JPH0560036B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 シールド機械を用いて地中にトンネルの建設を
行うシールド工法に関する。

「従来の技術」 一般に、トンネル工事におけるシールド工法と
は、地山に対する殻となり、掘削作業空間を土
圧、地下水圧から保護する設備を用いて行うトン
ネル築造工法であり、従来のこの種のシールド工
法としては、次のような工法が知られている。

まず、シールド機械、掘削土砂や資材等を搬入
出するための発進立坑を掘る。次に、この立坑か
らシールド機と呼ばれる鋼鉄製の円筒枠を地盤中
に押し込み、前部で地山を掘削しながらシールド
機を推進させ、後部に掘削されてできた穴に覆工
を行いながらトンネルを作つて行く。

覆工には、セグメントを用いた一次覆工と、コ
ンクリートライニングによる二次覆工とがあり、
まず、所定幅の円弧状に何分割かに分割されたセ
グメントを、シールド機の後部に設置されたエレ
クタ等を用いて、掘削された穴の壁面に沿つて環
状に組み立てて一次覆工を行う。このセグメント
は、長期的にはトンネル周囲の土圧、水圧等の荷
重を受け持ち、短期的にはシールド機の大きなジ
ヤツキ推力に耐え得るような強度を有していなけ
ればならない。

掘削した穴にセグメントの組立てが全て完了す
ると、その内側に円筒状の間隙を形成するように
スチールフオームを組立て（コンクリートが硬化
した後には解体する）、次いで、その間隙にコン
クリートを打設して、コンクリートライニングに
よる二次覆工を行う。このコンクリートライニン
グは、止水と、外観上の仕上げの役目を有するも
のである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のシールド工法において
は、次に挙げるような問題点があつた。

(1) セグメントは、土水圧等の長期荷重やシール
ド機のジヤツキ推力を受け持ち、永久的な覆工
構造を有するための諸条件を満足し得るように
設計製作されたものであるために高価なもので
あるが、それを埋殺しにしなければならず、コ
ストアツプの原因となつている。

(2) 止水や仕上げ等のためにコンクリートライニ
ングの二次覆工が必要であり、工期が長期化す
る原因となつている。

(3) コンクリートライニングのためのスチールフ
オームが必要であり、コストアツプの一因であ
るとともに、その組み立て、解体作業は工程を
複数化し工期遅延の一因となつている。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので
あり、高価な覆工材であるセグメントを用いず、
また、二次覆工を省略するとともに、スチールフ
オームを不要として工程の省略、工期の短縮を図
り、大幅なコストダウンを実現することの可能な
ノン・セグメント・シールド工法を提供すること
を目的とする。

「問題点を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明では、シー
ルド機を用いて掘進することにより地中に穴を掘
削し、このシールド機の後部に形成された穴の壁
面に沿つて、複数に分割された所定幅を有する内
型枠と外型枠とを、外型枠に固定された連結部材
を内型枠に締結することにより一体化しつつ筒状
に組み立て、次いで、この内・外型枠が穴の掘削
方向に沿つて所定数だけ連設された後、前記内型
枠と外型枠との間にコンクリートを打設してコン
クリートライニングを施し、このコンクリートラ
イニングが固化した部分が所定の長さに達した
際、このコンクリートライニングの内側に連設さ
れた内型枠のうち後方の内型枠を外型枠から分離
させて解体した後、新たに掘削した壁面に組み立
てる内型枠として転用し、以下前記工程を順次繰
り返すことにより地中にトンネルを建設するよう
にしている。

「実施例」 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。
第１図ないし第１０図は、本発明の一実施例を示
すものであり、第１図は本発明のノン・セグメン
ト・シールド工法の概要を説明するための図であ
る。まず、第１図における構成要素を説明する
と、符号Ｅはトンネルが建設される付近の地盤、
１はその地盤Ｅを掘進するシールド機、２は推進
用のジヤツキ、３，４は環状に組み立てられた内
型枠（以下、「内枠」と略称する）と外型枠（以
下、「外枠」と略称する）、５はコンクリート打設
機である。また、符号ａはコンクリート打設区
間、ｂは未固結コンクリート区間、ｃは固結コン
クリート区間である。

つぎに、第２図は第１図における、コンクリー
ト打設区間ａと未固結コンクリート区間ｂの部分
の拡大図、第３図は第２図の−断面図、第４
図は第２図の矢視部の拡大図である。これらの
図において、符号６は外枠４，４の接続部の外側
に取り付けられるゴム製の止水板、７はトンネル
の掘進方向に連設される内枠３，３の接続部に所
定間隔おきに固定される妻枠、８，８ａはその取
り付け用のボルト及びナツト、９は箱抜き部であ
る。この妻枠７は、内枠３と外枠４との間に形成
される円筒状の空間を、コンクリート打設を可能
とするために掘進方向に所定間隔毎に分割するた
めのものであり、妻枠７の両側部にはＴ型の止水
板１０，１０が設けられている。

つぎに、第５図は内枠３と外枠４の周方向の断
面図であり、第６図は第５図の−線視図、第
７図はこの実施例に用いる内枠３の斜視図であ
る。これらの図において、符号１１，１１ａは内
枠３と外枠４とを固定するための連結部材である
シーボルト及びナツト、１２は丸鋼をコ字状に形
成したスペーサである。これらシーボルト１１と
スペーサ１２は一端部が外枠４の内側面に固定さ
れており、内枠３と外枠４との間にコンクリート
打設用の空間部を形成するするとともに、外枠４
に作用する土水圧Ｗを内枠３に伝達するように構
成されている。また、内枠３に形成されたシーボ
ルト１１の貫通穴（図示せず）は掘進方向に沿つ
て長穴となつており、内枠３と外枠４とは掘進方
向に対して相対移動が可能にされている。

内枠３は、外枠４とともに、掘削された穴の壁
面に沿つて環状に組立て得るように、周方向およ
びトンネル掘進方向に所定の長さに分割されてお
り、所定の外形と曲面を有する内枠本体１３と、
その外周に固定された掘進方向の接続用の主げた
１４と周方向の接続用の継手板１５と、周方向に
平行に設けられた縦リブ１６と、補強リブ１７
と、つり手金具１８とから構成されている。ま
た、この内枠３の所定箇所には、本巻コンクリー
ト及び裏込グラウト用の注入孔１９が形成されて
おり、この注入孔１９は、外枠４の所定箇所に設
けられた裏込グラウト用の注入孔２０と連通する
ように構成されている。裏込グラウト用の注入孔
２０は全ての外枠４に設ける必要はなく、掘進方
向に連設される外枠４の一つおきにあればよい。

第８図、第９図ないし第１０図は、実際にトン
ネルを建設しているところを説明するための図で
あり、図において、符号２１は型枠組立用のエレ
クタ、２２は型枠解体用のエレクタ、２３はコン
クリートライニング、ｄは型枠解体区間を示すも
のである。

つぎに、本発明のノン・セグメント・シールド
工法により地中にトンネルを建設する方法を説明
する。

(i) まず、第５図に示すように、内枠３と外枠４
とがその内側に所定の空間を形成して重なり合
うように、シーボルト１１を内枠３の長穴に挿
入し、その先端部にナツト１１ａを螺着させる
ことにより、内枠３と外枠４とを一体化する。
その際、内枠３の掘進方向に一定値以上の軸力
が作用した場合には、内枠３が外枠４にたいし
て相対移動が可能なような、締め付け状態とし
ておく。また、外枠４の所定の場所には、ゴム
製の止水板６を取り付けておく。

(ii) つぎに、第８図に示すように、一体となつた
内枠３・外枠４をエレクタ２１を用いて、シー
ルド機１の後部において環状に組み立てる（以
下、環状に組み立てた一個分の型枠を「環状
体」と略称する）。型枠を組み立てる順序とし
ては、例えば第３図に示すように、トンネル断
面に対して、まず、底部に型枠３Ａ，４Ａを設
置し、次いで両側部に型枠３Ａ，４Ａを、さら
にその上部に型枠３Ｂ，４Ｂを、最後に頂部に
型枠３Ｋ，４Ｋを設置する。また、組み立てら
れた環状体は、隣接する内枠３の継手板１５，
１５をボルト・ナツトによつて締め付けること
により、一体に固定する。

(iii) つぎに、環状体の内枠３に反力を取つてジヤ
ツキ２を駆動させることにより、シールド機１
を一定距離だけ推進させる。

(iv) 前記（）〜（）の工程を繰り返すことに
より、環状体を数個（本実施例においては４
個）連設する。連設した環状体は、互いに隣接
する内枠３の主げた１４，１４をボルト・ナツ
トで締め付けることにより、互いに固定する。

(v) つぎに、最後に組み立てた環状体の内枠３
に、妻枠７を取り付けることにより（第４図参
照）、内枠３と外枠４との間にコンクリートを
打設可能とする円筒状の密閉空間部を形成す
る。妻枠７を取り付ける際、内枠３の内枠本体
１３の外面との間に後述するコーキング材を充
填するための箱抜き部９を設けておく。

ここでコンクリート打設区間ａが完成する。
このコンクリート打設区間ａにおいて、地盤Ｅ
から受ける土水圧Ｗに対しては、荷重が外枠４
からシーボルト１１やスペーサ１２を介して内
枠３に伝達され、この内枠３によつて受け持つ
ようになつている。

(vi) つぎに、第９図に示すように、前記の（）
〜（）の工程を繰り返してコンクリート打設
区間ａの前方（紙面に対して左側）に、さら
に、一個分の環状体を設置した後、コンクリー
ト打設区間ａの内枠３と外枠４との間にコンク
リート打設機５により、コンクリートを打設し
てコンクリートライニング２３を施す。型枠内
へのコンクリートの充填は、内枠３の注入孔１
９から行う。

したがつて、外枠４は永久的に覆工材として
コンクリートに埋設されるとともに妻枠７も埋
殺しとなる。この妻枠７に固定されたＴ型の止
水板１０は、止水効果を高めるとともにコンク
リート打継面の荷重の伝達をも行う。

(vii) さらに、前記（）〜（）の工程を順次繰
り返すことにより、掘削した穴に覆工を行う。
このようにして、順次覆工が行なわれるに従
い、コンクリート打設区間ａの後方（紙面に対
して右側）にはコンクリートが硬化していない
状態の未固結コンクリート区間ｂが、さらに、
その後方にはコンクリートが完全に硬化した状
態の固結コンクリート区間ｃが逐次完成してい
く。固結コンクリート区間ｃには、外枠４と掘
削した穴の壁面との間に、裏込めグラウトを注
入する。裏込めグラウトは、掘進方向に一つ置
きに設けられた裏込めグラウト注入孔２０と連
通する内枠３の注入孔１９から行う。

この固結コンクリート区間ｃにおいては、コ
ンクリートライニング２３の強度発現により、
コンクリートライニング２３が、地盤Ｅから受
ける長期的な諸荷重を受け持つとともに、内枠
３との間に働く摩擦力により、シールド機１の
推進時に作用する短期的なジヤツキ推力を受け
持つことになる。ところが、前記未固結コンク
リート区間ｂにおいては、コンクリートが完全
に硬化していないため、ジヤツキ推力に対し
て、内枠３とコンクリートライニング２３との
間に摩擦力が働くことがない。さらに、内枠３
は、ジヤツキ推力等の一定値以上の軸力が作用
した場合、外枠４に対して相対移動が可能であ
る。したがつて、この未固結コンクリート区間
ｂにおいては、内枠３はジヤツキ推力を支持す
ることなく、後方の固結コンクリート区間ｃの
内枠３へ力を伝達するだけである。

(viii) つぎに、前記のようにして完成した固結コン
クリート区間ｃが所定の長さ（本実施例におい
ては、連設された環状体の少なくとも８個分に
相当する長さ）に達したことを確認した後、第
１０図に示すように、個結コンクリート区間ｃ
より後方の型枠解体区間ｄの内枠３をエレクタ
２２を用いることにより、最後部から逐次解体
していく。解体した内枠３は、シールド機１の
後部において、新たに組み立てる環状体の内枠
として、転用する。内枠３は、内枠３を介して
シーボルト１１に螺着されたナツト１１ａを外
すことにより、容易に外枠４から分離させるこ
とが可能であり、また、前記工程（）に示し
た組立て順序を逆に行うことにより解体する。

ここで、固結コンクリート区間ｃは、内枠３
とコンクリートライニング２３との間に、ジヤ
ツキ推力を支持するだけの摩擦力を発生し得る
のに必要な長さであればよい。

(ix) 最後に、内枠３を解体した型枠解体区間ｄに
おいて、コンクリートライニング２３の表面か
ら突出している妻枠７の内周部を切断するとと
もに、箱抜き部９にコーキング材を充填してト
ンネルを完成させる。

したがつて、このトンネルの止水対策は、型枠
の接続部分において、外枠４に取り付けたゴム製
の止水板６と、妻枠７に固定されたＴ型の止水板
１０と、箱抜き部９に充填されたコーキング材と
によつて３重に行なわれており、ほぼ完全なもの
とされている。

また、この工法においては、一次覆工におい
て、コンクリートライニング２３を施してトンネ
ルを完成させ、そのコンクリートライニング２３
によつて土水圧等の長期荷重やジヤツキ推力等の
短期荷重を受け持つものであるので、コンクリー
ト内に埋設される外枠４は安価なものとなり、覆
工材としての高価なセグメントを不要とするとと
もに、二次覆工としてのコンクリートライニング
をも不要とする。

なお、前記コンクリートライニング２３は、そ
の内部に鉄筋を配して鉄筋コンクリートとし、耐
力増強を図ることは任意である。

「発明の効果」 以上説明したように本発明は、穴の壁面に沿つ
て、内型枠と外型枠を組み立て、次いで、この
内・外型枠が穴の掘削方向に沿つて所定数だけ連
設された後、前期内型枠と外型枠との間にコンク
リートを打設してコンクリートライニングを施
し、このコンクリートライニングが固化した部分
が所定の長さに達した際、このコンクリートライ
ニングの内側に連設された内型枠のうち後方の内
型枠を外型枠から分離させて解体した後、新たに
掘削した壁面に組み立てる内型枠として転用する
ようにしたものであるので、一次覆工に覆工材と
しての高価なセグメントが不要なこと、内型枠を
転用できること、また二次覆工としてのコンクリ
ートライニングが省略できるとともに、そのため
のスチールフオームが不要なこと等材料の簡素
化、工程の省略及び工期の短縮が可能となり、大
幅なコストダウンを実現することができる。

また、この発明では、シールド機の後部に形成
された穴の壁面に沿つて、複数に分割された所定
幅を有する内型枠と外型枠とを、外型枠に固定さ
れた連結部材と内型枠に締結することにより一体
化しつつ筒状に組み立て、次いで、この内・外型
枠を穴の掘削方向に沿つて所定数だけ連設した
後、これら内型枠と外型枠との間の空間部にコン
クリートを打設してコンクリートライニングを施
すようにしたので、内型枠と外型枠との間の空間
部にコンクリートを打設するに際して、これら内
型枠と外型枠とを一体化する連結部材により、型
枠がずれる等の不具合が発生せず、予め定められ
た計画通りのコンクリートライニングを行うこと
ができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１０図は、本発明の一実施例を
示すもので、第１図は本発明の概要を示すトンネ
ルの断面図、第２図は第１図のコンクリート打設
区間と未固結コンクリート区間の拡大断面図、第
３図は第２図の−線視断面図、第４図は第２
図の矢視部分の拡大図、第５図は連結された内
枠と外枠の側断面図、第６図は第５図の−線
視図、第７図は内枠の一例の斜視図、第８図、第
９図、第１０図は本発明の工法を説明するための
図でありトンネルの断面図である。 Ｅ……地盤、１……シールド機、３……内枠
（内型枠）、４……外枠（外型枠）、１１……シー
ボルト（連結部材）、２３……コンクリートライ
ニング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シールド機を用いて掘進することにより地中
   に穴を掘削し、このシールド機の後部に形成され
   た穴の壁面に沿つて、複数に分割された所定幅を
   有する内型枠と外型枠とを、外型枠に固定された
   連結部材を内型枠に締結することにより一体化し
   つつ筒状に組み立て、次いで、この内・外型枠が
   穴の掘削方向に沿つて所定数だけ連設された後、
   前記内型枠と外型枠との間にコンクリートを打設
   してコンクリートライニングを施し、このコンク
   リートライニングが固化した部分が所定の長さに
   達した際、このコンクリートライニングの内側に
   連設された内型枠のうち後方の内型枠を外型枠か
   ら分離させて解体した後、新たに掘削した壁面に
   組み立てる内型枠として転用し、以下前記工程を
   順次繰り返すことにより地中にトンネルを建設す
   ることを特徴とするノン・セグメント・シールド
   工法。