JPH0694794B2 - トンネルの構築方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はシールド機の後方に現場打ちしたコンクリー
トを加圧して硬化させるトンネルの構築方法とそれに使
用するシールド機に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、シールド機の後方に現場打ちしたコンクリートを
加圧して硬化を促進し、施工の迅速化を図るトンネル覆
工の構築方法が開発されている。このようなトンネル覆
工の構築方法ではシールド機の推進ジャッキとは別にコ
ンクリートを加圧するためのジャッキを設け、このジャ
ッキによってシールド機内周に沿って移動可能に配置さ
れた妻型枠を押してコンクリートを加圧するようにして
いる（例えば特公昭54−33656号公報参照）。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述の従来技術には以下のような問題点がある。

推進ジャッキとは別個にコンクリートを加圧するため
のジャッキが必要となり、小さい空間に両ジャッキを納
めることが困難で、前後に配置する等して、シールド機
全長が長くなる。

過大な力で加圧すると鉄筋が変形してしまう。

加圧されたコンクリートに追随して鉄筋が移動できる
よう、鉄筋は浮かしておくか、妻型枠に取り付けるしか
ないため、組立てに時間を要し、施工性が悪くなる。

コンクリートを妻型枠で加圧する場合、内型枠の位置
が決まってしまい、シールド機が蛇行した場合の内型枠
による修正ができない。

コンクリート打設後、シールド機がトラブル等で推進
できなかった場合、コンクリートが硬化してしまい、そ
の後推進してコンクリートを加圧しても圧縮できないこ
とがある。そのために長時間流動性を保持するようにコ
ンクリートを配合すると、妻型枠が外せず施工性が大幅
に悪くなってしまう。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るトンネルの構築方法は、シールド機の推
進ジャッキのみでシールド機の推進とコンクリートの加
圧を行うものである。シールド機はその内周面に複数の
推進ジャッキを有し、各推進ジャッキのロッドに対応し
て各々トンネル推進方向に移動可能な妻型枠を配設して
ある。推進ジャッキのロッドとともに妻型枠を引き戻し
て、妻型枠の後方に鉄筋を取り付けた内型枠を配設し、
内型枠と地山間にコンクリートを打設する。続いて、シ
ールド機の推進ジャッキを駆動して各妻型枠のトンネル
推進方向後方側面に取り付けた収縮部材を内型枠に圧接
し、収縮部材の収縮によりコンクリートを妻型枠によっ
て加圧しつつ、内型枠に反力をとってシールド機を前進
させる。また、シールド機の外周に配設され先端がテー
ル側に開口する裏込注入管より地山とコンクリートの間
にモルタル等の裏込材の注入を行う。以上の作業を繰り
返すことによってトンネルの覆工が構築される。

この発明に係るシールド機は、上記のトンネルの構築方
法に使用するための装置であり、シールド機の内周面に
複数の推進ジャッキを有し、各推進ジャッキのロッドに
対応して各々トンネル推進方向に移動可能な妻型枠を配
設し、各妻型枠のトンネル推進方向後方側面に収縮部材
を取り付けてある。また、シールド機の外周には先端が
テール側に開口する裏込注入管を配設してあり、シール
ド機の推進の際、この裏込注入管より地山とコンクリー
トの間に裏込材を注入できるようになっている。

〔作用〕 上記の構成により、シールド機の推進ジャッキを駆動す
ることによって、妻型枠の収縮部材が内型枠に当接し、
収縮部材を圧縮して、妻型枠は地山との間に打設したコ
ンクリートを加圧しつつ、内型枠に反力をとってシール
ド機を推進させることができる。

また、その際、裏込め材をシールド機の後方（シールド
テール側）い注入してコンクリートと地山に生じた空間
を埋めることで、覆工の止水性、強度を確保することが
でき、トラブル等でシールドの推進が止まり、覆工コン
クリートの強度が発現してしった後、再推進する場合で
も、この裏込注入により覆工コンクリートあるいは地山
への影響を最小にすることができる。

リングを形成する妻型枠は一体でなく、各推進ジャッキ
ごとに各対応する妻型枠を押し出したり、引き戻したり
することができ、一部のジャッキのみ引き戻すことを繰
り返すことで、シールド機を後退させることなく施工を
行うことができる。

〔実施例〕

以下、図に示す一実施例に基づきこの発明を詳細に説明
する。

図において１はシールド機であって、内周面に複数の推
進ジャッキ２が取り付けられている。推進ジャッキ２は
ロッド３がシールド機１のテール方向へ伸縮可能となっ
ている。

各推進ジャッキ２のロッド３に対応して、各々妻型枠４
が配設されている。妻型枠４は円弧状の板体であって、
複数の妻型枠４によって全体でリング状になるよう配設
されている。また、推進ジャッキ２を片押しする際に
は、リング状の妻型枠を一体として形成できるよう片押
し中のジャッキに他のジャッキも追従させ、打設コンク
リートが漏洩するのを防止する。

妻型枠４はトンネル推進方向に進退するよう移動可能と
なっている。妻型枠４はロッド３先端に取り付けて移動
可能としてもよく、シールド機１に設けたレールに沿っ
て移動可能としてもよい。

妻型枠４のトンネル推進方向後方側面には収縮部材５が
取り付けられている。収縮部材５はゴム等の材料で形成
したもので、円弧状の妻型枠４の幅方向中心側（トンネ
ル内空側）に取り付ける。この実施例では第２図に示す
ようにボルト６によって妻型枠４の取付板７に取り付け
てあり、収縮部材５が収縮する際にボルト６が逃げるた
めの凹部８が形成されている。また、妻型枠４の幅方向
の外周側（地山側）には、後に述べる鉄筋を通すための
孔９が複数穿設されている。

さらに、シールド機１の外周には先端がテール側に開口
する裏込注入管10が複数本配設さている。

次に、以上のようなシールド機１を使用してトンネルの
構築を行う方法をその施工手順に沿って説明する。

第４図に示すように既に打設したコンクリート11が硬化
した後、推進ジャッキ２のロッド３とともに妻型枠４を
引き戻す。全ての推進ジャッキ２を一度に引き戻すとシ
ールド機１が土圧によって押し戻され、コンクリート11
が損傷を受けることになるが、この発明にかかるシール
ド機１は、推進ジャッキ２に対応して各々妻型枠４が設
けられているため、一部のジャッキ２を引き戻し、後に
述べる内型枠12を組んだ後、再びジャッキ２を伸ばせ
ば、シールド機１は押し戻されることがない。

次に、第５図に示すように妻型枠４を引き戻した箇所に
内型枠12を組む。内型枠12はシールド機１推進の反力を
取るため、また覆工コンクリート11が十分な強度を発揮
するまで土圧を保持するため、鋼製等の十分な強度を有
するものとする。また、転用可能なように分割可能な構
造とし、この実施例では第10図及び第11図に示すように
円弧状断面を有する箱型とし、円弧状の外周面を地山側
に向ける。この円弧状外周面には取付孔を穿設し、この
外周面に沿って配置した鉄筋籠13をセパレータ等を介し
てナット14によって固定する。内型枠12の組立てはエレ
クターにより順次所定位置に配設し、ボルト止めして行
う。

以上の第４図及び第５図の作業を反復することで、１ス
パンの内型枠12が配設される。なお、内型枠12はコンク
リート11の硬化後、ナット14を外すことで脱型できる。
また、内型枠12は１スパンずつ配置し、コンクリート11
の打設を繰り返してもよいが、地山が安定しており、湧
水が少ない場合は以上の作業を繰り返して数スパンごと
にコンクリート11の打設を行ってもよい。

続いて、第６図及び第７図に示すように、推進ジャッキ
２を伸ばして妻型枠４を内型枠12に当接させ、早強性の
コンクリート11を内型枠12と地山との間に打設する。妻
型枠４に作用するコンクリート圧力が所定の値に達した
後、打設を終了する。推進ジャッキ２を駆動して妻型枠
４を内型枠12に押圧することで収縮部材５が収縮し、コ
ンクリート11を加圧するが、一定量収縮した後は、内型
枠12を反力としてシールド機１は推進を開始し、鉄筋に
過大な応力あるいは変形を与えないようになっている。

推進ジャッキ２によって所定の圧力まで加圧されたコン
クリート11は余剰水が除却され、早期強度が高まる。従
って比較的早期に妻型枠４を外すことができ、施工の迅
速化を図ることができる。また妻型枠４に接する部分に
補強筋を配置すれば、さらに脱型の時期を早めることが
できる。

また、シールド機１の推進に伴って、第８図に示すよう
に裏込め注入を行う。注入材としては、打設コンクリー
ト11と同等以上の性質を有するモルタル等が使用でき
る。注入の圧力は、常に地山の土圧＋水圧以上の圧力を
維持させる。この圧力が低下すると打継目付近を中心と
して付着力が低下し、止水性や強度が低下してしまうこ
とになる。

コンクリート11打設後、シールド機１が故障して推進が
不可能となった場合、コンクリート11が加圧前に硬化し
てしまうが、この場合でも、その後推進時に裏込注入を
並行して行えば、コンクリート11と地山との間の隙間を
裏込注入材によって埋め、地山の崩壊を防ぐことができ
る。

所定の推進が終了した後、第９図に示すように一定時間
養生し、妻型枠４付近のコンクリート11が脱型可能とな
った後、次工程に移る。

シールド機１が蛇行を起こした場合は、内型枠12にライ
ナーをかませるか、あるいは異型の型枠を使用すること
によって計画仕上がりラインに合わせることが可能であ
る。この際のライニングは、蛇行を考慮に入れた厚さと
し、推進ジャッキ２に取付ける妻型枠４の幅を大きくす
ることにより対処できる。

〔発明の効果〕

この発明は以下のような効果を得ることができる。

推進ジャッキのみでコンクリートの加圧と推進が行
え、シールド機全体の大きさが大きなものとならない。

妻型枠には収縮部材が取付けてあり、この収縮部材が
収縮した分だけしかコンクリートを加圧せず、過大な応
力が鉄筋に作用せず、鉄筋が変形することがない。

リングを形成する妻型枠は一体でなく、各推進ジャッ
キごとに各対応する妻型枠を押し出したり、引き戻した
りすることができるため、一部のジャッキのみ引き戻す
ようにして、シールド機を後退させることなく施工を行
うことができる。

鉄筋を内型枠に取付けてあるため、内型枠を組み立て
るのみで鉄筋も同時に組むことができ、工期の短縮が可
能となる。

シールド機の外周に配設され先端がテール側に開口す
る裏込注入管より地山とコンクリートの間に裏込材の注
入を行うことで、覆工の止水性、強度を確保することが
でき、トラブル等でシールドの推進が止まり、覆工コン
クリートの強度が発現してしまった後、再推進する場合
でも、この裏込注入により覆工コンクリートあるいは地
山への影響を最小にすることができる。また、蛇行した
場合もライナー等で調整すれば修正が容易に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明にかかるシールド機の断面図、第２図
は第１図のII部拡大図、第３図は妻型枠の斜視図、第４
図〜第９図は施工順序断面図、第10図は内型枠の断面
図、第11図はその平面図である。 １…シールド機、２…推進ジャッキ、３…ロッド、４…
妻型枠、５…収縮部材、６…ボルト、７…取付板、８…
凹部、９…孔、10…裏込注入管、11…コンクリート、12
…内型枠、13…鉄筋籠、14…ナット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内周面に複数の推進ジャッキを有するシー
   ルド機の各推進ジャッキのロッドに対応して各々トンネ
   ル推進方向に移動可能な妻型枠を配設し、推進ジャッキ
   のロッドとともに前記妻型枠を引き戻して、妻型枠の後
   方に鉄筋を取り付けた内型枠を配設し、内型枠と地山間
   にコンクリートを打設し、シールド機の推進ジャッキを
   駆動して前記各妻型枠のトンネル推進方向後方側面に取
   り付けた収縮部材を内型枠に圧接し、収縮部材の収縮に
   より前記コンクリートを妻型枠によって加圧しつつ、前
   記内型枠に反力をとってシールド機を前進させるととも
   に、シールド機の外周に配設され先端がテール側に開口
   する裏込注入管より地山と前記コンクリートの間に裏込
   材の注入を行うことを特徴とするトンネルの構築方法。
2. 【請求項２】内周面に複数の推進ジャッキを有し、前記
   各推進ジャッキのロッドに対応して各々トンネル推進方
   向に移動可能な妻型枠を配設し、前記各妻型枠のトンネ
   ル推進方向後方側面に収縮部材を取り付け、外周には先
   端がテール側に開口する裏込注入管を配設したことを特
   徴とするシールド機。