JP2005133339A - 立坑の構築方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 地上部を常時占用せず、周辺環境に影響を与えずに、経済的に施工を行うことができる立坑の構築方法および立坑を提供すること。
【解決手段】 トンネル3のセグメント23に設けた発進口15から、複数の鋼管17を地上に向けて推進させ、パイプルーフ25を筒状に形成する。次に、凍結工29を施してパイプルーフ25間の止水を行い、パイプルーフ25の内側の地盤1に掘削土砂投入孔31を形成する。そして、掘削土砂投入孔31を介してトンネル3内に掘削土砂を回収しつつパイプルーフ25の内側を掘削し、パイプルーフ25の内周に沿って止水鉄板33等を設置する。さらに、パイプルーフ25の内側に位置するトンネル3のセグメント23をセグメント主桁39を残して撤去し、止水鉄板33の内側に二次覆工37を設置して、立坑41を完成する。
【選択図】 図5

Description

本発明は、立坑の構築方法および立坑に関するものである。
従来、シールドトンネルの上部に排水や換気等に用いるための立坑を構築する場合、シールドトンネル上方の地上部を占用して作業基地を構え、鋼矢板や連壁、地盤凍結等で土留め壁を形成した後、地上からシールドトンネルに向かって地盤の掘削を行う(例えば、特許文献1参照)。
特許公報昭62−6077号
しかしながら、従来の方法では、掘削機械や付帯設備の設置及び資機材のストックのための広い作業基地を立坑上部に設ける必要があるため、シールドトンネル上方の地上部を確保できない場合、立坑の位置を変更したり、工事を断念したりしていた。また、土留め壁の種類によっては、立坑の水平断面の形状が円形や四角形に限られるため、断面積が必要以上の大きさとなり、非経済的であった。
第1の発明は、トンネルのセグメントに設けた発進口から、複数のパイプを地上に向けて推進させ、パイプルーフを筒状に形成する工程(a)と、前記パイプルーフの内側を掘削する工程(b)と、前記パイプルーフの内側に位置する前記トンネルのセグメントの所定の部分を撤去する工程(c)とを具備することを特徴とする立坑の構築方法である。
工程(a)では、パイプの発進口をセグメントの主桁を避けて設置するのが望ましい。このとき、工程(c)ではセグメントの主桁を残置する。複数のパイプの設置位置は、パイプルーフの水平断面が所定の形状になるように設定される。
工程(b)の前には、トンネルの内部に達する孔をパイプルーフに囲まれた部分の地盤に形成する工程(d)を設ける。そして、工程(b)では、工程(d)で形成した孔を介して、トンネルの内部に掘削土砂を取り込む。工程(c)の後には、パイプルーフの内周を覆工する工程(e)をさらに設ける。
第1の発明では、トンネルのセグメントに設けた発進口から、複数のパイプを地上に向けて推進させ、パイプルーフを筒状に形成した後、パイプルーフの内側を掘削し、パイプルーフの内側に位置するトンネルのセグメントの所定の部分を撤去する。
第2の発明は、第1の発明の立坑の構築方法を用いて構築されたことを特徴とする立坑である。
本発明の立坑の構築方法および立坑によれば、地上部を常時占用せず、周辺環境に影響を与えずに、経済的に施工を行うことができる。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は、トンネル3から地上に向けて鋼管17を推進させる工程を示す図である。トンネル3は、例えば、鋼製のセグメント23で覆工されたシールドトンネルである。
地盤1内に設置したトンネル3と地上とを連結する立坑41(図8)を構築するには、まず、図1に示すように、セグメント補強材5を用いてセグメント23を補強する。また、トンネル3内に枕木11を設置し、枕木11上にパイプルーフ元押し装置13を配置する。セグメント23の補強と前後して、夜間等に、地盤1の上部付近の地盤改良7や、地上部の覆工9を行う。
次に、トンネル3のセグメント23の所定の位置を切断し、鋼管17の発進口15を形成する。そして、発進口15から、先端にドーム型カッタディスク19を有する先導管21を発進させる。先導管21の後部には、鋼管17の一端が接続される。鋼管17の他端は、トンネル3内でパイプルーフ元押し装置13に設置される。
ドーム型カッタディスク19は、切羽の安定を保ちつつ、地盤1を上向きに掘削する。先導管21は、φ300〜400mm程度の小口径泥土圧推進機であり、ドーム型カッタディスク19での掘削土を回収しつつ、地盤1内を上向きに推進する。鋼管17は、パイプルーフ元押し装置13によって押し出され、先導管21に追随する。先導管21および鋼管17が所定の距離だけ推進すると、鋼管17は、トンネル3内で溶接接続によって延長される。地上に達したドーム型カッタディスク19および先導管21は、トンネル3内に回収するか、夜間に覆工9の一部を開口して地上側に回収する。
図2、図3は、パイプルーフ25を形成した状態を示す図である。図2は、図3のB−Bによる断面図、図3は、図2のA−Aによる断面図を示す。図2、図3に示すように、図1に示す鋼管17と同様の手順で、トンネル3から地上に向けて、複数の鋼管17を順次推進させて地盤1内に設置し、複数の鋼管17からなるパイプルーフ25を筒型に形成する。パイプルーフ25は、立坑41(図8)の一次土留め壁である。
パイプルーフ25の水平断面は、例えば、図3に示すような円形とする。パイプルーフ25を形成する複数の鋼管17の発進口15(図1)の位置は、図3に示すように、セグメント23の軸方向の継ぎ目付近を避けるのが望ましい。セグメント23の軸方向の継ぎ目付近を避け、セグメント主桁39(図7)を切断せずにセグメントリングの形状を維持することにより、セグメント補強材5を簡略化することができる。
図4は、凍結工29を施し、掘削土砂投入孔31を形成した状態を示す図である。図2、図3に示すようにトンネル3上にパイプルーフ25を形成した後、鋼管17内に凍結管(図示せず)を設置し、モルタル27を充填する。そして、鋼管17間およびパイプルーフ25の外周に凍結工29を施して、鋼管17間の仮止水を行う。また、パイプルーフ25内の地盤1に、トンネル3の内部と覆工9付近とを連結する掘削土砂投入孔31を形成する。
図5は、パイプルーフ25内の地盤1を掘削する工程を示す図である。図4に示すように凍結工29を施し、掘削土砂投入孔31を形成した後、土留め壁であるパイプルーフ25の内側の地盤1を上方から掘削する。掘削時に生じた掘削土砂は、掘削土砂投入孔31を介してトンネル3内に回収された後、トンネル3外に搬出される。
パイプルーフ25内の掘削と並行して、掘削により露出したパイプルーフ25の内周に沿って、止水鉄板33を設置する。止水鉄板33は、パイプルーフ25を構成する各鋼管17の間を止水するものである。また、止水鉄板33の内周に沿って、所定の深さの位置に円形支保工35を設置する。
図6、図7は、二次覆工37を完了した状態を示す図である。図6は、図7のD−Dによる断面図、図7は、図6のC−Cによる断面図を示す。パイプルーフ25内の地盤1をトンネル3まで掘削し、パイプルーフ25の全長にわたって内周に止水鉄板33、円形支保工35を設置した後、図6、図7に示すように、パイプルーフ25内に位置するトンネル3のセグメント23の所定の部分を撤去する。発進口15の設置時にセグメント主桁39を切断しなかった場合、このときもセグメント主桁39を残置するのが望ましい。
次に、円形支保工35を下段から順次撤去し、止水鉄板33の内側に鉄筋や型枠(図示せず)を設置しつつ、止水鉄板33の内周に沿って順巻きでコンクリートを打設して二次覆工37を設置する。なお、凍結工29は、止水鉄板33の設置完了後の適切な時期に凍結を終了する。
図8は、立坑41を完成した状態を示す図である。図6、図7に示すように二次覆工37を完了した後、図8に示すように、セグメント補強材5、セグメント主桁39を撤去して、立坑41を完成する。
このように、本実施の形態では、トンネル3内から地上に向けて鋼管17を推進させてパイプルーフ25を形成し、パイプルーフ25内の掘削時に生じた掘削土砂を掘削土砂投入孔31を介してトンネル3内に回収して搬出するため、地上を占用せずに立坑41を構築でき、地上部の周辺環境に及ぼす影響を低減できる。
鋼管17を設置するための地盤1の掘削には、ドーム型カッタディスク19を用いるため、上向きの掘削であっても切羽の安定を保てる。また、パイプルーフ25を構成する複数の鋼管17の設置位置を立坑の用途に応じて設定し、任意の水平断面形状(楕円形、多角形、その他)の立坑を構築することにより、断面積を必要最低限とでき、経済的である。
図9は、水平断面が円形でない立坑41a、立坑41bを示す図である。図9の(a)に示す立坑41a、図9の(b)に示す立坑41bは、いずれも水平断面が楕円形である。立坑41a(41b)を構築するには、トンネル3a(3b)から直上に向けて鋼管17a(17b)を推進させ、パイプルーフ25a(25b)を形成する。そして、パイプルーフ25a(25b)内を上方から掘削しつつ止水鉄板33a(33b)を設置し、下方から二次覆工37a(37b)を形成する。
また、立坑は、トンネルと地表とを最短距離で結ぶものに限らない。図10は、垂直断面が立坑41とは異なる立坑41c、立坑41dを示す図である。図10の(a)に示す立坑41cは直線状の立坑であり、図10の(b)に示す立坑41dは曲線状の立坑であるが、いずれも、トンネルと地表とを最短距離で結ぶものではない。
立坑41c(41d)を構築するには、トンネル3c(3d)から、垂直方向と所定の角度をなして鋼管17c(17d)を推進させ、パイプルーフ25c(25d)を形成する。そして、パイプルーフ25c(25d)内を上方から掘削しつつ止水鉄板(図示せず)を設置し、下方から二次覆工37c(37d)を形成する。
なお、本実施の形態では、地盤1の上方付近の地盤改良7を行ったが、これは、地下水位が高く、地盤1の表層付近での先導管21の姿勢制御が困難な場合等に、必要に応じて行う。また、止水鉄板33の設置前のパイプルーフ25の止水を凍結工29によって行ったが、モルタルと薬液注入の組合せ等、他の補助工法を用いて止水してもよい。
二次覆工37の完了後のセグメント主桁39の撤去は、必要に応じて行う。例えば、立坑41(41a、41b)がドロップシャフト設置用であり、図7に点線で示すドロップシャフト43(図9に点線で示すドロップシャフト43a、43b)の放水口をセグメント主桁39(39a、39b)間に配置することが可能な場合等には、立坑の施工終了以降にセグメント主桁39(39a、39b)を残置してもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明にかかる立坑の構築方法および立坑の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
トンネル3から地上に向けて鋼管17を推進させる工程を示す図 パイプルーフ25を形成した状態を示す図 パイプルーフ25を形成した状態を示す図 凍結工29を施し、掘削土砂投入孔31を形成した状態を示す図 パイプルーフ25内の地盤1を掘削する工程を示す図 二次覆工37を完了した状態を示す図 二次覆工37を完了した状態を示す図 立坑41を完成した状態を示す図 水平断面が円形でない立坑41a、立坑41bを示す図 垂直断面が立坑41とは異なる立坑41c、立坑41dを示す図
符号の説明
1………地盤
3、3a、3b、3c、3d………トンネル
15………発進口
17、17a、17b、17c、17d………鋼管
23………セグメント
25、25a、25b、25c、25d………パイプルーフ
29………凍結工
31………掘削土砂投入孔
33、33a、33b………止水鉄板
37、37a、37b、37c、37d………二次覆工
39、39a、39b………セグメント主桁
41、41a、41b、41c、41d………立坑

Claims (7)

  1. トンネルのセグメントに設けた発進口から、複数のパイプを地上に向けて推進させ、パイプルーフを筒状に形成する工程(a)と、
    前記パイプルーフの内側を掘削する工程(b)と、
    前記パイプルーフの内側に位置する前記トンネルのセグメントの所定の部分を撤去する工程(c)と、
    を具備することを特徴とする立坑の構築方法。
  2. 前記工程(a)で、前記発進口を、前記セグメントの主桁を避けて設置することを特徴とする請求項1記載の立坑の構築方法。
  3. 前記工程(c)で、前記セグメントの主桁を残置することを特徴とする請求項1記載の立坑の構築方法。
  4. 前記工程(b)の前に、前記トンネルの内部に達する孔を前記パイプルーフに囲まれた部分の地盤に形成する工程(d)をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の立坑の構築方法。
  5. 前記工程(b)で、前記孔を介して前記トンネルの内部に掘削土砂を取り込むことを特徴とする請求項4記載の立坑の構築方法。
  6. 前記工程(c)の後に、前記パイプルーフの内周を覆工する工程(e)をさらに具備することを特徴とする請求項1記載の立坑の構築方法。
  7. 請求項1から請求項6のいずれかに記載された立坑の構築方法により構築されたことを特徴とする立坑。
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