JP2796193B2 - 場所打ちライニングにおける覆工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は場所打ちライニング工
法により形成する覆工コンクリートに内張材を取り付け
る覆工方法に関する。

【０００２】内張材をトンネル内面に装着する目的に
は、トンネル覆工体に防水性、防蝕性、耐摩耗性およ
びこれらを総合してトンネルの高寿命化が求められる場
合トンネル覆工体に高水圧下で打継ぎ面の止水性が求
められる場合、又上記材料に相対して難燃性が求められ
る場合などがある。前者の内張材としては防水、防蝕シ
ートが使用され、後者の場合はＰＣ（プレキャストコン
クリート）部材が使用される。

【０００３】

【従来の技術】近年、既成のセグメントを現地で組立て
覆工する方法に代わって、合理的にトンネルライニング
を行う方法として場所打ちライニング工法が提案されて
いる。この工法は、シールドの推進と同時に覆工コンク
リートを形成することを特徴としており、従って、内張
材を取り付ける場合には従来のトンネル覆工のようにラ
イニング形成した後、内張材を硬化した覆工コンクリー
トに接着材、ビス等によって固定するか、または吹付材
等によって代替することになる。

【０００４】このように内張材の取り付けを推進、覆工
と別途行う（後付け）方法では、新たに内張材取付けの
工程を組まなければならず、工期、コストともに従来の
場所打ちライニング工法に比べ大幅に増大することにな
る。また、硬化後コンクリートに内張材を取り付けるた
めには、内張材を接着材またはビス等によって固定する
ことになるが、これらの方法では覆工コンクリートと内
張材を密着一体化することが困難であり、内張材の本来
の機能である防水、防蝕等の効果を期待しにくく、高品
質の覆工体を形成できないおそれがある。特に内張材と
して、薄肉ＰＣ部材を取り付ける場合は、ＰＣ部材と覆
工コンクリートを一体化することは、事実上極めて困難
である。

【０００５】そこで、特開平１−３２２１００号公報記
載のような場所打ちコンクリートライニングによるシー
ルド工法が提案されている。この工法は図６に示すよう
に高強度ＰＣ部材を捨型枠２１とし、支保リング２６で
支持された捨型枠２１とシールド機外殻２２および妻枠
２３からなる打設空間２５にコンクリートを打設し、妻
枠２３を矢印Ａ方向に押圧移動することによりこの打設
されたコンクリート２５ａを介してシールド推進反力を
得る方法である。この方法では、覆工形成と同時に打設
コンクリートと密着してＰＣ部材２１の設置が可能とな
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１−３２２１００号公報記載の従来技術において
は、次のような課題がある。すなわち、図６に示すよう
に妻枠２３を押圧移動することにより打設コンクリート
２５を介してシールド推進反力をとる方式は、すなわち
シールド推進時の全荷重を打設コンクリート２５に期待
することに帰し、打設コンクリート２５の内圧がかなり
高圧となる。推進と同時に行うテールボイドの充填にお
いて上記作用により、コンクリートの内圧と地山の土水
圧が極端に異なり、コンクリートが矢印Ｂのように地山
側に大幅に流れ込むことが予想され、打設空間２５ａ内
のコンクリートの減少により、妻枠２３が既打設コンク
リート２７側に大きく移動し、内部のコンクリートの挙
動により、捨型枠２１に沿って矢印Ｃ方向に剪断力が作
用する。例えば、土圧シールド工法では内径３ｍφ（外
径３．８ｍφ）、１回の打設長１ｍとした場合、シール
ド推力によってテール内のコンクリートに発生する応力
は最大２５〜３０kg/cm²、テールボイドを充填すること
によって妻枠が移動する長さは20〜30cm以上となる。こ
のような状況下で、捨型枠としてＰＣ部材を用いた場
合、又はＰＣ部材の代わりに防水材、防蝕材を取り付け
た内型枠を用いた場合、以下のような問題点がある。

【０００７】（ＰＣ部材の場合)上記工法を用いること
で、コンクリートの内圧が高く、妻面の移動量も大きく
なり、これに対抗するためにＰＣ部材としてかなりの耐
力が要求される。これに対して、アラミド繊維等を用い
た高強度ＰＣ部材であれば対抗可能であると考えられ
が、このような部材は大変高価である。

【０００８】また、ＰＣ部材と覆工コンクリートの一体
化を図るためには、埋込み金物等を用いＰＣ部材と覆工
コンクリートとを合成構造とする必要があるが、このよ
うな埋込金物を取りつけた状態で上記に示す妻枠の移動
や内型枠の面に沿った剪断力が作用すれば埋込金物、ひ
いてはＰＣ部材自身を破損するおそれがある。

【０００９】（防水材、防蝕材の場合）防水、防蝕を目
的とする内張材は、一般に塩化ビニール、ポリエチレン
等のシートを用いる。これらのシートは外力に対する耐
力を有しておらず、上記のような大きな力が作用するこ
とでシート自身を破損するおそれがある。

【００１０】なお、内型枠にシールド推進の反力をとる
方式（例えば特開昭６０−１４１９９８号公報、特開昭
６２−１９４３９号公報）もあるが、このような内型枠
と打設コンクリートの付着力に反力を期待する方法で
は、内型枠と打設コンクリートとの間に内張材等の介在
物を設置することはできない。従って、この方式でも上
記した従来のように内張材は後付けとならざるを得ず、
新たに内張材取付けの工程を組む必要があるため、工
期、コストともに従来の場所打ちライニング工法に比べ
大幅に増大することになる。

【００１１】そこで、本発明は上記のような従来技術の
課題に鑑み、合成シヤフトに推進反力をとる方式を採用
し、予め内型枠に取り付けた内張材に何ら損傷を与えず
覆工コンクリートと密着一体化させ、高品質の覆工体が
形成できるとともに工期の短縮、コストの低減が図れる
場所打ちライニングにおける覆工方法を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
発明の場所打ちライニングにおける覆工方法は、覆工コ
ンクリート内に埋設した鋼管内の速硬モルタルで形成し
た合成シヤフトを押圧することによってシールドの推進
反力をとり、コンクリートを打設するための打設管をテ
ールフレームと同調させつつ移動してテールボイドにコ
ンクリートを充填する場所打ちライニング工法におい
て、アンカーを有する内張材を内型枠に予め取り付け、
この内張材付内型枠をリング状に組み立てて打設空間を
形成し、該打設空間内にコンクリートを打設して該内張
材とコンクリートを該アンカーを介して密着一体化さ
せ、該内型枠を脱型して該内張材の取り付けを完了させ
ることを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成においては、アンカーを有する内張材
を予め取り付けた内型枠等から形成される打設空間にコ
ンクリートを打設することで、打設コンクリートと内張
材との密着一体化作用が得られ、防水材、防蝕材として
の内張材の性能を充分発揮させることができる。

【００１４】覆工コンクリート内に埋設した鋼管内の速
硬モルタルで形成した合成シヤフトにシールド推進の反
力をとり、打設管をテールと同調して移動させ、テール
ボイドにコンクリートを充填させる工法においては、テ
ールボイド充填時において内型枠に沿った力は殆ど発生
せず、このため、内張材にアンカーのような突起物があ
っても損傷を与えることなく内張材と覆工コンクリート
との密着一体化が図れる。加えて、捨型枠としてＰＣ部
材を用いる場合でも、妻枠を介して打設コンクリートに
シールド推進の反力をとる方式に比べ、ＰＣ部材に作用
する荷重が軽微であることでＰＣ部材に対し多大な耐力
が要求されない。

【００１５】更に、内型枠に内張材を取り付け、シール
ド推進、覆工の作業を実施することで、従来の方式に比
べ内張材を含めた覆工体を形成するための作業時間、コ
ストを大幅に削減することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例にかかる場所打ちライ
ニングにおける覆工方法、特に内張材を覆工体に取り付
ける工法について図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１は場所打ちライニング工法シールド機
の概略縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面におけるトン
ネル円周方向の概略横断面図である。

【００１８】図１、図２に示すように、シールド機の外
殻をなすテールフレーム１に同心状にエアバッグ等の弾
性体２と補助テールフレーム３が内装されている。この
テールフレーム３の内側にはシールド掘進に伴い構築さ
れる内型枠４がリング状に設けられている。また、この
内型枠４の外側面には覆工コンクリートと一体密着化し
た内張材５が取り付けられている。この内張材５は後述
するように予め内型枠４に取り付けられたものである。
内型枠４の切羽端面には妻枠６が妻枠ジャッキ７により
押接されている。

【００１９】また、内張材５付の内型枠４、テールフレ
ーム１（正確には補助テールフレーム３）及び妻枠６と
の間に形成された打設空間８ａにコンクリートが充填さ
れている（このコンクリートを現打設コンクリート８と
いう）。そして、この現打設コンクリート８が打継ぎ面
９において既打設コンクリート１０と連続した覆工体を
形成するようになっている。

【００２０】本発明方法では、シールド機の推進は、合
成シヤフト反力方式を採用する。すなわち、シールド機
の推進反力を得るために、妻枠６を貫通し、現打設コン
クリート８内の鋼管１１を通り、既打設コンクリート１
０の内部に埋設された鋼管１１内に充填された速硬モル
タルで形成した合成シヤフト１２まで、テレスコピック
ジャッキである推進ジャッキ１３が延伸しており、覆工
コンクリートを形成し、シールド推進するにあたって、
内型枠４に取り付けた内張材５が何ら影響受けない構造
となっている。図中、１４は補強部材たる鉄筋籠、１５
は内型枠４を脱型しているエレクタを示す。

【００２１】ここで、図３（ａ）（ｂ）により内張材５
（内張シート５Ａを例示）を予め内型枠４に取り付ける
要領について説明する。

【００２２】内張シート５Ａは（ａ）に示すように、平
板状のシートの上面にコンクリートとの密着を目的とし
て複数のアンカー５ａが突設されており、下面には少な
くとも前後左右に内型枠４に係着のための突起５ｂが突
設されている。この突起５ｂを内型枠４に穿設した係着
穴に嵌合することにより内張シート５が内型枠４に係着
されるようになっている。（ｂ）はその係着した状態図
である。

【００２３】図４（ａ）（ｂ）は、各種の内張材を内型
枠に予め取り付け、覆工コンクリートを打設した状態を
示す。

【００２４】（ａ）では、防水、防蝕性を有する塩化ビ
ニール又はポリエチレン等の内張シート５Ａを取りつけ
た状態を示す。この場合、内張シート５Ａが凹凸に加工
されている場合は、そのまま内型枠４に取り付け、打設
コンクリートＣとの一体化が図れるが、表面が平滑な内
張シートのようにコンクリートと一体化しにくい場合に
おいては、図示するように予めシートにアンカーと同機
能のジベル５ｃを溶着しておき、これを内型枠４に取り
付けコンクリートＣを打設する。

【００２５】（ｂ）は薄肉ＰＣ部材５Ｂの取り付け状況
を示す。コンクリートＣとの密着性を高めるためにアン
カーと同機能のトラス筋５ｄ又は上記のジベル５ｃを上
面に突設した薄肉ＰＣ部材を使用し、その反対面に予め
ナットを埋設しておき、内型枠４にはボルト１６によっ
て固定する。そして、これを所定位置に組み立て、コン
クリートＣを打設し、コンクリートＣとＰＣ部材５Ｂと
の一体化を図るようになっている。

【００２６】本発明の覆工方法における合成シヤフト推
進反力方式では、コンクリートとの密着一体化のための
アンカーを有する内張材であっても、アンカー自身に剪
断力が働かず、アンカー及び内張材を損傷することがな
く、内張材本来の機能を損なうようなことがない。

【００２７】なお、このことから電力洞道内の配線、配
管や間仕切り等を設置するためのアンカー用の埋込金物
を予め内型枠に取り付けてボルト等で固定し、コンクリ
ートを打設することも可能となる。

【００２８】次に、図５（ａ）〜（ｇ）に基づき本発明
方法の施工順序を内張材の取り付け作業を含め、シール
ド機全体の動作に対し、内張材としてシートを用いた場
合を例として経時的に説明する。

【００２９】（ａ）のように、テレスコピックジャッキ
である推進ジャッキ１３を引っ込めて、妻枠６を妻枠ジ
ャッキ７を短縮することにより妻面から脱型し、鉄筋籠
１４挿入スペースを確保する。次いで、（ｂ）のように
再び推進ジャッキ１３を伸長し、推進ジャッキ１３をガ
イドとして分割された鉄筋籠１４を組み立て、その後予
め図３（ａ）（ｂ）の要領で内張材５を取り付けた内型
枠４をエレクタ１５により順次建込んでいく。次いで
（ｃ）に示すようにテールフレーム１、内型枠４、シー
ルド機側で内型枠４の端面に押接する妻枠６からなるコ
ンクリートの打設空間８ａを形成する。そして、コンク
リートの打設管Ｐを妻枠６に貫通して該打設空間８ａに
挿入し、打継ぎ面９近傍に設置する。この後シールド機
外に設備されているコンクリートポンプから送給された
コンクリートを打設管Ｐを通して打設空間８ａ内に充満
させる。コンクリートの打設終了後、（ｄ）及び図１に
示すようにテレスコピックジャッキである推進ジャッキ
１３の二段目ロッド１３ａにより合成シヤフト１２を押
圧することによってシールド機を掘進させる。掘進によ
って、テールエンドが移動し、テール部に空隙（テール
ボイド）が発生するが、このテールボイドをコンクリー
トで充填させるために打設管Ｐをテールエンドに同調さ
せつつ移動させ、打設管Ｐより打設空間８ａの圧力を土
水圧以上に保持しながらコンクリートを圧入していく。
このとき、妻枠６の移動がなく、内型枠４の面に沿った
力が作用しないことからアンカー５ａを有する内張材５
であっても破損するようなことはなく、内張材５とコン
クリートとの密着一体化が図れる。テールボイド充填
後、（ｅ）に示すように妻枠６の早期脱型を図るため、
妻枠６の加圧板６ａをテレスコピックジャッキの一段目
ロッド１３ｂによって加圧し、コンクリート中の余剰水
を妻面から積極的に排水し、妻枠脱型後のコンクリート
の自立性を向上させる。加圧終了後、妻枠脱型までの養
生期間に（ｆ）に示すように覆工体内の鋼管１１から推
進ジャッキ１３を引き抜き、この鋼管１１にモルタル注
入管Ｍにより速硬モルタルを充填し合成シヤフト１２を
形成する。覆工コンクリートが所定の強度に達した後、
（ｇ）及び図１に示すように内張材５からエレクタ１５
によって内型枠４を脱型し、内張材５間の目地部を溶着
して連結一体化した後、係着用の突起５ｂは切断除去す
る。

【００３０】上記一連の動作を繰り返し行って、シール
ド機の推進、覆工体の形成がなされる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果が得られる。

【００３２】（ａ）打設コンクリートと内張材とを密着
一体化することで防水材、防蝕材としての内張材の性能
を充分に発揮することができ、高品質の覆工体が形成で
きる。

【００３３】（ｂ）シールドの推進、覆工体の形成の一
連の作業の中で、内型枠の面に沿った力が殆ど生じない
ため、アンカーを有する内張材であってもこれを損傷さ
せることなく、内張材と覆工コンクリートとの一体化が
図れる。

【００３４】（ｃ）内張材として薄肉ＰＣ部材を用いる
場合、ＰＣ部材に作用する荷重が妻枠を介して打設コン
クリートにシールド推進の反力をとる方式に比べ軽微で
あることでＰＣ部材に多大の耐力が要求されない。

【００３５】（ｄ）内型枠に予め内張材を取り付け、シ
ールド推進、覆工の作業を実施することで、従来の方式
に比べ内張材を含めた覆工体を形成するための作業時
間、コストを大幅に削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる場所打ちライニング工
法シールド機の概略縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面におけるトンネル円周方向の
概略横断面図である。

【図３】（ａ）、（ｂ）は内張材を予め内型枠に取り付
ける要領図である。

【図４】（ａ）、（ｂ）は各種の内張材において内張材
を内型枠に取り付け、覆工コンクリートを打設した状態
を示す断面図である。

【図５】（ａ）〜（ｇ）は本発明方法の施工順序を経時
的に示した説明図である。

【図６】従来の妻枠を移動押圧して推進反力をとる方式
の説明図である。

【符号の説明】

１…テールフレーム ４…内型枠 ５…内張材 ５Ａ…内張シート ５Ｂ…ＰＣ部材 ５ａ…アンカー ６…妻枠 ９…打継ぎ面 １２…合成シヤフト １３…推進ジャッキ １４…鉄筋籠 Ｐ…打設管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 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)発明者 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)発明者 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)発明者 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)発明者 大森 秀高 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 改発 清秀 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)発明者 石川 吉見 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 特開 昭62−69000（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/10 E21D 9/06 301 E21D 11/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 覆工コンクリート内に埋設した鋼管内の
   速硬モルタルで形成した合成シヤフトを押圧することに
   よってシールドの推進反力をとり、コンクリートを打設
   するための打設管をテールフレームと同調させつつ移動
   してテールボイドにコンクリートを充填する場所打ちラ
   イニング工法において、アンカーを有する内張材を内型
   枠に予め取り付け、この内張材付内型枠をリング状に組
   み立てて打設空間を形成し、該打設空間内にコンクリー
   トを打設して該内張材とコンクリートを該アンカーを介
   して密着一体化させ、該内型枠を脱型して該内張材の取
   り付けを完了させることを特徴とする場所打ちライニン
   グにおける覆工方法。