JPS624518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は地下鉄、電力ケーブル、上下水道等
のトンネル工事を施行するためのシールド掘進工
法とその装置に関するものである。

この種の工法は、シールド掘進機によりトンネ
ルを掘削し、掘削したトンネルの内周をセグメン
トやコンクリートにより覆工した後、覆工された
セグメントやコンクリートに対する反力を以て前
記シールド掘進機を前進させてトンネルを掘削す
るという作業を繰返すことによりシールドトンネ
ルを構築するものである。

ところで、従来のシールド掘進機により掘削完
了後のトンネルの覆工および覆工後のシールド掘
進機の推進は、所定形状のセグメントをセグメン
トエレクターによりトンネルの内周面に配列して
組付け、組付けたセグメントに対する反力を以て
シールド掘進機を前進させる一般的なセグメント
方式のほか、セグメントを使用しない方式として
は、円周方向に分割されたコンクリート打設用型
枠を機械的に配列して組立て、コンクリートを打
設するが、この打設コンクリート内には、トンネ
ルの長手方向に順次連接されるプツシユロツドを
円周方向に間隔を設けて配列しておき、プツシユ
ロツドを反力としてシールド掘進機を前進させ、
また前記型枠はコンクリートの固化後取外すプツ
シユロツド方式や、最近開発されたもので、掘削
完了後のトンネル内に鉄筋を組むと共にその内側
に型枠を組んでコンクリートを打設し、打設直後
のまだ固まつていないコンクリートを妻型枠兼用
のプレスリングにより高圧でプレスすることによ
りシールド掘進機を前進させる場所打ちコンクリ
ートプレス方式等がある。

しかし、セグメント方式は、セグメントが高価
なため工事費が高いこと、狭いトンネル内でのセ
グメントの取扱い作業は危険であること、セグメ
ントによる一次覆工のほか、裏込注入および二次
覆工が必要で工程が複雑であること等の欠点があ
つた。

また、プツシユロツド方式はプツシユロツドが
高価で工事費が高くなり、プツシユロツドを配設
するための作業も困難であること、打設したコン
クリートがある程度硬化してからシールド掘進機
を前進させるので、工期が長くすること等の欠点
があり、更に、場所打ちコンクリートプレス方式
は、打設直後のコンクリートにシールド掘進機の
推力が作用しコンクリートが必要以上に加圧され
るので過大圧になり地山を傷めたり、硬化途中の
コンクリートが劣化するおそれがあること、コン
クリートに高圧が作用するため型枠の強度を大き
くする必要があること、型枠の組立ておよび取外
し作業が複雑で、特にトンネル底部の処理が困難
であること等の欠点があつた。

この発明は上述の点に鑑みなされたもので、ト
ンネルの底部にのみセグメントを使用する以外は
略全面的に場所打ちコンクリート方式を採用する
ことにより、前記したセグメント方式の欠点を除
去し、またシールド掘進機の推進反力は底設セグ
メントとグリツパー装置を介し既に固化したトン
ネル後方のコンクリートにとることにより、打設
直後のコンクリートには悪影響を与えず、しかも
型枠の軽量小型化を図つて、型枠の組立て、取外
し、および移動作業を自動化して作業を簡略化
し、工期の短縮並びにコストダウンを図ることを
目的としている。

以下、この発明を実施例を示す装置の図面に基
づいて説明する。

第１〜５図において、１はシールド掘進機で、
機械式のほか、手掘式、セミ機械式等の種類があ
り、最前端に位置してトンネルの掘削作業を行な
う。

２は短寸の環状枠３を周方向に配列したトンネ
ルの長手方向に間隔を設けて配装した横桁部材４
により連結した環状フレームで、この環状フレー
ム２の下部にはトンネルの底部に敷設される底設
セグメント５の中央フラツト部上に敷設するレー
ル６上を転動する車輪７を備え、トンネルの長手
方向に移動できる。また、このフレーム２の最前
端の環状枠は、他の環状枠３に比べて厚みを増し
て強度を高めた反力リング３ａとして構成する。

８はトンネル内の底設セグメント５を除く周面
にコンクリート９を打設するための型枠装置で、
周方向に分割され断面円弧で長手方向に連続する
複数の半円筒状分割型枠８ａから成り、各分割型
枠８ａは前記環状フレーム２の周囲において、放
射状に配設された複数のジヤツキ１０を介して半
径方向へ拡径できるように配装されており、ま
た、前記反力リング３ａの前端には板状の前面枠
１１が固設され、この前面枠１１下端部の両開放
端は、前記底設セグメント５の両端に対応して切
欠きし、この切欠き端１１ａ部にはコンクリート
打設時に当て板１２が着脱自在に取着されるよう
になつている。

１３はトンネル内の既設コンクリート内壁面に
押圧固定されるグリツパー装置で、前記環状フレ
ーム２後端の環状枠３より後方に突設した上下一
対の支持部材１４にそれぞれ直交して横貫したグ
リツパージヤツキ１５の両端にそれぞれ相対向し
て半円筒形のグリツプ部材１６を装着し、ジヤツ
キ１５の伸縮動により各グリツプ部材１６が半径
方向へ移動するようにしている。

そして、前記シールド掘進機１は、第２図に示
すように、周方向に配列された複数のシールドジ
ヤツキ１７を備え、それらのうち底部のジヤツキ
１７ａは底設セグメント５の前面に先端部が当接
し、またそれ以外のジヤツキ１７ｂは反力リング
３ａの前面に先端部が当接するようになつてお
り、更にジヤツキ１７ｂの少なくをも１本、ここ
では中央上端のジヤツキ１７ｃの先端が反力リン
グ３ａに結合されて、このジヤツキ１７ｃを介し
てシールド掘進機１とその後方の環状フレーム２
を中心とした各装置２〜１６は接続されている。

なお、符号１８は底設セグメント５を搬送する
ためのホイストで、このホイスト１８が走行する
ガイドレール１９がトンネルの後方よりグリツパ
ー装置１３、環状フレーム２内を通つて配設さ
れ、その前端を環状フレーム２前方へ突出させて
いる。

次に、上記の如く構成した装置を用いたこの発
明の工法を第１図に基づいて説明する。

(イ) 第１図は底設セグメント５およびコンクリー
ト９により覆工されたトンネルの前方に、底設
セグメント５の奥行寸法に相等する掘削を完了
した状態を示し、この状態で底設セグメント５
をホイスト１８により反力リング３ａの前方に
搬入し、この搬入した底設セグメント５をトン
ネルの底部において既設の底設セグメント５に
連接させて敷設する。なお、セグメント５敷設
の際、レール６も同時に敷設するが、レール６
は予め底設セグメント５に敷設しておいてもよ
い。

(ロ) 前記底設セグメント５の前面に底部のジヤツ
キ１７ａを当接してシールド掘進機１を定位置
に固定し、ジヤツキ１０およびグリツパージヤ
ツキ１５を収縮して型枠８およびグリツパー装
置１３を既設のコンクリート９内周面より環状
フレーム２を主体とする各装置２〜１６全体を
前方に移動する。

(ハ) 前面枠１１の下端部に当て板１２を取付け、
前記スライドジヤツキ１７ｃをわずかに伸張し
て各装置２〜１６を後方へ移動し、当て板１２
を底設セグメント５の前面に押付ける。

(ニ) ジヤツキ１０を伸張して型枠装置８を拡径
し、コンクリート９を型枠装置８の内側又は当
て板１２付近からトンネル内周面と型枠８との
空間に注入、打設する。

(ホ) グリツパージヤツキ１５を伸張して、グリツ
プ部材１６を既に固化しているコンクリート９
内壁面に押圧固定する。

(ヘ) シールドジヤツキ１７ａ，１７ｂ先端を底設
セグメント５および反力リング３ａの前面に当
接して漸次伸張させながら、それらの反力によ
りシールド掘削作業を開始し、底設セグメント
５の奥行寸法に相等する距離を掘削して終了す
る。また、前記当て板１２を取外す。

このようにして、前記(イ)〜(ヘ)の工程を繰返すこ
とによりシールドトンネルを完成するものであ
る。

第６図および第７図は本発明の装置の他の実施
例を示し、前記型枠装置８の分割型枠８ａを、前
記環状フレーム２の周囲においてその長手方向に
摺動可能な摺動フレーム２１の周囲に、複数のジ
ヤツキ１０を介して配装すると共に、摺動フレー
ム２１を型枠装置摺動用ジヤツキ２２により環状
フレーム２に接続して該ジヤツキ２２の伸縮動に
より摺動フレーム２１と共に型枠装置８が前方へ
移動できるように構成しているが、その他の構成
については前記実施例と共通し、またその工法も
前記実施例と略同様である。

以上説明したように、この発明はセグメントを
トンネルの底部にのみ使用し、それ以外の部分は
場所打ちコンクリートにより覆工するので、高価
なセグメントの使用量が少なく、工事費のコスト
ダウンが図れ、また、セグメントは使用するもの
の覆工過程で１つだけであるので、取扱いが容易
で作業の安全性が向上し、更に、セグメント工法
によれば、セグメントによる一次覆工のほか、裏
込注入、二次覆工の三工程を要するが、これらが
一度にできるため作業能率がよく、しかも場所打
ちライニング工法の場合、特にトンネル底部の処
理が困難で苦労するが、底部にはセグメントを敷
設するので作業も容易になる。また、この発明は
シールド掘進機の推進反力を底設セグメントとグ
リツパー装置を介することにより既設の固化した
コンクリートにとるので、打設直後のコンクリー
トに過剰圧がかからず、コンクリートの硬化に悪
影響を及ぼすおそれがなく、また、打設したコン
クリートが硬化するまでシールド掘進機の推進を
待つ必要がなく、工期を大幅に短縮できる。

更に、本発明の第６図および第７図に示す第２
実施例によれば、摺動可能な型枠装置を後方へ移
動させることにより、作業スペースが広く確保さ
れ、鉄筋の配筋が簡単になり、点検、清掃も一層
容易になる。また、型枠装置の移動量は、型枠装
置摺動用ジヤツキの伸縮量で任意に設定できるた
め、コンクリート打設幅を任意に設定できる他、
型枠装置を前方へ摺動させながらのコンクリート
の連続的打設も行ない得る。更に、型枠装置を後
方へ移動させることにより、従来のセグメント工
法への切換も可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の実施例を示す断面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線半断面図、第３図
は第１図のＢ−Ｂ線断面図で、右側は縮径状態、
左側は拡径状態を示し、第４図は第１図のＣ−Ｃ
線断面図で、右側は縮径状態、左側は拡径状態を
示し、第５図の左側は第１図のＤ−Ｄ線断面図、
右側は第１図のＥ−Ｅ線断面図である。第６図は
この発明の装置の他の実施例を示す一部断面図、
第７図は第６図のＦ−Ｆ線半断面図である。 １……シールド掘進機、２……環状フレーム、
３……環状枠、３ａ……反力リング、４……横桁
部材、５……底設セグメント、６……レール、７
……車輪、８……型枠装置、８ａ……分割型枠、
９……コンクリート、１０……ジヤツキ、１１…
…前面枠、１１ａ……切欠き端、１２……当て
板、１３……グリツパー装置、１４……支持部
材、１５……グリツパージヤツキ、１６……グリ
ツプ部材、１７，１７ａ，１７ｂ，１７ｃ……シ
ールドジヤツキ、１８……ホイスト、１９……ガ
イドレール、２０……コンクリート注入管、２１
……摺動フレーム、２２……型枠装置摺動用ジヤ
ツキ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールド掘進機により掘削されたトンネル内
   に所定寸法の底設セグメントを長手方向に順次連
   接して敷設し、底設セグメントを除く周面は型枠
   装置を使用してコンクリートを順次打設する過程
   において、 各セグメントの敷設完了毎に、該セグメントの
   両端よりトンネル内の周囲に亘りセグメントの奥
   行寸法幅のコンクリートを打設すると共に、該打
   設コンクリート後方の既に固化したコンクリート
   内壁面にグリツパー装置を押圧固定し、該クリツ
   パー装置およびセグメントを押圧してこれらの反
   力を以て前記シールド掘進機を前進させ掘削作業
   を行なうようにしたことを特徴とするシールド掘
   進工法。 ２ シールド掘進機と、これの後方においてトン
   ネル底部に敷設されたセグメント上を移動可能
   で、前端に反力リングを有し、トンネルの長手方
   向に延びる環状フレームと、前記反力リング前端
   より後方へ向け環状フレームの周囲に配装され、
   複数の放射状のジヤツキを介して拡径可能で前記
   底設セグメントに対応して底部を開放したコンク
   リート打設用型枠装置と、前記環状フレームの後
   端より後方に延設され、ジヤツキを介して対向的
   に拡縮するグリツプ部材を有するグリツパー装置
   とを具備し、 前記シールド掘進機は後方に突出し先端が前記
   底設セグメントおよび前記反力リングの前面に当
   接可能な複数本のジヤツキを有し、そのうちの少
   なくとも１本は反力リングに接続されていること
   を特徴とするシールド掘進装置。