JP2829682B2 - シールドトンネルの覆工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はシールドトンネルの覆工
方法に係わり、特に、場所打ちコンクリート等の覆工材
料により、シールドトンネルの覆工を行なう施工方法に
適用して好適なシールドトンネルの覆工方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】シールドトンネルにおける覆工方法にお
いて、場所打ちコンクリートによる覆工方法は、通常、
外形円筒状のシールド機を用い、このシールド機の前面
に設けられたカッター装置で地盤を掘削しつつ、掘進さ
れたトンネルの周壁を所定の間隔を空けて型枠によって
覆い、この型枠と前記周壁との間に鉄筋を配置し、コン
クリートを打設し、押圧ジャッキの作動によりコンクリ
ートを押圧して、シールド機全体を前進させるといった
工程を繰り返し行なうものである。

【０００３】ところで、このような施工方法では、押圧
ジャッキの先端に妻枠リングを設け、型枠とトンネル周
壁との空間を閉塞するようにしているが、従来、この妻
枠リングは、押圧ジャッキのロッドに伴って移動するた
め、コンクリートの強度発現までの間、コンクリートの
養生が必要となり、施工時間が長くなるといった問題が
あった。

【０００４】そこで、このような問題を解決する手段と
して、先行技術は、場所打ちしたコンクリート内に反力
を取ってコンクリートの圧縮を保持する環状の圧力保持
リングを、型枠とトンネル周壁との間にタイロッドによ
り保持しつつ配置し、覆工材料中に埋め込む手段を開示
している（特開平１ー１９０９００号公報「場所打ちシ
ールド掘進機」）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
先行技術の手段によっても、次のような解決すべき課題
が残されている。

【０００６】第１に、先行技術の手段では、圧力保持リ
ングにシールドの蛇行の調整のための補助型枠がないた
めに、圧力保持リングにはかなりの隙間ができ、圧力の
保持が十分ではないといった点である。

【０００７】第２に、地山の圧力よりも常にコンクリー
トの圧力を高く保つための圧力維持装置がないので、初
めは圧力の保持ができたとしても、徐々に圧力の低下が
起きてしまう点である。

【０００８】本発明は前記事情に鑑みて提案されたもの
で、その目的とするところは、覆工材料の圧力を常に地
山の土圧・水圧より高く保ちながら、鉄筋の組立て、コ
ンクリートの打設を実施し得て、高品質な覆工を行なう
ことのできるシールドトンネルの覆工方法を提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明は、シールド機先端のカッター装置により地
山を掘削しつつ掘削されたトンネルの周壁を所定の間隔
を空けて型枠によって覆い、この型枠と前記周壁との間
に鉄筋を配置するとともに覆工材料を供給し、トンネル
内面を覆工するようにしたシールドトンネルの覆工方法
であって、シールド機のスキンプレートのテール部を、
外筒と内筒とにより二重に形成するとともに、このテー
ル部の外筒と内筒との間にスキンプレートの半径方向に
延びる隔壁を複数形成して押出しピストンが収まる複数
のコンクリートピストン室を設けておき、前記内筒の内
側において鉄筋を配置するとともに内筒と型枠との間を
閉塞する妻枠兼用のフランジ金物を、その外側端が内筒
の内面に接するようにセットし、前記妻枠兼用のフラン
ジ金物の内側端と型枠の外面との間の隙間を、型枠の内
側から補助妻枠を突出させて塞いだ後、内筒、型枠、妻
枠により囲まれてなる鉄筋組立室に覆工材料を打設する
際並びにシールド機を掘進する際に、シールド機内側に
おいて、前記妻枠を地山圧力よりも高い圧力で妻枠押え
ジャッキにより押し付け、一方、鉄筋を組み立てる際に
は、妻枠押えジャッキに代えて型枠の内側から型枠にか
かる負荷を受ける妻枠用サポートを突出させて、覆工材
料の圧力を常に地山圧力よりも高く保持するようにして
おき、コンクリートピストン室から型枠と地山との間に
覆工材料を打設し、前記鉄筋組立室の覆工材料の圧力と
外部覆工材料の圧力とが等しい時点で、後部の補助妻枠
を取り出して鉄筋組立室内の覆工材料と外部覆工材料と
を一体化させ、圧力保持ジャッキによりコンクリートピ
ストン室内の押出しピストンを覆工材料の圧力が地山の
土圧、水圧よりも高い圧力になるように押圧しつつシー
ルド機を掘進させることを特徴とするものである。

【００１０】また前記シールドトンネルの覆工方法にお
いて、予め型枠の外周に鉄筋と妻枠兼用のフランジ金物
とを一体に組み付けた型枠ユニットを構成しておき、こ
の型枠ユニットを組み立てていくこともできる。

【００１１】なおこの場合、型枠の外周に鉄筋と妻枠兼
用のフランジ金物とを一体に組み付けた型枠ユニット
を、自身の幅方向にテーパーを付けたくさび型の型枠を
備えたくさび型の第３型枠ユニットと、このくさび型の
第３型枠ユニットの両側に配置されてくさび型の型枠と
の接合面のみをテーパーにした第２型枠ユニットと、こ
の第２型枠ユニットの他方の接合面に連続して組み立て
られる第１型枠ユニットとの３種類の型枠ユニットより
構成しておき、第１型枠ユニットをその長さ方向に沿っ
て接続するとともに、第２型枠ユニットを前記第１型枠
ユニットに連続して組み立てた後、最後に第３型枠ユニ
ットを第２型枠ユニットの間に差し込み、第２型枠ユニ
ットに組み付けるようにすると、その組み立て作業の効
率が向上するので好ましい。

【００１２】

【作用】本発明によるシールドトンネルの覆工方法によ
れば、テール部に形成された複数のコンクリートピスト
ン室内の押出しピストンの圧力を圧力保持ジャッキによ
り個々に制御することにより、各室の覆工材料の圧力の
管理を個々に行なえることから、高さによる地山圧力の
違いに容易に対応させることができ、覆工材料の圧力を
常に地山の土圧・水圧よりも高く保持することが可能に
なる。また、このような作用により、テールボイドへの
覆工材料の充填が確実に行なわれ、沈下のおそれがなく
なる。

【００１３】また、鉄筋を組む際に、シールド機の内筒
の内面に接して妻枠兼用のフランジ金物を配置し、この
妻枠兼用のフランジ金物に連続して型枠内側から補助妻
枠を連結して、型枠とシールド機の内筒との空間を閉塞
するようにしているので、シールド機の蛇行により内筒
と型枠外周との隙間の大きさが変化しても、補助妻枠の
長さを調整することにより、前記蛇行に対応し得て、覆
工材料の圧力の保持を確実に行なうことができる。

【００１４】さらに、覆工材料の打設および掘進時に
は、妻枠押えジャッキにより妻枠を押し付け、また鉄筋
組立時には、妻枠用サポートで妻枠にかかる荷重を受け
直して妻枠押えジャッキを引き込め、鉄筋組と型枠セッ
トとを行なうので、新規組立の鉄筋と先行の鉄筋部分を
緊結する必要がなく、鉄筋と型枠を坑外などで一緒に仮
組立することが可能になる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。

【００１６】図１は本発明により施工途中にあるトンネ
ルの切羽近傍を示したものである。本図中、符号１０は
シールド機であり、このシールド機１０は、その前部に
設けられたカッター装置１２により図面に対して左側に
トンネルＴを掘削しつつ、シールド機１０の後方に形成
されたトンネルＴの周壁を所定の間隔を空けて型枠１に
よって覆い、この型枠１と前記周壁との間に鉄筋Ｕを配
置するとともに、覆工材料を供給し、トンネル内面に覆
工壁Ｗを構築するように構成されている。

【００１７】なお、前記型枠１は、面板１ａとこの面板
１ａを支持する支持枠１ｂとを主体として構成されてお
り、また、一部の型枠（上部型枠）の面板１ａには型枠
の外側に覆工材料を打設する打設パイプ２を接続するジ
ョイント部１ｃが設けられるとともに、後述する補助妻
枠５１と妻枠用サポート７０をそれぞれ出没自在に収納
する収納溝１ｄおよび挿入孔１ｅが設けられている。な
お、前記ジョイント部１ｃにはこのジョイント部１ｃの
充填口を開閉するシャッター機構３が設けられている
（図４参照）。

【００１８】次に、本発明に係るトンネルの覆工方法を
実施するためのシールド機について、より具体的に説明
すると、これは、図１に示すように、外殻をなす円筒状
のスキンプレート１１と、このスキンプレート１１の前
端部に備えられ図示せぬ駆動手段によって回転せしめら
れて地山を掘削するカッター装置１２と、スキンプレー
ト１１の内部に形成された仕切板１１ａに基端が連結さ
れた推進ジャッキ１３とを設備した基本構造となってい
る。

【００１９】前記スキンプレート１１のテール部は、ス
キンプレート１１と同径でスキンプレート１１の一部を
構成する外筒２０と、この外筒２０より小径に形成され
た内筒２１とにより二重に形成されており、またこれら
外筒２０と内筒２１は、図２及び図３に示すように、ス
キンプレート１１の半径方向に延びる複数の隔壁２２に
より連結されている。

【００２０】そして、外筒２０と内筒２１との間には、
複数（図示例では４室）のコンクリートピストン室２３
が設けられ、それぞれのコンクリートピストン室２３に
押出しピストン２４がスライド自在に収納されている。

【００２１】この押出しピストン２４は、図１、図２な
いし図４に詳細に示すように、コンクリートピストン室
２３の内部形状に合わせてコンクリートピストン室２３
内に緊密に収まる大きさに形成されており、前記仕切板
１１ａに基端が取り付けられた複数の圧力保持ジャッキ
２５によって前後にスライドするように構成されてい
る。

【００２２】なお、この押出しピストン２４を作動させ
る圧力保持ジャッキ２５には、リリーフ弁が備えられて
おり、覆工材料の打設圧力がジャッキの保持圧力よりも
大きくなった時に、ジャッキが縮むような構成となって
いる。

【００２３】また、前記押出しピストン２４の外周には
複数（実施例では２条）のシール部材２６が取り付けら
れるとともに、押出しピストン２４の中央部にはスキン
プレート１１の内部とコンクリートピストン室２３の内
部とを連通する覆工材料の充填孔２４ａが形成され、さ
らに、押出しピストン２４の内面には、前記充填孔２４
ａに連通しかつ覆工材料の打設パイプ３０と連結される
ジョイント部２７が設けられている（図４参照）。

【００２４】なお、実施例では、前記充填孔２４ａを押
出しピストン２４の中央部に配設しているが、本発明
は、この実施例に限定されるものではない。

【００２５】また、前記充填孔２４ａには、充填孔２４
ａを開閉する遮断機構２８が付設され（図４参照）、必
要に応じて充填孔２４ａを開閉することができるように
なっている。なお、この遮断機構２８は、具体的には、
シャッター、バルブなどにより構成されるが、充填孔２
４ａを開閉することができるものであれば、他の構成で
あっても良い。

【００２６】また、図１において、符号３０は覆工材料
の打設パイプを示し、この打設パイプ３０は、覆工材料
の供給ポンプ３１の供給配管３２に接続された分岐バル
ブ３３に一端が接続されており、また、打設パイプ自身
はフレキシブル管もしくは伸縮自在管により構成されて
押出しピストン２４の移動に対応できるようになってい
る。

【００２７】さらに、図中、符号５０は内筒２１と型枠
１との間を閉塞する妻枠兼用のフランジ金物であり、こ
の妻枠兼用のフランジ金物５０は、図２に示すように、
内筒２１の内面の曲率に対応して湾曲した複数の板体５
０ａをその長手方向にリング状に組合わせてなる基本構
成となっている。

【００２８】さらに、前記妻枠兼用のフランジ金物５０
の内側端５０ｂは、その外側端と同心円となるように加
工されており、また、内側端５０ｂと型枠１の外周との
隙間Ｇは、図４および図５に示すように、シールド機の
蛇行によりその大きさが変化するので、蛇行量よりも大
きめに隙間の大きさが設定され、妻枠兼用のフランジ金
物５０が覆工材料の内側に露出しないように配慮されて
いることは言うまでもない。

【００２９】そして、型枠１と妻枠兼用のフランジ金物
５０との隙間にはこの隙間を塞ぐ補助妻枠５１がセット
されるようになっている。

【００３０】この補助妻枠５１の外側端には妻枠兼用の
フランジ金物５０に嵌合する切り込み５１ｂ（図５参
照）が設けられており、妻枠兼用のフランジ金物５０と
のセット時には、この切り込み５１ｂをあわせることに
より、覆工材料の打設圧力を妻枠兼用のフランジ金物５
０に伝達できるようになっている。

【００３１】また補助妻枠５１は型枠に直接ボルト止め
することにより取付けても良いし、内部から押しつける
ようにしても良い。内部から押しつけるようにすれば、
カーブ施工時の妻枠兼用之フランジ金物５０と内筒２１
の内側との変位を、補助妻枠５１をスライドさせること
により、吸収することができるため、カーブ施工が容易
にできることになる。

【００３２】ちなみに、この補助妻枠５１も、基本的に
は妻枠兼用のフランジ金物５０と同様に、複数の板体５
１ａを周方向に組合わせてリングを形成するようになっ
ており、図示例では、上下左右の４枚の板体５１ａの接
合部にテーパ面が形成されて内筒２１の内側からリング
状に補助妻枠５１を組立てることができるようになって
いる（図２参照）。

【００３３】ところで、図において、符号６０および７
０は、それぞれ妻枠兼用のフランジ金物５０にかかる覆
工材料の圧力に対抗させるために、シールド機１０に設
備した妻枠押えジャッキおよび妻枠用サポートである
（図１、２、３参照）。

【００３４】まず妻枠押えジャッキ６０は、覆工材料の
打設時およびシールド機１０の掘進時にそれぞれロッド
圧力を妻枠兼用フランジ金物５０に作用させるものであ
り、妻枠押えジャッキ６０の基端がスキンプレート１１
内部の仕切板１１ａに取り付けられ、妻枠押えジャッキ
６０のロッド先端に設けられた押圧部６０ａで妻枠兼用
のフランジ金物５０を押圧できるようになっている。な
お、各妻枠押えジャッキ６０の押圧部６０ａの間には、
妻枠用サポート７０との干渉を除くための空間が空けら
れていることは言うまでもない（図２および図３参
照）。

【００３５】次ぎに、妻枠用サポート７０は、鉄筋およ
び型枠の組立時に、前記妻枠押えジャッキ６０に代えて
妻枠兼用フランジ金物５０に作用する圧力を保持する棒
状のものであり、より具体的には、図１０および図１１
に示すような構造となっている。

【００３６】すなわち、この妻枠用サポート７０は、全
体が自身の先端（図１０上端）に行くほど断面形状が小
さくなるようにテーパー状とされた断面円形の棒体とさ
れ、シールド機１０の内筒２１内面に形成された嵌合孔
２１ａにサポート先端が挿入されて、妻枠兼用のフラン
ジ金物５０にかかる圧力を内筒２１に伝達できるように
構成されている。そして、この妻枠用サポート７０は、
引き抜く時に、自身の周方向にサポート７０を回転させ
て付着力を簡単に切ることができるものである。

【００３７】なお、前記妻枠用サポート７０は図１０お
よび図１１に示す断面円形のものに限定されるものでは
なく、例えば図１２および図１３などに示すように、断
面楕円形に形成された妻枠用サポート７０Ａを用いるこ
ともできる。この場合の妻枠用サポート７０Ａでは、ま
ず、妻側に幅のせまい方を向けておき、最後にサポート
７０Ａを回転させ、幅の広いほうを妻側に押しつけるこ
とにより、妻側にかかる覆工材料の圧力を受け持たせる
ことができるものである。

【００３８】次に、前記の如く構成されたシールド機１
０を適用して本発明に係るシールドトンネルの覆工方法
を実施する場合について、図４ないし図９を参照して工
程順に説明する。

【００３９】（１）鉄筋及び型枠の組立 図４に示すように、推進ジャッキ１３を引いた状態で、
内筒２１の内側において、鉄筋Ｕを組立てるとともに、
この鉄筋Ｕの内側に例えばエレクターを使用して型枠１
を円筒状に組み立てる（図５参照）。

【００４０】一方、図５に示すように、鉄筋Ｕの組立と
ともに内筒２１と型枠１との間を閉塞する妻枠兼用のフ
ランジ金物５０を、その外側端５０ｃが内筒２１の内面
に接するようにセットし、前記妻枠兼用のフランジ金物
５０の内側端５０ｂと型枠１の外面との間の隙間を、型
枠１の内側から補助妻枠５１を突出させて塞ぐととも
に、妻枠兼用のフランジ金物５０には、覆工材料の圧力
に対抗させるため、妻枠押えジャッキ６０の押圧部６０
ａを押しつけ、これに妻枠兼用のフランジ金物５０にか
かる圧力を受け持たせるようにしておく。

【００４１】なお、この際、推進ジャッキ１３を型枠１
に当接するまで延ばし、型枠１に推進ジャッキ１３の反
力が取れるようにセットしておく。

【００４２】前記鉄筋Ｕは、組立て時の施工性を向上す
るために、内筒２１の内面に設けた係止金具５５により
先端を止めておくことが好ましく、また、妻枠兼用のフ
ランジ金物５０と鉄筋Ｕとを工場等で一体化させておけ
ば、組立て作業性を増すことができるので、好ましい。

【００４３】また、鉄筋Ｕはラップジョイントにより接
合しておくものとする。また、前記において、妻枠兼用
のフランジ金物５０の外側端５０ｃは内筒２１の曲率に
あわせた加工がなされているので、外側端５０ｃを内筒
２１の内面を接合することにより、この部分の密閉性を
確保することができるが、密閉性をより確実にするた
め、シール材を妻枠兼用のフランジ金物の外側端５０ｃ
と内筒２１との間に挟み入れるようにしても良い。

【００４４】ところで、前記作業において、鉄筋の組立
および型枠の組立時には、図４および図５に示すよう
に、妻枠押えジャッキ６０の押圧部６０ａを引き込め、
代わりに、妻枠用サポート７０を型枠１の内側から突出
させ、妻枠兼用フランジ金物５０にかかる覆工材料の圧
力を受け持たせる。

【００４５】妻枠押えジャッキ６０と妻枠用サポート７
０は、覆工材料の荷重を受け代えるときに同時にこれら
を作用させる事が必要となるが、これは次ぎに手順によ
り行なう。

【００４６】すなわち、妻枠部分に当たるジャッキ先端
の押圧部６０ａは隣に妻枠押えジャッキ６０の押圧部６
０ａと必要な間隔を開けておき、この間に妻枠用サポー
ト７０をその先端が内筒２１の嵌合孔２１ａに挿入され
るまで入れれば良い（図２、図１０参照）。

【００４７】鉄筋、型枠の組立が終了したならば、妻枠
押えジャッキ６０を妻枠兼用フランジ金物５０に押しつ
け、打設配管２をジョイント部２につなぎ、次工程（鉄
筋組立室Ｒへの覆工材料の打設工程）への準備をする。

【００４８】（２）鉄筋組立室へのコンクリートの打設 鉄筋Ｕ、型枠１、妻枠兼用のフランジ金物５０、補助妻
枠５１などのセット完了後、打設配管２を通して（矢印
イ）型枠１のジョイント部１ｃより覆工材料（例えばコ
ンクリート）Ｃを、図６に示すように、内筒２１、妻枠
５０、５１、型枠１によって囲まれてなる鉄筋組立室Ｒ
に打設する。

【００４９】（３）補助妻枠および妻枠用サポートの取
り出し 図７に示すように、鉄筋組立室Ｒへのコンクリートの打
設完了後、鉄筋組立室Ｒのコンクリートの圧力Ｐｒが、
外部コンクリートの圧力Ｐｏとほぼ同じようになった時
点で、鉄筋組立室Ｒの後部の補助妻枠５１および妻枠用
サポート７０を、図８に示すように、型枠１の内側方向
（矢印イ、ロの方向）に取り出し、ジョイント部１ｃの
充填口３を閉じる（矢印ハ）。この操作により、打設さ
れていたコンクリートは圧力を常に保持されることにな
る。充填口３を閉じた状態で打設配管２をジョイント部
１ｃから切り離す。切り離す時期は次回の鉄筋組み立て
室へのコンクリート打設時までに行なえば良い。

【００５０】（４）打設準備 外部へのコンクリート打設を実施するにあたっては、圧
力保持ジャッキ２５の押出し圧力を高さによる地山圧力
の違いに対応させて、打設したコンクリートが常に地山
の圧力よりも大きい圧力を加えることができるように大
きさに設定するとともに、押出しピストン２４のジョイ
ント部２７に打設パイプ３０を連結し、押出しピストン
２４の充填口２４ａを通してコンクリートピストン室２
３内に覆工材料を供給できるようにセットしておく。

【００５１】また、覆工材料としては遅延型のコンクリ
ートなどを適用し、圧力を後方へ伝達させるように設定
しておく。

【００５２】なお、コンクリートピストン室２３は、あ
らかじめ工場において高精度に製作しておき、シール部
材２６が高圧にも耐えるように形成しておくことは言う
までもない。

【００５３】（５）コンクリートピストン室へのコンク
リートの打設 図８に示すように、コンクリートの打設準備完了後、コ
ンクリートを供給ポンプ３１より打設パイプ３０に送
り、この打設パイプ３０を通して押出しピストン２４の
充填口２４ａよりコンクリートをコンクリートピストン
室２３へ打設する（矢印イ）。

【００５４】より具体的には、シールド機１０のコンク
リートピストン室２３に備えられた押出しピストン２４
の圧力保持ジャッキ２５の押圧力を調整して、押出しピ
ストン２４の作用によって生じるコンクリート圧力Ｐｏ
を地山圧力Ｐｊよりも高く保持しておき、打設パイプ３
０よりコンクリートをコンクリートピストン室２３に向
けて圧力保持ジャッキ２５の圧力よりも大きい圧力で供
給して、コンクリートピストン室２３内にコンクリート
を打設していくものである。

【００５５】なお、この際（コンクリートをコンクリー
トピストン室２３に打設する際）、押出しピストン２４
は、コンクリートの供給圧力により、圧力保持ジャッキ
２５の押圧力に抗する方向に力を受けるが、押出しピス
トン２４を押圧する圧力保持ジャッキ２５には、設定圧
力よりも大きな圧力を受けたときにジャッキが縮むよう
なリリーフ弁が設けられているため、押出しピストン２
４は、コンクリートの供給とともにシールド機１０の前
方に移動し、コンクリートの打設が阻害されることがな
い。また、コンクリートの供給が止ると、圧力保持ジャ
ッキ２５の押圧力が押出しピストン２４に再び作用し、
シールド機１０の進行とともに後方へ移動することとな
る。

【００５６】（６）シールド機の掘進 次に、コンクリートピストン室２３のコンクリートを後
方へ押出しながら、スキンプレート１１前端のカッター
装置１２で地山を掘削し、型枠１に反力をとって推進ジ
ャッキ１３を駆動させることでシールド機１０を掘進さ
せる。この際、コンクリート圧力Ｐｏは、地山圧力Ｐｊ
よりも大きいので、漏水等の心配がない。

【００５７】掘進完了後、図９に示すように、妻枠用サ
ポート７０を、型枠の外方（図では矢印イの方向）へ移
動させ、妻枠にかかる覆工材料（コンクリートＣ）の圧
力を受ける。なお、この妻枠用サポート７０のセット方
法については後述する。次いで、すべての妻枠用サポー
ト７０を移動させ、覆工材料の圧力を受ける準備ができ
たならば、妻枠押えジャッキ６０を引き込める（矢印
ロ）。

【００５８】覆工材料の圧力は、妻枠用サポート７０に
より保持されるので、妻枠（妻枠兼用のフランジ金物５
０）が壊れて、覆工材料が噴出する事等のアクシデント
が起きることがない。その後、必要な部分の推進ジャッ
キ１３を縮め、鉄筋、型枠等のセットを前記手順で行な
い、このような工程を繰り返すことにより、作業を進め
ていく。

【００５９】なお、掘進完了後においても圧力保持ジャ
ッキ２５によりコンクリートピストン室２３内の圧力を
一定に保持しておくことは言うまでもない。

【００６０】なお、前記工程中、押出しピストン２４の
シール部材２６の交換が必要になった場合は、コンクリ
ートの硬化後に、押出しピストン２４をコンクリートピ
ストン室２３より抜き出し、シール部材２６の交換作業
を行なえばよい。

【００６１】この作業は、コンクリート硬化後に押出し
ピストン２４を圧力保持ジャッキ２５を使って抜き出
し、その外周のシール部材２６を交換する単純作業であ
り、またその交換作業はコンクリート硬化後に行なわれ
るので、安全に現場で行なうことができる。

【００６２】またコンクリート配管の清掃作業が必要と
なった場合には、押出しピストン２４に付設された遮断
機構２８を使って、充填口２４ａを塞ぎ、打設パイプ３
０を取り外して、清掃すれば良い。

【００６３】この作業は、遮断機構２８によって、充填
孔からのコンクリートの流出を防止することができるの
で、コンクリートピストン室２３内のコンクリートに圧
力を加えたまま行なうことができ、トンネル覆工時の作
業性が損なわれることがない。

【００６４】前記実施例では、シールド機１０のテール
部を二重にし、その内部に複数のコンクリートピストン
室２３を設け、このコンクリートピストン室２３内に押
出しピストン２４を設けて、この押出しピストン２４を
圧力保持ジャッキ２５によって、各コンクリートピスト
ン室２３内の圧力を調整するようにしているので、地山
圧力の変化（通常は深度が深いほど圧力が高くなる）に
対応して各室のコンクリートの圧力の管理を個々に行な
うことができ、コンクリート圧力が常に地山圧力より高
く保持することが、確実かつ容易にできる。

【００６５】また、実施例では、シールド機のテール部
内にコンクリートピストン室２３を設け、あらかじめ工
場において、コンクリートピストン室２３に押出しピス
トン２４をシールした状態でスライド自在に配設してあ
るため、押出しピストン２４のシール部の精度を、シー
ルド機のカッター等可動部のシールと同等に保持するこ
とができ、シールド機の対応可能な地山にはほとんどす
べて対応することができる。

【００６６】さらに、実施例では、このようなコンクリ
ートの圧力保持に重要なシールの交換を安全かつ容易に
実施することができるので、長距離掘進時にもシール交
換を行なうことで、常にコンクリート圧力の保持が可能
であるといった利点がある。

【００６７】また、実施例では、コンクリートの供給に
伴って、押出しピストン２４を前方に移動させ、コンク
リートを押し出す時には、シールド機の後方へ移動させ
るようにしているので、コンクリートピストン室内の圧
力がコンクリートの供給時にもほぼ一定に保つことが可
能になり、この結果、地山や型枠に過度の圧力を与える
ことがなく、地山を押し上げることもなく、また型枠を
必要以上に頑丈にする必要がなくなるといった効果を奏
する。

【００６８】また前記により、実施例では、コンクリー
トピストン室２３内の圧力を常に、地山の土圧・水圧よ
りも高く保つことが可能になるので、漏水がなく、高強
度の高品質のコンクリートの打設が可能であるといった
利点があり、また、テールボイドへの充填が確実に行な
えるので、地盤沈下のおそれもないといった長所があ
る。

【００６９】さらに、実施例では、押出しピストン２４
により常に、コンクリートを押圧するように構成してい
るので、硬化時間の長いコンクリートの使用が可能にな
り、１リング毎の配管などの清掃が不要になるといった
効果もある。

【００７０】さらに、実施例では妻枠にかかる覆工材料
の圧力を、妻枠押えジャッキ６０と妻枠用サポート７０
で交互に受ける方式のため、掘進時は妻枠押えジャッキ
６０で受け持ち、鉄筋、型枠組立時は妻枠用サポート７
０で受け持つことができるので、それぞれの作業が安全
確実に施工できるといった利点もある。

【００７１】また、実施例では、内筒２１と型枠１との
間を妻枠兼用のフランジ金物５０とこの妻枠兼用のフラ
ンジ金物５０に接合される補助妻枠５１により塞ぎ、補
助妻枠５１の出没を調整することにより、シールド機の
蛇行を調整するようにしているので、作業性を向上でき
るといった利点がある。

【００７２】次ぎに、妻枠用サポート７０の内周プレー
ト（内筒２１）へのセット方法の詳細について説明す
る。

【００７３】妻枠用サポート７０のセットの手順は、サ
ポート７０自身が断面円形の場合には、図１０に示すよ
うに、サポート７０を延ばし、サポート上端をシールド
機１０の内筒２１内面に形成した嵌合溝２１ａに挿入す
る。この操作により、コンクリート圧力の上部の反力
は、妻枠用サポート７０と嵌合溝２１ａとの係合部を介
して内筒２１に取られるようになる。

【００７４】なお、妻枠用サポート７０の断面形状が楕
円形の場合には、最初にサポート７０Ａを嵌合溝２１ａ
に入れる時には、妻枠との間に隙間が空くように入れる
（図１２）。そして、この操作により、サポート７０Ａ
と妻枠とが互いに干渉することなく、サポート７０Ａが
円滑に挿入されることとなる。

【００７５】次いで、サポート７０Ａの上端が嵌合溝２
１ａに挿入されたならば、図１３に示すように、サポー
ト７０Ａを周方向に回し、サポート７０Ａを妻枠に押し
当ててコンクリート圧力を確実に受けることができるよ
うにするものである。

【００７６】図１４ないし図１７は型枠１と鉄筋Ｕとを
一体化した例を示すもので、図１４は妻枠兼用のフラン
ジ金物５０と型枠１との連結方法を示す正面図、図１５
は鉄筋Ｕと型枠１との連結方法を示す正面図である。

【００７７】なお、図示例では、前記鉄筋Ｕは、トンネ
ルの長さ方向に延びる鉄筋Ｖとトンネルの周方向に延び
る鉄筋Ｗとを一体化したかご状のユニットとされてお
り、鉄筋Ｖはフランジ金物５０の挿入孔に通されて固定
され、また鉄筋Ｖの差し込む長さが、次の鉄筋Ｕを組み
立てた時に、必要となるラップ長よりも多少長くなるよ
うに設定された構成となっている。なお、前記鉄筋Ｖと
フランジ金物５０とは、溶接もしくはねじ止め等により
固定された構造となっている。

【００７８】一方、鉄筋Ｗは、溶接もしくは結束等の手
段により鉄筋Ｖに取付けられており、また鉄筋Ｗのは、
隣合う鉄筋かご（鉄筋ユニット）と一体化させるため
に、必要となるラップ長以上を、フランジ金物５０の端
部から突出させた形態となっている。

【００７９】次に、前記鉄筋かごＵと型枠１との一体化
手段については、図示例では複数（図示例では前後２個
ずつ）の繋ぎ金物８０が適用されている。この繋ぎ金物
８０は、具体的には、図１６に示すような構造となって
いる。

【００８０】すなわち、繋ぎ金物８０は、型枠１と鉄筋
かごＵとを連結する繋ぎ棒８１と、この繋ぎ棒８１の上
端のおねじ８１ａに螺合されかつフランジ金物５０もし
くは鉄筋かごＵに取り付けられる長ナット８２と、型枠
１の面板１ａの内面に固定され前記繋ぎ棒８１を支持す
る支持部材８３と、前記繋ぎ棒８１の下端のおねじ８１
ｂに螺合され支持部材８３に繋ぎ棒８１を止める上下２
個のナット８４、８５とを主体として構成されている。

【００８１】なお、前記繋ぎ棒８１は、型枠１の面板１
ａを貫通して配設されるようになっており、また、繋ぎ
棒８１の下端のおねじ８１ｂは支持部材８３の下端より
長く突出して形成され、これにより、鉄筋かごＵと型枠
１との位置調整を容易に行なえるようになっている。

【００８２】また、前記長ナット８２としては、例え
ば、図１７に示すように、鉄筋Ｗ（Ｖでもよい）を挿入
する挿入部８２ａを備えたものなどでも良く、挿入部８
２ａに付属の取付ねじ８２ｂにより鉄筋Ｗ（Ｖでもよ
い）を締め付け、固定するものである。なお、型枠１を
解体するときには、ナット８４を緩め、繋ぎ棒８１を回
転させて長ナット８２との螺合を解き、繋ぎ棒８１を外
せば良い。

【００８３】しかして、このような鉄筋かごＵと型枠１
とを一体化した型枠ユニットによって、シールドトンネ
ルの覆工作業を行なう手順は、図１８ないし図２４に示
す通りである。

【００８４】まず、図１８は、この型枠ユニットの分割
例を示すもので、シールド機１０の内側において、この
型枠ユニットを組み立てる構造上、型枠ユニットは、型
枠１およびフランジ金物５０の幅方向の両面が外方に行
くに従ってテーパ状に登り勾配に傾斜したくさび型の第
１型枠ユニット１００Ａと、この第１型枠ユニット１０
０Ａの両側に接合されるべく型枠１およびフランジ金物
５０の一方の接合面が傾斜した第２型枠ユニット１００
Ｂと、この第２型枠ユニット１００Ｂの他方の接合部に
接合されかつ型枠１およびフランジ金物５０の両接合面
がトンネルＴの半径方向に沿って延びる形態の第３型枠
ユニット１００Ｃとの３種類の形態のユニットにより構
成されている。

【００８５】このような３種類の形態の型枠ユニットを
実際にトンネル内において組み立てるには、まず、図１
８下方に位置する第３型枠ユニット１００Ｃを周方向に
連結し、この第３型枠ユニット１００Ｃに連続して第２
型枠ユニット１００Ｂを組み、最後に第１型枠ユニット
１００Ａを組み込めば、図１８に示すような型枠と鉄筋
が構築される。

【００８６】図１９は、これら型枠ユニットの鉄筋の取
り合いをより具体的に表した正面図であり、各型枠ユニ
ット１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃに備えられた鉄筋か
ごの円周方向の鉄筋Ｗはフランジ金物５０の両側部より
突出して鉄筋のラップ部を形成しており、また、第１の
型枠ユニット１００Ａの外周にはこの型枠ユニット１０
０Ａとは別添えの補強つなぎ鉄筋Ｗ１が配設された構造
となっている。

【００８７】なお、図２０ないし図２３には、前記型枠
ユニットのより具体的な施工方法が示されており、図１
９に示すように、この型枠ユニット１００Ａ、１００
Ｂ、１００Ｃを円筒状に組み立てた状態とするには、ま
ず、図２０に示すように、第３の型枠ユニット１００Ｃ
を設置し、この第３の型枠ユニット１００Ｃに隣接し
て、図中矢印イに示すように、別の第３の型枠ユニット
１００Ｃを落とし込む。図２１にはトンネル下方に位置
する２つの第３の型枠ユニット１００Ｃを相互に接合し
た状態が示されている。

【００８８】次いで、同じ操作によって、第３の型枠ユ
ニット１００ＣをトンネルＴの周方向に４つ接合してい
き、図２２に示すように、第３の型枠ユニット１００Ｃ
の上に、第２の型枠ユニット１００Ｂを接合する。第２
の型枠ユニット１００Ｂは、図２２に示すように、鉄筋
かごＵの鉄筋Ｗの一方（第１の型枠ユニット１００Ａに
臨む方）をフランジ金物５０の端面に揃えておき、図中
右側に位置する第２の型枠ユニット１００Ｂの鉄筋Ｗに
添わせて補強つなぎ鉄筋Ｗ１を取り付けておく。

【００８９】そして、図中左側に位置する第２の型枠ユ
ニット１００Ｂを上にあげつつ回転させて、第３の型枠
ユニット１００Ｃの上端にセットする。

【００９０】第２の型枠ユニット１００Ｂを２つ、第３
の型枠ユニット１００Ｃを４つそれぞれ組み立てたなら
ば、内側の補強つなぎ鉄筋Ｗ２を組み付け、最後に第１
の型枠ユニット１００Ａを第２の型枠ユニット１００Ｂ
間に挿入して、第２の型枠ユニット１００Ｂに組み付け
れば、図１９に示すような型枠と鉄筋との構築状態が完
成する。

【００９１】なお、前記した例では、鉄筋Ｖが鉄筋Ｗの
外側にあるが、図２４に示すように、鉄筋Ｖと鉄筋Ｗの
配置が内外が逆の場合も同様の作業で良いことは勿論で
ある。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のシールドト
ンネルの覆工方法は、シールド機先端のカッター装置に
より地山を掘削しつつ掘削されたトンネルの周壁を所定
の間隔を空けて型枠によって覆い、この型枠と前記周壁
との間に鉄筋を配置するとともに覆工材料を供給し、ト
ンネル内面を覆工するようにしたシールドトンネルの覆
工方法であって、シールド機のスキンプレートのテール
部を、外筒と内筒とにより二重に形成するとともに、こ
のテール部の外筒と内筒との間にスキンプレートの半径
方向に延びる隔壁を複数形成して押出しピストンが収ま
る複数のコンクリートピストン室を設けておき、前記内
筒の内側において鉄筋を配置するとともに内筒と型枠と
の間を閉塞する妻枠兼用のフランジ金物を、その外側端
が内筒の内面に接するようにセットし、前記妻枠兼用の
フランジ金物の内側端と型枠の外面との間の隙間を、型
枠の内側から補助妻枠を突出させて塞いだ後、内筒、型
枠、妻枠により囲まれてなる鉄筋組立室に覆工材料を打
設する際並びにシールド機を掘進する際に、シールド機
内側において、前記妻枠を地山圧力よりも高い圧力で妻
枠押えジャッキにより押し付け、一方、鉄筋を組み立て
る際には、妻枠押えジャッキに代えて型枠の内側から型
枠にかかる負荷を受ける妻枠用サポートを突出させて、
覆工材料の圧力を常に地山圧力よりも高く保持するよう
にしておき、コンクリートピストン室から型枠と地山と
の間に覆工材料を打設し、前記鉄筋組立室の覆工材料の
圧力と外部覆工材料の圧力とが等しい時点で、後部の補
助妻枠を取り出して鉄筋組立室内の覆工材料と外部覆工
材料とを一体化させ、圧力保持ジャッキによりコンクリ
ートピストン室内の押出しピストンを覆工材料の圧力が
地山の土圧、水圧よりも高い圧力になるように押圧しつ
つシールド機を掘進させることを特徴とするとするもの
であるから、圧力の保持を十分に実施し得て圧力の低下
を確実に防止することができるとともに、漏水がなく、
高強度の高品質の覆工材料の打設が可能になるといった
優れた効果を奏する。

【００９３】しかも、本発明では、覆工材料の打設およ
び掘進時には、妻枠押えジャッキにより妻枠を押し付
け、また鉄筋組立時には、妻枠用サポートで妻枠にかか
る荷重を受け直して妻枠押えジャッキを引き込め、鉄筋
組と型枠セットとを行なうので、新規組立の鉄筋と先行
の鉄筋部分を緊結する必要がなく、鉄筋と型枠を坑外な
どで一緒に仮組立することが可能になる。したがって、
本発明では、前記鉄筋と型枠とを工場などで行なうこと
により、通常のシールド工事のセグメント組立と同様な
作業により、施工作業を行なうことができ、シールドト
ンネルの施工を迅速かつ安全に行なうことができるとい
った効果もある。

【００９４】なお、型枠の外周に鉄筋と妻枠兼用のフラ
ンジ金物を一体に組み付けた型枠ユニットを構築してお
き、この型枠ユニットにより型枠を組むようにすると、
作業能率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド機が地山を掘削している状態を示すト
ンネルの側断面図である。

【図２】図１イーイ線に沿う矢視断面図である。

【図３】図１ローロ線に沿う矢視断面図である。

【図４】推進ジャッキを引き込め、妻枠用サポートで妻
枠を支持している状態を示す断面図である。

【図５】推進ジャッキによりシールド機を掘進している
状態を示す断面図である。

【図６】鉄筋組立室内に覆工材料を充填している状態を
示す断面図である。

【図７】鉄筋組立室内に覆工材料を充填した状態を示す
断面図である。

【図８】妻枠押えジャッキにより妻枠を押圧し、コンク
リートピストン室に覆工材料を送っている状態を示す断
面図である。

【図９】妻枠押えジャッキと妻枠用サポートとにより妻
枠を支持している状態を示す断面図である。

【図１０】妻枠用サポートの先端部の取り合いを示す断
面図である。

【図１１】断面円形の妻枠用サポートを内筒の嵌合孔に
挿入した状態を示す平面図である。

【図１２】断面楕円形の妻枠用サポートを内筒の嵌合孔
に挿入した状態を示す平面図である。

【図１３】断面楕円形の妻枠用サポートを内筒の嵌合孔
に挿入した状態を示す平面図である。

【図１４】型枠と鉄筋とを一体化した型枠ユニットの側
面図である。

【図１５】型枠と鉄筋とを一体化した型枠ユニットの側
面図である。

【図１６】型枠と鉄筋を接続する繋ぎ金物の側面図であ
る。

【図１７】繋ぎ金物の長ナットの別の例を示す側面図で
ある。

【図１８】型枠ユニットの分割構造を説明するために示
した正面図である。

【図１９】型枠ユニットの分割構造を詳細に説明するた
めに示した正面図である。

【図２０】型枠ユニットの接合作業を説明するために示
した正面図である。

【図２１】型枠ユニットの接合作業を説明するために示
した正面図である。

【図２２】型枠ユニットの接合作業を説明するために示
した正面図である。

【図２３】型枠ユニットの接合作業を説明するために示
した正面図である。

【図２４】鉄筋の配置が別の型枠ユニットの分割構造を
詳細に説明するために示した正面図である。

【符号の説明】

Ｔ トンネル １ 型枠 １０ シールド機 １１ スキンプレート １２ カッター装置 １３ 推進ジャッキ ２０ 外筒 ２１ 内筒 ２２ 隔壁 ２３ コンクリートピストン室 ２４ 押出しピストン ２５ 圧力保持ジャッキ ５０ 妻枠兼用のフランジ金物 ５１ 補助妻枠 ６０ 妻枠押えジャッキ ７０ 妻枠用サポート

フロントページの続き (72)発明者 根上 義昭 東京都中央区京橋二丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (72)発明者 河井 徹 東京都中央区京橋二丁目16番１号 清水 建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−190898（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/10 E21D 9/06 301

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド機先端のカッター装置により地
   山を掘削しつつ掘削されたトンネルの周壁を所定の間隔
   を空けて型枠によって覆い、この型枠と前記周壁との間
   に鉄筋を配置するとともに覆工材料を供給し、トンネル
   内面を覆工するようにしたシールドトンネルの覆工方法
   であって、シールド機のスキンプレートのテール部を、
   外筒と内筒とにより二重に形成するとともに、このテー
   ル部の外筒と内筒との間にスキンプレートの半径方向に
   延びる隔壁を複数形成して押出しピストンが収まる複数
   のコンクリートピストン室を設けておき、前記内筒の内
   側において鉄筋を配置するとともに内筒と型枠との間を
   閉塞する妻枠兼用のフランジ金物を、その外側端が内筒
   の内面に接するようにセットし、前記妻枠兼用のフラン
   ジ金物の内側端と型枠の外面との間の隙間を、型枠の内
   側から補助妻枠を突出させて塞いだ後、内筒、型枠、妻
   枠により囲まれてなる鉄筋組立室に覆工材料を打設する
   際並びにシールド機を掘進する際に、シールド機内側に
   おいて、前記妻枠を地山圧力よりも高い圧力で妻枠押え
   ジャッキにより押し付け、一方、鉄筋を組み立てる際に
   は、妻枠押えジャッキに代えて型枠の内側から型枠にか
   かる負荷を受ける妻枠用サポートを突出させて、覆工材
   料の圧力を常に地山圧力よりも高く保持するようにして
   おき、コンクリートピストン室から型枠と地山との間に
   覆工材料を打設し、前記鉄筋組立室の覆工材料の圧力と
   外部覆工材料の圧力とが等しい時点で、後部の補助妻枠
   を取り出して鉄筋組立室内の覆工材料と外部覆工材料と
   を一体化させ、圧力保持ジャッキによりコンクリートピ
   ストン室内の押出しピストンを覆工材料の圧力が地山の
   土圧、水圧よりも高い圧力になるように押圧しつつシー
   ルド機を掘進させることを特徴とするシールドトンネル
   の覆工方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のシールドトンネルの覆工
   方法において、予め型枠の外周に鉄筋と妻枠兼用のフラ
   ンジ金物とを一体に組み付けた型枠ユニットを構成して
   おき、この型枠ユニットを組み立てていくことを特徴と
   するシールドトンネルの覆工方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載のシールドトンネルの覆工
   方法において、型枠の外周に鉄筋と妻枠兼用のフランジ
   金物とを一体に組み付けた型枠ユニットを、自身の幅方
   向にテーパーを付けたくさび型の型枠を備えたくさび型
   の第３型枠ユニットと、このくさび型の第３型枠ユニッ
   トの両側に配置されてくさび型の型枠との接合面のみを
   テーパーにした第２型枠ユニットと、この第２型枠ユニ
   ットの他方の接合面に連続して組み立てられる第１型枠
   ユニットとの３種類の型枠ユニットより構成しておき、
   第１型枠ユニットをその長さ方向に沿って接続するとと
   もに、第２型枠ユニットを前記第１型枠ユニットに連続
   して組み立てた後、最後に第３型枠ユニットを第２型枠
   ユニットの間に差し込み、第２型枠ユニットに組み付け
   ることを特徴とするシールドトンネルの覆工方法。