JPH04176997A - トンネル覆工コンクリートの連続打設工法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、機械掘削によるトンネル施工において、その
掘削と覆工コンクリート打設を同時かつ連続的に行い得
る覆工コンクリートの連続打設装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、トンネル施工における覆工コンクリートの打設は
、トンネル掘削機機などにより掘削完了後に、または掘
削切羽よりかなり後方位置で、ノンテレスコピック型ス
チールフオーム、二−ルドビーム型スチールフオーム、
テレスコピック型スチールフオーム、バラセントルなど
の移動式、もしくは分割式型枠を用い、順次１ブロツク
ごとにコンクリートを打設する方法が採用されていた。

しかし、これらの覆工方法は、１回の打設長が６〜１２
ｍ程度であり、コンクリートの養生および打設サイクル
上の理由により、１日１回の打設が限度であり、装置施
工の迅速化は望めず、また立坑なども多くなることによ
り道路障害等の問題を誘発し、さらに掘削からコンクリ
ート打設まで長時間放置するため、トンネルの支保を確
実に行い地山の安定を図らねばならないなどの問題点を
有していた。

一方、近年施工の迅速化・省力化の要請の下、セグメン
ト工法が多用されているが、本工法は地表沈下を避ける
ことが難しく、またセグメント自体が高価なため、その
組立費および裏込性入費などを含めると全体工事費の半
分を占める場合もあり、工事費が割高となるため経済的
でないなどの問題点を有する。

近年、上述した問題点を解決すべく、ＥＬＣ工法（Ｅｘ
ｔｒｕｄｅｄ　Ｃｏｎｃｒｅｔｅ　Ｌｉｎｉｎｇ工法）
が注目を浴びている。前記ＥＬＣ工法は、我が国では「
直打ちコンクリート工法」なととも呼ばれ、その工法は
、シールド機により掘削する後方で、この掘削と併行し
て内型枠を組立て、フレッシュコンクリートに圧縮力を
与えながら打設し、地山に密着した覆工コンクリートを
構築するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記ＥＬＣ工法は、前述従来工法に比べ
、地表沈下を抑え、施工速度の向上および工費節減を図
り得るものの、１ストロークの掘削後、最後列のコンク
リート打設完了地点の内型枠を解体し、最前列まで移動
して組立て、前記１ストリ一ク分のコンクリート打設を
行うため、この解体・移動・組立ての一連の作業を１ス
トローク掘削毎に行わねばならず、その作業に手間を要
するとともに、その施工速度にも一定の限界がある。

そこで本発明の主たる目的は、トンネル掘削と同時併行
的に地山に密着した覆工コンクリートを連続的に打設し
得るとともに、その際の型枠作業に要する手間と時間を
簡略化し、施工の迅速化並びに省力化を図った覆工コン
クリートの連続打設工法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題は、掘削面内の支保のための外周面枠と、この
外周面枠の一部または全部を掘削面に押圧させて自身を
掘削面に対して固定する固定支持手段と、トンネル出側
方向に向けて進退自在に構成され、かつ掘削断面形状と
実質的に同一の外径と打設覆工コンクリート厚に相当す
る部材幅を有し、覆工コンクリート打設時の側型枠と加
圧のための環状枠材と、さらにこの環状枠材のトンネル
出側面にコンクリート打設口とを備えた覆工コンクリー
ト打設・加圧装置と、 この覆工コンクリート打設・加圧装置に連行して、前記
環状枠材の枠材内面に内接し得る外径を有し、覆工コン
クリート打設時には前記環状枠材とともに覆工コンクリ
ート打設用型枠となる内型枠用外周面枠と、この外周面
枠の一部または全部を掘削面に押圧させて自身を掘削面
に固定するための固定支持手段とを備えたスライド型枠
装置と、前記スライド型枠装置と相互にトンネル方向に
スライド用ジヤツキにより連結され、実質的に前記スラ
イド型枠装置の外周面枠と同一外径の外周面枠を有する
とともに、この外周面枠の一部または全部を掘削面に押
圧させて自身を掘削面に固定するための固定支持手段と
を備えた反力受グリップ装置とからなる覆工コンクリー
ト打設装置を用い、 トンネル掘削機による掘削に続き、前記覆工コンクリー
ト打設・加圧装置、スライド型枠装置および反力受グリ
ップ装置の順に連行させ、前記トンネル掘削機による１
ストローク掘削毎に、前記覆エコンクＩＪ−ト打設・加
圧装置を掘削面に対し固定支持し、その環状枠材をトン
ネル切羽方向へ移動させるとともに、これに追従して、
前記環状枠材に前記スライド型枠装置の内型枠用外周面
枠が嵌挿状態となるように移動し、これにより前記環状
枠材と内型枠用外周面枠とによって閉塞される空間を形
成し、この空間に前記環状枠材の打設口より覆工コンク
リートを供給するとともに、硬化までの間これを加圧状
態に保持しつつ、覆工コンクリートを連続的に形成する
ようにすることで解決できる。

〔作用〕

本発明においては、覆工コンクリート連続打設装置を構
成する各装置は、全て、トンネル掘削面もしくは覆工コ
ンクリート内壁に内接する外径形状を有する。したがっ
て、各装置が地山安定に資するとともに、各装置自体も
安定化する。

先ず、覆工コンクリート打設・加圧装置は、外周面枠の
一部または全部を掘削面に押圧させて自身を掘削面に対
して固定する固定支持手段を備えるため、覆工コンクリ
ートの打設時の安定および加圧時の反力点とすることが
できる。さらに、たとえばジヤツキなどによりトンネル
出側方向に向けて進退自在に構成され、掘削断面形状と
実質的に同一の外径と打設覆工コンクリート厚に相当す
る部材幅を有する環状枠材とを備える。したがって、覆
工コンクリートの打設時には側型枠として機能し、打設
後から硬化までは覆工コンクリートの打継端面より加圧
することができる。なお、前記覆工コンクリート打設・
加圧装置が前進する際には、前記環状枠材を覆工コンク
リートの打継端面に押し当て、進出操作を行うと、反作
用的に前進することができる。

そして、前記環状枠材のトンネル出側面にコンクリート
打設口とを備えることによって、トンネル出側方向に進
退自在の前記環状枠材と、この環状枠材の内壁に内接し
得る外径を有し、後述の移動操作によってトンネル方向
に移動自在の内型枠用外周面枠とによって、順次形成さ
れる空間に、前記コンクリート打設口より覆工コンクリ
ートを供給することによって、連続的に覆工コンクリー
トを打設できる。

前記スライド型枠装置と反力受グリップ装置とは、共に
外周面枠の一部または全部を掘削面に押圧させて自身を
掘削面に固定するための固定支持手段とを備えるととも
に、相互にトンネル方向にスライド用ジヤツキにより連
結されているため、一方が前進する際には他方は固定さ
れ、他方が前進する際には一方が固定されることによっ
て、相互に固定・移動を繰り返して覆工コンクリート打
設位置まで漸次移動し得るため、型枠作業を簡略化する
ことができる。また、前記両装置は、覆工コンクリート
内壁に内接する外周面枠を有するため、コンクリート硬
化までの間、崩壊などがないようにこれを保持する。

なお、前記スライド型枠装置は、内型枠機能を有すると
ともに、自身の固定保持機能とを備えるため、これを分
離し、相互にトンネル方向にスライドジヤツキにより連
結することでもよい。

トンネル覆工コンクリートの構築に際しては、先ず、ト
ンネル掘削機による掘削に続き、前記覆工コンクリート
打設・加圧装置、スライド型枠装置および反力受グリッ
プ装置の順に連行させる。

そして、前記トンネル掘削機による１ストローク掘削が
終了する度に、 前記覆工コンクリート打設・加圧装置を掘削面に対し固
定支持して、打設コンクリートを加圧する際の反力点と
なるようにする。

次に、前記覆工コンクリート打設・加圧装置の環状枠材
をトンネル切羽方向へ移動させるとともに、これに追従
して、前記環状枠材に前記スライド型枠装置の内型枠用
外周面枠が嵌挿状態となるように移動する。これにより
前記環状枠材と内型枠用外周面枠とによって閉塞される
空間を形成することができる。そして、この空間に前記
環状枠材の打設口より覆工コンクリートを供給し、硬化
までの間これを加圧状態に保持することによって、地山
に密着した覆工コンクリートを連続的に形成するように
することができる。

また、トンネル掘削機による１ストローク掘削毎の覆工
コンクリートの打設を、環状枠材と内型枠用外周面枠の
移動による閉塞空間の形成と、覆工コンクリートの供給
との繰返しにより行う分割打設とすれば、地山の緩みを
防止する上で好ましい。

本発明においては、前述の如く、トンネル掘削と同時併
行的に覆工コンクリートを連続的に打設でき、また、型
枠の解体・設置作業が実質的に省かれるため、施工速度
が速く作業の効率化および省力化を図ることができる。

〔発明の具体的な構成〕

以下、本発明を図面に示す具体例に基づき詳説する。

本発明工法に係る覆工コンクリート連続打設装置は、第
１図に示されるように、覆工コンクリート打設・加圧装
置１（以下、単に打設装置という）と前スライド型枠２
と後スライド型枠３と反力受はグリップ装置４からなる
。前記打設装置ｌは他の装置と分離され、前記前スライ
ド型枠２と後スライド型枠３とは、第１スライドジヤツ
キ群５．５・・・で連結され、前記後スライド型枠３と
反力受はグリップ装置４とは第２スライドジヤツキ群６
．６・・・により連結されている。

前記打設装置１は、第２図横断面図に示されるように、
鋼板、角型鋼、溝型鋼などよりなる円形リング］０に対
しその外周に円形面枠１１が周設されており、その内方
に前記円形リング１０に固設されたグリップ支持架台１
６が設けられ、このグリップ支持架台１６上に打設装置
１の固定支持手段たるグリップ装置１３が固設されてい
る。前記グリップ装置１３は、両側方向に伸縮するシリ
ンダー軸１．３　ａ、１．３　ａを有し、その先端に掘
削面を押圧するグリッパ１４．１４を備えている。

また、前記円形リング１１には、円周方向に適宜の間隔
をおいて、トンネル後方側に向けて進退するプレスジヤ
ツキ１２．１２・・・が設けられるとともに、そのジヤ
ツキ先端には、コンクリート打設時の型枠側板を構成す
るとともに、打設コンクリートをトンネル方向に加圧す
るための、環状枠材たるプレスリング１７が設けられて
いる。

前記打設装置の天端には、コンクリート打設のための打
設口１８を有し、図示されないコンクリートポンプによ
り送給されるコンクリートがロータリーバルブなどのコ
ンクリート分配機を介して適切な圧力をもって、コンク
リート打設が行えるようになっている。なお、前記グリ
ップ装置１３の周囲に設けられたジヤツキ１５．１５・
・・は掘削７と連結され、この打設装置１を牽引するた
めのものである。

前記前スライド型枠２は、詳細には第３図横断面図に示
されるように、円形リング２０．２０・・・の外周に円
形面枠２１が周設され、その内方に矩形フレーム２２を
有している。前記円形リング２１．２１・・・の円周方
向の適所をピン結合とするとともに、上方部分を分離し
て、前記矩形フレーム２２の下方一端を前記円形リング
２０と固着し、その側方をターンバックル２４．２４を
介して前配置形リング２０と連結して、一定範囲内にお
いて円周方向に拡縮自在となっている。前記円形リング
２０の上方部分はジャーナルジヤツキ２３．２３を介し
て連結されており、高さ方向の調整が可能であるととも
に、折り畳める構造となっている。なお、前記前スライ
ド型枠２は、第１図の鎖線で示されるように、プレスリ
ング１７に内接状態に嵌挿され、コンクリート打設時の
内型枠となるため、打設装置１のプレスリング１７に嵌
挿し得る外径形状に調整したならば、施工中は基本的に
固定とされる。

また、前スライド型枠２を、その前部と後部とに分割し
、たとえばこの２体を接続調整ボルトなどで接続し、曲
線部を施工する際には、前記接続調整ボルトで離間を調
整し、曲率を持たせるとともに、その隙間部分をパツキ
ンなどで封止して、コンクリートの漏出防止、止水機能
を持たせるようにすれば、容易に曲線施工に対応させる
ことができる。

前記前スライド型枠２と第１スライドジヤツキ群５．５
・・・をもって接続される後スライド型枠３は、第４図
横断面図にも示されるように、円形リング３０．３０・
・・の外周に円形面枠３１が周設され、その円周方向の
適所においてピン結合とし、円形リングの端々をグリッ
プジヤツキ３２を介して連結することにより、前記グリ
ップジヤツキ３２の伸縮操作により円周方向に拡縮自在
に構成し、後スライド型枠３をトンネル掘削面に対して
固定できるようにして、前記前スライド型枠２の押前進
時および反力受グリップ装置４の引前進時における反力
点となるようにしている。

なお、本具体例においては、前記前スライド型枠２と後
スライド型枠３とを第１スライドジヤツキ５．５・・−
により連結したが、これを省略し、−体として構成する
ことも可能である。この場合には、この一体型スライド
型枠の前進時には、反力受グリップ装置４を反力点とし
て第２スライドジヤツキ６．６・・・により前進し、前
記反力受グリップ装置４の前進時には、この一体型スラ
イド型枠を反力点とすればよい。

最後列の反力受グリップ装置４は、前記後スライド型枠
３とほぼ同様の構造を成し、円形リング４０．４０・・
・の外周に円形面枠４１が周設され、その円周方向の適
所においてビン結合とし、円形リングの端々をグリップ
ジヤツキ４２を介して連結することにより、前記グリッ
プジヤツキ３２の伸縮操作により円周方向に拡縮自在と
して、反力受グリップ装置４をトンネル掘削面に対して
固定できるようになっており、前記前後スライド型枠２
．３の押前進時の際の反力点となる。

かかる連続打設装置の下、トンネル覆工コンクリートの
打設に際しては、第６図に示されるように、°トンネル
切羽位置においては、トンネル掘削機７がカッターヘッ
ドの回転とともに、スラストジヤツキの押出しにより地
山を掘削する。前記スラストジヤツキによる１ストロー
ク掘削（約１．５ｍ）が完了したならば、先ず打設装置
１のグリップ装置１３によりグリッパエ４を張出して打
設装置１自体を掘削面に固定する。そして、第６図の状
態より打設装置１のプレスジヤツキ１２によりプレスリ
ング１７を打設コンクリートの打継目より３０ｃｍ程度
引き離し、前スライド型枠２の円形面枠２１と前記プレ
スリング１７とによって形成された空間に、打設口１８
によりコンクリートを打設する。前記空間にコンクリー
トが充填され、コンクリートポンプの送給圧が一定値以
上になったならば、−旦コンクリートの送給を止める。

なお、打設コンクリートは前記プレスリング１７により
常時加圧状態に保持される。

次に、後スライド型枠３のグリップジヤツキ３２を張出
して、前記後スライド型枠３を掘削面に固定し、第１ス
ライドジヤツキ５で前記前スライド型枠２を３０ａｎ程
前進させる。その後、反力受グリップ４のグリップジヤ
ツキ４２を張出し掘削面に固定するとともに、前記後ス
ライド型枠３の固定を解き、前記後スライド型枠３を同
じ＜３０（２）程度前進させる。

ここまでの工程を１サイクル打設とし、再度前記プレス
リング１７を打設コンクリートの打継目より３０ｃｍ程
度引き離し、コンクリートを打設する工程を繰り返し、
シールド機の１ストロ一ク掘削分の１，５ｍのコンクリ
ート打設を完了させる。

次に、打設装置１のグリップ装置Ｉ３を緩め、プレスジ
ヤツキ１２．１２・・・の伸長により、コンクリート打
継端面をプレスリング１７により押して、その反作用的
に前記打設装置１を１．５ｍ程前進させ、再度前記グリ
ップ装置１３の張出しにより前記打設装置１を掘削面に
固定し、前記プレスジヤツキ１２．１２・・・の操作に
よりプレスリング１７を介してコンクリートを所定圧で
加圧し２０〜３０分程度保持する。なお、前記加圧値は
、地盤を破壊しない範囲で、水圧に対し充分な止水性を
有し、地盤沈下を極力少なくする観点から適宜決定され
る。

その間、前記後スライド型枠３を掘削面に固定し、第２
スライドジヤツキにより反力受グリップ４を前方へ１．
５　ｍ移動させて固定保持し、前記トンネル掘削機７に
より再度掘削を開始する。

なお、前述具体例は、地山の緩みを極力防止する意味で
、トンネル掘削機による１ストロ一ク掘削相当区間（１
，５ｍ）を、３０ａｎＸ５回に分割してコンクリート打
設を行ったが、施工速度を優先するならば、前記１スト
ロ一ク掘削相当区間を一回のコンクリート打設で行うこ
ととしてもよい。

以上、詳説の本発明工法によれば、打設される覆工コン
クリートは、連続的に加圧状態としながら打設され、そ
の後も硬化まで圧力状態に保持されるため、地山に密着
するため、地山は緩むことなく安定し、地表沈下が殆ど
なく、またその周辺構造物に与える影響がない。また、
掘削と同時併行的に覆工コンクリートの打設ができ、施
工の迅速化が図れるとともに、ＥＬＣ工法などの従来工
法に比して、型枠作業に要する時間と手間を大幅に低減
し得る。

なお、本発明法にかかる打設コンクリートとしては、フ
ライアッシュ、およびこれにスチールファイバーおよび
流動化材、遅延材などの混和材を配合した特殊コンクリ
ートなどを使用することができる。

〔発明の効果〕

以上詳説のとおり、本発明によれば、トンネル掘削と同
時併行的に地山に密着した覆工コンクリートの打設がで
きるとともに、その際の型枠作業に要する時間と手間を
簡略化し、作業の迅速化および省力化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る覆工コンクリート連続打設装置を
示す図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線線断断面図第３
図は第１図の■−■線横線面断面図４図は第１図のＩＶ
−ＩＶ線横断面図、第５図は第１図のＶ−Ｖ線描断面図
、第６図は覆工コンクリートの打設要領を説明するため
の図である。 １・・・覆工コンクリート打設・加圧装置、２・・・前
スライド型枠、３・・・後スライド型枠、４・・・反力
受グリップ装置、５・・・第１スライドジヤツキ、６・
・・第２スライドジヤツキ、７・・・トンネル掘削機第
２図 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）掘削面の支保のための外周面枠と、この外周面枠
   の一部または全部を掘削面に押圧させて自身を掘削面に
   対して固定する固定支持手段と、覆工コンクリート打設
   時の側型枠と加圧のためにトンネル出側方向に向けて進
   退自在に構成され、かつ掘削断面形状と実質的に同一の
   外径と打設覆工コンクリート厚に相当する部材幅を有す
   る環状枠材と、さらにこの環状枠材のトンネル出側面に
   コンクリート打設口とを備えた覆工コンクリート打設・
   加圧装置と、 この覆工コンクリート打設・加圧装置に連行して、前記
   環状枠材の枠材内面に内接し得る外径を有し、覆工コン
   クリート打設時には前記環状枠材とともに覆工コンクリ
   ート打設用型枠となる内型枠用外周面枠と、この外周面
   枠の一部または全部を掘削面に押圧させて自身を掘削面
   に固定するための固定支持手段とを備えたスライド型枠
   装置と、さらに、このスライド型枠装置と相互にトンネ
   ル方向にスライド用ジャッキにより連結され、前記スラ
   イド型枠装置の外周面枠と実質的に同一外径の外周面枠
   を有するとともに、この外周面枠の一部または全部を掘
   削面に押圧させて自身を掘削面に固定するための固定支
   持手段とを備えた反力受グリップ装置とからなるトンネ
   ル覆工コンクリートの連続打設装置を用い、シールド機
   によるトンネル掘削に続き、前記覆工コンクリート打設
   ・加圧装置、スライド型枠装置および反力受グリップ装
   置の順に連行させ、前記シールド機による１ストローク
   掘削毎に、前記覆工コンクリート打設・加圧装置を掘削
   面に対し固定支持し、その環状枠材をトンネル切羽方向
   へ移動させるとともに、これに追従して、前記環状枠材
   に前記スライド型枠装置の内型枠用外周面枠が嵌挿状態
   となるように移動し、これにより前記環状枠材と内型枠
   用外周面枠とによって閉塞される空間を形成し、この空
   間に前記環状枠材の打設口より覆工コンクリートを供給
   するとともに、硬化までの間これを加圧状態に保持しつ
   つ、覆工コンクリートを連続的に形成するようにするこ
   とを特徴とするトンネル覆工コンクリートの連続打設工
   法。
2. （２）シールド機による１ストローク掘削毎の覆工コン
   クリートの打設を分割して、環状枠材と内型枠用外周面
   枠の移動による閉塞空間の形成と、覆工コンクリートの
   供給との繰返しにより行う請求項１記載のトンネル覆工
   コンクリートの連続打設工法。
3. （３）スライド型枠装置を、内型枠用外周面枠部と、自
   身を掘削面に固定するためのグリップ部とに分離し、互
   いにトンネル方向にスライド用ジャッキにより連結した
   装置によって行う請求項１および請求項２記載のトンネ
   ル覆工コンクリートの連続打設工法。