JPH04238997A - 計画トンネルの外周リング状覆工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は大径トンネルを築造する
に際して、その計画トンネルの外周に沿うリング状の覆
工を施工する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、有効な土地の減少に従って地下の
深層部に建築物を構築しようとする傾向が増大し、この
要望を満たすために、大径トンネルの築造に適した掘削
機が開発されている。このような掘削機としては、例え
ば特開平２ー２４４８４号公報に記載されているように
、計画トンネルの外周に沿うリング状覆工を掘削しなが
ら施工するリングカット式掘削機が知られている。

【０００３】この掘削機の構造は、掘削機本体を施工す
べき覆工の断面形状に略等しい内外二重枠により形成し
、該内外二重枠を周方向に複数分割して各分割フレーム
内にブームカッタや回転式カッタ、多軸式カッタ等を夫
々配設し、これらのカッタによって掘削機本体前方の切
羽地盤を掘削すると共に本体内に配設したジャッキの作
動により既に打設、形成された覆工の前端面に反力を支
持させながら本体を推進させるようにし、各分割フレー
ム内に取り入れられる掘削土砂を後方に排出するように
構成している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構造の掘
削機によると、数種類のカッタと各カッタを夫々単独的
に駆動、制御する手段を要して構造が極めて複雑化し、
故障の発生率が増大するばかりでなく、各カッタ軸を前
後、左右に揺動させてその先端の掘削ビットで切羽を掘
削するものであるから、一度掘削した部分をビットが何
度も往復動したり掘り残し部分が生じたりして掘削効率
が悪く、又、その駆動制御操作が煩雑である。

【０００５】さらに、各分割フレーム内に取り入れられ
る掘削土砂の排出手段も複雑化する上に、掘削機本体の
後方側に該本体の掘進に従って配管用空間部や土砂排出
用通路を形成する必要があるが、このような空間部や通
路を得るには分割フレームの一部を拡大して余分に掘削
しなければならず、トンネル覆工の施工作業性が低下す
るという問題点があった。本発明はこのような問題点を
解消し得る計画トンネルの外周リング状覆工装置を提供
するものである。

【０００６】

【課題を解決るための手段】本発明は、シールド本体を
円筒形状の内外二重枠から形成し、この本体の前端開口
部に回転カッタヘッドをリング状に配設すると共に後端
内にプレスリングを前後動自在に配設する一方、シール
ド本体の中間部内に前記回転カッタヘッドの回転駆動機
構と前記プレスリングの推進ジャッキとを設け、さらに
、プレスリングの適所にコンクリート輸送管配設用及び
土砂排出通路形成用貫通孔を前後面間に亘って設けてい
ることを特徴とするものである。

【０００７】

【作用】カッタヘッドを回転させながらシールド本体を
推進させると、本体の後方にリング状の空間部が形成さ
れることになる。この空間部にコンクリートを充填、打
設したのち、推進ジャッキを伸長させてプレスリングを
打設コンクリート面に押接させ、その押圧反力によって
シールド本体の上記推進を行い、シールド本体の後方に
打設コンクリートからなるリング状覆工を連続形成する
。

【０００８】一方、プレスリングに貫設している貫通孔
を利用して該孔の内周面にセグメント等を連続的に組み
立てゝ作業員が出入り可能な作業坑を形成すると、この
作業坑は、シールドの推進と上記リング状掘削跡に打設
されるコンクリート壁からなる覆工内に長さ方向に埋設
状態で形成され、この作業坑を通じてコンクリート輸送
配管や土砂排出を行うものである。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面について説明すると、
図１において、シールド本体１は内外二重円筒枠１ａ、
１ｂからなり、例えば、その内筒枠１ｂの直径が１５ｍ
、外筒枠１ａの直径が２０ｍに形成されてある。このシ
ールド本体１の前部内にリング状隔壁２を配設して該隔
壁２の内外周面を内外円筒枠１ａ、１ｂの対向内面に固
着、一体化させることにより本体１の前端部内を土砂取
入室３に、後部内を機器室４に区画してある。

【００１０】５はシールド本体１の前端開口側に回転自
在に配設したリング状カッタヘッドで、図２に示すよう
に、シールド本体１と正面同一形状、大きさに形成され
てあり、その前面には周方向に一定間隔毎にカッタビッ
ト６を突設していると共に該カッタビット６に沿って土
砂取入口であるスリット７を前後面間に亘って貫設して
ある。

【００１１】８はシールド本体１の後端部内に前後動自
在に配設されたプレスリングで、機器室４内において周
方向に適宜間隔毎に配設された内外一対の複数組の推進
ジャッキ９の前端をシールド本体１の内面に連結、支持
させると共に後端をこのプレスリング８の前面に連結し
てこれらの推進ジャッキ９の作動により前後動させられ
るものである。

【００１２】このプレスリング８の複数個所（図におい
ては四方）には、図３に示すように作業員が出入り可能
な径を有する円形、楕円形等の適宜断面形状の貫通孔１
０が前後面間に亘って貫設されてある。

【００１３】１１は前記カッタヘッド５の駆動モータで
、隔壁２の後面に取付けられてあり、その回転軸を隔壁
２を貫通させて前面側に突出させ、その突出端に固着し
た歯車１２を隔壁の前面に設けた軸受２ａに回転自在に
支持された回転枠１３に固着している内歯車１４に噛合
させていると共に、回転枠１３の前面とカッタヘッド５
の後面とを支持アーム１５により一体に連結して駆動モ
ータ１１によりカッタヘッド５を回転させるように構成
してある。

【００１４】１６はシールド本体１の後端部内から後方
に向かって適宜長さ部分を突出させている内外二重円筒
部材からなる移動枠で、この移動枠１６の前部リング状
空間内に上記プレスリング８が内装され、該プレスリン
グ８の内外周面における前後部に夫々配設している車輪
１７とシール材１８を移動枠１６の内面に摺動自在に摺
接させてある。また、シールド本体１の後端内面に設け
たテールシール１９を移動枠１６の外面に摺接させてあ
る。

【００１５】２０は移動枠１６の引張りジャッキで、シ
ールド本体１の機器室４内の内面複数カ所に配設され、
その前端を機器室４の内面に枢着、支持させていると共
に後端を移動枠１６の前端面に一体に連結させてこの引
張りジャッキ２０の作動により移動枠１６を前後動させ
るように構成してある。

【００１６】２１はプレスリング８の数カ所に前後方向
に貫通状態で挿着しているコンクリート打設管で、その
後端開口部をプレスリング８の後面から後方に臨ませて
いると共に前端を機器室４内にリング状に配設したコン
クリート供給管２２に連結、連通させてあり、さらに、
このコンクリート供給管２２の適所をプレスリング８に
貫設している上記任意の貫通孔１０内を通じて継ぎ足し
可能に配設されるフレキシブルチューブよりなるコンク
リート輸送管２３に適宜な継手を介して連結、連通して
ある。

【００１７】さらに、機器室４内には送、排泥管２４、
２５及び裏込供給管２６を配設してあり、これらの管も
上記同様にプレスリング８に設けた上記貫通孔１０を通
じて、継ぎ足し可能に配設される送、排泥配管３４、３
５及び裏込供給配管３６に適宜な継手を介して連結、連
通してある。 又、裏込注入管２６の先端はシールド本体１の内外筒枠
１ａ、１ｂを貫通してこれらの筒枠の外面長さ方向に固
着した裏込注入管２７に連通してあり、該裏込注入管２
７の後端開口部はシールド本体１の後端内面と上記移動
枠１６の外面との間の隙間に臨ませてある。

【００１８】このように構成した大径トンネルのリング
状覆工装置を使用して築造すべき計画トンネルの外周面
に沿ったリング状覆工を施工するには、地中に所望深さ
まで発進立坑と到達立坑（図示せず）を掘削して発進立
坑内に本装置を設置したのちリング状カッタヘッド５を
回転させながらシールド本体１を推進させ、該本体後方
に形成されるリング状の掘削跡に本体内からコンクリー
トを打設してリング状覆工２８を形成するものである。

【００１９】この施工方法を詳しく説明すると、図４は
シールド本体１により掘削された一定長さのリング状空
間部にコンクリートの打設が完了した状態を示すもので
、プレスリング８及び移動枠１６はシールド本体１の機
器室４側に後退してある。

【００２０】この状態から駆動モータ１１を作動させて
カッタヘッド５を回転させ、切羽の掘削を行うと共に図
５に示すように推進ジャッキ９を伸長させると、プレス
リング８が後方に押し進められて移動枠１６内に打設し
たコンクリートを圧密しながら、その打設コンクリート
の前端面に反力をとってシールド本体１が前進し、切羽
地盤を推進ジャッキ９の伸長寸法に応じた長さだけ掘削
する。

【００２１】このシールド本体１の掘進に従って引張り
ジャッキ２０を伸長させることにより移動枠１６を後方
に大きく突出させ、この移動枠１６内で打設コンクリー
トを徐々に硬化させてリング状覆工２８を形成していく
。

【００２２】シールド本体１が一定長、掘進すると、図
６に示すように、推進ジャッキ９と引張りジャッキ２０
を収縮させて、プレスリング８と移動枠１６とを機器室
４内に移動させ、覆工２８の前端面とプレスリング８間
に一定長さのリング状空間部３０を形成する。

【００２３】機器室４内に移動したプレスリング８の貫
通孔１０にはコンクリート輸送管２３や送、排泥配管３
４、３５、裏込供給配管３６等が、既に築造された覆工
２８内に形成されている作業坑２９を通じて発進立坑側
から該貫通孔１０を介してシールド本体１内に配管され
てあり、この貫通孔１０内を利用して図３に示すように
、既に覆工２８の内周面を被覆するように組立てられた
セグメント３１に連続して次のセグメントを組立てる。 この組立作業はシールド本体１の一定長の掘進毎に作業
員によって行って一連に連続した作業坑２９を形成して
いく。又、必要に応じて、図７に示すように、作業坑２
９内に台板３２を敷設してその台板３２の下方空間部に
上記各配管を配設し、上方の空間部を作業員の出入りや
その他の作業空間に利用するようにしてもよい。

【００２４】こうして、作業坑２９を形成したのち、或
いは形成中に発進立坑側から裏込供給配管３６を通じて
シールド本体１内の裏込供給管２６から注入管２７にモ
ルタル等の裏込剤を供給し、シールド本体１の後端側で
上記移動枠１６の外面に適宜厚みを裏込剤層３３を形成
する。

【００２５】次いで、作業坑２９の形成後に発進立坑側
からコンクリート輸送管２３を通じて適宜に配合された
コンクリートを流動、供給し、コンクリート供給管２２
から打設管２１を通じて上記リング状空間部３０にコン
クリートを打設、充填すると、既に形成された覆工２８
に連続一体化するリング状覆工部分が形成されると同時
に、その空間部３０に露出している覆工セグメント３１
を該コンクリート内に埋設させて、覆工２８内に上記作
業坑２９が形成されるものである。

【００２６】空間部３０へのコンクリートの打設後、再
びカッタヘッド５を回転させると共にプレスリング８を
押し進めて打設コンクリートを圧密させながらその前端
面に反力を支持させ、シールド本体１を一定長、掘進さ
せる。以下、プレスリング８の収縮によるリング状空間
部３０の形成工程、セグメントの組立てによる作業坑２
９の形成工程、裏込剤層３３の形成工程、空間部３０へ
のコンクリートの打設工程を順次繰り返し行って発進立
坑から到達立坑に達する大径リング状覆工２８を施工す
るものである。

【００２７】シールド本体１の掘進方向の修正、制御は
推進ジャッキ９によって行う。又、発進立坑側に配設し
た泥水槽（図示せず）とシールド本体１の土砂取入室３
間は送、排泥管２４、２５並びに配管３４、３５で連結
、連通させ、これらの管内に泥水をポンプで還流させて
カッタヘッド５によって掘削された土砂を発進立坑側に
排出する。なお、このような掘削土砂の排出は還流泥水
によることなく、上記作業坑２９内を通じてトロ台車（
図示せず）により発進立坑側に運搬、排出してもよい。

【００２８】こうして大径リング状覆工２８の形成後、
又はその形成に後続して該覆工２８に囲まれた地盤を適
宜な掘削装置により掘削し、大径トンネルを築造する。 なお、覆工２８の形成後、上記作業坑２９内にコンクリ
ートを打設、充填して作業坑２９を埋設してもよい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明の計画トンネルの外
周覆工装置によれば、シールド本体を円筒形状の内外二
重枠から形成し、この本体の前端開口部にカッタヘッド
を回転自在に配設しているので、このカッタヘッドによ
って切羽を円滑且つ均一にリング状に掘削することがで
きると共に本体の推進によってその後端側に精度のよい
リング状空間部を形成することができ、このリング状空
間部にコンクリートを打設することによって一連のリン
グ状覆工を能率良く築造し得るものである。

【００３０】さらに、シールド本体の後端内にプレスリ
ングを前後動自在に配設し、このプレスリングをシール
ド本体の中間部内に配設した推進ジャッキにより前後動
させるように構成しているので、上記リング状空間部に
コンクリートを打設したのちこの打設コンクリートをプ
レスリングにより圧密しながらコンクリート端面に反力
を受止させてシールド本体を正確に推進させながら切羽
をリング状に掘進していくことができると共にシールド
本体を構成している内外二重筒枠の対向内面間の厚みに
応じた均一な肉厚を有する覆工を連続形成できるもので
ある。

【００３１】又、プレスリングの適所にコンクリート輸
送管配設用及び土砂排出通路形成用貫通孔を前後面間に
亘って貫設しているので、この貫通孔を利用して該孔の
内周面にセグメント等を連続的に組み立てることにより
、作業員が出入り可能な作業坑を精度よく連続的に形成
することができ、この作業坑をコンクリート輸送管配設
用や土砂排出通路として有効に使用できるものである。

【００３２】その上、この作業坑は、打設コンクリート
からなる上記覆工の肉厚内部に覆工の施工と同時に形成
することができ、覆工外に別に作業坑を形成する必要を
なくしてトンネル覆工の施工作業性を向上させることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】覆工装置の縦断側面図

【図２】カッタヘッドの簡略正面図

【図３】作業坑の築造装置部分の縦断側面図

【図４】リ
ング状空間部にコンクリートを打設した状態の縦断側面
図

【図５】プレスリングを伸長させた状態の縦断側面図

【
図６】リング状空間部を形成した状態の縦断側面図

【図
７】築造された覆工の縦断正面図。

【符号の説明】

１　　シールド本体１ａ　　外筒枠 １ｂ　　内筒枠 ５　　カッタヘッド ８　　プレスリング ９　　推進ジャッキ １０　　貫通孔 １１　　駆動モータ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　円筒形状の内外二重枠からなるシール
   ド本体の前端開口部に回転カッタヘッドをリング状に配
   設すると共に後端内にプレスリングを前後動自在に配設
   する一方、シールド本体の中間部内に前記回転カッタヘ
   ッドの回転駆動機構と前記プレスリングの推進ジャッキ
   とを設け、さらに、プレスリングの適所にコンクリート
   輸送管配設用及び土砂排出通路形成用貫通孔を前後面間
   に亘って設けていることを特徴とする計画トンネルの外
   周リング状覆工装置。
2. 【請求項２】　　前記回転カッタヘッドがリング形状に
   形成されていることを特徴とする請求項１記載の計画ト
   ンネルの外周リング状覆工装置。
3. 【請求項３】　　シールド本体の後端部内面とプレスリ
   ングとの間に、シールド本体内に配設した引張りジャッ
   キによって前後動させられる内外二重円筒部材からなる
   移動枠を配設し、この移動枠の後部をシールド本体の後
   端から後方に突出させると共にその外面側にパイプを通
   じて裏込剤を注入可能に構成したことを特徴とする請求
   項１記載の計画トンネルの外周リング状覆工装置。