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

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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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