JP2501077Y2

JP2501077Y2 - シ―ルド掘進機

Info

Publication number: JP2501077Y2
Application number: JP8437190U
Authority: JP
Inventors: 通夫板場; 敏嗣堀崎; 義和稲田; 康夫川端; 洋桜井; 清秀改発; 吉見石川
Original assignee: Tobishima Corp; Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Tobishima Corp; Takenaka Civil Engineering and Construction Co Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2005-08-07
Also published as: JPH0441594U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、トンネルを掘削した後、場所打ちコンクリ
ートライニング工法で覆工する方式のシールド掘進機
（以下、単に「シールド機」ともいう）に係り、更に詳
しくは、シールド機の方向修正や曲線施工が容易に行
え、かつ、高水圧下における止水性を向上させたテール
部の構造を備えたシールド機に関する。

〔従来の技術〕

シールド掘進機によりトンネルを掘削しながら掘進し
ていく工法においては、地山の地質変化等によりシール
ド機の蛇行は避けられない。また、トンネル自体を曲線
掘削する場合もある。そこで、場所打ちコンクリートラ
イニング工法において蛇行修正又は曲線施工を容易にす
る目的で第７図（シールド機のテール部の要部縦断面
図）と第８図（同概略横断面図）に示すようなシールド
掘進機が本出願人から提案されている。

第７、８図において、シールド機のテール部外周には
円筒状のテールフレーム１が設けられ、このテールフレ
ーム１の内側には補助テールフレーム３が同心円状に設
けられている。しかもこのテールフレーム１と補助テー
ルフレーム３との間にはエアバッグ等の弾性体２が介装
されている。更に内側には内型枠５がシールド機の掘進
に伴い順次構築され、補助テールフレーム３とこの内型
枠５および妻枠６との間に形成される打設空間7aにコン
クリート打設管14を介してコンクリートが打設充填され
（これを現打設コンクリート７という）、既打設コンク
リート８と打継ぎ面Ｓにおいて連続した覆工体を形成す
るようになっている。１回の合計掘進量で形成される覆
工体の長さを１リング長さと称し、通常1m程度に設定さ
れている。

図中、3Bは、テールフレーム１とのシールを行うため
補助テールブラケット3Aの外周に突設されたシール材で
ある。

なお、このエアバッグ等の弾性体２は、蛇行修正機能
を発揮させるために第８図に示すように、円周方向に適
当数に分割されている。

ところで、場所打ちコントロールライニング工法のよ
うにトンメルを覆工しながら掘進していく工法において
は、地下水圧に対する打継ぎ面Ｓの止水性が問題とな
る。

上記従来のシールド掘進機においては、１リング覆工
完了時点でテールフレーム１の後端部が覆工コンクリー
トとラップしており、このコンクリートと密着したラッ
プ部の長さ（以下、「ラップ長さ」ともいう）ｌでもっ
て高い地下水圧に対する止水性を期待している。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、このような構成では、高水圧下（2kg/
cm²以上）になると、その止水性が急激に損なわれるの
で、ラップ長さｌを相当長くしなければ所望の止水性が
得られないという欠点がある。しかし、ラップ長さｌが
長くなればなるほど、シールド推進開始時のシールド機
の振動やテールフレーム１とコンクリートの付着が増大
し、これに伴い次リング推進時に硬化中の覆工コンクリ
ートを破損する危険性が増大し、高品質の覆工体を形成
できないおそれがある。

また、テールフレーム１の板厚は、テール部に加わる
外力により決定されるため、一般に20mm〜45mm程度が場
所打ちコンクリートライニング工法では用いられ、か
つ、その先端はテーパー状に形成されている。このた
め、上記ラップ部は次リング覆工時にはテールフレーム
１の板厚相当分しか隙間が形成されないので、第７図に
示すように、この隙間に骨材径が20mm〜25mmのコンクリ
ートを完全に充填することが物理的に困難であり、打継
ぎ面Ｓの外周側に良好な覆工コンクリートが形成され
ず、打継ぎ面の止水性を阻害する要因となっていた。

更に、上記従来例では、補助テールフレーム３を装備
しており、この端部よりテールフレーム１が後端へ突出
しているために、シールド機推進中、妻枠６の移動によ
るテールボイド（テールフレーム等が移動した後の空
間）９へのコンクリートの圧入充填がスムーズに行われ
にくかった（第７図にコンクリートのテールボイド９へ
の流れの状態を矢印で示している）。加えて、推進完了
時に補助テールフレーム３端が次に打設するコンクリー
トに埋設してしまわないように位置制御する必要があっ
た。

そこで、本考案は上記のような従来技術の課題に鑑
み、テールフレームのラップ長さに依らずに止水性を向
上させ、高品質で止水性の高い覆工コンクリートの打継
ぎ面を形成できるようなシールド掘進機を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、本考案の要旨は、テールフレー
ムの内側に補助テールフレームを同心状に設け、該テー
ルフレームと該補助テールフレームとの間にエアバッグ
等の弾性体を介装した場所打ちコンクリートライニング
工法用シールド掘進機において、前記補助テールフレー
ムに補助テールジャッキを連結し、しかも該補助テール
フレームの後端を前記テールフレームの後端近傍まで延
設するとともに、該テールフレームと該補助テールフレ
ームとの間にあって、前記弾性体の後方の補助テールフ
レームの末端部位に膨拡可能な膨張シールを円周状に配
装したことを特徴とするシールド掘進機にある。

〔作用〕

上記構成において、その末端部位に膨張シールを有す
る補助テールフレームが覆工コンクリートの外周部に密
着し、また、この膨張シールに流体圧（通常、空気圧）
を作用させると、膨張シールがコンクリートに密着する
ことによりコンクリートとの密着度が高まり、高水圧下
においても（ラップ長を延長することなく）良好な止水
性を確保できる。

また、テールボイドの厚さを大きくとれるためコンク
リートが流れ込み易くなり、その結果他の部分の覆工体
との均質作用を発揮する。

また、ラップ長が短くてすむこと、エアバッグ等の弾
性体と膨張シールによりテールフレームと補助テールフ
レーム間にシールド掘進時の振動等を吸収する可変の隙
間ができること、さらに補助テールジャッキを前後に微
小量摺動させ、コンクリートと補助テールフレームとの
付着を切ることにより、次リング推進開始時に硬化中の
コンクリートを損傷することなくテール部を引き抜くこ
とができる。

そして、形成された覆工体打継ぎ面は、コンクリート
の品質低下がなく、カギ型に打継がれた止水性の高い形
状となる。

〔実施例〕

以下、本考案に係るシールド掘進機の実施例を図面を
参照しながら説明する。

第１図は、場所打ちコンクリートライニング工法用シ
ールド機の概略縦断面図、第２図はシールド機テール部
の要部拡大図である。

第１、２図に示すように、シールド機のテール部外周
には円筒状のテールフレーム１が形成され、このテール
フレーム１の内側には補助テールフレーム３が同心円状
に設けられている。そしてこのテールフレーム１と補助
テールフレーム３との間にはエアバッグ等の弾性体２
が、更に、この補助テールフレーム３の後方に膨拡可能
な膨張シール４が介装されている。

補助テールフレーム３前端の取付ブラケット3bには補
助テールフレーム３を前後に進退させるための補助テー
ルジャッキ3aのロッド端が枢着されている。また、取付
ブラケット3bには起振機Ｖが必要に応じて装備され、こ
れを作動することにより補助テールフレーム３を振動さ
せてコンクリートを流動化させ、テールポイドへの充填
度合いを向上させることができるようになっている。

一方、補助テールフレーム３の内側にはシールド機の
掘進に伴い構築される内型枠５がリング状に設けられて
いる。この内型枠５と補助テールフレーム３と内型枠５
の切羽端面に押接された妻枠６との間に形成される打設
空間7aにはコンクリートが打設充填されている（この打
設されたコンクリートを「現打設コンクリート」とい
う）。そしてこの現打設コンクリート７が打継ぎ面Ｓに
おいて既打設コンクリート８と連続した覆工体を形成す
るようになっている。図中、6aは妻枠６を進退させるた
めの妻枠ジャッキである。妻枠ジャッキ6aや上記補助テ
ールジャッキ3aはいずれもシールド機本体側にその基端
部が枢着されている。

第３図（ａ）（ｂ）は膨張シール４の配置要領を示す
第１および第２実施例である。

第３図（ａ）（ｂ）において、補助テールフレーム３
の後端部はテールフレーム１の後端位置の近傍まで延設
されており、同図（ａ）は補助テールフレーム３の末端
位置がテールフレーム１の末端位置とほぼ面一となる位
置まで延設された場合で、膨張シール４もこれら末端位
置から突出しないように面一に配置されている。この場
合の膨張シール４は中空の矩形断面に形成されている。
同図（ｂ）は補助テールフレーム３が若干テールフレー
ム１の後端位置から引っ込んでいる位置まで延設された
場合で、この場合の膨張シールは両者の端面を結ぶよう
な中空の菱型断面に形成されている。菱型断面形状の場
合には、第４図（ａ）に示すようにテールボイド９への
コンクリート充填流れが非常にスムースになるというメ
リットがある。膨張シール４は、その膨張により既打設
コンクリートを加圧できればよいからその形状は上記実
施例に限定されない。例えば丸型であってもよい。

また、第３図（ａ）（ｂ）に示すようなテール部の場
合、第４図（ａ）の如くテールボイドの厚さが大きくな
るため、コンクリート充填がスムースになって、ここで
も均質の覆工体が得られ、覆工体全体の品質の均一化を
達成しうる。さらに、カギ型に形成された打継ぎ面Ｓが
止水性を高める作用をなす。なお、第４図（ａ）中、ｌ
はラップ部の長さを示す。

第５図に示すように、エアバッグ等の弾性体２は蛇行
修正機能を発揮するために円周方向に複数に分割されて
いる。一方、膨張シールはシール機能を果たす必要上円
周上に配装され、通常は連続一体のリング状のものに形
成されている。これら分割されたエアバッグ２とリング
状の膨張シール４にはシールド機内に装備した共通の流
体圧供給源（通常、空気圧供給源）10から出た主管11の
分岐管11aが接続されている。分岐管それぞれに圧力調
整弁12が介装されており、所定の圧力に調整して流体を
送給するようになっている。各エアバッグ２の圧力は、
例えばシールド機の外殻寸法（シールド径）により適宜
調整され、通常0.5〜2.0kg/cm²の間で制御される。一
方、膨張シール４の場合はシール機能を持たせる関係
上、その内圧が通常１〜5kg/cm²の間で制御されるよう
になっている。第４図（ａ）に示す掘進開始時には膨張
シールの内圧をかける必要がないが、コンクリート養生
以降掘進開始までの期間は第４図（ｂ）の如く膨張シー
ル４内部に流体圧をかけて膨拡し、打設コンクリート８
との密着性を増大させ地下水圧に対する止水機能を高め
るようになっている。

なお、上記エアバッグ２は、その機能としてはテール
フレーム１と補助テールフレーム３との間に一定の空間
を保持しつつ、かつ、テールフレーム１の方向変位を吸
収すべく変形自在なものであればよいから、空気圧で膨
張するようなエアバッグに限らず台形状に形成されたゴ
ムや硬質プラスチックのようなものであっても差し支え
ない。

次に第６図（ａ）〜（ｆ）に基づいてシールド機テー
ル部の動作を膨張シール４の動作を含めて経時的に説明
する。

同図（ａ）は補助テールフレーム３と内型枠５と妻枠
６との間に打設空間7aが形成された状態を示す。この状
態では膨張シール４は加圧されていて、止水性を強固に
している。なお、この打設空間7aには補強部材としての
鉄筋籠13が構築されている。

図（ａ）の状態において、コンクリート打設管14が、
図（ｂ）に示す如く妻枠６を貫通して該打設空間7aに挿
入され、その吐出口が打継ぎ面Ｓの近傍位置にくるよう
セットされる。そして、シールド機外に配備されている
コンクリートポンプ（図示せず）から送給されたコンク
リートを打設管14を介して該打設空間7aに充満させる。
コンクリートを充満した後、補助テールジャッキ3aを作
動して補助テールフレーム３を前後に微小量摺動させ、
既打設コンクリート８と補助テールフレーム３との付着
を切っておく。これによりシールド機再掘進時に補助テ
ールフレーム３とコンクリートの付着力による既打設コ
ンクリート８の損傷を防止する。また、この時点で膨張
シール４の圧力を解放する。これは、補助テールフレー
ム３の先端が既打設コンクリート８とラップする部分を
通過する時に後述するエアバッグ２と膨張シール４によ
る蛇行吸収機能を阻害しないためである。

その後図（ｃ）のように、シールド機を徐々に掘進さ
せる。図（ｃ）の掘進開始から少しテール部を移動した
時点ではテールボイド９が形成されるが、補助テールフ
レーム３が未だラップ部にあるのでコンクリートがテー
ルボイド９に充填されない状態である。この図（ｃ）の
ように補助テールフレーム３の先端が既打設コンクリー
ト８とラップする部分を通過する間は、シールド機の下
方向の変位（例えば蛇行変位）によりエアバッグ２と膨
張シール４とは押しつぶされた状態となる。つまり、シ
ールド機が方向（蛇行）変位してもテールフレーム１が
エアバッグ２と膨張シール４を押しつぶした状態となる
だけなので、既打設コンクリート８に何ら圧力を及ぼす
ことがない。このようにシールド機の方向（蛇行）変位
が膨張シール４やエアバッグ２の変形により吸収され、
既打設コンクリート８を損傷することなくシールド機の
掘進が可能となる。

更に、図（ｄ）のように掘進を続けると、これに伴っ
てテールボイド９が成長し、そのテールボイド９に打設
管14を通じてコンクリートポンプにより加圧されつつコ
ンクリートが充填されるようになる。更に、補助テール
フレーム３の取付ブラケット3aに設けた起振機Ｖにより
補助テールフレーム３を適宜振動させることにより、コ
ンクリートを流動化させ、テールボイド９への充填度合
いを向上させることができる。この時掘進当初は打継ぎ
面Ｓ近傍にセットされていた打設管14も掘進に同調して
（即ち、テールボイド９の成長に呼応して）徐々に引き
抜かれていく。このように、膨張シール４の形状即ちテ
ール部後端の形状効果と相俟って、打設管14の吐出口を
常にテールボイド９の近傍に位置制御することにより、
また、起振機Ｖを作動させてコンクリートの流動化を促
進することにより、テールボイド９へのコンクリート充
填をより一層円滑かつ確実化し、ここでの品質を他の覆
工体の品質と変わらない均一のものとすることができ
る。また、この時点では補助テールフレーム３の拘束が
なくなるためエアバッグ２と膨張シール４を元の状態に
復元でき、テールフレーム１と補助テールフレーム３と
の間に一定の空間を回復するようになる。

掘進するに伴い、地質の変化等によりシールド機は蛇
行することがあるが、この場合にはエアバッグ２がつぶ
れることにより蛇行が許容される。また、この段階で打
継ぎ部には打設コンクリートが完全に充填できる空間
（テールボイドを含め）が形成されるので、良好なカギ
型の打継ぎ面Ｓを形成して止水性を向上させることがで
きる。

このようにして所定の掘進が完了した時点では、図
（ｅ）に示すようにテールボイド９にも完全にコンクリ
ートが充填され、既打設コンクリート８の打継ぎ面Ｓに
連続した１リングの覆工体（現打設コンクリート７）が
形成される。

次に現打設コンクリート７の養生を行う（実際はこの
時に妻枠に設けた加圧板でもって２次加圧を行いコンク
リートの硬化を促進する）。この時膨張シール４を加圧
して止水性を強固にする。

また、この時点で補助テールフレーム３先端部にある
膨張シール４は、現打設コンクリート７と接している
が、膨張シール４内の流体（空気）圧を上昇させること
により、膨張シール４が更にコンクリートに密着し、地
山Ｇからの地下水の進入防止効果を高める（第４図
（ｂ）も併せて参照）。

現打設コンクリート７の養生が完了した時点で、妻枠
６を妻面より離脱（妻枠脱型）すべく妻枠ジャッキ6aを
作動させ、妻枠６を図（ｅ）の想像線で示す位置まで引
き込む。そして、現打設コンクリート７の打継ぎ面と移
動した妻枠６との間に新たな空間が形成される。この空
間に図（ａ）と同様に鉄筋籠13および内型枠５を構築す
る。このようにして（図（ａ）の場合と同様に）新たな
コンクリート打設空間７′を形成し、この打設空間７′
に図（ｆ）に示すように（図（ｂ）と同様に）打設管14
を介してコンクリートを充満する。

この後は前述した動作（作業）を繰り返し行って、ト
ンネルの構築を行う。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、次のような効
果が得られる。

（ａ）打継ぎ面の外周部（地山側）に充分な厚さのテ
ールボイドが形成できるから、ここでも良好な覆工体が
得られ、覆工体全体が均質化される。さらに打継ぎ面が
カギ型となるために、この形状効果により打継ぎ面の止
水性が向上する。

（ｂ）推進完了後、鉄筋籠、内型枠組立時に妻面が解
放されるが、この時に膨張シールを加圧して打継ぎ面に
密着させることにより、高水圧においても妻面の止水性
が確保される。

（ｃ）テール引き抜き時に、エアバッグと膨張シール
のクッション効果によりシールド機の移動による振動や
横ブレなどが吸収されることから、既打設コンクリート
への影響を遮断でき、かつ、補助テールフレームの前後
摺動により既打設コンクリートと補助テールフレームの
付着を完全に切ることにより、既打設コンクリートに悪
影響を与えないため、打継ぎラップ部のコンクリートを
損傷させることなく高品質の覆工体が形成できる。

【図面の簡単な説明】

図のうち、第１図〜第６図は、本考案の実施例を説明す
るための図面であって、第１図は場所打ちライニング工
法用シールド機の概略縦断面図、第２図はシールド機テ
ール部の要部縦断面図、第３図（ａ）（ｂ）は膨張シー
ルの配置要領図、第４図（ａ）（ｂ）は膨張シールの動
作図、第５図はエアバッグと膨張シールの流体圧供給系
統図、第６図（ａ）〜（ｆ）は１リング施工を行う間の
シールド機テール部の動作を経時的に示した図面であ
る。第７図及び第８図は従来の場所打ちコンクリートライニ
ング工法用シールド掘進機のテール部の要部断面図と横
断面図である。１……テールフレーム、２……弾性体（エアバッグ）、
３……補助テールフレーム、3a……補助テールジャッ
キ、４……膨張シール、５……内型枠、６……妻枠、７
……現打設コンクリート、８……既打設コンクリート、
９……テールボイド、14……コンクリート打設管、Ｓ…
…打継ぎ面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者堀崎敏嗣東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内 (72)考案者稲田義和東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内 (72)考案者川端康夫東京都千代田区三番町２番地飛島建設株式会社内 (72)考案者桜井洋東京都中央区銀座８丁目21番１号株式会社竹中土木内 (72)考案者改発清秀兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者石川吉見兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (56)参考文献実開平２−33898（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】テールフレームの内側に補助テールフレー
ムを同心円状に設け、該テールフレームと該補助テール
フレームとの間にエアバッグ等の弾性体を介装した場所
打ちコンクリートライニング工法用シールド掘進機にお
いて、前記補助テールフレームに補助テールジャッキを
連結し、しかも該補助テールフレームの後端を前記テー
ルフレームの後端近傍まで延設するとともに、該テール
フレームと該補助テールフレームとの間にあって、前記
弾性体の後方の補助テールフレームの末端部位に膨拡可
能な膨張シールを円周状に配装したことを特徴とするシ
ールド掘進機。