JP3267851B2 - コンクリート漏れ防止用リング鉄筋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリートの打
設と掘削を連続して並行に進めるトンネル覆工用コンク
リート打設装置による工事に使用し、コンクリートの逆
流を防止するようにしたコンクリート漏れ防止用リング
鉄筋に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シールドトンネルにおいて、いわ
ゆる直打ちコンクリートライニング工法が広く普及して
きている。この直打ちコンクリートライニング工法は、
施工の迅速化や省力化のための工法として知られてお
り、高価で組立てが面倒なセグメントを施工せずに、シ
ールド掘削機の掘進と同時に掘削機のテール部で内側型
枠を組み立てて、直かに覆工コンクリートを打設でき、
このため覆工コンクリートの迅速な施工ができるととも
に、打継ぎ目が発生しないので止水や構造上の弱点をな
くすことができるという利点を有する。また、加圧ジャ
ッキ等により妻型枠の役目を果たす加圧板をテールボイ
ド側に押出し、型枠内のフレッシュコンクリートの一部
を押圧して地山との間に充填しながら推進するので、裏
込め注入等を必要としないという利点もある。ところ
で、この打設されたコンクリートが無筋の場合には上記
セグメントと異なりコンクリートリングでは引張力を負
担できない。そこで、一次覆工コンクリートを構造体と
する鉄筋コンクリート構造とすることが多い。このとき
施工の迅速化のために予めかご状に組み立てた複数の円
弧状の鉄筋かごを内側型枠の外周に配置して金物等で所
定位置に保持し、その後コンクリート打設を行う。

【０００３】そして、コンクリート打設が終了すると、
推進ジャッキで掘削機を前進させるとともに、加圧ジャ
ッキでまだ固まらないコンクリートを後方に押圧して掘
削機の後方に発生するテールボイドを充填するようにし
ている。この加圧ジャッキの加圧板は、ロッドを縮退さ
せることで次工程で使用する位置に戻される。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題】従来のトンネル覆工用
コンクリート打設装置は、掘削機のスキンプレートの内
側に配置した外側リングビームと内側型枠の外周部に配
置した内側リングビームの間にセンターリングビームを
配置し、外側リングビームの外側仕切部材と内側リング
ビームの内側仕切部材に設けた可撓性弾性ゲートを、セ
ンターリングビームおよびジャッキ装置を介して鉄筋か
ごのリング鉄筋により押し広げることで、既に打設した
コンクリートの流入を防止しながら鉄筋の組立て作業と
コンクリート打設作業とを連続的に行なうようにしたも
のである。

【０００５】しかし、上記トンネル覆工用コンクリート
打設装置は、鉄筋かごのリング鉄筋が可撓性弾性ゲート
を通り抜ける際には、可撓性弾性ゲートが開いた状態に
あり、打設したコンクリートがゲートを通って漏れ出た
りするという点は改良の余地があった。

【０００６】上記した点に鑑み、本発明が解決しようと
する課題は、予圧されたコンクリートの漏れを防ぐとと
もに、ゲートを押し開くのに必要な力を低減し、装置全
体の構造を簡単にするコンクリート漏れ防止用リング鉄
筋を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願請求項１に係るコン
クリート漏れ防止用リング鉄筋は、掘削方向側でトンネ
ル軸方向鉄筋と、トンネル軸方向に垂直な面内に配置す
るリング鉄筋と、内側型枠とを順次建て込み、掘削方向
と反対側で前記内側型枠と地山の間にコンクリートを打
設するトンネル覆工用コンクリート打設装置とともに使
用するコンクリート漏れ防止用リング鉄筋において、前
記トンネル軸方向鉄筋に間隔をおいて固定され、トンネ
ル軸方向にほぼ垂直な面内でほぼ同心円状に配設された
一対のリング鉄筋と、前記リング鉄筋の間の円環状空間
を遮蔽する遮蔽部材と、からなることを特徴とするもの
である。

【０００８】本願請求項２に係るコンクリート漏れ防止
用リング鉄筋は、請求項１のリング鉄筋において、前記
ほぼ同心円状に配設されたリング鉄筋に、掘削方向反対
側に突出するアーチ状のゲート押し広げ部材を架設した
ことを特徴とするものである。

【０００９】本願請求項３に係る鉄筋固定金具は、トン
ネル軸方向鉄筋を挿通させて固定するトンネル軸方向鉄
筋固定部と、リング鉄筋を挿通させて固定するリング鉄
筋固定部と、前記トンネル軸方向鉄筋固定部とリング鉄
筋固定部とを一定の位置関係になるように一体的に結合
する結合手段と、からなることを特徴とするものであ
る。

【００１０】本発明のコンクリート漏れ防止用リング鉄
筋によれば、リング鉄筋の間にその円環状空間を遮蔽す
る遮蔽部材を有しているので、トンネル覆工用コンクリ
ート打設装置がリング鉄筋を通過するときに、ゲート等
のシールド手段が一時的開いてもコンクリートが遮蔽部
材によって堰止められ、コンクリートの漏れを防止する
ことができる。

【００１１】ゲート押し広げ部材を備えたコンクリート
漏れ防止用リング鉄筋は、リング鉄筋を通過するときに
ゲート押し広げ部材がゲートを押し広げるので、リング
鉄筋通過時のコンクリート打設装置の抵抗を軽減するこ
とができる。

【００１２】また、本願請求項３に係る鉄筋固定金具に
よれば、トンネル軸方向鉄筋とリング鉄筋を挿通させて
固定することによって鉄筋かごを容易に組み立てられ、
かつ、遮蔽部材を容易に取り付けられるので、本願発明
によるコンクリート漏れ防止用リング鉄筋を容易に組み
立てることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下本発明によるコンクリート漏
れ防止用リング鉄筋の実施形態を図面を参照して説明す
る。本願発明によるコンクリート漏れ防止用リング鉄筋
は、覆工用コンクリートを打設しながら掘削を進めるコ
ンクリート打設装置とともに使用され、コンクリート打
設装置のコンクリート逆流防止用のゲートがリング鉄筋
を通過するときに、ゲートが開いてもコンクリート漏れ
を防止することができるリング鉄筋である。

【００１４】以上のように、本発明のコンクリート漏れ
防止用リング鉄筋はコンクリート打設装置と組み合わさ
れて使用されるので、最初にそのトンネル覆工用コンク
リート打設装置について説明する。

【００１５】図１において、図中符号１はシールド掘削
機１を示し、このシールド掘削機１の外殻はスキンプレ
ート２とカッタ３とから構成されている。このスキンプ
レート２は円筒形状をなし、その前部に回転して地盤を
掘削する円板状のカッタ３が取付けられている。また、
カッタ３の前面には図示しないブレードが配設されてお
り、スキンプレート２の内部のテール部には円筒形状の
内側型枠４の先端が入り込んでいる。この内側型枠４は
複数枚の円弧状の型枠を図示しないエレクタ装置等で組
み立てたもので、この内側型枠４は、たとえば５個の円
弧状に分割された型枠と１個のキー型枠とから構成され
ている。また、各内側型枠４のほぼシールド掘削機１側
の側面部には推進用加圧板５が当接しており、この推進
用加圧板５は推進ジャッキ６のロッド６ａにより保持さ
れている。また推進ジャッキ６は上記カッタ３による切
羽の掘削に伴い、シールド掘削機１本体を前方に推進さ
せることができ、その推進ストローク量は上記内側型枠
４を建て込める程度であり、掘削機１の内周面に沿って
設けられた台座７を介して掘削機１に固着されている。

【００１６】一方、台座７の半径方向内側には、長いス
トロークを有する内側加圧ジャッキ８、８…が周方向に
等間隔に、たとえば６本配置され、また、半径方向外側
には、外側加圧ジャッキ９、９…が周方向に等間隔をな
し、かつ、内側加圧ジャッキ８の周方向中間の位置に配
置されている。内側加圧ジャッキ８のロッド８ａ先端に
は内側リングビーム１０が固着されている。この内側リ
ングビーム１０は内側型枠４の外周面に沿って設けられ
た環状をなし、さらに内側型枠４との間には軸方向に間
隔を置いて２つのＯリング１１，１１（図２参照）が装
着されている。このＯリング１１は打設コンクリートが
内側リングビーム１０と内側型枠４との間を通ってジャ
ッキ側に流出することを防ぐ。また、内側リングビーム
１０の内部には周方向に所定間隔をあけて、たとえば２
４個の油圧ジャッキ１２、１２…が掘削機の断面中心位
置に対して放射状をなして収容されている。これらの油
圧ジャッキ１２は図示しない制御部により一斉に制御さ
れ、図示しない耐圧ホースにより加圧源に直列接続され
ている。また、この油圧ジャッキ１２の先端には断面形
状がコ字形をなす環状の内側仕切板１３が被着されてい
る。この内側仕切板１３のトンネル軸方向の幅は内側リ
ングビーム１０より僅かに広く、内側リングビーム１０
とその内部に収容されている油圧ジャッキ１２とを覆う
ように配置されている。したがって油圧ジャッキ１２を
作動させると内側仕切板１３がトンネル軸方向と直角な
平面内を移動し内側リングビーム１０と内側仕切板１３
とで構成された妻部の型枠高さを調整することができ
る。

【００１７】さらに、内側仕切板１３の頂部の既設コン
クリート側にはゲート１４がヒンジ手段１４ａ（図２参
照）を介して取り付けられている。ヒンジ手段１４ａに
より、ゲート１４は通常のトンネル軸方向に垂直な状態
から、先端が掘削方向と反対のテール方向に倒れるよう
に回動することができる。

【００１８】また、このゲート１４は油圧ジャッキ１２
のピッチに対応して分割されており、全体として重なり
なく円環状に配置されるように、トンネルの半径方向に
沿ってそれぞれ台形形状をなしている。このゲート１４
の分割位置に対応して鉄筋かご１５のトンネル軸方向鉄
筋１５ａを所定ピッチで挿通できるスリットが形成され
ている。

【００１９】一方、外側加圧ジャッキ９のロッド９ａの
先端にも外側リングビーム１６が固着されている。この
外側リングビーム１６は掘削機１のスキンプレート２の
内周面にＯリング１７（図２参照）を介して内接するよ
うに装着されている。この外側リングビーム１６にも、
内側仕切板１３のゲート１４と同一の性能を有するゲー
ト１８がヒンジ手段１８ａ（図２参照）を介して回動自
在に取付けられている。すなわち、ゲート１４、１８
は、覆工厚の中心線位置に関して対称な位置に対をなし
て配置され、内側仕切板１３と外側リングビーム１６と
の隙間を塞ぐ。そして、外側加圧ジャッキ９と内側加圧
ジャッキ８は同期に伸縮するように制御される。

【００２０】本実施形態のコンクリート漏れ防止用リン
グ鉄筋は、図２ないし図５に示すように、同心円状に配
置された２本のリング鉄筋１５ｂと、このリング鉄筋１
５ｂを鉄筋かご１５のトンネル軸方向鉄筋１５ａに取り
付ける鉄筋固定金具１９と、リング鉄筋１５ｂ間に張設
される遮蔽板２１と、ゲート押し広げ部材２２とからな
る。

【００２１】図３は本願発明のコンクリート漏れ防止用
リング鉄筋の一部をなす鉄筋固定金具１９を示す。この
鉄筋固定金具１９はトンネル軸方向鉄筋固定部１９ａと
リング鉄筋固定部１９ｂを有し、トンネル軸方向鉄筋１
５ａをトンネル軸方向鉄筋固定部１９ａに挿通してビス
２０により固定し、リング鉄筋１５ｂをリング鉄筋固定
部１９ｂに挿通してビス２０により固定することで、ト
ンネル軸方向鉄筋１５ａとリング鉄筋１５ｂを結束す
る。

【００２２】そして、この結束した鉄筋かご１５のリン
グ鉄筋１５ｂとリング鉄筋１５ｂの間に、図５に示すよ
うな円弧状の遮蔽板２１が装着される。この遮蔽板２１
は、網布または薄い鉄板で成形され、鉄筋かご１５のリ
ング鉄筋１５ｂとリング鉄筋１５ｂの間の空間を遮断す
る。

【００２３】また、鉄筋かご１５の各リング鉄筋１５ｂ
に、鉄筋を突状をなすように成形したゲート押し広げ部
材２２を取付ける。このゲート押し広げ部材２２は、遮
蔽板２１に関して既設コンクリート２３側に位置してい
る。

【００２４】上記リング鉄筋１５ｂと、鉄筋固定金具１
９と、遮蔽板２１と、ゲート押し広げ部材２２とからな
るコンクリート漏れ防止機能を有するリング鉄筋は、ト
ンネル軸方向鉄筋１５ａ上に間隔をおいて配設する。

【００２５】ここで、また図１および図２に戻ってシー
ルド掘削機１について説明する。

【００２６】外側リングビーム１６には貫通孔を介して
コンクリート打設管２４が挿通され、このコンクリート
打設管２４の先端部は外側リングビーム１６を越えてコ
ンクリート打設側に延設されている。このコンクリート
打設管２４はフレッシュコンクリートを型枠内に供給す
るための略Ｕ字形をなす鋼管で、トンネル後方の図示し
ないコンクリートポンプ等のコンクリート供給源に接続
されたコンクリート搬送管２５の先端に摺動自在に嵌挿
された状態で接続されている。そしてこのコンクリート
打設管２４のコンクリート吐出側は外側リングビーム１
６に摺動可能に貫通されており、先端の側面には吐出口
２４ａが形成されている。このコンクリート打設管２４
は上記加圧ジャッキ８、９の伸縮に同調してトンネル軸
方向に移動させることができ、コンクリート打設時には
吐出口を外側リングビーム１６から僅かに突出させた状
態で加圧ジャッキ８、９を同期をとりながらコンクリー
ト打設管２４を縮退させ、コンクリートを型枠内に順次
供給できる。また、コンクリート加圧時には吐出口２４
ａを外側リングビーム１６内に収容させることができ、
吐出口２４ａを閉塞させることができる。この状態で加
圧ジャッキ８、９のロッド８ａ、９ａを伸長して、すで
に打設されたまだ固まらないコンクリートを後方に押圧
し、地山との間に生じたテールボイドを充填することが
できる。

【００２７】なお、内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャ
ッキ９とは各リングビーム１０、１６に作用するコンク
リート側圧の差に対応して変位制御でき、型枠位置で各
リングビーム１０、１６が競ることなく円滑にスライド
するようになっている。

【００２８】次に図６（ａ）から図６（ｄ）を用いて加
圧ジャッキとコンクリート打設管２４との相互の位置関
係を推進ジャッキ６との関係において説明する。

【００２９】図６（ａ）は掘削機１が１ストロークの推
進を完了した後に、推進ジャッキ６とを縮退させ、鉄筋
かご１５の建込みのためのスペースを設けた状態を示し
ており、このとき内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャッ
キ９とは伸長状態にあり、各リングビームと仕切板とを
加圧保持している。

【００３０】次に、図６（ｂ）に示すように、等分割さ
れた状態で組み立てられた鉄筋かご１５を建て込み、既
設のトンネル軸方向鉄筋１５ａとジョイントする。この
鉄筋かご１５のリング鉄筋１５ｂは、上記実施形態で説
明したようなコンクリート漏れ防止の構造を有してい
る。

【００３１】その後、内側型枠４を組み立てて推進ジャ
ッキ６を伸長して内側型枠４を押圧保持し、推進の準備
に入る。

【００３２】図６（ｃ）はコンクリート打設状態を示し
ている。コンクリートを打設するには、まず図６（ｂ）
の状態で、内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９と
を僅かに縮退させながら、コンクリート打設管２４のコ
ンクリート吐出口２４ａを型枠内に突出させ、この吐出
口２４ａから打設空間にコンクリートを充填する。

【００３３】このときコンクリート打設空間を徐々に広
げるために充填状態に合わせてコンクリート打設管２４
と内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９とを同期を
とりながら縮退させ、内側型枠１セット分の打設を行
う。

【００３４】トンネル延長方向に鉄筋が連続しているた
め、推進機が前進したり、リングビームが縮退する場合
に、ゲート１４、１８は、鉄筋かご１５のリング鉄筋１
５ｂを通過する。このとき、ゲート１４，１８は、リン
グ鉄筋１５ｂによって一時的に開かれるが、本実施形態
によるリング鉄筋は、リング鉄筋１５ｂ間に遮蔽板２１
を設けているので、コンクリートが鉄筋かご建て込み側
に漏れ出すことがない。

【００３５】リング鉄筋１５ｂを通過すると、ゲート１
４、１８は自動的に元の位置に復帰するので、打設コン
クリートが外に漏れることない。

【００３６】コンクリート打設完了後、内側加圧ジャッ
キ８と外側加圧ジャッキ９とを加圧伸長するとともに、
推進ジャッキ６を伸長して掘削機１を推進させる。この
とき、テールボイドに充填されたコンクリートを補充す
るためにコンクリート打設管２４を再度伸長してコンク
リートを充填することもできる。

【００３７】また、地山が被圧地下水層の場合には、１
回のコンクリート充填距離を短くして打設ごとに内側加
圧ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９とを僅かに伸長して
コンクリートを加圧し、これと同時に推進ジャッキを伸
長して掘削機１を前進させ確実にコンクリートが地山に
充填されるようにしてトンネルを構築することもでき
る。

【００３８】なお、上記実施形態では、内側リングビー
ムに油圧ジャッキを設けたが、外側リングビームに油圧
ジャッキを設けてもよく、場合によっては、内側リング
ビームと外側リングビームの両方に油圧ジャッキを設け
てもよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願発
明によるコンクリート漏れ防止用リング鉄筋によれば、
トンネル覆工用コンクリート打設装置が鉄筋かごのリン
グ鉄筋部分を通過するときにゲート等のシールド手段が
一時的に開放されても、遮蔽板によってコンクリートを
堰止め、コンクリートが鉄筋かご建て込み側に漏れ出る
ことを防止することができる。

【００４０】これにより、鉄筋かごの建て込み作業を良
い環境条件で行うことができ、全体としてトンネル等の
掘削工事の効率を向上させることができる。

【００４１】また、ゲート押し広げ部材を備えたコンク
リート漏れ防止用リング鉄筋によれば、容易かつ平滑に
コンクリート打設装置のゲートを開閉することができる
ので、コンクリート打設装置がリング鉄筋を通過する抵
抗を軽減し、リング鉄筋を通過できないトラブルを防止
することができる。

【００４２】このように、本願発明のコンクリート漏れ
防止用リング鉄筋によれば、リング鉄筋側の簡単な構造
によってコンクリート漏れを防止でき、コンクリート打
設装置の構造の複雑化を招くことなく効率よいトンネル
掘削工事を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンクリート打設装置の一実施形
態を示した縦断面図。

【図２】図１に示したコンクリート打設装置の一部拡大
断面図。

【図３】鉄筋固定金具の斜視図。

【図４】鉄筋かごに遮蔽板を取付けた状態を示す図。

【図５】遮蔽板を示す図。

【図６】本発明によるコンクリート打設装置による施工
順序を示した縦断面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ２ スキンプレート ４ 内側型枠 ６ 推進ジャッキ ７ 台座 ８ 内側加圧ジャッキ ９ 外側加圧ジャッキ １０ 内側リングビーム １２ 油圧ジャッキ １３ 内側仕切板 １４、１８ ゲート １５ 鉄筋かご １５ｂ リング鉄筋 １６ 外側リングビーム ２１ 遮蔽板 ２２ ゲート押し広げ部材 ２４ コンクリート打設管

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削方向側でトンネル軸方向鉄筋と、トン
   ネル軸方向に垂直な面内に配置するリング鉄筋と、内側
   型枠とを順次建て込み、掘削方向と反対側で前記内側型
   枠と地山の間にコンクリートを打設するトンネル覆工用
   コンクリート打設装置とともに使用するコンクリート漏
   れ防止用リング鉄筋において、 前記トンネル軸方向鉄筋に間隔をおいて固定され、トン
   ネル軸方向にほぼ垂直な面内でほぼ同心円状に配設され
   た一対のリング鉄筋と、 前記リング鉄筋の間の円環状空間を遮蔽する遮蔽部材
   と、からなることを特徴とするコンクリート漏れ防止用
   リング鉄筋。
2. 【請求項２】前記ほぼ同心円状に配設されたリング鉄筋
   に、掘削方向反対側に突出するアーチ状のゲート押し広
   げ部材を架設したことを特徴とする請求項１に記載のコ
   ンクリート漏れ防止用リング鉄筋。
3. 【請求項３】トンネル軸方向鉄筋を挿通させて固定する
   トンネル軸方向鉄筋固定部と、 リング鉄筋を挿通させて固定するリング鉄筋固定部と、 前記トンネル軸方向鉄筋固定部とリング鉄筋固定部とを
   一定の位置関係になるように一体的に結合する結合手段
   と、からなることを特徴とする鉄筋固定金具。