JPH04202999A

JPH04202999A - シールド工法

Info

Publication number: JPH04202999A
Application number: JP2329655A
Authority: JP
Inventors: Koji Tada; 幸司多田; Toru Taniguchi; 徹谷口; Masahiro Nakagawa; 雅弘中川; Yuji Tachikawa; 舘川　裕次; Makoto Ukekawa; 誠請川
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-23
Anticipated expiration: 2011-10-16
Also published as: JP2544999B2

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）本発明はシールド工法に関するものである。

（従来の技術）近年、市街地等の地下に構築される地下空間体はシール
ド工法によって構築されることが多くなっている。

このシールド工法は円形断面のシールド、掘進機で地中
に円形のシールドトンネルを掘削し、該シールド１ヘン
ネルの側壁に鋼製又は鉄筋コンクリート製のセグメント
を覆工して円形断面の地下空間体を構築するものである
。

そして、このシールド工法により道路用トンネルや地下
鉄道用トンネル等の地下空間体を構築する場合は、第９
図の■に示ずように、単線用のトンネルＴを適宜間隔を
もって夫々別個に構築して複線用の空間を確保したり、
或は同図の■に示すように、最初から複線用の空間を有
する大口径のトンネルＴ、を構築したり、また同図の■
に示ずような、単線用のトンネルＴ２を２本相互に接触
させて掘削する、いわゆる多連形のシールド工法がある
。

しかし、前記■の工法は工費の増大と工期の長期化を招
くと共に、工事敷地周辺の構造物等に悪影響を及ぼすと
いう懸念があり、また前記■の工法はトンネル空間が大
きい割りには利用されない無駄な空間が多くなるという
欠点があり、さらに■の工法は断面がまゆ形であるため
、まだ未利用の空間が残ると共に、覆工構造物としての
セグメントの形状が複雑化するという問題があった。

そこで、本出願人らは道路用、地下鉄道用或は通信施設
用トンネル等の地下空間体として、できるだけ無駄な空
間をなくし、かつ工費の低減及び工期の短縮が図れる四
角形断面のシールド工法を開発した。

このシールド工法は、第１０図に示すように、進行方向
視において四角形のシールド掘進機１０でシールドトン
ネル２０を掘削し、その内面にセグメント３０を覆工し
て四角形断面の地下空間体４０を構築するものである。

しかし、このような地下空間体４０においては、上部の
地山形状が直線形状となり、円形シールドにおける円弧
形状と比べ、安定性に欠けるという問題があるため、掘
進と同時にその隙間を充填する同時裏込注入を必要とす
るが、この場合モルタル、可塑状ゲル等の裏込材をセグ
メントホールから注入していた。

また、円形シールドにおける同時裏込め注入は第１１図
に示すように、シールド掘進機１２の枠体１２ａ外面に
突設した裏込注入管６０により、モルタル、可塑状ゲル
等の裏込材を注入していた。

（発明が解決しようとする課題）しかし、前記の四角形断面のシールド工法は、裏込め注
入をセグメントホールから注入するため、注入時期がセ
グメントを組み立てた後になって遅れ、地山をゆるめ易
いという問題があった。

さらに、円形のシールド工法はシールド掘進機の枠体外
面に裏込注入管を突設しているため、該裏込注入管が地
山を撹乱すると共に、シールド掘進機の推進に大きな抵
抗となって多大の推進力を必要とするという問題があっ
た。

本発明は上記のような問題に鑑みてなされたものであり
、その目的は、四角形断面の地下空間体を構築するシー
ルド工法において、シールド掘進機の推進を大きな推進
力を必要とせずに容易に行うことができると共に、モル
タル、可塑状ゲル等の裏込材をシールド掘進機の掘進と
同時に注入できるシールド工法を提供することである。

（課題を達成するための手段）以上のような課題を達成するための本発明のシールド工
法は、枠体の隅部に裏込注入管を設けた断面四角形のシ
ールド掘進機で、地中に断面四角形のシールドトンネル
を掘削すると共に、該シールドトンネルに隅部が湾曲し
た地下空間体を構築することにより、前記裏込注入管を
前記地下空間体の湾曲した隅部の外側に位置せしめ、該
地下空間体の構築と同時に該地下空間体外面とシールド
トンネルとの間に裏込め注入することを特徴とする精成
にすることである。

（作用）而して、上記のようなシールド工法によれば、枠体内側
の隅部に裏込注入管を設けたシールド掘進機でシールド
トンネルを掘削しながら、該シールドトンネル内に角部
が湾曲したセグメントを組み立てて、隅部が湾曲した地
下空間体を構築すると、前記裏込注入管が地下空間体の
湾曲した隅部の外周に位置するので、シールド掘進機の
掘進と同時に地下空間体とシールドトンネルとの間にモ
ルタル又は可塑性ゲル等の裏込め材を注入することがで
きる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図は本発明のシールド工法の断面図である。

［シールドトンネルの掘削コまず初めに、進行方向視において四角形のシールド掘進
機２でシールド１〜ンネル１を掘削する。

該シールド掘進機２は正面視において、四角形の枠体２
ａ前部にカッタ３を備え、該枠体２ａ内側の各隅部２ｂ
にモルタル又は可塑状ゲル等の裏込材を注入する裏込注
入管４を４本備えている。

また、この枠体２ａのテール部にはテールパツキン２Ｃ
が設けられ、該テールパツキン２Ｃの外側に裏込注入管
４の後端が突出している。

カッタ３は第３図に示すように、一対のドラムカッタ３
ｂと、該ドラムカッタ３ｂとの間に偏芯して設けたリン
グカッタ３Ｃとによりなる掘削カッタ３ａを上下左右に
配設して、進行方向視において四角形に形成したもので
ある。

また、このカッタ３は第４図に示すように、進行方向視
において全体として台形に形成することもできる。

これは一対の円錐台形のドラムカッタ３ｅと、該ドラム
カッタ３ｅの間に偏芯して設けた円錐台形のリングカッ
タ３ｆとにより形成された台形状の掘削カッタ３ｄを、
上下左右に配設して形成したものである。

［地下空間体の構築］次に、前記シールドトンネル１を掘削しつつセグメント
５を組み立てて、その内壁を覆工する。

このセグメント５は第１図に示すように、角部５ａが湾
曲に形成され、地下空間体６を構築すると隅部６ａが湾
曲状に形成されるので、その隅部６ａの外側に裏込注入
管４の後端が位置して、地下空間体６とシールドトンネ
ル１との間にモルタル又は可塑性ゲル等の裏込材の注入
が可能となる。

また、前記セグメント５の角部５ａの湾曲は、中心軸が
ずれるため、通常の四角形ラーメンとしての解析だけで
は十分でなく、曲線形状を考慮したラーメンの解析によ
り断面力を算出すると共に、湾曲部で生ずる応力の不均
等を打開するために、曲り梁設計手法を適用して応力度
の割り増しを行って、最適な曲線形状及び応力材を決定
するものである。

この方法によれば、隅角部にハンチを考慮した通常の四
角形ラーメンの簡易設計手法によらず、むしろ積極的に
角部を湾曲して版厚の縮小や応力材の低減を図ることが
出来る。

第６図〜第８図はその計算例を示すものであり、この場
合曲げモーメンｌ−Ｍと軸力Ｎの分布は第６図の■及び
■に示すようになるが、角部の半径（以後ＣＲという）
を種々に変えた時の（Ｎ、＋Ｍｍａｘ　）　、　　（Ｎ
、　−Ｍｒｎａｘ　）を示したのが第７図である。

この第７図のように断面四角形のＣＲ・０からＣＲを大
きくしていくと、±Ｍ　ｍａｘ　、　−Ｍ　ｍａｘはと
もに低下してくる。

特に、−Ｍｍａｘ（隅角部）の低下は顕著であり、ＣＲ
−５００＋ｍで＋Ｍ　ｍａｘと略同じ値をとり、ＣＲ＝
７００１では＋Ｍ　ｗａｘより低い値をとる。

このことにより、この荷重条件は断面において、ＣＲ・
７００ｍｍ以上に半径を大きくしても、それ程設計曲げ
モーメントは低下せず、むしろ半径を大きくすることに
より内空が侵さ、れる弊害のほうが大きく　、ＣＲ＝５
００＋ｅｍ〜ＣＲ＝６００■程度が最適であるという結
論に達する。

第８図はＣＲ＝Ｏに比べてどれだけ＋Ｍｍａｘ　、　−
Ｍｍａｘが低減したかを％で示したものであり、ＣＲ・
５００ｍ１１で約４３％−Ｍ　ｍａｘが低減しており、
角部を湾曲状にする有効性が示されている。

また、ＣＲ＝０とＣＲ”５００ｍａにした場合のセグメ
ントの断面を比較すると、ＣＲ・５００龍にした場合は
部材厚が２７５　ｍｍから２００　ｍＩＩになり、主鉄
筋がＤ２２−６本からＤ１９−６本へと低減することが
できるので、経済的なセグメントを形成することができ
る。

よって、セグメントの角部を湾曲させることは有効であ
ることが実証できた。

また、角部は第１２図に示すように、パンチ形状では、
テールパツキン２ｃの変形により地下水の流入或は裏込
材の漏出が生ずるため採用不能であり、あくまで本願の
ように円弧状に湾曲した形状でなければならない。

［地下構造物の構築］次に、シールドトンネル１内にセグメント５を組み立て
て、隅部が湾曲した地下空間体６を構築しつつ、該地下
空間体６外面とシールドトンネル１との間に、裏込注入
管４からモルタル又は可塑性ゲル等の裏込材を注入する
。

そして、この工程を順次繰り返しつつ、隅部が湾曲した
地下空間体を完成させる。

（発明の効果）本発明は以上の様な構成にしたことにより下記の効果を
有する。

■　地下空間体の隅部を湾曲に形成したことによリ、該
隅部の外側から地下空間体外面とシールドトンネルとの
間にモルタル又は可塑性ゲル等の裏込材をシールド掘進
機の掘進と同時に注入することができるので、セグメン
トを組み立てながら裏込め注入することができるので、
地表面の沈下の低減と、作業性の向上を図ることができ
る。

■　裏込注入管を配管するためにセグメントの角部を湾
曲したことにより、セグメントのコストダウンを図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はシールド工法の断面図、第２図は要部の一部省
略拡大断面図、第３図はシールド掘進機の正面図、第４
図は他の実施例のカッタの正面図、第５図は掘削カッタ
の正面図、第６図は曲げモーメンｌ〜の断面方図、第７
図は最大曲げモーメントと軸力の測定図、第８図は曲げ
モーメントの低減率の測定図、第９図は従来のシールド
工法の断面図、第１０図は四角形断面のシールド工法の
断面図、第】１図は円形シールド工法の断面図、第１２
図は角部にパンチを形成したシールド工法の断面図であ
る。また図中、１：シールドトンネル２：シールド掘進機２ａ、枠体３：カッタ６・地下空間体である。特許出願人　　　　戸田建設株式会社第１図第２図第８図 Σ２区ト鯨ヒ Σ＼＝第８図ＲフーＴ−ラウ〉ド″４１１し　−ヒフ゛メントの一ρ２長第９図 ■ Ｔ　　　　　″！

Claims

【特許請求の範囲】

枠体の隅部に裏込注入管を設けた断面四角形のシールド
掘進機で、地中に断面四角形のシールドトンネルを掘削
すると共に、該シールドトンネルに隅部が湾曲した地下
空間体を構築することにより、前記裏込注入管を前記地
下空間体の湾曲した隅部の外側に位置せしめ、該地下空
間体を構築しながら該地下空間体外面とシールドトンネ
ルとの間に裏込注入することを特徴とするシールド工法
。