JPH05202696A - シールド施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 トンネルを掘進しながら１次覆工と同時平行
的に２次覆工を構築し、しかも強度、水密性にすぐれた
覆工を構築する。 【構成】 トンネルの掘削断面を保持する覆工構造物
を、予め分割製作された複数個のセグメントをシールド
機の後方で接合して構築しながら掘進を行うシールド工
法において、覆工構造物を、１次覆工セグメント２０に
より形成される１次覆工と、この１次覆工の内側にあっ
て２次覆工セグメント３０から形成される２次覆工とに
分割し、１次覆工セグメント２０をトンネル覆工形状に
組み上げた後に、その内側に２次覆工セグメント３０を
１次覆工セグメントのトンネル横断方向の接合部をまた
いで互い違いに１次覆工セグメントに固定し、１次覆工
とともに２次覆工を構築しながら掘進を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド施工方法に関
し、詳しくはシールド工事においてトンネル掘削断面を
保持する覆工、特に２次覆工の構築方法を提供するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法は、軟弱地盤中にトンネル
を作る工法で、この工法ではシールドと呼ばれる筒状鉄
板で地盤の崩壊を防ぎながら、シールド機の前面の地盤
を掘削し、シールド機後部の筒内で、予め分割製作され
たセグメントと呼ばれる鉄筋コンクリート片などを繋ぎ
合わせて円環状に組み上げ、これを先に組み上げたリン
グ（円環）に連結する。

【０００３】しかる後に、これら１次覆工セグメントに
ジャッキをあてがい、シールド機を前進させ、セグメン
トを組み上げる作業を繰り返して、トンネルを貫通させ
る。そしてトンネル貫通後、覆工セグメントの内側にさ
らに鉄筋コンクリートを巻立て（２次覆工、内巻、本巻
などという）、トンネルを完成せしめる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常、１次覆工セグメ
ントの接合は、セグメントを所定位置（円環状）に据え
付けられた後、セグメント間にボルトを通して締結する
方式がとられる。セグメントの組立には、相互間に多少
の空隙が必要であるが、これら空隙はボルト締結後もそ
のまま残ることになる。

【０００５】このため、セグメント間には多少の緩みが
あって、曲げ強度の低下、曲げ変形の増大、目開きなど
による水密性の低下等の弊害が生じる。さらに、ボルト
継手は施工上、構造的に効果的な位置に所要数のボルト
を配置することが難しく、また強度が低いので大きな断
面が必要となるので、一般に不経済である。ただし、地
下水面以下のトンネルにあっては、浮力への対抗上断面
を大きくせざるを得ない場合もある。

【０００６】ところでセグメントの組立には、エレクタ
ーと呼ばれる組立機械が使用されるが、その取扱能力に
よる重量制限が生じ、大口径トンネルの場合にはセグメ
ント分割数が増えて、強度並びに水密上の弱点となりや
すい。

【０００７】一方、工事が錯綜するので、２次覆工は通
常トンネル貫通後（掘進終了後）施工される。そのため
に工期の増大と工事中の安全性の低下を伴い、特に長大
トンネルでは問題になる。

【０００８】したがって、トンネルを掘進しながら１次
覆工と同時平行的に２次覆工を構築し、しかも強度、水
密性にすぐれた覆工を構築する方法が望まれている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記課題を
解決するために鋭意研究を行った結果、１次覆工セグメ
ントの横断方向分割部に掛け違える形に２次覆工セグメ
ントを重ね合わせて取付け、両者を固定して一体構造と
することにより、強度及び水密性にすぐれた覆工を構築
できることを見出し、本発明をするに至った。

【００１０】すなわち本発明は、トンネルの掘削断面を
保持する覆工構造物を、予め分割製作された複数個のセ
グメントをシールド機の後方で接合して構築しながら掘
進を行うシールド工法において、前記覆工構造物は、１
次覆工セグメントにより形成される１次覆工と、この１
次覆工の内側にあって２次覆工セグメントから形成され
る２次覆工とからなり、１次覆工セグメントをトンネル
覆工形状に組み上げた後に、その内側に２次覆工セグメ
ントを１次覆工セグメントのトンネル横断方向の接合部
をまたいで、互い違いに１次覆工セグメントに固定し、
１次覆工とともに２次覆工を構築しながら掘進を行うこ
とを特徴とするシールド施工方法である。

【００１１】前記２次覆工セグメント同士を、トンネル
横断方向及び軸方向の接合部に間隙を設けて接合し、こ
の間隙をコンクリートで充填すると、トンネルを本構造
物（永久構造物）として使用し得る強度に仕上げること
ができる。すなわち、これをもって従来の内巻き２次施
工に代えることができる。

【００１２】但し、間隙にコンクリートを充填する作業
は行うことは任意である。本発明に用いる２次覆工セグ
メントには、セグメント同士を接合するための継手部材
を、セグメントのトンネル横断方向及び軸方向に予め設
置しておくことができる。この２次覆工セグメント同士
の接合は、継手部材をボルトで締結し、又は溶接する方
法が挙げられる。このボルトとしては、高張力ボルトが
好適である。

【００１３】また、１次覆工セグメントの継手構造に、
通常のボルト接合と異なる、継手間に緩みが少なく曲げ
引張り及び曲げ縮剛性の高い継手構造を採用すれば、１
次覆工セグメントの継手強度と２次覆工セグメントの躯
体強度とが、ほぼ同時に発揮されることを期待できる。

【００１４】１次覆工セグメントに２次覆工セグメント
を固定するには、ボルト、特に高張力ボルトを用いて締
結するのが好ましい。各セグメントは、コンクリート製
又は鋼製のものが使用できる。

【００１５】尚、１次覆工は、従来のものよりも断面が
小さく、かつ、分割数の少ない１次覆工セグメントを用
いることができる他は、従来のセグメントの組立と同様
に行えばよい。

【００１６】

【作用】断面の大きな１次覆工セグメントを、横断方向
に多数分割して組み立てる代わりに、厚さ方向に２分割
したものを互い違いに重ね合わせ、横断方向分割数を少
なくすることによって、強度ならびに水密性にすぐれた
覆工を構築することができる。

【００１７】本発明では、１次覆工セグメントの肉厚を
薄くし、セグメント１個の平面的大きさを大きくするこ
とができるので、分割数が低減されセグメント間の継目
が少なくなり、構造的に強度や水密性にすぐれた覆工が
得られる。

【００１８】また１次覆工と２次覆工を一体とすること
より、１次覆工セグメント接合部の応力伝達を２次覆工
セグメントの（継目のない）躯体部分が受持ち、２次覆
工セグメントのそれは１次覆工セグメントの躯体部分が
受け持つことになる。そのため、応力伝達上は継手がな
いかのような構造となって、覆工の曲げ強度、曲げ剛性
等が増大する。

【００１９】本発明による覆工の構築作業は比較的軽易
であるので、シールド後方のしかるべき位置で掘削作業
と同時平行的に、施行することができる。したがって、
トンネル掘進とほぼ同時に、トンネル２次巻きも仕上が
ることになり、工期短縮と安全性向上を図ることがで
き、長大トンネルでは特にメリットが大きい。

【００２０】

【実施例】以下本発明の実施例を、図面に基づいて説明
する。切羽に対向してシールドマシン１０が設置され、
このシールドマシン１０の後部のテールプレート１１の
内部において、まずトンネルの軸方向の側面が円弧形状
のコンクリート製の１次覆工セグメント２０を、トンネ
ル断面形状に組み立て、キーセグメント２１を上部中央
に挿入する。続いて、上記と同様に側面が円弧形状であ
って、コンクリート製の２次覆工セグメント３０を１次
覆工セグメントに固定する（図１、２）。この２次覆工
セグメント３０は、円周方向の上面３３と下面３４が曲
面である板状体である。この２次覆工セグメント３０に
は、トンネルの軸方向及び横断方向に沿った側面の双方
に、２次覆工セグメント３０同士を接合する継手金物３
１が設置してある。

【００２１】この２次覆工セグメント３０は、トンネル
横断方向の接合部をまたぐように重ね合わせて固定する
（図２、３）。この際、２次覆工セグメント３０は、横
断方向、軸方向ともに間隙５０を設けて付設する（図
２）。

【００２２】図４は、トンネル横断方向の分割部を例示
したものである。そして継手金物３１は、トンネルの横
断方向及び軸方向に隣接する他の２次覆工セグメントと
接合するためのものである。

【００２３】また、この２次覆工セグメント３０の上面
３３には、長手方向に４個ずつ、ボルト孔３２が２列に
配設され、これらは下面３４まで貫通している。この２
次覆工セグメント３０を、前記１次覆工セグメント２０
に固定するには、ボルト孔３２を貫通するボルトを使用
し、ワッシャーを介して締結する。

【００２４】より具体的には、このボルトは、ボルト締
付けに起因するセグメント同士の摩擦により応力伝達を
行わせる高張力ボルト４０としている。そして１次覆工
セグメント２０には、予めこのセグメント２０に埋め込
まれたアンカー金物に定着したボルト雌部４１を設置し
てある。これに２次覆工セグメント３０の内側からボル
ト雄部４２を挿入し、１次覆工セグメント２０と２次覆
工セグメント３０の間に、大型スプリングワッシャー４
３を入れて、前記ボルト４０を締め付ける（図５）もの
である。

【００２５】２次覆工セグメント３０同士の接合は、継
手金物３１同士をボルトにより締結し、あるいは継手金
物を溶接することにより行う。ボルトを用いる場合には
前記同様高張力ボルトを使用する。

【００２６】このようにして組み立てた２次覆工は、こ
のままでもよいが、２次覆工セグメント間の間隙にコン
クリートを充填することにより、さらに強度の高い覆工
を構築することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、長大トンネルにおける
ように大きな覆工断面が必要とされるとき、覆工を厚さ
方向に１次覆工と２次覆工とに２分割することにより、
従来の工法とほぼ同じセグメント分割数、同じ組立時間
で、すぐれた曲げ強度、曲げ剛性、水密性等を有する覆
工を構築できる。

【００２８】また、２次覆工をセグメント形式に作り、
これを１次覆工セグメントに重ね合わせて用い、横断方
向分割数が互い違いに位置するようにすることにより、
工期の短縮や工事安全性の向上が図れる。

【００２９】さらに、本発明の２次覆工セグメントをも
って、２次覆工（本巻き）に代えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を示す軸方向断面図。

【図２】本発明により構築される覆工のトンネル円周方
向断面図。

【図３】２次覆工セグメントの１次覆工セグメントへの
固定位置を示す斜視図。

【図４】２次覆工セグメントの継手を示す断面図。

【図５】ボルトを用いた１次覆工セグメントと２次覆工
セグメントの締結を示す図。

【符号の説明】

１０．シールド機 １１．シールド機テールプレート ２０．１次覆工セグメント ２１．キーセグメント ３０．２次覆工セグメント ３１．継手金物 ３２．ボルト孔 ４０．高張力ボルト ４１．高張力ボルト雌部 ４２．高張力ボルト雄部 ４３．大型スプリングワッシャー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの掘削断面を保持する覆工構造
   物を、予め分割製作された複数個のセグメントをシール
   ド機の後方で接合して構築しながら掘進を行うシールド
   工法において、 前記覆工構造物は、１次覆工セグメントにより形成され
   る１次覆工と、この１次覆工の内側にあって２次覆工セ
   グメントから形成される２次覆工とからなり、１次覆工
   セグメントをトンネル覆工形状に組み上げた後に、その
   内側に２次覆工セグメントを１次覆工セグメントのトン
   ネル横断方向の接合部をまたいで互い違いに１次覆工セ
   グメントに固定し、１次覆工とともに２次覆工を構築し
   ながら掘進を行うことを特徴とするシールド施工方法。
2. 【請求項２】 前記２次覆工セグメント同士はトンネル
   横断方向及び軸方向の接合部に間隙を設けて接合し、こ
   の間隙をコンクリートで充填することを特徴とする請求
   項１に記載のシールド施工方法。
3. 【請求項３】 前記２次覆工セグメントには継手部材を
   設置し、この継手部材同士をボルトで締結し、又は溶接
   することによって２次覆工セグメント同士を接合するこ
   とを特徴とする請求項２に記載のシールド施工方法。