JPH0637836B2 - トンネルの覆工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド掘削機によるトンネルの掘進に従っ
て、トンネル内壁面にコンクリートの打設による覆工を
連続的に形成していくトンネルの覆工方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

従来から、トンネルの掘削に従ってトンネルの内壁面に
覆工を施す方法としては、既製のセグメントを内壁面に
組み込んで行く方法と場所打ちコンクリートによる覆工
方法とが一般に採用されている。

このような方法において、前者の方法ではセグメントの
製作費用が極めて高価であって工費が著しく高騰するた
めに、後者の場所打ちコンクリートによるシールド工法
が、近年、広く実施されるようになった。

このシールド工法は第10、11図に示すようにように、シ
ールド掘削機のテール部(a)内で型枠(b)を組立て、この
型枠(b)を覆工の内型枠としてテール部(a)と該型枠(b)
との間の空間部に鉄筋(c)を周方向並びに長さ方向に組
込んだのち、該空間部にコンクリート(d)を打設し、テ
ール部(a)の前方部内に配設している複数本のプレスジ
ャッキ(e)を伸長させてその先端に装着しているプレス
リング(f)により空間部に打設された未硬化のコンクリ
ートを押圧すると共にシールドジャッキ(g)を伸長させ
て型枠(b)の前端面に反力を支持させながらシールド掘
削機を推進させ、テール部(a)の後端面後方に生じるテ
ールボイド(h)にもプレスジャッキ(e)の押圧力によって
コンクリートを充填する。

シールド掘削機を一定長、掘進させたのち、プレスジャ
ッキ(e)とシールドジャッキ(g)を後退させ、その後退に
よって生じたテール部(a)の内方に上記同様にして型枠
(b)の組立てと配筋作業を行い、先に打設したコンクリ
ートの硬化後、再び、コンクリートを打設し、プレスジ
ャッキ(e)によるコンクリートの押圧とシールドジャッ
キ(g)による推進とを行ってこの作業を繰り返すことに
よりトンネルの覆工を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記の場所打ちコンクリートによるトン
ネル覆工方法によれば、セグメントを使用しないために
経済的に優れていると共に、コンクリート(d)がテール
部(a)の後方のテールボイド(h)にまで充分に充填される
ため、地盤の緩みを防止して地盤沈下の発生をなくする
ことができるという利点を有する反面、先に打設された
コンクリート(d)の硬化を待って次の施工サイクルに移
らなければならないために、施工能率が低下すると共に
硬化したコンクリート端面と次に打設したコンクリート
との打ち継ぎ部(i)との一体化が損なわれて有効な止水
性を発揮させることができないという問題点がある。

さらに、テール部(a)と該型枠(b)との間に鉄筋(c)を組
立てる作業が煩雑且つ困難であると共にトンネル長さ方
向の配筋を一連に連続させることが難しく、又、このよ
うな鉄筋(c)を配設することは材料費や加工費が高くつ
くばかりでなく、その組立てに長時間を要し、その上、
鉄筋(c)の存在によってコンクリートの回りが悪くなる
という問題点がある。

本発明はこのような問題点を全面的に解消することを目
的とするトンネルの覆工方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、本発明のトンネル覆工方法
は、シールド掘削機の掘進により掘削された所定長さの
トンネル内壁面側に型枠を組立てたのち、この型枠とト
ンネル内壁面との間に鉄筋を配設することなくコンクリ
ートを打設し、次いでシールド掘削機を掘進させて再び
所定長さのトンネルを掘削したのち、上記同様に型枠の
組立と先に打設したコンクリートの硬化を待つことなく
次のコンクリートの打設を行い、この作業を繰り返し行
ってコンクリートによるトンネル覆工を形成していくと
共に硬化したコンクリート部分をトンネル内部から前記
型枠に穿設している通孔を通じて該コンクリートを貫通
する複数本のプレストレスアンカーを地山に放射状に打
ち込み、該プレストレスアンカーによりコンクリートを
地山に一体化させたのち型枠を除去することを特徴とす
るものである。

〔作用〕

シールド掘削機の掘進により掘削された所定長さのトン
ネル内壁面側に型枠を組立てたのち、この型枠とトンネ
ル内壁面との間に鉄筋を配設することなくコンクリート
を打設するので、その作業が能率良く行えると共にコン
クリートの充填が良好となって品質のよい覆工コンクリ
ートが形成される。

この覆工コンクリートの形成のち、再び、シールド掘削
機により所定長さのトンネルを掘削し、上記同様に型枠
の組立と先に打設したコンクリートの硬化を待つことな
く次のコンクリートの打設を行うものであるから、両覆
工コンクリートが互いに連続して打ち継ぎ部が発生する
ことがなく、止水性の良い覆工コンクリートが形成され
る。

さらに、この覆工コンクリートの施工作業に追随して既
に硬化したコンクリート部分をトンネル内部から該コン
クリートを貫通する複数本のプレストレスアンカーを地
山に放射状に打ち込むことによって、該プレストレスア
ンカーにより無筋の覆工コンクリートを地山に強固に一
体化させることができる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面について説明すると、第１図にお
いて、シールド掘削機(1)はスキンプレート(2)の前端開
口部に配設したカッター板(3)を回転させることにより
切羽地盤を掘削すると共に掘削した土砂をコンベア(4)
によって機内に取り込みながらトンネル(5)を掘進して
いくものであり、スキンプレート(2)の後部内周面には
複数本のプレスジャッキ(6)と該プレスジャッキ(6)の内
方側に位置させて複数本のシールドジャッキ(7)とを周
方向に一定間隔毎に取付けてある。さらに、プレスジャ
ッキ(6)のロッド先端間にはテール部(8)の内周面と型枠
(9)の外周面間で形成される環状空間部(10)内に挿嵌可
能な環状のプレスリング(11)を取付けてある。

このように構成したシールド掘削機(1)によってまず、
第２図に示すように、型枠(9)とトンネル内壁面との間
に既に打設している未硬化の覆工コンクリート(12)の前
端面にプレスリング(11)を押し当てると共にシールドジ
ャッキ(7)のロッド端面を型枠(9)の端面に当接させた状
態で、これらのジャッキ(6)(7)を伸長させ、型枠(9)に
シールド掘削機(1)の推進反力をとって該シールド掘削
機(1)を掘進させることによりトンネルを一定長さだけ
掘削する。

次いで、シールドジャッキ(7)を収縮させたのち、第３
図に示すように、その収縮によって生じた空間部に既設
の型枠(9)に接続させて複数の新たな型枠(9)をリング状
に組み立てる。この際、プレスジャッキ(6)は収縮させ
ることなく、打設されたコンクリート(12)をその先端に
取付けているプレスリング(11)によって押圧させておく
と共に、シールドジャッキ(7)の収縮により生じた空間
部には鉄筋等を配設することなく、次の作業に移る。

各型枠(9)には１乃至数個の生コンクリート注入孔(13)
と後述するプレストレスアンカー(14)の挿入孔(15)とが
設けられてあり、先に組立られている型枠(9)の注入孔
(13)に注入ホース(16)を接続してトンネル(4)内に設置
しているコンクリートアジテータ(17)からコンクリート
ポンプ(18)を通じて注入ホース(16)に生コンクリートを
プレスリング(11)によって押圧されているコンクリート
近傍部内に注入し、充填し、第４図に示すように、その
注入量に従ってプレスリング(11)を新たに組み立てた型
枠(9)の端部側に穿設されているコンクリート注入孔(1
3)を僅かに超える位置まで後退させると、該型枠(9)と
シールド掘削機(1)のテール部内周面間の環状空間部(1
0)に覆工コンクリート(12)が形成される。

なお、使用しないコンクリート注入孔(13)と全てのプレ
ストレスアンカー挿入孔(15)とはプラグ(19)によって閉
止しておく。

こうして、覆工コンクリート(12)を打設したのち、プレ
スジャッキ(6)とシールトジャッキ(7)とを伸長させなが
らシールド掘削機(1)により一定長さのトンネルを掘削
する。この際、シールド掘削機(1)のテール部(8)の前進
によって該テール部(8)の後方にテールボイドが生じる
が、第５図に示すように、最前側の型枠(9)の注入孔(1
3)から注入ホース(16)を通じて適宜量のコンクリートを
充填することにより該テールボイドをコンクリートで充
足する。

上記のようにプレスジャッキ(6)とシールドジャッキ(7)
とを伸長させながらシールド掘削機(1)により一定長さ
のトンネルを掘削した状態は前述した第２図に示され、
この状態から再び上記施工サイクル、即ち、シールドジ
ャッキ(7)の収縮、新たな型枠(9)の組立て、プレスリン
グ(11)を収縮方向に移動させながらの生コンクリートの
注入を順次行い、この施工サイクルを繰り返し行ってト
ンネルの内壁面に覆工コンクリートを形成していく。

次に、このような覆工コンクリート(9)の築造に従っ
て、後方側においてはトンネル内壁面と型枠(9)に充填
しているコンクリートが硬化していくが、その硬化によ
って所定の強度に達した覆工コンクリート部に長尺の螺
子棒よりなるプレストレスアンカー(14)を型枠(9)に穿
設している挿入孔(15)を通じて打ち込み、該覆工コンク
リート部を貫通させてプレストレスアンカー(14)の大部
分を地山(20)に打ち込む。

この作業は前記トンネルの掘削及び覆工コンクリート
(9)の築造と並行して行われる。

その具体的な手段は、まず、第６図に示すように挿入孔
(15)を閉止しているプラグ(19)を取り外したのち、該挿
入孔(15)の内端開口部から突出している挿入筒部(15a)
に内周面にシールパッキン(21a)を装着している筒状金
具(21)を螺着し（第７図参照）、アンカー打設機(22)の
昇降チャック(22a)にプレストレスアンカー(14)の基端
を掴持させたのち、該プレストレスアンカー(14)の先端
を筒状金具(21)から挿入孔(15)内に挿入し、チャック(2
2a)を回転させながら押進させてプレストレスアンカー
(14)を覆工コンクリート部に貫通させると共に地山(20)
に打ち込むものである。

このようなプレストレスアンカー(14)の打ち込みは、１
〜３台のアンカー打設機(22)を使用して行われ、周方向
に組立てられた各型枠(9)に設けられている複数個の挿
入孔(15)から地山(20)に順次放射状に打ち込まれる。

この際、トンネル(5)の土被りが少ない場合には第８図
に示すように、覆工コンクリート(12)の上周部側に打ち
込まれるプレストレスアンカー(14)は地上に達するの
で、その先端を地表面にナット等の適宜な係止金具によ
り固定すればよく、又、第９図に示すようにトンネル
(5)の土被りが大きい場合には、地盤の緩み範囲(23)を
貫通して所定のアンカー効果が可能な地山部分までプレ
ストレスアンカー(14)を打ち込むものである。

なお、プレストレスアンカー(14)の打ち込み本数や長
さ、放射状配設状態、及び覆工コンクリート(12)の厚み
等は、土質や土圧、水圧などの地盤条件によって適宜設
定される。

又、覆工材料であるコンクリートとしては、スチールフ
ァイバーやグラスファイバーが適量、混合しているコン
クリートを使用して、曲げ強度を強化すると共にコンク
リートの乾燥、収縮によるひび割れの発生を防止するこ
とが望ましい。

上述したように、所定本数のプレストレスアンカー(14)
の打ち込み施工が終了すれば、型枠(9)を順次取り外す
る前に或いは取り外したのち、コンクリート覆工の内周
面から突出している各プレストレスアンカー(14)の基端
にナット等の係止部材を固着してコンクリート覆工を地
山(20)に完全に支持させるものである。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のトンネル覆工方法によれば、シー
ルド掘削機の掘進により掘削された所定長さのトンネル
内壁面側に型枠を組立てたのち、この型枠とトンネル内
壁面との間に鉄筋を配設することなくコンクリートを打
設するので、煩雑な配筋作業を省略したことによって覆
工の施工能率を著しく向上させることができ、従って、
工期の短縮と工事費の低減が期待できるばかりでなく、
配筋が存在しないからコンクリートの充填が良好となっ
て品質のよい覆工コンクリートを形成することができる
ものである。

さらに、この覆工コンクリートの形成のち、再び、シー
ルド掘削機により所定長さのトンネルを掘削し、上記同
様に型枠の組立てを行うと共に先に打設したコンクリー
トの硬化を待つことなく次のコンクリートの打設を行う
ものであるから、両覆工コンクリートが互いに連続して
打ち継ぎ部が発生することがなく、止水性の良好な覆工
コンクリートを形成できる。

又、この覆工コンクリートの施工作業に並行して既に硬
化したコンクリート部分をトンネル内部から該コンクリ
ートを貫通する複数本のプレストレスアンカーを地山に
放射状に打ち込むものであるから、これらのプレストレ
スアンカーにより無筋の覆工コンクリートを地山に強固
に一体化させることができ、所望強度の覆工コンクリー
トが得られるものである。

【図面の簡単な説明】 第１図乃至第９図は本発明の実施例を示すもので、第１
図は工法の概略を示す簡略縦断面図、第２図乃至第５図
は覆工コンクリート施工順序を示す要部の拡大断面図、
第６図及び第７図はプレストレスアンカーの施工手段を
示す断面図、第８図及び第９図はプレストレスアンカー
を地山に放射状に打ち込んだ状態の簡略縦断正面図であ
り、第10図及び第11図は従来の場所打ちコンクリートに
よる覆工方法を示す断面図である。 (1)……シールド掘削機、(5)……トンネル、(6)……プ
レスジャッキ、(7)……シールドジャッキ、(8)……テー
ル部、(9)……型枠、(10)……環状空間部、(11)……プ
レスリング、(12)……覆工コンクリート、(13)……注入
孔、(14)……プレストレスアンカー、(15)……挿入孔、
(20)……地山。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シールド掘削機の掘進により掘削された所
   定長さのトンネル内壁面側に型枠を組立てたのち、この
   型枠とトンネル内壁面との間に鉄筋を配設することなく
   コンクリートを打設し、次いで再びシールド掘削機を掘
   進させて所定長さのトンネルを掘削したのち、上記同様
   に型枠の組立と先に打設したコンクリートの硬化を待つ
   ことなく次のコンクリートの打設を行い、この作業を繰
   り返し行ってコンクリートによるトンネル覆工を形成し
   ていくと共に硬化したコンクリート部分をトンネル内部
   から前記型枠に穿設している通孔を通じて該コンクリー
   トを貫通する複数本のプレストレスアンカーを地山に放
   射状に打ち込み、該プレストレスアンカーによりコンク
   リートを地山に一体化させたのち、型枠を除去すること
   を特徴とするトンネルの覆工方法。