JPS63181895A - トンネル覆工の構築方法 - 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】 （ａ）、産業上の利用分野 本発明は、覆工を現場打ちコンクリート・モルタル（こ
こで言う、「コンクリート・モルタルＪとは、「コンク
リート」または「モルタル」の意テアル。以下、同様。

）により構築する際に用いられるシールド掘削機に関す
る。

（ｂ）、従来の技術 最近、シールド掘削機（こより回前されたトンネルの覆
工を現場打ちコンクリートで構築するための種々の提案
がなされている。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、いまだ
テールボイドを有効に充填する技術が確立されておらず
、当該テールボイドの充填を確実に行うことの出来るト
ンネル覆工の構築方法の開発が急がれている。

本発明は上記事情に鑑み、テールボイドの充填を確実に
行うことの出来るトンネル覆工の構築方法を提供するこ
とを目的とするものである。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明は、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内
側にプレスリング（７）を前記外殻の旧道方向に移動自
在に設け、更に該プレスリング（７）の内側に型枠支持
部材（１１）を前記外殻（２）に対して移動自在に設け
ると共に、掘進用ジヤツキ（６）を前記型枠支持部材（
１１）に接続した形で設け、第１の圧力検出手段（３１
）を前記外殻（２）とプレスリング（７）の間でしかも
打設されるコンクリート・モルタル（２１）と接触し得
る位置に設けると共に、第２の圧力検出手段（３４）を
前記プレスリング（７）、型枠支持部材（１１）及び該
型枠支持部材（１１）により支持される型枠（１３）に
より形成されるコンクリート打設空間（２３）に対向し
た形で設けて構成される。

なお、括弧内の番号等；よ、図面における対応する要素
を示す、便宜的なものであり、従って、本記述は図面上
の記載に限定拘束されるものではない。以下のｒ　（ｅ
ｌ　６作用」の欄についても同様である。

（ｅ）０作用 上記した構成により、本発明は、プレスリング（７）が
、注入きれた打設材（２１）を加圧してテールボイド（
２７）内に押し込む形で充填してゆくので、テールボイ
ド（２７）は確実に打設材により充填されるように作用
する。

（ｆ）、実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明によるシールド掘削機の一実施例を示す
正断面図、 第２図は第１図の■−■線による断面図、第３図は第１
図の■−■線による断面図、第４図はシールド掘削機の
ジヤツキ部分の拡大図、 第５図は第４図■−■線による断面図、第６図乃至第１
３図は本発明によるシールド１屈削機を用いて覆工を構
築する際の一例を示す工程図である。

シールド掘削機１は、第１図に示すように、円筒状に形
成された外殻２を有しており、外殻２の前面、即ち第１
図左側面にはカッタ３が回転自在に支持されている。カ
ッタ３は、外殻２内部の空間を左右方向に遮断する形で
設けられた外殻２の隔壁２ａに設けられた駆動モータ５
と接続しており、更に隔壁２ａには掘進用ジヤツキ６が
複数個、第１図及び第２図に示すように、外殻２に沿っ
た形で円環状に配列設置されている。掘進用ジヤツキ６
にはラム６ａが矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退自在に設けら
れており、更に外殻２の内側には円筒状に形成されたプ
レスリング７が、外殻２内面と接する形で、矢印Ａ、Ｂ
方向に摺動自在に設けられている。プレスリング７には
、第２図に示すように、所定の間隔てプレスリングジヤ
ツキ９が、外殻２に沿った形で複数個配置されており、
更に、それ等プレスリングジヤツキ９の間には、第２図
及び第５図に示すように、複数のコンクリート吐出管１
０が先端の吐出口１０ａをプレスリング７の側面７ａ、
即ちシールド掘削［１の後方に向けた形で設けられてい
る。コンクリート吐出管１０には、吐出管内清掃用のシ
リンダ１０ｂがロッド１０ｃを矢印Ｃ，Ｄ方向に突出後
退自在にした形で設けられており、更に吐出管ｌＯには
コンクリート供給ホース３０が接続している。

ところで、掘進用ジヤツキ６のラム６ａの先端には、円
環状に形成されたゲージリング１１が装着されており、
ゲージリング１１には、第４図に示すように、係合溝１
１ａがゲージリング１１の全周にわたり環状に穿設形成
されている。更にゲージリング１１には、第２図及び第
３図に示すように、円環状に組立られな型枠１３が、第
１図左右方向に接続された形で設けられている。

また、外殻２の内周面２ｂ及び外周面２Ｃには、圧力セ
ンサ３１．３２が、トンネル堀進方向に所定の間隔で、
更にそれぞれ各周面に沿った形で複数個設けられており
、また型枠１３の、第１図最左方の型枠１３にも、圧力
センサ３４がトンネル堀進方向に所定の間隔で、更に型
枠１３の外周面に沿った形で複数個設けられている。各
圧力センサ３１．３２．３４には圧力検出部３５が接続
しており、圧力検出部３５には打設制御装置３６が接続
している。打設制御装置３６には前述のプレスリングジ
ヤツキ９及びコンクリート打設ホース３０に接続された
コンクリートポンプ３７等が接続している（なお、第１
図において、各圧力センサ３１．３２．３４！よ説明の
便宜のために大きく画かれているが、実際は、外殻２や
型枠１３中に埋め込まれた形となっている。従って、シ
ールドの掘進やコンクリート・モルタル２１の打設に（
よ何らの支障もない。第４図においても同様である。）
。

シールド掘削機１は、以上のような構成を有するので、
トンネル１５の掘削に際しては、駆動モーフ５によりカ
ッタ３を回転させろと共に、掘進用ジヤツキ６のラム６
ａを、第１図最方向に突出させて、隔壁２ａ及び外殻２
を介してカッタ３を切羽１６方向、即ち矢印Ａ方向に押
圧する。すると、その押圧力により、カッタ３と切羽１
６は所定の接触圧力で接し、切羽１６はカッタ３により
掘削され、それと同時に、外殻２はＡ方向に推進してト
ンネル１５がシールド掘削機１の後方、即ち第１図右方
に形成されてゆ（。

こうして、トンネル１５が形成されてゆ（にっれ、掘削
された地山１９の崩壊を防止するために覆工２０を構築
する必要が有るが、この覆工２０の構築は、以下の手順
で行われる。即ち、シールド嘱削機１が、型枠１３の１
リング分の長さＬｌだけＡ方向に掘進した状態では、掘
進用ジヤツキ６のラム６ａは、第６図に示すように、Ｂ
方向に突出した状態となっており、またプレスリング７
もＢ方向に移動した状態となっている。なお、第６図乃
至第１３図においては、図面を簡略明瞭化するために、
圧力センサ３１．３２．３４の図示は省略している。

この状態で、第７図に示すように、ラム６ａをＡ方向に
距離Ｌ１だけ後退させる。すると、直前にコンク！Ｊ＋
−２１の打設された部分の妻止め２２　及び型枠１３　
からゲージリング１１が離れて入方向に移動し、妻止め
２２Ａ及び型枠１３Ａとゲージリング１１の間に距離Ｌ
１なる空間が形成される。そこで、該空間部分に、第７
図想像線で示すように、鉄板や鉄筋等からなる補強部材
１２を係合溝１１ａを介して妻止め２２．と共に設置し
、更に型枠１３Ａに接する形で型枠１３．を組立設置し
、該型枠１３　、ゲージリング１１（妻止め２２Ｂ）、
プレスリング７及び妻止め２２Ａとの間にコンクリート
打設空間２３を形成する。なお、この際、型枠１３　に
は、第４図に示すように１．圧カエノサ３４を型枠１３
８の全周に亙り設置する。

この状態で、第８図に示すように、型枠１３８にコンク
リート供給管２５を接続して、コンクリート供給管２５
によりコンクリート打設空間２３中にコンクリート・モ
ルタル２１を打設する。なお、この際、コンクリート打
設空間２３中の空気は、型枠１３に適宜設けられたエア
抜き管１３ａにより外部に排出されるので、コンクリー
ト・モルタル２１のコンクリート打設空間２３中への注
入打設動作は円滑に行われる。また、この際、コンクリ
ート打設空間２３中に打設されたコンクリート・モルタ
ル２１の量は、打設空間２３に対向した形で設けられた
圧力センサ３４により正確に測定される。即ち、コンク
リート・モルタル２１は、コンクリート打設空間２３内
を、第１図下方から徐々に上方に向けて充填打設されて
ゆくが、コンクリート・モルタル２１が充填されて圧力
センサ３４と打設されたコンクリート・モルタル２１が
接触すると、圧力センサ３４はコンクリート・モルクル
２１の圧力を検知して信号Ｓ１を圧力検出部３５に出力
する。従って、圧力検出部３５は、型枠１３８における
各圧力センサ３４の信号Ｓ１の出力状況をポーリングす
ることにより、コンクリート打設空間２３内のコンクリ
ート・モルタル２１の打設状況をリアルタイムで認識す
ることが出来る。

こうして、型枠１３８に装着された全ての圧力センサ３
４から信号Ｓ１が出力され、コンクリート打設空間２３
中にコンクリート・モルタル２１が十分に打設されたも
のと判定されると、圧力検出部３５は信号Ｓ２を打設制
御装置３６に出力し、これを受けて打設制御装置３６は
オペレータにコンクリート・モルタル２１の打設作用が
終了したことを告知する。オペレータがコンクリート・
モルタル２１の打設の終了を確認したところで、オペレ
ータの指示に基づいて、打設制御装置３６は、第９図に
示すように、今度はプレスリングジヤツキ９を駆動して
プレスリング７をＡ方向に徐々に後退させる。すると、
プレスリング７が通過した後に：よ、外殻２と注入され
たコンクリート・モルタル２１との間に空間２６が形成
される。そこで、打設制御装置３６はコンクリートポン
プ３７を駆動して、プレスリング７のＡ方向の移動と共
に、第１０図に示すように、コンクリート吐出管１０か
らコンクリート・モルタル２１を、該空間２６中に注入
し、該空間２６をコンクリート・モルタル２１で充填す
る。なお、プレスリング７のＡ方・向への移動状態は、
プレスリング７が移動して、圧力センサ３１が、充填さ
れたコンクリート・モルタル２１に順次接触してその圧
力を検出することにより、圧力検出部３５を介して容易
に確認することが出来る。

こうしてプレスリング７がＡ方向に移動しつつコンクリ
ート・モルタル２１を空間２６中に充填してゆくと、第
１１図に示すように、プレスリング７の側面７ａがゲー
ジリング１１の妻止め２２　の設置位置とほぼ一致する
位置に到達する。すると、コンクリート２１の空間２６
への充填動作は停止され、今度は第１２図に示すように
、掘進用ジヤツキ６のラム６ａがＢ方向に突出駆動され
ると共に、カッタ３が回転され、トンネル１５の１屈削
動作が開始される。

すると、既に述べたように、外殻２がＡ方向に移動を開
始し、外殻２が移動した後に、打設充填されたコンクリ
ート２１と地山１９との間にテールボイド２７が形成さ
れる。従って、外殻２がＡ方向に移動するにつれてプレ
スリングジヤツキ９を駆動してプレスリング７を、外殻
２の移動に同期した形でＢ方向に徐々に移動させる。す
ると、先程打設された空間２６内の未硬化のコンクリー
：・２１は、プレスリング７に押圧されて、テールボイ
ド２７を充填する形で流動する。こうして、第１３図に
示すように、外殻２のＡ方向の移動につれて、プレスリ
ング７をＢ方向に移動させてゆくと、外殻２の移動の結
果発生するテールボイド２７は、効果的に充填されてゆ
く。

このように、テールボイド２７をコンクリート・モルタ
ル２１により充填してゆくが、万一、テールボイド２７
内に充填されたコンクリート・モルタル２１が、外殻２
と地山１９間に流入した場合には、圧力センサ３２が当
該流入したコンクリート・モルタル２１の圧力を検出し
て信号Ｓ３を圧力検出部３５に対して出力し、圧力検出
部３５は打設制御装置３６に信号Ｓ４を出力して、直ち
に通報する。すると、打設制御装置３６はプレスリング
７によるテールボイド２７の充填動作において異常事態
が発生しているものと判断して、プレスリングジヤツキ
９の駆動を停止して、テールボイド２７の充填動作を一
時中断する。なお、通常の充填動作においては、プレス
リング７は全体円環状に形成されているので、コンクリ
ート・モルタル２１等の打設材はリング全周に亙り均一
な圧力で押圧され、テールボイド２７の充填動作は外殻
２の全周に亙り均一で良好な状態で行われる。こうして
、１リング分外殻２が推進すると、プレスリング７は、
第６図に示すように、その側面７ａが外殻２の後端部に
一致した形となり、１リング分の覆工２０の構築が完了
する。

以上のように、覆工２０を構築してゆくと、そのコンク
リート２１の打ち継ぎ面２９は、第１図に示すように、
プレスリング７の移動動作により、階段状に形成される
こととなる。

（ｇ）０発明の効果 以上、説明したように、本発明によれば、外殻２を有し
、該外殻２の内側にプレスリング７を前記外殻の掘進方
向である矢印Ａ、Ｂ方向に移動自在に設け、更に該プレ
スリング７の内側に型枠支持部材１１を前記外殻２に対
して移動自在に設けろと共に、掘進用ジヤツキ６を前記
型枠支持部材１１に接続した形で設け、第１の圧力検出
手段を前記外殻２とプレスリング７の間でしかも打設さ
れるコンクリート・モルタル２１と接触し得る位置に設
けると共に、第２の圧力検出手段を前記プレス・ｊング
７、型枠支持部材１１及び該型枠支持部材１１により支
持される型枠１３により形成されるコンクリート打設空
間２３に対向した形で設けて構成したので、テールボイ
ド２７が、プレスリング７により有効に充填され、信頼
性の高いトンネル覆工の構築が可能となる。また、覆工
２０における打設材の打ち継ぎ面２９゛を、階段状に形
成することが出来るので、止水効果が大きいトンネル１
５の構築が可能となる。

また、第１及び第２の圧力検出手段を設けることにより
、コンクリート打設空間２３内におけるコンクリ−１・
・モルタル２１の打設状況やプレスリング７の移動状況
等、目視により確認が出来ない施工状況を的確に認識す
ることが可能となり、施工の信頼性を大幅に向上させる
ことが出来る。

なお、各圧力検出手段の配置態様、配置数等は測定の必
要に応じて任意に変更することが出来ることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド掘削機の一実施例を示す
正断面図、 第２図は第１図のＩＩ　−Ｉｆ　線による断面図、第３
図は第１図のト（線による断面図、第４図はシールド掘
削機のジヤツキ部分の拡大図、 第５図は第４図Ｖ−ＶＳによる断面図、第６図乃至第１
３図は本発明によるシールド掘削機を用いて覆工を構築
する際の一例を示す工程図である。 １・　・シールド掘削機 ２・・・・・・外殻 ６−・掘進用ジヤツキ ７　・・・プレスリング １１−・・型枠支持部材（ゲージリング）１３・・・・
・型枠 ２０・−・・・・覆工 ２１・・・・・コンクリート・モルタル２３・・・・・
コンクリート打設空間 ２７・・・−テールボイド ３１・・・・第１の圧力検出手段（圧力センサ）３４　
・・・第２の圧力検出手段（圧力センサ）出願人　　　
　　三井建設株式会社 代理人　　　弁理士　　相１）伸二 （ほか２名） 第２図 第６図 第７図 第８図 第１０図 第１２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外殻を有し、 該外殻の内側にプレスリングを前記外殻の 掘進方向に移動自在に設け、 更に該プレスリングの内側に型枠支持部材 を前記外殻に対して移動自在に設けると共に、掘進用ジ
   ャッキを前記型枠支持部材に接続 した形で設け、 第１の圧力検出手段を前記外殻とプレスリ ングの間でしかも打設されるコンクリート・モルタルと
   接触し得る位置に設けると共に、 第２の圧力検出手段を前記プレスリング、 型枠支持部材及び該型枠支持部材により支持される型枠
   により形成されるコンクリート打設空間に対向した形で
   設けて構成したシールド掘削機。