JP2652314B2 - シールド機におけるシール方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、掘削中のトンネルに現
場打ちコンクリート覆工を施すと共に該コンクリート覆
工を不透水膜により被覆するようにしたシールド機にお
いて、打設したコンクリートが機内に浸入するのを防止
するシール方法とその方法を実施するための装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、シールド機により掘削された
トンネルに現場打ちコンクリート覆工を施すには、シー
ルド機の後部から適宜長さ後方部に亘るトンネル内周面
に型枠を組立て、この型枠とトンネル掘削壁面間にコン
クリートを充填することにより行っている。

【０００３】この場合、コンクリートが直接掘削地盤に
接触してコンクリートの一部が掘削地盤中に浸透し、コ
ンクリートの充填量が余分に必要として不経済であるば
かりでなく、地下水や土砂等の混入によってコンクリー
トが品質低下を引き起こして所定強度のコンクリート覆
工が得られなくなる虞れがあり、さらに、コンクリート
の固化後においては、地下水が該コンクリート覆工に浸
透してトンネル内に浸入するという問題点がある。この
ため、シールド機の後部に不透水膜格納室を設け、該不
透水膜格納室の後端のリング状引出口から筒状の不透水
膜を掘削地盤側に引き出して該不透水膜と型枠間にコン
クリートを充填することが行われるようになった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、不透水
膜格納室からリング状引出口を通じて掘削地盤側に不透
水膜を引き出すと、不透水膜の引出口はコンクリート打
設部側に連通しているで打設したコンクリートが該引出
口から機内側に浸入することになる。この浸入を防止す
るために、引出口を構成している対向周壁面の一方にシ
ール材を装着して不透水膜を他方の対向周壁面に圧接さ
せながら引き出しているが、コンクリートの浸入を防止
するには該シール材の圧着力を大きくしなければなら
ず、大きくすると不透水膜の引き出しが円滑に行えない
ばかりでなく不透水膜が破損する虞れが生じるものであ
り、又、シール材の圧着力を小さくすると打設したコン
クリートの浸入を阻止し得なくなるという問題点があ
る。

【０００５】さらに、引出口と打設コンクリート間にお
けるシールド機の後胴外周面は、掘削地盤に対向してい
るために、後胴外周面上に引き出された不透水膜は地盤
が崩壊した際に土砂によって後胴外周面に押し付けら
れ、破損して地下水等の浸入防止という初期の目的を達
成することができなくなるものである。本発明はこのよ
うな問題点を全面的に解消し得るシールド機におけるシ
ール方法とその方法を実施するための装置の提供を目的
とするものである。

【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、本発明のシールド機におけるシール方法は、シール
ド機本体に不透水膜格納室を設けて該不透水膜格納室の
後端部に形成しているリング状の引出口から格納室内の
不透水膜をシールド機本体の後胴部上に引き出し、シー
ルド機後方側に組み立てられた型枠と掘削地盤との間に
充填されるコンクリートを該不透水膜によって被覆する
ようにしたシールド機において、該シールド機本体の上
記後胴と引出口から引き出される不透水膜との間に加圧
流体を充満させた状態でシールド機本体の推進による地
盤の掘進と型枠内へのコンクリートの打設を行うと共
に、上記不透水膜の引出口又はシールド機本体の後胴後
端部外周面に装着したリング状のチューブシールをシー
ルド機本体の推進時及びコンクリートの打設時には収縮
させ、シールド機本体を停止させて打設したコンクリー
トの圧密時に該チューブシールを膨張させて不透水膜の
内周面に圧着させることを特徴とするものである。

【０００７】又、この方法を実施するための装置として
は、上記シールド機本体の後胴の前部適所に上記不透水
膜の引出口と後胴後端部間の外周空間に加圧流体を供給
するための注入口を設けると共に引出口の後端部又は後
胴後端部外周面にリング状チューブシールを装着し、該
チューブシールを膨張させて引出口から引き出される不
透水膜の内周面に圧着させるように構成しているもので
ある。

【０００８】

【作用】シールド機の後部から適宜長さ後方部に亘るト
ンネル内周面に型枠を組み立てた後、シールド機を推進
させてトンネルを掘削すると共にその掘進中に型枠内に
コンクリートを打設する。このコンクリートの打設時に
はシールド機の推進と相俟って型枠内に打設されたコン
クリートの充填圧が小さいので、チューブシールを膨張
させることなく、シールド機本体の後胴と引出口から引
き出される不透水膜との間に充満している加圧流体によ
ってコンクリートが引出口側に浸入するのを阻止する。

【０００９】さらに、チューブシールが引き出される不
透水膜から離間しているので、該不透水膜の引き出しが
円滑に行えると共に、不透水膜がシールド機本体の後胴
上を通過時には加圧流体によって掘削地盤側に押し付け
られて地盤の崩壊を防止すると共に不透水膜の破損も防
止し得る。

【００１０】又、打設したコンクリートの圧密時には、
その圧密によってコンクリートの充填圧が増大してコン
クリートが後胴上に回り込もうとするが、シールド機の
推進及び不透水膜の引き出しを停止すると共にチューブ
シールを膨張させて不透水膜の内周面に圧着させるの
で、コンクリートが引出口側に浸入するのを確実に防止
できるものである。

【００１１】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
１はシールド機本体で、地盤を掘削する前胴２と、円筒
状不透水膜５の格納室６を備えた中胴３と、型枠７の組
立空間を備えた後胴４とから構成されている。中胴３に
備えている格納室６は、前胴２と同径の外筒3aと小径で
短寸の内筒3bとの前端部間に円環形状の前壁板3cを固着
すると共に内筒3bの後端に円環形状の後壁板3dを固着す
ることによって形成されてあり、この後壁板3bの外周縁
に後方に向かって後端が外筒3aの後端に達する短筒体か
らなる引出口形成用内周壁3eが一体に設けられ、該内周
壁3eと対向する外筒3aの後部を外周壁としてこれらの内
外周壁の対向面間でリング状の不透水膜引出口８を形成
してある。

【００１２】この引出口８を形成している内外筒状周壁
の対向面において、その前後部に先端部が互いに接触し
たブラシシールからなる内外一対の前部シール材９、1
0、及び後部シール材11、12を全周に亘って装着してあ
る。尚、これらのシール材９〜12をゴム等の弾性材料か
らなるシールパッキンによって形成しておいてもよい。

【００１３】13は後部内外シール材11、12の後方側にお
ける引出口８の開口端の内周壁3e外周面に固着した中空
リング状の弾性チューブシールで、その内周部適所を内
周壁3e内に設けている圧縮空気等の圧力流体供給通路14
の一端に連通させてあり、該通路14の他端側は格納室６
内から機内の圧力流体供給源（図示せず）に適宜な配管
を通じて連通している。又、格納室６の内筒3bの適所は
開閉可能な蓋部に形成されて格納室６内に不透水膜５を
供給可能にしている。この不透水膜５はトンネル長さ方
向に一定幅を有する円環状の膜であり、格納室６内に配
設した溶着器15によって先に引き出される不透水膜５の
後端周縁に溶着、一体化して引出口８から引き出すよう
にしている。

【００１４】シールド機本体１の後胴４は上記前胴２及
び中胴３よりもやゝ小径に形成された筒体からなり、そ
の前端に円環状の支持板4aの外周縁を一体的に固着して
いると共に該支持板4aの前面外周部に前方に向かって連
結筒部4bを一体に突設してあり、該連結筒部4bの前半部
を上記引出口８の内周壁3eの内周面に対向させてこれら
の対向面に介在したシールパッキン16を介して相互に前
後摺動自在に且つ屈折可能に構成している。

【００１５】この連結筒部4b内には、周方向に適宜間隔
毎に複数本の推進ジャッキ17と中折れジャッキ18とを交
互に配設してあり、中折れジャッキ18はその前端を上記
引出口８の後壁板3dの後面に固定していると共にロッド
端を後胴４の支持板4aの前面に径方向に傾動可能に枢着
してある。一方、推進ジャッキ17は連結筒部4bの内周面
に固着されていると共にそのロッドを支持板4aに貫設し
た通孔部を通じて後胴４内に臨ませ、支持板4aの後面側
に内装しているリング形状のプレスリング19の前面に一
体的に固着してある。

【００１６】このプレスリング19の後面の内周側から後
方の後胴４内に上記型枠７が組立てられると共に、これ
らの型枠７と後胴４の内周面間で形成されたコンクリー
ト充填空間部20の前端側に、内外周端面が型枠７と後胴
４との対向面に摺接したリング状妻板21を配設し、プレ
スリング19の外周部複数箇所内に装着したプレスジャッ
キ22のロッド端を該妻板21の前面に固着してプレスジャ
ッキ22の作動により妻板21を前後動させるように構成し
ている。23は型枠７に適所に内外周面間に亘って貫設し
たコンクリート注入口である。

【００１７】又、上記連結筒部4bの後半部適所には該連
結筒部4bの外周面側に連通する加圧流体供給口24が穿設
されてあり、この供給口24を通じて機内から泥水等の加
圧流体25を後部内外シール材11、12と後胴４の後端部間
外周方の空間部26に供給、充満させるように構成してい
る。なお、空間部26内に加圧流体25を充満させたのち
は、該供給口24或いは機内側配管に設けたバルブ（図示
せず）を閉止させるか、或いは、逆止弁を使用して空間
部26内に所望圧の加圧流体25を充満、保有させるように
している。

【００１８】さらに、上記中胴３の外周面適所と内周壁
3eの適所には、図２に示すように、グリース等の粘性を
有する流動物質の供給パイプ27と通路28が設けられてあ
り、これらのパイプ27及び通路28から後部の外側シール
材11の前後空間部内及び内側シール材10、12間に通孔29
を通じて流動物質30を供給し、ブラシシール材９〜12の
目詰めを行っている。なお、シール材９〜12が弾性シー
ルパッキンよりなる場合にはこのような流動物質を充填
する必要はない。

【００１９】シールド機本体１の前胴２の開口前端に
は、モータ30によって回転するカッタヘッド31を配設し
ていると共に該カッタヘッド31によって掘削された土砂
の取入室32にコンベア36の前端を臨ませて土砂の排出を
行うようにしてあり、又、この前胴２の後端と中胴３の
前端部とは周方向に複数本配設した中折ジャッキ33によ
って屈折可能に連結してある。

【００２０】このように構成したシールド機によってト
ンネルを掘削する場合、まず、後部内外シール材11、12
と後胴４の後端部間の外周方の空間部26に泥水等の加圧
流体を注入、充満させて一定の流体圧に保持しておく。
この状態で型枠７の前端面に反力を受止させてプレスリ
ング19を装着した推進ジャッキ17を伸長させると共にカ
ッタヘッド31を回転させると、シールド機本体１が推進
しながらトンネルの掘削が行われる。そして、一定長さ
のトンネルを掘進したのち推進ジャッキ17のロッドを収
縮させると、図２に示すように、プレスリング19が前進
して後胴４の支持板4aの後面部に達し、後胴４内に次の
型枠組立用空間部が設けられる。

【００２１】次いで、図３に示すように、この空間部内
に新たな型枠７を組立てたのち、該型枠７に設けている
注入口23から後胴４と型枠７間の空間部20にコンクリー
ト34を充填、打設する。このコンクリート34の打設と共
に推進ジャッキ17のロッドを伸長させて図４に示すよう
に、次の一定長さのトンネル部を掘進する。即ち、推進
ジャッキ17のロッドを伸長させると、上述したように型
枠７に反力を受止させてシールド機本体１が前進し、そ
の前進に従って空間部20内に充填されるコンクリート34
は型枠７と共に後胴４から後方に相対的に送り出される
と共に格納室６内から引出口８を通じて円筒状の不透水
膜５が引き出され、後胴４の外周面と掘削地盤との間を
通過して充填したコンクリート34を被覆するものであ
る。

【００２２】この時、シールド機本体１を推進させなが
らコンクリート34を打設中にはチューブシール13を収縮
させて不透水膜５から離間させ、不透水膜５の後方への
引き出しを容易にすると共に、空間部26に充填している
加圧流体25によって不透水膜５を常時、掘削地盤側に押
し付け、地盤の崩壊を防止するものである。また、不透
水膜５が引出口８から引き出される時に、該引出口８の
前後には内外シール材９〜12を設けているので、これら
の内外シール材９、10と11、12間で挟持されながら引出
口８の対向面に摺接することなく円滑に引き出されるも
のである。

【００２３】さらに、後胴４から後方に送り出されたコ
ンクリート34は、後胴４の外周面と掘削地盤との間の空
間部26に浸入しようとするが、その浸入は該空間部26に
充満している加圧流体25によって阻止される。又、加圧
流体25内に浸入しても引出口８に装着している前後内外
シール材９〜12によって不透水膜格納室６側に浸入する
のを阻止される。この場合、コンクリート34はシールド
機本体１の推進に従って充填されるので、後胴４の外周
部側に浸入しようとする圧力が小さく、そのためチュー
ブシール13を膨張させなくても加圧流体25によってコン
クリート34の浸入を確実に阻止し得るものである。

【００２４】このように、シールド機本体１により掘進
しながらコンクリート34の充填を行うと、胴部４内の前
端部側にコンクリート34が充分に充填されない部分が生
じると共に充填したコンクリート34は圧密状態になって
いないので、シールド機機本体１が一定長さ掘進すると
共に型枠７上に一定量のコンクリート34が注入される
と、一旦シールド機本体１を停止させ、図５に示すよう
に、プレスジャッキ22のロッドを伸長させてリング状の
妻板21を後方に押し出す。

【００２５】この妻板21の押し出しによって空間部20に
打設されているコンクリート34は型枠７上を後方に加圧
され、加圧されたコンクリート34は不透水膜５を掘削地
盤側に押し付けながら圧密されると共に後胴４と不透水
膜５との隙間内に流動する。この流動圧は上記コンクリ
ート充填時における浸入圧よりも大きく、そのため、チ
ューブシール13に圧縮空気等の流体を圧入して該チュー
ブシール13を膨張させて引出口８の不透水膜５の内面に
圧接させ、コンクリート34の浸入を阻止するものであ
る。即ち、空間部26に充満した加圧流体25はコンクリー
ト34の充填圧によって引出口８側に押圧されるのを該チ
ューブシール13で受止させるのである。

【００２６】こうして充填したコンクリート34の圧密が
完了し且つ適当に硬化すると、プレスジャッキ22を作動
させて妻板21を元の位置であるプレスリング19側に引き
寄せると共に推進ジャッキ17のロッドを収縮させてプレ
スリング19を後胴４の前端部にまで復帰させる。この復
帰によって後胴４内に型枠７の組立空間部が設けられ、
再び上記同様にして後胴４から後方に押し出した既設の
型枠７とプレスリング19間に次の型枠７を組み立て、推
進ジャッキ17のロッドを伸長させてトンネルの掘進を行
い、その掘進に従って不透水膜５を後方に送り出すと共
に型枠７と後胴４間の空間部20にコンクリート34を充填
するものである。

【００２７】なお、以上の実施例においては、チューブ
シール13を引出口８の後端部に装着したが、図６、図７
に示すように後胴４の後端部外周面に装着し、該後胴４
内に設けた通路35を通じて機内側から圧縮空気等の流体
を供給するように構成しておいてもよい。この場合、シ
ールド機本体１の掘進時には上記実施例と同様に該チュ
ーブシール13を収縮させて空間部26内の加圧流体25によ
りコンクリート34の回り込みを阻止させるものである
が、シールド機本体１を停止させてプレスジャッキ22の
よるコンクリート34の圧密を行う場合には、該チューブ
シール13を膨張させてこのチューブシール13によりコン
クリート34の浸入を直接阻止するものである。その他の
構造並びに作用については上記実施例と同様である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、シールド
機本体の後胴外周面と引出口から引き出される不透水膜
との間に加圧流体を充満させた状態でシールド機本体の
推進による地盤の掘進と型枠内へのコンクリートの打設
を行うと共に、上記不透水膜の引出口又はシールド機本
体の後胴後端部外周面に装着したリング状のチューブシ
ールをシールド機本体の推進時及びコンクリートの打設
時に収縮させ、シールド機本体を停止させて打設したコ
ンクリートの圧密時に該チューブシールを膨張させて不
透水膜の内周面に圧着させるようにしたので、シールド
機の掘進と共に型枠内にコンクリートを打設、充填する
際には、コンクリートの充填圧が小さいので、チューブ
シールを膨張させることなく、シールド機本体の後胴と
引出口から引き出される不透水膜との間に充満している
加圧流体によってコンクリートが引出口側に浸入するの
を確実に阻止し得るものである。

【００２９】さらに、この状態においてはチューブシー
ルが収縮されていて、シールド機本体の掘進に従って引
き出される不透水膜から離間しているので、該不透水膜
が破損することなく円滑に引き出すことができると共
に、不透水膜がシールド機本体の後胴上を通過時には加
圧流体によって掘削地盤側に押し付けられて地盤の崩壊
を防止し得るばかりでなく、不透水膜の破損もなくし得
るものである。

【００３０】又、打設したコンクリートの圧密時には、
その圧密によってコンクリートの充填圧が増大してコン
クリートが後胴上に回り込もうとするが、シールド機の
推進及び不透水膜の引き出しを停止すると共にチューブ
シールを膨張させて不透水膜の内周面に圧着させるの
で、該チューブシールによりコンクリートが引出口側に
浸入するのを確実に防止できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド機全体の簡略縦断側面図、

【図２】プレスリングを収縮させた状態を示す要部の縦
断側面図、

【図３】コンクリート充填中における要部の縦断側面
図、

【図４】シールド機を前進させた状態の要部の縦断側面
図、

【図５】コンクリート圧密中における要部の縦断側面
図、

【図６】本発明の別な実施例を示す要部の縦断側面図、

【図７】そのコンクリート圧密中における要部の縦断側
面図。

【符号の説明】

１ シールド機本体 ５ 不透水膜 ６ 格納室 ７ 型枠 ８ 引出口 ９〜12 シール材 13 チューブシール 17 推進ジャッキ 20 コンクリート充填空間部 25 加圧流体 26 空間部 34 コンクリート

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−22699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−27095（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−204498（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−123769（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−272396（ＪＰ，Ａ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機本体に不透水膜格納室を設け
   て該不透水膜格納室の後端部に形成しているリング状の
   引出口から格納室内の不透水膜をシールド機本体の後胴
   部上に引き出し、シールド機後方側に組み立てられた型
   枠と掘削地盤との間に充填されるコンクリートを該不透
   水膜によって被覆するようにしたシールド機において、
   該シールド機本体の上記後胴と引出口から引き出される
   不透水膜との間に加圧流体を充満させた状態でシールド
   機本体の推進による地盤の掘進と型枠内へのコンクリー
   トの打設を行うと共に、上記不透水膜の引出口又はシー
   ルド機本体の後胴後端部外周面に装着したリング状のチ
   ューブシールをシールド機本体の推進時及びコンクリー
   トの打設時には収縮させ、シールド機本体を停止させて
   打設したコンクリートの圧密時に該チューブシールを膨
   張させて不透水膜の内周面に圧着させることを特徴とす
   るシールド機におけるシール方法。
2. 【請求項２】 シールド機本体に不透水膜格納室を設け
   て該不透水膜格納室の後端部に形成しているリング状の
   引出口から格納室内の不透水膜をシールド機本体の後胴
   部上に引き出し、シールド機後方側に組み立てられた型
   枠と掘削地盤との間に充填されるコンクリートを該不透
   水膜によって被覆するようにしたシールド機において、
   上記後胴の前部適所に上記不透水膜の引出口と後胴後端
   部間の外周空間に加圧流体を注入するための注入口を設
   けると共に、引出口の後端部又は後胴後端部外周面にリ
   ング状チューブシールを装着し、該チューブシールを膨
   張させて引出口から引き出される不透水膜の内周面に圧
   着させるように構成したことを特徴とするシールド機に
   おけるシール装置。
3. 【請求項３】 上記不透水膜の引出口内に先端部間で不
   透水膜を挟持する内外シール材を装着していることを特
   徴とする請求項２記載のシールド機におけるシール装
   置。