JPH02101295A - シールド及び該シールドを用いた覆工の構築方法 - 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、Ｔ！Ａ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」とは。

「コンクリート」又は「モルタル」の意である。

以下同様。）により覆工を構築することの出来るシール
ド及び該シールドを用いた覆工の構築方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 従来、シールド掘削機等のシールドにより掘削されたト
ンネルの覆工を構築する際には、円環状のコンクリート
・モルタルを数個に分割した形状のセグメントをトンネ
ル径に応じて何種類も製造しなければならなかったが、
その不都合を解消するため、最近、シールド掘削機等に
より掘削されたトンネルの覆工を現場打ちコンクリート
・モルタルで構築するための種々の提案がなされている
。例えば、特開昭６３−１５６１９８や特開昭６３−１
５６１９９に開示されているように、円筒状の外殻とプ
レスリングから構成され、テールボイドを有効に充填し
得るシールド掘削機もその一つである。

（Ｃ）１発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は、プレスリングに相当する分シールドの機長が長くな
らざるを得す１曲線施工が困難であった。また、コンク
リート打設とシールド掘進を同時に行なうことが出来ず
１作業時間が長いという欠点を有していた。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、曲線施工が可能
で、作業時間も短くて済むシールド及び該シールドを用
いた覆工の構築方法を提供することを目的とする。

（ｄ）１問題点を解決するための手段 即ち１本発明の内、シールドの発明は、前シールド（２
）の本体（２ｃ）と後シールド（５°）の本体（５ｄ）
を相対的に移動自在に設けると共に、それ等本体（２ｃ
、５ｄ）間に、加圧ジヤツキ（９）を該前シールド（２
）の本体（２Ｃ）と該後シールド（５）の本体（５ｄ）
を接続する形で設け、前記前シールド（２）の本体（２
ｃ）と前記後シールド（５）の本体（５ｄ）の接続部（
１７）に、可撓性を有するシール部材（２ｂ）を地山（
１９）と機内空間（１６）を遮断する形で設け、前記後
シールド（５）に、前記後シールド（５）の本体（５ｄ
）と一体に形成されたプレスリング部（５ｆ）を形成し
、該プレスリング部（５ｆ）に、コンクリート供給手段
（５ａ）を、その供給方向をシールド掘進方向に設け、
更に前記プレスリング部（５ｆ）の内側に、型枠支持部
材（１１）をシールド掘進方向に移動自在に設け、該型
枠支持部材（１１）と前記前シールド（２）の本体（２
ｃ）との間に１ｗＩ進用ジヤツキ（６）を設けて構成さ
れる。

また１本発明の内、該シールドを用いた覆工の構築方法
の発明は、シールド（１）を用いて覆工（２０）を構築
する際には、掘進用ジヤツキ（６）を駆動して型枠支持
部材（１１）を掘進方向に移動させて、該型枠支持部材
（１１）に型枠（１３）を設置し、該型枠（１３）とプ
レスリング部（５ｆ）の間に形成された１次コンクリー
ト打設空間（２３）にコンクリート・モルタル（２１）
を打設し、次いで前記掘進用ジヤツキ（６）を駆動して
、前シールド（２）及び後シールド（５）の本体（５ｄ
）を掘進方向に移動させると同時に、前記１次コンクリ
ート打設空間（２３）と地山（１９）の間に形成された
２次コンクリート打設空間（２６）に、コンクリート・
モルタル（２１）をコンクリート供給手段（５ａ）を介
して注入し、更に加圧ジヤツキ（９）を駆動して。

前記後シールド（５）の本体（５ｄ）を前記前シールド
（２）に引き寄せると同時に、該引き寄せ動作に伴って
生じた、前記１次コンクリート打設空間（２３）と他山
（１９）の間の空間（３１）に、コンクリート・モルタ
ル（２１）を前記コンクリート供給手段（５ａ）を介し
て注入し、次いで前記プレスリング部（５ｆ）を、該注
入された未硬化のコンクリート・モルタル（２１）を押
圧する形で移動させるようにして構成される。また、掘
進用ジヤツキ（６）を駆動して、前シールド（２）及び
後シールド（５）の本体（５ｄ）を掘進方向に移動させ
る際に、該前シールド（２）を該後シールド（５）の本
体（５ｄ）に対して傾けた状態で行なうようにして構成
してもよい。

なお、括弧内の番号等は１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）、
作用」の欄についても同様である。

（０）０作用 上記した構成により１本発明は、後シールド（５）の本
体（５ｄ）と一体に形成されたプレスリング部（５ｆ）
により、シールド（１）の掘進と同時にコンクリート打
設が行なわれるように作用する。

（ｆ）、実施例 以下、図面に基づき１本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明によるシールド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図は本発
明によるシールドを構成する前後シールドの各本体の接
続部の拡大図、第４図乃至第９図は本発明によるシール
ドを用い、て覆工を構築する際の一例を示す工程図であ
る。

本発明によるシールド１は、第１図に示すように、前シ
ールド２及び後シールド５から構成されている。前シー
ルド２は円筒状に形成された本体２ｃを有しており１本
体２Ｃの前面、即ち第１図左側面にはカッター３が回転
自在に支持されている。カッター３は１本体２Ｃ内部の
空間を図中左右方向に遮断する形で設けられた隔壁２ａ
に設けられた駆動モーター３ａと接続している。また、
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１本体２Ｃに沿った形で円環状に配列
設置されており、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いる。ラム６ａ
の先端には円環状に形成されたゲージリング１１がピン
継手７を介して装；ｎされている。

更に、隔壁２ａには加圧ジヤツキ９が本体２Ｃに沿った
形で円環状に複数個配置されており、加圧ジヤツキ９に
はラム９ａが矢印Ａ、Ｂ方向に突出後退自在に設けられ
ている。また、本体２ｃの第１図右側の後端部及び後述
する後シールド５の本体５ｄの第１図左側の前端部から
構成される接続部１７は、第１図及び第３図に示すよう
に、薄く円環状に形成されたシール部２ｄを有しており
、シール部２ｄの内周面にはゴム等の可撓性材料からな
るシール部材２ｂ、２ｂが全周に互って環状に装着され
ている。なお、シール部２ｄの矢印Ａ、Ｂ方向の長さＬ
３は、ラム９ａの最大ストローク長よりやや長く形成さ
れている。

前シールド２の後方、即ち第１図右側には。

本体２ｃと同径の円筒状に形成された本体５ｄを有する
後シールド５が接続設置されており１本体５ｄの内側に
は、第４図に示すように、本体５ｄと一体に形成された
厚さＴ１なるプレスリング部５ｆが形成されている。プ
レスリング部５ｆの矢印Ａ、Ｂ方向の長さＬ５は、後述
の型枠１３の矢印Ａ、Ｂ方向の１リング分の長さとラム
９ａの最大ストローク長を加え合わせた長さより長く形
成されている。プレスリング部５ｆには、第１図及び第
２図に示すように、複数のコンクリート供給路５ａが、
その供給方向を矢印Ａ、Ｂ方向に平行に貫通穿設されて
おり、コンクリート供給路５ａの一端は、プレスリング
部５ｆの側面、即ちプレス而５ｅに開口し、他端にはコ
ンクリート供給ホース３０が接続されている。また、プ
レスリング部５ｆの内側には、前記ゲージリング１１が
プレスリング部５ｆの内周面５ｃに接する形で矢印Ａ、
Ｂ方向に摺動自在に設けられている。更に、ゲージリン
グ１１には円環状に組立られた型枠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、後シールド５の本体５ｄの第１図左方にはフラン
ジ５ｊが環状に形成されており、フランジ５ｊはピン継
手１０を介して前記加圧ジヤツキ９のラム９ａに接続さ
れている。更に１本体５ｄの第１図左側の前端部には、
第１図及び第３図に示すように、本体５ｄの外径よりや
や小さい外径を有する形で同心円筒状に形成されたシー
ル部５ｈが形成されており、シール部５ｈの外周面は前
記シール部材２ｂに接している。なお、シール部５ｈの
矢印Ａ、Ｂ方向の長さＬ４は、前記シール部２ｄの長さ
Ｌ３と同程度に形成されている。

シールド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、駆動モーター３ａを駆動して
カッター３を回転させると共に。

掘進用ジヤツキ６のラム６ａを第１図左右方向に突出さ
せて、隔壁２ａを介してカッター３を切羽２２方向、即
ち矢印入方向に抑圧する。すると、その押圧力により、
切羽２２と回転するカッター３は所定の接触圧力で接し
、切羽２２はカッター３により掘削されると同時に、前
後シールド２．５は矢印入方向に推進してトンネル１５
がシールド１の後方、即ち図中右方に形成されていく。

こうして、トンネル１５が形成されていくにつれ、掘削
された地山上９の崩壊を防止するために覆工２０を構築
する必要があるが、この覆工２０の構築は以下の手順で
行なわれる。即ち、シールド１が型枠１３の１リング分
の長さＬｌだけ矢印へ方伺に掘進した状態では、掘進用
ジヤツキ６のラム６ａは、第４図に示すように、矢印Ｂ
方向にほぼ突出し切った状態となっており、加圧ジヤツ
キ９のラム９ａは、掘進鹸と同じく矢印Ｂ方向にほぼ突
出し切ったままとなっている。

この状態で、第５図に示すように、ラム６ａを矢印入方
向に距ＩＩＬＩだけ後退させる。すると。

直前に打設されたコンクリート・モルタル２１の打ち継
ぎ面２９Ａ及び型枠１３Ａからゲージリング】１が離れ
て矢印入方向に移動し、打ち継ぎ面２９Ａ及び型枠１３
Ａとゲージリング１１との間に距、ＩＬｌなる空間が形
成される。そこで、該空間部分に１図中想像線で示すよ
うに、パンチプレートや鉄筋等からなる補強部材１２を
設置し、更に型枠１３Ａに接する形で型枠１３Ｂを組立
設置し、該型枠１３Ｂ、ゲージリンク１１、プレスリン
グ部５ｆ及び打ち継ぎ面２９Ａの間に１次コンクリート
打設空間２３を形成する。

この状態で、第６図に示すように、型枠１３Ｂ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１次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。

次に、カッター３を駆動すると共に、第７図に示すよう
に、掘進用ジヤツキ６を駆動して、ラム６ａを矢印Ｂ方
向に突出させ、トンネル１５の掘進を開始する。この際
、ラム６ａはビン継手７、ゲージリング１１を介して型
枠１３がら反力を取る形となり、これにより前シールド
２は矢印Ａ方向に掘進する。前シールド２が矢印入方向
に掘進すると、加圧ジヤツキ９を介して接続されている
後シールド５も前シールド２と共に矢印Ａ方向に掘進を
開始し、その結果、後シールド５のプレスリング部５ｆ
の通過した後には円環状の２次コンクリート打設空間２
６が形成される。そこで１前後シールド２，５の掘進と
同時に、コンクリートモルタル２１をコンクリート供給
ホース３０からコンクリ−１−供給路５ａを介して吐出
口５１から２次コンクリート打設空間２６中に注入し、
２次コンクリート打設空間２６をコンクリート・モルタ
ル２１で充填する。こうして、１リングに相当する距Ｉ
ＪＬＩだけ掘進したところで、掘進用ジヤツキ６を介し
た掘進を停止する。

次に、この状態で、第８図に示すように、加圧ジヤツキ
９を駆動してラム９ａを矢印入方向に距ＭＬ２だけ後退
させる。すると、ラム９ａに接続された後シールド５の
本体５ｄも矢印Ａ方向に距１％ｉＬ２だけ移動するので
、２次コンクリート打設空間２６に打設されたコンクリ
ート・モルタル２１の第１図左側に空間３１が形成され
る。そこで、コンクリート・モルタル２１を、２次コン
クリート打設空間２６中への注入と同様の手順で、該空
間３１にも注入、充填する。なお、この際。

掘進用ジヤツキ６のラム６ａの突出（即ち、トンネル１
５の掘進動作）と加圧ジヤツキ９のラム９ａの後退（即
ち、後シールド５の前シールド２への引き寄せ動作）を
同時に行なって１作業時間を短縮することも可能である
。

こうして、距ｆｉＬ１＋Ｌ２に亙る２次コンクリート打
設空間２６へのコンクリ−１・・モルタル２１の打設、
充填が完了したところで、第９図に示すように、加圧ジ
ヤツキ９を駆動してラム９ａを矢印Ｂ方向に距離Ｌ２だ
け突出させる。すると。

ピン継手１０を介して後シールド５の本体５ｄが矢印Ｂ
方向に距ＭＬ２だけ移動して、プレスリング部５ｆのプ
レス面５ｅが２次コンクリート打設空間２６に打設され
たコンクリート・モルタル２１を図中右側に押圧する。

ここで、２次コンクリート打設空間２６へのコンクリ−
１−・モルタル２１の打設からラム９ａの矢印Ｂ方向へ
の突出までは短時間で行なわれるので、２次コンクリー
ト打設空間２６に打設されたコンクリート・モルタル２
１は硬化していない。従って、プレスリング部５ｆによ
り第９図右側に押圧された未硬化のコンクリート・モル
タル２１は、図中右側へ流動する。

すると、先程の２次コンクリート打設空間２６へのコン
クリート・モルタル２１の打設時には充填し切れなかっ
た、コンクリート・モルタル２１と地山１９の間に形成
されたテールボイド２７がコンクリート・モルタル２１
で充填される。なお、コンクリート供給路５ａの吐出口
５１は、プレスリング部５ｆのプレス面５ｅに円環状に
複数個配置されているので、コンクリート・モルタル２
１が２次コンクリート打設空間２６の全体に亙って均一
に充填され、かつ円環状のプレスリング部５ｆの側面全
面がプレス面５ｅとなっているので、均一に充填された
コンクリート・モルタル２１をプレスリング部５ｆの全
周に亙り均一な圧力で抑圧することが出来、従ってテー
ルボイド２７の充填動作は本体５ｄ全周に互り均一で良
好な状態で行なわれる。

なお、以上の作業工程において、加圧ジヤツキ９のラム
９ａの矢印Ａ、Ｂ方向の突出後退動作に伴って、前後シ
ールド２．５の本体２ｃ、５ｄは突出後退量Ｌ２だけ離
れたり近づいたりするが、本体２ｃ、５ｄの接続部１７
は最大限離れたときでも、第３図に示すように、本体２
ｃに装着されたシール部材２ｂ、２ｂにより、地山１９
と本体２ｃ、５ｄ内の機内空間１６は遮断されているの
で、地山１９の土砂等が、接続部１７から機内空間１６
に侵入することはない。

こうして、シールド１が１リング分掘進すると、掘進用
ジヤツキ６のラム６ａは、第４図に示すように、矢印Ｂ
方向に突出した形となり、１リング分の覆工２０の構築
が完了する。なお、１リング分の覆工２ｏが構築される
と１次の１リング分の覆工２０を構築するため、既に述
べたように、掘進用ジヤツキ６のラムＧ　ａを、第５図
に示すように、矢印入方向に後退させて、ゲージリンク
１１を矢印Ａ方向に移動させるが、この際には、ゲージ
リング１１と接触している部分のコンクリート・モルタ
ル２１は、円環状に十分に固化しているので、打ち継ぎ
面２９Ａは崩壊することなく自立し、その後の補強部材
１２の設置作業も円滑に行なわれる。

こうして、シールド１が１リング分ずつ掘進とコンクリ
ート・モルタル２１の打設を並行して行なっていくうち
に、何らかの理由で曲線施工を行なう場合には、前シー
ルド２を後シールド５に対して所定の向きに傾けて、上
述の手順と同様にしてシールド掘進とコンクリート・モ
ルタル打設の並行作業を行ない、１リング分の覆工２０
を構築した後、更に前シールド２を後シールド５に対し
て所定の向きに傾けて、同様にシールド掘進とコンクリ
ート・モルタル打設の並行作業を行ない。

次の１リング分の覆工２０を構築し、必要なだけ同じ作
業を繰り返すことにより、所望の曲線円筒状の覆工２０
を構築することが出来る。この際、前後シールド２，５
の本体２ｃ、５ｄは接続部１７で折れ曲がるが、接続部
１７のシール部材２ｂ、２ｂが可撓性を有しており、か
つ加圧ジヤツキ９のラム９ａ及び掘進用ジヤツキ６のラ
ム６ａが各々フランジ５ｊ及びゲージリング１１とピン
接合しているので、機内空間１６と地山１９の遮断状態
を保ちながら無理のない曲線施工を行なうことが可能と
なる。

以上のように覆工２０を構築していくと、コンクリート
・モルタル２１の打ち継ぎ面２９は。

第１図に示すように、階段状に形成されることとなる。

（ｇ）８発明の効果 以上、説明したように本発明は、前シールド２の本体２
ｃと後シールド５の本体５ｄを相対的に移動自在に設け
ると共に、それ等本体２Ｇ、５ｄ間に、加圧ジヤツキ９
を該前シールド２の本体２ｃと該後シールド５の本体５
ｄを接続する形で設け、前記前シールド２の本体２Ｃと
前記後シールド５の本体５ｄの接続部１７に、可撓性を
有するシール部材２ｂを地山１９と機内空間１６を遮断
する形で設け、前記後シールド５に、前記後シールド５
の本体５ｄと一体に形成されたプレスリング部５ｆを形
成し、該プレスリング部５ｆに、コンクリート供給路５
８等のコンクリート供給手段を、その供給方向を矢印Ａ
、Ｂ方向等のシールド掘進方向に設け、更に前記プレス
リング部５ｆの内側に、ゲージリング１１等の型枠支持
部材をシールド掘進方向に移動自在に設け、該型枠支持
部材と前Ｅ己前シールド２の本体２ｃとの間に、掘進用
ジヤツキ６を設けて構成したので、テールボイド２７が
、プレスリング部５ｆにより有効にコンクリート・モル
タル２１で充填され、地盤沈下を誘発しない信頼性の高
いトンネル覆工２０の構築が可能となる。

また、後シールド５のプレスリング部５ｆは本体５ｄと
一体に形成されており、シールド１は、従来のシールド
掘削機等にみられた、外殻とプレスリング間等の摺動部
分を有しないので、シールド１の製作にあたって精密な
加工精度を必要とせず、容易に製作可能である。

また、シールド１を用いて覆工２０を構築する際には、
掘進用ジヤツキ６を駆動してゲージリング１１等の型枠
支持部材を掘進方向に移動させて、該型枠支持部材に型
枠１３を設置し、該型枠１３とプレスリング部５ｆの間
に形成された１次コンクリート打設空間２３にコンクリ
ート・モルタル２１を打設し、次いで前記掘進用ジヤツ
キ６を駆動して、前シールド２及び後シールド５の本体
５ｄを掘進方向に移動させると同時に、前記１次コンク
リート打設空間２３と地山１９の間に形成された２次コ
ンクリート打設空間２６に、コンクリート・モルタル２
１をコンクリフト供給路５ａ等のコンクリート供給手段
を介して注入し、更に加圧ジヤツキ９を駆動して、前記
後シールド５の本体５ｄを前記前シールド２に引き寄せ
ると同時に、該引き寄せ動作に伴って生じた、前記１次
コンクリート打設空間２３と地山１９の間の空間３１に
、コンクリート・モルタル２１を前記コンクリート供給
手段を介して注入し、次いで前記プレスリング部５ｆを
、該注入された未硬化のコンクリート・モルタル２１を
押圧する形で移動させるようにして構成したので、コン
クリート・モルタル２１の打設とシールド掘進の並行作
業が可能となり５作業時間か短縮される。また、覆工２
０におけるコンクリート・モルタル２１の打ち継ぎ面２
９を階段状に形成することが出来るので、止水効果の大
きいトンネル１５の構築が可能となる。

また、掘進用ジヤツキ６を駆動して、前シールド２及び
後シールド５の本体５ｄを掘進方向に移動させる際に、
該前シールド２を該後シールド５の本体５ｄに対して傾
けた状態で行なうようにして構成すると、シールド１は
、地山１９と機内空間１６を遮断した状態のまま接続部
１７で折れ曲がり、曲線施工が可能となり、シールド１
の適用範囲が拡大する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシールド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図は本発
明によるシールドを構成する前後シールドの各本体の接
続部の拡大図、第４図乃至第９図は本発明によるシール
ド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 ２・・・・・・前シールド ２ｂ・・・・・・シール部材 ２ｃ・・・・・・本体 ５・・・・・後シールド ５ａ・・・・・・コンクリート供給手段（コンクリ−１
−供給路） ５ｄ・・・・・・本体 ５ｆ・・・・・・プレスリング部 ６・・・・・・掘進用ジヤツキ ９・・・・・・加圧ジヤツキ １１・・・・・・型枠支持部材（ゲージリンク）１３・
・・・・型枠 １Ｇ・・・・・・機内空間 １７・・・・・・接続部 １９・・・・・・地山 ２０・・・・・・覆工 １・・・・・コンクリート・モルタル ３・・・・・１次コンクリート打設空間６・・・　２次
コンクリート打設空間 １・・・・・・空間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）、筒状に形成された本体を有する前シールド及び
   筒状に形成された本体を有する後シールドから構成され
   るシールドにおいて、 前シールドの本体と後シールドの本体を相対的に移動自
   在に設けると共に、 それ等本体間に、加圧ジャッキを該前シールドの本体と
   該後シールドの本体を接続する形で設け、 前記前シールドの本体と前記後シールドの本体の接続部
   に、可撓性を有するシール部材を地山と機内空間を遮断
   する形で設け、 前記後シールドに、前記後シールドの本体と一体に形成
   されたプレスリング部を形成し、該プレスリング部に、
   コンクリート供給手段を、その供給方向をシールド掘進
   方向に設け、更に前記プレスリング部の内側に、型枠支
   持部材をシールド掘進方向に移動自在に設け、該型枠支
   持部材と前記前シールドの本体との間に、掘進用ジャッ
   キを設けて構成したシールド。
2. （２）、特許請求の範囲第１項記載のシールドを用いて
   覆工を構築する際には、 掘進用ジャッキを駆動して型枠支持部材を掘進方向に移
   動させて、該型枠支持部材に型枠を設置し、 該型枠とプレスリング部の間に形成された１次コンクリ
   ート打設空間にコンクリート・モルタルを打設し、 次いで前記掘進用ジャッキを駆動して、前シールド及び
   後シールドの本体を掘進方向に移動させると同時に、 前記１次コンクリート打設空間と地山の間に形成された
   ２次コンクリート打設空間に、コンクリート・モルタル
   をコンクリート供給手段を介して注入し、 更に加圧ジャッキを駆動して、前記後シールドの本体を
   前記前シールドに引き寄せると同時に、 該引き寄せ動作に伴って生じた、前記１次コンクリート
   打設空間と地山の間の空間に、コンクリート・モルタル
   を前記コンクリート供給手段を介して注入し、 次いで前記プレスリング部を、該注入された未硬化のコ
   ンクリート・モルタルを押圧する形で移動させるように
   して構成した該シールドを用いた覆工の構築方法。
3. （３）、掘進用ジャッキを駆動して、前シールド及び後
   シールドの本体を掘進方向に移動させる際に、該前シー
   ルドを該後シールドの本体に対して傾けた状態で行なう
   ようにして構成した特許請求の範囲第２項記載の該シー
   ルドを用いた覆工の構築方法。