JPH11152986A - 低土被り部のシールド掘進防護方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 交通渋滞を引き起こすことなしに、シールド
トンネル周辺地盤の緩みを防止し、また地下埋設物に損
傷を与えることのない低土被り部のシールド掘進防護方
法を提供する。 【解決手段】 地盤２の緩みを防止すべき低土被り区間
Ａのシールド掘進を行うに際し、低土被り区間Ａの両側
に立坑６，７を築造し、両立坑間にシールドトンネル３
直上に位置することとなるように推進工法によりパイプ
ルーフ９を設け、上側を防護した後で、下側をシールド
掘進する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低土被り部のシー
ルド掘進防護方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】都市部の幹線道路下は各種の埋設物で飽
和状態に近いため、シールドトンネルの構築は地下深部
を対象に行なうことが望ましい。しかし、都市部の幹線
道路下の非常に浅い所にシールドトンネルを通すことが
必要となることがある。

【０００３】例えば、既存の地下構造物と連結させたい
場合、シールドトンネルの到達付近では、地表との距離
が非常に浅いところを掘ることになり、土被りがシール
ドトンネルの直径以下の低土被り区間となり、しかも主
要幹線道路を横断することがある。

【０００４】幹線道路及びその周辺は大変交通量が激し
く、また道路下には重要埋設物が輻輳しているため、シ
ールド通過に伴う影響が心配され、陥没事故や第三者災
害を未然に防止する手段を講ずる必要がある。

【０００５】そこで、従来は、道路上からの地盤改良工
により地盤を補強していた。即ち、低土被り部における
シールド掘進に先立ち、道路上から薬液注入による地盤
改良を行い、これにより地盤の緩みを防止して地盤沈下
を抑制する方法を採っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、道路上
での作業は様々な制約があるため実施が容易でない。例
えば、地下埋設物の損傷を避けるために、試験堀による
綿密な地下埋設物調査、埋設管路の移設などの必要があ
る。また、施工時には大規模な道路占用が必要であるた
め、車線の減少や車線の変更を行わざるを得ず、交通渋
滞を引き起こすこととなる。

【０００７】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、交通渋滞を引き起こすことなしに、シールドトンネ
ル周辺地盤の緩みを防止し、また地下埋設物に損傷を与
えることのない低土被り部のシールド掘進防護方法を提
供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による低土被り部のシールド掘進防護方法
は、地盤の緩みを防止すべき低土被り区間のシールド掘
進を行うに際し、低土被り区間の両側に立坑を築造し、
両立坑間にシールドトンネル直上に位置することとなる
ように推進工法によりパイプルーフを設置し、しかる後
にかかるパイプルーフによって覆われた下方地盤中にシ
ールド掘進機を通過させるものである。

【０００９】この方法は、例えば幹線道路を避けた両側
位置に立坑を築造し、その立坑間つまり低土被り区間に
おいて、パイプルーフを予定するシールドトンネル直上
に位置するように形成するものである。これによって地
盤の緩みを防止すべき低土被り区間の地盤は、パイプル
ーフにより補強される。従って、これの下方のシールド
掘進時における路面、埋設物の沈下を抑制して、地下埋
設物に損傷を与えることを容易に回避することができ
る。また、パイプルーフの設置には従来のような地盤表
面からの施工を必要としない。このため、交通渋滞を引
き起こすことなしに、シールドトンネル周辺の地盤の緩
みを防止することができる。

【００１０】本発明においては、上記パイプループ設置
工の採用と共に、必要に応じ、上記パイプルーフ周辺地
盤に立坑を介して薬液を注入し、地盤改良を行うことが
好ましい。このパイプループ工及び薬液注入工の両者に
より防護工を施すことによって、より効果的に周辺地盤
の緩みを防止し地盤沈下を抑制することができる。この
薬液注入工の施工も、立坑よりパイプルーフ内を通して
行うことができ、交通渋滞を引き起こさない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。図１において、１は幹線道路であ
り、その下の地盤２中をシールドトンネル３が横断する
関係になっている。４はシールド掘進機であり、５はこ
れから掘進される部分を示す。このシールドトンネル３
は、土被りがシールドトンネル３の直径（この例では
４．２ｍ）以下の低土被り区間Ａ，Ｂを通過し、そのう
ち特に区間Ａの道路下には、図示してないが重要埋設物
が輻輳している。そこで、シールド掘進機４による低土
被り区間のトンネル工事に先立ち、パイプループ工及び
薬液注入工による防護工を施工して、周辺地盤の緩みを
防止し、地盤沈下を抑制する。

【００１２】＜パイプルーフ工＞幹線道路１を挟んで両
側に第１立坑６、第２立坑７を築造する。この例の場
合、第１立坑６は幹線道路１の一側に築造された到達立
坑をそのまま使用し、また第２立坑７は幹線道路１の他
側つまり低土被り区間Ａを挟み込む位置に築造されたパ
イプルーフの施工専用の中間立坑から成る。すなわち、
第２立坑は、シールドトンネル３の下方部分に至る深さ
まで掘削形成する必要はない。

【００１３】この両立坑６、７間つまり地盤の緩みを防
止すべき低土被り区間Ａにおいて、立坑６又は７内よ
り、複数のパイプルーフ用鋼管８を推進工法によって図
１の如く水平に施工し、パイプルーフ９を、図３の如く
シールドトンネル３の直上に位置することとなるように
形成する。パイプルーフ用鋼管８の平面配置形状を図２
に、これによって形成されるパイプルーフ９の外形を図
４に示す。このパイプルーフ９の存在によって、シール
ドトンネル３の上部地盤が補強され防護されて、シール
ド掘進時における路面、埋設物の沈下が抑制される。

【００１４】ここで、パイプルーフ用鋼管８を設置する
推進工法としては、この実施形態では、例えばロックマ
ン工法を採用する。ロックマン工法は、岩盤用トリコン
ビットで管先端を掘削し、先導管で方向修正をしなが
ら、高精度に埋設管を圧入する推進機械（ロックマン）
を用いるものである。ロックマンは方向修正装置を備え
ており、高精度を要求される施工が可能となっている。
また、排泥管を介して掘削土砂を排出する泥水掘進方式
であるため施工時の騒音、振動が少ないとともに、地表
からの開削を必要とせず、地上構造物に影響を与えるこ
となく、鋼管を安全、正確に、そして効率良く、地中に
圧入することができる特長を有する。ここでは直径φ４
０６．４ｍｍ、厚さｔ＝９．５ｍｍの鋼管８をロックマ
ンの後続推進管として用いて推進する。

【００１５】ロックマン工法による鋼管推進工の作業手
順は次のようにして行う。 本体を発進立坑に据え付けて掘進機をセットする。 埋設管内に送排泥管、油圧ホース等を挿入し、管を接
続する。 方向修正を行いながら埋設管を順次推進する。 上記のの作業を繰り返し、掘進機を到達立坑に到
着させる。

【００１６】なお、この実施形態では、第２立坑の後方
すなわち第１立坑とは反対側の部分にも、複数のパイプ
ルーフ用鋼管８’を、ロックマン工法よりも簡易な例え
ば公知のベビーモール工法を使用して、到達側の立坑を
設けることなく一方向に推進設置してパイプルーフ９’
を設置し、これによって第２立坑の到達側の地盤をも防
護するようになっている。

【００１７】要するに、上記パイプルーフ工は、地盤１
の緩みを防止すべき低土被り区間Ａのシールド掘進を行
うに際し、低土被り区間Ａの両側に立坑６、７を築造
し、両立坑間に予定するシールドトンネル３の直上に位
置することとなるようにルーフ９を形成し、これの上側
を防護した状態で、ルーフ９によって覆われる下方地盤
中にシールド掘進機４を通過させるものであるから、地
盤の緩みや地下埋設物の損傷を有効に防止することがで
きる。また、幹線道路１を避けた立坑６、７より推進工
法によってルーフ９を形成するため、交通渋滞を引き起
こすこともない。

【００１８】＜薬液注入工＞薬液注入工は、上記立坑
６、７間に設置したパイプルーフ９を構成するパイプル
ーフ用鋼管８を利用し、その各パイプルーフ用鋼管８の
周辺地盤に立坑から薬液を注入することにより地盤改良
を行うものである。

【００１９】通常、立坑から薬液注入を行うには、水平
ボーリングを利用して行われる。しかし、土被りが浅い
ときは、水平ボーリングに用いるロッドが埋設物に当接
して損傷を負わせる可能性があり、また地盤に転石が混
在しているときは、転石に当たってロッドが曲がる虞が
あるため、水平ボーリングによる注入は難しい。そこ
で、鋼管を推進して形成した上記パイプルーフ９を利用
し、該パイプルーフ９を構成する各パイプルーフ用鋼管
８内に予め取り付けた鞘管１１にダブルパッカー付の注
入管１３を挿入し、この注入管１３より薬液の注入を行
う。

【００２０】すなわち、図５〜図７に示すように、上記
鋼管推進工において、各パイプルーフ用鋼管８の長手方
向には一直線上に並ぶように複数個の注入用開口１０が
所定ピッチで設けられている。また、その注入用開口１
０に沿って、パイプルーフ用鋼管８の内壁の一側面に
は、溶接１２によって、パイプルーフ用鋼管８の直径の
１０分の１程度の小径の鞘管１１が添設されて行く。鞘
管１１には注入用開口１０の領域内に位置するように注
入孔１４が予め設けられている。

【００２１】この場合、鞘管１１は図７に示すように、
その一端を継手部分として所定長さだけ鋼管８から出
し、他端を引き込めておき、その一端部には継手雄部１
１ａをまた他端部には継手雌部１１ｂを形成しておく。
この継手雄部１１ａを次のパイプルーフ用鋼管８の鞘管
１１の継手雌部１１ｂと連接しながら、延設して行く。

【００２２】また、鋼管８の注入用開口１０の領域内に
おいて、上記鞘管１１の注入孔１４の両側にはリベット
孔１６を設けておき、これを利用して、外側からラバー
１５を取り付け、これにより注入孔１４を開放可能に塞
いでおく。このラバー１５は掘進時に注入孔１４を覆う
役目をなすものであり、注入時には薬液が吐出できるよ
うにその注入圧力によって開口し得るようにする。

【００２３】パイプルーフ用鋼管８の掘進完了後、３〜
４本ごとに鋼管８回りの防護注入を行う。すなわち、鋼
管８内に延設された鞘管１１内に、ダブルパッカー付の
注入管１３を挿入し、その密封箇所を注入を行う注入孔
１４に対応させた後、注入管１３に薬液たる超微粒子セ
メントを注入すれば、薬液はダブルパッカー付の注入管
１３の注入流路内を圧送されて、ラバー１５を押し出す
ようにして注入孔１４より吐出し、地盤中に注入され
る。

【００２４】このようにして、図１及び図３に示すよう
に、第１立坑６と第２立坑７の間の低土被り区間Ａに設
置された、パイプルーフ用鋼管８によるパイプルーフ９
の周囲には改良された防護注入地盤１９が造成されるこ
とになる。また、かかる薬液注入工の施工も、立坑６又
は７より各パイプルーフ用鋼管８内の鞘管１１を通して
行うものであり、交通渋滞を引き起こさない。

【００２５】また、このようにして鋼管８を介した薬液
の注入作業が終了したら、鋼管８の内部に例えば気泡ミ
ルクを注入して鋼管８の中詰めを行う。

【００２６】なお、この実施形態によれば、パイプルー
フ用鋼管８を介したパイプルーフ９の周囲の防護注入地
盤１９の他、図１に示すように、第１立坑防護注入領域
１７、到達防護注入領域１８、第２立坑防護注入領域２
０、第２立坑手前の防護注入領域２１にもまた、例えば
立坑６又は７内からの水平ボーリング注入によって、シ
ールド掘進機４による掘進作業に先立って、防護注入地
盤が造成されることになる。

【００２７】また、パイプルーフの施工専用の第２立杭
は、埋め戻すことなどによって必要に応じて撤去する。

【００２８】そして、このようにして低土被り区間Ａに
設置された、パイプルーフ９及びこれの周囲の防護注入
地盤１９により覆われた下方地盤を、シールド掘進機４
が通過してゆくことになるが、この実施形態によれば、
上方の地盤がこれらのパイプルーフ９や防護注入地盤１
９によって防護されていることにより、かかる掘進作業
中に、シールドトンネルの周辺地盤の緩みの発生や、地
下埋設物への損傷を容易に防止することが可能になる。

【００２９】なお、この発明は、上記実施形態の実施の
態様のものに限定されるものではなく、各請求項に記載
された構成の範囲内において、種々に変更して採用する
ことができる。例えば、パイプルーフ９のみによって底
土被り区間Ａの地盤を十分に補強することができる場合
には、必ずしも、これの周囲を薬液注入によって改良す
る必要はない。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、地
盤の緩みを防止すべき低土被り区間のシールド掘進を行
うに際し、低土被り区間の両側に立坑を築造し、両立坑
間にシールドトンネル直上に位置することとなるように
推進工法によりパイプルーフを形成し、上側を防護した
後で、下側をシールド掘進するものであるから、交通渋
滞を引き起こすことなしに、シールドトンネル周辺地盤
の緩みを防止し、また地下埋設物に損傷を与えることな
く低土被り部のシールド掘進を行ってゆくことができ
る。

【００３１】すなわち、地盤の緩みを防止すべき低土被
り区間はパイプルーフによって補強され、そのパイプル
ーフは、幹線道路等の低土被り区間を避けた立坑より推
進工法によって形成されるため、従来のような地盤表面
からの施工を必要としない。このため、幹線道路を占用
する必要がなく、交通渋滞を引き起こすことなしに、シ
ールドトンネル周辺の地盤の緩みを防止し、シールド掘
進時における路面、埋設物の沈下を抑制して、地下埋設
物の損傷を防止することができる。

【００３２】また、本発明においては、上記パイプルー
プ工の採用と共に、上記パイプルーフ周辺地盤に立坑を
介して薬液を注入し、地盤改良を行うことによって、よ
り効果的に周辺地盤の緩みを防止し地盤沈下を抑制する
ことができる。この薬液注入工の施工も、立坑よりパイ
プルーフ内を通して行うものであり、交通渋滞を引き起
こさない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る低土被り部のシール
ド掘進防護方法を説明する断面図である。

【図２】パイプルーフを構成するパイプルーフ用鋼管の
配置を示した平面図である。

【図３】図２のIII −III 断面図である。

【図４】低土被り部に設置したパイプルーフの外形を示
した平面図である。

【図５】パイプルーフ用鋼管の断面図である。

【図６】図５のパイプルーフ用鋼管の注入孔付近の拡大
図である。

【図７】パイプルーフ用鋼管の側面図である。

【図８】図７のパイプルーフ用鋼管の注入孔付近の拡大
図である。

【符号の説明】

１ 幹線道路 ２ 地盤 ３ シールドトンネル ４ シールド掘進機 ５ 掘進される部分 ６ 第１立坑 ７ 第２立坑 ８ パイプルーフ用鋼管 ９ パイプルーフ １０ 注入用開口 １１ 鞘管（注入用鋼管） １２ 溶接 １３ ダブルパッカー付の注入管 １４ 注入孔 １５ ラバー １９ 防護注入地盤 Ａ 低土被り区間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤の緩みを防止すべき低土被り区間の
   シールド掘進を行うに際し、低土被り区間の両側に立坑
   を築造し、両立坑間にシールドトンネル直上に位置する
   こととなるように推進工法によりパイプルーフを設置
   し、しかる後にかかるパイプルーフによって覆われた下
   方地盤中にシールド掘進機を通過させることを特徴とす
   る低土被り部のシールド掘進防護方法。
2. 【請求項２】 上記パイプルーフ周辺地盤に立坑を介し
   て薬液を注入し地盤改良を行うことを特徴とする請求項
   １記載の低土被り部のシールド掘進防護方法。