JPH0635797B2

JPH0635797B2 - シ−ルド工法およびシ−ルド機

Info

Publication number: JPH0635797B2
Application number: JP62146661A
Authority: JP
Inventors: 豊加島
Original assignee: DAIHO KENSETSU
Current assignee: DAIHO KENSETSU
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2009-05-11
Also published as: JPS63312500A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は地中に横坑を築造するシールド工法およびその
シールド機に関する。

（従来技術およびその問題点）従来、シールド工法で地中に横坑や立坑を構築するにあ
たっては、第10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10
2にシールド機100に設けられたシールドジャッキ103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（テールポイ
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危険であった。

加えてセグメントが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っ
た。

また、上記欠点を改善した他の従来例として、第11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
のがある。そしてこの環状体202は、シールド機200に固
定された調節ジャッキ203に連結され、かつこの環状体2
02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を配置した構成のものがある。

しかして、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
より圧送されたこの空間205を完全に充填し、かくして
筒状のコンクリート構造体207が形成され、横坑が築造
される。

しかしながら、この方法において、上記空間205に圧送
されるコンクリートに鉄筋等の補強材が配置されていな
いため、この筒形コンクリート構造体に地中力が作用す
る時、これに対応できず同コンクリート構造体が破壊す
る場合がある。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して圧送する場合が
あるが、この鋼繊維は高価であり、経済的に問題があ
り、かつその強度が小さく軟弱な地盤では強度上不利で
ある。

このため、更に他の方法として、第12図（イ）〜（ハ）
に示すように、シールド機300のテール部で鉄筋301を組
み、その内側に内径枠302を組み、そこへコンクリート3
03を打設してプレスリングを介してシールドジャッキ30
4により、コンクリート303をプレスし、同時にその反力
を利用してシールド機を掘進させるという方法もある。

しかし、この場合、打設したコンクリート303がある程
度の強度を発現するまでは次の鉄筋301、型枠302組みに
取りかかることができないので掘進速度が遅く、鉄筋30
1の組立てにも手間と時間がかかるという問題点があっ
た。

（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って、その
目的とするところは、掘進作業を円滑に行うことがで
き、かつ所望の強度のトンネルを得ることができる経済
的なシールド工法およびシールド機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、要する
に、シールド機の前進によって形成された坑壁と、シー
ルド筒内に配設されたシールド筒よりやや小さい筒形の
型枠兼反力受外周側との間の空間に、拡開部が拡開可能
な複数の補強材を互いに隣接して略筒状に組込んで成る
補強材を設置し、かつ、例えばコンクリートの如き充填
物を圧送して充填していくようにしたものである。

（作用）本発明ではシールド機の前進によってできた坑の坑壁
と、シールド筒内に設けられた型枠兼反力受との間に打
設される充填物中に拡開部が広がって全体として筒状に
なす、例えば鉄筋等にてなる補強材を設けることによっ
て充填物に十分な強度をもたせている。

また、補強材は拡開すると、各拡開部は円周方向に重な
り合い、ほぼ円環状となるので、トンネルに作用する曲
げ荷重に対し有効に対抗する。

（実施例）以下、図面に沿って本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明のシールド機の側断面図であり、これら
の図中１は鋼板等よりなる略筒状のシールド筒で、この
シールド筒１の前方部内には隔壁1aが形成されている。
そして、この隔壁1aの略中央部には軸受２が設けられ、
この軸受２を介し隔壁1aに対しシャフト３が貫設されて
いる。このシャフト３の先端部には地山を掘削するため
の周知構成の回転可能なカッター４が設けられている。
また、５はこのカッター４で切削され形成された切羽と
シールド筒前方のフード1bの内周面と前記隔壁1aとによ
って区画形成された切羽室、６は切羽室５の掘削土砂を
排土する排土装置で、例えばポンプと接続された排土管
やスクリューコンベア等から成り、隔壁1aの下部に前端
が接続され、カッター４により掘削された土砂はこの排
土装置６によって坑内側へ排出される。

また、７はシールド機を掘進させるための適数本のシー
ルドジャッキであり、８はその反力用の枠で、型枠をも
兼用し筒状に組込まれる。９は、シールド機の前方に向
って進んでできた横坑の内周壁、すなわち坑壁と型枠兼
反力枠８の外周側との間の空間に、例えばコンクリート
のような充填物を打設するためのコンクリート供給管、
10は環状のライニング支圧部であり、シールド筒１の後
部内に設けられ、かつシールドの前進に伴って前進する
もので、このライニング支圧部10には後述する拡開可能
な補強材11を通過させる孔10aが略円周方向において互
いに離間して複数形成されている。

また、このライニング支圧部１０はシールド後部の内側
に固設されている。

12は、型枠兼反力受８とライニング支圧部10との間や孔
10aの外周部分等に設けられたコンクリート漏れ防止用
のテールシールであり、機内へのコンクリート漏出が防
止される。また、13は前記空間内に打設されたコンクリ
ートである。

次に本発明に用いられる、拡開可能な例えば鉄筋から成
る補強材11について説明する。この補強材11は、例えば
筒形のコンクリート13中に在り、地中の土圧等の外力に
対してコンクリート13と一体的に働くものが望ましい。

第２図は拡開可能な補強材11を示すもので、この補強材
11は、シールド筒１の軸方向に配設され、順次継ぎたし
可能な略丸棒状の基部11aと、この基部11aの外周に一端
が結合され、かつ他端が略矢印状に拡開可能な拡開部11
bとにて構成されている。この補強材11は、基部11aが鉄
筋、拡開部11bをバネ鉄筋にて構成するのが好適である
が、材質は必らずしも鉄に限らず、また、拡開部11bは
バネのような弾性復元力を持つその他の金属ないしは合
成樹脂などであってもよい。また、基部11aも補強材11
の位置と、方向を規定する機能を持つものであれば金属
ないしは合成樹脂などでもよい。また、補強材11は、コ
ンクリートとの付着力を増すために表面に凹凸を付けた
り、先端を曲げたりしても良いことは勿論である。

さらに、補強材11の断面形状は第３図（イ）〜（ハ）に
それぞれ示すように、相方共に丸形もしくは、四角、板
状ないしは全体の断面が円形または長円形となるような
形状でもよい。

次に第４図等を参照しつつ本発明の動作を説明する。

地山はカッター４により掘削され、掘削土砂は切羽室５
内に取込まれ、シールドジャッキ７を伸長しての掘進過
程で切羽室５内の掘削土砂は排土装置６を介し坑内側へ
排土されてゆく。

しかして、シールド機の掘進により形成される坑壁Ｇ
と、型枠兼反力受８の外周面側と、シールド筒後部内に
設けたライニング支圧板10の後面等により囲まれた空間
には、例えば生コンクリートのような充填物が例えば図
示されていないコンクリートポンプ等により、コンクリ
ート供給管９から供給され、空間を加圧充満するもので
ある。

しかるにこの場合、（イ）図に示すように、１サイクル
分の掘進およびライニングが終ったら、（ロ）図に示すように、シールドジャッキ７を引き締め
る。

そして、補強材11の１サイクル分をライニング支圧板10
の孔10aから突き出している既設の補強材11（（イ）図
参照）に継ぎたし、さらにその内周側に新たに型枠兼反
力受８を組み立てる。

つぎに、（ハ）図に示すように、シールドジャッキ７を
伸ばして型枠兼反力受８に反力をとってシールド機を前
進させ、同時にコンクリート供給管９よりライニング支
圧部後方の空間部分にコンクリート13を打設する。な
お、シールド機の前進に際してはカッター１で地盤を掘
削しつつ排土装置６によりスクリューコンベアないしは
流体輸送等の方法により排土が行なわれる。

これらの過程でコンクリート13の補強用として機能する
補強材11は、詳しくは第５図（イ）に示すように、シー
ルド機の推進あるいはシールド機の一部の前進に伴って
前進するライニング支圧部10の孔10aの形状に沿って当
初閉じた状態となってシールド内からライニングコンク
リート内へと移っていく。この時、ライニング支圧部10
のすぐ後方のコンクリート13は、打設後間もないので、
まだ固まっていないが、数サイクル後方のライニング部
におけるコンクリート13は、打設後ある程度の時間を経
過しているため、すでに固まっているので、補強材11は
既設ライニング部に固定されていることとなり、その位
置は動くことはない。

つぎに、（ロ），（ハ）に示すように、補強材11全体が
孔10aを通過して、まだ固まらないコンクリート13の中
に入るとその強力な弾性力によって補強材11の拡開部11
bが初期の形態に戻る。つまり、拡開する。

このようにして、第６図に示すように、補強材11をライ
ニングの内部に円周上に複数本配置してライニング内部
において隣り合う補強材11の拡開部11bがほぼ円環状に
重なり合うようにすれば、円周方向に鉄筋を格子筒状に
配置したと同様の効果を得ることができ、コンクリート
13は土圧、水圧などによる曲げ荷重に対して強くなるも
のである。

なお、補強材11のライニング内への配置は、第７図
（イ）に示すように、ライニングの略中央部に環状に配
置してもよいし、（ロ）のように、内より、外よりに２
重配置してもよいし、さらに必らずしも全周な渡って均
一な配置とする必要はなく、上下部では内より、また、
左右部では外よりという配置でもよいし、２重、３重の
配置を部分的に取ることもできるし、間隔を変化させて
もよい。

第８図は本発明の第２実施例を示すもので、この実施例
において使用される弾性材を用いた補強材としては、
（イ）図に示すように、弾性材の一枚板を加工したもの
でもよい。つまりこの実施例では板状の弾性材11Aに切
り込み11cを入れてその切り込みによって形成された一
対の弾性アーム11dが、（ロ）図に示すように、左右に
開く構造としたものである。また、左右に開いた弾性材
の弾性アーム11dの先端は、その巾を広げたり、穴11eを
開けるなどしてコンクリートとの付着力を増すようにす
ることもできる。なお、この時、ライニング支圧部10に
形成される孔10aは、細長い略長方形状となる。

なお、上記図示の実施例では、例えば第６図に示した如
く、シールドの断面形状が円形となっているが、円形の
みならず楕円形、略四角形、長円形、馬蹄形などが考え
られ、特に非円形断面には環状断面に土・水圧による曲
げモーメントが比較的大きく生ずるのでこのような補強
材を必要とする場合が多い。

すなわち、通常、軟弱な地中においてトンネルに発生す
る曲げ応力は概ね第９図（イ）の如くなることは周知で
ある。つまり、トンネルの上下部ではトンネルの内側に
引張りが働き、左右側部ではトンネルの外側に引張りが
作用する。したがって、これに対応する鉄筋は第９図
（ロ）に示す如く、トンネルの断面で上、下部では断面
の内側に、トンネルの左右側部では断面の外側に偏っ
て、トンネル断面方向に鉄筋の補強材を配設することが
望ましい。したがって、当該シールドの断面が円形であ
っても、ライニング支圧部10の補強材設置用の孔10aの
配列を楕円形状にし、これによって補強材11が同形状に
形成すればよい。このようにすれば地中の土・水圧によ
りトンネルに発生する曲げ応力に有効に対抗できる。

また、本工法および本装置は、水平用トンネルのみなら
ず立坑を築造する時にも使用される事は勿論である。

（発明の効果）以上のように本発明によれば、シールド筒後部内に略環
状のライニング支圧部を設け、かつこのライニング支圧
部の内側に型枠兼反力受を組込み、シールドの前進に伴
い形成された坑壁と、それに伴って順次組込まれた上記
型枠兼反力受の外周側との間の、コンクリートの如き充
填物が圧送される空間に、拡開可能な拡開部を有する複
数の補強材を上記ライニング支圧部に形成された孔を介
して上記空間部分に位置せしめ、かつその拡開部を広
げ、隣接する補強材相互を略筒状をなす補強材として掘
進作業を行うようにしたから、（イ）従前のように、いちいち鉄筋を組み立てる必要が
ないので、その分作業時間の短縮ができる。

（ロ）ライニングのまだ固まらないコンクリート部は、
常に密閉された状態なため、前サイクルのコンクリート
が固まっていなくても次のサイクルの作業に移ることが
できるので、ライニングの速度が速くなる。

（ハ）以上から工期の短縮が行えるので経済的となる効
果がある。

（ニ）また、拡開部は拡開した場合、互いに重なり合い
ほぼ円環状となるため、土圧や水圧等による曲げ荷重に
対しても十分な強度が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例のシールド機の概略側断面
図、第２図は本発明に用いられる鉄筋の一例の斜視図、
第３図（イ）〜（ハ）は同上の鉄筋の各種変形例、第４
図（イ）〜（ハ）は掘進の工程説明図、第５図（イ）〜
（ハ）は補強材の動作説明図、第６図はコンクリートの
如き充填物によって形成された構造物内に補強材が設け
られた状態を示す説明図、第７図（イ）はライニング支
圧部、型枠兼反力受をシールド隔壁後方から坑内側に向
かって見た説明図、（ロ）はライニング支圧部の孔の配
列が異なる同上の説明図、第８図（イ），（ロ）は本発
明の第２実施例、第９図（イ）はトンネルに発生する曲
げ応力の説明図、（ロ）は補強材の形状の他の例、第10
図ないし第12図はそれぞれ従来例である。１……シールド筒、10……ライニング支圧部、 10a……孔、11……補強材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド筒後部内に設けられたライニング
支圧部の内側に型枠兼反力受を設置し、シールド前進に
伴い形成された坑壁とそれに伴い順次組込まれた上記型
枠兼反力受と外周側との間の空間に、ほぼ円周方向に拡
開可能な拡開部を有する複数の補強材を上記ライニング
支圧部に形成された適数の孔を介して挿入時にほぼ丸棒
状または板状となっている前記補強材を挿入し、上記空
間部に位置せしめ、前記拡開部が拡開して円周方向にお
いて互いに重なり合いほぼ円環状となり、この空間にコ
ンクリートの如き充填物を充填して、シールド機を前進
せしめることを特徴としたシールド工法。
【請求項２】シールド筒の後部に固設されたライニング
支圧部の内側に設置された型枠兼反力受の外周と掘進に
よって形成された坑壁の間の空間に充填物を充填する手
段と、上記ライニング支圧部に形成された適数の孔を介
して拡開可能な拡開部を有する複数の補強材を上記空間
内に設置する手段とを備え、前記補強材は孔への挿入時
にほぼ丸棒状または板状であり、かつ拡開時に円周方向
において互いに重なり合ってほぼ円環状をなすことを特
徴とするシールド機。