JPH0274796A - 場所打ちコンクリートによるシールドトンネルの覆工方法 - 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 この発明は、シールドトンネルの覆工を、場所打ちコン
クリートによって構築する覆工方法に関する。

従来の技術 従来の場所打ちコンクリートによるシールドトンネルの
覆工方法は、概ね第９図および第１０図に示したようで
ある。

第９図に示す方法は、シールド掘進機の後部において、
内型枠５０を組み立て、この内型枠５０とシールド外板
５１の内周面との間に形成された空間５２にコンクリー
トを充填した後、内型枠５０に反力をとって、推進用ジ
ヤツキ５３を作動させてシールド掘進機を推進させると
ともに、抑圧ジヤツキ５４を作動させ、押圧リング５５
を介してコンクリートを後方へ押圧することにより、コ
ンクリート断面金地壁まで押し拡げ、地山５６と密着し
た覆工全形成するようにしている。

しかし、覆工に必要な強度を発現する通常のコンクリー
トは、粗骨材が混入され、その性状は流動性がよいとは
言えず、コンフリートラ押圧してコンクリート断面を押
し拡げることは困難であった。また補強鉄筋を挿入した
場合には、特に、鉄筋がコンクリートの流動性を阻害す
るとともに、押圧によって鉄筋が変形して、所定のコン
クリート構造を確保することを困難なものにした。

また、第１０図に示す方法は、シールド掘進機の後部に
おいて、外型枠５７と内型枠５８とで構成された合成枠
５９を組み立て、外型枠５７と内型枠５８とで囲まれた
空所６０にコンフリートラ充填するとともに、推進用ジ
ヤツキ６１を作動してシールド掘進機を推進させ、外型
枠５７の外周面と地山６２との間の空隙、６３には裏込
材を充填するようにした場所打ちコンクリートによる覆
工方法である。

この方法では、外型枠によって土砂や地下水のコンクリ
ート中への混入を抑え、所定の覆工厚を確保するように
しているが、外型枠は回収することができず、埋め殺し
となるため経済的ではなかった。

発明が解決しようとしている問題点 この発明は、上記の従来技術が有していた問題点を解決
し、グラウトヲ介して地山に密着した密実なコンフリー
トラ打設し、覆工中に外型枠を残すことなく、場所打ち
コンクリートによるトンネル覆工を構築する覆工方法を
提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 この発明は、シールド掘進機により掘削されるトンネル
内において、シールド掘進機に装置した外型枠と、別に
設けた内型枠とを使用して、場所打ちコンクリートによ
るトンネル覆工を構築する覆工方法に係わるものである
。

第１図、第２図、第５図ないし第８図に明示するように
、この発明は、 （イ）前記シールド掘進機１の外板２との間に間隙１７
ｆｔ：形成するように、前記シールド掘進機１内後部に
おいて前記外板２に固定したフレーム２０に偏心可能に
連結した前記外型枠１４を用意する工程と、 （（ロ）　前記間隙１７の前面を閉塞し、この間隙内を
摺動可能な圧縮リング２６をロッド２９の先端に連結し
たグラウト用ジヤツキ１３ｆｃ、前記シールド掘進機１
内に配置する工程と、（／事　　前記シールド掘進機１
に設けられた推進用ジヤツキ１２のロッド１０を短縮し
て、その跡に新たな前記内型枠３０を前回使用の内型枠
３０に連結配置して、前記外型枠１４との間に空所３３
を形成する工程と、 に）　この空所３３内を移動可能な妻型枠３４によりこ
の空所３３の前面を閉塞する工程と、（，１）前記閉塞
された間隙１Ｔ及び空所３３内に、グラウト材及びコン
クＩＪ　−ト’ｒそれぞれ充填する工程と、 （ハ）前記推進用ジヤツキ１２を作動させ、そのロッド
１０の先端に連結した抑圧板１）により前記妻型枠３４
及び内型枠３０を押圧して、前記空所３３内に充填され
たコンフリートラ圧密すると共にシールド掘進機１を前
進させて前記外型枠１４を、前記グラウト材と前記コン
クリートとの間から引抜く工程と、（ト）　　前記グラ
ウト用ジヤツキ１３を作動させ、前記間隙１７内に充填
されたグラウト材を、前記圧縮リング２６により、地山
３７と未固結の覆工コンクリートの表面との間へ押し出
す工程と、 を包含することを特徴とする覆工方法である。

作用 次にこの発明の作用を第５図ないし第８図に基いて説明
する。

第５図に示すように、前回のコンクリートおよびグラウ
ト材が打設され、推進用ジヤツキ１２を伸長してシール
ド掘進機１の推進が完了し、また、グラウト用ジヤツキ
１３を伸長して、グラウト材を地山３７と未固結の覆工
コンクＩＪ　−トの表面との間へ押し出している。

次に第６図に示すように、グラウト用ジヤツキ１３０ロ
ツド２９を短縮して、圧縮リング２６を前方へ移動させ
、外板２と外型枠１４との間の間隙１７の前面を閉塞す
ることにより、グラウト材を充填する空間を形成する。

次に第７図に示すように、推進用ジヤツキ１２のロッド
１０を短縮して、新たな内型枠３０１ｒ、組み込み、前
回のコンクリート打設に使用された内型枠３０と連結し
、外型枠１４と新たな内型枠３０との間の空所３３の前
面を妻型枠３４により閉塞することによりコンクリート
を充填する空間を形成する。

閉塞された間隙１７および空所３３内に、注入管１９お
よび注入管３２よりグラウト材１８およびコンクＩＪ　
−ト３１　’ｅそれぞれ充填する。この場合、グラウト
材の充填の工程と、コンクリートの充填の工程は、どち
らの工程を先にしてもよい。

次に第８図に示すように、推進用ジヤツキ１２を作動し
てロッド１０ｆｒ、伸長して、押板１）により妻型枠３
４と内型枠３０とを押圧して、空所３３内に充填された
コンク＋Ｊ　−）　３１を圧密し、シールド掘進機１を
前方へ推進させる。また、グラウト用ジヤツキ１３を作
動してロッド２９を伸長し、圧縮り／グツ６によって間
隙１７内に充填されたグラウト材を押圧する。これによ
って、シールド掘進機１の推進とともに、外板２に固着
したフレーム２０に可偏連結装置によって偏心可能に連
結された外型枠１４は、グラウト材とコンクリートとの
間から引き抜かれ、グラウト材を地山と未固結の覆工コ
ンクリートの表面との間へ押し出すことにより、外型枠
１４が引き抜かれたあとの未固結の覆工コンクリートの
表面を保護するとともに、外板２の後部と地山３７との
間に形成されるテールボイド４０にグラウト材が流動し
充填される。

実施例 以下、この発明による好適な一実施例を添付図面に基づ
いて詳細に説明する。

この発明の覆工方法に使用するシールド掘進機１は、第
１図に示すように、その外板２は円筒状に形成され、前
部には掘削装置が設けられている。

掘削装置として従来と同様に、外板２内を横断して設け
られた隔壁３と、外板２前端部に配置され、切羽４全掘
削するカッターヘッド５と、隔壁３に設けられた軸受け
６と、軸受け６全貫通してカッターヘッド５を回転自在
に支持する軸７と、一方の軸端よりカッターヘッド５を
回転させる駆動装置８と、隔壁３を貫通して土砂を取り
出すようにしたスクリューコンベア９よりなる。

また、シールド掘進機の外板２の中央部の内周辺には、
推進装置として、ロッド１０の先端に押板１）を連結し
た複数の推進用ジヤツキ１２と、複数のグラウト用ジヤ
ツキ１３とが配置される。

外板２の後部内は、場所打ちコンクリートによる環ニス
ペースとして区画され、覆工装置が設けられる。

覆工装置として、外板２内に覆工コンクリートの外面を
形成する外型枠１４を配置する。

この外型枠１４は、第２図に示すように、適宜な肉厚を
もつ円筒体１５と、この円筒体１５前端に内向きに固着
されたフランジ１６とによって構成され、円筒体１５の
外径は、外板２の内径よりも小さく、外板２との間に適
宜な間隙１７を保つように形成する。

円筒体１５前部には、円筒体１５の内側よりグラウト材
１８を注入する注入管１９を−か所以上取り付ける。

この外型枠１４を、そのフランジ１６を前方にして、円
筒体１５が外板２とほぼ平行、同心になるように配置す
る。

この外型枠１４の前方には、外板２に固着され、円周方
向に配置され外板２より内方にほぼ垂直に立てられた板
状のフレーム２０を設ける。推進用ジヤツキ１２とグラ
ウト用ジヤツキ１３との各シリンダを、このフレーム２
０を開口して貫通させ、各シリンダを支持するようにし
ているが、７レーム２０に切り欠きを設けて、通過、支
持するようにしてもよい。

このフレーム２０と前記外型枠１４のフランジ１６との
間に、複数の可偏連結装置２１を適宜な間隔で取り付け
て、外型枠１４と連結する。

この可偏連結装置２１は、外板２と外型枠１４の円筒体
１５との間に軸心の若干のずれや傾斜が生じても許容で
きるように、フレーム２０と７ランジ１６との間にスプ
リング２２を介在させ、このスプリング２２とフレーム
２０および７ランジ１６を貫通してテンションボルト２
３を配し、その両側に球面皿座金２４’（ｉ−入れて、
ナツト２５を締結し、フレーム２０とフランジ１６との
間隔を一定に保ち、外型枠１４を支持する構造である。

また、この可偏連結装置２１は、外型枠１４の動きがフ
レーム２０に対し、引っ張り方向には拘束されるが、半
径方向には若干の動きを許容するものであれば、すなわ
ち外型枠１４をフレーム２０に偏心可能に連結するもの
であれば、どのような構造であってもよい。

例えば、スプリング２２の代わりにパイプ全フレーム２
０とフランジ１６との間に縦方向に介在させ、フレーム
２０とパイプとフランジ１６とを貫通してテンションボ
ルト２３金配し、ナツト２５を締結して、連結、支持し
、フレーム２０に対する外型枠１４の動きを前後方向に
は拘束するが、半径方向にはずらすことができるように
してもよい。

このようにしてシールド掘進機と連結支持された外型枠
１４と、外板２との間に形成された間隙１７に、圧縮リ
ング２６を挿入する。

この圧縮リング２６は環状に形成され、内周および外周
にパツキン２７．２８’に装着する。

また、シールド掘進機の外板２の中央部の内周辺に配置
された複数のグラウト用ジヤツキ１３ｔ−設け、そのロ
ッド２９の先端に、圧縮リング２６を連結し、ロッド２
９を伸縮して、圧縮リング２６金間隙１７内において摺
動可能にする。

ま之、一方において、シールド掘進機の後部の外板２内
に装着された外型枠１４内に、覆工コンクリートの内面
を形成する内型枠３０を組み立てる。

この内型枠３０の構造は、従来と同様に一定長さの管状
体を複数のセグメントに分割できるように・し、その両
端にフランジを取り付けて、各管状体を連結するように
したものである。

この内型枠３０は、シールド掘進機１後方の打設し終っ
たコンクリート覆工の部分より、１リングずつ連結して
組み立てられたもので、シールド掘進機の推進に際し、
その反力が、打設されたコンクリートと内型枠との摩擦
によって発生するように、適当数の内型枠を残して、後
部の固化し終ったコンクリート部分の内型枠を順次、前
部へ移設して組み立てられたものである。

なお、この内型枠３０には、内型枠３０の内側よりコン
クリート３１を注入する注入管３２を１リングにつき、
−か所以上取り付ける。

この組み立てられた最前部の内型枠３０と、外型枠１４
０円筒体の内面との間にできる空所３３の前面を閉塞す
るように、妻型枠３４．金取り付ける。

この妻型枠３４は、環状に形成され、リプ３５によって
補強された板状体で、その外周にはパツキン３６が取り
付けられ、外型枠１４の内面に接し、内周は内型枠３０
の外面と若干のクリアランスをとって、摺動可能に嵌合
できるようにする。

また、前述の推進用ジヤツキ１２は、この内型枠３０の
端面に反力をとり、また、妻型枠３４の一部を抑圧でき
るように、ロッド１０の先端に押板１）を取り付ける。

以上のように構成されたシールド掘進機と、覆工装置に
よる覆工コンクリートの打設方法および作用を工程を追
って説明する。

第５図は、前回のコンクリートおよびグラウト材が打設
され、推進用ジヤツキ１２を伸長してシールド掘進機１
の推進が完了し、また、グラウト用ジヤツキ１３を伸長
して、グラウト材の抑圧が完了したところを示すもので
ある。

この時、圧縮リング２６の後端面は、シールド掘進機の
外板２内に、外板２の端末から適宜な距離をおいて止め
られ、外板２内にグラウト材が残留した状態によって、
地山３７からの湧水がシールド掘進機内および覆エコン
クＩＪ−ト内へ侵入するのを防ぐ。

また、外型枠１４の円筒体１５の端末は、妻型枠３４に
かぶさって、前回の打設コンクリートおよびグラウト内
に若干の長さ貫入した状態でその位置を保持している。

次に、第６図に示すように、グラウト用ジヤツキ１３の
ロッド２９を短縮して、圧縮リング２６を前方へ摺動移
設し、圧縮リング２６でその前面を閉塞され、外板２と
外型枠１４との間の間隙１７に、ポンプ（図示しない）
により圧送されたグラウト材１８を、外型枠１４に設け
られ、ホース３８と連通した注入管１９より充填する。

この充填が終わると、注入管１９を止、恰する。

グラウト材としては、通常のコンクリートよりも、比較
的流動性のよいセメント系グラウト材、例えば、通常の
モルタルま几は固結を遅らせる遅延剤ｆ：添加したモル
タルを使用する。

次に、第７図に示すように、推進用ジヤツキ１２のロッ
ド１０を短縮するとともに、妻型枠３４を前方へ移設す
る。この場合、推進用ジヤツキ１２の押板１）と妻型枠
３４とを連結して、妻型枠３４ｔ−前方へ摺動移設して
もよい。

次に、推進用ジヤツキ１２のロッド１０が短縮された跡
へ、新たな内型枠３０ｆ：組み込み、前回のコンクリー
ト打設に使用された内型枠３０と連結し、その前端に妻
型枠３４を、内型枠３０の前端よりも前方にずらした状
態に嵌め込ませる。

この時、妻型枠３４の内径は、内型枠３０の外径に対し
、若干のクリアランスをとっているため、必ずしも内型
枠３０と外型枠１４が同心、平行でなくても、妻型枠３
４を嵌合させることができ、妻型枠３４に推進用ジヤツ
キ１２の押板１）を当てて、その位置を支える。

次に、妻型枠３４によって前面を閉塞された内型枠３０
と外型枠１４との間の空所３３に、ポンプ（図示しない
）より圧送されたコンクリート３１′ｆｔ１内型枠３０
に設けられ、ホース３日と連通した注入管３２より充填
する。この充填が終わると、注入管３２は、止栓する。

コンクリートとしては、通常のコンクリート、または固
化時間を短くした早強コンクＩＪ　−トを使用する。

また、このコンクリートの充填に先立って、空所３３内
に補強鉄筋を組み込んでもよい。

また、このコンクリートを充填する工程において、外型
枠１４は、後端を前回打設した覆工コンクリートおよび
グラウト内に残し、前端を圧縮リング２６および妻型枠
３４によって支えられ、その間を、コンクリートの充填
に先立って充填されたグラフトによって、その位置を保
持しているが、コンクリートの充填に先立って、内型枠
３０と外型枠１４０間に介在物（図示しない）を架設し
て、外型枠１４を保持してもよく、この場合、コンクリ
ートの充填の工程を、グラウト材充填の工程に先立って
行なってもよい。

次に、第８図に示すように、推進用ジヤツキ１２を作動
して、ロッド１０を伸長する。これによって、内型枠３
０のフランジの端面より前方へずらして、押板１）に止
められていた妻型枠３４は、後方へ押されて、空所３３
内に充填されたコンク’Ｊ　−）　３１　’に圧密し、
更に押板１）は内型枠３０のフランジ端面に達し、シー
ルド掘進機を前方へ推進させる。また、グラウト用ジヤ
ツキ１３を作動して、ロッド２９を伸長し、圧縮リング
２６によって、グラウト材１Ｂ−！ｉ−押圧する。

このシールド掘進機１の推進とともに、外板２に固着し
たフレーム２０と可偏連結装置２１によって連結され、
グラウト材と覆工コンクリートの境界部を形成していた
外型枠１４も前方へ引き抜かれる。

この時、シールド掘進機１は地層の変化等によって蛇行
したり、曲線部の施工においては、強制的に偏向して推
進させたりする。し友がって、外型枠１４が可偏連結装
置２１によって連結、引張されることにより、シールド
掘進機１、すなわちシールド外板２が若干偏向して前進
しても、外型枠１４は、覆工コンクリートに拘束された
方向、即ち、外板２の進行とは若干具なる方向に滑らか
に引き抜くことが可能で、未固結の覆工コンクリートを
保護する。

また、圧縮リング２６によって押圧されたグラウト材は
、全周にわたって、直ちに外型枠１４が引き抜かれた跡
に回り込んで、未固結の覆工コンクリートの表面を保護
するとともに、シールド掘進機１の推進の跡、外板２の
後部、地山３７との間に形成されるテールボイド（空隙
）４０に流動、充填される。

以上のようにして、第５図に示したように、外板２の後
端が所定の位置に達すると、シールド掘進機の推進を停
止し、圧縮リング２６が所定の位置に達すると、グラウ
ト材の抑圧を停止する。

以上の工程によって、１回分のグラウトおよび覆工コン
クリートの打設が終了する。

この工程を繰り返して、シールド掘進機１を推進させる
ことにより、シールド掘進機１の後方に、グラウト材１
８の層を介して、地山３７に密着しタシールドトンネル
のつンクリート覆工が形成される。

発明の効果 以上、実施例で示したように、この発明による覆工方法
によれば、グラウト材と覆工コンクリートは、シールド
掘進機の後部において、その外板と外型枠との間に形成
され、その前面を圧縮リングによって閉塞された間隙と
、外型枠と内型枠の間に形成され、その前面を妻型枠に
よって閉塞された空所に、それぞれ異なった材料を分離
して充填する。したがって、覆工コンクリートとしては
、粗骨材を用いた、あまり流動性のよくない通常のコン
クリートを選択してもよく、シールド掘進機の推進に先
立って、推進用ジヤツキにより、妻型枠を適宜に押圧す
ることにより、あらかじめ空所内に充填されたコンクＩ
Ｊ　−トは、他へ流動することなく、妻型枠と外型枠と
内型枠に囲われた空所内で圧密され、所定の強度を確保
した密実なコンクリートを打設することができる。この
押圧は、大きなストロークの押圧をする必要はないので
、補強鉄筋を挿入しても鉄筋が変形することはなく、コ
ンクリート覆工の強度を増すことができる。

また、シールド掘進機に装着された外型枠は、可偏連結
装置によって、シールド掘進機の推進とともに、覆工コ
ンクリートを阻害することなく、滑らかに前方へ引き抜
くことができる。

また、グラウト材として比較的流動性のよい、例えばモ
ルタル等を選ぶことができ、グラウト用ジヤツキと連結
した圧縮リングによるグラウト材の抑圧によって、シー
ルド掘進機の推進とともに、外板跡の地山との間に形成
されるテールボイドや、外型枠跡の空隙にグラウト材を
全周にわたって、直ちに充填させることができ、未固結
のコンクリートを保護することができる。

以上により、覆工中に外型枠を残すことなく、経済的に
、グラウト層を介して地山に密着した場所打ちコンクリ
ートによる密実なトンネル覆工を構築することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図から第８図は、この発明の場所打ちコンクリート
によってトンネル覆工を構築する覆工方法に使用するシ
ールド掘進機を示したもので、第１図はシールド掘進機
とトンネルの縦断面図、第２図は第１図に示すシールド
掘進機の後部の拡大断面図、第６図は第２図のＡ−Ａ矢
視およびＢ−Ｂ矢視断面図、第４図は第２図のＣ−Ｃ矢
視断面図、第５図から第８図は、この発明の覆工方法を
説明するための工程図、第９図および第１０図は従来の
場所打ちコンクリートによるシールドトンネルの覆工方
法を示したものである。 １・・・シールド掘進機、２・・・外板、１０・・・ロ
ッド、１）・・・押板、１２・・・推進用ジヤツキ、１
３・・・グラウト用ジヤツキ、１４・・・外型枠、１７
・・・間隙、２０・・・フレーム、２１・・・可偏連結
装置、２６・・・圧縮リング、２９・・・ロッド、３０
・・・内型枠、３３・・・空所、３４・・・妻型枠、３
７・・・地山第 図 第 図 第 ア 図 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）シールド掘進機により掘削されるトンネル内にお
   いて、シールド掘進機に装置した外型枠と、別に設けた
   内型枠とを使用して、場所打ちコンクリートによるトン
   ネル覆工を構築する覆工方法において、 （イ）前記シールド掘進機の外板との間に間隙を形成す
   るように、前記シールド掘進機内後部において前記外板
   に固定したフレームに偏心可能に連結した前記外型枠を
   用意する工程と （ロ）前記間隙の前面を閉塞し、この間隙内を摺動可能
   な圧縮リングをロッドの先端に連結したグラウト用ジャ
   ッキを、前記シールド掘進機内に配置する工程と、 （ハ）前記シールド掘進機に設けられた推進用ジャッキ
   のロッドを短縮して、その跡に新たな前記内型枠を前回
   使用の内型枠に連結配置して、前記外型枠との間に空所
   を形成する工程と、 （ニ）この空所内を移動可能な妻型枠によりこの空所の
   前面を閉塞する工程と、 （ホ）前記閉塞された間隙及び空所内に、グラウト材及
   びコンクリートをそれぞれ充填する工程と、 （ヘ）前記推進用ジャッキを作動させ、そのロッドの先
   端に連結した押圧板により前記妻型枠及び内型枠を押圧
   して、前記空所内に充填されたコンクリートを圧密する
   と共にシールド掘進機を前進させて前記外型枠を、前記
   グラウト材と前記コンクリートとの間から引抜く工程と
   、 （ト）前記グラウト用ジャッキを作動させ、前記間隙内
   に充填されたグラウト材を、前記圧縮リングにより、地
   山と未固結の覆工コンクリートの表面との間へ押し出す
   工程と、 を包含することを特徴とする覆工方法。
2. （２）コンクリートの充填に先立つてグラウト材を充填
   することを特徴とする請求項（１）記載の覆工方法。
3. （３）グラウト材の充填に先立つてコンクリートを充填
   することを特徴とする請求項（１）記載の覆工方法。