JPH02178493A - シールド掘削機 - 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、地下水の坑内への浸入及び覆工構築部材の妻
部の崩壊を防止してトンネル覆工を構築することが出来
るシールド掘削機に関する。

（ｂ）６従来の技術 第１４図乃至第１６図は従来のシールド工法におけるコ
ンクリート打設の方法を示す工程図である。

従来、現場打ちコンクリートを用いてシールド掘削機に
より掘削したトンネルに覆工を構築する際には、例えば
特開昭６２−０１９４３９９に開示されているように、
コンクリート打設工程において、第１４図に示すように
、まずゲージリング１１を矢印Ａ方向に型枠１３Ｂの１
リング分の長さＬｌだけ移動させた後、型枠１３Ｂ等を
設置して、プレスリング７と型枠１３Ｂの間に円筒状の
一次コンクリート打設空間３１を形成する１次に、この
−次コンクリート打設空間３１に、型枠１３Ｂに接続さ
れたコンクリート供給管等から一次コンクリート２１Ｂ
を打設する。

−次コンクリート２１Ｂの打設が終了したところで、第
１５図に示すように、プレスリング７を矢印入方向に移
動させつつ１Ｍ移動に伴なって生じる二次コンクリート
打設空間２３内に供給ホース３０からプレスリング７の
吐出管１ｏを介して二次コンクリート２１Ｄを打設する
。その後。

第１６図に示すように、シールド掘削機１の外殻２を矢
印Ａ方向に移動させて掘削動作を行なうと共に、該移動
に伴なって生じるテールボイド２７に先程打設した二次
コンクリート２１Ｄを充填すへく、プレスリング７を矢
印Ｂ方向に移動させて該二次コンクリート２１Ｄを押圧
する。テールボイド２７への充填動作が終了したところ
で、１リング分のトンネル覆工２０の構築が完了する。

（Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は、−次コンクリート打設工程において、第１４図に示
すように、ゲージリング１１が直前に打設された一次コ
ンクリート２１Ａ及び型枠１３Ａから離れる際に、特に
滞水地盤において、地下水３５がシールド掘削機１の外
殻２及びプレスリング７と一次及び二次コンクリート２
１Ａ、２１Ｃとの接触面に沿って坑内に流入する恐れが
ある。また、−次コンクリート２１Ａの硬化が不十分な
場合には、地山１９からの水圧や土庄に耐え切れず一次
コンクリート２．ＬＡの妻部２１ａが崩壊する危険性が
ある。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、プレスリングの
内側に円筒状の止水リングを設けることにより、地下水
の坑内への浸入及び−次コンクリートの妻部の崩壊を防
止してトンネル覆工を構築することが出来るシールド掘
削機を提供することを目的とする。

（ｄ）６問題点を解決するための手段 即ち１本発明は、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内
側に止水リング（９）を設け、前記外ｆａ（２）と止水
リング（９）の間にシリンダー（２ｃ）を形成し、該シ
リンダー（２Ｃ）内にプレスリング（７）を前記外殻（
２）の掘進方向に移動駆動自在に設け、前記止水リング
（９）の内側に型枠支持部材（１１）を前記外殻（２）
に対して移動駆動自在に設け、該型枠支持部材（１１）
と前記外殻（２）の間に掘進用ジャッキ（６）を設けて
構成される。

また、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内側に止水リ
ング（９）を設け、前記外殻（２）と止水リング（９）
の間にシリンダー（２Ｃ）を形成し、該シリンダー（２
ｃ）内にプレスリング（７）を前記外殻（２）の掘進方
向に移動駆動自在に設け、前記止水リング（９）の内側
に型枠支持部材（１１）を前記外殻（２）に対して移動
駆動自在に設け、該型枠支持部材（１１）と前記外殻（
２）の間に掘進用ジャッキ（６）を設け、更に前記型枠
支持部材（１１）の外殻（２）後方側に抑圧リング（５
）を、該型枠支持部材（１１）に対して前記掘進方向に
移動駆動自在に設けて構成される。

なお、括弧内の番号等は、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１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。

（ｅ）０作用 上記した構成により１本発明は、止水リング（９）によ
り地下水（３５）の流入経路が長くなるように作用する
。

（ｆ）、実施例 以下１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図は第１図に示すシー
ルド掘削機のジャッキ部分の拡大図、 第５図乃至第１３図は本発明によるシールド掘削機を用
いた覆工構築方法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ー３が回転自在に支持されている。

カッター３は、外殻２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と接続しており、更に隔壁２ａには掘進用ジャッキ
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。掘進用ジャッ
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、第２図及び第４
図に示すように、円筒状に形成された止水リング９が、
外殻２に対して同心円状に設けられている。止水リング
９は、第４図に示すように、その後端部９ａを外殻２の
後端部２ｂに一致させた形で、前端のフランジ９ｂを介
して外殻２に固定されており、外殻２と止水リング９と
の間には円筒状のシリンダー２０が形成されている。シ
リンダー２ｃには円筒状に形成されたプレスリング７が
、外殻２内面及び止水リング９と接する形で矢印Ａ、Ｂ
方向に摺動自在に設けられており、プレスリング７には
、第１図及び第２図に示すように、所定の間隔でプレス
リングジャッキ７ｂが外殻２に沿った形で円環状に複数
個配置されている。更にそれ等プレスリングジャッキ７
ｂの間には、第２図及び第４図に示すように。

複数の吐出管１０が先端の吐出口１０ａをプレスリング
７の側面７ａ、即ちシールド掘削機１の後方に向けた形
で設けられている。更に、吐出管１０には、第１図に示
すように、供給ホース３０が接続されている。

ところで、掘進用ジャッキ６のラム６ａの先端には１円
環状に形成されたゲージリング１１が止水リング９内面
と接する形で装着されており。

ゲージリング１１には、第４図に示すように、係合溝１
１ａ、ｌｌａがゲージリング１１の全周に亙って環状に
穿設形成されている。また、ゲージリング１１には、第
２図及び第３図に示すように。

円環状に組立てられた型枠１３が第１図左右方向に接続
された形で設けられており、型枠１３にはその全面に亙
り多数の水抜き穴（図示せず）が貫通穿設されている。

また、ゲージリング１１には、第４図に示すように、所
定の間隔で油圧ジャッキ１７がゲージリング１１の円周
に沿った形で円環状に複数個配置されており、油圧ジャ
ッキ１７のラム１７ａの先端には、押圧リング５が矢印
Ａ、Ｂ方向に移動旺動自在に支持されている。押圧リン
グ５はゲージリング１１と略々同じ外径を有し１．型枠
１３と略々同じ内径を有する形に円板状に形成されてい
る。

シールド掘削機１等は、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、掘進用ジャッ
キ６のラム６ａを第１図左右方向に突出させて、隔壁２
ａ及び外殻２を介してカッター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、切
羽１６と回転するカッター３は所定の接触圧力で接し、
切羽１６はカッター３により掘削されると同時に、外殻
２は矢印入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１９の崩壊を防止するためにトンネル覆工２
０を構築する必要があるが、このトンネル覆工２０の構
築は以下の手順で行なわれる。即ち、シールド掘削機１
が、型枠１３の１リング分の長さＬｌだけ矢印へ方向に
掘進した状態では、掘進用ジャッキ６のラム６ａは、第
５図に示すように、矢印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及び押圧リング５も同方向に
移動した状態となっている。

この状態で、第６図に示すように、油圧ジャッキ１７を
駆動して押圧リング５を矢印Ａ方向に移動させると共に
、掘進用ジャッキ６のラム６ａを矢印Ａ方向に距離Ｌ１
だけ後退させる。すると。

直前に打設されたコンクリート２１Ａの妻部２１ａ及び
型枠１３Ａからゲージリング１１が押圧リング５と共に
離れて矢印Ａ方向に摺動し、妻部２１ａ及び型枠１３Ａ
と押圧リング５及びゲージリング１１との間に円筒状の
空間が形成される。そこで、該空間に１図中想像線で示
すように、鉄筋等からなる補強部材１２．１２を係合ｉ
ｉ＋ｌ　１１　ａ、１１ａを介して設置し、更に型枠１
３Ａに接する形で型枠１３Ｂを組立て設置し、該型枠１
３Ｂ、押圧リング５、止水リング９及びコンクリート２
１Ａの妻部２１ａの間に円筒状のコンクリート打設空間
３１を形成する。

この状態で、第７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
よりコンクリート打設空間３１にコンクリート２１Ｂを
打設する。コンクリート打設空間３１へのコンクリート
２１Ｂの打設が終了した後、直ちに油圧ジャッキ１７を
駆動して。

押圧リング５を矢印Ｂ方向に移動させる。すると、それ
までゲージリング１１に当接していた抑圧リング５が、
第８図に示すように、矢印Ｂ方向に摺動し、打設された
ばかりで未だ流動性を失なっていないコンクリート２１
Ｂを同方向に押圧する。

すると、該コンクリート２１Ｂは、止水リング９、型枠
１３Ａ、１３Ｂ及び直前に打設して既に硬化しているコ
ンクリート２１Ａに囲まれているので、圧縮されること
になり、その結果該コンクリート２１Ｂに含まれる余剰
水分が絞り出される。絞り出された水分は型枠１３Ｂの
多数の水抜き穴を介して外部に排出され、コンクリート
２１Ｂは、この脱水動作により水セメント比が適正に低
下して、早期に強度を発現する。この際、油圧ジャッキ
１７は、既に述べたように、止水リング９に沿った形で
円環状に複数個配置されているので、該抑圧動作はコン
クリート２１Ｂの全周に互って均一に行なわれ、従って
脱水動作は均一かつ円滑に行なわ九る。

こうして、所定の水分が排出され、高品質のコンクリー
ト２１Ｂが形成されたところで、油圧ジャッキ１７の駆
動を停止する。すると、押圧リング５の矢印Ｂ方向への
摺動が停止する。

こうして、押圧リング５が矢印Ｂ方向へ所定距離Ｌ４だ
け移動したところで、第９図に示すように、プレスリン
グジャッキ７ｂを駆動してプレスリング７を矢印Ａ方向
に徐々に後退させる。すると、プレスリング７の通過し
た後のシリンダー２ｃ内に、第１０図に示すように、供
給ホース３０から、セメントベントナイトモルタル等の
流動性止水部材２２を吐出管１０を介して注入し、シリ
ンダー２Ｃ内を流動性止水部材２２で充填する。

なお、ここで使用する流動性上水部材２２は、加圧状態
下でも１リング分のトンネル覆工２０の構築時間（通常
、４時間程度）より長時間流動性を持続し得るものであ
る。プレスリング７が矢印へ方向に移動して、第１１図
に示すように、側面７ａがケージリング１１の型枠支持
位置とほぼ一致したところで、第１２図に示すように、
掘進用ジャッキ６のラム６ａを矢印Ｂ方向に突出遇区動
させると共に、カッター３を回転させて掘削動作を開始
する。

すると、既に述へたように、外殻２か止水リング９と共
に矢印へ方向に移動を開始し、外殻２及び止水リング９
が移動した後には、打設された流動性止水部材２２と地
山１９との間及び該流動性止水部材２２とコンクリート
打設空間３１内のコンクリ−）−２１Ａ、２１Ｂとの間
にテールボイド２７Ａ、２７Ｂが各々形成される。そこ
で、外殻２が矢印へ方向に移動するにつれてプレスリン
グジャッキ７ｂ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矢印Ｂ方向に徐々に移動させる。す
ると、先程シリンダー２ｃ内に打設された未硬化の流動
性止水部材２２は、プレスリング７に押圧されて、シリ
ンダー２０の内壁や地山１９の掘削面等に密着する形で
流動し、テールボイド２７Ａ、２７Ｂを隙間なく充填す
る。こうして、外殻２及び止水リング９の矢印Ａ方向へ
の移動につれて、プレスリング７を矢印Ｂ方向に移動さ
せていくと、外殻２及び止水リング９の移動の結果発生
するテールボイド２７Ａ、２７Ｂは、効果的に充填され
ていく。なお、この際のプレスリング７の矢印Ｂ方向の
加圧力は、地山１９の土圧及び水圧に抗し得る圧力で常
時加圧し、止水部材２２中に地下水等が侵入してこない
ようにする。

この際、プレスリング７は円筒状に形成されているので
、流動性止水部材２２はリング全周に互り均一に加圧さ
れ、しかも流動性止水部材２２は、既に述べたように、
加圧状態下でも長時間流体として挙動するので、プレス
リング７のプレス圧力によりプレス方向である矢印Ｂ方
向のみならず、地山１９側へもコンクリート２ＬＡ、２
１Ｂ側へも均等に加圧される。従って、テールボイド２
７Ａ、２７Ｂの充填動作は外殻２、止水リング９の全周
に互り均一で良好な状態で行なわれると共に、流動性止
水部材２２は、地山１９を構成する土砂等の粒子間及び
コンクリート２１Ａ、２１Ｂの粒子間に詰まる形で移動
し、該コンクリート２１Ａ、２１Ｂの周囲を筒状に取り
囲む形で止水層を形成する。

なお、前記シールド掘削機１のカッター３によるトンネ
ル１５の掘削の際に、余掘りが発生して、地山１９とシ
ールド掘削機１の間のテールボイド２７が大きくなった
場合には、上記のシールド掘進時において、プレスリン
グ７を矢印Ｂ方向に移動させると共に、プレスリング７
の吐出管１０から流動性止水部材２２を再注入する。す
ると、シールド掘進による掘削動作が継続されつつ、テ
ールボイド２７の充填作業が行なわれ、しかも該流動性
止水部材２２は、既に述べたように、流動性に富むので
、該注入充填動作は地山１９の掘削面形状に応じて円滑
かつ均一に行なわれる。

このようにして、外殻２が止水リング９と共に型枠１３
の１リング分の長さＬｌだけ推進すると、プレスリング
７は、第１３図に示すように。

その側面７ａが外殻２及び止水リング９の後端部２ｂ、
９ａより矢印Ａ方向に距離Ｌ２だけ後退した状態となる
。この状態から更にプレスリング７を矢印Ａ方向に移動
させて、前記流動性止水部材２２を更に加圧する。こう
して、所定圧力に達したところで、プレスリング７の矢
印Ａ方向への移動を停止すると、プレスリング７は、第
５図°に示すように、その側面７ａが外殻２及び止水リ
ング９の後端部２ｂ、９ａより矢印Ａ方向に距離Ｌ３だ
け後退した状態となり、１リング分のトンネル覆工２０
の構築が完了する。

なお、この１リング分のトンネル覆工２０の構築の間は
、プレスリング７が流動性止水部材２２を常時流動体と
して加圧することが可能となる。

なお、１リング分のトンネル覆工２０が構築されると、
次の１リング分のトンネル覆工２０を構築するため、既
に述べたように、この状態で掘進用ジャッキ６のラム６
ａを、第６図に示すように、矢印入方向に距離Ｌ１だけ
後退させるが、この際には、シールド掘削機上と直前に
注入充填された流動性止水部材２２との接触面は、第１
４図に示すような、止水リング９を設けない場合と比べ
て、止水リング９がその全周に亙ってプレスリング７よ
り矢印Ｂ方向に突出した距離Ｌ３の２倍だけ長くなり、
しかも流動性止水部材２２は、シリンダー２０の内壁及
びプレスリング７の側面７ａに隙間なく密着しているの
で、地山１９と坑内との間の水道が長くなり、地下水３
５が坑内に浸入する事態の発生を減少させることが出来
る。従って、直前に打設されたコンクリート２１Ｂの妻
部２１ａは地下水３５により崩壊することなく自立し、
その後の補強部材１２．１２の設置作業も円滑に行なわ
れる。

なお、上述の実施例においては、シリンダー２ｃ内及び
テールボイド２７Ａ、２７Ｂ内等に、セメントベントナ
イトモルタル等からなる流動性止水部材２２を注入充填
した場合について説明したが、該シリンダー２Ｃ内等に
、二液性の可塑状系グラウト材や発泡モルタルを流動性
止水部材２２として注入充填することも出来る。二液性
の可塑状系グラウト材を用いた場合、該二液性の可塑状
系グラウト材のシリンダー２Ｃ内への注入方法は、各種
考えられるが、シリンダー２Ｃ内で二液を混合して流動
性止水部材２２を形成することが出来る限り、どのよう
な方法でもよい。

また、上述の実施例においては、押圧リング５の移動手
段として油圧ジャッキ１７を用いたが。

押圧リング５をシールド掘進方向に自在に移動させるこ
とが出来る限り、どのような手段を用いてもよく１例え
ばエアーバッグやフラットジャッキを押圧リング５の移
動手段として用いることも当然可能である。

（ｇ）１発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、外殻２を有し、該
外殻２の内側に止水リング９を設け、前記外殻２と止水
リング９の間にシリンダー２Ｃを形成し、該シリンダー
２Ｃ内にプレスリング７を前記外殻２の掘進方向に移動
駆動自在に設け、前記止水リング９の内側にゲージリン
グ１１等の型枠支持部材を前記外殻２に対して移動駆動
自在に設け、該型枠支持部材と前記外殻２の間に掘進用
ジャッキ６を設けて構成したので、第６図に示すように
、止水リング９がプレスリング７の側面７ａより矢印Ｂ
方向等の外殻２後方にプレスリング７の全周に互って突
出した分（同図においては距離Ｌ３）の２倍の距離だけ
地下水３５の流入経路が長くなり、従って覆工構築時に
地下水３５が坑内に浸入する事態の発生を減少させるこ
とが出来る。

また、外殻２を有し、該外殻２の内側に止水リング９を
設け、前記外殻２と止水リング９の間にシリンダー２０
を形成し、該シリンダー２Ｃ内にプレスリング７を前記
外殻２の掘進方向に移動駆動自在に設け、前記止水リン
グ９の内側にゲージリング１１等の型枠支持部材を前記
外殻２に対して移動駆動自在に設け、該型枠支持部材と
前記外殻２の間に掘進用ジャッキ６を設け、更に前記型
枠支持部材の外殻２後方側に押圧リング５を、該型枠支
持部材に対して前記掘進方向に移動駆動自在に設けて構
成すると、止水リング９がプレスリング７の側面７ａよ
り外殻２後方に突出した分の２倍の距離だけ地下水３５
の流入経路が長くなることに加えて、コンクリート打設
空間３１等の覆工構築部材打設空間中に覆工構築部材を
打設した後、押圧リング５を外殻２後方へ移動させるこ
とにより、該覆工構築部材に含まれる余剰水分を加圧排
出することが出来る。従って、覆工構築時に地下水３５
が坑内に浸入する事態の発生を減少させることが出来る
と共に、覆工構築部材の品質を早期に高めることが可能
となり、覆工構築のサイクルタイムを大幅に短縮するこ
とが出来る。

【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■−■線による断面図。 第３図は第１図の■−■線による断面図、第４図は第１
図に示すシールド掘削機のジャッキ部分の拡大図、 第５図乃至第１３図は本発明によるシールド掘削機を用
いた覆工構築方法の一例を示す工程図、第１４図乃至第
１６図は従来のシールド工法におけるコンクリート打設
の方法を示す工程図である。 １・・・・・・シールド掘削機 ２・・・・・・外殻 ２ｃ・・・・・・シリンダー ５・・・・・・押圧リング ６・・・・・・掘進用ジャッキ ７・・・・・・プレスリング ９・・・・・・止水リング １１・・・・・・型枠支持部材（ゲージリング）第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 ７丘勧（１止２四や１τ 第 図 第 図 第 ］５ 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外殻を有し、 該外殻の内側に止水リングを設け、 前記外殻と止水リングの間にシリンダーを 形成し、 該シリンダー内にプレスリングを前記外殻 の掘進方向に移動駆動自在に設け、 前記止水リングの内側に型枠支持部材を前 記外殻に対して移動駆動自在に設け。 該型枠支持部材と前記外殻の間に掘進用ジ ャッキを設けて構成したシールド掘削機。
2. （２）、外殻を有し、 該外殻の内側に止水リングを設け、 前記外殻と止水リングの間にシリンダーを 形成し、 該シリンダー内にプレスリングを前記外殼 の掘進方向に移動駆動自在に設け、 前記止水リングの内側に型枠支持部材を前 記外殻に対して移動駆動自在に設け、 該型枠支持部材と前記外殻の間に掘進用ジ ャッキを設け、 更に、前記型枠支持部材の外殻後方側に押 圧リングを、該型枠支持部材に対して前記掘進方向に移
   動駆動自在に設けて構成したシールド掘削機。