JP6638907B2 - 褄壁の止水構造および止水方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞の端部などに設置される褄壁の止水構造および止水方法に関するものである。

従来、未固結地盤の都市圏における道路トンネルの施工に際しては、地表および地中の既存構造物に対する悪影響を回避するべく地山に対する高度の支保性能が要求され、また施工中および完成後の止水性能と地下水保全性能が高度に要求されることから、一般にシールド工法が採用されている。

道路トンネルをシールド工法により施工する場合、本線トンネルの他にランプトンネルを設け、それら双方のトンネルを要所にて接合して分岐合流部を施工する必要があるが、そのような分岐合流部の施工は必ずしも容易ではない。すなわち、本線トンネルおよびランプトンネルはそれぞれ在来のシールド工法により地山を安定に支保し、また止水性を確保しつつ支障なく施工できるが、分岐合流部では断面を漸次変化させつつ双方のシールドトンネルどうしを接合する必要があることから、分岐合流部の施工に際しては在来のシールド工法をそのまま適用できるものではなく、何らかの補助工法の採用が不可欠である。

そのため、大規模な道路トンネルにおける分岐合流部の施工に好適な工法として、例えば特許文献１〜４に示されるトンネル工法が提案されている。例えば特許文献１は、本線シールドトンネルとランプシールドトンネルとをいずれも在来のシールド工法により施工するとともに、それらの分岐合流部の外側に複数のルーフシールドトンネルを所定間隔で先行施工してシールドルーフ先受工を構築し、シールドルーフ先受工と凍結ゾーン（改良ゾーン）を施工したうえでルーフシールドトンネルどうしを連結する形態で分岐合流部の本設覆工壁を施工していき、その内側全体を掘削することで分岐合流部となる地中空洞を完成させるものである。最終的には、分岐合流部の両端部に対して褄壁となる覆工壁を本設覆工壁の内側にそれぞれ設け、前方側の褄壁には本線シールドトンネルとランプシールドトンネルとを接合して、後方側の褄壁には本線シールドトンネルを接合し、分岐合流部の覆工全体を完成する。

特開２００８−１５６９０７号公報 特開２００６−７０５３０号公報 特開２００７−２１７９１１号公報 特開２０１４−４３７３８号公報

ところで、既設の本線シールドトンネル等のセグメントに接続する態様で分岐合流部の端部の褄壁を構築した後、分岐合流部内の上記セグメントを撤去する場合には、褄壁とセグメントとの接続部の止水性を確保する必要がある。そのための方法として、セグメントの外側周囲に止水シールを設置した後、止水シールを挟んでセグメントの外側周囲に褄壁を構築する方法が考えられる。しかし、この方法ではセグメント継手部の止水性を確保することは困難である。

また、その他の方法として、可撓性のセグメント等を配置することにより止水性を確保する方法もあるが、可撓性のセグメントは非常に高価であるとともに、本線シールドトンネルのセグメント施工時に配置する必要があり、後施工で配置するためには本線シールドトンネルのセグメントを撤去して組み替える必要があるため、これを適用することは難しい。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、セグメント継手部の止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水構造および止水方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る褄壁の止水構造は、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水構造であって、褄壁のセグメントに向く側の端面に設けられた褄壁プレートと、セグメントの端面に設けられたセグメントプレートと、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに接合された押さえプレートとを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る褄壁の止水方法は、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水方法であって、褄壁の施工時に、褄壁のセグメントに向く側の端面に褄壁プレートを設置しておき、褄壁の施工後、地中空洞の内部に位置するシールドトンネルのセグメントを撤去してセグメントの端面のセグメントプレートを露出状態にした後、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに押さえプレートを接合することを特徴とする。

本発明に係る褄壁の止水構造によれば、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水構造であって、褄壁のセグメントに向く側の端面に設けられた褄壁プレートと、セグメントの端面に設けられたセグメントプレートと、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに接合された押さえプレートとを備えるので、褄壁の端面からセグメントの端面に跨る止水ラインを形成でき、セグメント継手部の止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレートは褄壁の施工時に配置すればよく、シールドトンネルの施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部の止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水構造を提供することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る褄壁の止水方法によれば、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水方法であって、褄壁の施工時に、褄壁のセグメントに向く側の端面に褄壁プレートを設置しておき、褄壁の施工後、地中空洞の内部に位置するシールドトンネルのセグメントを撤去してセグメントの端面のセグメントプレートを露出状態にした後、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに押さえプレートを接合するので、褄壁の端面からセグメントの端面に跨る止水ラインを形成でき、セグメント継手部の止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレートは褄壁の施工時に配置すればよく、シールドトンネルの施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部の止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水方法を提供することができるという効果を奏する。

図１は、分岐合流部の施工方法の概略説明図である。 図２は、分岐合流部の横断面図である。 図３は、分岐合流部の平断面図である。 図４は、分岐合流部の施工方法の手順を示す図である。 図５は、本発明に係る褄壁の止水構造の実施の形態を示す縦断面図である。 図６は、本発明に係る褄壁の止水方法の実施の形態を示す工程１の図であり、（１）は全体図、（２）は（１）のＡ部分拡大図である。 図７は、本発明に係る褄壁の止水方法の実施の形態を示す工程２の図であり、（１）は全体図、（２）は（１）のＡ部分拡大図である。 図８は、本発明に係る褄壁の止水方法の実施の形態を示す工程３の図であり、（１）は全体図、（２）は（１）のＡ部分拡大図である。

以下に、本発明に係る褄壁の止水構造および止水方法の実施の形態について、道路トンネルの分岐合流部の前方側の端部の褄壁に適用する場合を例に取り、図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

（分岐合流部の施工方法）
まず、本発明に係る褄壁の止水構造および止水方法が適用される分岐合流部（地中空洞）の施工方法について説明する。

図１〜図３に示すように、この分岐合流部の施工方法は、本線シールドトンネル１０およびランプシールドトンネル１２を包含する分岐合流部１４の掘削予定位置の外側に、小口径の外殻シールド機１６を使って予め複数の外殻シールドトンネル１８を配列した状態で施工することにより、それら外殻シールドトンネル１８によって分岐合流部１４の掘削予定位置を取り囲む外殻体２０を構築し、この外殻体２０の内側の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。

より具体的には、まず、図４（１）に示すように、本線シールドトンネル１０を在来のシールド工法により地山を安定に支保し、止水性を確保しつつ施工する。同様に、本線シールドトンネル１０の隣に図示しないランプシールドトンネル１２を在来のシールド工法により施工する。続いて、施工予定の分岐合流部１４の軸方向（本線シールドトンネル１０が延在するトンネル軸方向と平行な方向）の後端部（始端部）となる本線シールドトンネル１０の外周に大径の地中発進基地Ｂを構築する。地中発進基地Ｂは、分岐合流部１４の外殻体２０をなす外殻シールドトンネル１８を掘進する小口径の外殻シールド機１６を発進するための基地である。なお、本実施の形態では本線シールドトンネル１０の直径が例えば１６ｍ程度、ランプシールドトンネル１２の直径が例えば１１ｍ程度、分岐合流部１４の直径が３２ｍ程度であることを想定している。

次に、図４（２）に示すように、地中発進基地Ｂから外殻シールド機１６を発進させ、施工予定の分岐合流部１４の外側周囲にその軸方向に沿う複数の小径（例えば直径４ｍ程度）の外殻シールドトンネル１８を所定間隔で配列した状態で施工する。

次に、図４（３）に示すように、この外殻シールドトンネル１８間の地山を凍結工法や薬液注入工法などにより改良して施工予定領域を取り囲む改良ゾーンを形成した後に本体覆工壁２２を形成し、さらに、図３に示すように、本体覆工壁２２の両端となる部分にそれぞれ褄壁２３Ａ、２３Ｂを形成することによって外殻体２０を構築する。図４（４）に示すように、この外殻体２０によって囲まれた領域の地山を掘削して分岐合流部１４を施工する。このようにして図４（５）に示すような道路トンネル用の分岐合流部１４が完成する。なお、図３中の符号２５Ａは、褄壁２３Ａを構築する場合に必要となる凍結壁であり、符号２５Ｂは、凍結壁２５Ａおよび本体覆工壁２２によって囲まれる領域に構築した未凍結地盤改良部分である。

（褄壁の止水構造）
次に、上記の褄壁に適用される本発明に係る褄壁の止水構造について説明する。

図５は、図３のＡ部分を拡大したものである。この図に示すように、本発明に係る褄壁の止水構造１００は、分岐合流部１４（地中空洞）の端部に設けられる褄壁２３Ａと、褄壁２３Ａに開けられた開口２６に接続する本線シールドトンネル１０（シールドトンネル）の覆工セグメント１０Ａ（セグメント）との接続部の止水性を確保するための構造である。なお、本実施の形態では、褄壁２３Ａが数ｍ〜十数ｍ程度の壁厚の鉄筋コンクリートで構成される場合を想定している。

この止水構造１００は、褄壁２３Ａの覆工セグメント１０Ａに向く側の端面２８に設けられた褄壁プレート３０と、覆工セグメント１０Ａの端面３２に設けられたセグメントプレート３４と、止水性能を有するシール材３６を挟んで褄壁プレート３０およびセグメントプレート３４にボルト４０で接合された押さえプレート３８とを備える。

褄壁プレート３０、セグメントプレート３４はそれぞれ平坦な鋼板であり、図示しないボルト孔を有している。褄壁プレート３０は、褄壁２３Ａの内部に埋設したアンカー部材４２を介して褄壁２３Ａの端面２８に固定されている。押さえプレート３８は断面視でＬ字状の鋼板であり、図示しないボルト孔を有している。シール材３６は、水を含むと膨張して止水性を発揮する水膨張性の弾性材料であり、褄壁プレート３０側とセグメントプレート３４側とに配置される。なお、褄壁プレート３０、セグメントプレート３４、押さえプレート３８のプレート面にシール材３６用の凹溝を設け、この凹溝にシール材３６を介装配置してもよい。

本実施の形態に係る褄壁の止水構造１００によれば、褄壁プレート３０からセグメントプレート３４に跨る止水ラインを形成でき、覆工セグメント継手部１０Ｂの止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレート３０は褄壁２３Ａの施工時に配置すればよく、本線シールドトンネル１０の施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部１０Ｂの止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水構造を提供することができる。

上記の実施の形態において、道路トンネルの分岐合流部１４の前方側の褄壁２３Ａに適用する場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば分岐合流部１４の後方側の褄壁２３Ｂに適用してもよい。また、褄壁２３Ａと本線シールドトンネル１０の覆工セグメント１０Ａとの接続部の止水性を確保する場合について説明したが、褄壁２３Ａとランプシールドトンネル１２の覆工セグメントとの接続部の止水性を確保する場合に適用してもよい。

（褄壁の止水方法）
次に、上記の褄壁の止水構造１００を実現するための本発明に係る褄壁の止水方法について説明する。

まず、図６の工程１に示すように、褄壁２３Ａの施工時に、褄壁２３Ａの覆工セグメント１０Ａに向く側の端面２８に褄壁プレート３０を設置しておく。褄壁プレート３０は、褄壁２３Ａの内部に埋設されるアンカー部材４２を介して褄壁２３Ａの端面２８に設置する。褄壁プレート３０には図示しないボルト孔を開けておき、このボルト孔に対応する端面２８にボルト挿入用の凹部４０Ａを設けておく。なお、最終的には分岐合流部１４内の覆工セグメント１０Ａは全て撤去されることになる。

続いて、図７の工程２に示すように、褄壁２３Ａの施工後、分岐合流部１４内の覆工セグメント１０Ａを撤去する。これにより、覆工セグメント１０Ａの端面３２のセグメントプレート３４と、褄壁２３Ａの端面２８の褄壁プレート３０とが露出状態になる。

そして最後に、図８の工程３に示すように、褄壁プレート３０およびセグメントプレート３４の所定の位置にシール材３６を貼付して、これにＬ字状断面の押さえプレート３８を押し付けてボルト４０で締結すれば、上記の褄壁の止水構造１００が完成する。

このように、本実施の形態では、褄壁２３Ａの構築時に、分岐合流部１４端部の覆工セグメント１０Ａの内周面に対向する位置に褄壁プレート３０を設置しておき、褄壁２３Ａの構築後に、分岐合流部１４内部の覆工セグメント１０Ａを撤去し、その後、シール材３６を挟み込んで押さえプレート３８を既設の褄壁プレート３０とボルト接合する。これにより、褄壁プレート３０からセグメントプレート３４に跨る止水ラインを形成でき、覆工セグメント継手部１０Ｂの止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレート３０は褄壁２３Ａの施工時に配置すればよく、本線シールドトンネル１０の施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部１０Ｂの止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水方法を提供することができる。

以上説明したように、本発明に係る褄壁の止水構造によれば、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水構造であって、褄壁のセグメントに向く側の端面に設けられた褄壁プレートと、セグメントの端面に設けられたセグメントプレートと、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに接合された押さえプレートとを備えるので、褄壁の端面からセグメントの端面に跨る止水ラインを形成でき、セグメント継手部の止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレートは褄壁の施工時に配置すればよく、シールドトンネルの施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部の止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水構造を提供することができる。

また、本発明に係る褄壁の止水方法によれば、地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水方法であって、褄壁の施工時に、褄壁のセグメントに向く側の端面に褄壁プレートを設置しておき、褄壁の施工後、地中空洞の内部に位置するシールドトンネルのセグメントを撤去してセグメントの端面のセグメントプレートを露出状態にした後、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに押さえプレートを接合するので、褄壁の端面からセグメントの端面に跨る止水ラインを形成でき、セグメント継手部の止水性を確保することが可能となる。また、褄壁プレートは褄壁の施工時に配置すればよく、シールドトンネルの施工時に配置する必要はないため施工性に優れている。したがって、セグメント継手部の止水性も確保できる施工性に優れた褄壁の止水方法を提供することができる。

以上のように、本発明に係る褄壁の止水構造および止水方法は、道路トンネルの分岐合流部などの大断面の地中空洞の端部においてシールドトンネルのセグメントに設置される褄壁の止水性を確保するのに有用であり、特に、セグメント継手部の止水性も確保するのに適している。

１０ 本線シールドトンネル
１０Ａ 覆工セグメント
１０Ｂ 覆工セグメント継手部
１２ ランプシールドトンネル
１４ 分岐合流部（地中空洞）
１６ 外殻シールド機
１８ 外殻シールドトンネル
２０ 外殻体
２２ 本体覆工壁
２３Ａ，２３Ｂ 褄壁
２５Ａ 凍結壁
２６ 開口
２８，３２ 端面
３０ 褄壁プレート
３４ セグメントプレート
３６ シール材
３８ 押さえプレート
４０ ボルト
４２ アンカー部材
１００ 褄壁の止水構造
Ｂ 地中発進基地

Claims (2)

1. 地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水構造であって、
   褄壁のセグメントに向く側の端面に設けられた褄壁プレートと、セグメントの端面に設けられたセグメントプレートと、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに接合された押さえプレートとを備えることを特徴とする褄壁の止水構造。
2. 地中空洞の端部に設けられる褄壁と、褄壁に開けられた開口に接続するシールドトンネルのセグメントとの接続部の止水性を確保するための褄壁の止水方法であって、
   褄壁の施工時に、褄壁のセグメントに向く側の端面に褄壁プレートを設置しておき、
   褄壁の施工後、地中空洞の内部に位置するシールドトンネルのセグメントを撤去してセグメントの端面のセグメントプレートを露出状態にした後、止水性能を有するシール材を挟んで褄壁プレートおよびセグメントプレートに押さえプレートを接合することを特徴とする褄壁の止水方法。

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