JP2003239679A - シールド掘削用繊維補強コンクリート壁体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル掘進用立坑において、シールド掘進
機の発進部における外周のかぶり部分の大割れを防止
し、シールド掘進機による地盤の削り取りを回避するこ
とのできる繊維補強コンクリート壁体を提供する。 【解決手段】 シールド掘削用繊維補強コンクリート壁
体１０において、シールド掘進機４の切削開口直径より
大きい領域を覆って、繊維補強コンクリート壁体１０の
外側かぶり部分１２に、ＦＲＰ格子材１００（１００
ａ、１００ｂ）を１層以上設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般には、地中を
掘削するシールド掘進機の発進又は到達のための発進到
達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシールド掘削
用繊維補強コンクリート壁体の構造に関するものであ
り、特に、発進部の繊維補強コンクリート壁体の構造に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１及び図２に示すように、トンネル掘
進用立坑１は鉄筋コンクリート製の壁体２及び底板３な
どにて構築されるが、立坑のシールド掘進機４が発進又
は到達する開口部分には、シールド掘進機４により掘削
が可能なように、繊維補強コンクリート壁体１０を使用
することが提案され、又実施されている。

【０００３】つまり、繊維補強コンクリート壁体１０
は、補強筋として、炭素繊維、有機繊維などに樹脂を含
浸して作製された繊維補強材（ＦＲＰ補強材）１１を、
例えば、籠状、メッシュ状、格子状に組み立て、コンク
リートに埋設して構成され、シールド掘進機４による掘
削が可能とされる。

【０００４】また、上記構成の従来の立坑１において
は、繊維補強コンクリート壁体１０においても、コンク
リート壁体２と同様に、内周及び外周部分１２の厚さ５
０ｍｍ程度の領域は、コンクリートに埋設された繊維補
強材１１を被覆するコンクリート層とされ、「かぶり」
と呼ばれ、繊維補強材１１は設けられていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者らの研究実
験の結果によると、特に、立坑のシールド掘進機発進部
において、切削直径Ｄの開口部５（図１、図３参照）を
形成しながらシールド掘進機４が繊維補強コンクリート
壁体１０を切削し、貫通して、隣接の地盤へと突入する
に際し、開口部５の外側壁部分、即ち、「かぶり」部分
１２が大割れすることがある。この大割れした「かぶ
り」部分１２は、コンクリート塊となり、シールド掘進
機４のチャンバー４１に取り込まれ、チャンバー４１か
ら排出される際に、チャンバー部取込口４２を閉鎖する
ことがある。その場合には、シールド掘進機４を完全に
停止し、人手でそのコンクリート塊を取り除くことをし
なければならない。

【０００６】また、地盤が軟弱な場合には、シールド掘
進機４のチャンバ４１に取り込まれないコンクリート塊
が切削用回転盤と一緒に廻ることもあり、地盤の緩み、
延いては地盤の沈下を引き起こすこととなり、好ましく
ない。

【０００７】従って、本発明の目的は、トンネル掘進用
立坑において、シールド掘進機の発進部における外周及
びかぶり部分の大割れを防止し、シールド掘進機のチャ
ンバー部取込口の閉塞や、シールド掘進機による地盤の
沈下を回避することのできる繊維補強コンクリート壁体
を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
繊維強化コンクリート壁体にて達成される。要約すれ
ば、本発明は、シールド掘進機の発進又は到達のための
発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシール
ド掘削用繊維補強コンクリート壁体において、少なくと
も、シールド掘進機の切削開口直径より大きい領域を覆
って、前記繊維補強コンクリート壁体の外側かぶり部分
に、ＦＲＰ格子材を１層以上設置したことを特徴とする
シールド掘削用繊維補強コンクリート壁体である。

【０００９】本発明の一実施態様によると、前記ＦＲＰ
格子材は、格子状に配置された縦補強筋と横補強筋とを
有する。

【００１０】本発明の他の実施態様によると、前記縦補
強筋及び前記横補強筋は、強化繊維を一方向に並べてマ
トリックス樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数積層し
て形成される。

【００１１】本発明の他の実施態様によると、前記強化
繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボ
ロン繊維等の無機繊維；チタン、スチール等の金属繊
維；アラミド、ポリエステル、ポリエチレン、ナイロ
ン、ビニロン、ポリアセタール、ＰＢО、高強度ポリプ
ロピレン等の有機繊維；から選択されるいずれかの繊維
であるか、或いは、前記繊維を複数種混入したハイブリ
ッドタイプとされ、又、前記マトリクス樹脂は、ビニル
エステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹
脂、常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等
のラジカル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むものと
し得る。

【００１２】本発明の他の実施態様によると、前記縦補
強筋及び前記横補強筋は、補強筋幅（ｗ）３〜２０ｍ
ｍ、厚さ（ｔ）１〜１５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ
１）２５〜２５０ｍｍである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る繊維強化コン
クリート壁体を図面に則して更に詳しく説明する。

【００１４】本発明は、図１に示すトンネル掘進用立坑
１の繊維強化コンクリート壁体に適用することができ、
シールド掘進機の発進部の外側壁部分、即ち、「かぶ
り」部分の構造に特徴を有する。従って、本発明が採用
されるトンネル掘進用立坑１及び繊維強化コンクリート
壁体１０の全体構成に関しては、先の説明を援用し、更
なる説明は省略する。以下に、本発明の特徴ある部分に
ついて説明する。

【００１５】図２に、トンネル掘進用立坑１を構成する
本発明の繊維強化コンクリート壁体１０の一部を断面で
示す。

【００１６】本実施例では、繊維強化コンクリート壁体
１０は、そのかぶり部分１２、即ち、シールド掘進機４
の発進部の外側壁部分に、ＦＲＰ格子材１００（１００
ａ、１００ｂ）が１層以上、例えば、１層〜３層配置さ
れる。図２に示す実施例では、２層、即ち、第１のＦＲ
Ｐ格子材１００ａが繊維補強材１１から距離（Ｌ１）３
ｃｍの位置に、又、第２のＦＲＰ格子材１００ｂが更に
距離（Ｌ２）５ｃｍ離れた位置に設置されている。

【００１７】ＦＲＰ格子材１００（１００ａ、１００
ｂ）は、図３に示すように、シールド掘進機４の切削開
口部５の直径Ｄより大きい領域にまで延在して配置され
ており、少なくとも、切削開口直径より１０〜５０ｃｍ
大きい領域にわたって設置される。

【００１８】切削開口部５の直径Ｄは、例えば、７ｍと
され、この場合には、図３に示すように、繊維強化コン
クリート壁体１０は、縦（Ｈ１）７．３ｍ、横（Ｈ２）
７．３ｍの矩形状にて形成され、それに対応して、ＦＲ
Ｐ格子材１００も又、繊維強化コンクリート壁体１０と
同じ領域に、即ち、縦（Ｈ１）７．５ｍ、横（Ｈ２）
７．５ｍの矩形状にて設置することができる。本発明は
これに限定されるものではない。例えば、ＦＲＰ格子材
１００は、矩形ではなく円形とすることもできる。又、
各格子材１００ａ、１００ｂは、１枚のシート状である
必要はなく、複数に分割されたものであっても良い。

【００１９】次に、ＦＲＰ格子材１００について説明す
る。

【００２０】本発明にて使用されるＦＲＰ格子材１００
の一実施例を図４及び図５に示す。本実施例にて、ＦＲ
Ｐ格子材１００は、通常、直角に交差して格子状に配置
された複数の補強筋、即ち、縦補強筋１０１と横補強筋
１０２とを含み、各補強筋１０１、１０２は、強化繊維
を一方向に並べてマトリックス樹脂を含浸させた帯状強
化繊維を複数積層して形成されたものである。

【００２１】強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊
維、セラミックス繊維、ボロン繊維等の無機繊維；チタ
ン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、
ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、
ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択
されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複
数種混入したハイブリッドタイプとされる。

【００２２】又、マトリクス樹脂としては、ビニルエス
テル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、
常温硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリ
カーボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラ
ジカル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むものを使用
することができる。

【００２３】又、本実施例にて使用される各補強筋１０
１、１０２は、補強筋幅（ｗ）３〜２０ｍｍ、厚さ
（ｔ）１〜１５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）２５
〜２５０ｍｍの格子板状に成形硬化され、全体としてシ
ート状のＦＲＰ格子材１００を形成する。このＦＲＰ格
子材１００は、図５に示すように筋の交差部分の厚さが
他の部分の厚さと略等しくなるように成形硬化されてい
る。

【００２４】このＦＲＰ格子材１００は、繊維補強コン
クリート壁体１０の外側「かぶり」部分１２に、即ち、
立坑２の外周部分に位置して、上述のように、１層〜３
層設置される。

【００２５】ＦＲＰ格子部材１００の設置方法は、任意
の方法を採用し得るが、例えば、ＦＲＰ格子材１００
を、繊維補強コンクリート壁体１０を構成する、例え
ば、籠状、メッシュ状、格子状の繊維補強材（ＦＲＰ補
強材）１１に適当な留め具を介して連結することによ
り、この繊維補強材１１に隣接して所望層だけ設置す
る。このようにして作製された、繊維補強材１１及びＦ
ＲＰ格子材１００の組立体にコンクリートを打設する。

【００２６】これにより、トンネル掘進用立坑２に、シ
ールド掘進機４により掘削が可能な、しかも、かぶり部
分１２がＦＲＰ格子材１００にて補強されたシールド掘
進機４の発進部となる掘削開口部５を画成することので
きる繊維補強コンクリート壁体１０が形成される。

【００２７】本発明の繊維補強コンクリート壁体１０の
効果を実証するために、下記仕様の格子材１００を作製
し、繊維補強コンクリート壁体１０の外周「かぶり」部
分に２層、取り付けて実験した。シールド掘進機４の切
削開口直径Ｄは１ｍ、繊維補強コンクリート壁体１０の
壁厚は０．５ｍ、かぶり部分の厚さは５０ｍｍであっ
た。

【００２８】実験例 ・格子材の材料 強化繊維： ガラス繊維 マトリクス樹脂： ビニルエステル樹脂 強化繊維：マトリクス樹脂＝４０：６０（体積％） ・格子材の寸法 補強筋幅（ｗ）：７ｍｍ、 厚さ（ｔ）：２ｍｍ、 格子間距離（Ｗ１）：１００ｍｍ 全体形状： 縦１．３ｍ、横１．３ｍの矩形 本発明に従って格子材１００を繊維補強コンクリート壁
体１０の外周「かぶり」部分に２層設置し、シールド掘
進機４により切削した。実験の結果、かぶり部分１２の
大割れが生じることはなかった。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、シール
ド掘進機の発進又は到達のための発進到達部を有するト
ンネル掘進用立坑におけるシールド掘削用繊維補強コン
クリート壁体において、少なくとも、シールド掘進機の
切削開口直径より大きい領域を覆って、繊維補強コンク
リート壁体の外側かぶり部分に、ＦＲＰ格子材を１層以
上、複数層設置した構成とされるので、トンネル掘進用
立坑において、シールド掘進機の発進部における外周の
かぶり部分の大割れを防止し、シールド掘進機による地
盤の削り取りを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシールド掘削用繊維補強コンクリート
壁体を設けることのできるトンネル掘進用立坑の一実施
例の概略構成を示す断面図である。

【図２】本発明の一実施例に係るシールド掘削用繊維補
強コンクリート壁体の一部分を示す断面図である。

【図３】本発明のシールド掘削用繊維補強コンクリート
壁体のＦＲＰ格子材の一実施例を示す断面図である。

【図４】ＦＲＰ格子材の一実施例を示す斜視図である。

【図５】ＦＲＰ格子材の一実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘進用立坑 ２ コンクリート壁体 ３ コンクリート底板 ４ シールド掘進機 ５ 切削開口部 １０ 繊維補強コンクリート壁体 １１ 繊維補強材（ＦＲＰ補強材） １２ かぶり部分 １００（１００ａ、１００ｂ） ＦＲＰ格子材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の発進又は到達のための
   発進到達部を有するトンネル掘進用立坑におけるシール
   ド掘削用繊維補強コンクリート壁体において、 少なくとも、シールド掘進機の切削開口直径より大きい
   領域を覆って、前記繊維補強コンクリート壁体の外側か
   ぶり部分に、ＦＲＰ格子材を１層以上設置したことを特
   徴とするシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
2. 【請求項２】 前記ＦＲＰ格子材は、格子状に配置され
   た縦補強筋と横補強筋とを有することを特徴とする請求
   項１のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
3. 【請求項３】 前記縦補強筋及び前記横補強筋は、強化
   繊維を一方向に並べてマトリックス樹脂を含浸させた帯
   状強化繊維を複数積層して形成されることを特徴とする
   請求項２のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁体。
4. 【請求項４】 前記強化繊維は、炭素繊維、ガラス繊
   維、セラミックス繊維、ボロン繊維等の無機繊維；チタ
   ン、スチール等の金属繊維；アラミド、ポリエステル、
   ポリエチレン、ナイロン、ビニロン、ポリアセタール、
   ＰＢО、高強度ポリプロピレン等の有機繊維；から選択
   されるいずれかの繊維であるか、或いは、前記繊維を複
   数種混入したハイブリッドタイプとされることを特徴と
   する請求項３のシールド掘削用繊維補強コンクリート壁
   体。
5. 【請求項５】 前記マトリクス樹脂は、ビニルエステル
   樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、常温
   硬化型エポキシ樹脂、熱硬化型エポキシ樹脂、ポリカー
   ボネート樹脂、ウレタン樹脂、又は、ＭＭＡ等のラジカ
   ル反応系樹脂を少なくとも一種以上含むことを特徴とす
   る請求項３又は４のシールド掘削用繊維補強コンクリー
   ト壁体。
6. 【請求項６】 前記縦補強筋及び前記横補強筋は、補強
   筋幅（ｗ）３〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ）１〜１５ｍｍ、で
   あり、格子間距離（Ｗ１）２５〜２５０ｍｍであること
   を特徴とする請求項２〜５のいずれかの項に記載のシー
   ルド掘削用繊維補強コンクリート壁体。