JPH05156896A

JPH05156896A - トンネル覆工工法、トンネル覆工構造及びトンネル覆工体

Info

Publication number: JPH05156896A
Application number: JP3349432A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Matsumoto; 嘉司松本; Minoru Nakamura; 稔中村; Tetsuji Sonoda; 徹士園田; Susumu Tsuruoka; 進鶴岡; Hiroshi Nagura; 浩名倉
Original assignee: Hazama Gumi Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp; Hazama Ando Corp
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1993-06-22
Anticipated expiration: 2012-05-21
Also published as: JP2612522B2

Abstract

(57)【要約】【目的】コンクリート打設するための型枠を不要とし
て、それに関連する諸作業を省略する。鉄筋の組立・設
置も不要で、切羽での競合作業を低減して施工作業性を
飛躍的に改善する。覆工厚を薄くできるとか、使用する
コンクリートを自由に選べるようにする。【構成】鋼材等による金属枠２の内側枠面を鉄板等の金
属プレート３で閉じ外側枠面を開放した金属覆工体１を
使用し、該金属覆工体をシールド掘進機のスキンプレー
ト２２に添えて該スキンプレートで金属覆工体の外側開
放面を閉じることによりコンクリート充填部２４を形成
し、このコンクリート充填部にコンクリート２５を打設
するとともに、シールド掘進機を掘進させてコンクリー
ト充填部を開放し、コンクリートを地山にも圧入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属覆工体を使用した
トンネル覆工工法、トンネル覆工構造及びトンネル覆工
体に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレキャストコンクリートのセグメント
を使用した従来の一般的な工法に代わって、覆工構造が
鉄筋コンクリート構造となる場所打ちライニング工法
（ＥＣＬ工法、Extruded Concrete Lining Method ）が
近年実用化されている。図９から図１２に従来のＥＣＬ
工法の一例の手順を示す。

【０００３】このＥＣＬ工法は、掘削したトンネル内面
５０と内型枠５１との間に鉄筋篭５２を設置してコンク
リート５３を打設し、鉄筋コンクリート造の覆工構造と
する。シールド掘進機５４には推進ジャッキ５５の他
に、コンクリートを加圧するコンクリートプレスジャッ
キ５６を備え、推進反力を内型枠５１とコンクリートプ
レス反力とに取ってシールド掘進機５４を掘進させる。
コンクリートプレスジャッキ５６は揺動可能として、こ
れで鉄筋篭５２を揺動し、シールド掘進機５４が推進し
ている間、コンクリートの流動性を確保する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＥＣＬ工法は、覆工構
造が地山と密着した鉄筋コンクリート構造となるため、
地山の緩みを抑えて地盤沈下を少なくできるという利点
があるが、反面次のような問題点があった。Ａ．トンネルの掘削から覆工までの一連の作業を切羽の
狭い空間で一度に行うため、切羽作業（鉄筋の組立、内
型枠の移動・組立・脱型）が競合する関係となり、施工
性を阻害する結果になり易い。その理由としては、次の
ようなことが挙げられる。 (1) 鉄筋の組立時間が長い。 (2) 軸方向の鉄筋は連結する必要があるため、最前端の
内型枠から切羽側にラップ長分の鉄筋を突出させておく
必要がある。 (3) 内型枠の脱型及び移動装置が必要である。 (4) コンクリートの運搬打設装置が必要。

【０００５】Ｂ．切羽で打設された覆工は、そのままト
ンネル本体に共用されることになるため、次のようなこ
とを避けて施工精度を確保するための注意が必要であ
る。 (5) 蛇行による覆工厚の減少の発生。 (6) 鉄筋覆工内でのコンクリートの流動性の低下。 (7) 内型枠脱型時の覆工コンクリート表面のクラックの
発生。 (8) コンクリート連続打設による覆工コンクリートの伸
縮クラックの発生。

【０００６】Ｃ．その他の欠点として次のようなことが
挙げられる。 (9) コンクリートを軸方向に加圧するため、硬化中の覆
工コンクリートが動いてしまう。 (10)最前端の内型枠から切羽側にラップ長分の鉄筋を突
出させた状態でコンクリートを加圧するため、流動性の
良いコンクリートが機内に漏れ易い。 (11)曲線施工時にコンクリートがシールド掘進機の切羽
側へ回り易い。 (12)打設時において流動性及び充填性が良く、打設後は
早く固まる性質のコンクリートを選ぶ必要がある。 (13)コンクリートには、打設作業時間中の長時間の間、
スランプ低下の少ない配合が求められる。

【０００７】本発明の目的は、従来のＥＣＬ工法の上記
のような問題点に鑑み、コンクリート打設するための型
枠を不要として、それに関連する諸作業を省略するとと
もに、鉄筋の組立・設置も不要で、切羽での競合作業を
低減して施工作業性を飛躍的に改善できるに加え、覆工
厚を薄くできるとか、使用するコンクリートを自由に選
べる等々の種々の効果を期待できる、トンネル覆工工法
及びトンネル覆工構造並びにトンネル覆工体を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明では、鋼材等によ
る金属枠の内側枠面を鉄板等の金属プレートで閉じ外側
枠面を開放した金属覆工体を使用する。そして、この金
属覆工体をシールド掘進機のスキンプレートに添えて該
スキンプレートで金属覆工体の外側開放面を閉じること
によりコンクリート充填部を形成し、このコンクリート
充填部にコンクリートを打設するとともに、シールド掘
進機を掘進させてコンクリート充填部を開放し、コンク
リートを地山にも圧入する。

【０００９】コンクリート充填部には、金属覆工体に設
けられたコンクリート打設口からコンクリートを圧入す
る。隣接する金属覆工体の金属枠の間に間隙が形成され
る場合には、その間隙にもコンクリートを打設する。金
属覆工体は、コンクリートが所定の硬化度に達するまで
トンネル内から支保する。金属覆工体の金属枠内には鉄
筋を配筋することができる。

【００１０】

【作用】本発明では、金属覆工体が従来のセグメントに
相当し、しかもコンクリート打設のための型枠を兼ねた
形態となる。この金属覆工体の金属枠で囲まれたコンク
リート充填部にコンクリートを圧入しつつ、該金属覆工
体で推進反力を取ってシールド掘進機を掘進させると、
シールド掘進機のスキンプレートが金属覆工体の外側開
放面を除々に開放していくため、コンクリートはコンク
リート充填部から地山にも圧入され、地山との密着性が
極めて良好かつ密実な、しかも金属覆工体をそのまま埋
め殺しした、強度の高い一種の鉄骨鉄筋コンクリート造
の覆工構造となる。金属覆工体相互の接合にはボルトは
必ずしも必要としない。

【００１１】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細
に説明する。図１は本発明による１つの金属覆工体（ト
ンネル覆工体）１の一例を示す。この覆工体１は、全体
として矩形でしかも施工するトンネル断面に応じてトン
ネル周方向に全体が湾曲した金属枠２を本体として、そ
の枠内に鉄板等の湾曲した金属プレート３を一体に又は
溶接等により固着しており、金属枠２の内側枠面（湾曲
内面）は金属プレート３で閉じられ、外側枠面（湾曲外
面）は全面が開放している。

【００１２】金属枠２は、図２に示すようにＨ形又はＩ
形の鋼材で作られ、その内外のフランジ部４・５の外周
部に互いに対称の段部である継手部６・７を形成してい
る。また、金属プレート３の中央にはパイプによるコン
クリート打設口８を設けている。更に、金属枠１のトン
ネル軸方向で対向するウエブ９・１０間に複数本の鉄筋
１１を配筋し、その一方のウエブ９とトンネル周方向で
対向するウエブ１２・１３のうちの一方には、それぞれ
複数個のコンクリート注出口１４を設けている。なお、
鉄筋１１は省略しても構わない。

【００１３】金属覆工体１相互は、後述するようにトン
ネル軸方向及びトンネル周方向に接合して組み立てる
が、その組立に当たっては図２に示すように、トンネル
軸方向の隣接する金属覆工体１相互、及びトンネル周方
向の隣接する金属覆工体１相互の継手部６・７を係合さ
せる。この場合、継手部６と７との間にシール材１５を
介在させる。

【００１４】金属枠２の各部の断面がＨ形又はＩ形であ
る場合には、トンネル軸方向の隣接する金属覆工体１相
互の間に間隙空間１６が形成され、同様にトンネル周方
向の隣接する金属覆工体１相互の間にも間隙空間が形成
される。この間隙空間１６には、後述するようにコンク
リート注出口１４を通じてコンクリートが充填される。

【００１５】金属枠２の断面を図３に示すようにコ字形
にした場合には、隣接する金属覆工体１のウエブ９・１
０が接触して間隙空間のない状態となる。従って、この
場合にはコンクリート注出口１４は不要となる。また、
図４に示すように継手部６・７を凹凸の嵌合形態とすれ
ば、金属覆工体１相互の接合がより確実なものとなる。

【００１６】次に、図１及び図２に示した金属覆工体１
を使用して施工する本発明のトンネル覆工工法について
説明する。図５において、本発明の工法で使用するシー
ルド掘進機２０は、従来のセグメントを使用した通常の
シールド工法用のものをそのまま使用できる。ただし、
本発明では、金属覆工体１相互の接合にボルト・ナット
を必要としないため、セグメントの自動組立装置を導入
することが容易である。

【００１７】金属覆工体１は、従来と同様のエレクタ２
１にて把持してシールド掘進機２０のスキンプレート２
２に添って位置決めし、図６に示すように既設の金属覆
工体１と図２に示したように接合してシールド掘進機２
０の内側から専用の自走式支保装置２３に支保してお
く。金属覆工体１をこのように設置すると、その開放し
ている外側枠面がスキンプレート２２で閉じられ、図７
に示すように各金属覆工体１について金属枠２で囲まれ
たコンクリート充填部２４が形成される。なお、金属覆
工体１相互は、その継手部６・７によって相互のトンネ
ル内外方向の動きを規制して接合されるため、ボルト・
ナットによる締結は必ずしも必要ではないが、場合によ
ってはその締結を行うことも考えられる。

【００１８】そこで、このコンクリート充填部２４内に
コンクリート打設口８を通じてコンクリート２４を打設
する。そして、コンクリート充填部２４内にコンクリー
ト２５が充填され、更にコンクリート注出口１４を通じ
て間隙空間１６にもコンクリートが充填されたところ
で、図８に示すようにコンクリート打設口８からのコン
クリートの圧入を続けながら、金属覆工体１に推進ジャ
ッキ２６の反力を取ってシールド掘進機２０を推進させ
る。この場合、その推進反力は金属覆工体１のみから取
るため、コンクリートが動くようなことはない。

【００１９】シールド掘進機２０が推進すると、そのス
キンプレート２２がコンクリート充填部２４を除々に開
放（金属覆工体１の閉じられていた外側枠面が開放）し
ていくため、コンクリート２５はコンクリート充填部２
４から更にトンネル周辺の地山へ圧入される。そして、
コンクリート打設口８からの加圧を、スキンプレート２
２の後端が当該金属覆工体１から外れた後も所要時期ま
で継続することにより、コンクリートを密実にできる。
コンクリート打設を終えた既設の金属覆工体１も、コン
クリートが所定の硬化度に達するまで支保装置２３で支
保しておく。

【００２０】このようにして施工されたトンネル覆工構
造は、金属枠２と鉄筋１１とを埋設した一種の鉄骨鉄筋
コンクリート造となり、しかもその内面は、シール材１
５で間隙を止水されて連続する金属プレート３によって
全面を被覆された形態となる。

【００２１】なお、金属覆工体１の形状は矩形に限られ
るものではなく、トンネル曲線部用の金属覆工体の場合
には、トンネル軸線方向の幅員がトンネル周方向の一方
側と他方側とで異なる台形にするとか、全体として大き
なドーム形にするとか、種々の形状にすることができ
る。また、コンクリート打設口８の位置及び数も適宜で
ある。

【００２２】本発明の効果を以下に列挙する。 (1) 鋼材等による金属枠の内側枠面を鉄板等の金属プレ
ートで閉じ外側枠面を開放した金属覆工体を、一種の埋
め殺しする型枠としてコンクリートを打設するため、従
来のＥＣＬ工法のような内型枠の脱型・移動作業及び鉄
筋の組立作業がなく、施工サイクルの大幅な短縮ができ
る。 (2) 切羽での競合作業を低減して施工作業性を飛躍的に
改善できる。 (3) 金属覆工体の組立にボルト・ナットによる締結を必
ずしも必要としないので、通常のシールド工法用のシー
ルド掘進機をそのまま、又はそれからボルト・ナット締
結装置やボルト・ナット供給装置等を除いて使用できる
ので、シールド掘進機を特別に製作する必要がなく、経
済的である。

【００２３】(4) 金属覆工体の断面性能が優れているに
加え、トンネル覆工構造は、金属枠と鉄筋とを埋設した
一種の鉄骨鉄筋コンクリート造となるため、従来の鉄筋
コンクリート造に比べて覆工厚を薄くでき、特に大深度
・大口径の場合は効果が大きい。 (5) 地山との密着性の高いかつ密実でしかも止水性の高
い高品質の覆工構造にできる。

【００２４】(6) 覆工厚を薄くできることから、シール
ド掘進機の外径も従来のＥＣＬ工法でのシールド掘進機
よりも小さくでき、掘削土量の低減、及び機械コストの
低減を図ることができる。 (7) 金属覆工体単位でコンクリートを現場打ちするた
め、コンクリートとして連続性のものを使用しなくとも
よいとか、コンクリートの硬化時間を充分に確保できる
とか、作業性を重視したコンクリートを選べるなどの利
点がある。

【００２５】(8) 従来のＥＣＬ工法では、シールド掘進
機の推進時にコンクリートを軸方向に加圧してコンクリ
ートからも推進反力を取っていたため、硬化中のコンク
リートが動いてしまう欠点があったが、本発明によれば
コンクリートは金属覆工体のコンクリート打設口から圧
入して、推進反力は金属覆工体のみから取るため、この
ような欠点はない。 (9) コンクリートの特性と金属覆工体の特性の両方を有
効に利用し、その相乗効果を期待できるとともに、剛性
を自由に選べる。 (10)金属覆工体の形状を自由に選べること、及び金属覆
工体単位でコンクリートを現場打ちすることから、曲線
施工も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるトンネル覆工体の一例の斜視図で
ある。

【図２】トンネル覆工体相互の接合部分の拡大断面図で
ある。

【図３】同上の他の例の断面図である。

【図４】同じく別例の断面図である。

【図５】通常のシールド掘進機を使用して施工する本発
明の工法の一例の概要図である。

【図６】本発明の工法の施工手順を示す拡大断面図であ
る。

【図７】図６の次の作業を示す断面図である。

【図８】図７の次の作業を示す断面図である。

【図９】従来のＥＣＬ工法の施工手順を示す断面図であ
る。

【図１０】図９の次の作業を示す断面図である。

【図１１】図１０の次の作業を示す断面図である。

【図１２】図１１の次の作業を示す断面図である。

【符号の説明】

１金属覆工体２金属枠３金属プレート６継手部７継手部８コンクリート打設口１４コンクリート注出口１６間隙空間２４コンクリート充填部

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【手続補正書】

【提出日】平成４年６月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】そこで、このコンクリート充填部２４内に
コンクリート打設口８を通じてコンクリート２５を打設
する。そして、コンクリート充填部２４内にコンクリー
ト２５が充填され、更にコンクリート注出口１４を通じ
て間隙空間１６にもコンクリートが充填されたところ
で、図８に示すようにコンクリート打設口８からのコン
クリートの圧入を続けながら、金属覆工体１に推進ジャ
ッキ２６の反力を取ってシールド掘進機２０を推進させ
る。この場合、その推進反力は金属覆工体１のみから取
るため、コンクリートが動くようなことはない。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】

【発明の効果】本発明の効果を以下に列挙する。（１）鋼材等による金属枠の内側枠面を鉄板等の金属プ
レートで閉じ外側枠面を開放した金属覆工体を、一種の
埋め殺しする型枠としてコンクリートを打設するため、
従来のＥＣＬ工法のような内型枠の脱型・移動作業及び
鉄筋の組立作業がなく、施工サイクルの大幅な短縮がで
きる。（２）切羽での競合作業を低減して施工作業性を飛躍的
に改善できる。（３）金属覆工体の組立にボルト・ナットによる締結を
必ずしも必要としないので、通常のシールド工法用のシ
ールド掘進機をそのまま、又はそれからボルト・ナット
締結装置やボルト・ナット供給装置等を除いて使用でき
るので、シールド掘進機を特別に製作する必要がなく、
経済的である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村稔東京都千代田区大手町二丁目６番３号新日本製鐵株式会社内 (72)発明者園田徹士東京都港区北青山二丁目５番８号株式会社間組内 (72)発明者鶴岡進東京都港区北青山二丁目５番８号株式会社間組内 (72)発明者名倉浩東京都港区北青山二丁目５番８号株式会社間組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼材等による金属枠の内側枠面を鉄板等の
金属プレートで閉じ外側枠面を開放した金属覆工体を使
用し、該金属覆工体をシールド掘進機のスキンプレート
に添えて該スキンプレートで金属覆工体の外側開放面を
閉じることによりコンクリート充填部を形成し、このコ
ンクリート充填部にコンクリートを打設するとともに、
シールド掘進機を掘進させてコンクリート充填部を開放
し、コンクリートを地山にも圧入することを特徴とする
トンネル覆工工法。
【請求項２】前記金属覆工体に設けられたコンクリート
打設口から前記コンクリート充填部にコンクリートを圧
入することを特徴とする請求項１に記載のトンネル覆工
工法。
【請求項３】隣接する金属覆工体の金属枠の間の間隙に
もコンクリートを打設することを特徴とする請求項１又
は２に記載のトンネル覆工工法。
【請求項４】前記金属覆工体を、コンクリートが所定の
硬化度に達するまでトンネル内から支保することを特徴
とする請求項１ないし３のいずれかに記載のトンネル覆
工工法。
【請求項５】鋼材等による金属枠の内側枠面を鉄板等の
金属プレートで閉じ外側枠面を開放した金属覆工体を連
接し、各金属覆工体の金属枠で囲まれたコンクリート充
填部内から地山に及ぶコンクリート層を形成してなるこ
とを特徴とするトンネル覆工構造。
【請求項６】金属枠の内側枠面を鉄板等の金属プレート
で閉じる一方、外側枠面を開放し、また金属プレートに
コンクリート打設口を設け、覆工体相互のトンネル内外
方向の相対移動を規制して覆工体相互を接合する継手部
を金属枠に設けたことを特徴とするトンネル覆工体。
【請求項７】前記金属枠をＨ形断面又はＩ形断面とした
ことを特徴とする請求項６に記載のトンネル覆工体。
【請求項８】隣接する覆工体の金属枠の間の間隙にコン
クリートを打設するため、金属枠の一部にコンクリート
注出口を設けたことを特徴とする請求項７に記載のトン
ネル覆工体。
【請求項９】金属枠の枠内に鉄筋を配筋したことを特徴
とする請求項６に記載のトンネル覆工体。