JPH10102979A - トンネル築造工法及びこれに用いる掘削機械通過用ゲート - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 地盤改良の不要化、作業の効率化、作業の安
全性向上を図ったトンネル築造工法及びこれに用いる掘
削機械通過用ゲートを提供すること。 【解決手段】 発進用立坑２の内壁及び到達用立坑４の
内壁の、掘削機械１５の発進箇所及び到達箇所に開閉可
能なスライドゲート３を設け、さらにスライドゲートに
隣接させて立坑内保護手段たるエントランス室１３、エ
クジット室１４を設け掘削機械を通過させるようにして
作業を行い、環境汚染の防止、作業員の苦渋作業の解
消、作業安全性の向上を図ったもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば通信用ケー
ブルを地中に敷設するために用いるトンネルを築造する
工法及びこれに供する装置に関するもので、特にトンネ
ルを築造する際のコスト軽減、作業の効率化、苦渋作業
の回避、安全性の向上を図るトンネル築造工法及びこれ
に用いる掘削機械通過用ゲートである。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市機能の整備拡充を図るため地
下空間の建設可能領域の有効利用が進められている。こ
のため、地下空間にトンネルを形成することが一策とし
て行われるが、都市部におけるトンネルは既設建設領域
の輻輳化、地下空間利用のニーズの多様化によってます
ます大深度化している。この大深度化にともない高土
圧、水圧下での施工を余儀なくされるが、所定距離を置
いて形成された２つの立坑間をトンネルで結ぶ工事にお
いては、特に掘削機械を発進させる地点の作業、地中掘
削後に所定地点に掘削機械を到達させる作業は施工効率
性、安全性等多くの問題がある。例えば、掘削機械発
進、到達時の作業にともなう立坑内への地下水の浸水や
土砂の流入、ひいては立坑の水没事故発生といった事態
を招くおそれがある。

【０００３】こうした事故は、立坑とトンネルとの接続
箇所の掘削機械発進、到達時の作業の際に生じる。この
接続箇所に対応する立坑部分は、トンネルとの接続の際
に壁体が部分的に欠損するため、地盤からの大きな土
圧、水圧が作用する。したがって、接続部分に対応する
立坑部分近傍の地盤は事前に地盤改良を施しておいて立
坑壁体の開口作業を行わなければならず、開口作業にあ
っては作業員がブレーカー、溶断機等を用いて鉄筋コン
クリートや鋼材によって構成されている前記接続部分の
壁体を破壊する作業を行っている。このため、開口部か
ら立坑内への地下水の浸水や、土砂の流入に伴う立坑発
進口近傍の地盤の崩落の危険性、狭い立坑内で掘削機械
を背負うような姿勢で作業を行う苦渋作業、及びそれに
ともなう危険性を回避することはできなかった。

【０００４】この問題を解決するために、前記立坑の接
続部分の壁体のみを炭素繊維と高強度コンクリートで形
成し、掘削機械で破砕していく方法が提案されている。
この方法によると前記鉄筋コンクリートや鋼材で構成さ
れている立坑壁体を破壊する作業に比較し、簡便に破砕
でき苦渋作業にともなう危険性を回避できるという利点
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、立坑の
接続部分の壁体のみを炭素繊維と高強度コンクリートで
形成し掘削機械で破砕していく方法は、先ず高価な炭素
繊維を大量に高強度コンクリートに使用しなければなら
ないというコスト面での不具合、次に炭素繊維を使用す
る開口部分と鉄筋コンクリートや鋼材で形成する他の部
分とを連続構成しなければならないという壁体構成上の
煩雑性という不具合がある。したがって、一般的に前記
した従来技術つまり事前に地盤改良を施しておき、作業
員がブレーカー、溶断機等を用いて鉄筋コンクリートや
鋼材によって構成されている壁体を破壊するという作業
に依存せざるを得ないのが実情である。

【０００６】本発明は、上記不具合を解決すべく提案さ
れるもので、地盤改良を不要化して環境汚染の防止、低
コストの実現、工期の短縮化を図り、また作業員の苦渋
作業を解消、施工効率の向上を図り、さらに開口部分の
崩落による危険を回避する、トンネル築造工法及びこれ
に用いる掘削機械通過用ゲートを提供することを目的と
したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、 １．地上から掘削機械発進用の立坑を構築すると同時
に、立坑内壁に開閉可能な掘削機械進入用ゲート（掘削
機械通過用ゲート）を付設し、一方、掘削機械到達用の
立坑を構築すると同時に、立坑内壁に開閉可能な掘削機
械到達用ゲート（掘削機械通過用ゲート）を付設する第
１の段階、前記掘削機械進入用ゲートに隣接し、ゲート
開口時の立坑外地盤からの圧力及び浸水を抑止する立坑
内保護手段を設け、一方、前記掘削機械到達用ゲートに
隣接し、ゲート開口時の立坑外地盤からの圧力及び浸水
を抑止する立坑内保護手段を設ける第２の段階、前記掘
削機械進入用ゲートを開口するとともに、前記立坑内保
護手段を経由して立坑外に向けて掘削機械を発進させる
第３の段階、前記掘削機械の前進にともないトンネル内
壁部を形成する第４の段階、前記掘削機械到達用ゲート
を開口し、前記立坑内保護手段を経由して立坑内に掘削
機械を到達させる第５の段階、の各段階を少なくとも経
ることを特徴とするトンネル築造工法とした。 ２．ゲート開口部が形成された本体と、この本体に付設
され本体面に沿って移動可能に設けられた開口部開閉部
材と、この本体に付設され開口部開閉部材を駆動させる
駆動手段を設けたことを特徴とする前記トンネル築造工
法に用いる掘削機械通過用ゲートとした。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明していく。図１Ａ，Ｂはトンネル築
造工法における発進段階を示した概略説明図である。先
ず、地上から地中の地盤１を掘り下げ発進立坑２を形成
する。図面では、一部にスライドゲート（掘削機械進入
用ゲート）３ａを設けた鉄筋コンクリート製の内壁４が
築造された状態を示している。

【０００９】この立坑構築には周知の工法を適用すれば
よい。例えば、ケーソン工法では、鉄筋コンクリートの
躯体を地上で構築し、下部土砂をショベルとバケットで
掘削排土して躯体を沈下させた後、次の鉄筋コンクリー
トの躯体を地上で構築し、同様にして躯体を沈下させる
という作業を繰り返し、所定の立坑を構築する。躯体沈
下の実際においては、鉄筋コンクリートの躯体の中に水
を張り躯体の自重と水の重量で鉛直方向に躯体を落とし
込んでいき、最後の段階で水をくみ出す作業を行う。こ
の場合、掘削機械の発進箇所と到達箇所の開口部相当箇
所には鉄筋コンクリートを打設せず、スライドゲート３
ａを設けた枠体が取り付けられた鉄筋コンクリートの躯
体を沈下させる。さらに、必要に応じスライドゲート３
ａを設けた枠体の内側に、撤去可能な補強材を設けてお
く。

【００１０】また、地中連続壁工法では、バケット掘
削、回転掘削、衝撃掘削等で連続溝を掘り下げ、その中
に鉄筋かごを建て込んでコンクリートを打設し、壁体を
築造する。その後、前記壁体を山留めとして中空部を掘
削し立坑を構築する。この場合、掘削機械の発進箇所と
到達箇所の開口部相当箇所には鉄筋かごに替えてスライ
ドゲート３ａを設けた枠体を建て込む。さらに、必要に
応じスライドゲート３ａを設けた枠体の内側に、撤去可
能な補強材を設けておく。

【００１１】また、先端にカッタービットを有する鋼製
のケーシングチューブを回転させながら地中に圧入し、
ケーシングチューブ内を中掘りしケーシングチューブを
立坑内壁として構築する工法がある。この場合、掘削機
械の発進箇所と到達箇所のケーシングチューブに、スラ
イドゲート３ａを設けた枠体を設けておく。さらに、必
要に応じスライドゲート３ａを設けた枠体の内側に、撤
去可能な補強材を設けておく。このケーシングチューブ
は工場生産するものであるため、スライドゲート３ａの
組み込みも工場生産の段階で行う。したがって、立坑作
業現場での作業効率は他の工法に比較して有利である。
図１Ａ，図２Ａは、このようにして発進立坑２、到達立
坑５が構築され、築造されたそれぞれの内壁４，６にス
ライドゲート３ａ，３ｂが内装された状態を示してい
る。なお、立坑構築の工法は前記したものに限定される
ことはなく、本発明を実施することが可能であれば他の
工法を用いてもよいことはいうまでもない。

【００１２】ここで、図３を参照しながらスライドゲー
ト３ａ（３ｂ）について説明する。図３Ａに示すよう
に、本体７の下部に円形のゲート開口部８が形成されて
いる。図面では後述する開閉部材に隠れているため破線
表示してある。また、本体７には、本体面に沿って移動
可能に開口部開閉部材９が設けられている。この実施例
では、開口部開閉部材９は油圧ジャッキ１０を駆動手段
として本体左右側に付設されたガイド１１に案内されな
がら上下動できるようにしてある。さらに、スライドゲ
ート３ａ（３ｂ）の使用時まで各部材を保護するための
カバー１２（図３Ｂ）が設けられており、所要時に取り
外して各部材を露出させるようになっている。なお、ス
ライドゲート３ａ（３ｂ）の構成は、図３に示したもの
に限定されるものではなく、例えば、開口部開閉部材９
は水平方向に移動するようにしたものや、大型のスライ
ドゲートの場合は左右に開く扉状にしてもよい。また、
駆動手段は小型のスライドゲートの場合は、小型モータ
を用いてもよい。さらに、カバーは、トンネル築造現場
の状況によっては不要であることもある。

【００１３】次に、発進立坑２の掘削機械進入用ゲート
であるスライドゲート３ａに隣接してエントランス室１
３を設ける。このエントランス室１３（発進立坑内保護
手段）は、発進立坑２外側の土水圧から立坑内を保護す
るためのものである。つまり、スライドゲート３ａのゲ
ート開口部８を開いて掘削機械を地盤１に向かって発進
させる際、地盤１からの土水圧を受けてゲート開口部８
近傍が損壊するのを防止しなければならないからであ
る。そこで、地上から掘削機械１５を発進立坑２内に投
入し、エントランス室１３内に掘削機械１５の先端を突
入させた後、エントランス室１３内には泥水や泥土を充
填し地山相当分の土水圧状態としておく。なお、エント
ランス室１３の掘削機械入口には、例えばゴムパッキン
を付設しておき立坑２内への漏水を防いでいる。また、
エントランス室１３への泥水の注入は、室内部のエアー
を抜きながら予め計算されている地盤の土水圧と均等に
なるように圧力を監視しながら行う。この間の事情は、
到達立坑５においても同様であるので、図２Ｂに示すよ
うにスライドゲート（掘削機械到達用ゲート）３ｂに隣
接して、エクジット室１４を設け、同様に泥水や泥土を
充填し地山相当分の土水圧状態としておく。

【００１４】次に、エントランス室１３からの浸水がな
いことを確認した後、スライドゲート３ａを開けてゲー
ト開口部８を露出させ、図１Ｂに示すように掘削機械１
５をエントランス室１３からゲート開口部８に向けて発
進させる。この場合、掘削機械１５をジャッキ推力によ
って推進させていくことは、周知の方法であるので説明
を省略する。図１Ｃは、こうして初期掘進された状態を
示したものである。

【００１５】こうして、掘削機械１５を到達立坑５に向
けて掘進させていくが、掘削機械１５の前進にともな
い、その後に周知の方法によってトンネル内壁部を形成
していく。例えば、シールドトンネルの場合であれば、
鋼製または鉄筋コンクリート製のシールドトンネル内壁
用セグメント１６を組み立て、裏込め注入し覆工する。
図２Ｃ及びＢの破線表示部分はセグメント１６が組み立
てられた状態を示している。なお、図１における破線表
示部分は、掘削機械１５を初期推進させるための仮セグ
メント１６ａが設けられた状態を示したものである。ま
た、いわゆる推進工法と称せられるトンネル築造工法で
は、前記セグメント１６に代わりヒューム管、スチール
管が掘削機械の後に連続形成され、裏込め注入され覆工
されていく。

【００１６】そして、到達立坑５に到達直前に、スライ
ドゲート３ｂを開けてゲート開口部８を露出させ、図２
Ｂに示すように掘削機械１５をゲート開口部８からエク
ジット室１４に向けて推進させる。このような一連の工
程を経て、発進立坑２から到達立坑５に至るトンネルが
築造される。なお、図面ではシールドトンネルを築造す
る場合を例示しているが、本発明は前記したようにいわ
ゆる推進工法と称せられるトンネル築造工法、本発明に
適した他のトンネル築造工法にも適用できることはいう
までもない。

【００１７】

【発明の効果】以上のごとく本発明によれば、発進立坑
から地盤に向かって掘削機械によって掘進する際、ある
いは到達立坑に推進させる場合に、地盤改良を施してお
く必要がなくなる。したがって、従来のように薬液注
入、凍結工法により地盤改良をした場合、環境汚染等の
問題を生じたり、工費がかさんだり、工期が長期化する
といった問題を回避できる。また、スライドゲートを設
けて掘削機械を立坑内と地盤とにかけて通過させるよう
にしているので、人力による発進部壁体、到達部壁体の
はつり作業、鉄筋溶断作業等を不要とする。したがっ
て、作業の効率化を図れるとともに、従来の苦渋作業、
作業中の土砂崩壊による危険性を回避できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】掘削機械の発進段階を示す作業工程図である。

【図２】掘削機械の到達段階を示す作業工程図である。

【図３】スライドゲートの斜視図である。

【符号の説明】

１ 地盤 ２ 発進立坑 ３ａ スライドゲート ４ 立坑内壁 １３ エントランス室 １５ 掘削機械 １６ａ 仮セグメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地上から掘削機械発進用の立坑を構築す
   ると同時に、立坑内壁に開閉可能な掘削機械進入用ゲー
   トを付設し、一方、掘削機械到達用の立坑を構築すると
   同時に、立坑内壁に開閉可能な掘削機械到達用ゲートを
   付設する第１の段階、 前記掘削機械進入用ゲートに隣接し、ゲート開口時の立
   坑外地盤からの圧力及び浸水を抑止する立坑内保護手段
   を設け、一方、前記掘削機械到達用ゲートに隣接し、ゲ
   ート開口時の立坑外地盤からの圧力及び浸水を抑止する
   立坑内保護手段を設ける第２の段階、 前記掘削機械進入用ゲートを開口するとともに、前記立
   坑内保護手段を経由して立坑外に向けて掘削機械を発進
   させる第３の段階、 前記掘削機械の前進にともないトンネル内壁部を形成す
   る第４の段階、 前記掘削機械到達用ゲートを開口し、前記立坑内保護手
   段を経由して立坑内に掘削機械を到達させる第５の段
   階、 の各段階を少なくとも経ることを特徴とするトンネル築
   造工法。
2. 【請求項２】 ゲート開口部が形成された本体と、この
   本体に付設され本体面に沿って移動可能に設けられた開
   口部開閉部材と、この本体に付設され開口部開閉部材を
   駆動させる駆動手段を設けたことを特徴とする前記トン
   ネル築造工法に用いる掘削機械通過用ゲート。