JPH04330193A - 立型シールド機で構築した立坑の底盤部施工方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、立型シールド機で構
築した立坑の下端部の終局的な安定化処理と主要機材類
の回収を目的として実施される底盤部施工方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】近年、未利用地下空間、特に地表面下５
０ｍ〜１００ｍの大深度地下空間の活用が注目され、各
種の技術開発が進められている。地下空間の有効利用の
ためには、アクセス用の立坑構造物の建設技術の開発が
当初の重要課題である。従来、立坑構造物を構築する技
術としては、 １）開削工法 ２）ケーソン工法 ３）ＰＣウェル工法 などが広く一般的に実施されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】上述の開削工法は立
坑構築方法として最も一般的な工法である。しかし、大
きな地下水圧（５〜１０ｋｇ／ｃｍ２）が働く大深度に
なると立坑底盤部に作用する高水圧対策が問題となって
施工が出来ないか、又は施工するための止水工法が非常
に困難になる。また、地下水位低下工法のような補助工
法は、地表面下５０〜１００ｍに及ぶ大深度掘削では採
用できない可能性が高い。

【０００４】ケーソン工法は、オープンケーソン、ニュ
ーマチックケーソンのように条件に応じて使い分けが可
能であり、高水圧下でも施工可能である。しかし、ケー
ソン本体の沈下時に周辺への影響（沈下・引き込みなど
）があったり、地表面下５０〜１００ｍに及ぶ大深度の
場合はケーソン本体を沈下させること自体が出来なくな
り、施工が困難となることもある。

【０００５】ＰＣウェル工法は、基本的には泥水掘削で
あるために安定した大深度掘削が可能である。しかし、
立坑周辺地盤支持リングは上方からセットし逐次沈下さ
せながら施工するために、ケーソン工法と同様な問題（
リングと周辺地盤との摩擦によって、大深度の施工が困
難）があるほか、底盤部の処理及び掘削方式等において
大深度では問題が多い。また、プレキャスト円周リング
を利用していることから、掘削口径が大きくなると、運
搬上の問題がある。

【０００６】上述のように、従来工法は施工規模や施工
深度により利害得失があり、状況に応じてそれぞれの工
法が採用され実施されているものの、地表面下５０〜１
００ｍに達し５〜１０ｋｇ／ｃｍ２の大きな地下水圧が
作用する大深度地下に工期、工費ともに満足できる内容
で立坑構造物を実現する有効な工法は現存しない。とり
わけ深度が深くなると地下水及び地下水圧対策が重要課
題となり、立坑下端面の長期安定化処理の方法が問題と
なるが、現在のところいかにして安全に確実に施工する
かの決め手に欠け、解決すべき課題になっている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した従来技術の課題
を解決するための手段として、この発明に係る立型シー
ルド機で構築した立坑の底盤部施工方法は、図面に実施
例を示したとおり、密閉型で泥水加圧式の立型シールド
機１で垂直下向きに掘削を行ない構築された立坑２の下
端部において、立型シールド機１のカッターヘッド３を
拡径し所定のストローク前進させるなどして拡径掘削を
行ない、しかる後にカッターヘッド３を縮径してシール
ド本体５の内側まで後退させ、シールド本体５とカッタ
ーフェイス６との間の止水処理を行ない、前記拡径掘削
部７内に水中コンクリート８等の固化材を打設してカッ
ターフェイス６及びシールド本体５と一体化された底盤
を構築することを特徴とする。

【０００８】本発明の施工方法はまた、前記底盤が強度
を発現した後にシールド機１の隔壁１０を解体撤去し、
カッターヘッド３その他の主要機材類を回収することも
特徴とする。

【０００９】

【作用】カッターフェイス６及びシールド本体５と一体
化して構築された底盤８は、地下水の止水性が完全で、
大きな地下水圧に対する強度、剛性も万全である。従っ
て、前記底盤８の完成後は、密閉型で泥水加圧式のシー
ルド機１の隔壁１０を解体することが可能で、同隔壁１
０のすぐ下側の位置まで後退されているカッターヘッド
３その他の機材類を回収することができる。

【００１０】チャンバー１１内に打設され固められた水
中コンクリ−ト８等の固化材がカッターフェイス５を補
強材として硬化し強度を発現すると、底盤は高強度、高
剛度の複合構造物になり、地下水を止水し、地下水圧に
十分に耐える。

【００１１】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。 図１は地表面から立型シールド機１で垂直下向きに所定
の深度まで掘削を進めて立坑２を構築し、この立抗２の
下端部に底盤を施工すべき準備を開始した状況を示して
いる。立型シールド機１は、密閉型で泥水加圧式とされ
ている。シールド本体５内のチャンバー１１内の泥水圧
力を支持する隔壁１０に、カッターヘッド３の中心軸１
２が回転自在に支持されている。この立型シールド機１
は、切羽の安定を目的としてチャンバー１１内に泥水又
は泥土を充満させ、前記隔壁１０で密閉されたチャンバ
ー１１内の泥水圧力を切羽圧力よりも高くし、シールド
機１の泥水圧制御機構により一定水圧（例えば５〜１０
ｋｇ／ｃｍ２）を保持することにより切羽の安定が図ら
れている。

【００１２】立型シールド機１が立坑２の底盤施工位置
に到達した段階で、カッターヘッド３を拡径して拡径掘
削（オーバーカット）が行なわれる。このため当該立型
シールド機１のカッターヘッド３は、図２Ａ、Ｂに詳し
く示したように、アーム（スポーク）３ｂ、３ｃが半径
方向に０〜１．５ｍ程度伸縮可能で、カッターヘッド３
は最小径を３ｍ位まで縮径され、最大径は６ｍぐらいま
で拡径される構成になっている。図２Ａ、Ｂにおいて３
ｄはアーム３ｂ、３ｃに取り付けた可動ビット、３ｅは
固定ビットである。カッターヘッド３の中心軸１２は、
０〜２ｍ位のストロークで掘進方向に進退可能な構成と
されている。また、カッターヘッド３はカッターフェイ
ス６とは分離可能に構成されている。前記した拡径掘削
は、底盤を形成する固化材の打設領域を大きくし、カッ
ターフェイス（面板）６を固化材で包み込み一体化させ
るために行なわれる。拡径掘削はまた、底盤が地下水圧
に耐え、止水性を確実ならしめ、カッターフェイス６の
腐食防止を図れる厚さとなるようにカッターヘッド３を
所定のストローク前進させて一定の深さまで行なわれる
。

【００１３】図３は前記拡径掘削の終了後、カッターヘ
ッド３はシールド本体５の内径より小さい最小径に縮径
してシールド本体５内の隔壁１０に接近する位置まで後
退させ（引き上げ）、チャンバー１１内に納めた状態を
示している。また、予めシールド本体５に装着された止
水プレート４を突き出してシールド本体５とカッターフ
ェイス６との間隙の止水処理が行なわれている。この止
水処理のため、シールド本体５の先端部に軸方向下向き
に開口された環状の油圧室１３が形成され、該油圧室１
３内をスライド自在な環状のピストンを持つ円筒形状の
止水プレート４が進退自在に装着されている。この止水
プレート４の進退ストロークは、シールド本体５の先端
とカッターフェイス６との隙間を完全に閉止できるよう
に約３０ｃｍ位の大きさとされている。他方、カッター
フェイス６の内面の前記止水プレート４の先端が当接す
る部位には、シールゴム１４が環状に設置されている。 従って、前記油圧室１３内へ油圧を供給して止水プレー
ト１１を押し出させ、カッターフェイス６のシールゴム
１４へ強く押し当てることにより、シールド本体５とカ
ッターフェイス６の隙間は完全に閉塞され、周辺地盤か
らくる地下水の浸入が防止される。なお、止水プレート
４を押し出す手段は、上述した油圧式の限りではない。 ネジジャッキ機構、又は押しボルト機構、その他の手段
を実施することも可能である。

【００１４】次に、図４は隔壁１０とカッターフェイス
６との間のチャンバー１１及び前記拡径掘削部７内へ、
泥水置換の方法で水中コンクリート８を打設した状態を
示している。コンクリート８の天端はカッターヘッド３
までは達しないものとされている。打設されたコンクリ
ート８はカッターフェイス６を包み込んで一体化する。 従って、コンクリート８が硬化し強度を発現すると、止
水プレート４を内側から補剛し地下水圧に対して恒久的
に耐える立坑底盤部が完成する。

【００１５】コンクリート８を打設する具体的方法、手
段としては、泥水で満たされたチャンバー１１に連通す
るリリーフ弁を隔壁１０に設置し、同リリーフ弁の設定
圧力以上になると泥水が排出される構成とし、その一方
で隔壁１０に設けたコンクリート打設管を通じて水中コ
ンクリート８をチャンバー１１内へ圧入し打設する。か
くすると前記リリーフ弁の働きによりチャンバー１１内
の泥水圧力が一定で切羽が安定した状態のまま泥水置換
の形でコンクリート打設が出来る。水中コンクリート８
には繊維補強コンクリートを使用することもできる。

【００１６】図５は上記のコンクリート８が硬化して強
度を発現し地下水の浸入を防ぎ地下水圧に耐える立坑底
盤が完成された後に、立型シールド機１の隔壁１０を解
体して撤去し、その下側に位置しているカッターヘッド
３その他の付属機器類を回収した状態を示している。

【００１７】

【本発明が奏する効果】本発明に係る立型シールド機で
構築した立坑の底盤部施工方法によれば、立坑下端の底
盤を能率良く安全に確実に施工でき、未利用地下空間、
特に大深度地下空間へアクセスする立坑の構築が容易に
可能となり、地下空間の活用に大きく寄与する。また、
シールド機の高価な部分であるカッターヘッド等が回収
され転用できるので経済性も高められるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】立抗底盤部の拡径掘削を行なった状態の断面図
である。

【図２】Ａ、Ｂはカッターヘッドの最小径、最大径の状
態を示した正面図である。

【図３】カッターヘッドを後退させ止水処理を行なった
状態の断面図である。

【図４】コンクリート打設を行なった状態の断面図であ
る。

【図５】隔壁を解体撤去しカッターヘッドを回収した状
態の断面図である。

【符号の説明】

１　　立型シ−ルド機 ２　　立抗 ３　　カッターヘッド ５　　シールド本体 ６　　カッターフェイス ７　　拡径掘削部 ８　　コンクリート １０　　隔壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】密閉型で泥水加圧式の立型シールド機で垂
   直下向きに掘削を行ない構築された立坑の下端部におい
   て、立型シールド機のカッターヘッドを拡径して拡径掘
   削を行ない、しかる後にカッターヘッドは縮径してシー
   ルド本体の内側まで後退させ、シールド本体とカッター
   フェイスとの間の止水処理を行ない、前記拡径掘削部内
   に水中コンクリート等の固化材を打設してカッターフェ
   イス及びシールド本体と一体化された底盤を構築するこ
   とを特徴とする、立型シールド機で構築した立坑の底盤
   部施工方法。
2. 【請求項２】密閉型で泥水加圧式の立型シールド機で垂
   直下向きに掘削を行ない構築された立坑の下端部におい
   て、立型シールド機のカッターヘッドを拡径して拡径掘
   削を行ない、しかる後にカッターヘッドは縮径してシー
   ルド本体の内側まで後退させ、シールド本体とカッター
   フェイスとの間の止水処理を行ない、前記拡径掘削部内
   に水中コンクリートを打設してカッターフェイス及びシ
   ールド本体と一体化された底盤を構築し、前記底盤が強
   度を発現した後にシールド機の隔壁を解体し、カッター
   ヘッド等を回収することを特徴とする、立型シールド機
   で構築した立坑の底盤部施工方法。