JPH0960471A

JPH0960471A - シールド工法用壁体

Info

Publication number: JPH0960471A
Application number: JP21186595A
Authority: JP
Inventors: Yoshiji Matsumoto; 嘉司松本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-08-21
Filing date: 1995-08-21
Publication date: 1997-03-04

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド掘進機で掘削を行なうことのできる
立坑の壁体を提供すること。【解決手段】立坑１の側壁のうち、シールド掘進機７
で掘削される部分には、鉄筋の代わりに、鉄筋とほぼ同
等の強度を有し、かつ伸び能力が鉄筋より低い、アルミ
ニウム合金が用いられ、コンクリートの骨材としては、
例えば、石灰石砕石、焼成粘度のような人工骨材、火山
礫およびその加工品、膨脹スラグ、石灰殻およびその加
工品等が用いられている。したがって、アルミニウム配
筋部１３は、外部からの土圧に十分耐え得る強度を有し
ながらもシールド掘進機７により容易に掘削される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機を
用いてトンネルを掘削するため築造される立坑、トンネ
ルおよびトンネル掘削機の壁体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、トンネル掘削工法の一つとして
シールド工法が用いられている。このシールド工法と
は、先端に掘削刃を備えたシールド掘進機を地中で推進
させながらトンネル穴を掘削する工法である。図１２
は、従来のシールド工法用の立坑１０１の縦断面図であ
る。トンネル掘削工事の基地となる位置において、地盤
１０３中に壁体１０５で囲まれた立坑１０１を築造し、
この立坑１０１内の底部に上述したシールド掘進機１０
７を据付けた状態を示している。この壁体１０５は鉄筋
コンクリート製であり、周囲の土圧に耐え得るように築
造したものである。シールド掘進機１０７は、この立坑
１０１内に設けられた受け台（図示せず）上で組立てら
れて所定の位置に据え付けられるようになっている。

【０００３】ところで、立坑１０１を築造した後、トン
ネル掘削方向Ｈへの掘削を開始する際には、まず立坑１
０１の壁体１０５を掘削しなくてはならない。壁体１０
５の掘削をシールド掘進機１０７で行なおうとすると、
壁体１０５に配された鉄筋の伸びが大きい（伸び率２０
％）ため、シールド掘進機１０７の掘削刃に鉄筋が絡み
付いて掘削能力が大幅に低下し、ついには故障の原因と
もなる。このため、シールド掘進機１０７を用いず、手
作業などによる壁体１０５の破壊作業を行なっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド掘
進機１０７を用いずに手作業などで壁体１０５の破壊作
業を行なう場合には、地山崩壊防止を図るため、シール
ド発進口近傍の所定の地盤改良部分１０９について、地
盤改良のための薬液の注入、あるいは地山の凍結などを
行なわなくてはならない。この地盤改良部分１０９の範
囲は掘削径Ｊより広範囲に行なわなくてはならず、かな
りの費用が必要とされる。しかも、上述した地盤改良作
業、壁体１０５の破壊作業と破壊物撤去作業などにも非
常に手間がかかるため工期短縮化の妨げともなり、安全
面においても問題があった。

【０００５】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、シールド掘進機自
らが立坑の壁体を取り壊してそのままトンネル穴の掘削
を行なうことができ、これにより地盤改良作業や壁体破
壊作業などを行なう必要がなく、コストの低減、工期の
短縮、安全性の向上を図ることのできる、シールド工法
用壁体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、シールド掘進機を用いてトンネルを
掘削するため築造される立坑、トンネル、およびトンネ
ル掘削機の壁体において、前記壁体の少なくともシール
ド掘進機が通過する部分の構造をシールド掘進機で掘削
可能な金属材または金属補強材を用いたコンクリート部
材または熱硬化性樹脂部材としたことを特徴とするシー
ルド工法用壁体である。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
第１の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、
掘削可能な金属補強材としてアルミニウム合金を用いる
場合について説明する。図１はシールド工法用の立坑１
の縦断面図、図２はトンネル掘削方向Ａの逆側から示し
た図である。図１および図２において、立坑１はトンネ
ル穴掘削のために地盤３に設けられ円筒形状の壁体５で
囲まれたものであり、立坑１の底部の所定の深度にシー
ルド掘進機７が据え置かれている。

【０００８】この立坑１は、例えば地中連続工法を用い
て、次のようにして構築される。地盤３内に壁体５とな
る部分を掘削し、その部分に鉄筋等の補強材を挿入し、
コンクリートを打設し、壁体５を構築する。その後、円
筒状に連なる壁体５の内部を掘削する。ただし、立坑１
の壁体５のうち、シールド掘進機７で掘削される部分に
は、少なくとも掘削径Ｂ以上の範囲にわたって、アルミ
ニウム配筋部１３を設ける。

【０００９】アルミニウム配筋部１３には、鉄筋の代わ
りに、鉄筋とほぼ同等の強度を有し、かつ伸び能力が鉄
筋より低い、鉄筋状のアルミニウム合金が用いられてい
る。このアルミニウム合金には、例えば伸び率３〜５％
程度のものを用いる。強度を得るためには、アルミニウ
ム合金の径を大きくすればよい。また、アルミニウム配
筋部１３のコンクリートの骨材としては、例えば、石灰
石砕石、焼成粘度のような人工骨材、火山礫およびその
加工品、膨脹スラグ、石灰殻およびその加工品等が用い
られている。このような骨材を用いることによって、シ
ールド掘進機７による掘進作業が容易となる。

【００１０】要するに、この立坑１内のアルミニウム配
筋部１３は、外部からの土圧に十分耐え得る強度を有し
ながらもシールド掘進機７により容易に掘削（破壊）さ
れるような性質を持つ構造とされている。そしてシール
ド掘進機７は、この立坑１の底部に設けられた受け台
（図示せず）上で組み立てられ所定の位置に据え付けら
れるようになっている。また、この立坑１のアルミニウ
ム配筋部１３の内側には、シールド掘進機７による地山
掘削時において外部から立坑１内部への地下水や土砂の
流入を防止するための防水装置（エントランスパッキン
グ）９が環状に配設されている。

【００１１】以上のような構造の立坑１内を築造した
後、シールド掘進機７を搬入し、次のようにしてトンネ
ル穴の掘削を行なう。まず、シールド掘進機７の先端と
防水装置９の内周との位置合わせを行なって、トンネル
穴の掘削開始位置を決める。つづいて、シールドジャッ
キ１１の推力によりシールド掘進機７の外周面と防水装
置９の内周面とを摺接させながら、掘削刃１５でアルミ
ニウム配筋部１３を掘削破壊する。そして、そのまま前
方の地山へ掘削を継続する。

【００１２】次に、壁体５の構造を更に詳細に説明す
る。図３は、アルミニウム配筋部１３の配置を示す立坑
１の縦断面図である。壁体５のうち少なくともシールド
掘進機７の掘削径Ｂ以上の範囲にわたって、アルミニウ
ム配筋部１３を設ける。壁体５の所定の部分にアルミニ
ウム配筋部１３を設けるための工事手順を説明するため
に、図４の先行エレメント２１と後行エレメント２３の
配置を示す斜視図を示す。ここでは、４つの先行エレメ
ント２１と４つの後行エレメント２３とを交互に配列し
全体として円筒形の壁体５を形成するものとする。

【００１３】図４に示されるように、先行エレメント２
１を構築した後、２つの先行エレメント２１で挟まれた
部分に後行エレメント２３を構築する。すなわち、まず
地盤３の先行エレメント２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１
ｄの部分を掘削し、掘削された部分に鉄筋などを挿入
し、コンクリートを打設する。その後、後行エレメント
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの部分を掘削し、掘削
された部分に鉄筋などを挿入し、コンクリートを打設す
る。

【００１４】図５は、先行エレメント２１と後行エレメ
ント２３の境界部の斜視図、図６は図５のＥ−Ｅによる
断面図である。図４に示す先行エレメント２１ａがアル
ミニウム配筋部１３に係るエレメントである場合には、
まず先行エレメント２１ａ構築のために掘削された部分
に鉄筋（下方の鉄筋）が挿入される。

【００１５】図５、図６に示すように、アルミニウム配
筋部１３では、図示しない下方の鉄筋と連結されて、ア
ルミニウム合金２５が配置される。アルミニウム合金２
５は、継手３０により上方の鉄筋３１と連結される。そ
して掘削された部分の端部にアクリル性の仕切板２７が
配置される。その後、掘削された部分にコンクリートが
打設される。

【００１６】先行エレメント２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは
先行エレメント２１ａと同様にして構築されるが、アル
ミニウム配筋部１３に係らないため、鉄筋３１のみが挿
入される。このようにして先行エレメント２１ａ、２１
ｂ、２１ｃ、２１ｄが構築された後、後行エレメント２
３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの部分が掘削され、先行
エレメント２１ａ、２１ｂ、………と同様の手順で後行
エレメント２３ａ、２３ｂ、………が構築される。

【００１７】図７は、このようにして構築された立坑１
の縦断面図である。先行エレメント２１ａの両側に位置
する後行エレメント２３ａ、２３ｄのアルミニウム配筋
部１３に係る部分にはアルミニウム合金２５が、それ以
外の部分には鉄筋３１が配される。その他の後行エレメ
ント２３ｂ、２３ｃには鉄筋３１のみが配される。

【００１８】このように本実施の形態によれば、アルミ
ニウム配筋部１３の構造を、鉄筋３１とほぼ同等の強度
を有し、かつ伸びが鉄筋３１より小さいアルミニウム合
金を補強材として用いたコンクリート構造とし、シール
ド掘進機７の掘削能力で容易に掘削破壊できるようなも
のとしたので、手作業などによる掘削や地盤改良作業な
どが不要となる。したがって、トンネル掘削にかかる費
用の低減化が図れ、しかも工期の短縮化、安全性の向上
を図ることができる。また、壁体５に用いる材料を変更
するだけで、他に特別な工事を必要としない。

【００１９】なお、以上で説明した実施の形態では、ト
ンネル掘削開始側の立坑１の構造について述べたが、そ
の他トンネル掘削の中継基地や掘削終了基地に築造され
る立坑にも同様の構造を用いることができる。また、上
述した実施の形態は、立坑１の壁体のうち掘削開始位置
にシールド掘進機７が通過できる最小限の壁体５の構造
のみを改良したものであるが、本発明はこれに限定され
るものではなく、例えば掘削側の壁体５全体の構造を改
良したものであってもよい。

【００２０】また、本実施の形態ではアルミニウムの棒
状の補強材を用いたが、アルミニウムの板材、Ｉ型材、
Ｌ型材、中空角形材、中空円形材、あるいは、その他の
形状のものを用いてもよい。さらに、アルミニウム配筋
部１３のコンクリートには石灰石砕石などを用いるもの
としたが、コンクリートそのものの強度がシールド掘進
機７で容易に掘削できる範囲ならば、それに限定される
ものではない。

【００２１】また、上述した実施の形態でアルミニウム
配筋部１３とした部分には、アルミニウム合金２５を配
するものとしたが、その他の材料としてアルミニウム、
銅、銅合金、あるいはその他の伸び率の小さい金属を補
強材として用いてもよい。また、伸び率の小さい極小半
径の硬鋼線材のより線棒を用いてもよい。この場合の硬
鋼線材の直径は、例えば０．２６〜１ｍｍ程度のものと
し、これを５０〜１００本より合わせて、より線棒とす
る。

【００２２】次に、第２の実施の形態について説明す
る。図８は、トンネル５１の壁体の一部をシールド掘進
機５１で掘削する場合を示す図であり、トンネル５１の
横断面を示している。トンネル掘削機などによって、あ
らかじめ構築されたトンネル５１部分のライニング５５
の一部を、シールド掘進機５３の掘削刃５７によって掘
削可能な壁体５９としている。図９は、トンネル５１の
縦断面図であり、掘削可能な壁体５９は、少なくとも掘
削刃５７による掘削径Ｄ以上の幅および高さとする。

【００２３】また、掘削可能な壁体５９の材質は、第１
の実施の形態と同様の材質とし、アルミニウム合金の板
材、Ｉ型材、Ｌ型材、中空形角材、中空円形材などの成
型加工品、または掘削可能な金属補強材を用いたコンク
リート、または掘削機能な金属補強材を用いた熱硬化性
樹脂の壁材などを用いてもよい。また、掘削可能な壁体
５９の形状は、掘削径Ｄ以上の幅、高さ、あるいは直径
を有していれば、どのような形状でもよく、トンネル５
１のライニング５５のうち所定の範囲全体の壁材を、掘
削可能な金属補強材を用いたコンクリート、または掘削
機能な金属補強材としてもよい。

【００２４】このように第２の実施の形態においては、
トンネル５１の横壁をトンネル５１の延長方向とは異な
った方向へ分岐するようにシールド掘進機５３で掘削
し、引き続いて先方の地山へと継続的に掘削することが
できる。

【００２５】次に第３の実施の形態について説明する。
図１０は、第１のシールド掘進機（トンネル掘削機）７
１内の後端部の壁体７３を第２のシールド掘進機７５で
掘削する場合を示す図であり、第１のシールド掘進機７
１の縦断面を示している。また、図１１は第１のシール
ド掘進機７１の横断面を示す図である。第１のシールド
掘進機７１は、内部にモータ７７を有し、第１の掘削刃
７９によって第１の掘削方向Ｅへ掘削していたが、第２
のシールド掘進機７５は、第１のシールド掘進機７１の
掘削方向Ｅと例えば直行する掘削方向Ｇへの掘削を開始
しようとしているものとする。

【００２６】この第１のシールド掘進機７１内の後端部
の壁体７３を、第２のシールド掘進機７５の第２の掘削
刃８１による掘削径Ｆ以上の径を有する掘削可能な壁体
８３とする。ただし、掘削可能な壁体８３の形状は、掘
削径Ｆ以上の幅、高さ、あるいは直径を有していれば、
どのような形状でもよく、例えば、第１のシールド掘進
機７１内の後端部の壁体７３全体の壁材を、掘削可能な
金属補強材を用いたコンクリート、または掘削機能な金
属補強材としてもよい。

【００２７】また、掘削可能な壁体７７の材質は、第１
の実施の形態と同様の材質とし、アルミニウム合金の板
材、Ｉ型材、Ｌ型材、中空形角材、中空円形材などの成
型加工品、または掘削可能な金属補強材を用いたコンク
リート、または掘削機能な金属補強材を用いた熱硬化性
樹脂の壁材などを用いてもよい。このように第３の実施
の形態においては、第１のシールド掘進機７１内の後端
部の壁体７３を、第２のシールド掘進機により、第１の
シールド掘進機７１の掘削方向とは異なった方向へ分岐
するように掘削し、引き続いて先方の地山へと継続的に
掘削することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、シールド掘進機自らが立坑などの壁体を取り壊
してそのままトンネル穴の掘削を行なうことができ、こ
れにより、地盤改良や手作業による壁体取り壊し作業な
どを行なう必要がなく、コストの低減、工期の短縮、安
全性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シールド工法用の立坑１の縦断面図

【図２】トンネル掘削方向Ａの逆側から示した図

【図３】アルミニウム配筋部１３の配置を示す立坑１
の縦断面図

【図４】先行エレメント２１と後行エレメント２３の
配置を示す斜視図

【図５】先行エレメント２１と後行エレメント２３の
境界部の斜視図

【図６】図５のＥ−Ｅによる断面図

【図７】立坑１の縦断面図

【図８】トンネル５１の壁体の一部をシールド掘進機
５１で掘削する場合を示す図

【図９】トンネル５１の縦断面図

【図１０】第１のシールド掘進機７１内の後端部の壁
体７３を第２のシールド掘進機７５で掘削する場合を示
す図

【図１１】第１のシールド掘進機７１の横断面図

【図１２】従来のシールド工法用の立坑１０１の構造
を説明するための断面側面図

【符号の説明】

１………立坑３………地盤５………壁体７………シールド掘進機９………防水装置１１………シールドジャッキ１３………アルミニウム配筋部１５………掘削刃２１………先行エレメント２３………後行エレメント２５………アルミニウム合金２７………仕切板３０………継手３１………鉄筋５１………トンネル５３………シールド掘進機５５………ライニング５７………掘削刃５９………掘削可能な壁体７１………第１のシールド掘進機７３………壁体７５………第２のシールド掘進機７７………モータ７９………第１の掘削刃８１………第２の掘削刃８３………掘削可能な壁体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド掘進機を用いてトンネルを掘削
するため築造される立坑、トンネル、およびトンネル掘
削機の壁体において、前記壁体の少なくともシールド掘進機が通過する部分の
構造をシールド掘進機で掘削可能な金属材または金属補
強材を用いたコンクリート部材または熱硬化性樹脂部材
としたことを特徴とするシールド工法用壁体。
【請求項２】前記掘削可能な金属材または金属補強材
はアルミニウムであることを特徴とする請求項１に記載
されたシールド工法用壁体。
【請求項３】前記掘削可能な金属材または金属補強材
は銅であることを特徴とする請求項１に記載されたシー
ルド工法用壁体。
【請求項４】前記掘削可能な金属材または金属補強材
は微小直径の硬鋼線材のより線棒であることを特徴とす
る請求項１に記載されたシールド工法用壁体。