JP3803753B2 - Tunnel construction method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルを構築する方法に係り、特に発進坑からの掘削機の発進、到達坑へ掘削機を到達させるのに好適なトンネル施工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、通信ケーブルや光ケーブルまたは電力ケーブルなどは、地下に形成したトンネルに埋設するようになっている。そして、新たにトンネルを構築する場合、既に建設されているビルディングの地下部分や既設のトンネルとの干渉を避けるため、地中のより深い位置にトンネルを建設するようになっている。また、地下の有効利用を図るために、地下50mを越える位置にトンネルを建設したり、地下空間を構築することが行なわれている。これらのトンネルや地下空間を構築する場合、一般にシールド掘削機が使用される。
【0003】
シールド掘削機によってトンネルや地下空間を構築する場合、まず、シールド掘削機を発進させるための立坑を所定の深さまで掘削し、この立坑(発進坑)に土留め用の壁を形成して発進坑内において掘削機を組み立て、壁の一部を取り壊して掘削機を発進させるようにしている。ところが、構築するトンネルや地下の大深度化に伴い、立坑の土留め壁の外部には非常に大きな土圧や水圧が作用しており、掘削機を発進させるために土留め壁を取り壊した際に、その部分の土砂が崩壊して発進坑内に流入し、掘削機を発進させることができない。そこで、従来の泥水加圧シールド工法などにおいて掘削機を発進させる場合、図7に示すような方法を採用していた。
【0004】
まず、同図(1)に示してあるように、発進坑10を順巻工法、逆巻工法、ケーソン工法、全旋回ボーリング工法、深礎工法やシールド工法などによって築造する。この構築壁12には、掘削機を発進させるための発進口16が設けてあって、発進口16が鉄筋コンクリート構造の仮壁14によって塞いである。そして、掘削機を発進させるために仮壁14を撤去したときに、土砂が崩壊して発進口16から流入するしたり、地下水が流入するのを防止するため、発進口16の前方に地盤改良部18を形成する。この地盤改良部18は、例えば地上からボーリングして注入ロッドなどを地中に挿入し、注入ロッドから地盤改良剤を高圧噴射して周囲の地山に注入し、固化させることにより行なわれる。
【0005】
その後、シールド掘削機をクレーンによって発進坑10内に搬入し、図7(2)に示したように、発進坑10の内部で掘削機20を組み立てる。また、発進口の周囲に止水用のエントランスパッキン22と称するシール材を鋼製リング23を介して取り付けるとともに、シールド掘削機20の後部に反力受け24を設置する。次ぎに、構築壁10内よりチェックボーリングによって地盤改良部18の安定改良状態を確認し、同図(3)に示してあるように、作業者26がブレーカ等によって仮壁14をはつり、3〜4分割にして撤去して順次低強度モルタルに置換する。
【0006】
その後、図7(4)に示したように、仮セグメント28を組み立てながら掘削機20をエントランスパッキン22の位置まで前進させ、リング23の端部にスライドプレート29を取り付けてエントランスパッキン22をスライド調整して固定する。そして、同図(5)に示したように、シールド掘削機20を徐々に前進させて先に打設した低強度モルタルを掘削して地盤改良部18へ進める。その後、掘削機20の前面切羽部に泥水加圧部30を形成し、定常推進における泥水圧まで徐々に加圧しながら地盤改良部18を掘削し、無改良ゾーンに入ると設定泥水圧に保持しつつ掘進する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにしてシールド掘削機20の発進させる従来のトンネル施工方法は、仮壁14を鏡切りした際の地山の崩壊を防止するために、発進口の前方に地盤改良部18を形成する必要がある。そして、地盤改良部18の長さL(図7(1)参照)は、一般に、シールド掘削機の長さ+2m程度となっており、多くの費用と工期を必要とする。しかも、近年は、地上に建築物が存在するなどの影響により、地上から地盤改良工事を行なうことが困難となっており、発進坑10をトンネルの計画線上に設けられない場合もある。また、従来の方法は、構築壁12に形成した仮壁14を人力によって取り壊し、低強度モルタルと置換しており、仮壁14の撤去作業が容易でないとともに、多くの時間を必要とする。このため、発進口の周囲を地盤改良工事をせずにシールド掘削機20を発進させることができる工法の開発が強く望まれている。そして、シールド掘削機20を到達させる到達坑に関しても同様の問題を有している。
【0008】
本発明は、上記の要請に鑑みてなされたもので、発進口部の地盤改良を必要とせずに掘削機を発進できるようにすることを目的としている。
また、本発明は、掘削機の発進時に人力によるはつり作業をなくすことを目的としている。
さらに、本発明は、掘削機の到達坑における到達口部の地盤改良を省略できるようにすることを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係るトンネル施工方法は、掘削機により掘削可能な封止材により封鎖した発進口と、この発進口を覆っている移動可能なシャッタとを有する構築壁を前記掘削機を発進させる発進坑内に設けたのち、前記シャッタの前面側に前記掘削機を挿入するリングを設置して前記シャッタと前記リングとの間に土留め部を形成し、さらに前記リング内に前記掘削機の先端部を挿入してカッタヘッドの周囲に外部の圧力に対抗させた圧力室を形成し、その後、前記シャッタを急結材と置換しつつ移動開放して前記掘削機により前記土留め部と前記封止材とを掘削して掘削機を前記構築壁の外に発進させる構成となっている。
【0011】
封止材としては、格子状のアルミ筋を配置したモルタルからなるもののほか、掘削機により直接掘進が可能な強度の高いモルタル等を用いることができる。また、発進坑内に形成する土留め部を構成するものとしては、モルタルに発泡剤を混入させて発泡させた発泡モルタルであってよい。そして、圧力室の周囲をコンクリートなどの補強材によって覆うことが望ましい。さらに、到達坑内に設ける仮地山は、土留め部と同様に発泡モルタルによって形成することができる。
【0012】
【作用】
上記のごとく構成した本発明の第1は、発進坑に設けた構築壁の発進口を掘削機によって掘削可能な封止材によって閉鎖するとともにシャッタを発進口を覆って配置し、封止材が構築壁外部の圧力によって破壊され、外部から土砂が構築壁内に流入するのを防止する。そして、掘削機を発進させる際に、シャッタと掘削機との間に、構築壁外部の圧力に対抗する圧力室を形成してからシャッタを移動開放するため、シャッタを開放したとしても構築壁外部の圧力によって封止材が破れて土砂が流入するようなことを防ぐことができる。従って、発進口の前方に地盤改良を施す必要がなく、工期の短縮とコストの低減が図れるとともに、建築物の存在などによって地盤改良工事が困難な場所であっても発進坑を構築して掘削機を発進させることができ、トンネル計画線の最適な位置から掘削機を発進させることができる。また、封止材とシャッタとを併用することにより、大断面、大深度のトンネル施工も容易に行えるばかりでなく、封止材として比較的強度の弱いものを使用できるとともに薄肉化が可能となり、掘削機による掘削が容易になるとともにコストの低減を図ることができる。しかも、封止材を掘削機によって掘削するため、人力によるはつり作業をなくすことができ、作業者の負担の軽減を図ることができるとともに、工期の短縮化を図ることができる。そして、シャッタに漏出防止部材を取り付けているため、シャッタを移動開放する際に、掘削機との間に形成した圧力室に充填した泥水やエア等の充填材がシャッタと構築壁との間から漏れでるのを防ぐことができる。
【0013】
また、本発明の第2においては、発進口を覆っているシャッタに対面させて掘削機により掘削可能な土留め部を形成することにより、掘削機を発進させる際の圧力室の形成が容易となる。すなわち、圧力室を形成せずにシャッタを徐々に開放しながら、シャッタを開放することによって生じた隙間に急結剤を注入し、土留め部に土圧を受け持たせる。そして、外部の圧力に対抗する圧力室形成せずに掘削機を発進させることができるため、掘削機の発進作業が容易となる。
そして、本発明の第3においては、到達坑内に設けた構築壁に形成した到達口を封鎖している封止材を掘削機により所定位置まで掘削したのち、到達口を覆っているシャッタを移動開放し、掘削機を停止させた状態でその先端部に残存する封止部材を到達坑の内部からブレーカ等を用いて除去する。従って、矩形立坑の到達口部では、地盤の改良を行わなくともシャッタが地盤の崩壊を阻止するため、到達坑周囲の地盤が崩壊して到達坑に進入するような事故を確実に防止することができ、掘削機の発進坑の場合と同様な効果を得ることができる。この第3発明は、特に掘削機本体(シールド本体)を到達口部のトンネル内に埋め殺しするようなトンネルの施工に好適である。また、円形立坑の場合についても、地盤改良範囲を大幅に削減することが可能となる。
【0014】
さらに、本発明の第4においては、到達坑内に仮地山を形成し、シャッタを移動開放したのちに掘削機を仮地山内に掘進させる。その後、掘削機を停止させた状態で仮地山をブレーカなどを用いて除去し、掘削機を到達坑内で分解して地上に搬出する。この第4発明は、特に到達坑の周囲の土圧、水圧が大きい大深度などのトンネル施工に有効である。
また、本発明の第5においては、到達坑内の構築壁に設けた到達口に直接対面させて仮地山を形成し、この仮地山内に掘削機を掘進させる。その後、掘削機を停止させた状態で仮地山を除去する。この第5発明は、大深度のトンネル施工や掘削機を回収するトンネルの施工に好適である。しかも、シャッタを設けないため、コストの低減が図れる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明に係るトンネル施工方法の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図1は、本発明の第1実施の形態に係るトンネル施工方法の説明図であって、発進坑部の断面図である。
図1において、土留め壁である構築壁12は、順巻工法、逆巻工法、ケーソン工法、全旋回ボーリング工法、深礎工法やシールド工法などによって築造される。また、構築壁12には、同図(1)に示したように、シールド掘削機を発進させるための発進口16が設けてあり、この発進口16が封止材32によって封鎖してあり、外部の土砂が構築壁12の内部に流入するのを阻止している。この発進口の形成および封止材32による封鎖は、地上において行なわれる。
【0016】
封止材32は、例えばアルミニウムのロッド(アルミ筋)を格子状に配置してモルタル中に埋め込んだものや、ガラス繊維強化プラスチック、炭素繊維強化プラスチックからなる格子をモルタルに埋め込んだものなど、掘削機によって掘削可能なものによって形成してある。そして、構築壁12の内部には、発進口16を覆ってシャッタ34が設けてあって、構築壁外部の土圧や水圧によって封止材32が破壊されるのを防止している。このシャッタ34は、発進坑周囲の土圧、水圧を支持できるように例えば鋼板によって形成してあり、地上において適宜な方法によって構築壁12にガイドレールなどを介して移動可能に支持させてあって、後述するように移動させることにより、発進口16の構築壁12内部側を開放することができるようになっている。さらに、シャッタ34には、構築壁12側の周囲に図示しない漏出防止部材が取り付けてある。漏出防止部材は、後述するように、シャッタ34と掘削機との間に形成される圧力室に充填された泥水やエア等の充填材がシャッタ34を移動開放するときに、シャッタ34と構築壁12との間から漏れるのを防止するもので、シール材やワイヤブラシ、エアパッキン等によって構成してある。また、構築壁12の底部には、シールド掘削機を配置するためにベースコンクリート36が打設してあり、このベースコンクリート36の上にシールド掘削機の発進架台(図示せず)が設置される。
【0017】
発進坑10が所定の深さまで掘削されると、シールド掘削機20は、クレーンによって分解した状態で搬入され、図1(2)に示したように、構築壁12内で組み立てられる。そして、シャッタ34の内面側には、発進口に対応させて鋼製リング38を架台などを用いて設置し、鋼製リング38の先端側内周面に止水用のリング状パッキン40を二重に取り付ける。このパッキン40は、チューブ状に形成してあって内部に圧縮空気を注入して膨張させることにより、シールド掘削機20の外面に密着させて止水するようになっている。さらに、構築壁12のシャッタ34に対面する位置には、シールド掘削機20を前進させるための反力受け42を設置する。
【0018】
次ぎに、同図(3)に示したように、シールド掘削機20を前進させ、先端部を鋼製リング38内に挿入する。そして、パッキン40に圧縮空気を供給して膨張させてシールド掘削機20の外面に密着させたのち、シールド掘削機20の先端部に形成してあるチャンバ内に加圧した泥水を供給し、シールド掘削機20の先端部周囲に圧力室となる泥水加圧部44を設けて、構築壁12の外部の圧力に対抗させる。その後、図1(4)に示したように、シャッタ34をジャッキなどによって引き上げ、鋼製リング38と構築壁12との隙間をシールしたのち、仮セグメント28を組み立てながらシールド掘削機20を前進させ、発進口を封鎖している封止材32を直接掘削して構築壁12の外に発進させる。
【0019】
これにより、発進口前方の地盤を改良する必要がなく、工期の短縮を図ることができるとともに、コストの低減を図ることができる。また、地上に建造物が存在したり、道路事情などで地盤改良工事を行なうことができないような場所であっても、発進坑10を構築してシールド掘削機20を発進させることができ、トンネルを構築するのに最適な場所からシールド掘削機20を発進させることができる。しかも、従来のように人力によるはつり工事を必要としないため、作業者の負担の軽減と工期の短縮が図れる。また、封止材32とシャッタ34とを併用したことにより、大断面のトンネルや土圧、水圧の大きな大深度のトンネルの施工を安全に行うことができるばかりでなく、封止材32を薄肉化することができるとともに、比較的強度の低いものを用いることができ、シールド掘削機20による掘削が容易に行なえ、またコストを低減することができる。
【0020】
図2は、トンネル施工方法の第2実施形態を示す断面図である。この実施の形態においては、円形の2つの発進坑46、48を近接して掘削する。これらの発進坑46、48は、シールド掘削機20を組み立て配置するためのもので、一方の立坑(例えば発進坑46)に配設した構築壁50にシールド掘削機20の発進口を形成し、その発進口を封止材32によって封鎖しておく。そして、発進口16は、構築壁40の内部側がシャッタ34によって覆ってある。
【0021】
シャッタ34は、図3に示してあるように、複数のボルト52によって構築壁50の内面に固定してある。さらに、シャッタ34は、両側部が構築壁50に固定したガイド54に挿入してあり、ボルト52を取り外したときに、ガイド54に案内されて上下方向に移動可能となっている。また、ガイド54の適宜の個所には、グリスを注入するためのニップル(図示せず)が設けてあって、後述するように、シャッタ34を引き上げる際にガイド54にグリスを注入し、シャッタ34の摺動抵抗を小さくするようにしてある。一方、発進坑46に配設した土留め壁である構築壁50は、図4に示したように、二重の鋼管によって形成してある。発進坑48に配置した構築壁56も同様である。そして、この実施形態に係る封止材32は、アルミ筋を配置したアルミモルタルからなっていて、アルミ製の円筒枠を介して構築壁50に螺着してある。
【0022】
シールド掘削機20を発進させる場合、例えば2本の発進坑46、48を所定の深さまで掘削したならば、図2に示したように、発進口の対向側において2つの構築壁50、56を横坑59によって相互に連結する。そして、分解された状態で構築壁50、56内に搬入されたシールド掘削機20を組み立て、横坑59に配置しする。また、シャッタ34を固定しているボルト52を取り外し、シャッタ34を下降させて移動可能であることを確認する。さらに、図示しないパッキン架台をベースコンクリート36に配設し、パッキン架台に鋼製リング60を設置するとともに、鋼製リング60の内周面にパッキン40を二重に取り付ける。その後、図2に示したように、リング60の周囲にコンクリート62を打設して鋼製リング60を補強する。コンクリート62が固化したならば、シャッタ34の上部両側にブラケット64を取り付け(図4参照)、このブラケット64にシャッタ34を引き上げるためのロッド65を連結する。そして、ロッド65の上部を構築壁50に取り付けたセンターホール型のジャッキ66に通す。
【0023】
次ぎに、図2に示したように、シャッタ34の前面側に型枠67を配設し、シャッタ34と鋼製リング60との間に発泡モルタル68を打設して発進口の対面部に土留め部を形成する。発泡モルタル68が固化したならば、シールド掘削機20を前進させて先端部をリング60内に挿入する。また、パッキン40に圧縮空気を供給して膨張させ、パッキン40をシールド掘削機20の外周面に密着させ、シールド掘削機20のカッタヘッド70の周囲に水密な空間を形成する。そして、この空間に加圧した泥水を満たして泥水加圧部44を形成して構築壁50の外部の圧力に対抗させた圧力室にしたのち、ジャッキ66を作動してロッド65を介してシャッタ34を上方に移動させて開放する。その後、シャッタ34を開放したことによる空隙を埋めるとともに、シールド掘削機20を前進させて発泡モルタル68、封止材32を掘削して構築壁50の外に発進させる。
【0024】
このように、第2実施の形態においては、発進口に面した部分に発泡モルタル68による土留め部を形成しているため、シャッタ34を撤去しながら急結剤と置換することにより、封止材32の外部の土圧による破壊を防止することができる。また、シャッタ34には、泥水加圧部44の圧力が直接作用することがないため、シャッタ34の引き上げを容易に行なえるとともに、シャッタ34を引き上げたことにより生ずる間隙から泥水が漏れるようなことがなく、その間隙を埋める作業を容易に行なうことができる。
【0025】
なお、前記実施の形態においては、泥水加圧式シールド掘削機20について説明したが、掘削機は土圧式などであってもよい。また、前記の実施形態においては、土留め部を発泡モルタルにより形成した場合について説明したが、土留め部を構成する部材は、シールド掘削機20によって掘削できるものであればよい。そして、前記実施の形態においては、シャッタ34を上下方向に移動させる場合について説明したが、左右方向(構築壁の周方向)に移動させるようにしてもよい。さらに、前記第2実施の形態においては、円形の発進立坑を2つ形成して連結した場合について説明したが、立坑は1つであってもよい。また、発進坑は、断面形状が円形に限らす矩形等であってもよく、横坑などであってもよい。
【0026】
図5は第3実施の形態の説明図であって、到達坑部の断面図である。
図5(1)において、到達坑80には、構築壁82が設けてある。この構築壁82には、シールド掘削機20を到達させるための到達口84が形成してあるとともに、構築壁82の内面側に到達口84を覆ってシャッタ86が上下方向移動可能に設けてある。そして、到達口84は、シールド掘削機20によって掘削可能な封止材32によって封鎖してある。また、シャッタ86は、前記の実施の形態と同様に鋼板などによって形成してあり、到達坑周囲の土圧、水圧を支持できるようになっている。
【0027】
このように構成した到達坑80においては、同図(2)に示したように、シールド掘削機20を矢印88のように掘進させ、封止材32を掘削してその先端部を到達口84内に挿入する。また、封止材32を所定位置まで掘削したならば、シールド掘削機20を停止させ、同図(3)に示したようにシャッタ86を移動させて開放し、到達口84を露出させる。そして、シールド掘削機20の先端部に残存している封止材32を到達坑80の内部からブレーカなどを使用して除去するとともに、シールド掘削機20の本体(シールド本体)内部を分解して搬出し、シールドをトンネル内に埋め殺しにしてトンネルを完成させる。
このように、この実施の形態においては、到達口84をシールド掘削機20によって掘削可能な封止材32によって封鎖するとともに、シャッタ86によって到達口84を覆って到達口部における地盤の崩壊を防止しているため、到達口部の地盤を改良する必要がなく、コストの低減を図ることができる。
【0028】
図6は、第4実施の形態の説明図である。この実施の形態においては、図6(1)に示したように、到達坑80の内部に、シャッタ86に対面させて仮地山90が形成してある。この仮地山90は、シールド掘削機20によって掘削可能な部材、例えば発泡モルタルによって形成してあり、シールド掘削機20の全長よりやや長くしてある。そして、同図(2)に示したように、シールド掘削機20が到達口84を封鎖している封止材32を掘削し始めたとき、または封止材32を所定位置まで掘削したならば、同図(3)に示したようにシャッタ86を移動開放する。その後、シールド掘削機20を仮地山90の内部に掘進させ、シールド掘削機20の全体が到達坑80内に入った段階でシールド掘削機20の運転を停止する。そして、仮地山90をブレーカなどによって除去するとともに、シールド掘削機20を分解して地上に搬出する。
この実施の形態においては、シャッタ86を配設するとともに仮地山90を形成しているため、到達坑80の周囲の地山の土圧や水圧が大きい大深度のトンネルであっても安全にシールド掘削機20を到達坑80に到達させることができる。なお、シャッタ86を設けずに仮地山90を到達口84に直接対面させて形成してもよい。このようにシャッタ86を省略すれば、よりコストの低減が図れる。
【0029】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の第1によれば、発進坑に設けた構築壁の発進口を掘削機によって掘削可能な封止材によって閉鎖するとともにシャッタを発進口を覆って配置し、封止材が構築壁外部の圧力によって破壊され、外部から土砂が構築壁内に流入するのを防止するとともに、掘削機を発進させる際に、シャッタと掘削機との間に、構築壁外部の圧力に対抗する圧力室を形成してからシャッタを移動開放するため、シャッタを開放したとしても構築壁外部の圧力によって封止材が破れて土砂が流入するようなことを防ぐことができる。従って、発進口の前方に地盤改良を施す必要がなく、工期の短縮とコストの低減が図れるとともに、建築物の存在などによって地盤改良工事が困難な場所であっても発進坑を構築して掘削機を発進させることができ、トンネル計画線の最適な位置から掘削機を発進させることができる。また、封止材とシャッタとを併用することにより、大断面、大深度のトンネル施工も容易に行えるばかりでなく、封止材として比較的強度の弱いものを使用できるとともに薄肉化が可能となり、掘削機による掘削が容易になるとともにコストの低減を図ることができる。しかも、封止材を掘削機によって掘削するため、人力によるはつり作業をなくすことができ、作業者の負担の軽減を図ることができるとともに、工期の短縮化を図ることができる。そして、シャッタに漏出防止部材を取り付たことにより、シャッタを移動開放する際に、掘削機との間に形成した圧力室に充填した泥水やエア等の充填材がシャッタと構築壁との間から漏れでるのを防ぐことができる。
【0030】
また、本発明の第2においては、発進口を覆っているシャッタに対面させて掘削機により掘削可能な土留め部を形成したことにより、圧力室を形成しなくとも土留め部の存在によって発進口を封鎖している封止材が外部の圧力によって破壊されるおそれがない。そして、外部の圧力に対抗する圧力室形成せずに掘削機を発進させることができるため、掘削機の発進作業が容易となる。
そして、本発明の第3においては、到達坑内に設けた構築壁に形成した到達口を掘削機により掘削可能な封止材によって封鎖するとともに、到達口を覆ってシャッタを配設しているため、到達口部の地盤改良が不要でコストの低減が図れ、到達坑周囲の地盤が崩壊して到達坑に進入するような事故を確実に防止することができる。
【0031】
さらに、本発明の第4においては、到達坑内に仮地山を形成し、シャッタを移動開放したのちに掘削機を仮地山内に掘進させるようにしているため、到達坑周囲の土圧、水圧が大きい大深度などのトンネル施工を安全に行うことができる。また、本発明の第5においては、シャッタを設けずに構築壁に設けた到達口に直接対面させて仮地山を形成し、この仮地山内に掘削機を掘進させるようにしているため、よりコストの低減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施の形態に係るトンネル施工方法を説明する発進坑部の断面図である。
【図2】本発明の第2実施の形態に係るトンネル施工方法を説明する発進坑の横断面図である。
【図3】第2実施の形態に係るシャッタの正面図である。
【図4】図3のA−A線に沿った断面図である。
【図5】第3実施の形態の説明図であって、到達坑部の断面図である。
【図6】第4実施の形態の説明図である。
【図7】従来のトンネル施工方法の説明図である。
【符号の説明】
10 発進坑
12 構築壁
16 発進口
20 シールド掘削機
32 封止材
34 シャッタ
40 パッキン
44 圧力室(泥水加圧部)
46、48 発進立坑
50、56 構築壁
68 土留め部(発泡モルタル)
80 到達坑
84 到達口
86 シャッタ
90 仮地山[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for constructing a tunnel, and more particularly, to a tunnel construction method suitable for starting an excavator from a start pit and reaching the excavator to a destination mine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, communication cables, optical cables, power cables, and the like have been buried in tunnels formed underground. When a new tunnel is constructed, the tunnel is constructed at a deeper position in the ground in order to avoid interference with an underground portion of an already constructed building or an existing tunnel. In order to make effective use of the underground, tunnels and underground spaces have been constructed at positions exceeding 50m underground. When constructing these tunnels and underground spaces, shield excavators are generally used.
[0003]
When constructing a tunnel or underground space with a shield excavator, first of all, a shaft for starting the shield excavator is excavated to a predetermined depth, and a wall for retaining earth is formed in this shaft (start shaft). The excavator is assembled and the excavator is started by demolishing part of the wall. However, with the construction of tunnels and deepening underground, very large earth pressure and water pressure are acting outside the earth retaining wall of the shaft, and when the earth retaining wall is demolished to start the excavator In addition, the portion of the earth and sand collapses and flows into the starting pit, and the excavator cannot be started. Therefore, when the excavator is started in the conventional muddy water pressure shield method or the like, a method as shown in FIG. 7 has been adopted.
[0004]
First, as shown in FIG. 1A, the
[0005]
Thereafter, the shield excavator is carried into the
[0006]
After that, as shown in FIG. 7 (4), the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional tunnel construction method in which the
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described demands, and an object thereof is to enable an excavator to start without requiring improvement of the ground of a start opening.
Another object of the present invention is to eliminate the lifting work by human power when the excavator starts.
Furthermore, an object of the present invention is to make it possible to omit the ground improvement of the reaching port portion in the reaching mine of the excavator.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, according to the present invention.In the tunnel construction method, a construction wall having a start opening sealed with a sealable material excavated by an excavator and a movable shutter covering the start opening is provided in a start pit for starting the excavator. A ring for inserting the excavator is installed on the front side of the shutter to form an earth retaining portion between the shutter and the ring, and a tip portion of the excavator is inserted into the ring. A pressure chamber is formed around the head against the external pressure, and then the shutter is replaced with a quick-setting material and moved open to excavate the earth retaining portion and the sealing material by the excavator. The excavator is started out of the building wall.
[0011]
Sealing materialas,In addition to mortar with lattice-shaped aluminum bars,Direct excavation by excavatorPossible strengthA high mortar or the like can be used. Moreover, what constitutes the earth retaining part formed in the start pit may be a foamed mortar in which a foaming agent is mixed and foamed. It is desirable to cover the periphery of the pressure chamber with a reinforcing material such as concrete. Furthermore, the temporary ground mountain provided in the reaching pit can be formed by foaming mortar similarly to the earth retaining portion.
[0012]
[Action]
According to the first aspect of the present invention configured as described above, the starting port of the construction wall provided in the starting pit is closed with a sealing material that can be excavated by an excavator, and the shutter is disposed so as to cover the starting port. It is destroyed by the pressure outside the building wall and prevents sediment from flowing into the building wall from the outside. When the excavator is started, a pressure chamber is formed between the shutter and the excavator against the pressure outside the building wall, and then the shutter is moved and opened. It is possible to prevent the sealing material from being broken and the earth and sand from flowing in by the pressure of. Therefore, it is not necessary to improve the ground in front of the start gate, shortening the construction period and reducing costs, and constructing a start pit even in places where ground improvement work is difficult due to the presence of buildings, etc. The machine can be started and the excavator can be started from the optimum position on the tunnel planning line. In addition, by using a sealing material and a shutter together, not only can a tunnel with a large cross-section and a large depth be easily constructed, but also a relatively weak strength can be used as the sealing material, and the thickness can be reduced. Excavation by an excavator is facilitated and costs can be reduced. Moreover, since the sealing material is excavated by the excavator, it is possible to eliminate the lifting work by human power, reduce the burden on the operator, and shorten the construction period. And since the leakage prevention member is attached to the shutter, when the shutter is moved and opened, the filling material such as muddy water or air filled in the pressure chamber formed between the excavator is removed from between the shutter and the building wall. Leakage can be prevented.
[0013]
Further, in the second aspect of the present invention, by forming the earth retaining portion that can be excavated by the excavator by facing the shutter covering the start opening, it is easy to form the pressure chamber when starting the excavator. Become. That is, a quick setting agent is injected into a gap formed by opening the shutter while gradually opening the shutter without forming a pressure chamber, and the earth retaining portion is subjected to earth pressure. And since an excavator can be started without forming the pressure chamber which opposes an external pressure, the start operation | work of an excavator becomes easy.
And in 3rd of this invention, after excavating the sealing material which has blocked the arrival port formed in the construction wall provided in the arrival mine to a predetermined position with an excavator, the shutter which covers the arrival port is moved. The sealing member remaining at the tip of the excavator with the excavator stopped and removed is removed from the inside of the arrival shaft using a breaker or the like. Therefore, at the arrival port of the rectangular shaft, the shutter prevents the ground from collapsing without improving the ground, so it is possible to reliably prevent accidents where the ground around the reaching shaft collapses and enters the reaching shaft. Thus, the same effect as in the case of the excavator start pit can be obtained. This third invention is particularly suitable for construction of a tunnel in which the excavator body (shield body) is buried in the tunnel at the arrival port. Also, in the case of a circular shaft, the ground improvement range can be greatly reduced.
[0014]
Further, in the fourth aspect of the present invention, a temporary ground is formed in the reaching pit, and after the shutter is moved and opened, the excavator is advanced into the temporary ground. Then, the excavator is stopped and the temporary ground is removed using a breaker or the like, and the excavator is disassembled in the reaching mine and carried to the ground. The fourth aspect of the present invention is particularly effective for tunnel construction such as a large depth where the earth pressure and water pressure around the access shaft are large.
Further, in the fifth aspect of the present invention, a temporary ground mountain is formed by directly facing an arrival port provided in a construction wall in the arrival tunnel, and an excavator is dug into the temporary ground mountain. Thereafter, the temporary ground is removed while the excavator is stopped. The fifth aspect of the invention is suitable for deep tunnel construction and tunnel construction for collecting excavators. In addition, since no shutter is provided, the cost can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A preferred embodiment of a tunnel construction method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an explanatory view of the tunnel construction method according to the first embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a start pit.
In FIG. 1, the
[0016]
The sealing
[0017]
When the
[0018]
Next, as shown in FIG. 3 (3), the
[0019]
As a result, it is not necessary to improve the ground in front of the start opening, the work period can be shortened, and the cost can be reduced. Further, even if there is a building on the ground or a place where ground improvement work cannot be performed due to road conditions or the like, the
[0020]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the tunnel construction method. In this embodiment, two circular start pits 46 and 48 are excavated close to each other. These start pits 46 and 48 are for assembling and arranging the
[0021]
As shown in FIG. 3, the
[0022]
When the
[0023]
Next, as shown in FIG. 2, a
[0024]
As described above, in the second embodiment, since the earth retaining portion by the foamed
[0025]
In the above embodiment, the mud pressure pressurized
[0026]
FIG. 5 is an explanatory diagram of the third embodiment, and is a cross-sectional view of a reaching mine part.
In FIG. 5 (1), a
[0027]
In the
Thus, in this embodiment, the
[0028]
FIG. 6 is an explanatory diagram of the fourth embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 6 (1), a
In this embodiment, since the
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the starting port of the construction wall provided in the starting pit is closed with a sealing material that can be excavated by an excavator, and the shutter is arranged to cover the starting port, The sealing material is destroyed by the pressure outside the building wall, preventing sediment from flowing into the building wall from the outside, and when starting the excavator, between the shutter and the excavator, the outside of the building wall Since the shutter is moved and opened after forming the pressure chamber against the pressure, even if the shutter is opened, it is possible to prevent the sealing material from being broken by the pressure outside the construction wall and the earth and sand from flowing in. Therefore, it is not necessary to improve the ground in front of the start gate, shortening the construction period and reducing costs, and constructing a start pit even in places where ground improvement work is difficult due to the presence of buildings, etc. The machine can be started and the excavator can be started from the optimum position on the tunnel planning line. In addition, by using a sealing material and a shutter together, not only can a tunnel with a large cross-section and a large depth be easily constructed, but also a relatively weak strength can be used as the sealing material, and the thickness can be reduced. Excavation by an excavator is facilitated and costs can be reduced. Moreover, since the sealing material is excavated by the excavator, it is possible to eliminate the lifting work by human power, reduce the burden on the operator, and shorten the construction period. When the shutter is moved and opened by attaching the leakage prevention member to the shutter, the filling material such as muddy water or air filled in the pressure chamber formed between the excavator is placed between the shutter and the building wall. It can be prevented from leaking out.
[0030]
In the second aspect of the present invention, the earth retaining portion that can be excavated by the excavator is formed by facing the shutter that covers the start opening, so that the presence of the earth retaining portion does not occur even if the pressure chamber is not formed. There is no possibility that the sealing material blocking the entrance is destroyed by external pressure. And since an excavator can be started without forming the pressure chamber which opposes an external pressure, the start operation | work of an excavator becomes easy.
In the third aspect of the present invention, the arrival port formed in the construction wall provided in the arrival mine is sealed with a sealing material that can be excavated by an excavator, and the shutter is disposed to cover the arrival port. The ground improvement of the arrival port portion is unnecessary and the cost can be reduced, and it is possible to reliably prevent an accident that the ground around the arrival mine collapses and enters the arrival mine.
[0031]
Furthermore, in the fourth aspect of the present invention, since the temporary ground is formed in the reaching pit and the excavator is advanced into the temporary ground after the shutter is moved and opened, the earth pressure and the water pressure around the reaching pit are increased. It is possible to safely perform tunnel construction at large depths. In addition, in the fifth aspect of the present invention, a temporary ground mountain is formed by directly facing the arrival port provided in the building wall without providing a shutter, and the excavator is advanced in this temporary ground mountain. Cost can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a start pit for explaining a tunnel construction method according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a start pit explaining a tunnel construction method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a front view of a shutter according to a second embodiment.
4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a third embodiment, and is a cross-sectional view of a reaching mine part.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a fourth embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional tunnel construction method.
[Explanation of symbols]
10 Start pit
12 Construction wall
16 Start
20 shield excavator
32 Sealing material
34 Shutter
40 Packing
44 Pressure chamber (muddy water pressurizing part)
46, 48 Starting shaft
50, 56 construction wall
68 Earth retaining part (foaming mortar)
80 pit
84 Arrival
86 Shutter
90 Temporary Mountain
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- 1997-01-24 JP JP02619297A patent/JP3803753B2/en not_active Expired - Lifetime
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