トンネル施工法、内型枠、トンネル覆工体、及びトンネル構造
【課題】簡易な構成で、覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させることが可能なトンネル施工法、その施工法に用いる内型枠、その施工により構築されるトンネル覆工体及びトンネル構造を提供する。
【解決手段】トンネル施工方法は、シールド掘削機の後部に設けられた内型枠２８の背面に止水板４５を保持させて、内型枠２８を、内型枠２８の背面と掘削孔の内周面４６との間に隙間２７ができるように設置する内型枠組立工程Ｓ４０と、隙間２７にコンクリート５２を、そのコンクリート５２の打ち継ぎ目が止水板４５に覆われる位置となるように打設するコンクリート打設工程Ｓ５０とを、内型枠２８を掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、隙間２７に打設されたコンクリート５２を止水板４５と一体化させて硬化させ、止水板４５から内型枠２８を離脱させることにより内型枠２８を脱型する脱型工程Ｓ２０と、からなる。
【解決手段】トンネル施工方法は、シールド掘削機の後部に設けられた内型枠２８の背面に止水板４５を保持させて、内型枠２８を、内型枠２８の背面と掘削孔の内周面４６との間に隙間２７ができるように設置する内型枠組立工程Ｓ４０と、隙間２７にコンクリート５２を、そのコンクリート５２の打ち継ぎ目が止水板４５に覆われる位置となるように打設するコンクリート打設工程Ｓ５０とを、内型枠２８を掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、隙間２７に打設されたコンクリート５２を止水板４５と一体化させて硬化させ、止水板４５から内型枠２８を離脱させることにより内型枠２８を脱型する脱型工程Ｓ２０と、からなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面に覆工体を構築するトンネル施工に係り、特に覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から漏水を抑制させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＬ（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｌｉｎｉｎｇ）工法は、シールド掘削機を使用して掘削を行い、掘削機のテール部において、掘削孔の内周面と掘削機の後部に設けられた内型枠との間にコンクリートを打設して覆工体を構築する工法である。
【０００３】
図１１は、ＥＣＬ工法による覆工体の構築工程を示す、掘削機のテール部の拡大断面図である。
図１１に示すように、ＥＣＬ工法では、掘削機が掘進した後にシールドジャッキ２２を収縮させて内型枠２８を設置するスペースを設ける工程Ｓ１００と、そのスペースに内型枠２８を掘削孔の内周面と隙間２７を隔てて既設の内型枠２８に掘進方向に連結させて設置する工程Ｓ２００と、当該隙間２７にコンクリート５２を加圧打設する工程Ｓ３００とを繰り返しながら、覆工体５０を構築していく。
【０００４】
しかしながら、上記のように構築される覆工体を構成するコンクリートは、内型枠２８の設置するタイミングよって打設時期が異なることから、覆工体５０に打ち継ぎ目５４が生じてしまい、打ち継ぎ目５４から漏水が発生することがあった。
【０００５】
そこで、従来より、例えば、特許文献１、２に開示されるように、覆工体の打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させる技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１には、鉄筋が背面から突出するように埋設されたプレキャストコンクリート板を用意し、このプレキャストコンクリート板を掘削孔の内周面と隙間を隔てて設置し、その隙間にコンクリートを打設することにより、プレキャストコンクリート背面から突出する鉄筋を一次覆工体の鉄筋として埋設することで、一次覆工体とプレキャストコンクリート板とを一体化させる覆工体の施工方法が開示されおり、この覆工体の施工にあたり、プレキャストコンクリート板間のトンネル軸方向の接合部と、コンクリートの打ち継ぎ目とがずれるように施工することにより、プレキャストコンクリート板がコンクリートの打ち継ぎ目を内周から覆うような配置で設置されることから、防水効果が高められる旨が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、上記ＥＣＬ工法により、覆工体を地山の安定を確認しながら構築していき、覆工体の内周にシートを設置してシートの内側に二次覆工コンクリートを構築するトンネル施工方法が開示されており、これにより地山から一次覆工体の打ち継ぎ目を通過した地下水をシートにより遮水し、排水溝へと集水させるトンネル覆工体を構築する旨が記載されている。
【特許文献１】特開平５―３８１１７号公報
【特許文献２】特開２００６―２４１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に開示される覆工体の施工では、一次覆工体の内側に、プレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設ける必要があるので、施工コストが嵩むとともに施工期間が長くなる。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面にコンクリートを打設して覆工体を構築するにあたり、簡易な構成で、覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させることが可能なトンネル施工法、その施工法に用いる内型枠、その施工により構築されるトンネル覆工体及びトンネル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、シールド掘削機を掘進させることにより、その掘削したトンネルの内周面に、場所打ちコンクリートによる覆工体を構築するトンネル施工方法であって、
前記シールド掘削機の後部において、背面に止水板を保持させた内型枠を、前記内型枠の背面と前記トンネルの内周面との間に隙間ができるように設置する工程と、前記隙間にコンクリートを、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が前記止水板に覆われる位置となるように打設する工程とを、前記内型枠を前記シールド掘削機の掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、
前記隙間に打設されたコンクリートを前記止水板と一体化させて硬化させ、前記止水板から前記内型枠を離脱させることにより前記内型枠を脱型することを特徴とする（第１の発明）。
【００１１】
本発明のトンネル施工方法によれば、一次覆工体を構成するコンクリートの打ち継ぎ目を覆うように止水板が、一次覆工体の内周面にコンクリートと一体化して設けられるので、打ち継ぎ目からの漏水が抑制される。
また、二次覆工を省略できることから、プレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設けることが不要となり、施工コストが軽減できるとともに、施工期間の短縮化に寄与する。
【００１２】
第２の発明は、シールド掘削機により掘削されたトンネルの内周面に、コンクリートを打設することにより覆工体を構築するための内型枠であって、背面に止水板を着脱可能に保持する保持部を有することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記保持部は、真空吸着により前記止水板を保持することを特徴とする。
本発明のシールド掘削機によれば、簡単な構成で、内型枠を設置する際に、内型枠の背面に止水板を保持させることができ、また、脱型時に止水板を離脱させながら脱型することができる。
【００１４】
第４の発明は、シールド掘削機を掘進することにより、その掘削されたトンネルの内周面を場所打ちコンクリートによって覆工したトンネル覆工体であって、少なくとも前記コンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を、その内周側から覆う止水板が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、トンネル構造であって、第１の発明のトンネル施工方法により構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面にコンクリートを打設して覆工体を構築するにあたり、簡易な構成で、覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させることが可能なトンネル施工法、その施工法に用いる内型枠、その施工により構築されるトンネル覆工体及びトンネル構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０の側面図である。
【００１８】
図１に示すように、シールドマシン１０は、前端に土砂を掘削するためのカッターヘッド１２と、カッターヘッド１２の裏側に掘削土砂を取り込むためのシールドチャンバーと、シールドチャンバー１４内に取り込まれた土砂を、シールドマシン１０の後方へ排土するためのスクリューコンベア１６及び土砂搬出コンベア１８とを備える。
【００１９】
また、シールドマシン１０は、カッターヘッド１２の外周から後方に延長する円筒状のスキンプレート２０と、スキンプレート２０の後端部内側に設置されたシールドジャッキ２２及び妻枠ジャッキ２４とを備える。
【００２０】
スキンプレート２０は、トンネルが構築されるまでの間、地山の崩落を防止するとともに地下土水圧に耐える役割を有する。
【００２１】
シールドジャッキ２２は、スキンプレート２０の内周に沿って複数設けられており、掘進時には既設の内型枠の切羽側端部にジャッキ後端を押し当てて伸長する（詳細は後述）。これにより得られる反力は、シールドマシン１０が、回転するカッターヘッド１２を切羽に押し付け、掘進していくための推進力となる。
【００２２】
妻枠ジャッキ２４は、シールドジャッキ２２よりも外側の位置に複数設けられており、妻枠ジャッキ２４の後端には妻枠リング２６が取り付けられている。
【００２３】
妻枠リング２６は、スキンプレート２０の内周面と内型枠の背面との隙間２７（以下、テールボイド２７という）を塞いだ状態で、妻枠ジャッキ２４の伸縮により前後に移動することが可能であり、テールボイド２７に打設するコンクリートを密閉するとともに加圧するためのものである（詳細は後述）。なお、妻枠リング２６には、コンクリートをテールボイド２７に充填するための充填孔が形成されており、充填孔にはコンクリートポンプからコンクリートを圧送するコンクリート圧送管が接続されている（図示しない）。
【００２４】
また、シールドマシン１０は、カッターヘッド１２の後方に、内型枠２８の脱型、移動、組み立てを行うエレクタ装置３０を備える。エレクタ装置３０は、エレクタ本体３２とガイドレール３４によって構成される。
【００２５】
図２は、エレクタ装置３０のトンネル軸に垂直な方向の断面図である。
図２に示すように、エレクタ本体３２は、例えば、環形状を有し、その内周に設けられる車輪等からなる駆動部３６により、トンネル中央部のトンネル軸方向に延長するように配置されるガイドレール３４に沿って前後に移動可能に支持されている。
【００２６】
エレクタ本体３２の外周には、複数の伸縮ジャッキ３８が、エレクタ本体３２の外周面に対して法線方向に伸縮するように設けられており、その先端は内型枠２８を着脱できるようになっている。
【００２７】
内型枠２８は、その背面が地山と隙間（テールボイド２７、図１参照）を隔てて設置され、その隙間（テールボイド２７）にコンクリートを打設及び硬化させることにより地山の内周面に覆工体を形成するための金属製の型枠である。内型枠２８は、円筒形状のリング４０を周方向に分割（本実施形態では８分割）した湾曲状のピースとなっており、その形状及びサイズによって、例えばＢ型とＫ型との種類がある。
【００２８】
これらＢ型内型枠２８ｂとＫ型内型枠２８ｋは、周方向に交互に組み合わされてリング４０が形成されるようになっている。Ｂ型内型枠２８ｂは、その周方向の端面Ｔｂが内周側に向くように傾斜し、Ｋ型内型枠２８ｋは、その周方向の端面Ｔｋが外周側に向けて、Ｂ型内型枠２８ｂの端面Ｔｂと同じ傾斜角度だけ傾斜している。
【００２９】
図３は、内型枠２８の組み立て・脱型時における伸縮ジャッキの伸縮手順を示す図である。
図３に示すように、内型枠２８をリング状に組み立てる際には、先ず、Ｂ型内型枠２８ｂが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を伸長させてＢ型内型枠２８ｂを定位置に設置し、次いで、Ｋ型内型枠２８ｋが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を伸長させて、Ｋ型内型枠２８ｋを先に設置されたＢ型内型枠２８ｂ間に設置する。すなわち、内型枠２８の端面が上記のように傾斜していることにより、各内型枠２８が密着して組み上げられ、打設されるコンクリートが接続部から流出することのない、堅固なリング４０が形成される。なお、内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間は、ボルト等により連結できるようになっている。
【００３０】
一方、内型枠２８の脱型の際には、組み立てる際の逆の手順で、Ｋ型内型枠２８ｋが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を収縮させてＫ型内型枠２８ｋを脱型し、次いで、Ｂ型内型枠２８ｂが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を収縮させてＢ型内型枠２８ｂを脱型する。
【００３１】
図４は、すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときのエレクタ装置３０の断面図である。
図４に示すように、すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときは、Ｋ型内型枠２８ｋの外側にＢ型内型枠２８ｂの一部が重なるようにしてエレクタ本体３２の中心方向に畳まれる。そして、エレクタ装置３０は、この状態で内型枠２８を搬送する。
【００３２】
図５は、内型枠２８の拡大断面図である。
図５に示すように、内型枠２８は、その背面側に板材４１を着脱可能な吸着パット４２を有している。吸着パット４２には、外部の真空ポンプに繋がるホース４４が接続されており、真空ポンプを作動させることにより吸着パット４２に吸着対象物（後述するように、本実施形態では、止水板４５）を真空吸着し、真空ポンプを停止させることにより吸着対象物を取り外すことができる。
【００３３】
本実施形態に係るトンネル施工方法では、このような内型枠２８をリング状に組み立て、トンネル軸方向に複数連結して使用する。
【００３４】
次に、上記シールドマシン１０を用いた本実施形態に係るトンネル施工方法について説明する。
図６は、本実施形態に係るトンネル施工方法による覆工体の構築の手順を示す図である。なお、本図は、シールドマシン１０の後方のトンネル上部を代表して示しているが、掘削孔の全内周について同様な工程が行われる。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態に係るトンネル施工方法では、掘進工程Ｓ１０と、脱型工程Ｓ２０と、内型枠移動工程Ｓ３０と、内型枠組立工程Ｓ４０と、コンクリート打設工程Ｓ５０とを繰り返すことによりトンネル覆工体を構築していく。
【００３６】
掘進工程Ｓ１０では、上述したように、シールドマシン１０のカッターヘッド１２を切羽に押し付けて回転させるとともに、既設の内型枠２８の切羽側端部にシールドジャッキ２２の後端２２ａを押し当てて伸長することにより、地盤を前方に掘進していく。ここで、掘進する距離は、例えば施工に用いる内型枠２８の幅と同程度になるようにする。
【００３７】
また、掘進時には、シールドジャッキ２２の伸長にともなって、妻枠リング２６の位置が移動しないように妻枠ジャッキ２４の伸長も行う。
【００３８】
掘進の終了後には、シールドジャッキ２２を収縮させて、シールドジャッキ２２の後端２２ａと既設の内型枠２８の切羽側端部２８ａとの間に、新たな内型枠２８を設置するための空間を確保する。
【００３９】
脱型工程Ｓ２０では、エレクタ装置３０により、既設の内型枠２８のうち最後尾の内型枠２８を脱型する。具体的には、エレクタ本体３２を最後尾の内型枠２８付近に移動させて、伸縮ジャッキ３８を伸長してその先端に最後尾の内型枠２８を固定させ、最後尾の内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間を連結するボルト等を撤去する。そして、上述したようにＫ型内型枠２８ｋが固定された伸縮ジャッキ３８を収縮させた後、Ｂ型内型枠２８ｂが固定された伸縮ジャッキ３８を収縮させることにより、最後尾における全周囲の内型枠２８を脱型する。伸縮ジャッキ３８の収縮後には、各内型枠２８の背面に付着したコンクリートをれん棒等を用いて剥がす（ケレン作業）。
【００４０】
内型枠移動工程Ｓ３０では、エレクタ本体３２により脱型工程Ｓ２０で脱型された内型枠２８を、ガイドレール３４上を移動させて前方の新たな設置位置まで搬送する。
内型枠組立工程Ｓ４０では、内型枠２８を定位置に設置する前に、先ず各内型枠２８背面の吸着パット４２に止水板４５を吸着させる。
【００４１】
止水板４５としては、遮水性を有し、フレッシュコンクリートと接触するように設置したときにコンクリートの硬化時にコンクリートと一体化するものであれば、どのようなものでもよい。
【００４２】
止水板４５には、例えば、内型枠２８の背面と同じサイズを有し、その背面と同じ曲率で湾曲に形成されたもの用いる。すなわち、内型枠２８の背面と同形状に形成した止水板４５を内型枠２８の背面に沿うようにして吸着パット４２に吸着させるのである。
【００４３】
なお、止水板４５として、例えば、高強度ビニロン繊維が配合されたセメントボード（株式会社大林組製のスムースボード）やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維が配合されたセメントボード（株式会社クラレ製のパワロンボード）等の柔軟性を有する材料からなるものを用いる場合には、特に湾曲に形成されてなくてもよい。
【００４４】
そして、伸縮ジャッキ３８を伸長させて、背面に止水板４５を吸着させた各内型枠２８を、止水板４５と掘削孔の内周面４６との間に隙間ができるように掘進工程Ｓ１０で確保した空間に設置する。
【００４５】
この際、上述したようにＢ型内型枠２８ｂが固定された伸縮ジャッキ３８を伸長させた後、Ｋ型内型枠２８ｋが固定された伸縮ジャッキ３８を伸長させて、内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間をボルト等で連結する。これにより、既設の内型枠２８の前方に新たな内型枠２８が設置される。そして、新たな内型枠２８の設置が完了した後、伸縮ジャッキ３８の先端と内型枠２８との固定を解除し、伸縮ジャッキ３８を収縮させる。伸縮ジャッキ３８を収縮したエレクタは、最後尾の内型枠２８付近に移動させて次の脱型工程Ｓ２０に備える。
【００４６】
なお、吸着パット４２による止水板４５の吸着は、後述のコンクリート打設工程Ｓ５０でコンクリートの打設により流されないように、コンクリートの打設完了まで継続させることが好ましい。
【００４７】
コンクリート打設工程Ｓ５０では、コンクリートポンプからコンクリート圧送管を介してテールボイド２７にコンクリートを打設し、この打設にともなって妻枠ジャッキ２４を徐々に収縮させる。その際、コンクリートが地山に密着するように、妻枠ジャッキ２４によって妻枠リング２６を介して、コンクリートを加圧させながら収縮させることが好ましい。これにより、テールボイド２７に打設されるコンクリートを密実化することができる。
【００４８】
また、テールボイド２７へのコンクリートの打設は、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が、内型枠２８背面に吸着された止水板４５に覆われる位置となるように行う。すなわち、止水板４５のトンネル軸方向の端辺４５ａと、コンクリートの打設の終了面となる妻枠リング２６の後面２６ａとの位置がずれるようにする。なお、コンクリート打設後には、内型枠２８の背面の吸着パット４２による止水板４５の吸着を解除する。これにより、脱型工程Ｓ２０での内型枠２８の脱型を円滑に行うことできる。
【００４９】
このように、掘進工程Ｓ１０、脱型工程Ｓ２０、内型枠移動工程Ｓ３０、内型枠組立工程Ｓ４０、コンクリート打設工程Ｓ５０を繰り返し実施することにより、順次テールボイド２７に打設されたコンクリートが、止水板４５と一体化して硬化していき、掘削孔の内周に覆工体５０が構築される。
【００５０】
なお、本実施形態に係るトンネルの施工方法は、主に、比較的堅固で掘削後に掘削孔が自立するような地山に覆工体を構築する場合に適用される。したがって、覆工体には鉄筋を配筋する必要はない。
【００５１】
また、本実施形態に係るトンネルの施工方法では、内型枠２８により組み立てられるリング４０をトンネル軸方向に複数連結し、最後尾の内型枠２８を脱型して最前部に設置しながら上記の工程を繰り返す。ここで、その脱型位置のコンクリートは、最後尾に配置された内型枠２８が脱型される時には硬化している必要がある。そのため、内型枠２８で構成されるリング４０の連結数は、コンクリートの養生時間が充分に確保できるように考慮して設定する。
【００５２】
また、シールドジャッキ２２によるシールドマシン１０を掘進させるための推進力の反力は、設置された内型枠２８の背面と打設されたコンクリートとの摩擦で受けることになるので、内型枠２８で構成されるリング４０の連結数は、当該摩擦力がマシンを掘進させるために必要な推進力よりも大きくなるように設定する。
【００５３】
以上説明したように本実形態に係るトンネル施工方法によれば、シールド掘削機の後部に設けられた内型枠２８の背面に止水板４５を保持させて、内型枠２８を、内型枠２８の背面と掘削孔の内周面４６との間に隙間２７ができるように設置する内型枠組立工程Ｓ４０と、隙間２７にコンクリート５２を、そのコンクリート５２の打ち継ぎ目が止水板４５に覆われる位置となるように打設するコンクリート打設工程Ｓ５０とを、内型枠２８を掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、隙間２７に打設されたコンクリート５２を止水板４５と一体化させて硬化させ、止水板４５から内型枠２８を離脱させることにより内型枠２８を脱型する脱型工程Ｓ２０と、からなることにより、止水板４５が、覆工体を構成するコンクリートの打ち継ぎ目を覆うように、覆工体の内周面４６にコンクリートと一体化して設けられるので、打ち継ぎ目からの漏水が抑制される。
【００５４】
また、二次覆工を省略できることから、上述の特許文献１，２に記載されるようなプレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設けることが不要となり、施工コストが軽減できるとともに施工期間の短縮化に寄与する。
【００５５】
また、トンネル内周全体が止水板４５により覆われることになるので美観にも優れ、トンネル内の内装も同時に完了することができる。
【００５６】
なお、本実施形態によれば、止水板４５として、内型枠２８の背面と同じサイズに形成したもの用いるとしたが、これに限らず、内型枠２８の背面の幅よりも短く形成したサイズのものを用いてもよい。つまり、少なくともコンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を止水板４５によって覆うことができればよい。
【００５７】
また、幅を短く形成した止水板４５を用いる場合には、コンクリート打設工程Ｓ５０における、コンクリートをテールボイド２７に打設するルートを変更してもよい。すなわち、上記のように妻枠リング２６に形成された充填孔を介してコンクリートを打設するに限らず、内型枠組立工程Ｓ４０で内型枠２８の背面の吸着パット４２に止水板４５を吸着させたときに、内型枠２８の背面のうち止水板４５により覆われない領域に、内型枠２８の内背面を貫通する充填孔を予め形成しておき、コンクリート圧送管を当該内型枠２８の充填孔に接続することにより、内型枠２８の充填孔を介してコンクリートを打設してもよい。
【００５８】
また、本実施形態によれば、覆工体の内周面に連続的に止水板４５が設けられることになるが、これに限らず、施工経路に予め帯水層や水脈等の存在位置が分かっている場合には、その位置に相当する部分にのみ止水板４５を保持させて施工するとしてもよい。これにより、止水板４５の材料コストや施工の手間を軽減することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０のエレクタ装置３０及び内型枠２８の構成を、以下のようにしてもよい。
【００６０】
図７は、内型枠２８の一部がエレクタ本体３２上でトンネル軸方向に移動可能なエレクタ装置３００を示す側面図である。
図７に示すように、エレクタ本体３２は、ガイドレール３４上をトンネル軸方向に移動するメインフレーム３２ａと、メインフレーム３２ａ内をトンネル軸方向に移動するサブフレーム３２ｂとからなる。
メインフレーム３２ａは、ガイドレール３４の周囲を取り囲むように設置され、ガイドレール３４上をトンネル軸方向に移動できるようになっている。また、サブフレーム３２ｂは、メインフレーム３２ａの両側方に設置され、メインフレーム３２ａ内をトンネル軸方向に移動できるようになっている。
【００６１】
図８は、図７に示すメインフレーム３２ａのＡ−Ａ断面図である。
図８に示すように、メインフレーム３２ａには、上下方向の内型枠２８を組立・脱型するための鉛直方向に伸縮する伸縮ジャッキ３８０ａが左右に複数設置されており、その先端を上下に配置する内型枠２８と固定し、伸縮ジャッキ３８０ａを伸縮させることにより、上下方向の内型枠２８を組立・脱型できるようになっている。
【００６２】
また、メインフレーム３２ａには、斜め方向の内型枠２８を組立・脱型するための伸縮ジャッキ３８０ｂが複数設置されており、内型枠２８はこれら伸縮ジャッキ３８０ｂの先端との固定できるようになっている。なお、これら伸縮ジャッキ３８０ｂとメインフレーム３２ａとの連結部分Ｊ１は、伸縮ジャッキ３８０ｂが当該連結部分を支点として回動可能に支承されている。
【００６３】
また、斜め方向の内型枠２８の組立・脱型用として、これら伸縮ジャッキ３８０ｂとともに、エレクタ本体から延長してその先端が内型枠２８と固定されるリンク３８２が設置されている。なお、リンク３８２とエレクタ本体との連結部分Ｊ２は、リンク３８２が当該連結部分を支点として回動可能に支承されている。
【００６４】
このように、斜め方向の内型枠２８は、複数の伸縮ジャッキ３８０ｂとリンク３８２とにより固定されることから、当該伸縮ジャッキ３８０ｂを伸縮させることにより、斜め方向の内型枠２８を所定の位置に安定させて設置できるようになっている。
【００６５】
図９は、図７に示すサブフレーム３２ｂのＢ−Ｂ断面図である。
図９に示すように、サブフレーム３２ｂは、水平方向に伸縮する伸縮ジャッキ３８０ｃが複数設置されており、その先端を水平方向に配置される内型枠２８と固定しジャッキを伸縮させることにより、水平方向に配置される内型枠２８を組立・脱型できるようになっている。
【００６６】
図１０は、エレクタ装置３００を用いた内型枠２８の組み立て・脱型の手順を示し、同図（ａ）はメインフレーム３２ａによる内型枠２８の組立脱型の図、同図（ｂ）はサブフレーム３２ｂによる内型枠２８の組立脱型の図である。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、組み立ての際には、先ずメインフレーム３２ａを所定の位置に移動させて、上下の内型枠２８、斜め方向の内型枠２８の順で、伸縮ジャッキ３８０ａ及び伸縮ジャッキ３８０ｂを伸長させて各内型枠２８を定位置に組み立てる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、サブフレーム３２ｂをメインフレーム３２ａと同位置に移動させ、伸縮ジャッキ３８０ｃを伸長させて、水平方向の内型枠２８を、既に組み立てられた斜め方向の内型枠２８間に挿入する。その後、ボルト等により内型枠２８間を連結し、内型枠２８を伸縮ジャッキ３８０ａ〜３８０ｃの先端から取り外すことにより、内型枠２８の組み立てが完了する。
【００６８】
一方、脱型の際には、組み立ての逆の手順を行う。すなわち、メインフレーム３２ａ及びサブフレーム３２ｂを脱型する内型枠２８の位置に移動させ、各伸縮ジャッキ３８０ａ〜３８０ｃの先端に内型枠２８を取り付け、内型枠２８間の連結解除を行う。そして、先ず、伸縮ジャッキ３８０ｃを伸縮させて水平方向の内型枠２８を脱型し、脱型後にはサブフレーム３２ｂをトンネル軸方向に移動させる。次いで、伸縮ジャッキ３８０ｂを伸縮させて斜め方向の内型枠２８、伸縮ジャッキ３８０ａを伸縮させて上下の内型枠２８の順で脱型することにより脱型が完了する。
【００６９】
なお、エレクタ装置によって組立・脱型される内型枠２８も同様に、その背面に上記説明した吸着パットが備えられており、組み立ての際には止水板をその吸着パットに吸着させて組み立て、脱型の際には止水板を離脱しながら脱型する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０の側面図である。
【図２】エレクタ装置３０のトンネル軸に垂直な方向の断面図である。
【図３】内型枠２８の組み立て・脱型時における伸縮ジャッキの伸縮手順を示す図である。
【図４】すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときのエレクタ装置３０の断面図である。
【図５】内型枠２８の拡大断面図である。
【図６】本実施形態に係るトンネル施工方法による覆工体の構築の手順を示す図である。
【図７】内型枠２８の一部がエレクタ本体３２上でトンネル軸方向に移動可能なエレクタ装置３００を示す側面図である。
【図８】図７に示すメインフレーム３２ａのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７に示すサブフレーム３２ｂのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】エレクタ装置３００を用いた内型枠２８の組み立て・脱型の手順を示し、同図（ａ）はメインフレーム３２ａによる内型枠２８の組立脱型の図、同図（ｂ）はサブフレーム３２ｂによる内型枠２８の組立脱型の図である。
【図１１】ＥＣＬ工法による覆工体の構築工程を示す、掘削機のテール部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ シールドマシン １２ カッターヘッド
１４ シールドチャンバー １６ スクリューコンベア
１８ 土砂搬出コンベア ２０ スキンプレート
２２ シールドジャッキ ２４ 妻枠ジャッキ
２６ 妻枠リング ２７ 隙間（テールボイド）
２８ 内型枠 ２８ｂ Ｂ型内型枠
２８ｋ Ｋ型内型枠 ３０ エレクタ装置
３２ エレクタ本体 ３２ａ メインフレーム
３２ｂ サブフレーム ３４ ガイドレール
３６ 駆動部 ３８ 伸縮ジャッキ
４０ リング ４１ 板材
４２ 吸着パット ４４ ホース
４５ 止水板 ５０ 覆工体
５２ コンクリート ５４ 打ち継ぎ目
３００ エレクタ装置 ３８０ａ,３８０ｂ,３８０ｃ 伸縮ジャッキ
３８２ リンク Ｓ１０ 掘進工程
Ｓ２０ 脱型工程 Ｓ３０ 内型枠移動工程
Ｓ４０ 内型枠組立工程 Ｓ５０ コンクリート打設工程
Ｔｂ，Ｔｋ 端面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面に覆工体を構築するトンネル施工に係り、特に覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から漏水を抑制させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＬ（Ｅｘｔｒｕｄｅｄ Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｌｉｎｉｎｇ）工法は、シールド掘削機を使用して掘削を行い、掘削機のテール部において、掘削孔の内周面と掘削機の後部に設けられた内型枠との間にコンクリートを打設して覆工体を構築する工法である。
【０００３】
図１１は、ＥＣＬ工法による覆工体の構築工程を示す、掘削機のテール部の拡大断面図である。
図１１に示すように、ＥＣＬ工法では、掘削機が掘進した後にシールドジャッキ２２を収縮させて内型枠２８を設置するスペースを設ける工程Ｓ１００と、そのスペースに内型枠２８を掘削孔の内周面と隙間２７を隔てて既設の内型枠２８に掘進方向に連結させて設置する工程Ｓ２００と、当該隙間２７にコンクリート５２を加圧打設する工程Ｓ３００とを繰り返しながら、覆工体５０を構築していく。
【０００４】
しかしながら、上記のように構築される覆工体を構成するコンクリートは、内型枠２８の設置するタイミングよって打設時期が異なることから、覆工体５０に打ち継ぎ目５４が生じてしまい、打ち継ぎ目５４から漏水が発生することがあった。
【０００５】
そこで、従来より、例えば、特許文献１、２に開示されるように、覆工体の打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させる技術が提案されている。
【０００６】
特許文献１には、鉄筋が背面から突出するように埋設されたプレキャストコンクリート板を用意し、このプレキャストコンクリート板を掘削孔の内周面と隙間を隔てて設置し、その隙間にコンクリートを打設することにより、プレキャストコンクリート背面から突出する鉄筋を一次覆工体の鉄筋として埋設することで、一次覆工体とプレキャストコンクリート板とを一体化させる覆工体の施工方法が開示されおり、この覆工体の施工にあたり、プレキャストコンクリート板間のトンネル軸方向の接合部と、コンクリートの打ち継ぎ目とがずれるように施工することにより、プレキャストコンクリート板がコンクリートの打ち継ぎ目を内周から覆うような配置で設置されることから、防水効果が高められる旨が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、上記ＥＣＬ工法により、覆工体を地山の安定を確認しながら構築していき、覆工体の内周にシートを設置してシートの内側に二次覆工コンクリートを構築するトンネル施工方法が開示されており、これにより地山から一次覆工体の打ち継ぎ目を通過した地下水をシートにより遮水し、排水溝へと集水させるトンネル覆工体を構築する旨が記載されている。
【特許文献１】特開平５―３８１１７号公報
【特許文献２】特開２００６―２４１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１、２に開示される覆工体の施工では、一次覆工体の内側に、プレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設ける必要があるので、施工コストが嵩むとともに施工期間が長くなる。
【０００９】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面にコンクリートを打設して覆工体を構築するにあたり、簡易な構成で、覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させることが可能なトンネル施工法、その施工法に用いる内型枠、その施工により構築されるトンネル覆工体及びトンネル構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、本発明は、シールド掘削機を掘進させることにより、その掘削したトンネルの内周面に、場所打ちコンクリートによる覆工体を構築するトンネル施工方法であって、
前記シールド掘削機の後部において、背面に止水板を保持させた内型枠を、前記内型枠の背面と前記トンネルの内周面との間に隙間ができるように設置する工程と、前記隙間にコンクリートを、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が前記止水板に覆われる位置となるように打設する工程とを、前記内型枠を前記シールド掘削機の掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、
前記隙間に打設されたコンクリートを前記止水板と一体化させて硬化させ、前記止水板から前記内型枠を離脱させることにより前記内型枠を脱型することを特徴とする（第１の発明）。
【００１１】
本発明のトンネル施工方法によれば、一次覆工体を構成するコンクリートの打ち継ぎ目を覆うように止水板が、一次覆工体の内周面にコンクリートと一体化して設けられるので、打ち継ぎ目からの漏水が抑制される。
また、二次覆工を省略できることから、プレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設けることが不要となり、施工コストが軽減できるとともに、施工期間の短縮化に寄与する。
【００１２】
第２の発明は、シールド掘削機により掘削されたトンネルの内周面に、コンクリートを打設することにより覆工体を構築するための内型枠であって、背面に止水板を着脱可能に保持する保持部を有することを特徴とする。
【００１３】
第３の発明は、第２の発明において、前記保持部は、真空吸着により前記止水板を保持することを特徴とする。
本発明のシールド掘削機によれば、簡単な構成で、内型枠を設置する際に、内型枠の背面に止水板を保持させることができ、また、脱型時に止水板を離脱させながら脱型することができる。
【００１４】
第４の発明は、シールド掘削機を掘進することにより、その掘削されたトンネルの内周面を場所打ちコンクリートによって覆工したトンネル覆工体であって、少なくとも前記コンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を、その内周側から覆う止水板が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
第５の発明は、トンネル構造であって、第１の発明のトンネル施工方法により構築されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シールド掘削機を使用して掘削した掘削孔の内周面にコンクリートを打設して覆工体を構築するにあたり、簡易な構成で、覆工体のコンクリートの打ち継ぎ目から生じる漏水を抑制させることが可能なトンネル施工法、その施工法に用いる内型枠、その施工により構築されるトンネル覆工体及びトンネル構造を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０の側面図である。
【００１８】
図１に示すように、シールドマシン１０は、前端に土砂を掘削するためのカッターヘッド１２と、カッターヘッド１２の裏側に掘削土砂を取り込むためのシールドチャンバーと、シールドチャンバー１４内に取り込まれた土砂を、シールドマシン１０の後方へ排土するためのスクリューコンベア１６及び土砂搬出コンベア１８とを備える。
【００１９】
また、シールドマシン１０は、カッターヘッド１２の外周から後方に延長する円筒状のスキンプレート２０と、スキンプレート２０の後端部内側に設置されたシールドジャッキ２２及び妻枠ジャッキ２４とを備える。
【００２０】
スキンプレート２０は、トンネルが構築されるまでの間、地山の崩落を防止するとともに地下土水圧に耐える役割を有する。
【００２１】
シールドジャッキ２２は、スキンプレート２０の内周に沿って複数設けられており、掘進時には既設の内型枠の切羽側端部にジャッキ後端を押し当てて伸長する（詳細は後述）。これにより得られる反力は、シールドマシン１０が、回転するカッターヘッド１２を切羽に押し付け、掘進していくための推進力となる。
【００２２】
妻枠ジャッキ２４は、シールドジャッキ２２よりも外側の位置に複数設けられており、妻枠ジャッキ２４の後端には妻枠リング２６が取り付けられている。
【００２３】
妻枠リング２６は、スキンプレート２０の内周面と内型枠の背面との隙間２７（以下、テールボイド２７という）を塞いだ状態で、妻枠ジャッキ２４の伸縮により前後に移動することが可能であり、テールボイド２７に打設するコンクリートを密閉するとともに加圧するためのものである（詳細は後述）。なお、妻枠リング２６には、コンクリートをテールボイド２７に充填するための充填孔が形成されており、充填孔にはコンクリートポンプからコンクリートを圧送するコンクリート圧送管が接続されている（図示しない）。
【００２４】
また、シールドマシン１０は、カッターヘッド１２の後方に、内型枠２８の脱型、移動、組み立てを行うエレクタ装置３０を備える。エレクタ装置３０は、エレクタ本体３２とガイドレール３４によって構成される。
【００２５】
図２は、エレクタ装置３０のトンネル軸に垂直な方向の断面図である。
図２に示すように、エレクタ本体３２は、例えば、環形状を有し、その内周に設けられる車輪等からなる駆動部３６により、トンネル中央部のトンネル軸方向に延長するように配置されるガイドレール３４に沿って前後に移動可能に支持されている。
【００２６】
エレクタ本体３２の外周には、複数の伸縮ジャッキ３８が、エレクタ本体３２の外周面に対して法線方向に伸縮するように設けられており、その先端は内型枠２８を着脱できるようになっている。
【００２７】
内型枠２８は、その背面が地山と隙間（テールボイド２７、図１参照）を隔てて設置され、その隙間（テールボイド２７）にコンクリートを打設及び硬化させることにより地山の内周面に覆工体を形成するための金属製の型枠である。内型枠２８は、円筒形状のリング４０を周方向に分割（本実施形態では８分割）した湾曲状のピースとなっており、その形状及びサイズによって、例えばＢ型とＫ型との種類がある。
【００２８】
これらＢ型内型枠２８ｂとＫ型内型枠２８ｋは、周方向に交互に組み合わされてリング４０が形成されるようになっている。Ｂ型内型枠２８ｂは、その周方向の端面Ｔｂが内周側に向くように傾斜し、Ｋ型内型枠２８ｋは、その周方向の端面Ｔｋが外周側に向けて、Ｂ型内型枠２８ｂの端面Ｔｂと同じ傾斜角度だけ傾斜している。
【００２９】
図３は、内型枠２８の組み立て・脱型時における伸縮ジャッキの伸縮手順を示す図である。
図３に示すように、内型枠２８をリング状に組み立てる際には、先ず、Ｂ型内型枠２８ｂが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を伸長させてＢ型内型枠２８ｂを定位置に設置し、次いで、Ｋ型内型枠２８ｋが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を伸長させて、Ｋ型内型枠２８ｋを先に設置されたＢ型内型枠２８ｂ間に設置する。すなわち、内型枠２８の端面が上記のように傾斜していることにより、各内型枠２８が密着して組み上げられ、打設されるコンクリートが接続部から流出することのない、堅固なリング４０が形成される。なお、内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間は、ボルト等により連結できるようになっている。
【００３０】
一方、内型枠２８の脱型の際には、組み立てる際の逆の手順で、Ｋ型内型枠２８ｋが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を収縮させてＫ型内型枠２８ｋを脱型し、次いで、Ｂ型内型枠２８ｂが取り付けられた伸縮ジャッキ３８を収縮させてＢ型内型枠２８ｂを脱型する。
【００３１】
図４は、すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときのエレクタ装置３０の断面図である。
図４に示すように、すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときは、Ｋ型内型枠２８ｋの外側にＢ型内型枠２８ｂの一部が重なるようにしてエレクタ本体３２の中心方向に畳まれる。そして、エレクタ装置３０は、この状態で内型枠２８を搬送する。
【００３２】
図５は、内型枠２８の拡大断面図である。
図５に示すように、内型枠２８は、その背面側に板材４１を着脱可能な吸着パット４２を有している。吸着パット４２には、外部の真空ポンプに繋がるホース４４が接続されており、真空ポンプを作動させることにより吸着パット４２に吸着対象物（後述するように、本実施形態では、止水板４５）を真空吸着し、真空ポンプを停止させることにより吸着対象物を取り外すことができる。
【００３３】
本実施形態に係るトンネル施工方法では、このような内型枠２８をリング状に組み立て、トンネル軸方向に複数連結して使用する。
【００３４】
次に、上記シールドマシン１０を用いた本実施形態に係るトンネル施工方法について説明する。
図６は、本実施形態に係るトンネル施工方法による覆工体の構築の手順を示す図である。なお、本図は、シールドマシン１０の後方のトンネル上部を代表して示しているが、掘削孔の全内周について同様な工程が行われる。
【００３５】
図６に示すように、本実施形態に係るトンネル施工方法では、掘進工程Ｓ１０と、脱型工程Ｓ２０と、内型枠移動工程Ｓ３０と、内型枠組立工程Ｓ４０と、コンクリート打設工程Ｓ５０とを繰り返すことによりトンネル覆工体を構築していく。
【００３６】
掘進工程Ｓ１０では、上述したように、シールドマシン１０のカッターヘッド１２を切羽に押し付けて回転させるとともに、既設の内型枠２８の切羽側端部にシールドジャッキ２２の後端２２ａを押し当てて伸長することにより、地盤を前方に掘進していく。ここで、掘進する距離は、例えば施工に用いる内型枠２８の幅と同程度になるようにする。
【００３７】
また、掘進時には、シールドジャッキ２２の伸長にともなって、妻枠リング２６の位置が移動しないように妻枠ジャッキ２４の伸長も行う。
【００３８】
掘進の終了後には、シールドジャッキ２２を収縮させて、シールドジャッキ２２の後端２２ａと既設の内型枠２８の切羽側端部２８ａとの間に、新たな内型枠２８を設置するための空間を確保する。
【００３９】
脱型工程Ｓ２０では、エレクタ装置３０により、既設の内型枠２８のうち最後尾の内型枠２８を脱型する。具体的には、エレクタ本体３２を最後尾の内型枠２８付近に移動させて、伸縮ジャッキ３８を伸長してその先端に最後尾の内型枠２８を固定させ、最後尾の内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間を連結するボルト等を撤去する。そして、上述したようにＫ型内型枠２８ｋが固定された伸縮ジャッキ３８を収縮させた後、Ｂ型内型枠２８ｂが固定された伸縮ジャッキ３８を収縮させることにより、最後尾における全周囲の内型枠２８を脱型する。伸縮ジャッキ３８の収縮後には、各内型枠２８の背面に付着したコンクリートをれん棒等を用いて剥がす（ケレン作業）。
【００４０】
内型枠移動工程Ｓ３０では、エレクタ本体３２により脱型工程Ｓ２０で脱型された内型枠２８を、ガイドレール３４上を移動させて前方の新たな設置位置まで搬送する。
内型枠組立工程Ｓ４０では、内型枠２８を定位置に設置する前に、先ず各内型枠２８背面の吸着パット４２に止水板４５を吸着させる。
【００４１】
止水板４５としては、遮水性を有し、フレッシュコンクリートと接触するように設置したときにコンクリートの硬化時にコンクリートと一体化するものであれば、どのようなものでもよい。
【００４２】
止水板４５には、例えば、内型枠２８の背面と同じサイズを有し、その背面と同じ曲率で湾曲に形成されたもの用いる。すなわち、内型枠２８の背面と同形状に形成した止水板４５を内型枠２８の背面に沿うようにして吸着パット４２に吸着させるのである。
【００４３】
なお、止水板４５として、例えば、高強度ビニロン繊維が配合されたセメントボード（株式会社大林組製のスムースボード）やＰＶＡ（ポリビニルアルコール）繊維が配合されたセメントボード（株式会社クラレ製のパワロンボード）等の柔軟性を有する材料からなるものを用いる場合には、特に湾曲に形成されてなくてもよい。
【００４４】
そして、伸縮ジャッキ３８を伸長させて、背面に止水板４５を吸着させた各内型枠２８を、止水板４５と掘削孔の内周面４６との間に隙間ができるように掘進工程Ｓ１０で確保した空間に設置する。
【００４５】
この際、上述したようにＢ型内型枠２８ｂが固定された伸縮ジャッキ３８を伸長させた後、Ｋ型内型枠２８ｋが固定された伸縮ジャッキ３８を伸長させて、内型枠２８の周方向及びトンネル軸方向のピース間をボルト等で連結する。これにより、既設の内型枠２８の前方に新たな内型枠２８が設置される。そして、新たな内型枠２８の設置が完了した後、伸縮ジャッキ３８の先端と内型枠２８との固定を解除し、伸縮ジャッキ３８を収縮させる。伸縮ジャッキ３８を収縮したエレクタは、最後尾の内型枠２８付近に移動させて次の脱型工程Ｓ２０に備える。
【００４６】
なお、吸着パット４２による止水板４５の吸着は、後述のコンクリート打設工程Ｓ５０でコンクリートの打設により流されないように、コンクリートの打設完了まで継続させることが好ましい。
【００４７】
コンクリート打設工程Ｓ５０では、コンクリートポンプからコンクリート圧送管を介してテールボイド２７にコンクリートを打設し、この打設にともなって妻枠ジャッキ２４を徐々に収縮させる。その際、コンクリートが地山に密着するように、妻枠ジャッキ２４によって妻枠リング２６を介して、コンクリートを加圧させながら収縮させることが好ましい。これにより、テールボイド２７に打設されるコンクリートを密実化することができる。
【００４８】
また、テールボイド２７へのコンクリートの打設は、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が、内型枠２８背面に吸着された止水板４５に覆われる位置となるように行う。すなわち、止水板４５のトンネル軸方向の端辺４５ａと、コンクリートの打設の終了面となる妻枠リング２６の後面２６ａとの位置がずれるようにする。なお、コンクリート打設後には、内型枠２８の背面の吸着パット４２による止水板４５の吸着を解除する。これにより、脱型工程Ｓ２０での内型枠２８の脱型を円滑に行うことできる。
【００４９】
このように、掘進工程Ｓ１０、脱型工程Ｓ２０、内型枠移動工程Ｓ３０、内型枠組立工程Ｓ４０、コンクリート打設工程Ｓ５０を繰り返し実施することにより、順次テールボイド２７に打設されたコンクリートが、止水板４５と一体化して硬化していき、掘削孔の内周に覆工体５０が構築される。
【００５０】
なお、本実施形態に係るトンネルの施工方法は、主に、比較的堅固で掘削後に掘削孔が自立するような地山に覆工体を構築する場合に適用される。したがって、覆工体には鉄筋を配筋する必要はない。
【００５１】
また、本実施形態に係るトンネルの施工方法では、内型枠２８により組み立てられるリング４０をトンネル軸方向に複数連結し、最後尾の内型枠２８を脱型して最前部に設置しながら上記の工程を繰り返す。ここで、その脱型位置のコンクリートは、最後尾に配置された内型枠２８が脱型される時には硬化している必要がある。そのため、内型枠２８で構成されるリング４０の連結数は、コンクリートの養生時間が充分に確保できるように考慮して設定する。
【００５２】
また、シールドジャッキ２２によるシールドマシン１０を掘進させるための推進力の反力は、設置された内型枠２８の背面と打設されたコンクリートとの摩擦で受けることになるので、内型枠２８で構成されるリング４０の連結数は、当該摩擦力がマシンを掘進させるために必要な推進力よりも大きくなるように設定する。
【００５３】
以上説明したように本実形態に係るトンネル施工方法によれば、シールド掘削機の後部に設けられた内型枠２８の背面に止水板４５を保持させて、内型枠２８を、内型枠２８の背面と掘削孔の内周面４６との間に隙間２７ができるように設置する内型枠組立工程Ｓ４０と、隙間２７にコンクリート５２を、そのコンクリート５２の打ち継ぎ目が止水板４５に覆われる位置となるように打設するコンクリート打設工程Ｓ５０とを、内型枠２８を掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、隙間２７に打設されたコンクリート５２を止水板４５と一体化させて硬化させ、止水板４５から内型枠２８を離脱させることにより内型枠２８を脱型する脱型工程Ｓ２０と、からなることにより、止水板４５が、覆工体を構成するコンクリートの打ち継ぎ目を覆うように、覆工体の内周面４６にコンクリートと一体化して設けられるので、打ち継ぎ目からの漏水が抑制される。
【００５４】
また、二次覆工を省略できることから、上述の特許文献１，２に記載されるようなプレキャストコンクリートや二次覆工コンクリートを設けることが不要となり、施工コストが軽減できるとともに施工期間の短縮化に寄与する。
【００５５】
また、トンネル内周全体が止水板４５により覆われることになるので美観にも優れ、トンネル内の内装も同時に完了することができる。
【００５６】
なお、本実施形態によれば、止水板４５として、内型枠２８の背面と同じサイズに形成したもの用いるとしたが、これに限らず、内型枠２８の背面の幅よりも短く形成したサイズのものを用いてもよい。つまり、少なくともコンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を止水板４５によって覆うことができればよい。
【００５７】
また、幅を短く形成した止水板４５を用いる場合には、コンクリート打設工程Ｓ５０における、コンクリートをテールボイド２７に打設するルートを変更してもよい。すなわち、上記のように妻枠リング２６に形成された充填孔を介してコンクリートを打設するに限らず、内型枠組立工程Ｓ４０で内型枠２８の背面の吸着パット４２に止水板４５を吸着させたときに、内型枠２８の背面のうち止水板４５により覆われない領域に、内型枠２８の内背面を貫通する充填孔を予め形成しておき、コンクリート圧送管を当該内型枠２８の充填孔に接続することにより、内型枠２８の充填孔を介してコンクリートを打設してもよい。
【００５８】
また、本実施形態によれば、覆工体の内周面に連続的に止水板４５が設けられることになるが、これに限らず、施工経路に予め帯水層や水脈等の存在位置が分かっている場合には、その位置に相当する部分にのみ止水板４５を保持させて施工するとしてもよい。これにより、止水板４５の材料コストや施工の手間を軽減することができる。
【００５９】
また、本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０のエレクタ装置３０及び内型枠２８の構成を、以下のようにしてもよい。
【００６０】
図７は、内型枠２８の一部がエレクタ本体３２上でトンネル軸方向に移動可能なエレクタ装置３００を示す側面図である。
図７に示すように、エレクタ本体３２は、ガイドレール３４上をトンネル軸方向に移動するメインフレーム３２ａと、メインフレーム３２ａ内をトンネル軸方向に移動するサブフレーム３２ｂとからなる。
メインフレーム３２ａは、ガイドレール３４の周囲を取り囲むように設置され、ガイドレール３４上をトンネル軸方向に移動できるようになっている。また、サブフレーム３２ｂは、メインフレーム３２ａの両側方に設置され、メインフレーム３２ａ内をトンネル軸方向に移動できるようになっている。
【００６１】
図８は、図７に示すメインフレーム３２ａのＡ−Ａ断面図である。
図８に示すように、メインフレーム３２ａには、上下方向の内型枠２８を組立・脱型するための鉛直方向に伸縮する伸縮ジャッキ３８０ａが左右に複数設置されており、その先端を上下に配置する内型枠２８と固定し、伸縮ジャッキ３８０ａを伸縮させることにより、上下方向の内型枠２８を組立・脱型できるようになっている。
【００６２】
また、メインフレーム３２ａには、斜め方向の内型枠２８を組立・脱型するための伸縮ジャッキ３８０ｂが複数設置されており、内型枠２８はこれら伸縮ジャッキ３８０ｂの先端との固定できるようになっている。なお、これら伸縮ジャッキ３８０ｂとメインフレーム３２ａとの連結部分Ｊ１は、伸縮ジャッキ３８０ｂが当該連結部分を支点として回動可能に支承されている。
【００６３】
また、斜め方向の内型枠２８の組立・脱型用として、これら伸縮ジャッキ３８０ｂとともに、エレクタ本体から延長してその先端が内型枠２８と固定されるリンク３８２が設置されている。なお、リンク３８２とエレクタ本体との連結部分Ｊ２は、リンク３８２が当該連結部分を支点として回動可能に支承されている。
【００６４】
このように、斜め方向の内型枠２８は、複数の伸縮ジャッキ３８０ｂとリンク３８２とにより固定されることから、当該伸縮ジャッキ３８０ｂを伸縮させることにより、斜め方向の内型枠２８を所定の位置に安定させて設置できるようになっている。
【００６５】
図９は、図７に示すサブフレーム３２ｂのＢ−Ｂ断面図である。
図９に示すように、サブフレーム３２ｂは、水平方向に伸縮する伸縮ジャッキ３８０ｃが複数設置されており、その先端を水平方向に配置される内型枠２８と固定しジャッキを伸縮させることにより、水平方向に配置される内型枠２８を組立・脱型できるようになっている。
【００６６】
図１０は、エレクタ装置３００を用いた内型枠２８の組み立て・脱型の手順を示し、同図（ａ）はメインフレーム３２ａによる内型枠２８の組立脱型の図、同図（ｂ）はサブフレーム３２ｂによる内型枠２８の組立脱型の図である。
【００６７】
図１０（ａ）に示すように、組み立ての際には、先ずメインフレーム３２ａを所定の位置に移動させて、上下の内型枠２８、斜め方向の内型枠２８の順で、伸縮ジャッキ３８０ａ及び伸縮ジャッキ３８０ｂを伸長させて各内型枠２８を定位置に組み立てる。次いで、図１０（ｂ）に示すように、サブフレーム３２ｂをメインフレーム３２ａと同位置に移動させ、伸縮ジャッキ３８０ｃを伸長させて、水平方向の内型枠２８を、既に組み立てられた斜め方向の内型枠２８間に挿入する。その後、ボルト等により内型枠２８間を連結し、内型枠２８を伸縮ジャッキ３８０ａ〜３８０ｃの先端から取り外すことにより、内型枠２８の組み立てが完了する。
【００６８】
一方、脱型の際には、組み立ての逆の手順を行う。すなわち、メインフレーム３２ａ及びサブフレーム３２ｂを脱型する内型枠２８の位置に移動させ、各伸縮ジャッキ３８０ａ〜３８０ｃの先端に内型枠２８を取り付け、内型枠２８間の連結解除を行う。そして、先ず、伸縮ジャッキ３８０ｃを伸縮させて水平方向の内型枠２８を脱型し、脱型後にはサブフレーム３２ｂをトンネル軸方向に移動させる。次いで、伸縮ジャッキ３８０ｂを伸縮させて斜め方向の内型枠２８、伸縮ジャッキ３８０ａを伸縮させて上下の内型枠２８の順で脱型することにより脱型が完了する。
【００６９】
なお、エレクタ装置によって組立・脱型される内型枠２８も同様に、その背面に上記説明した吸着パットが備えられており、組み立ての際には止水板をその吸着パットに吸着させて組み立て、脱型の際には止水板を離脱しながら脱型する。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態に係るトンネル施工方法に用いるシールドマシン１０の側面図である。
【図２】エレクタ装置３０のトンネル軸に垂直な方向の断面図である。
【図３】内型枠２８の組み立て・脱型時における伸縮ジャッキの伸縮手順を示す図である。
【図４】すべての伸縮ジャッキ３８を収縮させたときのエレクタ装置３０の断面図である。
【図５】内型枠２８の拡大断面図である。
【図６】本実施形態に係るトンネル施工方法による覆工体の構築の手順を示す図である。
【図７】内型枠２８の一部がエレクタ本体３２上でトンネル軸方向に移動可能なエレクタ装置３００を示す側面図である。
【図８】図７に示すメインフレーム３２ａのＡ−Ａ断面図である。
【図９】図７に示すサブフレーム３２ｂのＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】エレクタ装置３００を用いた内型枠２８の組み立て・脱型の手順を示し、同図（ａ）はメインフレーム３２ａによる内型枠２８の組立脱型の図、同図（ｂ）はサブフレーム３２ｂによる内型枠２８の組立脱型の図である。
【図１１】ＥＣＬ工法による覆工体の構築工程を示す、掘削機のテール部の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０ シールドマシン １２ カッターヘッド
１４ シールドチャンバー １６ スクリューコンベア
１８ 土砂搬出コンベア ２０ スキンプレート
２２ シールドジャッキ ２４ 妻枠ジャッキ
２６ 妻枠リング ２７ 隙間（テールボイド）
２８ 内型枠 ２８ｂ Ｂ型内型枠
２８ｋ Ｋ型内型枠 ３０ エレクタ装置
３２ エレクタ本体 ３２ａ メインフレーム
３２ｂ サブフレーム ３４ ガイドレール
３６ 駆動部 ３８ 伸縮ジャッキ
４０ リング ４１ 板材
４２ 吸着パット ４４ ホース
４５ 止水板 ５０ 覆工体
５２ コンクリート ５４ 打ち継ぎ目
３００ エレクタ装置 ３８０ａ,３８０ｂ,３８０ｃ 伸縮ジャッキ
３８２ リンク Ｓ１０ 掘進工程
Ｓ２０ 脱型工程 Ｓ３０ 内型枠移動工程
Ｓ４０ 内型枠組立工程 Ｓ５０ コンクリート打設工程
Ｔｂ，Ｔｋ 端面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘削機を掘進させることにより、その掘削したトンネルの内周面に、場所打ちコンクリートによる覆工体を構築するトンネル施工方法であって、
前記シールド掘削機の後部において、背面に止水板を保持させた内型枠を、前記内型枠の背面と前記トンネルの内周面との間に隙間ができるように設置する工程と、前記隙間にコンクリートを、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が前記止水板に覆われる位置となるように打設する工程とを、前記内型枠を前記シールド掘削機の掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、
前記隙間に打設されたコンクリートを前記止水板と一体化させて硬化させ、前記止水板から前記内型枠を離脱させることにより前記内型枠を脱型することを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項２】
シールド掘削機により掘削されたトンネルの内周面に、コンクリートを打設することにより覆工体を構築するための内型枠であって、
背面に止水板を着脱可能に保持する保持部を有することを特徴とする内型枠。
【請求項３】
前記保持部は、真空吸着により前記止水板を保持することを特徴とする請求項２に記載の内型枠。
【請求項４】
シールド掘削機を掘進することにより、その掘削されたトンネルの内周面を場所打ちコンクリートによって覆工したトンネル覆工体であって、
少なくとも前記コンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を、その内周側から覆う止水板が設けられていることを特徴とするトンネル覆工体。
【請求項５】
請求項１に記載のトンネル施工方法により構築されたトンネル構造。
【請求項１】
シールド掘削機を掘進させることにより、その掘削したトンネルの内周面に、場所打ちコンクリートによる覆工体を構築するトンネル施工方法であって、
前記シールド掘削機の後部において、背面に止水板を保持させた内型枠を、前記内型枠の背面と前記トンネルの内周面との間に隙間ができるように設置する工程と、前記隙間にコンクリートを、トンネル軸方向の打ち継ぎ目が前記止水板に覆われる位置となるように打設する工程とを、前記内型枠を前記シールド掘削機の掘進方向に連続して接続しながら交互に繰り返して行い、
前記隙間に打設されたコンクリートを前記止水板と一体化させて硬化させ、前記止水板から前記内型枠を離脱させることにより前記内型枠を脱型することを特徴とするトンネル施工方法。
【請求項２】
シールド掘削機により掘削されたトンネルの内周面に、コンクリートを打設することにより覆工体を構築するための内型枠であって、
背面に止水板を着脱可能に保持する保持部を有することを特徴とする内型枠。
【請求項３】
前記保持部は、真空吸着により前記止水板を保持することを特徴とする請求項２に記載の内型枠。
【請求項４】
シールド掘削機を掘進することにより、その掘削されたトンネルの内周面を場所打ちコンクリートによって覆工したトンネル覆工体であって、
少なくとも前記コンクリートのトンネル軸方向の打ち継ぎ目を、その内周側から覆う止水板が設けられていることを特徴とするトンネル覆工体。
【請求項５】
請求項１に記載のトンネル施工方法により構築されたトンネル構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−２２８３９１（Ｐ２００９−２２８３９１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８５８８（Ｐ２００８−７８５８８）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
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