JP2668554B2 - 場所打ちコンクリートライニングによるシールド工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、シールド掘進機を用いてトンネルなどを
掘削するシールド工法において、覆工を場所打ちコンク
リートライニングで形成するシールド工法に関する。

従来の技術 従来一般のシールド工法は、シールド掘進機の推進
と並行して鋼製又はコンクリート製セグメントと地山と
の間に生じたテールボイド（空隙）に裏込材料を注入
し、次にセグメントリングの内側に場所打ちコンクリー
トによる二次覆工を行なうというやり方であった。

ところが最近になって、シールド掘進機後方部のシ
ールドテール内で覆工コンクリート用の内型枠を組立
て、地山と内型枠との間にコンクリートを打設し、１回
のコンクリート打設によってトンネルの覆工を形成する
とを特徴とする、場所打ちコンクリートライニングによ
るシールド工法が開発されている（例えば特開昭56−13
9398号、特開昭58−47900号、特開昭59−154299号、特
開昭61−274098号、特開昭62−233399号公報など参
照）。内型枠の外径は、トンネル仕上がり内径と等し
い。

この新しい場所打ちコンクリートライニングによるシ
ールド工法は、上記に述べた従前工法に比較すると、
同工法の欠点を次のように解消する。

（ａ） 覆工を一度に施工できるので、全体工期を短縮
でき、工事費の削減ができる。

（ｂ） シールド掘進機の推進と同時に発生するテール
ボイドを打設コンクリートで充填できるので、後続地盤
沈下が発生しない。

（ｃ） コンクリートを高圧で加圧できるので、密度が
高く水密性の良いライニングが可能である。

ところで、上記場所打ちコンクリートライニングによ
るシールド工法は、これを大別すると次の（Ｉ）、（I
I）の類型がある。

（Ｉ） 内型枠（セントル）を使用し、シールド機の推
進反力は内型枠にのみ（特開昭59−154299号公報）、又
は内型枠と硬化した場所打ちコンクリートの双方に求め
る（特開昭61−274098号公報）やり方。

（II） 構造躯体としてのセグメントを型枠に兼用し、
シールド機の推進反力はセグメントにのみ、又はセグメ
ンと硬化した場所打ちコンクリートの双方に求めるやり
方。

本発明が解決しようとする課題 上記に述べた新しい場所打ちコンクリートライニン
グによるシールド工法は、上記に述べた従来一般のの
欠点を解決するという利点があり、今後の一般実用化が
期待されている。

しかしながら、特に上記内型枠を使用するやり方の場
合には、次のような問題点がある。

（１） 打設コンクリートが所定の強度を発現するまで
は内型枠を維持しなければならない。したがって、シー
ルド掘進速度に応じて相当な長さの区間にわたって内型
枠が必要である。また、掘進速度が増すほどに前記内型
枠の長さが長くなり、内型枠材料のコストが増大する。
即ち、施工のスピード化が必ずしもコストの低減につな
がらないという問題がある。

（２） 内型枠を転用する場合には、脱型後に洗浄や剥
離材の塗布等の作業が必要である。ところが、トンネル
内の作業空間は一般に狭小であるため、前記の作業をや
りにくく煩雑となる上に、作業の省力化、人件費の低減
を図り難い。

（３） 内型枠に推進反力を受け持たせる（特開昭59−
154299号公報）やり方の場合には、内型枠の剛性、強度
及び自重により対抗させねばならず、この要求を満たそ
うとすると内型枠の重量は必然的に大きくなる。したが
って、この内型枠を脱型後、次の工区に転用するために
シールド掘進機の所定位置まで速やかに運搬する方法と
して、人力では重すぎてとうてい困難であり、移動式エ
レクター等の運搬装置が必要となる。その結果、施工の
スピード化に悪影響を及ぼすばかりでなく、作業員の安
全性確保にも問題がある。

（４） シールド機の推進反力を硬化した打設コンクリ
ートにのみ受け持たせるやり方（特開昭56−139398号、
特開昭62−233399号公報）の場合には、打設コンクリー
トが推進力に十分耐える強度を発現するまで施工を中断
せざるを得ないので、施工の高スピード化を計れない。

（５） シールド機の推進反力を内型枠とコンクリート
の付着力に受け持たせるやり方（特開昭61−274098号公
報）の場合には、若材令のコンクリートを傷つける等の
悪影響を及ぼす恐れがある。

（６） 打設コンクリートの打継部がコールドジョイン
トとなって漏水を生じ易い。

次に、セグメントを型枠に兼用するやり方の場合は、
セグメントの強度及び剛性によって打設コンクリートの
圧力に耐え、さらにその重量によってシールド機の推進
反力を確保する関係上、セグメントは大型、大重量の鉄
筋入りプレキャストコンクリート版として製作されてい
る。したがって、このセグメントを推進作業の進行に応
じて次々と所定の位置に運び組立てるためにやはり移動
式エレクター等の運搬装置が必要であるし、施工スピー
ドを上げることにも種々制約があるほか、狭いトンネル
内でのセグメントの運搬、組立てはやっかいであり作業
員の安全性確保にも難点があった。

課題を解決するための手段 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る場所打ちコンクリートライニングによるシ
ールド工法は、図面に実施例を示したとおり、 場所打ちコンクリートライニング１によるシールド工
法において、 例えばアラミド繊維、ビニロン繊維などで補強された
繊維入り高強度プレキャストコンクリート版による捨型
枠２を設置し、この捨型枠２を内側から補剛する支保工
３を設置し、妻型枠４を設置してライニング用のコンク
リート打設を行ない、打設されたばかりのフレッシュコ
ンクリート５に妻型枠４を介して推進反力をとりシール
ド掘進機６を推進させる工程から成ることを特徴とす
る。

作用 捨型枠２はアラミド繊維等を混入するなどした高強度
プレキャストコンクリート版により薄肉軽量に製作され
る。

捨型枠２の耐圧剛性は内側の支保工３によって補剛さ
れ、コンクリートの打設圧及びシールド掘進機６の推進
反力を負担したフレッシュコンクリート５の圧力に耐え
る。

シールド掘進機６の推進反力は、妻型枠４を介してそ
の内側に打設されたフレッシュコンクリート５への圧縮
力として伝達し、必然捨型枠２及びこれを内側から支持
する支保工３にも負担され、同時に硬化したライニング
コンクリート１及び地山７に負担させて処理される。

シールド掘進機６の推進時に推進反力を負担したフレ
ッシュコンクリート５は、強く圧縮されて密度が高く水
密性のよいライニングコンクリートを形成する。そし
て、シールド掘進機６の推進と同時にそのテール部6aが
抜けた跡として発生するテールボイドに前記のように圧
縮されたフレッシュコンクリート５が高密度に充填さ
れ、後続地盤沈下を防ぐ。

支保工３は、打設されたフレッシュコンクリート５が
ある程度の強度を発現した時点で早々に次の工区へ盛り
替える。

実施例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。

図中１は既に構築された場所打ちコンクリートライニ
ング、２は高強度プレキャストコンクリート版として製
作された捨型枠、３はシールド掘進機６のテール部に組
立てられた捨型枠２の内側を支えるセントル型（又はジ
ャンピングフオーム型）の支保工である。

捨型枠２は、例えばアラミド繊維又はビニロン繊維等
を混入し又は網状の補強材として埋込むことによって補
強された繊維入り高強度プレキャスト版として製作され
ている。アラミド繊維やビニロン繊維は腐食しないた
め、被りが小さい薄肉のプレキャストコンクリート版を
製作することが可能である。また、この高強度プレキャ
ストコンクリート版は、緻密で水密性が高く、表面が平
滑で、耐薬品性や耐摩耗性に優れたものなので、耐久性
の良いコンクリートライニングの製作が可能である。従
って、一例としてトンネル内径が3000mm位、ライニング
コンクリート１の厚さが400mm位のとき、捨型枠２の肉
厚は15mm位、６分割された１ピースの重量は60kg位の薄
肉軽量構造とされている。捨型枠２はプレキャスト製品
であるため、品質も一定している。

シールド掘進機６のテール部6aの内側へ鉄筋８を組立
てた後に、同テール部6a及び既設の硬化コンクリート
（コンクリートライニング１）と共にコンクリートの打
設空間を形成するように捨型枠２を組立て、その内側を
セントル型の支保工３で補剛せしめる。また、シールド
掘進機６の推進ジャッキ9,9のラム先端に取付けた妻型
枠４で前記コンクリート打設空間の端面を閉鎖し、その
上で支保工３に設置してあるコンクリート打設管10を通
じてコンクリートポンプで圧送されたコンクリート５を
打設する。

コンクリート５の打設後は直ちに推進ジャッキ９によ
るシールド推進機６の推進を行なう。このとき、推進ジ
ャッキ９は妻型枠４を介してフレッシュコンクリート５
を圧縮して推進反力を得る。こうした推進時における、
フレッシュコンクリート５の圧縮力を捨型枠２を支保工
３で補剛し支持する結果、同圧縮力は硬化したライニン
グコンクリート１及び地山７に伝えて処理されるのであ
り、また、打設コンクリート５は高密度に充填されるこ
とになる。そして、シールド掘進機６が推進される結
果、そのテール部6aが前進して発生するテールボイドに
は、圧縮されたフレッシュコンクリート５の一部が高密
度に圧入充填される。また、こうしたフレッシュコンク
リート５の圧縮及びテールボイドへの充填に伴い、推進
ジャッキ９によって押された妻型枠４は若干後方側へず
り動くところとなり、結果的にライニングコンクリート
１の打継ぎ部の位置と、捨型枠２の継目の位置とがある
程度ずれる。このため両者の目地がずれた所謂打継ぎキ
ーが形成され、止水性が向上するのである。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて記述したとおりであって、この
発明に係る場所打ちコンクリートライニングによるシー
ルド工法によれば、次のように優れた効果が奏される。

打設したコンクリート５の硬化を待つことなく、即
ちフレッシュコンクリートのままシールド掘進機６の推
進作業を開始するので、施工の中断が発生せず、施工の
スピード化、ひいては工期の短縮が図れる。

シールド掘進機６の推進反力をフレッシュコンクリ
ート５を介して捨型枠２や硬化したライニングコンクリ
ート１及び地山７に求めるやり方なので、同推進反力を
内型枠にのみ、又は内型枠とコンクリートの双方に求め
る従来のやり方に比して若材令のライニングコンクリー
ト１を傷付けたり又は破損するような悪影響のおそれが
なく、ライニングコンクリート１を高品質に形成でき
る。

捨型枠２を使用し、内型枠は使用しないので、内型
枠の脱型とかその後の洗浄、剥離材の塗布等の作業が必
要でなく、作業の省力化と人件費の削減が図れる。

捨型枠２は、高強度プレキャスト版として薄肉軽量
構造に製作されているので、その取扱いや運搬に有利で
移動式エレクター等の運搬装置の小型化、簡略化が図
れ、施工の高スピード化と安全性の向上を図れる。

シールド掘進機６の推進時にフレッシュコンクリー
ト５に推進反力をとり、同フレッシュコンクリート５を
圧縮するので、高密度で水密性に優れたコンクリートラ
イニング１を形成できる。と同時に、テールボイドにフ
レッシュコンクリート５の一部を高圧で充填するので、
１回のコンクリート打設によりトンネルの覆工を形成で
き工数を省ける。

シールド掘進機６の推進反力を負担した妻型枠４の
位置が捨型枠２の継目位置からずれるため、結局ライニ
ングコンクリート１の打継ぎ部と捨型枠２の継目との位
置がずれて所謂打継ぎキーが形成され、覆工の止水性が
格段に向上する。

アラミド繊維やビニロン繊維は腐食しないため、被
りが小さい薄肉のプレキャストコンクリート版を製作す
ることが可能であるほか、この高強度プレキャストコン
クリート版は、緻密で水密性が高く、表面が平滑で、耐
薬品性や耐摩耗性に優れたものなので、耐久性の良いコ
ンクリートライニングの製作が可能で、種々雑多な混じ
りもの（雑排水）が流れる下水道用などとして好適であ
る。

高強度プレキャストコンクリート版による捨型枠２
は非常に安価であるため、内型枠を使用する従来工法に
比しても十分に経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の工法を実施するシールド掘進機の施
工状態を示した断面図である。 １……ライニングコンクリート、２……捨型枠 ３……支保工、４……妻型枠 ５……フレッシュコンクリート ６……シールド掘進機 ７……地山

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永山 毅 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)発明者 吉岡 保彦 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 米澤 敏男 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 鈴木 昭夫 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 浅井 勝稔 東京都江東区南砂２丁目５番14号 株式 会社竹中工務店技術研究所内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】場所打ちコンクリートライニングによるシ
   ールド工法において、 高強度プレキャストコンクリート版による捨型枠を設置
   し、この捨型枠を内側から補剛する支保工を設置し、妻
   型枠を設置してライニング用のコンクリート打設を行
   い、打設されたばかりの前記フレッシュコンクリートに
   前記妻型枠を介して推進反力をとりシールド掘進機を推
   進させる工程から成ることを特徴とする場所打ちライニ
   ングによるシールド工法。