JPH089957B2 - 場所打ちシールド掘進機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明はコンクリートを現場打ちして構築するシール
ド掘進機に関するものである。

＜従来の技術＞ シールドトンネルを構築するにあたっては、既製のセ
グメントを現場で組み立てる方法と、型枠を用いて現場
でコンクリートを打設して構築する方法が存在する。

本発明は後者の構築技術に関するものである。

一般にコンクリートを現場打ちする場合、シールド掘
進機のテールプレートの内側後方に内型枠を配置し、そ
の型枠に反力をとって掘進機を前進させ、同時に型枠と
地山間にコンクリートを場所打ちするシールド掘進機が
採用されている。

この場合、内型枠の切羽側端部とテールプレートとの
間には、一般に妻板と呼ばれる板材を配置して枠組みが
行われる。

〈本発明が解決しようとする問題点＞ 従来技術には次のような問題点が存在する。

〈イ〉シールド掘進機の掘進方向の修正時やカーブ施工
時においては、シールド掘進機自体が中心線からずれる
とともに、当然推進用ジャッキも所定の位置からずれる
ことになる。

そのため、推進用ジャッキの伸縮ロッドの先端が、型
枠の切羽側端部から外れてしまうおそれがある。

従って、シールド掘進機を推進させるための反力を取
ることが困難となり、シールド掘進機の操作性が低下す
る。

〈ロ〉フレッシュコンクリートの流出を考慮すると、妻
板とテールプレートの内周面との間の間隔は大きく設定
することができない。

このようにテールプレートの内周面と妻板との間の間
隔が非常に小さいため、掘進方向の修正時やカーブ施工
時においては、妻板が邪魔になりシールド掘進機の操縦
性が悪くなる。

特に、カーブの半径が小さくなると施工が不可能とな
る場合もある。

＜本発明の目的＞ 本発明は以上の点に鑑みなされたもので、シールド掘
進機の掘進方向の修正時やカーブ施工時においても操縦
性に勝れたシールド掘進機を提供することを目的とす
る。

＜本発明の構成＞ 以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について
説明する。

＜イ＞装置全体の構成（第１図） シールド掘進機４の内側後方には内型枠５を環状に位
置せしめる。

シールド掘進機４の前進は内型枠５に反力を取って行
う。

一方打設したコンクリート７の妻側から流出は後述す
るプレスリングによって阻止する。

打設したコンクリート７はプレスリングを介してプレ
スジャッキ６で加圧するが、コンクリートはプレスリン
グの撤去後、圧力保持リング１によって加圧し続けられ
る。

＜ロ＞圧力保持リング（第１図） 圧力保持リング１は環状の円盤である。

この圧力保持リング１は、タイロッド２と協働してコ
ンクリート７を加圧し続けた後、そのまま埋め殺されて
トンネルのコンクリート７を補強することを目的とした
組立式のリング部材である。

この圧力保持リング１の板面には、タイロッド２の貫
通用の孔が複数開設してある。

シールド掘進機４の操縦性を向上させるために、圧力
保持リング１の板幅はコンクリートの覆工厚よりも小さ
く設定する。

圧力保持リング１の板幅を小さくすると、シールド掘
進機４のテールプレート41および内型枠５との間隙量が
大きくなってフレッシュコンクリートの流出が予想され
る。

逆に圧力保持リング１の板幅を大きくとると、方向修
正時やカーブ施工時などにおけるシールド掘進機の操縦
性が悪化することが予想される。

そこで本発明は、まず、圧力保持リング１の板幅を小
さくしてテールプレート41および内型枠５の各面との接
触を回避して、シールド掘進機４の操縦性を確保する。

そして、次記するプレスリングによってフレッシュコ
ンクリートの流出の規制を図る。

＜ハ＞プレスリング（第１図） プレスリングは、シールド掘進機のテールプレートの
内径とほぼ等しい外径を有する環状体と、型枠の外径と
ほぼ等しい内径を有する環状体とを、トンネルの半径方
向に相互に摺動自在に組み合わせて形成したものであ
り、例えば下記の環状ボックス３と環状妻板８とによっ
て構成する。

（１）環状ボックス 環状ボックス３は中空の長い角筒柱を環状に曲げた形
状の容器であり、内型枠５の外径とほぼ等しい内径を有
している。

この環状ボックス３は内型枠５の切羽側の最先端の推
力伝達型枠51の外側に摺動自在に搭載する。

さらにこの環状ボックス３の前後の面には、多数のタ
イロッド２の挿入孔を開口し、環状ボックス３の機体側
にはタイロッド２の接合作業などを行う作業孔を開口す
る。

さらに環状ボックス３の機体側の面にはセンターホー
ルジャッキをプレスジャッキ６として取り付ける。

さらにこの環状ボックス３の外周面にはスリット31を
全周にわたって開設する。

（２）環状妻板 環状ボックス３のスリット31内には、シールド掘進機
の内径とほぼ等しい外径を有する環状妻板８の内周側を
位置させる。

この環状妻板８は環状ボックス３に固定するのではな
く、両者は相互にトンネルの半径方向に摺動可能に組み
合わせる。

＜ニ＞環状妻板の作動 環状妻板８は環状ボックス３内に摺動自在に収納され
ている。

そして環状ボックス３は内型枠５の端の推力伝達型枠
51の上に搭載されている。

一方、内型枠５は正確な中心線を維持しており、シー
ルド掘進機４は掘進中に上下、左右に移動して中心線か
ら外れてしまうことは避けられない。

ところが本発明の環状妻板８の外周はシールド掘進機
４のテールプレート41の内側に接触している。

したがって環状妻板８は環状ボックス３内で自由に移
動しつつ、つねに妻板としてコンクリートの流出を阻止
することになる。

＜ホ＞推力伝達型枠（第２図） 推力伝達型枠51は、内型枠５の切羽側の最先端部と、
シールド掘進機４の推進用ジャッキ42との間に位置する
環状体である。

この推力伝達型枠51の外周は内型枠５の外周と等しく
形成し、その切羽と反対側の面は内型枠５の切羽側面と
のみ接触させ、かつその切羽側の面には、推進用ジャキ
42の伸縮ロッドの先端が、円周方向に摺動可能に当接す
るように構成する。

そして推力伝達型枠51の切羽側の面の幅は、推進用ジ
ャッキ42の伸縮ロッドの先端部の幅より大きく形成す
る。

また、推力伝達型枠51は、切羽側に向かって次第に断
面積が大きくなるように、例えば第２図に示すように、
内側の面を曲線状に形成することが望ましい。

これによって、加圧時の応力が角部に集中することを
防止できる。

＜本発明の作用＞ つぎにトンネルの施工方法について説明する。

（イ）タイロッドの延長 第３図で前工程で構築したコンクリート７の端部を示
す。

このコンクリート７の端には、圧力保持リング１とタ
イロッド２が露出し、そして各タイロッド２の端には定
着具21が装着してある。

このコンクリート７に新たなコンクリートを打ち継ぎ
するには、まず既設のコンクリート７から突出するタイ
ロッド２に接続具22を螺着して別途のタイロッド２を接
続する。

（ロ）リング類の組み付け（第４図） 続いて、トンネル内に分割された圧力保持リング１を
搬入する。

シールド掘進機４のテールプレート41内では推力伝達
型枠51を内型枠５と離して機体側に１スパン分移動させ
て位置させている。

そこでこの推力伝達型枠51の上に位置させた環状ボッ
クス３の側面に圧力保持リング１を仮に固定して組み立
てる。

圧力保持リング１を組み立てる際、第４図に示すよう
に各タイロッド２を圧力保持リング１および環状ボック
ス３、および環状ボックス３に固定したプレスジャッキ
６内を貫通させる。

（ハ）型枠の組み立て（第５図） 次にテールプレート41の内部で内型枠５を組み立て
る。

（ニ）コンクリートの圧入（第６図） 環状妻板８と環状ボックス３とによって妻側を閉塞
し、内型枠５内とテールプレート41とで包囲された遮蔽
空間を形成する。

この遮蔽空間内の全域に、内型枠５に接続したコンク
リート注入管からコンクリート７を注入する。

（ホ）コンクリートの加圧（第７図） つづいてプレスジャッキ６を一斉に作動して各タイロ
ッド２を牽引すると、まだ硬化しない状態のコンクリー
ト７が加圧される。

コンクリート７の加圧中、環状妻板８がテールプレー
ト41に接触しているから、コンクリート７の妻側からの
流出が規制される。

（ヘ）シールドの掘進（第８図） シールド掘進機４側に設けた掘進用ジャッキ42を伸長
して内型枠５に反力を得ながら、シールド掘進機４を前
進させる。

すると、シールド掘進機４の前進と同時にテールプレ
ート41も切羽側に移動する。

その結果、コンクリートはテールプレート41の通過に
より露出した地山に押し付けられる。

コンクリート７が地山に密着するまでの間は、プレス
ジャッキ６で加圧し続ける。

［推力伝達型枠の作用］ 上記のようにシールド掘進機４を前進させる際に、例
えば掘進方向がずれたり、またはトンネルのカーブを施
工する場合などは、シールド掘進機４自体が中心線から
ずれるとともに、当然推進用ジャッキ42も所定の位置か
らずれることになる。

そのため従来は、推進用ジャッキ42の伸縮ロッドの先
端が、後方の型枠から外れてしまい、シールド掘進機４
を推進させるための反力を取ることが困難となり、シー
ルド掘進機４の操作性が低下する原因となっていた。

しかし本発明の推力伝達型枠51は、第２図に示すよう
に、その切羽側の面に、推進用ジャッキ42の伸縮ロッド
の先端が、円周方向に摺動可能に当接するよう構成され
ている。

そのため、推進用ジャッキ42が上記の理由で所定の位
置からずれた場合でも、その伸縮ロッドの先端が、常に
推力伝達型枠51の切羽側の面に当接する状態を保つこと
ができる。

従って、確実にシールド掘進機４を推進させるための
反力を取ることができ、シールド掘進機４の操作性が向
上する。

（ト）圧力保持リングの定着 シールド推進完了後にコンクリート７中の余剰水が排
出されたら、環状ボックス３の作業孔を利用して、定着
具21を締め付け、圧力保持リング１を定着する。

定着具21としては、ねじ込み式や、あるいは楔式、あ
るいはタイロッド２の外周に窪みを配列したものに、タ
イロッド２の横方向から装着できるクリップ式などを採
用することができる。

（チ）環状ボックスの撤去 圧力保持リング１の定着作業を完了したら、推力伝達
型枠51と一緒に環状ボックス３を撤去する。

以上の工程を繰り返して、順次コンクリートを打ち継
ぎして所定のトンネルを構築する。

（リ）曲線通過、方向修正時 トンネルが曲線を通過したり、掘進方向を修正する場
合、シールド掘進機４と内型枠５の相対的移動量に応じ
て環状妻板８が自由に移動して、常に環状ボックス３と
テールプレート41との離れ間隔を補うことになる。

したがってシールド掘進機４の自由な動きが許容され
るから円滑に施工できる。

＜その他の実施例＞ 上記の実施例は、環状ボックス３の外周面側に環状妻
板８を摺動自在に位置させるのであるが、その他の実施
例として、その逆の場合でも上記実施例と同様の効果を
得ることができる。

即ち、環状ボックス３の外径をテールプレート41の内
径とほぼ等しい寸法に形成し、環状妻板８をテールプレ
ート41の内径よりやや小径に形成する。

そして、環状ボックス３の内周面側にスリットを設
け、そのスリット内に環状妻板８を円周方向に摺動自在
な状態で位置させる構造である。

＜本発明の効果＞ 本発明は以上説明したようになるから、つぎのような
効果を得ることができる。

（イ）シールド掘進機を前進させる際に、例えば掘進方
向がずれたり、またはトンネルのカーブを施工する場合
などには、シールド掘進機自体が中心線からずれるとと
もに、当然推進用ジャキも所定の位置からずれることに
なる。

そのため従来は、推進用ジャッキの伸縮ロッドの先端
が、後方の型枠から外れてしまい、シールド掘進機を推
進させるための反力を取ることが困難となり、シールド
掘進機の操作性が低下する原因となっていた。

しかし本発明の推力伝達型枠は、その切羽側の面に、
推進用ジャッキの伸縮ロッドの先端が、円周方向に摺動
可能に当接するよう構成されている。

そのため、推進用ジャッキが上記の理由で所定の位置
からずれた場合でも、その伸縮ロッドの先端が、常に推
力伝達型枠の切羽側の面に当接する状態を保つことがで
きる。

従って、確実にシールド掘進機を推進させるための反
力を取ることができ、シールド掘進機の操作性が向上す
る。

（ロ）内型枠の位置はつねに正確な中心線上に位置して
いる。

一方シールド掘進機の方は必ずしも正確に掘進するこ
とはできない。

しかるに本発明は、プレスリングの内周は常に型枠外
周面と接触し、またプレスリングの外周は常にシールド
掘進機内周面と接触しており、プレスリング幅の変化
は、２つの環状体の重合部で行われる。

従って、何等操作を行わなくても、プレスリングと型
枠外周面及びシールド掘進機内周面との間は常に閉塞さ
れており、コンクリートの流出を確実に防止することが
できる。

また、２つの環状体を組み合わせただけの簡単な構造
であり、コストの低減を図ることができる。

（ハ）型枠とシールド掘進機とに間隙を発生させない環
状妻板がスライド自在に位置しているから、シールド掘
進機は半径の小さい曲線の施工をスムーズに行うことが
できる。

（ニ）地山と型枠間にトンネルの軸方向に補強材を配置
し、この補強材に反力を取って圧力保持リングを埋め殺
し、コンクリートの圧縮を保持し続けることができる。

これによって、トンネル躯体にトンネル軸方向のプレ
ストレスを導入することができ、トンネル躯体全体の強
度を向上させることができる。

また、このとき本発明の装置では、コンクリートの内
側から鉄筋までの被り代を一定に保ちながら施工でき
る。

（ホ）各ライニングの切羽側端部に圧力保持リングを残
置させるため、まだ固まらないコンクリートが切羽側に
流出するのを防止することができる。

従って、シールドマシンの推進とコンクリートのプレ
スを同時に行うことができ、施工時間の短縮を図ること
ができる。

（ヘ）本発明のシールド掘進機は、推進版力を内型枠に
とる方法であり、場所打ちしたコンクリートを加圧する
のは、推進ジャッキとは別体の加圧専用のプレスジャッ
キにより行う。

従って、プレスジャッキの油圧調整によりコンクリー
トの加圧力を微調整することができ、良好なコンクリー
トライニングを得ることができる。

（ホ）打設したコンクリート１リングの両端に圧力保持
リングが位置するため、補強材を緊張、定着すると、両
側の圧力保持リングに挟まれてコンクリート１リング分
が圧縮される。

従って、１リング単位でコンクリートライニングにプ
レストレスを導入することができ、万一補強材が破断し
た場合でも、コンクリート１リングのみのプレストレス
が解除されるだけで、大きな問題に発展することはな
い。

また、圧力保持リングは補強材に反力を取って固定さ
れるため、一度かけた圧縮力は弱まることなくコンクリ
ートに対して永続的に作用する。

従って、テールボイドへコンクリートを確実に充填す
ることができると共に、十分な圧密によりコンクリート
の品質を向上させることができる。

（ヘ）推力伝達型枠の切羽側の面に、推進用ジャッキの
伸縮ロッドの先端をトンネルの半径方向に摺動可能に当
接させるよう構成したため、シールドの曲線施工時にト
ンネルの半径方向に移動する推進用ジャッキの伸縮ロッ
ドの先端を、常に推力伝達型枠の切羽側面に当接させる
ことができ、曲線施工時であってもシールド掘進機の推
進力を常時確実にとることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図：本発明の一実施例の説明図 第２図：推力伝達型枠の作用の説明図 第３〜８図：施工順序の説明図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高松 伸行 神奈川県横浜市港北区太尾町778―５ (72)発明者 西尾 仁 神奈川県横浜市緑区藤が丘２―３―17 (72)発明者 前田 強司 東京都町田市成瀬１―16―22 (72)発明者 赤澤 正幸 東京都町田市南成瀬１―14―17 (56)参考文献 特開 昭60−123699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−141995（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−194399（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−202199（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−125496（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘進機の内側後方に環状の型枠を
   位置せしめ、 内型枠に反力をとって掘進機を前進させ、 同時に型枠と地山間にコンクリートを場所打ちするシー
   ルド掘進機であって、 場所打ちしたコンクリート内にトンネルの軸方向に連続
   して配置した補強材に反力を取って、コンクリート１リ
   ング毎の切羽側に配置され、コンクリートの圧縮を保持
   する環状の圧力保持リングと、 型枠の切羽側端部とシールド掘進機の推進用ジャッキと
   の間に位置する環状体であって、その切羽側の面に、推
   進用ジャッキの伸縮ロッドの先端をトンネルの半径方向
   に摺動可能に当接させ、かつその切羽と反対側の面を内
   型枠の切羽側端面にのみ当接させて構成した推力伝達型
   枠と、 シールド掘進機のテールプレートの内径とほぼ等しい外
   径を有する環状体と、内型枠の外径とほぼ等しい内径を
   有する環状体とを、トンネルの半径方向に相互に摺動自
   在に組み合わせて形成したプレスリングとを有すること
   を特徴とした、 場所打ちシールド掘進機。