JP2005336854A

JP2005336854A - シールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法及び山留め構造体

Info

Publication number: JP2005336854A
Application number: JP2004157149A
Authority: JP
Inventors: Noriyasu Yamamori; 規安山森; Yoshikazu Kido; 義和木戸
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2004-05-27
Filing date: 2004-05-27
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】従来、シールドトンネルの拡幅工事における曲管や凍結管の配設作業において、曲管や凍結管を本線シールドトンネル内から本線シールドトンネル外に送り出す。即ち、工事中は本線シールドトンネルを作業基地として使用するため、本線シールドトンネルを使用できなくなり、車両通行止めとしなくてはならないという課題があった。
【解決手段】シールドトンネル１の延長方向に沿って地中に作業基地（パイロットシールドトンネル３；４）を形成するとともに作業基地の内部より山留め構築材（連続壁６；７、連続屋根８）をシールドトンネル１の拡幅対象部位Ｘを囲む位置に送り出してシールドトンネル１の拡幅対象部位Ｘの山留め構造体５を構築したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明はシールドトンネルを拡幅する際の拡幅対象部位の山留めに関する。

例えば地下道路トンネルの合流点工事や分流点工事においては、本線シールドトンネルを拡幅して本線シールドトンネルとランプシールドトンネルとを互いに連結する必要がある。例えば、地上から４０ｍ程度の地下に構築された本線シールドトンネルを拡幅する場合、地下水圧が高いために、本線シールドトンネルの拡幅対象部分への地下水の進入を防止する必要がある。従来は、本線シールドトンネルの内側から拡幅対象部分の地盤に向けて曲管を推進装置によって送り出して拡幅対象部分を円弧状に囲んだ後に曲管内に凍結管を挿入して凍結管内に凍結剤を流し込んで曲管の周りの地盤を凍結させることで拡幅対象部分への地下水の進入を防止し、そして、拡幅対象部分を掘削して本線シールドトンネルを拡幅する方法が考えられている。
特開平４−２８１９９０号公報

従来では、曲管や凍結管の配設作業において、曲管や凍結管を本線シールドトンネル内から本線シールドトンネル外に送り出す。即ち、工事中は本線シールドトンネルを作業基地として使用するため、本線シールドトンネルを使用できなくなり、車両通行止めとしなくてはならない。

本発明によるシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法は、シールドトンネルの延長方向に沿って地中に作業基地を形成するとともに作業基地の内部より止水構築材をシールドトンネルの拡幅対象部位を囲む位置に送り出してシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体を構築したことを特徴とする。
本発明によるシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体は、シールドトンネルの延長方向に沿って地中に形成された作業基地と、この作業基地の内部より拡幅対象部位を囲む位置に送り出された山留め構築材とにより形成されたことを特徴とする。山留め構築材は、シールドトンネルの周りを囲む囲み部材がシールドトンネルの延長方向に複数個配設されて、これら囲み部材が連結部材を介して止水連結されて形成されたことを特徴とする。連結部材は、互いに連結係合される、一方の囲み部材に設けられた係止凹部と他方の囲み部材に設けられた係止凸部とで形成されたことを特徴とする
また、本発明による他のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体は、シールドトンネルの延長方向に沿って地中に形成された作業基地と、この作業基地の内部より拡幅対象部位を囲む位置に送り出されてシールドトンネルの延長方向に間隔を隔てて配設された複数個の囲み部材と、これらの囲み部材間の止水地盤とにより形成されたことを特徴とする。止水地盤は、薬液により改良された地盤や、囲み部材の内部に流された凍結剤により凍結された地盤であることを特徴とする。
また、１つ１つの囲み部材は、単位材が複数個継がれて形成されたことを特徴とする。

本発明のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法及び山留め構造体によれば、シールドトンネルとは別に形成された作業基地を備えるので、工事中においてもシールドトンネルを使用可能とできる。複数個の囲み部材が連結部材を介して互いに止水連結されて山留め構築材が形成されたので、止水性能の高い山留め構造体を構築できる。また、複数個の囲み部材が係止凸部と係止凹部とによる連結部材により互いに連結されて山留め構造体が形成されたので、山留め構造体を容易に構築できる。
また、複数個の囲み部材を間隔を隔てて配設して、これらの囲み部材間に止水地盤を形成したので、囲み部材の個数を減らすことができる。また、止水地盤を薬液改良地盤により形成したり、凍結剤を用いた凍結地盤により形成することで、性能の高い止水地盤を形成でき、山留め構造体の性能を向上できる。
また、１つ１つの囲み部材を複数個の単位材を継いで形成することで、長い囲み部材を容易に形成でき、しかも、広範囲の山留め構造体を構築できる。

本発明の最良形態によるシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法及び山留め構造体を図１〜図６に基いて説明する。尚、図１〜図４において、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。

まず、図１に示すように、既に施工された本線シールドトンネル（シールドトンネル）１の横に沿ってランプ（ｒａｍｐ）シールドトンネル２を施工する。ランプシールドトンネル２の先頭は所定の位置で止められる。そして、図１（ａ）の右から左方向を見た場合を想定して説明すると、本線シールドトンネル１の左斜め上の地中Ｌにシールドトンネル１に沿って延長するパイロット（ｐｉｌｏｔ）シールドトンネル３を施工するとともに、ランプシールドトンネル２の右斜め上の地中Ｌにランプシールドトンネル２に沿って延長した後に本線シールドトンネル１の右斜め上の地中Ｌに延長し、さらに、本線シールドトンネル１の右斜め上の地中Ｌに本線シールドトンネル１に沿って延長するパイロットシールドトンネル４を施工する。パイロットシールドトンネル３；４は作業基地として使用される。図１〜図４において、２０は本線シールドトンネル１内に形成された走行車線、２１は車である。本線シールドトンネル１、ランプシールドトンネル２、パイロットシールドトンネル３；４は、それぞれ、径の異なるシールドマシンにより形成される。

次に、図２に示すように、本線シールドトンネル１の拡幅対象部位Ｘの山留め構造体５を構築する。山留め構造体５は、各パイロットシールドトンネル３；４と、各パイロットシールドトンネル３；４の下に連結されて例えば難透水性地盤Ｙに根入れされた連続壁６；７と、各パイロットシールドトンネル３；４を互いに連結する連続屋根８とで形成される。山留め構築材としての連続壁６；７及び連続屋根８は、例えば図５に示すように、本線シールドトンネル１の周りを囲む囲み部材としての断面円形状の鋼管１０が各パイロットシールドトンネル３；４の延長方向に複数設けられた図外の送り口より拡幅対象部位Ｘを囲む位置に送り出されて各パイロットシールドトンネル３；４の延長方向に複数並ぶように設けられ、そして、隣合う鋼管１０同士が、図６に示すような連結部材１１により互いに連結されて形成される。このように、囲み部材としての鋼管１０が複数個、連結部材１１を介して互いに止水連結されて山留め構造体５の山留め構築材としての連続壁６；７及び連続屋根８が形成されたので、止水性能の高い山留め構造体５を構築できる。

１つ１つの鋼管１０は、例えば、パイロットシールドトンネル３；４内から所定長さの鋼管１０ａを送り出して所定長さの鋼管１０ａを順次継ぎ足していって形成される。例えば、各パイロットシールドトンネル３；４の直径が６ｍ、パイロットシールドトンネル３；４内から難透水性地盤Ｙまでの距離が２５ｍ程度、各パイロットシールドトンネル３；４間の距離が２０ｍだとすると、図６に示すような連結部材１１を形成する係止凹部１２と係止凸部１３とが管の円周面に１８０度隔てて管の延長方向に延長するよう形成された長さ２ｍ程度の鋼管１０ａをパイロットシールドトンネル３；４内から下方の地盤へ送り出して鋼管１０ａを縦に１５本つないで難透水性地盤Ｙに根入れされた鋼管１０を形成する。パイロットシールドトンネル３；４間においては、上述した長さ２ｍ程度の鋼管１０ａを横に１０本つないでパイロットシールドトンネル３；４間を連結した鋼管１０を形成する。これら鋼管１０を各パイロットシールドトンネル３；４の延長方向に沿って形成していく（以上、図２（ａ）、図５参照）。つまり、既設の鋼管１０の係止凹部１２（あるいは係止凸部１３）に鋼管１０ａの係止凸部１３（あるいは係止凹部１２）を係合させていって既設の鋼管１０の横に次の鋼管１０を形成していく。このように、単位材として鋼管１０ａを複数個順次継いで鋼管１０を形成することで長い囲み部材としての鋼管１０を容易に形成でき、広範囲の山留め構造体５０を構築できる。また、複数個の鋼管１０が係止凸部１３と係止凹部１２とによる連結部材１１により連結されたことで山留め構造体５が形成されたので、山留め構造体５を容易に構築できる。

鋼管１０ａは、例えば、断面の円形内径が例えば８０ｃｍで板厚２ｃｍ程度のものを用い、円形内に人が入ることができるものを用いる。鋼管１０は、例えば、各パイロットシールドトンネル３；４の延長方向に複数設けられた図外の送り口より掘削マシンを推進させて地中を掘削しながら掘削マシンの後ろに鋼管１０ａを順次繋いでいくことで形成する。

また、本線シールドトンネル１の走行車線２０のほぼ中央に沿って補強隔壁２２を設けておく。この補強隔壁２２は、後に本線シールドトンネル１の拡幅側のセグメント１ａの部分１ｂを開口する際の補強用である。ここでは、２車線走行車線のほぼ中央に隔壁を設けて工事中であっても１車線は使用可能としている。仮に、本線シールドトンネル１が１車線の場合は、車２１が通行可能なように本線シールドトンネル１の拡幅側の補強体を設ける。

次に図３に示すように、本線シールドトンネル１とランプシールドトンネル２との接続部始端周りの地盤と接続部終端周りの地盤に薬液を注入して地盤を改良した止水地盤３０（図３（ｃ）参照）；３１を形成し、止水を行う。そして、図３（ｂ）に示すように、本線シールドトンネル１の拡幅対象部位Ｘを掘削した後にその掘削した部分にコンクリート３９を現場打ちして合流部（あるいは分流部）４０を形成する。

そして、図４に示すように、合流部（あるいは分流部）４０の横の本線シールドトンネル１のセグメント１ａの部分１ｂを除去して、合流部４０とシールドトンネル１とを連通し、除去したセグメント１ａの部分１ｂの上部側のセグメント１ａの内側をコンクリート４３で補強し、その後、合流部４０の背面の掘削済み空間部分にモルタル４４などを充填する（土を埋め戻してもよい）。そして、補強隔壁２２を撤去する。以上により、本線シールドトンネル１とランプシールドトンネル２との合流点（あるいは分流点）を構築できる。

止水地盤３０；３１の形成作業、拡幅対象部位Ｘの掘削作業、合流部４０の背面の掘削済み空間部分へのモルタルなどを充填作業は、本線シールドトンネル１、ランプシールドトンネル２、各パイロットシールドトンネル３；４、山留め構築材としての連続壁６；７及び連続屋根８に設けられた図外の作業孔を介して行う。また、鋼管１０内には最後にコンクリートを充填して鋼管１０を地中内に固定する。

最良の形態による、シールドトンネル１の拡幅対象部位Ｘの山留め方法、山留め構造体５によれば、本線シールドトンネル１とは別に形成された作業基地としてのパイロットシールドトンネル３；４を備えるので、工事中においても本線シールドトンネル１を使用可能とできる。

他の例１
図７に示すように、本線シールドトンネル１の延長方向に間隔Ｄを隔てて複数個の鋼管１０；１０…を配設し、鋼管１０内に凍結剤Ｗを流すことで鋼管１０；１０…間の地盤を凍結させた止水地盤５０を形成してもよい。このようにすることで、囲み部材としての鋼管１０の個数を減らすことができるとともに、性能の高い止水地盤５０を形成できる。

他の例２
図８に示すように、本線シールドトンネル１の延長方向に間隔Ｄを隔てて配設された複数個の鋼管１０；１０…間の地中に薬液Ｍを注入することで地盤を改良した止水地盤５１を形成してもよい。このようにすることで、他の例１と同様に、囲み部材としての鋼管１０の個数を減らすことができるとともに、性能の高い止水地盤５０を形成できる。また、凍結剤Ｗを用いる場合に比べて安価にできる。また、地盤が粘性土の場合に凍結剤Ｗを用いると凍結による膨張圧で周囲に影響を及ぼす可能性があるが、薬液Ｍを用いる場合、地盤が粘性土の場合であっても周囲に影響を及ぼすことが少ないので、地盤が粘性土の場合において止水地盤を形成する際に好ましい。

囲み部材としては円形以外の筒状の管を用いても良い。また、囲み部材としては平板材を用いてもよい。

薬液Ｍあるいは凍結剤Ｗを用いて止水地盤５０；５１を形成したが、その他の方法で止水地盤を形成してもよい。

本発明の最良形態によるシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法を示す工程図。同最良形態による山留め方法を示す工程図。同最良形態による山留め方法を示す工程図。同最良形態による山留め方法を示す工程図。同最良形態による山留め方法を示す斜視図。同最良形態による山留め構造体の鋼管の連結部を示す図。他の例１による山留め方法を示す図。他の例２による山留め方法を示す図。

符号の説明

１本線シールドトンネル（シールドトンネル）、
３；４パイロットシールドトンネル（作業基地）、
６；７連続壁（山留め構築材）、８連続屋根（山留め構築材）、
１０鋼管（囲み部材）、１０ａ鋼管（単位材）、１１連結部材、
１２係止凹部、５０；５１止水地盤、Ｍ薬液、Ｗ凍結剤、
Ｘシールドトンネルの拡幅対象部位。

Claims

シールドトンネルの延長方向に沿って地中に作業基地を形成するとともに作業基地の内部より山留め構築材をシールドトンネルの拡幅対象部位を囲む位置に送り出してシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体を構築したことを特徴とするシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め方法。
シールドトンネルの延長方向に沿って地中に形成された作業基地と、この作業基地の内部より拡幅対象部位を囲む位置に送り出された山留め構築材とにより形成されたことを特徴とするシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
山留め構築材は、シールドトンネルの周りを囲む囲み部材がシールドトンネルの延長方向に複数個配設されて、これら囲み部材が連結部材を介して止水連結されて形成されたことを特徴とする請求項２に記載のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
連結部材は、互いに連結係合される、一方の囲み部材に設けられた係止凹部と他方の囲み部材に設けられた係止凸部とで形成されたことを特徴とする請求項３に記載のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
シールドトンネルの延長方向に沿って地中に形成された作業基地と、この作業基地の内部より拡幅対象部位を囲む位置に送り出されてシールドトンネルの延長方向に間隔を隔てて配設された複数個の囲み部材と、これらの囲み部材間の止水地盤とにより形成されたことを特徴とするシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
止水地盤は薬液により改良された地盤であることを特徴とする請求項５に記載のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
止水地盤は囲み部材の内部に流された凍結剤により凍結された地盤であることを特徴とする請求項５に記載のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。
１つ１つの囲み部材は、単位材が複数個継がれて形成されたことを特徴とする請求項３ないし請求項７のいずれかに記載のシールドトンネルの拡幅対象部位の山留め構造体。