JP2008088705A - シ−ルド工法およびシ−ルド掘進機 - Google Patents

Abstract

【課題】
例えばシ−ルドトンネルの施工に好適で、セグメントに対するシ−ルドジャッキの安定した反力を合理的かつ速やかに得られるとともに、シ−ルドジャッキの煩雑な掛け替えを要することなく、セグメントの組み立てとシ−ルドの掘進を同時に関連なく行なえ、施工の高速化とその正確性、並びにセグメントの組み立ての合理化を図れる、シ−ルド工法およびシ−ルド掘進機を提供すること。
【解決手段】
複数のシ−ルドジャッキ６に反力を作用させて地山９を掘削しながらシ−ルド掘進機１を推進する。
前記掘進機１の後部で覆工するシ−ルド工法であること。
既設の覆工体１７の内面または覆工体１７の支持枠の内面に反力を取ること。
前記反力をシ−ルドジャッキ６を支持する枠体５に伝え、前記シ−ルドジャッキ６の反力を形成させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばシ−ルドトンネルの施工に好適で、セグメントに対するシ−ルドジャッキの安定した反力を合理的かつ速やかに得られるとともに、シ−ルドジャッキの煩雑な掛け替えを要することなく、セグメントの組み立てと、シ−ルドの掘進を同時に関連なく行なえ、施工の高速化とその正確性、並びにセグメントの組み立ての合理化を図れる、シ−ルド工法およびシ−ルド掘進機に関する。

例えばシ−ルドは、一般に円筒状のスキンプレ−トと、該プレ−トに内蔵されたカッタ等の掘削設備と、シ−ルドジャッキ等の掘進設備と、エレクタ等の覆工設備等を備え、トンネルの施工時は、シ−ルドの前部で切羽を掘削し、所定量掘進後にシ−ルドの後部でセグメントを組み立て、その際バックリング防止上支障のない本数のシ−ルドジャッキを縮め、当該部にセグメントピ−スを既設のセグメントに取り付けて固定し、当該セグメントピ−スを組み立て後、前記シ−ルドジャッキを復旧してセグメントに押し当て、シ−ルドジャッキを掛け替えながらセグメントピ−スを順次組み立て、１リングを組み立て後、該セグメントにシ−ルドジャッキの反力をとってシ−ルドを掘進させ、この工程を繰り返してトンネルを築造していた。

したがって、従来のシ−ル工法は、セグメントを１リング組み立て終えるまでは、シ−ルドを掘進することができず、その分施工に時間が掛かり、工費が嵩むとともに、シ−ルドジャッキの煩雑な掛け替えを要し、その掛け替え時にはシ−ルドが不安定になるという問題があった。

このような問題を解決するものとして、シ−ルド掘進機の後部に、シ−ルドジャッキの反力を受ける筒状の反力受け覆工体を設け、該反力受け覆工体の後方に中押し装置を設け、該中押し装置は後方で組み立てた一次覆工セグメントを中押しジャッキで押圧し、その反力で前記反力受け覆工体を推進し得るようにし、トンネル施工時は、シ−ルド掘進機の掘進中に中押し装置で一次覆工セグメントを組み立て、１リングの組み立て後、中押しジャッキを一斉に突出しシ−ルドジャッキを縮小して、シ−ルド掘進機の後部フレ−ムを１リング分推進し、掘進と一次覆工セグメントの組み立てを並行するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この従来のトンネルの施工法は、一次覆工体とは別個にシ−ルドジャッキの反力受け専用の反力受け覆工体を要するため、シ−ルドの長尺化と中押し装置の推進力の増加を招く一方、一次覆工セグメントの組み立てに時間が掛かり、中押し装置の作動時期がシ−ルド掘進機の掘進完了時よりかなり遅れてしまい、施工の高速化やセグメントの組み立ての合理化を図れなかった。

ところで、掘削と覆工の併進工法として、シ−ルド掘削機の後方で１リング分の内型枠を組み立て、その内型枠にフレッシュコンクリ−トを加圧して打設し、坑内面に覆工壁を形成するとともに、前記加圧によってフレッシュコンクリ−トを密実化し、前記コンクリ−トが硬化する前に、妻型枠にシ−ルドジャッキの反力をとり、シ−ルド掘削機を掘進するようにした、ＥＣＬ工法が知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、ＥＣＬ工法は、一次覆工を省略する分、コンクリ−トの巻き立て厚が厚く、また大掛かりなフレッシュコンクリ−トの打設設備や加圧設備と、多くの内型枠を要する上に、内型枠の組み立て中はシ−ルドを掘進することができず、その分施工の高速化を図れない等の問題があった。

このようなＥＣＬ工法の問題を解決するものとして、掘進機の後方にメインビ−ムを延設し、該メインビ−ムに摺動可能に嵌合して地山を押圧するグリッパと、掘進機とグリッパとの間に伸縮可能に介挿されたスラストシリンダと、メインビ−ムの後端に設けて地山を押圧するリアサポ−トと、前記グリッパと同動可能な内型枠と、コンクリ−トを注入可能なＭＴＬ注入システムとを備え、前記グリッパを地山に押圧して掘進機を掘進させ、この掘進中にコンクリ−トを注入して覆工し、グリッパの盛替え時はリアサポ−トを伸長してメインビ−ムを支持し、メインビ−ムを掘進方向へ移動する場合は、リアサポ−トを縮小させるようにしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

しかし、前記工法は、コンクリ−トの注入時に掘削機を掘削位置へ移動し、コンクリ−トの養生時に掘削機を駆動して掘進させ、掘進後にグリッパを盛替えて内型枠を移動させているため、コンクリ−トの注入による覆工作業と、実質的な掘進とが別々に行なわれ、それらの施工の高速化を十分に図れず、しかも掘進時にはリアサポ−トを縮小し、グリッパのみで装置全体を支持するため、装置の安定性に欠けるとともに、内型枠の構成が複雑である等の問題があった。

特開平１１−１７３０７６号公報 特開２００２−１９４９９７号公報 特開２００１−１５２７８７号公報

本発明はこのような問題を解決し、例えばシ−ルドトンネルの施工に好適で、セグメントに対するシ−ルドジャッキの安定した反力を合理的かつ速やかに得られるとともに、シ−ルドジャッキの煩雑な掛け替えを要することなく、セグメントの組み立てとシ−ルドの掘進を同時に関連なく行なえ、施工の高速化とその正確性、並びにセグメントの組み立ての合理化を図れる、シ−ルド工法およびシ−ルド掘進機を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複数のシ−ルドジャッキに反力を作用させて地山を掘削しながらシ−ルド掘進機を推進し、該掘進機の後部で覆工するシ−ルド工法において、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に反力を取り、該反力をシ−ルドジャッキを支持する枠体に伝え、シ−ルドジャッキの反力を形成させるようにして、シ−ルドジャッキを直接、覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面に押し当てて反力を形成する従来の手法を廃し、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、シ−ルドジャッキの反力を合理的に得られ、シ−ルドジャッキの作動に係りなく掘進可能にして、掘進と覆工の同時施工を実現可能にし、従来のシ−ルド工法やＥＣＬ工法を改善し得るようにしている。

請求項２の発明は、シ−ルド掘進機の掘進中、全てのシ−ルドジャッキに終始反力を作用させるから、従来のように一部のシ−ルドジャッキを縮め、再び伸長する掛け替え作業の煩雑を解消するとともに、前記掛け替え時における掘進機の安定性の低下と、掘進姿勢の不安定化を防止し、安定した施工と正確な施工を実現し得るようにしている。
請求項３の発明は、前記シ−ルド掘進機の掘進と同時に覆工体の覆工を開始可能にし、施工の高速化と覆工の合理化を図るようにしている。
請求項４の発明は、シ−ルド掘進機の掘進中、既設の覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面を、新設の覆工体の覆工に終始充当し、掘進と同時に覆工体の覆工を実現可能にしている。

請求項５の発明は、前記既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置して、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、確実かつ安定した反力を得られるようにしている。
請求項６の発明は、前記シ−ルド掘進機の所定量掘進後、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に対する前記反力を解除し、前記枠体を連結した後胴を前胴側へ移動させ、前胴と後胴の蠕動を実現するようにしている。
請求項７の発明は、前記後胴を前胴側へ移動する際、前胴を地山に固定し、かつ前記シ−ルドジャッキを縮小作動して後胴を引き寄せ、または前記前胴を地山に固定しないで、覆工体を押圧保持する組立用ジャッキの伸長作動を介して後胴を押し当てるようにしている。

請求項８の発明は、掘削設備と、推進設備と、覆工設備とを備え、前部で地山を掘削し推進しながら後部で覆工可能にしたシ−ルド掘進機において、前記推進設備を支持可能な枠体を備え、該枠体にセンタ−ビ−ムを後方へ突設し、該ビ−ムに覆工設備と複数の反力ジャッキを設置し、前記反力ジャッキの先端部に、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に設置可能なグリッパを設け、シ−ルドジャッキを直接、覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面に押し当てて反力を得る従来の手法を廃し、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、推進設備の反力を合理的に得られ、推進設備の作動に係りなく掘進可能にして、従来のシ−ルド工法やＥＣＬ工法を改善し得るシ−ルド掘進機を提供するようにしている。

請求項９の発明は、前記センタ−ビ−ムの周面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置し、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、確実かつ安定した反力を得られるようにしている。
請求項１０の発明は、前記センタ−ビ−ムの周面に前記反力ジャッキを前後方向に斜状に設置し、反力ジャッキによる反力をセンタ−ビ−ムへ合理的かつ有効に伝えるようにしている。
請求項１１の発明は、前記センタ−ビ−ムを中空筒状に形成し、該中空部に例えば掘削土砂の搬出設備を設置可能にするとともに、シ−ルド掘進機の軽量化を図るようにしている。
請求項１２の発明は、前記枠体の前記推進設備と他側面に、前記覆工体を保持可能な複数の組立用ジャッキを設け、セグネント等のブロック状の覆工体を合理的に組み立てられるようにしている。

請求項１３の発明は、前記枠体を後胴側に配置し、該後胴と掘削設備を配置した前胴側とを推進設備を介して蠕動可能に連結し、推進設備を中折れジャッキとしても機能し得るようにし、構造を簡潔化してシ−ルド掘進機の曲進に対応可能にしている。
請求項１４の発明は、前記反力ジャッキを解除し、かつ前記推進設備を収縮作動して後胴を引き寄せ、または組立用ジャッキを伸長作動して後胴を押し当てて、前記後胴を前胴側へ移動可能にし、例えば所定の覆工体の覆工後に前胴と後胴の蠕動を実現可能にしている。
請求項１５の発明は、前記覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に、グリッパを設置可能な係合溝または係合孔を設け、グリッパを確実かつ安定して設置し得、安定した反力を得られるようにしている。

請求項１の発明は、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に反力を取り、該反力をシ−ルドジャッキを支持する枠体に伝え、シ−ルドジャッキの反力を形成するから、シ−ルドジャッキを直接、覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面に押し当てて反力を得る従来の手法を廃し、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、シ−ルドジャッキの反力を合理的に得られ、シ−ルドジャッキの作動に係りなく掘進可能にし、掘進と覆工の同時施工を実現可能にして、従来のシ−ルド工法やＥＣＬ工法を改善し得る効果がある。

請求項２の発明は、シ−ルド掘進機の掘進中、全てのシ−ルドジャッキに終始反力を作用させるから、従来のように一部のシ−ルドジャッキを縮め、再び伸長する掛け替え作業の煩雑を解消するとともに、前記掛け替え時における掘進機の安定性の低下と、掘進姿勢の不安定化を防止し、安定した施工と正確な施工を実現することができる。
請求項３の発明は、前記シ−ルド掘進機の掘進と同時に覆工体の覆工を開始可能にするから、施工の高速化と覆工の合理化を図ることができる。
請求項４の発明は、シ−ルド掘進機の掘進中、既設の覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面を、新設の覆工体の覆工に終始充当し、掘進と同時に覆工体の覆工を実現することができる。

請求項５の発明は、前記既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置するから、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、確実かつ安定した反力を得られる効果がある。
請求項６の発明は、前記シ−ルド掘進機の所定量掘進後、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に対する前記反力を解除し、前記枠体を連結した後胴を前胴側へ移動させ、前胴と後胴の蠕動を実現することができる。
請求項７の発明は、前記後胴を前胴側へ移動する際、前胴を地山に固定し、かつ前記シ−ルドジャッキを縮小作動して後胴を引き寄せ、または前記前胴を地山に固定しないで、覆工体を押圧保持する組立用ジャッキの伸長作動を介して後胴を押し当てて、前胴と後胴の蠕動を実現することができる。

請求項８の発明は、推進設備を支持可能な枠体を備え、該枠体にセンタ−ビ−ムを後方へ突設し、該ビ−ムに覆工設備と複数の反力ジャッキを設置し、前記反力ジャッキの先端部に、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に設置可能なグリッパを設けたから、シ−ルドジャッキを直接、覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面に押し当てて反力を得る従来の手法を廃し、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、推進設備の反力を合理的に得られ、推進設備の作動に係りなく掘進可能にして、掘進と覆工の同時施工を実現可能にし、従来のシ−ルド工法やＥＣＬ工法を改善し得るシ−ルド掘進機を提供することができる。

請求項９の発明は、前記センタ−ビ−ムの周面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置したから、新設の覆工体の覆工や内型枠の継ぎ足しに係りなく、確実かつ安定した反力を得られる効果がある。
請求項１０の発明は、前記センタ−ビ−ムの周面に前記反力ジャッキを前後方向に斜状に設置したから、反力ジャッキによる反力をセンタ−ビ−ムへ合理的かつ有効に伝えることができる。
請求項１１の発明は、前記センタ−ビ−ムを中空筒状に形成したから、該中空部に例えば掘削土砂の搬出設備を設置可能にしたり、シ−ルド掘進機の軽量化を図ることができる
請求項１２の発明は、前記枠体の前記推進設備と他側面に、前記覆工体を保持可能な複数の組立用ジャッキを設けたから、セグメント等のブロック状の覆工体を合理的に組み立てることができる。

請求項１３の発明は、前記枠体を後胴側に配置し、該後胴と掘削設備を配置した前胴側とを推進設備を介して蠕動可能に連結したから、推進設備を中折れジャッキとして機能でき、構造を簡潔化してシ−ルド掘進機の曲進に対応することができる。
請求項１４の発明は、前記反力ジャッキを解除し、かつ前記推進設備を収縮作動して後胴を引き寄せ、または組立用ジャッキを伸長作動し後胴を押し当てて、前記後胴を前胴側へ移動可能にし、例えば所定の覆工体の覆工後に前胴と後胴を蠕動させることができる。
請求項１５の発明は、前記覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に、グリッパを設置可能な係合溝または係合孔を設けたから、グリッパを確実かつ安定して設置でき、安定した反力を得ることができる。

以下、本発明をシ−ルドトンネルの施工に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図５において１はシ−ルド掘進機で、周面に互いに蠕動可能な円筒状の前胴２と後胴３とが同軸上に配置され、それらの支持枠４と枠体５との間に、推進設備である複数のシ−ルドジャッキ６が配置され、その駆動ロッド７の伸縮作動を介して、前胴２と後胴３とを近接離反動可能に連結している。

このうち、前記前胴２の周面に複数の地山反力グリッパ８が出没可能に配置され、該グリッパ８は後胴３を前胴２側へ引き寄せる際に外側へ突出し、地山９を押圧可能にしている。
前記後胴３の内側に枠体５を介して、後述する覆工体であるセグメントピ−スの組立用ジャッキ１０が複数配置され、その駆動ロッド１１を後方へ突出可能にしていて、該ロッド１１の伸縮変位を介して前記セグメントの端面を押圧可能にしている。

この場合、地山反力グリッパ８は必須部材ではなく、前記反力グリッパ８を設けないときは、後述する組立用ジャッキに長めのストロ−クのものを使用することで代替し得る。
したがって、この実施形態のように地山反力グリッパ８を設けたときは、短めのストロ−クの組立用ジャッキ１０を用いることができる。

前記枠体５の中央に管状のセンタ−ビ−ム１２が後方へ突設され、該ビ−ム１２の後端部周面に管状の反力受１３が複数配置され、各反力受１３の略等角度位置に複数の反力受ジャッキ１４が配置されている。
この場合、反力受１３は単一であっても良く、そのようにすることで部品点数の低減とセンタ−ビ−ム１２の小形軽量化を図れ、これを推進するシ−ルドジャッキ６または後述する長めのストロ−クの組立用ジャッキの小能力化を図れる。
なお、反力受ジャッキ１４を必ずしも等角度位置に配置する必要はないが、反力を安定かつ有効に伝達するためには、可及的に等角度位置に配置することが望ましい。

前記反力受ジャッキ１４は図示のように斜め後方に立設して配置され、その駆動ロッド１５を伸縮可能にしていて、該ロッド１５の先端部に板状のグリッパ１６を回動可能に連結し、該グリッパ１６を組み立て後の既設の覆工体であるセグメント１７の内面に押圧可能にしている。

この場合、前記組立用ジャッキ１０と反力受ジャッキ１４は、１リング分のセグメント１７と同数設けることが望ましい。図中、１８は新設の覆工体であるセグメントピ−スである。
なお、セグメント１７ないしセグメントピ−ス１８の内面にグリッパ１６を固定または係合可能な溝ないし係合孔を設ければ、セグメント１７にグリッパ１６を安定して設置でき、確実かつ安定した反力を得られる。

前記センタ−ビ−ム１２の反力受１３と他側端部側に、覆工設備であるエレクタ１９が設けられ、該エレクタ１９は両端に伸縮可能なア−ム２０を備え、該ア−ム２０の先端にグリップ２１を備えていて、前記セグメントピ−ス１８を所定の組み立て位置へ保持し移動可能にしている。

一方、前記シ−ルド掘進機１の前端部に円板形のフェイスデスク２２が回転可能に設けられ、該デスク２２に掘削設備である複数のカッタ−ビット２３が突設して配置されている。
図中、２４は前胴２と後胴３の間に配置したシ−ルドラム、２５は後胴３の引き寄せ時に、枠体５と既設のセグメント１７の前端部との間に形成された空スペ−スで、セグメント１７の略１リング幅分に形成され、セグメントピ−ス１８の組み立て充当される。

このように構成したシ−ルド掘進機１は、従来と同様に前胴２に内蔵されたカッタ−ビット２３等の掘削設備と、シ−ルドジャッキ６等の掘進設備と、エレクタ１９等の覆工設備を備え、これに地山反力グリッパ８と組立用ジャッキ１０、センタ−ビ−ム１２と反力受ジャッキ１４とを有する。

前記地山反力グリッパ８は公知のジャッキ部材を用いて前胴２に出没可能に設け、組立用ジャッキ１０は後胴３の内側の枠体５にセグメント１７に対向して設置し、センタ−ビ−ム１２は、例えば内部に掘削土砂の搬出装置を設備可能な管体を用いて枠体５に固定し、該センタ−ビ−ム１２の周面にセグメント１７の内面に向けて複数の反力受ジャッキ１４を配置して構成する。

この場合、地山反力グリッパ８は必須部材ではなく、前記反力グリッパ８を設けないときは、長めのストロ−クの組立用ジャッキ１０を用いることで代替し得る。
したがって、この実施形態のように地山反力グリッパ８を設けたときは、短めのストロ−クの組立用ジャッキ１０を用いることができる。

次に、このようなシ−ルド掘進機１を用いてシ−ルドトンネルを施工する場合は、従来と同様にシ−ルドの前部で切羽を掘削して掘進し、例えばセグメント１７の１リングの幅分、掘進後にシ−ルドの後部でセグメントピ−ス１８を組み立て、これを既設のセグメント１７に取り付けて固定し、セグメントピ−ス１８を１リングを組み立て後、シ−ルドを掘進し、以下この工程を繰り返してトンネルを築造する。

このような施工において、シ−ルドの掘進時には、複数の反力受ジャッキ１４を一斉に伸長作動し、各グリッパ１６を既に組み立てたセグメント１７の内面に押し当てて、シ−ルドジャッキ６の反力を得ている。
すなわち、グリッパ１６をセグメント１７の内面に押し当てると、その抗力はセグメント１７およびグリッパ１６から、反力受ジャッキ１４を経て反力受１３ないしセンタ−ビ−ム１２に伝達され、該ビ−ム１２より枠体５ないし後胴３を経て、シ−ルドジャッキ６の反力を形成する。

その際、各グリッパ１６は図３のように、前記セグメント１７のリング内面の略等角度位置を押圧し、その抗力を駆動ロッド１５および反力受ジャッキ１４を介して、反力受１３およびセンタ−ビ−ム１２に斜め前方に作用し、これを有効に伝達するから、反力受１３ないしセンタ−ビ−ム１２がセンタリングされ、その水平姿勢を促すとともに、枠体５の垂直姿勢を促して、シ−ルドジャッキ６による水平方向の反力とその均等な反力を形成する。

このような状況の下で地山反力グリッパ８を縮小作動し、地山９に対する押圧を解除して、シ−ルドジャッキ６を一斉に伸長作動する。
このようにすると、前胴２が切羽側へ推進し、これと前後してフェイスデスク２２を回転し、該デスク２２にカッタ−ビット２３を同動させて切羽を掘削し、シ−ルド掘進機１を掘進する。

そして、前記掘進開始後、ないし開始と同時にセグメントピ−ス１８の組み立てを開始する。
すなわち、前記シ−ルド掘進機１の掘進前は、組立用ジャッキ１０が駆動ロッド１１を縮小し、またシ−ルドジャッキ６が縮小作動し、枠体５を介し後胴３とセンタ−ビ−ム１２とが前胴２側へ引き寄せられ、枠体５の後方と既設のセグメント１７の前端部との間に、セグメント１７の１リング幅相当の空スペ−ス２５が形成されている。

前記セグメントピ−ス１８を組み立てる場合は、前記空スペ−ス２５位置に臨むトンネルの底部に予めセグメントピ−ス１８を搬入して置き、該ピ−ス１８をエレクタ１９のグリップ２１に保持し、ア−ム２０を伸長して所定の組み立て位置へ移動し、既設のセグメント１７の前端部に固定して行なう。この状況は図１のようである。

このようなセグメントピ−ス１８の組み立て時には、前述のようにグリッパ１６を既設のセグメント１７の内面に押し当てて、シ−ルドジャッキ６の反力を得ており、従来のように組み立て直後のセグメントの前端面にシ−ルドジャッキを押し当てて反力を得る手法を採らないから、空スペ−ス２５の全域にセグメントピ−ス１８の組み立てスペ−スが確保されている。
したがって、従来のようなシ−ルドジャッキ６の煩雑な掛け替え作業を要せず、セグメントピ−ス１８の組み立てを容易かつ迅速に行なえる。
しかも、全てのシ−ルドジャッキ６に反力を確保して推進作動させられるから、推進作動の安定性と迅速性を得られる。

こうしてシ−ルド掘進機１を掘進し、その間セグメントピ−ス１８を順次組み立て、該組み立て後に組立用ジャッキ１０を伸長作動し、その駆動ロッド１１を組み立て後のセグメントピ−ス１８の前端面に押し当てて保持する。
そして、シ−ルドジャッキ６が所定変位伸長し、シ−ルドがセグメント１７の１リング幅分掘進し終えたところで、地山９の掘削を停止し、前胴２の推進を停止する。この状況は図２のようである。

この後、地山反力グリッパ８を伸長作動し、地山９を押圧して前胴２を定位置に保持するとともに、反力受ジャッキ１４を一斉に縮小作動し、セグメント１７の内面に対する各グリッパ１６の押圧力を解除して、前記グリッパ１６によるシ−ルドジャッキ６の反力を解消する。この状況は図５のようである。

また、組立用ジャッキ１０を縮小作動し、その駆動ロッド１１をセグメントピ−ス１８から後退させるとともに、シ−ルドジャッキ６を縮小作動し、該ジャッキ６に連結した枠体５ないし後胴３を前胴２側に引き寄せ、これに枠体５に連結したセンタ−ビ−ム１２と反力受１３、および反力受ジャッキ１４とグリッパ１６とを同動させる。

そして、シ−ルドジャッキ６を所定量縮小作動し、枠体５ないし後胴３を前胴２側へ十分引き寄せ、枠体５と既設のセグメント１７の前端部との間に空スペ−ス２５を形成する この状況は図４のようである。

この後、反力受ジャッキ１４を伸長作動し、各グリッパ１６を既に組み立てたセグメント１７の内面に押し当て、前述のようにシ−ルドジャッキ６の反力を形成し、該ジャッキ６を推進し掘削を開始して、シ−ルドを掘進するとともに、前記形成した空スペ−ス２５にセグメントピ−ス１８を組み立てる。以後、前記工程を繰り返してシ−ルドトンネルを築造する。

なお、本発明のシ−ルドジャッキ６は、前胴２と後胴３の間に配置されているから、全てのシ−ルドジャッキ６に均等な推進力ないし反力を作用させると、シ−ルド掘進機１は直進し、一方、左右のシ−ルドジャッキ６の推進力ないし反力を相違させて作用させると、それらの伸長変位が相違して前胴２と後胴３が折れ曲がり、シ−ルド掘進機１が曲進する。
したがって、シ−ルドジャッキ６は中折れジャッキとして機能し、従来のように中折れジャッキを別設する必要がないから、その分構成が簡潔になる低廉に製作し得る。

このように本発明によるシ−ルド工法は、セグメントピ−ス１８の組み立てとシ−ルド掘進機１の掘進とを、同時かつ関連なく行なえるから、トンネルの施工を合理的かつ能率良くしかも安全に行なえ、工期の短縮と工費の低減を図れる。

図６乃至図８は本発明の第２の実施形態を示し、前述の実施形態と対応する構成部分に同一の符号を用いている。
この実施形態はシ−ルド掘進機１の地山反力グリッパ８を省略し、代わりに組立用ジャッキ１０ａとその駆動ロッド１１ａを、前記組立用ジャッキ１０よりも伸縮変位が長めのものを使用している。したがって、前記グリッパ８の省略分、シ−ルド掘進機１の構成が簡潔になる。

そして、後胴３を前胴２側へ引き寄せる際、前述のように地山反力グリッパ８で地山９を押圧し、前胴２を固定する代わりに、シ−ルドジャッキ６の縮小作動に同調させて組立用ジャッキ１０ａを伸長作動し、後胴３を前胴２側へ推進し、これを前胴２へ押し当てるようにしている。したがって、組立用ジャッキ１０ａの伸長変位はシ−ルドジャッキ６の縮小変位よりも大きく設定している。

この第２の実施形態における施工法は、後胴３を前胴２側へ引き寄せる工程を除いて、前述の実施形態と実質的に同一である。
すなわち、シ−ルドの掘進時には、複数の反力受ジャッキ１４を一斉に伸長作動し、各グリッパ１６を既に組み立てたセグメント１７の内面に押し当てて、シ−ルドジャッキ６の反力を形成する。

その際、各グリッパ１６は図６のように、前記セグメント１７のリング内面の略等角度位置を押圧し、その抗力を駆動ロッド１５および反力受ジャッキ１４を介して、反力受１３およびセンタ−ビ−ム１２に斜め前方に作用し、これを有効に伝達しているから、反力受１３ないしセンタ−ビ−ム１２がセンタリングされ、その水平姿勢を促すとともに、枠体５の垂直姿勢を促して、シ−ルドジャッキ６による水平方向の反力とその均等な反力を形成する。

このような状況の下でシ−ルドジャッキ６を一斉に伸長作動すると、前胴２が切羽側へ推進し、これと前後してフェイスデスク２２を回転し、該デスク２２にカッタ−ビット２３を同動させて切羽を掘削し、シ−ルド掘進機１を掘進する。
この場合、この実施形態では地山反力グリッパ８を省略しているから、前記掘進に際しての反力グリッパ８の縮小作動が省略され、その分作業が容易になる。

前記掘進開始後、ないし開始と同時にセグメントピ−ス１８の組み立てを開始する。
セグメントピ−ス１８の組み立ては前述の実施形態と同様で、グリッパ１６を既設のセグメント１７の内面に押し当てて、シ−ルドジャッキ６の反力を得ており、従来のように組み立て直後のセグメントの前端面にシ−ルドジャッキを押し当てて反力を得る手法を採らないから、空スペ−ス２５の全域にセグメントピ−ス１８の組み立てスペ−スが確保される。

したがって、従来のようなシ−ルドジャッキ６の煩雑な掛け替え作業を要せず、セグメントピ−ス１８の組み立てを容易かつ迅速に行なえる。
しかも、全てのシ−ルドジャッキ６に反力を確保して推進作動させられるから、推進作動の安定性と迅速性を得られる。その状況は図６のようである。

こうしてシ−ルド掘進機１を掘進し、その間セグメントピ−ス１８を順次組み立て、その組み立て後に組立用ジャッキ１０ａを伸長作動し、その駆動ロッド１１ａを組み立て後のセグメントピ−ス１８の前端面に押し当てて保持する。
そして、シ−ルドジャッキ６が所定変位伸長し、シ−ルドがセグメント１７の１リング幅分掘進し終えたところで、地山９の掘削を停止し、前胴２の推進を停止する。この状況は図７のようである。

この後、反力受ジャッキ１４を一斉に縮小作動し、セグメント１７の内面に対する各グリッパ１６の押圧力を解除して、前記グリッパ１６によるシ−ルドジャッキ６の反力を解消する。
この後、シ−ルドジャッキ６を縮小作動し、シ−ルドジャッキ６に連結した枠体５ないし後胴３を前胴２側へ引き寄せ、枠体５に連結したセンタ−ビ−ム１２と反力受１３、および反力受ジャッキ１４とグリッパ１６とを同動させる。

そして、前記シ−ルドジャッキ６の作動に同調して、組立用ジャッキ１０ａを伸長作動し、その推力によって、前記枠体５ないし後胴３、センタ−ビ−ム１２、反力受１３等の前記移動を促し、後胴３を前胴２側へ押し当てて、前胴２を定位置に保持するとともに、枠体５と既設のセグメント１７の前端部との間に空スペ−ス２５を形成する。
このように組立用ジャッキ１０ａは、シ−ルドジャッキ６の牽引力を補完するとともに、緊急時には補助推進力としても利用し得る。この状況は図８のようである。

したがって、この実施形態では後胴３の押し当て分、組立用ジャッキ１０ａの伸長ストロ−クを要し、また前述の実施形態のような地山反力グリッパ８の伸長作動の省略分、施工が簡潔になる。
この場合、組立用ジャッキ１０ａによる伸長作動は、セグメントピ−ス１８の組み立て後に行なわれるから、従来のシ−ルドジャッキ６のような掛け替えと相違し、セグメントピ−ス１８の組み立てに支障を来たさない。

この後、組立用ジャッキ１０ａを縮小作動し、その駆動ロッド１１ａをセグメントピ−ス１８から後退させ、シ−ルドの次期掘進と、セグメントピ−ス１８の次期組み立て態勢を形成する。

この後、反力受ジャッキ１４を伸長作動し、各グリッパ１６を既に組み立てたセグメント１７の内面に押し当て、前述のようにシ−ルドジャッキ６の反力を形成し、該ジャッキ６を推進し掘削を開始して、シ−ルドを掘進するとともに、前記形成した空スペ−ス２５にセグメントピ−ス１８を組み立てる。以後、前記工程を繰り返してシ−ルドトンネルを築造する。

なお、前述の実施形態では、本発明をシ−ルドトンネルの施工に適用しているが、その施工法であるＥＣＬ工法に本発明を適用することも可能である。
すなわち、ＥＣＬ工法における妻枠に対して、シ−ルドジャッキ６の反力を確保する代わりに、例えばフレッシュコンクリ−トを打設する内型枠の内面、または打設して硬化したコンクリ−トの覆工体の内面に前記グリッパ１６を設置することによって、容易かつ安定したシ−ルドジャッキ６の反力を確保し、内型枠の使用量の低減と、内型枠の煩雑な組み立てと分解の手間を軽減して、ＥＣＬ工法の施工の高速化と合理化を図るようにすることも可能である。

本発明のシ−ルド工法およびシ−ルド掘進機は以上のように、セグメントに対するシ−ルドジャッキの安定した反力を合理的かつ速やかに得られるとともに、シ−ルドジャッキの煩雑な掛け替えを要することなく、セグメントの組み立てとシ−ルドの掘進を同時に関連なく行なえ、施工の高速化とその正確性、並びにセグメントの組み立ての合理化を図れるから、例えばシ−ルドトンネルの施工に好適である。

本発明をシ−ルドトンネルの施工に適用した断面図の要部で、地山反力グリッパを解除し、反力グリッパを既設のセグメントの内面に設置して、シ−ルドを掘進するとともに、セグメントの組み立てを開始している状況を示している。 前記シ−ルドの掘進終了と、セグメントの組み立て終了の状況の要部を示す断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

前記シ−ルドの掘進終了後、地山反力グリッパを地山に押し当て、グリッパを既設セグメントの内面から解放するとともに、シ−ルドジャッキを縮めて、後胴を前胴側に引き寄せている状況の要部を示す断面図である。 図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の他の実施形態の要部を示す断面図で、地山反力グリッパを省略し、長めのストロ−クの組立用ジャッキを使用しており、グリッパを既設のセグメントの内面に設置して、シ−ルドを掘進するとともに、セグメントの組み立てを開始している状況を示している。

前記他の実施形態におけるシ−ルドの掘進終了と、セグメントの組み立て終了の状況の要部を示す断面図である。 前記他の実施形態におけるシ−ルドの掘進終了後、グリッパを既設セグメントの内面から解放するとともに、シ−ルドジャッキを縮め、更にセグメント組立ジャッキを伸長して、後胴を前胴側に押し当てている状況の要部を示す断面図である。

符号の説明

１ シ−ルド掘進機
２ 前胴
３ 後胴
５ 枠体
６ 推進設備（シ−ルドジャッキ）
８ 地山反力グリッパ
９ 地山
１０ 組立用ジャッキ
１２ センタ−ビ−ム
１４ 反力ジャッキ
１６ グリッパ
１７ 覆工体（既設セグメント）
１８ 覆工体（セグメントピ−ス）
１９ 覆工設備（エレクタ）
２３ 掘削設備（カッタ−ビット）

Claims (15)

1. 複数のシ−ルドジャッキに反力を作用させて地山を掘削しながらシ−ルド掘進機を推進し、該掘進機の後部で覆工するシ−ルド工法において、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に反力を取り、該反力をシ−ルドジャッキを支持する枠体に伝え、シ−ルドジャッキの反力を形成させることを特徴とするシ−ルド工法。
2. シ−ルド掘進機の掘進中、全てのシ−ルドジャッキに終始反力を作用させる請求項１記載のシ−ルド工法。
3. 前記シ−ルド掘進機の掘進と同時に覆工体の覆工を開始可能にする請求項１記載のシ−ルド工法。
4. シ−ルド掘進機の掘進中、既設の覆工体の前端面または覆工体の支持枠の前端面を、新設の覆工体の覆工に終始充当する請求項１記載のシ−ルド工法。
5. 前記既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置する請求項１記載のシ−ルド工法。
6. 前記シ−ルド掘進機の所定量掘進後、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に対する前記反力を解除し、前記枠体を連結した後胴を前胴側へ移動させる請求項１記載のシ−ルド工法。
7. 前記後胴を前胴側へ移動する際、前胴を地山に固定し、かつ前記シ−ルドジャッキを縮小作動して後胴を引き寄せ、または前記前胴を地山に固定しないで、覆工体を押圧保持する組立用ジャッキの伸長作動を介して後胴を押し当てる請求項６記載のシ−ルド工法。
8. 掘削設備と、推進設備と、覆工設備とを備え、前部で地山を掘削し推進しながら後部で覆工可能にしたシ−ルド掘進機において、前記推進設備を支持可能な枠体を備え、該枠体にセンタ−ビ−ムを後方へ突設し、該ビ−ムに覆工設備と複数の反力ジャッキを設置し、前記反力ジャッキの先端部に、既設の覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に設置可能なグリッパを設けたことを特徴とするシ−ルド掘進機。
9. 前記センタ−ビ−ムの周面の略等角度位置に、複数の反力ジャッキを設置した請求項８記載のシ−ルド掘進機。
10. 前記センタ−ビ−ムの周面に前記反力ジャッキを前後方向に斜状に設置した請求項８記載のシ−ルド掘進機。
11. 前記センタ−ビ−ムを中空筒状に形成した請求項８記載のシ−ルド掘進機。
12. 前記枠体の前記推進設備と他側面に、前記覆工体を保持可能な複数の組立用ジャッキを設けた請求項８記載のシ−ルド掘進機。
13. 前記枠体を後胴側に配置し、該後胴と掘削設備を配置した前胴側とを推進設備を介して蠕動可能に連結した請求項８記載のシ−ルド掘進機。
14. 前記反力ジャッキを解除し、かつ前記推進設備を収縮作動して後胴を引き寄せ、または組立用ジャッキを伸長作動して後胴を押し当て、前記後胴を前胴側へ移動可能にした請求項９または請求項１３記載のシ−ルド掘進機。
15. 前記覆工体の内面または覆工体の支持枠の内面に、グリッパを設置可能な係合溝または係合孔を設けた請求項８記載のシ−ルド掘進機。
    
    

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