JPH0468440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、バイパストンネル工法に係り、特に
既存の本トンネルの所定箇所の必要断面積を広く
とりたい場合に、立坑を掘削することなく必要断
面積を確保することができ、工事費の削減化、工
期の短縮化を達成することができるバイパストン
ネル工法に関する。

［従来の技術」 一般に、電力或いは通信ケーブルを布設したり
或いは上下水等を流通させる地下トンネルにおい
ては、必要に応じてその所定の箇所の必要断面積
を周囲よりも広く採る必要が生ずる。例えば電
力、通信ケーブルを布設する地下トンネルにあつ
ては、必然的にケーブルのジヨイント部が生ずる
ことからこれを収容するためにこの部分のトンネ
ル断面積を周囲よりも大きく形成しなければなら
ない。

この場合、トンネル内部から拡幅工事を行なう
ことも考えられるがトンネル内壁を支持するセグ
メントには比較的高い土圧などが付加されている
のでセグメントをトンネル内から取り外すことは
困難である。

そこで、従来にあつては、地上からトンネルの
所定の箇所に向けて立坑を掘削し、拡幅工事など
を行なつていた。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来工法にあつては、必ず立坑
を必要とすることから、これを掘削するための費
用が嵩むばかりか工期を長期化する傾向にあつ
た。特に、トンネルがより深い地中に掘削される
傾向にある今日にあつては、上記問題点が助長さ
れる傾向にある。

また、拡幅工事に先立つてその部分の広範囲の
地盤に多量の薬剤を注入し、破砕防止のための地
盤改良を施さねばならず、この点からしても上記
問題点を助長していた。

更に、立坑の設置位置は地上条件に左右される
ことから、家屋密集地においては立坑用地の確保
が非常に困難になつていた。

［発明の目的］ 本発明は以上のような問題点に着目し、これを
有効に解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、既存本トンネルの所定箇所の
必要断面積を広くとりたい場合に、立坑を掘削す
ることなくバイパストンネルを形成して、これら
の断面積の総和が必要断面積以上となるように
し、もつて工事費の削減化、工期の短縮化を達成
することができるバイパストンネル工法を提供す
るにある。

［課題を解決するための手段および作用］ 本発明は、セグメントで構成された本トンネル
にシールド掘進機によりバイパストンネルを形成
する工法において、バイパストンネルの結合部と
なる本トンネルの外周に薬剤を注入して地盤改良
部を形成した後、上記結合部のセグメントを除去
して開口部をそれぞれ形成し、これら開口部に本
トンネルの内側から本トンネルの軸線に対して所
定の角度で傾斜してサヤ管を取付けると共に該サ
ヤ管内に充填材を注入して地盤改良部と一体的に
固化させ、次いで上記シールド掘進機を本トンネ
ルの内壁で反力を受けサヤ管で案内しながら地中
に掘進させて他方の開口部に到達させることを特
徴とする。

これによれば、シールド掘進機を本トンネルの
軸線に対して斜めに発進および到達させるため、
本トンネルに近接したバイパストンネルを効率よ
く形成することができ、この場合、サヤ管内には
充填材が注入されて地盤改良部と一体的に固化さ
れているので、シールド掘進機には無理な片側応
力が作用することがなく円滑に掘り進むことが可
能となる。また、本トンネル内をシールド掘進機
の発進および到達基地とするため、本トンネルの
施工と並行してバイパストンネルの施工を進める
ことが可能となり、工期の短縮が図れ、しかもバ
イパストンネル用のシールド掘進機を本トンネル
内に回収することが可能となる。

［実施例］ 以下に、本発明方法の好適一実施例を添付図面
に基づいて詳述する。

第１図乃至第８図は本発明方法を説明するため
の工程図、第９図及び第１０図は本発明方法を実
施するためのシールド掘進機を示す図、第１１図
及び第１２図は本発明方法を実施するための元押
し装置を示す図、第１３図及び第１４図は本発明
方法を実施するための中押し装置を示す図であ
る。

まず、本発明の使用装置について説明する。本
発明にあつては、既に掘削の完了した本トンネル
内を発進基地としてその側壁を貫通するが如くシ
ールド掘進機により掘削するので、これをトンネ
ル内に収容可能にすべく第９図に示すシールド掘
進機１の径（約１メートル）は本トンネルの内径
（数メートル）よりも小径に形成されている。こ
のシールド掘進機１としては従来公知のものが使
用され、円筒状のシールドフレーム２の先端に回
転自在にカツタ面板３を取付けると共に、この回
転軸４にはモータのごとき駆動源５が連結されて
いる。カツタ面板３の後方に形成されるカツタ室
６に掘削土を排出するズリ排出管７，７が接続さ
れている。

シールドフレーム２は前側シールドフレーム２
ａと後側シールドフレーム２ｂとに前後に２分割
され、これらは図示しない自在継手よりなる中折
れ機構を有し、適宜角度だけ屈曲自在に構成され
ており、曲線状トンネルの掘削を可能にしてい
る。図示例にあつては前側シールドフレーム２ａ
が角度αだけ屈曲している状態を示す。前側シー
ルドフレーム２ａの屈曲角調整は、このフレーム
２ａと後側シールドフレーム２ｂとの間に連結さ
れ、その周方向に沿つて４基配設された油圧ジヤ
ツキ８…のストローク差によつて行なう。

尚、このシールド掘進機１の掘進は前記元押し
装置及び中押し装置により行なう。

第１１図及び第１２図に示す元押し装置９は本
トンネル内に固定れて後述する推進管や前記シー
ルド掘進機１等押し進めるものであり、第１１図
及び第１２図に示す如く本トンネル内に固定され
ることになる元押し基台１０と、所定長だけ布設
されたレール１１上を移動する断面Ｌ字状の元押
し台車１２とにより主に構成されており、この元
押し台車１２は元押し基台１０に固定された計４
基の元押し油圧ジヤツキ１３…各ロツド１４…の
先端に取付けられてロツド１４…の出没により元
押し台車１２を前後方向に移動するようになつて
いる。尚、この台車１２上に仮想線に示す推進管
１５を搭載することになる。

第１３図及び第１４図に示す中押し装置１６は
シールド掘進機１の直後に設置され、シールド掘
進機１に直接接してこれを推進させるものであ
り、円筒状の中押し基台１７と、これに固定され
た計４基の中押し油圧シリンダ１８…の各ロツド
１９…の先端に取付けられた円板状の押し台２０
とにより主に構成され、この押し台２０を前後移
動させることによりシールド掘進機１の後端を押
すようになつている。

前記装置を用いて第１図乃至第８図を参照しつ
つ本発明方法を具体的に説明する。

第１図は既にシールド掘削された本トンネルを
示し、第２図は第１図中−線矢視断面図を示
す。この本トンネル２１内に例えば通信、電力ケ
ーブル等が布設されることになり、これらのジヨ
イント部が位置するトンネル内の所定の箇所Ｐ
（図示例にあつてはトンネルの長手方向中央部）
においてその必要断面積が周囲に比較して大きく
なる。この部分すなわち所定の箇所Ｐは本トンネ
ルの設計段階において予め決定されているので、
この部分を中心にして上流側と下流側とをバイパ
ストンネル２２，２３で接続することになる。
尚、図示例にあつては左側を上流側とし右側を下
流側とする。また、図示例にあつては、２本のバ
イパストンネル２２，２３を形成することになつ
ているが、これらの本数は限定されず、これら各
バイパストンネルの断面積と本トンネルの断面積
との総和が必要断面積以上となるように本数を設
定する。従つてバイパストンネル１本の断面積が
大きくなれば、その分バイパストンネルの本数が
減少することになる。

バイパストンネル２２，２３の結合部となるシ
ールド掘進機の発進基地２４及び到達基地２５を
画する区画壁はこの取り外しを容易にするため予
めスチールセグメント２６，２７により構成して
おき、他の部分は安価なコンクリートセグメント
２８により構成しておく。尚、発進基地２４と到
達基地２５は本トンネルの上下流側逆にしてもよ
い。

まず、バイパストンネル２２の結合部となるべ
き部分すなわちスチールセグメント２６，２７の
外周全体に予め薬剤注入をして第２図に示す如く
地盤改良部２９，３０を形成し、掘進時のくずれ
を防止する。特に、到達基地側の地盤改良部３０
を肉厚にして掘削誤差に対応できるようにする。

次に発進基地２４側のスチールセグメント２６
の内バイパストンネルの開口部となる部分を切断
除去して地盤改良部２９をトンネル内に露出させ
ると共に、第３図に示す如く、この露出部分に、
その開口端３１ａを本トンネル２１側に臨ませ
て、掘削初期のシールド掘進機の案内を行なうス
チール製のサヤ管３１を本トンネルの長手方向
（軸線）に対して所定の角度をもつてスチールセ
グメント２６の開口円周端部に溶接接続する。
尚、開口端３１ａには盲板３２が取付けられ、こ
れを閉塞している。サヤ管３１の内径はバイパス
トンネル用シールド掘進機１を収容する必要から
その外径よりも若干大きく形成されている。この
場合、サヤ管３１の開口端３１ａの近傍にシール
ド掘進機が設置できるように本トンネルに対する
サヤ管３１の角度を決定する。次に、第４図に示
すようにサヤ管３１の開口端３１ａに取付けた盲
板３２に臨ませてシールド掘進機１及び元押し装
置９の順序でセツトする。この場合シールド掘進
機１を元押し台車１２上に載置して、この台車上
幅方向に取付けた１対の支持片３３により掘進機
１の転がりを防止する（第１１図参照）。そして、
元押し装置９の基端部に接してシールド掘進機推
進時の反力を受けるための反力壁３４をコンクリ
ート等により強固に構築する。

次に、サヤ管３１の開口端３１ａを閉塞する盲
板３２を取外すと共に、第５図に示す如く元押し
油圧ジヤツキ１３を適宜ストロークだけ伸長させ
てシールド掘進機１の先端部をサヤ管３１内へ挿
入し、再度開口端３１ａを閉塞する。そして、サ
ヤ管３１とシールド掘進機１との間に形成された
クリアランス部へ樹脂或いは貧配分コンクリート
よりなる充填材３５を注入し、この部分を所定の
硬度に固める。後述する如く、これを掘進してい
ることにより、シールド掘進機に無理な片側応力
が付着されることなく円滑に地盤側に掘り進むこ
とが可能となる。従つて、上記充填材３５の強度
は地盤Ｇ或いは地盤改良部２９の強度とほぼ同程
度にすることが望ましい。

次に、元押し油圧ジヤツキ１３を伸長しつつシ
ールド掘進機１を駆動させて掘削を開始すると共
に、元押し油圧シリンダ１３を伸長させて充填材
３５中を掘進してゆく。元押し油圧ジヤツキ１３
の全ストローク分掘進したならば第６図に示す如
く元押し油圧ジヤツキ１３を縮退させてこれをリ
セツトし、次に、この元押し台車１２上に中押し
装置１６を載置して再度元押し油圧ジヤツキ１３
を伸長させて掘進を開始する。そして、元押し油
圧ジヤツキ１３が全ストローク伸長したならば、
再度これをリセツトし、今度は元押し台車１２上
に環状の推進管１５をセツトする。そして、以後
の掘進は元押し油圧ジヤツキ１３の全ストローク
伸長、リセツトを繰り返しながら第７図に示す如
く、順次推進管１５…を連続的に接続して行くこ
とにより行なう。シールド掘進機１と中押し装置
１６は連続して進行して行き、中押し油圧ジヤツ
キ１８を適宜伸長することによりこの押し台２０
に接する掘進機１を前進させて先行掘削を行なう
と共に、元押し装置９により元押しを行なうこと
により連結された推進管１５…全体を順次圧入し
て行く。これにより、掘進機１は地盤改良部２９
を貫通して地盤Ｇ中に掘り進んでゆく。

掘進方向の設定は、掘進機１の油圧ジヤツキ８
にストローク差を設けることにより前側シールド
フレーム２ａの屈曲角度を変化させて所望する方
向に掘進する（第９図参照）。また、掘進方向の
修正は、中押し装置１６の中押し油圧ジヤツキ１
８…にストローク差を設けることにより行なわ
れ、これらの組み合せで所望の推進方向に確実に
進めて行く。

一方、このようにして、一連の掘進作業が行な
われている間に、到達基地２５においては、前記
発進基地２４に設けたと同様にして到達用サヤ管
３６が取付けられ（第８図参照）、この中に充填
材を充填して掘進機の到達を待つている。そし
て、必要距離だけ掘削した掘進機１はその掘進方
向を徐々に変えつつ到達用サヤ管３６内にまで掘
り進み、最終的にその開口端３１ａから掘進機１
の先端を露出してバイパストンネル２２の掘削を
完了する。

バイパストンネル２２が復帰必要ならば、前記
同様な操作を順次繰り返して複数のトンネルを掘
削する。第１５図は以上のような方法により、本
トンネル２１に沿つて複数のバイパストンネル２
２…を形成した状態を示す斜視図である。このよ
うにして、本トンネル２１とバイパストンネル２
２との断面積の総和により必要断面積以上を確保
し、本トンネル２１内の所定の箇所Ｐで或いは、
これに並設したバイパストンネル２２，２３内で
ケーブル等のジヨイントを行なうことになる。

一方、再度本トンネル内に回収されたシールド
掘進機１及び中押し装置１６は分解されて、再度
利用されることになる。

尚、上記実施例にあつては、掘進機１の発進基
地２４と到達基地２５にそれぞれサヤ管を溶接接
続して設けたが、サヤ管は少なくとも発進基地に
設けていればよく、これにより掘進機を本トンネ
ル内から地中に容易に発進させることができる。

また、上記実施例は元押し装置により全体を押
し込むいわゆる押管工法であるが、トンネル系が
大きい場合にはバイパストンネル構築方法を従来
のセグメントを組みながら推進するシールド機械
による方法も可能である。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、シールド掘進機
を本トンネルの軸線に対して斜めに発進および到
達させるため、本トンネルに近接したバイパスト
ンネルを効率よく形成することができ、この場
合、サヤ管内には充填材が注入されて地盤改良部
と一体的に固化されているので、シールド掘進機
には無理な片側応力が作用することがなく円滑に
掘り進むことができる。また、本トンネル内をシ
ールド掘進機の発進および到達基地とするため、
本トンネルの施工と並行してバイパストンネルの
施工を進めることができ、工期の短縮が図れると
共に、バイパストンネル用のシールド掘進機を本
トンネル内に回収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第８図は本発明方法を示す工程図で
あり、第１図は本トンネルを示す縦断面図、第２
図は第１図中−線矢視断面図、第３図は地盤
改良部にサヤ管を取付けた状態を示す平面図、第
４図はサヤ管にシールド掘進機をセツトした状態
を示す平面図、第５図はサヤ管内に充填材に装填
した状態を示す平面図、第６図はシールド掘進機
と元押し装置との間に中押し装置を取付ける状態
を示す平面図、第７図はバイパストンネル掘削中
のシールド掘進機を示す平面図、第８図はシール
ド掘進機が到達基地に到達した状態を示す平面
図、第９図はシールド掘進機を示す縦断面図、第
１０図は同部分断面平面図、第１１図は元押し装
置を示す側面図、第１２図は同部分断面平面図、
第１３図は中押し装置を示す側断面図、第１４図
は同部分断面平面図、第１５図は多数のバイパス
トンネルが形成された本トンネルを示す斜視図で
ある。 尚、１はシールド掘進機、９は元押し装置、１
６は中押し装置、２１は本トンネル、２２，２３
はバイパストンネル、２４は発進基地、２５は到
達基地、３１はサヤ管、Ｐは所定の箇所である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ セグメントで構成された本トンネルにシール
   ド掘進機によりバイパストンネルを形成する工法
   において、バイパストンネルの結合部となる本ト
   ンネルの外周に薬剤を注入して地盤改良部を形成
   した後、上記結合部のセグメントを除去して開口
   部をそれぞれ形成し、これら開口部に本トンネル
   の内側から本トンネルの軸線に対して所定の角度
   で傾斜してサヤ管を取付けると共に該サヤ管内に
   充填材を注入して地盤改良部と一体的に固化さ
   せ、次いで上記シールド掘進機を本トンネルの内
   壁で反力を受けサヤ管で案内しながら地中に掘進
   させて他方の開口部に到達させることを特徴とす
   るバイパストンネル工法。