JP2009174179A - シールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法 - Google Patents

Abstract

【課題】地下構造物の大きさに関わらず、地下構造物の躯体の外側にトンネルを到達させることができるシールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法を提供すること。
【解決手段】本線トンネル拡幅部１１から、シールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて２本の坑７を掘削する。そして、坑７内から拡底深礎１７を構築した後、坑７の間を掘削してシールド掘削機受口２７の上部２９を構築する。次に、拡底深礎１７の間、拡底深礎１７の側方および拡底深礎１７の本体を掘削し、シールド掘削機受口２７の中央部３３および下部３９を構築する。その後、シールド掘削機４５をシールド掘削機受口２７に貫入させ、シールド掘削機受口２７に配置された受口貼付凍結管４３とシールド掘削機４５のフード部５９の先端に配置されたシールド掘削機貼付凍結管５１とを用いて、両者間を凍結して止水する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法に関するものである。

従来、地下トンネルのランプ部を構築するために、本線トンネルとランプトンネルを併設し、その間の地盤を掘削して、本線トンネルとランプトンネルとを一体化する方法があった（例えば、特許文献１参照）。また、合流分岐部等に用いる拡幅部をトンネルの掘削時に施工する工法があった（例えば、特許文献２参照）。

特開２００４−３５３２６４号公報 特開２００４−１４３９１７号公報

しかしながら、トンネルの掘削時に施工された拡幅部の幅がランプトンネルの幅より小さい場合、拡幅部の躯体の外側にシールド掘削機の到達受口を設置できず、ランプトンネルのシールド掘削機を到達させることができなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、地下構造物の大きさに関わらず、地下構造物の躯体の外側にトンネルを到達させることができるシールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法を提供することである。

前述した目的を達成するための第１の発明は、地下構造物の外側にシールド掘削機を到達させる際のシールド掘削機受口の構築方法であって、地下構造物内から、シールド掘削機到達予定位置の頂部の両側方付近に向けて２本の坑を掘削する工程（ａ）と、前記坑内から鉛直方向に杭を構築する工程（ｂ）と、前記坑の間を掘削し、シールド掘削機受口の上部を構築する工程（ｃ）と、前記杭の間、杭の側方および杭本体を掘削し、前記シールド掘削機受口の中央部および下部を構築する工程（ｄ）と、を具備することを特徴とするシールド掘削機受口の構築方法である。

工程（ａ）で掘削する２本の坑は、導坑、または、導坑と横坑からなる坑である。工程（ｂ）で構築する杭は、Ｈ鋼を芯材とすることが望ましい。また、杭は、例えば、工程（ｄ）で掘削される部分が流動化処理土または砂で形成され、掘削されない部分がコンクリートで形成される。工程（ｄ）では、坑内に流動化処理土を充填することが望ましい。シールド掘削機受口には、必要に応じて凍結管が配置される。

第２の発明は、地下構造物の外側にシールド掘削機を到達させる方法であって、地下構造物の外側のシールド掘削機到達予定位置に設置したシールド掘削機受口と、到達するシールド掘削機のフード部先端との、少なくとも一方に止水手段を配置し、前記シールド掘削機が前記シールド掘削機受口に貫入した際に、前記シールド掘削機のフード部と前記シールド掘削機受口との間を前記止水手段を用いて止水することを特徴とするシールド掘削機の到達方法である。

シールド掘削機が大深度の地山を掘削する場合には、止水手段としてシールド掘削機受口とシールド掘削機のフード部先端との双方に貼付凍結管を設け、シールド掘削機がシールド掘削機受口に貫入した後、凍結により止水を行うのが望ましい。

シールド掘削機が地下水の存在する中深度の地山を掘削する場合には、止水手段としてシールド掘削機受口またはシールド掘削機のフード部先端に貼付凍結管を設け、シールド掘削機がシールド掘削機受口に貫入した後、凍結により止水を行うのが望ましい。

シールド掘削機が浅深度の地山を掘削する場合や地下水位が低い場合には、例えば、止水手段としてシールド掘削機のフード部先端に注入口を設け、シールド掘削機がシールド掘削機受口に貫入した後、注入口から薬液注入を行って止水する。

本発明によれば、地下構造物の大きさに関わらず、地下構造物の躯体の外側にトンネルを到達させることができるシールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法を提供できる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、ランプトンネルの到達部付近における本線トンネル３の水平断面図を、図２は、ランプトンネルの到達部付近における本線トンネル３の垂直断面図を、図３は、地山１に坑７を掘削した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図１は、図３に示す矢印Ｄ−Ｄによる断面図である。図２は、図１に示す矢印Ｂ−Ｂによる断面図である。図３は、図１に示す矢印Ａ−Ａによる断面図である。

図１に示すように、地山１に構築された地下構造物である本線トンネル拡幅部１１は、本線トンネル３の施工時や本線トンネル３の施工後に形成される。本線トンネル拡幅部１１は、例えば、本線トンネルの一方の側部に設けられる。

ランプトンネルを掘削するシールド掘削機４５（図９）は、図１、図２に示すように、ランプトンネル構築位置１３を矢印Ｃに示す方向に掘進し、本線トンネル拡幅部１１の端部の外側に位置するシールド掘削機到達予定位置４に到達する予定である。シールド掘削機到達予定位置４は、シールド掘削機が到達するための受口が構築されるシールド掘削機受口構築予定位置５でもある。

シールド掘削機到達予定位置４にランプトンネルのシールド掘削機４５（図９）を到達させるには、まず、図１から図３に示すように、本線トンネル拡幅部１１の内部１５から、シールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて２本の坑７を掘削する。２本の坑７のうち、本線トンネル３に近い側に掘削される坑７は、導坑７ｂである。また、本線トンネル３から遠い側に掘削される坑７は、横坑９と導坑７ａとからなる。

図４は、拡底深礎１７を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図４に示す工程では、坑７ａの内部から鉛直方向に地山１を掘削し、杭である拡底深礎１７ａを構築する。また、同様に坑７ｂの内部から拡底深礎１７ｂを構築する。拡底深礎１７は、Ｈ鋼１９を芯材とする。拡底深礎１７は、下部にコンクリート２３が、中央部および上部に流動化処理土２１または砂が充填される。

図５は、シールド掘削機受口２７の上部２９を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図５に示す工程では、まず、シールド掘削機受口構築予定位置５（図１から図３）の上部の掘削範囲２５を掘削する。掘削範囲２５は、２本の坑７の間の地山１である。そして、シールド掘削機受口２７の上部２９を設置する。シールド掘削機受口２７の上部２９は、Ｈ鋼１９を芯材とする拡底深礎１７で支持される。

図６は、シールド掘削機受口２７の中央部３３を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図６に示す工程では、シールド掘削機受口構築予定位置５（図１から図３）の中央部の掘削範囲３１が掘削され、シールド掘削機受口２７の中央部３３が設置される。掘削範囲３１は、２本の拡底深礎１７の間の地山１、拡底深礎１７の側方の地山１、拡底深礎１７の本体である。掘削範囲３１は、上下２段に分割される。

図６に示す工程では、まず、上段の掘削範囲３１ａを掘削し、２本の坑７内に流動化処理土３５を充填する。そして、シールド掘削機受口２７の中央部３３の上部３３ａを設置し、切梁・腹起（図示せず）を設置する。その後、下段の掘削範囲３１ｂを掘削し、シールド掘削機受口２７の中央部３３の下部３３ｂを設置して、切梁・腹起（図示せず）を設置する。

図７は、シールド掘削機受口２７の下部３９を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図７に示す工程では、まず、シールド掘削機受口構築予定位置５（図１から図３）の下部の掘削範囲３７を掘削する。掘削範囲３７は、２本の拡底深礎１７の間の地山１、拡底深礎１７の本体である。そして、シールド掘削機受口２７の下部３９を設置する。

なお、拡底深礎１７は、図６に示す工程および図７に示す工程で掘削される部分が流動化処理土２１または砂で形成され、掘削されない部分がコンクリート２３で形成される。

図８は、シールド掘削機受口２７の施工が完了した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図を示す。図８に示す工程では、シールド掘削機受口２７の内部に流動化処理土４１を充填し、本線トンネル３内の補強部材（図示せず）を撤去する。

図９は、シールド掘削機４５の到達後のシールド掘削機受口２７付近の垂直断面図である。図９は、図８に示す矢印Ｅ−Ｅによる断面に、ランプトンネルのシールド掘削機４５が到達した状態を示す。

図９に示すように、シールド掘削機受口２７の内周面４７は、シールド掘削機４５の掘進方向に所定の間隔をおいて、第１の凍結管である受口貼付凍結管４３が設置される。また、シールド掘削機４５は、フード部５９の先端のスキンプレート４９の外周面５７に、第２の凍結管であるシールド掘削機貼付凍結管５１が設置される。

図１および図２に示すランプトンネル構築予定位置１３を掘進してきたシールド掘削機４５は、図９に示すように、カッタ５５でシールド掘削機受口２７に充填された流動化処理土４１を切削して、シールド掘削機受口２７に貫入する。シールド掘削機４５は、シールド掘削機貼付凍結管５１とシールド掘削機受口２７の受口貼付凍結管４３とが対向する位置まで貫入する。

図９に示す工程では、シールド掘削機４５がシールド掘削機受口２７に貫入した後、受口貼付凍結管４３とシールド掘削機貼付凍結管５１とを用いて、シールド掘削機受口２７とシールド掘削機４５のフード部５９との間を凍結して凍土５３を形成し、地下水を止水する。

このように、本実施の形態では、本線トンネル拡幅部１１の内部１５からシールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて坑７を掘削し、坑７内から拡底深礎１７を形成する。そして、本線トンネル拡幅部１１の端部の外側に、シールド掘削機受口２７を拡底深礎１７で支持しつつ構築する。これにより、本線トンネル拡幅部１１よりも幅の大きなシールド掘削機受口２７を構築し、ランプトンネルのシールド掘削機４５を到達させることができる。

また、シールド掘削機受口２７の内周面４７に受口貼付凍結管４３を、シールド掘削機４５のフード部５９のスキンプレート４９の外周面５７にシールド掘削機貼付凍結管５１を設置することにより、シールド掘削機４５がシールド掘削機受口２７に到達した際、シールド掘削機４５とシールド掘削機受口２７との間を確実に止水することができる。

なお、本実施の形態では、地下構造物の例として本線トンネル拡幅部１１を用いたが、本発明のシールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法は、トンネル以外の他の地下構造物の外側にシールド掘削機受口を構築する場合にも適用できる。また、本実施の形態では、杭として拡底深礎１７を構築したが、深礎は必ずしも拡底とする必要はない。

また、本実施の形態では、シールド掘削機受口構築予定位置５に向けて掘削する２本の坑７のうち、一方を横坑９と導坑７ａとからなる坑とし、他方を導坑７ｂとしたが、坑７の構成はこの限りでない。図１０は、シールド掘削機受口構築予定位置５に向けて他の構成の坑を掘削する例を示す図である。

図１０の（ａ）図は、構築予定のシールド受口の幅に対し、本線トンネル拡幅部１１ａの幅が非常に小さい場合の例を示す。図１０の（ａ）図に示す例では、シールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて、横坑５５ａと導坑５７ａからなる坑と、横坑５５ｂと導坑５７ｂとからなる坑とを掘削する。

図１０の（ｂ）図は、構築予定のシールド受口の幅よりも、本線トンネル拡幅部１１ｂの幅が大きい場合の例を示す。図１０の（ｂ）図に示す例では、シールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて、導坑５９ａと導坑５９ｂとを掘削する。

シールド掘削機受口構築予定位置５の頂部の両側方付近に向けて掘削する坑の構成は、地下構造物に対するシールド掘削機受口の大きさや、地下構造物とシールド掘削機受口構築予定位置との位置関係等に応じて、適切に設定される。

さらに、本実施の形態では、シールド掘削機受口２７に受口貼付凍結管４３を設け、シールド掘削機４５にシールド掘削機貼付凍結管５１を設け、これらの凍結管を用いてシールド掘削機受口２７とシールド掘削機４５との間を凍結して止水を行ったが、止水の態様は上述したものに限らず、地下水の有無や掘削深度などの状況に応じて望ましいものを選択すればよい。

例えば、シールド掘削機受口２７のみ、または、シールド掘削機４５のフード部５９の先端のみに貼付凍結管を設け、凍結により止水を行ってもよい。また、シールド掘削機４５のフード部５９の先端に注入口を設け、薬液注入により止水してもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明にかかるシールド掘削機受口の構築方法およびシールド掘削機の到達方法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。

ランプトンネルの到達部付近における本線トンネル３の水平断面図 ランプトンネルの到達部付近における本線トンネル３の垂直断面図 地山１に坑７を掘削した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 拡底深礎１７を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 シールド掘削機受口２７の上部２９を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 シールド掘削機受口２７の中央部３３を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 シールド掘削機受口２７の下部３９を構築した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 シールド掘削機受口２７の施工が完了した状態での本線トンネル３付近の垂直断面図 シールド掘削機４５の到達後のシールド掘削機受口２７付近の垂直断面図 シールド掘削機受口構築予定位置５に向けて他の構成の坑を掘削する例を示す図

符号の説明

１………地山
３………本線トンネル
５………シールド掘削機受口構築予定位置
７………坑
７ａ、７ｂ、５７ａ、５７ｂ、５９ａ、５９ｂ………導坑
９、５５ａ、５５ｂ………横坑
１１………本線トンネル拡幅部
１５………内部
１７………拡底深礎
１９………Ｈ鋼
２１、３５、４１………流動化処理土
２３………コンクリート
２７………シールド掘削機受口
２９………上部
３３………中央部
３９………下部
４３………受口貼付凍結管
４５………シールド掘削機
５１………シールド掘削機貼付凍結管
５９………フード部

Claims (9)

1. 地下構造物の外側にシールド掘削機を到達させる際のシールド掘削機受口の構築方法であって、
   地下構造物内から、シールド掘削機到達予定位置の頂部の両側方付近に向けて２本の坑を掘削する工程（ａ）と、
   前記坑内から鉛直方向に杭を構築する工程（ｂ）と、
   前記坑の間を掘削し、シールド掘削機受口の上部を構築する工程（ｃ）と、
   前記杭の間、杭の側方および杭本体を掘削し、前記シールド掘削機受口の中央部および下部を構築する工程（ｄ）と、
   を具備することを特徴とするシールド掘削機受口の構築方法。
2. 前記２本の坑が、導坑、または、導坑と横坑からなる坑であることを特徴とする請求項１記載のシールド掘削機受口の構築方法。
3. 前記杭が、Ｈ鋼を芯材とすることを特徴とする請求項１または請求項２記載のシールド掘削機受口の構築方法。
4. 前記杭は、前記工程（ｄ）で掘削される部分が流動化処理土または砂で形成され、掘削されない部分がコンクリートで形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のシールド掘削機受口の構築方法。
5. 前記工程（ｄ）で、前記坑内に流動化処理土を充填することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のシールド掘削機受口の構築方法。
6. 前記シールド掘削機受口に凍結管が配置されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載のシールド掘削機受口の構築方法。
7. 地下構造物の外側にシールド掘削機を到達させる方法であって、
   地下構造物の外側のシールド掘削機到達予定位置に設置したシールド掘削機受口と、到達するシールド掘削機のフード部先端との、少なくとも一方に止水手段を配置し、
   前記シールド掘削機が前記シールド掘削機受口に貫入した際に、前記シールド掘削機のフード部と前記シールド掘削機受口との間を前記止水手段を用いて止水することを特徴とするシールド掘削機の到達方法。
8. 前記止水手段が凍結管であることを特徴とする請求項７記載のシールド掘削機の到達方法。
9. 前記止水手段が前記シールド掘削機のフード部先端に設けられた注入口であることを特徴とする請求項７または請求項８記載のシールド掘削機の到達方法。

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