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技術 シールド機

出願人 大日本土木株式会社
発明者 楢享
出願日 1994年2月4日 (27年3ヶ月経過) 出願番号 1994-012840
公開日 1995年8月15日 (25年9ヶ月経過) 公開番号 1995-217385
状態 特許登録済
技術分野 立坑・トンネルの掘削技術 トンネルの覆工・支保
主要キーワード 屈折位置 投入圧力 補強アーム 相対位置変位 可動隔壁 プレスリング 被圧地下水 常時加圧
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年8月15日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

投入した生コンクリート加圧状態を損なわずにプレスリングを移動するとともに、打継目のないライニング施工を可能にする。

構成

テール部2に設けた内筒7と、テール部2と内筒7との間の環状断面の空間に生コンクリートを投入する投入孔8Aと、投入したコンクリート後方に向けて押圧する前記環状断面と略同形のプレスリング8とを備える。さらに、この空間を前後方向に分離する開閉可能な可動隔壁4,6A,6Bとその駆動機構3,10とを備える。

概要

背景

シールド前進させながらテール部ライニングコンクリート打設して行くライニング構築法は、従来例えば図5(a)〜5(d)に示す工程で施工されている。

すなわち、図5(a)に示すようにテール部2の内側に型枠9を組み立て、内型枠9とテール部2が構成する環状断面の空間の内側を軸方向に摺動するプレスリング8を設け、図5(b)と5(c)に示すようにこのプレスリング8の要所に設けた投入口8Aから図示されないコンクリートポンプにより生コンクリートを投入するとともにプレスリング8を前方へ移動する。プレスリング8の移動によりテール部2と内型枠9の間に空隙が生じ、投入口8Aから投入された生コンクリートがこの空隙を満たす。

所定量の生コンクリートを投入した後、図5(d)に示すようにプレスリング8による加圧を続けながらテール部2を前進させる。プレスリング8がコンクリート後方に向けて押圧することで、コンクリートはテール部2の後方の地山と内型枠9との間に充填される。

概要

投入した生コンクリートの加圧状態を損なわずにプレスリングを移動するとともに、打継目のないライニングの施工を可能にする。

テール部2に設けた内筒7と、テール部2と内筒7との間の環状断面の空間に生コンクリートを投入する投入孔8Aと、投入したコンクリートを後方に向けて押圧する前記環状断面と略同形のプレスリング8とを備える。さらに、この空間を前後方向に分離する開閉可能な可動隔壁4,6A,6Bとその駆動機構3,10とを備える。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

切羽掘削に応じて前進するシールド本体のテール部に設けた内筒と、テール部と内筒との間の環状断面の空間に生コンクリート投入する投入孔と、投入した充填材後方に向けて押圧する前記環状断面と略同形プレスリングとを備え、内筒の内側で組み立てた型枠と周囲の地山との間にシールド本体の前進に応じて前記空間の生コンクリートを打設するシールド機において、前記空間を前後方向に分離する開閉可能な可動隔壁を備えたことを特徴とするシールド機。

請求項2

テール部の内側に配設されたスライド部材と、スライド部材を軸方向に駆動する機構とを備えるとともに、前記可動隔壁が、スライド部材にヒンジ結合する補強アームAと、テール部にヒンジ結合する補強アームBと、補強アームAとBを結合するヒンジと、補強アームAとBに支持された弾性膜とで構成された請求項1記載のシールド機。

技術分野

0001

本発明は、トンネル掘削に応じて前進しながらテール部においてライニングコンクリート打設するシールド機の改良に関する。

背景技術

0002

シールドを前進させながらテール部でライニングコンクリートを打設して行くライニング構築法は、従来例えば図5(a)〜5(d)に示す工程で施工されている。

0003

すなわち、図5(a)に示すようにテール部2の内側に型枠9を組み立て、内型枠9とテール部2が構成する環状断面の空間の内側を軸方向に摺動するプレスリング8を設け、図5(b)と5(c)に示すようにこのプレスリング8の要所に設けた投入口8Aから図示されないコンクリートポンプにより生コンクリートを投入するとともにプレスリング8を前方へ移動する。プレスリング8の移動によりテール部2と内型枠9の間に空隙が生じ、投入口8Aから投入された生コンクリートがこの空隙を満たす。

0004

所定量の生コンクリートを投入した後、図5(d)に示すようにプレスリング8による加圧を続けながらテール部2を前進させる。プレスリング8がコンクリート後方に向けて押圧することで、コンクリートはテール部2の後方の地山と内型枠9との間に充填される。

0005

ところで、図5(c)の工程でプレスリング8を前方へ移動する時には投入した生コンクリートに加わる圧力が一時的に低下することになる。しかしながら、地山に水圧が作用しているような施工条件ではこの圧力低下に伴って被圧地下水既設コンクリートとの打継目14に侵入し、打設したコンクリートの質を低下させたり、施工後の漏水の原因となる恐れがあった。

0006

このような地下水侵入防止には、テール部2の後端ラップ部13を長く設定すると効果があるが、ラップ部13を長くするとシールド機の推進に対する摩擦抵抗が増加し、またシールドの方向制御に好ましくない影響を与える恐れがあるので、あまり長くすることはできなかった。

0007

本発明は、上記問題点を解決すべくなされたもので、投入した生コンクリートの加圧状態を常時維持して打継目への地下水の侵入を阻止し、良質のライニングコンクリートを構築することを目的とする。

0008

第1の発明は、切羽の掘削に応じて前進するシールド本体のテール部に設けた内筒と、テール部と内筒との間の環状断面の空間に生コンクリートを投入する投入孔と、投入した充填材を後方に向けて押圧する前記環状断面と略同形のプレスリングとを備え、内筒の内側で組み立てた型枠と周囲の地山との間にシールド本体の前進に応じて前記空間の生コンクリートを打設するシールド機において、前記空間を前後方向に分離する開閉可能な可動隔壁を備えている。

0009

第2の発明はさらに、テール部の内側に配設されたスライド部材と、スライド部材を軸方向に駆動する機構とを備えるとともに、前記可動隔壁を、スライド部材にヒンジ結合する補強アームAと、テール部にヒンジ結合する補強アームBと、補強アームAとBを結合するヒンジと、補強アームAとBに支持された弾性膜とで構成している。

0010

プレスリングにより空間内のコンクリートを加圧した状態で可動隔壁が空間を前後方向に分離する。これにより、プレスリングの移動時にも可動隔壁後方の空間に充填した生コンクリートの圧力は維持され、さらに後方のコンクリートに十分に密着して地下水の侵入を阻止する。前進するプレスリングにより拡大する前方の空間には投入口から新たな生コンクリートが投入される。

0011

コンクリートの投入後は、可動隔壁を開いて前後の空間を連通させた状態で、プレスリングによりコンクリードを加圧しながらシールドを推進する。この結果、テール部後方に押し出されたコンクリートは地山に良く食い込んで型枠との間に良質なライニングを形成する。

0012

スライト部材とテール部とにそれぞれヒンジ結合する補強アームAとBは、スライド部材とテール部との相対位置変位に応じて伸縮し、収縮位置ではV字状に屈折し、その先端を弾性膜を介して内筒に接することで空間を前後方向に分離する。また、伸長位置では補強アームAとBはテール部と平行になり、テール部の前進に対する抵抗を最小限にする。

0013

図1図4に本発明の実施例を示す。

0014

図1において、1は地山、2はシールド機のテール部、12はテール部2の後方に既に打設されたライニングコンクリートである。テール部2の後端には内径テーパ状に拡大したラップ部13が形成される。

0015

テール部2の内側には内筒7が固設され、ライニングコンクリートの内型枠9がこの内筒7の内側で組み立てられる。内型枠9はプレキャストパネルで構成され、内筒7の後端には内型枠9の外周に先端を当接するゴムまたはワイヤブラシ製のテールパッキング11が後ろ向きに取り付けられる。このテールパッキング11は打設したコンクリートが内筒7と内型枠9との間に侵入するのを防止する。

0016

テール部2の内周に沿ってスリーブ状のスライド部材3が摺動自由に嵌合する。スライド部材3はテール部2に支持されたジャッキ10に連結され、ジャッキ10の伸縮に応じてテール部2に沿って軸方向に摺動する。

0017

スライド部材3と内筒7との間には図示されないジャッキの駆動により軸方向に摺動するプレスリング8が収装される。このプレスリング8には空間12に生コンクリートを投入するための投入口8Aが設けられる。投入口8Aは図示されないコンクリートポンプに接続される。

0018

また、空間12を前後に分離する可動隔壁がスライド部材3とテール部2との間に設けられる。可動隔壁は補強アーム6Aと6Bに支持された弾性膜4により構成される。

0019

補強アーム6Aと6Bの各一端はヒンジ5Bにより相互に回動自由に連結される。また、補強アーム6Aのもう一端はスライド部材3の後端にヒンジ5Aにより回動自由に結合し、補強アーム6Bのもう一端はテール部2にヒンジ5Cにより回動自由に結合する。空間12内にはこのようにして構成された補強アーム6Aと6Bとが図2に示すように円周方向に沿って略等しい間隔で数多く配置される。

0020

弾性膜4はこれらの補強アーム6Aと6Bを覆うように配設され、その両端はスライド部材3とテール部2にそれぞれ連結される。

0021

これにより、スライド部材3がテール部2に対して相対的に後退位置にある状態では、図1に示すように補強アーム6Aと6Bはヒンジ5Bを中心に屈折し、弾性膜4の中央部が内筒7の外周に当接することで、空間12を後部12Aと前部12Bとに分割する。

0022

また、スライド部材3がテール部2に対して相対的に前進位置にある状態では、図3に示すように補強アーム6Aと6Bとがテール部2の内周に接した状態でヒンジ5Bを中心に180度に拡がり、弾性膜4もテール部2と平行に位置する。

0023

次に作用を説明する。

0024

このシールド機によるライニングの構築作業図4(a)〜4(d)に示す順序で施工される。

0025

図4(a)と(b)は、生コンクリートを投入する前の工程であり、スライド部材3はテール部2に対して前進位置に保持され、後方の空間12内には前回打設したまだ柔らかい状態のコンクリートが充填されている。

0026

この状態では図示されないジャッキによりプレスリング8が後方へ向けて所定圧力でコンクリートを加圧し、コンクリートを円周方向に流動させながら空間12内に隙間なく充填する。同時に周囲の地山1が及ぼす水圧Pwに抗してコンクリートの圧力を保持し、コンクリート内部に地下水が侵入するのを防止する。

0027

この状態からジャッキ10を伸長駆動し、図4(b)に示すようにスライド部材3を後方へ押し出す。その結果、一端をスライド部材3の後端に結合した補強アーム6Aが補強アーム6Bとともにヒンジ5Bを中心にV字形に屈折して行き、弾性膜4の中央部が柔らかいコンクリートを押しのけながら内筒7の外周に当接する。これにより、空間12は後方の空間12Bと前方の空間12Aとに分離される。この間、プレスリング8は一定圧力に保持され、弾性膜4がコンクリートを押しのけて空間12内に突出するのに応じて前方へ移動する。

0028

このようにして空間12Aは圧力を保持しつつ、前方の空間12Bから遮断される。

0029

次に、図4(c)に示すように、プレスリング8を前方へ移動しながら、投入口8Aから生コンクリートを空間12B内に投入する。プレスリング8の移動により空間12B内が拡大するのに伴い、空間12B内の圧力が低下しても、この圧力低下は弾性膜4により遮断された後方の空間12Aには及ばず、シールド機に作用する切羽の圧力がスライド部材3と補強アーム6Aと6Bと弾性膜4とを介して密閉された空間12Aのコンクリートに作用していることで、空間12A内の圧力は高圧に維持される。したがって、プレスリング8を移動する際に地下水がラップ部13から空間12Aのコンクリート内部に侵入する恐れはない。

0030

なお、この生コンクリートの投入作業に平行して内筒7の内側で次の区間の内型枠9が組み立てられる。

0031

生コンクリートの投入後、投入したコンクリートを再びプレスリング8で加圧しつつ、ジャッキ10の収縮駆動によりスライド部材3を前進させる。その結果、補強アーム6Aと6Bとが一直線に伸びて再びテール部2の内周に接し、空間12Aと12Bが一体化される。補強アーム6Aと6Bのこの変位に伴うコンクリートの体積変化は、プレスリング8がコンクリートを後方へ押し出すことで吸収されるので、補強アーム6Aと6Bの変位により空間12Aと12Bの境界部に空隙が生じることはない。

0032

また、空間12Aと12Bが連通すると同時にプレスリング8の圧力が空間12Aに作用するので、補強アーム6Aと6Bの変位に伴って地下水がコンクリート内部へ侵入する恐れもない。

0033

こうして、補強アーム6Aと6Bとが一直線になったところでジャッキ10の駆動を停止し、図示されない推進ジャッキを用いて図4(d)に示すようにシールド機全体を前方へと推進する。この間もプレスリング8が投入されたコンクリートを加圧し続け、コンクリートは前進するテール部2の後方へと押し出されて内型枠9と地山との間に隙間なく充填される。

0034

テール部2が所定距離だけ前進したところで、再び図4(a)から始まる工程が繰り返される。

0035

このようにして、空間12Aと12Bを連通状態に保持してのシールド機の前進と、遮断状態に保持してのコンクリートの打設とを繰り返すことにより、連続してライニングを構築する。この場合に、空間12Bの内部にコンクリートの打継目が生じ、この打ち継目がシールド機の推進に応じて空間12Aに移動するが、空間12Aは常時加圧状態となるので、地下水の圧力Pwが作用してもラップ部13から打継目に地下水が侵入しにくい構造となる。

0036

したがって、内型枠9と地山との間に隙間なく良質のライニングを構築することができ、施工中や施工後の地盤沈下の恐れも少ない。

0037

さらに、このようにコンクリートを常時加圧する構造のため、コンクリートの充填効率が高く、したがってプレスリング8に設ける投入口8Aを一箇所のみとすることが可能である。これにより、投入口8Aとコンクリートポンプとの接続部材投入圧力管理機構が大幅に簡略化されるので、これらの機器の配置に要するコストを節約できる。また、機器の配置に要するスペースも節約でき、テール部2内の作業性も向上するなお、上記実施例では遮断部材として弾性膜4をスライド部材3の変位に応動する補強アーム6Aと6Bとで支持しているが、弾性膜4を空気圧液圧で駆動して空間12を分離する構造も可能である。また、スライド部材3をテール部2の内周に嵌合させる代わりに、内筒7の外周に嵌合させて、補強アーム6Aと6Bをスライド部材3と内筒7の間に構成しても良い。

発明の効果

0038

以上のように、第1の発明によれば、プレスリングの移動時や生コンクリート投入時には、テール部と内筒との間の環状断面の空間を可動隔壁が前後に分離するので、後方の空間は常時加圧状態に保持され、地下水圧の作用下においてもコンクリート内部に地下水が侵入するのを防止できる。

0039

また、第2の発明によれば、テール部の内側に配設されたスライド部材の前後方向の変位に応じて補強アームAとBがV字状の屈折位置と一直線の状態との間で変位する。これにより、開閉可能な可動隔壁を簡易な構成で実現することができる。

0040

したがって、本発明により簡易な構造で良質のライニングを構築することができる。

図面の簡単な説明

0041

図1本発明の実施例を示すシールド機テール部要部の縦断面図である。
図2図1のA−A矢視図である。
図3スライド部材を前進させた状態におけるシールド機テール部要部の縦断面図である。
図4ライニングの構築状況を説明するテール部要部の縦断面図である。
図5従来のシールド機におけるライニング構築状況を示すテール部要部の縦断面図である。

--

0042

1地山
2テール部
3スライド部材
4弾性膜
5A,5B,5Cヒンジ
6A,6B補強アーム
7内筒
8プレスリング
8A投入口
9内型枠
10 ジャッキ

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