JPH04247199A - トンネル覆工用のコンクリート打設装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はトンネル覆工用のコンク
リート打設装置に係り、特に鉄筋を組立てコンクリート
を打設する際に、すでに打設されたコンクリートが逆流
しないように高さ調整可能な仕切部材で支持するように
したトンネル覆工用のコンクリート打設装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、シールドトンネルにおいて、いわ
ゆる直打ちコンクリートライニング工法が広く普及して
きている。この直打ちコンクリートライニング工法は、
施工の迅速化や省力化のための工法として知られており
、高価で組立てが面倒なセグメントを施工せずに、シー
ルド掘削機の掘進と同時に掘削機のテール部で内側型枠
を組み立てて、直かに覆工コンクリートを打設でき、こ
のため覆工コンクリートの迅速な施工ができるとともに
、打継ぎ目が発生しないので止水や構造上の弱点をなく
すことができるという利点を有する。また、加圧ジャッ
キ等により妻型枠の役目を果たす加圧板をテールボイド
側に押出し、型枠内のまだ固まらないコンクリートの一
部を押圧して地山との間に充填しながら推進するので、
裏込め注入等を必要としないという利点もある。ところ
で、この打設されたコンクリートが無筋の場合には上記
セグメントと異なりコンクリートリングでは引張力を負
担できない。そこで、一次覆工コンクリートを構造体と
する鉄筋コンクリート構造とすることが多い。このとき
施工の迅速化のためにあらかじめかご状に組み立てた複
数の円弧状の鉄筋かごを内側型枠の外周に配置して金物
等で所定位置に保持し、その後コンクリート打設を行う
。

【０００３】そしてコンクリート打設が終了すると、推
進ジャッキで掘削機を前進させるとともに加圧ジャッキ
でまだ固まらないコンクリートを押圧して掘削機の後方
に発生するテールボイドを充填するようになっている。 そしてこの加圧ジャッキの加圧板を次工程のためにロッ
ドを縮退させる必要がある。また、地山側に被圧地下水
が存在すると、この地下水が型枠内に流入し、まだ固ま
っていないコンクリートが掘削機側に逆流してくるおそ
れがある。このコンクリートの逆流を防止するために一
般にはコンクリートがある程度硬化するまで上記加圧板
を所定時間型枠として存置するか、早強剤をコンクリー
トに添加したり、脱水化して早期の自立性を図っている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
コンクリート打設装置では早強剤を添加したり、脱水化
を図ったとしても硬化までの間、加圧板でコンクリート
面を押圧支持する必要があり、この間、鉄筋かごの建て
込み等の次の作業に移れず工程が遅延する問題があった
。そこで、作業が中断するのを避けるために鉄筋かごが
型枠を通過できるように硬質ゴム等の弾性体からなるゲ
ートを型枠面に設けた打設装置も提案されているが、そ
の場合にもコンクリート打設はゲートの切羽側で行われ
、その後ゲートを通過するようになっている。このため
掘削機の推進が遅れて、コンクリートが硬化し始めると
、コンクリート部分がゲートを通過できなくなるおそれ
がある。

【０００５】さらに、上述のコンクリート打設装置では
掘削機が蛇行してシールドトンネルの中心位置が偏心し
てしまうと覆工厚が不均一となり、内側型枠の外周面と
掘削機のテール部のスキンプレートの内周面との間に隙
間が生じてしまい、その隙間を塞ぐ型枠を現場で製作し
なければならず打設作業を連続的に行うことができない
という問題もある。そこで、本発明の目的は、上述した
従来の技術が有する問題点を解消し、既に打設したコン
クリートの崩壊を防止しながら鉄筋の組立て作業とコン
クリート打設作業とを連続的に行えるとともに、覆工厚
が不均一な場合にも連続的に型枠高さを設定できるトン
ネル覆工用のコンクリート打設装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、掘削機で地盤にトンネルを掘削し、このトンネルの
切羽近傍で筒状の内側型枠を順次形成し、この内側型枠
の外周の掘削機テール部で覆工コンクリートを順次打設
し、この打設コンクリートを後方に押圧するようにした
トンネル覆工用のコンクリート打設装置において、上記
掘削機のスキンプレートの内側に配置され、内部に収容
されたアクチュエータの作動により半径方向に移動可能
な外側仕切部材を有する外側リングビームと、上記内側
型枠の外周部に配置され、内部に収容されたアクチュエ
ータの作動により半径方向に移動可能な内側仕切部材を
有する内側リングビームと、上記内側仕切部材と外側仕
切部材とにより覆工のほぼ中央に位置するように挟持さ
れるとともに、上記仕切部材の一部を打設されたコンク
リート側に押圧可能なセンターリングビームと、上記内
側仕切部材と外側仕切部材との隙間を塞ぐようにそれぞ
れの仕切部材に設けられた可撓性弾性ゲートと、上記内
側リングビームあるいは外側リングビームの一部を摺動
可能に貫通して延設されトンネル軸方向にスライド可能
なコンクリート打設管と、上記内側リングビームと外側
リングビームとセンターリングビームとをそれぞれ同期
をとりながらトンネル軸方向にスライドさせる複数本の
加圧ジャッキとを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】

【作　　用】本発明によれば、内部に収容されたアクチ
ュエータの作動により半径方向に移動可能な外側仕切部
材を有する外側リングビームを掘削機のスキンプレート
の内側に配置するとともに、内部に収容されたアクチュ
エータの作動により半径方向に移動可能な内側仕切部材
を有する内側リングビームを内側型枠の外周部に配置し
、覆工のほぼ中央に位置するようにセンターリングビー
ムを上記内側仕切部材と外側仕切部材とにより挟持する
とともに、上記内側仕切部材と外側仕切部材との隙間を
塞ぐように可撓性弾性ゲートをそれぞれの仕切部材に設
け、上記内側リングビームあるいは外側リングビームの
一部を摺動可能に貫通してトンネル軸方向にスライド可
能なコンクリート打設管を延設し、上記内側リングビー
ムと外側リングビームとセンターリングビームとをそれ
ぞれ同期をとりながらトンネル軸方向にスライドさせる
ように複数本の加圧ジャッキを備えたので、鉄筋組立て
やコンクリート打設を行う際、このコンクリート打設室
内に上記開閉ゲートの後方位置にあるまだ固まっていな
いコンクリートが逆流するのを防止するとともに、覆工
厚が不均一な場合にも仕切部材を移動させて覆工厚に合
った寸法の型枠をセットでき、その状態で連続してコン
クリート打設作業を行うことができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明によるトンネル覆工用のコンクリ
ート打設装置の一実施例を図１乃至図３を参照して説明
する。図１において、図中符号１はシールド掘削機１を
示しており、このシールド掘削機１の外殻はスキンプレ
ート２とカッタ３とから構成されている。このスキンプ
レート２は円筒形状をなし、その前部に回転して地盤を
掘削する円板状のカッタ３が取付けられている。また、
カッタ３の前面には図示しないブレードが配設されてお
り、スキンプレート２の内部のテール部には円筒形状の
内側型枠４の先端が入り込んでいる。この内側型枠４は
複数枚の円弧状の型枠を図示しないエレクタ装置等で組
み立てたもので、この内側型枠４は本実施例では図２に
示したように５個の円弧状に分割された型枠４ａ、４ａ
…と１個のキー型枠４ｂとから構成されている。また、
各内側型枠４のほぼ中心位置には加圧板５が当接してお
り、この加圧板５は推進ジャッキ６のロッド６ａにより
保持されている。また推進ジャッキ６は上記カッタ３に
よる切羽の掘削に伴い、シールド掘削機１本体を前方に
推進させることができ、その推進ストローク量は上記内
側型枠４を建て込める程度を有しており、掘削機の内周
面に沿って設けられている台座７を介して掘削機１本体
に固着されている。

【０００９】一方、台座７には長いストロークを有する
内側加圧ジャッキ８、８…が等しい間隔をあけて６本配
置されている。また内側加圧ジャッキ８位置の中間の外
側には外側加圧ジャッキ９、９…が等間隔をなして配置
されている。内側加圧ジャッキ８のロッド８ａ先端には
内側リングビーム１０が固着されている。この内側リン
グビーム１０は内側型枠４の外周面に沿って設けられた
環状をなし、さらに内側型枠４との間にはＯリング１１
が装着されている。このＯリング１１により打設コンク
リートの水分がジャッキ側に流出しないようになってい
る。また、内側リングビーム１０の内部には所定間隔を
あけて２４個の油圧ジャッキ１２、１２…が掘削機の断
面中心位置に対して放射状をなして収容されている。こ
れらの油圧ジャッキ１２は図示しない制御部により一斉
に制御され、図示しない耐圧ホースにより加圧源に直列
接続されている。またこの油圧ジャッキ１２の先端には
断面形状がコ字形をなす環状の内側仕切板１３が被着さ
れている。この内側仕切板１３のトンネル軸方向の幅は
内側リングビーム１０より僅かに広く、内側リングビー
ム１０とその内部に収容されている油圧ジャッキ１２と
を覆うように配置されている。したがって油圧ジャッキ
１２を作動させると内側仕切板１３がトンネル軸方向と
直角な平面内を移動し内側リングビーム１０と内側仕切
板１３とで構成された妻部の型枠高さを調整することが
できる。

【００１０】さらに内側仕切板１３の頂部の既設コンク
リート側には硬質ゴム製のゲート１４が取着されている
。このゲート１４は断面形状が細長い台形形状をなし側
方より力を受けると屈曲するような弾性体であるが、コ
ンクリート側圧が作用した程度では屈曲しない剛性を有
している。また、このゲート１４は図２に示したように
油圧ジャッキ１２のピッチに対応して分割されている。 そして分割位置に対応して鉄筋かご１５の縦方向鉄筋１
５ａを所定ピッチで挿通できるスリット１４ａが形成さ
れている。本実施例ではスリット１４ａの位置にはすべ
て縦方向鉄筋１５ａが配置されている。

【００１１】一方、外側加圧ジャッキ９のロッド９ａの
先端にも外側リングビーム１６が固着されている。この
外側リングビーム１６は掘削機１のスキンプレート２の
内周面に内接するように装着されており、内部には油圧
ジャッキ１７が配設され、この油圧ジャッキ１７により
外側仕切板１８が保持されるようになっている。また、
この外側仕切板１８には内側仕切板１３のゲート１４と
同一形状のゲート１９が固着されている。したがって、
ゲート１４、１９は図３に示したように覆工厚の中心線
位置に関して対称な位置に配置される。このとき油圧ジ
ャッキ１２と油圧ジャッキ１７は同期をとりながら伸長
するので、両者の伸長量は常に一致するようになってい
る。

【００１２】また、内側リングビーム１０と外側リング
ビーム１６の各仕切板１３、１８に挟持されるように環
状のセンターリングビーム２０が配置されている。この
センターリングビーム２０は台座７に固着されたセンタ
ー加圧ジャッキ２１のロッド２１ａに取着されており、
外側加圧ジャッキ９と内側加圧ジャッキ８とともに同期
をとりながら伸縮するように制御されている。また、セ
ンターリングビーム２０にはフランジ２０ａが一体的に
形成されており、トンネル軸方向に対して仕切板１３、
１８の一部を既設コンクリート部に押圧できるようにな
っている。さらにセンターリングビーム２０には所定の
間隔をあけて貫通孔２２、２２…が穿設されている。こ
れら貫通孔２２は図２及び図３に示したように組み立て
られた鉄筋かご１５の縦方向鉄筋１５ａの端部を支持す
る鉄筋保持孔である。

【００１３】さらに、内側リングビーム１０と外側リン
グビーム１６の所定位置には貫通孔１０ａ、１６ａを介
してコンクリート打設管２３の先端が延設されている。 このコンクリート打設管２３はフレッシュコンクリート
を型枠内に供給するための略Ｕ字形をなす鋼管で、トン
ネル後方の図示しないコンクリートポンプ等のコンクリ
ート供給源に接続されたコンクリート搬送管２４の先端
に摺動自在に嵌挿された状態で接続されている。そして
このコンクリート打設管２３のコンクリート吐出側は上
記貫通孔１０ａ、１６ａに対して摺動可能に貫通されて
おり、先端の側面には吐出口２３ａが形成されている。 このコンクリート打設管２３は上記加圧ジャッキ８、９
、２１の伸縮に同調してトンネル軸方向に移動させるこ
とができ、コンクリート打設時には吐出口を内側リング
ビーム１０あるいは外側リングビーム１６から僅かに突
出させた状態で加圧ジャッキ８、９を同期をとりながら
コンクリート打設管２３を縮退させ、コンクリートを型
枠内に順次供給できる。また、コンクリート加圧時には
吐出口２３ａを内側リングビーム１０内あるいは外側リ
ングビーム１６内に収容させることができ、吐出口２３
ａを閉塞させることができる。この状態で加圧ジャッキ
８、９、２１のロッド８ａ、９ａ、２１ａを伸長して、
すでに打設されたまだ固まらないコンクリートを後方に
押圧し、地山との間に生じたテールボイドを充填するこ
とができる。

【００１４】なお、内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャ
ッキ９とは各リングビーム１０、１６に作用するコンク
リート側圧の差に対応して変位制御でき、型枠位置で各
リングビーム１０、１６が競ることなく円滑にスライド
できるようになっている。ここで掘削機１の偏心により
覆工厚に不均一が生じた場合の妻部の型枠高さの調整に
ついて図３を用いて説明する。

【００１５】油圧ジャッキ１２、１７は同期をとって伸
縮し、ロッド１２ａ、１７ａの伸び量は等しくなるよう
に設定されている。したがって、内側リングビーム１０
と内側仕切板１３の関係においては油圧ジャッキ作動状
態で掘削機を推進させた際に、偏心により覆工厚が広く
なるとロッド１２ａが伸長して内側リングビーム１０と
内側仕切板１３との重なりが小さくなり妻部の型枠高さ
が覆工厚に等しくなるまで、すなわち内側リングビーム
１０と内側型枠４の外周面とが接するようにセンターリ
ングビーム２０に接触している内側仕切板１３に対して
内側リングビーム１０が相対的に移動する。また外側リ
ングビーム１６と外側仕切板１８との関係においても同
様の動作が生じる。

【００１６】一方、スキンプレート内径と内側型枠の外
径とは一定なので、覆工厚が大きくなった位置と１８０
°反対側での油圧ジャッキ１２、１７のロッド１２ａ、
１７ａは等しい縮退量で縮退する。

【００１７】次に図４（ａ）から図４（ｄ）を用いて上
記加圧ジャッキとコンクリート打設管２３との相互の位
置関係を推進ジャッキとの関係において説明する。

【００１８】図４（ａ）は掘削機１が１ストロークの推
進を完了した後に、センター加圧ジャッキ２１と推進ジ
ャッキ６とを縮退させ、鉄筋かご建込みのためのスペー
スを設けた状態を示しており、このとき内側加圧ジャッ
キ８と外側加圧ジャッキ９とは伸長状態にあり、各リン
グビームと仕切板とを加圧保持している。次に同図（ｂ
）に示したように等分割された状態で組み立てられた鉄
筋かご１５を建て込み、既設の縦方向鉄筋１５ａとジョ
イントする。この鉄筋建て込みは外周鉄筋枠と内周鉄筋
枠とを順次建て込み、幅止め鉄筋等で一体化させるよう
に行うことも可能である。なお、鉄筋かご１５の縦方向
鉄筋１５ａの先端部分はセンター加圧ジャッキ２１を伸
長して位置調整されたセンターリングビーム２０の鉄筋
保持用の貫通孔２２に保持されている。これにより鉄筋
かご１５全体を所定位置に固定することができる。 その後、内側型枠４を組み立てて推進ジャッキ６を伸長
して内側型枠６を押圧保持する。

【００１９】図４（ｃ）はコンクリート打設状態を示し
ている。コンクリートを打設するには、まず図４（ｂ）
の状態で内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９とセ
ンター加圧ジャッキ２１とを僅かに縮退させ、コンクリ
ート打設管２３のコンクリート吐出口２３ａを型枠内に
突出させ、この吐出口２３ａから打設空間にコンクリー
トを充填する。このときコンクリート打設空間を徐々に
広げるために充填状態に合わせてコンクリート打設管２
３と内側加圧ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９とを同期
をとりながら縮退させ、内側型枠１セット分の打設を行
う。コンクリート打設完了後、内側加圧ジャッキ８と外
側加圧ジャッキ９とセンター加圧ジャッキ２１とを加圧
伸長するとともに、推進ジャッキ６を伸長して掘削機１
を推進させる。このとき、通過時にテールボイドに充填
されたコンクリートを補充するためにコンクリート打設
管２３を再度伸長してコンクリートを充填することもで
きる。

【００２０】また、地山が被圧地下水層の場合には１回
のコンクリート充填距離を短くして打設ごとに内側加圧
ジャッキ８と外側加圧ジャッキ９とを僅かに伸長してコ
ンクリートを加圧し、これと同時に推進ジャッキを伸長
して掘削機１を前進させ確実にコンクリートが地山に充
填されるようにしてトンネルを構築する。

【００２１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、トンネル半径方向に移動可能な外側仕切部材
を有する外側リングビームとトンネル半径方向に移動可
能な内側仕切部材を有する内側リングビームとを備え、
覆工のほぼ中央に位置するようにセンターリングを上記
内側仕切部材と外側仕切部材とにより挟持するとともに
、上記内側仕切部材と外側仕切部材との隙間を塞ぐよう
に可撓性弾性ゲートを設け、トンネル軸方向にスライド
可能なコンクリート打設管を上記ビームの一部に延設し
、上記内側リングビームと外側リングビームとセンター
リングビームとをそれぞれ同期をとりながらトンネル軸
方向にスライドさせるように複数本の加圧ジャッキを備
えたので、覆工厚が不均一な場合にも付加的な型枠製作
を必要とせず、コンクリート打設作業を掘削機の推進と
同時に連続的かつ迅速に容易に行え、これにより均質な
コンクリート構造のトンネルを迅速に構築することがで
きるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンクリート打設装置の一実施例
を示した縦断面図。

【図２】図１に示したコンクリート打設装置のＩＩ−Ｉ
Ｉ断面線図。

【図３】図１に示したコンクリート打設装置の一部拡大
断面図。

【図４】本発明によるコンクリート打設装置による施工
順序を示した縦断面図。

【符号の説明】

１　　シールド掘削機 ２　　スキンプレート ４　　内側型枠 ６　　推進ジャッキ ７　　台座 ８　　内側加圧ジャッキ ９　　外側加圧ジャッキ １０　　内側リングビーム １２、１７　　油圧ジャッキ １３　　内側仕切板 １４、１９　　ゲート １５　　鉄筋かご １６　　外側リングビーム １８　　外側仕切板 ２０　　センターリングビーム ２３　　コンクリート打設管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘削機で地盤にトンネルを掘削し、このト
   ンネルの切羽近傍で筒状の内側型枠を順次形成し、この
   内側型枠の外周の掘削機テール部で覆工コンクリートを
   順次打設し、この打設コンクリートを後方に押圧するよ
   うにしたトンネル覆工用のコンクリート打設装置におい
   て、上記掘削機のスキンプレートの内側に配置され、内
   部に収容されたアクチュエータの作動により半径方向に
   移動可能な外側仕切部材を有する外側リングビームと、
   上記内側型枠の外周部に配置され、内部に収容されたア
   クチュエータの作動により半径方向に移動可能な内側仕
   切部材を有する内側リングビームと、上記内側仕切部材
   と外側仕切部材とにより覆工のほぼ中央に位置するよう
   に挟持されるとともに、上記仕切部材の一部を打設され
   たコンクリート側に押圧可能なセンターリングビームと
   、上記内側仕切部材と外側仕切部材との隙間を塞ぐよう
   にそれぞれの仕切部材に設けられた可撓性弾性ゲートと
   、上記内側リングビームあるいは外側リングビームの一
   部を摺動可能に貫通して延設されトンネル軸方向にスラ
   イド可能なコンクリート打設管と、上記内側リングビー
   ムと外側リングビームとセンターリングビームとをそれ
   ぞれ同期をとりながらトンネル軸方向にスライドさせる
   複数本の加圧ジャッキとを備えたことを特徴とするトン
   ネル覆工用のコンクリート打設装置。