JPH01275895A - 場所打ちライニング・シールド推進工法における掘削方法、ライニング形状および掘削装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ○産業上の利用分野 この発明は、場所打ちライニング・シールド推進工法に
関するものである。

０従来技術およびその問題点 従来の技術としては、トンネル断面の掘削並びにライニ
ングの形状が円形である。

セグメントを用いるシールド工法でば、掘削してセグメ
ントを組み立てながらトンネルを造るものであり、土質
などの変化や掘削方法などによりシールドが上下、左右
に蛇行する。

これを防止するため、異型セグメント（蛇行修圧用セグ
メント）・を用意し直線に掘進できるようこの異型セグ
メント（蛇行修正用セグメント）を使用する必要があり
、円形以外の断面形状では構造、施工性、工事費に問題
があり採用できない。

場所打ちライニングでは、ライニングの形状を任意とす
ることができるが、一般にシールド工事が行なわれる柔
らかい地盤ではトンネル断面に外力が作用し、コンクリ
ート・ライニング内に補強鉄筋が必要である。従って、
場所打ちライニング・シールド推進工法の施工にあたり
、ライニング内に補強鉄筋を組み立てる作業時間がかか
りシールドの推進能率を著しく低下させることの問題点
がある。

Ｏ上記問題′点を解決するための手段 本発明は、シールド機の掘削形状並びにライニング形状
を卵形（上下方向または左右方向の直径を増大させた円
形状）にして外力により発生する曲げモーメントを小さ
くして、ラニイング補強の鉄筋を不必要とし、その結果
、シールド推進作業から鉄筋の組み立て作業を不必要と
して推進能率の向上を図るものである。

Ｏ実施例 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の掘削方法を実施するための掘削装Ｎ
（シールド機）１の大略を示し、シールド機１のスキン
プレート２の断面形状を卵形（縦方向または横方向のい
ずれかの直径を長くした形状、実施例では縦方向（上下
方向）を長くして直立卵形として）とする。第２図にお
いて、Ｒは掘削断面の外周縁である。回転カッター３は
従来装置と同様に円形である。

上記の回転カッター３による掘削断面は、第２図にＰで
示すごとく円形であるが、本発明の実施にあたっては第
２図の斜線部分Ｑを掘削する必要があるが、回転カッタ
ー３にオーバーカッター４を付加することにより、この
目的を達成する。第３図および第４図にて、オーバーカ
ッター４は回転カッター３に出退自在に内蔵し、油圧シ
リンダ５によりオーバーカッター４を伸縮させ、伸縮量
を円周の所定位置に対応させて自動制御する制御機構（
マイコン）を設ける。なお第３因においては、オーバー
カッター４を回転カッター３のすべての翼に設けたが、
一部の翼にのみオーバーカッター４を装備してもよいも
のである。

なお、オーバーカッター４を卵形シールドで使用するに
は耐久性とオーバーカット量が不足することが考えられ
るので第４図に示す支持部材（オーバーカッター先端支
持金具）６と該オーバーカッター先端支持金具６と係合
する溝を有する案内部材（支持金具受はレール）７を設
ける。

オーバーカッター４に取付けた先端支持金具６は、常に
支持金具受はレール７の溝内にあり、オーバーカッター
の伸縮量を定めると共にオーバーカッターに作用する地
山の力に対してオーバーカッター先端の支持点の役割り
をはたす、もちろんオーバーカッターの伸縮の主たる作
用力は従来技術の油圧シリンダ５である。

第５図および第６図を参照して掘削作業を説明する。

このオーバーカッターを装備したカッター４により卵形
に掘削し、１区間長（０，９〜１．２ｍ　：後述する内
型枠１リングの輻）Ｉ進すると第５図で示すシールド機
後部のテール部で外面の形状が卵形の型枠９を組立て、
テール部のスキンプレート８と型枠９と妻型枠１０と先
に打設されたコンクリート１１とに囲まれた空間にコン
クリート１２を打設する。第５図において、１３はコン
クリート打設管である。

コンクリート打設完了後、妻型枠ｌＯでコンクリートを
加圧養生しつつ、型枠９にシールド掘進の反力をとり再
び掘進を行うのは従来の技術と同様である。

次に円形断面トンネルと、卵形断面トンネル（中心水平
長１．０に対して中心垂直長１．０５〜１．１５）に作
用する荷重条件を同一にしてトンネル断面に発生する応
力と、応力度パターンを解析し、断面強度の比較検討を
行った。

第７図は円形断面の形状ならびにトンネル断面に作用す
る作用荷重で、ａは上部荷重（土圧・水圧）、ｂは側方
荷重（土圧・水圧）、ｃは底盤反力荷重である。

第８図は円形断面に発生する応力のダイヤグラムである
。ｆは曲げモーメント、ｇは軸力を示す。

この結果より発生する応力度のパターンを検討するとく
例として断面の天頂で検討する。）曲げモーメント・・
・・・・Ｍ＝１５．１ｔ・璽／ｍ軸　　力　　　　　　
　　・・・・・・Ｎ　＝　７４．４　　ｔ／＋＊（ｅは
部材中心から、合力の作用点までの距離） 直径６ｍ級のトンネルのライニング厚さは０．３ｍ〜０
．４ｍ程度であり、部材（トンネルライニングのコンク
リート）に引張応力度が作用しないための条件は、合力
の中心が部材のミドルサード内ｍ以下でなければならな
い。

然るに解析結果のｅは０．２０ｍであり、合力の中心は
ミドルサードに入らない。この結果トンネルライニング
コンクリートには引張応力度が作用するので、コンクリ
ートの補強に鉄筋や鉄骨等が必要であることがわかる。

第９図は卵形断面の形状ならびに第８図と同じ大きさの
作用荷重である。

第１０図は、卵形断面に発生する応力のダイヤグラムで
、ｆが曲げモーメント、ｇが軸力を示す。

応力度パターンを検討すると、最も補強が必要と考えら
れる断面は下端で、この部分では、曲げモーメント・・
・・・・Ｍ　＝　２．３　ｔ１／ｍで合力の中心はミド
ルサード内にある。故に卵形断面では引張応力度が作用
せず、鉄筋・鉄骨等は不必要である。

本発明の特徴を列挙すると次の通りである。

卵形の断面形状を有するシールド機は従来の円形シール
ド機に比べて直進方向維持性およびローテーション防止
力が向上する。

オーバーカッターに装置した先端支持金具とスキンプレ
ートに装置した支持金具受はレールの装置は従来技術の
才゛−パーカッターに比べて、掘削量、能力の向上並び
に確実な伸縮性を保障する。

卵形のライニングはライニング断面に引張応力度を発生
させず補強鉄筋を不要にして、場所打ちライニング工法
において従来工法に比べ１サイクル施工時間を短縮し、
掘進速度を著しく向上させる。

その他従来工法の円形断面に比べて鉄道用のシールドで
は無駄なスペースの減少、下水道シールドでは水理特性
上有利である等の利点がある。

○発明の効果 本願発明の掘削方法は、従来の円形シールド方式に比べ
、直進方向維持特性およびローテーション防止力が向上
する。

本願発明の卵形のライニングは、ライニング断面に引張
応力度を発生させず補強鉄筋を不要にして、場所打ちラ
イニング工法において従来工法に比べ１サイクル施工時
間を短縮し掘進速度を著しく向上させる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の掘削装置の大要を示す略図で、ａ図は
正面図、ｂ図は側面図である。第２図は本発明により掘
削するトンネルの断面形状を示す説明図、第３図はオー
バーカッターの支持ガイド機構を有する掘削装置の略図
で、ａ図は正面図、ｂ図は縦断面図。第４図は第３図す
図にＡで示す部分拡大図である。 第５図は、本発明の掘削方法を適用した掘削状態を示す
トンネル長手方向の縦断面図、第６図は同じくトンネル
横断方向の断面図、ｂ図は第５図８２−８２線による断
面図である。 第７図・および第８図は、従来の円形断面トンネルの作
用を示す説明図である。第９図はおよび第１０図は本発
明による卵形断面トンネルの作用効果を示す説明図であ
る。 １・・・…シールド機 ２・・・・・・スキンプレート ３・・・・・・回転カッター ４・・・・・・オーバーカッター ５・・・・・・油圧シリンダ ６・・・・・・支持部材 （オーバーカッター先端支持金具） ７・・・・・・案内部材 （支持金具受はレール） 第１図 第２３　　　　　　第４図 第３図 第５図 第６図 （ａ）　　　　　　　　　（ｂ） 第７図　　　　　　　第９図 第８図　　　　　　　第１０図 Ｑ：と部属１にた。水ａ）９：軸力 ｂ：　イ貝１１方＠１Ｌ（丸ＪＬ、水窪）　　　　　　
ｆｅａｔ丁”モ、−メントＣ：　底普及力堝ｔ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）場所打ちライニング・シールド推進工法において
   、トンネル断面形状を卵形としたことを特徴とする掘削
   方法。
2. （２）場所打ちライニング・シールド推進工法において
   、ライニングの外周縁および内周縁の形状を卵形とした
   ことを特徴とするライニング形状。
3. （３）場所打ちライニング・シールと推進工法による掘
   削装置において、回転カッターにオーバーカッターの伸
   縮をトンネル断面円周の所定位置に対応させてその伸縮
   量を自動制御する制御機構を設け、トンネル掘削の断面
   形状を卵形としたことを特徴とする掘削装置。
4. （４）場所打ちライニング・シールド推進工法による掘
   削装置において、回転カッターにオーバーカッターの伸
   縮させる油圧シリンダーの伸縮量をトンネル断面円周の
   所定位置に対応させて自動制御する制御機構を設け、オ
   ーバーカッターの先端部に装置した支持部材およびスキ
   ンプレートに固定され前記支持部材と係合するガイド溝
   を有する案内部材とを含む支持ガイド機構を設け、トン
   ネル掘削の断面形状を卵形としたことを特徴とする掘削
   装置。