JPH0361000B2 - - Google Patents

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進工法に係り、詳しくは、
リング状に組み立てられた型枠とテールプレート
との間に、ライニング材を打設してトンネル壁を
構築するシールド工法に関するものである。

〔従来の技術〕

掘削されたトンネル内面にセメントなどのライ
ニング材でトンネル壁を構築する際、予め分割し
て製作された型枠をリング状に組立て、型枠とシ
ールド本体のテールプレートとの間にライニング
材を打設し、その固化後に型枠を外してトンネル
壁を形成しながら掘進するシールド掘進工法があ
る。

この工法では、まず、ライニング材を打設する
１リング幅をシールド本体で掘削した後、シール
ド本体を停止させる。シールドジヤツキを縮小し
て退避させた後、作業者がその１リング幅のテー
ルプレート内の空間に、周方向に分割して製作さ
れた型枠をエレクタでリング状に組み込み、型枠
相互を作業者が固縛して型枠リングを組み立て
る。そして、型枠リングとテールプレートとの間
にスチールフアイバを混入させて補強を図つた極
早強セメントを打設すると共に、注入されたライ
ニング材を型枠リングとテールプレートとの間で
進退するジヤツキによつて機軸方向へ押圧し、ラ
イニング材の稠密化と固化の促進を図る。ライニ
ング材が固化すれば型枠を取り外してシールドジ
ヤツキを伸長し、ライニング材で掘進反力をとり
ながらシールド本体を前進させる。

このような工法によれば、ライニング材で掘進
反力をとるので、打設されたライニング材の固化
を持たなければ次の掘進が行い得ないこと、ま
た、その時間を短くするために高価な極早強セメ
ントを使用しなければならず、工期の長期化また
は工費の高騰を招く問題がある。

これを解消したものとして、ライニング材の打
設部にプツシユロツドを機軸に平行に縦通させ、
型枠をリング状に組み立てた後、型枠リング内に
ライニング材を打設し、埋設されたそのプツシユ
ロツドで掘進反力をとる工法がある。これによれ
ば、ライニング材で反力をとらないので、掘進時
にライニング材が固化している必要がなく、その
結果、ライニング材として早強セメントや普通セ
メントを使用することができ、安価なライニング
材でもつてしかも工期の短縮を図ることができ
る。しかしながら、プツシユロツドは掘進反力に
耐える必要のあることから、重量の大きいものと
なつて取り扱いが容易でない。そのため、打設部
への組み込みが既設のプツシユロツドとの接続お
よびその軸心一致作業に手間と時間を要し、最大
でも６〜８ｍ／日程度の掘進速度しか得られない
問題がある。加えて、このプツシユロツドは１リ
ング内に多数使用されるので、その消費量はかな
りのものとなつて工事費の低減を阻害している。
さらに、プツシユロツドが掘進反力により押圧さ
れたとき弾性変形により縮み、既設の固化したラ
イニング材が崩壊したり、また、反力を解放した
ときライニング材が変形する問題も残る。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、打設されたライニング材の固化を待つ
ことなく、そのライニング材を圧密しながら、掘
進反力をとるようにした工法が、特公昭37−3016
号公報、特開昭53−97236号公報や特開昭56−
9599号公報に記載されている。前者の公報では、
型枠リングとテールプレートとの間に生コンクリ
ートを打設すると共に、注入されたコンクリート
を型枠リングとテールプレートとの間でジヤツキ
によつて進退する堰板の機軸方向への押圧で圧縮
充填しながら、固化前の生コンクリートで掘進反
力をとつてシールド本体を前進させるようにして
いる。第二の公報では、生コンクリート内へＨ形
鋼を埋設させ、第三の公報では、打設されたコン
クリート内に特に補強体などを埋設することな
く、上記の堰板と同様に機能するリングが採用さ
れているが、全三者はほとんど同じ構成の工法と
なつている。

このようなトンネル工法によれば、打設された
生のコンクリートで掘進反力をとるので、コンク
リートが圧密され、前進したシールド本体のテー
ル部の空き部にも確実に充填される利点がある。
しかし、掘進反力は生コンクリートを介して型枠
に伝達されることになり、型枠をシールド本体内
に強固に取り付けて形成させ、また、その変形防
止をも図つておかなければならず、その型枠設置
に多大の労力と手間を要する欠点がある。上記の
いずれの公報にも、それを解消する具体的な手段
が開示されておらず、さらには、シールド本体の
掘進方向を是正する場合にジヤツキの一群だけを
働かせることができるように、上記の堰板などは
それぞれのジヤツキに対応して設けられており、
堰板相互のシールを確保することも必要となつて
しまう。

一方、特公昭58−7800号公報には、周方向に沿
つて円弧状に分割された型枠を、テール部の内周
面との間に所定間隔の間〓を保持するようにして
設置し、ライニング材を打設した後、型枠の前端
部に推進ジヤツキを押し当て、その反力で推進し
ながら掘削することができるようにしたトンネル
構築装置が記載されている。この場合は、ライニ
ング材を打設した後、その硬化を待つてシールド
本体を前進させている。

しかしながら、安価なライニング材を使用する
と、前述した例の場合と同様に、硬化までの時間
を要することから、工期の短縮化が容易でない。
また、ライニング材が硬化した後であつても、型
枠に作用する推進反力が、型枠を介してライニン
グ材に伝わることになり、偏荷重によるライニン
グ材の崩壊が懸念される問題がある。そして、推
進ジヤツキによる型枠の押圧のみでは、打設され
たライニング材の圧密をあげることが不可能であ
り、コンクリートなどのライニング材の強度を増
大させことができない欠点がある。

本発明は上述の問題を解決するためになされた
もので、その目的は、リング状に組み立てられた
型枠とテールプレートとの間に、ライニング材を
打設してトンネル壁を構築しながらシールド掘進
する工法において、安価なライニング材の使用を
可能にすると共に、打設されたライニング材を崩
壊させることなく力を分散させて掘進反力をとる
ことができ、そのライニング材の圧密化を促進し
て強度の向上が可能となり、さらには、工期の著
しい短縮を図ることができるシールド掘進工法を
提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の特徴を第１図に基づいて説明すると以
下の通りである。

リング状に組み立てられた型枠２４とテールプ
レート８ａとの間に、ライニング材３８を打設し
てトンネル壁を構築するシールド掘進工法におい
て、リング状に組み立てられた型枠２４ｃ（第５
図ｄ参照）を、シールド本体８の内方より円弧状
のシユー面３１ａ（第４図参照）で真円に保持し、
その型枠リング２４Ａの前端面に、打設されたラ
イニング材３８の前方部を塞ぎかつ型枠２４を押
圧する一体形状のプレスリング２１を介して、シ
ールドジヤツキ２０の掘進反力を作用させること
により、シールド本体を掘進させるシールド掘進
工法としたである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ライニング材を打設した直後
においても型枠に掘進反力を作用させて掘削を行
うことができ、その際、ライニング材に掘進反力
が作用しないので、硬化に時間を要する安価なラ
イニング材を使用することができる。また、プレ
スリングが型枠の全周に当接されており、面圧が
低くなつて掘進反力を分散させることができ、型
枠の変形が極めて少なく、したがつて、ライニン
グ材の変形も少なくなつて安定したライニング材
の固化が実現できる。この場合、プレスリングが
打設されたライニング材の前方部を塞ぎかつ型枠
を均一に押圧するので、ライニング材の硬化を待
つ必要はなく、ライニング材の打設完了後に直ち
に掘進でき、工期の短縮を図ることができると共
に、この工期の短縮と安価な資材の使用により、
工費を大幅に低減することができる。そして、打
設されたライニング材の圧密をあげることが可能
となり、トンネル壁を形成するライニング材の強
度の増大が図られる。

〔実施例〕 以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明のシールド掘進工法を実施する
ために使用されるシールド掘進機の一実施例の断
面図で、リング状に組み立てられた型枠とテール
プレートとの間に、ライニング材を打設してトン
ネル壁を構築する泥水式シールド掘進機である。

図中の１は、油圧モータ２からの動力がピニオ
ン３、リングギヤー４を介して伝達されて回転す
るカツタデイスクで、その前面に多数固着されて
いるカツタビツト５によつて切羽６を掘削するも
のである。カツタデイスク１内の７は曲進掘進時
にシールド本体８の側周部の地山９をオーバカツ
トするコピー式オーバカツタ装置である。このよ
うなカツタデイスク１は、その駆動ドラム１ａに
おいてシールド本体８に固設された軸受台１０と
の間に介在されているメタル１１によりラジアル
支持され、掘進によるスラスト荷重は軸受台１０
の前面に装着されたローラ１２により受け止めら
れるようになつている。

一方、バルクヘツド１３と駆動ドラム１ａとの
間にはシール材１４が介在され、カツタチヤンバ
１５内の水密が図られている。このバルクヘツド
１３には、これを貫通するように送泥管１６、排
泥管１７がそれぞれ設置され、さらには、カツタ
チヤンバ１５内に掻き込まれた土砂を撹拌してそ
の流動を促進するアジテータ１８が設けられてい
る。

１９はシールド本体８を補強するリングガーダ
で、これを貫通してシールドジヤツキ２０が第２
図に示すように複数個設けられている。シールド
ジヤツキ２０はこのリングガーダ１９の後方でそ
のピストンロツド２０ａが伸縮するようになつて
いて、その先端に押圧シユー２０ｂが取り付けら
れている。そして、その後方には、一体形状のプ
レスリング２１がテールプレート８ａ内で、第３
図に示すローラ２１ａにより移動自在に設置され
ている。このプレスリング２１はシールドジヤツ
キ２０の伸縮に伴つて前後方向へ移動し、シール
ドジヤツキ２０が伸長したとき、後述する型枠２
４に当接してライニング材３８の打設空間を閉止
すると共に、シールド本体８がシールドジヤツキ
２０の伸長によつて掘進する際の反力を型枠２４
に伝達するものである。すなわち、このプレスリ
ング２１は、打設されたライニング材３８の前方
部を塞ぎかつ型枠２４の前端部を押圧するように
機能する。

なお、１リングの掘進後にプレスリング２１を
シールドジヤツキ２０の縮小に伴つて前方に引き
戻すために、例えばシールドジヤツキ２０の一つ
置きにピン２１ｂを介してプレスリング２１が接
続されている。このピン２１ｂは詳細には図示し
ないが、接続部材２１ｃの長穴に挿入されてい
て、シールドジヤツキ２０がプレスリング２１を
押圧するときは、押圧シユー２０ｂの端面が直接
プレスリング２１の前面に当接され、プレスリン
グ２１を引き戻すときは、シールドジヤツキ２０
が縮小し始めてプレスリング２１よりやや離隔し
た後に、ピン２１ｂを介してプレスリング２１が
前進するようになつている。したがつて、シール
ドジヤツキ２０が伸長して掘進反力をプレスリン
グ２１に作用させているときは、ピン２１ｂに何
ら力が掛からないように配慮されている。

２２はリングガーダ１９に固着されているサポ
ートで、第２図に示すようにシールド本体８内で
作業者が移動したり各種装着品を設置することが
できるように、アーム状となつている。このサポ
ート２２には、第１図に示すようにシールド本体
８の機軸８ｂに平行な円筒状リング２３が固着さ
れ、その中空部２３ａには送泥管１６、排泥管１
７やその他油圧ホースなどが後方に延設されてい
る。

この円筒状リング２３には、型枠２４をリング
状に組み立てるために回転および前後移動すると
共に、掘進反力をとる型枠２４の真円を保持させ
る機能をも有するエレクタ装置２５や、後方の既
設型枠を保持するグリツパ２６が装着されてい
る。なお、必要に応じてその後端部には、円筒状
リング２３がサポート２２で片持ち状態となるよ
うな場合に支える伸縮自在の支脚２７が設置され
ている。

エレクタ装置２５は円筒状リング２３の外周で
回転する外筒体２８と、この外筒体２８の上で前
後方向に摺動するドラム２９、および第４図に示
すようなシリンダ３０の伸縮によりシールド本体
８の半径方向へ移動する円弧状の型枠組み立て用
エレクタ３１とからなる。なお、外筒体２８の一
端には、これを円筒状リング２３の周りで回転さ
せるためのリングギヤー３２が固着され、これに
噛み合うピニオン３３を駆動するモータ３４が円
筒状リング２３に固設されている。

また、外筒体２８には、ドラム２９をピストン
ロツド３５ａの伸縮により変位させるシリンダ３
５が固設されている。エレクタ３１には、型枠２
４を掴む図示しないチヤツキング部が内蔵されて
いると共に、テールプレート８ａ内でリング状に
組み立てられた型枠２４を真円に保持する円弧状
のシユー面３１ａ（第４図参照）が形成されてい
る。なお、第１図中の３６はトンネルの後部で取
り外された型枠２４を再度使用するため、型枠を
シールド本体８に向つて搬送するローラコンベア
である。

このような構成のシールド掘進機によれば、以
下のようにして、掘進反力をとりつつトンネルを
掘削することができる。

第５図ａに示すように、１リング分の掘進完了
後、円筒状リング２３に装着されているグリツパ
２６を伸長し、第６図に示すようにＹ字状に既設
の型枠２４ａを押圧して、シールド本体８の移動
を阻止する。次に、第５図ｂに示すように型枠２
４ｂの前端面を押圧しているプレスリング２１
を、ピン２１ｂ（第１図参照）を介してシールド
ジヤツキ２０により引き戻す。そして、第５図ｃ
に示す型枠組み立て用エレクタ装置２５のシリン
ダ３０（第４図参照）を縮小し、エレクタ３１に
よる型枠２４ｂの真円保持を解除すると共に、外
筒体２８に固着されているシリンダ３５（第１図
参照）を伸長することにより、エレクタ３１をサ
ポート２２の近傍まで前進させる。

この状態で、第５図ｄに示すように円弧状の鉄
筋カゴ３７とボルトなどで一体化された新たな分
割型枠２４ｃを順次チヤツキングして、テールプ
レート８ａ内でリング状に組み立てる（第４図参
照）。型枠２４は第４図および第６図に示すよう
に１リングにおいて分割されて予め製作された鉄
板製の箱であり、後述するようにライニング材３
８が固化すれば、トンネル壁より取り外されて新
しいリングの形成のために再使用される。

エレクタ３１により、この分割された鉄筋カゴ
３７と型枠２４とが一度にチヤツキングされ、エ
レクタ装置２５のドラム２９（第１図参照）がモ
ータ３４で回転されて所定の周方向へ移動される
と、シリンダ３０が伸長してトンネル内面に組み
込まれる。鉄筋カゴ３７と型枠２４とが一体化さ
れて順次リング状に組み込まれ、鉄筋カゴ３７の
周端部が相互に固縛されると、第５図ｅに示すよ
うに、組み立てられた型枠２４ｃの内面をエレク
タ３１で保持するため、エレクタ装置２５のシリ
ンダ３０（第４図参照）を伸長して固定し、型枠
２４ｃで形成された型枠リング２４Ａの真円保持
を図る。

これと共にシールドジヤツキ２０をやや伸長
し、プレスリング２１を型枠２４ｃの前端面に当
接させ、かつ、ライニング材３８の打設のため
に、その前方部を塞ぐ。そして、例えば、型枠２
４に開口されている図示しないライニング材注入
穴より型枠リング２４Ａ内にライニング材３８で
ある普通セメントまたは早強セメントを打設す
る。その後、第５図ｆに示すように既設型枠２４
ａを押圧しているグリツパ２６を縮小してシール
ド本体８の移動を可能し、第５図ｇのようにシー
ルドジヤツキ２０を伸長してプレスリング２１を
介して型枠２４で掘進反力をとり、その際、エレ
クタ３１によつて型枠２４ｃのずれが防止されて
掘進が続けられる。１リングの掘進が完了する
と、再び、第５図ａに戻つて、その操作が順次繰
り返えされる。

このような作動によれば、打設されたライニン
グ材が固化していなくても、型枠で掘進反力を受
けることができ、ライニング材が固化するまでの
間掘進作業を待機させる必要はないし、ライニン
グ材に高価な極早強セメントを用いる必要もな
い。そして、打設されたライニング材の前方部を
塞いだ状態にしておくことにより、ライニング材
の圧密化を促進して強度の向上を図ることができ
る。なお、ライニング材を打設した後掘進反力を
とらせる型枠の真円保持をエレクタ装置２５によ
つているが、別途、シールド本体８の半径方向に
伸縮する第６図に示したのと同様なグリツパなど
で型枠リング２４Ａを保持するようにしてもよ
い。

上述の実施例は泥水式シールド掘進機を例にし
て述べたが、土圧バランス式の掘進機など機械式
のものであれば適用することができる。また、カ
ツタデイクスについても例示の周辺支持構造のも
のに限らず、中間支持やセンタドライブ構造のも
のにも適用できることは言うまでもない。

以上の詳細な説明から判るように、本発明にお
けるシールド掘進工法によれば、ライニング材を
打設した直後においても型枠に掘進反力を作用さ
せて掘削を行うことができる。その結果、ライニ
ング材には反力が作用しないので、硬化に時間を
要する安価なライニング材を使用しても、崩壊す
ることがないし、押圧される型枠の作用面積が従
来技術のところで充べたプツシユロツドのそれよ
りも大きくすることができるので、面圧が低くな
つて掘進反力を分散させることができ、型枠の変
形が極めて少なく、したがつて、ライニング材の
変形も少なくなつて、安定したライニング材の固
化を実現できる。この場合、プレスリングが打設
されたライニング材の前方部を塞ぎかつ型枠を均
一に押圧するので、ライニング材の硬化を待つ必
要はなく、ライニング材の打設完了後に直ちに掘
進できる。その結果、12ｍ／日程度の掘進が可能
となつて工期の短縮を図ることができると共に、
この工期の短縮と安価な資材の使用により工費を
大幅に低減することができる。そして、打設され
たライニング材の圧密をあげることが可能とな
り、トンネル壁を形成するライニング材の強度を
増大させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するシールド掘進
機の一実施例断面図、第２図は第１図の−線
矢視断面図、第３図は第１図の−線矢視断面
図、第４図は第１図の−線矢視断面図、第５
図ａ〜ｇはシールド掘進工法における各工程を示
す概略断面図、第６図は第１図の−線矢視断
面図である。 ８……シールド本体、８ａ……テールプレー
ト、２０……シールドジヤツキ、２１……プレス
リング、２４，２４ａ〜２４ｃ……型枠、２４Ａ
……型枠リング、２５……真円保持装置（エレク
タ装置）、３１ａ……シユー面、３８……ライニ
ング材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リング状に組み立てられた型枠とテールプレ
   ートとの間に、ライニング材を打設してトンネル
   壁を構築するシールド掘進工法において、 リング状に組み立てられた型枠を、シールド本
   体内方より円孤状のシユー面で真円に保持し、 その型枠リングの前端面に、打設されたライニ
   ング材の前方部を塞ぎかつ型枠を押圧する一体形
   状のプレスリングを介して、シールドジヤツキの
   掘進反力を作用させることにより、 シールド本体を掘進させることを特徴とするシ
   ールド掘進工法。