JPH0369799A - トンネル覆工の構築方法及びシールド掘削機 - 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、トンネルの覆工を現場打ちコンクリートによ
って構築する際に適用されるトンネル覆工の構築方法及
び該トンネル覆工の構築方法に使用されるシールド掘削
機に関する。

（ｂ）、従来の技術 第１４図は、従来のトンネル覆工の構築方法の一例を示
す図である。

従来、第１４図に示すように、シールド掘削機１′によ
り掘削されたトンネル１５’　の覆工２Ｏ′を現場打ち
コンクリートによって構築する際には、型枠１３に接続
されたコンクリート供給管２５から構造部材としてのコ
ンクリート２１を型枠１３とプレスリング７間、即ち、
型枠１３と地山１９間の内側に打設し、プレスリング７
に設けられた吐出管１０から止水材２３を前記コンクリ
ート２１を被覆する形で前記コンクリート２１と地山上
９間、即ち、型枠１３と地山１９間の外側に充填してい
た。

（Ｃ〉８発明が解決しようとする問題点しかし、これで
は、地山１９から地下水等の水が前記止水材２３の層を
通過して構造部材としてのコンクリート２１の層まで達
し、コンクリート２１に地下水が混入してコンクリート
２１の品質を低下させる危険性がある。

本発明は、上記の問題点を解消すべく、現場打ちコンク
リートにより覆工を構築する際に、地下水の浸入を好適
に防止することが出来るトンネル覆工の構築方法及びシ
ールド掘削機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１本発明は、外殻（２）を有し、該外殻（２）の内
側に、内周面（７ｂ）に摩擦低減手段（５）の設けられ
たプレスリング（７）を前記外殻（２）の掘進方向に移
動自在に設け、該プレスリング（７）の内側に型枠支持
部材（１工）を前記外殻（２）に対して移動自在に設け
、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）を設けたシールド（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〉前方に移動させ、該型枠支持部材（
１１）と既にコンクリート（２１Ａ）の打設が完了した
トンネル覆工（２０）部分との間に、スキンシート（５
Ｂ）を前記プレスリング内周面に摩擦低減手段を介して
設置すると共に、前記型枠支持部材（１１）と既にコン
クリート（２ＬＡ）の打設が完了した型枠（１３Ａ）と
の間に型枠（１３Ｂ）を設置して、型枠支持部材（１１
）、前記スキンシート（５Ｂ）、直前に構築済みのトン
ネル覆工（２０）及び新たに設置された型枠（１３Ｂ）
によりコンクリート打設空間（３１）を形成し、次いで
該コンクリート打設空間（３１）中にコンクリート（２
１Ｂ）を注入打設し、その後プレスリング（７）を外殻
（２）前方に移動させつつ、該プレスリング（７）の移
動に伴なって生じる空間（３２）中に充填部材（２３）
を注入充填し、その後シールド（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、前記充填された充填部材（２３）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）中に該充填部材（２３）を充填さ
せるようにして構成される。

また１本発明は、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）の内周面（
７ｂ）に摩擦低減手段（５）を前記内周面（７ｂ）を覆
う形で設け、前記プレスリング（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、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）６作用 上記した構成により、スキンシート（４０）によって、
トンネル覆工（２０）の構造部材としてのコンクリート
（２１）が、充填部材（２３）と遮断されるように作用
する。

また、摩擦低減手段（５）によって、プレスリング（７
）と該プレスリング（７）の内側に設置されるスキンシ
ート（４０）との摩擦が低減されるように作用する。

（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図は本発明によるトンネル覆工の構築方法の一実施
例が適用されるトンネル掘削現場の様子及び本発明によ
るシールド掘削機の一実施例を示す図。

第２図は第工図の■−■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図は本発明によるトンネル覆工の構築方法の一実施
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に設けられた開動モーター
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、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、複数の止水材注入管
ＩＯ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。止水材注入管１０には、注入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おり、更に止水材注入管１０
には供給ホース３０が接続されている。また、プレスリ
ング７の内周面７ｂ上には、第２図及び第４図に示すよ
うに、複数のミニローラベアリング５が、少なくとも矢
印Ａ、Ｂ方向に垂直な軸に対して回転自在な形で、プレ
スリング７の内周面７ｂを覆うように配列した形で装着
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、係合切欠
き部１１ｂがゲージリング１１の外周面の全周に亙って
環状に形成され、更に係合溝１１ａがゲージリング１１
の全周に互って環状に穿設形成されている。また、ゲー
ジリング１上には、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いる。

シールド掘削機１は１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を第工図矢印Ｂ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Ａ方向に推進してトンネル１５がシールド掘削
機↓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Ｌｌだけ後退させる。する
と、直前にコンクリート２１Ａ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Ａ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１１ＬＩ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、
止水性を有するシートに鋼線を貼着して成るスキンシー
ト４０Ｂを、当該スキンシート４０Ｂの図中左端部をゲ
ージリング１１の係合切欠部１１ｂとプレスリング７の
ミニローラベアリング５間に挿入し、当該スキンシート
４０Ｂの図中右端部を直前に打設されたトンネル覆工２
０部分のコンクリート２１Ａから矢印Ａ方向に突出した
状態のスキンシート４０Ａの図中左端部に接合する形で
、プレスリング７のミニローラベアリング５に沿って円
環状に設置する。この際、前記スキンシート４０には鋼
線が補強部材として貼着されているので、前記スキンシ
ート４０Ｂを容易に円環状に設置することが出来る。そ
して、前記スキンシート４０Ｂの設置により、該スキン
シート４０Ｂの外部空間と内部空間、即ち後述するコン
クリート打設空間３１と後述する止水材充填空間３２の
間は完全に遮断されることになる。

こうして、前記空間部分にスキンシート４０Ｂがプレス
リング７のミニローラベアリング５に沿って円環状に設
置された後、第７図に示すように、前記空間部分にパン
チプレートや鉄筋等からなる補強部材１２を係合溝１１
ａを介して妻止め２２Ｂ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）、スキンシート４
０Ｂ及び直前に構築されたトンネル覆工２０の妻止め２
２Ａ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
よりコンクリート打設空間３１中にコンクリート２１Ｂ
を打設する。なお、この際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１３
ａにより外部に排出されるので、コンクリート２１Ｂの
コンクリート打設空間３１中への注入打設動作は円滑に
行なわれる。

こうして、コンクリート打設空間３１中にコンクリート
２１Ｂが打設されたところで、第９図に示すように、プ
レスリングジャッキ９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。この際、スキンシート４０
は打設されたコンクリート２１の圧力によってプレスリ
ング７側へ押圧されるが、プレスリング７とスキンシー
ト４０との間には、ミニローラベアリング５が設けられ
ており、該ミニローラベアリング５によってプレスリン
ク７の移動に伴って生じるスキンシート４０との摩擦が
低減されるので、プレスリング７の矢印Ａ方向への移動
は円滑に行われ、スキンシート４０が破損されることは
ない。そして、プレスリング７の通過した後には、外殻
２とスキンシ−ト４０Ａ、４０Ｂとの間に円環状の止水
材充填空間３２が形成される。そこで、プレスリング７
の矢印Ａ方向への移動と共に、第１０図に示すように、
供給ホース３０から、止水材２３を止水材注入管１０を
介して止水材充填空間３２中に注入し、該止水材注入空
間３２を止水材２３で充填する。この際、止水材充填空
間３２はスキンシート４０Ｂによってコンクリート打設
空間３１と完全に遮断されているので、止水材２３が未
硬化のコンクリート２１Ｂに混入することがない、プレ
スリング７が矢印Ａ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１１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方向に突出駆
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、既に述べたように、外殻２が矢印Ａ方向に移動
を開始し、外殻２が移動した後には、打設充填された止
水材２３と地山ｔ９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Ａ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。

尚、この場合にも、前述のプレスリング７の矢印Ａ方向
への移動の場合と同様に、ミニローラベアラング５によ
ってプレスリング７の移動に伴うスキンシート４０との
摩擦が低減されるので、プレスリング７の矢印Ｂ方向へ
の移動は円滑に行われる。そして、先程注入された止水
材充填空間３２内の未硬化の止水材２３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、止水材
２３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１
３のｌリン１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７ａが外殻２の
後端部２ｂに一致した形となり。

エ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図に示すようしこ、矢印Ａ方向に距離Ｌｌだ
け後退させるが、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２１Ｂは、既に円環状に十分に
硬化しているので、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、その後のスキンシート４０
及び補強部材１２の設置作業も円滑に行なわれる。なお
、本実施例においては、ｌリン１分のトンネル覆工２０
の構築ごとに、コンクリート打設空間３１内のコンクリ
ート２ＬＡ、２１Ｂの妻部に妻止め２２Ａ、２２Ｂを設
置したが、今述べたように、打ち継ぎ面２９は崩壊しな
いので、妻止め２２Ａ、２２Ｂを用いずにトンネル覆工
２０を構築することも可能となる。

以上に述べたようにして、トンネル覆工２０を構築する
と、特に滞水地盤において、トンネル覆工２０の構築後
に何らかの原因で地下水等の水が地山１９から該トンネ
ル覆工２０側に浸入してきた際には、トンネル覆工２０
を構成するコンクリート２ＬＡ、２１Ｂ部分と止水材２
３部分の間の全面に埋設されたスキンシート４０Ａ、４
０Ｂ等が、該水の内部への浸入を阻止するので、該水が
コンクリート打設空間３１内のコンクリート２１Ａ、２
１Ｂ側に浸入することはない。この際、スキンシート４
０Ａ、４０Ｂ等は、既に述べたように、該スキンシート
４０Ａ、４０Ｂの外部空間と内部空間、即ちコンクリー
ト打設空間３１内のコンクリート２１Ａ、２１Ｂと止水
材充填空間３２及びテールボイド２７内の止水材２３を
完全に遮断する形で設けられているので、該止水動作は
地山１９のどの部位においても確実に行なわれる。

（ｇ〉２発明の効果 以上説明したように本発明によれば、外殻２を有し、該
外殻２の内側に内周面７ｂにミニローラベアリング５等
の摩擦低減手段の設けられたプレスリング７を前記外殻
２の掘進方向に移動自在に設け、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外殻２に
対して移動自在に設け、該型枠支持部材と前記外殻２の
間に掘進用ジャッキ６を設けたシールド掘削機１等のシ
ールドを用いて１−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２１Ａの打設が完了したトンネル覆工２０
部分との間に、スキンシート４０Ｂを前記プレスリング
内周面に摩擦低減手段を介して設置すると共に、前記型
枠支持部材と既にコンクリート２１Ａの打設が完了した
型枠１３Ａとの間に型枠１３Ｂを設置して、型枠支持部
材、前記スキンシート４０Ｂ、直前に構築済みのトンネ
ル覆工２０及び新たに設置された型枠１３Ｂによりコン
クリート打設空間３１を形成し、次いで該コンクリ−１
・打設空間３１中にコンクリート２１Ｂを圧入打設し、
その後プレスリング７を外殻２前方に移動させつつ、該
プレスリング７の移動に伴なって生しる止水材充填空間
３２等の空間中に止水材２３等の充填部材を〆主人充填
し。

その後シールド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Ｓ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、前記充填された充填部
材を加圧することにより、前記外殻２の移動に伴なって
生しるテールボイド２フ中に該充填部材を充填させるよ
うにして構成したので、スキンシート４０によって、ト
ンネル覆工２０の構造部材としてのコンクリート２１が
。

充填部材と遮断される。従って、地山１９から浸入して
くる地下水などが、万一、充填部材の層を通過したとし
てもスキンシート４０によりコンクリート２１層へ浸入
することが阻止され、トンネル覆工２０内への地下水の
浸入を確実に遮断することが可能となり、４水の発生を
未然に防止することが出来る。また、充填部材を注入す
る際に充填部材がコンクリート２１へ混入してコンクリ
ート２上の品質を低下させることがなく、良好な打設を
行うことが出来る。更に、摩擦低減手段によってプレス
リング７の移動に伴うスキンシート４０との摩擦が低減
されるので、前記スキンシート４０が破損して、破損箇
所から充填部材や地下水などかコンクリート２１部分へ
浸入することを防止することが出来、スキンシート４０
の耐久性を向上させることが出来る。そして、コンクリ
ート２１中に埋設され得るパンチプレートや鉄筋等の補
強部材１２における。水と接触することによる錆の発生
を未然に防止することが出来るので、滞水地盤や高土圧
下においても、トンネル覆工２０を良好な状態で構築す
ることが出来る。

また、本発明は、外殻２を有し、該外殻２の内側にプレ
スリンク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の内周面７ｂにミニローラベアリ
ング５等の摩擦低減手段を前記内周面７ｂを覆う形で設
け、前記プレスリング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ク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を設けて構成したので、摩擦低減手段により、
プレスリング７と該プレスリング７の内側に設置される
スキンシート４０との摩擦が低減される。従って、トン
ネル覆工２０を構築するに際してスキンシート４０をプ
レスリンク７の内側に設置する場合において、プレスリ
ンタフをスキンシート４０に対して移動させる際に、前
記プレスリング７の移動によってスキンシート４０が破
損されることを防止し、スキンシートの耐久性の向上に
寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

第上図は本発明によるトンネル覆工の構築方法の一実施
例が適用されるトンネル掘削現場の様子及び本発明によ
るシールド掘削機の一実施例を示す図、 第２図は第１図の■−■線によるｖＩｒＷＪ図、第３図
は第１図の■−■腺による断面図、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図は本発明によるトンネル覆工の構築方法の一実施
例を示す工程図、第１４図は従来のトンネル覆工の構築
方法の一例を示す図である。 ・コンクリート打設空間 ３２・・・・・・空間（止水材充填空間）４０・・・・
・スキンシート １

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、外殻を有し、 該外殻の内側に、内周面に摩擦低減手段の 設けられたプレスリングを前記外殻の掘進方向に移動自
   在に設け、 該プレスリングの内側に型枠支持部材を前 記外殻に対して移動自在に設け、 該型枠支持部材と前記外殻の間に掘進用ジ ャッキを設けたシールド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コンクリートの打設 が完了したトンネル覆工部分との間に、スキンシートを
   前記プレスリング内周面に摩擦低減手段を介して設置す
   ると共に、 前記型枠支持部材と既にコンクリートの打 設が完了した型枠との間に型枠を設置して、型枠支持部
   材、前記スキンシート、直前に構築済みのトンネル覆工
   及び新たに設置された型枠によりコンクリート打設空間
   を形成し、 次いで、該コンクリート打設空間中にコン クリートを注入打設し、 その後、プレスリングを外殻前方に移動さ せつつ、該プレスリングの移動に伴なって生じる空間中
   に充填部材を注入充填し、 その後、シールド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、前記充 填された充填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充填部材を充填
   させるようにして構成したトンネル覆工の構築方法。
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周面に摩擦低減手段を 前記内周面を覆う形で設け、 前記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。