JP6291353B2 - シールド掘削用土留め壁 - Google Patents
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Description
一般的なシールド工法においては、まず、開切工法によって、縦穴たる立坑(発進立坑)を形成し、この発進立坑内にシールド掘削機を運び込んで地下に到達させる。次に、発進立坑の掘削側面をシールド掘削機で掘削し、シールド掘削機を横方向に発進させて目的地点である終点までトンネルを掘削する。このようなシールド工法においては、通常、トンネルの終点または終点までの中間地点に、発進立坑と同様の縦穴(到達立坑)が形成されており、その到達立坑にシールド掘削機を到達させることによってトンネルが掘削される。
このため、シールド工法を用いたトンネル工事では、立坑における、安全性の向上および作業効率の向上が望まれている。
一局面に従うシールド掘削用土留め壁は、金属製芯材と、セメント系硬化体とを含むシールド掘削用土留め壁であり、壁構造の一部に易切削領域を含む。易切削領域は、複数の第1の樹脂製連結芯材と、複数の第2の樹脂製連結芯材と、複数の樹脂製補強芯材とを含む。第1の樹脂製連結芯材は、壁面に沿う方向に配設される。複数の第2の樹脂製連結芯材は、複数の第1の樹脂製連結芯材に立体交差するように重ねられる。複数の樹脂製補強芯材は、易切削領域の内縁部において、第1の樹脂製連結芯材上に重ねられる。この場合、複数の樹脂製補強芯材は、第1の樹脂製連結芯材および第2の樹脂製連結芯材の少なくともいずれかの延在方向に沿って延在するように重ねられる。
内縁部は、壁構造に対する平面視において、易切削領域のせん断荷重を受ける部分の少なくとも一部に設定される。
このように、大深度化、大断面化に伴うせん断荷重の増加にも対応可能であり、かつ内縁部における外側引張りモーメントと中央部における内側引張りモーメントとの両方に効果的に対応した補強態様でありながら、材料効率の良いシールド掘削用土留め壁となる。
樹脂製補強芯材と、樹脂製補強芯材の延在方向に沿って延在する第1の樹脂製連結芯材および第2の樹脂製連結芯材の少なくともいずれかとは、材質が同じであることが好ましい。すなわち、樹脂製補強芯材が第1の樹脂製連結芯材の延在方向に沿って延在する場合、互いに重なる樹脂製補強芯材と第1の樹脂製連結芯材との材質が同じであることが好ましく、樹脂製補強芯材が第2の樹脂製連結芯材の延在方向に沿って延在する場合、互いに(第1の樹脂製連結芯材を介して)重なる樹脂製補強芯材と第2の樹脂製連結芯材との材質が同じであることが好ましい。
樹脂製補強芯材と、樹脂製補強芯材の延在方向に沿って延在する第1の樹脂製連結芯材および第2の樹脂製連結芯材の少なくともいずれかとは、断面形状が同じであることが好ましい。すなわち、樹脂製補強芯材が第1の樹脂製連結芯材の延在方向に沿って延在する場合、互いに重なる樹脂製補強芯材と第1の樹脂製連結芯材との断面形状が同じであることが好ましく、樹脂製補強芯材が第2の樹脂製連結芯材の延在方向に沿って延在する場合、互いに(第1の樹脂製連結芯材を介して)重なる樹脂製補強芯材と第2の樹脂製連結芯材との断面形状が同じであることが好ましい。
易切削領域の中央部において、第1の樹脂製連結芯材または第2の樹脂製連結芯材の幅は、中央部より外側に配置された第1の樹脂製連結芯材の幅よりも大きくてよい。
易切削領域の中央部において、第1の樹脂製連結芯材または第2の樹脂製連結芯材の厚みは、中央部より外側に配置された第1の樹脂製連結芯材の厚みよりも大きくてよい。
第1の樹脂製連結芯材、第2の樹脂製連結芯材および樹脂製補強芯材の少なくともいずれかの材質は強化繊維を含む発泡樹脂であり、強化繊維は延在方向にそって延在するように配向されていることが好ましい。
図1は、本実施形態に係るシールド掘削用土留め壁の模式的一部切り欠き斜視図である。説明の便宜上、図1に示すように、x軸、y軸およびz軸で構成される三次元直交座標系が定義される。
以下、それぞれの図面について、この三次元直交座標系を基準として説明を行う。なお、図1におけるx軸、y軸およびz軸の矢印は、各軸の正方向を指しており、その向きは他の図においても同じである。x軸方向は、地表水平線の方向を示し、y軸方向は、鉛直方向を示す。z軸方向は、地中におけるシールド掘削方向を示し、さらに、z軸負方向側は土砂側を示し、z軸正方向側は立坑内側を示す。
本実施形態のシールド掘削用の土留め壁100は、図1に示すように、地面から地中(y軸負方向)に向けて掘削された縦穴たる立坑800の側面の少なくとも一面をなす。より具体的には、土留め壁100は、トンネル900を掘削するために切削される仮壁であり、z軸負方向(発進の場合)またはz軸正方向(到達の場合)に進行するシールド掘削機によって直接切削される。土留め壁100は、主構造壁部200と、易切削領域300とを含む。
易切削領域300は、樹脂製芯材310と、セメント系硬化体250とを含む。より具体的には、易切削領域300は、FFU筋コンクリートである。易切削領域300は、主構造壁部200における金属製芯材210の骨組みの開口部に組み込まれるように配設される。図1に示すように、金属製芯材210の骨組みの開口部は円形状であるため、易切削領域300も同様の円形状である。さらに、主構造壁部200を構成する金属製芯材210と、易切削領域300を構成する樹脂製芯材310とは、当該開口部近傍において互いに連結される。
図2は、図1の土留め壁100における樹脂製芯材310の骨組みを示す模式的斜視図であり、図3は、図2の骨組の模式的分解図である。図4は、図1の土留め壁100における樹脂製芯材310の骨組みを含む模式的平面図である。図5は、図2および図4のA−A線を含むx−z平面で切断した場合の断面図であり、図6は、図2および図4のB−B線を含むy−z平面で切断した場合の断面図であり、図7は、図2および図4のC−C線を含むy−z平面で切断した場合の断面図である。
図4に示すように、樹脂製芯材310の円形骨組みの大きさは、易切削領域300の大きさよりも大となるように形成される。このため、連結芯材311の骨組みを構成する芯材(連結芯材3111,3113、図3参照)それぞれは、y軸方向に平行に、易切削領域300の一端から他端に亘って延在するとともに、長手方向の長さ(一例としてL1)が、延在している易切削領域300の一端から他端の長さ(一例としてD1)より長い。さらに、連結芯材311それぞれの長手方向の両端部は、易切削領域300の周縁の外側近傍で、金属製芯材210と連結される。
本実施形態の土留め壁100は、大断面のトンネル900(図1参照)を掘削するための大面積の易切削領域300を有しているため、このような補強態様が特に有用である。
図3に示すように、連結芯材311の骨組みの一方の面側に、連結芯材312の骨組みが配設される。図4に示すように、連結芯材312の骨組みの大きさは、連結芯材311の骨組みの大きさと同様である。図3および図4に示すように、連結芯材312の骨組みを構成する連結芯材3121,3122,3123,3124はそれぞれ、x軸方向に、易切削領域300の一端から他端に亘って延在するとともに、長手方向の長さ(一例としてL2)が、延在している易切削領域300の一端から他端の長さ(一例としてD2)より長い。さらに、連結芯材312それぞれの長手方向の両端部は、易切削領域300の周縁の外側近傍で、金属製芯材210と連結される。
これは、本実施形態の土留め壁100が、大深度のトンネル900(図1参照)を掘削するための易切削領域300を有している場合に特に有用である。
本実施形態の土留め壁100は、大断面のトンネル900(図1参照)を掘削するための大面積の易切削領域300を有しているため、このような補強態様が特に有用である。
図3に示すように、連結芯材311の骨組みの他方の面側(すなわち、連結芯材312の骨組みが配設された側とは反対側)に、補強芯材315が配設される。図3および図4に示すように、補強芯材315の骨組みを構成する補強芯材3151,3152,3153はそれぞれ、易切削領域300の内縁部Eにおいて、x軸方向に延在するよう配設される。
樹脂製芯材310の材質は、切削可能な樹脂であればよい。このような樹脂は、繊維を含まない樹脂であってもよいが、強度の観点からは、繊維強化樹脂であることが好ましい。
また、繊維強化樹脂における繊維は、芯材の長手方向に沿って配向されている長繊維、当該方向に対して傾斜して配向されている長繊維、2方向以上の方向に交差して配向された長繊維および、ランダム方向に配向されている短繊維のいずれであってもよい。
セメント系硬化体は、ポルライトセメント、混合セメント(例えば高炉セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント)、エコセメント、水和セメント、および未水和セメントからなる群から選ばれるセメントを含む硬化体である。セメント以外に、砂などの細骨材;ならびに砂利、砕石、石灰石などの粗骨材からなる群から選ばれる混和材が含まれていてもよい。より具体的には、モルタルおよびコンクリートが挙げられる。
本発明のシールド掘削用土留め壁における補強芯材は、上記実施形態のように、連結芯材312の延在方向に沿って配設されるものに限定されるものではない。
たとえば、図8に示す樹脂製芯材310aのように、内縁部Eに、連結芯材311の延在方向に沿って配設された補強芯材3155が追加された補強芯材315aが用いられてもよい。
上記の第2実施形態において、補強芯材315aは、補強芯材3155が第1実施形態と同様の補強芯材3151等に追加されたものとして説明したが、他の例においては、補強芯材が第1実施形態と同様の補強芯材3151等を含まず、補強芯材3155のみを含むものであってもよい。
図9は、本発明のシールド掘削用土留め壁の他の例における樹脂製芯材310bの骨組の模式的分解図を示す。図9に示すように、x軸方向に延在する連結芯材312bの配設ピッチが、易切削領域300の深度(y軸負方向)がより大きい領域において、より狭い。同じくx軸方向に延在する補強芯材315bの配設ピッチも、連結芯材312bの配設ピッチに従って同様である。
210 金属製芯材
250 セメント系硬化体
300,300c 易切削領域
311 連結芯材(第1の樹脂製連結芯材)
312,312b 連結芯材(第2の樹脂製連結芯材)
315,315a,315b 補強芯材(樹脂製補強芯材)
E 内縁部
M1,M2 中央部
Claims (3)
- 金属製芯材と、セメント系硬化体とを含む壁構造を有するシールド掘削用土留め壁であって、
前記壁構造の一部に易切削領域を含み、
前記易切削領域が、壁面に沿う方向に配設された複数の第1の樹脂製連結芯材と、前記複数の第1の樹脂製連結芯材に立体交差するように重ねられた複数の第2の樹脂製連結芯材とを含み、且つ、前記易切削領域の中央部を除く一部領域である内縁部において、前記第1の樹脂製連結芯材上に、前記第1の樹脂製連結芯材および前記第2の樹脂製連結芯材の少なくともいずれかの延在方向に沿って延在するように重ねられた複数の樹脂製補強芯材を含む、シールド掘削用土留め壁。 - 前記易切削領域の中央部において、前記第1の樹脂製連結芯材または前記第2の樹脂製連結芯材の幅が、前記中央部より外側に配置された前記第1の樹脂製連結芯材の幅よりも大きい、請求項1に記載のシールド掘削用土留め壁。
- 前記易切削領域の中央部において、前記第1の樹脂製連結芯材または前記第2の樹脂製連結芯材の厚みが、前記中央部より外側に配置された前記第1の樹脂製連結芯材の厚みよりも大きい、請求項1または2に記載のシールド掘削用土留め壁。
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