JP2001152787A - 掘進同時コンクリートライニング装置およびその工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】掘進と同時に効率よく覆工が行え、設備コスト
やライニングコストも安くでき、工期も短縮できる掘進
同時コンクリートライニング装置およびその工法を提供
する。 【解決手段】トンネルの底部と係合／分離自在なリアサ
ポート５と、グリッパ３と連結し、拡径／縮径自在な内
型枠６と、急硬材を混入したコンクリートを注入し覆工
を行うＭＴＬ注入システム７と、を備え、掘進の際、グ
リッパ３を側壁と係合させると共にスラストシリンダ４
を伸長させ、メインビーム２で掘削機１を掘進させ、掘
進中に内型枠６を拡径して形成した隙間へコンクリート
を注入して覆工を行い、盛替の際、リアサポート５を底
部に係合させてメインビーム２の後端を底部に支持させ
ると共にスラストシリンダ４を縮小させ、メインビーム
２でグリッパ３を掘進方向に規制して盛替を行い、グリ
ッパ３の盛替に同期し、内型枠６を縮径させて掘進方向
に移動させることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＴＢＭ（トンネル・
ボーリング・マシン）を用いたトンネル工事（以下、Ｔ
ＢＭトンネル工事という）において、掘削後の後方支保
と二次覆工を兼ねた地山の劣化防止のためのコンクリー
トライニング装置およびその工法に係り、特にトンネル
を掘進しながら同時にコンクリートライニング工事を行
う掘進同時コンクリートライニング装置およびその工法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工事は、地山を掘削する工程
と、掘削後の地山を被覆する覆工の工程とを有してい
る。

【０００３】掘削工程はトンネル断面形状、工期、周囲
の環境条件などに基づき地質条件に適合した最も安全で
経済的な掘削工法や掘削機械を選定する。例えば、掘削
径が５ｍ位の円形断面のものは全断面掘削方式のＴＢＭ
（トンネル・ボーリング・マシン）を使用し、断面形状
や大きさに拘束されない場合は自由断面方式の掘削機械
を使用する。

【０００４】また、覆工工程は鋼材で型枠を組んで地山
を支える支保工（一次覆工）とコンクリートを吹き付け
て地山を被覆する二次覆工とを含むものであるが、トン
ネルの種類によって一次覆工を省略する場合がある。た
とえば、導水トンネルでは堅固な地山を掘削するので地
質条件によっては覆工工程を必要としないケースもあ
る。しかし、トンネルの風化防止等を考えてコンクリー
ト吹き付け工事（二次覆工）が義務付けられている。従
って、導水トンネルでは一次覆工を省略しても二次覆工
においてコンクリート巻厚が５ｃｍ〜１０ｃｍ程度の薄
いコンクリート吹き付け工事を施工するのが一般的であ
る。また、大断面トンネルの先進導抗（パイロット）と
して施工されるＴＢＭトンネル工事では一時的にコンク
リート吹き付け施工を行って地山劣化を防止する。この
場合も先進導抗は最終的に撤去するのでコンクリート巻
厚が５ｃｍ〜１０ｃｍ程度の薄いコンクリート吹き付け
工事を施工するのが一般的である。

【０００５】なお、コンクリート吹き付け施工は普通コ
ンクリートの吹き付けで行う場合やビニロンファイバー
コンクリートの吹き付けで行う場合などが知られてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、コンクリート
吹き付け施工の場合、吹き付けたコンクリートが跳ね返
って流れてしまいコンクリート材料を浪費（ロス）する
量が増加する（ロス材が使用コンクリートの５０％近く
になることもある）といった問題や、跳ね返って流れた
コンクリートを除去する作業も行わなければならないと
いった問題も生じ、本来要らない材料や作業工程が増え
経費削減や工期短縮ができなかった。また、坑内で普通
コンクリートの吹き付け工事を行うと、粉塵等が発生
し、坑内作業を行う環境が悪化するといった問題があっ
た。

【０００７】一方、一次覆工を省略する現場打ちコンク
リート覆工法として従来より、ＥＣＬ（Extruded Concr
ete Lining）工法が知られている。このＥＣＬ工法はト
ンネル内で組んだ型枠と地山との間に形成されるリング
状部へコンクリートを打設すると共に、リング状部の端
部を覆う妻枠を伸縮ジャッキ等で打設コンクリートを圧
縮し、コンクリートが硬化するまでその圧力を一定に保
持するトンネル構築工法である。このＥＣＬ工法には下
記の特徴がある。

【０００８】(1) このＥＣＬ工法は一次覆工を省略する
分だけコンクリートの巻立厚を厚いもの（５０ｃｍ以
上）にすることを想定した工法であり、掘削マシン（シ
ールド又はＴＢＭ）のテール部に設けた伸縮ジャッキに
よるコンクリート圧縮機構等を必要とする。

【０００９】(2) このＥＣＬ工法で使用する型枠はテレ
スコピック式の型枠を多数用意し、掘進しながら掘削マ
シンのテール部に型枠を配置すると共に型枠と地山との
間に形成されるリング状部へコンクリート打設を行う。
そして、コンクリートの巻立厚が厚いため養生時間が長
くかかるので、型枠を多数用意し養生できた部位から型
枠を縮径して取り外し、トンネル切羽まで運搬して組み
立てる。すなわち、多数の型枠と組み立てた型枠の間を
トンネル切羽まで縮径した型枠を運搬する自走車等の装
置を必要とする。

【００１０】(3) このＥＬＣ工法に使用するコンクリー
ト材質は、セメント成分として (a)ポルトランドセメン
ト、 (b)高炉セメントＡ，Ｂ，Ｃ、 (c)シリカセメン
ト、 (d)フライアッシュセメント等を用い、混和材成分
として (e)フライアッシュ、 (f)流動化剤、 (g)高炉ス
ラブ微粉末、 (h)ＡＥ減水剤等を用いている。このＥＬ
Ｃ工法は厚い巻立厚を確保するために、注入時の流動性
を重視する成分内容とするために、材料費が高価なもの
を必要とする。

【００１１】ところで、このＥＬＣ工法は型枠を用いて
コンクリートを打設する工法なので、吹き付けたコンク
リートが跳ね返って流れてロスすることなく、作業環境
も改善できるといった利点はある。しかし、このＥＣＬ
工法は一次覆工を省略する分だけコンクリートの巻立厚
を５０ｃｍ以上と厚いものにすることを想定した工法で
あり、下記の問題点がある。

【００１２】(1) コンクリート圧縮機構や型枠運搬用の
自走車等、大がかりな設備が必要であり、設備コスト高
となる。 (2) 型枠を多数用意し、養生順に型枠の間を切羽まで運
ぶといった面倒な作業があり、工期短縮の障害となる。

【００１３】(3) 一次覆工を省略する分だけコンクリー
トを強固にする必要性と、注入時の流動性を重視する成
分内容とするために、コンクリートの材料費が高価なも
のになり、ライニングコストが高くなる。

【００１４】すなわち、ＥＬＣ工法は導水トンネルや先
進導抗（パイロット）等の地山劣化防止のための設備お
よび工法としては好適なものではない。以上から本発明
は、前記課題に鑑みて創案されたものであり、導水トン
ネルや先進導抗（パイロット）等のトンネル工事におい
て、地山劣化防止のためのコンクリートライニング施工
に好適なコンクリートライニング装置および工法であっ
て、掘進と同時に効率よく覆工が行え、設備コストやラ
イニングコストも安くでき、工期も短縮できる掘進同時
コンクリートライニング装置およびその工法を提供する
ことを技術的課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は以下の手段を採用した。すなわち、本発明
の掘進同時コンクリートライニング装置は、地山を掘進
しトンネルを掘削する掘削機と、この掘削機後端より前
記トンネルに沿って延出されたメインビームと、このメ
インビームを摺動自在に内挿すると共に前記トンネルの
側壁と係合／分離自在なグリップを有するグリッパと、
前記掘削機と前記グリッパとの間に介装され、前記掘進
方向に伸縮自在なスラストシリンダと、前記メインビー
ムの後端に設けられ、前記トンネルの底部と係合／分離
自在なリアサポートと、前記グリッパと連結し、拡径し
た時前記トンネルとの間に所定幅の隙間を形成し、縮径
した時前記グリッパと同期して移動自在となる内型枠
と、前記隙間に急硬材を混入したコンクリートを注入し
覆工を行うＭＴＬ注入システムと、を備え、前記掘削機
械が掘進する際、前記グリッパを前記側壁と係合させ前
記トンネル内に固定すると共に前記グリッパを基点に前
記スラストシリンダを伸長させ、前記グリッパに挿通す
るメインビームで前記掘削機を前記掘進方向に規制して
掘進させ、前記掘削機の掘進中に前記内型枠を拡径して
形成した前記隙間へ急硬材を混入したコンクリートを注
入して覆工を行い、前記グリッパの盛替を行う際、前記
リアサポートを前記底部に係合させて前記メインビーム
の後端を前記底部に支持させると共に前記掘削機を基点
に前記スラストシリンダを縮小させ、前記メインビーム
で前記グリッパを前記掘進方向に規制して盛替を行い、
前記グリッパの盛替に同期し、前記内型枠を縮径させて
前記掘進方向に移動させることを特徴とする。

【００１６】なお、本発明の前記ＭＴＬ注入システムは
生コンクリートを移送する第１配管と、混練した急硬材
と遅延剤を移送する第２配管と、前記第１配管の生コン
クリートと前記第２配管の急硬材等とを混合して前記隙
間にコンクリート注入を行う注入ミキシング装置と、を
備え、注入ミキシング装置は、円筒シリンダとこの円筒
シリンダ内を回転するフィン付シャフトを有し、前記円
筒シリンダの先端は前記内型枠と連結し、前記円筒シリ
ンダの後端は前記第１配管及び前記第２配管と連結し、
前記第１配管及び前記第２配管より供給された前記生コ
ンクリートと前記急硬材等とを前記フィン付シャフトを
用いて混合すると共に、前記円筒シリンダの先端より前
記内型枠へ前記コンクリートを押し出して注入する構成
のものも例示できる。

【００１７】また、本発明の前記ＭＴＬ注入システムが
前記隙間に前記コンクリートを注入する際、前記隙間の
端部において前記トンネルの内周面と前記内型枠とで形
成される開口部を塞いで妻板とするエアバックを設けた
構成のものも例示できる。

【００１８】この構成によれば、コンクリート打設は注
入ミキシング装置を用いて押し込むだけであり、従来の
ＥＬＣ工法のようにコンクリート圧縮機構等大がかりな
設備を必要としないので、従来のＥＬＣ工法に比して設
備コストを低くできる。また、この構成によれば、内型
枠もグリッパに追随させるので１セットで済み、従来の
ＥＬＣ工法のように型枠を多数用意し、養生順に型枠運
搬用の自走車等で型枠の間を切羽まで運ぶといった面倒
な作業が無くなり、工期短縮が可能となる。

【００１９】また、本発明の掘進同時コンクリートライ
ニング工法は、トンネルを掘削する掘削機後端より前記
トンネルに沿って延出されたメインビームを摺動自在に
内挿するグリッパを前記トンネルの側壁に固定するグリ
ッパ固定手順と、前記グリッパと連結した内型枠を拡径
して前記トンネルとの間に所定幅の隙間を形成する内型
枠拡径手順と、前記隙間に急硬材を混入したコンクリー
トを注入するコンクリート注入手順と、前記掘削機と前
記グリッパとの間に介装されたスラストシリンダを前記
グリッパを基点に前記掘進方向に伸長させ、前記掘削機
を掘進させる掘削機掘進手順と、前記掘進中に前記隙間
に注入した前記コンクリートを養生させるコンクリート
養生手順と、前記掘削機が所定距離掘進した後、前記メ
インビーム後端を前記トンネルの底部と係合し、前記メ
インビーム後端を支持するメインビーム後端支持手順
と、前記グリッパと前記トンネル側壁との固定状態を解
除するグリッパ解除手順と、前記掘削機を基点に前記ス
ラストシリンダを縮小させることで、前記グリッパを前
記インビームに沿って掘進方向に移動させて盛替を行う
グリッパ盛替手順と、前記内型枠を縮径させて前記養生
したコンクリートと分離し、前記盛替時のグリッパの移
動と同期して前記内型枠を移動させる内型枠移動手順
と、を備えたことを特徴とする。

【００２０】この構成の工法によれば、掘進中に急硬材
を混入したコンクリートを注入すると共に養生させ、掘
進と同時に効率よく覆工が行えるので、型枠のスパン打
設により工程を確実に算出でき、工期短縮が一層促進さ
れる。

【００２１】すなわち、この構成の工法は導水トンネル
や先進導抗（パイロット）等の地山劣化防止のための設
備および工法として好適なものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態にか
かる掘進同時コンクリートライニング装置を図１から図
３に基づき説明する。

【００２３】［掘進同時コンクリートライニング装置の
全体構成］本発明の掘進同時コンクリートライニング装
置は、図１に示すように、掘削機（ＴＢＭ、トンネルボ
ーリングマシン）１と、ＴＢＭ１後端より延出されたメ
インビーム２と、メインビーム２を内挿したグリッパ３
と、ＴＢＭ１とグリッパ３との間に介装されたスラスト
シリンダ４と、メインビーム２の後端に設けられたリア
サポート５と、グリッパ３に連結された内型枠６と、内
型枠６を用いてコンクリートを注入し覆工を行うＭＴＬ
注入システム７を備えている。

【００２４】ＴＢＭ１は、円形前面に設けられたカッタ
１ａが回転することにより、地山Ｅを掘削する機械であ
る。ＴＢＭ１の後端中央部にはメインビーム２が延設さ
れている。また、ＴＢＭ１にはスラストシリンダ４の基
端部４ａが接続している。

【００２５】スラストシリンダ４はトンネル掘進方向に
伸縮自在な油圧シリンダである。このスラストシリンダ
４は掘進同時コンクリートライニング装置の左右両側に
２本設けられ、基端部４ａがＴＢＭ１側に固設され、ロ
ッド４ｂ先端がグリッパ３側に固設されている。そし
て、スラストシリンダ４の伸長によってＴＢＭ１の掘進
が行われ、スラストシリンダ４の縮小によってグリッパ
３の盛替が行われる。このスラストシリンダ４のストロ
ークは１．５ｍである。

【００２６】グリッパ３は掘進方向と直交する両方向に
伸縮自在な油圧シリンダ（図示せず）を有している。こ
の両側の油圧シリンダのそれぞれの先端にはトンネル側
壁と係合する係合部（グリップ）３１が設けられてい
る。そして、油圧シリンダが伸長し、グリップ３１が左
右両側からトンネル側壁を押さえつけることで、グリッ
パ３自身がトンネル内の所定位置に固定される。また、
グリッパ３はその中心部にメインビーム２を内挿し、盛
替の際はメインビーム２に沿って掘進方向に摺動する。
なお、グリッパ３の外周面の後端側には外周面に沿って
エアバック３２が設けられている。このエアバック３２
は膨らませることでグリッパ３の外周面と地山との隙間
を塞ぐ役割をするものである。そして、グリッパ３が固
定されている時、エアバック３２が膨らまされて地山と
の隙間が塞がれ、グリッパ３を盛替する時、エアバック
３２が縮む。

【００２７】メインビーム２は先端がＴＢＭ１に固定さ
れ、中間部がグリッパ３中心部を摺動自在に貫通し、後
端がリアサポート５に固定されている。メインビーム２
はＴＢＭ１の掘進やグリッパ３の盛替の際、ＴＢＭ１や
グリッパ３の移動が掘進方向となるように規制するガイ
ドバーの役割を果たすものである。すなわち、ＴＢＭ１
の掘進の場合、グリッパ３を基点にスラストシリンダ４
を伸長させると、トンネル内に固定されたグリッパ３を
挿通するメインビーム２に規制されて、ＴＢＭ１が掘進
方向に前進する。また、グリッパ３の盛替を行う場合、
グリッパ３の固定を解除し、ＴＢＭ１を基点にスラスト
シリンダ４を縮小すると、メインビーム２に規制され
て、グリッパ３がＴＢＭ１側（掘進方向）に引き寄せら
れる。

【００２８】内型枠６は拡径／縮径可能なテレスコピッ
ク式の型枠である。この内型枠６は、図２に示すよう
に、頂部６１と左右両翼部６２とインバートフォーム部
６３とで構成されている。そして、頂部６１はその外周
面がトンネル覆工面の上部形状に倣った形状に形成され
ている。左右両翼部６２はその外周面がトンネル覆工面
の左右側形状に倣った形状に形成されている。インバー
トフォーム部６３はその外周面がトンネル覆工面の底部
形状に倣った形状に形成されている。また、頂部６１と
左右両翼部６２とインバートフォーム部６３とは回動自
在に結合している。

【００２９】また、この内型枠６はメインビーム２上を
移動自在とする台車８に載置されている。すなわち、台
車８と内型枠６は複数本の油圧シリンダで連結されてお
り、詳しくは、頂部６１は台車８上にあって上下方向に
伸縮自在な油圧シリンダ６１ａと連結し、左右両翼部６
２は台車８両側壁にあって左右の下方斜め方向に伸縮自
在な油圧シリンダ６２ａと連結している。なお、インバ
ートフォーム部６３は左右両翼部６２が油圧シリンダ６
２ａによって押し下げられると開脚し、左右両翼部６２
が引き上げられると閉脚する。そして、この内型枠６は
頂部６１が上昇し左右両翼部６２が押し下げられること
で拡径し、トンネル覆工面に倣った内型枠６を形成す
る。なお、この実施の形態では内型枠６が拡径した場
合、トンネル（地山）内周面と内型枠６外周面とで形成
される隙間は１０ｃｍである。そして、頂部６１が下降
すると共に左右両翼部６２が引き上げられることで縮径
する。

【００３０】さらに、図１に示すように、台車８はグリ
ッパ３と連結されており、グリッパ３の盛替の際、縮径
した内型枠６および台車８がグリッパ３の移動に追随し
てメインビーム２上を移動する。

【００３１】リアサポート５はメインビーム２の後端の
左右両側に１本ずつ固定された上下方向伸縮自在なジャ
ッキである。このリアサポート５のジャッキは伸長する
ことでトンネル覆工面（あるいは地山Ｅ）の底部に接地
し、メインビーム２の後端を支える。なお、グリッパ３
を盛替する時はリアサポート５のジャッキを伸長してメ
インビーム２を支える。一方、トンネル側壁に固定され
たグリッパ３に支えられてメインビーム２が掘進方向に
摺動する時は、リアサポート５のジャッキを縮小する。

【００３２】ＭＴＬ注入システム７は生コンクリートＮ
を混練するアジテータカー７０と、混練された生コンク
リートＮを圧送するコンクリートポンプ７１と、圧送さ
れた生コンクリートＮを移送する第１配管７２と、急硬
材Ｓと遅延剤Ｌを混練するミキサー７３と、混練した急
硬材Ｓと遅延剤Ｌを圧送するモーノポンプ７４と、圧送
された急硬材Ｓ等を移送する第２配管７５と、第１配管
７２の生コンクリートＮと第２配管７５の急硬材Ｓ等と
を混合してコンクリート注入を行う注入ミキシング装置
９とを備えている。

【００３３】注入ミキシング装置９は、図３に示すよう
に、油圧モータ９１と、油圧モータ９１の回転軸に連結
するフィン付シャフト９２と、円筒シリンダ９３とで構
成されている。円筒シリンダ９３の先端はベント管９４
を介して内型枠６の供給口６ａに連結している。また、
円筒シリンダ９３の後端は油圧モータ９１と連結し、油
圧モータ９１により回転自在なフィン付シャフト９２が
収納されている。更に、円筒シリンダ９３の側壁には生
コンクリートＮと急硬材Ｓ等を円筒シリンダ９３内に供
給する供給口９３ａが設けられている。そして、この注
入ミキシング装置９は、生コンクリートＮと急硬材Ｓ等
をフィン付シャフト９２を用いて混練すると共に内型枠
６の供給口６ａへ押し出しするものである。この注入ミ
キシング装置９は、生コンクリートＮと急硬材Ｓ等を注
入し、供給口６ａから内型枠６に沿って裏込めを行う。
すなわち、トンネル（地山）内周面と内型枠６外周面と
で形成される隙間１０ｃｍに生コンクリートＮと急硬材
Ｓ等を注入する。

【００３４】［コンクリート材質］この実施の形態で用
いられる急硬材を混入したコンクリートは以下に示す通
りである。

【００３５】すなわち、セメント成分としては、普通ポ
ルトランドセメントを用いる。また、混和材としては、
ＡＥ減水剤と遅延剤Ｌを用いる。更に、本発明では急硬
材Ｓとして急硬性セメント混和材であるカルシウム〜ア
ルミネート溶融体を用いる。

【００３６】この実施の形態で用いられる急硬材を混入
したコンクリートはコンクリート巻厚が１０ｃｍの場
合、３０分で硬化（養生）する。なお、急硬材Ｓはセメ
ントの１３％程度、遅延剤Ｌはセメントと急硬材Ｓの混
合物に対して０．８％程度が好ましい。

【００３７】［掘進同時コンクリートライニング工法の
説明］次に、図４に基づき掘進同時コンクリートライニ
ング装置を用いた掘進同時コンクリートライニング工法
（以下、ＭＴＬ工法という）を説明する。このＭＴＬ工
法は掘進準備／コンクリート注入工程（図４（ａ）参
照）、掘進／コンクリート養生工程（図４（ｂ）参
照）、および盛替／型枠移動工程（図４（ｃ）参照）で
構成される。

【００３８】［掘進準備／コンクリート注入工程］掘進
準備工程とコンクリート注入工程は同時期に行われる工
程であり、下記に示す手順で施工される。

【００３９】掘進準備工程は、図４（ａ）に示すよう
に、ＴＢＭ１が掘進方向に移動可能な状態に準備する工
程であり、グリッパ固定手順とメインビーム後端支持解
除手順とからなる。

【００４０】グリッパ固定手順はグリッパ３がグリップ
３１を左右よりトンネル側壁方向に張り出し、グリッパ
３がトンネル側壁に固定されることをいう。メインビー
ム後端支持解除手順はリアサポート５のジャッキが縮小
することで、メインビーム２がリアサポート５によりト
ンネル覆工面底部から支持されている状態を解除するこ
とをいう。なお、この時、メインビーム２後端はＸ１地
点にあり、グリッパ３中心はＹ１地点にあるものとす
る。

【００４１】グリッパ３の固定およびリアサポート５の
ジャッキ縮小により、メインビーム２がグリッパ３によ
りスラスト方向（掘進方向）摺動自在に支持され、ＴＢ
Ｍ１が掘進方向に移動可能な状態になる。

【００４２】コンクリート注入工程は内型枠拡径手順と
コンクリート注入手順とからなる。内型枠拡径手順は、
台車８上の油圧シリンダ６１ａにより内型枠６の頂部６
１を上昇させると共に台車８両側壁に設置された油圧シ
リンダ６２ａにより左右両翼部６２およびインバートフ
ォーム部６３を開脚することで内型枠６を形成する（図
２参照）ことをいう。なお、内型枠６が拡径した時、内
型枠６の外周面と地山との隙間は１０ｃｍに形成され
る。また、グリッパ３周囲に設けられたエアバック３２
を膨らませて内型枠６のグリッパ３側とトンネル周壁と
の間を塞ぐ妻板とする。

【００４３】次に、図３に示すように、内型枠６の供給
口６ａより注入ミキシング装置９で、生コンクリートＮ
と急硬材Ｓ等を注入し、内型枠６に沿って裏込めを行
う。なお、生コンクリートＮはコンクリートポンプ７１
の圧送により第１配管７２から注入ミキシング装置９に
供給され、急硬材Ｓ等はミキサ７３で撹拌された後、モ
ーノポンプ７４で第２配管７５内を移送され、第１配管
７２の生コンクリートＮと合流してから注入ミキシング
装置９に供給される。そして、注入ミキシング装置９に
よって生コンクリートＮと急硬材Ｓ等が混練すると共に
押出され、供給口６ａより内型枠６に沿って注入され
る。注入されたコンクリートは、グリッパ３側を内型枠
６とトンネル周壁との間をエアバック３２によって塞が
れているので、外側に流れ出ることなく、隙間に充填さ
れる。

【００４４】掘進準備／コンクリート注入工程が終了す
ると、掘進／コンクリート養生工程に移る。 ［掘進／コンクリート養生工程］掘進／コンクリート養
生工程は下記に示す手順で施工される。

【００４５】まず、図４（ｂ）に示すように、カッタ１
ａを回転させるとともにグリッパ３を基点にスラストシ
リンダ４を伸長させることで、ＴＢＭ１が掘進を行う
（掘削機掘進手順）。この時の掘進は１．５ｍ／３０分
である。この掘進の際、メインビーム２はグリッパ３を
挿通して掘進方向に移動し、メインビーム２後端がＸ２
地点となる。

【００４６】なお、掘削時のズリ（落下してくる岩石、
土砂など）は、メインビーム２下部に配置されたチェー
ンコンベア（図示せず）により坑外に搬出される。掘進
中、内型枠６に沿って充填されたコンクリートは内型枠
６およびエアバック３２で覆われた状態で順次硬化（養
生）していく（コンクリート養生手順）。このコンクリ
ートは急硬材Ｓ等が混練されているので、掘進スパンと
同じ３０分で硬化する。

【００４７】掘進／コンクリート養生工程が終了する
と、盛替／型枠移動工程に移る。 ［盛替／型枠移動工程］盛替／型枠移動工程は下記に示
す手順で施工される。

【００４８】まず、ＴＢＭ１のカッタ１ａの回転を停止
する。そして、図４（ｃ）に示すように、メインビーム
２後端左右に設けられたリアサポート５が下方向に伸長
し、グリッパ３を貫通しているメインビーム２の後端部
を固定する（メインビーム後端支持手順）。なお、メイ
ンビーム２の前端部はＴＢＭ１に固設されている。

【００４９】次に、台車８上の油圧シリンダ６１ａによ
り内型枠６の頂部６１を下降させると共に台車８両側壁
に設置された油圧シリンダ６２ａにより左右両翼部６２
およびインバートフォーム部６３を閉脚することで内型
枠６を折り畳む（図２参照）。内型枠６を折り畳めば、
台車８は移動可能となる。

【００５０】次に、グリッパ３が左右に張り出している
グリップ３１を縮め、トンネル側壁との固定状態を解除
する（グリッパ解除手順）。グリッパ３の固定状態解除
により、グリッパ３がＴＢＭ１とリアサポート５との間
でスラスト方向摺動可能となる。

【００５１】そして、ＴＢＭ１に基端部４ａを固定して
いるスラストシリンダ４を縮小させることで、グリッパ
３をメインビーム２に沿って掘進方向にＹ１地点からＹ
２地点まで（１．５ｍ）移動させ、盛替を行う（グリッ
パ盛替手順）。このとき、台車８はグリッパ３と連結し
ているので、グリッパ３の移動に同期して台車８および
内型枠６がメインビーム２に沿って１．５ｍ移動する。

【００５２】この実施の形態によれば、コンクリート打
設は注入ミキシング装置９を用いて押し込むだけであ
り、従来のＥＬＣ工法のようにコンクリート圧縮機構等
大がかりな設備を必要としないので、従来のＥＬＣ工法
に比して設備コストを低くできる。また、この実施の形
態によれば、内型枠６もグリッパ３に追随させるので１
セットで済み、従来のＥＬＣ工法のように型枠を多数用
意し、養生順に型枠運搬用の自走車等で型枠の間を切羽
まで運ぶといった面倒な作業が無くなり、工期短縮が可
能となる。

【００５３】また、この実施の形態の工法によれば、掘
進中に急硬材Ｓを混入したコンクリートを注入すると共
に養生させ、掘進と同時に効率よく覆工が行えるので、
型枠のスパン打設により工程を確実に算出でき、工期短
縮が一層促進される。

【００５４】また、この実施の形態では、トンネル断面
形状を円形断面として説明したが、トンネル断面形状は
円形断面に限定されるものではなく、トンネル断面形状
は楕円形状であっても、角形状であってもよい。

【００５５】

【発明の効果】本発明により、以下の効果が得られる。 (1) コンクリート打設は急硬材を混入したコンクリート
を押し込むだけであり、従来のＥＬＣ工法のようにコン
クリート圧縮機構等大がかりな設備を必要としないの
で、従来のＥＬＣ工法に比して設備コストを低くでき
る。

【００５６】(2) 内型枠もグリッパに追随させるので１
セットで済み、従来のＥＬＣ工法のように型枠を多数用
意し、養生順に型枠運搬用の自走車等で型枠の間を切羽
まで運ぶといった面倒な作業が無くなり、工期短縮が可
能となる。

【００５７】(3) 掘進中に急硬材を混入したコンクリー
トを注入すると共に養生させ、掘進と同時に効率よく覆
工が行えるので、型枠のスパン打設により工程を確実に
算出でき、工期短縮が一層促進される。

【００５８】すなわち、本発明は導水トンネルや先進導
抗（パイロット）等の地山劣化防止のためのコンクリー
トライニング装置および工法として好適なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる掘進同時コンクリ
ートライニング装置の縦断面図である。

【図２】図１のＢ−Ｂ矢視図であり、内型枠が縮径した
状態を示す。

【図３】注入ミキシング装置の一部縦断面図である。

【図４】本発明の実施の形態にかかる掘進同時コンクリ
ートライニング工法の説明図であり、図４（ａ）はＭＴ
Ｌ工法は掘進準備／コンクリート注入工程を示し、図４
（ｂ）は掘進／コンクリート養生工程を示し、図４
（ｃ）は盛替／型枠移動工程を示す。

【符号の説明】

１…ＴＢＭ（掘削機） １ａ…カッタ ２…メインビーム ３…グリッパ ４…スラストシリンダ ４ａ…基端部 ４ｂ…ロッド ５…リアサポート ６…内型枠 ６ａ…供給口 ７…ＭＴＬ注入システム ８…台車 ９…注入ミキシング装置 ３１…グリップ ３２…エアバック ６１…頂部 ６１ａ…油圧シリンダ ６２…左右両翼部 ６２ａ…油圧シリンダ ６３…インバートフォーム部 ７０…アジテータカー ７１…コンクリートポンプ ７２…第１配管 ７３…ミキサ ７４…モーノポンプ ７５…第２配管 ９１…油圧モータ ９２…フィン付シャフト ９３…円筒シリンダ ９４…ベント管 Ｔ…トンネル Ｅ…地山 Ｓ…急硬材 Ｌ…遅延剤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 谷口 健 東京都千代田区富士見二丁目10番26号前田 建設工業株式会社内 (72)発明者 北川 勉 岐阜県本巣郡真正町十四条144番地岐阜工 業株式会社内 (72)発明者 稲川 雪久 岐阜県本巣郡真正町十四条144番地岐阜工 業株式会社内 Ｆターム(参考） 2D054 AC20 AD17 AD22 BA03 DA01 2D055 BB01 CA03 DA01 DA03 DA07 DA08 GA06 KA00 KA08 KA09 KA11 KC03 KC05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地山を掘進しトンネルを掘削する掘削機
   と、 この掘削機後端より前記トンネルに沿って延出されたメ
   インビームと、 このメインビームを摺動自在に内挿すると共に前記トン
   ネルの側壁と係合／分離自在なグリップを有するグリッ
   パと、 前記掘削機と前記グリッパとの間に介装され、前記掘進
   方向に伸縮自在なスラストシリンダと、 前記メインビームの後端に設けられ、前記トンネルの底
   部と係合／分離自在なリアサポートと、 前記グリッパと連結し、拡径した時前記トンネルとの間
   に所定幅の隙間を形成し、縮径した時前記グリッパと同
   期して移動自在となる内型枠と、 前記隙間に急硬材を混入したコンクリートを注入し覆工
   を行うＭＴＬ注入システムと、を備え、 前記掘削機械が掘進する際、前記グリッパを前記側壁と
   係合させ前記トンネル内に固定すると共に前記グリッパ
   を基点に前記スラストシリンダを伸長させ、前記グリッ
   パに挿通するメインビームで前記掘削機を前記掘進方向
   に規制して掘進させ、 前記掘削機の掘進中に前記内型枠を拡径して形成した前
   記隙間へ急硬材を混入したコンクリートを注入して覆工
   を行い、 前記グリッパの盛替を行う際、前記リアサポートを前記
   底部に係合させて前記メインビームの後端を前記底部に
   支持させると共に前記掘削機を基点に前記スラストシリ
   ンダを縮小させ、前記メインビームで前記グリッパを前
   記掘進方向に規制して盛替を行い、 前記グリッパの盛替に同期し、前記内型枠を縮径させて
   前記掘進方向に移動させることを特徴とする掘進同時コ
   ンクリートライニング装置。
2. 【請求項２】前記ＭＴＬ注入システムは生コンクリート
   を移送する第１配管と、混練した急硬材と遅延剤を移送
   する第２配管と、前記第１配管の生コンクリートと前記
   第２配管の急硬材等とを混合して前記隙間にコンクリー
   ト注入を行う注入ミキシング装置と、を備え、 注入ミキシング装置は、円筒シリンダとこの円筒シリン
   ダ内を回転するフィン付シャフトを有し、 前記円筒シリンダの先端は前記内型枠と連結し、前記円
   筒シリンダの後端は前記第１配管及び前記第２配管と連
   結し、 前記第１配管及び前記第２配管より供給された前記生コ
   ンクリートと前記急硬材等とを前記フィン付シャフトを
   用いて混合すると共に、前記円筒シリンダの先端より前
   記内型枠へ前記コンクリートを押し出して注入する請求
   項１記載の掘進同時コンクリートライニング装置。
3. 【請求項３】前記ＭＴＬ注入システムが前記隙間に前記
   コンクリートを注入する際、前記隙間の端部において前
   記トンネルの内周面と前記内型枠とで形成される開口部
   を塞いで妻板とするエアバックを設けた請求項１または
   ２記載の掘進同時コンクリートライニング装置。
4. 【請求項４】トンネルを掘削する掘削機後端より前記ト
   ンネルに沿って延出されたメインビームを摺動自在に内
   挿するグリッパを前記トンネルの側壁に固定するグリッ
   パ固定手順と、 前記グリッパと連結した内型枠を拡径して前記トンネル
   との間に所定幅の隙間を形成する内型枠拡径手順と、 前記隙間に急硬材を混入したコンクリートを注入するコ
   ンクリート注入手順と、 前記掘削機と前記グリッパとの間に介装されたスラスト
   シリンダを前記グリッパを基点に前記掘進方向に伸長さ
   せ、前記掘削機を掘進させる掘削機掘進手順と、 前記掘進中に前記隙間に注入した前記コンクリートを養
   生させるコンクリート養生手順と、 前記掘削機が所定距離掘進した後、前記メインビーム後
   端を前記トンネルの底部と係合し、前記メインビーム後
   端を支持するメインビーム後端支持手順と、 前記グリッパと前記トンネル側壁との固定状態を解除す
   るグリッパ解除手順と、 前記掘削機を基点に前記スラストシリンダを縮小させる
   ことで、前記グリッパを前記インビームに沿って掘進方
   向に移動させて盛替を行うグリッパ盛替手順と、 前記内型枠を縮径させて前記養生したコンクリートと分
   離し、前記盛替時のグリッパの移動と同期して前記内型
   枠を移動させる内型枠移動手順と、を備えたことを特徴
   とする掘進同時コンクリートライニング工法。