JP2005090130A

JP2005090130A - 立坑壁用切削可能化部材、立坑壁用柱状体、立坑壁、立坑壁用切削可能化部材の製造方法

Info

Publication number: JP2005090130A
Application number: JP2003326467A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Fukada; 和志深田; Takahisa Ida; 隆久井田; Kazuyuki Takenaka; 計行竹中; Kenichiro Hayashi; 健一郎林; Ryoichi Taniguchi; 良一谷口; Mototaka Kubota; 元隆久保田
Original assignee: Zenitaka Corp; Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Zenitaka Corp; Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-09-18
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-04-07

Abstract

【課題】せん断による破壊が発生しにくい切削可能化部材１５を提供して、より強度の高い立坑壁を提供する。
【解決手段】本発明の立坑壁用切削可能化部材１５は、繊維の配設方向が一定の方向の繊維強化体１５ａを用い、ほぼ同形の繊維強化体１５ａを、前記繊維の配設方向に対して重ね合わせの面１６が平行となるように重ね合わせて形成される。また、表面、又は、前記重ね合わせの面には繊維を有する強化層２０が設けられている。
【選択図】図８

Description

本発明は、シールド工法における、シールド掘進機の発進又は到達のための発進到達部に形成される立坑壁に関するものである。

従来より、トンネルを形成するのに、シールド掘削機を使用するシールド工法が用いられている。
このシールド工法は、まず出発点となる場所に発進立坑を形成して、地上からトンネルを形成する深さまで掘る。そして、そこにシールド掘削機を降ろし、シールド掘削機を用いて横方向にトンネルを掘り進んでいく。また、トンネルの終点や所定の中間地点に、発進立坑と同様な到着立坑を設けて、その立坑にシールド掘削機を到着させる。

そして、発進立坑などの立坑には、地下水の噴出や地盤の崩れ等が発生しないように立坑壁が設けられている。
この立坑壁は、壁側からの圧力を受けるものであるが、シールド掘削機の発進時や到達時には、シールド掘削機によって立坑壁を掘削できるように形成する必要がある。

そして、この立坑壁は、シールド掘削機が通過する部分について鉄筋などの補強材を除去する等により立坑壁を形成した後に壁を加工する工法と、シールド掘削機が通過する部分について切削可能な壁として、そのままシールド掘削機によって掘削できる工法とがある。
そして、後者の工法が工程が簡略化されるので、広く用いられている。

また、この出願の発明に関連する先行技術文献情報として次のものがある。
特許第２８２１５５６号公報

前記特許文献１には、「長尺の剛性を有する複数の剛性部材と、隣接する該剛性部材の間に設けられたコンクリート又はモルタルとで形成され、地中の所定の深さ位置で地中に発進する又は地中から到達するシールド掘削機の発進到達部を有するシールド掘削用立坑壁において、前記発進到達部は、前記剛性部材の代わりにプラスチック発泡体を無機繊維で強化した複数の複合部材と、該複合部材の両端部をそれぞれ前記剛性部材に接続する接続部材とで置き換えたものであることを特徴とするシールド掘削用立坑壁。」が開示されている。
すなわち、特許文献１の発明は、「プラスチック発泡体を無機繊維で強化した複合部材である切削可能化部材を、その両端部で剛性体に連結した長尺の剛性部材を用い、隣接する該剛性部材の間に設けられたコンクリート又はモルタルとで形成したシールド掘削用立坑壁」である。

この立坑壁には、内側の空間に向かって圧力がかかっている。そして、図１８に示されるように、立坑壁自体に曲げモーメントが発生し、この曲げモーメントにより、壁面に平行な面にせん断応力が発生する。
トンネルの直径が大きい場合や、発進立坑の深さが深い場合などには、立坑壁に発生する曲げモーメントが大きくなり、上記したせん断応力が大きくなりやすい。

特に、切削可能化部材は、切削可能化とする関係上、他の部分よりも強固にすることができない。また、切削可能化部材が繊維により強化されている場合には、繊維方向に平行な方向のせん断力に対しては、繊維による補強効果が小さくなり、上記の曲げモーメントが大きくなるとせん断による破壊が発生しやすくなる。例えば、大きな曲げモーメントを受けた場合には、図１９に示されるように繊維方向に向くような破壊部９８が発生して破壊が起こってしまう。

また、立坑壁を施工する際に、切削可能化部材を連結材によって長尺鋼材と連結し、全体として長尺状の立坑壁用柱状体をあらかじめ作成したものを用いる場合があるが、この立坑壁用柱状体を移動したり持ち上げたりする際に、取り扱いの方法によっては切削可能化部材の部分に大きな曲げ応力がかかってしまい、同様にせん断による破壊が発生するおそれがあった。

そこで、本発明は、立坑壁に用いることができ、せん断による破壊が発生しにくい切削可能化部材を提供し、より強度の高い立坑壁を提供することを課題とする。

そして、上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、地中に設けられる立坑壁の一部に設けられ、シールド掘進機の発進到達部に配置することによってシールド掘進機の発進又は到達を可能とする立坑壁用切削可能化部材であって、繊維の配設方向が一定の方向の繊維強化体を用い、ほぼ同形の繊維強化体を、前記繊維の配設方向に対して重ね合わせの面が平行となるように重ね合わせて形成されるものであり、さらに、表面、又は、前記重ね合わせの面には繊維を有する強化層が設けられていることを特徴とする立坑壁用切削可能化部材である。

請求項１に記載の発明によれば、立坑壁用切削可能化部材の表面又は、前記重ね合わせの面に繊維を有する強化層が設けられているので、繊維強化体の繊維の配設方向以外の方向に対して強度を高くすることができる。

請求項２に記載の発明は、前記強化層の繊維の方向はランダムとなるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の立坑壁用切削可能化部材である。

請求項２に記載の発明によれば、前記強化層の繊維の方向はランダムとなるように配設されているので、いずれの方向にも強度を高くすることができる。

請求項３に記載の発明は、繊維により形成された部材を巻くことにより、表面の強化層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の立坑壁用切削可能化部材である。

請求項３に記載の発明によれば、繊維により形成された部材を巻くことにより、表面の強化層を形成するので、容易に強化層を形成することができる。

請求項４に記載の発明は、前記強化層の繊維はガラス製の布状物を用いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材である。

請求項４に記載の発明によれば、強化層の繊維はガラス製の布状物を用いて形成するので、シールド工法の際の、シールド掘削機によって掘削する際に、ガラス繊維が容易に破壊されて、掘削しやすく、また強度が高い。

請求項５に記載の発明は、前記強化層の繊維は炭素繊維の布状物を用いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材である。

請求項５に記載の発明によれば、強化層の繊維は炭素繊維の布状物を用いて形成するので、強度が高い。

請求項６に記載の発明は、前記繊維強化体はポリウレタン発泡樹脂成形体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材である。

請求項６に記載の発明によれば、繊維強化体はポリウレタン発泡樹脂成形体であるので、軽量で強度が高く、立坑壁の施工がしやすい。

請求項７に記載の発明は、長尺鋼材及び請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材を有し、長尺鋼材と切削可能化部材とは連結し、全体形状は長尺状であって、長手方向が前記立坑壁用切削可能化部材の繊維強化体の繊維の配設方向と平行であることを特徴とする立坑壁用柱状体である。

請求項７に記載の発明によれば、立坑壁用柱状体の長手方向が前記立坑壁用切削可能化部材の繊維強化体の繊維の配設方向と平行であるので、立坑壁にかかる大きな圧力を受けることが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の立坑壁用柱状体を、長尺方向を上下方向に向けて前記立坑壁用切削可能化部材が所定の範囲となるように複数設置し、当該立坑壁用柱状体の間にコンクリート又はモルタルを配置して形成されることを特徴とする立坑壁である。

請求項８に記載の発明によれば、長尺方向を上下方向に向けて前記立坑壁用切削可能化部材が所定の範囲となるように柱状体を複数設置し、当該立坑壁用柱状体の間にコンクリート又はモルタルを配置して形成されるので、容易に立坑壁を施工することができる。

請求項９に記載の発明は、鉄筋コンクリートによって形成される立坑壁であって、シールド掘進機の発進到達部となる所定の範囲には、鉄筋コンクリートの代わりに請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材に置き換えたことを特徴とする立坑壁である。

請求項９に記載の発明によれば、鉄筋コンクリートによって形成される立坑壁であって、シールド掘進機の発進到達部となる所定の範囲には、鉄筋コンクリートの代わりに立坑壁用切削可能化部材に置き換えたものであるので、シールド工法が可能であり、立坑壁の強度が高く、シールド工法によるトンネルの施工後に、そのまま、空間を地下の構造物としても使用可能である。

請求項１０に記載の発明は、前記立坑壁用切削可能化部材の強化層の面を、立坑壁の壁面に対して、垂直方向となるように立坑壁用柱状体を設置して形成することを特徴とする請求項８又は９に記載の立坑壁である。

請求項１０に記載の発明によれば、前記立坑壁用切削可能化部材の強化層の面を、立坑壁の壁面に対して、垂直方向となるように立坑壁用柱状体を設置して形成するので、立坑壁が圧力を受けた際に、曲げモーメントによるせん断力を受けても、破壊しにくい。

請求項１１に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材の製造方法であって、一定の方向に配設した繊維に樹脂を含浸させて未発泡繊維強化体を形成し、前記未発泡繊維強化体を所定の型に入れる際に、前記未発泡繊維強化体と前記型の間、又は、前記未発泡繊維強化体同士の間に、強化層に用いる繊維を挿入し、その後、発泡硬化させることを特徴とする立坑壁用切削可能化部材の製造方法である。

請求項１１に記載の発明によれば、一定の方向に配設した繊維に樹脂を含浸させて未発泡繊維強化体を形成し、前記未発泡繊維強化体を所定の型に入れる際に、前記未発泡繊維強化体と前記型の間、又は、前記未発泡繊維強化体同士の間に、強化層に用いる繊維を挿入し、その後、発泡硬化させるので、製造工程の簡略化を図ることができる。

本発明の切削可能化部材は、せん断による破壊が発生しにくく、より強度の高い立坑壁を提供することができる。

以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態の立坑壁を示した斜視図である。図２は、本発明の立坑壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した側面図である。図３は、本発明の第１の実施形態の第１の柱状体を示した斜視図である。図４は、本発明の第１の実施形態の第２の柱状体を示した斜視図である。図５〜図８は、切削可能化部材を示した斜視図である。図９は、本発明の第２の柱状体の連結部分を分解して示した斜視図である。図１０は、本発明の第２の柱状体の連結部分を拡大して示した斜視図である。図１１は、本発明の第１の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。図１２は、図１１のＡ部を拡大して示した斜視図である。図１３は、本発明の第１の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。図１４は、図１３のＢ部を拡大して示した斜視図である。図１５は、本発明の立坑壁の柱状体の配置を示した正面図である。図１６は、本発明の立坑壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した側面図である。図１７は、本発明の第２の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。

本発明の第１の実施形態における立坑壁１は、図１に示され、シールド工法に用いる際に形成される立坑の壁となるものである。そして、立坑壁１は、地面９１に設けられて地下に位置している。また、立坑壁１の内側には空間９２が設けられている。

立坑壁１は、複数の長尺状の柱状体１０を用い、柱状体１０の間にコンクリートを配置して形成される。
そして、図２に示されるように、この立坑壁１をトンネル９０の出発点と到着点に設け、シールド掘削機９５を出発点側の立坑壁１内の空間９２に降ろし、シールド掘削機９５で掘削しながら、到着点側の立坑壁１までトンネル９０を形成する。

図３、図４に示されるように、柱状体１０は、第１の柱状体１１と第２の柱状体１２の２種類ある。第１の柱状体１１は、全長がＨ型鋼で構成されている。第２の柱状体１２は、中間部分に切削可能化部材１５が設けられ、その両側に長尺鋼材であるＨ型鋼１３が設けられており、切削可能化部材１５の両端ではＨ型鋼１３と連結されている。そして、第１の柱状体１１と第２の柱状体１２とは、長尺状であって、ほぼ同じ長さである。

切削可能化部材１５の長手方向の断面の外形は、長方形状であり、その外形の大きさと、Ｈ型鋼１３の長手方向の断面の外形の大きさは、ほぼ同じである。すなわち、切削可能化部材１５の断面の外形の縦と横の長さは、Ｈ型鋼のフランジ部の長さと、フランジ同士の距離に合わせられている。

切削可能化部材１５は図６に示されており、図５に示されるように、複数の繊維強化体１５ａを重ね合わせて製作される。繊維強化体１５ａは、長尺板状であり、ガラス繊維により強化されたポリウレタン発泡樹脂である。そして、繊維強化体１５ａのガラス繊維の配設方向は、一定の方向であり、第２の柱状体１２の長手方向に平行な方向である。

また、切削可能化部材１５の繊維強化体１５ａ同士の間である重ね合わせ部１６には、強化層２０が設けられている。強化層２０は布状繊維体２１を用いて形成される。布状繊維体２１は、繊維を連続したガラス繊維を積み重ねてマット状にした不織布であり、ガラスマットである。

そして、切削可能化部材１５は、ほぼ同じ形状の繊維強化体１５ａを用いて同じ方向に重ね合わせて形成される。切削可能化部材１５に用いる繊維強化体１５ａの厚み、幅、枚数などは、使用されるＨ型鋼１３の大きさに合わせて決められる。

切削可能化部材１５の製作は、繊維強化体１５ａを重ね合わせる際に布状繊維体２１を挟み込みながら繊維強化体１５ａ同士を接着し、図６に示される状態とする。この接着は、後述するように、繊維強化体１５ａの成形の際に行っても良く、また、繊維強化体１５ａを成形した後に、別工程で行っても良い。

さらに、切削可能化部材１５の表面となる部分に布状繊維体２１を接着してもよい。具体的には、図７に示すように、繊維強化体１５ａを重ね合わせた後に、布状繊維体２１を繊維強化体１５ａの表面に巻き付けて接着して、切削可能化部材１５の表面となる部分に強化層２０を形成し、図８に示す状態となる。

切削可能化部材１５は、上記のようにガラス繊維及びウレタン樹脂発泡剤により構成されているので、シールド掘削機９５により容易に切削が可能である。

そうして、上記のように作製された切削可能化部材１５をＨ型鋼１３と連結し、第２の柱状体１２は１つの長尺状の部材となる。

まず、切削可能化部材１５とＨ型鋼１３の連結部分を図９に示すように加工を行う。

切削可能化部材１５の長手方向の端部に、貫通孔３２、スリット３３及びスリット３５を設けられている。貫通孔３２は重ね合わせ部１６に対して垂直となるような方向の貫通孔であり、左右に６カ所設けられている。貫通孔３２は、スリット３３及びスリット３５に対して垂直に貫通するように設けられている。
スリット３３及びスリット３５は、重ね合わせ部１６の面に対して平行な溝である。スリット３３の幅はＨ型鋼１３のウエブ１３ａの厚みとほぼ同じであり、スリット３３にウエブ１３ａを挿入することができる。スリット３５は、後述する接続鋼板４０の厚みとほぼ同じであり、スリット３５に接続鋼板４０を挿入することができる。
スリット３３は、切削可能化部材１５の中央付近であり、スリット３５は、スリット３３の両側に２カ所設けられている。

接続鋼板４０は、切削可能化部材１５の幅と同じ幅の板であり、貫通孔３８及び貫通孔３９を有するものである。接続鋼板４０の長さはスリット３５の深さよりも大きく、接続鋼板４０がスリット３５に挿入しても一部がはみ出す。そして、貫通孔３８は６カ所設けられ、接続鋼板４０がスリット３５に挿入されると貫通孔３８と貫通孔３２は連通し、また、貫通孔３９はスリット３５よりも外側に位置する。

さらに、Ｈ型鋼１３のウエブ１３ａには、貫通孔３６及び貫通孔３７が設けられている。そして、接続鋼板４０をスリット３５に挿入して、Ｈ型鋼１３のウエブ１３ａをスリット３３に挿入した状態では、切削可能化部材１５の貫通孔３２、接続鋼板４０の貫通孔３８及びＨ型鋼１３の貫通孔３６が連通し、また、接続鋼板４０の貫通孔３９及びＨ型鋼１３の貫通孔３９が連通する。そして、この状態で、ボルト４１を用いて、一体化して切削可能化部材１５とＨ型鋼１３を連結し、図１０に示す状態となる。

次に、柱状体１０を用いて、立坑壁１を施工する方法について説明する。本実施形態の立坑壁１は、シールド工法に用いられるものであり、立坑壁１を設けるる位置は、トンネルの掘り始めの位置と、トンネルの最終部分となる位置である。

まず、図１１、図１２に示すように、立坑壁１を設ける場所に、柱状体１０の断面形状より大きく、柱状体１０が挿入可能な縦穴３０を形成する。この縦穴３０は複数の円筒穴３０ａにより構成されるものであり、円筒穴３０ａは両隣の円筒穴３０ａと重なるように形成する。また、円筒穴３０ａの向きは、垂直方向に形成され、縦穴３０の深さは、柱状体１０の長さにほぼ等しい、又は大きい。

そして、縦穴３０全体が一定の範囲を囲む様に形成される。この範囲は一般的には略長方形状が多く、後述されるように立坑壁１が形成されると、４つの平面によって構成される壁となり、また、立坑壁１により形成される内部の空間は直方体状である。

次に、縦穴３０にコンクリート又はモルタルを打ち込み、図１３、図１４に示すように、縦穴３０に柱状体１０を挿入する。また、柱状体１０の挿入は、長尺方向が上下方向となるように行われるものであり、また、第１の柱状体１１のＨ型鋼のフランジ部１１ｂ及び第２の柱状体１２のＨ型鋼１３のフランジ部１３ｂが、立坑壁１の面に平行となるようにして行われる。したがって、切削可能化部材１５の重ね合わせ部１６の面は、立坑壁１の面に対してほぼ垂直となっている。
第１の柱状体１１及び第２の柱状体１２の配置や、第２の柱状体１２の切削可能化部材１５の位置、長さ、範囲については、後述する。

そして上記の工程では、縦穴３０に空気が残ることなくコンクリート又はモルタルが形成されて柱状体１０を挿入できれば、どのような方式でも行うことができる。例えば、複数本の混練軸を有する掘削混練機（図示せず）を用い、その混練軸の先端からセメント系懸濁液と空気を吐出しつつ削孔してその場所に在る土とセメント系懸濁液を原位置にて混合、撹拌することにより、縦穴３０の形成を行い、その後、柱状体１０を挿入する方法でも良い。また、１本の混練軸を有する掘削混練機（図示せず）によりを削孔し、その後掘削混練機を引き上げながら排土し、同時に掘削混練機の先端部分より吐出するセメント系懸濁液により置換し、均一にセメントミルクを充填して、その後、柱状体１０を挿入する方法でも良い。

そして、コンクリート又はモルタルを打設した後、所定の期間について養生させて、コンクリート又はモルタルの強度を上昇させて、立坑壁１ができる。そして、立坑壁１は固化したコンクリート又はモルタルと柱状体１０により、形成されている。
さらに、縦穴３０の内部に囲まれた部分を掘削し、立坑壁１の内側に空間を形成し、図１に示されるような状態となる。そして、立坑壁１により、立坑壁１の外側からの圧力を受けることができるので、立坑壁１の内側の空間を保つことができ、また、地下水の空間内部への流入を防ぐことができる。

立坑壁１には、切削可能化部材１５を有する第２の柱状体１２を使用しているが、その位置は、立坑壁１の４つの面の内の１面であり、かかる面に発進到達部９６が設けられる。さらに、第２の柱状体１２の切削可能化部材１５は、全体で立坑壁１の所定の範囲となるように、所定の位置、長さ、範囲となるようなものが用いられている。
そして、第２の柱状体１２が用いられない場所には、第１の柱状体１１が設けられる。
なお、トンネルの中間部分に立坑壁１を設けた場合には、第２の柱状体１２を設置する面は、立坑壁１の４つの面の内の２面に設けることとなる。

図１５は、立坑壁１の発進到達部９６が設けられる面の柱状体１０を示したものである。そして、立坑壁１に使用される全ての第２の柱状体１２は隣り合って一定の範囲にあり、シールド掘削機９５の外形に合わせて、当該範囲の端側ほど切削可能化部材１５の長さが短くなっている。さらに、第２の柱状体１２を立坑壁１に設置した状態では、切削可能化部材１５の長手方向の中央の位置はほぼ等しく、切削可能化部材１５の両端により形成される外形である発進到達部９６は、略円状となっている。そして、発進到達部９６の大きさは、シールド掘削機９５の進行方向の大きさよりも大きい。
なお、シールド掘削機９５が矩形シールド掘削機である場合には、切削可能化部材１５は全て同じ長さとなる。

そして、シールド掘削機９５を用いてトンネル９０を形成する。まず、立坑壁１の内部の空間９２に、地上からシールド掘削機９５を空間に降ろす。そして、立坑壁１の切削可能化部材１５付近から、立坑壁１を切削してトンネルを掘り始める。
このとき、立坑壁１の発進到達部９６は、シールド掘削機９５の大きさよりも大きいので、シールド掘削機９５は立坑壁１の切削可能化部材１５及びコンクリートを切削し、第１の柱状体１１のＨ型鋼及び第２の柱状体１２のＨ型鋼１３に接触することはない。
なお、必要に応じて、地盤改良を行って地盤の緩みを防止する。

さらに、シールド掘削機９５によりトンネルを掘り進む。そして、トンネル９０の最終部分付近に設けられている立坑壁１の内の空間９２付近に到達する。このとき、シールド掘削機９５が立坑壁１の発進到達部９６に到達するようにしておく。そして、さらに掘り進むと、シールド掘削機９５は、立坑壁１の切削可能化部材１５とコンクリートからなる発進到達部９６を切削することとなる。したがって、シールド掘削機９５が第１の柱状体１１のＨ型鋼及び第２の柱状体１２のＨ型鋼１３に接触することはない。そうして、最終部分の立坑壁１の内部にシールド掘削機９５が到達して、トンネル９０が貫通する。

上記した、立坑壁１は、切削可能化部材１５を有する第２の柱状体１２を用いて形成するものであったが、他の方法で形成することもできる。

本発明の第２の実施形態における立坑壁２の形成方法として、図１７に示すように、地面に設けた縦穴３０に、コンクリート又はモルタルを打ち込み、鉄筋などの補強材４２と切削可能化部材１５とを連結した部材を挿入して行っても良い。そして、切削可能化部材１５を発進到達部９６に位置するようにして設けるものである。
なお、コンクリート又はモルタルの打ち込みと、切削可能化部材１５と補強材とを連結したものの挿入の順序はいずれが先でも良い。

そして、立坑壁２が形成されると、切削可能化部材１５の以外の部分は、鉄筋コンクリートとなる。切削可能化部材１５の部分はシールド掘削機９５の発進、到達が可能となる。

また、立坑壁２の切削可能化部材１５は、前記した第１の実施形態における立坑壁１の切削可能化部材１５と同様であり、布状繊維体２１によって形成された強化層２０が設けられている。そして、強化層２０は、切削可能化部材１５の表面及び前記重ね合わせ部１６の面に設けられている。そして、強化層２０の面は、立坑壁２の面に対して垂直方向である。

立坑壁２を用いてシールド工法を行う場合には、前記した第１の実施形態における立坑壁１と同様に、切削可能化部材１５の発進到達部９６からトンネル９０を形成することができる。

立坑壁１，２の切削可能化部材１５の強化層２１は、表面及び重ね合わせ部１６の双方に設けてもよく、表面及び前記重ね合わせ部１６ａの面のいずれか一方であってもよい。

以下に、第２の柱状体１２の切削可能化部材１５の内容について詳しく説明する。
切削可能化部材１５の繊維強化体１５ａは、硬質ウレタン樹脂よりなるプラスチック発泡体をガラス長繊維の無機繊維で強化したもので、熱硬化性樹脂である硬質ウレタン樹脂よりなるプラスチック発泡体中にガラス長繊維が長手方向にモノフィラメント状態、即ちガラス長繊維が一本一本長手方向に均質に分散している。

そして、強化層２０には布状繊維体２１が用いられるが、布状繊維体２１のそれぞれの繊維の外径は９〜３２μｍであり、好ましくは１３〜２４μｍである。また、布状繊維体２１の繊維の長さは、長繊維であり、具体的には２０〜１００ｃｍ程度である。また、布状繊維体２１の１平方メートル当たりのガラス重量は１５０〜９００ｇであり、４５０〜６００ｇのものがより好ましい。すなわち、１平方メートル当たりのガラス重量が４５０ｇよりも小さいと強化層２０の強度が小さくなり、６００ｇよりも大きいと布状繊維体２１への樹脂の浸入性が低下するので、かかる範囲が好ましい。繊維強化体１５ａの長繊維の繊維密度は、強化層２０の繊維密度より小さい。
なお、布状繊維体２１は、ガラス繊維以外の繊維により構成されたものを用いて、強化層２０を設けることもできる。特に、繊維の強度が高い方が望ましく、例えば、炭素繊維を用いることができる。

繊維強化体１５ａは、長繊維束に発泡剤を含む樹脂を含浸させたものを、型に導入して発泡させる。なお、繊維強化体１５ａの製造は、長尺状に成形・発泡して切断することにより連続的に行うこともできる。

重ね合わせ部の強化層２０の形成は、布状繊維体２１を発泡前の繊維強化体１５ａの間に挟み、又は、表面部の強化層２０となる布状繊維体２１を繊維強化体１５ａと型との間に挟み、その後発泡させて一体化しながら成形することができる。
また、重ね合わせ部の強化層２０の形成を、別工程で行う場合には、スプレーの吹きつけ、浸漬槽による浸漬、刷毛塗り等によって、接着剤を布状繊維体２１に塗布して行う。この接着剤として、ウレタン系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリエステル系接着剤を用いることにより、ポリウレタン樹脂に対して接着力が高く、強化槽２０の強度が高くなる。

次に、本発明の切削可能化部材１５のせん断破壊の耐性について確認する。
立坑壁１の使用時には、第２の柱状体１２に曲げモーメントが発生し、切削可能化部材１５は、せん断を受けることになる。本発明では、強化層２０によって、より大きなせん断力を受けた場合でも破壊しにくい。そして、この効果を以下の試験で比較した。

（実施例１）
長手方向に繊維を配したウレタン樹脂発泡体である繊維強化体１５ａを５枚重ね、繊維強化体１５ａ同士の重ね合わせ部及び表面部に、強化層２０を設けた、図８に示されるような切削可能化部材１５を試作した。

（比較例１）
上記実施例１と比較して強化層２０を設けない点以外は同様の切削可能化部材１５を試作した。

実施例１及び比較例１の切削可能化部材１５について、密度、曲げ強さ、曲げヤング係数を調べた。なお、曲げ強さ、曲げヤング係数は、繊維強化体１５ａの繊維方向に対して同一の方向（繊維強化体１５ａの繊維が曲がる方向に曲げる）と、繊維強化体１５ａの繊維方向に対して直角の方向（繊維強化体１５ａの繊維が曲げを受けない方向に曲げる）との２種類で確認した。
この結果を表１に示す。
なお、曲げ強さとは、切削可能化部材１５に曲げ応力を破壊するまで加えたときの曲げ応力の最大値のことである。曲げヤング係数とは、切削可能化部材１５に加える曲げ応力とたわみ量との比のことであり、大きいほどたわみにくく頑丈である。

表１からも明らかなように、実施例１の切削可能化部材１５は、いずれの条件でも比較例１の切削可能化部材１５に比べて、曲げ強さが大きいので、大きな曲げモーメントが発生しても破壊されにくく、また、曲げヤング係数が大きいので、同じ曲げ応力を受けた場合でも変形量が小さい。
また、密度が大きくなっているので、第２の柱状体１２をコンクリート打設の際に、浮力が小さくなり、作業がしやすい。

本発明の第１の実施形態の立坑壁を示した斜視図である。本発明の立坑壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した側面図である。本発明の第１の実施形態の第２の柱状体を示した斜視図である。本発明の第１の実施形態の第２の柱状体を示した斜視図である。本発明の切削可能化部材を分解した状態で示した斜視図である。本発明の切削可能化部材を示した斜視図である。本発明の切削可能化部材の表面に強化層を設ける場合の方法を示した斜視図である。表面に強化層を設けた切削可能化部材を示した斜視図である。本発明の第２の柱状体の連結部分を分解して示した斜視図である。本発明の第２の柱状体の連結部分を拡大して示した斜視図である。本発明の第１の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。図１１のＡ部を拡大して示した斜視図である。本発明の第１の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。図１３のＢ部を拡大して示した斜視図である。本発明の立坑壁の柱状体の配置を示した正面図である。本発明の立坑壁を用いてシールド工法により、トンネルを形成する方法を示した側面図である。本発明の第２の実施形態の立坑壁の施工方法を示した斜視図である。立坑壁の変形状態を示した斜視図である。図１８のＣ部を拡大して、立坑壁の破壊する部分を示した斜視図である。

符号の説明

１、２立坑壁
１０柱状体
１３Ｈ型鋼（長尺鋼材）
１５切削可能化部材
１５ａ繊維強化体
１６重ね合わせ部
９６発進到達部

Claims

地中に設けられる立坑壁の一部に設けられ、シールド掘進機の発進到達部に配置することによってシールド掘進機の発進又は到達を可能とする立坑壁用切削可能化部材であって、繊維の配設方向が一定の方向の繊維強化体を用い、ほぼ同形の繊維強化体を、前記繊維の配設方向に対して重ね合わせの面が平行となるように重ね合わせて形成されるものであり、さらに、表面、又は、前記重ね合わせの面には繊維を有する強化層が設けられていることを特徴とする立坑壁用切削可能化部材。
前記強化層の繊維の方向はランダムとなるように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の立坑壁用切削可能化部材。
繊維により形成された部材を巻くことにより、表面の強化層を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の立坑壁用切削可能化部材。
前記強化層の繊維はガラス製の布状物を用いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材。
前記強化層の繊維は炭素繊維の布状物を用いて形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材。
前記繊維強化体はポリウレタン発泡樹脂成形体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材。
長尺鋼材及び請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材を有し、長尺鋼材と切削可能化部材とは連結し、全体形状は長尺状であって、長手方向が前記立坑壁用切削可能化部材の繊維強化体の繊維の配設方向と平行であることを特徴とする立坑壁用柱状体。
請求項７に記載の立坑壁用柱状体を、長尺方向を上下方向に向けて前記立坑壁用切削可能化部材が所定の範囲となるように複数設置し、当該立坑壁用柱状体の間にコンクリート又はモルタルを配置して形成されることを特徴とする立坑壁。
鉄筋コンクリートによって形成される立坑壁であって、シールド掘進機の発進到達部となる所定の範囲には、鉄筋コンクリートの代わりに請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材に置き換えたことを特徴とする立坑壁。
前記立坑壁用切削可能化部材の強化層の面を、立坑壁の壁面に対して、垂直方向となるように立坑壁用柱状体を設置して形成することを特徴とする請求項８又は９に記載の立坑壁。
請求項１〜６のいずれかに記載の立坑壁用切削可能化部材の製造方法であって、一定の方向に配設した繊維に樹脂を含浸させて未発泡繊維強化体を形成し、前記未発泡繊維強化体を所定の型に入れる際に、前記未発泡繊維強化体と前記型の間、又は、前記未発泡繊維強化体同士の間に、強化層に用いる繊維を挿入し、その後、発泡硬化させることを特徴とする立坑壁用切削可能化部材の製造方法。