JPH0548840B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地中にコンクリート覆工体を構築する
方法およびそのコンンクリート覆工体の構築に用
いられる粗骨材入りセグメントに関する。

（従来技術およびその問題点） 従来、地中に横坑や立坑を構築するにあたつて
は、例えば第５図に示す如く、地中を掘進するシ
ールド機１００の内部後方のシールド筒１０１の
内部で、例えば鋼製あるいはコンクリート製のセ
グメント１０２を組み立ててこれを筒状に形成
し、この組立形成されたセグメント筒１０２にシ
ールド機１００に設けられたシールドジヤツキ１
０３の推力の反力をとり、シールド機１００の前
面の切羽を掘削し、ずりを排出しつつシールド機
１００を前進せしめている。

そして、セグメントと掘削横坑の間隙（テール
ボイド）１０４に、例えばセグメントに予め設け
られてあるグラウト孔１０５より裏込注入材を充
填している。

しかし、この方法ではセグメントの製作費が高
価であるとともに、セグメントの重量が大きいの
で、地上からシールド筒内に運搬し組立てるのに
困難が伴つていた。

加えてセグメントは数片に分かれているので、
セグメントの継手より漏水もあり、例えば電力通
信用あるいは地下鉄道等の横坑本来の使用目的を
阻害することもあつた。

そこで、上記欠点を改善した他の従来例が存在
するが、この例では、第６図に示すように、シー
ルド機２００のシールド外筒２０１の後部内側と
筒状セグメント２０３との間に環状体２０２を配
設するものである。そして、この環状体２０２
は、シールド機２００に固定された調整ジヤツキ
２０３に連結され、かつこの環状体２０２を貫通
し、筒状セグメント２０３の外周面と掘削された
横坑の内周面との間にコンクリートを打設するた
めのコンクリート圧送管２０６を配置した構成と
なつている。

この構成においてはシールド機２００の掘進に
従い、このシールド機２００が掘削形成する横坑
２０４とセグメント２０３の間の空間２０５に生
コンクリートが圧送管２０６より圧送され、この
空間２０５を完全に充填し、かくして筒状のコン
クリート覆工体２０７が形成され、横坑が築造さ
れる。

しかしながら、この方法は上記空間２０５が狭
隘なため、鉄筋等の補強材が配置されないか、ま
たは少量の配置しかできず、この筒形コンクリー
ト覆工体に地中力が作用する時、応答できず破壊
するおそれがある。さらにこれに対抗するため
に、同圧送コンクリートに特殊な鋼繊維等を混入
する場合があるが、この鋼繊維等は高価であり、
かつその繊維混入コンクリートは強度が小さく軟
弱な地盤では強度上不利であるという問題点があ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、これらの問題を解決するものであつ
て、その目的とするところは、地中に立坑や横坑
等を覆工するにあたり好適な補強材を自在に使用
できる粗骨材入りセグメントを用いたコンクリー
ト覆工体の構築方法およびその粗骨材入りセグメ
ントを提供することにある。

すなわち、本発明は上記目的を達成するため
に、地中に形成された坑内に粗骨材入りセグメン
トを必要型状に組み立て、この組立体とそれに配
設された型枠内（充填部を内と呼ぶ）にモルタル
の如き充填物注入用の注入手段を介して充填物を
圧入充填して地中にコンクリート覆工体を構築す
ることを特徴としている。

また、粗骨材入りセグメントは、枠体内に補強
材が設けられるとともに、内部に粗骨材が入れら
れ、かつ前記枠体に前記粗骨材の抜け落ち防止兼
補強用の網状体が設けられ、かつ前記枠体と配設
された型枠内に充填物が充填されて成ることを要
旨としている。

（作用） 地中に形成された坑内において、シールド筒内
で組立てられる粗骨材入りセグメントは、例えば
一対の妻板と側板により枠状に形成され、同粗骨
材入りセグメントの内外面には粗骨材脱落防止と
補強材兼用の網状体が取り付けてあり、かつ必要
に応じて鉄筋ないしは鋼線等からなる補強材を配
置し、この粗骨材入りセグメントと、配設された
型枠内に同時にモルタルの如き充填物を充填する
ことによりトンネル覆工用のコンクリート覆工体
が構築されるものである。

（実施例） 以下、図面に沿つて本発明の一実施例を説明す
る。

第１図は本発明の一実施例を示すもので、図中
１はシールドであり、このシールド１は、鋼板等
よりなり、かつ筒状を呈するとともに、前方部内
に隔壁２ａが形成されたシールド筒２と、このシ
ールド１を推進させるシールドジヤツキ３とを備
えている。しかして、隔壁２ａの略中央部にはそ
の部分に設けられた軸受４を介しカツター回転軸
５が貫設され、このカツター回転軸５の前端には
切羽を掘削するための回転カツター６が正逆回転
自在に設けられている。なお、カツター回転軸５
の後方側は特に図示されていないが、ラツク、ピ
ニオン等からなる回転伝達機構を介し駆動モータ
と連結され、これによつてカツター回転軸５、ひ
いては回転カツター６が回転駆動される。

また、２ｂはシールド筒２の後方のシールド後
部筒、７は隔壁２ａの下方に前端が連結された、
例えばスクリユーコンベヤ等からなる排土装置で
あり、回転カツター６で切削された切羽の土砂は
シールド１の進行に伴い切羽室８よりこの排土装
置７を介し坑内側へ排出される。

さらに、９はシールド１の進行によつて順次継
ぎ足される筒状の型枠、１０は型枠９の前端に設
けらえたシールドジヤツキ３の反力受けである。
また、１１Ａは横坑の内周側と型枠９の外周側と
の間に設けられる筒状のコンクリート覆工体であ
り、このコンクリート覆工体１１Ａは詳しくは後
述する沿骨材入りセグメント１１を主体として構
成される。すなわち、粗骨材入りセグメント１１
はコンクリート覆工体１１Ａとなる前段階の部材
をなし、シールド後部筒２ｂの内側部分で組み立
てられ、この粗骨材入りセグメント１１内に型枠
９に貫設された充填物注入用の注入管１２を介し
モルタルの如き充填材が注入される。１３は粗骨
材入りセグメント１１の前方に設けられた筒環状
形の仕切板で、この仕切板１３は注入される充填
物漏出防止のためにシールド後部筒２ｂの内側面
と型枠９の外側面との間において、例えばシール
１４等を取り付けることにより水密に構成されて
いる。また、シールド後部筒２ｂの内側および粗
骨材入りセグメント１１と型枠９の間にそれぞれ
スペーサー１５を適当に設けてそれぞれの間隔を
保持している。さらに、仕切板１３の前方と隔壁
２ａとの間には伸縮自在の適数の調整ジヤツキ１
６が設けられ、この調整ジヤツキ１６はシールド
１の前進に伴い仕切板１３を適当に保持するよう
に伸長する。

その他、第１図中１２ａは注入管１２に設けら
れた管路開閉用の弁、１２ｂは注入管１２に対し
取外し自在の充填物注入用の管である。また、Ｇ
は地山である。

第２図アは粗骨材入りセグメント１１の構成を
示す。この粗骨材入りセグメント１１は、正面か
ら見ると弓型をなすとともに鋼材などからなり、
かつ互いに離間して対向配置された一対の妻板１
７と、これらの妻板１７の端部に設けられ、かつ
対向した妻板１７を連結する側板１８とによつて
適切な強度を有する略矩形の枠体が構成されてい
る。また、この枠体内の空間部分の縦および横方
向には略格子状に縦鉄筋１９、横鉄筋２０からな
る補強材が設けられ、かつ内部には、例えば砂利
の如き粗骨材２１が充填されている。この粗骨材
２１は工場あるいは工事現場等において充填され
る。さらに、枠体の外面側には、粗骨材２１の抜
け落ちを防止するために例えば目の細い金網の如
き網状体２２等が設けられる。枠体の内面側にも
粗骨材２１を入れた後は同様に網状体２２が設け
られる。この場合、金網は粗骨材２１の重さによ
り変形しないように、例えば細い鉄線などで横鉄
筋２０に結束され、かつ枠体の強度向上にも寄与
する。なお、弓状横鉄筋２０は妻板１７と平行
に、また、縦鉄筋１９は横鉄筋２０に接触するよ
うに、かつ側板１８と平行に配置され、横鉄筋２
０は側板１８の内壁部に、縦鉄筋１９は妻板１７
の内壁部にそれぞれ固着される。また、互いに離
間・対向した縦鉄筋１９，１９や横鉄筋２０，２
０間の適位置には必要に応じそれらの間隔を保持
するとともに、補強を兼ねる間隔材２３が設けら
れる。

しかして、この実施例の場合、横鉄筋２０は地
中の土圧、水圧を保持するための主鉄筋を構成
し、縦鉄筋１９はトンネル縦方向の強度を維持す
るもので、横鉄筋２０、縦鉄筋１９ともに、例え
ば２段もしくは数段の複鉄筋とすると、土圧・水
圧等に対する抵抗力が大きくなり好ましい。

また、粗骨材入りセグメント１１の一方の側板
１８の外側には略コ字状をなす適数の継手プレー
タ２４が適箇所に設けられている。この場合、継
手プレート２４は２段に配置されているが、設計
上許されれば１段であつても良い。また、図示の
実施例では２段の継手プレート２４の間には後述
するモルタルの如き充填材を容易に充填するため
の穴２５が適数設けられている。なお、他方の側
板１８には、詳しくは第２図イに示すように、２
段に大き目の継手プレート差し込み穴２４ａが、
また、例えばそれらの間にやや小さ目の穴２５が
形成されている。

上記の如く構成された粗骨材入りセグメント１
１は第１図に示したように、シールド１の進行に
伴つて順次継ぎ足されるものであるが、この継ぎ
足しは、詳しくは第２図ウに示すような継手用の
縦ジヨイント棒２６を介して行われる。

すなわち、粗骨材入りセグメント１１の切羽側
に位置する妻板１７にナツト２７をまわす余裕を
持つ縦ジヨイントボツクス２８が設けられてい
る。また、縦ジヨイント棒２６の切羽側に位置す
る前端には上記ナツト２７が、後端には雄ネジ２
９が突設され、かつナツト２７の内には雌ネジ２
７ａが設けられている。この縦ジヨイント棒２６
は一対の妻板１７間に適数貫通して配置される。
そして、組立てる粗骨材入りセグメント１１を既
に組み立てられた粗骨材入りセグメントに当接せ
しめて、縦ジヨイント棒２６の雄ネジ２９を既に
組立てられた粗骨材入りセグメントのナツト２７
に挿入し回転せしめることにより、粗骨材入りセ
グメント１１相互の縦方向をジヨイントしていく
ことができる。

第３図は粗骨材入りセグメント１１を用いて必
要型状の組立体Ａを組み立てた状態を示すもの
で、この組立体Ａは、上記粗骨材入りセグメント
１１と、組立体Ａを完成させる最終的な工程で組
み込まれる粗骨材入りの隣接セグメント１１ｂ、
隣接セグメント１１ｂ，１１ｂ間に組み込まれ組
立体Ａを完成させる粗骨材入りのキー型セグメン
ト１１ａとの３種類により構成されている。

すなわち、例えば筒の如き組立体Ａにおいて、
筒形環状に配列される粗骨材入りセグメント１１
同志の結合にあたつては、既に第２図に示したよ
うに、粗骨材入りセグメント１１の継手プレート
２４を他方の粗骨材入りセグメント１１の側板１
８の継手プレート差し込み穴２４ａに挿入し、か
つ第３図の図において下方部分に示すように、継
手プレート２４の穴２４ｂに楔３０を打ち込むこ
とにより粗骨材入りセグメント１１を円環状に組
み立てていく。そして、キー型セグメント１１ａ
の組み込みにあたつては、先ず粗骨材入りセグメ
ト１１に隣接セグメント１１ｂの一端を上述のよ
うに楔３０を用いて確実に結合する。そして、隣
接セグメント１１ｂ，１１ｂの他端間の空間部分
にキー型セグメント１１ａを最終的に組み込む。
この場合、キー型セグメント１１ａの両端の外側
部分に、隣接セグメント１１ｂの斜め側板３２の
端部に接合された楔打込用の複数の穴を持つ張出
板３１がそれぞれ設けられている。このキー型セ
グメント１１ａを隣接セグメント１１ｂ間の空間
部分に嵌め込む。しかる後、キー型セグメント１
１ａおよび隣接セグメント１１ｂの隣り合う斜め
側板３２を跨ぐようにそれぞれ楔打込用穴３３が
形成された内板３４を隣接セグメント１１ｂとキ
ー型セグメント１１ａとの接合部分に内側に設け
る。ついで、キー型セグメント１１ａ側において
は内板３４から張出板３１に達つする斜め楔３
４′を打ち込む。一方、隣接セグメント１１ｂ側
においては内板３４から隣接セグメント１１ｂの
斜め側板３２に接するように楔３５を打ち込み、
この楔の先端を斜め側板３２の適位置に突設され
た係合部３５′の穴に係合されることによりキー
型セグメント１１ａを各隣接セグメント１１ｂ，
１１ｂと確実に結合させることができ、この手順
を適宜繰り返すことにより筒形環状の組立体Ａを
組立てていくことができる。

次に本発明のシールド１を用いたコンクリート
覆工体の構築方法を説明する。

第１図において、１１−１はすでに型枠内と同
時にモルタルｍが充填されたＮ−１番目の粗骨材
入りセグメント１１で、１１−２はすでに組立て
られた粗骨材入りセグメント１１の組立体であ
り、これの内側には型枠９が組立てられてあり、
一番切羽側の粗骨材入りセグメント１１はまだモ
ルタルｍが充填されていない状態にある。

しかして、シールド１はシールドジヤツキ３を
伸長させることによりシールド１は前方へ進む。

すなわち、シールド１は型枠９より反力を得て
シールドジヤツキ３が伸長するにしたがい掘進さ
れる。そして、シールドジヤツキ３が伸長し、シ
ールド筒２が粗骨材入りセグメント１１が組み立
てられるだけ前進した後、図示していないが、例
えばエレクターなどで、Ｎ番目の粗骨材入りセグ
メント１１−２を組み立てる。Ｎ番目の粗骨材入
りセグメント１１−２が筒形環状に組み立てられ
た後、開閉自在の弁１２ａが取り付けられた注入
管１２を有する型枠９を粗骨材入りセグメント１
１−２の内側に組み立てる。しかる後、シールド
１の推進力の反力を筒状に組んだ型枠９にとりシ
ールド１は再び掘進はじめる。

第４図に示すように、シールドジヤツキ３の伸
長によりシールド１は前進し、予め設置された注
入管１２より弁１２ａを開きモルタルｍの如き充
填物を注入管１２ｂ側から加圧充填する。モルタ
ルｍは各粗骨材入りセグメント１１内とその周辺
に注入されていくが、モルタルを注入加圧する
と、型枠９内の空気が圧縮されるため、抜け穴と
して仕切板１３には図示していないが開閉自在の
空気穴が設けられている。なお、シールドジヤツ
キ３の伸長に伴い、調整ジヤツキ１６も伸長して
仕切板１３を保持する。

シールド後部筒２ｂ端がＮ番目の粗骨材入りセ
グメント１１−２と地山に間にある時はすでに型
枠９内にモルタルｍが充填されている。そして、
シールド１が前進する場合、地山沈下前に粗骨材
２１の間隙を経て綱状体２２の間よりテールボイ
ドｂにも充填加圧されるので、地山Ｇが沈下する
ことはない。

シールド１が次の粗骨材入りセグメント１１が
組立てたれるだけ推進したら、弁１２ａを閉じ、
注入管１２ｂを取りはずす。また、すでにモルタ
ルｍが注入充填された粗骨材入りセグメント１１
とその周辺のモルタルｍが硬化して型枠９が反力
をとれる状態になつたら最後部の型枠を取りはず
し、この型枠を前方に運搬し再び使用することが
好ましい。

このようにして、シールド後部筒２ｂの前進に
伴ない、組立てられた粗骨材入りセグメント１１
と型枠内にモルタルｍの圧入充填し、これが固化
することによつて地山の土圧・水圧に充分耐えう
る覆工されたトンネルを構築することができる。

なお、本実施例においては、粗骨材入りセグメ
ント１１には構造用の鉄筋が適当に配置されてい
るが他の実施例としては、構造用鉄筋を配置せ
ず、例えば構造的に充分強度を有する鉄筋あるい
は鉄線、鋼線等を用い、これを網状に配置した網
状体を粗骨材保持用の金網を兼用して粗骨材入り
セグメント１１の内・外両面に設けてもよいこと
は勿論である。

また、本発明は、地中に形成された坑としては
必らずしもシールド工法により構造される必要は
なく、後えば、山岳トンネル等においても使用さ
れるNATM工法に替えることのできるトンネル
の覆工方法においても利用できるものである。

また、本発明は、横坑のみならず立坑における
覆工にも充分利用できるものである。

さらに、本発明は、地中に形成される坑の断面
は円形のみならず楕円形、四角形、馬蹄形など特
に断面形状に限定されるものではないことは勿論
の事であり、また、いわゆるルーフシールド等の
弧状形のシールド工法にも利用することができる
ものである。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、地中に形成され
た坑内に粗骨材入りセグメントを必要型状に組み
立て、この組立体に型枠を設け、かつ前記粗骨材
入りセグメントおよび型枠内に充填物を圧入充填
してコンクリート覆工体を構築するようにし、ま
た、粗骨材入りセグメントは、孔体内に補強材が
設けられるとともに、内部に粗骨材が入れられ、
かつ前記枠体に前記粗骨材の抜け落ち防止兼補強
用の網状体が設けられ、かつ前記枠体内に充填物
が充填されて成るから、 (ア) 従来のコンクリートの塊りから成るセグメン
トに比べて、セグメントは主として粗骨材で形
成されているので、重量が軽く、組立て作業が
容易である。

(イ) 従来の上記コンクリートセグメトは、その製
作には大規模な工場設備が必要であり、このた
めにコストが高かつたが本発明による粗骨材入
りセグメントは、特に大規模な設備を必要とせ
ず、工事現場でも簡単に作ることができコスト
を低くすることができる。

(ウ) 従来のシールド工法における場所打ちシール
ドにおいて鉄筋を二重に配置した場合等では、
鉄筋等に阻害されてすみずみまでコンクリート
を充填することが難しかつたが、本発明による
と、予め充分に配筋がなされ粗骨材が充填して
あつても、充填物が粗骨材抜きのモルタル等で
あるので、加圧注入されると粗骨材入りセグメ
ントを内蔵した型枠内のすみずみまで充填する
ことができるので、充分強度を有するコンクリ
ート覆工体が形成できる。

すなわち、従来シールド工法等の現場打ちコ
ンクリートにみる狭益なための配筋困難、また
は、配筋によるコンクリート打設阻害等は完全
に解消し設計上欲つするだけの配筋量を正確、
かつ容易に設置できるから、種々の土質、土圧
に適切に対応できる覆工体を得ることが可能で
ある。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図
ア〜ウは本発明に用いられる粗骨材入りセグメン
トの構成説明図、第３図は粗骨材入りセグメント
の組立体、第４図は構築状態説明図、第５図およ
び第６図はそれぞれ従来例である。 １……シールド、２……シールド筒、２ａ……
隔壁、２ｂ……シールド後部筒、３……シールド
ジヤツキ、４……軸受け、５……カツター回転
軸、６……回転カツター、７……排土装置、８…
…切羽室、９……型枠、１０……反力受、１１Ａ
……コンクリート覆工体、１１……粗骨材入りセ
グメント、１２……注入管、１３……仕切板、１
４……シール、１５……スペーサ、１６……調整
ジヤツキ、１７……妻板、１８……側板、１９…
…縦鉄筋、２０……横鉄筋、２１……粗骨材、２
２……網状体、２３……間隔材、２４……継手プ
レート、２５……穴、２６……縦ジヨイント棒、
２７……ナツト、２８……縦ジヨイントボツク
ス、２９……雄ネジ、３０……楔、３１……張出
板、３２……斜め側板、３３……穴、３４……内
板、３５……楔、Ａ……組立体、ｂ……テールボ
イド、ｍ……充填物。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 地中に形成された坑内に粗骨材入りセグメン
   ト１１を組み立て、この組立体に型枠９を設け、
   この型枠９と前記粗骨材入りセグメント１１内に
   充填物ｍを圧入充填してコンクリート覆工体を構
   築することを特徴とした地中にコンクリート覆工
   体を構築する方法。 ２ 枠体９内部に粗骨材２１が入れられ、かつ前
   記枠体９に前記粗骨材２１の抜け落ち防止兼補強
   用の網状体２２が設けられて成ることを特徴とし
   た粗骨材入りセグメント。 ３ 枠体９内に粗骨材２１とともに補強材が配設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２
   項記載の粗骨材入りセグメント。