JP2018127839A - 凍結管の配置構造および地盤の止水方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外周壁シールドトンネルをはじめとした湾曲して配置された筒体の周囲を止水することにおいて、凍結管の効率的な配置、凍結管理の向上、確実な止水を行うことを可能とする凍結管の配置およびその止水方法を提供すること。【解決手段】湾曲して配列された複数の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚの内側の地盤を凍結する内周側凍結管６１〜６６の配置構造であって、内周側凍結管６１〜６６は、外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚから隣設した外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙを超えて湾曲して配列された外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖに向けて配置され、内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂは、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのもっとも近くに配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、凍結管の配置構造および地盤の止水方法に関する。

地盤を凍結して止水する凍結工法は、シールドトンネルを拡幅する工事などをはじめとして様々な用途に採用される。その採用例としては、地下に設けられる高速道路の本線トンネルとランプトンネルとを接合する工事に採用される例があげられる。

図９は、高速道路の本線トンネルとランプトンネルとを接合する工事に採用された凍結工法の例を示したものである。
この工事では、本線トンネル１とランプトンネル２とを取り囲む図９において点線で示された外周壁３を施工し、その内部の土砂の一部または全部を掘削して、本線トンネル１とランプトンネル２とを連通させるものである。

外周壁３は、外周壁３が設置される位置に沿って施工された多数の外周壁シールドトンネル４に基づいて施工される。外周壁３は円形状や楕円といった湾曲した形状を含む線形で施工されるので、多数の外周壁シールドトンネル４は、それに合わせて湾曲して配列されることになる。
外周壁シールドトンネル４は、それぞれが間隔を空けて施工される。そして、隣設された外周壁シールドトンネル４同士が開口されて連通され、コンクリートが打設されるなどして、外周壁３が製造される。

隣設された外周壁シールドトンネル４同士が開口されて連通される際には、事前に外周壁シールドトンネル４間を含む周囲を止水する必要があり、この部分に凍結工法が採用される。
図９に示すように、各々の外周壁シールドトンネル４から隣設した外周壁シールドトンネル４に対して凍結管が配置され、凍土領域が形成される。湾曲に配列された外周壁シールドトンネル４の外側に配置される外周側凍結管５、内側に配置される内周側凍結管６によって、外周側凍土領域７および内周側凍土領域８が形成される。なお、外周側凍結管５や内周側凍結管６がカバーできない部分は、外周壁シールドトンネル４のセグメントに凍結管をトンネル軸方向に貼り付けるなどして凍結領域が形成される。

また、特許文献１のような隣設する外周壁シールドトンネル同士をラップさせて施工する方法もある。この方法では、先行して施工した外周壁シールドトンネルを後行する外周壁シールドトンネルのシールド掘進機で切削して外周壁シールドトンネルが施工される。そして、外周壁シールドトンネルのセグメントに凍結管をトンネル軸方向に貼り付けるなどして凍結領域が形成される。

特開２０１６−１４８２０５号公報

各々の外周壁シールドトンネル４から隣設した外周壁シールドトンネル４に対して凍結管を配置する方法では、各々の外周壁シールドトンネルから凍結管が配置されるため、凍結管の削孔機の増加や盛り替えなど多くの工程が必要となる。また、凍結の際の低温度の管理も複雑になる。

また、外周壁シールドトンネルのセグメントに凍結管をトンネル軸方向に配置する方法では、地盤中に凍結管を配置しないので凍結の効果が低くなる。さらに、地盤中に凍結管を配置した場合との併用ではその管理も複雑になる。

そこで、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、外周壁シールドトンネルをはじめとした湾曲して配置された筒体の周囲を止水することにおいて、凍結管の効率的な配置、凍結管理の向上、確実な止水を行うことを可能とする凍結管の配置およびその止水方法を提供することである。

本願請求項１に係る発明は、湾曲して配列された複数の筒体の内側の地盤を凍結する凍結管の配置構造であって、前記複数の筒体には、前記複数の筒体のうちの一つである第一筒体と、前記第一筒体に隣設された第二筒体と、前記第一筒体および前記第二筒体とは異なる第三筒体と、が含まれており、前記凍結管は、前記第一筒体から、前記第三筒体に向かって配置されており、前記凍結管の一端は、前記第一筒体に接しており、前記凍結管の他端は、前記第一筒体、前記第二筒体および前記第三筒体のうち前記第三筒体のもっとも近くに配置されていることを特徴とする凍結管の配置構造である。

本願請求項２に係る発明は、前記凍結管の他端は、前記第三筒体に当接していることを特徴とする請求項１に記載の凍結管の配置構造である。

本願請求項３に係る発明は、前記凍結管の他端は、前記第三筒体を貫通していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凍結管の配置構造である。

本願請求項４に係る発明は、前記湾曲して配列された複数の筒体間に前記筒体の軸方向に沿って凍結管が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の凍結管の配置構造である。

本願請求項５に係る発明は、前記湾曲して配列された複数の筒体間に前記筒体の軸方向に沿って第四筒体が配置されており、前記第四筒体に凍結管が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の凍結管の配置構造である。

本願請求項６に係る発明は、湾曲して配列された複数のシールドトンネルの周囲の地盤の止水方法であって、前記複数のシールドトンネルは、各々裏込注入材による裏込止水領域を有しており、前記複数のシールドトンネルには、前記複数のシールドトンネルのうちの一つである第一シールドトンネルと、前記第一シールドトンネルに隣設された第二シールドトンネルと、前記第一シールドトンネルおよび前記第二シールドトンネルとは異なる第三シールドトンネルと、が含まれており、前記第一シールドトンネルから、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの内側であって、前記第三シールドトンネルに向かって凍結管を配置し、前記凍結管の一端を、前記第一シールドトンネルに接して配置し、前記凍結管の他端を、前記第一シールドトンネル、前記第二シールドトンネルおよび前記第三シールドトンネルのうち前記第三シールドトンネルのもっとも近くに配置して、前記凍結管によって前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの内側の地盤を凍結して止水するとともに、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側であって、前記複数のシールドトンネルのうち隣設されたシールドトンネルの間に裏込注入材による裏込止水領域を有する第四シールドトンネルを配置し、前記第四シールドトンネルの裏込止水領域は、前記隣設されたシールドトンネルの双方の裏込止水領域に重なることで、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側の地盤を止水することを特徴とする地盤の止水方法である。

本願請求項７に係る発明は、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側に位置する部分と前記第四シールドトンネルとに凍結管を配置し周囲の地盤を凍結させて、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側の地盤を止水する請求項６に記載の地盤の止水方法である。

請求項１に係る構成により、凍結管の本数を少なくすることができ施工の効率性の向上を実現することができる。また、筒体の軸方向に配置する凍結管を減らすことができ、凍結の効果を向上させることができ、その管理も簡単になる。

加えて、請求項２で新たに限定した構成により、凍結管を打設する際に他端側を確認することができ、確実な施工をすることができる。

加えて、請求項３で新たに限定した構成により、貫通した凍結管の両端のどちらからでもブラインを配置することができ、自由な施工ができる。

加えて、請求項４で新たに限定した構成により、湾曲して配列された複数の筒体間の凍結管の配置を筒体軸方向に沿って行うので、効率的な配置ができる。

加えて、請求項５で新たに限定した構成により、湾曲して配列された複数の筒体間に配置された第四筒体に凍結管を配置するので、第四筒体を一つ配置すれば、複数の凍結管を配置することができ、効率的な配置ができる。また、湾曲して配列された複数の筒体に基づいて外周壁を構築する場合には、第四筒体が存在するので地盤が直接露出する部分を少なくすることができ安全性を増加させるとともに、必要な凍土領域を少なくすることができる。さらに、外周壁を構築する場合の地盤の掘削時に、凍結管が第四筒体に保護されているので、掘削機械の接触により凍結管が破損しない。

請求項６に係る構成により、湾曲に配列したシールドトンネル間の湾曲内側の凍結管の本数を少なくすることができ施工の効率性を向上できるとともに、湾曲外側では裏込注入材による止水を行うことで、より確実な地盤の止水を行うことができる。

加えて、請求項７で新たに限定した構成により、さらに湾曲外側の地盤の止水を確実に行うことができる。

本発明の実施の形態１における断面図である。 本発明の実施の形態２における断面図である。 図２におけるＡ部分の拡大図である。 図３におけるＢ部分の拡大図である。 本発明の実施の形態２において好ましいシールド掘進機の説明図である。 本発明の実施の形態２において好ましいシールド掘進機の説明図である。 本発明の実施の形態３における拡大断面図である。 本発明の実施の形態４における拡大断面図である。 従来技術を示す断面図である。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図面の図１と共に説明する。なお、第１および第２の実施形態では、高速道路の本線トンネル１とランプトンネル２とを接続するための外周壁３を施工するための凍結工法に用いられる場合を示している。しかしながら、本発明は、実施形態の場合に限定されないことはいうまでもない。

本線トンネル１の右側に、ランプトンネル２が並設されている。本線トンネル１とランプトンネル２を連通するために外周壁３が設けられる。外周壁３は円形である。図１において、外周壁３の外形は点線で、中心線３ａは一点鎖線で記載されている。外周壁３は、本線トンネル１とランプトンネル２を連通させるために、両トンネルの一部を開口し両トンネル外側の地盤を掘削する際に、土砂や地下水が無制限に流入しないようにするために設けられるものである。

外周壁３は、多数の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚに基づいて、コンクリートが打設されるなどして施工される。
外周壁３の施工概要を説明する。円形の湾曲した線形に合わせて２６本の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚが施工される。外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚは、隣設するトンネル同士が間隔をあけて設けられる。
本実施形態の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚは、本発明の筒体に相当する。

円形の湾曲した線形に配列された外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚ群の外周側と内周側とに凍結管が配置され、凍土領域が形成され地盤が止水される。
外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚのセグメントの一部が開口され、隣設する外周壁シールドトンネル間の地盤が掘削され、隣設する外周壁シールドトンネル同士が連通される。そして、型枠および鉄筋などが組み立てられコンクリートが打設され、外周壁３が形成される。

凍結管の配置について、以下に説明する。
外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚ群の外周側の地盤を凍結して形成された領域を外周側凍土領域７、内周側の地盤を凍結して形成された領域を内周側凍土領域８という。外周側凍土領域７は、主に外周側凍結管５によって形成される。内周側凍土領域８は、主に内周側凍結管６１〜６７によって形成される。

外周側凍結管５は、従来技術と同様に、各々の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｌ、４ｎ〜４ｚから隣設した外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｙに向かって配置される。割付の都合から、外周側凍結管５は、外周壁シールドトンネル４ｍからは配置されない。
外周側凍結管５がカバーできない部分は、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚのセグメントに図示しない貼付凍結管が配置される。貼付凍結管は、トンネル軸方向に配置される。

外周側凍結管５は、各々の外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｌ、４ｎ〜４ｚのセグメントを貫通して、隣設した外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｙのセグメントから離隔するように打設して配置される。すなわち、一本の外周側凍結管５の一端は、貫通する外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｌ、４ｎ〜４ｚのセグメントに当接した状態となっており、他端は、隣設する外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｙのセグメントに当接していない状態となる。外周側凍結管５の他端は、外周側凍土領域７が隣設した外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚとで形成できる程度を限度として離隔されている。

内周側凍結管６１〜６６は、各々の外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚから隣設した外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙを超えて湾曲配列された外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖに向けて配置される。このため、外周壁シールドトンネル４ｂ〜４ｄ、４ｆ〜４ｈ、４ｊ〜４ｌ、４ｑ〜４ｏ、４ｕ〜４ｓ、４ｙ〜４ｗから内周側に設ける凍結管は不要となる。
内周側凍結管６１〜６６は、下方に打設されて配置されている。下方に打設する方が、施工が行い易いが上方に打設するようにしても良い。
割付の都合から、内周側凍結管６７については、外周側凍結管５と同様に、各々外壁周シールドトンネル４ｎ、４ｚから隣設した外周壁シールドトンネル４ａ、４ｍに向けて配置される。

内周側凍結管６１〜６６は、各々の外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚのセグメントを貫通して、隣設した外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙを超えて湾曲配列された外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントを貫通して配置されている。
すなわち、各々の内周側凍結管６１〜６６の一端６１ａ〜６６ａは、貫通した外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚのセグメントに当接した状態となっており、他端６１ｂ〜６６ｂは、隣設した外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙを超えて湾曲配列された外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントを貫通して当接した状態となっている。

各々の内周側凍結管６１〜６６についてみると、外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚは、本発明の第一筒体に相当し、外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚに隣設された外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙは、本発明の第二筒体に相当し、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖは、本発明の第三筒体に相当する。また、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖは、内周側凍結管６１、６２、６５、６６の第三筒体であって、内周側凍結管６２、６３、６４、６５の第一筒体である。
そして、各々の内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂは、第一筒体（外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚ）、第二筒体（外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙ）および第三筒体（外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖ）のうち、第三筒体（外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖ）のもっとも近くに配置されている。

本実施の形態では、各々の内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂが接する第三筒体は、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖとしているが、他の外周壁シールドトンネルでも良い。例えば、第二筒体（外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙ）に隣設された外周壁シールドトンネル４ｃ、４ｇ、４ｋ、４ｐ、４ｔ、４ｘとしても良い。要は、一本の内周側凍結管が負担する第一筒体、第二筒体、第三筒体の間の湾曲内側の凍土領域が形成できる範囲で適宜設定されれば良い。
本実施の形態では、内周側凍結管６１〜６６を略六角形状に配置しているが、他の多角形となるようにしても良い。

各々の内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂは、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントを貫通している。他端６１ｂ〜６６ｂを貫通させると、凍結管を打設した際に他端の位置を確認することができる。また、凍結管の外管だけを先に配置し、その内部にブライン配管などを配置するような場合には、ブライン配管などを一端または他端のどちらからでも配置することができる。よって、確実な施工ができるとともに、施工性の効率化を図ることができる。さらに、一端または他端のどちらからでも凍結管自体やブライン配管などを撤去することもできるので、外周壁３のコンクリートを打設していく工程に対して、柔軟に対応することができる。

本実施形態では、各々の内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂを、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントに貫通させている。しかしながら、貫通させないでセグメントに当接するだけにしても良い。
このように構成した場合には、例えば、先端に掘削ビットを備える自穿孔式の凍結管を採用した際には、掘削ビットが外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントに接触したことを確認して、穿孔作業を停止することができ、確実な施工をすることができる。

また、各々の内周側凍結管６１〜６６の他端６１ｂ〜６６ｂを、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖのセグメントに当接させないで離間させても良い。
このように構成した場合には、セグメントに接触させないので、セグメントが損傷するおそれはない。

〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態を図２乃至図４と共に説明する。なお、第１の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第２の実施形態は、外周側凍結管５の代わりに外周壁外周シールドトンネル５０を設けて、外周側凍土領域７を形成するようにしている。また、内周側凍結管６１〜６６は第１の実施形態と同様であるが、内周側凍結管６７の代わりに外周壁内周シールドトンネル７０を設けて、内周側凍土領域８を形成するようにしている。

さらに、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚ、外周壁外周シールドトンネル５０および外周壁内周シールドトンネル７０の外周に裏込注入材が注入されて止水領域として形成される裏込止水領域（外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１、外周壁内周シールドトンネル裏込止水領域７１）を有しており、後述するように各裏込止水領域をラップすることで止水機能を発揮する領域も形成されている。

外周壁外周シールドトンネル５０は、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１が隣合う外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚの間であって、隣合う外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１の双方にラップするように設けられる。この裏込止水領域によって止水機能が発揮され、外周壁外周シールドトンネル５０と外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚとの間の止水が図られ、隣合う外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚを連通させるためセグメントの一部が開口されたとしても、土砂や地下水が侵入しない。
本実施形態では、図３および図４に示すように、裏込止水領域に加えて貼付凍結管８０による外周側凍土領域７も併用されている。貼付凍結管８０は、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚや外周壁外周シールドトンネル５０のセグメントのトンネル軸方向に配置される。

裏込止水領域のラップと外周壁外周シールドトンネル５０とによる止水を行うことで、凍結だけに頼るのではなく、より高い止水性能を発揮することができる。
なお、本実施の形態では、貼付凍結管８０による外周側凍土領域７も併用したが、十分な止水性が確保できるのであれば、併用しなくても良い。
凍結工法は低温の維持管理中に、電源等に不具合が生じると低温の維持管理上のリスクが生じるが、裏込止水領域による止水を行うため、凍結工法による負担も低下し、このようなリスクを低下することができる。

各々の内周側凍結管６１〜６６についてみると、外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚは、本発明の第一シールドトンネルに相当し、外周壁シールドトンネル４ａ、４ｅ、４ｉ、４ｒ、４ｖ、４ｚに隣設された外周壁シールドトンネル４ｂ、４ｆ、４ｊ、４ｑ、４ｕ、４ｙは、本発明の第二シールドトンネルに相当し、外周壁シールドトンネル４ｅ、４ｉ、４ｍ、４ｎ、４ｒ、４ｖは、本発明の第三シールドトンネルに相当する。また、外周壁外周シールドトンネル５０は、本発明の第四シールドトンネルに相当する。

外周壁内周シールドトンネル７０は、外周壁内周シールドトンネル裏込止水領域７１が隣合う外周壁シールドトンネル４ａと４ｚ、４ｍと４ｎの間であって、隣合う外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１と４ｚ１、４ｍ１と４ｎ１の双方にラップするように設けられる。この裏込止水領域によって止水機能が発揮され、外周壁内周シールドトンネル７０と外周壁シールドトンネル４ａと４ｚ、４ｍと４ｎとの間の止水が図られ、隣合う外周壁シールドトンネル４ａと４ｚ、４ｍと４ｎを連通させるためセグメントの一部が開口されたとしても、土砂や地下水が侵入しない。
図３および図４に示すように、本実施形態では、裏込止水領域に加えて、貼付凍結管８０による内周側凍土領域８も併用されている。貼付凍結管８０は、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚや外周壁外周シールドトンネル５０のセグメントのトンネル軸方向に配置される。

裏込止水領域の施工順序を説明する。外周壁内周シールドトンネル裏込止水領域７１は、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１と同様であるので、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１についてのみ説明する。
所定の間隔を空けて外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚが構築される。外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚが構築されると同時に外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１が形成される。外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚのセグメントには、貼付凍結管８０が取付けられている。

隣設する外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚの間であって、外周側となる位置に、外周壁外周シールドトンネル５０が構築される。外周壁外周シールドトンネル５０は、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１が隣設する外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１の双方に重なるように構築される。詳述すると、後行である外周壁外周シールドトンネル５０の図示しないシールド掘進機で、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚの外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１を切削した後に、切削した部分に外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１を形成する。そして、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１は、外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１と接着して、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚと外周壁外周シールドトンネル５０との境界部から地下水や土砂の浸入を防ぐことができる。外周壁外周シールドトンネル５０のセグメントには、貼付凍結管８０が取付けられている。

上記のような止水機能を発揮する裏込止水領域を形成するためには、できるだけ掘削によって発生したテールボイドにできるだけ早く確実に裏込注入材を充填する必要がある。そのような施工に好ましいシールド掘進機には、図５および図６のようなものがある。
図５（Ａ）は、止水機能を発揮する裏込止水領域を形成するために好ましい同時裏込注入が可能なシールド掘進機９０を後から見た図である。シールド掘進機９０には、そのスキンプレート９１で囲まれた内部にセグメント９２が組み立てられる。
図６（Ａ）は、裏込注入装置９６が配置された部分についての縦断図である。図６（Ｂ）は、裏込注入装置９６が配置されていない部分についての縦断図である。

掘削された地山とセグメント９２との間のテールボイド９３に、裏込材が注入充填される。裏込止水領域の厚さ、すなわち裏込材の厚さを規定することになるテールボイド９３の厚さは、止水性を考慮して充分な寸法が設定される。本実施形態では、従来の２倍の裏込材の厚さとなっている。
図５（Ａ）に示すように、裏込注入装置９６は、スキンプレート９１の内周面の周方向の上部に２箇所、内周面の周方向の下部に２箇所固定して設けられている。下部にも設けているのは、より確実な裏込充填を考慮してのものである。

図５（Ｂ）に裏込注入装置９６の拡大図を示す。裏込注入装置９６は、裏込注入管９７、圧力計９８、それらを覆うハウジング９９を有している。ハウジング９９は、裏込注入管９７、圧力計９８をセグメント９２等との接触から保護する機能を有し、掘進の際にセグメント９２との接触により掘進の抵抗とならならいように構成されている。ハウジング９９は、テールシール１０１が設けられるハウジング本体部９９ａ、スキンプレート９１からハウジング本体部９９ａを繋ぐハウジング傾斜部９９ｂ、ハウジング本体部９９ａを支えるハウジング補強部９９ｃを備えている。
ハウジング９９は、その内部に土砂、地下水および裏込材等が浸入しないようになっており、シールド掘進機のスキンプレート後端部において、図示しないエンドプレートを備えており、このエンドプレートから裏込注入管９７の排出口や圧力計９８の検知部がテールボイド９３に露出するように構成されている。これによって、裏込注入管９７や圧力計９８の露出した部分以外を、土砂、地下水および裏込材等から保護することができる。

このように、裏込注入装置９６はスキンプレート９１の内周面に設けられているので、テールボイド９３を、一律に一定の幅とすることができ、スキンプレート９１の外周面に裏込注入装置９６が配置された場合に比べて、裏込注入装置９６が配置された部分についても拡大した形状とはならない。よって、裏込材が注入される際にはスムーズに流動し、確実にテールボイド９３に充填され、止水性を確保できる。
また、裏込注入装置９６をスキンプレート９１の内周面に設けているので、裏込注入管９７等に不具合が生じた場合にも、最後列のテールシール１０１よりも前方において、ハウジング９９を取り外し可能にしたり、ハウジング９９の内周面に開閉蓋を設ける等しておけば、スキンプレート９１の内側で、安全にメンテナンス作業が可能となる。
さらに、裏込注入装置９６を、内側がすべて掘削されることになるスキンプレート９１の内周面に設けているので、裏込注入装置をスキンプレートの外周面に突出して設けることに比較して、裏込注入装置の部分による掘進抵抗を減らすことができる。
裏込材の止水性能は、求められる止水性にあわせて選定される。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、テールシール１０１は全周にわたって前後方向に３列設けられている。このテールシール１０１によって、土砂、地下水および裏込材等がスキンプレート９１とセグメント９２との間から浸入するのが防止される。
図６（Ａ）に示すように、テールシール１０１は、ハウジング９９のハウジング本体部９９ａの内周面に設けられている。ハウジング本体部９９ａの内周面は、テールシール１０１が設けられるために、スキンプレート９１の曲面に合わせた形状となっている。

図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）に示すように、ハウジング本体部９９ａが位置しない部分のスキンプレート９１の内周面には、スキンプレート９１の曲面に合わせてスペーサ１００が設けられており、当該スペーサ１００の内周面にテールシール１０１が設けられている。図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図６（Ｂ）では、スペーサ１００は斜線のハッチングで示されている。図５（Ａ）および図５（Ｂ）においては、テールシール１０１は図示していない。

図５（Ｂ）に示すように、スペーサ１００は、その内周面が、ハウジング本体部９９ａの内周面であってテールシール１０１が設けられる面と面一となるように設けられている。ハウジング傾斜部９９ｂには、スペーサ１００が次第に薄くなるように設けられる。
スペーサ１００は、Ｈ鋼、プレート、ブロック等どのようなものでよく、テールシール１０１を固定でき、テールシール１０１とともに止水性が確保できるものであれば良い。

図６（Ａ）および図６（Ｂ）の番号９４は、裏込注入材が切羽側に回り込むのを防止する逆流防止羽根である。また、図６（Ｂ）の番号９５は、セグメント落下防止装置である。セグメント落下防止装置９５は、セグメント９２を組み立てる際にスキンプレート９１の下方に対して必要なクリアランスを確保するためのものである。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態を図７と共に説明する。なお、第１の実施形態および第２の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第３の実施形態は、第２の実施形態における裏込止水領域（外周壁シールドトンネル裏込止水領域４ａ１〜４ｚ１、外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域５１、外周壁内周シールドトンネル裏込止水領域７１）を省略したものである。図７に示すように、外周壁外周シールドトンネル５０を設け内部に貼付凍結管８０を設けて外周側凍土領域７を、外周壁内周シールドトンネル７０を設け内部に貼付凍結管８０を設けて内周側凍土領域８を形成するようにしている。本実施形態の外周壁外周シールドトンネル５０や外周壁内周シールドトンネル７０は、本発明の第四筒体に相当する。

本実施形態では、湾曲して配列された複数の筒体間に配置された第四筒体に凍結管を配置するので、第四筒体を一つ配置すれば、複数の凍結管を配置することができ、効率的な配置と温度管理ができる。また、湾曲して配列された複数の筒体に基づいて外周壁を構築する場合には、第四筒体が存在するので地盤が直接露出する部分を少なくすることができ安全性を増加させるとともに、必要な凍土領域を少なくすることができる。さらに、外周壁を構築する場合の地盤の掘削時に、凍結管が第四筒体に保護されているので、掘削機械の接触により凍結管が破損しない。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態を図８と共に説明する。なお、第１の実施形態乃至第３の実施形態と同様の事項については説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
第４の実施形態は、第３の実施形態における外周壁外周シールドトンネル５０や外周壁内周シールドトンネル７０を省略し、直接凍結管を配置したものである。図８に示すように、湾曲して配列された複数の筒体間（外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚ）の外側と内側に直接、埋設凍結管８１を筒体（外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚ）の軸方向に沿って配置して、外周側凍土領域７と内周側凍土領域８を形成するようにしている。

埋設凍結管８１は、外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚの発進基地や到達基地となる空間などから打設などして配置する。
本実施形態では、湾曲して配列された複数の筒体間の凍結管の配置を筒体軸方向に沿って行うので、効率的な配置ができる。

〔その他の変形例〕
本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば以下のようなものも含まれる。

本実施の形態では、外周壁３を施工するために間隔を空けて湾曲して配列された外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚから凍土領域を形成する際の適用例を示しているが、これに限られない。湾曲して配列された外周壁シールドトンネルは、間隔を空けないで、継ぎ手によって連結されたりして設けられてもよい。また、筒体の断面形状は、本実施の形態のように円形だけでなく、矩形などの他の断面形状でも良い。
本実施の形態では、湾曲して配列された外周壁シールドトンネル４ａ〜４ｚは、外周壁３を構築するためのものであるが、これに限られない。本線トンネル１およびランプトンネル２を連結するための外周壁以外の構造物や、外周壁シールドトンネルそのもの自体が構造物となるようなものであっても良い。

本実施の形態では、湾曲して配列された外周壁シールドトンネル（例えば、外周壁シールドトンネル４ａ）から外周壁シールドトンネル（例えば、外周壁シールドトンネル４ｅ）に向って凍結管を配置しているが、外周壁シールドトンネル間の各々三箇所（例えば、外周壁シールドトンネル４ａと４ｂとの間、外周壁シールドトンネル４ｂと４ｃとの間および外周壁シールドトンネル４ｃと４ｅとの間）以上に外周壁内周シールドトンネルを各々配列し、いずれかの外周壁内周シールドトンネル（例えば、外周壁シールドトンネル４ａと４ｂとの間の外周壁内周シールドトンネル）から他の外周壁内周シールドトンネル（例えば、外周壁シールドトンネル４ｃと４ｅとの間の外周壁内周シールドトンネル）に向って凍結管を配置するようにしても良い。この場合には、外周壁シールドトンネル４ａと４ｂとの間の外周壁内周シールドトンネルは、本発明の第一筒体に、外周壁シールドトンネル４ｂと４ｃとの間の外周壁内周シールドトンネルは、本発明の第二筒体に、外周壁シールドトンネル４ｃと４ｅとの間の外周壁内周シールドトンネルは、本発明の第三筒体に相当することになる。

本実施の形態では、湾曲して配列された筒体をシールドトンネルとした適用例を示しているが、これに限られない。湾曲して配列された筒体は、推進工法の推進管であっても、山岳トンネルで施工された覆工体であっても良い。
本実施の形態では、湾曲して配列された筒体は、外周壁３のように閉じた円形状に配列されていたが、これに限られない。本線トンネルに対して上方だけに採用されるアーチ形状やルーフ形状の閉じていない湾曲に配列されたものにも適用できる。また、湾曲についても一部に直線が含まれるようなものであっても良い。

本実施の形態では、湾曲して配列された筒体をシールドトンネルとした適用例を示しているが、これに限られない。地上から地下に打ち込まれる鋼管杭などの筒体を湾曲して配列し、該筒体の内部から水平方向に凍結管を打設する際に適用することが可能である。

実施形態における各技術的事項を他の変形例に適用して実施例としても良い。

１ 本線トンネル
２ ランプトンネル
３ 外周壁
４、４ａ〜４ｚ 外周壁シールドトンネル
５ 外周側凍結管
６、６１〜６７ 内周側凍結管
７ 外周側凍土領域
８ 内周側凍土領域
５０ 外周壁外周シールドトンネル
５１ 外周壁外周シールドトンネル裏込止水領域
７０ 外周壁内周シールドトンネル
７１ 外周壁内周シールドトンネル裏込止水領域
８０ 貼付凍結管
８１ 埋設凍結管
９０ シールド掘進機
９１ スキンプレート
９２ セグメント
９３ テールボイド
９４ 逆流帽子羽根
９５ セグメント落下防止装置
９６ 裏込注入装置
９７ 裏込注入管
９８ 圧力計
９９ ハウジング
１００ スペーサ
１０１ テールシール

Claims (7)

1. 湾曲して配列された複数の筒体の内側の地盤を凍結する凍結管の配置構造であって、
   前記複数の筒体には、前記複数の筒体のうちの一つである第一筒体と、前記第一筒体に隣設された第二筒体と、前記第一筒体および前記第二筒体とは異なる第三筒体と、が含まれており、
   前記凍結管は、前記第一筒体から、前記第三筒体に向かって配置されており、
   前記凍結管の一端は、前記第一筒体に接しており、
   前記凍結管の他端は、前記第一筒体、前記第二筒体および前記第三筒体のうち前記第三筒体のもっとも近くに配置されていることを特徴とする凍結管の配置構造。
2. 前記凍結管の他端は、前記第三筒体に当接していることを特徴とする請求項１に記載の凍結管の配置構造。
3. 前記凍結管の他端は、前記第三筒体を貫通していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の凍結管の配置構造。
4. 前記湾曲して配列された複数の筒体間に前記筒体の軸方向に沿って凍結管が配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１に記載の凍結管の配置構造。
5. 前記湾曲して配列された複数の筒体間に前記筒体の軸方向に沿って第四筒体が配置されており、前記第四筒体に凍結管が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１に記載の凍結管の配置構造。
6. 湾曲して配列された複数のシールドトンネルの周囲の地盤の止水方法であって、
   前記複数のシールドトンネルは、各々裏込注入材による裏込止水領域を有しており、
   前記複数のシールドトンネルには、前記複数のシールドトンネルのうちの一つである第一シールドトンネルと、前記第一シールドトンネルに隣設された第二シールドトンネルと、前記第一シールドトンネルおよび前記第二シールドトンネルとは異なる第三シールドトンネルと、が含まれており、
   前記第一シールドトンネルから、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの内側であって、前記第三シールドトンネルに向かって凍結管を配置し、
   前記凍結管の一端を、前記第一シールドトンネルに接して配置し、
   前記凍結管の他端を、前記第一シールドトンネル、前記第二シールドトンネルおよび前記第三シールドトンネルのうち前記第三シールドトンネルのもっとも近くに配置して、
   前記凍結管によって前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの内側の地盤を凍結して止水するとともに、
   前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側であって、前記複数のシールドトンネルのうち隣設されたシールドトンネルの間に裏込注入材による裏込止水領域を有する第四シールドトンネルを配置し、
   前記第四シールドトンネルの裏込止水領域は、前記隣設されたシールドトンネルの双方の裏込止水領域に重なることで、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側の地盤を止水する
   ことを特徴とする地盤の止水方法。
7. 前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側に位置する部分と前記第四シールドトンネルとに凍結管を配置し周囲の地盤を凍結させて、前記湾曲して配列された複数のシールドトンネルの外側の地盤を止水する請求項６に記載の地盤の止水方法。

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