JP2014190095A - シールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造 - Google Patents

Abstract

【課題】現場での接続作業性を向上させることができ、しかも、接続後の接続構造がシールド掘進機による切削が可能であり、且つ、ＦＲＰ補強筋などの細片化を促進することのできる、繊維補強コンクリート壁体を構成するシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造を提供する。
【解決手段】上側に位置した上側ピース１Ａは、下端部に補強用ＦＲＰ格子筋５が露出した上側接続領域Ｈａを有し、下側に位置した下側ピース１Ｂは、上端部に補強用ＦＲＰ格子筋５が露出した下側接続領域Ｈｂを有し、上側ピース１Ａの下端部の露出した補強用ＦＲＰ格子筋５と、下側ピース１Ｂの上端部の露出した補強用格子筋５とに重なるように接続用ＦＲＰ格子筋５０を適合して重ね合わせ、上側ピース１Ａの上側接続領域Ｈａ及び下側ピース１Ｂの下側接続領域Ｈｂを囲包して成形型枠６０を取付け、成形型枠内に被覆材２０を打設して、被覆材を固化する。
【選択図】図４

Description

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壁体の構造に関するものであり、特に、シールド掘進機により切削可能な繊維補強壁体を構成するシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造に関するものである。

図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、トンネル掘進用立坑２００は鉄筋コンクリート製の壁体２０１及び底板２０２などにて構築されるが、立坑２００のシールド掘進機２０３が発進又は到達する開口部分には、シールド掘進機２０３により掘削が可能なように、繊維補強コンクリート壁体２０４を使用することが提案され、又実施されている。

つまり、立坑２００の鉄筋コンクリート製の壁体２０１は、Ｈ型鋼或いは箱形鋼などの鋼部材１０１とされる打込部材１００にて構築されているが、シールド掘進機２０３により切削可能な繊維補強コンクリート壁体２０４は、プレキャスト材とされる細長形状のシールド掘削用繊維補強コンクリート材（杭材）１を縦方向に所定の間隔にて配列して構成される。図１３に、シールド掘削用繊維補強コンクリート材１の一例を示す。

繊維補強コンクリート材１は、図１２をも参照すると理解されるように、補強筋３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強化樹脂材、即ち、主筋（ＦＲＰロッド）３ａ及びスターラップ筋（ＦＲＰスターラップ）３ｂを、例えば、籠状に組み立て、石灰砕石を粗骨材とするコンクリート、即ち、高強度石灰石コンクリート２に埋設して構成される。このような構造の繊維補強コンクリート材１は、シールド掘進機２０３による掘削が可能である。

通常、繊維補強コンクリート材１は、断面が概略矩形状とされ、主筋３ａは、地山側及び掘削側に沿って配置されている。

また、繊維補強コンクリート材１の上下両端には、立坑２００の構成鋼部材１０１であるＨ型鋼或いは箱形鋼などに接続するための継手部１０が一体に形成される。継手部１０は、例えば、図１３に示すように、連結金具１０ａ及び定着治具１０ｂ等を備え、連結金具１０ａの一端は、立坑構成鋼部材１０１に溶接、ボルトなどにより接続され、連結金具１０ａの他端は、例えば繊維補強コンクリート材１の作製時に一体に成形された定着治具１０ｂの鋼製端板１０ｃに溶接、ボルトなどにより一体に接続される。

上記構成のシールド掘削用繊維補強コンクリート材１を使用した繊維補強コンクリート壁体２０４は、シールド掘進機２０３により掘削が可能であるという特長を有しているが、次のような問題があることが分かった。

つまり、上記構成のシールド掘削用繊維補強コンクリート材１を掘削側から地山側へとシールド掘進機２０３により切削していった場合に、主筋（ＦＲＰロッド）３ａ及びスターラップ筋（ＦＲＰスターラップ）３ｂ等のＦＲＰ補強筋３が必ずしもシールド掘進機２０３により細片状態に切削されるとは限らず、長尺の状態の切り屑が発生することが分かった。

このような長尺の切り屑は、コンクリート塊と共にシールド掘進機２０３のチャンバーに取り込まれ、チャンバーから排出される際に、チャンバー部取込口を閉鎖することがある。その場合には、シールド掘進機２０３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。

そこで、炭素繊維又はガラス繊維などの繊維を使用し樹脂含浸した縦格子筋及び横格子筋にて作製された繊維強化樹脂製格子状部材（ＦＲＰ格子筋）を埋め込み固定したシールド掘削用繊維補強コンクリート材１が提案されている（特許文献１など参照）。図１４に示す例では、繊維補強コンクリート１の掘削側及び地山側に主筋としてＦＲＰ格子筋５が配置された場合を示す。

斯かる構成のシールド掘削用繊維補強コンクリート材１は、ＦＲＰ格子筋５で補強されているので、壁強度の調整が容易であり、且つ、シールド掘進機２０３による切削が容易であり、また切削屑が細かくなるためシールド掘進機２０３のチャンバ部取込口を詰まらせることもない。

特開２００２−８９１７５号公報

しかし、ＦＲＰ格子筋５で補強されたシールド掘削用繊維補強コンクリート材１もまた、シールド掘削用繊維補強コンクリート材１をＨ型鋼に接続する継手構造は、図１４に示した従来例と同様に、継手部１０が連結金具１０ａ及び定着治具１０ｂ等を備え、連結金具１０ａの一端は、立坑構成鋼部材１０１に溶接、ボルトなどにより接続され、連結金具１０ａの他端は、例えば繊維補強コンクリート材１の作製時に一体に成形された定着治具１０ｂの鋼製端板１０ｃに溶接、ボルトなどにより一体に接続される構成とされる。従って、この継手構造は、シールド掘進機による切削領域外に位置することとされている。

ところが、工事現場が、例えば、高速道路橋下などといった空頭制限がある現場では、長尺のシールド掘削用繊維補強コンクリート材１を立坑溝２０４に建て込むことが不可能であり、複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強コンクリート材１を現場で接合して建て込むことが余儀なくされている。この場合、上下端部の構造と同じく金属部材を用いた継手構造では、シールド掘進機２０３による切削は不可能か、極めて困難となる。

そこで、本発明の目的は、現場での接続作業性を向上させることができ、しかも、接続後の接続構造がシールド掘進機による切削が可能であり、且つ、ＦＲＰ補強筋などの細片化を促進することのできる、繊維補強コンクリート壁体を構成するシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造を提供することである。

上記目的は本発明に係るシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造にて達成される。要約すれば、本発明の一態様によれば、長手軸線に直交する横断面形状が矩形状とされ、少なくとも対向する両面が補強用ＦＲＰ格子筋にて補強された細長形状のシールド掘削用繊維補強杭材であって、長手方向にて複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材を、現場にて長手方向に一体に接続するための接続方法において、
上側に位置した上側ピースは、下端部に前記補強用ＦＲＰ格子筋が露出した上側接続領域を有し、
下側に位置した下側ピースは、上端部に前記補強用ＦＲＰ格子筋が露出した下側接続領域を有し、
前記上側ピースと前記下側ピースとを長手軸線方向に整列して、前記上側ピースの下端部と前記下側ピースの上端部とを接合し、
前記上側ピースの下端部の前記露出した補強用ＦＲＰ格子筋と、前記下側ピースの上端部の前記露出した補強用格子筋とに重なるように接続用ＦＲＰ格子筋を適合して重ね合わせ、
前記接続用ＦＲＰ格子筋が配設された前記上側ピースの上側接続領域、及び、前記接続用ＦＲＰ格子筋が配設された前記下側ピースの下側接続領域の外周にＦＲＰスターラップ筋を配置し、
前記上側ピースの上側接続領域及び前記下側ピースの下側接続領域を囲包して成形型枠を取付け、前記成形型枠内に被覆材を打設して、前記被覆材を前記補強用ＦＲＰ格子筋及び前記接続用ＦＲＰ格子筋のマス目に充填すると共に、前記上側ピースの上側接続領域及び前記下側ピースの下側接続領域の外周囲を被覆し、そして、前記被覆材を固化する、
ことを特徴とするシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法である。

本発明の一実施態様によれば、前記複数のピースに分割された前記シールド掘削用繊維補強杭材は、マトリックス材としてコンクリート、モルタル、又は、発泡樹脂を使用したプレキャスト材である。

本発明の他の実施態様によれば、前記被覆材は、コンクリート、モルタル、又は、樹脂モルタルである。

本発明の他の実施態様によれば、前記成形型枠は、木材、樹脂材、ＦＲＰ材、又は、ＦＲＵ材である。

本発明の他の実施態様によれば、前記補強用ＦＲＰ格子筋及び前記接続用ＦＲＰ格子筋のマス目内に予め補強骨材を充填する。

本発明の他の実施態様によれば、前記補強骨材は、普通砕石、石灰砕石、スラグ砕石などの骨材、樹脂材、ＦＲＰ材、又は、ＦＲＵ材である。

本発明の他の実施態様によれば、前記ＦＲＰ格子筋及び前記スターラップ筋は、強化繊維に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂材であり、
前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維、バサルト繊維等の無機繊維；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、ＰＢＯ、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、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、
前記樹脂としては、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、エポキシアクリレート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。

本発明の他の実施態様によれば、前記上側ピース及び前記下側ピースの接合面は、凹凸形状に嵌り合うコッタ―構造に形成される。

本発明の他の態様によれば、上記いずれかのシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法にて接続されたシールド掘削用繊維補強杭材の接続構造が提供される。

本発明によれば、現場での接続作業性を向上させることができ、しかも、接続後の接続構造がシールド掘進機による切削が可能であり、且つ、ＦＲＰ補強筋などの細片化を促進することができる。

図１（ａ）は、本発明の接続方法を実施するための複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材の一実施例を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、横断面図である。 図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、一体とされたシールド掘削用繊維補強杭材の上端部及び下端部の接続金具を説明する概略斜視図である。 図３（ａ）、（ｂ）は、ＦＲＰ格子筋の一実施例を説明する斜視図である。 本発明の接続方法を説明するために、複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材を接合した状態を示す概略断面図である。 本発明の接続方法を説明するために、複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材を接合した状態を示す概略斜視図である。 シールド掘削用繊維補強杭材を接続した接続構造の横断面図である。 本発明の接続方法及び接続構造を説明するために、複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材を接合した状態を示す概略断面図である。 図７のＡ部の詳細図である。 図７のＡ部の詳細図であり、他の実施例を示す。 本発明の接続方法の他の実施例を説明するために、複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材の接合前の状態を示す斜視図である。 図１１（ａ）は、立坑の概略構成を示す縦断面図であり、図１１（ｂ）は、立坑内から見たシールド掘進機により切削可能な壁体の構造を示す。 従来のシールド掘削用繊維補強杭材を使用して構成される壁体の一例を示す断面図である。 従来のシールド掘削用繊維補強杭材の一例を示す斜視図である。 従来のシールド掘削用繊維補強杭材の一例を示す斜視図である。

以下、本発明に係るシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法及び接続構造を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１〜図３に本発明の接続方法を実施するための複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材１の一実施例を示す。

本実施例にて、本発明の接続方法を実施するためのシールド掘削用繊維補強杭材１は、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂとにて構成される。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、上側ピース１Ａの上端には、立坑２００の構成鋼部材１０１であるＨ型鋼或いは箱形鋼などに接続するための継手部１０が一体に形成される。また、下側ピース１Ｂの下端には、立坑２００の構成鋼部材１０１であるＨ型鋼或いは箱形鋼などに接続するための継手部１０が一体に形成される。

上側ピース１Ａの上端及び下側ピース１Ｂの下端の継手部１０は、従来と同様に、連結金具１０ａ及び定着治具１０ｂ等を備え、連結金具１０ａの一端は、立坑構成鋼部材１０１に溶接、ボルトなどにより接続され、連結金具１０ａの他端は、繊維補強杭材１の作製時に一体に成形された定着治具１０ｂの構成端板１０ｃに溶接、ボルトなどにより一体に接続される。継手部１０の構造は、これに限定されるものではなく、当業者には周知のその他種々の構造が可能である。

（シールド掘削用繊維補強杭材）
更に、図１（ａ）、（ｂ）を参照して、本発明の接続方法を実施する際に使用するシールド掘削用繊維補強杭材１について説明すると、本実施例にて、シールド掘削用繊維補強杭材１は、軸線方向に延在した細長形状とされ、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂとにて構成され、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂは、本発明に従った接続構造によって接続される。また、本実施例では、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂは同様の構成とされる。つまり、本実施例では、シールド掘削用繊維補強杭材１は、プレキャスト部材とされ、横断面形状が、縦（Ｌ０）が３０〜２００ｃｍ、横（Ｗ０）が２０〜２００ｃｍとされ、従来と同様の形状寸法とされる。

ただ、本実施例では、シールド掘削用繊維補強杭材１は、高速道路橋下の現場などで使用されるものであるので、上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂは、高さ（Ｈ０）が１〜４ｍ程度とされ、従来のような長尺のものは使用することができない。従って、シールド掘削用繊維補強杭材１を構成する上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂは、詳しくは後述するように、シールド掘進機２０３による切削可能な重ね継手による接続構造にて接続される。

また、本実施例では、シールド掘削用繊維補強杭材１は、即ち、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂは、図１（ａ）に示すように、強化繊維に樹脂を含浸して作製された繊維補強材とされる繊維強化樹脂製格子状部材、即ち、ＦＲＰ格子筋（主筋）５が、柱状体とされる杭材１の前面側（シールド掘進機による切削開始側である掘削側）及び後面側（地山側）に配置され、マトリクス材（芯材）２に埋設されたプレキャスト材とされる。

なお、シールド掘削用繊維補強杭材１は、図１（ｂ）に示すように、ＦＲＰ格子筋（主筋）５、及び、同じく強化繊維に樹脂を含浸して作製され、芯材２の周囲に巻き付く態様で配置された繊維補強材とされる繊維強化樹脂製筋材、即ち、ＦＲＰスターラップ筋（ＦＲＰスターラップ）を籠状に組み立て、マトリクス材（芯材）２に埋設して作製することもできる。

本実施例にてマトリックス材２として、粗骨材としての石灰砕石を含むコンクリート、即ち、石灰砕石コンクリートが好適に使用し得るが、更に、モルタル、又は、硬質ウレタン樹脂発泡体のような発泡樹脂とすることもできる。このような構造のプレキャスト材は、シールド掘進機による掘削が可能である。

ＦＲＰ格子筋５は、図３（ａ）に示すように、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５ａと横補強筋５ｂとを含み、各補強筋５ａ、５ｂは、強化繊維を一方向に並べて樹脂を含浸させた帯状強化繊維を複数層積層して形成されたものである。

本実施例にて使用される各補強筋５ａ、５ｂは、補強筋幅（ｗ）が１〜２０ｍｍ、厚さ（ｔ）が０．５〜２５ｍｍ、であり、格子間距離（Ｗ１）が２５〜２５０ｍｍの格子状に成形硬化され、全体としてシート状のＦＲＰ格子筋５を形成する。このＦＲＰ格子筋５は、図３（ｂ）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。また、ＦＲＰ格子筋５における、強化繊維の体積含有率は、５〜６５％とされる。

ＦＲＰスターラップ筋６は、図１（ｂ）に示すように、強化繊維を一方向に並べて樹脂を含浸させた紐状或いはロッド状の繊維強化樹脂（ＦＲＰ）とすることができる。ＦＲＰスターラップ６は、円形断面形状のみならず矩形断面形状とすることもできる。ＦＲＰスターラップ筋６は、通常、直径（矩形断面の場合は換算直径）が２〜４０ｍｍとされる。また、ＦＲＰスターラップ筋６における、強化繊維の体積含有率は、５〜６５％とされる。なお、ＦＲＰスターラップ筋６は、上記構造に限定されず、当業者には周知の種々の寸法、形態、例えば、図４、図７に示すように、ＦＲＰ格子筋の一部構造を利用した分枝付きスターラップ筋などとすることもできる。

ＦＲＰ格子筋５及びＦＲＰスターラップ筋６を構成する繊維補強材は、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、バサルト繊維等の無機繊維；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、ＰＢＯ、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、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。

また、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、エポキシアクリレート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。

（接続方法及び接続構造）
図２を参照して上述したように、シールド掘削用繊維補強杭材１を構成する上側ピース１Ａの上端及び下側ピース１Ｂの下端は、従来と同様に、連結金具１０ａ及び定着治具１０ｂ等から成る継手部１０が設けられている。

これに対して、上側ピース１Ａの下端と、下側ピース１Ｂの上端は、本発明に係る重ね継手構造を利用した接続方法にて接続される。本発明の接続構造１０Ａが図７に示される。

先ず、図４、図５を参照して、シールド掘削用繊維補強杭材１の上側ピース１Ａの下端部及び下側ピース１Ｂの上端部の構造について説明する。上側ピース１Ａの下端部は、下端面１Ａａより所定の長さ（Ｈａ）、例えば、略１００ｃｍの長さに亘って、また、下側ピース１Ｂの上端部は、上端面１Ｂａより所定の長さ（Ｈｂ）、例えば、略１００ｃｍの長さに亘って、プレキャスト材の外周囲のマトリクス材、例えばコンクリート２が除去されており、シールド掘削用繊維補強杭材１の掘削側及び地山側に配置された補強材であるＦＲＰ格子筋５が露出している。このＦＲＰ格子筋５が露出した領域が、継手構造の接続領域Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ）となる。また、上側ピース１Ａの下端面１Ａａは、芯材コンクリート部分２Ａが凸状に成形され、下側ピース１Ｂの上端面１Ｂａに形成された凹状コンクリート部分２Ｂに嵌合するようにされる。つまり、上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂの接合面２Ａ、２Ｂは、両ピース部材間のせん断伝達のためのコッター構造とされる。勿論、上側ピース１Ａの下端面１Ａａに凹形状を形成し、下側ピース１Ｂの上端面１Ｂａに凸形状を形成することもできる。

接続作業に際し、上記構成とされた上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂを互いに接合するためには、図４に示すように、下側ピース１Ｂは立坑溝２０４内に設置される。下側ピース１Ｂは、接続領域Ｈｂが立坑溝２０４より上方へと位置するように、下側ピース１Ｂに形成した支持穴７に支持棒８を貫通して支持台９に支持させることによって支持する。次に、クレーン等にて吊り下げられた上側ピース１Ａを下側ピース１Ｂの上方に配置して、長手軸線方向に整列して、上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂの接合面１Ａａ、１Ｂａをコッタ―構造２Ａ、２Ｂを介して接合し、その状態に保持する。

上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂの接続領域Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ）に位置するＦＲＰ格子筋５、５に重なるようにして、接続用のＦＲＰ格子筋５０を外側から被せ、重ね合わせる。つまり、本実施例では、図４、図５に示すように、接続用ＦＲＰ格子筋５０は、シールド掘削用繊維補強杭材１の掘削側及び地山側の両側から接続領域Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ）に適合され、図４、図６、図７に示すように、ＦＲＰスターラップ筋６にて上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂの接続領域Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ）に固定される。接続用ＦＲＰ格子筋５０は、上述した補強用ＦＲＰ格子筋５と同じものを使用することができる。

次いで、図７に示すように、接続用ＦＲＰ格子筋５０及びＦＲＰスターラップ筋６が配置された上側ピース１Ａ及び下側ピース１Ｂの接続領域Ｈ（Ｈａ、Ｈｂ）の周囲に成形型枠６０が設置され、成形型枠６０内に被覆材２０、例えば、モルタル、コンクリート、樹脂モルタルなどが打設される。なお、被覆材２０の打設は、現場にてポンプで杭回り接続部の成形型枠６０内に、流し込みや、逆打ち等で行うことができる。このように、これら被覆材２０は、流動性に優れており、ポンプにより逆打ちが可能であり、また、速硬化性を有しており、極めて作業性が良い。被覆材２０の特性としては、
・流動性：スランプフロー３００〜１２００ｍｍ
・即硬化：５〜１５００分
・高圧縮強度：１８〜１００Ｎ／ｍｍ²
・ポンプによる逆打ちが可能であること
が要求される。

図８に示すように、被覆材２０を成形型枠６０内に打設することにより、被覆材２０が補強用ＦＲＰ格子筋５及び接続用ＦＲＰ格子筋５０のマス目５Ａ、５０Ａ内に充填され、固化される。被覆材２０が補強用ＦＲＰ格子筋５及び接続用ＦＲＰ格子筋５０のマス目５Ａ、５０Ａ内に充填されることにより、継手強度が達成される。なお、図８に示すように、補強用ＦＲＰ格子筋５のマス目５Ａに対応した芯材（マトリクス材）２をも所定の深さ（ｈ）、例えばｈ＝２〜１００ｍｍだけ除去して凹所２Ｃとし、この凹所部分２Ｃにも被覆材２０が充填されるように構成するのが好ましい。この構成とすることにより、更に継手強度が増大する。

また、図９に示すように、被覆材２０を打設する前に、補強用ＦＲＰ格子筋５及び接続用ＦＲＰ格子筋５０のマス目５Ａ、５０Ａ、更には、芯材の凹所２Ｃにて形成される空間部に、例えば、普通砕石、石灰砕石、スラグ砕石などの骨材、樹脂材、ＦＲＰ材、又は、ＦＲＵ材などとされる補強骨材７１を例えばメッシュ状袋７２内に入れて構成される補強材７０を予め配置することによって、更に継手強度を増大させることができる。

尚、成形型枠６０は、被覆材２０が固化した後除去することもできるが、例えば、木材、樹脂材、ＦＲＰ材、ＦＲＵ（ファイバーレインフォースドウレタン）などのシールド掘進機２０３による切削可能材を使用することにより、除去する必要がなくなり、従って、作業性を向上させることができる。また、この場合は、成形型枠６０は、ＦＲＰや樹脂製のボルトを使用して上側、下側ピース１Ａ、１Ｂに固定するのが好ましい。

上記接続方法を実施することにより、本発明に従った接続構造が、即ち、長手軸線に直交する横断面形状が矩形状とされ、少なくとも対向する両面が補強用ＦＲＰ格子筋５にて補強された細長形状のシールド掘削用繊維補強杭材１であって、長手方向にて複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材１Ａ、１Ｂを長手方向に一体に接続するための接続構造１０Ａが具現化される。この接続構造１０Ａは、図４〜図７などを参照すると理解されるように、
（ａ）上側に位置した上側ピース１Ａは、下端部に補強用ＦＲＰ格子筋５が露出した上側接続領域Ｈａを有し、
（ｂ）下側に位置した下側ピース１Ｂは、上端部に補強用ＦＲＰ格子筋５が露出した下側接続領域Ｈｂを有し、
（ｃ）上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂとを長手軸線方向に整列して、上側ピース１Ａの下端部と下側ピース１Ｂの上端部とを接合し、
（ｄ）上側ピース１Ａの下端部の露出した補強用ＦＲＰ格子筋５と、下側ピース１Ｂの上端部の露出した補強用格子筋５とに重なるように接続用ＦＲＰ格子筋５０を適合して重ね合わせ、
（ｅ）接続用ＦＲＰ格子筋５０が配設された上側ピース１Ａの上側接続領域Ｈａ、及び、接続用ＦＲＰ格子筋５０が配設された下側ピース１Ｂの下側接続領域Ｈｂの外周にＦＲＰスターラップ筋６を配置し、
（ｆ）上側ピース１Ａの上側接続領域Ｈａ及び下側ピース１Ｂの下側接続領域Ｈｂを囲包して被覆材２０を打設して、被覆材２０を補強用ＦＲＰ格子筋５及び接続用ＦＲＰ格子筋５０のマス目５０Ａに充填すると共に、上側ピース１Ａの上側接続領域Ｈａ及び下側ピース１Ｂの下側接続領域Ｈｂの外周囲を被覆し、そして、被覆材２０を固化する、
構造とされる。

このようにして、上側ピース１Ａの下端と、下側ピース１Ｂの上端とが本発明に従って重ね継手構造により接続された接続構造を有するシールド掘削用繊維補強杭材１は、下側ピース１Ａを支持していた支持棒８を取り除くことにより、立坑溝２０４内へと建て込まれる。

上述のように、本発明に係る接続方法を使用して極めて作業性良く上側ピース１Ａの下端と下側ピース１Ｂの上端を接続してシールド掘削用繊維補強杭材１を作製しながら、図１２に示すように、立坑溝２０４に建て込み、壁体を形成することができた。また、この壁体を、直径７ｍのシールド掘進機２０３にて切削したが、極めて好適に切削することができ、また、切削した切り屑は、細片化されており、繊維補強材５、６、コンクリート塊などによりシールド掘進機２０３のチャンパーが詰まることはなかった。

また、地山側の圧力により立坑側に抜ける、所謂、押抜きせん断を有効に防止することができた。

実施例２
図１０を参照して本発明の他の実施例について説明する。

実施例１では、シールド掘削用繊維補強杭材１を構成する上側ピース１Ａの下端と下側ピース１Ｂの上端を接続する接続方法について説明したが、空頭制限により長尺のシールド掘削用繊維補強杭材１を、更に分割することが必要とされる場合がある。この場合には、実施例１で説明した上側ピースと下側ピースを、更に、中間接続ピースを介して接続しなければならない場合が生じる。

図１０を参照すると、シールド掘削用繊維補強杭材１が、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂと、更に、中間接続ピース１Ｃにて構成される場合を示す。この場合、上側ピース１Ａと下側ピース１Ｂは、実施例１で説明したと同様の構成とされる。中間接続ピース１Ｃは、その上端及び下端の両端において、それぞれ接続領域Ｈｂ、Ｈａが形成される。

つまり、本実施例では、上側ピース１Ａの下端と中間接続ピース１Ｃの上端が、本発明に従った接続方法にて接続用ＦＲＰ格子筋５０を使用して接続され、且つ、中間接続ピース１Ｃの下端と下側ピース１Ｂの上端が、本発明に従った接続方法にて接続用ＦＲＰ格子筋５０を使用して接続される。

接続方法は、実施例１で説明したと同様の方法にて実施される。同じ構成及び機能をなす部材には、同じ参照番号を付し、詳しい説明は省略する。

本実施例によると、複数の接続箇所にて接続され、同じ構成の複数の接続構造を有した長尺のシールド掘削用繊維補強杭材１を使用した立坑壁が可能となる。

本実施例でも、実施例１と同様の作用効果を達成し得る。

１ シールド掘削用繊維補強杭材
１Ａ 上側ピース
１Ｂ 下側ピース
１Ｃ 中間接続ピース
５ 繊維強化樹脂製格子状部材（補強用ＦＲＰ格子筋）
５Ａ マス目
６ 繊維強化樹脂製筋材（ＦＲＰスターラップ筋）
１０Ａ シールド掘削用繊維補強杭材の接続構造
２０ 被覆材
５０ 繊維強化樹脂製格子状部材（接続用ＦＲＰ格子筋）
５０Ａ マス目
６０ 成形型枠
７１ 補強骨材
Ｈ 接続領域
Ｈａ 上側接続領域
Ｈｂ 下側接続領域

Claims (9)

1. 長手軸線に直交する横断面形状が矩形状とされ、少なくとも対向する両面が補強用ＦＲＰ格子筋にて補強された細長形状のシールド掘削用繊維補強杭材であって、長手方向にて複数のピースに分割されたシールド掘削用繊維補強杭材を、現場にて長手方向に一体に接続するための接続方法において、
   上側に位置した上側ピースは、下端部に前記補強用ＦＲＰ格子筋が露出した上側接続領域を有し、
   下側に位置した下側ピースは、上端部に前記補強用ＦＲＰ格子筋が露出した下側接続領域を有し、
   前記上側ピースと前記下側ピースとを長手軸線方向に整列して、前記上側ピースの下端部と前記下側ピースの上端部とを接合し、
   前記上側ピースの下端部の前記露出した補強用ＦＲＰ格子筋と、前記下側ピースの上端部の前記露出した補強用格子筋とに重なるように接続用ＦＲＰ格子筋を適合して重ね合わせ、
   前記接続用ＦＲＰ格子筋が配設された前記上側ピースの上側接続領域、及び、前記接続用ＦＲＰ格子筋が配設された前記下側ピースの下側接続領域の外周にＦＲＰスターラップ筋を配置し、
   前記上側ピースの上側接続領域及び前記下側ピースの下側接続領域を囲包して成形型枠を取付け、前記成形型枠内に被覆材を打設して、前記被覆材を前記補強用ＦＲＰ格子筋及び前記接続用ＦＲＰ格子筋のマス目に充填すると共に、前記上側ピースの上側接続領域及び前記下側ピースの下側接続領域の外周囲を被覆し、そして、前記被覆材を固化する、
   ことを特徴とするシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
2. 前記複数のピースに分割された前記シールド掘削用繊維補強杭材は、マトリックス材としてコンクリート、モルタル、又は、発泡樹脂を使用したプレキャスト材であることを特徴とする請求項１に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
3. 前記被覆材は、コンクリート、モルタル、又は、樹脂モルタルであることを特徴とする請求項１又は２に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
4. 前記成形型枠は、木材、樹脂材、ＦＲＰ材、又は、ＦＲＵ材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
5. 前記補強用ＦＲＰ格子筋及び前記接続用ＦＲＰ格子筋のマス目内に予め補強骨材を充填することを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
6. 前記補強骨材は、普通砕石、石灰砕石、スラグ砕石などの骨材、樹脂材、ＦＲＰ材、又は、ＦＲＵ材であることを特徴とする請求項５に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
7. 前記ＦＲＰ格子筋及び前記スターラップ筋は、強化繊維に樹脂を含浸させた繊維強化樹脂材であり、
   前記強化繊維としては、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維、ボロン繊維、バサルト繊維等の無機繊維；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、ＰＢＯ、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、前記繊維を複数種混入したハイブリッドタイプとされ、
   前記樹脂としては、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、エポキシアクリレート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、
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
8. 前記上側ピース及び前記下側ピースの接合面は、凹凸形状に嵌り合うコッタ―構造に形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法。
9. 請求項１〜８のいずれかの項に記載のシールド掘削用繊維補強杭材の接続方法にて接続されたシールド掘削用繊維補強杭材の接続構造。