JPH0718318B2 - トンネルの覆工方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はトンネルの覆工方法およびその装置に関するも
のである。

従来の技術およびその問題点 一般に、地下鉄などの交通、輸送機関や下水道、パイプ
ラインなどに利用されるトンネルの覆工は、主にシール
ド工法によって施工されている。

シールド工法は、特に市街地でトンネル工事において
は、都市の機能、活動に支障をきたさない最適な工法と
してその評価は高い。

しかし、一方でセグメントの制作コストが高く、工事費
が割高になることが免れない欠点があった。

しかも、セグメント同士の継手部の止水処理が不十分だ
とこの部分から漏水する欠点があった。

このため、他に山岳トンネル工法やNATH工法が併せて実
施されている。

しかし、これらの工法も様々欠点を有し、十分満足でき
るものではない。

即ち、前者は、構築しようとするトンネルをその円周方
向に複数に区画し、それぞれの区画において掘進と鉄筋
の組立と型枠の組立とコンクリートの打設を交互に繰り
返していく方法であるが、多くの作業が並行して行われ
るため、作業が競合して煩雑になり易いという欠点があ
った。しかも、鉄筋の組立に際し、先に打設されたコン
クリートが十分に硬化していないとコンクリートに漏水
の原因となるような亀裂を生じさせるなどの障害をきた
す恐れがあった。従って、コンクリートが十分硬化して
から次の作業に着手する必要があり、工事の大きな遅延
化が免れないものであった。

一方、後者はコンクリートの補強材としてスチールファ
イバーをコンクリート中に混入するものであるが、鉄筋
の組立は省略できるものの強度面で劣るという欠点があ
った。

本発明は、このような前記従来の各種施工法の欠点を解
消するために提案されたもので、経済施工および能率施
工が可能であるとともに漏水、湧水の全く心配のないト
ンネルを構築することができるトンネルの覆工方法およ
びその装置を提供すること目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明に係るトンネルの覆工方法は、（Ａ）所定距離の
シールド機の掘進（Ｂ）全周にわたったスリットを有す
る妻型枠をシールド機の掘進距離と同じ距離だけシール
ド機に引き寄せながらの型枠背面へのコンクリートの打
設（Ｃ）妻型枠のシールド機側空間での補強鋼材の組立
てと組み立てた組立体と妻型枠のスリットからシールド
機側に突出している補強鋼材末端との緊結（Ｄ）内型枠
の継ぎ足し、（Ｅ）必要ならば、推進ジャッキ支保工の
継ぎ足し、を一単位作業とし、この単位作業を順次繰り
返すことを特徴とするものである。

また、本発明に係るトンネルの覆工装置は、シールド機
とシールド機によって掘削されるトンネル内にトンネル
の内周に沿って設置される内型枠と妻型枠とを有し、妻
型枠には該妻型枠のシールド機側で組み立てられた補強
鋼材組立体通過用のシール機構を備えたスリットが設け
られ、かつ、該妻型枠は着脱自在の連結ロッドおよびジ
ャッキを介してシールド機尾部に固定されていることを
特徴とするものである。

本発明の最大の要点は、円周方向全周にわたったスリッ
トを有する妻型枠を使用する点にある。

このスリットにはシール機構が設けられ、妻型枠の外で
組み立てた補強鋼材は妻型枠を通過してコンクリート打
設部へ移動できるが打設したコンクリートは妻型枠外へ
は漏れないようにシールする。

本発明のスリット付き妻型枠を使用すれば、コンクリー
ト打設部の間歇的な前進に伴って、妻型枠を同じ距離だ
け間歇的に移動させるだけで補強鋼材の設置、コンクリ
ートの打設を行うことが可能となり、従来のように、妻
型枠の撤去−再設置を繰り返す作業は全く不要となる。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明を説明する。

まず、トンネルの覆工装置について説明する。

第１図は本発明のトンネル覆工装置の一例を示す縦断面
図である。

覆工装置１はシールド機２、内型枠３、妻型枠４などか
ら構成されている。シールド機２は手掘り式シールド
機、機械式シールド機など広く一般に使用されているも
のである。

シールド機２はその先端のカッター５で掘削を行い、切
羽、側面の土を押さえつつ、推進ジャッキ６により掘進
できるものである。推進ジャッキ６の反力受けとしては
内型枠３や反力受け用支保工７が用いられる。第１図で
は反力受け用支保工７を設けた例を示した。

内型枠３はシールド機２によって掘削されたトンネルＡ
の内周に沿ってトンネルＡの掘進方向に順次継ぎ足しな
がら設置されるもので、設置後の内型枠３同士はトンネ
ルＡの掘進方向及び円周方向に総て締結ボルトによって
強固に連結される。

妻型枠４は内型枠３の裏側にトンネルＡの内周に沿って
リング状に設置され、トンネルＡの内側面と内型枠３の
間の妻側面を塞ぐ働きを有している。

妻型枠４は同心円状に２つまたは３つに分割されたリン
グ状体から構成され、各リング状体間にスリット状間隙
11を生ずるように配置して設置される。第１図では３つ
のリング状体から構成され、２つのスリット状間隙を持
つ例を示した。

スリット11を１つにするか、２つにするかはトンネルＡ
の大きさ、打設コンクリートの厚さなどにより適宜決定
される。

妻型枠４は上記のように、同心円状の２つまたは３つの
リング状体から構成され、かつ、各リング状体は相互に
直接連結されていないので、上記の相対位置を維持する
ため間接的に連結する必要がある。各リング状体にそれ
ぞれ連結ロッド9A、9B、9Cが着脱自在に連結され、その
連結ロッド9A、9B、9Cの他端は１つの連結金物8Bに着脱
自在に連結され、連結金物8Bはシールド機２に設置され
ている引き寄せジャッキ8Aのアーム先端に固定される。
従って、連結ロッド9A、9B、9Cの装着時には各リング状
体は相対位置を維持して引き寄せジャッキ8Aに連結され
ている。引き寄せジャッキ8Aは通常のシールド機の推進
ジャッキと同様に６〜12基程度が設置されており、それ
ぞれに連結金物8B、連結ロッド9A、9B、9Cを介して各リ
ング状体が連結され、妻型枠４を構成することになる。
従って、引き寄せジャッキ8Aを作動すれば、それに従っ
て妻型枠４は移動することになる。

妻型枠４にスリット11を設けた侭では、このスリット11
より打設コンクリートが漏出することなり、妻型枠とし
ての意味をなさない。

第２図は妻型枠４のスリット11のシール機構の例を示す
縦断面図であり、（ａ）は補強鋼材組立体として鉄筋組
立体を使用する場合であり、（ｂ）は補強鋼材組立体と
して孔あき鉄板を使用する場合である。

第２図を参照しながらスリット11のシール機構について
を説明する。

鉄筋組立体は縦鉄筋10Aと横鉄筋10Bとを所謂鉄筋籠状に
組み立てた形状であり、交差部や継手部が多数存在し厚
さは均一でなく、凹凸が激しい。この凹凸の激しい鉄筋
籠を通過させ、かつ、打設コンクリートを漏出させない
シール材としては通常の板状の弾性体では十分ではな
い。本発明では１例としてシール材13として毛を密に植
えたブラシ状物体を使用する。ブラシ状シール材13はス
リット11の両縁部に取りつけられる。このうち、鉄筋籠
の凹凸の少ない面のブラシ状シール材13は比較的毛脚の
短いブラシ状とし、他面の凹凸の激しい面のブラシ状シ
ール材13は比較的毛脚の長いブラシ状とし、ブラシの毛
により鉄筋籠の凹凸に十分追随できるようにしておくの
が好ましい。ブラシ状シール材13の設置長さ（妻型枠４
の厚さ）は横鉄筋10Bのピッチにもよるが概ね横鉄筋10B
のピッチの1.5〜2.0倍程度であれば十分シール効果が発
揮される。（第２図（ａ）参照） 円筒状に組立てられた孔あき鉄板は表面にさほど大きい
凹凸はないのでシール材13とし通常の板状弾性体の使用
で十分シール効果が発揮される。（第２図（ｂ）参照） 次に、第３図を参照しながら、本発明の覆工方法につい
て説明する。

第３図は本発明のトンネル覆工方法の施工手順を示す縦
断面図である。

（１）シールド機２に設置されている推進ジャッキ６は
アームを縮めた状態で反力受け用支保工７で支持され、
引き寄せジャッキ8Aも同様にアームを縮めた状態で連結
金物8B、連結ロッド9A、9B、9Cを介して妻型枠４に連結
しており、妻型枠４の内側面は既打設のコンクリート12
に接している。これが掘進準備が完了した状態である。
（第３図（ａ）） （２）シールド機２先端のカッター５で掘削を行い、切
羽、側面の土をシールド機２で押さえつつ推進ジャッキ
６を作動してアームを伸ばしシールド機２を前進させて
掘進する。推進ジャッキ６の作動に合わせて引き寄せジ
ャッキ8Aを作動してアームを伸ばし妻型枠４は元の位置
に残置されたままとする。所定距離掘進できたら掘進を
一時停止する。（第３図（ｂ）） （３）引き寄せジャッキ8Aを作動してアームを縮め妻型
枠４をシールド機２に引き寄せる。妻型枠４の前進につ
れて妻型枠４の後ろの内型枠３背面には空間ができその
空間に妻型枠４の外で予め組み立ててあった鋼材組立体
（縦鉄筋10Aと横鉄筋10Bとの組立体）が送り込まれる形
となる。この空間の形成に合わせて空間にコンクリート
ホース14よりコンクリート12を圧入し、既打設コンクリ
ートの崩落や湧水を防止しながら圧入を続ける。妻型枠
４は掘進距離と同じ距離だけ引き寄せられて停止する。
（第３図（ｃ）） （４）推進ジャッキ６を作動してアームを縮めアームを
反力受け用支保工７より離し、連結ロッド9A、9B、9Cを
妻型枠４および連結金物8Bより取り外し空間を形成す
る。（第３図（ｄ）） （５）この空間内で縦鉄筋10Aと横鉄筋10Bで構成される
鉄筋籠を組立て、その縦鉄筋10Aの端部を妻型枠４のス
リット11より突出している縦鉄筋10Aと重ね継手または
機械継手で連結して一体とする。この鉄筋籠の組立てに
あたっては、この場所で縦鉄筋10Aと横鉄筋10Bから組立
ててもよいが、予め縦鉄筋10Aと横鉄筋10Bから円弧状の
格子に組み立てた組立体を準備しておき、該組立体３〜
４個円周方向に連結して円筒状の組立体を完成させるの
が好ましい。この鉄筋籠の組立ての途中、組立ての終わ
った箇所に順次連結ロッド9A、9B、9Cを取りつけ妻型枠
４と連結金物8Bを連結する。（第３図（ｅ））。補強鋼
材組立体として円筒状の孔あき鉄板を使用する場合は同
様に円弧状の孔あき鉄板を準備しておき、その３〜４個
を円周方向に連結して円筒状とする。

（６）既設の内型枠３の掘進側に内型枠３を設置し、
（５）で設置した鉄筋籠を覆うように継ぎ足す。同様に
反力受け用支保工７も既設の反力受け用支保工７に継ぎ
足し、推進ジャッキ６を支持する。これで次回の掘進の
準備が完了する。

上記（１）〜（６）を繰り返すことにより掘進が尺取り
虫風に進められトンネルＡが構築される。

上記実施例では内型枠３の他に推進ジャッキ６の反力受
けのために別個に反力受け用支保工７を設けた例につい
て説明したが、トンネルの大きさや形態によっては内型
枠３に反力受けを兼ねさせる場合も多い。かかるトンネ
ルの構築においては別個に反力受け用支保工７は設けら
れていないので反力受け用支保工７の継ぎ足しを行わな
いのは当然である。

第４図は本発明のトンネルの覆工方法およびその装置に
よって構築されたトンネルのうち、補強鋼材組立体を一
段設置したトンネルＡの断面図である。

なお、本発明で使用するコンクリート中には従来の工法
でも使用されている補強繊維、例えば金属繊維、ガラス
繊維、炭素繊維、合成繊維などをを混入して複合補強し
てもよい。

発明の効果 本発明は以上の構成からなるので以下の効果を有する。

（１）摺動式スリット付き妻型枠を使用するので、妻型
枠の解体、再設置の手間を必要としない。

（２）既打設コンクリートを推進ジャッキの反力受けと
せず、また、既打設コンクリート面に接しての配筋作業
を行わないので、次の作業に着手するのに既打設コンク
リートの十分な硬化を待つ必要がなく、既打設コンクリ
ートの硬化が不十分な時点での妻型枠の移動、次のコン
クリートの打設が可能となり、工事の迅速化が図られ
る。

（３）場所打ちコンクリート方式であるので、二次覆工
が省略可能であり、工事費が低減する。

（４）セグメント方式のような継手部が存在しないの
で、継手部よりの漏水や湧水の心配は全くない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明のトンネル覆工装置の一例を示す縦断面
図、第２図は妻型枠のスリットのシール機構の例を示す
縦断面図、第３図は本発明のトンネル覆工方法の施工手
順を示す縦断面図、第４図は本発明の覆工方法および装
置によって構築されたトンネルの一例を示す断面図であ
る。 Ａ……トンネル、１……トンネル覆工装置、２……シー
ルド機、３……内型枠、４……妻型枠、５……カッタ
ー、６……推進ジャッキ、７……推進ジャッキ反力受け
支保工、8A……引き寄せジャッキ、8B……連結金物、9
A、9B、9C……連結ロッド、10……孔あき鉄板、10A……
縦鉄筋、10B……横鉄筋、11……スリット、12……コン
クリート、13……シール材。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）所定距離のシールド機の掘進（Ｂ）
   全周にわたったスリットを有する妻型枠をシールド機の
   掘進距離と同じ距離だけシールド機に引き寄せながらの
   型枠背面へのコンクリートの打設（Ｃ）妻型枠のシール
   ド機側空間での補強鋼材の組立てと組み立てた組立体と
   妻型枠のスリットからシールド機側に突出している補強
   鋼材末端との緊結（Ｄ）内型枠の継ぎ足しを一単位作業
   とし、この単位作業を順次繰り返すことを特徴とするト
   ンネルの覆工方法。
2. 【請求項２】シールド機とシールド機によって掘削され
   るトンネル内にトンネルの内周に沿って設置される内型
   枠と妻型枠とを有し、妻型枠には該妻型枠のシールド機
   側で組み立てられた補強鋼材組立体通過用のシール機構
   を備えた全周にわたったスリットが設けられ、かつ、該
   妻型枠は着脱自在の連結ロッドおよびジャッキを介して
   シールド機尾部に固定されていることを特徴とするトン
   ネルの覆工装置。