JPH0416695A - シールド工法における発進到達立坑の構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はシールド機が発進または到達する立坑の構造に
関するものである。

〔発明の背景〕

シールド工法においては第８図に示すようにＡ地点から
Ｂ地点まで点線に示すようにトンネル（４０）を堀設育
る場合、Ａ地点にはシールド機（１２）を発進させる発
進立坑（１）を設け、Ｂ地点には該シールド機（１２）
が到達する到達立坑（２１）を設ける。

該発進立坑（１）および該到達立坑（２１）は夫々周囲
をＨ型鋼材を建込んだソイルセメント連続壁からなる地
中壁（４）　、　（２４）によって囲繞されている。

上記発進到達立坑（１）　、　（２１）においては立坑
（１）。

（２１）内側からシールド機（１２）が発進または到達
するための窓口に当る部分、即ち発進坑口（１１）また
は到達坑口（３１）に当る部分のＨ型鋼材を切断し地中
壁（４）　、　（２４）を取り壊して坑口（１１）　、
　（３１）を開設し、シールド機（１２）の発進到達に
干渉しないようにする鏡切り工法が行われている。しか
しながら該坑口（１１）　、　（３１）に当る部分の地
中壁（４）、（２４）を取り壊すと地山側（１４）　、
　（３４）から地下水、土砂等が立坑（１）、　（２１
）内に流入し、崩壊するのでこれを防ぐために従来、地
山側（１４）　、　（３４）を凍結したり（凍結工法）
、地盤強化剤を注入硬化させたり（薬液注入工法）して
地盤を安定化させかつ止水手段を施していた。しかし上
記凍結工法にあっては地山側の地盤の安定化は計れるも
のの、施工日数が長くかへり、凍結のための費用も相当
高価なものになる。また薬液注入工法では地盤の安定化
が均一でなく信頼性が低く、出水や地盤崩壊の危険性が
ある。また大口径のシールド機の発進到達のために大口
径の坑口を開設することは立坑（１）、　（２１）の地
中壁（４）　、　（２４）の全体的な構造強度にも大き
く影響することになる。更に上記鏡切り工法では狭い立
坑内で施工するために騒音５作業能率の低下、作業環境
の悪化が伴い、安全施工管理上にも問題点が多く、この
ような問題点は大深度、大口径の坑口になればますます
深刻なものとなっている。

〔従来の技術〕

従来、上記鏡切り工法における種々な問題点を解決する
ための手段として地中壁の坑口部分のＨ型鋼材を地上か
ら上方へ引き抜き、地中壁を取り壊すことなく該地中壁
をシールド機で切削して発進到達を行う工法が提案され
ている。この方法によれば地中壁を取り壊すことがない
ので立坑内への圧水、地盤の崩壊の危険性はなくなり、
かつ立坑内での作業も解消され安全施工管理上望ましい
ものとなる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の工法では坑口の深度が大とな
るとＨ型鋼材を地上から引抜く場合の引抜き抵抗が大き
くなり、大動力を要するようになるし、更に坑口径が大
径になるとＨ型鋼材が地山側からの土圧や水圧によって
たわむおそれがあるので立坑内で枠組みしてこれを支え
る支保工が必要であるが、立坑内で枠組みを行なえばシ
ールド機が立坑内へ入らなくなってしまう。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、
シールド工法における発進到達立坑（１）。

（２１）であって、周囲を地中壁（４）　、　（２４）
によって囲繞され、シールド機（１２）発進到達坑口（
１１）、（３１）部分の地中壁（４）、（２４）は他の
部分よりも低強度である間詰コンクリート壁（５）　、
　（２５）として該シールド機（１２）の損傷を防止し
、かつ補強のために該低強度坑口（１１）、（３１）部
分には補強材（８）　、　（２ｇ）を上方に操作捧（１
０）　、　（３０）によって引抜き可能に建込み、該補
強材（８）、（２８）の上方の地中壁（４）、（２４）
には引抜かれた該補強材（Ｉｌｌ）　、　（２８）を収
納する収納筒（９）　、　（２９）を配置したシールド
工法における発進到達立坑の構造を提供するものである
。

〔作用〕 発進到達立坑（１）、（２１）の地中壁−（４）、（２
４）の発進到達坑口（１１）、（３１）にあたる部分は
他の部分よりも低強度な間詰コンクリート壁（５）　、
　（２５）で構成されるが、該ｒＶｊ詰コンクリート壁
（５）　、　（２５）には補強材（８）　、　（２Ｂ）
が建込んであるから、地山側（１４）　、　（３４）よ
りの水圧、土庄により崩壊する危険が解消されている。

またシールド機（１２）の発進到達にあたっては該間詰
コンクリート壁（５）　、　（２５）を取り壊すことな
く、補強材（８）　、　（２８）を操作棒（１０）　、
　（３０）を介して該間詰コンクリート壁（５）　、　
（２５）より上方に引抜いて上方の地中壁（４）　、　
（２４）に配置されている収納筒（９）　、　（２９）
内に収納するのであるが、補強材（８）、　（２８）引
抜きの際に及ぼされる抵抗は実質的に該間詰コンクリー
ト壁（５）　、　（２５）から補強材（８）　、　（２
８）を引抜く際の抵抗のみとなり、発進到達坑口（１１
）。

（３１）の深さには関係がない。このようにして補強材
（８）　、　（２８）を引抜いた後にシールド機（１２
）が間詰コンクリート壁（５）　、　（２５）を切削し
突破って発進到達するのであるが、上記したように該間
詰コンクリート壁（５）、（２５）は低強度であるから
シールド機（１２）の損傷は確実に防止される。

またシールド機（１２）発進にあたって、坑口コンクリ
ート周壁（７）内面のリング（１３）とシールド機（１
２）のスキンプレート（１２）Ａとの間にシール手段（
１３）Ａ、　（１３）Ｂを設ければ、シールド機（１２
）が間詰コンクリート壁（５）、（２５）を突破った際
に地山側（１４）　、　（３４）から立坑（１）内へ地
下水や土砂が侵入することを阻止出来、この際、更に該
シールド機（１２）前面に潤滑液（１６）を充填すれば
その内圧により地山側（１４）　、　（３４）からの該
地下水や土砂の侵入がより一層確実に阻止されるし、か
つシールド機（１２）による間詰コンクリート壁（５）
　、　（２５）の切削も円滑に進められ得る。

更にシールド機（１２）の到達にあたって、坑口コンク
リート周壁（２７）内面のリング（３３）にシールド機
（１２）の受箱（３３）Ａを取付ければ、シールド機（
１２）が間詰コンクリート壁（２５）を突破った際に地
山側（３４）から立坑（２１）内へ地下水や土砂が侵入
することを阻止出来、更に該受箱（３３）Ａ内に土砂（
３３）Ｂを充填すればその土砂圧により地山側（３４）
からの地下水や土砂の侵入はより一層確実に阻止される
。

なお発進到達坑口（１１）、　（３１）において１間詰
コンクリート壁（５）、（２５）の周囲をラーメン構造
を有する坑口コンクリート周壁（７）　、　（２７）に
よって囲繞すれば、坑口（１１）、　（３１）が大径で
あっても発進到達立坑（１）、（２１）の全体的な構造
強度に悪影響が及ぼされるようなことがない。

〔発明の効果〕

したがって本発明においては１発進到達坑口に低強度の
間詰コンクリート壁を配置するのでシールド機が該間詰
コンクリート壁を損傷なく切削出来、シールド機発進到
達に先立って地中壁を取り壊す作業は全く必要なくなり
、しかも該間詰コンクリート壁は補強材で補強しである
から坑口が大深度に位置し地山側から高水圧、高土圧が
及ぼされる場合でも支保工を必要とせずして崩壊の危険
は全くなく、そしてシールド機発進到達にあたって操作
棒を介して補強材を該間詰コンクリート壁から引抜くの
であるが、その際の引抜き抵抗は実質的に該補強材を咳
間詰コンクリート壁から引抜いて上方の収納筒へ収納す
る間の抵抗のみとなり深度には関係なくなる。

このように本発明では大深度、大口径のシールド工法に
あっても安全かつ容易に作業が出来るのである。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例１（シールド機発進工法） 第１図〜第６図は本発明の第１実施例に関するものであ
る６本実施例は地中壁に囲まれた発進立坑内からシール
ド機を発進させる工法に関するものである０図において
、（１）は発進立坑であり該発進立坑（１）は第２図に
みるように周囲をＨ型鋼材（２）を建込んだソイルセメ
ント連続壁（３）からなる地中壁（４）によって囲繞さ
れている。該発進立坑（１）のシールド機発進窓口であ
る発進坑口部分は第１図に示すように上記地中壁（４）
の強度（通常２１０〜２４０　ｋｇ／ｃｌ）よりも低い
強度（通常７０〜１００ｋｇ／ｃｄ）を有する無筋の間
詰コンクリート壁（５）とし、この部分の強度を補うた
めに該間詰コンクリート壁（５）の周囲は鉄筋（６）で
強化されたラーメン構造を有する坑口コンクリート周壁
（７）で囲繞する。該間詰コンクリート壁（５）は発進
時シールド機の前面を損傷しないよう上記したように低
強度とされるが、該間詰コンクリート壁（５）が地山側
から及ぼされる水圧や土圧によって破壊しないように内
部に補強材である鋼管（８）を引抜き可能に建込む。該
鋼管（８）は第３図および第４図に示すように内部に断
面十形状のリブ（８）Ａが挿着され、このような構造を
とることによって該鋼管（８）に及ぼされる外力を該リ
ブ（８）Ａで分散緩和させ、該鋼管（８）の変形を防止
するのである。

このようにして間詰コンクリート壁（５）は該鋼管（８
）によって補強され、坑口が大深度に位置しかつ大口径
であっても地山側から及ぼされる水圧や土庄に充分耐え
る構造となっている。更に該鋼管（８）の下端には空気
抜孔（８）Ｃを設けた底蓋（８）Ｂを取付ける。該底蓋
（８）Ｂは鋼管（８）を間詰コンクリート壁（５）内に
建込む時、コンクリートが該鋼管（８）内に侵入するの
を防止するものであるが、該鋼管（８）引抜き時に及ぼ
される鋼管（８）の内圧を逃すために該底蓋（８）Ｂに
空気抜孔（８）Ｃを設けるのである。更に該鋼管（８）
の周囲は硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄによって
被覆される。そして該熱可塑性プラスチック層（８）Ｄ
の内部には溶剤導入空間（８）Ｅが形成されている。該
熱可塑性プラスチック層（８）Ｄの材料としてはポリ塩
化ビニル、ポリスチレン、ポリメタクリレート、アクリ
ロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体等の硬質な
熱可塑性プラスチックまた゛は該熱可塑性プラスチック
の発泡体が用いられ、Ｈ詰コンクリート壁（５）の強度
と等しいかまたはそれ以上の強度を有することが好まし
く、該硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄにより地山
側からの外力を間詰コンクリート壁（５）から鋼管〔８
）に緩衝しつＮ伝達出来金ようにする。該鋼管（８）の
上方の地中壁（４）には該鋼管（８）を収納するための
収納筒（９）が建込まれる。該収納筒（９）の径は該鋼
管（８）（硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄも含め
る）の径よりも若干大きめとして該鋼管（８）と収納筒
（９）との摩擦係数を出来るだけ低くし、また該収納筒
（９）の長さは該鋼管（８）の長さを収容出来る程度の
ものとする。そして該鋼管（８）のリブ（８）Ａの頭部
には地上から地中壁（４）、収納筒（９）′を介して操
作棒である鋼棒（１０）が連絡する。該鋼棒（１０）の
周囲には上記熱可塑性プラスチック層（８）Ｄに用いら
れたものと同様な熱可塑性プラスチックの発泡体層（１
０）Ａが被覆される。該発泡体層（１０）Ａは通常３〜
４　ｋｇ／ｄ程度の圧縮強度を有するもので、鋼棒（１
０）と地中壁（４）との摩擦抵抗を下げて鋼棒（１０）
の引抜きを容易にするものである。

このような構成の発進坑口（１１）の内側に第１図に示
すようにシールド機（１２）が配置されるのであるが、
坑口コンクリート周壁（７）内面には短円筒状の坑口鋼
製リング（１３）が取付けられ、該鋼製リング（１３）
の内面において外端部側にはエントランスパツキン（１
３）Ａ、その内側にはエアバッグ（１３）Ｂが取付けら
れ、該エアバッグ（１３）Ｂ内には外側からエアパイプ
（１３）Ｃが連絡している。該鋼製リング（１３）およ
びエアパイプ（１３）Ｃは坑口コンクリート周壁（７）
を施工する際に同時に型枠内にインサートすることによ
って該坑口コンクリート周壁（７）に取付け、また該エ
アバッグ（１３）Ｂはワッシャー（１３）Ｅを介してボ
ルト（１３）Ｄによって鋼製リング（１３）に取付けら
れる。該エントランスパツキン（１３）Ａおよび該エア
バッグ（１３）Ｂはスチレン−ブタジェンゴム、アクリ
ロニトリル−ブタジェンゴム、クロロプレンゴム、イソ
プレンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ウレタンゴム
、シリコンゴム等の合成ゴムあるいは天然ゴムを材料と
する。

上記立坑（１）の地中壁（４）は複数個のロットを縦に
連結したものであるが、各地中壁（４）のロフトは地上
で施工し、１０ツトづつ立坑（１）を掘削しつ＼沈下さ
せて行く。そして発進坑口（１１）に該当するロットに
達した所で上記鋼管（８）を建込んだ間詰コンクリート
壁（５）、鋼製リング（１３）およびエアパイプ（１３
）Ｃを取付けた坑口コンクリート周壁（７）、エントラ
ンスパツキン（１３）Ａ、エアバッグ（１３）Ｂからな
る発進坑口（１１）を地上にて一体的に施工する。

上記構成において、まず鋼管（８）の硬質熱可塑性プラ
スチック層（８）Ｄの溶剤導入空間（８）Ｈに該硬質熱
可塑性プラスチック層（８）Ｄを溶解あるいは膨潤させ
る溶剤を導入する。該溶剤の導入は地上から収納筒（９
）の上端に連絡する溶剤パイプ（１７）を介して行なう
。本発明で用いられる溶剤としてはメタノール、エタノ
ール、イソプロパツール、ｎ−ブタノール等のアルコー
ル系溶剤、トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤、酢酸
エチル、酢酸ｎ−ブチル等の酢酸エステル系溶剤、アセ
トン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等
のケトン系溶剤、セロソルブアセテート、ｎ−ブチルセ
ロソルブ等のセロソルブ系溶剤、ジクロルエタン、トリ
クロロエチレン、四塩化炭素等の塩素系溶剤等、好まし
くは毒性の低い有機溶剤が用いられる。

該硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄが該溶剤と接触
すると該硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄは膨潤し
て該鋼管（８）と該間詰コンクリート壁（５）との間の
潤滑層となり、また溶解して該鋼管（８）と該間詰コン
クリート壁（５）との間に隙間を形成し、あるいは該硬
質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄが低発泡体の場合に
は該溶剤に膨潤収縮することによって該鋼管（８）と該
間詰コンクリート壁（５）との間に隙間を形成する。ま
た鋼棒（１０）は発泡体層（ｌＯ）Ａ内を滑動する。こ
の場合、鋼棒（１０）と発泡体層（１０）Ａとの摩擦抵
抗は殆んど無視出来、実質的に引抜き抵抗は鋼管（８）
が該間詰コンクリート壁（５）から引抜かれて収納筒（
９）に収納される際の摩擦抵抗により支配されるので、
鋼棒（１０）の引抜き抵抗は発進坑口（１１）の深度に
殆んど関係なくなり、しかも上記摩擦抵抗は溶剤に膨潤
もしくは溶解した硬質熱可塑性プラスチック層（８）Ｄ
によって極端に低下しているので本発明では坑口（１１
）が大深度に位置していても鋼管（８）の間詰コンクリ
ート壁（５）からの引抜きは円滑に行なわれのである。

鋼管（８）の鋼棒（１０）を介しての引抜きは例えば地
上から油圧ジヤツキ、多重式滑車、バイブロ式引抜機等
によって行なわれる。このようにして該鋼管（８）を間
詰コンクリート壁（５）から引抜き収納筒（９）内に収
納した上でシールド機（１２）を第１図矢印方向、即ち
立坑（１）の内側から外側（地山側（１４））へ向かっ
て発進させるのであるが、この際、エアパイプ（１３）
Ｃからエアバッグ（１３）Ｂ内に空気圧を及ぼし、第６
図に示すようにシールド機（１２）のスキンプレート（
１２）Ａに圧接させる。このようにしてシールド機（１
２）発進時の地山側（１４）からの地下水や土砂の流入
を防止するのであるが、該エントランスパツキン（１３
）Ａも該シールド機（１２）のスキンプレート（１２）
Ａに圧接しエアバッグ（１３）Ｂの密封性を補助する。

該エアバッグ（１３）Ｂの内圧は地山側（１４）からの
水圧、土圧あるいはシールド機（１２）のジヤツキ圧に
相当する圧力とし、通常１．５〜１０気圧程度とされる
。更に鋼製リング（１３）内のシールド機（１２）前面
空間（１５）には潤滑液（１６）を充填してシールド機
（１２）が間詰コンクリート壁（５）を切削する際の減
摩剤とすると同時に該空間（１５）に該潤滑液（１６）
によって内圧を及ぼし、シールド機（１２）先端が間詰
コンクリート壁（５）を突破って地山側（１４）に貫入
する際の地下水や地山土砂の流入を防ぐ、該潤滑液は例
えば粘土、ベントナイト等を水に分散させた分散液であ
り、所望なれば該潤滑液には、ポリアクリル酸塩、ポリ
ビニルアルコール、カルボキシメチルセルローズ、アル
ギン酸塩等の潤滑性水溶性合成樹脂が添加されてもよい
。

上記のようにしてシールド機（１２）は第１図矢印方向
に進み坑口（１１）の間詰コンクリート壁（５）を切削
し、突破って発進して地山側（１４）に貫入するのであ
るが、該間詰コンクリート壁（５）の強度７５ｋｇ／−
のものと９５ｋｇ／ｃｄのものにつき壁厚１゜２ｍを対
象として試験を行なった所、シールド機（１２）には特
別な損傷は見あたらず、壁厚２ｍとしても問題ないこと
が判明している。

実施例２（シールド機到達工法） 第７図は実施例２に関するものであり、実施例１の発進
立坑（１）と同様な構造の到達立坑（２１）は地中壁（
２４）によって囲繞され、シールド機到達窓口である到
達坑口（３１）部分は発進立坑（１）と同様に間詰コン
クリート壁（２５）とし、該間詰コンクリート壁（２５
）の周囲は同様にラーメン構造を有する坑口コンクリー
ト周壁（２７）で囲繞する。該間詰コンクリート壁（２
５）は実施例１と同様に硬質熱可塑性プラスチック層（
２８）Ｄが被覆された銅管（２８）によって補強され５
該銅管（２８）は発泡体層（３０）Ａにより被覆された
鋼棒（３０）により該間詰コンクリート壁（２５）から
引抜かれて上方の収納筒（２９）に収納されるようにな
っている。到達立坑（２１）においては該坑口コンクリ
ート周壁（２７）の内面の鋼製リング（３３）を介して
シールド機（１２）を収納するための鋼製受箱（３３）
Ａを取付けておき、該鋼製受箱（３３）Ａ内には地山側
から及ぼされる水圧および土庄に対抗するために土砂（
３３）Ｂが充填せられる。

シールド機（１２）の到達坑口（３１）への到達に先立
って実施例１と同様に鋼棒（３０）を介して鋼管（２８
）を間詰コンクリート壁（２５）から引抜くのであるが
、この際、鋼管（２８）に電流を流すことにより該鋼管
（２８）を介して硬質熱可塑性プラスチック層（２８）
Ｄを加熱軟化させる。かくして軟化した硬質熱可塑性プ
ラスチック層（２ｇ）Ｄは鋼管（２８）と間詰コンクリ
ート壁（２５）との潤滑層となり、あるいは該硬質熱可
塑性プラスチック層（２ｇ）Ｄが低発泡構造を有する場
合には体積収縮して該鋼管（２８）と間詰コンクリート
壁（２５）との間に隙間を生じ、該鋼管（２８）を該間
詰コンクリート壁（２５）から引抜く際の摩擦抵抗が極
端に低下する。

このようにして鋼棒（３０）を介して鋼管（２８）を間
詰コンクリート！（２５）から引抜いて収納筒（２９）
に収納した上で、地山側（３４）から第７図矢印に示す
ように到達したシールド機（１２）は該間詰コンクリー
ト壁（２５）を切削し、突破って鋼製受箱（３３）Ａ内
の土砂（３３）Ｂを削りながら該鋼製受箱（３３）Ａ内
に収納される。その後収納状態のシールド機（１２）の
背面に止水剤の注入硬化等の手段により止水処置を行な
った上で鋼製受箱（３３）Ａを解体し、該シールド機（
１２）を埋設しあるいは回収作業を行なう。

なお本実施例の到達立坑（２１）の地中壁（２４）も実
施例１の発進立坑（１）と同様に複数個のロットを縦に
連結したもので、各地中壁（２４）のロフトおよび坑口
（３１）に該当するロットはすべて地上で施工する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の第１実施例を示すものであり
、第１図はシールド機発進時の説明図、第２図は発進立
坑断面図、第３図は鋼管下端部縦断面図、第４図は鋼管
横断面図、第５図は収納筒上部分縦断面図、第６図はシ
ールド部分拡大断面図、第７図は本発明の第２実施例を
示すシールド機到達時の説明図、第８図はシールド工法
の説明図である。 図中、（１）・・・・発進立坑、（４）、（２４）・・
・・地中壁、（５）、（２５）・・・・間詰コンクリー
ト壁。 （８）　、　（２８）・・・・鋼管、（９）、（２９）
・・・・収納筒。 （１０）　、　（３０）・・・・鋼棒、　（１１）・・
・・発進坑口、（２１）・・・・到達立坑、 （３１）・・・・到達坑口

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シールド工法における発進到達立坑であって、周囲
   を地中壁によって囲繞され、シールド機発進到達坑口部
   分の地中壁は他の部分よりも低強度である間詰コンクリ
   ート壁として該シールド機の損傷を防止し、かつ補強の
   ために該低強度坑口部分には補強材を上方に操作棒によ
   って引抜き可能に建込み、該補強材の上方の地中壁には
   引抜かれた該補強材を収納する収納筒を配置したことを
   特徴とするシールド工法における発進到達立坑の構造 ２、該間詰コンクリート壁はラーメン構造を有する坑口
   コンクリート周壁にて囲繞されている特許請求の範囲１
   に記載のシールド工法における発進到達立坑の構造 ３、該発進立坑の坑口コンクリート周壁内面にはリング
   が取付けられ、該リング内面には該リングとシールド機
   のスキンプレートとの間をシールするシール手段が設け
   られている特許請求の範囲１に記載のシールド工法にお
   ける発進到達立坑の構造 ４、該シールド機の前面には潤滑液が充填される特許請
   求の範囲３に記載のシールド工法における発進到達立坑
   の構造 ５、該到達立坑においては坑口コンクリート周壁内面の
   リングを介してシールド機の受箱を取付けた特許請求の
   範囲１に記載のシールド工法における発進到達立坑の構
   造 ６、該受箱内には土砂を充填した特許請求の範囲５に記
   載のシールド工法における発進到達立坑の構造