JPH07217385A - シールド機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 投入した生コンクリートの加圧状態を損なわ
ずにプレスリングを移動するとともに、打継目のないラ
イニングの施工を可能にする。 【構成】 テール部２に設けた内筒７と、テール部２と
内筒７との間の環状断面の空間に生コンクリートを投入
する投入孔８Ａと、投入したコンクリートを後方に向け
て押圧する前記環状断面と略同形のプレスリング８とを
備える。さらに、この空間を前後方向に分離する開閉可
能な可動隔壁４，６Ａ，６Ｂとその駆動機構３，１０と
を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トンネルの掘削に応じ
て前進しながらテール部においてライニングコンクリー
トを打設するシールド機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールドを前進させながらテール部でラ
イニングコンクリートを打設して行くライニング構築法
は、従来例えば図５（ａ）〜５（ｄ）に示す工程で施工
されている。

【０００３】すなわち、図５（ａ）に示すようにテール
部２の内側に型枠９を組み立て、内型枠９とテール部２
が構成する環状断面の空間の内側を軸方向に摺動するプ
レスリング８を設け、図５（ｂ）と５（ｃ）に示すよう
にこのプレスリング８の要所に設けた投入口８Ａから図
示されないコンクリートポンプにより生コンクリートを
投入するとともにプレスリング８を前方へ移動する。プ
レスリング８の移動によりテール部２と内型枠９の間に
空隙が生じ、投入口８Ａから投入された生コンクリート
がこの空隙を満たす。

【０００４】所定量の生コンクリートを投入した後、図
５（ｄ）に示すようにプレスリング８による加圧を続け
ながらテール部２を前進させる。プレスリング８がコン
クリートを後方に向けて押圧することで、コンクリート
はテール部２の後方の地山と内型枠９との間に充填され
る。

【０００５】

【発明の課題】ところで、図５（ｃ）の工程でプレスリ
ング８を前方へ移動する時には投入した生コンクリート
に加わる圧力が一時的に低下することになる。しかしな
がら、地山に水圧が作用しているような施工条件ではこ
の圧力低下に伴って被圧地下水が既設コンクリートとの
打継目１４に侵入し、打設したコンクリートの質を低下
させたり、施工後の漏水の原因となる恐れがあった。

【０００６】このような地下水の侵入防止には、テール
部２の後端のラップ部１３を長く設定すると効果がある
が、ラップ部１３を長くするとシールド機の推進に対す
る摩擦抵抗が増加し、またシールドの方向制御に好まし
くない影響を与える恐れがあるので、あまり長くするこ
とはできなかった。

【０００７】本発明は、上記問題点を解決すべくなされ
たもので、投入した生コンクリートの加圧状態を常時維
持して打継目への地下水の侵入を阻止し、良質のライニ
ングコンクリートを構築することを目的とする。

【０００８】

【課題を達成するための手段】第１の発明は、切羽の掘
削に応じて前進するシールド本体のテール部に設けた内
筒と、テール部と内筒との間の環状断面の空間に生コン
クリートを投入する投入孔と、投入した充填材を後方に
向けて押圧する前記環状断面と略同形のプレスリングと
を備え、内筒の内側で組み立てた型枠と周囲の地山との
間にシールド本体の前進に応じて前記空間の生コンクリ
ートを打設するシールド機において、前記空間を前後方
向に分離する開閉可能な可動隔壁を備えている。

【０００９】第２の発明はさらに、テール部の内側に配
設されたスライド部材と、スライド部材を軸方向に駆動
する機構とを備えるとともに、前記可動隔壁を、スライ
ド部材にヒンジ結合する補強アームＡと、テール部にヒ
ンジ結合する補強アームＢと、補強アームＡとＢを結合
するヒンジと、補強アームＡとＢに支持された弾性膜と
で構成している。

【００１０】

【作用】プレスリングにより空間内のコンクリートを加
圧した状態で可動隔壁が空間を前後方向に分離する。こ
れにより、プレスリングの移動時にも可動隔壁後方の空
間に充填した生コンクリートの圧力は維持され、さらに
後方のコンクリートに十分に密着して地下水の侵入を阻
止する。前進するプレスリングにより拡大する前方の空
間には投入口から新たな生コンクリートが投入される。

【００１１】コンクリートの投入後は、可動隔壁を開い
て前後の空間を連通させた状態で、プレスリングにより
コンクリードを加圧しながらシールドを推進する。この
結果、テール部後方に押し出されたコンクリートは地山
に良く食い込んで型枠との間に良質なライニングを形成
する。

【００１２】スライト部材とテール部とにそれぞれヒン
ジ結合する補強アームＡとＢは、スライド部材とテール
部との相対位置変位に応じて伸縮し、収縮位置ではＶ字
状に屈折し、その先端を弾性膜を介して内筒に接するこ
とで空間を前後方向に分離する。また、伸長位置では補
強アームＡとＢはテール部と平行になり、テール部の前
進に対する抵抗を最小限にする。

【００１３】

【実施例】図１〜図４に本発明の実施例を示す。

【００１４】図１において、１は地山、２はシールド機
のテール部、１２はテール部２の後方に既に打設された
ライニングコンクリートである。テール部２の後端には
内径をテーパ状に拡大したラップ部１３が形成される。

【００１５】テール部２の内側には内筒７が固設され、
ライニングコンクリートの内型枠９がこの内筒７の内側
で組み立てられる。内型枠９はプレキャストパネルで構
成され、内筒７の後端には内型枠９の外周に先端を当接
するゴムまたはワイヤブラシ製のテールパッキング１１
が後ろ向きに取り付けられる。このテールパッキング１
１は打設したコンクリートが内筒７と内型枠９との間に
侵入するのを防止する。

【００１６】テール部２の内周に沿ってスリーブ状のス
ライド部材３が摺動自由に嵌合する。スライド部材３は
テール部２に支持されたジャッキ１０に連結され、ジャ
ッキ１０の伸縮に応じてテール部２に沿って軸方向に摺
動する。

【００１７】スライド部材３と内筒７との間には図示さ
れないジャッキの駆動により軸方向に摺動するプレスリ
ング８が収装される。このプレスリング８には空間１２
に生コンクリートを投入するための投入口８Ａが設けら
れる。投入口８Ａは図示されないコンクリートポンプに
接続される。

【００１８】また、空間１２を前後に分離する可動隔壁
がスライド部材３とテール部２との間に設けられる。可
動隔壁は補強アーム６Ａと６Ｂに支持された弾性膜４に
より構成される。

【００１９】補強アーム６Ａと６Ｂの各一端はヒンジ５
Ｂにより相互に回動自由に連結される。また、補強アー
ム６Ａのもう一端はスライド部材３の後端にヒンジ５Ａ
により回動自由に結合し、補強アーム６Ｂのもう一端は
テール部２にヒンジ５Ｃにより回動自由に結合する。空
間１２内にはこのようにして構成された補強アーム６Ａ
と６Ｂとが図２に示すように円周方向に沿って略等しい
間隔で数多く配置される。

【００２０】弾性膜４はこれらの補強アーム６Ａと６Ｂ
を覆うように配設され、その両端はスライド部材３とテ
ール部２にそれぞれ連結される。

【００２１】これにより、スライド部材３がテール部２
に対して相対的に後退位置にある状態では、図１に示す
ように補強アーム６Ａと６Ｂはヒンジ５Ｂを中心に屈折
し、弾性膜４の中央部が内筒７の外周に当接すること
で、空間１２を後部１２Ａと前部１２Ｂとに分割する。

【００２２】また、スライド部材３がテール部２に対し
て相対的に前進位置にある状態では、図３に示すように
補強アーム６Ａと６Ｂとがテール部２の内周に接した状
態でヒンジ５Ｂを中心に１８０度に拡がり、弾性膜４も
テール部２と平行に位置する。

【００２３】次に作用を説明する。

【００２４】このシールド機によるライニングの構築作
業は図４（ａ）〜４（ｄ）に示す順序で施工される。

【００２５】図４（ａ）と（ｂ）は、生コンクリートを
投入する前の工程であり、スライド部材３はテール部２
に対して前進位置に保持され、後方の空間１２内には前
回打設したまだ柔らかい状態のコンクリートが充填され
ている。

【００２６】この状態では図示されないジャッキにより
プレスリング８が後方へ向けて所定圧力でコンクリート
を加圧し、コンクリートを円周方向に流動させながら空
間１２内に隙間なく充填する。同時に周囲の地山１が及
ぼす水圧Ｐｗに抗してコンクリートの圧力を保持し、コ
ンクリート内部に地下水が侵入するのを防止する。

【００２７】この状態からジャッキ１０を伸長駆動し、
図４（ｂ）に示すようにスライド部材３を後方へ押し出
す。その結果、一端をスライド部材３の後端に結合した
補強アーム６Ａが補強アーム６Ｂとともにヒンジ５Ｂを
中心にＶ字形に屈折して行き、弾性膜４の中央部が柔ら
かいコンクリートを押しのけながら内筒７の外周に当接
する。これにより、空間１２は後方の空間１２Ｂと前方
の空間１２Ａとに分離される。この間、プレスリング８
は一定圧力に保持され、弾性膜４がコンクリートを押し
のけて空間１２内に突出するのに応じて前方へ移動す
る。

【００２８】このようにして空間１２Ａは圧力を保持し
つつ、前方の空間１２Ｂから遮断される。

【００２９】次に、図４（ｃ）に示すように、プレスリ
ング８を前方へ移動しながら、投入口８Ａから生コンク
リートを空間１２Ｂ内に投入する。プレスリング８の移
動により空間１２Ｂ内が拡大するのに伴い、空間１２Ｂ
内の圧力が低下しても、この圧力低下は弾性膜４により
遮断された後方の空間１２Ａには及ばず、シールド機に
作用する切羽の圧力がスライド部材３と補強アーム６Ａ
と６Ｂと弾性膜４とを介して密閉された空間１２Ａのコ
ンクリートに作用していることで、空間１２Ａ内の圧力
は高圧に維持される。したがって、プレスリング８を移
動する際に地下水がラップ部１３から空間１２Ａのコン
クリート内部に侵入する恐れはない。

【００３０】なお、この生コンクリートの投入作業に平
行して内筒７の内側で次の区間の内型枠９が組み立てら
れる。

【００３１】生コンクリートの投入後、投入したコンク
リートを再びプレスリング８で加圧しつつ、ジャッキ１
０の収縮駆動によりスライド部材３を前進させる。その
結果、補強アーム６Ａと６Ｂとが一直線に伸びて再びテ
ール部２の内周に接し、空間１２Ａと１２Ｂが一体化さ
れる。補強アーム６Ａと６Ｂのこの変位に伴うコンクリ
ートの体積変化は、プレスリング８がコンクリートを後
方へ押し出すことで吸収されるので、補強アーム６Ａと
６Ｂの変位により空間１２Ａと１２Ｂの境界部に空隙が
生じることはない。

【００３２】また、空間１２Ａと１２Ｂが連通すると同
時にプレスリング８の圧力が空間１２Ａに作用するの
で、補強アーム６Ａと６Ｂの変位に伴って地下水がコン
クリート内部へ侵入する恐れもない。

【００３３】こうして、補強アーム６Ａと６Ｂとが一直
線になったところでジャッキ１０の駆動を停止し、図示
されない推進ジャッキを用いて図４（ｄ）に示すように
シールド機全体を前方へと推進する。この間もプレスリ
ング８が投入されたコンクリートを加圧し続け、コンク
リートは前進するテール部２の後方へと押し出されて内
型枠９と地山との間に隙間なく充填される。

【００３４】テール部２が所定距離だけ前進したところ
で、再び図４（ａ）から始まる工程が繰り返される。

【００３５】このようにして、空間１２Ａと１２Ｂを連
通状態に保持してのシールド機の前進と、遮断状態に保
持してのコンクリートの打設とを繰り返すことにより、
連続してライニングを構築する。この場合に、空間１２
Ｂの内部にコンクリートの打継目が生じ、この打ち継目
がシールド機の推進に応じて空間１２Ａに移動するが、
空間１２Ａは常時加圧状態となるので、地下水の圧力Ｐ
ｗが作用してもラップ部１３から打継目に地下水が侵入
しにくい構造となる。

【００３６】したがって、内型枠９と地山との間に隙間
なく良質のライニングを構築することができ、施工中や
施工後の地盤沈下の恐れも少ない。

【００３７】さらに、このようにコンクリートを常時加
圧する構造のため、コンクリートの充填効率が高く、し
たがってプレスリング８に設ける投入口８Ａを一箇所の
みとすることが可能である。これにより、投入口８Ａと
コンクリートポンプとの接続部材や投入圧力の管理機構
が大幅に簡略化されるので、これらの機器の配置に要す
るコストを節約できる。また、機器の配置に要するスペ
ースも節約でき、テール部２内の作業性も向上するな
お、上記実施例では遮断部材として弾性膜４をスライド
部材３の変位に応動する補強アーム６Ａと６Ｂとで支持
しているが、弾性膜４を空気圧や液圧で駆動して空間１
２を分離する構造も可能である。また、スライド部材３
をテール部２の内周に嵌合させる代わりに、内筒７の外
周に嵌合させて、補強アーム６Ａと６Ｂをスライド部材
３と内筒７の間に構成しても良い。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、第１の発明によれば、プ
レスリングの移動時や生コンクリート投入時には、テー
ル部と内筒との間の環状断面の空間を可動隔壁が前後に
分離するので、後方の空間は常時加圧状態に保持され、
地下水圧の作用下においてもコンクリート内部に地下水
が侵入するのを防止できる。

【００３９】また、第２の発明によれば、テール部の内
側に配設されたスライド部材の前後方向の変位に応じて
補強アームＡとＢがＶ字状の屈折位置と一直線の状態と
の間で変位する。これにより、開閉可能な可動隔壁を簡
易な構成で実現することができる。

【００４０】したがって、本発明により簡易な構造で良
質のライニングを構築することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示すシールド機テール部要部
の縦断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】スライド部材を前進させた状態におけるシール
ド機テール部要部の縦断面図である。

【図４】ライニングの構築状況を説明するテール部要部
の縦断面図である。

【図５】従来のシールド機におけるライニング構築状況
を示すテール部要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 地山 ２ テール部 ３ スライド部材 ４ 弾性膜 ５Ａ，５Ｂ，５Ｃ ヒンジ ６Ａ，６Ｂ 補強アーム ７ 内筒 ８ プレスリング ８Ａ 投入口 ９ 内型枠 １０ ジャッキ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽の掘削に応じて前進するシールド本
   体のテール部に設けた内筒と、テール部と内筒との間の
   環状断面の空間に生コンクリートを投入する投入孔と、
   投入した充填材を後方に向けて押圧する前記環状断面と
   略同形のプレスリングとを備え、内筒の内側で組み立て
   た型枠と周囲の地山との間にシールド本体の前進に応じ
   て前記空間の生コンクリートを打設するシールド機にお
   いて、前記空間を前後方向に分離する開閉可能な可動隔
   壁を備えたことを特徴とするシールド機。
2. 【請求項２】 テール部の内側に配設されたスライド部
   材と、スライド部材を軸方向に駆動する機構とを備える
   とともに、前記可動隔壁が、スライド部材にヒンジ結合
   する補強アームＡと、テール部にヒンジ結合する補強ア
   ームＢと、補強アームＡとＢを結合するヒンジと、補強
   アームＡとＢに支持された弾性膜とで構成された請求項
   １記載のシールド機。