JPS6133958B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、地下建設機構、特に、プレス成形し
た打設コンクリートライニングを有するトンネル
を推進するためのシールドに関するものである。

本発明は、トンネル建設および地下鉄工事に応
用することができ、また、不安定な砂状土壤にト
ンネルを建設するに最も有利に応用することがで
き、実際上かかる砂状土壤におけるトンネルの建
設において、土地の沈下を生ぜしめることなく、
したがつて推進されるトンネルのルートに近接す
る地上の既存の構造物や建物に影響を及ぼすこと
なくトンネルの建設を施行することができる。

本発明の他の応用例としては、彎曲したルート
のトンネルの防水コンクリートライニングが含ま
れる他の地質学的条件下でのシールド工法による
トンネル建設がある。

現在のトンネル建設の実際作業においてプレス
成形打設ライニングを有するトンネルを推進する
ためにシールドを用いることが極めて有利である
ことは知られている。このシールドの作業原理
は、シールドをトンネルのルートに沿つて推進す
る間にシールドのヘツド部材を岩盤に貫入させる
と同時に生コンクリートをプレス用リングによつ
てプレスして固めることに基づいている。シール
ドをトンネルのルートに沿つて前進させる推進力
およびコンクリートをプレスする力はシールド油
圧ジヤツキによつて発生している。

しかし、実際には、油圧ジヤツキによつて作動
されるシールドは所定方向を理想的に保つて前進
させることができない。これは、全く異なるいく
つかの理由によるもので、例えば、製作が不完全
である結果としてシールド本体の幾何学的形状が
正しくないことによるか、または、連続的に変化
し得る地質学的周囲条件による等の理由によるも
のである。この結果、シールド工法によるトンネ
ルの掘削に際してはシールドの前進方向を絶えず
修正することが必要であるとされている。さらに
また、トンネルルートの彎曲部分を推進する際に
はシールドの前進方向を変えることが必要であ
る。

シールドの前進方向を修正するためには種々の
方法および装置が用いられている。例えば、シー
ルドをトンネルのルートに沿つて前進させるため
シールドに作用する合成力を中心線から故意にず
らせることによつてシールドの前進方向を変える
ことが行われている。これはシールドの回転円弧
の外側面（凸面）に最も近いシールド側に位置し
ているシールド油圧ジヤツキ内に導入される油圧
をシールドの反対側に位置しているシールド油圧
ジヤツキ内に導入される油圧より高圧とすること
によつて達成される。

従来、プレス成形打設コンクリートライニング
を有するトンネルを推進する１個以上のシールド
を、シールド本体と、このシールド本体内に取付
けられているシールド油圧ジヤツキに連結された
一体コンクリート圧密用リングとで構成すること
が知られている（例えば、ソ連のモスコーで1977
年にNedraから発行されたV.Kh.Klornkianおよび
V.A.Khodosh共著のテキストブツク「トンネリ
ング・シールド・アンド・マイニング・コンプレ
ツクスズ」P292〜296参照）。

トンネルのルートに沿つた所定のシールド前進
方向を維持するようシールドを適切に旋回させる
ためには、以下の方法を行なうことが必要であ
る。すなわち、シールド油圧ジヤツキによつて加
えられる力の合成力をずらせるため、シールド油
圧ジヤツキのうちシールドを旋回しようとする方
向側に位置するシールド油圧ジヤツキの係合を外
ずし、他方、プレス用リングをシールド油圧ジヤ
ツキの作用によつて反対方向に旋回することが必
要である。シールドが回転されている間に、プレ
ス用リングを用いて生コンクリートを圧密すると
云う事実のために、プレス用リングによつて発生
される圧力はトンネルライニングの全断面積にわ
たり比較的一様に再分布され、これによりトンネ
ルライニングの密度を均一にすることができる。

しかし、コンクリートプレス用リングはシール
ド本体の胴内の正常位置から極く僅かのずれ範囲
内で旋回（すなわち、斜め移動）することができ
るだけであり、さもなければ、プレス用リングが
はさまるかまたはシールド構造素子が破損してシ
ールドの作動に悪い影響を与えることになる。

分割型プレス用リングを組込んだシールド構造
は、シールドが直線または彎曲トンネルルートに
沿つて前進する際に、プレス用リングがはさまつ
て動かなくなる恐れをなくすことができる。

また、分割型プレス用リングを備えるプレス成
形コンクリートライニングトンネル推進用シール
ドが、シールド本体内に摺動可能に取付けられた
コンクリート成形型枠を備え、この型枠の周りに
プレス用リングが設けられ、このプレス用リング
が多数の分割リング部分で構成され、これらのリ
ング部分がシールド本体にシールド油圧ジヤツキ
によつて連結されたものも公知である。（例え
ば、ソ連のモスコーで1963年にOrgenergostroy
から発行されたYa.l.Marenny著のテキストブツ
ク「トンネル・ライニング・オブ・コンプレス
ド・モノリシツク・コンクリート」第版参
照）。

しかし、上述のシールドにおいては、シールド
が直線通路からずれる毎に、このずれに摺動成形
型枠の剛体部分が追従し、この剛体部分がプレス
成形コンクリートに極めて有害な機械的影響を及
ぼし、実際上、上述の成形型枠が彎曲ルート部分
でのトンネル工事を妨げる不具合がある。

さらにまた、プレス成形打設コンクリートライ
ニングトンネル推進用シールドを支持体上にシー
ルド長さ方向軸線に沿つて移動可能に取付けられ
たコンクリートライニング成形用型枠を入れた本
体で構成することも既知である。このコンクリー
トライニング成形用型枠の周りには複数の分割リ
ング部分により構成されたプレス用リングが設け
られており、各リング部分はシールド本体にシー
ルド油圧ジヤツキによつて連結されている（例え
ば、1977年４月４日に発行されたソ連特許願第
2476958号、国際分類Cl.2，E21D 9/06参照）。

上述した構造のシールドはコンクリートにひび
割れが発生するのを防止し、また、防水トンネル
ライニングを提供するものである。しかし、シー
ルドを旋回させるためにプレス用リングの分割リ
ング部分が突出される際に、生コンクリートにラ
イニングの横断面方向に不均等な圧力再分布が生
ずる不具合がある。

本発明によるプレス成形打設コンクリートライ
ニングトンネル推進用シールドは、分割型コンク
リートプレス用リングを設けるとともに、このプ
レス用リングを制御する油圧アクチユエータを設
けることによつて、シールドの旋回中にプレス用
リングの各プレス用リング部分によつてコンクリ
ートに連続的に圧力を作用させることを可能と
し、これによつてコンクリートライニングの品質
を著しく改善しようとするものである。

上述した本発明の基本的目的を実際に達成する
ため、シールド本体と、このシールド本体内の支
持体上に取付けられシールドの長さ方向軸線に沿
つて長さ方向に移動可能のコンクリートライニン
グ成形用型枠と、この型枠を包囲するコンクリー
トプレス用リングとを備え、このプレス用リング
が多数の分割リング部分によつて構成されてお
り、またこれらの分割部分がシールド本体にシー
ルド油圧ジヤツキによつて連結され、シールド油
圧ジヤツキの油圧駆動装置が複数個の２位置流体
切換制御弁を備え、各２位置油圧切換制御弁が各
シールド油圧ジヤツキの仕事室にそれぞれ連通さ
れ、各２位置油圧切換制御弁のポートの一方が圧
力管路に接続されるよう構成されているプレス成
形打設コンクリートライニングトンネル推進行シ
ールドにおいて、本発明によれば、プレス用リン
グの隣接リング部分を互に対していくらか長さ方
向に移動し得るように互に連結し、前記２位置油
圧切換制御弁の他方のポートが、直列に接続され
た減圧弁および逆止弁を介して圧力管路に接続さ
れた附加管路を経て互に連通され、シールドが旋
回される間に前記附加管路および前記管路に接続
されるシールド油圧ジヤツキの組に前記弁の両方
が減少圧力を与えるよう構成したことを特徴とす
る。

シールドを上述したように構成配置することに
よつて、シールドが旋回されている間に、コンク
リートプレス用リングの各リング部分によつてコ
ンクリートに連続的に圧力を加え、これによつて
コンクリートライニングの品質を向上することが
できる。

プレス用リングの隣接リング部分の当接表面に
設けられた突耳および窪みのそれぞれによる係合
手段と、各当接係合部に挿通されたピンとによつ
て、プレス用リングの隣接リング部分の長さ方向
移動を制限するよう構成してあることが好まし
い。

このように、隣接リング部分の長さ方向移動を
制限する構成とすることによつてコンクリート圧
密工程の終りにおいて分割型プレス用リングに剛
性な単一リングの性質を与えることができる。

以下、本発明を図面に示す好適実施例につき説
明する。

本発明によるプレス成形した打設コンクリート
ライニングを有するトンネル推進用シールドは、
リング状本体１（第１図参照）から成り、この本
体１の内面にその内周に沿つて複数個の油圧ジヤ
ツキ２を取付けてあり、これらのジヤツキはシー
ルドをトンネルのルートに沿つて推進するに必要
な力を生ぜしめ得るよう構成されている。この油
圧ジヤツキは油圧駆動装置３（第５図参照）によ
つて作動される。本発明のシールドはまたコンク
リートライニング５の内面を成形し得る成形型枠
４および油圧ジヤツキ２によつて発生した反力を
受けプレス中の生コンクリート７に伝えるプレス
用リング６を備えている。各シールド油圧ジヤツ
キ２は、シールド本体１内の所定位置に固定され
たバレルと、一端にピストン９を連結したロツド
８とを有し、このピストンは油圧ジヤツキの内部
をピストンロツド側空間１１とピストンヘツド側
空間１０とに分割しており、ピストンロツド８の
他端はプレス用リング６に対して推力を作用させ
るよう構成されている。

成形型枠４は、シールド本体１内に同軸的に配
置され、コンクリートのプレス成形中にトンネル
のルートに沿つてシールド本体と一緒に旋回し得
るとともにさらに所要のトンネル部分のプレス成
形が完了した後にシールドの長さ方向軸線１２に
沿つて自蔵型駆動装置（図示せず）によつて移動
するように構成されている。

成形型枠４は円筒形リングで構成され（第１図
参照）、この円筒形リングには所要の断面形状の
トンネルコンクリートライニングを得るようにリ
ング外表面が形成されている。

図面に示すようにシールドの後方に位置するプ
レス成形単体ライニング５は、実際上周りの土壤
に対して密着して押しつけられたソリツドなコン
クリートリングであり、設計によつて定められた
通りのトンネルの内側表面の形状に対応する形状
を有する。

成形型枠４の後方にはライニング５の軸線方向
に沿つて長さ方向に移動し得る保持シヤツタ１３
が設けられている。

特別な場合、この保持シヤツタ１３はリングで
構成され、このリングには、その外周に沿つて複
数個の油圧ジヤツキが円周方向に離間した位置で
半径方向に配置した状態で取付けられている。こ
れらのジヤツキは保持シヤツタ１３を作動してラ
イニング５の軸線に沿つて長さ方向に移動させる
自蔵駆動装置（図示せず）を構成している。

ブラケツト１４はシールド本体１と同軸的に配
置されている。このブラケツトは、シールド本体
内の所定位置に固定されており、転がり接触軸受
として造られた支持機素１５を支持している。

本発明によれば、プレス用リング６（第１図参
照）は、成形型枠４を取巻き、多数の分割部分１
６によつて構成されている（第４図参照）。プレ
ス用リング６の各部分は１個または１組のシール
ド油圧ジヤツキ２にリンクで連結され、隣接する
リング部分１６は或る程度長さ方向に移動し得る
よう相互に連結され、これによりプレス用リング
６の各部分１６が成形中のコンクリートライニン
グ５に絶えず接触し得るよう構成されている。プ
レス用リング６の部分１６の１個が隣接する部分
に対して長さ方向に移動するのを制限するため、
隣接する部分１６の当接面上に交互に設けた突耳
１７と窪み１８とを互に噛合せるとともにピン１
９を各当接部に通して連結する。

シールド油圧ジヤツキ２の油圧駆動装置３（第
５図参照）は、ポンプ装置２０を備え、このポン
プ装置には作動油を収容するタンク２１と、ポン
プ・ステーシヨン２２と、油圧回路が過負荷にな
らぬよう保護する安全弁２３とまた、一連の油圧
切換制御弁２４と、逆止弁２５と、減圧弁２６と
を設けてある。一連の油圧切換制御弁２４は切換
用、すなわち、中立位置（クロスオーバー）、左
端位置および右端位置を有する３位置油圧切換制
御弁２７と、左端位置および右端位置（第５図参
照）を有する２位置油圧切換制御弁２８とで構成
され、この２位置油圧切換制御弁２８の数はシー
ルド油圧ジヤツキ２の数に対応する。ポンプ・ス
テーシヨン２２は作動油を高圧管路２９に吐出
し、この高圧管路はポンプ・ステーシヨン２２を
３位置油圧切換弁２７の入口ポート３０に接続し
ており、弁２７の第２ポート３１は低圧管路３２
に接続され、弁２７の第３ポート３３はシールド
油圧ジヤツキ２のロツド側空間１１に接続され、
第４ポート３４は油圧駆動主管路３５の一方の管
路端に連通されている。主管路３５の他端は逆止
弁２５に接続され、この逆止弁２５は作動油をポ
ート３４から減圧弁２６に通過させるよう構成さ
れており、この減圧弁２６は逆止弁２５の出口ポ
ートに接続されている。減圧弁２６の出口ポート
は附加管路すなわち減圧管路３６を経て各２位置
油圧切換弁２８の第１ポート３７に連通されてい
る。各２位置油圧切換弁２８の第２ポート３８は
シールド油圧ジヤツキ２のピストンヘツド側空間
１０に連通し、第３ポート３９は主管路３５に接
続されている。第３ポート３３は管路４０により
ロツド側空間１１に接続されている。

２位置油圧切換制御弁２８は、例えば、右端位
置においてシールド油圧ジヤツキ２のピストンヘ
ツド側空間１０と主管路３５との間を連通させ、
左端位置においてシールド油圧ジヤツキ２のピス
トンヘツド側空間１０を減圧管路３６に連通させ
る。

３位置油圧切換制御弁２７は、その中立位置に
おいて高圧管路２９を低圧管路３２に連通させ、
左端位置において高圧管路２９を主管路３５に連
通させ、右端位置において高圧管路２９をシール
ド油圧ジヤツキ２のロツド側空間１１に連通させ
る。

トンネルのプレス成形打設コンクリートライニ
ングの構築に関して上述のシールドの作動を以下
に説明する。

シールドを直線的に前進（すなわち、岩を貫
通）させると同時にプレス用リング６によつて生
コンクリート７を固めるために、３位置油圧切換
制御弁２７を左端位置に切換えるとともに２位置
油圧切換制御弁２８を右端位置に切換える。これ
により、作動油をポンプ・ステーシヨン２２から
高圧管路２９によつて左端位置に切換えられてい
る３位置油圧切換制御弁２７を経て主管路３５に
供給する。この主管路３５から作動流体は右端位
置に切換えられている２位置油圧切換制御弁２８
を経てさらにシールド油圧ジヤツキ２のピストン
ヘツド側空間１０に流れる。シールド油圧ジヤツ
キ２のピストンロツド８は同じ高圧力で作用され
るシールド油圧ジヤツキ２によつて発生された同
じ反力でプレス用リング６の部分１６に対して推
力を作用するから、生コンクリート７はコンクリ
ートライニング５をちよう密に固める際に均等に
拡げられる。

コンクリートを固める工程が終るとともにシー
ルドが１サイクルステツプ前進し終つた際、成形
型枠４は自蔵駆動装置（図示せず）によつてシー
ルドの前方に向け保持シヤツタ１３が位置してい
た場所に移動される。次に、プレス用リング６は
油圧ジヤツキ２によつて同様に前進され、全サイ
クルが繰返される。

前進中に、シールドを旋回させる必要がある場
合には、不作動のシールド油圧ジヤツキ２（すな
わち、旋回円弧の内側（凹面）上に位置している
ジヤツキ）、例えば、第５図に示す下端のジヤツ
キの２位置油圧切換制御弁２８を左端位置に切換
えて下端のジヤツキを減圧するとともに反対側に
位置する作動中の油圧ジヤツキを全圧力下に維持
する。油圧切換制御弁２８を左端位置に切換える
際、作動油は主管路３５から逆止弁２５および減
圧弁２６に流れ、さらに、作動油は減圧下で附加
管路３７に沿つて左端位置に切換えられている２
位置油圧切換制御弁２８を経て旋回円弧の内側
（凹面）上に位置するシールド油圧ジヤツキ２の
ピストンヘツド側空間１０に流れる。減圧下の油
圧ジヤツキ２に連結されているプレス用リング６
の部分１６は生コンクリート中に全く無視し得る
程度に進入し、減圧された圧力がコンクリートラ
イニング５の部分に作用する圧力に等しくなると
同時に停止し、他方、全圧力下の油圧ジヤツキ２
に連結されている他のプレス用リングの部分は大
きく移動し、突耳と隣接する部分１６の窪みとの
間隙を連結的になくし、プレス用リングに「段付
面」を形成する。減圧下の油圧ジヤツキ２に連結
されている第１リング部分とは反対側に位置する
リング部分は旋回円弧の外側（凸面）にコンクリ
ートの釣合圧力を生ずるに必要な距離に依存する
長さにわたり移動する。

シールドの所要量の旋回が完了すると、プレス
用リングの全てのリング部分には油圧ジヤツキ２
から供給される同じ高圧力が加わる。

シールド油圧ジヤツキを逆方向に動かすには、
３位置油圧切換制御弁２７を右端位置に切換え、
２位置油圧切換制御弁２８を左端位置に切換える
ことが必要である。この結果として、作動油はポ
ンプ・ステーシヨン２２から管路２９により３位
置油圧切換制御弁２７を経て管路４０に流れ、こ
の管路４０によりシールド油圧ジヤツキ２のピス
トンロツド側空間１１内に流入し、他方、シール
ド油圧ジヤツキ２のピストンヘツド側空間１０か
ら作動油が２位置油圧切換制御弁２８、主管路３
４、３位置油圧切換制御弁２７および低圧管路を
経て戻り管路に流れる。

このように、生コンクリートプレス成形する際
のシールドの旋回の終りにおいて、分割型プレス
用リングは剛体のソリツドなリングの性質を示
し、これによりプレス用リングによつて生コンク
リートに加わる圧力はライニングの全断面積にわ
たり等しく、したがつて、トンネルのコンクリー
トライニングがその断面全体にわたり適切な密度
を有することを特徴とする。

上述したシールドは、プレス成形打設コンクリ
ートライニングを有するトンネルを推進するため
に応用される場合に、所要の角度旋回することが
でき、生コンクリートに絶えず圧力を作用させる
とともにこの圧力をリング状ライニングの断面全
体にわたり均等に分布させることが可能であり、
したがつて、コンクリートライニングの品質を改
善し、彎曲したトンネル部分における防水性を向
上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるプレス成形打設コンク
リートライニングを有するトンネル推進用シール
ドの縦断面図、第２図は、第１図の―線上の
断面で本発明によるプレス用リングを示す断面
図、第３図は、第２図の―線上の断面で本発
明によるプレス用リングのリング部分相互の連結
状態を示す断面図、第４図は、本発明によるプレ
ス用リングの全体斜視図、第５図はシールド油圧
ジヤツキ油圧制御回路図である。 ２…シールド油圧ジヤツキ、６…プレス用リン
グ、１６…隣接リング部分、１７…突耳、１８…
窪み、１９…ピン、２５…逆止弁、２６…減圧
弁、３５…圧力管路、３６…附加管路（減圧管
路）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド本体と、このシールド本体内の支持
   体上に取付けられておりシールドの長さ方向軸線
   に沿つて長さ方向に移動可能のコンクリートライ
   ニング成形型枠と、この成形型枠を包囲するコン
   クリートプレス用リングとを備え、このプレス用
   リングが多数の分割リング部分によつて構成さ
   れ、これらの分割部分がシールド本体にシールド
   油圧ジヤツキによつて連結されており、またシー
   ルド油圧ジヤツキの油圧駆動装置が複数個の２位
   置油圧切換制御弁を備え、各２位置油圧切換制御
   弁が各シールド油圧ジヤツキの仕事室にそれぞれ
   連通され、各２位置油圧切換制御弁のポートの一
   方が圧力管路に接続されるよう構成されているプ
   レス成形打設コンクリートライニングを有するト
   ンネル推進用シールドにおいて、前記プレス用リ
   ング６の隣接リング部分１６が互に対していくら
   か長さ方向に移動し得るよう互に連結され、前記
   ２位置油圧切換制御弁の他方のポート３７が、直
   列に接続された減圧弁２６および逆止弁２５を介
   して前記圧力管路３５に接続された附加管路３６
   を経て互に連通され、シールドが旋回される間に
   前記附加管路３６および前記管路に接続されたシ
   ールド油圧ジヤツキ２の組に前記弁の両方が減少
   圧力を与えるよう構成してなることを特徴とする
   プレス成形打設ライニングを有するトンネル推進
   用シールド。 ２ 前記プレス用リング６の隣接リング部分１６
   の当接表面に設けられた突耳１７およびそれぞれ
   の窪み１８とにより構成した係合手段と各当接係
   合部に挿通されたピン１９とによつて、前記隣接
   リング部分１６の長さ方向移動が制限されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   シールド。