JP2548577B2 - ノン・セグメント・シールド工法における外型枠の組立方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 シールド機の掘進によって地中に形成した坑の壁面を
セグメントを使用することなく覆工してトンネルの建設
を行うノン・セグメント・シールド工法に用いる外型枠
の組立方法及びその装置に関する。

「従来の技術」 先に、本発明の出願人は、第11図ないし第13図に示す
ような、セグメントを用いることなくシールド機によっ
て掘削した坑の壁面の覆工を行うノン・セグメント・シ
ールド工法（特願昭60−295378号）を提供した。

この工法を第11図ないし第13図を用いて説明すると、
図中符号１はシールド機であり、シールド機１によって
掘進した坑の壁面Ｈには、周方向に複数に分割されかつ
軸方向（坑の掘進方向）に所定幅を有する内型枠２と外
型枠３とが組み立てられている。内型枠２と外型枠３の
組み立て方としては、外型枠３の周縁部にボルト４によ
ってゴム製の止水板５を配設し、ついで該外型枠３の内
側面に固定されたスペーサー６の先端部を内型枠２の外
側面に当接させるとともに、外型枠３の内側面に固定さ
れたシーボルト７の先端部を内型枠２の内側に突出さ
せ、そこにナットを螺着させることにより一体化して合
成型枠とする。そして、一体化された合成型枠をエレク
タ８を用いて周方向に順次配置するとともに、互いにボ
ルト締めによって筒状に組み立て、次いで、この内・外
型枠が坑の掘削方向に沿って所定数だけ連設された後、
前記内型枠２と外型枠３との間にコンクリートＣを打設
してコンクリートライニングＲを施し、このコンクリー
トライニングＲが固化した部分が所定の長さに達した
際、このコンクリートライニングＲの内側に連設された
内型枠２のうち後方の内型枠２を、順次外型枠３からエ
レクタ９を用いて分離させて解体した後、それを新たに
掘削した坑の壁面Ｈに組み立てる内型枠として転用する
ことにより地中にトンネルを構築するものである。

したがって、この工法においては、一次覆工でコンク
リートライニングを施してトンネルを完成させ、その固
化したコンクリートライニングによって地山から受ける
土水圧等の長期荷重を支持するとともに、シールド機が
推進する際のジャッキ推力（短期荷重）をも受け持つも
のであるので、コンクリート内に埋設される外型枠は安
価なものとなり、覆工材としての高価なセグメントを不
要とするとともに、二次覆工としてのコンクリートライ
ニングをも不要とし、工期の短縮や、工費の大幅削減を
実現することができるものである。

「発明が解決しようとする問題点」 ところが、前記従来のノン・セグメント・シールド工
法における型枠の組立方法においては、つぎに挙げるよ
うな改善すべき点が生じてきた。

（ｉ） シールド機のテール部において、内型枠と外型
枠とを一体とした合成型枠を、エレクタを用いて環状に
組み立てるとともに、該合成型枠の内部に鉄筋等を配筋
するようにしたものであるが、このような型枠の組立作
業をさらに効率良く行い、工期の短縮を図ること。

（ii） 外型枠に円弧状に形成された一枚板の鉄板を用
いるようにしているが、さらにその製作費を低減させる
必要があること。

（iii） 地山からの地下水に対する止水対策をより安
価に、かつ完全なものとすること。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、シー
ルド機のテール部における型枠の組立作業及び鉄筋の配
筋作業等の効率化を図るとともに、外型枠の製作費の低
減や、止水対策の効率化及びその施工費の低減を図り、
従来のものよりさらに施工期間の短縮、施工費の低減を
実現することのできるノン・セグメント・シールド工法
における外型枠の組立方法及びその装置を提供すること
を目的としている。

「問題点を解決するための手段」 前記問題点を解決するために、本発明の方法は、ま
ず、外型枠を引き込み装置によってシールド機のテール
部のスキンプレートの内周面に沿って周方向へ送り込み
つつ、溶接装置により順次継ぎ足して環状に形成した
後、シールド機を所定距離推進させることにより、前記
環状の外型枠をテール部の後方へ位置させ、この部分に
おいて前記外型枠の内側に内型枠を組み立てるようにし
ており、また、本発明の装置は、周方向に沿って複数に
分割されかつ軸方向に所定幅を有する外型枠を、シール
ド機のテール部のスキンプレートに沿って周方向に送り
込む引き込み装置と、前記スキンプレートに沿って引き
込まれる外型枠を円形状に保持するためのスプレッダー
装置と、前記スキンプレートに沿って引き込まれる外型
枠を順次軸方向に溶接して接続することにより環状に形
成するための軸方向溶接装置と、前記環状に形成された
外型枠と既設の外型枠とを周方向に溶接して接続するた
めの周方向溶接装置とを備えたものとなっている。

この発明の場合、前記外型枠を0.6mm程度の薄板鉄板
で形成したり、薄板鉄板と、その表面に貼り合わされた
薄板波鉄板とによって形成したり、薄板鉄板の表面に薄
板波鉄板を貼り合わせ、さらに薄板波鉄板の表面に帯板
を設けた構成としたりすることが望ましい。

「作用」 本発明では、スキンプレートのテール部の前部におい
て、外型枠を環状に組み立てた後、シールド機を所定距
離推進させることにより前記環状の外型枠をテール部の
後部に位置させ、ついで前記外型枠の内側に内型枠を環
状に組み立てるようにしているため、外型枠と内型枠と
の組み立て作業を同時に並行して行うことができるとと
もに、内型枠を組み立てる前に外型枠の内側に鉄筋の配
筋作業等を行うことができる。また、外型枠は溶接によ
って互いに接続されるため、外型枠は隙間無く接続され
ることとなり完ぺきな止水対策を施すことができる。ま
た、外型枠に薄板波鉄板を用いることにより、外型枠は
大幅に軽量化されるとともに製作費を低減することがで
きる。

「実施例」 以下、本発明を図面を参照しながら説明する。第１図
ないし第10図は、本発明の一実施例を示すものであり、
ノン・セグメント・シールド工法における外型枠の組立
方法及びその装置を示すものである。これらの図におい
て、前記従来の技術に示した構成要素と同一の要素につ
いては、同一符号を付してその説明を省略する。

第１図中符号１は地山Ｇ内を掘進するシールド機であ
る。シールド機１はスキンプレート10の先端部に設けら
れたカッタ装置11によって地山Ｇを掘削するとともに、
坑の壁面Ｈに沿って組み立てられた内型枠２に反力をと
ってシールドジャッキ13を伸縮させることにより地山Ｇ
内を推進するようになっており、シールド機１のカッタ
装置11によって掘削された地山Ｇの土砂は、スクリュウ
コンベア14によって地上へ排出されるようになってい
る。そして、シールド機１のテール部のスキンプレート
10内には型枠を組み立てるためのエレクタ15がエレクタ
支持リング16によって回転自在に支持されており、エレ
クタ15の前方には外型枠（以下、単に「外枠」という）
３を組み立てるための作業空間Ａが、またエレクタ15が
配設された付近には内型枠（以下、単に「内枠」とい
う）２を組み立てるための作業空間Ｂが設けられてい
る。

作業空間Ａには、第２図に示すように、筒状に形成さ
れたスキンプレート10の内周面に沿ってシールドジャッ
キ13,13,・・・が環状に配設されており、スキンプレー
ト10と前記シールドジャッキ13との間の適宜の位置（本
実施例においては、第２図中紙面に対して右斜め上）に
は所定形状の外枠３を、テール部のスキンプレート10に
沿って周方向に送り込むための引き込み装置19が設けら
れている。また、引き込み装置19の僅か上方には、該引
き込み装置19によってスキンプレート10の内側に沿って
順次引き込まれる外枠3,3,・・・を、その軸方向に移動
しながらシーム溶接を施して互いに接続し、環状の外枠
を形成するための軸方向溶接装置20が配設されている。
そして、スキンプレート10とシールドジャッキ13との間
には、前記引き込み装置19によって送り込まれ、かつ軸
方向溶接装置20によって環状に形成される外枠３を円環
状に保持するためのスプレッダー装置21が環状に配設さ
れている。また、作業空間Ａと作業空間Ｂとの中間付近
には前記スプレッダー装置21の回りに環状に形成されて
保持された外枠３を、既設の外枠３に接続するための周
方向溶接装置22が配設されており、この周方向溶接装置
22は、第３図に示すように、エレクタ支持リング16の外
周部に設けられた複数個の回転フレームローラ23,23,・
・・と、この回転フレームローラ23,23,・・・に内周面
を摺動させながら回転する回転フレーム24と、この回転
フレーム24に設けられた図示しない溶接機とによって構
成されたものとなっている。

ここで、第４図、第５図を用いて本実施例に用いる外
枠について説明する。

まず、第１の外枠は、掘削する地山が自立するような
場所に適用するものであり、第11図に示す従来の形状、
すなわち、坑の周方向に適宜の枚数に分割されるととも
に、軸方向（即ち、坑の掘進方向）に所定の幅を有する
外枠を0.6mm程度の薄板鉄板で形成したものである。次
に、第２の外枠３も、掘削する地山の自立するような場
所に原則的に用いるものであり、第４図（ａ），（ｂ）
に示すように、所定形状の薄板鉄板3aの表面に、該薄板
鉄板3aより一周り小さく形成された薄板波鉄板3bを貼り
合わせたものであり、薄板鉄板3aの外周縁には隣接する
外枠のと重ね代部3cが設けられている。さらに、第５図
（ａ），（ｂ）は、第３の外枠３′であり、前記第２の
外枠３と同様に、薄板鉄板３′ａの表面に薄板波鉄板
３′ｂを固定し、この薄板波鉄板３′ｂの表面に、さら
に帯板３′ｄを固定することにより剛性を高めるように
したものである。また、３′ｃは重ね代部分である。

つぎに前記のように構成された本実施例の外型枠の組
立装置の作用について、その組立方法とともに説明す
る。

まず、第１図，第２図に示すように、シールド機のテ
ール部の作業空間Ａにおいて、所定形状に形成された外
型枠３を引き込み装置19によってスキンプレート10の周
方向に沿って送り込みながら、スプレッダー装置21によ
って保持する。なお、地山Ｇの状況により、第1,第2,第
３の外型枠を使い別けることとする。そして、一枚目の
外型枠３が完全に送り込まれると、二枚目の外型枠３を
引き込み装置19にセットするとともに、その先端部を前
記一枚目のスキンプレート10の後端部に軸方向溶接装置
20を軸方向に移動させながら溶接して接続した後、前記
引き込み装置19によってさらに周方向へ送り込むように
する。以下、同様にして所定の枚数の外型枠３を、引き
込み装置19によって送り込みながら、スプレッダー装置
21により保持して、環状に形成する。そして、順次送り
込まれた外枠３がスプレッダー装置21によってスキンプ
レート10の内側で環状に形成された後には、この外枠３
を既設の外枠３の側端部に、前記周方向溶接装置22によ
って溶接固定する。周方向溶接装置22は、回転フレーム
24を回転フレームローラ23の回りに回転させることによ
って、それに取り付けられた溶接装置によって溶接固定
するようになっている。前記、スプレッダー装置21に保
持された外枠３と既設の外枠３とを周方向に溶接した後
には、最後に残された外枠３の両端部を軸方向溶接装置
20によって溶接し、完全な環状の外枠３とする。

このようにして、作業空間Ａにおいて、外枠３が環状
に形成されて、既設の外枠３と接続された後には、シー
ルド機１を所定の距離だけ進ませることにより、前記環
状に形成された外枠３がスキンプレート10の作業空間Ｂ
の位置に来るようにする。その際、環状に形成された外
枠３は、第８図に示すように、エレクター支持リング16
に取り付けられたローラー25によって所定の円形を保持
しつつ作業空間Ｂへ移動されることとなる。外枠３が作
業空間Ｂに位置すると、その内側から既設の外枠３との
周方向の接続部分に沿って軽量型鋼（本実施例において
は、リップ溝型鋼を用いる）26を配設するとともに、外
枠３の内側に鉄筋等を配筋する。そして、外枠３の内側
に鉄筋等が配筋された後には、さらにその内側にエレク
ター15によって内枠2,2,・・・を順次環状に組み立てて
いく。そして、内枠２と外枠３とは、連結部材27によっ
て連結する。連結部材27は、第６図に示すように、外枠
３の内側に周方向に固定された軽量型鋼26の内側に座金
27aを固定し、この座金27aに穿設された貫通孔にシーボ
ルト27bを挿通させるとともに、座金27aの両側からナッ
ト27cによって固定し、さらに、シーボルト27bの他端部
を内枠２のスキンプレート2aに取り付けられたコーン状
の台座27dに着脱自在に螺着させるようにしたものであ
る。なお、環状に組み立てられる内枠２は、第９図、第
10図に示すように、内枠２のフランジ部2bを隣接させる
とともに、該フランジ部2b,2bに穿設された貫通孔にＴ
字状に形成された接続金具28を装着し、この接続金具28
の先端部に形成された係止孔に楔材29を打ち込むことに
より、互いに固定されるようなっている。そして、外枠
３に作用する土水圧に対しては、短期的には軽量型鋼26
から連結部材27を介して内枠２によって受けるようにし
ている。

このようにして、外枠３と内枠２とをトンネルの周方
向に環状に組み立てた後には、さらに、前記と同様の工
程によって外枠３と内枠２とを複数リング（本実施例に
おいては、４リングで１打設区間とする）組み立て、つ
いで、第７図に示すように、内枠２と外枠３との間に妻
枠30をリング状に組み付けることにより、コンクリート
Ｃの打設空間Ｓを形成する。前記妻枠30は、本実施例に
おいては、円弧状に形成されたベニヤ板の内縁部を内枠
２の端面にボルト等によって固定するとともに、ベニヤ
板の外縁部を止め金具31によって、軽量型鋼26に固定す
るようにしたものである。止め金具31は、先端部に形成
された係止部31aを軽量型鋼26に係止された後、基端部
をベニヤ板の外縁部に形成された貫通孔に挿通させた
後、その基端部にナット32を螺着させるようにしたもの
である。

このようにして、前記外枠３と内枠２との間にコンク
リート打設空間Ｓが形成されると、その内部に内枠２の
所定の場所からコンクリートＣを打設してコンクリート
ライニングＲを施す。

以下同様にして、前記工程を順次繰り返すことによ
り、掘削した坑の壁面にコンクリートライニングの覆工
を行う。このようにして、順次覆工が行なわれるに従
い、第13図に示すように、コンクリート打設区間ａの後
方にはコンクリートが硬化していない状態の未固結コン
クリート区間ｂが、さらにその後方にはコンクリートが
完全に硬化した状態の固結コンクリート区間ｃが逐次完
成してく。固結コンクリート区間ｃには、外枠３と掘削
した坑の壁面との間に、内枠２の所定の場所に設けられ
た注入孔から裏込めグラウトを注入する。

この固結コンクリート区間ｃにおいては、コンクリー
トライニングＲの強度発現により、コンクリートライニ
ングＲが地盤Ｇから受ける長期的な諸荷重を受け持つと
ともに、内枠との間に働く摩擦力により、シールド機の
推進時に作用する短期的なジャッキ推力を受け持つこと
となる。しかし、未固結コンクリート区間ｂにおいて
は、コンクリートが完全に硬化していないため、ジャッ
キ推力に対して、内枠２とコンクリートライニングＲと
の間に摩擦力が働くことなく、この部分の内枠２は後方
の固結区間へジャッキ推力を伝達するだけとなる。

つぎに、前記のようにして完成した、固結コンクリー
ト区間ｃが所定の長さ（本実施例においては、建設され
た環状の外枠及び内枠が少なくとも８個分に相当する場
合）に達したことを確認した後には、固結コンクリート
区間ｃより後方の型枠解体区間ｄの内枠を最後部から逐
次解体していく。なお、内枠２はコーン状の台座27dに
螺着されたシーボルト27bを介して外枠３に固定されて
いが、内枠２のスキンプレート2aに螺着されたコーン状
の台座27dを内枠２のスキンプレート2aから抜き取るこ
とにより、外枠３との連結状態を容易に解除することが
できる。そして、解体した内枠２はシールド機１のテー
ル部の作業区間Ｂにおいて、新たに組み立てる内枠とし
て転用する。

なお、前記固結コンクリート区間ｃは、内枠２とコン
クリートライニングＲとの間に、ジャッキ推力を支持す
るだけの摩擦力を発生させるのに必要な長さであればよ
い。

したがって、この工法においては、一次覆工で坑の壁
面ＨにコンクリートライニングＲを施してトンネルを完
成させ、その固化したコンクリートライニングＲによっ
て地山Ｇから受ける土水圧等の長期荷重を支持するとと
もに、シールド機が推進する際のジャッキ推力（短期荷
重）をも受け持つものであるので、コンクリートＣ内に
埋設される外枠３は安価なものとなり、覆工材としての
高価なセグメントを不要とするとともに、二次覆工とし
てのコンクリートライニングをも不要とし、工期の短縮
や、工費の大幅削減を実現することができるものであ
る。

さらに、本実施例においては、シールド機１のテール
部の前部、即ち作業空間Ａにおいて、外枠を引き込み装
置19によって引き込んだ後、スプレッダー装置21により
環状に保持することにより組み立て、ついでシールド機
１を所定距離推進させることにより環状の外枠３をテー
ル部の後部、即ち作業空間Ｂに位置させ、さらに前記外
枠３の内側に軽量型鋼26や鉄筋等を配設した後、その内
側に内枠２を環状に組み立てるようにしているため、外
枠３の組み立て作業が迅速かつ確実に行えるとともに、
外枠３と内枠２との組み立て作業を並行して行うことが
でき、さらに内枠２を組み立てる前に軽量型鋼26の取り
付けや、鉄筋の背筋作業（ラップ処理等）を行うことが
できることとなり、施工時間の大幅な短縮を実現するこ
とができる。また、外枠３は軸方向溶接装置や周方向溶
接装置等によって互いに接続されるため、各外枠３は隙
間無く接続されることとなり、完全な止水効果を有した
ものとなる。また、外枠３に薄板波鉄板を用いるように
しているため、外枠３は従来の鉄板を円弧状に形成した
ものに比べて、大幅に軽量化されるとともに、さらに製
作費を低減することができる。

「発明の効果」 上述したように、この発明は外型枠をシールド機のテ
ール部のスキンプレートに沿って周方向に送り込む引き
込み装置と、送り込まれた外型枠を円形状に保持するた
めのスプレッダー装置と、送り込まれた外枠を環状に形
成するための軸方向溶接装置及び既設の外型枠と接続す
るための周方向溶接装置とを備えたものであるので、繁
雑な型枠のボルト止め作業等がなくなり、外型枠の組み
立てを迅速かつ確実に行うことができるとともに、外型
枠は溶接によって隙間なく接続されることとなり、完全
な止水効果を有したものとなり、従来のようにゴム製の
シール材が不要となり、その分コストの低減を図ること
ができる。また、テール部の前部において、外枠を環状
に組み立てた後、シールド機を所定距離推進させること
により、前記環状の外型枠をテール部の後部に位置さ
せ、ついで前記外型枠の内側に内型枠を環状に組み立て
るようにしているため、外型枠と内型枠との組み立て作
業を同時に並行して行うことができるとともに、内型枠
を組み立てる前に外枠の内側に鉄筋の配筋作業等を行う
ことができることとなり、施工時間を大幅に短縮するこ
とができる。また、外型枠に薄板波鉄板を用いるように
すれば、外型枠は大幅にさらに軽量化されるとともに製
作費の低減を実現することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第10図は、本発明の一実施例を示すもので
あり、第１図はノン・セグメント・シールド工法におけ
る外型枠の組立装置を備えたシールド機の側断面図、第
２図は第１図のII−II断面を示すものであり作業空間Ａ
のシールド機の横断面図、第３図は第１図のIII−III断
面を示すものであり作業空間Ｂのシールド機の横断面
図、第４図は本発明の第２の外型枠を示し、第４図
（ａ）は薄板鉄板に薄板波鉄板を貼り合わせた外型枠の
平面図、第４図（ｂ）はその側面図、第５図は第３の外
型枠を示し、第５図（ａ）は薄板鉄板と薄板波鉄板と帯
板とを貼り合わせた外型枠の平面図、第５図（ｂ）はそ
の側面図、第６図は内枠と外枠との連結状態を示すため
の型枠の側断面図、第７図は内型枠と外型枠との間に妻
枠を設けた状態を示す型枠の側断面図、第８図は外型枠
を環状に形成した後、シールド機を所定距離推進させて
該環状の外型枠をテール部の作業空間Ｂへ位置させる状
態を示すための説明図、第９図は連結部材によって接続
された内型枠のフランジ部の側断面図、第10図は連結部
材によって接続された内型枠のフランジ部の平面図、第
11図ないし第13図は従来の技術を示すものであり、第11
図は連結部材によって連結された状態の外型枠と内型枠
の側面図、第12図は第11図のXII−XII断面であり外型枠
の平面図、第13図はノン・セグメント・シールド工法に
より建設されているトンネルの側断面図である。 １……シールド機、Ｈ……坑の壁面、２……内型枠（内
枠）、3,3′……外型枠（外枠）、3a,3′ａ……薄板鉄
板、3b,3′ｂ……薄板波鉄板、3d,3′ｄ……帯板、Ｃ…
…コンクリート、Ｒ……コンクリートライニング、19…
…引き込み装置、20……軸方向溶接装置、21……スプレ
ッダー装置、22……周方向溶接装置、27……連結部材。

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】掘進するシールド機の後部に形成された坑
   の壁面に沿って、周方向へ複数に分割された所定幅を有
   する内型枠と外型枠を連結部材で一体化しつつ筒状に組
   み立てた後、この内型枠と外型枠との間にコンクリート
   を打設してコンクリートライニングを施すとともに、こ
   のコンクリートライニングが固化した後には前記内型枠
   を新たに掘削した坑の壁面に組み立てる内型枠として再
   使用しながら地中にトンネルを構築するノン・セグメン
   ト・シールド工法において、まず、前記外型枠を引き込
   み装置によってシールド機のテール部のスキンプレート
   の内周面に沿って周方向へ送り込みつつ、溶接装置によ
   り順次継ぎ足して環状に形成した後、前記シールド機を
   所定距離推進させることにより、前記環状の外型枠をテ
   ール部の後方へ位置させ、この部分において前記外型枠
   の内側に内型枠を組み立てることを特徴とするノン・セ
   グメント・シールド工法における外型枠の組立方法。
2. 【請求項２】周方向に沿って複数に分割されかつ軸方向
   に所定幅を有する外型枠を、シールド機のテール部のス
   キンプレートに沿って周方向に送り込む引き込み装置
   と、前記スキンプレートに沿って引き込まれる外型枠を
   円形状に保持するためのスプレッダー装置と、前記スキ
   ンプレートに沿って引き込まれる外型枠を順次軸方向に
   溶接して接続することにより環状に形成するための軸方
   向溶接装置と、前記環状に形成された外型枠と既設の外
   型枠とを周方向に溶接して接続するための周方向溶接装
   置とを備えたことを特徴とするノン・セグメント・シー
   ルド工法における外型枠の組立装置。
3. 【請求項３】前記外型枠が0.6mm程度の薄板鉄板で形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載
   のノン・セグメント・シールド工法における外型枠の組
   立装置。
4. 【請求項４】前記外型枠が薄板鉄板と、その表面に貼り
   合わされた薄板波鉄板とによって形成されたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のノン・セグメント・
   シールド工法における外型枠の組立装置。
5. 【請求項５】前記外型枠が薄板鉄板の表面に薄板波鉄板
   を貼り合わせ、さらに薄板波鉄板の表面に帯板を設けた
   構成とされたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記
   載のノン・セグメント・シールド工法における外型枠の
   組立装置。