JPH07109896A - シールド工法におけるライニング工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高水圧下でも確実に施工できるシールド工法
におけるライニング工法の提供。 【構成】 内方側にのみ開く弁をもつ開口部と外方側に
のみ開く弁をもつ開口部とをそれぞれ備えた環状の袋を
シールドテール部のスキンプレート内周面に沿って設置
し、袋に空気を圧入して膨らませて袋の外周面をスキン
プレート内周面に密着させた後、シールド機を前進させ
て袋をスキンプレートより離し、袋の外周面が地山に密
着し袋の内周面がシールド機本体に取り付けられた鋼製
円筒の外周面に密着して挟持されている状態で開口部を
通じて袋内にコンクリートを注入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法における
ライニング工法に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド工法におけるライニング工法と
しては、セグメントを組み立てて掘削抗内面を覆工する
通常の方法と掘削抗内面に直接コンクリートを打設して
覆工する方法とが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セグメントを使用する
工法においては、地下水位が高く透水性の大きい地質の
現場では深度が深くなればなるほどテールシールの耐圧
性と裏込注入が不確実となるので、施工が困難だとされ
ている。また、直接コンクリートを打設して覆工する方
法では、未だ固まらないコンクリートが直接地山に接す
るので軟弱地盤などでは覆工の品質に不安が残る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる従来法
の問題点を解消して高水圧下でも確実に施工できるライ
ニング工法にかかるものであり、内方側にのみ開く弁を
もつ開口部と外方側にのみ開く弁をもつ開口部とをそれ
ぞれ備えた環状の袋をシールドテール部のスキンプレー
ト内周面に沿って設置し、袋に空気を圧入して膨らませ
て袋の外周面をスキンプレート内周面に密着させた後、
シールド機を前進させて袋をスキンプレートより離し、
袋の外周面が地山に密着し袋の内周面がシールド機本体
に取り付けられた鋼製円筒の外周面に密着して挟持され
ている状態で開口部を通じて袋内にコンクリートを注入
することを特徴とするシールド工法におけるライニング
工法である。

【０００５】本発明の第一の要点は、ライニングの施工
に際して耐圧性の環状の袋を使用する点である。環状の
袋には内方側にのみ開く弁をもつ開口部と外方側にのみ
開く弁をもつ開口部とをそれぞれ持っている。内方側に
のみ開く弁は空気の圧入、コンクリートの注入の際に使
用されるものであり、外方側にのみ開く弁はコンクリー
トの注入の際に内部の空気圧が上昇してコンクリートの
注入を阻害することのないように内部の空気圧が所定の
値以上になったとき空気を排出するためのものである。
設置後の環状の袋は高圧空気で膨らませてあるので、高
水圧下でもそれに耐えられ鋼製円筒や他の支保工と共同
して掘削面の支保工としての役目を果たし、施工時のシ
ールド機内への水やガスの侵入を防止する。環状の袋内
にコンクリートを注入してコンクリートが硬化した後は
環状の袋はコンクリート覆工の一部となる。この耐圧性
の環状の袋は例えばゴムやプラスチックのシートと高強
度の合成繊維とを使用して合成繊維を斜め格子状に配置
してそれにシートを積層した材料などから製造され、そ
の断面形状は掘削面との接触面積を大きくするため通常
は長方形とされる。

【０００６】本発明の第二の要点は、シールド機のテー
ルにビームを介して鋼製円筒を取り付けた点である。鋼
製円筒はスキンプレートより離れた環状の袋を袋の内周
面側から支持するためであり、数本のビームの周りに溶
接などにより固着されている。この数本のビームはシー
ルド機本体に鋼製円筒を連結するためのものであるが次
々に新しい環状の袋を所定位置に設置するために中間に
可動連結部を設けてある。

【０００７】

【実施例】以下図面を参照しながら本発明を説明する。

【０００８】図１（ａ）、（ｂ）は本発明で使用する閉
鎖型の代表的な環状袋１を示し、（ａ）は掘削方向縦断
面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【０００９】図１（ｃ）、（ｄ）は本発明で使用する別
の閉鎖型環状袋１を示し、（ｃ）は掘削方向縦断面図、
（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ矢視図である。

【００１０】図１（ａ）、（ｂ）で示される環状袋１は
設置時に袋が閉鎖されている閉鎖型でゴムまたはプラス
チックのシートから構成され合成繊維製補強材４で補強
されている。環状袋１の外径はシールド機のスキンプレ
ート１８の内径と同程度であり断面は長方形であり外周
面に延長部２を有する形状となっている。この延長部２
の内周面には次に設置される環状袋１の外周面の一部３
が潜り込む形で重なり合って接合されるので２つの環状
袋１の接合面５はそれぞれ粗面に仕上げられている。な
お、２つの環状袋１の接合に際しては必要に応じて接合
面５および前後の接合面を接着する。一方、環状袋１の
外周面はスキンプレート１８に圧着され、内周面は後で
後記する鋼製円筒１９に圧着されるが、掘削の進行とと
もにスキンプレート１８および鋼製円筒１９は掘削方向
へ移動するので、この移動の際に環状袋１が引きずられ
ないようにするため、環状袋１の外周面および内周面は
滑面とし必要に応じてこれらの面に潤滑剤を施すのが好
ましい。要するに、環状袋１相互は強固に結合し、環状
袋１とスキンプレート１８または鋼製円筒１９とは掘削
方向には滑り易くする配慮をしておくのが好ましい。

【００１１】図１（ｃ）、（ｄ）で示される環状袋１も
設置時に袋が閉鎖されている閉鎖型であり、図１
（ａ）、（ｂ）のものと殆ど同様の構成、形状であるが
只掘削方向に貫通する貫通孔６を備えている点が相違す
る。この貫通孔６を利用してコンクリート補強筋を挿入
して溶接などで順次伸長することにより、後で打設する
コンクリートの補強筋を環状袋１の設置時に配筋するこ
とが可能になる。

【００１２】図２は本発明で使用する開放型の環状袋１
を示し、（ａ）は環状袋１単独の掘削方向縦断面図、
（ｂ）は環状袋１接続時の掘削方向縦断面図である。

【００１３】図２で示される環状袋１は設置前には袋が
開放されていて設置時に閉鎖する開放型の例で、構成材
料および補強材料は図１の場合と同様である。環状袋１
は掘削方向縦断面で見てやや幅の広い側壁部８とやや幅
の狭い側壁部９と隔壁部７で構成され断面長方形で側壁
部８と側壁部９の先端がともに開放された構造となって
いる。（ｂ）の示すように設置時にやや幅の狭い側壁部
９を既設置の環状袋１のやや幅の広い側壁部８の内側に
嵌合し嵌合面を接着することにより既設置の環状袋１の
開放端が閉鎖され既設置の環状袋１は閉鎖された環状袋
１となる。開放型の環状袋１を使用することにより設置
時に鉄筋籠のようなコンクリート補強材を環状袋１内に
封入することが可能になる。地下水圧が特に高い場合な
どは開放型の環状袋１の設置時に（ｂ）の示すように別
の環状管１０を環状袋１の内部に組み込みこの環状管１
０の内部を特に高圧にして地下水圧に対処することも考
えられる。

【００１４】図３は環状袋１に設けられる開口部および
弁を示し、（ａ）、（ｂ）は環状袋１の環方向縦断面
図、（ｃ）は掘削方向縦断面図である。環状袋１の頂部
付近の内側に内方側にのみ開く弁１３をもつ開口部１４
と外方側にのみ開く弁１１をもつ開口部１２とが設けら
れている。開口部１４は空気の圧入、コンクリートの注
入の際に使用されるものであり、開口部１２はコンクリ
ートの注入の際に内部の空気圧が所定の値以上になった
とき空気を排出するためのものである。後記する鋼製円
筒１９には開口部１４、開口部１２に対応する箇所に孔
が開けられており、その孔を通してコンクリートの注
入、空気の排出が行われる。

【００１５】図４は閉鎖型の代表的環状袋１を使用し、
且つ、覆工コンクリートを補強材で補強する必要がある
場合の補強材の設置について図示するもので、（ａ）〜
（ｄ）は何れも環状袋１の縦断面図である。環方向の補
強材１５は環状袋１の設置時に既設置の環状袋１と環状
袋１との接合面に予め環状に成形された鉄筋、鉄骨を挟
み込むことで設置される。（ａ）は１本の鉄筋を、
（ｂ）は２本束ねの鉄筋を、（ｃ）は型鋼を、補強材１
５として使用した例である。掘削方向の補強材１６の設
置はコンクリート注入前には行えないので、（ｄ）に示
すようにコンクリート硬化後掘削方向にできるだけ近づ
けて斜めの孔をコンクリートに穿孔し棒鋼などの補強材
１６を挿入したのちモルタルなどを注入して固定する。
なお、補強材１６を（ｄ）に示す方向とは反対の斜めの
方向に埋めこんでおけば、補強材１６の後端をシールド
機推進のための反力受の支点としても利用できる。

【００１６】図５を参照しながら、本発明を施工する標
準的なシールド機および閉鎖型の代表的環状袋１を使用
した標準的な施工手順について説明する。

【００１７】図５は閉鎖型の代表的環状袋１を使用して
本発明を施工している標準的なシールド機１７および環
状袋１を示し、（ａ）は掘削方向縦断面図、（ｂ）は
（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面
図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｅ）は（ａ）の
Ｄ−Ｄ断面図、（ｆ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｇ）
は（ａ）のＦ部分の拡大図、である。

【００１８】鋼製円筒１９は数本の鋼製円筒側ビーム２
０Ｂの周りに溶接され、ビーム連結部２０Ｃ、シールド
機側ビーム２０Ａを介してシールド機１７に取り付けら
れており、鋼製円筒１９はシールド機１７のスキンプレ
ート１８より後方に突出している。ビーム連結部２０Ｃ
は連結用鋼材とボルトなどの連結具で構成され、環状袋
１を新しく設置する時以外は鋼製円筒側ビーム２０Ｂ、
シールド機側ビーム２０Ａに固着されて両者を連結して
いるが、環状袋１を新しく設置する時には片方の連結具
を取り外して連結用鋼材を回転させるか両方の連結具を
取り外して連結用鋼材を取り外すかして環状袋１設置の
ために必要な間隙を生ずる構造となっている。鋼製円筒
１９の後方には円筒形の反力受２１が設置されており、
その中間には数個の油圧ジャッキ２２が設置されてい
る。反力受２１は環状袋１内のコンクリートが所要強度
となるまでの支保工を兼ねており覆工コンクリートとの
摩擦力などにより反力を覆工コンクリートに伝達する。
この摩擦力を大にするため、必要に応じ、反力受２１の
外周面には小突起などを付し、また、反力受２１を前進
可能とするためジャッキなどを用いて半径方向にある程
度変位できる構造とする。

【００１９】以下、閉鎖型の代表的環状袋１を使用した
標準的な施工手順について説明する。

【００２０】（１）油圧ジャッキ２２を作動してアーム
２３を伸ばし、シールド機１７を推進する。既設の環状
袋１はスキンプレート１８より離れ始め、スキンプレー
ト１８より離れた環状袋１の外周面は掘削面に接して支
保工の役目を果たし、内周面は鋼製円筒１９で支持され
始める。

【００２１】（２）ビーム連結部２０Ｃの連結を解き、
鋼製円筒側ビーム２０Ｂ、シールド機側ビーム２０Ａの
間などに間隙を作り、その間隙から環状袋１を新しく設
置し、開口部１４を通して空気を圧入してスキンプレー
ト１８に密着させる。これと並行して鋼製円筒１９上の
所定の位置に到達している環状袋１に対して鋼製円筒１
９に設けた孔（図示せず）、開口部１４を通して環状袋
１内に締め固め不要コンクリートを注入する。この際、
環状袋１内の空気圧が所定値以上になると開口部１２、
鋼製円筒１９に設けた孔（図示せず）を通して空気が排
出され環状袋１内に十分コンクリートが注入される。コ
ンクリートとしては必要に応じ繊維補強コンクリートを
使用する。

【００２２】（３）油圧ジャッキ２２を作動してアーム
２３を縮め、反力受２１をシールド機１７側に引き寄せ
る。

【００２３】（１）〜（３）を繰り返して環状袋１を順
次組み立てる。環状袋１内のコンクリートは鋼製円筒１
９、反力受２１を通過する中に硬化して所要強度を発現
する。

【００２４】なお、本発明によれば環状袋１が地山に直
接接して覆工コンクリートが形成されるので、セグメン
ト工法のような裏込コンクリート注入の必要はないが、
特別な事情で地山の間隙に裏込コンクリートを積極的に
注入するときには図３（ａ）と同じ弁１１、開口部１２
を環状袋１の外周面側にも設けておき、その設定圧力を
内周面側より低くすることで対応することができる。

【００２５】

【発明の効果】

（１）従来のテールシールでは耐えられない高水圧下で
の施工が可能になる。

【００２６】（２）従来のテールシールでは防止できな
いシールド機内へのガスの侵入を防止できる。

【００２７】（３）裏込注入が必要でなくなる。

【００２８】（４）余堀部へのコンクリートの流出によ
る切羽側への周り込みを防止できる。

【００２９】（５）覆工コンクリートは環状袋内の高圧
下で硬化するので強度が増加する。

【００３０】（６）軟弱地盤の場合、地盤の固化や地下
水位の低下などのための補助工事を施工する必要性が低
減する。

【００３１】（７）覆工にゴムやプラスチックが介在す
るので可撓性覆工となり耐震性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する閉鎖型の環状袋を示し、
（ａ）、（ｂ）は代表的な閉鎖型環状袋を示し、（ａ）
は掘削方向縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図で
ある。（ｃ）、（ｄ）は別の閉鎖型環状袋を示し、
（ｃ）は掘削方向縦断面図、（ｄ）は（ｃ）のＡ−Ａ矢
視図である。

【図２】本発明で使用する開放型の環状袋１を示し、
（ａ）は環状袋１単独の掘削方向縦断面図、（ｂ）は環
状袋１接続時の掘削方向縦断面図である。

【図３】環状袋に設けられる開口部および弁を示し、
（ａ）、（ｂ）は環状袋の環方向縦断面図、（ｃ）は掘
削方向縦断面図である。

【図４】閉鎖型の代表的環状袋を使用し、且つ、覆工コ
ンクリートを補強材で補強する必要がある場合の補強材
の設置について図示するもので、（ａ）〜（ｄ）は何れ
も環状袋の縦断面図である。

【図５】閉鎖型の代表的環状袋を使用して本発明を施工
している標準的なシールド機および環状袋を示し、
（ａ）は掘削方向縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断
面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｄ）は（ａ）
のＣ−Ｃ断面図、（ｅ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面図、
（ｆ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図、（ｇ）は（ａ）のＦ部
分の拡大図、である。

【符号の説明】

１・・環状袋、２・・外周面延長部、３・・外周面接合
部、４・・合成繊維製補強材、５・・環状袋の接合面、
６・・貫通孔、７・・隔壁部、８・・幅の広い側壁部、
９・・幅の狭い側壁部、１０・・環状管、１１・・外方
側にのみ開く弁、１２・・排出用開口部、１３・・内方
側にのみ開く弁、１４・・注入用開口部、１５・・コン
クリート補強材、１６・・棒鋼、１７・・シールド機、
１８・・スキンプレート、１９・・鋼製円筒、２０Ａ・
・シールド機側ビーム、２０Ｂ・・鋼製円筒側ビーム、
２０Ｃ・・ビーム連結部、２１・・反力受、２２・・油
圧ジャッキ、２３・・ジャッキのアーム。

【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正内容】

【図５】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内方側にのみ開く弁をもつ開口部と外方
   側にのみ開く弁をもつ開口部とをそれぞれ備えた環状の
   袋をシールドテール部のスキンプレート内周面に沿って
   設置し、袋に空気を圧入して膨らませて袋の外周面をス
   キンプレート内周面に密着させた後、シールド機を前進
   させて袋をスキンプレートより離し、袋の外周面が地山
   に密着し袋の内周面がシールド機本体に取り付けられた
   鋼製円筒の外周面に密着して挟持されている状態で開口
   部を通じて袋内にコンクリートを注入することを特徴と
   するシールド工法におけるライニング工法。