JPH02153198A - シールド掘削機 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、トンネル覆工を構成するコンクリートと地山
との間に充填すべき裏込め材の層を薄くすることにより
、地山の必要掘削量を少なくす（ｂ）、従来の技術 第１７図は従来のシールド工法における裏込め材打設の
方法を示す図である。

従来、現場打ちコンクリートを用いてシールド掘削機に
より掘削したトンネルに覆工を構築する際には１例えば
特開昭６２−０１９４３９９に開示されているように、
コンクリート及び裏込め材の打設工程において、第１７
図に示すように。

シールド掘削機１のプレスリング７、ゲージリング１１
、型枠１３及び妻止め２２に囲まれた円環状のコンクリ
ート打設空間３１に、型枠１３に接続されたコンクリー
ト供給管（図示せず）からコンクリート２１を打設する
。その後、プレスリング７を矢印Ａ方向に移動させつつ
、該移動に伴なって形成される裏込め材打設空間２６に
供給ホース３６からプレスリング７に穿設形成された吐
出管３７を介して裏込め材１７を打設することにより、
コンクリート２１及び裏込め材１７からなるトンネル覆
工２０を構築していく。

（Ｃ）１発明が解決しようとする問題点しかし、この裏
込め材打設方法においては、プレスリング７内に吐出管
３７が設けられているので、プレスリング７の厚さＴ１
は必然的に吐出管３７の管径より厚くならざるを得ない
、また、このプレスリング７から打設された裏込め材１
７も、当然のことながら厚い層（厚さＴｌ）を形成する
ことになる。すると、シールド掘削機１により掘削され
た地山１９の内径の内、かなりの部分が厚さＴ２なる円
筒状のトンネル覆工２０に占有されてしまい、実際にト
ンネルとして使用出来る部分は限られてしまう。逆に言
えば、所定のトンネル内径を得るのに、地山１９の掘削
量（掘削断面積）はそれよりかなり大きくなり、従って
シールド掘削機１による土砂の掘削量が多くなり、また
充填する裏込め材１７も多量に必要となる。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、トンネル覆工を
構成するコンクリートと地山との間に充填すべき裏込め
材からなる充填層を薄くすることにより、地山の掘削量
を必要最小限に押さえることが出来るシールド掘削機を
提供することを目的とする。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち１本発明は、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内
側にプレスリング（７）を前記外殻（２）の掘進方向に
移動駆動自在に設け、該プレスリング（７）の内側に型
枠支持部材（１１）を前記外殻（２）に対して移動駆動
自在に設け、該型枠支持部材（１１）と前記外殻（２）
の間に掘進用ジャッキ（６）を設け、前記外殻（２）の
外側に裏込め材注入手段（５）をその吐出口（３２ａ）
を外殻（２）内部に開口させた形で設けて構成される。

なお、括弧内の番号等は、図面における対応する要素を
示す便宜的なものであり、従って１本記述は図面上の記
載に限定拘束されるものではない、以下のｒ　（ｅ）、
作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により２本発明は、裏込め材（１７）が裏
込め材注入手段（５）により外殻（２）外から吐出口（
３２ａ）を介して外殻（２）内に打設されるように作用
する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるシールド掘削機の一実施例を示す
正断面図。

第２図は第１図の■−■線による断面図。

第３図は第１図の■−■線による断面図。

第４図は第１図に示すシールド掘削機のジャッキ部分の
拡大図、 第５図は第１図に示すシールド掘削機の裏込め材注入手
段部分の拡大正面図。

第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線による断面図。

第７図は第５図の平面図。

第８図は第７図の■−■線による断面拡大図、第９図乃
至第１６図は本発明によるシールド掘削機を用いたトン
ネル覆工の構築方法の一例を示す工程図である。

シールド掘削機１は、第１図に示すように、円筒状に形
成された外殻２を有しており、外殻２の前面、即ち第１
図左側面にはカッター３が回転自在に支持されている。

カッター３は、外殻２内部の空間を図中左右方向に遮断
する形で設けられた隔壁２ａに設けられた駆動モーター
３ａと接続しており、更に隔壁２ａには掘進用ジャッキ
６が複数個、第１図及び第２図に示すように、外殻２に
沿った形で円環状に配列設置されている。掘進用ジャッ
キ６にはラム６ａが矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退自在に設
けられており、更に外殻２の内側には１円筒状に形成さ
れたプレスリング７が、外殻２内面と接する形で矢印Ａ
、Ｂ方向に摺動自在に設けられている。プレスリング７
と外殻２の隔壁２ａとの間には、第１図及び第２図に示
すように、所定の間隔でプレスリングジャッキ９が外殻
２に沿った形で円環状に複数個配置されており、これ等
プレスリングジャッキ９を駆動することにより、プレス
リング７を矢印Ａ、Ｂ方向に移動駆動することが出来る
。

また、掘進用ジャッキ６のラム６ａの先端には、円環状
に形成されたゲージリング１１が装着されており、ゲー
ジリング１１には、第４図に示すように、係合溝ＩＬａ
がゲージリング１１の全周に互って環状に穿設形成され
ている。また、ゲージリング１１には、第２図及び第３
図に示すように、円環状に組立てられた型枠１３が第１
図左右方向に接続された形で設けられている。

ところで、外殻２には、第１図及び第２図に示すように
、裏込め材注入手段５が外殻２の外周面に沿った形で所
定の間隔で複数個設置されており、各裏込め材注入手段
５は、第５図乃至第７図に示すように、注入管３２、洗
浄管２５、切替弁１０及びカバー３３から構成されてい
る。即ち、注入管３２は、第５図及び第７図に示すよう
に、外殻２内から外殻２を貫通して外殻２の外周面に接
する形で矢印Ａ、Ｂ方向に設けられ、外殻２の後端部２
ｂ付近には吐出口３２ａが外殻２内外を貫通する形で穿
設形成されている。該吐出口３２８部分には切替弁１０
が設けられている。また、洗浄管２５は、注入管３２に
沿った形で設けられ、前記切替弁１０を介して注入管３
２と接続されている１、なお、注入管３２及び洗浄管２
５の外殻２外の部分、即ち地山１９に接し得る部分は鋼
材等からなるカバー３３で覆われており、カバー３３の
先端部は、第５図及び第７図に示すように、外殻２の推
進に対する地山１９の抵抗を少なくするためのテーパ一
部３３ａを形成している。

また、注入管３２と洗浄管２５を接続する切替弁１０は
、第８図に示すように、図示しない切替弁作動装置を駆
動することにより、注入管３２内の空間と外殻２内部或
いは注入管３２内の空間と洗浄管２５内の空間を随意に
連通ずることが出来る。即ち、切替弁１０は、第８図に
示すように、球形の本体１０ａを有しており、本体１０
ａは図中矢印Ｃ，Ｄ方向に回動駆動自在に代入係合して
いる１本体１０ａには流路１０ｂが貫通穿設されており
、該流路１０ｂが図中実線で示した状態のときには、注
入管３２内の空間と外殻２内部が該流路１０ｂ及び吐出
口３２ａを介して連通しており、洗浄管２５内の空間は
注入管３２内の空間とも外殻２内部とも連通していない
。また、この状態から本体１０ａを矢印り方向に回転さ
せて、流路１０ｂが図中想像線で示した状態になったと
きには、注入管３２内の空間と洗浄管２５内の空間が該
流路１０ｂを介して連通し、外殻２内部は注入管３２内
の空間とも洗浄管２５内の空間とも連通しない。

シールド掘削機１等は、以上のような構成を有するので
、トンネル１５の掘削に際しては、駆動モーター３　ａ
　ｔｔ＠動してカッター３を回転させると共に、掘進用
ジャッキ６のう４６ａを第１図左右方向に突出させて、
隔壁２ａ及び外殻２を介してカッター３を切羽１６方向
、即ち矢印六方向に押圧する。すると、その押圧力によ
り、切羽１６と回転するカッター３は所定の接触圧力で
接し、切羽１６はカッター３により掘削されると同時に
、外殻２は矢印Ａ方向に推進してトンネル１５がシール
ド掘削機１の後方、即ち図中右方に形成されていく。

こうして、トンネル１５が形成されていくにつれ、掘削
された地山１９の崩壊を防止するためにトンネル覆工２
０を構築する必要があるが、このトンネル覆工２０の構
築は以下の手順で行なわれる。即ち、シールド掘削機１
が、型枠１３の１リング分の長さＬｌだけ矢印六方向に
掘進した状態では、掘進用ジャッキ６のラム６ａは、第
９図に示すように、矢印Ｂ方向に突出した状態となって
おり、またプレスリング７も矢印Ｂ方向に移動した状態
となっている。

この状態で、第１０図に示すように、ｍ進用ジャッキ６
のラム６ａを矢印Ａ方向に距離Ｌ１だけ後退させる。す
ると、直前にコンクリート２１の打設された部分の妻止
め２２Ａ及び型枠１３Ａからゲージリング１１が離れて
矢印Ａ方向に移動し、妻止め２２Ａ及び型枠１３Ａとゲ
ージリング１１との間に距ｆｉＬｌなる空間が形成され
る。そこで、該空間部分に、図中想像線で示すように、
パンチプレートや鉄筋等からなる補強部材１２を係合ｐ
　ｌ　ｌ　ａを介して妻止め２２Ｂと共に設置し、更に
型枠１３Ａに接する形で型枠１３Ｂを組立て設置し、該
型枠１３Ｂ、ゲージリング１１（妻止め２２Ｂ）、プレ
スリンク７及び妻止め２２Ａの間に円筒状のコンクリー
ト打設空間３１を形成する。

この状態で、第１１図に示すように、型枠１３Ｂにコン
クリート供給管３０を接続して、コンクリート供給管３
０よりコンクリート打設空間３１中にコンクリート２１
を打設する。なお、この際コンクリート打設空間３１中
の空気は、型枠１３に適宜設けられたエアー抜き管１３
ａにより外部に排出されるので、コンクリート２１のコ
ンクリート打設空間３１中への注入打設動作は円滑に行
なわれる。

こうして、コンクリート打設空間３１中にコンクリート
２１が打設されたところで、第１２図に示すように、プ
レスリングジャッキ９を駆動してプレスリング７を矢印
Ａ方向に徐々に後退させる。すると、プレスリンク７の
通過した後には。

外殻２と打設されたコンクリート２１との間に円環状の
裏込め材打設空間２６が形成される。そこで、プレスリ
ング７の矢印Ａ方向への移動と共に、第１３図に示すよ
うに、注入管３２からコンクリート、モルタル等の裏込
め材１７を、第８図中実線で示した状態の流路１０ｂを
有する切替弁１０、吐出口３２ａを介して外殻２内部に
形成された裏込め材打設空間２６中に注入し、該裏込め
材打設空間２６を裏込め材１７で充填する。プレスリン
グ７が矢印Ａ方向に移動して、第１４図に示すように、
側面７ａがゲージリング１１側の妻止め２２Ｂの設置位
置とほぼ一致したところで、第１５図に示すように、ｖ
Ａ進用ジャッキ６のラム６ａを矢印Ｂ方向に突出駆動さ
せると共に、カッター３を回転させて掘削動作を開始す
る。

すると、既に述べたように、外殻２が型枠１３Ｂに反力
を取る形で矢印Ａ方向に移動を開始し、外殻２が移動し
た後には、打設充填された裏込め材１７と地山１９との
間にテールボイド２７が形成される。そこで、外殻２が
矢印入方向に移動するにつれてプレスリングジャッキ９
を駆動して、プレスリンタフを外殻２の移動に同期した
形で矢印Ｂ方向に徐々に移動させる。すると、先程打設
された裏込め材打設空間２６内の未硬化の裏込め材１７
は、プレスリング７に押圧されて、テールボイド２７を
充填する形で流動する。こうして。

第１６図に示すように、外殻２の矢印入方向への移動に
つれて、プレスリング７を矢印Ｂ方向に移動させていく
と、外殻２の移動の結果発生するテールボイド２７は、
効果的に充填されていく。この際、プレスリング７は円
筒状に形成されているので、裏込め材１７はリング全周
に亙り均一に加圧され、従ってテールボイド２７の充填
動作は外殻２の全周に亙り均一で良好な状態で行なわれ
る。

また、外殻２の外周面に沿った形で設けられた裏込め材
注入手段５は、既に述べたように、そのカバー３３部分
にテーパ一部３３ａを有しているので、外殻２の推進に
対する地山１９の抵抗は少なくなり、外殻２の推進は円
滑に行なわれる。このようにし、て、外殻２が型枠１３
の１リング分の長さＬｌだけ推進すると、プレスリング
７は、第９図に示すように、その側面７ａが外殻２の後
端部２ｂに一致した形となり、１リング分のトンネル覆
工２０の構築が完了する。

なお、１リング分のトンネル覆工２０が構築されると、
次の１リング分のトンネル覆工２０を構築するため、既
に述べたように、この状態で掘進用ジャッキ６のラム６
ａを、第１０図に示すように、矢印入方向に距離Ｌ１だ
け後退させるが、この際には、妻止め２２Ｂと接触して
いる部分のコンクリート２１は、既に円環状に十分に固
化しているので、打ち継ぎ面２９は崩壊することなく妻
止め２２Ｂと共に自立し、その後の補強部材１２の設置
作業も円滑に行なわれる。

こうして、トンネル覆工２０が１リング分ずつ構築され
ていくが、該構築作業の中断や完了等の理由により裏込
め材１７の打設を中止する際には、注入管３２内面に付
着して硬化する恐れのある残留裏込め材１７を除去する
ために、注入管３２内を高圧水３５を用いて清掃する。

それには、１リング分のトンネル覆工２０の構築が完了
した段階で、第８図に示すように、まず切替弁作動装置
を駆動して切替弁１０の本体１０ａを矢印り方向に回転
させる。流路１０ｂが図中想像線で示す位置まで回転し
たところで、切替弁作動装置の駆動を停止して本体１０
ａの矢印り方向への回転を停止させる。すると、それま
で注入管３２内の空間と外殻２内部、即ち裏込め材打設
空間２６を該流路１０ｂを介して連通していた切替弁１
ｏが、該本体１０ａの回転により注入管３２内の空間と
洗浄管２５内の空間を該流路１０ｂを介して連通ずるこ
とになる。

次に、第５図及び第６図に示すように、洗浄管２５内に
高圧水３５を供給する。すると、高圧水３５は、第７図
及び第８図に示すように、切替弁１０の流路１０ｂを介
して注入管３２内に浸入し、更に該注入管３２内を通過
してドレーンされる。この際、注入管３２内の残留裏込
め材１７は、高圧水３５の通過に伴なって高圧水３５と
共にトレーンされる。こうして、残留裏込め材１７が除
去されたところで、高圧水３５の供給を停止すると共に
、切替弁作動装置を駆動して切替弁１０の本体１０ａを
第８図矢印Ｃ方向に回転させる。流路１０ｂが図中実線
で示す位置、即ち注入管３２内の空間と裏込め材打設空
間２６を連通ずる位置まで回転したところで、切替弁作
動装置の遇区動を停止して本体ＬＯａの矢印Ｃ方向への
回転を停止させる。

このようにして、注入管３２内を高圧水３５を用いて適
宜清掃することにより、注入管３２内の残留裏込め材１
７が硬化・蓄積して裏込め材１７の裏込め材打設空間２
６への円滑な打設が妨げられるような事態の発生を未然
に防止することが出来る。これは、裏込め材１７として
急結性コンクリート等の急結剤を用いる場合に、特に有
効となる。

なお、上述の実施例においては、裏込め材１７の打設に
際して、球形の本体１０ａを有する切替弁１０を介して
接続された注入管３２と洗浄管２５等からなる裏込め材
注入手段５を用いたが、裏込め材１７の打設と注入管３
２の洗浄が可能であり、かつ主要部が外殻２の外側に設
けられている限り、どのような構造の裏込め材注入手段
５であっても構わない。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明は、外殻２を有し、該外
殻２の内側にプレスリング７を前記外殻２の掘進方向に
移動駆動自在に設け、該プレスリング７の内側にゲージ
リング１１等の型枠支持部材を前記外殻２に対して移動
駆動自在に設け、該型枠支持部材と前記外殻２の間に掘
進用ジャッキ６を設け、前記外殻２の外側に裏込め材注
入手段５をその吐出口３２ａを外殻２内部に開口させた
形で設けて構成したので、プレスリンク７の厚さＴ１が
、第１７図に示すように、吐出管３７等の裏込め材注入
手段により制限されるようなことはなく、シールド掘削
機１の外径を小さくすることが出来る。

また、プレスリング７の厚さＴ１が薄くなることにより
トンネル覆工２０を構成するコンクリート２１等の覆工
構築部材と地山１９との間に形成される裏込め材打設空
間２６の厚さを薄くすることが出来るので、地盤沈下防
止用の充填部材或いは止水性部材としての裏込め材１７
の必要打設量を少なくすることが可能となり、トンネル
内径を確保するための地山１９の掘削量をプレスリング
内に裏込め材注入手段を内蔵したものに比して大幅に少
なくすることが出来る。従って、余計な土砂の掘削作業
を省くことが出来るので、工期を大幅に短縮することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド掘削機の−実施例を示す
正断面図、 第２図は第１図のｎ−ｕ′４１Ａによる断面図。 第３図は第１図のｍ−ｍ線による断面図、第４図は第１
図に示すシールド掘削機のジャッキ部分の拡大図、 第５図は第１図に示すシールド掘削機の裏込め材注入手
段部分の拡大正面図、 第６図は第５図の■−■線による断面図、第７図は第５
図の平面図。 第８図は第７図の■−■線による断面拡大図、第９図乃
至第１６図は本発明によるシールド掘削機を用いたトン
ネル覆工の構築方法の一例を示す工程図、 第１７図は従来のシールド工法における裏込め材打設の
方法を示す図である。 ７・・・・・・プレスリング １１・・・・・・型枠支持部材（ゲージリング）３２ａ
・・・・・・吐出口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外殻を有し、 該外殻の内側にプレスリングを前記外殻の 掘進方向に移動駆動自在に設け、 該プレスリングの内側に型枠支持部材を前 記外殻に対して移動駆動自在に設け、 該型枠支持部材と前記外殻の間に掘進用ジ ャッキを設け、 前記外殻の外側に裏込め材注入手段をその 吐出口を外殻内部に開口させた形で設けて構成したシー
   ルド掘削機。