JP3299903B2 - トンネル覆工構造およびトンネル構築方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小径トンネル覆工部
と大径トンネル覆工部とからなるトンネル覆工構造とそ
のトンネル構築方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘削機によって地下鉄や地下道
路等のトンネルを構築する場合、該トンネルの一部を拡
幅させて地下鉄の駅舎部やトンネル屈曲部、或いは排
水、換気設備の設置場所や地下ケーブルの引き込み用空
間部などを形成する必要がある。このようなトンネル拡
幅部を施工する方法としては、従来から、シールド掘削
機によって該トンネル拡幅部を包含する大径のトンネル
を全線に亘って掘削しながら掘削壁面を覆工する方法
や、シールド掘削機によって掘削される本線のトンネル
覆工の一部に予め拡幅部形成用セグメント部材を覆工し
ておき、所定長さのトンネル掘削後に該セグメント部材
を拡幅方向に切り拡げることによって拡幅部を形成する
方法が採用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
方法によれば、全長に亘って拡幅部の径に等しい覆工ト
ンネルを施工するものであるから、過大設計になって極
めて不経済であり、後者の方法によれば、本線のトンネ
ルを掘削する上記シールド掘削機とは別に、切り拡げ用
のセグメント部材に対向して覆工トンネル内に拡幅用シ
ールド掘削機を設置し、このシールド掘削機によってセ
グメント部材を切り拡げていくものであるから、本線の
トンネルを掘削中においては、該トンネル覆工用セグメ
ントの搬送などの作業を行う関係上、上記拡幅用シール
ド掘削機を設置することができず、本線のトンネルを全
長に亘って構築したのちに拡幅工事を行わなければなら
ないために、施工期間が長期化し、工事費が高くつくと
いう問題点がある。

【０００４】上記以外のトンネル拡幅部の構築方法とし
て、トンネル断面方向に拡縮可能なスキンプレートを有
するシールド掘削機が知られているが、構造上、スキン
プレートの拡大、縮小幅に制約があり、その上、シール
ド掘削機全体の構造が複雑化するという問題点あるた
め、簡易なンネル拡幅部の築造方法が要望されている。
本発明はこの要望を満たすことのできるトンネル覆工構
造とそのトンネル構築方法を提供することを目的とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係るトンネル覆工構造は、シー
ルド掘削機によって掘削されたトンネル掘削壁面に沿っ
て大径部覆工セグメントを組立てることにより形成され
た大径トンネル覆工部と、上記シールド掘削機によって
掘削されたトンネル掘削壁面から内径方向に一定の間隔
を存して小径部覆工セグメントを組立て且つこの小径部
覆工セグメントと上記トンネル掘削壁面との間の空間部
に固化材を充填、固化させることにより形成された小径
トンネル覆工部とからなり、これらの大径トンネル覆工
部と小径トンネル覆工部とはトンネル長さ方向に連続し
た構造としている。

【０００６】このようなトンネル覆工構造において、請
求項２に係る発明は、上記大径トンネル覆工部内に上記
小径トンネル覆工部と同径の内側トンネル覆工部を形成
し、該内側トンネル覆工部の両端を大径トンネル覆工部
の両端側の小径トンネル覆工部に接続させた構造として
いる。

【０００７】また、上記のようなトンネル覆工の構築方
法として、請求項３に係る発明は、シールド掘削機のテ
ール部内に妻型枠を装着し、この妻型枠の内周に沿って
小径部覆工セグメントを順次組立てると共に妻型枠後方
の該小径トンネル覆工部の外周面とトンネル掘削壁面と
の空間部に固化材を充填、固化させて所定長の小径トン
ネル覆工部を施工する工程と、この小径トンネル覆工部
の施工後、シールド掘削機のテール部内で上記妻型枠と
小径トンネル覆工部の前端とを連結させ、妻型枠をテー
ル部から切り離したのち小径トンネル覆工部にシールド
掘削機の推進反力を支持させた状態で該妻型枠の前端側
に大径部覆工セグメント順次を組立てることによりトン
ネル掘削壁面に沿って所定長さの大径トンネル覆工部を
施工する工程と、この大径トンネル覆工部の施工後、再
びシールド掘削機のテール部内に妻型枠を装着したの
ち、該妻型枠の内周面に沿って上記大径トンネル覆工部
の前端に一体に連結する小径部覆工セグメントを順次組
立てると共に妻型枠後方の小径部覆工セグメントの外周
面とトンネル掘削壁面との間に固化材を充填、固化させ
て所定長の小径トンネル覆工部を施工する工程とからな
ることを特徴としている。

【０００８】請求項４に係る発明は上記方法とは別なト
ンネル覆工の構築方法であって、シールド掘削機のテー
ル部内に妻型枠を前後摺動自在に配設し、この妻型枠の
内周に沿って小径部覆工セグメントを順次組立てると共
に該小径トンネル覆工部の外周面とトンネル掘削壁面と
の間に固化材を充填、固化させて所定長の小径トンネル
覆工部を施工する工程と、この小径トンネル覆工部の施
工後、上記妻型枠をシールド機の機内側に前進移動させ
たのち、小径トンネル覆工部にシールド掘削機の推進反
力を支持させた状態でシールド掘削機のテール部内で上
記固化材の固化層前端面に一体に接続する大径部覆工セ
グメントを順次組立てることによりトンネル掘削壁面に
沿って所定長さの大径トンネル覆工部を施工する工程
と、この大径トンネル覆工部の施工後、シールド掘削機
のテール部側に上記妻型枠を移動させて再びこの妻型枠
の内周面に沿って上記大径トンネル覆工部の前端部内周
側に一体に連結する小径部覆工セグメントを順次組立て
ると共にシールド掘削機の掘進に従って順次組立てられ
る小径部覆工セグメントの外周面とトンネル掘削壁面と
の間に固化材を充填、固化させて所定長の小径トンネル
覆工部を施工する工程とからなることを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用及び効果】請求項１に係る発明によれば、大径ト
ンネル覆工部はシールド掘削機によって掘削されたトン
ネル掘削壁面に沿ってセグメントを組立てることにより
構築されている一方、小径トンネル覆工部は上記トンネ
ル掘削壁面から内径方向に一定の間隔を存してセグメン
トを組立てることにより構築され且つ該小径トンネル覆
工部とトンネル掘削壁面との間の空間部に固化材を充
填、固化させてなる構造としているので、シールド掘削
機を掘進しながら小径トンネル覆工部を施工すると共に
この小径トンネル覆工部の施工途上における所望のトン
ネル長さ部分に大径トンネル覆工部を連続的に施工し得
るトンネル覆工構造を提供でき、その上、小径トンネル
覆工部はトンネル掘削壁面に対して固化材充填層を介し
てトンネル中央部に施工されているので、円形断面に限
らず、馬蹄形断面、矩形状断面、長円形断面等の所望の
断面形状の覆工部とすることができる。

【００１０】さらに、請求項２に係る発明のように、大
径トンネル覆工部内に上記小径トンネル覆工部と同径の
内側トンネル覆工部を形成しておくことにより、あたか
も全線が小径トンネル覆工部の構造となって体裁のよい
外観を呈するばかりでなく、大径トンネル覆工部と内側
トンネル覆工部とで形成された内外二重構造の覆工間の
空間内に地下ケーブルの引き込みや換気設備等を外部に
露呈させることなく配設し得るものである。

【００１１】また、上記のようなトンネル覆工を構築す
るには請求項３に記載したように、シールド掘削機のテ
ール部内に妻型枠を装着し、この妻型枠の内周面に沿っ
て小径部覆工セグメントを組立てながらシールド機の掘
進に従って順次、後方に送りだすものであるから、所望
長の小径トンネル覆工部を能率よく施工し得ると共にこ
の覆工部を形成しながら該覆工部とトンネル掘削壁面と
の間の空間部にモルタル等の固化材を充填するので、該
固化材の固化層を介してトンネル掘削壁面に強固に支持
させた小径トンネル覆工部を施工できるものであり、そ
の上、妻型枠の内周面の形状を円形に限らず、馬蹄形そ
の他の所望形状に形成しておくことによってその形状に
応じた断面形状の小径トンネル覆工部を施工し得る。

【００１２】なお、固化材の注入は妻型枠に固化材充填
孔を穿設しておき、該充填孔を通じて機内側から上記組
立てられた小径トンネル覆工部とトンネル掘削壁面との
間の空間部に固化材を充填することによって確実且つ円
滑な充填が可能となるものである。

【００１３】さらに、この小径トンネル覆工部の施工途
上においてシールド掘削機がトンネル拡大計画位置に達
した時に、テール部内で上記妻型枠の前端面に大径部覆
工セグメントを組立てゝ妻型枠に一体に連結し、シール
ド掘削機の掘進に従ってテール部内で順次、上記大径部
覆工セグメントと同一径のこの大径部覆工セグメントを
接続しながら後方に送り出すことによってシールド掘削
機により掘削された壁面に沿って能率よく且つ所望長さ
の大径トンネル覆工部を施工し得る。この際、大径部覆
工セグメント内に小径トンネル覆工部の覆工セグメント
の前端が設けられているので、該小径部の覆工セグメン
トにシールド掘削機の推進反力をとって円滑にシールド
掘削機を掘進させながら大径トンネル覆工部を施工する
ことができる。

【００１４】また、小径トンネル覆工部から大径トンネ
ル覆工部に移行する際に、小径トンネル覆工部の前端外
周面に妻型枠を被嵌させた状態で一体的に埋設させるの
で、小径トンネル覆工部と掘削壁面との間に充填した固
化材が未硬化状態であっても妻型枠の後端面で固化材の
漏出を防止させながら大径トンネル覆工部の施工が連続
的に行えるものである。

【００１５】この大径部覆工セグメントの施工後、再
び、小径部トンネル覆工部の施工に移る際に、上記同様
にしてシールド掘削機のテール部の内周面に妻型枠を装
着、固定したのち、この妻型枠の内周面に沿って大径ト
ンネル覆工部の前端に一体に連結した小径部覆工セグメ
ントを組立て、シールド掘削機の掘進に従って順次組立
てられて後方に送りだされる小径部覆工セグメントの外
周面とトンネル掘削壁面との間に固化材を充填、固化さ
せることにより、所望長さの小径トンネル覆工部が能率
よく施工し得るものである。

【００１６】上記トンネル構築方法においては、妻型枠
をシールド掘削機のテール部内周面に一体に装着してお
き、小径トンネル覆工部の施工から大径トンネル覆工部
の施工に移る際に該妻型枠をトンネル掘削壁面内に押し
出して小径トンネル覆工部の前端外周面に被覆させた状
態で掘削壁面内に残置させたが、請求項４に係る発明に
おいては、所望長さの小径トンネル覆工部を施工する毎
に、同一の妻型枠を使用するところに特徴を有している
ものである。

【００１７】即ち、シールド掘削機のテール部内に妻型
枠を前後摺動自在に配設しておき、小径トンネル覆工部
の施工時には該妻型枠を小径部覆工セグメントの組立位
置であるテール部後端側に移動させてその内周面に沿っ
て上記方法と同様に小径部覆工セグメントを順次組立て
ることにより小径トンネル覆工部を施工していくもので
ある。この際、妻型枠に穿設している充填孔を通じて固
化材をトンネル掘削壁面とシールド掘削機から押し出さ
れる小径部覆工セグメントとの間の空間部に固化材を充
填するものであるが、妻型枠は上述したように、前後摺
動自在に配設されているので、この妻型枠をジャッキに
よって後方側に移動させることで上記充填した固化材を
押し固めることができ、強度的にも優れた小径トンネル
覆工部を築造することができる。

【００１８】さらに、所望長さの小径トンネル覆工部を
施工したのち大径トンネル覆工部を施工する際には、上
記妻型枠をシールド掘削機内側に前進させることによっ
て、テール部内の空間部を全面的に解放することがで
き、該テール部内に沿って大径部覆工セグメントの組立
てが円滑に行えるものである。その上、大径部覆工セグ
メントの組立て時においては、上記固化材層の前端面が
テール部側に露呈しているので、この固化材層の前端面
に該大径部覆工セグメントを一体に連結することがで
き、小径トンネル覆工部と強固に連なった大径トンネル
覆工部を簡単に施工し得るものである。

【００１９】また、上記いずれのトンネル築造方法にお
いても、請求項５に記載したように大径トンネル覆工部
の施工時にはその大径部覆工セグメントを１リング分組
立てる毎に既に施工した小径トンネル覆工部の前端面に
反力伝達部材をリング状に組立ながらこの反力伝達部材
にシールド掘削機の推進反力を支持させてシールド掘削
機を円滑に掘進させることができ、しかも、反力伝達部
材として上記小径部覆工セグメントと同一径のセグメン
ト材を用いることによって、大径トンネル覆工部の内側
にこれらの反力伝達部材による内側トンネル覆工部を能
率良く築造できるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、本発明の具体的な実施の形
態を図面について説明すると、図１は小径トンネル覆工
部Ａを施工中のシールド掘削機１の簡略縦断側面図であ
って、このシールド掘削機１はスキンプレート1aの開口
前端にカッターヘッド1bを回転自在に配設していると共
にスキンプレート1aのテール部1cの後端部内周面にテー
ルシール1dを全周に亘って装着してあり、さらに、テー
ル部1cの内周面に前後端面間の幅、即ち、トンネル長さ
方向の幅が小径トンネル覆工部Ａを形成するセグメント
のトンネル長さ方向の幅よりも大きく形成された妻型枠
２を着脱自在に装着している。

【００２１】この妻型枠２は図３に示すように、テール
部1cの周方向に沿って湾曲した一定厚みを有する平面矩
形状に形成されてあり、その前後端面の中央部間には固
化材充填孔2aを貫設していると共に後端面両側部に該妻
型枠２の湾曲方向に長いゴム製のチューブ体2b、2bを装
着し、これらのチューブ体2bに妻型枠２の前後方向に穿
設した圧力流体供給孔2cを連通させている。さらに、妻
型枠２の凹弧状に湾曲した内周面における後端部には両
側端面間に亘ってテールシール2dを装着している。そし
て、このように形成した妻型枠２を複数個、テール部1c
の後端部内周面に周方向に互いに連結することによりリ
ング状に組立て、その後端部外周面をテール部1cの上記
テールシール1dの内周面に圧接させている。なお、妻型
枠２、２同士の連結手段は、ボルトナットによって互い
に連結するセグメント同士の連結手段と同様である。

【００２２】上記妻型枠２においては各妻型枠２に固化
材充填孔2aとチューブ体2bとを設けたが、図４に示すよ
うに、前後端面の中央部間に固化材充填孔2aを設けた妻
型枠2Aと、後端面に湾曲方向に長いゴム製のチューブ体
2bを装着し且つこのチューブ体2bの前端面側から圧力流
体供給孔2cを連通させてなる妻型枠2Bとを形成し、これ
らの妻型枠2A、2Bを用いてテール部1cの後端部内周面に
周方向に互いに連結させることによりリング状に組立て
てもよい。この場合、図２に示すように、固化材充填孔
2aを有する妻型枠2Aを１個だけ用い、その他のリング状
部分をチューブ体2bを有する妻型枠2Bによって形成して
おくことが望ましい。なお、リング状に組立てた妻型枠
２をテール部1cの内周面に着脱自在に連結する手段とし
ては、適宜な連結部残21を使用すればよい。

【００２３】リング状に組立てられた妻型枠２の上記固
化材充填孔2aの開口前端には図１に示すように固化材供
給管３の先端が着脱自在に連結、連通していると共にこ
の固化材供給管３は機内から後方に延設され、既に施工
したトンネル覆工部内に移動自在に設置している固化材
圧送ポンプ４に連結している。一方、圧力流体供給孔2c
の前端開口部には機内に設置した加圧装置５が連結、連
通してあり、この加圧装置５から該供給孔2cを通じて圧
力流体を圧送することにより上記チューブ体2dを後方に
向けて膨張させるように構成している。

【００２４】さらに、シールド掘削機１のスキンプレー
ト1aには上記妻型枠２から前方に一定間隔を存して円環
状の固定壁1eが一体に固着してあり、この固定壁1eに周
方向に一定間隔毎に複数個の推進ジャッキ６を固定、支
持して、且つ推進ジャッキ６のロッドをリング状に組立
てた上記妻型枠２の内周面に沿って伸縮させるように構
成している。また、シールド掘削機１の上記カッターヘ
ッド1bはスキンプレート1aの前端部に張設した隔壁板1f
に回転自在に支持されていると共に図示していない適宜
な回転駆動機構によって回転駆動させられるように構成
している。

【００２５】上記カッターヘッド1bと隔壁板1fとの間の
空間部は掘削土砂取込室７に形成されてあり、この土砂
取込室７の下部に機内に設置したスクリューコンベア８
の下傾端開口部を臨ませていると共にこのスクリューコ
ンベア８の上傾端に設けた土砂排出口に排出管９の一端
を連結、連通させている。さらに、該排出管９の他端は
既に施工したトンネル覆工部内に移動自在に設置してい
る掘削土砂を細粒化するためのシルトミキサー10に接続
し、このシルトミキサー10の後端に接続した排土管路11
を通じて該排土管路11中に設けた土砂圧送ポンプ12によ
り掘削土砂を地上側に排出するように構成している。

【００２６】又、上記固化材圧送ポンプ４の吸引口側と
上記シルトミキサー10の一部間にセメントと掘削土砂の
一部との混合槽13を設けている管路13' を連結、連通さ
せ、混合槽13にセメントを供給すると共にシルトミキサ
ー10から掘削土砂の一部を取り込んでこれらの混合する
ことにより液状或いは可塑状の固化材14とし、該固化材
14を圧送ポンプ４によって供給管３を通じて妻型枠２の
固化材充填孔2aに供給するように構成している。なお、
上記混合槽13を設けることなく、モルタルよりなる固化
材を直接、固化材圧送ポンプ４に供給してもよい。15は
スキンプレート1aの適所に穿設した裏込材注入口で、ス
キンプレート1aの外周面の長さ方向に固着している注入
管16に連通してあり、この注入管16の開口後端から裏込
材17をシールド掘削機１によって掘削されたトンネル掘
削壁面Ｔに向かって注入するように構成している。

【００２７】図５は上記のように構成したシールド掘削
機１によってトンネルを掘削しながらその掘削壁面Ｔに
小径トンネル覆工部Ａを施工すると共に該小径トンネル
覆工部Ａの施工途上に大径トンネル覆工部Ｂを築造した
状態を示すもので、小径トンネル覆工部Ａはその外周面
と掘削壁面Ｔとの間の空間部に固化材層Ｃを充填させて
あり、大径トンネル覆工部Ｂはその内径が小径トンネル
覆工部Ａよりも大径であってその外周面を掘削壁面Ｔに
沿わせた状態にして施工されている。

【００２８】まず、上記小径トンネル覆工部Ａの施工方
法を説明すると、シールド掘削機１のテール部1c内周面
に着脱自在に装着したリング状の妻型枠２の内周面に沿
って複数個の小径部覆工セグメントａを周方向に接合、
連結することにより１リング分の小径トンネル覆工材A1
を組立て、この小径トンネル覆工材A1を既に組立てられ
た小径トンネル覆工材A1の前端に一体に接続すると共に
妻型枠２内に組立てた小径トンネル覆工材A1の前端面に
推進ジャッキ６のロッド端を押しつけて該ロッドを伸長
させることにより、小径トンネル覆工材A1に推進反力を
とってシールド掘削機１を掘進させる。

【００２９】シールド掘削機１のカッターヘッド1bによ
って掘削された土砂は、土砂取込室７に取り込まれたの
ちスクリューコンベア８から土砂排出管９を通じてシル
トミキサー10に搬入され、このシルトミキサー10によっ
て土砂が細粒化されたのち圧送ポンプ12により排土管路
11を通じて地上側に排出される。

【００３０】シールド掘削機１の掘進に従って妻型枠２
内の小径トンネル覆工材A1はその外周面を妻型枠２の内
周面に装着しているテールシール2dに摺接させながらト
ンネル掘削壁面Ｔ側に押し出され、該小径トンネル覆工
材A1の前端部外周面がテールシール2dに摺接した位置ま
で送りだされた時にシールド掘削機１を停止させて推進
ジャッキ６のロッドを収縮させ、再び、この小径トンネ
ル覆工材A1の前端面に連結させて１リング分の小径トン
ネル覆工材A1を妻型枠２の内周面に沿って組立てたのち
ロッドを伸長させてトンネル掘削壁面Ｔ側に送り出す。
そして、この小径トンネル覆工材A1を図６に示すように
シールド掘削機１の一定長のトンネル部掘削毎に順次掘
削壁面Ｔ側に送り出して所望長さの小径トンネル覆工部
Ａを形成する。

【００３１】この小径トンネル覆工部Ａの形成時におい
て、小径トンネル覆工材A1を妻型枠２の内周面に沿って
組立てるものであるから、この小径トンネル覆工材A1を
掘削壁面Ｔ側に送り出した時に、該小径トンネル覆工A1
の外周面と掘削壁面Ｔとの間にリング状の空間部が形成
される。この１リング分の小径トンネル覆工材A1を掘削
壁面Ｔ側に押し出す毎に該空間部にモルタル又はセメン
トと掘削土砂の一部との混合物よりなる固化材14を充
填、硬化させて肉厚の固化材層Ｃを形成し、この固化材
層Ｃを介してトンネル掘削壁面Ｔに小径トンネル覆工部
Ａを築造した構造とするものである。

【００３２】なお、トンネル掘削壁面Ｔにはシールド掘
削機１の掘進に従ってスキンプレート1aに設けた裏込材
注入口15から注入管16を通じて裏込材17が注入されて裏
込材層が設けられてあり、この裏込材層を介して上記固
化材層Ｃが設けられるものである。

【００３３】固化材14の充填はトンネル覆工部内に配設
している固化材圧送ポンプ４によって固化供給管３から
妻型枠２に穿設している充填孔2aを通じて行われ、小径
トンネル覆工材A1の外周面と掘削壁面Ｔとの間の空間部
に充填された固化材14はスキンプレート1aと妻型枠２の
内周面に設けているテールシール1d、2dによって機内側
に浸入するのを阻止されると共に妻型枠２の後端面に装
着しているチューブ体2bに加圧装置５の作動により圧力
流体を妻型枠２の供給孔2cを通じて供給することによっ
てチューブ体2bを後方に向かって膨張させ、その膨張圧
により充填した固化材14を圧密状となるように押圧す
る。なお、充填孔は小径部セグメントａに穿設してもよ
い。

【００３４】上記のようにして所望長さの小径トンネル
覆工部Ａを形成し、シールド掘削機１が大径トンネル覆
工部Ｂの築造位置に達すると、図７に示すように妻型枠
２の前端面と小径トンネル覆工部Ａの最前部の小径トン
ネル覆工材A1の前端面間を調整セグメント18によって連
結すると共にスキンプレート1aに対する妻型枠２の連結
を解き、さらに、該妻型枠２に設けている固化材充填孔
2aに対する固化材供給管３の連結を解いたのち、調整セ
グメント18の前面内周部に推進ジャッキ６のロッド端を
当接させ、該調整セグメント18を介して小径トンネル覆
工部Ａの前端面にシールド掘削機１の推進反力をとって
推進ジャッキ６のロッドを伸長させることによりシール
ド掘削機１を掘進させる。

【００３５】このシールド掘削機１の掘進によって妻型
枠２が固化材層Ｃの前端面にその後端面を密着させた状
態でシールド掘削機１から後方側に送り出され、該妻型
枠２の前端部外周面がスキンプレート1aのテールシール
1dに摺接する位置までシールド掘削機１が一定長、掘進
するとその掘進を停止させる。次いで、図８に示すよう
に、推進ジャッキ６を前方に引き戻したのち、複数個の
大径部覆工セグメントｂを周方向に接合、連結すること
により１リング分の大径トンネル覆工材B1を組立て、こ
の大径トンネル覆工材B1の後端面を調整セグメント18の
前面外周部に一体に接続させると共にこの大径トンネル
覆工材B1の内周面に沿って上記小径覆工セグメントａと
同一内外径で且つトンネル長さ方向の幅が大径部覆工セ
グメントｂと同一である反力伝達部材19を複数個、周方
向に互いに連結すると共に調整セグメント18の前面内周
部に一体的に接続してリング状に組立て、この反力伝達
部材19の前端面にシールド掘削機１の推進反力をとって
シールド掘削機１を掘進させる。

【００３６】シールド掘削機１が１リング分の大径トン
ネル覆工材B1と同一長、掘進する毎に図９に示すように
１リング分の大径トンネル覆工材B1と反力伝達部材19と
を組立て且つ先に組立てた大径トンネル覆工材B1と反力
伝達部材19の前面にそれぞれ順次一体に接続することに
より所定長さの大径トンネル覆工部Ｂを施工する。この
際、シールド掘削機１の掘進に従ってトンネル掘削壁面
Ｔの内周面に沿って押し出される大径トンネル覆工材B1
と掘削壁面Ｔとの間の隙間に、スキンプレート1aに設け
た裏込材注入口15から注入管16を通じて裏込材17を注入
して裏込材層を設けるものである。こうして築造された
大径トンネル覆工部Ｂは、その内側に反力伝達部材19に
よる小径トンネル覆工部Ａと同一断面形状の内側トンネ
ル覆工部Ｄが形成され、大径トンネル覆工部Ｂが外側と
する内外二重構造のトンネル覆工部が形成される。な
お、反力伝達部材として、小径部覆工セグメントを兼用
することも可能である。

【００３７】なお、この内外二重構造のトンネル覆工
は、該大径トンネル覆工部Ｂの施工後において、内側ト
ンネル覆工部Ｄを互いにボルト・ナットによって連結し
ている反力伝達部材19を分解、撤去することにより大径
トンネル覆工部Ｂのみとし、図５に示すように小径トン
ネル覆工部Ａから外径方向に拡がった空間部を露出させ
た構造としてもよい。

【００３８】この大径トンネル覆工部Ｂの施工後、再
び、小径トンネル覆工部Ａの施工に移るには、図10に示
すように、大径トンネル覆工材B1と反力伝達部材19との
前端面間に調整セグメント18をリング状に組立てゝこの
調整セグメント18を介して大径トンネル覆工材B1と反力
伝達部材19とを連結したのち、シールド掘削機１のテー
ル部1cの内周面に妻型枠２を着脱自在に連結し、次い
で、図11に示すように、妻型枠２の内周面に沿って複数
個の小径部覆工セグメントを周方向に接合、連結するこ
とにより１リング分の小径トンネル覆工材A1を組立てゝ
該小径トンネル覆工材A1の後端面を調整セグメント18の
前面内周部に接続させ、しかるのち、小径トンネル覆工
材A1の前端面に推進ジャッキ６のロッド端を当接させて
反力伝達部材19の前端面側にシールド掘削機１の推進反
力をとった状態にして推進ジャッキ６のロッドを伸長さ
せることによりシールド掘削機１を掘進させる。

【００３９】以下、上述した小径トンネル覆工部Ａの施
工方法と同様にして、シールド掘削機１が１リング分の
小径トンネル覆工材A1と同一長、掘進する毎に図12に示
すように１リング分の小径トンネル覆工材A1を組立て且
つ先に組立てた小径トンネル覆工材A1の前面に一体に接
続して妻型枠２のテールシール2dに摺接させながらシー
ルド掘削機１の掘進に従って順次、掘削壁面Ｔ側に押し
出していくことにより所定長さの小径トンネル覆工部Ａ
を施工するものである。この際、１リング分の小径トン
ネル覆工材A1を掘削壁面Ｔ側に押し出す毎に掘削壁面Ｔ
と該小径トンネル覆工材A1との間の空間部にモルタル又
はセメントと掘削土砂の一部との混合物よりなる固化材
14を充填、硬化させて固化材層Ｃを形成するものであ
る。

【００４０】以上のようにして、シールド掘削機１によ
り掘削されるトンネル内に小径トンネル覆工部Ａを施工
しながらその施工途中における所定位置に大径トンネル
覆工部Ｂを施工するものであるが、このトンネル築造方
法においては小径トンネル覆工部Ｂを施工する際に、妻
型枠２をシールド掘削機１のテール部1c内周面に着脱自
在に装着しておき、小径トンネル覆工部Ａから大径トン
ネル覆工部Ｂの施工に移る際に、テール部1cから連結を
解いて該妻型枠２を小径トンネル覆工部Ａと一体的にト
ンネル掘削壁面Ｔ側に押し出して掘削壁面Ｔと小径トン
ネル覆工部Ａとの間に残置させたが、このように妻型枠
２を残置させることなく、同一の妻型枠２を使用して小
径トンネル覆工部Ａと大径トンネル覆工部Ｂとを施工す
る方法について次に説明する。

【００４１】図13はその方法を実施するためのシールド
掘削機１を示すもので、上記方法で使用したシールド掘
削機１において、妻型枠２をスキンプレート1aのテール
部1cの内周面に着脱自在に装着することなく、推進ジャ
ッキ６を固定した固定壁1eの外周部数個所において、推
進ジャッキ６の外周方に妻型枠２の前後動ジャッキ20を
固定し、これらのジャッキ20のロッドの先端にテール部
1cの内周面に沿ってリング状に配設した妻型枠２の前端
面を一体に連結、固着してなるものである。その他の構
造は上記シールド掘削機１と同一であるので、同一符号
を付してその説明を省略する。また、妻型枠２の構造も
同じである。

【００４２】このシールド掘削機１によって掘削された
掘削壁面Ｔに小径トンネル覆工部Ａを施工するには、先
ず、前後動ジャッキ20のロッドを伸長させて妻型枠２を
テール部1cにまで移動させ、その外周面にテール部1cの
テールシール1dを摺接させた状態にする。この状態にし
て妻型枠２の内周面に沿って上記方法と同様に小径トン
ネル覆工用セグメントを組立て１リングの小径トンネル
覆工材A1を形成したのち、該小径トンネル覆工材A1の前
端面に推進反力をとってシールド掘削機１を掘進させ、
小径トンネル覆工材A1の前端部外周面がテール部1cのテ
ールシール1dに達した位置までシールド掘削機１が掘進
すると、再び、妻型枠２の内周面に沿って小径トンネル
覆工材A1を組立てゝ先に組立てた小径トンネル覆工材A1
の前端面に連結し、以下、同様にしてシールド掘削機１
の一定長の掘進毎に小径トンネル覆工材A1を順次接続し
ていくことにより一定長の小径トンネル覆工部Ａを施工
するものである。

【００４３】この小径トンネル覆工部Ａの施工時に、上
記方法と同様に掘削壁面Ｔの内周面に沿って裏込材17を
注入すると共に該裏込材層を設けた掘削壁面Ｔと小径ト
ンネル覆工材A1との間の空間部に固化材14を充填して固
化材層Ｃを構成する。この際、固化材14の充填は、妻型
枠２に穿設している充填孔2aの前端開口部に可撓性を有
する固化材供給管３を連結しておき、この固化材供給管
３に圧送ポンプ４によって上記方法と同様にモルタル又
はセメントと掘削土砂の一部との混合物からなる固化材
を圧送ことによって行われる。なお、妻型枠２はジャッ
キ20のロッドを伸長させることによって充填した固化材
14をその後端面で強制的に圧密することができるので、
その後端面にチューブ体2bを必ずしも装着しておく必要
はない。

【００４４】上記のようにして所定長さの小径トンネル
覆工部Ａを施工したのち大径トンネル覆工部Ｂの施工に
移るには、固化材層Ｃの硬化後、ジャッキ20のロッドを
収縮させて妻型枠２をシールド掘削機１の前方側に移動
させ、待機させておくと共にその移動によって得られた
テール部1c内の空間部に該テール部1cのテールシール1d
に圧着させてセグメントを互いに周方向に連結すること
により１リングの大径トンネル覆工材B1を組立てると共
にこの大径トンネル覆工材B1の後端面を上記固化材層Ｃ
の前端面に一体に接続させた状態とする。

【００４５】さらに、この大径トンネル覆工材B1の内周
面に沿って上記小径覆工セグメントと同一内外径で且つ
トンネル長さ方向の幅が大径部覆工セグメントと同一で
ある反力伝達部材19を複数個、リング状に連結し、その
後端面を既に施工されている上記小径トンネル覆工部Ａ
の前端面に直接、当接させた一体に連結させた状態と
し、この反力伝達部材19の前端面にシールド掘削機１の
推進反力をとってシールド掘削機１を掘進させる。そし
て、シールド掘削機１が１リング分の大径トンネル覆工
材B1と同一長、掘進する毎に１リング分の大径トンネル
覆工材B1と反力伝達部材19とを組立て且つ先に組立てた
大径トンネル覆工材B1と反力伝達部材19の前面にそれぞ
れ順次一体に接続することにより所定長さの大径トンネ
ル覆工部Ｂを施工するものである。

【００４６】この際、上記方法と同様にシールド掘削機
１の掘進に従ってトンネル掘削壁面Ｔの内周面に沿って
押し出される大径トンネル覆工材B1と掘削壁面Ｔとの間
の隙間に、スキンプレート1aに設けた裏込材注入口15か
ら注入管16を通じて裏込材17を注入して裏込材層を設け
るものである。こうして築造された大径トンネル覆工部
Ｂは、その内側に反力伝達部材19による小径トンネル覆
工部Ａと同一断面形状の内側トンネル覆工部Ｄが形成さ
れ、大径トンネル覆工部Ｂが外側とする内外二重構造の
トンネル覆工部が形成されるが、この内側トンネル覆工
部Ｄは上記方法と同様に分解、撤去してもよい。

【００４７】この大径トンネル覆工部Ｂの施工後、再
び、小径トンネル覆工部Ａの施工に移るには、大径トン
ネル覆工材B1と反力伝達部材19との前端面間に上記方法
と同様に調整セグメント（図示せず）をリング状に組立
てると共にジャッキ20のロッドを伸長させて妻型枠２を
テール部1cの内周面側まで移動させたのち、該妻型枠２
の内周面に沿って複数個の小径部覆工セグメントを周方
向に接合、連結することにより１リング分の小径トンネ
ル覆工材A1を組立てゝ該小径トンネル覆工材A1の後端面
を調整セグメントの前面内周部に接続させ、しかるの
ち、小径トンネル覆工材A1の前端面に推進ジャッキ６の
ロッド端を当接させて反力伝達部材19の前端面側にシー
ルド掘削機１の推進反力をとった状態にして推進ジャッ
キ６のロッドを伸長させることによりシールド掘削機１
を掘進させる。

【００４８】以下、上述した小径トンネル覆工部Ａの施
工方法と同様にして、シールド掘削機１が１リング分の
小径トンネル覆工材A1と同一長、掘進する毎に１リング
分の小径トンネル覆工材A1を組立て且つ先に組立てた小
径トンネル覆工材A1の前面に一体に接続して妻型枠２の
テールシール2dに摺接させながらシールド掘削機１の掘
進に従って順次、掘削壁面Ｔ側に押し出していくと共に
掘削壁面Ｔと該小径トンネル覆工材A1との間の空間部に
固化材14を充填して所定長さの小径トンネル覆工部Ａを
施工するものである。

【００４９】以上のいずれのトンネル築造方法において
も使用する妻型枠２としては、シールド掘削機１のテー
ル部1cの内周面に沿って複数個を組立てることにより外
周面は円形状に形成されるが、内周面は必ずしも円形で
ある必要はなく、図14に示すような断面馬蹄形状や図15
に示すように長円形状、図16に示すように矩形状になる
ように各妻型枠２の内面側を形成しておいてもよい。こ
のような内周面の断面形状に形成しておけば、その内周
面に沿って小径トンネル覆工用セグメントを組立てるこ
とにより、同一断面形状の小径トンネル覆工部A'を施工
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド掘削機の簡略縦断側面図、

【図２】そのテール部の内周面に沿って装着した妻型枠
の背面図、

【図３】妻型枠の内周面側から見た状態の斜視図、

【図４】別な構造の妻型枠の内周面側から見た状態の斜
視図、

【図５】小径トンネル覆工部と大径トンネル覆工部とを
施工している状態の簡略縦断側面図、

【図６】小径トンネル覆工部を施工中の簡略縦断側面
図、

【図７】小径トンネル覆工部から大径トンネル覆工部に
移る場合の簡略縦断側面図、

【図８】大径トンネル覆工部の施工を開始した状態の簡
略縦断側面図、

【図９】大径トンネル覆工部を施工中の簡略縦断側面
図、

【図１０】大径トンネル覆工部から小径トンネル覆工部
に移る場合の簡略縦断側面図、

【図１１】小径トンネル覆工部の施工を開始した状態の
簡略縦断側面図、

【図１２】小径トンネル覆工部を施工中の簡略縦断側面
図、

【図１３】別なトンネル築造方法を説明するための簡略
縦断側面図。

【図１４】馬蹄形状の妻型枠の縦断正面図、

【図１５】長円形状の妻型枠の縦断正面図、

【図１６】矩形状の妻型枠の縦断正面図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ２ 妻型枠 2a 固化材充填孔 ３ 固化材供給管 ６ 推進ジャッキ 14 固化材 18 調整セグメント A1 小径トンネル覆工材 B1 大径トンネル覆工材 Ａ 小径トンネル覆工部 Ｂ 大径トンネル覆工部 Ｃ 固化材層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 背野 康英 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 鈴木 憲治 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 三澤 孝史 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (72)発明者 今井 健一 大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号 株式会社奥村組内 (56)参考文献 特開 昭60−80697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−102088（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 11/08 E21D 11/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘削機によって掘削されたトン
   ネル掘削壁面に沿って大径部覆工セグメントを組立てる
   ことにより形成された大径トンネル覆工部と、上記シー
   ルド掘削機によって掘削されたトンネル掘削壁面から内
   径方向に一定の間隔を存して小径部覆工セグメントを組
   立て且つこの小径部覆工セグメントと上記トンネル掘削
   壁面との間の空間部に固化材を充填、固化させることに
   より形成された小径トンネル覆工部とからなり、これら
   の大径トンネル覆工部と小径トンネル覆工部とはトンネ
   ル長さ方向に連続していることを特徴とするトンネル覆
   工構造。
2. 【請求項２】 上記大径トンネル覆工部内に上記小径ト
   ンネル覆工部と同径の内側トンネル覆工部が形成され、
   該内側トンネル覆工部の両端を大径トンネル覆工部の両
   端側の小径トンネル覆工部に接続させていることを特徴
   とする請求項１記載のトンネル覆工構造。
3. 【請求項３】 シールド掘削機のテール部内に妻型枠を
   装着し、この妻型枠の内周に沿って小径部覆工セグメン
   トを順次組立てると共に妻型枠後方の該小径トンネル覆
   工部の外周面とトンネル掘削壁面との空間部に固化材を
   充填、固化させて所定長の小径トンネル覆工部を施工す
   る工程と、この小径トンネル覆工部の施工後、シールド
   掘削機のテール部内で上記妻型枠と小径トンネル覆工部
   の前端とを連結させ、妻型枠をテール部から切り離した
   のち小径トンネル覆工部にシールド掘削機の推進反力を
   支持させた状態で該妻型枠の前端側に大径部覆工セグメ
   ント順次を組立てることによりトンネル掘削壁面に沿っ
   て所定長さの大径トンネル覆工部を施工する工程と、こ
   の大径トンネル覆工部の施工後、再びシールド掘削機の
   テール部内に妻型枠を装着したのち、該妻型枠の内周面
   に沿って上記大径トンネル覆工部の前端に一体に連結す
   る小径部覆工セグメントを順次組立てると共に妻型枠後
   方の小径部覆工セグメントの外周面とトンネル掘削壁面
   との間に固化材を充填、固化させて所定長の小径トンネ
   ル覆工部を施工する工程とからなることを特徴とするト
   ンネル構築方法。
4. 【請求項４】 シールド掘削機のテール部内に妻型枠を
   前後摺動自在に配設し、この妻型枠の内周に沿って小径
   部覆工セグメントを順次組立てると共に該小径トンネル
   覆工部の外周面とトンネル掘削壁面との間に固化材を充
   填、固化させて所定長の小径トンネル覆工部を施工する
   工程と、この小径トンネル覆工部の施工後、上記妻型枠
   をシールド機の機内側に前進移動させたのち、小径トン
   ネル覆工部にシールド掘削機の推進反力を支持させた状
   態でシールド掘削機のテール部内で上記固化材の固化層
   前端面に一体に接続する大径部覆工セグメントを順次組
   立てることによりトンネル掘削壁面に沿って所定長さの
   大径トンネル覆工部を施工する工程と、この大径トンネ
   ル覆工部の施工後、シールド掘削機のテール部側に上記
   妻型枠を移動させて再びこの妻型枠の内周面に沿って上
   記大径トンネル覆工部の前端部内周側に一体に連結する
   小径部覆工セグメントを順次組立てると共にシールド掘
   削機の掘進に従って順次組立てられる小径部覆工セグメ
   ントの外周面とトンネル掘削壁面との間に固化材を充
   填、固化させて所定長の小径トンネル覆工部を施工する
   工程とからなることを特徴とするトンネル構築方法。
5. 【請求項５】 大径トンネル覆工部の施工時に、先に施
   工した小径トンネル覆工部の前端面に反力伝達部材を順
   次連結してこの反力伝達部材にシールド掘削機の推進反
   力を支持させながらトンネル掘削機を掘進させると共に
   該反力伝達部材によって大径トンネル覆工部内に上記小
   径トンネル覆工部と同径の内側トンネル覆工部を形成す
   ることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のトン
   ネル構築方法。