JPH02209598A - トンネル覆工方法 - 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、シールド掘削機によってトンネルを掘削しな
がら該トンネルの内壁に覆工を連続的に形成していくト
ンネル覆工方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から広〈実施されているトンネル覆工方法としては
、長さ方向に弧状に彎曲した鋼製又はコンクリート製セ
グメントを複数個、シールド掘削機のスキンプレートの
テール部内周面に組み込んで、互いに接合する面間をボ
ルト等で連結することによりセグメント幅に相当する一
定スパンのリング状覆工部を形成し、この覆工部の前端
面にシールド掘削機の推進ジヤツキの反力を受止させて
該ジヤツキの作動によりシールド掘削機を掘進させ、１
スパン分のの掘進が終われば推進ジヤツキを収縮させて
先に組立てたセグメントに次のセグメントをボルト等で
連結して前記同様に一定スパンのリング状覆工部を形成
し、この作業を繰り返し行ってシールド掘削機により掘
削されるトンネル内周面に既成のセグメント列による覆
工を造成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、シールド掘削機のスキンプレート内で組
立てられたセグメントによる覆工が、シールド掘削機の
掘進に従ってスキンプレートのテール部からトンネルの
掘削地盤内に露出した際に、覆工の外周面とトンネル掘
削壁面間にスキンプレートの厚みに相当する隙間が発生
し、トンネル掘削壁面部の地盤沈下や覆工の偏心等の好
ましくない事態が生じる。

このため、セグメントにモルタル等の裏込材注入孔を穿
設しておき、該注入孔からスキンプレートのテール部後
方のテールボイドに裏込材を充填しているが、裏込材の
充填量の不足や配合等による強度の不安定、注入時期の
ズレなどにより、全長に亘って均一な強度を有する覆工
を造成することが困難である。

さらに、シールド掘削機の推進はセグメント幅に達する
毎に停止させて次のセグメントの組み込みを行わねばな
らないために、その作業に著しい手間を要し、長期間行
われるトンネル築造において占める時間的ロスが大きい
という問題点を有する。

又、セグメントはトンネルの掘削断面形状に応じた注文
生産であるために、極めて高価であり、その上、セグメ
ントに応じたボルト等の締結部品や補強部材等を必要と
するばかりでなく、組立後においては、セグメント同士
は互いに面接触していても実質的には縁切り状態である
ために、接合部の目止め処理等の煩雑な作業を行わなけ
ればならない等の問題点があった。

本発明はこのような問題点を根本的に解消し得るトンネ
ル覆工方法の提供を目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のトンネル覆工方法
は、シールド掘削機のスキンプレートのテール部内周面
と該テール部内から後方に向かって配設した内型枠の前
部外周面との間に未硬化のコンクリート詰め網袋を複数
個、周方向に配列状態に充填し、このコンクリート詰め
網袋にシールド掘削機の推進ジヤツキの反力を受止させ
て該推進ジヤツキの作動によりシールド掘削機を前進さ
せると共にその反力により前記充填したコンクリート詰
め網袋を圧密し、この圧密によって隣接する網袋のコン
クリート同士を一体化させて適宜スパンの覆工部を形成
し、このような覆工部を前記コンクリート詰め網袋の充
填と推進ジヤツキの作動によるシールド掘削機の前進と
を繰り返し行うことにより連続形成してシールド掘削機
により掘削されるトンネルの内壁面に一定厚さの覆工を
造成することを特徴とするものである。

上記方法において、前記内型枠の前端をシールド掘削機
の後端部内に連結してシールド掘削機と一体に前進させ
るようにし、又、先に充填したコンクリート詰め網袋列
と次に充填するコンクリート詰め網袋間に鉄筋等の補強
鋼材を組み込むことが望ましい。

〔作　　　用〕

シールド掘削機のスキンプレートのテール部内周面と内
型枠との間のリング状空隙部に機内から未硬化のコンク
リート詰め網袋を複数個、周方向に配列状態に充填した
のち、これらのコンクリート詰め網袋にシールド掘削機
の推進ジヤツキの反力を受止させて該推進ジヤツキの作
動させると、シールド掘削機が前進して地盤を掘削する
と共にその反力によって前記コンクリート詰め網袋が圧
縮され、隣接する網袋内の一部のコンクリートが網袋か
ら押し出されて互いに結合一体化し、これらのコンクリ
ート詰め網袋列によ、って周方向に連続した適宜スパン
の覆工部が形成される。

次いで、推進ジヤツキを収縮させてテール部内周面と内
型枠端面間の開ＬＪ部から前記同様にして複数個のコン
クリート詰め網袋を周方向に配列充填し、推進ジヤツキ
を作動させてシールド掘削機を前進させれば、その反力
によってこれらのコンクリート詰め網袋が圧縮されて互
いに一体化すると共に先に充填したコンクリート詰め網
袋による覆工部とも圧密一体化する。この際、先に充填
したコンクリート詰め網袋列と次に充填するコンクリー
ト詰め網袋間に鉄筋等の補強鋼材を組み込めば、−層強
固な覆工を造成することができる。

さらに、複数個のコンクリート詰め網袋列による覆工部
がシールド掘削機の前進によってスキンプレートのテー
ル部から掘削されたトンネル地盤側に送り出されると、
前記推進ジヤツキの押圧力（反力）によって圧縮作用を
受けた際に、内外周方向に拡がってトンネル壁面である
掘削地盤と内型枠の外周面に圧接し、掘削地盤の凹凸面
に応じて変形し７て該地盤と確実に密着する。

こうして、コンクリート詰め網袋の充填と推進ジヤツキ
の作動によるシールド掘削機の前進とを繰り返し行うこ
とにより覆工部を順次連続形成し、該覆工部の内周面が
内型枠で保持されている間にコンクリートを硬化させて
、シールド掘削機により掘削されるトンネルの内壁面に
一定厚さの覆工を造成するものである。

なお、内型枠の前端をシールド掘削機の後端部内に連結
し、シールド掘削機と一体に前進させるようにしておけ
ば、覆工部の形成毎に型枠を組立てることなく、この内
型枠の外周面にコンクリート詰め網袋列よりなる覆工部
の内周面を摺接させながらその途中で硬化させて内型枠
の後端から順次送り出して覆工を造成していくことがで
きるものである。

〔実　施　例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、地中にトン
ネルを掘削するシールド掘削機（１）は、円筒形状のス
キンプレート（２）の前端開口部にカッター板（３）を
配設し、このカッター板（３）の回転軸をスキンプレー
ト（２）内に張設した隔壁（４）の中央部に回転自在に
支持させると共にモータ（５）によって回転させるよう
にしてあり、さらに、カッター板（３）の背面と隔壁（
４）の前面間で形成された掘削土砂取入室（６）に隔壁
（４）の下端開口部を通じてスクリューコンベア（力の
下端を連結、連通させると共にスキンプレー１−　（２
）の後鴎部内周面に周方向に一定間隔毎に複数個の推進
ジヤツキ（８）　（８）・・・（８）を配設、固定し、
該推進ジヤツキ（８）のピストンロンド端に一体に設け
たスプレッダ−（９）をスキンプレート（２）の後端テ
ール部００）の内周面に沿って長さ方向に前後動させる
ように構成しである。

なお、シールド掘削機（１）は、円形状に限らず半円形
成いは馬蹄形、角形等のトンネルを掘削する形状であれ
ばよい。

又、シールド掘削機（１）のスキンプレート（２）の後
端部内に外周面を該スキンプレートに固着した固定枠（
ＩＩ）を設け、この固定枠（１１）の後面外周部に周方
向に適宜間隔毎に型枠連結材面を突設し、これらの型枠
連結材０２）に円筒状内型枠面の前端面を一体に固着し
である。

この内型枠面はスキンプレート（２）のテール部００）
の内周面から造成すべきコンクリート覆工０毛の肉厚に
相当するリング状間隔０５）を存してシールド掘削機（
１）と同一中心線上に配設され、その前端部をテール部
００）内に挿入状態に配設して該前端外周面とテール部
０ωとの間にコンクリート詰め網袋００の充填開口部０
７）を設け、該開口部０７）に推進ジヤツキ（８）のス
プレッダ−（９）を挿入可能にしていると共に前端部か
ら後方部はテール部０ωから後方に一定長さ延出させで
ある。

Ｑｏは前記固定枠（ｌｌ）の背面側に配設した工１／ク
ターで、コンクリート詰め網袋ａωを前記間り部θ′７
）からリング状間隔部０５）内に挿入、充填するもので
ある。

前記コンクリート詰め網袋０ωは、引張強度の大なる材
料、好ましくは金属製線材によって編成された金網袋０
中内に、短時間で必要強度まで硬化するように配合混練
された未硬化のコンクリートＯｇ）を充填、収納してな
るものであり、その幅が前記間隔０５）よりもや−小さ
く形成されている角柱形状、或いは第４図に示すような
断面が楕円形の円柱形状に形成されである。

なお、未硬化のコンクリート０９）は、常態において金
網袋０８）から流出しないように、例えば、水・セメン
ト比（Ｗ／Ｃ）が２５％前後の硬線状態Ｇこｊ、またも
のが使用される。

このようなコンクリート詰め網袋０ωをトンネル内又は
坑外で混練、作製しながらシールド掘削機（１）のスキ
ンプレート（２）内に搬入し、シールド掘削機（１）に
より掘削されるトンネル壁面に多数のコンクリート詰め
網袋００を巻立ててコンクリ−１−覆工θａを造成して
いくものであり、このトンネル覆工方法を次に詳述する
。

まず、シールド掘削機（１）のスキンプレート２）のテ
ール部内周面と内型枠０３）の前端部外周面間のリング
状間隔部０５）内に開口部面からコンクリート詰め網袋
０６）をエレクタ−〇のにより順次周方向に配列させな
がら充填したのち、各推進ジヤツキ（８）のスプレッダ
−（９）をリング状に配設したコンクリ−１・詰め綱袋
０ωの前端面に当接させ、その当接面に反力を受止させ
て各推進ジヤツキ（８）を作動させると、シールド掘削
機０）が前進して回転カッター板（３）により切羽地盤
を掘削し２、掘削した土砂を取入室（６）内に取入れた
のら、スクリューコンベア（７）によって機内に搬送し
、適宜な台車等に収納して機外Ｃご搬出する。

一方、推進ジヤツキ（８）によるシールド掘削機（１）
の推進反力は、スプレッダ−（９）を介Ｕ７てコンクリ
ート詰め網袋０ωに受止させているので、これらのコン
クリート詰め網袋θωはスグレッダー（９）ニよ、って
押圧されて圧縮し、周方向及び内外方向に展延拡大して
、周方向の拡大により互いに接触し７た隣接するコンク
リート詰め網袋ａωθω内の〜部のコンクリ−１−が網
袋θωの網目を通じて押し出されて互いに混合状態に一
体化すると共に内外方向の拡大によってテール部００）
の内周面と内型枠側の外周面とに圧接し、これらのコン
クリ−１・詰め網袋列によって周方向に連続した適宜ス
パンのリング状覆工部（１４ａ）が造成される。

次いで、推進ジヤツキ（８）の作動を停止させてシール
ド掘削機（１）による掘進を中断した後、推進ジヤツキ
（８）のスプレッダ−（９）を前方に収縮させ、既に造
成した覆工部（１４ａ）の前面に鉄筋等の補強綱材（２
１）を周方向に環状に組み込んだのち、再び、前記同様
にし７てリング状間隔部０５）内に開Ｌ１部ａ′？）か
ら複数個のコンクリート詰め網袋０ωをエレクタ−〇の
により順次周方向に配列させながら充填し、しかるのち
、各推進ジヤツキ（８）のスプレッダ−（９）を周方向
に配設したコンクリート詰め網袋０ωの前端面に当接さ
せ、その当接面を反力受止面にして各推進ジヤツキ（８
）を作動によりシールド掘削機（１）を掘進させると共
にその反力によってこれらのコンクリート詰め網袋０ω
を押圧すると、周方向に隣接するコンクリート詰め網袋
０ωは前記同様に網袋０６）から押し出されるコンクリ
ート同士の一体化によってリング状に連続すると共にテ
ール部内周面と内型枠０３）の外周面にも圧接し、さら
に、先に充填したコンクリート詰め網袋Ｏωによる覆工
部（１４ａ）ともコンクリート同士が接合し、補強綱材
（２１）を挟みこんだ状態で圧密一体化して覆］二部（
１４ａ）を造成する。

このように、スキンプレート（２）のテール部内周面と
内型枠０３）の前端部外周面間のリング状間隔部θつ内
に開ＩＪ部ａ′７）から複数個のコンクリート詰め網袋
０６）をエレクタ−〇のにより順次周方向に配列させな
がら充填する工程と、推進ジヤツキ（８）の作動による
シールド掘削機（１）の掘進並びにコンクリート詰め網
袋００の圧密工程とを操り返し行うことにより互いに一
体化した覆工部（１４ａ）　（１４ａ）・・・（１４ａ
）を順次形成していく。

この際、テール部θ口）内では２〜３列の覆工部（１４
ａ）が未硬化の状態で存在し、次の覆Ｔ部形成時にテー
ル部後端側の覆工部（１４ａ）がシールド掘削機（１）
の前進によってテール部０ωから１−ンネル地盤側に押
し出され、推進ジヤツキ（８）の作動によって前端例の
コンクリート詰め網袋０ωと一体的に圧縮作用を受けて
その外周部がさらに外方向に展延し、テールボイドを充
足してトンネル壁面（２２）に圧着し、ｌ・ンネル掘削
地盤の凹凸面をＳニ袋面から押１゜出されるコンクリ−
１・によって埋設し２てこの状態で所定時間経過後、硬
化するものである。

さらに、シールド掘削機（１）の前進によって内型枠側
も一体的に前進し、該内型枠面」二に形成された一連の
覆工部（１４ａ）　（１４ａ）・・・（１４ａ）の内周
面を該内型枠ａ■の外周面に摺動させながらその間に硬
化させると共に硬化した覆工部（１４ａ）を該内型枠０
３）の前進に従って順次、その後端から送り出して内周
面が平滑な一定厚さの覆工（１４）を造成していく。

なお、覆工部（１４ａ）と内型枠０３）との摺動が円滑
に行えるように、内型枠０３）の外周面に滑材を塗布し
ておいたり、樹脂板をＩＮしておくことが望ましい。

このように、適宜長さの内型枠（１３）をシールド掘削
機（１）と一体的に前進させるようにしておけば、覆工
部の形成毎に型枠を組立てる必要がないが、本発明の要
旨とするところは、シールド掘削機（１）のスキンプレ
ート（２）のテール部内周面と内型枠０３）間Ｃごコン
クリート詰め網袋０ωを充填し、推進ジヤツキ（８）の
反力を利用してコンクリート詰め網袋０６）を圧縮させ
ながら、４周方向並びに前後方向のコンクリート詰め網
袋００を一体化させることにより覆工を造成することに
あるので、内型枠面は組立式にしてコンクリートの硬化
後に解体し、解体した内型枠面を再びテール部側に搬送
して組立てるようにしてもよい。

又、例えば、多数本の推進ジヤツキ（８）を−本置き毎
、或いは対角線とで相対する数本のジヤツキを作動させ
、その他の推進ジヤツキ（８）を収縮状態で停止させて
おいて、その間に停止している推進ジヤツキ（８）のス
プレッダ−（９）の後方側にコンクリート詰め網袋０６
）を充填したのち、それまで作動していた組の推進ジヤ
ツキ（８）を停止させると共に次の組の推進ジヤツキ（
８）を作動させるようにすれば、シールド掘削機（１）
による掘進と、リング状間隔部０■内に対するコンクリ
−Ｉ−詰め網袋０ωの充填作業とが連続的に行われ、ト
ンネル覆工作業の能率を著しく向上させるうことができ
るものである。

（発明の効果） 以Ｆのように本発明のトンネル覆工方法によれば、シー
ルド掘削機のスキンプレートのテール部内周面と該テー
ル部内から後方に向かって配設した内型枠の前部外周面
との間に未硬化のコンクリ−１−詰め網袋を複数個、周
方向に配列状態に充填し、このコンクリート詰め網袋に
シールド掘削機の推進ジヤツキの反力を受止させて該推
進ジヤツキの作動によりシールド掘削機を前進させると
共にその反力により前記充填しまたコンクリート詰め網
袋を圧密し、この圧密によって隣接する網袋のコンクリ
ート同士を一体化させて適宜スパンの覆工部を形成し、
このような覆工部を前記コンクリート詰め網袋の充填と
推進ジヤツキの作動によるシールド掘削機の前進とを繰
り返し行うことにより連続形成してシールド掘削機によ
り掘削されるｌ・ンネルの内壁面に一定厚さの覆工を造
成するものであるから、コンクリート詰め網袋は推進ジ
ヤツキの押圧力により圧縮変形してその内外周面をテー
ル部内周面と内型枠の外周面に確実に密接させることが
できると共に前後に隣接するコンクリート詰め網袋のコ
ンクリート同士が一体化して一連に連続し、且つ圧密さ
れた状態となって長さ方向に均一な強度の覆工を精度よ
く形成することができるものである。

さらに、シールド掘削機の前進によってテール部から後
方に送り出される覆工部は、推進ジヤツキからの圧縮作
用によってさらに外周方向に張出変形し、テールボイド
を完全に充足させて掘削地盤の凹凸面に全面的に密着さ
せることができ、従来のような裏込材充填作業を廃する
ことができると共にセグメントのような組立作業もなく
することができて覆工造成の作業能率を著しく向」ニさ
せることができる。

又、コンクリート詰め網袋は、テール部内周面と内型枠
の外周面間の間隔部に充填可能な大きさに形成し”ζお
くことよってトンネルの断面形状の大小に拘わらず使用
することができ、コンクリート覆工の材料費が安価にな
ると共に網袋を金網によって形成しておけば、硬化後に
おいて該金網が補強鉄筋の作用を奏し、覆工の強度を増
強させることができ、さらに、取扱いが容易で前記テー
ル部内周面と内型枠の外周面間の間隔部に対する充填作
業が円滑に行えるものである。

その上、先に充填したコンクリート詰め網袋列と次に充
填するコンクリート詰め網袋間に鉄筋等の補強鋼材を組
み込めば、−層強固な覆工を造成することができ、又、
内型枠の前端をシールド掘削機の後端部内に連結してシ
ールド掘削機と−・体に前進させるようにしておけば、
覆工部の形成毎に型枠を組立てることなく、この内型枠
の外周面にコンクリート詰め網袋列よりなる覆工部の内
周面を摺接させながらその途中で硬化させて内型枠の後
端から順次送り出し、覆工を円滑に造成し得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はトンネル覆工を行っているシールド掘削機の簡
略縦断側面図、第２図はその要部の拡大断面図、第３図
及び第４図はコンクリート詰め網袋の簡略斜視図である
。 （１）・・・シールド掘削機、（２）・・・スキノブ１
ノー）、（８）・・・推進ジヤツキ、（ＩＱ）・・・テ
ール部、（９）・・・スプレッダ−１０ω・・・内型枠
、０４）・・・覆工部、０つ・・・リング状間隔部、０
（ｉ）・・・コンクリート詰め網袋。 ノ９て プ　　ルへ ネｆｆ、５’　臆 七べ　　ま たベ パ４１へ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シールド掘削機のスキンプレートのテール部内
   周面と該テール部内から後方に向かって配設した内型枠
   の前部外周面との間に未硬化のコンクリート詰め網袋を
   複数個、周方向に配列状態に充填し、このコンクリート
   詰め網袋にシールド掘削機の推進ジャッキの反力を受止
   させて該推進ジャッキの作動によりシールド掘削機を前
   進させると共にその反力により前記充填したコンクリー
   ト詰め網袋を圧密し、この圧密によって隣接する網袋の
   コンクリート同士を一体化させて適宜スパンの覆工部を
   形成し、このような覆工部を前記コンクリート詰め網袋
   の充填と推進ジャッキの作動によるシールド掘削機の前
   進とを繰り返し行うことにより連続形成してシールド掘
   削機により掘削されるトンネルの内壁面に一定厚さの覆
   工を造成することを特徴とするトンネル覆工方法。
2. （２）、前記内型枠の前端をシールド掘削機の後端部内
   に連結してシールド掘削機と一体に前進させるようにし
   たことを特徴とする請求項（１）記載のトンネル覆工方
   法。
3. （３）、先に充填したコンクリート詰め網袋列と次に充
   填するコンクリート詰め網袋列間に鉄筋等の補強鋼材を
   組み込むことを特徴とする請求項（１）記載のトンネル
   覆工方法。