JPH07229388A - シールド掘進機及びトンネルの覆工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構造のシールド掘進機を使用して、地
山にゆるみを生じることなくトンネル内壁を覆工するこ
とを目的とする。 【構成】 シールド本体１の前部に回転自在に設けら
れ、かつシールド本体１のスキンプレート１ａ外径より
大径な外径を有するカッタヘッド２と、上記シールド本
体１の前部側に設けられ、カッタヘッド２が掘削したト
ンネル内壁とスキンプレート１ａ間のボイド８に１次固
化材９を注入する１次固化材注入口７と、上記シールド
本体１の後部側に設けられ、かつシールド本体１の後方
に組立てられた型枠１２と上記１次固化材９間のボイド
１３に２次固化材１４を注入する２次固化材注入口１５
と、上記シールド本体１内に設けられ、かつ上記型枠１
２及び２次固化材１４の摩擦力を反力受けにして上記シ
ールド本体１を推進させるシールドジャッキ５とを具備
したことにより、簡単な構造のシールド掘進機でトンネ
ルを掘進しながら、同時に掘削されたトンネル内壁を１
次固化材及び２次固化材により強固に覆工することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はシールド工法によりト
ンネルを掘削するシールド掘進機及びトンネルの覆工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来シールド掘進機により掘削したトン
ネルの覆工方法としては、次のような工法が一般に行わ
れている。

【０００３】（１） セグメント工法 シールド掘進機による掘進とともに、シールド本体の後
部に設置されたセグメントエレクタによりトンネル内壁
に沿ってセグメントを組立て、セグメントと地山の間の
テールボイドにモルタル系の裏込め材を充填する方法。

【０００４】（２） 現場打ちコンクリートライニング
工法（Ｅ、Ｃ、Ｌ工法） シールド掘進機による掘進とともにシールド本体の後方
に組立てた型枠と地山の間に直接コンクリートを打設し
て、コンクリートによりトンネル内面を覆工する方法
で、例えば特開平３−１６６４９２号公報、特開平２−
２１０１９７号公報、特開平２−２１０１９８号公報な
どでその工法が公知である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前者のセグメン
ト工法では、掘削されたトンネルの内壁に沿ってセグメ
ント組立て後、セグメントと地山の隙間に裏込め材を充
填することから、地山にゆるみが発生しやすいと共に、
セグメントによる１次覆工後に裏込め材による２次覆工
が実施されるため、工期がかかる不具合があった。

【０００６】またシールド掘進機により掘進しながらセ
グメントを組立てるなどの作業が困難なことから、セグ
メント組立て中は掘進を中断しなければならず、掘進効
率が悪いと共に、セグメントが高価なため、工費が嵩む
などの不具合もあった。

【０００７】一方後者のＥ、Ｃ、Ｌ工法は、セグメント
工法の不具合をほぼ解消するものとして近年注目されて
いるが、従来のＥ、Ｃ、Ｌ工法では、シールド本体の後
方に組立てられた型枠を反力受けとしてシールド本体を
推進するため、多量の型枠やシールド本体の後部に型枠
を組立てる機構を必要としたり、型枠とシールド本体の
スキンプレート間に、注入されたコンクリートを加圧す
るためのプレスリングやプレスジャッキを必要とするた
め、シールド本体内が狭小となって作業が煩雑となるた
め、高速施工に支障をきたすと共に、シールド掘進機自
体が高価となる不具合があった。

【０００８】この発明はかかる従来の不具合を改善する
ためになされたもので、構造が簡単で高速施工が可能な
シールド掘進機及び地山にゆるみが生じることがなく安
全施工が可能なシールド工法を提供することを目的とす
るものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために、シールド本体の前部に回転自在に設けら
れ、かつシールド本体のスキンプレート外径より大径な
外径を有するカッタヘッドと、上記シールド本体の前部
側に設けられ、カッタヘッドが掘削したトンネル内壁と
スキンプレート間のボイドに１次固化材を注入する１次
固化材注入口と、上記シールド本体の後部側に設けら
れ、かつシールド本体の後方に組立てられた型枠と上記
１次固化材間のボイドに２次固化材を注入する２次固化
材注入口と、上記シールド内に設けられ、かつ型枠及び
２次固化材の摩擦力を反力受けにして上記シールド本体
を推進させるシールドジャッキを具備したシールド掘進
機である。

【００１０】またシールド本体を推進させながら、シー
ルド本体の前部に設けられたカッタヘッドが掘削したト
ンネル内壁と、シールド本体のスキンプレート外周面間
のボイドに１次固化材を注入し、同時にシールド本体の
後方に組立てられた型枠と固化した１次固化材の間のボ
イドに２次固化材を注入して、１次固化材と２次固化材
でトンネル内壁を覆工することを特徴とするトンネル覆
工方法である。

【００１１】

【作用】上記構成により掘進しながらカッタヘッドが掘
削したトンネルの内壁とスキンプレート間のボイドに１
次固化材を注入して地山を安定させ、同時にシールド本
体後方に組立てた型枠と１次固化材間のボイドに２次固
化材を注入して、１次固化材と２次固化材によりトンネ
ル内壁を覆工するようにしたことから、簡単な構造のシ
ールド掘進機により強固な覆工壁が容易に得られる。

【００１２】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照して詳述す
る。図１はシールド掘進機の断面図を示すもので、この
図で１は外周部に円筒状のスキンプレート１ａを有する
シールド本体を示す。上記シールド本体１の前部には、
スキンプレート１ａの外径より十分に外径の大きいカッ
タヘッド２が回転軸３に支承されて回転自在に設けられ
ており、このカッタヘッド２はカッタヘッドモータ４に
より上記回転軸３を中心に回転駆動されるようになって
いる。

【００１３】上記カッタヘッド２の前面には、多数のカ
ッタ２ａが取付けられていて、カッタヘッド２の回転に
伴いこれらカッタ２ａによりシールド本体１前方の切羽
が掘削されるようになっており、掘削された土砂は図示
しない土砂取込み口より、シールド本体１の前部に隔壁
１ｂにより区割されたチャンバ１ｃ内へ取込まれた後、
図示しない排土装置により後方へ搬送されるようになっ
ている。

【００１４】また上記シールド本体１内には、円周面に
沿って複数本のシールドジャッキ５が推進方向に設置さ
れていて、これらシールドジャッキ５によりシールド本
体１が推進されると共に、シールド本体１の前部には、
スキンプレート１ａの外周面に沿って１次固化材付着防
止用滑材を注入する１次固化材付着防止用滑材注入口６
と、カッタヘッド２が掘削したトンネル内壁（地山）と
スキンプレート１ａ間の隙間（ボイド）８に１次固化材
９を注入する１次固化材注入口７が前後に離間し、かつ
円周方向に複数個所設けられており、シールド本体１前
端のスキンプレート１ａ外周面には、ボイド８に注入さ
れた１次固化材９がシールド本体１とカッタヘッド２間
の隙間からチャンバ１ｃ内へ流出するのを防止する１次
固化材流出防止リング１０が全周に亘って設けられてい
る。

【００１５】一方上記シールド本体１の後部内及びその
後方に型枠１２が組立てられている。これら型枠１２に
は１次固化材９と型枠１２の外周面に生じたボイド１３
に２次固化材１４を注入する２次固化材注入口１５が円
周方向に複数個所設けられていて、最前部に位置する型
枠１２の２次固化材注入口１５よりボイド１３に２次固
化材１４が注入できるようになっていると共に、最前部
の型枠１２外周面には、シールド本体１の後端に設けら
れたテールシール１７が圧接されていて、ボイド１３に
注入された２次固化材１４がシールド本体１内へ流出す
るのを防止するようになっている。

【００１６】また最前部に位置する型枠１２の前端面に
はシールドジャッキ５の後端が当接されていて、型枠１
２を反力受けにしてシールドジャッキ５によりシールド
本体１を推進させるが、型枠１２と２次固化材１４の摩
擦力で推進反力を受けるため、型枠１２の数は推進反力
を受けるために必要な最小限度数が使用されている。

【００１７】次に図２ないし図５を参照して上記シール
ド掘進機によるトンネルの掘削及びトンネルの覆工方法
を説明する。シールド本体１を推進させるに当ってまず
図２に示すように既設型枠１２の最前部に新たに型枠１
２を組立てる。

【００１８】次に型枠１２を反力受けにしてシールドジ
ャッキ５によりシールド本体１を図３に示すように推進
させ、カッタヘッド２により切羽を掘削すると同時に、
１次固化材付着防止用滑材注入口６より滑材をスキンプ
レート１ａの外周面に注入しながら、カッタヘッド２が
掘削したトンネル内壁とスキンプレート１ａ外周間のボ
イド８にコンクリートなどの１次固化材９を注入し、ま
た最前部の型枠１２に設けられた２次固化材注入口１５
より、すでに固化した１次固化材９の内周面と型枠１２
の間のボイド１３に２次固化材１４を注入する。

【００１９】１次固化材付着防止用滑材注入口６よりス
キンプレート１ａ外周面に注入された滑材により１次固
化材９がスキンプレート１ａに付着することがないた
め、ボイド８に１次固化材９を注入してもシールド本体
１の推進が何等支障なく行えると共に、２次固化材１４
は強度を上げるために、ファイバの混入された強化コン
クリートなどが使用されている。

【００２０】以上のようにしてシールド本体１を１ピッ
チ分掘進させたら、図４に示すようにシールドジャッキ
５を縮小し、シールドジャッキ５と最前部の型枠１２間
に生じた隙間に、解体した最後部の型枠１２を図５に示
すように新たに組立てる。

【００２１】そして新たに組立てた最前部の型枠１２に
シールドジャッキ５を当接して再びシールド本体１を推
進させ、１次固化材付着防止用滑材注入口６及び１次固
化材注入口７より滑材及び１次固化材９を、また２次固
化材注入口１５より２次固化材１４をボイド８、１３へ
注入しながら上記図２から図５の動作を繰返すことによ
り、カッタヘッド２が掘削したトンネルの内壁を１次固
化材９と２次固化材１４で２層に覆工するものである。

【００２２】

【発明の効果】この発明は以上詳述したようにシールド
本体を推進させ、かつカッタヘッドにより掘削されたト
ンネル内壁とシールド本体のスキンプレートの間に１次
固化材を注入して地山を固定するようにしたことから、
掘進中地山にゆるみが生じることがなく、これによって
地山のゆるみによる地盤沈下などが未然に防止できる。
またシールド本体の後方に組立てた型枠と硬化した１次
固化材の間のボイドに２次固化材を注入して、この２次
固化材と１次固化材によりトンネル内壁を覆工するよう
にしたことから、強固な覆工壁が容易に得られると共
に、シールド本体の後部に設けられたテールシールによ
り密閉されたボイドに２次固化材を注入するようにした
ことから、２次固化材を一定圧でボイド内へ注入するこ
とができ、従来のプレスリングやプレスジャッキが不要
となるため、シールド本体内の簡素化と、これに伴う作
業性の向上が図れるようになる。さらに型枠と２次固化
材の摩擦力によりシールド本体の推進反力を受けるよう
にしたことから、型枠は推進反力が受けられる最小限の
個数のみを使用すればよく、従来の型枠のみで推進反力
を受けるものに比べて使用する型が少なくてよいため、
従来のような複雑な構造の型枠組立て装置が不要になる
と共に、分解した型枠を繰返し再使用できるため、経済
的である。しかもシールド掘進機により掘進しながら２
次固化材を注入してトンネル内壁を覆工することから、
従来のセグメント工法に比べて高速施工が可能なため、
工期の大幅な短縮が図れると共に、２次固化材にファイ
バ強化コンクリートなどを使用することにより、曲げ引
張強度の高い覆工壁が容易に得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例になるシールド掘進機の断
面図である。

【図２】この発明の一実施例になるトンネル覆工方法を
示す工程図である。

【図３】この発明の一実施例になるトンネル覆工方法を
示す工程図である。

【図４】この発明の一実施例になるトンネル覆工方法を
示す工程図である。

【図５】この発明の一実施例になるトンネル覆工方法を
示す工程図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 １ｃ チャンバ ２ カッタヘッド ６ １次固化材付着防止用滑材注入口 ７ １次固化材注入口 ９ １次固化材 １０ １次固化材流出防止リング １２ 型枠 １３ ボイド １４ ２次固化材 １５ ２次固化材注入口 １７ テールシール

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体１の前部に回転自在に設け
   られ、かつシールド本体１のスキンプレート１ａ外径よ
   り大径な外径を有するカッタヘッド２と、上記シールド
   本体１の前部側に設けられ、カッタヘッド２が掘削した
   トンネル内壁とスキンプレート１ａ間のボイド８に１次
   固化材９を注入する１次固化材注入口７と、上記シール
   ド本体１の後部側に設けられ、かつシールド本体１の後
   方に組立てられた型枠１２と上記１次固化材９間のボイ
   ド１３に２次固化材１４を注入する２次固化材注入口１
   ５と、上記シールド本体１内に設けられ、かつ上記型枠
   １２及び２次固化材１４の摩擦力を反力受けにして上記
   シールド本体１を推進させるシールドジャッキ５とを具
   備してなるシールド掘進機。
2. 【請求項２】 シールド本体１の前部に、スキンプレー
   ト１ａの外周面に１次固化材９が付着するのを防止する
   滑材を注入する１次固化材付着防止用滑材注入口６を設
   けてなる請求項１記載のシールド掘進機。
3. 【請求項３】 シールド本体１の前部外周に、１次固化
   材９がチャンバ１ｃ内へ流出するのを防止する１次固化
   材流出防止リング１０を突設してなる請求項１記載のシ
   ールド掘進機。
4. 【請求項４】 シールド本体１の後部に、型枠１２の外
   周面に圧接されて、２次固化材１４がシールド本体１内
   へ流入するのを防止するテールシール１７を設けてなる
   請求項１記載のシールド掘進機。
5. 【請求項５】 シールド本体１を推進させながら、シー
   ルド本体１の前部に設けられたカッタヘッド２が掘削し
   たトンネル内壁と、シールド本体１のスキンプレート１
   ａ外周面間のボイド８に１次固化材９を注入し、同時
   に、シールド本体１の後方に組立てられた型枠１２と固
   化した１次固化材の間のボイドに２次固化材１５を注入
   して、１次固化材９と２次固化材１４でトンネル内壁を
   覆工することを特徴とするトンネルの覆工方法。
6. 【請求項６】 １次固化材９と同時に１次固化材付着防
   止用滑材を注入して、スキンプレート１ａの外周面に１
   次固化材９が付着するのを防止してなる請求項５記載の
   トンネルの覆工方法。
7. 【請求項７】 シールド本体１の後方に組立てられた型
   枠１２を最後部より分解して、順次最前部へ組立てるよ
   うにしてなる請求項５記載のトンネルの覆工方法。
8. 【請求項８】 シールド本体１の後方に組立てる型枠１
   ２を、型枠１２と２次固化材１４の摩擦力によりシール
   ド本体１の推進反力を支持可能な最小限度数使用してな
   る請求項１記載のシールド掘進機及び請求項５記載のト
   ンネルの覆工方法。
9. 【請求項９】 ２次固化材１４にファイバの混入された
   強化コンクリートを使用してなる請求項５記載のトンネ
   ルの覆工方法。