JP4062162B2 - 推進管の発進・到達部の凍結工法および凍結工用セグメント - Google Patents
推進管の発進・到達部の凍結工法および凍結工用セグメント Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法および本工法で用いられる凍結工用セグメントに関し、例えばパイプルーフ工法によって大断面トンネルを構築するに際し、並行に掘進されたシールド孔間に山止め工として設置される推進管の発進部または到達部において実施されるものである。
【0002】
【従来の技術】
非開削工法による地下構造物の構築工法として、例えば図6に図示するように、シールドを地中に押し進めて円形または矩形断面のシールド孔20,21を並行に掘進した後、このシールド孔20と21間に中間部の山止め工として複数の推進管(鋼管)22をに架け渡し、その内側23を掘削して中間部を拡幅する、いわゆるパイプルーフ工法が知られている(例えば特許文献1,2,3参照)。
【0003】
本工法において、推進管22は先端側に掘削機を備え、一方のシールド孔20側から他方のシールド孔21側に推進させてシールド孔20と21間に設置し、推進管22の両端は発進側および到達側の両方においてシールド孔20と21にそれぞれ貫通させている。
【0004】
この場合、シールド孔20および21のセグメントを掘削機によって直接切削することはできないことから、セグメントの一部を撤去してシールド孔20と21の側部に孔を設け、そこに推進管22の端部をそれぞれ貫通させている。
【0005】
【特許文献1】
特公平6−102955号公報
【特許文献2】
特公平7−76507号公報
【特許文献3】
特開平7−81486号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このため、推進管の発進部と到達部の施工に際しては、セグメントを一部撤去しても周囲の土砂や地下水がシールド孔内に流入するのを防止し、安定した状態で施工できるように、周囲の地山を予め地盤改良する必要があった。
【0007】
従来、この種の地盤改良には高圧噴射攪拌工法や凍結工法などが用いられているが、特に高圧噴射攪拌工法は地上から行う必要があるため、工事が大規模になりやすい等の問題があった。
【0008】
また、凍結工法はシールド孔の内側からも施工は可能であるが、特に粘性土地盤の場合、凍上・解凍沈下および凍結による膨張圧がシールド孔のセグメントに悪影響を及ぼすおそれがあった。また、いずれの方法も工期の長期化、工事費の高騰が免れない等の課題があった。
【0009】
本願発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、特に大規模な地盤改良を必要とせず、推進管の発進部および到達部の地盤改良を簡易に行うことができる推進管の発進・到達部の凍結工法および凍結工用セグメントを提供することを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填し、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とするものである。
【0011】
本願発明は、推進管の発進部または到達部の地山に対して、簡易な凍結工によって地盤改良を行うことにより、セグメントを推進管が貫通する際の、推進管の周囲からセグメントの内側に土砂や地下水が流入するのを確実に阻止できるようにしたものである。
【0012】
この場合の冷却管(または凍結管)としては、銅管などの熱伝導率の高い金属製の管から形成されているのがよく、また必要に応じてコイル部分を長くすることで凍結能力を高めることができる。
【0013】
また固化材は、地山に形成された中空部に直接充填するのではなく、袋に入れて充填することにより、固化材の漏れによる無駄なくし、適切な量の固化材を確実に充填することができる。
【0014】
また、この場合の固化材としては、推進管が貫通する際に切削し易いように低強度のモルタルまたはスチールファイバー等を混入した繊維補強モルタルや繊維補強コンクリートがよい。また、袋には麻袋などを用いることができ、特にエア抜き孔を設けておくのが望ましい。
【0015】
また、推進管の発進部および到達部以外の地山の覆工材には、鋼殻セグメント、RCセグメント、あるいはPCセグメント等を用いることができ、また、推進管には角形鋼管や円形鋼管、あるいは楕円形や多角形などの鋼管を用いることができるが、角形鋼管の方が同じ径の円形鋼管より剛性が高く、内空も利用ができるため望ましい。
【0016】
請求項2記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部又は到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填することにより前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部(余掘り部)に突出させ、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とするものである。
【0017】
本願発明は、特に袋に固化材を充填することにより、前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部(余掘り部)に突出させた状態で、冷却管にブラインを循環させて地盤改良をおこなうようにしたものである。
【0018】
この場合においても、固化材は地山に形成された中空部に直接充填するのではなく、袋に入れて充填することにより固化材の漏れをなくし、適切な量の固化材を確実に充填することができる。
【0019】
また、地山の中空部はシールド孔を掘進する際、シールドのコピーカッター(オーバーカッター)によって必要な深さに余掘りすることにより形成することができる。
【0020】
請求項3記載の推進管の発進・到達部の凍結工法は、請求項1または2記載の推進管の発進・到達部の凍結工法において、固化材として繊維補強モルタルを充填することを特徴とするものである。なお、固化材として低強度のモルタルやコンクリートを用いることもできる。
【0021】
本願発明は、セグメントを推進管が貫通する際、推進管の先端に設置された切削機によって切削し易いように袋の中には固化材として繊維補強モルタルを充填するものである。この場合の補強繊維材としては、例えばスチールファイバー等を用いることができる。
【0022】
また、冷却管として切削可能な材質からなる冷却管が用いられていれば、冷却管はあえて推進管が貫通可能なコイル状に形成されていなくてもよい。
【0023】
請求項4記載の凍結工用セグメントは、推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋の中に設置されてなることを特徴とするものである。
【0024】
本願発明は、セグメントに内蔵された冷却管にブラインを循環させることにより、その周囲の固化材およびセグメント周囲の地山を一定範囲にわたって凍結するようにしたものであり、特に地山に中空部を形成するための余掘りを省略することができる。なお固化材は、原則としてセグメントを地山に設置した後に充填するが、予め充填しておいてもよい。
【0025】
請求項5記載の凍結工用セグメントは、請求項4記載の凍結工用セグメントにおいて、袋に固化材を充填してなることを特徴とするものである。
【0026】
請求項6記載の凍結工用セグメントは、推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記袋は固化材を充填することにより膨張して前記地山に形成された空洞部に突出するように内蔵され、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋とともに前記中空部に突出するように内蔵されてなることを特徴とするものである。
【0027】
本願発明は、セグメントの中に袋とこの袋に入れた冷却管を、地山に形成された中空部に突出できるように予め内蔵しておくことで、地山にセグメントを設置した後、袋と冷却管を中空部に簡単に設置できるようにしたものである。
【0028】
請求項7記載の凍結工用セグメントは、請求項6記載の凍結工用セグメントにおいて、袋および冷却管を中空部に突出させる弾性部材が取り付けられていることを特徴とするものである。
【0029】
冷却管は、袋が膨張すると同時に地山の中空部に突出するように内蔵されているが、本願発明のように、袋および冷却管を中空部に突出させるための弾性部材が取り付けられていることで、袋と冷却管を中空部に確実に突出させることができる。この場合の弾性部材としてはコイルバネやゴムを用いることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
図1と図2は、パイプルーフ工法における推進管の発進部と到達部を示し、図において、シールド孔1の地山は複数のセグメントによって覆工され、特に推進管2の発進部と到達部は、例えば図4に図示するような凍結工用セグメント3によってそれぞれ覆工されている。
【0031】
凍結工用セグメント3は、シールド孔1の円周方向に沿って平行に設置された複数の主桁3a,3aとこの主桁3a,3a間にシールド孔1の軸方向に沿って平行に設置された複数の縦リブ3b,3bとこれら主桁3aおよび縦リブ3bとからなる枠体の地山側に取り付けられたスキンプレート3cとを有し、スキンプレート3cには推進管2の端部が貫通する開口部3dが形成されている。
【0032】
また、図1(a),(b)に図示するように、凍結工用セグメント3が設置された地山8には、所定深さの中空部(余掘り部)4が開口部3dに連通して形成され、この中空部4の中に袋5が固化材6を充填することにより膨張させて設置され、さらにこの袋5の中に冷却管7が固化材6に埋設された状態で設置されている。
【0033】
冷却管7は、推進管2の周囲に推進管2の径よりやや大きい径をしたコイル状に設置され、その両端部7aと7bはともに凍結工用セグメント3の開口部3dを貫通し、凍結工用セグメント3の内側に引き出されている。こうして固化材6によって推進管2の周囲が埋められ、かつ固化材6内に冷却管7が埋設されている。
【0034】
なお、袋5は麻袋などから形成され、また冷却管7は銅管などの熱伝導率の高い金属製の管から形成され、さら固化材6には固化後に掘削機による切削が可能なスチールファイバーモルタル等が用いられている。
【0035】
そして、このような構成において、冷却管7にその両端部7aと7bからブラインを循環させることによって中空部4内に充填された固化材6およびその周囲の地山8を一定範囲に渡って凍結させることができ、これにより凍結工用セグメント3に推進管2を貫通させても、推進管2の周囲から地下水や土砂がシールド孔1内に流入することはない。
【0036】
なお、袋5と冷却管7は、例えば図2(a),(b)および図4に図示するように、凍結工用セグメント3内に予め内蔵されている。
【0037】
この場合、スキンプレート3cに形成された開口部3dの周囲に主桁3a,3aと縦リブ3b,3bとからなる矩形状の枠が形成され、その内側に底板3fを取り付けることにより袋5と冷却管7を内蔵するための収納部が形成され、この収納部内に袋5とこの袋5に入れて冷却管7がそれぞれ内蔵され、冷却管7の両端部7aと7bのみが底板3fを貫通してセグメント3の内側に引き出されている。また、開口部3dに上蓋3hが取り付けられている。
【0038】
なお、底板3fと上蓋3hは推進管2の先端部に設置された掘削機による切削が容易なようにFRP等から形成されている。
【0039】
このような構成において、袋5と冷却管7を地山に形成された中空部4内に突出させるには、凍結工用セグメント3の内側から袋5に固化材6を充填すると、袋5は膨張して上蓋3hを中空部4側に押し出し、開口部3dから中空部4内に突出する。同時に袋5内の冷却管7が袋5内に入れられたまま開口部3dから中空部4内に突出する。
【0040】
次に、本願発明の推進管の発進・到達部の凍結工法を推進管の発進部に対して行う場合について説明する。
▲1▼ 最初に、シールド孔1を掘進する。その際、推進管2の発進部となる部分の地山8を余掘りして所定深さの中空部4を形成する。なお、この場合の中空部4はシールド(図省略)の面板に設置されたコピーカッター(オーバーカッター)を用いて行う。
▲2▼ 次に、中空部4が形成された部分の地山に凍結工用セグメント3を組み込む。そして、シールド孔1の内側から袋5の中に固化材6を充填することにより、袋5は膨張させて冷却管7とともに中空部4内に突出させる。
▲3▼ 次に、袋5内の固化材6が十分に固化したら冷却管7にブラインを循環させることにより、固化材6および周囲の地山8を凍結することができる。
▲4▼ そして、地山8が十分に凍結したら、凍結工用セグメント3の内側から地山側に推進管2の端部を底板3f、固化材6および上蓋3hの順に貫通させて推進管2の推進を開始する。
【0041】
図5は本願発明の凍結用セグメントの他の例を示し、特にスキンプレート3cの内側に形成された収納部に、推進管2が貫通可能なコイル状に形成された冷却管7が袋に充填された固化材6内に埋設された状態で内蔵され、冷却管7の両端部7aと7bのみが凍結用セグメント3の内側に引き出されている。
【0042】
そして、凍結工用セグメント3を推進管2の発進部または到達部に設置した後、スキンプレート3cの内側に内蔵されたままの冷却管7にブラインを循環させるだけで地山8を凍結させることができる。このセグメントによれば地山8に中空部を形成するための余掘りを省略することができる等の効果がある。
【0043】
なお、冷却管7は袋に入れず、スキンプレート3cの内側に形成された収納部に直接設置され、固化材は収納部に直接充填されていてもよい。また、切削可能な材質からなる冷却管が冷却管7として用いられていれば、冷却管7はあえて推進管2が貫通可能なコイル状に形成されていなくてもよい。
【0044】
【発明の効果】
本願発明は以上説明した通りであり、袋に入れてセグメントに予め内蔵した冷却管を地山に形成された中空部に突出させた後、冷却管にブラインを循環させるだけで、推進管の発進部または到達部の地山に対して凍結工による地盤改良をきわめて簡単に行うことができ、これにより地山に設置されたセグメントに推進管を貫通させる際に、推進管の周囲からセグメントの内側に土砂や地下水が流入するのを確実に阻止することができる。
【0045】
また、固化材は袋に入れて中空部に充填するので、固化材の無駄を無くし、必要な量の固化材を中空部に確実に充填することができるため、きわめて経済的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a),(b)は推進管の発進・到達部の断面図である。
【図2】(a),(b)は推進管の発進・到達部の断面図である。
【図3】パイプルーフ工法を示す断面図である。
【図4】凍結工用セグメントの一部破断斜視図である。
【図5】凍結工用セグメントの他の例を示し、(a)はその一部破断斜視図、(b)はその断面図である。
【図6】パイプルーフ工法を示す断面図である。
【符号の説明】
1 シールド孔
2 推進管
3 凍結用セグメント
4 中空部(余掘り部)
5 袋
6 固化材
7 冷却管(凍結管)
8 地山
Claims (7)
- セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填し、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とする推進管の発進・到達部の凍結工法。
- セグメントを推進管が貫通する推進管の発進・到達部の凍結工法において、前記推進管の発進部または到達部の地山に、前記推進管が貫通可能なコイル状に形成された冷却管を袋に入れて内蔵したセグメントを設置し、次に前記袋に固化材を充填することにより前記袋を膨張させて前記冷却管とともに前記地山に形成した中空部に突出させ、かつ前記冷却管にブラインを循環させることを特徴とする推進管の発進・到達部の凍結工法。
- 固化材として繊維補強モルタルを充填することを特徴とする請求項1または2記載の推進管の発進・到達部の凍結工法。
- 推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋の中に設置されてなることを特徴とする凍結工用セグメント。
- 袋に固化材を充填してなることを特徴とする請求項4記載の凍結工用セグメント。
- 推進管の発進部または到達部の地山に設置される凍結工用セグメントにおいて、固化材を充填する袋とブラインを循環させる冷却管を内蔵し、前記袋は固化材を充填することにより膨張して前記地山に形成された空洞部に突出するように内蔵され、前記冷却管は前記推進管が貫通可能なコイル状に形成され、かつ前記袋とともに前記中空部に突出するように内蔵されてなることを特徴とする凍結工用セグメント。
- 袋および冷却管を中空部に突出させる弾性部材が取り付けられていることを特徴とする請求項6記載の凍結工用セグメント。
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