JP2920430B2 - 現場打ちライニング工法に用いる内型枠 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメントの代わりに
現場で打設する自硬物により最終覆工を行う場合に、構
築すべきトンネル形状に合わせて前記自硬物を成形す
る、現場打ちライニング工法に用いる内型枠に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル工法の一つにシールド工法があ
る。シールド工法は、構築すべきトンネル形状に合わせ
た鋼製円筒に推進用ジャッキ、土留めジャッキ、セグメ
ントを組み立てるエレクター等を装備し、推進用ジャッ
キを用いて、シールド全体を推進させ、前部を土中に圧
入しながら全面を掘削し、後部にセグメントを組み立て
る等してトンネルを構築していく工法である。また、硬
岩を掘進するトンネルボーリングマシーンを用いたトン
ネル工法の一つとしてＴＢＭ工法もある。ＴＢＭ工法に
おいても砂礫層等においてトンネル側壁が崩落しないよ
うにセグメントを組み立てることがある。ところが、セ
グメントに種々のものが開発提供されているもいずれの
セグメントを用いても、セグメント費は全施工経費に体
して３０％にも達していた。そこで、現場打ちコンクリ
ートをもって最終覆工とする現場打ちライニング工法
が、開発提供され実施された。当該現場打ちライニング
工法においては、セグメントの代わりに現場打ちコンク
リートを用いるので、現場打ちコンクリートを構築すべ
きトンネル形状に合わせて成形するための内型枠が必要
となる。

【０００３】内型枠を用いて現場打ちコンクリートを成
形するには、既設内型枠内の空間を利用して内型枠を縮
径、運搬、組立、解体を順次行うことにより内型枠の盛
替して行っている。その盛替方法については種々のもの
が開発提供されているが、最後尾に位置する内型枠が順
次最先端に移動する点で一致している。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。

【０００４】内型枠を解体、組立を行うことにより盛替
作業を行っているので、斯かる作業を行うためのエレク
ターを必要としていた。また、シールドの掘進反力を内
型枠と打設コンクリートとの付着力からとるため、付着
力を大きくすべく内型枠全長が長くなっていた。

【０００５】本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、エレクターを不要
にでき、かつ従来技術に比べて全長を短尺化可能な現場
打ちライニング工法に用いる内型枠を提供する点にあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、セグメントの
代わりに現場で打設する自硬物により最終覆工を行う場
合に、構築すべきトンネル形状に合わせて前記自硬物を
形成する、現場打ちライニング工法に用いる内型枠であ
って、トンネルの長さ方向に連結した複数の筒状体から
なり、各筒状体をその径方向に拡縮する拡縮手段と、前
記一連の筒状体をトンネル長さ方向に伸縮させる伸縮手
段とを前記筒状体に設け、該伸縮手段は、各筒状体間に
介在させた環状の膨縮自在な圧力チューブと、該圧力チ
ューブに加圧媒体を供給して該圧力チューブを膨張させ
るコンプレッサーとからなることを特徴とする。

【０００７】

【作用】伸縮手段は、一連の筒状体からなる内型枠自身
を、構築すべきトンネルの長手方向に伸縮させることで
前進させる。具体的には、コンプレッサーからいずれか
の圧力チューブに圧縮空気等の圧力媒体を加圧供給して
それを膨張させることにより、圧力チューブの膨張力に
より筒状体の相互間隔を押し広げ、後方側の筒状体から
反力を取って前方側の筒状体を前進させる。 拡縮手段
は、各筒状体の径を拡大することによりその筒状体外側
面を現場打ちコンクリートの側面に押圧し、係る押圧力
により反力を確保して前方側の筒状体の前進を可能とす
る。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して詳細に説明する。ただし、本実施例に記載されてい
る構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、
特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそ
れらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例
にすぎない。

【０００９】本実施例に係る現場打ちライニング工法に
用いる内型枠（以下、単に「内型枠」と称する。）につ
いて説明する。まず、当該内型枠Ａの構成について図１
ないし４図を用いて説明する。前記内型枠Ａは、図１に
示すようにシールドのテール部後方に位置し、当該テー
ル部の内周方向に等間隔を介して固設した複数の推進ジ
ャッキ１のロッド先端に一端を当接可能なようにトンネ
ルの長さ方向に連結してなる５つのリング２０〜２４か
らなり、現場打ちコンクリートＣを成形するものであ
る。当該各リング２０〜２４は、中心軸を含む面で半截
した２つの断面円弧状の肉厚曲板の、両上端部をピン接
合し、両下端部を前記各リング２０〜２４の径方向に拡
縮する拡径ジャッキ３０〜３４（拡縮手段）により接合
した短尺筒状体である。また、前部（トンネル掘進方向
を前部とする）は図３及び図４に示すように、外径が漸
減するテーパーを介して縮径部を形成し、さらに当該縮
径部の外周には環状のシール材２を取り付けている。前
記縮径部の外径はリング２０〜２４の内径よりも僅かに
小さい間隔としている。後部外周には短尺環状のカバー
プレート３を固設している。図中、符号１１は圧力チュ
ーブ１１である。前記各拡径ジャッキ３０〜３４は、そ
れぞれ前記各リング２０〜２４を構成する、一の前記肉
厚曲板にシリンダー端部を、他の前記肉厚曲板にロッド
先端をそれぞれ回動自在に固定してなる。そして各拡径
ジャッキ３０〜３４はシールドに内設した自動制御装置
５に接続してなる。当該各リング２０〜２４の間にはト
ンネルの長さ方向に内型枠Ａ自身を伸縮させる伸縮手段
１０が介在している。当該伸縮手段１０は、複数の圧力
チューブ１１〜１４と、当該各圧力チューブ１１〜１４
を膨縮させるコンプレッサー１５とからなる。前記各圧
力チューブ１１〜１４は、図１及び図３に示すように前
記各リング２０〜２４の間に介在する、膨縮自在なゴム
製中空環状体である。前記コンプレッサー１５は、シー
ルド内に固設してなり、複数の分岐パイプ８を有する可
撓性のエアーパイプ７により各圧力チューブ１１〜１４
に各別に接続されている。分岐パイプ８と各圧力チュー
ブ１１〜１４との間にはバルブ１６〜１９を各別に設け
ている。各バルブ１６〜１９は前記自動制御装置５に接
続してなり前記自動制御装置５からの信号により開閉を
行う。なお、前記各バルブ１６〜１９にはソレノイドバ
ルブ等、本発明を実施するうえで好適なものを用いれば
よい。また、前記自動制御装置５には後述の動作を行え
るべくプログラミングしておけばよい。なお、最後部の
リング２４を前方に移動させるには、当該リング２４に
一端を結着し他端をシールド本体に固設したウィンチ６
に巻着した複数のワイヤー４を、前記ウィンチ６を回転
させて前記各ワイヤー４を巻き取ることにより行えば良
い。なお、本発明においてはワイヤー４の他にも、例え
ばロッド等、本発明を実施するうえで好適なものを用い
ることができる。次に、以上のように構成された内型枠
Ａの動作について図５ないし図８を用いて説明する。本
説明においては全ての圧力チューブ１１〜１４が縮んで
いる状態から説明する。なお、図５ないし図８は概念図
であり、前記拡径ジャッキ３１〜３４、前記バルブ１６
〜２０等については略している。まず、図５に示すよう
にバルブ１６のみを開き圧力チューブ１１を膨張させ
て、最前部のリング２０を前進させる。その際、リング
２０については拡径ジャッキ３０を縮退させて前進可能
にするとともに、その他のリング２１〜２４については
拡径ジャッキ３１〜３４を伸長して径を拡大してリング
２０を前進させるための反力をとることができるように
する。次いで、図６に示すように、バルブ１６を閉じて
圧力チューブ１１を収縮させるとともに他のバルブ１７
のみを開き圧力チューブ１２を膨張させて、リング２１
を前進させる。その際、前記工程と同様に前進させるリ
ング２１の拡径ジャッキ３１のみを縮退させ、他のリン
グ２０，２２〜２４の拡径ジャッキ３０，３２〜３４に
ついては伸長させておく。リング２２についても圧力チ
ューブ１２を収縮させ他の圧力チューブ１３を膨張させ
ることにより前進させる。次いで、図７に示すように圧
力チューブ１３を収縮させ他の圧力チューブ１４を膨張
させることによりリング２３を前進させる。次いで、図
８に示すようにバルブ１９を閉じて圧力チューブ１４を
収縮させるとともにウィンチ６を駆動し、前記ワイヤー
４によりリング２４を引っ張ることにより最後部のリン
グ２０〜２４を前進させる。

【００１０】次に、内型枠Ａの作用効果について説明す
る。拡径ジャッキ３０〜３４及び圧力チューブ１１〜１
４が内型枠Ａ自身を伸縮させることにより前進するの
で、内型枠Ａの組立、解体を不要とする。また、拡径ジ
ャッキ３０〜３４が内型枠Ａの径を拡大することにより
内型枠Ａの外側面を現場打ちコンクリートＣの側面に押
圧するので、係る押圧力から反力を取ることができる。
その結果、内型枠Ａと現場打ちコンクリートＣとの付着
力から推進反力を得る場合に比べて内型枠Ａの全長を短
尺化できる。また、内型枠Ａを盛替えるためのエレクタ
ー装置を不要にできる。また、内型枠Ａの解体組立作業
を行う必要がないので、従来技術に比べて安全性を向上
することができる。また、施工速度ひいては工期を短縮
することができる。例えば、３ｍφのトンネル径におい
て圧力チューブ１１〜１４に１００mmφのものを用いる
と、５ｃｍ程度を１回で前進することとなる。したがっ
て、１ｍの掘進では斯かる工程を２０回繰り返すことと
なる。１サイクル（５つのリング２０〜２４を全て５ｃ
ｍ程度前進させること）を１分程度で終えることができ
るので、リング２０〜２４のトンネル方向の長さを１ｍ
とした場合の盛り替え時間を２０分（（１００ｃｍ÷５
ｃｍ）×１分＝２０分）とすることができる。それ故、
従来技術に比べて４０分程度短縮することができる。

【００１１】なお、本実施例においてはリング２０〜２
４の数を５としているが、本発明の範囲をそれに限定す
る趣旨ではなく、本発明においては本発明を実施するう
えで好適な数とすることができる。斯かる場合において
はリング２０〜２４の数に応じて圧力チューブ１１〜１
４の数を定めれば良い。また、上記実施例はシールドに
適用しているが、本発明においては他のもの、例えばト
ンネルボーリングマシーン等、セグメントを組み立てる
ものについても用いることができる。また、上記実施例
における内型枠Ａの横断面視における形状は外輪郭円形
であるが、本発明においては他の形状、例えば、矩形、
繭形等、カッターフェイスの形状に応じて好適な形状に
することができる。

【００１２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。内型枠の組立、解体を
不要とし、また拡径した場合の押圧力から反力を取れる
ので、本発明によればエレクターを不要にでき、かつ従
来技術に比べて全長を短尺化することができる。特に、
内型枠自体を伸縮させて前進させるための伸縮手段とし
て、各筒状体間に介在させた環状の圧力チューブをコン
プレッサーにより膨張させる構成のものを採用したの
で、簡便な構成、制御により確実に伸縮させることがで
きる。その結果、本発明によればシールド内部の空間を
従来技術に比べて広くして作業性を高めることができ
る。また、シールド重量を軽量化するとともに、高価な
エレクターが不要となるので安価なシールドを提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る内型枠の縦断面図であ
る。

【図２】図１のｘ−ｘ断面図である。

【図３】同内型枠を構成する各リングの接合部分の縦断
面図である。

【図４】同内型枠を構成する各リングの接合部分の縦断
面図である。

【図５】同内型枠の動作を示す概念図である。

【図６】同内型枠の動作を示す概念図である。

【図７】同内型枠の動作を示す概念図である。

【図８】同内型枠の動作を示す概念図である。

【符号の説明】 Ａ 内型枠 Ｃ 現場打ちコンクリート １０ 伸縮手段 １１〜１４ 圧力チューブ１５ コンプレッサー ２０〜２４ リング（筒状体） ３０〜３４ 拡径ジャッキ（拡縮手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤瀬 泰介 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４−176997（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セグメントの代わりに現場で打設する自
   硬物により最終覆工を行う場合に、構築すべきトンネル
   形状に合わせて前記自硬物を形成する、現場打ちライニ
   ング工法に用いる内型枠であって、トンネルの長さ方向
   に連結した複数の筒状体からなり、各筒状体をその径方
   向に拡縮する拡縮手段と、前記一連の筒状体をトンネル
   長さ方向に伸縮させる伸縮手段とを前記筒状体に設け、
   該伸縮手段は、各筒状体間に介在させた環状の膨縮自在
   な圧力チューブと、該圧力チューブに加圧媒体を供給し
   て該圧力チューブを膨張させるコンプレッサーとからな
   ることを特徴とした現場打ちライニング工法に用いる内
   型枠。