掘削機の発進方法および掘削機の発進構造
【課題】場所打ちコンクリート工法でトンネルを構築する際に、ＮＡＴＭ工法を用いずに掘進反力をとることができる掘削機の発進方法および掘削機の発進構造を提供する。
【解決手段】掘削機５の後方に設置した反力トラス３と仮組リング７とを介して開削トンネル１に推力を伝達しつつ掘削機５を発進させ、仮組リング７の前方に推力解放機構を有する仮組調整リング９を、仮組調整リング９の前方に内型枠１１を組立てる。また、トンネル坑口位置に妻板３１を設置し、仮組調整リング９の外周面４９に追加リブ２５を固定する。次に、妻板３１を妻型枠として内型枠１１と坑壁２９との間に覆工コンクリートを打設する。そして、推力解放機構を用いて仮組調整リング９に作用する掘削機５の推力を解放し、推力が覆工コンクリートから追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達された状態で、内型枠１１を脱型する。
【解決手段】掘削機５の後方に設置した反力トラス３と仮組リング７とを介して開削トンネル１に推力を伝達しつつ掘削機５を発進させ、仮組リング７の前方に推力解放機構を有する仮組調整リング９を、仮組調整リング９の前方に内型枠１１を組立てる。また、トンネル坑口位置に妻板３１を設置し、仮組調整リング９の外周面４９に追加リブ２５を固定する。次に、妻板３１を妻型枠として内型枠１１と坑壁２９との間に覆工コンクリートを打設する。そして、推力解放機構を用いて仮組調整リング９に作用する掘削機５の推力を解放し、推力が覆工コンクリートから追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達された状態で、内型枠１１を脱型する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機の発進方法および掘削機の発進構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド機で地山を掘進しつつシールド機のテール部内で内型枠を設置して一次覆工コンクリートを打設した後、打設部分に対応する地山が安定してから二次覆工コンクリートを打設するＳＥＮＳ工法が知られてきた（例えば、特許文献１参照）。この工法において、シールド機の発進時には、予めＮＡＴＭ工法にて施工されたトンネル内にシールド機を設置し、内型枠と地山との間に一次覆工コンクリートを打設し、その付着力にて掘進反力がとられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の発進方法では、ＮＡＴＭによるトンネル構築が必要であった。また、ある程度の土被りが必要であるうえ、坑口を別途施工する必要があった。さらに、都市部においてＳＥＮＳ工法を適用するには、立坑発進でも同様にＮＡＴＭ工法が必要であり、地表面の変位制御が困難であった。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、場所打ちコンクリート工法でトンネルを構築する際に、ＮＡＴＭ工法を用いずに掘進反力をとることができる掘削機の発進方法および掘削機の発進構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための第１の発明は、掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスを設置し、前記掘削機内で仮組リングを前記反力トラスの前方に組立てる工程（ａ）と、推力を前記仮組リングと前記反力トラスとを介して前記開削トンネルに伝達して前記掘削機を掘進させつつ、前記掘削機内で仮組リングをさらに組立てる工程（ｂ）と、前記掘削機内で、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを前記仮組リングの前方に組立てる工程（ｃ）と、前記掘進機をさらに掘進させつつ、前記掘削機内で内型枠を前記仮組調整リングの前方に組立て、前記内型枠と坑壁との間に覆工コンクリートを打設する工程（ｄ）と、前記推力解放機構を用いて前記仮組調整リングに作用する推力を解放し、前記内型枠を脱型する工程（ｅ）と、を具備することを特徴とする掘削機の発進方法である。なお、立坑発進の場合は開削トンネルのかわりに立坑を用いることもできる。
【０００７】
仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面には、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブが固定されることが望ましい。この追加リブの切羽側の端部は、内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板に接触し、工程（ｄ）で、妻板を妻型枠として覆工コンクリートを打設した後、工程（ｅ）で、推力が覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達された状態で内型枠を脱型する。
【０００８】
推力解放機構は、例えば、仮組調整リングに円周方向に設けられたスリットを塞ぐように板材を設置し、板材を仮組調整リングに着脱可能な継手部材で固定したものであり、工程（ｅ）では、継手部材を取り外すことにより、仮組調整リングに作用する推力を解放する。
【０００９】
工程（ａ）では、必要に応じて、開削トンネルの底面にせん断キーが設置される。工程（ｂ）の前には、流動化処理土を用いて掘削機の前方に鏡面を構築しておくことが望ましい。
【００１０】
第１の発明では、掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスと仮組リングを設置することにより、掘削機の初期掘進時の推力を仮組リングと反力トラスとを介して開削トンネルに伝達することができる。また、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを設け、覆工コンクリートの打設後に、推力解放機構を用いて仮組調整リングに作用する掘進機の推力を解放することにより、内型枠を容易に脱型することができる。
【００１１】
第１の発明では、仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブを固定することにより、仮組調整リングに作用する推力を解放した後、推力を覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達することができる。
【００１２】
また、開削トンネルの底面にせん断キーを設置することにより、開削トンネルに伝達される発進反力をより確実に受けることができる。さらに、流動化処理土を用いて掘削機の前方に鏡面を構築しておくことにより、切羽の安定を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に組立てられ、掘削機の推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングと、前記仮組調整リングの後方に組立てられた仮組リングと、前記内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板と、前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、切羽側の端部が前記妻板に接触するようにトンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブと、を具備し、前記妻板を妻型枠として坑壁と前記内型枠との間に覆工コンクリートを打設し、前記推力解放機構を用いて前記掘削機の推力を解放して前記内型枠を脱型した後、推力を前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達しつつ前記掘削機を掘進させることを特徴とする掘削機の発進構造である。
【００１４】
第２の発明では、覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを組み立て、仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブを設ける。これにより、覆工コンクリートを打設した後、推力解放機構を用いて掘進機の推力を解放して内型枠を脱型できる。また、内型枠を脱型した後、推力を覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達して掘進機を掘進させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、場所打ちコンクリート工法でトンネルを構築する際に、ＮＡＴＭ工法を用いずに掘進反力をとることができる掘削機の発進方法および掘削機の発進構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】掘削機５の発進準備を行う工程を示す図
【図２】掘削機５を発進させる工程を示す図
【図３】覆工コンクリート２７を打設する工程を示す図
【図４】エントランスリング１９付近の拡大断面図
【図５】仮組調整リング９を構成するピース９ａの詳細を示す図
【図６】仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程を示す図
【図７】内型枠１１−１を脱型する工程を示す図
【図８】他の推力解放機構３７ａを用いる場合を示す図
【図９】他の推力解放機構３７ｂを用いる場合を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、掘削機５の発進準備を行う工程を示す図である。掘進機（シールド機）５を発進させる場合には、図１に示すように、地山を開削して開削トンネル１を構築し、開削トンネル１の前方に掘削機５を配置する。そして、開削トンネル１と掘削機５の後端との間に反力トラス３を組み立てる。次に、掘削機５のテール部のスキンプレート２３の内部で、反力トラス３の前方に仮組リング７を組立てる。
【００１８】
また、掘削機５のカッタ２１の前方に、現地発生土による流動化処理土１５を用いて、鏡面１７を構築する。鏡面１７には、エントランスリング１９を設置する。開削トンネル１の底面には、複数のせん断キー１３を設置する。
【００１９】
図２は、掘削機５を発進させる工程を示す図である。図２に示す工程では、図１に示すように発進準備を行った後、掘削機５を発進させる。掘進機５は、推力を仮組リング７と反力トラス３とを介して開削トンネル１に伝達しつつ、前面のカッタ２１で流動化処理土１５を切削し、エントランスリング１９を通過して掘進する。このとき、開削トンネル１の底部に設置した複数のせん断キー１３は、背面受動土圧の合計で掘進機５の発進時の掘進反力に抵抗する。
【００２０】
図２に示す工程では、掘進機５を掘進させつつ、掘削機５のテール部内で仮組リング７をさらに組立てる。また、仮組リング７の前方に仮組調整リング９を組み立てる。さらに、仮組調整リング９の前方に内型枠１１を組み立てる。仮組リング７は、開削区間に配置される。仮組調整リング９は、開削区間の掘削方向前方の端部、すなわち鏡面１７の手前の位置に配置される。内型枠１１は、掘削機５による掘削区間に配置される。なお、仮組リング７と内型枠１１とは、同じ機構とする。
【００２１】
図２に示す工程では、仮組調整リング９の組み立て後、適切な時期に、トンネル坑口位置に妻板３１を設ける。妻板３１は、内型枠１１の外周面１２と坑壁２９との隙間を塞ぐように、トンネル坑口の全周に設置される（図４）。
【００２２】
また、妻板３１の設置後、仮組調整リング９の外周面に複数の追加リブ２５を固定する。追加リブ２５は、仮組調整リング９の周方向に所定の間隔をおいて、トンネル軸方向に沿って設置される。追加リブ２５の切羽側の端部は、妻板３１に接触する。
【００２３】
図３は、覆工コンクリート２７を打設する工程を示す図である。図３に示す工程では、掘進機５をさらに掘進させつつ、スキンプレート２３の内部で内型枠１１を組み立てる。そして、妻板３１を妻型枠として、内型枠１１と坑壁２９との間に覆工コンクリート２７を打設する。
【００２４】
図４は、エントランスリング１９付近の拡大断面図である。図４は、図３に示す範囲Ａの拡大図である。図５は、仮組調整リング９を構成するピース９ａの詳細を示す図である。図５の（ａ）図は、図４に示す矢印Ｂ−Ｂによる断面図、図５の（ｂ）図は、ピース９ａを図５の（ｃ）図に示す矢印Ｃの方向から見た平面図である。
【００２５】
図５に示すように、ピース９ａは、スキンプレート４７、外主桁４６、縦リブ４３、推力解放機構３７等からなる。外主桁４６は、スキンプレート４７の対向する２辺に固定される。縦リブ４３は、トンネル周方向に所定の間隔をおいてスキンプレート４７の内側面に固定される。
【００２６】
推力解放機構３７は、スリット４５、板材３９、固定具４１等からなる。スリット４５は、スキンプレート４７および縦リブ４３に、仮組調整リング９の周方向に設けられる。板材３９は、縦リブ４３のスリット４５を両側から挟んで塞ぐように配置される。固定具４１は、板材３９を縦リブ４３に固定するための着脱可能な継手部材である。
【００２７】
図４、図５に示すように、追加リブ２５は、仮組調整リング９を構成する各ピース９ａのスキンプレート４７の外周面４９に固定される。追加リブ２５は、取付板５１を有し、取付板５１とピース９ａのスキンプレート４７とが、ボルト等の取付具３５を用いて結合される。上述したように、追加リブ２５の切羽側の端部は、妻板３１に接触する。
【００２８】
図６は、仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程を示す図である。図６に示す工程では、覆工コンクリート２７が硬化した後、仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放するため、ピース９ａに設けられた推力解放機構３７の固定具４１および板材３９（図４）を取り外す。仮組調整リング９に作用する掘削機５の推力を解放すると、推力は覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００２９】
なお、図６では、推力解放機構３７の固定具４１および板材３９（図４）を取り外した状態を図示したが、仮組調整リング９に作用する推力を解放する方法はこれに限らない。例えば、図５の（ｂ）図に示す固定具４１ａのみを取り外してもよい。仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程では、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達されない状態となればよい。
【００３０】
図７は、内型枠１１−１を脱型する工程を示す図である。図７に示す工程では、掘進機５の推力が覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される状態で、内型枠１１−１と仮組調整リング９との継手３３（図６）、内型枠１１−１と内型枠１１−２との継手３３（図６）を取り外す。そして、内型枠１１−１を構成するピースを、半径方向すなわち図７に示す矢印Ｄの方向に順次引き抜いて脱型する。
【００３１】
内型枠１１−１を脱型した後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ掘進機５をさらに掘進させる。同時に、内型枠１１を掘進方向後方から順次脱型して前方に盛替え、覆工コンクリート２７を打設する。覆工コンクリート２７の内側には、順次二次覆工コンクリート（図示せず）が打設され、トンネルが完成される。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、掘削機５の後端と開削トンネル１との間に反力トラス３と仮組リング７を設置する。これにより、掘削機５の初期掘進時の推力を仮組リング７と反力トラス３とを介して開削トンネル１に伝達して、掘削機５を発進させることができる。
【００３３】
また、開削トンネル１の底面にせん断キー１３を設置することにより、掘削機５の初期掘進時に開削トンネル１に伝達される発進反力をより確実に受けることができる。さらに、エントランスリング１９を仕込んだ流動化処理土１５を用いて鏡面１７を構築することにより、発進時における切羽の安定を図ることができる。
【００３４】
本実施の形態では、内型枠１１−１の外周面１２と坑壁２９との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に妻板３１を設ける。また、端部が妻板３１に接触する複数の追加リブ２５を、仮組調整リング９のスキンプレート４７の外周面４９にトンネル軸方向に沿って固定する。さらに、推力の伝達を制御するための推力解放機構３７を有する仮組調整リング９を仮組リング７と内型枠１１−１との間に設置する。妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構３７を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放し、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達されない状態とすることにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００３５】
なお、仮組調整リング９に設ける推力解放機構は、図４から図７に示すものに限らない。図８は、他の推力解放機構３７ａを用いる場合を示す図である。図８に示す推力解放機構３７ａは、仮組調整リング９を構成するピース９ｂに設けられる。ピース９ｂは、ピース９ａとほぼ同様の構成であるが、スリット４５のかわりにスリット４５ａを有する。推力解放機構３７ａは、トンネル中心に向けて拡幅する台形状のクサビ５３を、縦リブ４３に設けられたスリット４５ａ内に配置したものである。
【００３６】
推力解放機構３７ａを用いる場合、仮組調整リング９を介して推力を伝達する時には、図８に示すように、クサビ５３をピース９ｂのスリット４５ａ内に配置して縦リブ４３に固定しておく。仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放する時には、クサビ５３を矢印Ｅに示す方向に取り外す。クサビ５３を取り外すと、掘削機５の推力は、覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００３７】
図９は、他の推力解放機構３７ｂを用いる場合を示す図である。図９に示す推力解放機構３７ｂは、仮組調整リング９を構成するピース９ｃに設けられる。ピース９ｃは、ピース９ａとほぼ同様の構成であるが、縦リブ４３がなく、スキンプレート４７にトンネル周方向のスリット４５ｂを有する。推力解放機構３７ｂは、トンネル軸方向に伸縮可能なジャッキ５５である。ジャッキ５５は、ピース９ｃの外主桁４６の間に設置される。
【００３８】
推力解放機構３７ｂを用いる場合、仮組調整リング９を介して推力を伝達する時には、図９に示すように、ジャッキ５５を伸張してピース９ｃの外主桁４６間に固定しておく。仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放する時には、ジャッキ５５を矢印Ｆに示す方向に縮める。ジャッキ５５を縮めると、掘削機５の推力は、覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００３９】
推力解放機構３７ａ、推力解放機構３７ｂ等を用いた場合にも、妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放し、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達しない状態とすることにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００４０】
本実施の形態では、仮組調整リング９の外周面４９に追加リブ２５を固定したが、切羽側の端部が妻板３１に接触する複数の追加リブを、仮組リング７の外周面にトンネル軸方向に沿って固定してもよい。この場合にも、妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構３７を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放することにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブを介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００４１】
本実施の形態では、仮組調整リング９を設置した後、妻板３１および追加リブ２５を設置したが、妻板３１および追加リブ２５の設置時期はこれに限らない。また、本実施の形態では、妻板３１と追加リブ２５とを別々に設置したが、妻板と追加リブは、一体に製作されたものを用いてもよい。
【００４２】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１………開削トンネル
３………反力トラス
５………掘削機
７………仮組リング
９………仮組調整リング
１１………内型枠
１２、４９………外周面
１３………せん断キー
１５………流動化処理土
１７………鏡面
２５………追加リブ
２７………覆工コンクリート
２９………坑壁
３１………妻板
３７、３７ａ、３７ｂ………推力解放機構
３９………板材
４１………固定具
４３………縦リブ
４５、４５ａ、４５ｂ………スリット
４７………スキンプレート
５３………クサビ
５５………ジャッキ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削機の発進方法および掘削機の発進構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールド機で地山を掘進しつつシールド機のテール部内で内型枠を設置して一次覆工コンクリートを打設した後、打設部分に対応する地山が安定してから二次覆工コンクリートを打設するＳＥＮＳ工法が知られてきた（例えば、特許文献１参照）。この工法において、シールド機の発進時には、予めＮＡＴＭ工法にて施工されたトンネル内にシールド機を設置し、内型枠と地山との間に一次覆工コンクリートを打設し、その付着力にて掘進反力がとられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２４１８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の発進方法では、ＮＡＴＭによるトンネル構築が必要であった。また、ある程度の土被りが必要であるうえ、坑口を別途施工する必要があった。さらに、都市部においてＳＥＮＳ工法を適用するには、立坑発進でも同様にＮＡＴＭ工法が必要であり、地表面の変位制御が困難であった。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、場所打ちコンクリート工法でトンネルを構築する際に、ＮＡＴＭ工法を用いずに掘進反力をとることができる掘削機の発進方法および掘削機の発進構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するための第１の発明は、掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスを設置し、前記掘削機内で仮組リングを前記反力トラスの前方に組立てる工程（ａ）と、推力を前記仮組リングと前記反力トラスとを介して前記開削トンネルに伝達して前記掘削機を掘進させつつ、前記掘削機内で仮組リングをさらに組立てる工程（ｂ）と、前記掘削機内で、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを前記仮組リングの前方に組立てる工程（ｃ）と、前記掘進機をさらに掘進させつつ、前記掘削機内で内型枠を前記仮組調整リングの前方に組立て、前記内型枠と坑壁との間に覆工コンクリートを打設する工程（ｄ）と、前記推力解放機構を用いて前記仮組調整リングに作用する推力を解放し、前記内型枠を脱型する工程（ｅ）と、を具備することを特徴とする掘削機の発進方法である。なお、立坑発進の場合は開削トンネルのかわりに立坑を用いることもできる。
【０００７】
仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面には、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブが固定されることが望ましい。この追加リブの切羽側の端部は、内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板に接触し、工程（ｄ）で、妻板を妻型枠として覆工コンクリートを打設した後、工程（ｅ）で、推力が覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達された状態で内型枠を脱型する。
【０００８】
推力解放機構は、例えば、仮組調整リングに円周方向に設けられたスリットを塞ぐように板材を設置し、板材を仮組調整リングに着脱可能な継手部材で固定したものであり、工程（ｅ）では、継手部材を取り外すことにより、仮組調整リングに作用する推力を解放する。
【０００９】
工程（ａ）では、必要に応じて、開削トンネルの底面にせん断キーが設置される。工程（ｂ）の前には、流動化処理土を用いて掘削機の前方に鏡面を構築しておくことが望ましい。
【００１０】
第１の発明では、掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスと仮組リングを設置することにより、掘削機の初期掘進時の推力を仮組リングと反力トラスとを介して開削トンネルに伝達することができる。また、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを設け、覆工コンクリートの打設後に、推力解放機構を用いて仮組調整リングに作用する掘進機の推力を解放することにより、内型枠を容易に脱型することができる。
【００１１】
第１の発明では、仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブを固定することにより、仮組調整リングに作用する推力を解放した後、推力を覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達することができる。
【００１２】
また、開削トンネルの底面にせん断キーを設置することにより、開削トンネルに伝達される発進反力をより確実に受けることができる。さらに、流動化処理土を用いて掘削機の前方に鏡面を構築しておくことにより、切羽の安定を図ることができる。
【００１３】
第２の発明は、覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に組立てられ、掘削機の推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングと、前記仮組調整リングの後方に組立てられた仮組リングと、前記内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板と、前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、切羽側の端部が前記妻板に接触するようにトンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブと、を具備し、前記妻板を妻型枠として坑壁と前記内型枠との間に覆工コンクリートを打設し、前記推力解放機構を用いて前記掘削機の推力を解放して前記内型枠を脱型した後、推力を前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達しつつ前記掘削機を掘進させることを特徴とする掘削機の発進構造である。
【００１４】
第２の発明では、覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを組み立て、仮組調整リングまたは仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブを設ける。これにより、覆工コンクリートを打設した後、推力解放機構を用いて掘進機の推力を解放して内型枠を脱型できる。また、内型枠を脱型した後、推力を覆工コンクリートから追加リブを介して仮組リングに伝達して掘進機を掘進させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、場所打ちコンクリート工法でトンネルを構築する際に、ＮＡＴＭ工法を用いずに掘進反力をとることができる掘削機の発進方法および掘削機の発進構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】掘削機５の発進準備を行う工程を示す図
【図２】掘削機５を発進させる工程を示す図
【図３】覆工コンクリート２７を打設する工程を示す図
【図４】エントランスリング１９付近の拡大断面図
【図５】仮組調整リング９を構成するピース９ａの詳細を示す図
【図６】仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程を示す図
【図７】内型枠１１−１を脱型する工程を示す図
【図８】他の推力解放機構３７ａを用いる場合を示す図
【図９】他の推力解放機構３７ｂを用いる場合を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、掘削機５の発進準備を行う工程を示す図である。掘進機（シールド機）５を発進させる場合には、図１に示すように、地山を開削して開削トンネル１を構築し、開削トンネル１の前方に掘削機５を配置する。そして、開削トンネル１と掘削機５の後端との間に反力トラス３を組み立てる。次に、掘削機５のテール部のスキンプレート２３の内部で、反力トラス３の前方に仮組リング７を組立てる。
【００１８】
また、掘削機５のカッタ２１の前方に、現地発生土による流動化処理土１５を用いて、鏡面１７を構築する。鏡面１７には、エントランスリング１９を設置する。開削トンネル１の底面には、複数のせん断キー１３を設置する。
【００１９】
図２は、掘削機５を発進させる工程を示す図である。図２に示す工程では、図１に示すように発進準備を行った後、掘削機５を発進させる。掘進機５は、推力を仮組リング７と反力トラス３とを介して開削トンネル１に伝達しつつ、前面のカッタ２１で流動化処理土１５を切削し、エントランスリング１９を通過して掘進する。このとき、開削トンネル１の底部に設置した複数のせん断キー１３は、背面受動土圧の合計で掘進機５の発進時の掘進反力に抵抗する。
【００２０】
図２に示す工程では、掘進機５を掘進させつつ、掘削機５のテール部内で仮組リング７をさらに組立てる。また、仮組リング７の前方に仮組調整リング９を組み立てる。さらに、仮組調整リング９の前方に内型枠１１を組み立てる。仮組リング７は、開削区間に配置される。仮組調整リング９は、開削区間の掘削方向前方の端部、すなわち鏡面１７の手前の位置に配置される。内型枠１１は、掘削機５による掘削区間に配置される。なお、仮組リング７と内型枠１１とは、同じ機構とする。
【００２１】
図２に示す工程では、仮組調整リング９の組み立て後、適切な時期に、トンネル坑口位置に妻板３１を設ける。妻板３１は、内型枠１１の外周面１２と坑壁２９との隙間を塞ぐように、トンネル坑口の全周に設置される（図４）。
【００２２】
また、妻板３１の設置後、仮組調整リング９の外周面に複数の追加リブ２５を固定する。追加リブ２５は、仮組調整リング９の周方向に所定の間隔をおいて、トンネル軸方向に沿って設置される。追加リブ２５の切羽側の端部は、妻板３１に接触する。
【００２３】
図３は、覆工コンクリート２７を打設する工程を示す図である。図３に示す工程では、掘進機５をさらに掘進させつつ、スキンプレート２３の内部で内型枠１１を組み立てる。そして、妻板３１を妻型枠として、内型枠１１と坑壁２９との間に覆工コンクリート２７を打設する。
【００２４】
図４は、エントランスリング１９付近の拡大断面図である。図４は、図３に示す範囲Ａの拡大図である。図５は、仮組調整リング９を構成するピース９ａの詳細を示す図である。図５の（ａ）図は、図４に示す矢印Ｂ−Ｂによる断面図、図５の（ｂ）図は、ピース９ａを図５の（ｃ）図に示す矢印Ｃの方向から見た平面図である。
【００２５】
図５に示すように、ピース９ａは、スキンプレート４７、外主桁４６、縦リブ４３、推力解放機構３７等からなる。外主桁４６は、スキンプレート４７の対向する２辺に固定される。縦リブ４３は、トンネル周方向に所定の間隔をおいてスキンプレート４７の内側面に固定される。
【００２６】
推力解放機構３７は、スリット４５、板材３９、固定具４１等からなる。スリット４５は、スキンプレート４７および縦リブ４３に、仮組調整リング９の周方向に設けられる。板材３９は、縦リブ４３のスリット４５を両側から挟んで塞ぐように配置される。固定具４１は、板材３９を縦リブ４３に固定するための着脱可能な継手部材である。
【００２７】
図４、図５に示すように、追加リブ２５は、仮組調整リング９を構成する各ピース９ａのスキンプレート４７の外周面４９に固定される。追加リブ２５は、取付板５１を有し、取付板５１とピース９ａのスキンプレート４７とが、ボルト等の取付具３５を用いて結合される。上述したように、追加リブ２５の切羽側の端部は、妻板３１に接触する。
【００２８】
図６は、仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程を示す図である。図６に示す工程では、覆工コンクリート２７が硬化した後、仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放するため、ピース９ａに設けられた推力解放機構３７の固定具４１および板材３９（図４）を取り外す。仮組調整リング９に作用する掘削機５の推力を解放すると、推力は覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００２９】
なお、図６では、推力解放機構３７の固定具４１および板材３９（図４）を取り外した状態を図示したが、仮組調整リング９に作用する推力を解放する方法はこれに限らない。例えば、図５の（ｂ）図に示す固定具４１ａのみを取り外してもよい。仮組調整リング９に作用する推力を解放する工程では、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達されない状態となればよい。
【００３０】
図７は、内型枠１１−１を脱型する工程を示す図である。図７に示す工程では、掘進機５の推力が覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される状態で、内型枠１１−１と仮組調整リング９との継手３３（図６）、内型枠１１−１と内型枠１１−２との継手３３（図６）を取り外す。そして、内型枠１１−１を構成するピースを、半径方向すなわち図７に示す矢印Ｄの方向に順次引き抜いて脱型する。
【００３１】
内型枠１１−１を脱型した後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ掘進機５をさらに掘進させる。同時に、内型枠１１を掘進方向後方から順次脱型して前方に盛替え、覆工コンクリート２７を打設する。覆工コンクリート２７の内側には、順次二次覆工コンクリート（図示せず）が打設され、トンネルが完成される。
【００３２】
このように、本実施の形態によれば、掘削機５の後端と開削トンネル１との間に反力トラス３と仮組リング７を設置する。これにより、掘削機５の初期掘進時の推力を仮組リング７と反力トラス３とを介して開削トンネル１に伝達して、掘削機５を発進させることができる。
【００３３】
また、開削トンネル１の底面にせん断キー１３を設置することにより、掘削機５の初期掘進時に開削トンネル１に伝達される発進反力をより確実に受けることができる。さらに、エントランスリング１９を仕込んだ流動化処理土１５を用いて鏡面１７を構築することにより、発進時における切羽の安定を図ることができる。
【００３４】
本実施の形態では、内型枠１１−１の外周面１２と坑壁２９との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に妻板３１を設ける。また、端部が妻板３１に接触する複数の追加リブ２５を、仮組調整リング９のスキンプレート４７の外周面４９にトンネル軸方向に沿って固定する。さらに、推力の伝達を制御するための推力解放機構３７を有する仮組調整リング９を仮組リング７と内型枠１１−１との間に設置する。妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構３７を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放し、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達されない状態とすることにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００３５】
なお、仮組調整リング９に設ける推力解放機構は、図４から図７に示すものに限らない。図８は、他の推力解放機構３７ａを用いる場合を示す図である。図８に示す推力解放機構３７ａは、仮組調整リング９を構成するピース９ｂに設けられる。ピース９ｂは、ピース９ａとほぼ同様の構成であるが、スリット４５のかわりにスリット４５ａを有する。推力解放機構３７ａは、トンネル中心に向けて拡幅する台形状のクサビ５３を、縦リブ４３に設けられたスリット４５ａ内に配置したものである。
【００３６】
推力解放機構３７ａを用いる場合、仮組調整リング９を介して推力を伝達する時には、図８に示すように、クサビ５３をピース９ｂのスリット４５ａ内に配置して縦リブ４３に固定しておく。仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放する時には、クサビ５３を矢印Ｅに示す方向に取り外す。クサビ５３を取り外すと、掘削機５の推力は、覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００３７】
図９は、他の推力解放機構３７ｂを用いる場合を示す図である。図９に示す推力解放機構３７ｂは、仮組調整リング９を構成するピース９ｃに設けられる。ピース９ｃは、ピース９ａとほぼ同様の構成であるが、縦リブ４３がなく、スキンプレート４７にトンネル周方向のスリット４５ｂを有する。推力解放機構３７ｂは、トンネル軸方向に伸縮可能なジャッキ５５である。ジャッキ５５は、ピース９ｃの外主桁４６の間に設置される。
【００３８】
推力解放機構３７ｂを用いる場合、仮組調整リング９を介して推力を伝達する時には、図９に示すように、ジャッキ５５を伸張してピース９ｃの外主桁４６間に固定しておく。仮組調整リング９に作用する掘進機５の推力を解放する時には、ジャッキ５５を矢印Ｆに示す方向に縮める。ジャッキ５５を縮めると、掘削機５の推力は、覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達される。
【００３９】
推力解放機構３７ａ、推力解放機構３７ｂ等を用いた場合にも、妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放し、推力が内型枠１１−１から仮組調整リング９に伝達しない状態とすることにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブ２５を介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００４０】
本実施の形態では、仮組調整リング９の外周面４９に追加リブ２５を固定したが、切羽側の端部が妻板３１に接触する複数の追加リブを、仮組リング７の外周面にトンネル軸方向に沿って固定してもよい。この場合にも、妻板３１を妻型枠として覆工コンクリート２７を打設した後、推力解放機構３７を用いて仮組調整リング９に作用する推力を解放することにより、内型枠１１−１を容易に脱型できる。また、内型枠１１−１の脱型後、推力を覆工コンクリート２７から追加リブを介して仮組リング７に伝達しつつ、掘進機５をさらに掘進させることができる。
【００４１】
本実施の形態では、仮組調整リング９を設置した後、妻板３１および追加リブ２５を設置したが、妻板３１および追加リブ２５の設置時期はこれに限らない。また、本実施の形態では、妻板３１と追加リブ２５とを別々に設置したが、妻板と追加リブは、一体に製作されたものを用いてもよい。
【００４２】
以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００４３】
１………開削トンネル
３………反力トラス
５………掘削機
７………仮組リング
９………仮組調整リング
１１………内型枠
１２、４９………外周面
１３………せん断キー
１５………流動化処理土
１７………鏡面
２５………追加リブ
２７………覆工コンクリート
２９………坑壁
３１………妻板
３７、３７ａ、３７ｂ………推力解放機構
３９………板材
４１………固定具
４３………縦リブ
４５、４５ａ、４５ｂ………スリット
４７………スキンプレート
５３………クサビ
５５………ジャッキ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスを設置し、前記掘削機内で仮組リングを前記反力トラスの前方に組立てる工程（ａ）と、
推力を前記仮組リングと前記反力トラスとを介して前記開削トンネルに伝達して前記掘削機を掘進させつつ、前記掘削機内で仮組リングをさらに組立てる工程（ｂ）と、
前記掘削機内で、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを前記仮組リングの前方に組立てる工程（ｃ）と、
前記掘進機をさらに掘進させつつ、前記掘削機内で内型枠を前記仮組調整リングの前方に組立て、前記内型枠と坑壁との間に覆工コンクリートを打設する工程（ｄ）と、
前記推力解放機構を用いて前記仮組調整リングに作用する推力を解放し、前記内型枠を脱型する工程（ｅ）と、
を具備することを特徴とする掘削機の発進方法。
【請求項２】
前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブが固定され、
前記追加リブの切羽側の端部は、前記内型枠の外周面と前記坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板に接触し、
前記工程（ｄ）で、前記妻板を妻型枠として前記覆工コンクリートを打設し、
前記工程（ｅ）で、推力が前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達された状態で、前記内型枠を脱型することを特徴とする請求項１記載の掘進機の発進方法。
【請求項３】
前記推力解放機構は、前記仮組調整リングに円周方向に設けられたスリットを塞ぐように板材を設置し、前記板材を前記仮組調整リングに着脱可能な継手部材で固定したものであり、
前記工程（ｅ）で、前記継手部材を取り外すことにより、推力を解放することを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘進機の発進方法。
【請求項４】
前記工程（ａ）で、前記開削トンネルの底面にせん断キーが設置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘進機の発進方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）の前に、流動化処理土を用いて前記掘削機の前方に鏡面を構築しておくことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の掘進機の発進方法。
【請求項６】
覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に組立てられ、掘削機の推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングと、
前記仮組調整リングの後方に組立てられた仮組リングと、
前記内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板と、
前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、切羽側の端部が前記妻板に接触するようにトンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブと、
を具備し、
前記妻板を妻型枠として坑壁と前記内型枠との間に覆工コンクリートを打設し、前記推力解放機構を用いて前記掘削機の推力を解放して前記内型枠を脱型した後、推力を前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達しつつ前記掘削機を掘進させることを特徴とする掘削機の発進構造。
【請求項１】
掘削機の後端と開削トンネルとの間に反力トラスを設置し、前記掘削機内で仮組リングを前記反力トラスの前方に組立てる工程（ａ）と、
推力を前記仮組リングと前記反力トラスとを介して前記開削トンネルに伝達して前記掘削機を掘進させつつ、前記掘削機内で仮組リングをさらに組立てる工程（ｂ）と、
前記掘削機内で、推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングを前記仮組リングの前方に組立てる工程（ｃ）と、
前記掘進機をさらに掘進させつつ、前記掘削機内で内型枠を前記仮組調整リングの前方に組立て、前記内型枠と坑壁との間に覆工コンクリートを打設する工程（ｄ）と、
前記推力解放機構を用いて前記仮組調整リングに作用する推力を解放し、前記内型枠を脱型する工程（ｅ）と、
を具備することを特徴とする掘削機の発進方法。
【請求項２】
前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、トンネル軸方向に沿って複数の追加リブが固定され、
前記追加リブの切羽側の端部は、前記内型枠の外周面と前記坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板に接触し、
前記工程（ｄ）で、前記妻板を妻型枠として前記覆工コンクリートを打設し、
前記工程（ｅ）で、推力が前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達された状態で、前記内型枠を脱型することを特徴とする請求項１記載の掘進機の発進方法。
【請求項３】
前記推力解放機構は、前記仮組調整リングに円周方向に設けられたスリットを塞ぐように板材を設置し、前記板材を前記仮組調整リングに着脱可能な継手部材で固定したものであり、
前記工程（ｅ）で、前記継手部材を取り外すことにより、推力を解放することを特徴とする請求項１または請求項２記載の掘進機の発進方法。
【請求項４】
前記工程（ａ）で、前記開削トンネルの底面にせん断キーが設置されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の掘進機の発進方法。
【請求項５】
前記工程（ｂ）の前に、流動化処理土を用いて前記掘削機の前方に鏡面を構築しておくことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の掘進機の発進方法。
【請求項６】
覆工コンクリート打設用の内型枠の後方に組立てられ、掘削機の推力の伝達を制御するための推力解放機構を有する仮組調整リングと、
前記仮組調整リングの後方に組立てられた仮組リングと、
前記内型枠の外周面と坑壁との隙間を塞ぐようにトンネル坑口位置に設けられた妻板と、
前記仮組調整リングまたは前記仮組リングのスキンプレートの外周面に、切羽側の端部が前記妻板に接触するようにトンネル軸方向に沿って固定された複数の追加リブと、
を具備し、
前記妻板を妻型枠として坑壁と前記内型枠との間に覆工コンクリートを打設し、前記推力解放機構を用いて前記掘削機の推力を解放して前記内型枠を脱型した後、推力を前記覆工コンクリートから前記追加リブを介して前記仮組リングに伝達しつつ前記掘削機を掘進させることを特徴とする掘削機の発進構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２４６９７７（Ｐ２０１１−２４６９７７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１４２９（Ｐ２０１０−１２１４２９）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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