JP2817493B2 - シールドトンネルの構築工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地中に構築されるシー
ルドトンネルの構築工法に関する。

【０００２】

【従来例】シールド工法によって地中に地下鉄、道路、
上下水道トンネル等を構築する場合、従来は、シールド
機の掘進に伴い、鉄筋コンクリートや鋼鉄製のセグメン
トを順次組立て、これらを継ぎ足していくことによりト
ンネルを構築していた。なお、セグメントを保護する必
要がある時は、漏水を完全に止める為、あるいはトンネ
ル内面を仕上げる為に、トンネルの構築完了後、無筋あ
るいは鉄筋コンクリートによる二次覆工を行っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の従来例
によると、セグメント等で形成された一次覆工の内側
に、無筋あるいは鉄筋コンクリートによる二次覆工を行
っていたため、比較的長いトンネルの場合、工期が長期
化する他、二次覆工材料が多大となるという課題があっ
た。本発明は斯かる課題に鑑み提案されたもので、その
目的とするところは、シールド掘進の際に発生する掘削
土砂を利用して、工期の短縮化を図り得るシールドトン
ネルの構築工法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、地中にシールドトンネルを構築する密閉
型土圧シールドにおいて、シールド機本体１の掘進に伴
い発生する掘削土砂を搬送装置を介して打設機１１に投
入し、この打設機１１は投入された土砂と、注入された
セメントや石灰などの硬化剤とを混合撹拌するミキサー
１２とポンプ１３とを備え、前記土砂と硬化剤とを混合
し、これをシールド機本体１の掘進と略同時に前記ポン
プ１３を介しセグメント等で形成された一次覆工の内側
と、これと離間対向して設けられた型枠との間に打設し
てトンネルの二次覆工を行いトンネルを構築することを
特徴とする。また、地中にシールドトンネルを構築する
泥水式シールドにおいて、シールド機本体１０１の前部
に形成された切羽室１０４内に、地上に設けられた泥水
処理プラント１０９から送泥管１０７を介し泥水を満た
し、この泥水圧により切羽を押えつつ切羽を掘削し、シ
ールド機本体１０１の掘削に伴い発生する掘削土砂を泥
水とともに排泥ポンプ１１５を介し前記泥水処理プラン
ト１０９に送って処理して泥水を循環させ再利用し、か
つ掘削土砂を処理して打設機１１３に送り、この打設機
１１３は、投入された土砂と、注入されたセメントや石
灰などの硬化剤とを混合撹拌するミキサー１１７とポン
プ１１８とを備え、前記土砂と硬化剤とを混合し、これ
を前記シールド機本体１０１の掘進と略同時に型枠１２
０とセグメント１０２ａとの間に充満・硬化させトンネ
ルの二次覆工を行いトンネルを構築することを特徴とし
ている。

【０００５】

【作用】本発明では、上記のようにシールド掘進の際に
生じる掘削土を利用することにより、トンネル外へ運び
出す掘削土量を削減でき、ずり出し設備をより縮小する
ことが可能となる。また、シールド機の掘進に伴い、掘
削土砂に硬化材を混合したもので二次覆工が施工される
ことにより、工期も短縮化される等の利点を有する。

【０００６】

【実施例】以下、図面に基づき本発明の好ましい実施例
を説明する。

【実施例１】図１は、掘削断面が円形のトンネルを、土
圧式シールド機で構築する場合の実施例を示すもので、
シールド機本体１はその前部にシールド筒１ａを有し、
このシールド筒１ａの後方に、多数のセグメント２ａか
ら成るトンネル２が形成される。

【０００７】前記シールド筒１ａの前方部には、隔壁３
が形成され、シールド筒１ａの内部は切羽側の切羽室４
と坑内５側とに区分されている。前記切羽室４の前部に
は、地山を掘削するための回転可能な回転カッタ６が設
けられている。掘進にあたっては、前記の回転カッタ６
により地山を掘削し、その掘削土を切羽室４及びスクリ
ューコンベア７内に充満させ、その状態を維持しながら
セグメント２ａの前端と隔壁３の後面との間に設けたシ
ールドジャッキ（図示せず）により、その反力をセグメ
ント２ａで受けるようにして、シールド機本体１の掘進
が行われる。なお、図中における符号８、９は、スクリ
ューコンベア７から排出された掘削土を搬送するための
通常のコンベアであり、また、符号１１は打設機であ
る。

【０００８】前記打設機１１は、コンベア８から投入さ
れる排土と、硬化剤注入管１０から注入されるセメント
や石灰などの硬化剤とを混合攪拌するミキサー１２と、
ポンプ１３から構成される。図２に示すように、前記ポ
ンプ１３は、混合された硬化剤混合土１６を、注入管１
４及び型枠１７に設けられた注入口２０を通り、型枠１
７とセグメント２ａの内部に圧送する。前記型枠１７に
は、通常用いられている移動式鋼製型枠やバラセントル
等が用いられる。これら型枠１７には、硬化剤混合土１
６がまんべんなく行き渡るように、図示されていない
が、バイブレータをかけるための窓や、エア抜きが設け
られている。これにより、硬化剤混合土１６は硬化して
硬化土１５となる。

【０００９】上記のコンベア８、９および打設機１１
は、シールド機本体１の進行に伴って移動できるよう、
例えば下部に車輪を持つ架台（図示せず）により支持さ
れている。なお、二次覆工に使用する材料は、硬化剤混
合土１６のみでなく、これ以外にも必要に応じ、骨材や
鉄筋を使用することもあり得る。

【００１０】本実施例では、切羽近くにおいて二次覆工
を行うことを特徴とするものであり、トンネル内で硬化
剤混合土１６を作っているが、地上で排土と硬化剤を混
合攪拌し、打設機械（機械式、圧気式）により打設する
こともできる。また、本実施例では、いわゆる円形の密
閉型土圧式シールド機について説明したが、これ以外に
も、例えば泥水式シールド機や手堀り式シールド機、機
械堀り式シールド機等、各種のシールド機が使用され
る。更に、掘削断面は円形に限らず、楕円形、矩形等、
任意の断面を掘削することもできる。

【００１１】次に、トンネル構築についての具体的な実
施例を説明する。本工法では、シールド機の掘進と略同
時に二次覆工を行うことを特徴としていることから、シ
ールド機の掘進中に以下に示す手順で二次覆工を行う。
すなわち、 （１）先ず、切羽側に面する硬化土１５の前端の前方部
に、数個のセグメント２ａの厚さ程度の間隔で型枠１７
を設ける。 （２）次に、コンベア９を停止あるいは逆転させ、必要
量の排土を打設機１１に蓄えておき、前記により区画し
た型枠１７とセグメント２ａの内部に充満する。この
時、必要量の排土が打設機１１に蓄えられたら、コンベ
ア９を運転あるいは正転させる。 （３）必要量の硬化剤混合土１６の打設が終わり、所定
の強度に達した後、型枠１７を取り除く。 （４）以上の作業手順を繰り返して、トンネル２の内部
に二次覆工を行う。

【００１２】

【実施例２】図３は、泥水式シールド機でトンネルを構
築する場合の実施例を示すもので、シールド機本体１０
１はその前部にシールド筒１０１ａを有し、このシール
ド筒１０１ａの後方に、多数のセグメント１０２ａから
成るトンネル１０２が形成される。前記シールド筒１０
１ａの前方部には、隔壁１０３が形成され、シールド筒
１０１ａの内部は切羽側の切羽室１０４と坑内１０５側
に区分されている。前記切羽室１０４の前部には、地山
を掘削するための回転可能な回転カッタ１０６が設けら
れている。

【００１３】掘進にあたっては、立坑１２３を介し地上
に設けられた泥水処理プラントから、送泥管１０７を通
じ、切羽室１０４内に加圧した泥水を満たし、この泥水
圧により切羽の土圧および地下水圧を抑え、回転カッタ
１０６により地山を掘削する。掘削した土砂は、泥水と
ともに排泥ポンプ１１５によって排泥管１０８を通じ、
泥水処理プラント１０９により処理される。この泥水
は、泥水処理プラント１０９、送泥管１０７を通じ、再
び循環され、切羽の土圧および地下水圧を抑えながら、
セグメント１０２ａの前端と隔壁１０３の後面との間に
設けたシールドジャッキ（図示せず）により、その反力
をセグメント１０２ａで受けるようにして、シールド機
本体１０１の掘進が行われる。

【００１４】なお、図中における符号１０９ａは、排泥
管１０７を通じ輸送された掘削土砂を粗粒分級するため
の一次処理設備であり、分級された砂および礫分は、ベ
ルトコンベア１１０、１１１等により、土砂ピット１１
２およびコンクリート打設機１１３に向け搬出される。
また、符号１０９ｂは、一次処理設備１０９ａから輸送
される泥水の比重等を調整する調整槽であり、調整され
た泥水は、送泥ポンプ１１４によって、送泥管１０７を
通じ切羽室１０４に輸送される。

【００１５】更に、符号１１３は打設機であり、この打
設機１１３は、ミキサー１１７とポンプ１１８から構成
される。前記ミキサー１１７は、コンベア１１０、１１
１から必要量の砂および礫と、硬化剤注入管１１６から
注入されるセメントや石灰などの硬化剤を混合攪拌す
る。また、前記ポンプ１１８は、混合された硬化剤混合
土１１９を所定の場所まで圧送する。前記打設機１１３
によって作られた硬化剤混合土１１９は、注入管１２１
を通じ、型枠１２０とセグメント１０２ａの内部に充満
される。これにより、硬化剤混合土１１９は硬化して硬
化土１２２となる。

【００１６】本実施例では、地上から打設機１１３によ
り直接、硬化剤混合土を打設しているが、圧送距離が比
較的長い場合は、打設個所まで打設機で硬化剤混合土を
運搬したり、ポンプによる中継もあり得る。本実施例の
泥水処理設備は、一次処理までであるが、必要に応じて
二次処理、三次処理設備を設けることもできる。

【００１７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、地中にシ
ールドトンネルを構築する工法において、シールド機の
掘進に伴い発生する掘削土砂を利用して、この掘削土砂
に硬化材を混合し、これをセグメント等で形成された一
次覆工の内側に打設してトンネルを形成することによ
り、シールド掘進と同時に、いわゆるトンネルの二次覆
工を構築していくので、工期を大幅に短縮することがで
きる。また、排土の一部を二次覆工の材料に利用するこ
とにより、トンネル外へ運び出す排土量が少なくて済
み、排土設備が削減できて経済的である等の効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉型の土圧式シールド機でトンネルを構築す
る場合の実施例を示す図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】泥水式シールド機でトンネルを構築する場合の
実施例を示す図である。

【符号の説明】

１ 密閉型土圧シールド機本体 １０１ 泥水式シールド機本体 ２，１０２ セグメントからなるトンネル ２ａ，１０２ａ セグメント ３，１０３ 隔壁 ４，１０４ 切羽室 ５，１０５ 坑内 ６，１０６ 回転カッター ７ スクリューコンベア ８，９，１１０，１１１ コンベア １０，１１６ 硬化剤注入管 １１，１１３ 打設機 １２，１１７ ミキサー １６，１１９ 硬化剤混合土

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 行宏 東京都中央区新川一丁目24番４号 大豊 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−226999（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−181900（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−183094（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地中にシールドトンネルを構築する密閉
   型土圧シールドにおいて、 シールド機本体（１）の掘進に伴い発生する掘削土砂を
   搬送装置を介して打設機（１１）に投入し、この打設機
   （１１）は投入された土砂と、注入されたセメントや石
   灰などの硬化剤とを混合撹拌するミキサー（１２）とポ
   ンプ（１３）とを備え、前記土砂と硬化剤とを混合し、
   これをシールド機本体（１）の掘進と略同時に前記ポン
   プ（１３）を介しセグメント等で形成された一次覆工の
   内側と、これと離間対向して設けられた型枠との間に打
   設してトンネルの二次覆工を行いトンネルを構築するこ
   とを特徴としたシールドトンネルの構築工法。
2. 【請求項２】 地中にシールドトンネルを構築する泥水
   式シールドにおいて、シールド機本体（１０１）の前部
   に形成された切羽室（１０４）内に、地上に設けられた
   泥水処理プラント（１０９）から送泥管（１０７）を介
   し泥水を満たし、この泥水圧により切羽を押えつつ切羽
   を掘削し、シールド機本体（１０１）の掘削に伴い発生
   する掘削土砂を泥水とともに排泥ポンプ（１１５）を介
   し前記泥水処理プラント（１０９）に送って処理して泥
   水を循環させ再利用し、かつ掘削土砂を処理して打設機
   （１１３）に送り、この打設機（１１３）は、投入され
   た土砂と、注入されたセメントや石灰などの硬化剤とを
   混合撹拌するミキサー（１１７）とポンプ（１１８）と
   を備え、前記土砂と硬化剤とを混合し、これを前記シー
   ルド機本体（１０１）の掘進と略同時に型枠（１２０）
   とセグメント（１０２ａ）との間に充満・硬化させトン
   ネルの二次覆工を行いトンネルを構築することを特徴と
   したシールドトンネルの構築工法。