JPS62153498A - ノン・セグメント・シ−ルド工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 シールド機械を用いて地中にトンネルの建設を行うシー
ルド工法に関する。

「従来の技術」 一般に、トンネル工事におけるシールド工法とは、地山
に対する殻となり、掘削作業、空間を土庄、地下水圧か
ら保護する設備を用いて行うトンネル築造工法であり、
従来のこの種のシールド工法としては、次のような工法
が知られている。

まず、シールド機械、掘削土砂や資材等を搬入比するた
めの発進立坑を掘る。次に、この立坑からシールド機と
呼ばれる鋼鉄製の円筒枠を地盤中に押し込み、前部で他
山を掘削しながらシールド機を推進させ、後部に掘削さ
れてできた穴に覆工を行いながらトンネルを作って行く
。

覆工には、セグメントを用いた一次覆工と、コンクリー
トライニングによる二次覆工とがあり、まず、所定幅の
円弧状に何分割かに分割されたセグメントを、シールド
機の後部に設置されたエレフタ等を用いて、掘削された
穴の壁面に沿って環状に組み立てて一次覆工を行う。こ
のセグメントは、長期的にはトンネル周囲の土庄、水圧
等の荷重を受１ジ持ら、短期的にはシールド機の大きな
ジヤツキ推力に耐え得るような強度を有していなければ
ならない。

掘削した穴にセグメントの組立てが全て完了すると、そ
の内側に円筒状の間隙を形成するようにスチールフオー
ムを組立て（コンクリートが硬化した後には解体する）
、次いで、その間隙にコンクリートを打設して、コンク
リートライニングによる二次覆工を行う。このコンクリ
ートライニングは、止水と、外観上の仕上げの役目を有
するものである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のシールド工法においては、次に挙
げるような問題点があった。

（１）セグメントは、土水圧等の長期荷重やシールド機
のジヤツキ推力を受は持ち、永久的な覆工構造を有する
ための諸条件を満足し得るように設計製作されたもので
あるために高価なものであるが、それを埋殺しにしなけ
ればならず、コストアップの原因となっている。

（２）上水や仕上げ等のためにコンクリートライニング
の二次覆工が必要であり、工期が長期化する原因となっ
ている。

（３）コンクリートライニングのためのスチールフオー
ムが必要であり、コストアップの一因であるとともに、
その組み立て、解体作業は工程を複雑化し工期遅延の一
因となっている。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、高
価な覆工材であるセグメントを用いず、また、二次覆工
を省略するとともに、スチールフオームを不要として工
程の省略、工期の短縮を図り、大幅なコストダウンを実
現することの可能なノン・セグメント・シールド工法を
提供することを目的とする。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、前記問題点を解決するために、シールド機を
用いて掘進することにより地中に穴を掘削し、このシー
ルド機の後部に形成された穴の壁面に沿って、複数に分
割された所定幅を育する内型枠と外型枠を連結部材で一
体化しつつ筒状に組み立て、次いで、この内・外型枠が
穴の掘削方向に沿って所定数だけ連設された後、前期内
型枠と外型枠との間にコンクリートを打設してコンクリ
ートライニングを施し、このコンクリートライニングか
固化した部分が所定の長さに達した際、このコンクリー
トライニングの内側に連設されｆこ内型枠のうち後方の
内型枠を外型枠から分離さＵ゛て解体した後、新たに掘
削した壁面に組み立てる内型枠として転用し、以下前記
工程を順次繰り返すことにより地中にトンネルを建設す
ることを特徴とした乙のである。

「実施例」 以下、本発明を図面を参照しながら説明ケる。

第１図ないし第１Ｏ図は、本発明の一実施例を示す乙の
であり、第１図は本発明のノン・セク゛メント・シール
ド工法の概要を説明するための図である。まず、第１図
における構成要素を説明すると、符号Ｅはトンネルが建
設される付近の地盤、１はその地盤Ｅを掘進するシール
ド機、２は推進用のジヤツキ、３．４は環状に組み立て
られた内型枠（以下、「内枠」と略称する）と外型枠（
以下、「外枠」と略称する）、５はコンクリート打設機
である。また、符号ａはコンクリート打設区間、ｂは未
固結コンクリート区間、Ｃは固結コンクリート区間であ
る。

つぎに、第２図は第１図における、コンクリート打設区
間ａと未固桔コンクリート区間すの部分の拡大図、第３
図は第２図のＩ−ＩＩＩ断面図、第４図は第２図の矢視
■部の拡大図である。これらの図において、符号６は外
枠４．４の接続部の外側に取り付けられるゴム製の上水
板、７はトンネルの掘進方向に連設される内枠３，３の
接続部に所定間隔おきに固定される妻枠、８．８ａはそ
の取り付は用のボルト及びナツト、９は箱抜き部である
。

この妻枠７は、内枠３と外枠４との間に形成される円筒
状の空間を、コンクリート打設を可能とするために掘進
方向に所定間隔毎に分割するためのものであり、妻枠７
の両側部にはＴ型の止水板１０．ＩＯが設けられている
。

つぎに、第５図は内枠３と外枠４の周方向の断面図であ
り、第６図は第５図の■−■線視図、第７図はこの実施
例に用いる内枠３の斜視図である。

これらの図において、符号１ｆ、Ｉｌａは内枠３と外枠
４とを固定するための連結部付であるノーボルト及びナ
ツト、１２は丸鋼をコ字状に形成したスペーサである。

これらシーホルト１１とスペーサ１２は一端部が外枠４
の内側面に固定されており、内枠３と外枠４との間にコ
ンクリート打設用の空間部を形成するするとともに、外
枠４に作用する土水圧Ｗを内枠３に伝達するように構成
されている。また、内枠３に形成されたシーボルト１１
の貫通穴（図示せず）は掘進方向に沿って長穴となって
おり、内枠３と外枠４とは掘進方向に対して相対移動が
可能にされている。

内枠３は、外枠４とともに、掘削された穴の壁面に沿っ
て環状に組立て得るように、周方向およびトンネル掘進
方向に所定の長さに分割されており、所定の外形と曲面
を有する内枠本体１３と、その外周に固定された掘進方
向の接続用の主げｒ＝１４と周方向の接続用の継手板１
５と、周方向に平行に設けられた縦リブ１６と、補強リ
ブＩ７と、つり手金具１８とから構成されている。また
、この内枠３の所定箇所には、本巻コンクリート及び裏
込グラウト用の注入孔１９が形成されており、この注入
孔１９は、外枠４の所定箇所に設けられた裏込グラウト
用の注入孔２０と連通ずるように構成されている。裏込
グラウト用の注入孔２０は全ての外枠４に設ける必要は
なく、掘進方向に連設される外枠４の一つおきにあれば
よい。

第８図、第９図ないし第１Ｏ図は、実際にトンネルを建
設しているところを説明するための図であり、図におい
て、符号２Ｉは型枠組立用のエレクタ、２２は型枠解体
用のエレクタ、２３はコンクリートライニング、ｄは型
枠解体区間を示すものである。

つぎに、本発明のノン・セグメント・シールド工法によ
り地中にトンネルを建設する方法を説明する。

（ｉ）　　まず、第５図に示すように、内枠３と外枠４
とがその内側に所定の空間を形成して重なり合うように
、シーボルトＩＩを内枠３の長穴に挿入し、その先端部
にナツトＩｌａを螺着させることにより、内枠３と外枠
４とを一体化する。その際、内枠３の掘進方向に一定値
以上の軸力が作用した場合には、内枠３が外枠４にたい
して相対移動が可能なような、締め付は状態としておく
。また、外枠４の所定の場所には、ゴム製の止水板６を
取り付けておく。

（１１）つぎに、第８図に示すように、一体となった内
枠３・外枠４をエレクタ２１を用いて、シールド＋１１
１の後部において環状に組み立てる（以下、環状に組み
立てた一個分の型枠を「環状体」と略称する）。型枠を
組み立てる順序としては、例えば第３図に示すように、
トンネル断面に対して、まず、底部に型枠３Ａ、４Ａを
設置し、次いで両側部に型枠３Ａ、ｌｌＡを、さらにそ
の上部に型枠３Ｂ、４Ｂを、最後に項部に型枠３　Ｋ　
、　ｌＩ　Ｋを設置する。また、組み立てられた環状体
は、隣接する内枠３の継手板１５．１５をボルト・ナツ
トによって締め付けることにより、一体に固定する。

（ｉｉｉ）　　つぎに、環状体の内枠３に反力を取って
ジヤツキ２を駆動させることにより、シールド機ｌを一
定距離だけ推進させる。

（１ｖ）前記（ｉ）〜（ｉｉｉ）の工程を繰り返すこと
により、環状体を数個（本実施例においては４個）連設
する。連設した環状体は、互いに隣接する内枠３の主げ
た１４．＋４をボルト・ナツトで締め付けることにより
、互いに固定する。

（■）つぎに、最後に組み立てた環状体の内枠３に、妻
枠７を取り付けることにより（第４図参照）、内枠３と
外枠４との間にコンクリートを打設可能とする円筒状の
密閉空間部を形成する。妻枠７を取り付ける際、内枠３
の内枠本体１３の外面との間に後述するコーキング材を
充填するための箱抜き部９を設けておく。

ここでコンクリート打設区間ａが完成する。このコンク
リート打設区間ａにおいて、地盤Ｅから受ける土水圧Ｗ
に対しては、荷重が外枠４からシーポルト１１やスペー
サ１２を介して内枠３に伝達され、この内枠３によって
受は持つようになっている。

（ｖｌ）つぎに、第９図に示すように、前記の（ｉ）〜
（ｉｉｉ）の工程を繰り返してコンクリート打設区間ａ
の前方（紙面に対して左側）に、さらに、−個分の環状
体を設置した後、コンクリート打設区間ａの内枠３と外
枠４との間にコンクリート打設機５により、コンクリー
トを打設してコンクリートライニング２３を施す。型枠
内へのコンクリートの充填は、内枠３の注入孔１９から
行う。

したがって、外枠４は永久的に覆工材としてコンクリー
トに埋設されるとともに妻枠７も埋殺しとなる。この妻
枠７に固定されたＴ型の止水板ＩＯは、止水効果を高め
るとともにコンクリート打継面の荷重の伝達をも行う。

（ｖｉｉ）　　さらに、＠記（１）〜（ｖｌ）の工程を
順次繰り返すことにより、掘削した穴に覆工を行う。こ
のようにして、順次覆工が行なわれるに従い、コンクリ
ート打設区間ａの後方（紙面に対して右側）にはコンク
リートが硬化していない状態の未固結コンクリート区間
すが、さらに、その後方にはコンクリートが完全に硬化
した状態の固結コンクリート区間Ｃが逐次完成していく
。固結コンクリート区間Ｃには、外枠４と掘削した穴の
壁面との間に、裏込めグラウトを注入する。裏込めグラ
ウトは、掘進方向に一つ置きに設けられた裏込めグラウ
ト注入孔２０と連通する内枠３の注入孔１９から行う。

この固結コンクリート区間Ｃにおいては、コンクリート
ライニング２３の強度発現により、コンクリートライニ
ング２３が、地盤Ｅから受ける長期的な諸荷重を受は持
つとともに、内枠３との間に働く摩擦力により、シール
ド機ｌの推進時に作用する短期的なジヤツキ推力を受は
持つことになる。ところが、前記未固結コンクリート区
間すにおいては、コンクリートが完全に硬化していない
ため、ジヤツキ推力に対して、内枠３とコンクリートラ
イニング２３との間に摩擦力が働くことがない。さらに
、内枠３は、ジヤツキ推力等の一定値以上の軸力が作用
した場合、外枠４に対して相対移動が可能である。した
がって、この未固結コンクリート区間すにおいては、内
枠３はジヤツキ推力を支持することなく、後方の固結コ
ンクリート区間Ｃの内枠３へ力を伝達するだけである。

（ｖｉｉ）　　つぎに、前記のようにして完成した固結
コンクリート区間Ｃが所定の長さく本実施例においては
、連設された環状体の少なくとも８個分に相当する長さ
）に達したことを確認した後、第１０図に示すように、
固結コンクリート区間Ｃより後方の型枠解体区間ｄの内
枠３をエレクタ２２を用いることにより、最後部から逐
次解体していく。解体した内枠３は、シールド機ｌの後
部において、新たに組み立てる環状体の内枠として、転
用する。

内枠３は、内枠３を介してシーボルトｌｌに螺着された
ナツトｌｌａを外すことにより、容易に外枠・１から分
離させることが可能であり、また、曲記工程（１１）に
示した組立て順序を逆に行うことにより解体する。

ここで、固結コンクリート区間Ｃは、内枠３とコンクリ
ートライニング２３との間に、ジヤツキ推力を支持する
だけの摩擦力を発生し得るのに必要な長さであればよい
。

（ｉｘ）　　最後に、内枠３を解体した型枠解体区間ｄ
において、コンクリートライニング２３の表面から突出
している妻枠７の内周部を切断するとともに、箱抜き部
９にコーキング材を充填してトンネルを完成させる。

したがって、このトンネルの止水対策は、型枠の接続部
分において、外枠４に取り付けたゴム製の止水板６と、
妻枠７に固定されたＴ型の止水板ｌＯと、箱抜き部９に
充填されたコーキング材とによって３重に行なわれてお
り、はぼ完全なものとされている。

また、この工法においては、−次覆工において、コンク
リートライニング２３を施してトンネルを完成させ、そ
のコンクリートライニング２３によって土水圧等の長期
荷重やジヤツキ推力等の短期荷重を受は持つものである
ので、コンクリート内に埋設される外枠４は安価なちと
なり、覆工材としての高価なセグメントを不要とすると
と乙に、二次覆工としてのコンクリートライニングを乙
不要とする。

なお、前記コンクリートライニング２３は、その内部に
鉄筋を配して鉄筋コンクリートとし、耐力増強を図るこ
とは任意である。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、穴の壁面に沿って、内型
枠と外型枠を組み立て、次いで、この内・外型枠が穴の
掘削方向に沿って所定数だけ連設された後、前期内型枠
と外型枠との間にコンクリートを打設してコンクリート
ライニングを施し、このコンクリートライニングが固化
した部分が所定の長さに達した際、このコンクリートラ
イニングの内側に連設された内型枠のうち後方の内型枠
を外型枠から分離させて解体した後、新たに掘削した壁
面に組み立てる内型枠として転用するようにしたもので
あるので、−次覆工に覆工材としての高価なセグメント
が不要なこと、内型枠を転用できること、また二次覆工
としてのコンクリートライニングが省略できるとともに
、そのためのスチールフオームが不要なこと等材料の簡
素化、工程の省略及び工期の短縮が可能となり、大幅な
コストダウンを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は、本発明の一実施例を示すもの
で、第１図は本発明の概要を示すトンネルの断面図、第
２図は第１図のコンクリート打設区間と未固結コンクリ
ート区間の拡大断面図、第３図は第２図のＩ［Ｉ−［線
視断面図、第４図は第２図の矢視■部分の拡大図、第５
図は連結された内枠と外枠の側断面図、第６図は第５図
のＶＩ　−ＶＴ線視図、第７図は内枠の一例の斜視図、
第８図、第９図、第１０図は本発明の詳細な説明するた
めの図でありトンネルの断面図である。 Ｅ・・・・・・地盤、ｌ・・・・・・シールド機、３・
・・・・・内枠（内型枠）、４・・・・・・外枠（外型
枠）、１１・・・・・・シーボルト（連結部材）、２３
・・・・・・コンクリートライニン第５図 第６図 第８図 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シールド機を用いて掘進することにより地中に穴を掘削
   し、このシールド機の後部に形成された穴の壁面に沿っ
   て、複数に分割された所定幅を有する内型枠と外型枠を
   連結部材で一体化しつつ筒状に組み立て、次いで、この
   内・外型枠が穴の掘削方向に沿って所定数だけ連設され
   た後、前記内型枠と外型枠との間にコンクリートを打設
   してコンクリートライニングを施し、このコンクリート
   ライニングが固化した部分が所定の長さに達した際、こ
   のコンクリートライニングの内側に連設された内型枠の
   うち後方の内型枠を外型枠から分離させて解体した後、
   新たに掘削した壁面に組み立てる内型枠として転用し、
   以下前記工程を順次繰り返すことにより地中にトンネル
   を建設することを特徴とするノン・セグメント・シール
   ド工法。