JPH0423080B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はシールドトンネル工法によりトンネル
を掘削するに際し、シールドセグメントの外周を
連続して不透水膜で被覆する工法及び該工法を実
施するための装置に関する。より詳しくは、この
工法及び装置において、地下水及び／又は充填材
が掘進機械内部へ侵入するのを防止するともに管
路外周に不透水膜を展延する際の破損を防止する
ための掘進機械後方部の改良に関する。

シールドトンネル工法とは崩壊性の高い土質に
おいてトンネル掘削を行うに当つて、トンネル外
形よりわずかに大きい断面を有する「シールド掘
進機」と称する強固な鋼製の殻を地中に掘進させ
て、その内部で土砂の崩壊を防ぎながら安全に掘
削作業やセグメントの組立作業を行つてトンネル
を築造する工法である。

上記工法を実施するには対象とする土質の種類
に対応して解放型シールド、密閉型シールド、閉
塞型シールド等の機種が存在するが、これらはい
ずれも掘進装置の形式に関するもので、シールド
で掘進した後、掘進機の後方部で、セグメント部
材（これはセグメントとして予め製作されてい
る）を組立て建設するトンネル構造体を取巻く地
山を支持するセグメント組立の工事については、
いずれの工法の場合も共通した方法が採用されて
いる。

このセグメント組立はシールドが掘進する毎
に、その後方部で既設のセグメントに随時結合さ
れてシールドトンネルを形成する工事であるが、
セグメントの組立ては狭いシールド構内で行なわ
れるため真円に組立てることが困難で、又重力や
地圧のため押し潰された状態になり易く、このた
めセグメントとセグメントのジヨイント部に種々
のシール材を使用して組立て接合しても〓間がで
きたり、セグメントのズレ、ジヨイント面の凸凹
のため、又セグメント運搬時や、組立時の若干の
損傷のため等の各種の条件により〓間の発生する
ことが極めて多い。シールド工法は地下水位下に
実施される場合が多いので、上記の原因からトン
ネル内に漏水が発生する。したがつて当然のこと
であるが、この漏水防止のためセグメントとセグ
メントとの間の継目をシール材、コーキング材等
でシールする方法が採用されているが完全なもの
ではなく、充分注意して施工しても、施工後漏水
が発生するのが実情である。

一方シールド工法においては、シールド掘進機
のなかでセグメントを組立てるためセグメント外
径よりもその外径が若干大きめの掘進機を使用し
なければならず、そのためセグメント外周部に余
掘り空間が形成され空〓として地中に残存する。
この空〓は掘進と並行して継続的に充填材を使用
して充填される。この充填材は余掘り空〓を充填
して、掘削後上方の地盤の崩壊や沈下を防止する
と共に地下水がトンネル内へ侵入するのを防止す
るものである。この充填材によつても時間の経過
と共に団結した充填材に亀裂が生じたり、充填材
が充填時に地下水等により希釈を受けたりするこ
とにより空〓を完全に充填するには至らず、或い
は充填時に充填材が掘進機内部へ侵入したりまた
他に漏洩して周辺地下水に環境を損う恐れもあ
る。又充填材の注入量は、地盤の柔軟部に集中し
たり、希釈されたり或いは流亡したりするため空
〓を充填するのに必要な量を注入すれば良いとい
うものではなく、空〓容積の180％〜400％という
莫大な量を使用しなければならないのが現状であ
る。

以上のようにシールド工法によりトンネルを築
造した場合上記のように大きな問題点がある。

本発明者等はトンネル内外への漏水防止の完全
化及び充填材使用量の適正化を目的として鋭意検
討の結果、本願発明を完成したものであつて、そ
の要旨とするところは、セグメント外周を被覆す
るための筒状の不透水膜を圧縮して格納する格納
装置をシールド掘進機械のスキンプレートの内周
に沿つて設け、スキンプレートの後部のテールプ
レート内でセグメントを組立てながら、シールド
掘進機械を掘進させることによつて、セグメント
外周を前記筒状の不透水膜で連続的に被覆するシ
ールドトンネル工法において、テールプレートの
後方に、該プレートの後端から円環状の間〓を介
して、テールプレートの外径より小なる円環をテ
ールプレート内部に形成した円筒端部又は前記不
透水膜格納装置の内周を延伸した端部に、装着す
るとともに円環内周にはテールシールを設け、前
記不透水膜を前記間〓より引き出して、組み立て
られたセグメント外周を被覆し、該セグメントと
不透水膜との間に注入する充填材のシールド掘進
機械側への侵入を防止するようになしたことを特
徴とするシールドトンネル工法、並びにセグメン
ト外周を被覆するための筒状の不透水膜を圧縮し
て格納する格納装置をシールド掘進機械のスキン
プレートの内周に沿つて設け、スキンプレート後
部のテールプレート内でセグメントを組立てなが
ら、シールド掘進機械を推進させることによつて
組み立てられたセグメント外周を前記筒状の不透
水膜で連続的に被覆するシールドトンネル工法を
実施するための装置において、テールプレートの
後方に、該プレートの後端から円環状の間〓を介
して、テールプレートの外径より小なる円環を、
テールプレート内部に形成した内筒端部又は前記
不透水膜格納装置の内周を延伸した端部に、装着
するとともに、円環内周にテールシールを設けた
ことを特徴とするシールドトンネル工法を実施す
るための装置にある。

以下本発明工法並びに装置を図示の実施例に基
づいて詳述する。

第１図は本願発明の概要を説明する断面要部図
で、第２図はジヤツキにより掘進機械が前進した
状態を示す部分断面図である。

第１図においてシールド掘進機械１は矢印方向
へ掘進により前進するが、その掘進機のスキンプ
レート２の内周には、これに沿つて筒状の不透水
膜５を引出し延伸可能な状態で圧縮し格納するた
めの不透水膜格納装置４がリング状に設けられ、
該装置に不透水膜５（この不透水膜の材質は柔軟
性、展性、延性の点から合成樹脂が良く、経済性
の点から塩ビが好ましく、かつ膜はトンネル内に
地下水等の侵入を防止するため及び膜と組立てら
れたセグメントの間に注入した充填材の地山側へ
の流失を防止するための円形に設けられたセグメ
ント外周を被覆するものであるから円筒状に成形
又は加工したものであることが好ましく、又その
厚みは各種条件によつて適宜決定される）が圧縮
して保管されている。

なお、膜の圧縮保管の形態は蛇腹状、ロール
状、折りたたみ状など、いずれにしても圧縮した
状態であればよい。

又膜格納装置４の内側には複数個の推進ジヤツ
キ３がリング状に附設されているが（２個のみ図
示）、これら推進ジヤツキ３の軸はシールドの長
手方向軸線と平行に設けられ、セグメント６が組
立てられ真円状となつたセグメント部を既設のセ
グメント７に押圧する作用及びセグメントを押圧
する反力により掘進機械１を前進させる作用をす
る。このジヤツキの作動はシールド内に設置され
た液圧ポンプ等により駆動される。

図の状態はジヤツキ３が新しく組立てられた真
円状のライニング部を押圧する状態を示すもので
あるが、ジヤツキロツド３′がライニング部を押
圧するに従い、その反力で掘進機１は前進し、そ
れとともに膜格納装置４も前進するので膜５は引
き出されて延伸し、スキンプレート２の内周に布
設される。第２図は推進ジヤツキ３のロツド３′
がライニングを押圧してシールド全体が前進し、
膜格納装置４より膜５が引出されてスキンプレー
ト２の内周に布設された状態を示す。膜５が布設
されると新しいセグメントが、膜の内側内面に真
円状に組立てられ、次いで推進ジヤツキ３によ
り、既設のセグメント部に押圧結合されて、膜で
被覆した状態の新しいセグメント部が構成され
る。したがつてこの作業を繰返すことにより、セ
グメント部の外周は連続して不透水膜で被覆され
た状態で構成されることになる。新しい膜の補充
の際には膜を連続させるため新しい膜は使用中の
膜の端部に熱による溶着か、接着剤により楔着さ
れるが、単に端部をオーバラツプさせるようにし
ても良い。新しいセグメント部が構成されるとセ
グメントに設けられた充填孔８を介してポンプ等
により充填材が注入されるが、注入量は膜５によ
りその逸出が防止されるので余掘空間を充填する
程度の量で充分で、従来に比しその量が大幅に低
下する。かつ地下水の侵入による充填材の流出又
は希釈がないので充分に充填材としての機能を果
すことができる。

しかしながら、この状態ではセグメント７と膜
５の間に注入された充填材の掘進機方向への侵入
防止手段が設けられていないので、掘進機内部へ
侵入するおれがあるが、この防止手段が特に本願
発明の特徴とする部分である。この防止手段を本
願発明装置の１実施例及び他の実施例で、これら
の部分断面図である第３図及び第４図に基いて説
明する。

１実施例である第３図において、スキンプレー
ト２の後方部分のテールプレート１０の後方に
は、該プレートの後端から円環状の間〓１２を介
して、テールプレート１０の外径より小なる径の
円環１３が、テールプレート１０の内部に形成さ
れた円筒１４の端部に装着され、その円環１３の
内周にはセグメント７に密接するように弾性部材
よりなるテールシール１１が設けられている。一
方スキンプレート２の内周に沿つて不透水膜５を
圧縮して格納する不透水膜格納装置４が設けられ
て、前述したように掘進機の前進にともなつて、
即ち推進ジヤツキ３のジヤツキロツド３′が既設
セグメントの末端を押し、掘進機が前進するにと
もなつて、膜格納装置４より膜５はノズル９を経
て、テールプレート１０と内筒１４の間をとお
り、間〓１２より地山側に引き出されて円環１３
の外周を覆つて滑り、既設のセグメント７の外周
面に密接することなく、余裕をもつて接し、その
外周面を連続して被覆するようになつている。こ
の場合円環１３の外径はテールプレート１０の外
径より小さく、膜５が地山側に接してこすれ破損
することのないように配慮されている。又円環１
３はテールシール１１を設けるためのものである
から、その前後方向の幅は必然的に短かく形成さ
れている。したがつて円環１３の径を小さく形成
したことと相俟つて、引き出された膜５が地山側
に直接触れることがないので、破れるようなこと
はない。さらに円環１３の内周にはセグメント７
の外周に摺接するように弾性部材例えばゴム材か
らなるテールシール１１が２重に設けられて、前
述の第１図において説明したようにセグメント７
に設けられた充填孔８を介して注入した充填材が
掘進機内へ侵入するのを完全に防止するようにな
つている。

他の実施例である第４図においてはスキンプレ
ート２の後端のテールプレート１０の内側に膜格
納装置４が設けられており、その内周１５を後方
に延伸した端部に円環１３が装着されている点が
前例と異なるのみであるので説明は省略するが、
この例の場合、引き出された膜５は直接円環１３
の外面を経由してセグメント７の面に展延される
のでより機能的である。

なお膜格納装置は着脱可能とすることもでき、
不透水膜を円筒状とせず、タンザク型にして複数
の格納装置に装入しタンザク型の膜を取り出した
後、接合して筒状とすることも可能である。

以上の次第で本願発明工法及び装置においてテ
ールプレートの後端に間〓を介して、その径より
小さい円環を設け、その間〓から不透水膜を引き
出すようにしたので、膜は地山側と円環外周面の
間にできた〓間をとおることになり破損すること
がなくなつた。したがつて本願発明工法及び装置
によるときは、地下水及び／又は充填材のトンネ
ル内への侵入、或いは充填材の余掘り空〓外への
流亡を完全に防止できるので、トンネルの使用目
的での合理的管理に大きな貢献が期待されるとと
もに、前述したように充填材が他に漏洩して周辺
地下水に影響することがないので公害防止対策に
も大きく寄与するものである。又、結果として地
盤沈下による公的損害の防止、さらに又トンネル
が下水道であつた場合、地下水の侵入が防止され
るので処理汚水量の減少により汚水処理の効率的
運営等その効果ははかり知れないものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の概要を説明するシールドに
よる掘進方向の断面要部図。第２図はジヤツキに
より掘進機が前進した状態を示す部分断面図。第
３図及び第４図は本願発明にかかる装置の実施例
及び他の実施例を示す部分断面図である。 １…掘進機、２…スキンプレート、３…推進ジ
ヤツキ、３′…ジヤツキロツド、４…不透水膜格
納装置、５…不透水膜、６，７…セグメント、８
…充填孔、９…ノズル、１０…テールプレート、
１１…テールシール、１２…間〓、１３…円環、
１４…内筒、１５…内周。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セグメント外周を被覆するための筒状の不透
   水膜を圧縮して格納する格納装置をシールド掘進
   機械のスキンプレートの内周に沿つて設け、スキ
   ンプレートの後部のテールプレート内でセグメン
   トを組立てながら、シールド掘進機械を推進させ
   ることによつて、セグメント外周を前記筒状の不
   透水膜で連続的に被覆するシールドトンネル工法
   において、 テールプレートの後方に、該プレートの後端か
   ら円環状の間〓を介して、テールプレートの外径
   より小なる円環を、テールプレート内部に形成し
   た内筒端部又は前記不透水膜格納装置の内周を延
   伸した端部に、装着するとともに円環内周にはテ
   ールシールをも設け、前記不透水膜を前記間〓よ
   り前記円環外周面に引き出して、組み立てられた
   セグメント外周を被覆し、該セグメントと不透水
   膜との間に注入する充填材のシールド掘進機械側
   への進入を防止するようになしたことを特徴とす
   るシールドトンネル工法。 ２ セグメント外周を被覆するための筒状の不透
   水膜を圧縮して格納する格納装置をシールド掘進
   機械のスキンプレートの内周に沿つて設け、スキ
   ンプレート後部のテールプレート内でセグメント
   を組立てながら、シールド掘進機械を推進させる
   ことによつて、組み立てられたセグメント外周を
   前記筒状の不透水膜で連続的に被覆するシールド
   トンネル工法を実施するための装置において、 テールプレートの後方に、該プレートの後端か
   ら円環状の間〓を介して、テールプレートの外径
   より小なる円環を、テールプレート内部に形成し
   た内筒端部又は前記不透水膜格納装置の内周を延
   伸した端部に、装着するとともに、円環内周にテ
   ールシールを設けたことを特徴とするシールドト
   ンネル工法を実施するための装置。