JP2526312B2 - シ―ルド掘進機およびこれを用いた現場打ちライニング型シ―ルド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド掘進機およびこれを用いた現場打ち
ライング型のシールド工法の改良に関する。

［従来の技術］ シールド工事においては、その工事費中に占めるセグ
メント費用の割合が多い。そこで、セグメントを用いず
に、直接コントクリートを打設してライニングを構築す
る工法があり、この工法は、現場打ちライニング工法と
呼ばれている。

この現場打ちライニング工法の１つとして、シールド
掘進機の筒状テールプレートを外枠として用いると共
に、この筒状テールプレートの内側に、内型枠を組立て
るものがある。この工法では、テールプレートと内型枠
との間に形成されたリング状の空間内にコンクリートを
打設し、その後、シールド掘進を行いながらコンクリー
トをテールボイドに充填するという作業を行ないトンネ
ルを構築していく。

しかし、このような従来工法では、一定の強度に硬化
したコンクリートがシールド掘進機の筒型テールプレー
ト内に充填することになるため、シールド掘進機の直進
はできるが、曲進はできず、従来のセグメントシールド
工法のようなカーブ施工ができないという問題があっ
た。

また、前記従来の工法では、テールプレートと内型枠
との間の狭い空間内において十分な止水機構を設けるこ
とができなかった。このため、高水圧下での工事を行う
場合には、打設したコンクリートが高水圧に耐え得る強
度まで十分に自立・固化した後でなければシールド掘進
機を前進させることができず、工期の短縮ができないと
いう問題があった。

また、前述したカーブ施工対策を施したシールド掘進
機として、例えば特開平１−256700号工法にかかる提案
も知られており、この従来技術は、シールド掘進機の筒
型テールプレートの内側に、比較的薄肉の鋼板によって
形成した筒状のインナープレートを設け、このインナー
プレートの方向を制御することによりシールド掘進機の
曲進を可能とするものである。

しかし、この従来技術は、前述した問題の１つを解決
し、カーブ施工を可能とするものではあるが、高水圧対
策は何ら講じられておらず、カーブ施工および高水圧対
策という２つの問題を同時に解決することはできない。

本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、カーブ施工ができ、かつ高水圧
にも十分に対応することが可能な現場打ちライニング型
シールド掘進機およびこれを用いた現場打ちライニング
型シールド工法を提供することある。

［問題点を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明は、 筒型テールプレートと、この筒型テールプレートの内
側に組まれた内型枠との間の空間内にコンクリートを打
設しライニングを形成する現場打ちライニング型シール
ド掘進機において、 前記筒型テールプレートとその内側に組まれた内型枠
との間の空間内に、前記コンクリートの打設に先立って
筒型に組込み設置され、打設終了後はライニングの一部
を形成する止水プレートと、 前記筒型テールプレートの内側にトンネル掘削方向に
移動可能に形成された筒型移動プレートと、 を含み、前記コンクリートの打設が終了後、前記筒型
移動プレートをトンネル掘削方向に移動し、ライニング
と筒型テールプレートとの間に筒型テールプレートが曲
進可能な移動用クリアランスを形成することを特徴とす
る。

また、前記目的を達成するため、本発明にかかる現場
打ちライニングシールド工法は以下の〜の工程を含
むことを特徴とする。

請求項（１）のシールド掘進機の筒型移動プレートの
内側にライニングの一部を形成する止水プレートを筒型
に組み、さらにその内側に内型枠を組み、前記止水プレ
ートとその内側に組まれた内型枠との間の空間内にプレ
スジャッキで１次加圧しながらコンクリートを打設する
工程。

打設されたコンクリートが所定の強度を得た時点で、
前記筒型移動プレートをトンネル掘削方向に移動し、止
水プレートと筒型テールプレートとの間に筒型テールプ
レートが曲進可能な移動用クリアランスを形成する工
程。

前記内型枠に当接したシールドジャッキを伸長させ、
その反力でシールド掘進機を前進させるとともに、シー
ルド掘進機の前進によって生じたテールボイドへコンク
リートを打設し、プレスジャッキでコンクリートを２次
加圧する工程。

［作用］ 次に本発明の作用を説明する。

本発明においては、シールド掘進機の筒型テールプレ
ートの内型に、掘削方向に移動可能な筒型移動プレート
を設け、打設されたコンクリートが所定の強度を得た時
点で、この筒型移動プレートをトンネル掘削方向へ移動
させる。これにより、前記コンクリートが自立して形成
されたライニングと筒型テールプレートとの間に、筒型
テールプレートが曲進可能な移動用クリアランスを形成
することができる。

さらに、本発明によれば、筒型テールプレートとその
内側に組まれた内型枠との間の空間内に、コンクリート
の打設に先立ってライニングの一部を形成する止水プレ
ートを筒型に組込み設置する。これにより、打設された
コンクリートが十分な高水圧に耐えられるよう自立する
ことを待つまでもなく、前記止水プレートを用いて良好
な止水性を得ることができる。

従って、従来のように打設されたコンクリートが十分
な耐圧性を有するよう自立するのを待つまでもなく、所
定の強度を有する程度に自立した時点で、シールド掘進
機を前進させることができ、高水圧環境の下においても
工期をいたずらに長引かせることなくトンネルを構築す
ることができる。

［実施例］ 次に本発明の好適な実施例を図面に基づき詳細に説明
する。

第２図には、本発明にかかる現場打ちライニング型シ
ールド掘進機の好適な実施例が示されている。実施例の
掘進機10は、筒状のシールド用スキンプレート12の前面
に、カッタ14が設けられ、このカッタ14を回転駆動する
ことにより、切羽100の掘削を行うものである。

前記筒状のスキンプレート12の後端側には、中折れ部
18を介して筒状のシールドテールプレート20が設けられ
ている。

第３図には、このシールド掘進機10のシールドテール
プレート20部分の一部拡大図が示されている。

前記筒状シールドテールプレート20の後端側内周面に
は、既に自立したライニング200の外周面と当接し周囲
の地山110からシールド内部への水の侵入を防止する止
水部材が設けられている。

この止水部材としては、必要に応じ各種のものを用い
ることができるが、本実施例ではシールドテールプレー
ト20の内周面をリング状に覆うよう形成された止水ブラ
シ22を、３段にわたって設けている。そして、この止水
ブラシ22の間にグリース23を充満させることにより水の
侵入を確実に防いでいる。なお、前記グリース23の補充
は、止水ブラシ22に設けられた図示しないグリース供給
口を介して行われる。

また、このシールド掘進機10は、筒型テールプレート
20の内側に鉄筋30を組立て、さらにその内側に内型枠24
を着脱自在に組立てるよう構成されている。そして、シ
ールドテールプレート20と内型枠24との間に形成された
空間内に、フレッシュコンクリートを打設するものであ
る。

さらに、実施例のシールド掘進機10は、シールドジャ
ッキ28およびプレスジャッキ34を有する。前記プレスジ
ャッキ28は、スプレッダ26を介して内型枠24の端部と当
接し、その反力をもってシールド掘進機10を推進させる
ものである。また、前記プレスジャッキ34は、シールド
テールプレート20と内型枠24内に打設されたフレッシュ
コンクリートをプレスリング32を用いて加圧し、余剰の
水を取除き、コンクリートの硬化を促進させるものであ
る。

なお前述したフレッシュコンクリートの打設は、プレ
スリング32に設けられたコンクリート投入口36を介して
行われる。また、図中33は妻枠を表している。

本発明の特徴の１つは、前述したコンクリートの１次
打設に先立って、前記テールプレート20と内型枠24との
間の空間内に、１次打設されるコンクリートの外周面を
覆うようライニングの一部を形成する止水プレート38を
筒型に組込み設置することにある。

この止水プレート38は、所定の止水性と強度を有する
材料であるならば、例えば鉄板やポリエチレンあるいは
FRP等の任意の材料を用いて形成することができる。

本実施例では、円弧状のユニットとして形成された複
数の止水プレート38を、筒状に組立てることにより形成
されている。すなわち、各止水プレート38は、円弧上の
プレートと、その内周面に沿って設けられた複数条のリ
ブとから構成されている。

これにより、打設されたフレッシュコンクリート210
が所定の強度を有するよう自立した後は、このフレッシ
ュコンクリート210が十分な耐圧をもつよう固化するこ
とを待つことなく、前記止水プレート38を用いて十分な
耐圧性を発揮することができる。

また、本発明の第２の特徴は、前記シールドテールプ
レート20の内側に、掘進方向に移動可能な筒型移動プレ
ート40を設け、テールプレートを筒型二重構造としたこ
とにある。

実施例おいて、前記移動プレート40は、内型枠24の長
さより幾分長めに形成されており、移動用ジャッキ42を
用いて、内型枠１個分の距離だけ掘進方向へ移動可能に
形成されている。

これにより、テールプレート20と内型枠24との間に打
設されたコンクリートが所定の耐水圧を有するライニン
グとして自立した段階で、この移動プレート40を掘進方
向へ移動することにより、シールドテールプレート20と
ライニングとの間にシールド掘進機10が曲進可能なクリ
アランスを形成することができる。これにより、シール
ド掘進機10は曲進する場合でも、テールプレート20が、
打設されたコンクリート（ライニング）とし干渉してコ
ンクリートを破壊することはない。

また、実施例のシールド掘進機では、シールドテール
プレート20の外周面に２次打設配管44が設けられ、シー
ルド掘進機10が前進した際、テールプレート20の後方に
発生するテールボイドに、フレッシュコンクリートを打
設するよう構成されている。

本実施例は以上の構成からなり、次にその作用を説明
する。

実施例のランニング型シールド工法では、前述したシ
ールド掘進機10を用いて、直打ちコンクリート200（ラ
イニング）と、止水ブラシ22との当接によって地下水圧
を防ぎ、内型枠24を反力として、シールドジャッキ28を
用いて掘進しながら、切羽100の掘削を行うものであ
る。

第１図（Ａ）〜（Ｆ）にはこの現場打ちライニング型
シールド工法の一連の工程が示されている。

同図（Ａ）は、直打ちされたコンクリート200が所定
の強度をもつように自立するのを待って、シールドジャ
ッキ28およびプレスジャッキ34を引き戻し、鉄筋および
内型枠の組立て用空間を確保した状態を表している。

この状態では、前記移動プレート40は、シールド掘進
機10の後端側へ伸長した状態に制御されている。

次に、同図（Ｂ）に示すよう、移動プレート40の内側
にライニングの一部を形成する止水プレート38を筒型に
組込み設置し、その内側にさらにユニット化された鉄筋
30を組立てる作業を行う。

これにおいて、前記鉄筋30は、主筋30aを重ね継手に
より、さらに配力筋30bをクリップ継手31により組立て
る。

なお、本実施例において前記止水プレート38は、組立
てられた鉄筋30の配向筋30bによりその前後を支持され
た状態で、筒型に組立てられるよう構成されている。

次に、同図（Ｃ）に示すように、解体清掃した内型枠
24を、例えばトロリー等を用いて運搬し、エレクタ等を
用いて鉄筋30の内側に移動プレート40と相対向するよう
に組立てる。

そして、シールドジャッキ28のスプレッダ26を内型枠
24の先端に当接するようセットすると共に、プレスリン
グ32が移動プレート40と内型枠24とにより囲まれたリン
グ状の空間と相対向するようプレスジャッキ34をセット
する。

次に、同図（Ｄ）に示すように、プレスリング32に設
けられたコンクリート投入口36からフレッシュコンクリ
ートを打設しながら、プレスリング32を用いて打設され
たコンクリートを１次加圧する。これにより、打設され
たコンクリート210からは余剰な水分が除去され、コン
クリートの硬化が促進される。

本発明では、前述したように止水プレート38を用いて
いるので、止水プレート38と打設されたコンクリート21
0との組合せが所定の耐水圧を有するライニングとして
自立する迄の時間を大幅に短縮し、工期の短縮を図るこ
とができる。

そして、打設されたコンクリート210がある程度自立
した時点で、同図（Ｅ）に示すよう筒型移動プレート40
を掘進方向へ移動する。

これにより、止水プレート38と、シールドテールプレ
ート20との間には曲進可能なクリアランス300がほぼ均
一に形成されることになる。

前記クリアランス300の大きさは、移動プレート40の
厚さを変えることにより任意に設定することができる。

次に、同図（Ｆ）に示すよう、シールドジャッキ28を
用いて、シールド掘進機10を水圧やカーブ施工等に対応
しながら掘進させる。このとき、シールドテールプレー
ト20も同時に前方へ移動するが、テールプレート20とコ
ンクリート210との間には前述したクリアランス300があ
るため、シールド掘進機10が曲進するような場合でも、
テールプレート20とコンクリート210とが干渉すること
なく、曲進を支障なく行うことが可能となる。

さらに、このようなシールド掘進機10が前方へ移動す
る際、周囲の地山110から高い水圧が加わっても、自立
したコンクリート210,200の外周を覆う止水プレート38
と止水ブラシ22との当接によりシールド内部は密閉され
ているため、水の侵入を防ぐことができる。

また、このようにシールドジャッキ28を用いてシール
ド掘進機10を前進させると、テールプサート20の後方に
テールボイドが生じる。

実施例の装置は、２次打設配管44からこのテールボイ
ドにフレッシュコンクリートを打設し、さらにプレスリ
ング34を用いてコンクリート210を二次加圧し、コンク
リート210や二次打設されたフレッシュコンクリートの
脱水を促進させ、コンクリート強度の促進を図ってい
る。

本実施例の現場打ちライニング型シールド工法では、
このような一連の工程を繰返し行うことにより、高水圧
という工事環境下でも、さらにカーブ施工という要求に
対しても十分に対応しながらトンネル内壁にライニング
を形成することができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではな
く、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施例が可能で
ある。

例えば、前記第１図に示す一連の工程では、鉄筋先組
型の工程を例にとり説明したが、本発明はこれに限ら
ず、これ以外の施工を行う場合にも適用可能であること
はいうまでもない。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、現場打ちライ
ニング型シールド掘進を行う場合、従来解決できなかっ
たカーブ施工および高水圧対策という２つの問題を同時
に解決することができるという効果がある。

特に、本発明によれば、現場打ちコンクリートの外周
を覆う止水プレートを用いるため、打設されたコンクリ
ートが所定の耐水圧をもつライニングとして自立する迄
の期間を短縮できるので、高水圧下における工事の期間
を大幅に短縮することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく現場打ちライニング型シール
ド工法の一連の工程を示す説明図、 第２図は、本実施例に用いられるシールド掘進機の好適
な一例を示す断面概略説明図、 第３図は、第２図に示すシールド掘進機の要部説明図で
ある。 10…シールド掘進機、12…スキンプレート、20…シール
ドテールプレート、22…止水ブラシ、24…内型枠、26…
スプレッダ、28…シールドジャッキ、32…プレスリグ、
34…プレスジャッキ、38…止水プレート、40…移動プレ
ート、42…移動ジャッキ、200,210…コンクリート、300
…クリアランス。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒型テールプレートと、この筒型テールプ
   レートの内側に組まれた内型枠との間の空間内にコンク
   リートを打設しライニングを形成する現場打ちライニン
   グ型シールド掘進機において、 前記筒型テールプレートとその内側に組まれた内型枠と
   の間の空間内に、前記コンクリートの打設に先立って筒
   型に組込み設置され、打設終了後はライニングの一部を
   形成する止水プレートと、 前記筒型テールプレートの内側にトンネル掘削方向に移
   動可能に形成された筒型移動プレートと、 を含み、前記コンクリートの打設が終了後、前記筒型移
   動プレートをトンネル掘削方向に移動し、ライニングと
   筒型テールプレートとの間に筒型テールプレートが曲進
   可能な移動用クリアランスを形成することを特徴とする
   シールド掘進機。
2. 【請求項２】以下の各工程を含むことを特徴とする現場
   打ちライニング型シールド工法。 請求項（１）のシールド掘進機の筒型移動プレートの
   内側にライニングの一部を形成する止水プレートを筒型
   に組み、さらにその内側に内型枠を組み、前記止水プレ
   ートとその内側に組まれた内型枠との間の空間内にプレ
   スジャッキで１次加圧しながらコンクリートを打設する
   工程。 打設されたコンクリートが所定の強度を得た時点で、
   前記筒型移動プレートをトンネル掘削方向に移動し、止
   水プレートと筒型テールプレートとの間に筒型テールプ
   レートが曲進可能な移動用クリアランスを形成する工
   程。 前記内型枠に当接したシールドジャッキを伸長させ、
   その反力でシールド掘進機を前進させるとともに、シー
   ルド掘進機の前進によって生じたテールボイドへコンク
   リートを打設し、プレスジャッキでコンクリートを２次
   加圧する工程。