JP2510923B2 - シ―ルド掘削による覆工方法、二次覆工用元押し装置、および二次覆工用パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールド掘削による覆工
方法、二次覆工用元押し装置、および二次覆工用パネル
に係り、特に二次覆工を一次覆工と同時に施工し、施工
効率を向上させるようにしたシールド掘削による覆工方
法、二次覆工用元押し装置、および二次覆工用パネルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド工法ではシールド掘削に
伴ってシールドテール部分でセグメントを組立てること
によって一次覆工をなした後、通常場所打ちコンクリー
ト打設による二次覆工を行うようにしている。これは一
次覆工内面に型枠を形成しつつコンクリートを打設し、
一定時間養生させたのち前進して打ち継いで行う。この
ため、作業現場へのコンクリート搬送はシールド発進立
坑側から行うようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、道路占
有取得上の困難さにより、適当な箇所への立坑施工がで
きないこと等から、シールド工事はますます長距離推進
を余儀無くされつつある。また、ケーブル等を通すため
の小径断面のシールド工事の場合には、光ケーブルの普
及によりますますシールド断面の縮小化が進み、二次覆
工のためのコンクリート輸送が困難になり、並びに搬送
のためのレールの敷設や枕木を多量に使用しなければな
らない等の問題を抱えている。

【０００４】このようなことから、場所打ちコンクリー
トによる二次覆工に代ってパネル方式が採用されつつあ
るが、従来の二次覆工パネルは既製のパネル材を従来と
同様な手法で行っており、結果的には人手による組立て
作業を主としているもので作業性が非常に悪く、二次覆
工を完了するまでの時間を多く必要としていたものであ
る。

【０００５】本発明は、上記従来の問題点に着目し、二
次覆工を一次覆工と略同時に実施することができ、施工
性を大幅に改善することができるようにしたシールド掘
削による覆工方法、二次覆工用元押し装置、および二次
覆工用パネルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るシールド掘削による覆工方法は、シー
ルド掘削機の掘進に伴ってその後方にセグメントによる
一次覆工を構築し、二次覆工用パネルを一次覆工内面に
巻き付け施工する二次覆工を行う方法において、前記二
次覆工パネルを少なくとも上下に分離して構成し、この
分離された下部パネルをシールド発進立坑側に設置した
元押し装置により一次覆工作業に並行して押出すことに
より下部二次覆工をなした後、この下部二次覆工パネル
の側縁をガイドとして上部パネルを前記元押し装置によ
り押出して二次覆工を完了させるように構成した。

【０００７】また、本発明の第二のシールド掘削による
覆工方法は、シールド掘削機の掘進に伴ってその後方に
セグメントによる一次覆工を構築し、二次覆工用パネル
を一次覆工内面に巻き付け施工する二次覆工を行う方法
において、前記二次覆工パネルを少なくとも上下に分離
して構成し、この分離された下部パネルをシールド発進
立坑側に設置した元押し装置により一次覆工作業に並行
して押出すことにより下部二次覆工をなした後、この下
部二次覆工パネルの側縁をガイドとして滑走可能にアー
チ型搬送手段を組み付け、このアーチ型搬送手段によっ
て一次覆工用セグメントブロックをシールド掘削機側に
搬送して組立て、シールド掘削後に前記下部二次覆工パ
ネルの側縁をガイドとして上部パネルを前記元押し装置
により押出して二次覆工を完了させるようにしたもので
ある。

【０００８】更に、本発明に係る二次覆工用元押し装置
は、シールド掘削機の掘進に伴ってその後方にセグメン
トにより構築された一次覆工の内面に二次覆工用パネル
を巻き付け施工する二次覆工作業のための元押し装置で
あって、円筒フレームの半円周部に沿って押出しシリン
ダを複数配列して、この円筒フレームを回転可能に取付
け、当該円筒フレームには前記押出しシリンダのロッド
によって伸縮駆動される半円リング状のプレス板を設
け、二次覆工用に分離された上下パネルの各々の端面に
対向させて押出し可能とした。

【０００９】また、本発明に係る二次覆工用パネルは、
シールド掘削機の掘進に伴ってその後方にセグメントに
より構築された一次覆工の内面に巻き付け施工される二
次覆工用パネルにおいて、当該パネルを少なくとも上下
に分割し、分割面にて噛み合わされかつ軸方向への滑動
を可能とするガイドレール部を形成した構成としたもの
である。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、二次覆工パネルを構成する
下部パネルが発進部立坑側の元押し装置により押出さ
れ、下部二次覆工が実施される。これは一次覆工作業に
並行して行われるため、下部二次覆工はシールド掘削長
とほぼ同一長さに施工される。そして、このような下部
二次覆工が施されると、下部パネルの側縁は走行ガイド
として機能させることができるので、これをガイドとし
て走行できるアーチ型に組まれた搬送手段を装着し、こ
れにより一次覆工用のセグメントブロックをシールド掘
削機側に搬送することができる。このため、シールド掘
削機側へのセグメントブロック搬送はレール敷設を行う
ことなく、掘削機のシールテール部分までセグメントブ
ロックを下部二次覆工パネルの側縁を利用した輸送が可
能となって設備負担を大幅に削減することができる。そ
して、一次覆工が終了した時点で、上部二次覆工パネル
を下部パネルの側縁をガイドとして上部に載置させた状
態で滑走させて送り込むようにする。このとき上部パネ
ルを滑走させる下部パネルのガイド面にはローラ等の滑
走補助手段を介在して行うようにし、組み付け部分でリ
フタ等によって滑走補助手段を取除いてから結合するよ
うにすればよい。

【００１１】二次覆工パネルを押圧する元押し装置は下
部パネルと上部パネルの各々の端面に対向する半円リン
グ状のプレス板が押出しシリンダによって前後に駆動さ
れており、いわゆる管推進工法と同様な方法によって押
出され、円筒フレームを回転させることにより押出す上
下パネルを選択することができるので、簡易構成にして
立坑内に設置することができる。

【００１２】また、二次覆工パネルを上下に分割してそ
の側壁部分で噛み合い可能とされ、かつ滑走できるよう
になっているので、構築は立坑側からの滑走によって実
現でき、滑走補助手段を取除くリフタ等の除去手段が必
要となるだけで、他に人的な作業を要しない構造とな
る。したがって、組立て作業も容易になり、二次覆工作
業の作業効率を大幅に改善することができる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明に係るシールド掘削による覆工
方法、二次覆工用元押し装置、および二次覆工用パネル
の具体的実施例を図面を参照して詳細に説明する。

【００１４】図１は実施例に係る覆工方法を実施してい
る状態の部分断面斜視図である。シールド工法では、発
進立坑１０からシールド掘削機（図示せず）を発進さ
せ、そのシールドテール部分でセグメントブロック１２
を組立てつつ掘進を行わせることにより、一次覆工１４
が構築される。このような一次覆工１４の内部に二次覆
工１６を構築するのであるが、この二次覆工１６は図２
（１）に示すように、上下に分割され半円筒状に形成さ
れた二次覆工用上部パネル１８と、同下部パネル２０に
よって円筒パネル単体ユニット２２が構成され、これら
をトンネル方向に沿って連結することにより二次覆工１
６を構築するようにしている。

【００１５】上部パネル１８と下部パネル２０は円筒状
パネル単体をシールド中心を通る水平面あるいはこれと
平行な平面で上下に分割した構造とされており、それぞ
れ半円弧状の断面をなし、その側壁分割面で接合可能と
なっている。そして、上部パネル１８の分割端面には凸
断面の嵌合突起２４が形成され、他方下部パネル２０の
分割端面には凹断面の嵌合凹部２６が形成されており、
これらを噛み合わせることにより筒状の二次覆工用の円
筒パネル単体ユニット２２を構成することができるよう
になっている。

【００１６】一方、発進立坑１０には前記上部パネル１
８と下部パネル２０の端面を選択的に押圧し、これらパ
ネル１８、２０を押込み推進させるための元押し装置２
８が設置可能となっている。この元押し装置２８は、詳
細を図３に示しているように、円筒フレーム３０を備え
ている。この円筒フレーム３０は対向配置された一対の
リング端板３２をスペーサ３４によって連結して円筒状
に形成しているが、スペーサ３４と平行に複数の押出シ
リンダ３６をリング端板３２の半周部分に取付けてい
る。そして、押出シリンダ３６のロッド３８を一方のリ
ング端板３２から突出させるとともに、ロッド３８の先
端には半円リング状の押出プレス板４０を取付けてい
る。押出プレス板４０はシリンダ３６の駆動によって進
退駆動され、後述するように対面する二次覆工用パネル
１８、２０の端面を押圧し得るようになっている。かか
る元押し装置２８は発進立坑１０内に設備されるが、こ
れは二次覆工用のパネル単体ユニット２２の端面に対向
して配置され、特に押出プレス板４０は上下に分離され
ているパネル１８、２０のいずれかの端面に対向するよ
うに配置される。そして、押出プレス板４０が上下パネ
ル１８、２０を選択的に押圧するように円筒フレーム３
０は回転できるようになっている。すなわち、発進立坑
１０に元押し装置２８を設置するベース４２を取付け、
このベース４２にリング端板３２を支えつつこれを回転
させる回転ローラ装置４４を取付けている。回転ローラ
装置４４は各リング端板３２の下縁部分に２個装備さ
れ、リング端板３２を回転駆動可能としている。これに
よって元押し装置２８は回転して前端面に配置した押出
プレス板４０を二次覆工用上部パネル１８と下部パネル
２０のいずれかの端面に選択的に対向させ得るようにし
ている。

【００１７】上述の元押し装置２８はシールド掘削機の
発進後に立坑１０内に設備され、一次覆工１４の構築作
業に並行して特に二次覆工用下部パネル２０を連結しつ
つ押出し、一次覆工１４の内部下面に下部二次覆工１６
Ｄを同時に施工するものとしている。一次覆工１４と同
時に下部二次覆工１６Ｄの構築がなされるが、この下部
二次覆工１６の構成パネル２０の側壁端面には前述した
ように嵌合凹部２６が形成されており、したがって、同
時施工された下部二次覆工１６Ｄには嵌合凹部２６の連
接によって形成される連続した溝を形成させ、これをガ
イドレール４６として利用するようにしている。そし
て、本施工法ではこのガイドレール４６によってシール
ドセグメントブロック１２等の補充部材を発進立坑１０
から掘削先端部へ輸送するものとしている。

【００１８】セグメントブロック１２を輸送するための
設備を図４〜図５に示す。これらの図に示すように、下
部二次覆工１６Ｄの側縁をガイドとして滑走可能に組み
付けられたアーチ型搬送手段４８を有している。この搬
送手段４８は２連のアーチ型フレーム５０によって構成
され、各々は両側のガイドレール４６の上面部に配置さ
れ走行輪５２が取付けられた一対の車輪フレーム５４に
対し、一次覆工１４の内周面に沿って形成されたアーチ
５６を一定間隔で渡し掛けて構成されている。そして、
両アーチ型フレーム５０はピン連結部５８によって互い
に連結されて同時走行移動されるようになっている。こ
のようなアーチ型搬送手段４８は走行輪５２の一部を駆
動輪とし、あるいは図示しない駆動装置に連係されて走
行可能とされる。セグメントブロック１２は図５（２）
に示すように、輸送ボックス６０を各アーチ型フレーム
５４に吊り下げ、これに収容して搬送可能としている。
この場合、図５（３）に示しているように、輸送ボック
ス６０はトンネル内部通路のほぼ半部を利用するように
構成している。そして、残りのトンネル断面の半部にて
作業者が通行できるように、作業者通路空間を防護ネッ
ト６２によって囲繞形成している。このように構成する
ことにより、作業者通路を確保しつつセグメントブロッ
ク１２を掘進先端部まで搬送供給することを可能として
いる。

【００１９】上記アーチ型搬送手段によってセグメント
ブロック１２を掘進先端に搬送供給しつつシールド掘削
機が到達立坑に達することにより一次覆工１４が構築さ
れ、ほぼ同時に下部二次覆工１６Ｄが施工される。次い
で、二次覆工１６を完工するために、発進立坑１０側の
下部パネル２０に対して上部パネル１８を重ね、下部二
次覆工１６Ｄの側壁端面に形成したガイドレール４６を
利用して元押し装置２８により押出し、これを滑走させ
て送り込むものとしている。このとき、上部パネル１８
の滑走が円滑に行われるように、図２（２）に示すごと
く、上下パネル１８、２０の嵌合突起２４と嵌合凹部２
６の間には滑走ローラ６４を配置し、上部パネル１８を
ローラ搬送させるようにしている。下部二次覆工１６Ｄ
に対し順次上部パネル１８が到達立坑側に送り込まれる
が、この送り込まれた上部パネル１８から上記滑走ロー
ラ６４を取外し、正規に下部パネル２０に連結するため
に、予めトンネル内部にパネルリフタ６６を設置してい
る。

【００２０】パネルリフタ６６は図６〜図７に示すよう
に、下部二次覆工１６Ｄの内面を走行ガイド面としてい
るもので、走行台車６８に一対のジャッキ７０Ｆ、７０
Ｒを立設して構成されている。走行台車６８は下面に走
行車輪７２を備えるとともに、下部二次覆工１６Ｄの側
壁面に転接するガイドローラ７４を備えており、走行時
の振れを防止して走行させるようにしている。また、ジ
ャッキ７０Ｆ、７０Ｒの伸縮先端部には昇降プレート７
６Ｆ、７６Ｒが取付けられ、これを上部パネル１８の天
板部内面に当接させて昇降させる。昇降プレート７６
Ｆ、７６Ｒは互いを連結しているリンク７８にピン連結
されている。このようなパネルリフタ６６は自走可能と
され、送り込まれてくる上部パネル１８を接続位置で待
機し、これを持上げて前記滑走ローラ６４を取外し、正
規の接続位置まで移動調整して下部二次覆工１６Ｄに対
して接続をなすのである。これを順次到達立坑がわから
発進立坑１０側に向けて作業を進行させる。

【００２１】このような設備によって行われる二次覆工
作業方法は次のようになる。すなわち、予め発進立坑１
０を施工した後、これを基点としてシールド掘削機を発
進させる。シールド掘削機の掘進に伴ってその後方にセ
グメントブロック１２がエレクターによって組立てら
れ、一次覆工１４が構築される。この一次覆工１４が一
定距離進行した後、発進立坑１０内に元押し装置２８を
設備する。元押し装置２８は押出プレス板４０側を掘削
進行側に対面させ、その中心が掘削中心に一致するよう
に配置される。

【００２２】このような準備作業の後、立坑１０内に二
次覆工用下部パネル２０を搬入する。この下部パネル２
０を元押し装置２８と一次覆工１４の入口の間に導入す
る。この導入は、図１に示すように、Ｕ字型の横行台座
８０を利用して行えばよい。この導入位置は一次覆工１
４に挿通可能な高さに設定し、パネル２０の端面を元押
し装置２８の押出プレス板４０に対面させるようにす
る。そして元押し装置２８の押出シリンダ３６を伸張駆
動し、プレス板４０によって下部パネル２０を一次覆工
１４の内部に押込み挿入する。そして、次の下部パネル
２０を同じく導入し、先行下部パネル２０と接続しつつ
同様に元押し装置２８によって押出すのである。このよ
うにシールド掘削機の掘進による一次覆工１４の施工作
業に並行して下部二次覆工１６Ｄの施工を同時に行わせ
るのである。

【００２３】下部二次覆工１６Ｄの施工が一定距離進行
した後、下部パネル２０の導入を停止し、下部二次覆工
１６Ｄの側壁端面上に形成されたガイドレール４６に沿
って走行可能とされたアーチ型搬送手段４８を投入す
る。そして、このアーチ型搬送手段４８に輸送ボックス
６０を吊り下げ、シールド先端側で要求されるセグメン
トブロック１２の輸送を行わせるのである。搬送手段４
８は自走あるいはワイヤ駆動方式等、適宜駆動手段を採
用して移動するものとすればよい。また、既設の下部二
次覆工１６Ｄには防護ネット６２により作業者通路を形
成しておく。

【００２４】このようにアーチ型搬送手段４８を内部に
投入した後、セグメントブロック１２の搬送と、二次覆
工用下部パネル２０を適宜導入し、下部二次覆工１６Ｄ
の施工を継続させる。シールド掘削機が到達立坑に達す
ることにより一次覆工１４が完工するが、これとほぼ同
時に下部二次覆工１６Ｄの施工も終了するので、今度は
前記アーチ型搬送手段４８を引上げ、代りにパネルリフ
タ６６を投入する。このパネルリフタ６６を到達立坑側
に移動させ、発進立坑１０側では二次覆工用上部パネル
１８の導入を行う。これは図８に示したように、元押し
２８を１８０度展開し、押出プレス板４０が上部パネル
１８の端面に対面するように調整する。そして、上部パ
ネル１８を下部二次覆工１６Ｄの側壁端面の嵌合凹部２
６を利用して形成されたガイドレール４６に載置し、嵌
合部分に滑走ローラ６４を介在させ、上部パネル１８を
前記元押し装置２８により押出して滑走移動させる。こ
れを順次繰り返して下部パネル１８を順次送り込む。到
達立坑側の移動端に達した上部パネル１８を待機してい
るパネルリフタ６６によって一旦持上げ、滑走ローラ６
４を取外して下部二次覆工１６Ｄに固定する。そして、
後続して送り込まれてくる上部パネル１８も同様にリフ
タ６６によって持上げつつ正規に下部二次覆工１６Ｄと
嵌合連結しつつ先行上部パネル１８とも連結する。これ
を順次繰り返し、下部二次覆工１６Ｄ上に上部二次覆工
１６Ｕを連結して、図８に示すように、二次覆工１６を
完了させるのである。

【００２５】このように、当該実施例によれば、二次覆
工１６の施工が極めて簡便かつ迅速に行われ、特に一次
覆工１４の施工と同時に下部二次覆工１６Ｄが完了する
とともに、これに継続して早期の上部二次覆工１６Ｕの
施工も完了させることができるのである。

【００２６】特に、この実施例では下部二次覆工１６Ｄ
の施工によって形成されるガイドレール４６を利用して
セグメントブロック１２等の搬送も可能としているの
で、別途に搬送レールを敷設する必要がなくなり、設備
負担が軽減され、かつ作業能率も極めて高くなる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
二次覆工を上下に分離されたパネルにより行うように
し、これを元押し装置によって最初下部パネルを押出し
つつ下部二次覆工を施工し、次いでこの下部二次覆工の
側壁に形成したガイドレールを利用してセグメントブロ
ック等の搬送を行わせ、一次覆工の完了とともに二次覆
工用上部パネルを押出して滑走させることにより構築す
る構成としたので、二次覆工の完工までの作業時間を大
幅に削減し、かつ作業性を大幅に向上させることができ
るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に係る覆工作業状態の説明斜視図であ
る。

【図２】二次覆工用パネルの斜視図と部分断面斜視図で
ある。

【図３】元押し装置の斜視図である。

【図４】アーチ型搬送手段の取付け状態を示す斜視図で
ある。

【図５】アーチ型搬送手段の平面図、側面断面図、およ
び正面断面図である。

【図６】パネルリフタの斜視図である。

【図７】パネルリフタの側面図および正面図である。

【図８】上部二次覆工の施工状態の説明斜視図である。

【符号の説明】

１０ 発進立坑 １２ セグメントブロック １４ 一次覆工 １６ 二次覆工 １８ 二次覆工用上部パネル ２０ 二次覆工用下部パネル ２２ パネル単体ユニット ２４ 嵌合突起 ２６ 嵌合凹部 ２８ 元押し装置 ３０ 円筒フレーム ３２ リング端板 ３４ スペーサ ３６ 押出シリンダ ３８ ロッド ４０ 押出プレス板 ４２ ベース ４４ 回転ローラ装置 ４６ ガイドレール ４８ アーチ型搬送手段 ５０ アーチ型フレーム ５２ 走行輪 ５４ 車輪フレーム ５６ アーチ ５８ ピン連結部 ６０ 輸送ボックス ６２ 防護ネット ６４ 滑走ローラ ６６ パネルリフタ ６８ 走行台車 ７０Ｆ、７０Ｒ ジャッキ ７２ 走行車輪 ７４ ガイドローラ ７６Ｆ、７６Ｒ 昇降プレート ７８ リンク ８０ Ｕ字型横行台座

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤森 裕美 東京都港区赤坂４丁目13番13号 株式会 社協和エクシオ内 (72)発明者 羽沢 博 東京都港区赤坂４丁目13番13号 株式会 社協和エクシオ内

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機の掘進に伴ってその後方
   にセグメントによる一次覆工を構築し、二次覆工用パネ
   ルを一次覆工内面に巻き付け施工する二次覆工を行う方
   法において、前記二次覆工パネルを少なくとも上下に分
   離して構成し、この分離された下部パネルをシールド発
   進立坑側に設置した元押し装置により一次覆工作業に並
   行して押出すことにより下部二次覆工をなした後、この
   下部二次覆工パネルの側縁をガイドとして上部パネルを
   前記元押し装置により押出して二次覆工を完了させるこ
   とを特徴とするシールド掘削による覆工方法。
2. 【請求項２】 シールド掘削機の掘進に伴ってその後方
   にセグメントによる一次覆工を構築し、二次覆工用パネ
   ルを一次覆工内面に巻き付け施工する二次覆工を行う方
   法において、前記二次覆工パネルを少なくとも上下に分
   離して構成し、この分離された下部パネルをシールド発
   進立坑側に設置した元押し装置により一次覆工作業に並
   行して押出すことにより下部二次覆工をなした後、この
   下部二次覆工パネルの側縁をガイドとして滑走可能にア
   ーチ型搬送手段を組み付け、このアーチ型搬送手段によ
   って一次覆工用セグメントブロックをシールド掘削機側
   に搬送して組立て、シールド掘削後に前記下部二次覆工
   パネルの側縁をガイドとして上部パネルを前記元押し装
   置により押出して二次覆工を完了させることを特徴とす
   るシールド掘削による覆工方法。
3. 【請求項３】 シールド掘削機の掘進に伴ってその後方
   にセグメントにより構築された一次覆工の内面に二次覆
   工用パネルを巻き付け施工する二次覆工作業のための元
   押し装置であって、円筒フレームの半円周部に沿って押
   出しシリンダを複数配列して、この円筒フレームを回転
   可能に取付け、当該円筒フレームには前記押出しシリン
   ダのロッドによって伸縮駆動される半円リング状のプレ
   ス板を設け、二次覆工用に分離された上下パネルの各々
   の端面に対向させて押出し可能としたことを特徴とする
   二次覆工用元押し装置。
4. 【請求項４】 シールド掘削機の掘進に伴ってその後方
   にセグメントにより構築された一次覆工の内面に巻き付
   け施工される二次覆工用パネルにおいて、当該パネルを
   少なくとも上下に分割し、分割面にて噛み合わされかつ
   軸方向への滑動を可能とするガイドレール部を形成して
   なることを特徴とする二次覆工パネル。