JPH10169384A

JPH10169384A - トンネルライニング打設装置、方法及び覆工構造

Info

Publication number: JPH10169384A
Application number: JP8325710A
Authority: JP
Inventors: Masashi Otake; 昌志大竹; Takashi Maruyama; 孝志丸山; Yasuo Kobayashi; 康雄小林
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1996-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ライニング材料の使用量を最小限にとどめると
共に、強度を確保しかつ施工効率の低下を伴わないトン
ネルライニング打設装置、方法及び覆工構造。【解決手段】シールド掘削機２０の内面に固定した外型
枠２２と、外型枠２２と共にライニング材料打設のため
の型枠を形成する、該外型枠２２に対して接近・離隔自
在な内型枠２３と、内外型枠２３よりも前方に位置し、
かつ複数の鋼材３４を、接近時の内型枠２３と外型枠２
２との間に形成される空隙３７の輪切り断面形状に倣っ
て組み立てる鋼材組立装置３０と、組立鋼材３５を前記
外型枠２２の前端内周面に設置させると共に、内型枠２
３の離隔時に組立鋼材３５を介して既設ライニング材料
を後方に押圧する推進ジャッキ装置３２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば道路、鉄
道、水道、ケーブル布設等用のトンネルにライニングを
打設するためのトンネルライニング打設装置、方法及び
覆工構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のようなトンネルの掘削には通常シ
ールド掘削装置が使用され、同装置により同時にトンネ
ルライニングの打設を行うのが一般である。図４及び５
は、従来のこの種の装置を示すもので、シールド掘削機
１の内面に円筒状の外型枠２を固定すると共に、該外型
枠２の前端内面に環状の妻型枠２ａを固定する。

【０００３】さらに複数の分割枠３で形成した円筒状の
内型枠４を外型枠２の内部にこれと同心円状に配置し、
シールド掘削機１に設けた仕切板５から座板５ａを介し
て後方突出する支持梁６のそれぞれを支持梁６の後端面
相互に亙り固定した結束環板７で互いに連結し、各支持
梁６に設けた一組のジャッキ８の、径方向に伸縮自在な
ジャッキロッド９端に各分割枠３を連結し、該ロッド９
の伸縮により内型枠４を外型枠２に相対して接近・離隔
自在にしたものである。

【０００４】かかる装置によるトンネルライニングの打
設は、ジャッキロッド９の伸長により内型枠４を外型枠
２に接近させて内外両型枠２、４と妻型枠２ａと先行固
化した既設ライニング材料１０とによって環状の空隙１
１を形成し、該空隙１１にライニング材料を打設して先
行するライニング材料１０に接続させた後、ジャッキロ
ッド９を短縮させて内型枠４を外型枠２から離隔させ、
図示しないジャッキにより空隙１１内のライニング材料
に押圧力を加え、その反力によってシールド掘削装置１
を前進させることによって行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のシールド掘削装置では打設されるトンネルライニン
グは無筋のレジンモルタルであるため、高深度、高水圧
及びトンネル口径大の条件下でトンネルを構築する場
合、トンネルライニング覆工厚を増加させなければ必要
な強度が得られず、このためライニング材料を大量に使
用する必要が生ずるが、こうした場合ライニング材料を
大量打設するための打設システムが大型化せざるを得
ず、これがトンネル構築施工性の低下を招いていた。

【０００６】また、ライニング材料の大量使用を伴うた
め経済性が問題になるばかりか、トンネルライニング覆
工厚の増加は固化時における寸法変動の増大を招き、覆
工構造強度の低下をもたらすことになる。

【０００７】ここにおいて、本発明の解決すべき主要な
目的は、次の通りである。本発明の第１の目的は、ライ
ニング材料の使用量を最小限にとどめ得るトンネルライ
ニング打設装置、方法及び覆工構造を提供せんとするも
のである。

【０００８】本発明の第２の目的は、高深度、高水圧及
びトンネル口径大の条件下で必要とされる強度を確保す
ることができるトンネルライニング打設装置、方法及び
覆工構造を提供せんとするものである。

【０００９】本発明の第３の目的は、鋼材使用による強
度確保が可能であるにかかわらず、施工効率の低下を伴
わないトンネルライニング打設装置、方法及び覆工構造
を提供せんとするものである。

【００１０】本発明のその他の目的は、明細書、図面、
特に特許請求の範囲の各請求項の記載から自ずと明らか
となろう。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、当該課題の解
決に当たり、トンネルライニングの補強材としての鋼材
を型枠に兼用することにより施工能率の低下を伴うこと
なく覆工構造の必要な強度を確保することができる。さ
らに具体的詳細に述べると、当該課題の解決では、本発
明が次に列挙する新規な特徴的構成手段又は手法を採用
することにより、前記目的を達成するようになされる。

【００１２】本発明装置の第１の特徴は、シールド掘削
機の内面に固定した外型枠と、該外型枠と共にライニン
グ材料打設のための型枠を形成自在に該外型枠に相対し
て接近・離隔自在な内型枠と、内外両型枠よりも前方に
位置し、かつ複数の鋼材を、接近時の該内型枠と該外型
枠との間に形成される空隙の断面形状に倣って組み立て
る鋼材組立装置と、該組み立てられた組立鋼材を前記内
外両型枠の前端部内周面に設置させて閉塞囲画した前記
空隙内に充填固化したライニング材料を、前記内型枠の
離隔後に組立鋼材を介して後方に押圧推進する推進ジャ
ッキ装置とを有してなるトンネルライニング打設装置の
構成採用にある。

【００１３】本発明装置の第２の特徴は、前記本発明装
置の第１の特徴における内型枠が、周方向複数に分割さ
れ、径方向に伸縮自在なジャッキロッドによりそれぞれ
支持されている分割枠からなるトンネルライニング打設
装置の構成採用にある。

【００１４】本発明装置の第３の特徴は、前記本発明装
置の第１又は第２の特徴における内型枠が、その前端部
内周面と後端部内周面とに、組立鋼材と既設ライニング
材料にそれぞれ密着可能なシール材を有してなるトンネ
ルライニング打設装置の構成採用にある。

【００１５】本発明装置の第４の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２又は第３の特徴における鋼材組立装置
が、前記鋼材を径及び周方向に移動させるための鋼材支
持部材を有してなるトンネルライニング打設装置の構成
採用にある。

【００１６】本発明装置の第５の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３又は第４の特徴における組立鋼材
が、無端連続するリング状の組上げ形体であるトンネル
ライニング打設装置の構成採用にある。

【００１７】本発明装置の第６の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴における推
進ジャッキ装置が、組立鋼材を支持可能でかつ前後方向
に伸縮自在なスプレッダを有してなるトンネルライニン
グ打設装置の構成採用にある。

【００１８】本発明装置の第７の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５又は第６の特徴にお
けるライニング材料が、レジンモルタルであるトンネル
ライニング打設装置の構成採用にある。

【００１９】本発明装置の第８の特徴は、前記本発明装
置の第１、第２、第３、第４、第５、第６又は第７の特
徴における鋼材が、各種型鋼であるトンネルライニング
打設装置の構成採用にある。

【００２０】本発明装置の第９の特徴は、前記本発明装
置の第３の特徴におけるシール材が、ゴム材であるトン
ネルライニング打設装置の構成採用にある。

【００２１】本発明装置の第１０の特徴は、前記本発明
装置の第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８又は
第９の特徴におけるジャッキロッドが、シールド掘削機
の内部を盲状に仕切った仕切板中央部から後方に内外両
型枠と同心円をなして周方向所定間隔置きに片持突出す
る各並行支持梁に対設したそれぞれのジャッキに出没動
自在に内挿してなるトンネルライニング打設装置の構成
採用にある。

【００２２】本発明方法の第１の特徴は、シールド掘削
機の内面に外型枠を固定し、該外型枠に相対して接近・
離隔自在に内型枠を設け、ライニング材料充填打設のた
め該内型枠と前記外型枠間の前端を閉塞する離型自在な
妻型枠に代えて閉塞打ち放し自在な組立鋼材で打設継目
を施工してなるトンネルライニング打設方法の構成採用
にある。

【００２３】本発明方法の第２の特徴は、シールド掘削
機の内面に外型枠を固定し、該外型枠に相対して接近・
離隔自在に内型枠を設け、該内外両型枠よりも前方にお
いて複数の鋼材を接近時の内型枠と外型枠との間に形成
される空隙の横断面形状に倣って組み立て、該組立鋼材
を前記外型枠の前端内周面に設置し、前記内型枠を該外
型枠に接近させて外型枠の前端内周面に位置する前記組
立鋼材と後端部内周面に位置する固化した既設ライニン
グ材料前端部とに圧接させ、前記内外両型枠と該内外両
型枠間の前端及び後端部に挾付位置する前記組立鋼材と
によって形成される空隙にライニング材料を打設し、該
ライニング材料の固化後、前記内型枠を前記外型枠から
離隔させ、前記組立鋼材を介し該固化後のライニング材
料に及ぼす後方作用力に対する反力によってシールド掘
削機を前進させてなるトンネルライニング打設方法の構
成採用にある。

【００２４】本発明方法の第３の特徴は、前記本発明方
法の第１又は第２の特徴における内型枠が、周方向に複
数分割した割型であるトンネルライニング打設方法の構
成採用にある。

【００２５】本発明方法の第４の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２又は第３の特徴における組立鋼材の組み
立てが、無端連続するリング状に組上げる現場組立施工
であるトンネルライニング打設方法の構成採用にある。

【００２６】本発明方法の第５の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３又は第４の特徴における組立鋼材
が、同一又は複数の各種型鋼を用いて組上げてなるトン
ネルライニング打設方法の構成採用にある。

【００２７】本発明方法の第６の特徴は、前記本発明方
法の第１、第２、第３、第４又は第５の特徴におけるラ
イニング材料が、レジンモルタルであるトンネルライニ
ング打設方法の構成採用にある。

【００２８】本発明構造の第１の特徴は、トンネルライ
ニングにその周方向に延在する無端組立鋼材を軸方向に
所定の間隔をおき埋設して補強してなるトンネルライニ
ング覆工構造の構成採用にある。

【００２９】本発明構造の第２の特徴は、前記本発明構
造の第１の特徴における無端組立鋼材が、トンネルライ
ニングの打設継目毎に介在してなるトンネルライニング
覆工構造の構成採用にある。

【００３０】本発明構造の第３の特徴は、前記本発明構
造の第１又は第２の特徴における無端組立鋼材が、各種
型鋼であるトンネルライニング覆工構造の構成採用にあ
る。

【００３１】本発明構造の第４の特徴は、前記本発明構
造の第１、第２又は第３の特徴におけるトンネルライニ
ングが、レジンモルタル製であるトンネルライニング覆
工構造の構成採用にある。

【００３２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を示すそれぞ
れの装置例と方法例と構造例を図面につき説明する。（装置例）図１は組立鋼材設置前の状態を示すトンネル
ライニング打設装置の縦断面図、図２は図１のII−II線
視相当部分の断面図、図３は組立鋼材設置後の状態を示
すトンネルライニング打設装置の縦断側面図である。

【００３３】図１及び２において、２０はシールド掘削
機で、シールド掘削機２０の内面に円筒状の外型枠２２
を固定すると共に、円筒体をその軸線を含む断面で複数
に分割した分割枠２３´で形成した円筒状の内型枠２３
を外型枠２２の内部にこれと同心円状に相対配置し、シ
ールド掘削機２０に設けた仕切板２４中央部から座板２
５を介して同心円状に後方突出する並行支持梁２６群の
それぞれを支持梁２６の後端面相互に亙り固定した結束
環板２７で互いに連結する。

【００３４】各支持梁２６前後に設けた一組のジャッキ
２８の、径方向に伸縮自在なジャッキロッド２９のヘッ
ド２９ａに各分割枠２３´を結合させ、該ロッド２９の
伸縮により内型枠２３を外型枠２２に対して接近・離隔
自在としている。２３ａは弾性シール材としてのゴム材
で、内型枠２３の前後両端部内周面に埋設しかつその表
面を内型枠２３の外周面に露出させたものである。

【００３５】さらに、鋼材組立装置３０を内外両型枠２
２、２３の前方に設置すると共に、該装置３０に、後述
の鋼材３４のリング状の組立てを可能にすべく該鋼材３
４を径方向及び周方向に移動させるための図示しない支
持歯車を装備させ支持部材３１にて鋼材３４を着脱自在
に支持している。

【００３６】３２は推進ジャッキで、仕切板２４の外周
に沿って複数設置させ、仕切板２４の後面からスプレッ
ダ３３を後方に突出させている。スプレッダ３３のヘッ
ド３３ａは後述の組立鋼材３５の凹部に係合自在となっ
ている。

【００３７】（方法例）次に該本装置例に適用する本実
施形態の方法例の施工手順について説明する。まず複数
の鋼材３４を鋼材組立装置３０の支持部材３１に支持さ
せて支持歯車を径方向及び周方向に移動させることによ
り鋼材３４をリング状に組み立てる。次いで、スプレッ
ダ３３を後方に伸長させて組立鋼材３５の片側溝部にヘ
ッド３３ａを係合させた後、図３に示すように、組立鋼
材３５片側半部を外型枠２２の前端部内周面に設置す
る。

【００３８】その後、ジャッキロッド２９の伸長により
内型枠２３を外型枠２２に接近させて内外両型枠２２、
２３と前端部の鋼材３４と先行する固化した既設ライニ
ング材料３６先端の打設継目に打ち放し半部埋設固着し
た鋼材３４とによって環状の空隙３７を形成し、該空隙
３７にライニング材料を圧送充填打設する。この際、内
型枠２３にはゴム材２３ａが設けられているので、内型
枠２３と鋼材３４及びライニング材料３６とは密着す
る。

【００３９】打設後のライニング材料が固化した後、ジ
ャッキロッド２９を短縮させて内型枠４を外型枠２２か
ら離隔させ、次いでスプレッダ３３をさらに後方へ伸長
させることにより空隙３７内のライニング材料先端の打
設継目を後方に押圧すると共に、その反力によってシー
ルド掘削機２０を前進させる。そして、ライニング材料
の前端が外型枠２２の後端に達したところで、スプレッ
ダ３３を短縮させる。

【００４０】要するに本方法例の概要を下記に示すと、
まず、シールド掘削機２０の内面に外型枠２２を固定
し、該外型枠２２に相対して接近・離隔自在に内型枠２
３を設け、該内外両型枠２２、２３よりも前方において
複数の鋼材３４をリング状に組み立て、該組立鋼材３５
を外型枠２２の前端部内周面に設置し、内型枠２３を外
型枠２２に接近させて外型枠２２の前端部内周面に位置
する組立鋼材３５と後端部内周面に位置する固化した既
設ライニング材料３６前端部とに圧接させ、内外両型枠
２２、２３と該内外両型枠２２、２３の前端部間及び後
端部間に位置する組立鋼材３５とによって形成される空
隙３７にライニング材料を打設し、該ライニング材料の
固化後、内型枠２３を外型枠２２から離隔させ、次いで
スプレッダ３３をさらに外方へ伸長させることにより空
隙３７内のライニング材料を後方に押圧すると共に、そ
の反力によってシールド掘削機を前進させる。

【００４１】（構造例）かくして、前記のようにくり返
してリング状組立鋼材３５をライニング材料打設継目毎
に組入れ介在し順次連続継ぎ足して行き軸方向等間隔に
補強された本構造例のトンネルライニング覆工構造を施
工構築する。

【００４２】なお、鋼材３４はＨ形、溝形、Ｉ形、山形
等のいずれか一つ又はこれらの組合せのうちから選定す
る。この選定に際しては、土圧等により覆工構造にかか
る荷重をライニング材料と鋼材との合成材によって負担
し得る形状を選ぶ。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、鋼材
によりライニング材料を補強したので、高深度、高水圧
及びトンネル口径大の条件下で必要とされる強度を確保
するために覆工厚を増加させる必要がほとんどなく、し
たがってライニング材料の使用量を最小限にとどめるこ
とができる。また、打ち放し鋼材を従来の妻型枠に兼
用させるため、鋼材補強をするにもかかわらず施工能率
が低下することがない。

【００４４】しかも、本発明では、内型枠にゴム材を設
けるため、打設空隙の密閉性が向上し、打設材料の漏洩
が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る装置例の鋼材設置前の
状態を示す縦断側面図である。

【図２】同上装置例の図１中II−II線視相当部分の断面
図である。

【図３】同上装置例の鋼材設置後の状態を示す縦断側面
図である。

【図４】従来のトンネルライニング打設装置例の縦断側
面図である。

【図５】同上装置例の図４中Ｖ−Ｖ線視相当部分の断面
図である。

【符号の説明】

１、２０…シールド掘削機２、２２…外型枠２ａ…妻型枠３、２３´…分割枠４、２３…内型枠５、２４…仕切板５ａ、２５…座板６、２６…支持梁７、２７…結束環板８、２８…ジャッキ９、２９…ジャッキロッド１０、３６…ライニング材料１１、３７…空隙２９ａ、３３ａ…ヘッド３０…鋼材組立装置３１…支持部材３２…推進ジャッキ装置３３…スプレッダ３４…鋼材３５…組立鋼材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘削機の内面に固定した外型枠
と、該外型枠と共にライニング材料打設のための型枠を形成
自在に該外型枠に相対して接近・離隔自在な内型枠と、内外両型枠よりも前方に位置し、かつ複数の鋼材を、接
近時の該内型枠と該外型枠との間に形成される空隙の断
面形状に倣って組み立てる鋼材組立装置と、該組み立てられた組立鋼材を前記内外両型枠の前端内周
面に設置させて閉塞囲画した前記空隙内に充填固化した
ライニング材料を、前記内型枠の離隔後に該組立鋼材を
介して後方に押圧推進する推進ジャッキ装置とを有す
る、ことを特徴とするトンネルライニング打設装置。
【請求項２】内型枠は、周方向複数に分割され、径方向に伸縮自在なジャッキロ
ッドによりそれぞれ支持されている分割枠からなる、ことを特徴とする請求項１に記載のトンネルライニング
打設装置。
【請求項３】内型枠は、その前端部内周面と後端部内周面とに、組立鋼材と既設
ライニング材料にそれぞれ密着可能なシール材を有す
る、ことを特徴とする請求項１又は２記載のトンネルライニ
ング打設装置。
【請求項４】鋼材組立装置は、前記鋼材を径及び周方向に移動させるための鋼材支持部
材を有する、ことを特徴とする請求項１、２又は３に記載のトンネル
ライニング打設装置。
【請求項５】組立鋼材は、無端連続するリング状の組上げ形体である、ことを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載のトン
ネルライニング打設装置。
【請求項６】推進ジャッキ装置は、組立鋼材を支持可能でかつ前後方向に伸縮自在なスプレ
ッダを有する、ことを特徴とする請求項１、２、３、４又は５に記載の
トンネルライニング打設装置。
【請求項７】ライニング材料は、レジンモルタルである、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６に記
載のトンネルライニング打設装置。
【請求項８】鋼材は、各種型鋼である、ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７
に記載のトンネルライニング打設装置。
【請求項９】シール材は、ゴム材である、ことを特徴とする請求項３に記載のトンネルライニング
打設装置。
【請求項１０】ジャッキロッドは、シールド掘削機の内部を盲状に仕切った仕切板中央部か
ら後方に内外両型枠と同心円をなして周方向所定間隔置
きに片持突出する各並行支持梁に対設したそれぞれのジ
ャッキに出没動自在に内挿する、ことを特徴とする請求項２、３、４、５、６、７、８又
は９に記載のトンネルライニング打設装置。
【請求項１１】シールド掘削機の内面に外型枠を固定
し、該外型枠に相対して接近・離隔自在に内型枠を設け、ライニング材料充填打設のため該内型枠と前記外型枠間
の前端を閉塞する離型自在な妻型枠に代えて閉塞打ち放
し自在な組立鋼材で打設継目を施工する、ことを特徴とするトンネルライニング打設方法。
【請求項１２】シールド掘削機の内面に外型枠を固定
し、該外型枠に相対して接近・離隔自在に内型枠を設け、該内外両型枠よりも前方において複数の鋼材を接近時の
内型枠と外型枠との間に形成される空隙の断面形状に倣
って組み立て、該組立鋼材を前記外型枠の前端内周面に設置し、前記内型枠を該外型枠に接近させて外型枠の前端内周面
に位置する前記組立鋼材と後端部内周面に位置する固化
した既設ライニング材料前端部とに圧接させ、前記内外両型枠と該内外両型枠間の前端及び後端部に挾
付位置する前記組立鋼材とによって形成される空隙にラ
イニング材料を打設し、該ライニング材料の固化後、前記内型枠を前記外型枠か
ら離隔させ、前記組立鋼材を介し該固化後のライニング材料に及ぼす
後方作用力に対する反力によってシールド掘削機を前進
させる、ことを特徴とするトンネルライニング打設方法。
【請求項１３】内型枠は、周方向に複数分割した割型である、ことを特徴とする請求項１１又は１２に記載のトンネル
ライニング打設方法。
【請求項１４】組立鋼材の組み立ては、無端連続するリング状に組上げる現場組立施工である、ことを特徴とする請求項１１、１２又は１３に記載のト
ンネルライニング打設方法。
【請求項１５】組立鋼材は、同一又は複数の各種型鋼を用いて組上げる、ことを特徴とする請求項１１、１２、１３又は１４に記
載のトンネルライニング打設方法。
【請求項１６】ライニング材料は、レジンモルタルである、ことを特徴とする請求項１１、１２、１３、１４又は１
５に記載のトンネルライニング打設方法。
【請求項１７】トンネルライニングにその周方向に延在
する無端組立鋼材を軸方向に所定の間隔をおき埋設して
補強した、ことを特徴とするトンネルライニング覆工構造。
【請求項１８】無端組立鋼材は、トンネルライニングの打設継目毎に介在する、ことを特徴とする請求項１７に記載のトンネルライニン
グ覆工構造。
【請求項１９】無端組立鋼材は、各種型鋼である、ことを特徴とする請求項１７又は１８に記載のトンネル
ライニング覆工構造。
【請求項２０】トンネルライニングは、レジンモルタル製である、ことを特徴とする請求項１７、１８又は１９に記載のト
ンネルライニング覆工構造。