JPH04231593A - 立型シ−ルド機により構築した大深度立坑の底盤施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば地表面下５０
〜１００ｍの大深度地下に道路や鉄道あるいは地下立体
空間構造物を構築するアクセス用立坑として構築された
大深度立坑の底盤施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、立坑構造物を構築する技術として
は、 １）開削工法 ２）ケーソン工法 ３）ＰＣウエル工法 などが広く一般的に実施されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】従来実施されている
上記１）、２）、３）の工法は、施工規模や施工深度に
より利害得失があり、状況に応じてそれぞれの工法が採
用され実施されている。しかし、いずれにしても地表面
下５０〜１００ｍに達し、５〜１０ｋｇ／ｃｍ２　の大
きな地下水圧が作用する大深度地下に、工期、工費とも
に満足できる内容で立坑構造物を実現するために有効な
工法は現存しない。たとえば開削工法は、深度が深くな
ると地下水及び地下水圧対策が重要課題となり、コスト
アップとなる。ケーソン工法やＰＣウエル工法は、ある
程度の大深度立坑の構築は可能であるが、施工精度やコ
ストなどに問題が大きい上に、最終的段階で立坑底盤部
をいかにして安全に確実に施工するかの決め手に欠け、
解決すべき課題になっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記した従来技術の課題
を解決するための手段として、この発明に係る立型シー
ルド機による大深度立坑の底盤施工方法は、図面に実施
例を示したとおり、 ａ）　　密閉型で泥水加圧式の立型シールド機１で地表
面から垂直下向きに掘進し、所定の深度まで立坑５を掘
進した立坑底盤部の位置においてカッターヘッド３を拡
径させ、且つこのカッターヘッド３を垂直下向きに所定
の深さまで掘進させて拡底掘進を行なう段階と、ｂ）　
　カッタ−ヘッド３を縮径してシ−ルドスキンプレ−ト
１ａの内側に後退させ、拡底掘削部９内に繊維補強コン
クリ−トを所定の厚さまで水中打設する段階と、ｃ）　
　前記コンクリ−トが固まる前にシ−ルドスキンプレ−
ト１ａから止水プレ−ト１ｆを突き出させて前記コンク
リ−ト中へ十分な深さ貫入させる段階と、より成ること
を特徴とする。

【０００５】第２の発明は、ａ）密閉型で泥水加圧式の
立型シールド機１で地表面から垂直下向きに掘進し、所
定の深度まで立坑５を掘進した立坑底盤部の位置におい
てカッターヘッド３を拡径させ、且つこのカッターヘッ
ド３を垂直下向きに所定の深さまで掘進させて拡底掘進
を行なう段階と、 ｂ）　　拡底掘削部９内の泥水中に凝集剤を投入して清
水置換し、しかる後に潜水夫を拡底掘削部９内に入らせ
、カッタ−ヘッド３等の主要設備をシールド機１内に回
収し、逆に底盤補強用の鉄筋、鉄骨材を拡底掘進部９内
へ搬入する段階と、 ｃ）拡底掘削部９内で鉄筋、鉄骨材を底盤補強用として
組立て、潜水夫をシールド機１内へ帰還させた後、拡底
掘削部９内に水中コンクリ−トを所定の厚さまで打設す
る段階と、 ｄ）　　前記コンクリ−トが固まる前にシ−ルドスキン
プレ−ト１ａから止水プレ−ト１ｆを突き出させて前記
コンクリ−ト中へ十分な深さ貫入させる段階と、ｅ）前
記コンクリ−トの硬化後に、拡底掘進部９内及び潜水室
１ａの圧力を低下させ、主要装備の解体及び回収を行な
う段階と、より成ることを特徴とする。

【０００６】

【作用】立型シールド機１は垂直下向きに立坑５を構築
する。地下水及び地下水圧に対しては、密閉型で泥水加
圧式の立型シールド機１の泥水圧制御により掘削先端部
が止水される。掘削部後方はシールドセグメント８とそ
の内側に施工した本巻き覆工により補助的に補強、止水
される。

【０００７】カッターヘッド３は、最小３ｍ位から最大
６ｍ位までの縮径又は拡径が行なわれ、中心軸（回転軸
）４の掘進方向への進退動作により、深さにして２〜３
ｍの拡底掘進が行なわれる。拡底掘進の終了後は、カッ
ターヘッド３を縮径することにより、潜水夫が切羽へ入
ってカッターヘッド３を立坑５内へ回収する。あるいは
カッターヘッド３を立坑底盤６の補強材（鉄骨）として
利用することも行なわれる。

【０００８】立坑底盤６のコンクリートが固まり、立型
シールド機１の外枠１ａの先端との止水が行なわれる結
果、地下水が進入する心配もなくなり、地下水圧は立坑
底盤６で受け止め、その負荷はシールド覆工の周面まさ
つとして地盤に伝える構造物が出来上がる。

【０００９】

【実施例】次に、図示した本発明の実施例を説明する。 図１Ａは地表面から立型シールド機１で垂直下向きに掘
進を進め、地表面下５０ｍ〜１００ｍ位の大深度の立坑
底盤部の位置において、拡底掘進が行なわれた段階を示
している。図中２は地上の反力装置である。適用された
立型シールド機１は、密閉型で泥水加圧式とされている
。カッターヘッド３は、図２Ａ、Ｂに示したように、ア
ーム（スポーク）３ｂ，３ｃが半径方向に０〜１．５ｍ
程度伸縮可能で、カッターヘッド３は最小径を３ｍ位ま
で縮径され、最大径は６ｍぐらいまで拡径され得る。 図２Ａ，Ｂにおいて３ｄはアーム３ｂ，３ｃに取り付け
た可動ビット、３ｅは固定ビットである。カッターヘッ
ド３の中心軸４は、０〜２ｍ位のストロークで掘進方向
に進退可能な構成とされている。反力装置２は地中アン
カー７により地盤に反力をとる構成とされている。

【００１０】拡底掘進は立坑底盤６を構築するための準
備であり、カッターヘッド３を直径６ｍ位まで拡径し、
掘進方向に２〜３ｍ掘進し、立坑底盤６の設計断面に必
要な大きさ、形状の拡底掘進を行なう。拡底掘進は泥水
掘削として実施するが、孔壁の安定性が問題になるよう
であれば、事前に地盤改良を実施しておく。前記の拡底
掘進（泥水掘削）においては、当然掘削チャンバー（拡
底掘削部）９内の泥水量は増加するが、シールド機１の
泥水圧制御機構により、圧力一定で泥水量のみ変化させ
る方法で一定水圧を（５〜１０ｋｇ／ｃｍ２）を保持す
る。

【００１１】かくして拡底掘進を終了した後に、立坑底
盤６の施工を行なうのであるが、その施工方法は地下水
圧の大きさ如何の条件により次の２通りに大別される。 その第１は、スチールファイバーコンクリート等の繊維
補強コンクリート又は新素材の水中打設によって立坑底
盤の耐力が十分安全に確保される場合で、この条件下で
の施工に適用されるシールド機１のバルクヘッド１ｂ（
シールド隔壁）は１箇所あれば良い（図１Ｂ参照）。 よって、従来の密閉型シールドタイプをそのまま適用で
きる。拡底掘進の終了後は、まずカッターヘッド３を縮
径し、図１Ｂ中に実線で示したようにシールドスキンプ
レート１ａの内側に後退させる。しかる後に、拡底掘削
部９内に底盤コンクリート（繊維補強コンクリートなど
）を所定の厚さまで水中打設する。しかも打設コンクリ
ートがまだ固まらない前に、立型シールド機１のシール
ドスキンプレート１ａ内に予め設置してある止水プレー
ト１ｆを３０〜１００ｃｍ程度突き出させ前記コンクリ
ート６中に十分深く貫入させる（図３参照）。

【００１２】前記止水プレート１ｆの止水性を高めるた
め、その全周面に硬質ゴムがライニングされている。か
くして、打設コンクリート６が固まり強度を発現するこ
とにより止水性の高い立坑底盤６が完成される。その後
はバルクヘッド１ｂで仕切られた掘削チャンバー内の圧
力を低下させ、バルクヘッド１ｂを解体し、カッターヘ
ッド３の回収を行なう。

【００１３】

【第２の実施例】上述した繊維補強コンクリート等の水
中打設だけでは耐力的に対応できず、鉄筋、鉄骨等によ
り補強した水中コンクリート構造で施工するしかない場
合は、図４のように第１、第２のバルクヘッド１ｂ，１
ｃを備え、両者の間が潜水室１ｄとなる構造のシールド
機１を適用して施工する。この場合は、拡底掘進が所定
の深さまで進んだ段階で、拡底掘削部９内の泥水中に凝
集材を投入し、良く攪拌して泥水分離を起こさせ、清水
置換を行なう。かくすることにより、切羽に入った潜水
夫の良好な視界が確保される。

【００１４】上記の清水置換の完了後に、立型シールド
機１の第１バルクヘッド１ｂ及び第２バルクヘッド１ｃ
のマンホールの開閉操作と、両者に仕切られた潜水室１
ｄの進水又は排水制御及び水圧制御により、潜水夫を切
羽（掘削チャンバー９）内に入らせる。潜水夫が入る前
に、カッターヘッド３は予め最小径に縮径させ、第１バ
ルクヘッド１ｂに可能なかぎり接近した位置で後退（上
昇）させた状態としておき、潜水夫によりカッターヘッ
ド３を解体させ、解体部品を潜水室１ｄまで後退させる
方法で回収を行なう。あるいはカッターヘッド３を最小
縮径状態のまま第１バルクヘッド一ｂのマンホールを通
じて潜水室１ｄまで後退させる方法で回収を行なうこと
もできる。

【００１５】上述のようにしてカッターヘッド３を回収
した後、拡底掘削部９内には逆に鉄筋及び鉄骨材を持ち
込み、それらをトラス構造などに組み立て立坑底盤６の
補強材１０が設置される。なお、カッターヘッド３の一
部を残した状態で鉄骨、鉄筋による補強材１０の組立て
が可能な場合は、図３のようにカッターヘッド３をシー
ルドスキンプレート１ａの内側へ後退させた上で補強材
１０の組立てを行なう。また、鉄骨を持ち込む代わりに
、カッターヘッド３を鉄骨代用に利用することも可能で
ある。前記のようにして補強材１０を設置した後に、潜
水夫は拡底掘削部９からシールド機１内へ帰還する。 そして、泥水と置換する方法で拡底掘削部９内に水中コ
ンクリートを打設して立坑底盤６を構築する。なお、立
坑底盤６の完全な止水の一手段として立型シールド機１
のシールドスキンプレート１ａ内に設置した止水プレー
ト１ｆを３０〜１００ｃｍ位進退可能に構成し、これを
第１実施例と同様、前記の打設コンクリート６が未だ固
まらない間に同コンクリート６中に十分深く貫入させ固
着させる。

【００１６】上述のようにして立坑底盤のコンクリート
６が完全に硬化し完成された後には、掘削チャンバー内
の残余の泥水を排除し、同チャンバー内の圧力を低下さ
せ、主要装備の解体及び回収を行ない、立型シールド機
１のスキンプレート１ａを型枠として本巻覆工を実施す
る。この場合、上部に施工されているシールドセグメン
ト８の下底部は、推進ジャッキを操作し、中空鋼管とコ
ンクリート間詰支保材とによって仮受け支持する。前記
本巻き覆工は、前記の支保材を巻き込んだ形で施工する
。かくして地表面下１００ｍ程度の大深度立坑５の底盤
部の構築が完成する。

【００１７】

【本発明が奏する効果】本発明に係る立型シールド機に
より構築した大深度立坑の底盤施工方法によれば、大深
度の未利用地下空間の開発に必須のアクセス用立坑を安
全に能率良く提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＡとＢは本発明の立坑底盤の施工方法の枢要な
工程図である。

【図２】Ａ、Ｂは立型シールド機のカッターヘッドの縮
径、拡径状態を示した底面図である。

【図３】立坑底盤の止水構造を示した断面図である。

【図４】立坑底盤の異なる構造を示した断面図である。

【符号の説明】

１　　立型シールド機 ５　　立坑 ６　　立坑底盤 ３　　カッターヘッド ９　　拡底掘削部 １０　　補強材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ａ）　　密閉型で泥水加圧式の立型シール
   ド機で地表面から垂直下向きに掘進し、所定の深度まで
   立坑を掘進した立坑底盤部の位置においてカッターヘッ
   ドを拡径させ、且つこのカッターヘッドを垂直下向きに
   所定の深さまで掘進させて拡底掘進を行なう段階と、ｂ
   ）　　カッタ−ヘッドを縮径してシ−ルドスキンプレ−
   トの内側に後退させ、拡底掘削部内に繊維補強コンクリ
   −トを所定の厚さまで水中打設する段階とｃ）　　前記
   コンクリ−トが固まる前にシ−ルドスキンプレ−トから
   止水プレ−トを突き出させて前記コンクリ−ト中へ十分
   な深さ貫入させる段階と、より成ることを特徴とする立
   型シ−ルド機により構築した大深度立坑の底盤施工方法
   。
2. 【請求項２】ａ）　　密閉型で泥水加圧式の立型シール
   ド機で地表面から垂直下向きに掘進し、所定の深度まで
   立坑を掘進した立坑底盤部の位置においてカッターヘッ
   ドを拡径させ、且つこのカッターヘッドを垂直下向きに
   所定の深さまで掘進させて拡底掘進を行なう段階と、ｂ
   ）　　拡底掘削部の泥水中に凝集剤を投入して清水置換
   し、しかる後に潜水夫を拡底掘削部内に入らせ、カッタ
   −ヘッド等の主要設備をシールド機内に回収し、逆に底
   盤補強用の鉄筋、鉄骨材を拡底掘削部内へ搬入する段階
   と ｃ）　　拡底掘削部内で鉄筋、鉄骨材を底盤補強用とし
   て組立て、潜水夫をシールド機内へ帰還させた後、拡底
   掘削部内に水中コンクリ−トを所定の厚さまで打設する
   段階と、 ｄ）　　コンクリ−トが固まる前にシ−ルドスキンプレ
   −トから止水プレ−トを突き出させて前記コンクリ−ト
   中へ十分な深さ貫入させる段階と、 ｅ）　　前記コンクリ−トの硬化後に、拡底掘削部及び
   潜水室の圧力を低下させ、主要装備の解体及び回収を行
   なう段階と、より成ることを特徴とする立型シ−ルド機
   により構築した大深度立坑の底盤施工方法。