JPH06248889A - トンネル覆工用コンクリート打設装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 一体的に結合された外側リングビーム１３お
よび内側リングビーム１２を有するコンクリート打設支
持機構１１とトンネル軸方向にスライド可能なコンクリ
ート打設管３１と鉄筋かごの周方向鉄筋に設けられ打設
コンクリートの鉄筋かご側への漏れを防ぐためのコンク
リート遮断部材２６とを有する。 【効果】 鉄筋かごがゲートを通過する際の打設コンク
リートの圧力を保持し、高水圧下の地山中にフレッシュ
コンクリートを打設してトンネルの覆工を行う場合、地
下水の流入がなく、また、鉄筋かごのの組立て作業とコ
ンクリートの打設作業を連続して行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、鉄筋を組立
てコンクリートを打設する際に、すでに打設されたコン
クリートが逆流しないようにしたトンネル覆工用コンク
リート打設装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シールドトンネルにおいて、いわ
ゆる直打ちコンクリートライニング工法が広く普及して
きている。この直打ちコンクリートライニング工法は、
施工の迅速化や省力化のための工法として知られてお
り、高価で組立てが面倒なセグメントを施工せずに、シ
ールド掘削機の掘進と同時に掘削機のテール部で内側型
枠を組み立てて、直かに覆工コンクリートを打設でき、
このため覆工コンクリートの迅速な施工ができるととも
に、打継ぎ目が発生しないので止水や構造上の弱点をな
くすことができるという利点を有する。また、加圧ジャ
ッキ等により妻型枠の役目を果たす加圧板をテールボイ
ド側に押出し、型枠内のフレッシュコンクリートの一部
を押圧して地山との間に充填しながら推進するので、裏
込め注入等を必要としないという利点もある。ところ
で、この打設されたコンクリートが無筋の場合には上記
セグメントと異なりコンクリートリングでは引張力を負
担できない。そこで、一次覆工コンクリートを構造体と
する鉄筋コンクリート構造とすることが多い。このとき
施工の迅速化のために予めかご状に組み立てた複数の円
弧状の鉄筋かごを内側型枠の外周に配置して金物等で所
定位置に保持し、その後コンクリート打設を行う。

【０００３】そして、コンクリート打設が終了すると、
推進ジャッキで掘削機を前進させるとともに、加圧ジャ
ッキでまだ固まらないコンクリートを後方に押圧して掘
削機の後方に発生するテールボイドを充填するようにし
ている。この加圧ジャッキの加圧板は、ロッドを縮退さ
せることで次工程で使用する位置に戻される。また、地
山側に被圧地下水が存在すると、この地下水が型枠内に
流入し、まだ固まっていないコンクリートが掘削機側に
逆流してくるおそれがある。このコンクリートの逆流を
防止するために一般にはコンクリートがある程度硬化す
るまで上記加圧板を所定時間型枠として存置するか、早
強剤をコンクリートに添加したり、脱水化して早期の自
立性を図っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
コンクリート打設装置では早強剤を添加したり、脱水化
を図ったとしても硬化までの間、加圧板でコンクリート
面を押圧支持する必要があり、この間、鉄筋かごの建て
込み等の次の作業に移れず工程が遅延する問題がある。
そこで、作業が中断するのを避けるために、鉄筋かごが
型枠を通過できるように硬質ゴム等の弾性体からなるゲ
ートを型枠面に設けた打設装置が提案されたが、この場
合には、コンクリート打設がゲートの切羽側で行われ、
その後ゲートを通過するようになっており、このため、
掘削機の推進が遅れて、コンクリートが硬化し始める
と、コンクリート部分がゲートを通過できなくなるおそ
れがあるという難点がある。

【０００５】また、上述のコンクリート打設装置では、
掘削機が蛇行してシールドトンネルの中心位置が偏心し
てしまい、内側型枠の外周面と掘削機のテール部のスキ
ンプレートの内周面との間に隙間が生じる。この隙間を
塞ぐには、この隙間に対応した型枠を現場で製作しなけ
ればならず、打設作業を連続的に行うことができないと
いう問題もある。そこで、上述した従来の技術が有する
問題点を解消するために、掘削機のスキンプレートの内
側に配置した外側リングビームと内側型枠の外周部に配
置した内側リングビームの間にセンターリングビームを
配置し、外側リングビームの外側仕切部材と内側リング
ビームの内側仕切部材に設けた可撓性弾性ゲートを、セ
ンターリングビームおよびジャッキ装置を介して鉄筋か
ごのリング鉄筋により押し広げることで、既に打設した
コンクリートの流入を防止しながら鉄筋の組立て作業と
コンクリート打設作業とを連続的に行なうようにしたト
ンネル覆工用コンクリート打設装置が開発された。

【０００６】しかし、上記トンネル覆工用コンクリート
打設装置は、鉄筋かごのリング鉄筋が可撓性弾性ゲート
を通り抜ける際には、可撓性弾性ゲートが開いた状態に
あり、打設したコンクリートがゲートを通って漏れ出た
り、鉄筋かごのリング鉄筋により可撓性弾性ゲートを押
し開くのに専用のジャッキ装置を必要とするという難点
がある。本発明は上記した点に鑑みてなされたもので、
すでに打設されたコンクリートを鉄筋ユニットの周方向
鉄筋に設けられたコンクリート遮断部材および一体化し
た内外周リング組立体により保持することで、鉄筋の組
み立て作業とコンクリートの打設作業を連続して行ない
かつ装置全体の構造を簡単にしたトンネル覆工用コンク
リート打設装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のトンネル覆工用
コンクリート打設装置は、掘削機で地盤にトンネルを掘
削し、このトンネルの切羽近傍で筒状の内側型枠を順次
形成し、この内側型枠の外周に鉄筋かごを配置し、この
内側型枠の外周の掘削機テール部で覆工コンクリートを
順次打設し、この打設コンクリートを後方に押圧するよ
うにしたトンネル覆工用コンクリート打設装置におい
て、一体的に結合された外側リングビームおよび内側リ
ングビームを有し掘削機のスキンプレートの内側に配置
されたコンクリート打設支持機構と、このコンクリート
打設支持機構の外側リングビームまたは内側リングビー
ムを貫通して延設されトンネル軸方向にスライド可能な
コンクリート打設管と、鉄筋かごの周方向鉄筋に設けら
れた打設コンクリートの漏れを防ぐためのコンクリート
遮断部材と、コンクリート打設支持機構の一体的に結合
された外側リングビームおよび内側リングビームをトン
ネル軸方向にスライドさせる複数本の加圧ジャッキとを
備えて構成される。

【０００８】

【作用】本発明のトンネル覆工用コンクリート打設装置
では、コンクリートが一体的に結合された外側リングビ
ームと内側リングビームの間で鉄筋かごの周方向鉄筋に
設けられたコンクリート遮断部材の間に打設され、掘削
機の前進あるいはコンクリート打設支持機構の縮退に伴
い、外側リングビームと内側リングビームの後方に密閉
されたコンクリート打設空間を形成し、このコンクリー
ト打設空間にトンネル軸方向にスライドするコンクリー
ト打設管からコンクリートを打設し、加圧ジャッキによ
りコンクリート打設支持機構の外側リングビームおよび
内側リングビームを介して打設されたコンクリートを均
等に押圧することで、打設されたコンクリートに地下水
圧等に対抗しうる必要圧力を与える。

【０００９】

【実施例】以下本発明によるトンネル覆工用コンクリー
ト打設装置の実施例を図面を参照して説明する。図１に
おいて、符号１はシールド掘削機１を示し、このシール
ド掘削機１の外殻は、スキンプレート２とカッタ３を備
えた前胴部４とから構成されている。カッタ３は、円板
状をなし、回転して地盤を掘削し、カッタ３の前面には
図示しないブレードが配設されている。スキンプレート
２は、円筒形状をなし、スキンプレート２の内部のテー
ル部には円筒形状の内側型枠５の先端が入り込んでい
る。内側型枠５は、たとえば５個の円弧状に分割された
型枠と１個のキー型枠をエレクタ装置６で組み立てるこ
とで構成される。

【００１０】一方、上記前胴部４の内面のカッタ３より
後方の部位には、推進ジャッキ６を支持するための台座
７が形成されており、この台座７に枢着された推進ジャ
ッキ６のロッド８の先端部に設けた推進用加圧板９が、
内側型枠５の端面に当接する。この推進ジャッキ６は、
カッタ３による切羽の掘削に伴い、シールド掘削機１を
前方に推進する。推進ジャッキ６の推進ストロークは、
内側型枠５を建て込める程度の長さに設定されている。
また、スキンプレート２の前胴部４側に形成された支持
部１０には、コンクリート打設支持機構１１を支持する
ための台座１２が支持されている。

【００１１】上記コンクリート打設支持機構１１は、内
側リングビーム１２と、外側リングビーム１３と、内側
リングビーム１２と外側リングビーム１３を一体的に結
合する保持部材１４と、この保持部材１４に連結された
加圧ジャッキ１５とを備え、保持部材１２は、内側リン
グビーム１２を保持する保持パイプ１６と外側リングビ
ーム１３を保持する保持板１７から形成されている。外
側リングビーム１３は、図２に示すように、内筒ビーム
１８とこの内筒ビーム１８に半径方向に摺動自在に装着
された外筒ビーム１９から形成され、外筒ビーム１９は
内筒ビーム１８の内部に設けた図示しないアクチュエー
タにより半径方向に動くようになっている。すなわち、
この外筒ビーム１９は、シールド掘削機１の偏心に追従
して動くように設定されている。加圧ジャッキ１５は、
周方向に等間隔に複数本配置されており、各加圧ジャッ
キ１５は、基端部を台座１２に設けた凹部２０に揺動自
在に装着され、加圧ジャッキ１３に連結された保持部材
１４の半径方向への動きを可能にしている。また、この
加圧ジャッキ１５と同軸上に設けた加圧ジャッキ２１
は、保持部材１４を貫通して延び、先端部に設けた保持
板２３を内側リングビーム１２と外側リングビーム１３
との間に配置される鉄筋ユニット２２に当接する。

【００１２】上記鉄筋ユニット２２は、図２に示すよう
に、縦方向鉄筋２３と、これら縦方向鉄筋２３を長手方
向に間隔を置いた位置で互いに連結するリング鉄筋２４
と、縦方向鉄筋２３とリング鉄筋２４を結束する鉄筋固
定金具２５とを有し、各リング鉄筋２４には遮蔽板２６
が設けられている。鉄筋固定金具２５は、図５に示すよ
うに縦方向鉄筋固定部２７とリング鉄筋固定部２８を有
し、縦方向鉄筋２３を縦方向鉄筋固定部２７に挿通して
ビス２９により固定し、リング鉄筋２４をリング鉄筋固
定部２８に挿通してビス３０により固定することで、縦
方向鉄筋２３とリング鉄筋２４を結束する。そして、こ
の結束した鉄筋かご２２の縦方向鉄筋２３とリング鉄筋
２４の間に、図６に示すような遮蔽板２６が装着され
る。この遮蔽板２６は、図７に示すように網布または薄
い鉄板で円弧状に成形されたものであり、鉄筋ユニット
２２の縦方向鉄筋２３とリング鉄筋２４との間の空間を
遮断する。鉄筋ユニット２２に設けた遮蔽板２６は、組
み立てる際に隣接する鉄筋ユニット２２に設けた遮蔽板
２６と一部重なり合うようにすると打設コンクリートの
鉄筋ユニット２２への漏れを確実に防ぐことができる。

【００１３】他方、略Ｕ字形の打設口を有する鋼管で形
成したコンクリート打設管３１は、コンクリート打設支
持機構１１の保持部材１４を挿通し、図４に示すように
内側リングビーム１２にまで延びている。このコンクリ
ート打設管３１の打設口３２は、打設口ゲート３３によ
り開閉自在とされている。このコンクリート打設管３１
は打設管固定部３４により先端部分を取り外し自在とさ
れている。このコンクリート打設管３１は、フレッシュ
コンクリートを型枠内に供給するために、トンネル後方
の図示しないコンクリートポンプ等のコンクリート供給
源に接続されたコンクリート搬送管（図示せず）の先端
に摺動自在に嵌挿された状態で接続されている。

【００１４】また、テール部コンクリート打設管３６
は、内側リングビーム１２を挿通して打設コンクリート
側に延び、テール部コンクリート打設管３６の先端側面
に形成された打設口３７も同様に打設口ゲートにより開
閉自在とされている。このテール部コンクリート打設管
３６はコンクリート打設管スライド用ジャッキ３７によ
り打設コンクリート側にスライド自在とされ、このテー
ル部コンクリート打設管３６、加圧ジャッキ８の伸縮に
同調してトンネル軸方向に移動させることができ、コン
クリート打設時には、打設口３７を内側リングビーム１
２から僅かに突出させた状態で加圧ジャッキ８と同期を
とりながら縮退し、コンクリートを型枠内に順次供給す
る。また、コンクリート加圧時には、打設口３６ａは内
側リングビーム１２内に収容され、打設口ゲートにより
閉塞される。この状態で加圧ジャッキ８のロッドを伸長
して、すでに打設されたまだ固まらないコンクリートを
後方に押圧し、地山との間に生じたテールボイドを充填
することができる。

【００１５】さらに、外側リングビーム１３のコンクリ
ート打設支持機構１１側で隣接した位置にはリングビー
ム真円保持機構３８が配置されている。リングビーム真
円保持機構３８は、好ましくは、中心を通る垂直線上の
２つと中心を通る水平線上２つの４つであり、周方向に
９０度の間隔を置いて配置されている。また、このリン
グビーム真円保持機構３８は、外側リングビーム１３の
軸方向に間隔を置いた複数列である。

【００１６】つぎに作用を説明する。図８は、コンクリ
ート打設管３１よりのコンクリート打設が終了した状態
を示す。この場合、コンクリート打設管３１のコンクリ
ート打設口３２は打設口ゲート３３により閉じられ、テ
ール部コンクリート打設管３６のコンクリート打設口３
６ａはコンクリート打設管スライド用ジャッキ３７の縮
退により内側リングビーム１２内に収容される。コンク
リート打設口３６ａは打設口ゲートに付設したばね手段
により閉じられ、コンクリート打設支持機構１１を加圧
ジャッキ１５により加圧する。この際、鉄筋ユニット２
２の鉄筋固定金具２５に設けた遮蔽板２６により打設コ
ンクリートが鉄筋ユニット２２を通ってコンクリート打
設支持機構１１側に漏れることはない。

【００１７】図８のコンクリート打設の一工程が終了し
たら、図９に示す鉄筋ユニットの組立て準備段階に入
る。この鉄筋ユニットの組立て準備段階では、推進ジャ
ッキ６が縮退し、推進ジャッキ６のロッド８に設けた加
圧板９も内型枠５から離れる。推進ジャッキ６の推進ス
トロークは内側型枠５を建て込める程度の長さである。
ついで、コンクリート打設管３１をコンクリート打設管
固定部３４で解除するか、または、コンクリート打設管
スライドジャッキ部分で切り離すことで撤去する。その
後、鉄筋ユニット保持板２３をジャッキ１５を縮退する
ことで後方に鉄筋ユニット２２の組立て空間を形成す
る。この場合、鉄筋ユニット２２は複数個に分割されて
いるので、コンクリート打設支持機構１１の内側リング
ビーム保持パイプ１６が鉄筋ユニット２２の組立ての支
障になることはない。

【００１８】図９の鉄筋ユニットの組立て準備段階が終
了したら、図１０に示す内型枠のセット段階に入る。こ
の段階では、新しい鉄筋ユニット２２´を既設の鉄筋ユ
ニット２２に連結し、ジャッキ１５を伸長することでジ
ャッキ１５に設けた保持板２３を新しい鉄筋ユニット２
２´の端部に当接し、コンクリート打設管３１、テール
部コンクリート打設管３６をそれぞれ装着固定する。そ
の後、新しい内型枠５´を型枠組立てエレクタ６により
組み立て、推進ジャッキ６を伸長し、コンクリート打
設、掘進準備を完了する。

【００１９】図１１はコンクリート打設段階を示す。こ
の段階では、テール部コンクリート打設管３６をスライ
ドジャッキ３７によりまだ固まっていないコンクリート
中に伸長し、コンクリート打設を開始する。また、これ
と同調して、コンクリート打設支持機構１１をジャッキ
１５の縮退により鉄筋ユニット２２´の縦断方向にある
間隔で設置された遮蔽板２６の仕切り空間にコンクリー
ト打設管３１よりにコンクリートを打設する。

【００２０】図１２はコンクリート打設および掘進段階
を示す。この段階では、図１１のコンクリート打設段階
でコンクリートが充填されると同時に、コンクリート打
設支持機構１１をジャッキ１５にて加圧しながら、ある
いは、縮退させながら所定の設定圧を保持し、推進ジャ
ッキ６を伸長し、前胴部４の掘削に追随し、あるいは個
別に覆工を構築していく。以下同様な段階が繰り返えさ
れる。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、鉄筋かごのリング鉄筋に設けた遮蔽板および
コンクリート打設支持機構により打設コンクリートの圧
力を保持しながらコンクリートの逆流を防ぎ、したがっ
て、高水圧下の地山中にフレッシュコンクリートを打設
してトンネルの覆工を行う場合、フレッシュコンクリー
トの圧力保持ができるので、地下水の流入がなく、ま
た、コンクリート打設支持機構１１により鉄筋かごユニ
ットの収容空間を形成することで、鉄筋かごのの組立て
作業とコンクリートの打設作業を連続して行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル覆工用コンクリート打設
装置の一実施例を示した縦断面図。

【図２】本発明によるトンネル覆工用コンクリート打設
装置の要部を示す図。

【図３】テール部コンクリート打設管によるコンクリー
ト打設を示す図。

【図４】コンクリート打設管によるコンクリート打設を
示す図。

【図５】鉄筋固定金具の斜視図。

【図６】鉄筋かごに遮蔽板を取付けた状態を示す図。

【図７】遮蔽板を示す図。

【図８】本発明によるコンクリート打設装置による施工
順序の第１段階を示す図。

【図９】本発明によるコンクリート打設装置による施工
順序の第２段階を示す図。

【図１０】本発明によるコンクリート打設装置による施
工順序の第３段階を示す図。

【図１１】本発明によるコンクリート打設装置による施
工順序の第４段階を示す図。

【図１２】本発明によるコンクリート打設装置による施
工順序の最終段階を示す図。

【符号の説明】

１ シールド掘削機 ２ スキンプレート ５ 内側型枠 ６ 推進ジャッキ ７ 台座 ９ 加圧板 １１ コンクリート打設支持機構 １２ 内側リングビーム １３ 外側リングビーム １５ ジャッキ ２２ 鉄筋ユニット ２４ リング鉄筋 ２６ 遮蔽板１４ ３１ コンクリート打設管 ３６ テール部コンクリート打設管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機で地盤にトンネルを掘削し、このト
   ンネルの切羽近傍で筒状の内側型枠を順次形成し、この
   内側型枠の外周に鉄筋かごを配置し、この内側型枠の外
   周の掘削機テール部で覆工コンクリートを順次打設し、
   この打設コンクリートを後方に押圧するようにしたトン
   ネル覆工用コンクリート打設装置において、一体的に結
   合された外側リングビームおよび内側リングビームを有
   し掘削機のスキンプレートの内側に配置されたコンクリ
   ート打設支持機構と、このコンクリート打設支持機構の
   外側リングビームまたは内側リングビームを貫通して延
   設されトンネル軸方向にスライド可能なコンクリート打
   設管と、鉄筋かごの周方向鉄筋に設けられ打設コンクリ
   ートの鉄筋かご側への漏れを防ぐためのコンクリート遮
   断部材と、コンクリート打設支持機構の一体的に結合さ
   れた外側リングビームおよび内側リングビームをトンネ
   ル軸方向にスライドさせる複数本の加圧ジャッキとを備
   えたことを特徴とするトンネル覆工用コンクリート打設
   装置。