JP2762140B2 - 地中トンネルを基地とする地下連続壁などの施工法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主として大深度地下に大規模な建築大空
間を創る方法の一環として、特に地中に略水平に構築さ
れた大径シールドトンネルを施工基地とし地下大空間の
外周壁に沿う地下躯体である地下連続壁や柱などを構築
するために実施される施工法に関する。

従来の技術 近年、主に大都市の既存建物の下の浅層部地下から所
謂50m以深の大深度地下の有効利用が注目され、大深度
地下に大規模な建築大空間を創る工法の研究開発が広範
に進められ、その成果は例えば特開昭64-43699号公報に
記載された地下空洞の施工法などとして公知に属する。

また、特願平1-238743号（特開平3-103600号）明細書
及び図面に記載された大深度地下に建築大空間を構築す
る方法は、その概要を第10図に例示したように、地上か
ら大深度地下に達する縦坑ａを構築し、前記縦坑ａから
は地下の建築大空間の外周壁に沿って水平方向に大径シ
ールドトンネルｂを構築する。そして、前記大径シール
ドトンネルｂで囲まれた面内に略水平な小径シールドト
ンネルを多数並列状に構築し、この小径シールドトンネ
ル内にPC材を配置し、同PC材には所定大きさのプレスト
レスを導入するなどした上でコンクリートを充填して水
平なPC梁躯体を構築しこれが人工地盤ｄとされている。
前記大径シールドトンネルｂの位置からは直下方向に地
下連続壁ｃを地下の建築大空間に必要な深さまで構築す
る。しかる後に前記人工地盤ｄの下の前記地下連続壁ｃ
で囲まれた内部の地盤ｅを掘削して大空洞ｆを構築し、
又は逆打工法などによって大空洞ｆ内に内部建築躯体を
構築し建築大空間を完成する内容となっている。

本発明が解決しようとする課題 上述した先願発明に係る大深度地下に建築大空間を構
築する方法を実施するためには、水平な大径シールドト
ンネルｂの位置から垂直下方向に地下の建築大空間に必
要とされる深さまで地下連続壁ｃを構築することが前提
となる。

しかし、大径とは云ってもこのシールドトンネルｂの
内径は既往の技術によればせいぜい4m〜5m位のものでし
かない。したがって、この大径シールドトンネルｂ内に
据え付けて稼働させられる掘削機などの高さもたかがし
れている。

一方、上記大深度地下に建築大空間を構築する方法に
おいて必要とされる地下連続壁ｃの地中トンネルｂから
の深さは浅くて20m、深いものでは50mに達するものもあ
り得る。したがって、このように深く大規模な地下連続
壁ｃを、前記のように地中の狭いシールドトンネルｂ内
を施工基地としてどのような方法、手段で構築するか、
それも実用的な能率と精度、品質を満足できる内容で構
築できるかは、前記大深度地下に建築大空間を構築する
方法の実現性を左右するほど当面の大きな解決課題であ
る。

課題を解決するための手段 （第1,2の発明） 上記従来技術の課題を解決するための手段として、こ
の発明に係る地中トンネルを基地とする地下連続壁など
の施工法は、図面の第１図〜第５図に実施例を示したと
おり、 地中トンネル１の底盤部1aにトレンチャー２を据え付
け、そのカッター部分2aを下して第一段の壁用溝を掘削
し、次にトレンチャー２を前記壁用溝の底部3aに据え付
けて第二段の壁用溝を掘削し、以下同様なベンチカット
方式をくり返して所望深度の壁用溝３を形成する段階
と、 こうして所定の施工単位長さと深さに形成された壁用
溝３はロッキングボックス４等でトレンチャー２による
掘削部分との間を仕切り、同溝３の中に鉄筋を組立てコ
ンクリート打設を行なって地下連続壁５を順次に打継ぎ
施工する段階とから成ることを特徴とする。

本発明はまた、トレンチャー２のカッター部分2aの先
端寄り位置に設けた反力用ジャッキ６を壁用溝３の両側
壁間に架設して反力をとり、この反力用ジャッキ６に一
端を連結した加圧用ジャッキ７の他端でカッター部分2a
に掘削用の圧力を付与し壁用溝３の効率的な掘削を行な
うことも特徴とする。

作用 トレンチャー２によるベンチカット方式の掘削におい
ては、ベンチ高が大きくなる度にカッター部分2aのアー
ム長さを増大すると効率の良い施工ができる（第１
図）。

反力用ジャッキ６で壁用溝３の両側壁面に十分大きな
反力をとることにより、加圧用ジャッキ７は掘削の進行
に応じてカッター部分2aに対する圧力の大きさを調整す
ることができる。、従って、カッター部分2aの浮上りを
防ぎ、カッター部分2aの空回りや掘削効率の低下が防止
される。

（第３の発明） 同上の課題を解決するための手段として、この発明に
係る地中トンネルを基地とする地下連続壁などの施工法
は、図面の第６図に実施例を示したとおり、 地中トンネル１の天井部のトンネル軸線方向に設けた
天井レール10に電動リール11を介して電動油圧式クラム
シェルバケット12を吊り下げ、前記電動リール11による
電動油圧式クラムシェルバケット12の上下動をくり返す
ことによって壁用溝３を所望の深度まで掘削する段階
と、 所定の施工単位長さ及び深さの壁用溝３を掘削した段
階で前記の壁用溝３の中に鉄筋を組立てコンクリート打
設を行なって地下連続壁５を順次に打継ぎ施工する段階
とから成ることを特徴とする。

作用 電動リール11によってクラムシェルバケット12の上下
動をくり返すことにより、壁用溝３は所望の深度まで掘
削することができる。

電動リール11を天井10に沿って前進移動させることに
より、壁用溝３はトンネル軸線方向に次々に堀り進める
ことができる。

（第４の発明） 同上の課題を解決するための手段として、この発明に
係る地中トンネルを基地とする地下連続壁などの施工法
は、図面の第７図と第８図に実施例を示したとおり、 地中トンネル１の底盤部1aにトンネル軸線方向に自走
する搬送台20を設置し、この搬送台20から垂直下方向に
延びるアームユニット21を設け、該アームユニット21及
びその先端部に取り付けたエキスカベータユニット22を
操作して所望深さの壁用溝３を掘削する段階と、 こうして所定の施工単位長さと深さに形成された壁用
溝３はロッキングボックス４等で掘削部分との間を仕切
り、同壁用溝３の中に鉄筋を組立てコンクリート打設を
行なって地下連続壁５を順次に打継ぎ施工する段階とか
ら成ることを特徴とする。

作用 アームユニット21の各関節の角度コントロール及びエ
キスカベータユニット22の駆動制御によって壁用溝３の
掘削が所望の深度まで一気に行なわれる。

搬送台20をトンネル軸線方向へ前進させることによ
り、壁用溝３を順次に堀り進めることができる。

（第５の発明） 同上の課題を解決するための手段として、この発明に
係る地中トンネルを基地とする地下連続壁などの施工法
は、図面の第10図に実施例を示したとおり、 水平な地中トンネル1,1′を上下に所定の間隔をあけ
て平行に構築する段階と、 この二つの地中トンネル1,1′には同トンネル1,1′の
軸線方向に自走する走行台車30,30′を設置し、これら
二つの走行台車30,30′の間に所望の掘削幅をもつチェ
ンソーカッター31を連結し、前記チェンソーカッター31
を駆動させ、かつ走行台車30,30′を合一に適度に前進
させることによって前記二つの地中トンネル1,1′間の
地盤を連続的に掘削する段階と、 かくして形成された壁用溝３の所定の施工単位長さ毎
にロッキングボックス４等で同溝３を仕切り、溝３内に
鉄筋を組立てコンクリート打設を行なって地下連続壁５
を順次に打継ぎ施工する段階とから成ることを特徴とす
る。

作用 二つの走行台車30と30′を共に適度に前進させること
によってチェンソーカッター31に適度な切削圧が加えら
れ、効率の良い地盤の掘削が行なわれる。

実施例 次に、図示した本発明の実施例を説明する。

まず第１図は、例えば第10図のようにして地下に大規
模な建築大空間を創る工事の一環として地下に既に構築
された、直径をＤとする地中のシールドトンネル１内
に、該シールドトンネル１内での稼働に支障ない大きさ
のものとして選定された、有効掘削深さがおよそＤのト
レンチャー２を搬入し、これがトンネル底盤部1aに据え
付けられ、そのカッター部分2aをほぼ垂直下向きに下し
て第一段の壁用溝（深さＤ）の連続掘削が行なわれてい
る。

また、前記第一段の掘削が行なわれた壁用溝の底部3a
には、そのベンチ高が2Dとなったことに鑑みて、有効掘
削深さがおよそ2Dであるトレンチャー２を搬入して据え
付け、そのカッター部分2aを下向きに下して第二段の壁
用溝（深さは2D）の連続掘削が行なわれている。さらに
前記第二段の掘削が行なわれた壁用溝の底部3bには、そ
のベンチ高が4Dとなったことに鑑み有効掘削深さがおよ
そ4Dであるトレンチャー２を搬入して据え付け、そのカ
ッター部分2aを下向きに下して第三段の壁用溝（深さ4
D）の連続掘削が行なわれている。こうしてトレンチャ
ー２によるベンチカット方式の掘削をくり返すことによ
り2D→4D→8Dと倍々深度の溝掘削が行なわれ、所望深さ
の壁用溝３が形成されている。したがって、狭い地中ト
ンネル１を基地とする施工であっても掘削作業の効率は
非常に良い。

第１図では、図示の便宜上３台のトレンチャー２…が
それぞれ第一段、第二段及び第三段の溝掘削を同時的に
行なっているが、この実施例の限りではない。例えば第
一段の溝掘削を行なったトレンチャーを底部3aに下し、
そのトレンチャーアームをおよそ2Dに伸長させて第二段
の溝掘削を行ない、さらにこのトレンチャーを次下段の
底部3bへ下しそのトレンチャーアームをおよそ4Dに伸長
せしめて第三段の溝掘削を行なう実施方法も可能であ
る。

なお、カッター部分2aの浮上り等によって有効な（又
は効率的な）掘削が妨げられることの対策としては、第
２図と第３図に例示したようにカッター部分2aの比較的
先端寄り位置に壁用溝３の両側壁間に突っ張る形に架設
して反力をとる反力用ジャッキ６を設置し（第３図）、
この反力用ジャッキ６に一端を連結した加圧用ジャッキ
７の他端はカッター部分2aのトレンチャーアームに連結
されている。したがって、地盤の掘削の進行に適応する
ように加圧用ジャッキ７を少しずつ伸長させカッター部
分2aに適度な圧力を加えるように制御すると、カッター
部分2aが地盤掘削面に適度な圧力で押され効率のよい掘
削を進められる。加圧用ジャッキ７の伸長ストロークが
限度に達したときは、反力用ジャッキ６をゆるめて解放
し、加圧用ジャッキ７を最小ストロークに収縮させた上
でその位置に再び反力用ジャッキ６を架設するという盛
り替え作業を繰り返して壁用溝３の掘削が続けられる。

上述のようにして所望の深さまで、かつ所定の施工単
位長さ（トンネル軸線方向に例えば5mとか10m位）にわ
たり形成された壁用溝３内には、第１図のようにロッキ
ングボックス４を設置することによってトレンチャー２
による掘削部分との間が完全に仕切られる。そして、同
溝内に鉄筋を組立て、コンクリート打設を行なうことに
よって地下連続壁５が順次に打継ぎ施工される。このよ
うにして一定の施工単位長さ毎に順次に打継ぎ施工され
る地下連続壁５の打継面の構造的一体性を確保する手段
としては、ロッキングボックス４による仕切面にシャー
コネクター等を突出させておくことで一体化が図られ
る。

トレンチャー２による壁用溝３の掘削は、第４図のよ
うに何段ものベンチを形成し、各々の溝底3a〜3bを基地
とするベンチカット方式で各段のカッター部分2aの長さ
を同じにして掘削施工することもできる。

あるいは、第５図のように上下に適当な間隔をあけて
略平行な配置で２本（又は２本以上）の地中トンネル1,
1′を構築し、同じベンチカット方式ではあるが同時進
行により上下二手に分かれた壁用溝の掘削を行なう方法
も実施可能である。この場合、下段の地中トンネル１′
はズリ出しに利用することができる。

第２の実施例 第６図は、既に構築された地中のシールドトンネル１
の天井部のトンネル軸線方向に、レール支柱13,13を使
用して天井レール10が敷設され、この天井レール10には
リール吊り具14を介して電動リール11を吊設し、この電
動リール11に巻き込まれた十分に長いケーブル（又はワ
イヤーロープ）15の先端部に電動油圧式クラムシェルバ
ケット12が取り付けられている。

従って、電動リール11による電動油圧式クラムシェル
バケット12の上下動を可及的に高速で行ない、リール吊
り具14を天井レール10に沿ってトンネル軸線方向へ前進
移動を行なわしめることにより、所望深度の壁用溝３を
所定の施工単位長さにわたり十分に実用的な能率で掘削
することができる。この場合の溝掘削は地盤安定用の泥
水を満たした泥水掘削工法が実施される。排土装置及び
油圧ユニット、制御盤等の図示は省略したが、別途地中
トンネル１内の適所に据え付けられる。

こうして１掘削ユニットの壁用溝３が完成すると、リ
ール吊り具14を天井レール10に沿って前進走行させるこ
とによって電動油圧式クラムシェルバケット12の位置を
次なる掘削ユニットの位置まで移動させ、壁用溝の掘削
を進める。一方、前記のようにして完成した１掘削ユニ
ットの壁用溝３の中へは、鉄筋を組立てコンクリート打
設を行なって地下連続壁５が順次に打継ぎ施工されるの
である。

第３の実施例 第７図は、やはり既に構築された地中のシールドトン
ネル１の底盤部1a上に自走用搬送台20をトンネル軸線方
向への移動が可能に設置し、この自走用搬送台20からは
垂直下方向に延びるアームユニット21が所定の長さに設
けられ、該アームユニット21の先端部にはエキスカベー
タユニット22が取り付けられている。アームユニット21
は、第８図Ａに示したようにアームロック（固定）用水
平ジャッキ23を含む回転関節（アームネック部）24を備
えた単位長さのアームモジュール21′を必要数だけ順次
一連に継ぎ足して所定長さに構成されている。回転関節
（アームネック部）24は、油圧制御により自在にその関
節角度を変えられる。各関節の水平ジャッキ23は、掘削
時において各々溝の両側壁間に突張る形に伸長せしめ、
アームの位置を固定し掘削時の反力を確保することに働
くものである。

アームユニット21は、第８図Ｂに示したように内部に
アームロックや姿勢コントロールあるいはカッターの回
転、高圧水等の制御と管理用の通信用（制御用）ケーブ
ル21aが内蔵されている。外部にはエキスカベーター用
油圧パイプ21b、アームロック及び姿勢コントロール用
油圧パイプ21c、及び高圧水供給用パイプ21d、排土用循
環水供給用パイプ21e、排土用循環水排出用パイプ21fな
どが一群をなして付設されている。

また、エキスカベーターユニット22は、第８図Ｃに示
したように、前記アームユニット21の最先端に取り付け
られるように回転関節24をもつ一つのアームモジュール
21の先端に設けられている。このエキスカベーターユニ
ット22は、油圧モータ22a、掘削岩クラッシャー22b、カ
ッター及び高圧水噴射口22cとが主要な構成要素となっ
ている。そして、高圧水の噴射及びカッター22cの回転
とによって地盤が掘削される。掘削土はクラッシャー22
bにより細かく砕き、排土用循環水と共にシールドトン
ネル１まで搬送される。

このため地中のシールドトンネル１内の底盤部1cに
は、油圧制御用ユニット25のほか排土用循環水リサイク
ルユニット26が設置されている。また、アームユニット
21から分岐された通信用ケーブル21aはトンネル天井部
に配設し、排土用循環水供給用パイプ21e、排土用循環
水排出用パイプ21f、高圧水供給用パイプ21dが各々配設
されている。

したがって、アームユニット21の関節角度及び長さを
コントロールし、エキスカベーターユニット22の回転な
どをコントロールすることにより、所望深さの壁用溝３
が遠隔制御で掘削される。そして、自走式搬送台20を前
進移動させることにより、トンネル軸線方向に壁用溝３
が掘り進められる。

こうして所定の施工単位長さに形成された壁用溝３は
ロッキングボックス等で堀削部分との間を仕切り、同壁
用溝の中に鉄筋を組み立てコンクリート打設を行なうこ
とにより地下連続壁が順次に打継ぎ施工されるのであ
る。

第４の実施例 第９図は、既に構築された水平な地中のシールドトン
ネル１の下方に適当な間隔をあけてもう一本の作業トン
ネル１′をほぼ平行な配置で構築し、該二つの地中トン
ネル1,1′にはそれぞれの口径の大きさに応じて、特に
組立式の走行台車30,30′を搬入してトンネル内で組立
を行ない、トンネル軸線方向に自走するように設置され
ている。そして、これら二つの走行台車30,30′の間に
所望の堀削幅をもつチェンソーカッター31を連結し、こ
のチェンソーカッター31を図中の矢印方向へ連続走行
（回転）させて二つの地中トンネル1,1′の間の地盤の
堀削が行なわれている。しかも走行台車30,30′を図中
左方へ適度に前進走行させることにより、トンネル軸線
方向に壁用溝３が掘り進められている。

なお、下位の走行台車30′の後部には、掘削土が前方
（図中右方）に落ちないようにプロテクター32が装着さ
れている。堀削した土砂は、下位の走行台車30′の後方
側に図示を省略した排土装置を設置し、連続的に地上へ
排出される。上下二つの地中トンネル1,1′間の堀削だ
けでは壁用溝３の深さが不足するときは、さらに下方に
第三、第四の地中トンネルを構築し、同様な堀削工程を
繰り返して堀削が進められる。

こうして堀削された壁用溝の所定の施工単位長さ毎に
ロッキングボックス等で同溝を仕切り、溝内に鉄筋を組
立てコンクリート打設を行なって地下連続壁を順次に打
継ぎ施工して構築することは、上記の各実施例と同じで
ある。

本発明が奏する効果 以上に実施例と併せて詳述したとおりであって、この
発明に係る地中トンネルを基地とする地下連続壁などの
施工法によれば、狭いシールドトンネル１を施工基地と
していても、必要とされる深さの大規模な地下連続壁を
実用的な作業能率で、しかも精度及び品質を十分に満足
できる内容で施工でき、もって大深度地下に建築大空間
を構築する方法の実現に大きく寄与するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る施工法の第１実施例の特にトレ
ンチャーによる地盤の堀削施工の状態を示した断面図、
第２図はトレンチャーの詳細を示した正面図、第３図は
第１図のIII-III矢視の断面図、第４図と第５図は第１
図とは異なる堀削態様を示した断面図、第６図はクラム
シエルバケットによる地盤堀削の状態を示した斜視図、
第７図はエキスカベーターによる地盤堀削の状態を示し
た斜視図、第８図Ａはアームモジュールの正面図、第８
図Ｂはアームユニットの横断面図、第８図Ｃはエキスカ
ベーターユニットの正面図、第９図は第４実施例の地盤
堀削の施工状態を示した断面図、第10図は大深度地下に
大規模な建築大空間を創る方法の施工図である。 1,1′……地中トンネル、２……トレンチャー、2a……
カッター部分、３……壁用溝、４……ロッキングボック
ス、５……地下連続壁、６……反力用ジャッキ、７……
加圧用ジャッキ、10……天井レール、11……電動リー
ル、12……電動油圧式クラムシエルバケット、20……搬
送台、21……アームユニット、22……エキスカベーター
ユニット、30,30′……走行台車、31……チェンソーカ
ッター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池川 哲也 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 真田 慎一 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 橋本 和久 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中土木内 (72)発明者 米園 俊二 東京都中央区銀座８丁目21番１号 株式 会社竹中土木内

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地中トンネルの底盤部にトレンチャーを据
   え付け、そのカッター部分を下して第一段の壁用溝を掘
   削し、次にトレンチャーを前記壁用溝の底部に据え付け
   て第二段の壁用溝を掘削し、以下同様なベンチカット方
   式をくり返して所望深度の壁用溝を形成する段階と、 こうして所定の施工単位長さと深さに形成された壁用溝
   はロッキングボックス等でトレンチャーによる掘削部分
   との間を仕切り、同溝の中に鉄筋を組立てコンクリート
   打設を行なって地下連続壁を順次に打継ぎ施工する段階
   と、 から成ることを特徴とする地中トンネルを基地とする地
   下連続壁などの施工法。
2. 【請求項２】トレンチャーのカッター部分の先端寄り位
   置に設けた反力用ジャッキを壁用溝の両側壁間に架設し
   て反力をとり、この反力用ジャッキに一端を連結した加
   圧用ジャッキの他端でカッター部分に掘削用の圧力を付
   与し壁用溝の掘削を行なうことを特徴とする、請求項１
   に記載した地中トンネルを基地とする地下連続壁などの
   施工法。
3. 【請求項３】地中トンネルの天井部のトンネル軸線方向
   に設けられた天井レールに電動リールを介して電動油圧
   式クラムシェルバケットを吊り下げ、前記電動リールに
   よる電動油圧式クラムシェルバケットの上下動をくり返
   して壁用溝を所望の深度まで掘削する段階と、 所定の施工単位長さ及び深さの壁用溝を掘削した段階で
   前記の壁用溝の中に鉄筋を組立てコンクリート打設を行
   なって地下連続壁を順次に打継ぎ施工する段階と、 から成ることを特徴とする地中トンネルを基地とする地
   下連続壁などの施工法。
4. 【請求項４】地中トンネルの底盤部にトンネル軸線方向
   に自走する搬送台を設置し、この搬送台から垂直下方向
   に延びるアームユニットを設け、該アームユニット及び
   その先端部に取り付けたエキスカベータユニットを操作
   して所望深さの壁用溝を掘削する段階と、 こうして所定の施工単位長さと深さに形成された壁用溝
   はロッキングボックス等で掘削部分との間を仕切り、同
   壁用溝の中に鉄筋を組立てコンクリート打設を行なって
   地下連続壁を順次に打継ぎ施工する段階と、 から成ることを特徴とする地中トンネルを基地とする連
   続壁などの施工法。
5. 【請求項５】水平な地中トンネルを上下に所定の間隔を
   あけて平行に構築する段階と、 前記二つの地中トンネルには同トンネルの軸線方向に自
   走する走行台車を設置し、これら二つの走行台車の間に
   所望の掘削幅をもつチェンソーカッターを連結し、前記
   チェンソーカッターを駆動し、かつ走行台車を適度に前
   進させることによって前記二つの地中トンネル間の地盤
   を連続的に掘削する段階と、 かくして形成された壁用溝の所定の施工単位長さ毎にロ
   ッキングボックス等で同溝を仕切り、溝内に鉄筋を組立
   てコンクリート打設を行なって地下連続壁を順次に打継
   ぎ施工する段階と、 から成ることを特徴とする地中トンネルを基地とする地
   下連続壁などの施工法。