two sets of cutter heads having the same shape as the ruler triangle, a first rotation drive device for rotating the rotary shaft body on each of the cylindrical rotary bodies, and the cylindrical rotary body on the shield body side. A second rotation driving device for rotating the rotating shaft in a direction opposite to the rotating direction of the body and at a speed three times faster is provided, and the amount of eccentricity of the one rotating shaft is set to [(L /
2) / cos 30 ° − (L / 2)] (where L represents a straight line distance between the outer ends of the cutter heads), and a small-diameter rectangular cross section in which each side bulges outward. The tunnel can be excavated, and the amount of eccentricity of the other rotary shaft body is set to [(L / 2) / cos 30 °-(L / 2)] (where L is a straight line between the outer ends of the cutter heads). Represents distance)
Is set to a longer distance, and a small-diameter tunnel having a rectangular cross-section in which each side is depressed inward can be excavated adjacent to the small-diameter tunnel having a rectangular cross-section whose sides bulge outward. The cutter head and the second cutter head excavate small-diameter tunnels in a posture along the outline of the large-diameter tunnel, and form a plurality of these small-diameter tunnels continuously along the outline of the large-diameter tunnel. After the outer wall continuous along the outer line is constructed by the lining body covering the tunnel, earth and sand inside the outer wall are removed.
【０００８】[0008]
【作用】上記構成によれば、第１シールド掘進機および
第２シールド掘進機により、大口径トンネルの外形線に
沿って、辺が膨らむ矩形状断面のトンネルと、辺が凹む
矩形状断面のトンネルを交互に並べて掘削し、各トンネ
ルの覆工体により外形壁を形成するので、隣接する矩形
状断面のトンネル間の隙間を小さくして間隙に詰める充
填剤の量を大幅に削減することができ、また凹凸が噛み
合わされることから、外形壁の強度を増大することがで
きる。さらに小口径トンネルもそれぞれ湾曲面で構成さ
れることから、辺が直線状のトンネルに比べて覆工体の
強度も大幅に増強することができる。According to the above construction, the first shield excavator and the second shield excavator are used to form a tunnel having a rectangular cross section having a bulging side and a tunnel having a rectangular cross section having a concave side along the outline of the large diameter tunnel. Since the outer walls are formed by alternately digging and lining the tunnels, the gap between adjacent rectangular cross-section tunnels can be reduced, greatly reducing the amount of filler filling the gaps. In addition, since the unevenness is engaged, the strength of the outer wall can be increased. Further, since the small-diameter tunnels are also each formed of a curved surface, the strength of the lining body can be greatly enhanced as compared with a tunnel having a straight side.
【０００９】また第２の手段によれば、辺が膨らむ矩形
状断面のトンネルと、辺が凹む矩形状断面のトンネルを
一度に掘削できる２組のカッターヘッドを備えたシール
ド掘進機を使用するので、掘削効率を倍増できるととも
に、止水処理が必要な覆工体間の間隙数も半減でき、さ
らに隣接するトンネル同士は膨らむ辺と凹む辺が噛み合
って一体化させることができるので、強度も大幅に増大
させることができる。Further, according to the second means, a tunnel machine having a rectangular cross section with bulging sides and a shield machine having two sets of cutter heads capable of excavating a tunnel with a rectangular cross section having concave sides at a time is used. In addition to doubling the excavation efficiency, reducing the number of gaps between the linings that require water stoppage treatment by half, and the adjacent tunnels can be integrated by bulging sides and concave sides meshing together, resulting in significant strength Can be increased.
【００１０】[0010]
【実施例】以下、本発明に係る大口径トンネルの掘削工
法の第１実施例を図１〜図６に基づいて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of a method for excavating a large-diameter tunnel according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００１１】この掘削工法は、図１に示すように、矩形
断面でかつ各辺が膨らむ小口径トンネルＴ１を掘削する
第１シールド掘進機Ｘと、矩形断面でかつ各辺が凹む小
口径トンネルＴ２を掘削する第２シールド掘進機Ｙとを
使用し、大口径トンネルＴ０の外形線Ｋに沿って第１シ
ールド掘進機Ｘによる小口径トンネルＴ１と、第２シー
ルド掘進機ＹによるトンネルＴ２とを交互に掘削し、図
２，図３に示すように、各小口径トンネルＴ１、Ｔ２内
にセグメントＳ１，Ｓ２を組み立てて覆工した覆工体Ｆ
１，Ｆ２により、大口径トンネルＴ０の外形壁Ｕを構築
し、さらに外形壁Ｕ内の土砂を除去することにより、大
口径のたとえば円形トンネルＴ０を形成するものであ
る。As shown in FIG. 1, this excavation method includes a first shield machine X for excavating a small-diameter tunnel T1 having a rectangular cross section and each side bulging, and a small-diameter tunnel T2 having a rectangular cross section and each side being concave. Using a second shield excavator Y for excavating a small tunnel T1 by the first shield excavator X and a tunnel T2 by the second shield excavator Y alternately along the outline K of the large diameter tunnel T0. 2, and as shown in FIGS. 2 and 3, a lining body F obtained by assembling and lining the segments S1 and S2 in each of the small-diameter tunnels T1 and T2.
1 and F2, the outer wall U of the large diameter tunnel T0 is constructed, and the earth and sand in the outer wall U are removed to form a large diameter, for example, a circular tunnel T0.
【００１２】まず、図４，図５を参照して第１シールド
掘進機Ｘを説明する。図４において、１はシールド掘進
機のシールド本体で、その内部の中心前方位置には、円
筒支持体２が隔壁３およびリングガーダ４を介して取り
付けられるとともに、この円筒支持体２の中央空間部に
は、シールド軸心Ｏから所定の偏心量β１でもって偏心
した位置で、水平前後方向の貫通穴５が形成された筒状
回転体６が軸受７を介してシールド軸心Ｏを中心に回転
自在に設けられている。First, the first shield machine X will be described with reference to FIGS. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a shield body of a shield machine, and a cylindrical support 2 is attached to a central front position of the shield machine via a partition wall 3 and a ring girder 4, and a central space of the cylindrical support 2 is provided. In a position eccentric from the shield axis O by a predetermined amount of eccentricity β1, a cylindrical rotating body 6 having a through hole 5 in the horizontal front-rear direction rotates around the shield axis O via a bearing 7 It is provided freely.
【００１３】この筒状回転体６の貫通穴５内には、さら
に軸受８を介して回転軸体９が回転自在に配置されてお
り、またこの回転軸体９の前端部には、図５に示すよう
に、120 度置きに３本の長さがそれぞれ等しいアーム状
カッタ１０が放射状に突設されてなるカッタヘッド１１
が設けられている。すなわち、このカッタヘッド１１の
回転中心は、シールド本体１の中心に対して、距離β１
分だけ偏心した位置に設けられていることになる。A rotary shaft 9 is rotatably disposed in the through-hole 5 of the cylindrical rotary body 6 via a bearing 8, and a front end of the rotary shaft 9 As shown in the figure, a cutter head 11 in which three arm-shaped cutters 10 each having the same length are radially projected at every 120 degrees.
Is provided. That is, the center of rotation of the cutter head 11 is distanced from the center of the shield body 1 by a distance β1.
That is, it is provided at a position eccentric by the distance.
【００１４】また、上記の偏心量β１は、Ｌを各カッタ
ーヘッド１１の外端間の直線距離とした場合、下記の
式に示すような値に設定されている。 ０＜β１＜（Ｌ／２）／cos 30°−（Ｌ／２）・・・・ すなわち、上記３本のアーム状カッタ１０の先端を頂点
とするルーロの三角形において、その公転半径［（Ｌ／
２）／cos30 °−（Ｌ／２）］よりも、短い距離に設
定されている。[0014] The above-described eccentricity amount β1, each cutter and L
When the distance is a straight line distance between the outer ends of the head 11, the value is set as shown in the following equation. 0 <β1 <(L / 2) / cos 30 ° − (L / 2) That is, in the ruler triangle having the tips of the three arm-shaped cutters 10 as vertices, the revolution radius [(L /
2) / cos30 ° − (L / 2)].
【００１５】そして、上記筒状回転体６の後部には、取
付ブラケット１２を介して、上記回転軸体９を図５の
（イ）方向に回転させる電気または油圧式の第１駆動モ
ータ（第１回転駆動装置）１３が設けられるとともに、
シールド本体１側のリングガーダ４には、取付ブラケッ
ト１４を介して、上記筒状回転体６を、回転軸体９の回
転方向（イ）とは逆方向（ロ）にかつ３倍の角速度でも
って回転させる電気または油圧式の第２駆動モータ（第
２回転駆動装置）１５が設けられている。An electric or hydraulic first drive motor (first motor) for rotating the rotary shaft 9 in the direction (A) of FIG. 5 through a mounting bracket 12 at the rear of the cylindrical rotary body 6. One rotation drive device) 13 is provided,
On the ring girder 4 on the side of the shield body 1, the cylindrical rotating body 6 is attached to the ring girder 4 via a mounting bracket 14 in a direction (b) opposite to the rotating direction (a) of the rotating shaft body 9 and at an angular velocity three times as large. An electric or hydraulic second drive motor (second rotation drive device) 15 is provided for rotating the motor.
【００１６】すなわち、回転軸体９の後端部には第１従
動側歯車２１が取り付けられるとともに、第１駆動モー
タ１３の出力軸１３ａには、第１従動側歯車２１に噛合
する第１駆動側歯車２２が取り付けられ、また筒状回転
体６の後端部にはリング状の第２従動側歯車２３が取り
付けられるとともに、第２駆動モータ１５の出力軸１５
ａには、第２従動側歯車２３に噛合する第２駆動側歯車
２４が取り付けられている。That is, a first driven gear 21 is attached to the rear end of the rotating shaft body 9, and a first drive gear meshing with the first driven gear 21 is attached to an output shaft 13 a of the first drive motor 13. A side gear 22 is attached, and a ring-shaped second driven gear 23 is attached to a rear end portion of the cylindrical rotary member 6, and an output shaft 15 of the second drive motor 15 is attached.
A second drive-side gear 24 meshing with the second driven-side gear 23 is attached to a.
【００１７】なお、上記取付ブラケット１２のシールド
本体１の中心位置には、各駆動モータ１３，１５への電
源または油圧供給用の回転継手（例えば、スリップリン
グまたは油圧ロータリジョイント）３１が設けられ、ま
た筒状回転体６および円筒支持体２との間並びに回転軸
体９と筒状回転体６との間には、土砂の侵入防止用のシ
ール材３２，３３が設けられている。At the center of the shield main body 1 of the mounting bracket 12, a rotary joint (for example, a slip ring or a hydraulic rotary joint) 31 for supplying power or hydraulic pressure to the drive motors 13 and 15 is provided. Seal members 32 and 33 for preventing intrusion of earth and sand are provided between the cylindrical rotating body 6 and the cylindrical supporting body 2 and between the rotating shaft 9 and the cylindrical rotating body 6.
【００１８】上記構成において、アーム状カッタ１０の
取付中心すなわち回転中心から先端までの距離Ｒに対し
て、回転軸体９の回転中心が描く軌跡の半径距離すなわ
ちシールド本体１の中心に対する貫通穴５の偏心量β１
を適当な値（勿論、式を満足する値）に設定し、回転
軸体９を図５の矢印（イ）方向に所定の角速度（シール
ド本体に対してωの角速度）でもって自転させながら、
筒状回転体６を（ロ）方向にかつ上記角速度の３倍の角
速度（シールド本体に対して３×ωの角速度）でもって
回転させると、回転軸体９の中心は矢印（ハ）で示すよ
うに半径β１の軌跡でもってシールド本体１の中心の回
りを公転することになり、したがって図２に仮想線で示
すように、各アーム状カッタ１０の先端は矩形状でかつ
その辺の中央部が例えばδ１の距離でもって外側に膨ら
んだ軌跡を描くことになるので、各辺の中央部が外側に
膨らんだ矩形状の小口径トンネルＴ１を掘削することが
できる。なお、図５に示すように、アーム状カッタ１０
の回転中心が点ａ〜ｅの間を移動すると、アーム状カッ
タ１０の先端は点Ａ〜Ｅの間を移動することになる。In the above construction, the radial distance of the locus drawn by the rotation center of the rotary shaft 9, that is, the through hole 5 with respect to the center R of the shield body 1 with respect to the mounting center of the arm-shaped cutter 10, that is, the distance R from the rotation center to the tip end. Eccentricity β1 of
Is set to an appropriate value (of course, a value that satisfies the expression), and while rotating the rotating shaft 9 at a predetermined angular velocity (an angular velocity of ω with respect to the shield body) in the direction of the arrow (a) in FIG.
When the cylindrical rotating body 6 is rotated in the direction (b) and at an angular velocity three times the above angular velocity (an angular velocity of 3 × ω with respect to the shield body), the center of the rotating shaft body 9 is indicated by an arrow (c). As shown in FIG. 2, the tip of each of the arm-shaped cutters 10 has a rectangular shape and a central portion of the side, as shown by a virtual line in FIG. Draws a trajectory bulging outward at a distance of, for example, δ1, so that a rectangular small-diameter tunnel T1 in which the center of each side bulges outward can be excavated. Note that, as shown in FIG.
When the center of rotation moves between points a to e, the tip of the arm-shaped cutter 10 moves between points A to E.
【００１９】第２シールド掘進機Ｙは、第１シールド掘
進機Ｘと同一構造で、図６に示すように、Ｌを各カッタ
ーヘッド１１の外端間の直線距離とした場合、貫通穴５
の偏心量β２が、下記の式に示すような値に設定され
ている。 β２＞（Ｌ／２）／cos 30°−（Ｌ／２）・・・・ 上記構成において、アーム状カッタ１０の取付中心すな
わち回転中心から先端までの距離Ｒに対して、回転軸体
９の回転中心が描く軌跡の半径距離すなわちシールド本
体１の中心に対する貫通穴５の偏心量β２を適当な値
（勿論、式を満足する値）に設定し、回転軸体９を図
６の矢印（イ）方向に所定の角速度（シールド本体に対
してωの角速度）でもって自転させながら、筒状回転体
６を（ロ）方向にかつ上記角速度の３倍の角速度（シー
ルド本体に対して３×ωの角速度）でもって回転させる
と、回転軸体９の中心は矢印（ハ）で示すように半径β
２の軌跡でもってシールド本体１の中心の回りを公転す
ることになり、したがって図６に仮想線で示すように、
各アーム状カッタ１０の先端は矩形状でかつその辺の中
央部が例えばδ２の距離でもって内側に凹んだ軌跡を描
くことになるので、各辺の中央部が内側に凹んだ矩形状
の小口径トンネルＴ２を掘削することができる。なお、
図６に示すように、アーム状カッタ１０の回転中心が点
ａ′〜ｅ′の間を移動すると、アーム状カッタ１０の先
端は点Ａ′〜Ｅ′の間を移動することになる。[0019] The second shield machine Y is the same structure as the first shield machine X, as shown in FIG. 6, each of the L cutter
When the straight distance between the outer ends of the head 11 is
Is set to a value as shown in the following equation. β2> (L / 2) / cos 30 ° − (L / 2) In the above-described configuration, the distance R from the center of attachment of the arm-shaped cutter 10, that is, the center of rotation to the tip of the rotating shaft 9 is determined. The radial distance of the locus drawn by the rotation center, that is, the amount of eccentricity β2 of the through hole 5 with respect to the center of the shield body 1 is set to an appropriate value (of course, a value that satisfies the expression), and the rotating shaft 9 is moved by the arrow (a) in FIG. ) Direction, while rotating at a predetermined angular velocity (angular velocity of ω with respect to the shield main body), the cylindrical rotary body 6 is rotated in the (b) direction at an angular velocity three times the above angular velocity (3 × ω with respect to the shield main body). , The center of the rotating shaft 9 has a radius β as shown by an arrow (c).
2 orbits around the center of the shield main body 1 with a locus of 2, so that as shown by a virtual line in FIG.
The tip of each of the arm-shaped cutters 10 has a rectangular shape, and the center of the side draws a locus depressed inward at a distance of, for example, δ2. The bore tunnel T2 can be excavated. In addition,
As shown in FIG. 6, when the rotation center of the arm-shaped cutter 10 moves between points a 'to e', the tip of the arm-shaped cutter 10 moves between points A 'to E'.
【００２０】上記第１シールド掘進機Ｘおよび第２シー
ルド掘進機Ｙを使用して大口径トンネルＴ０の掘削を行
なう場合、たとえば図２に示すように、複数台の第１シ
ールド掘進機Ｘを大口径トンネルＴ０の外形線Ｋに沿っ
て、矩形断面でかつ各辺が凹む小口径トンネルＴ２の掘
削空間をあけて配置し、矩形断面でかつ各辺が膨らむト
ンネルＴ１を複数本ずつ大口径トンネルＴ０の外形線Ｋ
の全周に沿って形成し、各小口径トンネルＴ１に沿って
セグメントＳ１を組み立てて覆工体Ｆ１を設置する。次
いで、これら覆工体Ｆ１間に複数の第２シールド掘進機
Ｙにより、矩形断面で各辺が凹む小口径トンネルＴ２を
掘削し、小口径トンネルＴ２内にセグメントＳ２を組み
立てて覆工体Ｆ２を形成し、この覆工体Ｆ２と覆工体Ｆ
１の間隙に薬液Ｍを注入して止水処理を施すことにより
一体化して大口径トンネルＴ０の外形壁Ｕを形成する。
そして、外形壁Ｕ内の土砂を公知の従来方法により掘削
排除する。When excavating the large-diameter tunnel T0 by using the first shield excavator X and the second shield excavator Y, for example, as shown in FIG. The excavation space of the small-diameter tunnel T2 having a rectangular cross section and each side is depressed is arranged along the outline K of the diameter tunnel T0, and a plurality of tunnels T1 each having a rectangular cross section and each side swelling are arranged in plurals. Outline K
Is formed along the entire circumference of the small-diameter tunnel, and the segment S1 is assembled along each small-diameter tunnel T1 to install the lining body F1. Next, a small-diameter tunnel T2 having a rectangular cross section and each side of which is concave is excavated by the plurality of second shield excavators Y between the lining bodies F1, and a segment S2 is assembled in the small-diameter tunnel T2 to form the lining body F2. The lining body F2 and the lining body F
The outer surface wall U of the large-diameter tunnel T0 is formed by injecting the chemical solution M into the gap 1 and performing a water-stopping process to integrate it.
Then, the earth and sand in the outer wall U is excavated and eliminated by a known conventional method.
【００２１】次に大口径トンネルの掘削工法の第２実施
例を図７，図８に基づいて説明する。この大口径トンネ
ルの外形線Ｋを掘削するシールド掘進機は、第１実施例
で使用した第１シールド掘進機Ｘおよび第２シールド掘
進機Ｙを一体化したもので、シールド本体４１に２つの
アーム状カッタ４２Ａ，４２Ｂを並設してカッターヘッ
ド４３が構成されている。Next, a second embodiment of the excavation method for a large-diameter tunnel will be described with reference to FIGS. The shield excavator for excavating the outline K of the large-diameter tunnel integrates the first shield excavator X and the second shield excavator Y used in the first embodiment. The cutter head 43 is constituted by juxtaposing the cutters 42A and 42B.
【００２２】これにより、矩形断面で各辺が膨らむ小口
径トンネルＴ１と矩形断面でかつ各辺が凹む小口径トン
ネルＴ２が連続する略長方形状のトンネルＴ３を掘削す
ることができる。そして、このトンネルＴ３は、中央が
膨らむ一方の側辺と、中央が凹む他方の側辺が形成さ
れ、トンネルＴ３内にセグメントＳ３および支柱Ｐによ
り組み立てた覆工体Ｆ３を大口径トンネルＴ０の外形線
Ｋに沿って配置して大口径トンネルＴ０の外形壁Ｕ′を
形成する場合に、覆工体Ｆ３の間隙を少なくできるとと
もに継ぎ目の数も半減できることから、止水処理に要す
る薬液Ｍの量を半減できるとともに、覆工体Ｆ３を噛み
合わせて外形壁Ｕ′の強度を増大させることができる。[0022] Thus, smaller-sides swells a rectangular cross-section
It is possible to excavate a substantially rectangular tunnel T3 in which the diameter tunnel T1 and the small-diameter tunnel T2 having a rectangular cross section and each side being concave are continuous. The tunnel T3 has one side bulging at the center and the other side dent at the center. The lining body F3 assembled by the segment S3 and the column P in the tunnel T3 has the outer shape of the large-diameter tunnel T0. When the outer wall U 'of the large-diameter tunnel T0 is formed by arranging along the line K, the gap between the lining bodies F3 can be reduced and the number of seams can be halved. Can be reduced by half, and the strength of the outer wall U 'can be increased by engaging the lining body F3.
【００２３】上記各実施例のカッターヘッドには、アー
ム状カッタ１０，４２Ａ，４２Ｂを設けたが、図９に示
すように、カッタヘッド５１の面板５２をルーロの三角
形そのものとなるような形状にしてもよい。この場合
も、上記各実施例と同様に、各辺の中央部が膨らむ矩形
断面のトンネルおよび各辺の中央部が膨らむ矩形断面の
トンネルを掘削することができる。なお、図９中、５３
は土砂取込口である。The cutter head of each of the above embodiments is provided with the arm-shaped cutters 10, 42A and 42B. As shown in FIG. 9, the face plate 52 of the cutter head 51 is formed into a shape of a ruler triangle itself. You may. Also in this case, similarly to the above embodiments, a tunnel having a rectangular cross section in which the center of each side expands and a tunnel having a rectangular cross section in which the center of each side expands can be excavated. Note that in FIG.
Is the sediment intake.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上に述べたごとく本発明の第１の手段
によれば、第１シールド掘進機および第２シールド掘進
機により、大口径トンネルの外形線に沿って、辺が膨ら
む矩形状断面のトンネルと、辺が凹む矩形状断面のトン
ネルを交互に並べて掘削し、各トンネルの覆工体により
外形壁を形成するので、隣接する矩形状断面のトンネル
間の隙間を小さくして間隙に詰める充填剤の量を大幅に
削減することができ、また凹凸が噛み合わされることか
ら、外形壁の強度を増大することができる。さらに小口
径トンネルもそれぞれ湾曲面で構成されることから、辺
が直線状のトンネルに比べて覆工体の強度も大幅に増強
することができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, the first shield excavator and the second shield excavator have a rectangular cross section whose side bulges along the outline of the large-diameter tunnel. And tunnels with rectangular cross-sections with concave sides are alternately excavated and excavated, and the outer wall is formed by the lining body of each tunnel, so the gap between adjacent rectangular cross-section tunnels is reduced and packed into the gap The amount of the filler can be significantly reduced, and the strength of the outer wall can be increased because the unevenness is engaged. Further, since the small-diameter tunnels are also each formed of a curved surface, the strength of the lining body can be greatly enhanced as compared with a tunnel having a straight side.
【００２５】また第２の手段によれば、辺が膨らむ矩形
状断面のトンネルと、辺が凹む矩形状断面のトンネルと
を一度に掘削できる２組のカッターヘッドを備えたシー
ルド掘進機を使用するので、掘削効率を倍増できるとと
もに、止水処理が必要な覆工体間の間隙数も半減でき、
さらに隣接するトンネル同士は膨らむ辺と凹む辺が噛み
合って一体化させることができるので、強度も大幅に増
大させることができる。Further, according to the second means, a shield excavator having two sets of cutter heads capable of excavating a tunnel having a rectangular cross section with expanded sides and a tunnel having a rectangular cross section with concave sides at a time is used. Therefore, excavation efficiency can be doubled, and the number of gaps between lining bodies that require water stoppage treatment can be reduced by half.
Further, the adjacent tunnels can be integrated by their bulging sides and concave sides meshing with each other, so that the strength can be greatly increased.
【図１】本発明に係る大口径トンネルの外形壁を形成す
る小口径トンネルの掘削状態の一実施例を示す部分正面
断面図である。FIG. 1 is a partial front sectional view showing an embodiment of an excavation state of a small-diameter tunnel forming an outer wall of a large-diameter tunnel according to the present invention.
【図２】同大口径トンネルの外形壁を示す部分正面断面
図である。FIG. 2 is a partial front sectional view showing an outer wall of the large-diameter tunnel.
【図３】同大口径トンネルの全体正面図である。FIG. 3 is an overall front view of the large-diameter tunnel.
【図４】同小口径トンネル掘削用の第１シールド掘進機
を示す縦断面図である。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a first shield machine for excavating the small-diameter tunnel.
【図５】同第１実施例のシールド掘進機を示す正面図で
ある。FIG. 5 is a front view showing the shield machine of the first embodiment.
【図６】同小口径トンネル掘削用の第２シールド掘進機
を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a second shield machine for excavating the small-diameter tunnel.
【図７】同小口径トンネル掘削用の他のシールド掘進機
を示す正面図である。FIG. 7 is a front view showing another shield machine for excavating the small-diameter tunnel.
【図８】同大口径トンネルの外形壁の他の実施例を示す
部分正面断面図である。FIG. 8 is a partial front sectional view showing another embodiment of the outer wall of the large-diameter tunnel.
【図９】同小口径トンネル掘削用のシールド掘進機のカ
ッターヘッドの他の実施例を示す正面図である。FIG. 9 is a front view showing another embodiment of the cutter head of the shield excavator for excavating the small-diameter tunnel.
Ｘ 第１シールド掘進機 Ｙ 第２シールド掘進機 Ｔ０ 大口径トンネル Ｔ１ 小口径トンネル Ｔ２ 小口径トンネル Ｕ 外形壁 Ｓ１ セグメント Ｓ２ セグメント Ｆ１ 覆工体 Ｆ２ 覆工体 Ｍ 薬液 Ｏ シールド軸心 β１ 偏心量 β２ 偏心量 Ｋ 外形線 １ シールド本体 ２ 円筒支持体 ３ 隔壁 ４ リングダーダ ５ 貫通穴 ６ 筒状回転体 ９ 回転軸体 10 アーム状カッタ 11 カッターヘッド 13 第１駆動モータ 15 第２駆動モータ X First shield excavator Y Second shield excavator T0 Large diameter tunnel T1 Small diameter tunnel T2 Small diameter tunnel U Exterior wall S1 segment S2 segment F1 Covered body F2 Covered body M Chemical solution O Shield axis β1 Eccentricity β2 Eccentricity Amount K Outline line 1 Shield body 2 Cylindrical support 3 Partition wall 4 Ring dada 5 Through hole 6 Cylindrical rotating body 9 Rotating shaft body 10 Arm-shaped cutter 11 Cutter head 13 First drive motor 15 Second drive motor
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 糸永 洋 大阪府大阪市此花区西九条５丁目３番28 号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−62297（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) E21D 9/08 E21D 13/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Itonaga 5-3-28 Nishikujo, Konohana-ku, Osaka-shi, Hitachi Zosen Corporation (56) References JP-A-4-62297 (JP, A) ( 58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 9/08 E21D 13/02
Claims (2)
りに回転自在な筒状回転体に、所定量偏心した軸心回り
に回転自在な回転軸体を配置し、この回転軸体の前部
に、長さが等しい３本のアーム状カッタが等角度置きに
放射状に突設されたカッターヘッド、または正面視形状
がルーロの三角形と同一形状のカッターヘッドを設け、
前記筒状回転体に回転軸体を回転させる第１回転駆動装
置を設けるとともに、シールド本体側に、上記筒状回転
体を回転軸体の回転方向とは逆方向にかつ３倍の速度で
回転させる第２回転駆動装置を設けたシールド掘進機で
あって、 前記回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／２）／cos 30°−
（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッターヘッドの外端間の
直線距離を表す）よりも短い距離に設定して各辺が外側
に膨らむ矩形断面の小口径トンネルを掘削可能な第１シ
ールド掘進機と、 前記回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／２）／cos 30°−
（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッターヘッドの外端間の
直線距離を表す）よりも長い距離に設定して各辺が内側
に凹む矩形断面の小口径トンネルを掘削可能な第２シー
ルド掘進機とを使用し、 前記第１シールド掘進機および第２シールド掘進機を、
大口径トンネルの外形線に沿って交互に配置して、小口
径トンネルを掘削し、 これら小口径トンネルを覆工した覆工体により大口径ト
ンネルの外形線に沿って連続する外形壁を構築した後、
外形壁内部の土砂を取り除くことを特徴とする大口径ト
ンネルの掘削工法。At a front portion of a shield body , a rotary shaft rotatable around an axis decentered by a predetermined amount is disposed on a cylindrical rotary body rotatable around a shield axis. In the part, a cutter head in which three arm-shaped cutters having the same length are radially protruded at equiangular intervals, or a cutter head having the same shape as a triangular shape of a ruler in a front view is provided.
A first rotation driving device for rotating a rotary shaft body is provided on the cylindrical rotary body, and the cylindrical rotary body is rotated on the shield body side in a direction opposite to the rotation direction of the rotary shaft body and at a speed three times as high. A shield excavating machine provided with a second rotary drive device, wherein the amount of eccentricity of the rotary shaft body is [(L / 2) / cos 30 ° −
(L / 2)] (where L represents a straight line distance between the outer ends of the cutter heads), and a first tunnel capable of excavating a small-diameter tunnel having a rectangular cross section in which each side bulges outward. The amount of eccentricity of the shield excavator and the rotating shaft body is expressed as [(L / 2) / cos 30 ° −
(L / 2)] (where L represents a straight-line distance between the outer ends of the cutter heads), and a second tunnel capable of excavating a small-diameter tunnel having a rectangular cross section in which each side is recessed inward. Using a shield machine, the first shield machine and the second shield machine,
The small-diameter tunnels were excavated by alternately arranging them along the outline of the large-diameter tunnel, and an external wall was constructed along the outline of the large-diameter tunnel by using the lining body that covered these small-diameter tunnels. rear,
Excavation method for large-diameter tunnel, characterized by removing soil inside the external wall.
平行な回転軸心回りに回転自在な一対の筒状回転体に、
所定量偏心した軸心回りに回転自在な回転軸体をそれぞ
れ配置し、これら回転軸体の前部に、それぞれ長さが等
しい３本のアーム状カッタが等角度置きに放射状に突設
された２組のカッターヘッド、またはそれぞれ正面視形
状がルーロの三角形と同一形状の２組のカッターヘッド
を設け、前記各筒状回転体に回転軸体を回転させる第１
回転駆動装置を設け、シールド本体側に、上記筒状回転
体を回転軸体の回転方向とは逆方向にかつ３倍の速度で
回転させる第２回転駆動装置をそれぞれ設け、 前記一方の回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／２）／cos 3
0°−（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッターヘッドの外
端間の直線距離を表す）よりも短い距離に設定して各辺
が外側に膨らむ矩形断面の小口径トンネルを掘削可能と
するとともに、 前記他方の回転軸体の偏心量を、［（Ｌ／２）／cos 3
0°−（Ｌ／２）］（但し、Ｌは各カッターヘッドの外
端間の直線距離を表す）よりも長い距離に設定し、辺が
外側に膨らむ矩形断面の前記小口径トンネルに隣接し
て、各辺が内側に凹む矩形断面の小口径トンネルを掘削
可能とし、 このシールド掘進機を、第１カッターヘッドおよび第２
カッターヘッドが大口径トンネルの外形線に沿う姿勢で
小口径トンネルを掘削し、これら小口径トンネルを大口
径トンネルの外形線に沿って複数本連続して形成し、 これら小口径トンネルを覆工した覆工体により外形線に
沿って連続する外形壁を構築した後、外形壁内部の土砂
を取り除くことを特徴とする大口径トンネルの掘削工
法。2. A pair of cylindrical rotating bodies that are rotatable around a rotation axis parallel to the shield axis at a front portion of the shield body .
Rotary shafts rotatable around the axis eccentric by a predetermined amount are respectively arranged, and three arm-shaped cutters having the same length are radially protruded from the front portions of the rotary shafts at equiangular intervals. A first set in which two sets of cutter heads or two sets of cutter heads each having the same shape as a triangular shape of a ruler in front view are provided, and a rotating shaft is rotated by each of the cylindrical rotating bodies.
A second rotation drive device provided on the shield main body side for rotating the cylindrical rotator in a direction opposite to the rotation direction of the rotation shaft body and at a speed three times as large as the first rotation shaft; The amount of eccentricity of the body is expressed as [(L / 2) / cos 3
0 °-(L / 2)] (where L represents the straight-line distance between the outer ends of each cutter head), and it is possible to excavate a small-diameter tunnel with a rectangular cross section in which each side bulges outward. And the amount of eccentricity of the other rotary shaft body is represented by [(L / 2) / cos 3
0 ° − (L / 2)] (where L represents a straight line distance between the outer ends of the cutter heads), and is adjacent to the small-diameter tunnel having a rectangular cross section whose sides bulge outward. A small-diameter tunnel having a rectangular cross-section, each side of which is recessed inward, can be excavated.
The cutter head excavated small-diameter tunnels along the outline of the large-diameter tunnel, formed a plurality of these small-diameter tunnels continuously along the outline of the large-diameter tunnel, and reinforced these small-diameter tunnels. A method for excavating a large-diameter tunnel, comprising: constructing an external wall continuous along an external line with a lining body; and removing soil inside the external wall.
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|---|---|---|---|
| JP5248381A JP2918428B2 (en) | 1993-10-05 | 1993-10-05 | Excavation method of large diameter tunnel |
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