JPS6354876B2 - - 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進工法およびそのための掘
進機に関する。これは、リング状に組み立てられ
た型枠とテールプレートとの間に、ライニング材
を打設してトンネル壁を構築するシールド掘進の
分野で利用されるものである。

〔従来技術〕

掘削されたトンネル内面にセメントなどのライ
ニング材でトンネル壁を構築する際、予め分割し
て製作された型枠をリング状に組立て、型枠とシ
ールド本体のテールプレートとの間にライニング
材を打設し、この固化後に型枠を外してトンネル
壁を形成しながら掘進するシールド掘進工法があ
る。従来行なわれているその手順の１つに以下の
ものがある。まず、ライニング材を打設する１リ
ング幅をシールド本体で掘削した後シールド本体
を停止させる。シールドジヤツキを縮小して退避
させた後、作業者がその１リング幅のテールプレ
ート内の空間に、周方向に分割して製作された型
枠をエレクタでリング状に組み込み、型枠相互を
作業者が固縛して型枠リングを組み立てる。そし
て、型枠リングとテールプレートとの間にスチー
ルフアイバを混入させて補強を図つた極早強セメ
ントを打設すると共に、注入されたライニング材
を型枠リングとテールプレートとの間を進退する
ジヤツキでもつて機軸方向に押圧し、ライニング
材の稠密化と固化の促進を図る。ライニング材が
固化すれば型枠を取り外してシールドジヤツキを
伸長し、ライニング材で掘進反力をとりながらシ
ールド本体を前進させる。

このような工法によれば、ライニング材で掘進
反力をとるので、打設されたライニング材の固化
を持たなければ次の掘進が行ない得ないこと、ま
た、その時間を短くするために高価な極早強セメ
ントを使用しなければならず、工期の長期化また
は工費の高騰を招く問題がある。

これを解消したものとして、ライニング材の打
設部にプツシユロツドを機軸に平行に縦通させ、
型枠をリング状に組み立てた後、型枠リング内に
ライニング材を打設し、埋設されたそのプツシユ
ロツドで掘進反力をとる工法がある。これによれ
ば、ライニング材で反力を取らないので、掘進時
にライニング材が固化している必要がなく、その
結果、ライニング材として早強セメントや普通セ
メントを使用することができ、安価なライニング
材でもつてしかも工期の短縮を図ることができ
る。しかしながら、プツシユロツドは掘進反力に
耐える必要のあることから、重量の大きいものと
なつて取り扱いが容易でない。そのため、打設部
への組み込みや既設のプツシユロツドとの接続お
よびその軸心一致作業に手間と時間を要し、最大
でも６〜８ｍ／日程度の掘進速度しか得られない
問題がある。加えて、このプツシユロツドは１リ
ング内に多数使用されるので、その消費量はかな
りのものとなつて工事費の低減を阻害している。
さらに、プツシユロツドが掘進反力により押圧さ
れたとき毒性変形により縮み、既設の固化したラ
イニング材が崩壊したり、また、反力を開放した
ときライニング材が変形する問題も残る。

〔発明の目的〕

本発明は上述の問題を解決するためになされた
もので、その目的は、リング状に組み立てられた
型枠とテールプレートとの間に、ライニング材を
打設してトンネル壁を構築しながらシールド掘進
する工法において、安価なライニング材の使用を
可能にすると共に、ライニング材補強用の鉄筋な
らびにその型枠の組み立ての迅速化を可能にし、
加えて、打設されたライニング材を崩壊させるこ
となくトンネルの掘進ができ、工費の低減ならび
に工期の著しい短縮を実現することができるシー
ルド掘進工法およびそのための掘進機を提供する
ことである。

〔発明の構成〕

本発明の特徴を第１図に基づいて説明すると以
下の通りである。

第１の発明は、リング状に組み立てられた型枠
２４とテールプレート８ａとの間に、ライニング
材３９を打設してトンネル壁を構築するシールド
掘進工法において、１リング分の掘進完了後グリ
ツパ２６で既設型枠２４ａを押圧してシールド本
体８の移動を阻止する工程、型枠２４の前端面を
押圧しているプレスリング２１をシールドジヤツ
キ２０により引き戻す工程、型枠組み立て用エレ
クタ３１による型枠２４の真円保持を解除すると
共に、このエレクタ装置２５を前進させる工程、
円弧状の鉄筋カゴ３６と一体化された新たな分割
型枠２４を順次チヤツキングして、テールプレー
ト８ａ内でリング状に順次組み立てる工程、組み
立てられた型枠リング２４Ａをエレクタ３１によ
り真円保持すると共にプレスリング２１を型枠２
４の前面に当接させ、型枠リング２４Ａ内にライ
ニング材３９を打設する工程、既設型枠２４ａを
押圧しているグリツパ２６を縮小してシールド本
体８の移動を可能にすると共に、シールドジヤツ
キ２０を伸長してプレスリング２１を介した型枠
２４で掘進反力をとりながら掘進する工程、を順
次繰り返すシールド掘進工法である。

第２の発明は、リング状に組み立てられた型枠
２４とテールプレート８ａとの間に、ライニング
材３９を打設してトンネル壁を構築するシールド
掘進機において、リングガーダ１９後方のテール
プレート８ａ内でシールドジヤツキ２０の伸縮に
伴つて前後方向に移動するプレスリング２１と、
リングガーダ１９にサポート２２を介して本体機
軸８ｂに平行に固着された円筒状リング２３と、
円筒状リング２３の外周で回転すると共に前後方
向に摺動し、鉄筋カゴ３６が一体化されたライニ
ング材打設用の分割型枠２４をチヤツキングして
リング状に組み立てると共に、組み立てられた型
枠リング２４Ａを真円に保持するエレクタ装置２
５と、円筒状リング２３の後部において半径方向
に伸緒するグリツパ２６と、を具備するシールド
掘進機である。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例に基づいて詳細に説
明する。

第１図は本発明のシールド掘進工法を実施する
ために使用されるシールド掘進機の１実施例の断
面図で、リング状に組み立てられた型枠とテール
プレートとの間に、ライニング材を打設してトン
ネル壁を構築する泥水式シールド掘進機である。
図中、１は、油圧モータ２からの動力がピニオン
３、リングギヤ４を介して伝達されて回転するカ
ツタデイスクで、その前面に多数固着されている
カツタビツト５によつて切羽６を掘削するもので
ある。カツタデイスク１内の７は曲進掘進時にシ
ールド本体８側周部の地山９をオーバカツトする
コピー式オーバカツタ装置である。このようなカ
ツタデイスク１は、その駆動ドラム１ａにおいて
シールド本体８に固設された軸受台１０との間に
介在されているメタル１１によりラジアル支持さ
れ、掘進によるスラスト荷重は軸受台１０の前面
に装着されたローラ１２により受け止められるよ
うになつている。一方、バルクヘツド１３と駆動
ドラム１ａとの間にはシール材１４が介在され、
カツタチヤンバ１５内の水密が図られている。こ
のバルクヘツド１３には、これを貫通するように
送泥管１６、排泥管１７がそれぞれ設置され、さ
らには、カツタチヤンバ１５内に掻き込まれた土
砂を攪拌してその流動を促進するアジテータ１８
が設けられている。１９はシールド本体８を補強
するリングガーダで、これを貫通してシールドジ
ヤツキ２０が第２図に示すように複数個設けられ
ている。シールドジヤツキ２０はこのリングガー
ダ１９の後方でそのピストンロツド２０ａが伸縮
するようになつていて、その先端に押圧シユー２
０ｂが取り付けられている。そして、その後方に
はプレスリング２１がテールプレート８ａ内で第
３図に示すローラ２１ａにより移動自在に設置さ
れている。このプレスリング２１はシールドジヤ
ツキ２０の伸縮に伴つて前後方向に移動し、シー
ルドジヤツキ２０が伸長したとき後述する型枠２
４に当接してライニング材３９の打設空間を閉止
すると共に、シールド本体８がシールドジヤツキ
２０の伸長によつて掘進する際の反力を型枠２４
に伝達するものである。なお、１リングの掘進後
にプレスリング２１をシールドジヤツキ２０の縮
小に伴つて前方に引き戻すために、例えばシール
ドジヤツキ２０の１つ置きにピン２１ｂを介して
プレスリング２１が接続されている。このピン２
１ｂは詳細には図示しないが、接続部材２１ｃの
長穴に挿入されていて、シールドジヤツキ２０が
プレスリング２１を押圧するときは、押圧シユー
２０ｂの端面が直接プレスリング２１の側面に当
接され、プレスリング２１を引き戻すときはシー
ルドジヤツキ２０が縮小し始めてプレスリング２
１よりやや離隔した後にピン２１ｂを介してプレ
スリング２１が前進するようになつている。した
がつて、シールドジヤツキ２０が伸長して掘進反
力をプレスリング２１に作用させているときは、
ピン２１ｂに何ら力が掛からないように配慮され
ている。２２はリングガーダ１９に固着されてい
るサポートで、第２図に示すようにシールド本体
８内で作業者が移動したり各種装着品を設置する
ことができるように、アーム状となつている。こ
のサポート２２には第１図に示すようにシールド
本体８の機軸８ｂに平行な円筒状リング２３が固
着され、その中空部２３ａには送泥管１６、排泥
管１７やその他油圧ホースなどが後方に延設され
ている。この円筒状リング２３には、型枠２４を
リング状に組み立てるために回転および前後移動
するエレクタ装置２５や既設型枠を保持するグリ
ツパ２６が装着されている。なお、必要に応じて
その後端部には円筒状リング２３がサポート２２
で片持ち状態となるような場合に支える伸縮自在
の支脚２７が設置されている。エレクタ装置２５
は円筒状リング２３の外周で回転する外筒体２８
と、この外筒体２８の上で前後方向に摺動するド
ラム２９および第４図に示すようなシリンダ３０
の伸縮によりシールド本体８の半径方向に移動す
る円弧状の型枠組み立て用エレクタ３１とからな
る。なお、外筒体２８の一端には、これを円筒状
リング２３の周りで回転させるためのリングギヤ
３２が固着され、これに噛み合うピニオン３３を
駆動するモータ３４が円筒状リング２３に固設さ
れている。また、外筒体２８にはドラム２９をピ
ストンロツド３５ａの伸縮により変位させるシリ
ンダ３５が固設けられている。エレクタ３１には
型枠２４を掴む図示しないチヤツキング部が内蔵
されていると共に、テールプレート８ａ内でリン
グ状に組み立てられた型枠２４を真円に保持する
円弧状のシユー面３１ａ（第４図参照）が形成さ
れている。

このような構成のシールド掘進機によれば、以
下のような工程を経てトンネル壁を構築しながら
掘進することができる。

第５図ａに示すように、１リング分の掘進完了
後円筒状リング２３に装着されているグリツパ２
６を伸長して第６図に示すようにＹ字状に既設の
型枠２４ａを押圧し、シールド本体８の移動を阻
止する。次に、第５図ｂに示すように型枠２４ｂ
の前端面を押圧しているプレスリング２１をピン
２１ｂ（第１図参照）を介してシールドジヤツキ
２０により引き戻す。そして、第５図ｃに示す型
枠組み立て用エレクタ装置２５のシリンダ３０
（第４図参照）を縮小してエレクタ３１による型
枠２４ｂの真円保持を解除すると共に、外筒体２
８に固着されているシリンダ３５（第１図参照）
を伸長することによりエレクタ３１をサポート２
２の近傍まで前進させる。この状態で第５図ｄに
示すように円弧状の鉄筋カゴ３６と一体化された
新たな分割型枠２４ｃとを順次チヤツキングし
て、テールプレート８ａ内でリング状に組み立て
る。その鉄筋カゴ３６は第７図に示すように縦横
に配置された複数個の鉄筋３７が溶接などにより
円孤状に予め組み立てられていて、シールド本体
８が掘進している間に、第８図に示すように型枠
２４ｃにボルト３８などにより一体化される。型
枠２４は第９図に示すように１リングにおいて分
割され予め製作された鉄板製の箱であり、後述す
るようにライニング材３９が固化すれば、トンネ
ル壁より取り外されて新しいリングの形成のため
に再使用される。エレクタ３１によりこの分割さ
れた鉄筋カゴ３６と型枠２４とが一度にチヤツキ
ングされ、エレクタ装置２５のドラム２９（第１
図参照）がモータ３４で回転されて所定の周方向
に移動されると、シリンダ３０が伸長してトンネ
ル内面に組み込まれる。鉄筋カゴ３６は１リング
においてほぼ等分された同一の形状であるが、型
枠２４はその組み込み位置、組み込み順に応じて
その形状が第９図のように異なつている。もちろ
ん、１リングにおいて同一周長の分割体であつも
良い。鉄筋カゴ３６と型枠２４とが一体化されて
順次組み込まれると、第１０図に示すように型枠
２４に設けられている作業蓋４０を開いて鉄筋カ
ゴ３６の周方向の端部３６ａを固縛し粗互の接続
を行なう。次に、第５図ｅに示すように、組み立
てられた型枠２４ｃの内面をエレクタ３１で保持
するため、エレクタ装置２５のシリンダ３０（第
４図参照）を伸長して固定し、型枠２４ｃで形成
された型枠リング２４Ａの真円保持を図る。これ
と共にシールドジヤツキ２０をやや伸長してプレ
スリング２１を型枠２４ｃの前端面に当接させ、
例えば、型枠２４に開口されている図示しないラ
イニング材注入穴より型枠リング２４Ａ内にライ
ニング材３９である普通セメントまたは早強セメ
ントを打設する。その後、第５図ｆに示すように
後方の既設型枠２４ａを押圧しているグリツパ２
６を縮小してシールド本体８の移動を可能し、第
５図ｇのようにシールドジヤツキ２０を伸長して
プレスリング２１を介して型枠２４で反力をとり
ながら掘進する。１リングの掘進が完了すると、
再び、第５図ａに戻つてその操作が順次繰り返さ
れる。なお、ライニング材３９が固化している後
方では第５図ａに示し後方支援台車４１に設けら
れている円筒状リング４２に装着された型枠取り
外し用エレクタ４３により型枠２４ｄが固化して
いるライニング材３９から取り除かれる。その
際、エレクタ４３の前方のグリツパ４４が前方の
型枠２４ｅを保持して、その取り外を容易にする
と共に再使用できるように型枠の変形を阻止する
配慮が払われる。エレクタ４３で取り外された型
枠２４ｄは、第１図に示すローラコンベア４５で
搬送され、途中でコンベアより下ろされたりまた
はコンベア上で、鉄筋カゴ３６が組付けられて一
体化され、再度ローラコンベア４５で前方のエレ
クタ装置２５に搬送される。このようにしてライ
ニング材の固化に使用される全ての型枠２４は、
第５図ａ〜ｇのようにその外面に凹凸がないと型
枠の数量が多くなる点があるが、掘進反力の吸収
をその外面と固化しているライニング材３９との
フリクシヨンによつて取ることができる。第１図
や第９図の例では、型枠２４のそれぞれに突起２
４ｈが形成されているので、その突起２４ｈを介
して固化している後方のライニング材３９に大き
い反力を伝達することができる。その結果、反力
を受けるに充分な型枠数も少なくすることができ
る利点がある。

このような作動によれば、打設されたライニン
グ材が固化していなくても、型枠で掘進反力を受
けることができ、ライニング材が固化するまでの
間掘進作業を待機させる必要はないし、ライニン
グ材に高価な極早強セメントを用いる必要もな
い。また、鉄筋カゴの組み立ては型枠の組み立て
と同時に行なわれ、リング状の組み立て時間を短
縮することができる。

上述の実施例は泥水式シールド掘進機を例にし
て述べたが、土圧バランス式の掘進機など機械式
のものでも、さらに、手掘り式シールド掘進機に
おいても適用することができる。また、カツタデ
イスクについても例示の周辺支持構造のものに限
らず、中間支持やセンタドライブ構造のものにも
適用できることは言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の詳細な説明から判るように、本発明にお
けるシールド掘進工法およびシールド掘進機によ
れば、ライニング材を打設した直後においても型
枠に掘進反力を作用させて掘削を行なうことがで
きる。その結果、ライニング材には反力が作用し
ないので崩壊することがないし、押圧される型枠
の作用面積が従来技術のところで述べたプツシユ
ロツドのそれよりも大きくすることができるの
で、面圧が低くなつて掘進反力を分散させること
ができ、型枠の変形が極めて少なく、したがつ
て、ライニング材の変形も少なくなつて安定した
ライニング材の固化を実現できる。また、ライニ
ング材を補強する鉄筋を鉄筋カゴにして型枠と共
にトンネル内に組み立てることができ、その作業
の短縮と作業手間の低減を図ることができる。そ
の結果、12ｍ／日程度の掘進が可能となつて工期
の短縮を図ることができると共に、この工期の短
縮と安価な資材の使用により工費を大幅に低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するシールド掘進
機の１実施例断面図、第２図は第１図の−線
矢視断面図、第３図は第１図の−線矢視断面
図、第４図は第１図の−線矢視断面図、第５
図ａ〜ｇはシールド掘進工法における各工程を示
す概略断面図、第６図は第１図の−線矢視断
面図、第７図は鉄筋カゴの斜視図、第８図は鉄筋
カゴを一体化させた型枠の正面図、第９図は１リ
ングにおける型枠の組み立て状態図、第１０図は
鉄筋カゴの周方向の接続作業説明図である。 ８……シールド本体、８ａ……テールプレー
ト、８ｂ……本体機軸、１９……リングガーダ、
２０……シールドジヤツキ、２１……プレスリン
グ、２２……サポート、２３……円筒状リング、
２４，２４ａ〜２４ｅ……型枠、２４Ａ……型枠
リング、２５……エレクタ装置、２６……グリツ
パ、３１……型枠組み立て用エレクタ、３６……
鉄筋カゴ、３９……ライニング材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リング状に組み立てられた型枠とテールプレ
   ートとの間に、ライニング材を打設してトンネル
   壁を構築するシールド掘進工法において、 １リング分の掘進完了後グリツパで既設型枠を
   押圧してシールド本体の移動を阻止する工程、 型枠の前端面を押圧しているプレスリングをシ
   ールドジヤツキにより引き戻す工程、 型枠組み立て用エレクタによる型枠の真円保持
   を解除すると共に、このエレクタ装置を前進させ
   る工程、 円弧状の鉄筋カゴと一体化された新たな分割型
   枠を順次チヤツキングして、テールプレート内で
   リング状に順次組み立てる工程、 組み立てられた型枠リングをエレクタにより真
   円保持すると共に前記プレスリングを型枠の前面
   に当接させ、型枠リング内にライニング材を打設
   する工程、 既設型枠を押圧しているグリツパを縮小してシ
   ールド本体の移動を可能にすると共に、シールド
   ジヤツキを伸長してプレスリングを介した型枠で
   掘進反力をとりながら掘進する工程、 を順次繰り返すことを特徴とするシールド掘進工
   法。 ２ リング状に組み立てられた型枠とテールプレ
   ートとの間に、ライニング材を打設してトンネル
   壁を構築するシールド掘進機において、 リングガーダ後方のテールプレート内で、シー
   ルドジヤツキの伸縮に伴つて前後方向に移動する
   プレスリングと、 リングガーダにサポートを介して本体機軸に平
   行に固着された円筒状リングと、 円筒状リングの外周で回転すると共に前後方向
   に摺動し、鉄筋カゴが一体化されたライニング材
   打設用の分割型枠をチヤツキングしてリング状に
   組み立てると共に、組み立てられたリング状の型
   枠を真円に保持するエレクタ装置と、 円筒状リングの後部において半径方向に伸縮す
   るグリツパと、 を具備することを特徴とするシールド掘進機。