JPH0723680B2 - トンネルのシールド掘進方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、延先面を圧力媒体によつて支持し、この圧力
媒体は、シールドの制御間隙を介してシールド尾部又は
地盤又は岩盤とトンネル支保の間の間隙空間に接続され
ており、かつ間隙空間は、シールド尾部とトンネル支保
の間で作業空間の方へ間隙密閉リングにより閉じられて
おり、かつ間隙密閉リングにおいて管片によりプレスコ
ンクリートが間隙空間内に押込まれる、外気圧を受けた
作業空間を有するシールド掘進機によるトンネルのシー
ルド掘進方法に関する。この方法は、特にゆるい地盤に
使われる。圧力媒体は流動媒体である。例えば水、チク
ソトロープ液体、又はガス、特に空気が使用できる。プ
レスコンクリートは、任意の結合剤、特に水中硬化結合
剤又は合成樹脂結合剤を含んでいてもよい。間隙密閉リ
ングは種々の方法で作ることができる。

従来の技術 初めに述べたような方法で作業する場合、間隙密閉リン
グとシールド尾部及び／又はトンネル支保との間の非密
閉継目は常に排除できるわけではない。このことは、特
にトンネル支保が、筒状セグメントを組み立ててなる筒
状支保として構成されており、かつ個々の筒状セグメン
トが半径方向に互いに僅かだけずれることが防止できな
い場合にあてはまる。詳細に述べれば、この問題範囲に
対して次のことがわかつた。

特にゆるい地盤におけるトンネル掘進の際、延先面は、
探鉱デイスクにより機械的に、又は圧力媒体によつて支
持される。機械的支持は不完全であり、かつ延先面の変
形を引起こし、このことは、地形表面の沈下を引起こ
す。液体による延先面の支持は極めて効果的であり、か
つずれの少ない掘進を生じる。掘さく物質を液体と混合
して送り出さなければならないことは不利である。この
掘さく物質は坑外で液体から分離され、このことには、
特に微粒子地盤の場合に手間がかかる。それに対して圧
縮空気支持に有利である。なぜなら採掘した地盤は乾燥
して送り出すことができるからである。実際にこれまで
延先面における地盤を支持するため、トンネル管全体に
圧縮空気が加えられている。シールドの前側部分にある
作業空間だけに圧縮空気を加え、それにとり掘進作業員
が外気圧で作業できるようにする試みは周知になつてい
るが、うまくいつていない。圧力媒体が、シールド外側
において制御間隙内で後方へ流れ、かつ間隙密閉リング
の不完全な密閉により作業空間内に侵入する場合、圧力
媒体損失及び特に圧縮空気損失が生じる。ほぼ10cmの間
隙幅を有するこの間隙空間は、前記のようなシールドの
送りと同時に、プレスコンクリートにより圧縮され、そ
れにより地下水中にあることもあるまわりの地盤が間隙
空間内へ侵入しないようにする。しかしながらプレスコ
ンクリート用のプレス圧力が常に確実に負荷から生じる
圧力よりも大きいということは保証できない。それによ
りコンクリートは間隙内へ落下し、それによりシールド
尾部間隙を完全に満たすことは不可能になる。もろい岩
石においても同様な状態が生じる。

不完全にしか満たされていない間隙空間を通つて圧力媒
体、特にガス状圧力媒体が流れることができ、このガス
状圧力媒体は、シールドを囲む制御間隙を通つてシール
ド尾部の後まで流れる。間隙密閉リングが密閉していな
い場合、圧力媒体は作業空間内に逃げる。間隙空間の不
完全な充てんは、可動の弾性支持された間隙密閉リング
によつて防止できる（ドイツ連邦共和国特許出願第3642
893.0−24号明細書参照）。しかしこのようにしても、
例えば筒状支保の場合に何かの理由で隣接するセグメン
トの間にずれが生じ、このずれを越えて間隙密閉リング
のパツキンが摺動する場合、間隙空間の確実な充てんを
行うことはできない。時には15mm以下の非密閉継目が生
じる。この非密閉継目を通つて液状プレスコンクリート
はシールド内部へ流出し、その際まわりの地盤を支持す
るためプレスコンクリート内の考慮された圧力を維持す
ることができない。この流出の危険は、プレス圧力が高
い程大きく、その際高いプレス圧力は、トンネルが深い
所にある際に必要である。

発明の目的 本発明の課題は、間隙密閉リングとシールド尾部及び／
又はトンネル支保との間に生じることがある非密閉継目
が自動的に閉じ、従つて前記の欠点が回避されるよう
に、初めに述べたような方法を改善することにある。

発明の構成 この課題を解決するため本発明は次のことを示してい
る。（ａ）地下構築物を介してトンネル掘進機を推進し
て掘削孔を形成し、 （ｂ）上記掘削孔内に孔壁に対して間隙をもたせてトン
ネル支保を配置し、その場合、上記のトンネル掘進機は
シールド尾部を有していて、そのシールド尾部が上記孔
壁に接触し、且つ上記トンネル支保を同支保から間隙を
もたせて包囲しており、 （ｃ）上記シールド尾部とトンネル支保との間に間隙密
閉リングを設けることにより、トンネル掘進機の掘進方
向において上記間隙空間を閉鎖し、 （ｄ）上記間隙密閉リングを流体圧にて弾性支持し、こ
の流体圧によって上記間隙密閉リングの上記方向への前
進に対して抵抗力を与え、 （ｅ）コンクリートを上記トンネル支保と孔壁との間に
形成された間隙空間内に高圧にて圧入し、 （ｆ）上記間隙空間へ圧入されるコンクリートの圧力に
よって上記流体圧に抗して上記方向へ間隙密閉リングを
押し進め、 （ｇ）（g1）上記コンクリート内に粒子寸法が4mm以上
の粗粒骨材を含ませ、この粗粒骨材が、上記間隙密閉リ
ングとトンネル支保との間に発生する非密閉継目の前方
に、粗粒骨材の層から成る粒子フィルタを形成するよう
になし、 （g2）上記間隙空間に圧入されるコンクリート内に砂及
び／又は繊維から成る細粒骨材を含ませ、この細粒骨材
が上記の粒子フィルタ内に捕捉されるようになし、 （g3）上記細粒骨材を捕捉した粒子フィルタが形成され
且つこの粒子フィルタ内に捕捉された細粒骨材が上記の
非密閉継目を密封するように、コンクリートを上記非密
閉継目へ向けて押し動かす、 ことによって上記非密閉継目を密封することプレスコン
クリートが、その他に既存の教示に従つて構成され、か
つ流動剤、遅延剤および安定剤のようなその他の通常の
添加物を含むことは明らかである。粒子フイルタは、非
密閉継目の前に流体力学的な理由により生じ、かつその
際及びその後いわば目詰まりを起こす。

粗粒骨材の粒子寸法が4mm以上であるプレスコンクリー
トを使用する場合、前記の粒子フィルタ作用が常に達成
される。特に、細粒骨材が砂及び／又は繊維からなるプ
レスコンクリートを使用する場合に達成される。前記の
ように弾性支持された間隙密閉リングを使用し、この間
隙密閉リング弾性支持が間隙空間内のプレスコンクリー
トに向つて押される場合、前記の処置は特に重要であ
る。それ故にこのように配置されかつ形成された間隙密
閉リングの利用と前記方法処置との組合わせは、特に重
要である。粒子フイルタの形成により可能な密閉は、お
どろくべきことに10バール以下の圧力をかけてプレスコ
ンクリートを間隙空間に押込む場合でさえ有効である。

実施例 本発明の実施例を以下図面によつて詳細に説明する。

図示した間隙密閉リングは、シールド尾部１の後端部と
トンネル支保２の前端部の間に配置されており、かつプ
レスコンクリートにより間隙空間をプレスする途中で間
隙空間３を密閉するために使われる。間隙密閉リング
は、シールド尾部１とトンネル支保２に対して相対的に
自由に可動に、シリンダピストン装置の形をした調節可
能な支持ユニツトを介して掘進方向に弾性的に、例えば
シールドに支持されている。これら支持ユニツトは、図
には詳細に示されておらず、第１図には支持ユニツトを
取付ける複数の取付け穴４のうち１つだけが示されてい
る。間隙密閉リングの前端面には、周にわたつて均一に
分散して複数のプレス材料供給管片５が設けられている
（第２図参照）。さらに間隙密閉リングは、弾性的な外
側パツキン６及び弾性的な内側パツキン７を有する。弾
性的な外側パツキン６は、ゴム又はプラスチツクのリン
グからなり、このリングは、シールド尾部１の内側に接
触できる。そのため相応して半径方向調節ねじ８が設け
られている。トンネル支保２の外側に押付け可能な内側
パツキン７は、半径方向ねじ９により間隙密閉リングに
取付けられた追従するばね板パツキンからなる。

第１図と第２図に概略的に示すように、断面が通じた範
囲においてトンネル支保２にあるセグメントのずれによ
り、非密閉継目10が形成されている。第１図に示すよう
に、非密閉継目10の前にプレスコンクリートの粗粒子砕
石即ち粗粒骨材の層からなる粒子フイルタ11が形成され
ており、かつ粒子フイルタの穴は、粗粒骨材12により閉
じられている。そのうちいくらかのものは、粒子フイル
タを通過し、かつ非密閉継目10を閉じる。粗粒骨材の割
合、特に粉末粒子成分の割合は、通常のプレスコンクリ
ートに対して多くすることができる。本発明の有利な構
成は次のような特徴を有する。すなわちプレスコンクリ
ートに、沈殿ケイ酸又は高温加水分解により作られたケ
イ酸の形の無定形ケイ酸を添加する。一般にセメント重
量に対して２〜４重量％の無定形ケイ酸で十分である。
流動剤、遅延剤及び安定剤のようなその他の添加物の整
合によつても、密閉度の改善を行うことができる。セメ
ント重量に対して例えば２〜６重量％、有利には４重量
％の量のベントナイトを加えることも、本発明の権利範
囲に属する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による方法によりトンネル掘進を行う
場合の間隙密閉リングの断面図、第２図は、別の角度位
置における間隙密閉リングの第１図に相当する断面図で
ある。 １……シールド尾部、２……タビング支保、３……間隙
空間、４……取付け穴、５……プレス材料供給管片、６
……外側パツキン、７……内側パツキン、８……調節ね
じ、９……半径方向ねじ、10……非密閉つぎ目、11……
粒子フイルタ、12……添加物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネルのシールド掘進方法であって、 （ａ）地下構築物を介してトンネル掘進機を推進して掘
   削孔を形成し、 （ｂ）上記掘削孔内に孔壁に対して間隙をもたせてトン
   ネル支保（２）を配置し、その場合、上記のトンネル掘
   進機はシールド尾部（１）を有していて、このシールド
   尾部が上記孔壁に接触し、且つ上記トンネル支保を同支
   保から間隙をもたせて包囲しており、 （ｃ）上記シールド尾部とトンネル支保との間に間隙密
   閉リングを設けることにより、トンネル掘進機の掘進方
   向において上記間隙空間（３）を閉鎖し、 （ｄ）上記間隙密閉リングを流体圧にて弾性支持し、こ
   の流体圧によって上記間隙密閉リングの上記方向への前
   進に対して抵抗力を与え、 （ｅ）コンクリートを上記トンネル支保と孔壁との間に
   形成された間隙空間（３）内に高圧にて圧入し、 （ｆ）上記間隙空間（３）へ圧入されるコンクリートの
   圧力によって上記流体圧に抗して上記方向へ間隙密閉リ
   ングを押し進め、 （ｇ）（g1）上記コンクリート内に粒子寸法が4mm以上
   の粗粒骨材（11）を含ませ、この粗粒骨材が、上記間隙
   密閉リングとトンネル支保（２）との間に発生する非密
   閉継目（10）の前方に、粗粒骨材の層から成る粒子フィ
   ルタを形成するようになし、 （g2）上記間隙空間（３）に圧入されるコンクリート内
   に砂及び／又は繊維から成る細粒骨材（12）を含ませ、
   この細粒骨材が上記の粒子フィルタ内に捕捉されるよう
   になし、 （g3）上記細粒骨材（12）を捕捉した粒子フィルタが形
   成され且つこの粒子フィルタ内に捕捉された細粒骨材が
   上記の非密閉継目（10）を密封するように、コンクリー
   トを上記非密閉継目へ向けて押し動かす、 ことによって、上記の非密閉継目（10）を密封すること
   を特徴とする、トンネルのシールド掘進方法。
2. 【請求項２】上記の細粒骨材の比率が、一般的なコンク
   リート内の細粒骨材の標準的比率よりも高い、請求項１
   に記載の方法。
3. 【請求項３】沈澱ケイ酸又は高温加水分解により作られ
   たケイ酸の形のケイ酸がコンクリートと混合されてい
   る、請求項１に記載の方法。