JPH03244791A - 自走式密閉形シールド掘進機 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は土木建設工事で用いるシールド工法、該工法に
用いるシールド掘進機及び型枠装置に関するものであり
、直打ちシールド工法に好適なものである。

〔従来の技術〕

直打ちシールド工法は、Ｅ　ＣＬ　（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ
Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｌｉｎｉｎｇ）工法、場所打ちライ
ニング工法、又は直打ちライニング工法等と称され、シ
ールドテール内で覆工用の内型枠を組み立て、切羽のボ
イド内にコンクリートを打設し、コンクリートをプレス
し、シールドのジャンキ推力をシールド後方のボイドに
打設し、まだ十分に硬化、養生されてないコンクリート
や内型枠に加えて、コンクリートと型枠に反力をとって
シールドを推進し、推進に並行して覆工を形成するもの
である。

直打ちシールド工法は、建設費の削減及び施工の一層の
合理化、安全化を目標に開発中の技術であり、例えば昭
和６２年１１月１３日（金）に科学技術館地下ホールで
開催されたＥＣＬ工法研究発表会では第１６図に示す直
打ちシールド工法が発表された。

即ち、発表された該先行技術は、第１６図に示す如く、
シールド掘進機は、前胴と後胴から成る複胴方式であっ
て、シールド掘進機にはシールドジヤツキ、プレスジヤ
ツキ、反力伝達ジヤツキが装備されている。

施工フローは、掘進→コンクリート打設→コンクリート
プレス→養生、の繰返しであり、シールド掘進機構は後
部型枠及びコンクリートに反力を取って推進している。

コンクリートの締め固めは、バイブレータによる従来の
技術で対応している。

即ち、棒状バイブレータか型枠バイブレータで締め固め
を行う。テールボイドへのコンクリートの充填は、プレ
スによる圧力で実施している。

また、第１７Ａ、第１７Ｂ図に示す如く、オープンタイ
プのシールド工法にあっては、シールド掘進機を自走さ
せる手段が開発されている。即ち、第１７Ａ図及び第１
７Ｂ図に示す如く、メツセルフレームの外周に多分割の
メツセルを配置しておき、各メツセルジヤツキで１メツ
セル毎に順次推進し、その推進反力は他のメツセルの外
周面の地山に対する摩擦力から採っており、全てのメツ
セルをメツセルジヤツキにより一定長推進した時点で、
全メンセルジヤツキを収縮することによりメンセルフレ
ームを前方に移動させ、この工程の繰返しでシールド掘
進機を推進している。

また、第１８図に示す如く、硬岩質の地山でのトンネル
工法にあっては、メインビーム軸にスライドレールを取
付けて、そのレールに沿ってグリ・ツバ−ビームをスラ
イドシリンダーによって移動すると共に、グリッパ−ビ
ームに内蔵しているジヤツキを伸長することによって地
山に反力を採り、カッターヘッドを回転掘削しなからス
ラストシリンダーを伸長して推進し、一定長の推進後に
、ジヤツキを収縮してグリッパ−反力を解いてスラスト
シリンダーを収縮することによりグリッパ−ビームを前
方にスライドさせ、この工程を繰返して掘進して行く工
法も実用化されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

第１６図に示す如き、シールド掘進機構は、後部型枠及
びコンクリートに反力を取っているため、コンクリート
の硬化と養生のための時間が必要であって、コンクリー
ト打設後に一定の時間を放置しないと掘進が出来なく、
また打設コンクリートが地山と接しているため、コンク
リートの硬化は地下水の影響でかなりの時間を要する。

また掘進につれて地山環境が変化するため、コンクリー
ト配合も、強度性、ひび割れ、ワーカビリティ、打設強
度、最終硬化強度、発熱性等の条件設定が困難であって
、−様な施工管理が困難であった。

従って、現在までの技術では、開発目標を全土質を対象
とするものの、地下水圧が２〜４　ｋｇ／ｃｄの自立性
地盤を対象とし、地下水のごく少ない場所にしか適用出
来ず、目標日進量も試験施工段階では３ｍ／日にすき゛
ない。

また、第１７Ａ、第１７Ｂ図の自走シールド工法にあっ
ては、オーブンタイプであって、メツセルを推進する前
にメツセル刃口部を手掘り、或いは機械掘りによって掘
削しておくことが必要であって、地下水が湧出しない硬
い土質の特定の範囲にしか適用出来ないものであり、密
閉式シールド掘進機には適用出来ない。

また、第１８図の工法にあっては、硬岩質による掘進の
ため、そのグリッパ−反力は強力な力が必要であり、砂
質又はシルト地盤では採用出来ず、軟い地盤を対象とす
る工法には採用出来ない。

本発明は、密閉式シールド掘進機にあって、自走機能を
付与することにより、これら従来工法の問題点を一挙に
解決するものである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕密閉形シールド
掘進機を、シールド掘進機全外周の地山にのみ反力を採
らせて自走させて、シールド掘進機の推進とシールド掘
進機費後部の打設コンクリートとの関係を断ってコンク
リートを直打ちするものであり、例えば第１Ｂ図又は第
１５図に示す如く、密閉シールド掘進機の内部に抵抗フ
レーム６を配設し、該フレーム６からジヤツキによって
多数のグリンパー６７ｃをシールド外管ｌから外方全周
上に多数突出して地山に突入した状態、即ち抵抗を地山
に採った状態で推進ジヤツキＪ。

によってシールド掘進機を推進し、次いでグリッパ−６
７ｃをシールド掘進機内側に没入した後、推進ジヤツキ
Ｊ３を収縮して抵抗フレーム６をシールド掘進機内で前
方に引き寄せることにより、該方法を実施する。

従って、シールド掘進機の推進反力は地山のみに採り、
シールド掘進機後部の直打ちコンクリートには何ら反力
を採らないため、直打ちコンクリートの硬化待ちの時間
は不要となり、又コンクリートの不十分な硬化状態に対
する圧力の悪影響も生ずることなく、設計値どおりの十
分な強度を有するコンクリート打ちが硬化時間待ちなし
に迅速に実施出来る。

また、シールド掘進機後部から止水シートを地山に沿わ
せて延出して、地山からの地下水を遮断しながらコンク
リート打設を行う場合は、直打ちコンクリートに対する
地下水の悪影響が阻止出来る。更にまた、真空コンクリ
ート型枠装置を用いて直打ちしたコンクリートから水分
を真空吸引する場合は、コンクリートの早強性、自立性
が早まり、良質なコンクリート打ちが迅速に達成出来る
。

また、本発明の方法を実施する際に、例えば第１Ａ図及
び第１Ｂ図に示す如く、シールド外管１を複数枚の弧版
ピース１ａ〜１ｆを、シールド内管２の外周全面に相互
摺動可能に連設した形態に構成し、各弧版ピースを１枚
づつ順次に地山に反力を採って進めるようにすれば、軟
質地盤にあっても静止状態の弧版ピースの摩擦抵抗で十
分な自走用反力が得られる。

また、シールド掘進機本体を前胴部Ａと後胴部Ｂとに分
割して、両者を複数の伸縮連結手段で連結した場合は、
地中での屈曲進行が可能であるばかりか、後胴部Ｂ後方
の直打ちコンクリートに対する前胴部Ａの機械的振動等
の伝達が連結手段によって減少又は阻止され、直打ちコ
ンクリートに対する悪影響が阻止出来る。

また、各弧版ピースの前部に掘進用のドリルを配設した
場合は、かなり硬い土質にあっても良好に自走出来る。

また、後胴部Ｂに止水シート抱込み装置を施し、且つ後
胴部内周とコンクリート充填用のスプレッダ−面板の表
面と、型枠表面とに真空吸引手段を施した自走式密閉形
シールド掘進機で直打ちする場合は、止水シートが連続
供給出来ると共に該シートを後嗣部内周に接触状態で供
給出来、地山からの地下水を好適に遮断出来ると共に、
直打ちコンクリート中の水分が吸引除去出来て、コンク
リートの早強性、自立性が高まり、シールド掘進機の日
進量をより高めることが出来る。

また、外面の通気用スリットを備えたスキンプレートと
、内面の真空プレートとで真空スペースを形成すると共
に、スキンプレート表面に多孔セラミックス層の如き、
水のみを透過可能な多孔質層を添設し、真空スペースを
水分離槽を介して真空ポンプに連結した真空コンクリー
ト型枠装置は水分吸引の良好な真空コンクリート打ちが
好都合に実施出来ると共に、本発明の直打ち工法に於て
、早強性、自立性を高め、早期硬化と養生を好適に達成
出来る。

〔実施例］ 例１、（第１Ａ図乃至第１４Ｃ図） 本発明に用いる自走式密閉形直打ちシールド掘進機を泥
土加圧式で、土質は砂礫層で水圧１．５　ｋｇ／　ｃａ
ｌ、礫径最大１５０＋＋ｍ＋、主動土圧１．８　ｋｇ　
／　ｃＴｉ、受動土圧２．６　ｋｇ／ｃｔｌｌ、シール
ド外径３ｍの条件で実施した。

シールド掘進機の概略構造は、前胴部と後胴部の２分割
形態であり、前胴部は自走のためのドリルを備えた６枚
の弧版ピースがシールド掘進機内管を包んでいる。シー
ルド掘進機内管は通常の土圧式の排土機構を備えた構造
である。その内管に、カンタ−フェースと弧版ピース推
進用のジヤツキ、カッターフェース駆動用モータを内蔵
して、後胴部は真空コンクリートプレスジヤツキ、型枠
組立用のニレタフ−装置を装備し、その後端内周には後
方に拡開するテーパー面を備えている。また、後胴部は
コンクリート打設部分に止水シート抱込み装置、止水シ
ート吸着装置を装備している。内管内部には自走用の抵
抗フレームを装備している。

後胴部付近には、真空コンクリート打設のための型枠装
置と真空機械−式がある。

〔構　造］ （イ）、シールド掘進機本体： 第１Ａ、第１Ｂ図に示す如く、外径３０００Ｍ、長さ５
３００ｍの前胴部Ａと、外径３０００ｍ、長さ１５００
ｍの後胴部Ｂとの２分割形態であり、前胴部Ａは第１内
管２、第２内管３、及び第３内管４（第２Ａ図）と、外
管１とから成り、第１Ｃ図に示す如く、前胴部Ａの第３
内管４の内周面末端と後胴部Ｂの円筒５前縁の段落縁５
１の内周面との間には、ジヤツキＪ４本体が内管４側に
、ジヤツキＪ４のピストン先端が段落縁５１内側の取付
片５２に固定されて、内周面上で等間隔に４本のジヤツ
キＪ４で相互連結されており、内管４末端外周に固定さ
れたウレタンシールから成る可撓環帯４９が後胴部円筒
５の段落部５１の外周を摺動可能に覆っている。

（ロ）、シールド掘進機前胴部外管： 第３Ａ図乃至第３Ｅ図、及び第１Ａ、第１Ｂ図に示す如
く、第１弧版ピースｌａ、第２弧版ピースｌｂ、第３．
ＩＣ１第４．ｌｄ、第５，１ｅ、第６．ｌｆの６枚であ
り、第１はドリル５本、第２〜５はドリル６本、第６は
ドリル７本を長ドリルＤ１と短ドリルＤ２の交互配置で
備えている。

各ピースは、前縁１２がドリルＤＩ　、Ｄｚ支承用の２
枚板であり、後縁が支承片１３であり、側板１１を備え
、且つ隔壁１４で仕切られた開放部Ｏを有するドリル収
納ボックスＢを備えている。ボックスＢには、先端にカ
ッターＺを有する長ドリルＤ１と短ドリルＤ２とが交互
に収納され、ドリル凹部１０がローラベアリング１２Ｃ
を介してドリル軸受部１２ａ、１２ｂで支承され（第７
Ａ、７Ｂ図）、やはりドリルＤ、、Ｄ、支承用の２楔板
前縁１２、及び側板１１を備えた蓋板１５で閉入支持さ
れている。ドリルギアＧ、は、隔壁１４の切込部ｎ！４
によって、開放部Ｏから内面に露出し、ドリル基端Ｅは
支承片１３の対向面に設けられた板バネＳＰによって常
時弧版ピース外周方向に付勢されている。また、各ピー
スにはその略中央部内面に、ボタンジヤツキＪｌｌ＋を
内蔵するボタンジヤツキ基盤１８ａと、内面両側には後
方傾斜山がら成るボタンラックＲ。

を備えた弧版ボタン１８ｂとから成る係止手段が、後述
する抵抗フレーム６と協同作用するように固定され（第
３Ｅ図）ており、ピースの張板ボタン両側には、後述す
るグリッパ−６７ｃ突出用の長方形開口ｈ＋、ｈ＋’が
ありピースの両側縁に浅くて長い切込みｎ＋があり、ピ
ースの前縁部両側には、それぞれ、継手スライド部１６
ａとオス継手１６、及びメスガード１７ａに囲まれたメ
ス継手１７が形成しである。そして、各弧版ピースのオ
ス継手１６とメス継手１７とを係合して外管１が構成さ
れており、各ピース間には対向した切込みｎ、によって
案内長孔が形成され、該長溝が後述する張板ピース押え
片４４を案内支承している。

（ハ）、シールド掘進機前胴部内管： 第２Ａ〜２Ｄ図、及び第１Ｂ図に示す如く、第１内管２
は、通常の開口部２２、及び刃口２３を備えたカッター
フェース２１と、後方の開放した長さ１３００胴、外径
２３９０１１１１１、肉厚２０ｆｆＩＩＩ＋の円筒部２
０とから成っており、胴長路中間部の、外周にはドリル
ＤＤ２のドリルギアＧ１と係合するためのドリル駆動ギ
アＧ２が、内周には咳内管２を回転するためのシールド
ギアＧ２゜が、それぞれ全周にわたって、配設されてい
る。

第２内管３は、内管２の内部に納まる外径２３４０唾、
幅１５０閣、肉厚３０■のリング形状のチャンバー受口
３１と、じようご部３２、及び慣用の搬送用スクリュー
を内装した搬送スクリュー管３３との連結体に、外径１
９６０閣、胴長１６５０ｍ、肉厚１５腫の支承胴３０が
じようご部３２外側に固定されたものであり、支承胴３
０の胴長の略中央部外周には、高さ２００■、幅１００
ｍのシールドジヤツキ反力板３５が立設されている。ま
た、支承胴３０外周の、反力板３５の前部には、モータ
台３４を介して前端にシールドギアＧ２゜と噛合して内
管２を回転させるためのギアＧ□を備えたシールドモー
タＭ、が、反力板３５の後部には、ジヤツキ台３６を介
してシールドジヤツキＪ３が、それぞれ等間隔に４個固
定してあり、シールドジヤツキＪ３の基部は反力板３５
に、その頭部３７は後述する抵抗フレーム６に固定しで
ある。

また、第３内管４は第４図、第５図及び第１Ｂ図に示す
如く、第１内管２、第２内管３の後続構造体であって、
外径２９２０閣、長さ３２００ｍｍ、肉厚２〇−の円筒
体４０の前端に、外径２９２０ｍ、内径２１２０ｍａ＋
、肉厚２０ｍｍのドーナツ形の連結板４１を固定した形
状であり、連結板４１にはシールドジヤツキＪ３を通す
ための切欠Ｃ４と、後述する弧版ピース推進ジヤツキＪ
、のロッド挿通用孔０４．とが形成してあり、連結板４
１の円孔０４に第２内管３の支承胴３０が嵌入されて、
連結板４１が支承胴３０上に固定されている。

また、円筒体４０の表面には、各弧版ピース１ａ〜１ｆ
の開口ｈ＋、ｈＩ’に対応しているグリッパ−突出用の
長方形開口り、、ｈ、’と、両孔の中央部であって前方
の孔ｈ４と同寸法で並列した張板ボタン１９を貫通する
長方形開口ｈ４゜とが開口しており、各弧版ピースの境
界に対応する位置には、各ピースの切込みｎ、で形成さ
れた案内長孔から突出する脚片４５を介して張板ピース
押え片４４が配設され、円筒体表面適所に弧版ピース摩
擦摺動用の摩擦バー４３が平行、且つ内管４の長手方向
に配設されている。また、円筒体４０の後部内周には後
述するコンクリートプレスジヤツキＪ７を等間隔に６本
固定し、ジヤツキＪ７の頭部にはシールド掘進機内部全
周にわたるドーナツ形のスプレッダ−基板７が固定され
ており、円筒体４０の中央部には後述する抵抗フレーム
６が前後方向摺動可能に挿入されている。

（ニ）、抵抗フレーム： 第８Ａ図乃至第８Ｄ図、第９Ａ、９Ｂ図、及び第１Ｂ図
に示す如く、外径２８７５ｍ、内径１６７５■、肉厚１
００ｍのドーナツ形の前部リング６１と、外径２８７５
■、内径２６７５閣、肉厚１００■のドーナツ形の円盤
であってその内周には縦１００閣、横１００鵬、高さ２
００ｍのスタンド６３を１２本突設した後部リング６２
との間に、上板６４′、脚部６４”、及び基板６４”’
から成る長さ７００■のＨ形鋼の各抵抗ビーム６４を各
スタンド６３と面一になるように固定し、各抵抗ビーム
６４の基板６４”’と前部リング６１内面とに前部のグ
リッパ−ガイドボックス６７ａを、基板６４”’と後部
リング６２内面とに後部のグリッパ−ボックス６７ａを
、交互に前後して固定し、各ポックス６７ａの両側は、
それぞれ前部リング６１と後部リング６２間に固定され
た支持パー６５ａ、６５ｂで挟着支持しである。支持バ
ー６５ｂの側面と支持バー６５ａの側面とには、内面に
前方傾倒山から成るボタンラックＲ８を備えたランクパ
ー６６ａ、６６ｂを固定し、両ラックバー間の間隔を通
して各張板ピースの張板ボタン１８ｂが突出して、ボタ
ンジャ。

キＪＩｌｌの伸縮により張板ボタン内面両側のボタンラ
ックＲ４が両側のラックパー６６ａ、６６ｂの各ラック
Ｒ，と係合離脱する構成となっている。また、各グリッ
パ−ボックス６７ａ内には、グリッパ−ジヤツキ６７ｂ
を介してグリッパ−６７ｃが抵抗フレーム６から外方へ
出没可能に装着されている。そして、グリッパ−６７ｃ
は、先端が後方に４５°の角度で切落してあり、地山へ
の貫入を容易にし、且つ地山中での反力抵抗を増大する
形状となっている。

また、抵抗フレーム６の各グリンパーボノクス６７ａは
、それぞれ重合形態の内管４の開口ｈ４と張板ピースの
開口ｈ１とに、或いは内管４の開口ｈ４′　と張板ピー
スの開口ｈＩ′　とに一致しており、各開口重合部の内
管４と張板ピースとの間にはそれぞれめくら板６８が第
９Ａ図に示す如く摺動可能に介装してあり、縁壁６８ａ
で形成された開口０６からグリッパ−６７ｃが出没する
ようになっている。

また、抵抗フレーム６の前部リング６１の前面には、第
１Ｂ図に示す如く各張板ピースに対応する低板ピース推
進ジヤツキＪ１の基端が固定されており、該ジヤツキＪ
、のロッドが内管４の挿通孔０４から貫通突出し、その
前端には押圧板１９ａが固定され、押圧板１９ａからは
第６図、及び第７Ａ、第７Ｂ図に示す如くドリル基端Ｅ
を抱込む曲面を有する抱込み片１９ｂを各ドリルに対応
して突設すると共に、各抱込み片の先端にはドリル基端
持上げ用のテーパーを有するキャンバ−１９ｃが連設さ
れており、ジヤツキＪ１が伸長してキャンバ−１９ｃが
ドリル基端Ｅをすくい上げ、基端Ｅが板バネＳＰを押圧
すればドリルギアＧ１がドリル駆動ギアＧ２と噛合し、
更にジヤツキＪ１の伸長によって押圧板１９ａがドリル
基端Ｅを前方に押し出す構成となっている。さらにまた
前部リング６１の前面にはシールドジヤツキＪ、の頭部
３７が固定してあり、シールド掘進機Ｊ、が伸長すれば
抵抗フレーム６を反力として第２内管３の反力板３５を
押し出す構成となっている。

（ホ）、シート供給構造： 第１０Ａ、第１０Ｂ、第１１Ａ、第１１Ｂ、及び第１２
Ａ、第１２Ｂ図に示す如く、後胴円筒５の前端部内周に
１０個のシート抱込み装置を配設した。シート抱込み装
置は、幅１５０閣、長さ２００■、高さ７０■の断面り
状の支承板５３の取付用脚板５３′を円筒５に固定し、
支承板５３の後端に案内用切欠５４′を有する断面Ｃ字
形の軸支部５４を設け、該軸支部５４には、先端がシー
トを当接案内するように円弧形状に弯曲した開閉板５８
を連結片５７で突設し、且つ係止ピンＰを突設した軸５
６を嵌入支持すると共に、板５８を開放状態及び閉止状
態に保持出来るように、ピンＰを両状態で保持する係止
部５５′を有するＺ型溝５５を設けた。また円筒５内周
面全周に、且つ抱込み装置の後端から後胴部の略後端に
わたって薄い多孔質セラミックス層５０を添設すると共
に、該セラミックス層５０の背部に真空吸着溝５９を適
宜間隔を連設して、該溝５９を導管！、を介して真空ポ
ンプＰＶに接続しである。そして、抱込み装置の全ての
開閉板を開放した状態で、シールド掘進機の外径よりや
−大きい径を有する長尺筒状プラスチックフィルムシー
ト（ビニールシート）ヲ折畳んで押込んで、フィルムシ
ート先端を前回のシート後端に溶着接続した後、開閉板
５８を閉じるように構成されている。

（へ）、コンクリートプレス構造： 第１３Ｂ図、及び第１Ｂ図に示す如く、ストローク長１
０００ｍのコンクリートプレスジヤツキＪ７が後胴部Ｂ
の円筒体５後端部内面周上に等間隔に６本固定されてお
り、ジヤツキＪ７のピストンロッド先端には肉厚５０ｍ
＋、外径２８６０ｍ、内径２４６０ｍのドーナツ形のス
プレッダ−基板７が固定してあり、スプレッダ−基板７
の外面には断面Ｈ形で外周及び内周に深さ２０■の摺動
用案内溝ｇを有するドーナツ形の中基板７１が固定して
あり、更に中基板の外面には肉厚３０閤で基板７と同じ
大きさのドーナッ形のスプレッダ−面板７２が固定して
あり、面板７２の外面には多孔質のセラミックス層７０
が添設しである。また中基板７１の内外周には、それぞ
れ内外周溝ｇによって摺動案内されるスライドリング７
３　、７３’が出没可能に分割片の形態でリングジヤツ
キＪ７＋によって配置されており、各リング７３゜７３
′が外方及び内方に各ジヤツキＪ？＋によって伸長され
た時に配力筋９を挿通出来る鉄筋穴ｈ７が各リング分割
片に穿孔してあり、面板７２のセラミックス層との接触
面には真空溝７９群が縦横に連結配置してあって、真空
溝群は導管ｉ、によって水分離槽ｔを経て真空ポンプＰ
ｖに接触されている。

（ト）、真空型枠装置： 真空型枠装置は通常のトンネル用円形型枠に真空コンク
リート装置を付設したものである。型枠８は外径２３６
０ｎｍのリングを５分割したものであって、各分割１リ
ング当り長さ１ｍである。各分割型枠は、第１３Ａ図に
示す如くスキンプレート８１の外表面に有効径５ミクロ
ンの多孔質セラミックス層８９を添設しており、スキン
プレート８１には、シールド前後方向に２００圓ピツチ
で円周方向長さ１５０ｍｍのスリット８８が、スリット
幅２００ミクロンで配設されており、スキンプレート８
１と５ｍの間隔を置いて非通気性の真空プレート８２が
密閉して真空スペース８３を形成している。また、表面
にセラミックス層８９を備えたスキンプレート８１の適
所にコンクリート打設口８５があって、各打設口８５が
コンクリートポンプＰｃとバイブ８６によって連結可能
に構成されている。真空スペース８３にも吸引用連結管
８４が接続され、各連結管８４が導管ｌによって水分離
槽りを介して真空ポンプＰｖに接続されている。

（チ）、鉄　筋： 第１４Ａ　、　１４Ｂ　、　１４Ｃ図に示す如く、らせ
ん外筒９４、らせん内筒９６、及び配力筋９から成って
いる。

配力筋９は突出リブ９１を有する１０１径の異形断面鉄
棒であり、断面Ｃ形状でリブ９１に対応する突出部９３
を備えた連結片９２を配力筋９の両端つき合わせ部に嵌
着してワンタッチ連結可能となっている。

らせん外筒９４は一束６３ｍであって両端にフック９５
を有し、らせん径２９００ｍｍであり、らせん内筒９６
は一束５８ｍであって両端にフック９７を有し、らせん
径２４２０ｍｍであり、両らせん筋共３ＩＩＩ１１径の
鉄線で構成されている。

〔作　用］ （イ）、シールド掘進機の自走推進： 運転開始によってシールドモータＭ３が回転し、モータ
Ｍ３のギアＧ□と第１内管２のシールドギアＧ２゜との
噛合によって第１内管２も回転し、ドリル駆動ギアＧ２
も回転している。次いで抵抗フレーム６に於て第１弧版
ピース１ａ以外の全ての張板ピースに対応する全グリッ
パ−６７ｃを対応グリッパ−ジヤツキ６７ｂを伸長する
ことにより各張板ピースのグリップ開口部り、、ｈ、’
から地山中に突入すると共に、それぞれのボタンジヤツ
キＪＩ８を収縮して各張板ピースの張板ボタン内面のラ
ンクＲ，を抵抗フレームのランクＲ６に押圧係合し、第
２乃至第６の全ての張板ピースでの、外周面の他山に対
する摩擦抵抗と、地山中に突入したグリッパ−６７ｃの
摩擦抵抗とを得た状態で、第１弧版ピース１ａのグリッ
パ−６７ｃを収縮し、且つ張板ボタン１８ｂを解放して
、第１弧版ピース１ａの推進ジヤツキＪ１を抵抗フレー
ム６を反力として伸長する。ジヤツキＪ１がロンドを前
方に伸長することによりその先端の各キャンバ−１９ｃ
が各ドリル基端Ｅをすくい上げ、ドリルＤ＋、Ｄｚは板
ハネＳＰ（第７Ｂ図）を押圧してシールド機の内周方向
に偏位し、ドリルギアＧ、が内管２外周上のドリル駆動
ギアＧ２と噛合して第１弧版ピース１ａの各ドリルＤ１
　、Ｄｚが回転を始め、それ以降のジヤツキＪ１の断続
伸長によって、抱込み片１９ｂがドリル基端Ｅを抱込ん
だ状態でドリル先端のカッターＺがヤ地山を切削しなが
ら第１弧版ピース１ａを前方に推進する。ジヤツキＪ、
の設定伸長量は張板ピースが５０Ｃ１１押し出されるよ
うにされている。第１弧版ピース１ａの推進完了後、第
１弧版ピース１ａの２個のグリッパ−６７ｃを、対応す
るグリッパ−ジヤツキ６７ｂの伸長により地山中に突出
すると共に、ボタンジヤツキＪ１８を収縮して張板ボタ
ン１８ｂのラックＲ１を抵抗フレーム６のラックＲ，に
押圧係合して、対応するジヤツキＪ１を収縮し、ピース
１ａのドリルＤＩ、Ｄ２の各ドリルギアＧ１　も板バネ
ＳＰの作用によってドリル駆動ギアＧから離脱する。

次いで、第２弧版ピース１ｂは、ボタンジヤツキＪｌｌ
ｌを伸長して張板ボタン１８ｂのラックＲ１と抵抗フレ
ームのラックＲ，との保合を解除すると共に、グリッパ
−ジヤツキ６７ｂを収縮してピースｌｂのグリッパ−６
７ｃを張板ピース１ｂの表面から没入し、次いで第２弧
版ピースｌｂの推進ジヤツキＪ、を伸長し、第１弧版ピ
ース１ａの場合同様にドリルＤ、、Ｄ２を回転させなが
らピース１ｂをピース１ａと同一レベルまで推進する。

以下の工程を繰返して、推進張板ピース以外の全ピース
の周面摩擦とグリッパ−摩擦とを反力とし、１個づつ張
板ピースを推進して全６個の張板ピースの同一位置まで
の推進を完了する。

次の内管（２，３，４）の掘削推進は、全張板ピース１
ａ〜１ｆの推進が完了した後、全グリッパ−６７ｃを全
張板ピース１ａ〜１ｆ表面から地山中に突出し、全張板
ピースのボタンラックＲ３を抵抗フレーム６のラックＲ
６と係合して、全張板ピース、即ち外管の全周面の地山
に対する＊擦抵抗と、全グリッパ−６７ｃ群の地山に対
する摩擦抵抗とを得た状態で抵抗フレーム６を反力とし
て４個のシールドジヤツキＪ３を伸長して、内管の推進
（５０Ｑｆｉ）と同時にカッターフェース２１の回転で
地山の掘進も行う。

外管（全張板ピース）、及び内管の掘進完了後は、全て
のグリンプジャッキ６７ｂを収縮して全グリッパ−６７
ｃを没入し、且つ全ボタンジヤツキＪｌｌ＋を伸長して
全張板ボタン１８ｂのボタンラックＲ１を抵抗フレーム
のラックＲ２から外した状態で、全シールドジヤツキＪ
：ｌを収縮して、抵抗フレーム６を内管４内で前方に引
寄せ、シールド掘進機全体の一工程自走推進が完了する
。

なお、後胴部は４本のジヤツキＪ４によって内管４と連
結しであるため、内管の推進時に各ジヤツキＪ４を必要
に応じて操作することにより、シールド掘進機の自由な
蛇行進行が可能である。

また、外管（張板ピース）と内管４との間にめくら板６
８が摺動自在に介在され、且つ起立縁６８ａを有するそ
の間口Ｏｈにグリッパ−６７ｃが嵌入されているため、
シールド掘進機のグリッパ−出没部以外の開口（ｈｌ　
、ｈｌ’　　、ｈ４．ｈ４’　）スペースを常時閉止し
、シールド機の自走推進時に該開口スペースからの土砂
のシールド掘進機内への流入を阻止している。

なお、砂質、泥質等の軟弱地質の場合は、グリッパ−６
７ｃを他山に突入させずとも張板ピースのみで推進用の
摩擦反力を採ることが可能である。

（ロ）、コンクリート打ち： シールド掘進機を掘進自走した後、後胴後方のボイドで
コンクリート打ちの既に終了した部分から出ている外側
及び内側配力筋９の間にらせん外筒９４及びらせん白筋
９６０束を介入し、中基板７１内のリングジヤツキＪ？
Ｉを設定位置まで伸長して各分割スライドリング７３．
７３’を外周及び内周に張り出した後、新規の内外配力
筋の一端をリング７３゜７３′の鉄筋穴ｈ７に挿通し、
次いで他端を旧配力筋９の端とつき合わせて、つき合わ
せ部を連結具９２でワンタッチ連結し、各新規らせん筋
も、端部フック９５　、９７を旧らせん筋の端部フック
に係合して、各らせん筋の束を解いて約１０ｃ１１ピツ
チに自然拡開し、慣用のエレクタ−を併用して真空コン
クリート型枠を組立てた後（第１３Ａ図）、シート抱込
み装置から延出した止水シートＦ、で地山からの水の流
入を防止した条件の下で、コンクリートポンプＰ、によ
り、細骨材率Ｓ　／Ａ　＝４１．４％、セメント量Ｃ＝
　３２０ｋｇ／ｎ（、水セメント比Ｗ／Ｃ＝５０．３、
最大粗骨材径１０■、設計呼強度σｚｓ−２１０ｋｇ／
ｃｄ、スランプ１６（］に配合されたコンクリートを打
設し、コンクリートプレスジヤツキＪ１を伸長してスプ
レッダ−面板７２を介してコンクリートＣを押圧し、同
時に真空ポンプＰｖの作用によって、コンクリート中の
水分をスプレッダ−面板７２表面とスキンプレート８１
表面とのセラミックス層の微細多孔から吸い出して水分
離槽を内に排除する。またシート抱込み装置内の払畳み
シートＦ。

から供給されたシールド外径よりや＼大径の止水シート
Ｆ、も、円筒５の後部内面の多孔セラミックス層５０を
介して真空吸着溝５９のために円筒５内面に吸着されて
いるので、コンクリート打ち作業に対する障害にならず
に、地山からの打設コンクリート内への水の流入が阻止
出来、コンクリートの真空打設をより有効に達成出来る
。また、後胴円筒後端内周のテーパー面Ｓ（第１３Ａ　
、　１３Ｂ図）は打設コンクリートＣの地山圧による前
方、即ち打設側への流出に対して逆止弁作用を行う。

（ハ）、シールド機の自走と後胴直打ちコンクリート作
業との関係： 施工フローの１サイクルは下記のとおりである。

以下余白 即ち、シールド掘進機推進の作業は、上記のフローＡ部
とフロー８部とが同一であって、抵抗フレーム引寄せ工
（１５分）、張板ピース推進工（３０分）、内管推進工
及び掘進工（１５分）、がら成る１サイクルをＡ部とＢ
部で２度行ない、各１サイクルは、１時間を要し、推進
長５００ｍ＋ｎである。コンクリート直打ち作業は、型
枠１ｍの型枠工及び鉄筋工（３０分）、コンクリート打
設工（１０分）、コンクリートプレスエ及び真空コンク
リート工（２０分）、からなる所要時間１時間で、５０
０ｍｍ長コンクリート打設する上記のフローＡ部と、型
枠工が不要である代りに型枠脱枠ケレンエが必要である
所要時間１時間で、５００Ｗ長コンクリート打設するフ
ロー８部とで１サイクルを形成する。即ち、施工フロー
はＡ部とＢ部とで１サイクルとなり、１サイクルは２時
間を要し、１ｍ推進する。

そしてＢ部でのコンクリートプレスエ及び真空コンクリ
ート工の作業時間は、型枠脱枠ケレンエが加わっている
ために３５分となる。また、１型枠は１ｍ長であってフ
ローＡ部とＢ部との２工程分であるので、フローＡ部で
の打設コンクリートは、フローＡ部ではやや不十分な真
空作用時間（２０分）であるが、フロー８部でのコンク
リートプレスエ及び真空コンクリート工の作用も受ける
ため、早強性及び自立性の付与に問題はない。

また、シールド掘進機自体は、地山にのみ反力をとって
自走するので、即ち従来機の如く、シールド掘進機が後
方の直打ちコンクリートのブレス圧＋型枠に反力をとっ
ていないため、後続している打設コンクリートの硬化、
養生に関係なく掘進出来、施工を早めることが出来る。

〔効　果］ （イ）、シールド掘進機の前胴部Ａと中折れ式後胴部Ｂ
とが可変油圧ジヤツキで連結されているため、シールド
掘進機本体の振動、蛇行等の打設コンクリートへの悪影
響はなかった。また、張板ピースの推進時のグリッパ−
と張板ピースの操作でシールド掘進機を自在に曲進出来
、曲率半径８０ｍで曲進出来た。

（ロ）、打設コンクリートに対しては、プレスジヤツキ
のプレス圧で締め固め、その余剰水及びエアーをスプレ
ッダ−の表面の真空装置と、真空コンクリート型枠装置
とですぐに吸引除去するので、コンクリートをワーカプ
ルにするために水を増加しても、そのスランプに応じた
セメント量の増加は必要なくなった。また、コンクリー
ト打設時からコンクリート内の余剰水及びエアーを真空
装置とプレス装置で除去するため、打設高さに関係する
上部と下部とのコンクリート品質の差異の発生が防止出
来、コンクリート構成成分（骨材、セメント、水）の分
離作用が発生せず、打設コンクリートの配合状態のまま
で硬化するので、均一な品質で早強性、自立性、充填性
が良くなり、コンクリートの打設高さに関係しない均一
性のある品質と強度が確保出来た。従って、均一な品ｔ
ｉ保が可能になり、安定したコンクリートの品質が確保
出来るようになったため、最終設定強度δとコンδ クリートの呼び強度σ２．との安全率Ｆ　　　　をσ　
ｚｌＩ 下げることにより経済設計が出来た。即ち、細骨材率（
Ｓ／Ａ）を４１．４％に上げて材料分離を防ぐこと、水
量を多口にしてワーカビリティを確得すること、セメン
ト量を少く（水セメント比Ｗ／Ｃ＝５０．３）　して経
済性を高めること、最大粗骨材の大きさを１０ａ＊径に
抑えて流動性を高めること、スランプを１５ｃｍにして
ワーカプルにすること、の経済的配合が真空コンクリー
ト打ちのために可能となった。なお、真空コンクリート
型枠装置は、打設コンクリートの早強性、自立性を高め
る機能のために、自走式直打ちシールド工法に採用した
場合にはシールド掘進機の自走機能を最大限に効率化し
て有効であるが、その機能から見て他の工法にも有効で
あることは当業者にとって自明である。

（ハ）、シールド掘進機の外径＋αのサイズの円筒形止
水シート（ビニールシート）をコンクリート打設に合わ
せて供給していくので、地下水圧４ｋｇ／ｄの軟い土質
から砂礫土、軟岩層まで幅広い土質を施工対象とするこ
とが出来、地下水、及び地中に含まれている有害物質に
も、コンクリートの硬化作用は影響を受けることなく、
従って品質低下を考慮する必要がなくなり、打設高さが
有効高さとして算定出来、どのような土質条件でも同し
環境の下で均一なコンクリートが打設出来、養生管理が
出来た。また、施工完了後にあっても埋め込まれた止水
シートは、コンクリートのきれつからの漏水を防止した
。また、土圧、水圧に対してはコンクリートの打設圧を
かえてシールド掘進機の後胴部テーパー面での逆止弁効
果を利用して施工することにより、十分に地山圧力に対
抗出来、本シールド掘進機を広範囲対象機種として利用
出来る。

（ニ）、施工速度は、０．５ｍ長を張板ピース推進が３
０分、内管（本体）推進が１５分、抵抗フレームの引寄
せが１５分で出来、１ｍ推進が２時間であり、その時間
内に鉄筋、型枠の組立て（３０分）、コンクリート打設
（１０分）、コンクリートプレス及び真空コンクリート
（２０分）を実施するので、止水シートの新規挿入及び
溶着接続、坑内清掃、着手前の点検等の時間を加味して
、畳方４ｍ、昼夜兼行作業なら８ｍ施工出来、現行のセ
グメント方式より日進量が２〜３倍に増加出来た。

例２、（第１５図） 第１５図に示す如く、例Ｉのシールド掘進機に於て、張
板ピース群から成る外管１にかえて円筒体外管１′とし
、張板ピース関連構造を全て削除した構造とし、その他
は例１と同じとした。即ち、自走は抵抗フレーム６から
出没するグリッパ−６７ｃの地山に対する反力抵抗のみ
で達成する構造とした。

得られたシールド掘進機は例１のシールド掘進機よりも
適用施工範囲は狭くなった、即ち軟質土質での施工が出
来なくなったものの、例１での（イ）、（ロ）、（ハ）
の効果を奏し、本発明の所期の目的は達成出来た。

〔発明の効果〕

本発明の直打ちシールド工法では、後部からコンクリー
トを直打ちしながら推進する密閉形シールド掘進機が全
外周の地山に反力をとって推進し、コンクリート型枠や
打設コンクリートに推進用反力をとらないために、シー
ルド掘進機の推進と、打設済コンクリートとの関係を断
つことが出来、従ってシールド掘進機の掘削推進は、従
来機の如くコンクリートの硬化と強度発生のための時間
を待つ必要がなく、コンクリートが自立すれば型枠を外
して施工を進めることが出来るので、日進量の画期的増
加が達成出来、直打ちコンクリートの品質を損う心配が
無くなった。

また、シールド掘進機が密閉式であるため、軟かい土質
に適用出来て、シールド掘進機の全周面から地山に対し
て有効に反力を得ることが出来る。

また、直打ちコンクリートは、シールド掘進機の推進の
ための反力を受けることがないので、地山圧力のみを受
ける一定条件下での均一を硬化、養生が得られ、従来の
直打ちコンクリートと比較して格段に優れた強度を有す
る均一品質のものとなる。

また、シールド掘進機後胴部から止水シートを他山に沿
わせて延出しながらコンクリート打設すると、地下水の
影響を受けずに直打ちコンクリートの早強性及び品質を
高めることが出来る。

また、真空コンクリート型枠を用いると、均一な品質で
早強性、自立性が向上し、コンクリート配合の経済的設
計が可能となり、シールド掘進機の自走推進と相俟って
施工のスピードアップが達成出来る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は本発明シールド掘進機の全体斜視図であり、
第１Ｂ図はその縦断側面図であり、第１Ｃ図は第１Ｂ図
の０部の拡大図である。 第２Ａ図は内管の分解斜視図であり、第２Ｂ図、第２Ｃ
図、及び第２Ｄ図はそれぞれ内管の関係構造説明図であ
る。 第３Ａ図は本発明実施例に於ける外管配置説明図であり
、第３Ｂ図は外管を各低板ピースに分解した斜視図であ
り、第３Ｃ図は低板ピースの内側斜視図であり、第３Ｄ
図は低板ピースの分解斜視図であり、第３Ｅ図は第３Ｃ
図のＥ部拡大図である。 第４図は、第３内管の斜視部であり、第５図は第４図Ａ
−Ａ線断面図である。 第６図は張板ピース推進ジヤツキ平面図であり、第７Ａ
図は張板ピース推進ジヤツキがドリルギアＧ１をドリル
駆動ギアＧ２に噛合した状態の断面図であり、第７Ｂ図
はドリルギアＧ、がドリル駆動ギアＧ２から離反した状
態の断面図である。 第８Ａ図は抵抗フレーム全体斜視図であり、第８Ｂ図は
抵抗フレームの内側部分斜視図であり、第８Ｃ図は抵抗
フレームの分解斜視図であり、第８Ｄ図は抵抗フレーム
横断部分図である。 第９Ａ図はめくら板と抵抗フレームとの関係構造説明図
であり、第９Ｂ図はめくら板斜面図である。 第１０Ａ図はシート抱込み装置の配置状態説明図であり
、第１０Ｂ図はシート抱込み装置断面図であり、第１０
Ｃ図はシート抱込み装置平面図であり、第１１Ａ図はシ
ート抱込み装置斜視図であり、第１１Ｂ図はシート抱込
み装置分解斜視図である。 第１２Ａ図はシート供給状態断面図であり、第１２Ｂ図
はシート供給状態平面図である。 第１３Ａ図は真空型枠装置断面図であり、第１３Ｂ図は
コンクリートプレスジャンキ断面図であって、ジヤツキ
の収縮状態と伸長状態とを示している。 第１４Ａ図はらせん外部の斜視図であり、第１４Ｂ図は
らせん白筋の斜視図であり、第１４Ｃ図は配力筋の連結
状態斜視図である。 第１５図は、本発明シールド掘進機の第２実施例の略示
縦断側面図である。 第１６図は従来のコンクリート直打ち用密閉形シールド
掘進機の縦断側面図であり、第１７Ａ図は従来の自走式
オーブンタイプシールド掘進機の第１７８図Ａ−Ａ線縦
断略示図であり、第１７Ｂ図はその略示正面図である。 第１８図は従来のグリッパ−を備えたオーブンシールド
掘進機の略示斜視図である。 １．１′・・・外管、 ■ａ〜１ｆ・・・低板ピース、 １１・・・側板、　　　　　　１２・・・前縁、１２ａ
、１２ｂ・・・軸受部、　１３・・・支承片、１４・・
・隔壁、　　　　　　１５・・・蓋板、１６・・・オス
継手、　　　　１６ａ・・・継手スライド部、１７・・
・メス継手、　　　　　１７ａ・・・メスガード、１８
ａ・・・ボタンジヤツキ基盤、 １８ｂ・・・弧版ボタン、　　１９ａ・・・押圧板、１
９ｂ・・・抱込み片、　　　１９ｃ・・・キャンバー２
・・・第１内管、　　　　２０・・・円筒部、２１・・
・カッターフェース、 ２２・・・開口部、　　　　　２３・・・刃口、３・・
・第２内管、　　　　３０・・・支承胴、３１・・・チ
ャンバー受口、　３２・・・じようご部、３３・・・搬
送スクリュー管、 ３４・・・モータ台、 ３５・・・シールドジヤツキ反力板、 ３６・・・ジヤツキ台、　　　３７・・・ジヤツキ頭部
、４・・・第３内管、　　　　４０・・・円筒体、４１
・・・連結板、　　　　　４３・・・摩擦パー４４・・
・張板ピース押え片、 ４５・・・脚片、　　　　　　４９・・・環帯、５・・
・後胴部円筒、　　　５０・・・セラミックス層、５１
・・・段落縁、　　　　　５２・・・取付片、５３・・
・支承板、　　　　　５３′・・・脚板、５４・・・軸
支部、　　　　　５４′・・・案内用切欠、５５・・・
Ｚ型溝、　　　　　５５′・・・係止部、５６・・・軸
、　　　　　　　５７・・・連結片、５８−・・開閉板
、　　　　　５９・・・真空吸着溝、６・・・抵抗フレ
ーム、　　６１・・・前部リング、６２・・・後部リン
グ、　　　６３・・・スタンド、６４・・・抵抗ビーム
、 ６５ａ、６５ｂ−・・支持バー ６６ａ、６６ｂ・・・ラックバ− ６７ａ・・・グリッバーボンクス、 ６７ｂ・・・グリッパージャンキ、 ６７ｃ・・・グリッパ−１６８・・・めくら板、６８ａ
・・・起立縁、　　　　７０・・・セラミックス層、７
・・・スプレッダ−基板、 ７１・・・＝ｔ４板、　　　　　７２・・・スプレッダ
−面板、７３　、７３’　・・・スライドリング、７９
・・・真空溝、　　　　　８・・・型枠、８１・・・ス
キンプレート、　８２・・・真空プレート、８３・・・
真＋スペース、　　８４・・・連結管、８５・・・コン
クリート打設口、 ８６・・・パイプ、　　　　　８８・・・スリット、８
９・・・セラミックス層、　９・・・配力筋、９１・・
・突出リブ、　　　　９２・・・連結片、９３・・・突
出部、　　　　　９４・・・らせん外筒、９５　、９７
・・・フック、 ９６・・・らせん白筋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、密閉形シールド機を、外周の地山にのみ反力を採っ
   て自走推進させながら、シールド掘進機後部にコンクリ
   ート（Ｃ）を順次打設して行くことを特徴とする自走式
   直打ちシールド工法。 ２、シールド掘進機後部から止水シート（Ｆ＿１）を地
   山に沿わせて延出し、地山からの地下水を遮断しながら
   コンクリート打設を行う請求項１に記載の自走式直打ち
   シールド工法。 ３、シールド掘進機後部のボイドに打設充填したコンク
   リート（Ｃ）から水分を真空吸引除去する請求項１又は
   ２に記載の自走式直打ちシールド工法。 ４、シールド掘進機の内管内部に抵抗フレーム（６）を
   摺動可能に配置し、該フレーム（６）とシールド内管と
   をシールド推進手段（Ｊ＿３）で連結すると共に、抵抗
   フレーム（６）には多数のグリッパー（６７ｃ）がシー
   ルド外管（１、１′）から出没制御可能に据付けられて
   いる自走式密閉形シールド掘進機。 ５、シールド外管（１）が周方向に分割された複数の弧
   版ピース（１ａ〜１ｆ）を相互摺動可能に連結した形態
   で内管（２、３、４）の外周を覆い、各弧版ピースがそ
   れぞれ地山を反力として交互に順次推進する請求項４に
   記載の自走式密閉形シールド掘進機。 ６、シールド掘進機が外管（１）及び内管（２、３、４
   ）から成る前胴部（Ａ）と、該前胴部に複数の伸縮連結
   手段（Ｊ＿４）で屈曲可能に連結された後胴部（Ｂ）と
   から構成された請求項４又は５に記載の自走式密閉形シ
   ールド掘進機。 ７、各弧版ピース（１ａ〜１ｆ）がそれぞれ前部に掘削
   用のドリル（Ｄ＿１、Ｄ＿２）を有し、弧版ピースの推
   進時にドリル（Ｄ＿１、Ｄ＿２）が回転する請求項５又
   は６に記載の自走式密閉形シールド掘進機。 ８、後胴部（Ｂ）が止水シート抱込み装置を有し、後胴
   部内周と、コンクリート充填用のスプレッダー面板（７
   ２）の表面と、型枠（８）の表面とが真空吸引手段を備
   えた請求項４項から７項までのいずれか１項に記載の自
   走式密閉形シールド掘進機。 ９、外面の通気用スリット（８８）を備えたスキンプレ
   ート（８１）と、内面の真空プレートとで真空スペース
   （８３）を形成すると共に、スキンプレート表面に多孔
   質層（８９）を添設し、真空スペース（８３）を水分離
   槽（ｔ）を介して真空ポンプ（Ｐｖ）に連結した真空コ
   ンクリート型枠装置。