JPH02178500A - シールド掘削機及び覆工構築方法 - 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、＠下水の流入を阻止しつつ現場打ちコンクリ
ートによりトンネル覆工を構築することが出来るシール
ド掘削機及び覆工構築方法に関する。

（ｂ）、従来の技術 第１５図及び第１６図は現場二段打ちコンクリートから
なる覆工の構築方法を示す図である。

従来、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１５図に示すように、ますシールド掘削４（１１の
プレスリング７の内側に型枠１３を円環状に設置する。

次に、型枠１３とプレスリング７の間に形成された円筒
状の一次コンクリート打設空間３１に一次コンクリート
２１Ａを打設充填する。その後、第１６図に示すように
、プレスリング７を矢印へ方向に移動させつつ。

該移動に伴なって生じる二次コンクリート打設空ｒＪＪ
２６にコンクリート供給ホース３０からプレスリング７
の吐出管１０を介して二次コンクリート２１Ｂを吐出す
ることにより、−次及び二次コンクリート２１Ａ、２１
Ｂからなるトンネル覆工２０を構築していく６ （Ｃ）０発明が解決しようとする問題点しかし、この方
法においては、二次コンクリート２１Ｂの吐出時に、吐
出管１０内での二次コンクリート２１Ｂの閉塞現象の発
生を避けるため、第１６図に示すように、事前にプレス
リング７を所定距離Ｌ２だけ矢印Ａ方向に移動させて（
通常、１００ａ＋程度）から該打設動作を開始する。こ
の際、二次コンクリート打設空間２６はプレスリング７
の移動に伴なって減圧されるので、地山１９に含まれる
地下水３３が、外殻２と直前に打設された二次コンクリ
ート２”Ｌ　Ｄとの隙間から該減圧された二次コンクリ
ート打設空間２６に流入し。

トンネル覆工２０の品質を低下させる危険性がある。ま
た、直前に打設された二次コンクリート２１Ｄの硬化が
不十分な場合には、該減圧により二次コンクリート２１
Ｄの妻部２１ａが崩壊する恐れがある。そうかといって
、該妻部２１ａが崩壊しない程度に強度発現するまで待
っていては、覆工構築のサイクルタイムが長くなり、必
然的に覆工構築の工期が長期化することになる。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、エアー加圧を行
ないつつ二次コンクリートを打設することにより、地下
水の流入及び二次コンクリートの妻部の崩壊を未然に防
止することが出来るシールド掘削機及び覆工構築方法を
提供することを目的とする。

（ｄ）０問題点を解決するための手段 即ち、本発明の内、シールド掘削機の発明は、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（２）の掘進方向に移動駆動自在に設け、該プ
レスリング（７）の内側に型枠支持部材（１１）を前記
プレスリング（７）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、更に前記プレスリング（７）に気体
流路（５）を、該プレスリング（７）後方側に開口部（
５ａ）を有する形で設けて構成される。

また、本発明の内、覆工構築方法の発明は。

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（２）の掘進方向に移動駆動自在に設
け、該プレスリング（７）の内側に型枠支持部材（１１
）を前記プレスリング（７）に対して移動即動自在に設
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）を設けて構成したシールド掘削機（
１）を用いてトンネル覆工（２０）を構築する際は、プ
レスリング（７）を外殻（２）後方に突出させた状態で
、型枠支持部材（１１）を外殻（２）＃方に移動させ、
該型枠支持部材（１１）と既に一次構築部材（２１）の
打設が完了した型枠（１３Ａ）との間↓こ型枠（１３Ｂ
）を設置して一次打設空間（３１）・を形成し、次いで
該−次打設空間（３１）中に一次構築部材（２１）を注
入打設し、その後気体（２３）をプレスリング（７）後
方に供給しつつ、プレスリング（７）を外殻（２）前方
に所定距離（Ｌ２）だけ移動させ、プレスリング（７）
の移動の結果生じる二次打設空間（２６）を前記気体（
２３）により圧気し１次いでプレスリング（７）を外殻
（２）前方に更に移動させつつ、前記二次打設空間（２
６）中に二次構築部材（２１）を注入充填し、その後シ
ールド掘削機（１）による掘進を開始して、掘進用ジャ
ッキ（６）により外殻（２）の前方への移動を開始する
と共に、プレスリング（７）を後方に突出させて、前記
打設された二次構築部材（２１）を加圧することにより
、前記外殻（２）の移動に伴なって生じるテールボイド
（２７）中に該二次構築部材（２１）を充填させるよう
にして構成される。

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、本発明は、二次構築部材の注入充
填に先立ち、気体（２３）が気体流路（５）等を通じて
二次打設空間（２６）中に供給され、該二次打設空間（
２６）を圧気するように作用する。

（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図は第４図の■−■線による断面図。

第６図乃至第１３図は本発明による覆工構築方法の一例
を示す工程図、 第１４図は本発明による覆工構築方法の別の例を示す工
程図である。

本発明によるシールド掘削機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１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、所定の間隔で
プレスリングジャッキ９が外殻２に沿った形で円環状に
複数個配置されており、更にそれ等プレスリングジャッ
キ９の間には、第２図及び第５図に示すように、複数の
吐出管１０及び気体流路５が設けられている。即ち、各
吐出管１０は、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
けられており、吐出管１０には、吐出管内清掃用のシリ
ンダー１０ｂがロッド１０ｃを矢印Ａ、Ｂ方向に突出後
退自在にした形で設けられている。更に、吐出管１゜に
は、第５図に示すように、コンクリート供給ホース３０
が接続されている。また、気体流路５は、プレスリング
７の側面７ａに開口部５ａを有しており、気体流路５に
は、該気体流路５内を所定圧力以下に調節し得る調圧弁
１７が設けられている。

更に、気体流路５には１図示しないエアーポンプが接続
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、第
４図に示すように、円環状に形成されたゲージリング１
１がプレスリング７の内面と接する形で装着されており
、ゲージリング１１には、係合溝１１ａがゲージリンク
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
１円環状に組み立てられた型枠１３が第１図左右方向に
接続された形で設けられている。

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、シールド掘削機１の駆
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２ａ及び外＠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゛す、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、シールド掘削機上
が型枠１３の１リング分の長さＬｌだけ矢印入方向に掘
進した状態では、掘進用ジャッキ６のラム６ａは、第６
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も矢印Ｂ方向に移動した状態と
なっている。

この状態で、第７図に示すように、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、直前にコンクリート２１の打設された部分の妻止め
２２Ａ及び型枠１３Ａからゲージリング１１が離れて矢
印入方向に移動し、妻止め２２Ａ及び型枠１３Ａとゲー
ジリング１１との間に距ｉ１＠Ｌｌなる空間が形成され
る。そこで、該空間部分に、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を係合溝
１１ａを介して妻止め２２′Ｂと共に設置し、更に型枠
１３Ａに接する形で型枠１３Ｂを組立て設置し、該型枠
１３Ｂ、ゲージリング１１（妻止め２２Ｂ）、プレスリ
ング７及び妻止め２２Ａ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。

この状態で、第８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
から一次コンクリート打設空間３１中にコンクリート２
１を打設充填する。なお、この際−次コンクリート打設
空間３１中の空気は、型枠１３に適宜設けられたエアー
抜き管１３ａにより外部に排出されるので、コンクリー
ト２１の一次コンクリート打設空間３１中への打設充填
動作は円滑に行なわれる。

こうして、−次コンクリート打設空間３１中にコンクリ
ート２１が打設充填されたところで、第５図に示すよう
に、エアーポンプから気体流路５に圧縮空気２３を圧送
すると共に、第９図に示すように、プレスリングジャッ
キ９を纒区動してプレスリング７を矢印入方向に所定距
ＭＬ２だけ後退させる。すると、プレスリング７の通過
した後には、外殻２と該打設されたコンクリート２１と
の間に円環状の二次コンクリート打設空間２６が形成さ
れると共に、気体流路５に圧送された圧縮空気２３が開
口部５ａを介して該二次コンクリート打設空間２６中に
供給され、空間２６を圧気する。従って、二次コンクリ
ート打設空間２６内は。

プレスリング７が移動するにも拘らず減圧されないので
、直前に打設されたコンクリート２１の妻部２１ａの崩
壊を防止することが出来る。また、周囲の地山１９の水
圧に応じて空気２３の圧送量を調節して（水圧以上に加
圧して）、二次コンクリート打設空間２６内を高圧にす
ることにより、地山１９に含まれる地下水３３が、外殻
２と直前に打設されたコンクリート２１との隙間から二
次コンクリート打設空間２６に流入するのを阻止するこ
とが可能となる。

こうして、距離Ｌ２なる二次コンクリート打設空間２６
が圧気した状態で形成されたところで。

第１０図に示すように、プレスリング７を更に矢印入方
向へ徐々に移動させると共に、コンクリート供給ポース
３０からコンクリート２１を、矢印入方向に拡大しつつ
ある二次コンクリート打設空間２６中に吐出充填する。

この際、圧縮空気２３の供給量やコンクリート２１の打
設量に斑があって、二次コンクリート打設空間２６内の
圧力が必要以上に高くなっても、気体流路５に設けられ
た調圧弁１７が作動して、所定圧力以下に調節するので
、コンクリート２１の二次コンクリート打設空間２６中
への吐出充填動作は円滑に行なわれる。

このようにして、プレスリング７が矢印入方向に移動し
て、第１１図に示すように、側面７ａがゲージリング１
１側の妻止め２２Ｂの設置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方向に突出翻動さ
せて型枠１３から反力を取ると共に、カッター３を回転
させて掘削動作を開始する。

すると、既に述べたように、外殻２が矢印入方向に移動
を開始し、外殻２が移動した後には。

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。そこで、外殻２が矢印入
方向に移動するにつれてプレスリングジャッキ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矢
印Ｂ方向に徐々に移動させる。すると、先程打設された
二次コンクリート打設空間２６内の未硬化のコンクリー
ト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の矢印入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いく
、この際、プレスリング７は円筒状に形成されているの
で、コンクリート２１はリング全周に亙り均一に加圧さ
れ。

従ってテールボイド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なわれる。このようにして、外
殻２が型枠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６図に示すように、その側面７
ａが外殻２の後端部２ｂに一致した形となり、１リング
分のトンネル覆工２０の構築が完了する。

なお、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
に述へたように、この状態で掘進用ジャッキ６のラム６
ａを、第７図に示すように、矢印Ａ方向に距ｆｉＬ１だ
け後退させて、ゲージ１ノング１１による型枠１３Ｂへ
の抑圧状態を解除するが、この際には、妻止め２２Ｂと
接触している部分のコンクリート２１は、既に円環状に
十分に固化しているので、打ち継ぎ面２９は崩壊するこ
となく妻止め２２Ｂと共に自立し、その後の補強部材１
２の設置作業は円滑に行なわれる。

なお、上述の実施例においては、二次コンクリート打設
空間２６中へのコンクリート２１の打設の際に、プレス
リング７に設けられた気体流路５から二次コンクリート
打設空間２６に空気２３を圧送したが１本発明は該打設
時に二次コンクリート打設空間２６が減圧状態とならな
いように空気２３等の気体を供給し得る限り、どのよう
な方法を用いてもよい。例えば、第１４図に示すように
、複数の吐出管１０のみをプレスリング７に内蔵したシ
ールド掘削機１を用いて、−次コンクリート打設空間３
１中へのコンクリート２１の打設の際に図中上下方向に
連通ずる連通管３２の装着された型枠１３を用い、連通
管３２を気体流路５として用いることも可能である。ま
た、複数の吐出管１０の一部を気体流路５として用いる
ことも当然可能である。

（ｇ）６発明の効果 以上、説明したように、本発明の内、シールド掘削機の
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２の掘進方向に移動駆動自在に設け、該プ
レスリング７の内側にゲージリング１１等の型枠支持部
材を前記プレスリング７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。

更に前記プレスリング７に気体流路５を、該プレスリン
グ７後方側に開口部５ａを有する形で設けて構成したの
で、気体流路５がら空気２３等の気体をプレスリング７
後方側、即ち二次コンクリート打設空間２６等の一次打
設空間中に適宜供給することが可能となり、安定した二
次打設を行なうことが出来る。

また、本発明の内、覆工構築方法の発明によれば、プレ
スリング７を外殻２後方に突出させた状態で、ゲージリ
ング１１等の型枠支持部材を外殻２前方に移動させ、該
型枠支持部材と既にコンクリート２１等の一次構築部材
の打設が完了した型枠１３Ａとの間に型枠１３Ｂ＠：ｆ
ｆｆ！して一次コンクリート打設空間３１等の一次打設
空間を形成し、次いで該一次打設空間中に一次構築部材
を注入打設し、その後空気２３等の気体をプレスリング
７後方に供給しつつ、プレスリング７を外殻２前方に距
離Ｌ２等の所定距離だけ移動させ、プレスリング７の移
動の結果生じる二次コンクリート打設空間２６等の二次
打設空間を前記気体により圧気し、次いでプレスリング
７を外殻２航方に更に移動させつつ、前記一次打設空間
中にコンクリート２１等の二次構築部材を注入充填し、
その後シールド掘削機１による掘進を開始して、掘進用
ジャッキ６により外殻２の前方への移動を開始すると共
に、プレスリング７を後方に突出させて、前記打設され
た二次構築部材を加圧することにより、前記外殻２の移
動に伴なって生じるテールボイド２７中に該二次構築部
材を充填させるようにして構成したので、一次打設空間
中に二次構築部材を注入するにあたって、プレスリング
７の移動に伴なって圧気した状態で二次打設空間を形成
することが可能となる。従って、覆工構築部材の閉塞現
象の発生を防止しつつ、地山１９に含まれる地下水３３
が二次打設空間に流入することを未然に防止することが
可能となり、トンネル覆工２０の品質を確保することが
出来る。また、直前に打設された一次打設空間中の二次
構築部材の硬化が不十分であっても、圧気により該二次
構築部材の妻部が崩壊することはないので、二次構築部
材の注入打設作業を直前に打設された二次構築部材の硬
化状況とは無関係に行なうことが可能となり、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■−ｍ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図は第４図の■−■線による断面図、第６図乃至第
１３図は本発明による覆工構築方法の一例を示す工程図
、 第１４図は本発明による覆工構築方法の別の例を示す工
程図、 第１５図及び第１６図は現場二段打ちコンクリートから
なる覆工の構築方法を示す図である。 １・・・・・シールド掘削機 ２・・・・・・外殻 ５・・・・・・気体流路 ５ａ・・・・・・開口部 ６・・・・・掘進用ジャッキ ７・・・・・・プレスリング １１・・・・・・型枠支持部材（ゲージリング）１３．
１３Ａ、１３Ｂ・・・・・・型枠２０・・・・・・トン
ネル覆工 ２１・・・・・・覆工構築部材（コンクリート）２３・
・・・・・気体（圧縮空気） ２６・・・・・・二次打設空間 （二次コンクリート打設空間） ２７・・・・・・テールボイド ３１・・・・・・−次打設空間 （−次コンクリート打設空間） 出原人　　　　三井建設株式会社 代理人　　弁理士　　相１）伸二

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外殻を有し、 該外殻の内側にプレスリングを前記外殻の 掘進方向に移動駆動自在に設け、 該プレスリングの内側に型枠支持部材を前 記プレスリング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、前記プレスリングに気体流路を、該 プレスリング後方側に開口部を有する形で設けて構成し
   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、 該プレスリングの内側に型枠支持部材を前 記プレスリング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を用いてトンネ
   ル覆工を構築する際は、 プレスリングを外殻後方に突出させた状態 で、型枠支持部材を外殻前方に移動させ、 該型枠支持部材と既に一次構築部材の打設 が完了した型枠との間に型枠を設置して一次打設空間を
   形成し、 次いで、該一次打設空間中に一次構築部材 を注入打設し、 その後、気体をプレスリング後方に供給し つつ、プレスリングを外殻前方に所定距離だけ移動させ
   、プレスリングの移動の結果生じる二次打設空間を前記
   気体により圧気し、 次いで、プレスリングを外殻前方に更に移 動させつつ、前記一次打設空間中に二次構築部材を注入
   充填し、 その後、シールド掘削機による掘進を開始 して、掘進用ジャッキにより外殻の前方への移動を開始
   すると共に、 プレスリングを後方に突出させて、前記打 設された二次構築部材を加圧することにより、前記外殻
   の移動に伴なって生じるテールボイド中に該二次構築部
   材を充填させるようにして構成した覆工構築方法。