JP2015098676A - シールドトンネルの構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド掘進機発進用の反力壁や仮セグメントの設置を不要とでき、シールド掘進機の組み付けのための余分なスペースを不要とでき、駅舎とシールドトンネル全体の施工期間を短縮できるとともに、シールド掘進機が掘進する上方（地上）の有効利用を図ることのできるシールドトンネルの構築方法を提供すること。【解決手段】構造建屋Ｋとその側方のシールドトンネルＳＴの一部区間の構築のための地盤Ｇの掘り込みと土留め壁Ｄの構築をおこない、土留め壁Ｄのうち、シールド掘進機ＳＭの掘進方向にある土留め壁として法面Ｎを施工するステップ、シールドトンネルＳＴの一部区間となる施工ヤードにてシールド掘進機ＳＭの組み付けをおこない、構造建屋の外壁Ｗが構築された段階で施工ヤードの埋戻しをおこなうステップ、外壁Ｗに反力を取ってシールド掘進機ＳＭを掘進させてシールドトンネルＳＴを構築するステップからなる。【選択図】図４

Description

本発明は、シールドトンネルの構築方法に関するものである。

地盤を掘り込んで地下式もしくは半地下式の駅舎を構築し、この駅舎に通じる鉄道路線をシールドトンネルで構築する場合の構築方法は以下の通りである。まず、駅舎構築のための地盤の掘り込みに先行して土留め壁を構築し、土留め壁の内側を掘り込んだ後、土留め壁の内側で駅舎の構築をおこない、駅舎の構築と並行して駅舎の側方ヤードにてシールド掘進機の発進立坑を構築し、発進立坑内に反力壁や仮セグメントを組み付け、駅舎の構築作業が完了した後にシールド掘進機を発進させてシールドトンネルを構築する方法である。

上記する従来の駅舎およびシールドトンネルによる鉄道路線の構築方法では、駅舎の構築作業が終了した後にシールドトンネルの構築がおこなわれることから、施工期間が長期に及ぶといった問題がある。

また、シールド掘進機の組み付けは駅舎構築ヤード内でおこなわれるのが一般的であることから、このシールド掘進機の組み付けのための余分なスペースを確保する必要がある。

さらに、シールド掘進機の掘進に際して発進立坑を構築し、この発進立坑内に反力壁と仮セグメントを設置し、最終的には反力壁や仮セグメントを撤去する必要もある。

そこで、駅舎およびシールドトンネルによる鉄道路線の構築に際し、シールド掘進機発進用の立坑の構築や反力壁および仮セグメントの設置を不要とでき、シールド掘進機の組み付けのための余分なスペースを不要とでき、駅舎とシールドトンネル全体の施工期間を短縮することのできる構築方法が当該技術分野で切望されている。

ここで、特許文献１には、地上部よりトンネルを掘削する際に発進坑口の予定位置とこの予定位置の近傍に設置されている本設構造物の間にシールド機を設置し、シールド機と本設構造物の間に本設用セグメントを設置し、この本設用セグメントを介して本設構造物にシールド機の推進力の反力をとりながらシールドジャッキを伸張させてシールド機を推進させる作業を繰り返しておこなうトンネルの構築方法が開示されている。

この方法によれば、本設構造物に反力を取りながらシールド機を推進させることができるため、反力壁を不要とでき、さらには仮セグメントも不要とできる。

しかしながら、特許文献１で開示の構築方法では、シールド掘進機を地上に露出させた状態で掘進方向にある法面までセグメントを設置しながらシールド掘進機を前進させることから、法面の崩壊防止措置を十分に講じる必要があり、シールド掘進機が地上で露出することからこの施工領域の有効利用を図ることはできない。また、法面崩壊防止措置として法面に鋼矢板を打設して土留め壁を設けると、この土留め壁がシールド掘進機の掘進の支障になる。

特開２０１２−６２７３１号公報

本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、地盤を掘り込んで構造建屋を構築し、この構造建屋の側方にシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法に関し、シールド掘進機発進用の立坑の構築や反力壁および仮セグメントの設置を不要とでき、シールド掘進機の組み付けのための余分なスペースを不要とでき、駅舎とシールドトンネル全体の施工期間を短縮できるとともに、シールド掘進機を地上に露出させることなく掘進させることでシールド掘進機が掘進する上方（地上）の有効利用を図ることのできるシールドトンネルの構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明によるシールドトンネルの構築方法は、地盤を掘り込んで構造建屋を構築し、この構造建屋の側方にシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、構造建屋とその側方のシールドトンネルの一部区間の構築のための地盤の掘り込みと土留め壁の構築をおこない、土留め壁のうち、シールド掘進機の掘進方向にある土留め壁として法面を施工する第１のステップ、前記シールドトンネルの一部区間となる施工ヤードにてシールド掘進機の組み付けをおこない、構造建屋のうち、少なくともシールドトンネルと隣接する外壁が構築された段階で、前記施工ヤードの埋戻しをおこなってシールド掘進機を埋戻し土に埋設させる第２のステップ、前記外壁に反力を取ってシールド掘進機を埋戻し土内を掘進させ、さらに法面を掘進させてシールドトンネルを構築する第３のステップからなるものである。

本発明のシールドトンネルの構築方法は、シールド掘進機の発進立坑を不要とし、構造建屋の外壁に反力を取ってシールド掘進機を発進させることで反力壁も仮セグメントも不要にできる構築方法である。さらに、構造建屋のうち、シールド掘進機が反力を取ることのできる外壁ができた段階でシールド掘進機の発進をおこなうことにより、構造建屋とシールドトンネルの全体の構築に要する施工期間を大幅に短縮することができる。

さらに、シールド掘進機の掘進に先行して、構造建屋の側方領域であってシールド掘進機が掘進してシールドトンネルを構築する領域を埋戻した後にシールド掘進機の掘進をおこなうようにしたことで、掘進方向前方にある（構造建屋と反対側にある）法面の崩壊の恐れもないし、厳重な法面防護措置を講じる必要もない。尤も、法面防護として、モルタルの吹付け等をおこなっておくことを何ら排除するものではない。

シールド掘進機は、埋戻し前のシールドトンネル構築用のヤードにておこなうことから、構造建屋内にシールド掘進機組み付け用の余分のスペースを確保する必要もない。さらに、このシールドトンネル構築用のヤードにおけるシールド掘進機の掘進方向の端部を法面としたことで、鋼矢板等の土留め壁量を減じることができ、掘削土量も減じることができる。なお、このシールドトンネル構築用のヤードのうち、法面と構造建屋の外壁以外の端部に構築される土留めには鋼矢板等の土留め壁が適用されるのがよい。

また、埋戻し土の下方にてシールド掘進機の掘進をおこなわせるようにしたことで、この埋戻し土の上方（地上）の有効利用が可能となり、たとえば地上交通に供したり、駅舎やシールドトンネル構築用の資機材保管ヤードとして使用するといった多様な利用方法がある。また、シールドトンネル構築用のヤードの造成の際に掘削した土砂を埋戻し土に転用することができるため、地盤を掘り込んだ際に発生した土砂の中で廃土される土砂の量はわずかとなる。

さらに、埋戻し土の下方でシールド掘進機を掘進させてシールドトンネルを構築することから、この埋戻し土によってシールドセグメントが周囲から拘束され、シールドセグメントの設置に当たってその姿勢確保のために特別な措置を講じる必要もない。なお、特許文献１で開示の地上に露出させてシールドトンネルの一部を構築する方法では、この地上に露出しながらシールドセグメントを設置していく過程で、地上に露出するようにして設置されたシールドセグメントの姿勢確保を何等かの措置で保証する必要がある。

ここで、「構造建屋」とは、駅舎や地下のアミューズメント施設、地下のインフラ基地などを挙げることができる。また、この構造建屋に連続する「シールドトンネル」は、地下鉄路線、地下道、地下のインフラ設備設置空間などに利用される。なお、本発明は「シールドトンネルの構築方法」であるが、この構築方法には、既述するようにシールドトンネルが繋がる駅舎等の構造建屋の構築も含まれることをここであらためて明記しておく。

以上の説明から理解できるように、本発明のシールドトンネルの構築方法によれば、第１のステップでは土留め壁のうち、シールド掘進機の掘進方向にある土留め壁として法面を施工し、第２のステップではシールドトンネルの一部区間となる施工ヤードにてシールド掘進機の組み付けをおこない、構造建屋のうち、少なくともシールドトンネルと隣接する外壁が構築された段階で施工ヤードの埋戻しをおこなってシールド掘進機を埋戻し土に埋設させ、第３のステップにて外壁に反力を取ってシールド掘進機を埋戻し土内で掘進させるようにしたことで、シールド掘進機発進用の立坑の構築や反力壁および仮セグメントの設置を不要とでき、シールド掘進機の組み付けのための余分なスペースを不要とでき、駅舎とシールドトンネル全体の施工期間を短縮できるとともに、シールド掘進機を地上に露出させることなく掘進させることでシールド掘進機が掘進する上方（地上）の有効利用を図ることができる。

本発明のシールドトンネルの構築方法の第１のステップを説明した図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図１ａのｂ−ｂ縦断面図である。 第２のステップを説明した図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図２ａのｂ−ｂ縦断面図である。 図２に続いて第２のステップを説明した図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図３ａのｂ−ｂ縦断面図である。 第３のステップを説明した図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図４ａのｂ−ｂ縦断面図である。 図４に続いて第３のステップを説明した図であって、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は図５ａのｂ−ｂ縦断面図である。

以下、図面を参照して、本発明のシールドトンネルの構築方法の実施の形態を説明する。

（シールドトンネルの構築方法の実施の形態）
図１〜図５はその順で、本発明のシールドトンネルの構築方法を説明したフロー図であり、各図ともに、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ縦断面図である。

図示するシールドトンネルの構築方法は、構造建屋として地下式の駅舎を構築し、この駅舎に通じる地下鉄路線をシールドトンネルにて構築するものである。

まず、図１で示すように、地盤Ｇに鋼矢板や連壁等からなる土留め壁Ｄを平面視矩形状に施工する。

ここで、平面視矩形の土留めラインを構成する４つの端辺のうち、１つの端辺には土留め壁を施工せず、その代わりに、法面Ｎを施工する。この法面Ｎは、所定の勾配にて造成し、必要に応じて不図示の小段を設ける等して法面の安定を図る。なお、法面Ｎの防護として、モルタルを吹付けたり、地盤改良等をおこなってもよい。

土留め壁Ｄの施工が完了したら、法面Ｎ造成箇所は計画勾配となるように掘り込み、他の領域は所定深度まで掘り込むことにより、駅舎とシールドトンネルの一部構築用の施工ヤードが造成される（以上、シールドトンネルの構築方法の第１のステップ）。

次に、駅舎の床フロアＦを構築し、外壁Ｗを構築していく。特にこの外壁Ｗは、法面Ｎ側の外壁を先行して構築する。

駅舎の外壁Ｗの構築と並行して、駅舎側方の施工ヤードではシールド掘進機ＳＭの組み付けをおこなう。

組み付けられたシールド掘進機ＳＭの掘進方向は、駅舎から法面Ｎに向かう方向となる（Ｘ方向）。

シールド掘進機ＳＭの組み付けが完了したら、図３で示すように、駅舎の側方の法面Ｎ側の施工ヤードに埋戻し土Ｕの埋戻しをおこなう。

この埋戻しにより、埋戻し土Ｕの上方の地上空間Ｔは地上交通や駅舎およびシールドトンネル構築用の資機材置き場等、これらの構築が完了するまで多様な用途に適用することが可能となる。なお、シールドトンネル構築用のヤードの造成の際に掘削した土砂を埋戻し土Ｕに転用することにより、地盤Ｇを掘り込んだ際に発生した土砂の中で廃土される土砂の量はわずかとなる。

この埋戻しにより、埋戻し土Ｕ内にはシールド掘進機ＳＭが埋設された状態となる（以上、シールドトンネルの構築方法の第２のステップ）。

駅舎の側方の法面Ｎ側の施工ヤードへの埋戻しが完了したら、図４で示すように、シールド掘進機ＳＭを埋戻し土Ｕ内で掘進させながらシールドセグメントＳＳをリング状に組み付け、リング状のシールドセグメントＳＳがシールド掘進機ＳＭの掘進方向に連続してなるシールドトンネルＳＴを埋戻し土Ｕ内に構築する。

ここで、シールド掘進機ＳＭの最初の掘進に際しては、駅舎の外壁Ｗに反力を取ってシールド掘進機ＳＭが発進する。

このように、図示する構築方法では、シールド掘進機ＳＭの発進立坑の構築は一切不要であり、駅舎の外壁Ｗに反力を取ってシールド掘進機ＳＭを発進させることから反力壁も仮セグメントも一切不要となる。さらに、駅舎の構築に当たり、シールド掘進機ＳＭが反力を取ることのできる外壁Ｗができた段階でシールド掘進機ＳＭの発進をおこなうことにより、駅舎とシールドトンネルＳＴの全体の構築に要する施工期間を大幅に短縮することができる。

埋戻し土Ｕの内部で法面Ｎまで掘進したシールド掘進機ＳＭは、図５で示すようにさらに掘進し、法面Ｎを掘削して地盤Ｇ内に掘進していき、所定延長のシールドトンネルＳＴが構築される。

このシールドトンネルＳＴの構築と並行して駅舎の構築も進行させ、たとえばシールドトンネルＳＴが所定延長まで完成した段階で駅舎Ｋ（構造建屋）の構築が完了する。

駅舎Ｋが完全地下式の場合には、図示例のように駅舎Ｋの上方にも埋戻し土Ｕを埋戻し、より一層広範な地上空間Ｔを造成して多様な用途に適用させることができる。

なお、図示を省略するが、駅舎Ｋ内に後続台車を配設してシールド掘進機の掘進の際に発生する廃土（この場合は初期段階では埋戻し土が廃土となり、法面掘削以後は原地盤が廃土となる）を適宜外部へ排出するのがよい。

また、図示例では、駅舎の右側にシールドトンネルが構築される場合を示しているが、駅舎の左右両側にシールドトンネルが構築される場合は、平面視矩形の左右の端辺に土留め壁を構築せずに法面を施工し、駅舎の左右の外壁を先行して構築し、左右の外壁の側方のヤードにてそれぞれシールド掘進機を組み付けた後にヤードの埋戻しをおこない、これら左右の外壁に反力を取ってそれぞれのシールド掘進機を左右の法面側に向かって同時に埋戻し土内を掘進させてシールドトンネルを構築する方法を適用することもできる。

また、隣地境界によって法長が十分に確保できない場合においては、掘削方向にある土留め壁として法面を施工するに当たり、法面の勾配途中に鉛直方向に鋼矢板を打設して法面と鋼矢板による土留め壁を構築してもよい。なお、この場合は埋戻しの後に鋼矢板の引抜きをおこなうのがよい。

以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。

Ｇ…地盤、Ｄ…土留め壁、Ｎ…法面、Ｗ…外壁、Ｆ…床フロア、ＳＭ…シールド掘進機、Ｕ…埋戻し土、ＳＳ…シールドセグメント、ＳＴ…シールドトンネル、Ｋ…構造建屋（駅舎）

Claims (1)

1. 地盤を掘り込んで構造建屋を構築し、この構造建屋の側方にシールドトンネルを構築するシールドトンネルの構築方法であって、
   構造建屋とその側方のシールドトンネルの一部区間の構築のための地盤の掘り込みと土留め壁の構築をおこない、土留め壁のうち、シールド掘進機の掘進方向にある土留め壁として法面を施工する第１のステップ、
   前記シールドトンネルの一部区間となる施工ヤードにてシールド掘進機の組み付けをおこない、構造建屋のうち、少なくともシールドトンネルと隣接する外壁が構築された段階で、前記施工ヤードの埋戻しをおこなってシールド掘進機を埋戻し土に埋設させる第２のステップ、
   前記外壁に反力を取ってシールド掘進機を埋戻し土内を掘進させ、さらに法面を掘進させてシールドトンネルを構築する第３のステップからなるシールドトンネルの構築方法。

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