JPH0194199A - 地中にコンクリート覆工体を構築する方法およびその構築に用いられる粗骨材入りセグメント - 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） 本発明は地中にコンクリ−］・覆工体を構築する方法お
よびそのコンクリート覆工体の構築に用いられる粗骨材
入りセグメントに関する。

（従来技術およびその問題点） 従来、地中に横坑や立坑を構築するにあたっては、例え
ば第５図に示す如く、地中を掘進するシールド機１００
の内部後方のシールド筒１０１の内部で、例えば鋼製あ
るいはコンクリ−１〜製のセグメン１へ１０２を組み立
ててこれを筒状に形成し、この組立形成されたセグメン
１へ筒１０２にシールド機１００に設けられたシールド
ジヤツキ１０３の推力の反力をとり、シールド機１００
の前面の切羽を掘削し、ずりを排出しつつシールド機１
００を前進せしめている。

そして、セグメントと掘削横坑の間隙（テールボイド）
１０４に、例えばセグメン１〜に予め設けられであるグ
ラウト孔１０５より裏込注入材を充填している。

しかし、この方法ではセグメン１〜の製作費が高価であ
るとともに、セグメントの重量が大きいので、地上から
シールド筒内に運搬し組立てるのに困難が伴っていた。

加えてセグメントは数片に分かれているので、セグメン
トの継手より漏水もあり、例えば電力通信用あるいは地
下鉄道等の横坑本来の使用目的を阻害することもあった
。

そこで、上記欠点を改善した他の従来例が存在するが、
この例では、第６図に示Ｊように、シールド機２００の
シールド外筒２０１の後部内側と筒状セグメン１〜２０
３との間に環状体２０２を配設するものである。そして
、この環状体２０２は、シールド機２００に固定された
調整ジヤツキ２０３に連結され、かつこの環状体２０２
を貫通し、筒状セグメント２０３の外周面と掘削された
横坑の内周面との間にコンクリートを打設するためのコ
ンクリート圧送管２０６を配置した構成となっている。

この構成においてはシールド＠　２００の掘進に従い、
このシールド機２００が掘削形成する横坑２０４とセグ
メント２０３０間の空間２０５に生コンクリートが圧送
管２０６より圧送され、この空間２０５を完全に充填し
、かくして筒状のコンクリート覆工体２０７が形成され
、横坑が築造される。

しかしながら、この方法は上記空間２０５が狭隘なだめ
、鉄筋等の補強材が配置されないが、または少量の配置
しかできず、この筒形コンクリ−１〜覆工体に地中力が
作用する時、対応できず破壊するおそれがある。さらに
これに対抗するために、同圧送コンクリートに特殊な鋼
繊維等を混入する場合があるが、この鋼繊維等は高価で
あり、かつその繊維混入コンクリートは強度が小さく軟
弱な地盤では強度上不利であるという問題白がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題を解決するものであって、その
目的とするところは、地中に立坑や横坑等を覆工するに
あたり好適な補強材を自在に使用できる粗骨材入りセグ
メントを用いたコンクリート覆工体の構築方法およびそ
の粗骨材入りセグメントを提供することにある。

すなわち、本発明は上記目的を達成する！こめに、地中
に形成された坑内に粗骨材入りセグメンＩ・を必要型状
に組み立て、この組立体とそれに配設された型枠内（充
填部を内と呼・Ｓ；）にモルタルの如き充填物注入用の
注入手段を介して充填物を圧入充填して地中にコンクリ
ート覆工体を構築することを特徴としている。

また、粗骨材入りセグメントは、枠体内に補強材が設け
られるとともに、内部に粗骨材が入れられ、かつ前記枠
体に前記粗骨材の抜は落ち防止兼補強用の網状体が設け
られ、かつ前記枠体と配設された型枠内に充填物が充填
されて成ることを要旨としている。

（作用） 地中に形成された坑内において、シールド筒内で組立て
られる粗骨材入りセグメントは、例えば一対の妻板と側
板により棒状に形成され、同相骨材入りセグメントの内
外面には粗骨材脱落防止と補強材兼用の網状体が取り付
けてあり、かつ必要に応じて鉄筋ないしは鋼線等からな
る補強材を配置し、この粗骨材入りセグメントと、配設
された型枠内に同時にモルタルの如き充填物を充填する
ごとによりトンネル覆工用のコンクリート覆工体が構築
されるものである。

（実施例） 以下、図面に沿って本発明の一実施例を説明覆る。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中１はシー
ルドであり、このシールド１は、鋼板等よりなり、かつ
筒状を呈するとともに、前方部内に隔壁２ａが形成され
たシールド筒２と、このシールド１を推進させるシール
ドジヤツキ３とを備えている。しかして、隔壁２ａの略
中央部にはその部分に設けられた軸受４を介しカッター
回転軸５が貫設され、このカッター回転軸５の前端には
切羽を掘削するための回転カッター６が正逆回転自在に
設けられている。なお、カッター回転軸５の後方側は特
に図示されていないが、ラック、ビニオン等からなる回
転伝達機構を介し駆動モータと連結され、これによって
カッター回転軸５、ひいては回転カッター６が回転駆動
される。

また、２りはシールド筒２の後方のシールド後部筒、７
は隔壁２ａの下方に前端が連結された、例えばスクリュ
ーコンベヤ等からなる排土装置であり、回転カッター６
で切削された切羽の土砂はシールド１の進行に伴い切羽
室８よりこの排土装置７を介し坑内側へ排出される。

さらに、９はシールド１の進行によって順次継ぎ足され
る筒状の型枠、１０は型枠９の前端に設けられたシール
ドジヤツキ３０反力受けである。また、１１Ａは横坑の
内周側と型枠９の外周側との間に設けられる筒状のコン
クリート覆工体であり、このコンクリ−１〜覆工体１１
Ａは詳しくは後述する粗骨材入りセグメント１１を主体
として構成される。

すなわち、粗骨材人すセグメン！・１１はコンクリ−１
〜覆工体１１Ａとなる前段階の部材をなし、シールド後
部筒２ｂの内側部分で組み立てられ、この粗骨材入りセ
グメント１１内に型枠９に貫設された充填物注入用の注
入管１２を介しモルタルの如き充填材が注入される。１
３は粗骨材入りセグメント１１の前方に設けられた開環
状形の仕切板で、この仕切板１３は注入される充填物漏
出防止のためにシールド後部筒２ｂの内側面と型枠９の
外側面との間において、例えばシール１４等を取り付け
ることにより水密に構成されている。また、シールド後
部筒２ｂの内側および粗骨材入りセグメント１１と型枠
９０間にそれぞれスペーサー１５を適当に設けてそれぞ
れの間隔を保持している。さらに、仕切板１３の前方と
隔壁２ａとの間には伸縮自在の適数の調整ジヤツキ１６
が設けられ、この調整ジヤツキ１６はシールド１の前進
に伴い仕切板１３を適当に保持するように伸長する。

その他、第１図中１２ａは注入管１２に設けられた管路
開閉用の弁、１２１）は注入管１２に対し取外し自在の
充填物注入用の管である。また、Ｇは地山である。

第２図（ア）は粗骨材入りセグメント１１の構成を示す
。この粗骨材人すセグメン１〜１１は、正面から見ると
弓型をなすとともに鋼材などがらなり、かつ互いに離間
して対向配置された一対の妻板１７と、これらの妻板１
７の端部に設けられ、かつ対向した妻板１７を連結する
側板１８とによって適切な強度を有する略矩形の枠体が
構成されている。また、この枠体内の空間部分の縦およ
び横方向には略格子状に縦鉄筋１９、横鉄筋２０からな
る補強材が設けら一７＝ れ、かつ内部には、例えば砂利の如き粗骨材２１が充填
されている。この粗骨材２１は工場あるいは工事現場等
において充填される。さらに、枠体の外面側には、粗骨
材２１の抜は落ちを防止するために例えば目の細い金網
の如き網状体２２等が設けられる。枠体の内面側にも粗
骨材２１を入れた後は同様に網状体２２が設けられる。

この場合、金網は粗骨材２１の重さにより変形しないよ
うに、例えば細い鉄線などで横鉄筋２０に結束され、か
つ枠体の強度向上にも寄与する。なお、弓状横鉄筋２０
は妻板１７と平行に、また、縦鉄筋１つは横鉄筋２０に
接触するように、かつ側板１８と平行に配置され、横鉄
筋２０は側板１８の内壁部に、縦鉄筋１９は妻板１７の
内壁部にそれぞれ固着される。また、互いに離間・対向
した縦鉄筋１９．１９や横鉄筋２０．２０間の適位置に
は必要に応じそれらの間隔を保持するとともに、補強を
兼ねる間隔材２３が設けられる。

しかして、この実施例の場合、横鉄筋２０は地中の土圧
、水圧を保持するための主鉄筋を構成し、縦鉄筋１９は
トンネル縦方向の強度を維持するもので、横鉄筋２０、
縦鉄筋１９ともに、例えば２段もしくは数段の複鉄筋と
すると、土圧・水圧等に対する抵抗力が大きくなり好ま
しい。

また、粗骨材入りセグメント１１の一方の側板１８の外
側には略コ字状をなす適数の継手プレート２４が適箇所
に設けられている。この場合、継手プレート２４は２段
に配置されているが、設計１許されれば１段であっても
良い。また、図示の実施例では２段の継手プレート２４
０間には後述するモルタルの如き充填材を容易に充填す
るための穴２５が適数設けられている。なお、他方の側
板１８には、詳しくは第２図（イ）に示すように、２段
に人き目の継手プレート差し込み穴２４ａが、また、例
えばそれらの間にやや小さ目の穴２５が形成されている
。

上記の如く構成された粗骨材入すセグメン１へ１１は第
１図に示したように、シールド１の進行に伴って順次継
ぎ足されるものであるが、この継ぎ足しは、詳しくは第
２図（つ）に示すような継手用の縦ジヨイント棒２６を
介して行われる。

すなわち、粗骨材入りセグメント１１の切羽側に位置す
る妻板１７にナツト２７をまわす余裕を持つ縦ジョイン
１〜ボツクス２Ｂが設けられている。また、縦ジヨイン
ト棒２Ｇの切羽側に位置する前端には上記ナツト２１が
、後端には雄ネジ２９が突設され、かつナツト２７の内
には雌ネジ２７ａｆｆ設けられている。

この縦ジヨイント捧２６は一対の妻板１７間に適数貫通
して配置される。そして、組立てる粗骨材入りセグメン
ト１１を既に組み立てられた粗骨材入りセグメントに当
接せしめて、縦ジヨイント棒２６の雄ネジ２９を既に組
立てられた粗骨材入りセグメン１〜のナツト２７に挿入
し回転せしめることにより、粗骨材入りセグメン１〜１
１相互の縦方向をジヨイントしていくことができる。

第３図は粗骨材入りセグメント１１を用いて必要型状の
組立体Ａを組み立てた状態を示すもので、この組立体Ａ
は、上記粗骨材入りセグメント１１と、組立体Ａを完成
させる最終的な工程で組み込まれる粗骨材入りの隣接セ
グメント１１ｂと、隣接セグメンＩ□１１ｂ、１１ｂ間
に組み込まれ組立体Ａを完成させる粗骨材入りのキー型
セグメント１１ａとの３種類により構成されている。

すなわち、例えば筒の如き組立体Ａにおいて、筒形環状
に配列される粗骨材人すセグメント１１同志の結合にあ
たっては、既に第２図に示したように、粗骨材入りセグ
メント１１の継手プレート２４を他方の粗骨材人すセグ
メンｉ・１１の側板１８の継手プレート差し込み穴２４
ａに挿入し、かつ第３図の図において下方部分に示すよ
うに、継手プレー１〜２４の穴２４ｂに模３０を打ち込
むことにより粗骨材入りセグメント１１を円環状に組み
立てていく。そして、キー型セグメント１１ａの組み込
みにあたっては、先ず粗骨材入りセグメンｉ〜１１に隣
接セグメント１１ｂの一端を上述のようにｐＡ３０を用
いて確実に結合する。そして、隣接セグメント１１ｂ、
　＋１１＋の他端間の空間部分にキー型セグメンｌ−１
１ａを最終的に組み込む。この場合、キー型セグメンｌ
−１１ａの両端の外側部分に、隣接セグメンｌ−１１ｂ
の斜め側板３２の端部に接合された模打込用の複数の穴
を持つ張出板３１がそれ−ぞれ設けられている。このキ
ー型セグメン］〜１１ａを隣接セグメン１〜１１ｂ間の
空間部分に嵌め込む。しかる後、キー型セグメンｌ−１
１ａおよび隣接セグメンｈ１１１＋の隣り合う斜め側板
３２を跨ぐようにそれぞれ櫟打込用穴３３が形成された
内板３４を隣接セグメン＋−１ｉｂとキー型セグメント
１１ａとの接合部分の内側に設ける。ついで、キー型セ
グメンＩ・Ｉｌａ側においては内板３４から張出板３１
に達つする斜め楔３４゛を打ち込む。一方、隣接セグメ
ン＋−１ｉｂ側においては内板３４がら隣接セグメン１
−１１ｂの斜め側板３２に接するように模３５を打ち込
み、この襖３５の先端を斜め側板３２の適位置に突設さ
れた係合部３５′の穴に係合されることによりキー型セ
グメンｌ−１１８を各隣接セグメンｌ−１１ｂ、１１ｂ
と確実に結合させることができ、この手順を適宜繰り返
すことにより筒形環状の組立体Ａを組立てていくことが
できる。

次に本発明のシールド１を用いたコンクリート覆工体の
構築方法を説明する。

第１図において、（１１−１）はすでに型枠内と同時に
モルタルｍが充填された（Ｎ−１１番目の粗骨材入りセ
グメント１１で、（１１−２）はすでに組立てられた粗
骨材入りセグメント１１の組立体であり、これの内側に
は型枠９が組立てられてあり、一番切羽側の粗骨材入り
セグメント１１はまだモルタルｍが充填されていない状
態にある。

しかして、シールド１はシールドジヤツキ３を伸長させ
ることによりシールド１は前方へ進む。

すなわち、シールド１は型枠９より反力を（ｑでシール
ドジヤツキ３が伸長するにしたがい掘進される。そして
、シールドジヤツキ３が伸長し、シールド筒２が粗肯材
入すセグメン１〜１１が組み立てられるだけ前進した後
、図示していないが、例えばエレクタ−などで、Ｎ番目
の粗骨材入りセグメント（１１−２）を組み立てる。Ｎ
番目の粗骨材人すセグメン１−（１１−２）が筒形環状
に組み立てられた後、開閉自在の弁１２ａが取り付けら
れた注入管１２を有する型枠９を粗骨材入りセグメン１
−（１１−２）の内側に組み立てる。しかる後、シール
ド１の推進力の反力を筒状に組んだ型枠９にとりシール
ド１は再び掘進はじめる。

第４図に示すように、シールドジヤツキ３の伸良により
シールド１は前進し、予め設置された注入管１２より弁
１２ａを開きモルタルｍの如き充填物を注入管１２ｂ側
から加圧充填する。モルタルｍは各相骨材人すセグメン
１〜１１内とその周辺に注入されていくが、モルタルを
注入加圧すると、型枠９内の空気が圧縮されるため、抜
は穴として仕切板１３には図示していないが開閉自在の
空気穴が設けられている。なお、シールドジヤツキ３の
伸長に伴い、調整ジヤツキ１６も伸長して仕切板１３を
保持する。

シールド後部間２ｂ端がＮ番目の粗骨材入りセグメン１
−（１１−２１と地山の間にある時はすでに型枠９内に
モルタルｍが充填されている。そして、シールド１が前
進する場合、地山沈下前に粗骨材２１の間隙を経て網状
体２２の間よりテールボイドｂにも充填加圧されるので
、地山Ｇが沈下することはない。

シールド１が次の粗骨材入りセグメント１１が組立てら
れるだけ推進したら、弁１２ａを閉じ、注入管１２１１
を取りはずす。また、すでにモルタルｍが注入充填され
た粗骨材入りセグメント１１とその周辺のモルタルｍが
硬化して型枠９が反力をとれる状態になったら最後部の
型枠を取りはずし、この型枠を前方に運搬し再び使用す
ることが好ましい。

このようにして、シールド後部筒２ｂの前進に伴ない、
組立てられた粗骨材入りセグメン１〜１１と型枠内にモ
ルタルｍを圧入充填し、これが固化することによって地
山の土庄・水圧に充分側えつる覆工されたトンネルを構
築することができる。

なお、本実施例においては、粗骨材入りセグメント１１
には構造用の鉄筋が適当に配置されているが他の実施例
としては、構造用鉄筋を配置せず、例えば構造的に充分
強度を有する鉄筋あるいは鉄線、鋼線等を用い、これを
網状に配置した網状体を粗骨材保持用の金網を兼用して
粗骨材人すセグメン１〜１１の内・外両面に設けてもよ
いことは勿論である。

また、本発明は、地中に形成された坑としては必らずし
もシールド工法により築造される必要はなく、例えば、
山岳トンネル等においても使用されるＮ　Ａ　Ｔ　ｆｖ
ｌ工法に替えることのできるトンネルの覆工方法におい
ても利用できるものである。

また、本発明は、横坑のみならず立坑における覆工にも
充分利用できるものである。

さらに、本発明は、地中に形成される坑の断面は円形の
みならず楕円形、四角形、馬蹄形など特に断面形状に限
定されるものではないことは勿論の事であり、また、い
わゆるルーフシールド等の弧状形のシールド工法にも利
用することができるものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、地中に形成された坑内に
粗骨材入りセグメントを必要型状に組み立て、この組立
体に型枠を設け、かつ前記粗骨材入りセグメン１〜およ
び型枠内に充填物を圧入充填して］ンクリ−１・覆工体
を構築するようにし、また、粗骨材入りセグメントは、
枠体内に補強材が設けられるとともに、内部に粗骨材が
入れられ、かつ前記枠体に前記粗骨材の抜は落ち防止兼
補強用の網状体が設けられ、かつ前記枠体内に充填物が
充填されて成るから、 （ア）従来のコンクリートの塊りから成るセグメン１〜
に比べて、セグメン１〜は主として粗骨材で形成されて
いるので、重量が軽く、組立で作業が容易である。

（イ）従来の上記コンクリートセグメン１〜は、その製
作には大規模な工場設備が必要であり、このためにコス
トが高かったが本発明による粗骨材人すセグメンｉ〜は
、特に大規模な設備を必要とせず、工事現場でも筒中に
作ることができコス１〜を低くすることができる。

（つ）従来のシールド工法における場所打ちシールドに
おいて鉄筋を二重に配置した場合等では、鉄筋等に阻害
されてすみずみまでコンクリ−５，Ｉ〜を充填すること
が勤しかったが、本発明によると、予め充分に配筋がな
され粗骨材が充填してあっても充填物が粗骨材抜きのモ
ルタル等であるので、加圧注入されると粗骨材入りセグ
メントを内蔵した型枠内のすみずみまで充填することが
できるので、充分強度を有するコンクリート覆工体が形
成できる。

すなわち、従来シールド工法等の現場打ちコンクリート
にみる狭隘なための配筋困難、または、配筋によるコン
クリ−１〜打設阻害等は完全に解消し設計１欲つするだ
けの配筋量を正確、かつ容易に配置できるから、種々の
土質、土圧に適切に対応できる覆工体を得ることが可能
である。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図（ア）〜
（つ）は本発明に用いられる粗骨材入りセグメントの構
成説明図、第３図は粗骨材入りセグメントの組立体、第
４図は構築状態説明図、第５図および第６図はそれぞれ
従来例である。 １・・・・シールド、２・・・・シールド筒、２ａ・・
・・隔壁、２ｂ・・・・シールド後部筒、　３・・・・
シールドジヤツキ、４・・・・軸受け、５・・・・カッ
ター回転軸、６・・・・回転カッター、７・・・・排土
装置、８・・・・切羽室、９・・・・型枠、１０・・・
・反力受、１１Ａ・・・・］コンクリート覆工体１１・
・・・粗骨材入りセグメント、１２・・・・注入管、１
３・・・・仕切板、１４・・・・シール、１５・・・・
スペーサ、１Ｇ・・・・調整ジヤツキ、１７・・・・妻
板、１８・・・・側板、１９・・・・縦鉄筋、２０・・
・・横鉄筋、２１・・・・粗骨材、２２・・・・網状体
、２３・・・・間隔材、２４・・・・継手プレーｈ、２
５・・・・穴、２Ｇ・・・・縦ジョイン１〜棒、２７・
・・・ナツト、２８・・・・縦ジヨイントボックス、２
つ・・・・雄ネジ、３０・・・・楔、３１・・・・張出
板、３２・・・・斜め側板、３３・・・・穴、３４・・
・・内板、３５・・・・櫟、Ａ・・・・組立体、ｂ・・
・・テールボイド、ｍ・・・・充填物。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）地中に形成された坑内に粗骨材入りセグメントを
   組み立て、この組立体に型枠を設け、この型枠と前記粗
   骨材入りセグメント内に充填物を圧入充填してコンクリ
   ート覆工体を構築することを特徴とした地中にコンクリ
   ート覆工体を構築する方法。
2. （２）枠体内部に粗骨材が入れられ、かつ前記枠体に鋼
   線ないし鋼板等で網状体が設けられて成ることを特徴と
   した粗骨材入りセグメント。
3. （３）枠体内に粗骨材とともに鉄筋ないし鋼線等が配設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   の粗骨材入りセグメント。