JPS63312500A

JPS63312500A - シ−ルド工法およびシ−ルド機

Info

Publication number: JPS63312500A
Application number: JP62146661A
Authority: JP
Inventors: 豊加島
Original assignee: Daiho Construction Co Ltd
Current assignee: Daiho Construction Co Ltd
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-20
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPH0635797B2

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）本発明は地中に横坑を築造するシールド工法およびその
シールド機に関する。

（従来技術およびその問題点）従来、シールド工法で地中に横坑や立坑を構築するにあ
たっては、第１１図に示す如く、地中を掘進するシール
ドｅ１１１００の内部後方のシールド筒１０１の内部で
、例えば鋼製あるいはコンクリート製のセグメント１０
２を組立ててこれを筒状に形成し、この組立形成された
セグメント筒１０２にシールド機１００に設けられたシ
ールドジヤツキ１０３の推力の反力をとり、シールド機
１００の前面の切羽を掘削し、ずりを排出しつつシール
ド機１００を前進せしめている。そして、セグメントと
掘削横坑の間隙（テールボイド）１０４に、例えばセグ
メンｉ・に予め設けられであるグラウト孔１０５より裏
込注入材を充填している。

しかし、この方法ではセグメントの製作費が高価である
とともに、セグメントの重量が大きいので地上からシー
ルド筒内に運搬し組立てるのに危険であった。

加えてセグメントが数片に分かれているので、セグメン
トの継手より湿水もあり、例えば電力通信用あるいは地
下鉄道等の横坑本来の使用目的を阻害することもあった
。

また、上記欠点を改善した他の従来例として、第１２図
に示すように、シールド機２００のシールド外筒２０１
の後部内側と筒状セグメント２０３との間に環状体２０
２を配設するものがある。そしてこの環状体２０２は、
　シールド機２００に固定された調節ジヤツキ２０３に
連結され、かつこの環状体２０２を貫通し、筒状セグメ
ント２０３の外周面と掘削された横坑の内周面との間に
コンクリートを打設するためのコンクリート圧送管２０
６を配置した構成のものがある。

しかして、この構成においてはシールド機２００の掘進
に従い、このシールドｖｓ２００が掘削形成する横坑２
０４とセグメント２０３の間の空間２０５に生コンクリ
ートが圧送管２０６より圧送されこの空間２０５を完全
に充填し、かくして筒状のコンクリート構造体２０７が
形成され、横坑が築造される。

しかしながら、この方法において、上記空間２０５に圧
送されるコンクリートに鉄筋等の補強材が配置されてい
ないため、この筒形］ンクリート構造体に地中力が作用
する時、これに対応できず同コンクリート構造体が破壊
する場合がある。さらにこれに対抗するために、同圧送
コンクリ−１〜に特殊な鋼繊維等を混入して圧送する場
合があるが、この鋼繊維は高価であり、経済的に問題が
あり、かつその強度が小さく軟弱な地盤では強度上不利
である。

このため、更に他の方法として、第１３図（イ）〜（ハ
）に示すように、シールドＲ３００のテール部で鉄筋３
０１を組み、その内側に内径枠３０２を組み、そこへコ
ンクリート３０３を打設してプレスリングを介してシー
ルドジヤツキ３０４により、コンクリート３０３をプレ
スし、同時にその反力を利用してシールド機を掘進させ
るという方法もある。

しかし、この場合、打設したコンクリート３０３がある
程度の強度を発現するまでは次の鉄筋３０１、型枠３０
２組みに取りかかることができないので掘進速度が遅く
、鉄筋３０１の組立てにも手間と時間がかかるという問
題点があった。

（問題点を解決するための手段）本発明は、これらの問題を解決するものであって、その
目的とするところは、掘進作業を円滑に行うことができ
、経済的なシールド工法およびシールド機を提供するこ
とにある。

すなわち、本発明は上記目的を達成するために、要する
に、シールド機の掘進によって形成された坑壁と、シー
ルド筒内に配設されたシールド筒よりやや小さい筒形の
型枠兼反力受外周側との間の空間に、拡開部が拡開可能
な複数の補強材を互いに隣接して略筒状に組込んで成る
補強材を設置し、かつ、例えばコンクリートの如き充填
物を圧送して充填していくようにしたものである。

（作用）本発明ではシールド機の掘進によってできた坑の坑壁と
、シールド筒内に設けられた型枠兼反力受との間に打設
される充填物中に拡開部が広がって全体として筒状にな
す、例えば鉄筋等にてなる補強材を設けることによって
充填物に十分な強度をもたせている。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明のシールド機の側断面図であり、これら
の図中１は鋼板等よりなる略筒状のシールド筒で、この
シールド筒１の前方部内には隔壁１ａが形成されている
。そして、この隔壁１ａの略中央部には軸受２が設けら
れ、この軸受２を介し隔壁１ａに対しシャフト３が貫設
されている。このシャフト３の先端部には地山を掘削す
るための周知構成の回転可能なカッター４が設けられて
いる。また、５はこのカッター４で切削され形成された
切羽とシールド筒前方のフード１ｂの内周面と前記隔壁
１ａとによって区画形成された切羽室、６は切羽室５の
掘削土砂を排土する排土装置で、例えばポンプと接続さ
れた排土管やスクリューコンベア等から成り、隔壁１ａ
の下部に前端が接続され、カッター４により掘削された
土砂はこの排土装置６によって坑内側へ排出される。

また、７はシールド機を掘進させるための適数本のシー
ルドジヤツキであり、８はその反力用の枠で、型枠をも
兼用し筒状に組込まれる。９は、シールド機の進行によ
ってできた横坑の内周壁、すなわち坑壁と型枠兼反力枠
８の外周側との間の空間に、例えばコンクリートのよう
な充填物を打設するだめのコンクリート供給管、１０は
環状のライニング支圧部であり、シールド筒１の後部内
に設けられ、かつシールドの前進に伴って前進するもの
で、このライニング支圧部１０には後述する拡開可能な
補強材１１を通過させる孔１０ａが略円周方向において
互いに離間して複数形成されている。

１２は、型枠兼反力受８とライニング支圧部１０との間
や孔１０ａの外周部分等に設けられたコンクリート漏れ
防止用のテールシールであり、機内への］ンクリート漏
出が防止される。また、１３は前記空間内に打設された
コンクリートである。

次に本発明に用いられる、拡開可能な例えば鉄筋から成
る補強材１１について説明する。この補強材１１は、例
えば筒形のコンクリ−１・１３中に在り、地中の土圧等
の外力に対してコンクリ−１〜１３と一体的に働くもの
が望ましい。

第２図は拡開可能な補強材１１を示すもので、この補強
材１１は、シールド筒１の軸方向に配設され、順次継ぎ
たし可能な略丸棒状の基部１１ａと、この基部１１ａの
外周に一端が結合され、かつ他端が略矢印状に拡開可能
な拡開部１１ｂとにて構成されている。この補強材１１
は、基部１１ａが鉄筋、拡開部１１ｂをバネ鉄筋にて構
成するのが好適であるが、材質は必らずしも鉄に限らず
、また、拡開部１１わはバネのような弾性復元力を持つ
その他の金属ないしは合成樹脂などであってもよい。ま
た、基部１１ａも補強材１１の位置と、方向を規定する
機能を持つものであれば金属ないしは合成樹脂などでも
よい。また、補強材１１は、コンクリ−１へとの付着力
を増すために表面に凹凸を付けたり、先端を曲げたりし
ても良いことは勿論である。

さらに、補強材１１の断面形状は第３図（イ）〜（ハ）
にそれぞれ示すように、相方共に丸形もしくは、四角、
板状ないしは全体の断面が円形または長円形となるよう
な形状でもよい。

次に第４図等を参照しつつ本発明の詳細な説明する。

地山はカッター４により掘削され、掘削土砂は切羽室５
内に取込まれ、シールドジヤツキ７を伸長しての掘進過
程で切羽室５内の掘削土砂は排土装置６を介し坑内側へ
排土されてゆく。

しかして、シールド機の掘進により形成される坑壁Ｇと
、型枠兼反力受８の外周面側と、シールド筒後部内に設
けたうイニング支圧板１０の後面等により囲まれた空間
には、例えば生コンクリートのような充填物が例えば図
示されていないコンクリートポンプ等により、コンクリ
ート供給管９から供給され、空間を加圧充満するもので
ある。

しかるにこの場合、（イ）図に示すように、１サイクル
分の掘進およびライニングが終ったら、（ロ）図に示す
ように、シールドジヤツキ７を引き縮める。

そして、補強材１１の１サイクル分をライニング支圧板
１０の孔１０ａから突き出している既設の補強材１１（
（イ）図参照）に継ぎたし、さらにその内周側に新たに
型枠兼反力受８を組み立てる。

つぎに、（ハ）図に示すように、シールドジヤツキ７を
伸ばして型枠兼反力受８に反力をとってシールド機を前
進させ、同時にコンクリ−１・供給管９よりライニング
支圧部後方の空間部分にコンクリート１３を打設する。

なお、シールド機の前進に際してはカッター１で地盤を
掘削しつつ排土装置６によりスクリューコンベアないし
は流体輸送等の方法により排土が行なわれる。

これらの過程でコンクリート１３の補強用として機能す
る補強材１１は、詳しくは第５図（イ）に示すように、
シールド機の推進あるいはシールド機の一部の前進に伴
って前進するライニング支圧部１０の孔１０ａの形状に
沿って当初閉じた状態となってシールド内からライニン
グコンクリ−１〜内へと移っていく。この時、ライニン
グ支圧部１０のすぐ後方のコンクリート１３は、打設後
間もないので、まだ固まっていないが、数サイクル後方
のライニング部におけるコンクリート１３は、打設後あ
る程度の時間を経過しているため、すでに固まっている
ので、補強材１１は既設ライニング部に固定されている
こととなり、その位置は動くことはない。

つぎに、（ロ）、（ハ）に示すように、補強材１１全体
が孔１０ａを通過して、まだ固まらないコンクリート１
３の中に入るとその強力な弾性力によって補強材１１の
拡開部１１ｂが初期の形態に戻る。つまり、拡開する。

このようにして、第６図に示すように、補強材１１をラ
イニングの内部に円周上に複数本配置してライニング内
部において隣り合う補強材１１の拡開部１１ｂが重なり
合うようにすれば、円周方向に鉄筋を格子筒状に配置し
たと同様の効果を得ることができ、コンクリート１３は
土圧、水圧などによる曲げ荷重に対して強くなるもので
ある。

なお、補強材１１のライニング内への配置は、第７図（
イ）に示すように、ライニングの略中央部に環状に配置
してもよいし、（ロ）のように、内より、外よりに２重
に配置してもよいし、さらに必らずしも全周に渡って均
一な配置とする必要はなく、上下部では内より、また、
左右部では外よりという配置でもよいし、２重、３重の
配置を部分的に取ることもできるし、間隔を変化させて
もよい。

第８図は本発明の第２実施例を示すもので、この実施例
において使用される弾性材を用いた補強材としては、（
イ）図に示すように、弾性材の一枚板を加工したもので
もよい。つまりこの実施例では板状の弾性材１１Ａに切
り込み１１ｃを入れてその切り込みによって形成された
一対の弾性アーム１１Ｃ１が、（ロ）図に示すように、
左右に開く構造としたものである。また、左右に開いた
弾性材の弾性アーム１１ｄの先端は、その巾を広げたり
、穴１１ｅを開けるなどしてコンクリートとの付着力を
増すようにすることもできる。なお、この時、ライニン
グ支圧部１０に形成される孔１０ａは、細長い略長方形
状となる。

なお、上記図示の実施例では、例えば第６図に示した如
く、シールドの断面形状が円形となっているが、円形の
みならず楕円形、略四角形、長円形、馬蹄形などが考え
られ、特に非円形断面には環状断面に土・水圧による曲
げモーメントが比較的大きく生ずるのでこのような補強
材を必要とする場合が多い。

すなわち、通常、軟弱な地中においてトンネルに発生す
る曲げ応力は概ね第９図（イ）の如くなることは周知で
ある。つまり、トンネルの上下部では１〜ンネルの内側
に引張りが働き、左右側部ではトンネルの外側に引張り
が作用する。したがって、これに対応する鉄筋は第９図
（ロ）に示す如く、トンネルの断面で上、下部では断面
の内側に、トンネルの左右側部では断面の外側に偏って
、］・ンネル断面方向に鉄筋の補強材を配設することが
望ましい。したがって、当該シールドの断面が円形であ
っても、ライニング支圧部１０の補強材設置用の孔１０
ａの配列を楕円形状にし、これによって補強材１１が同
形状に形成すればよい。このようにすれば地中の土・水
圧によりトンネルに発生する曲げ１２一応力に有効に対抗できる。

なお、前記実施例では、ライニング支圧部１０はシール
ド後部の内側に固設されているが、必ずしもシールドに
固設される必要はない。例えば第１０図に示すように、
シールド筒１の後部の内側と、型枠兼反力受８との間に
、前後摺動可能に間挿されており、ライニング支圧部１
０はシールド１に固設された適数の油圧ジヤツキ１４に
接続されて、そしてまた、このライニング支圧部１０は
前実施例と同様にコンクリート等の充填物供給管９が接
続されており、このように構成しても良い。しかして、
供給管９により、例えばコンクリ−１・を坑壁Ｇと型枠
兼反力受８の間の空間に圧送する時、油圧ジヤツキ１４
を適宜、作動せしめて前記空間に打設されたコンクリー
ト１３の圧力を調整すると、坑壁に過剰なコンクリ−］
・圧を与えることが防止できて好適である。

また、本工法および本装置は、水平用トンネルのみなら
ず立坑を築造する時にも使用される事は勿論である。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、シールド筒１麦部内に略
環状のライニング支圧部を設け、かつこのライニング支
圧部の内側に型枠兼反力受を組込み、シールド掘進に伴
い形成された坑壁と、それに伴って順次組込まれた上記
型枠兼反力受の外周側との間の、コンクリートの如き充
填物が圧送される空間に、拡開可能な拡開部を有する複
数の補強材を上記ライニング支圧部に形成された孔を介
して上記空間部分に位置せしめ、かつその拡開部を広げ
、隣接する補強材相互を略筒状をなす補強材として掘進
作業を行うようにしたから、（イ）従前のように、いち
いち鉄筋を組み立てる必要がないので、その分作業時間
の短縮ができる。

（ロ）ライニングのまだ固まらないコンクリート部は、
常に密閉された状態なため、前サイクルのコンクリート
が固まっていなくても次のサイクルの作業に移ることが
できるので、ライニングの速度が速くなる。

（ハ）以上から工期の短縮が行えるので経済的となる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のシールド機の概略側断面
図、第２図は本発明に用いられる鉄筋の一例の斜視図、
第３図（イ）〜（ハ）は同上の鉄筋の各種変形例、第４
図（イ）〜（ハ）は掘進の工程説明図、第５図（イ）〜
（ハ）は補強材の動作説明図、第６図はコンクリートの
如き充填物によって形成された構造物内に補強材が設け
られた状態を示す説明図、第７図（イ）はライニング支
圧部、型枠兼反力受をシールド隔壁後方から坑内側に向
がって児た説明図、（ロ）はライニング支圧部の孔の配
列が異なる同上の説明図、第８図（イ）、（ロ）は本発
明の第２実施例、第９図（イ）はトンネルに発生する曲
げ応力の説明図、（ロ）は補強材の形状の他の例、第１
０図はライニング支圧部の取付位置の他の態様例、第１
１図ないし第１３図はそれぞれ従来例である。１・・・・シールド筒、１０・・・・ライニング支圧部
、１０ａ・・・・孔、１１・・・・補強材第６図第７図（イ）（ロ）の【ロ手続補正書ｍ発）昭和６２年　８月２７日特許庁長官　小　川　邦　夫　殿　　　　９へ１、事件
の表示昭和６２年　特　許　願　第１４６６６１号２、発明の
名称シールド工法およびシールド機３、補正をする者事件との関係　特許出願人名　　称　　　大豊建設株式会社４、代　　理　　人　　〒１６０住　　所　　　東京都新宿区西新宿７丁目１０番１３号
エナミビル５階明細書の「特許請求の範囲」および［発明の詳細な説６
、補正の内容（１）明細書の特許請求の範囲を別紙のとおりに補正す
る。（２）同書第５頁第１１行目、第１９行目の「掘進」を
「前進」と訂正する。（３）同書第７頁第７行目の「進行によって」を「前方
に向がって進んで」と訂正する。（４）同書第５頁第１１目の１シールド掘進」を「シー
ルドの前進」と訂正する。別　　　紙特許請求の範囲（１）シールド筒後部内に設けられたライニング支圧部
の内側に型枠兼反力受を設置し、シールド販進に伴い形
成された坑壁とそれに伴い順次組込まれた上記型枠兼反
力受の外周側との間の空間に拡開可能な拡開部を有する
複数の補強材を上記ライニング支圧部に形成された適数
の孔を介して上記空間部に位置せしめ、同時に上記空間
にコンクリ−ｈの如き充填物を充填して、シールド機を
前進せしめることを特徴としたシールド工法。（２）シールド筒の後部に設けられたライニング支圧部
の内側に設置された型枠兼反力受の外周と掘進によって
形成された坑壁の間の空間に充填物を充填する手段と、
上記ライニング支圧部に形成された適数の孔を介して拡
開可能な拡開部を有する複数の補強材を上記空間内に設
置する手段とを備えたことを特徴とするシールド機。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）シールド筒後部内に設けられたライニング支圧部
の内側に型枠兼反力受を設置し、シールド掘進に伴い形
成された坑壁とそれに伴い順次組込まれた上記型枠兼反
力受の外周側との間の空間に拡開可能な拡開部を有する
複数の補強材を上記ライニング支圧部に形成された適数
の孔を介して上記空間部に位置せしめ、同時に上記空間
にコンクリートの如き充填物を充填して、シールド機を
前進せしめることを特徴としたシールド工法。
（２）シールド筒の後部に設けられたライニング支圧部
の内側に設置された型枠兼反力受の外周と掘進によつて
形成された坑壁の間の空間に充填物を充填する手段と、
上記ライニング支圧部に形成された適数の孔を介して拡
開可能な拡開部を有する複数の補強材を上記空間内に設
置する手段とを備えたことを特徴とするシールド機。