JPH1162469A

JPH1162469A - シールド立坑における土留壁の構造およびシールド機の発進・到達方法

Info

Publication number: JPH1162469A
Application number: JP21787297A
Authority: JP
Inventors: Eiji Taki; 英治滝; Kazuo Ito; 一男伊藤; Hideaki Katayama; 英明片山; Makoto Fujita; 誠藤田; Kunihiro Ogawa; 邦寛小川; Masami Takizawa; 正実滝沢; Masuhiro Hanai; 増弘花井; Koji Nakamura; 浩二中村
Original assignee: Kajima Corp; Hazama Gumi Ltd; Shimizu Construction Co Ltd; Chubu Electric Power Co Inc; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Kajima Corp; Shimizu Construction Co Ltd; Chubu Electric Power Co Inc; Kumagai Gumi Co Ltd; Sato Kogyo Co Ltd; Shimizu Corp; Hazama Ando Corp
Priority date: 1997-08-12
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】シールド機自身により坑口を形成しつつ発進
あるいは到達させることのできる有効な土留壁の構造と
そのための方法を提供する。【解決手段】シールド立坑１１における土留壁１２を
鉄筋コンクリート造の連続地中壁により形成し、坑口１
６を形成するべき位置には鉄筋に代えて鋼管１８を上方
へ引抜き可能に埋設しておく。鋼管の上方への引抜きを
案内するための鞘管としての他の鋼管内に鋼管を挿通せ
しめる。鋼管の外表面にコンクリートとの付着力を低減
させるための絶縁材を塗布する。上記構造の土留壁を地
中に構築し、その内側を掘削して立坑を形成し、鋼管を
上方へ引き抜いて坑口形成位置から退避せしめた後に、
シールド機を前進させてそのシールド機自身により土留
壁を切削して坑口を形成しつつ発進もしくは到達させ
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、シールド機を発進
あるいは到達させるためのシールド立坑における土留壁
の構造と、その立坑を用いたシールド機の発進・到達方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、シールド機を発進あるい
は到達させるためのシールド立坑は、土圧や地下水圧に
抗し得るように土留壁により周囲を囲まれて形成され
る。そのようなシールド立坑のための土留壁としては鋼
製矢板を用いた比較的簡略な構造のものが従来一般的で
あったが、近年、都市部に建設されるトンネルは大口径
化、大深度化する傾向にあり、それに伴ってシールド立
坑も大断面かつ大深度のものとなり、そのため土留壁も
より頑強な構造のものが要求されるようになってきてい
る。たとえば図６に示すシールド立坑１は列設した多数
のＨ型鋼２を土留壁としたものであり、図７に示される
シールド立坑３はＨ型鋼４を芯材とするソイルセメント
壁５を土留壁としたものである。さらに、最近において
は、より頑強な鉄筋コンクリート造の連続地中壁を土留
壁として採用することも検討されている。

【０００３】ところで、シールド機Ｓをシールド立坑か
ら発進させ、あるいはシールド立坑に到達させる際に
は、シールド立坑を取り囲んでいる土留壁の一部を予め
取り壊してシールド機が通過し得る坑口を形成しなけれ
ばならない。そして、坑口を形成するに際して何等の対
策を施すことなく単に土留壁の一部を取り壊した場合に
は、その取り壊した部分においては土圧や地下水圧に抗
しきれないことが通常であるからそのための対策が不可
欠である。このため、従来一般には、図６に示すように
土留壁の外側の地盤を薬液注入工法あるいは凍結工法等
により地盤改良し、その改良地盤６によって土留壁の一
部を取り壊しても支障を来すことのないようにした上
で、土留壁の一部を取り壊して坑口を形成するようにし
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
地盤改良を行うことはそのための費用が嵩むことは言う
に及ばず、そもそも土留壁を設けたにも拘らずその外部
に地盤改良を行うことは不合理なことである。しかも、
土留壁を取り壊して坑口を形成する際には鋼製矢板やＨ
型鋼２等の鋼材を切断除去しなければならず、その作業
が極めて困難なものである。

【０００５】このため、近年においては、地盤改良を必
要とせず、かつ土留壁の取り壊し作業を容易に行うべ
く、土留壁に対して予め坑口を形成するのではなく、シ
ールド機Ｓ自身により土圧に抗しつつかつ止水性能を確
保しながら土留壁を切削して坑口を形成する、という発
進・到達工法も提案されている。

【０００６】ただし、シールド機Ｓはソイルセメントや
無筋コンクリートの切削は可能であるものの、それらの
内部に鉄筋や鉄骨等の鋼材が埋設されているとそれを切
断することはできないから、上記のような工法による場
合には土留壁の坑口を形成する部分には鉄筋や鉄骨等の
鋼材を省略せざるを得ない。そして、それらの鋼材を単
に省略したのでは土留壁として本来的に必要とされる強
度を確保し得ないから、図８に示すように土留壁７の坑
口を形成するべき部分には無鋼材であっても強度が確保
されるような特殊な素材、たとえば炭素繊維を補強材と
して含むことで高強度でありながら切断が容易な特殊な
コンクリート素材８（ノムスト部材と通称されている）
等を用いることが必要とされている。しかし、そのよう
な特殊な素材８はきわめて高価であることから一般的で
はなく、広く採用されるに至っていない。

【０００７】また、図７に示したようにＨ型鋼４を芯材
とするソイルセメント壁５により土留壁を形成したシー
ルド立坑３に適用される工法として、シールド機Ｓ自身
による坑口切削の際に、Ｈ型鋼４を上方へ引抜いてしま
うという工法も提案されている。しかし、ソイルセメン
ト壁５中に埋設されているＨ型鋼４はその全表面がソイ
ルセメント壁５に対して強固に付着してしまうことから
大きな引抜き抵抗が生じ、したがって必ずしも容易に引
抜くことができるものではない。

【０００８】そして、より大深度のシールド立坑の場合
にはソイルセメント壁５ですら充分ではなく、上述した
ように鉄筋コンクリート造の連続地中壁を土留壁として
採用することも検討されているが、そのような場合に適
用することのできる有効な土留壁の構造や発進・到達工
法は提供されていないのが実情である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記事情に鑑み、本発明
のシールド立坑における土留壁の構造は、土留壁を鉄筋
コンクリート造の連続地中壁により形成するとともに、
シールド機を発進あるいは到達させるための坑口を形成
するべき位置には鉄筋に代えて鋼管を上方へ引抜き可能
に埋設してなることを特徴とするものである。この場
合、坑口を形成すべき位置の上方に、前記鋼管の上方へ
の引抜きを案内するための鞘管としての他の鋼管を埋設
し、該鞘管内に前記鋼管を挿通せしめることが好適であ
る。また、前記鋼管の外表面にコンクリートとの付着力
を低減させるための絶縁材を塗布することが好適であ
る。

【００１０】また、本発明の発進・到達方法は、上記構
造の土留壁を地中に構築し、該土留壁の内側を掘削して
シールド機を発進あるいは到達させるための立坑を形成
し、シールド機を該立坑から発進もしくは該立坑に到達
させるに際しては、前記鋼管を上方へ引き抜いて該鋼管
を坑口を形成するべき位置から退避せしめた後、前記シ
ールド機を前進させることにより該シールド機により前
記土留壁を切削して前記坑口を形成しつつ発進もしくは
到達させることを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３を参照して本発
明の第１実施形態を説明する。本第１実施形態はシール
ド機Ｓを発進させるためのシールド立坑１１に適用した
もので、図１はそのシールド立坑１１の側断面図、図２
は平断面図、図３（ａ），（ｂ）は正面図であり、図中
符号１２は鉄筋コンクリート造の連続地中壁として構築
された土留壁、１３，１４はその内側に設けられた同じ
く鉄筋コンクリート造の底版および壁体である。

【００１２】壁体１４の底部にはシールド機Ｓを通過さ
せ得る開口部１５が予め設けられているが、その開口部
１５の外側は土留壁１２により塞がれていて、本実施形
態では、この立坑１１からシールド機Ｓを発進させる際
にそのシールド機Ｓ自身によって開口部１５の外側の土
留壁１２を切削して発進用の坑口１６を形成するように
している。

【００１３】そして、シールド機Ｓ自身による土留壁１
２の切削を可能とするべく、上記の土留壁１２は鉄筋コ
ンクリート造とされてはいるものの坑口１６を形成する
べき位置においては図２に示すように鉄筋１７は省略さ
れており、それに代えて複数本（本例では５本）の鋼管
１８が上方へ引抜き可能に配置されている。それら鋼管
１８は省略された鉄筋１７に代って土留壁１２として必
要とされる所望の強度を確保するためのものであって、
図３（ａ）に示すように下端部が坑口１６を形成するべ
き位置を塞ぐ形態で設けられているとともに、上端部が
地表面上にわずかに突出しており、シールド機Ｓを発進
させるに際しては適宜のジャッキにより地盤面から反力
を取って図３（ｂ）に示すように上方へ引抜かれること
で坑口１６の形成位置から退避できるようにされてい
る。

【００１４】なお、土留壁１２からの鋼管１８の引抜き
を容易ならしめるため、鋼管１８の表面は充分に平滑に
形成されているとともに、その表面にはグリースやワッ
クス等の絶縁材が予め塗布されてコンクリートとの縁切
りがなされており、これにより鋼管１８とコンクリート
との付着力は充分に低減され、したがって以下の実験例
から明らかなようにさほどの引抜き力を要することなく
鋼管１８を土留壁１２から容易に引抜くことができるも
のとされている。

【００１５】すなわち、外表面にグリースあるいはワッ
クス等を絶縁材として塗布した鋼管１８を厚さ１．２ｍ
の連続地中壁に埋設してそれを引抜く実験をした結果に
よれば、鋼管１８が外径６０９．７ｍｍ、肉厚１２．７
ｍｍ、長さ１０ｍの場合においては所要引抜き力は５０
ｔｏｎ程度、付着応力は０．２６Ｋｇ／ｃｍ²程度であ
り、したがって最大引抜き力が３６０ｔｏｎ程度の汎用
のパワーケーシングジャッキを用いることで、鋼管１８
が３０〜４０ｍ程度の長さであっても比較的容易に引抜
くことが可能である。

【００１６】なお、鋼管１８の径寸法や肉厚、それらの
設置間隔は、土留壁１２に要求される所望の強度を確保
し得るように適宜設定すれば良い。そして、鋼管１８と
しては、同一断面積であれば外表面積が最も小さく、し
たがってコンクリートとの接触面積が最も小さくなる円
形鋼管を用いることが好ましいが、角形鋼管も同様に使
用可能である。しかし、鋼管１８に代えてたとえばＨ型
鋼や十字型鋼その他の鉄骨を用いることは不適である。
それらの断面形状の鉄骨ではコンクリートとの接触面積
が鋼管１８の場合に比して遥かに大きくなり、したがっ
てコンクリートとの付着力や引抜き抵抗が格段に大きな
ものとならざるを得ないから、引抜くことが困難であ
る。

【００１７】上記のシールド立坑１１を施工するには、
まず土留壁１２としての連続地中壁を地中に構築する
が、その土留壁１２の構築に際しては通常の連続地中壁
の施工方法、すなわち地中に溝を掘削し、その内部に予
め籠状に組み立てた鉄筋１７を配置してコンクリートを
打設充填するという工法が採用可能である。ただし、上
述したように坑口１６を形成するべき位置には鉄筋１７
を省略し、そこに、予め外表面に絶縁材を塗布した鋼管
１８を建て込むこととする。そして、土留壁１２が完成
した後にその内側を掘削し、底版１３および壁体１４を
構築し、坑口１６を形成するべき位置には開口部１５を
形成しておく。

【００１８】上記のようにして構築した立坑１１からシ
ールド機Ｓを発進させるには、立坑１１内にシールド機
Ｓを配置してその先端を開口部１５に臨ませ、シールド
機Ｓの先端部と開口部１５との間の隙間をシール材１９
により塞ぎ、シールド機Ｓの後方には反力受けのセグメ
ント２０を仮組みする。そして、上記の鋼管１８を地盤
上から適宜のジャッキを用いて上方へ引抜き、図３
（ｂ）に示すようにその下端部を坑口１６形成位置から
退避させる。これにより坑口１６形成位置の土留壁１２
は無鋼材コンクリートとなってシールド機Ｓ自身による
切削が可能となるから、上記セグメント２０から反力を
とってシールド機Ｓを前進させ、そのシールド機Ｓ自身
により土留壁１２を切削して坑口１６を形成しつつ発進
させる。

【００１９】なお、鋼管１８を引く抜く際にはその全長
にわたって完全に引抜いてしまうことも可能ではある
が、通常はその必要はなく、また、その場合は坑口１６
の上部の土留壁１２の強度低下が懸念されるから、上記
のように鋼管１８の下端部が坑口１６から退避する位置
まで引く抜くこととし、坑口１６の上方に鋼管１８を残
置しておくことで土留壁１２の強度低下を防止すること
が良い。

【００２０】上記構造の土留壁１２を採用し、上記方法
でシールド機Ｓを発進させることにより、従前において
は発進の際には不可欠であった土留壁外部の地盤に対す
る地盤改良や、土留壁を予め取り壊して坑口を形成する
手間が一切不要となる。また、従来においてシールド機
Ｓ自身により坑口を切削する場合にはノムスト部材等の
特殊な素材が必要であったが、上記によればそのような
特殊素材は一切不要であるから、大きく工費を削減する
ことができる。さらに、土留壁１２を鉄筋コンクリート
造の連続地中壁としているので、図６に示したＨ型鋼２
による土留壁や図７に示したようなソイルセメント壁５
による土留壁では対応できない規模の大断面かつ大深度
の立坑にも支障なく適用可能である。そして、従来のソ
イルセメント壁５による土留壁の場合において芯材とし
たＨ型鋼４を引抜くことは必ずしも容易ではなかった
が、本実施形態の構造の土留壁１２によればＨ型鋼４に
代えて鋼管１８を用いているから、その引き抜き作業を
格段に容易に行うことが可能である。

【００２１】図４は本発明の第２実施形態を示すもので
ある。これは、坑口１６形成位置の上方に鋼管１８の引
抜きを案内するための鞘管２１としての他の鋼管を設
け、その鞘管２１内に鋼管１８を挿通せしめた形態のも
のである。この場合、鞘管２１の内面と鋼管１８の外面
との間に適正なクリアランスを確保することにより鋼管
１８の引抜きを容易に行い得る。たとえば、外径５０
８．０ｍｍ、肉厚１２．７ｍｍ、長さ２０ｍの鋼管１８
の上半分に鞘管２１を装着して連続地中壁に埋設し、そ
こから鋼管１８を引抜く実験をした結果によると、所要
引抜き力は６０ｔｏｎ程度、付着応力は０．３８Ｋｇ／
ｃｍ²程度である。

【００２２】また、特に大深度立坑に適用する場合には
鋼管１８の所要長さが長くなるので複数本の鋼管１８を
溶接により接続する必要も生じるが、その場合には溶接
部２２が突起として残ることがあり、そのような突起の
ある鋼管１８を直接的にコンクリート中に埋設した場合
には引抜き抵抗が増大してしまうことが避けられない
が、図４に示すように溶接部２２を鞘管２１内に位置せ
しめることで引抜き抵抗の増大を防止することができる
利点がある。

【００２３】なお、本第２実施形態の土留壁は鞘管２１
を予め装着した鋼管１８を建て込んでコンクリートを打
設することで構築できるが、コンクリート打設の際に鞘
管２１内にコンクリートが入り込んでしまうことを防止
するためのパッキン２３を鞘管２１の下端部に装着して
おくと良い。ただし、そのパッキン２３は鋼管１８の引
抜きに対して大きな抵抗とならないものとする必要があ
る。さらに、本第２実施形態は鋼管１８の上部に鞘管２
１としての他の鋼管が装着された二重管構造のものとし
たが、より大深度立坑に適用する場合等においては、さ
らにその外側に他の鞘管としての鋼管を装着して三重管
構造あるいはそれ以上の多重管構造とすることも考えら
れる。

【００２４】以上で本発明の実施形態を説明したが、本
発明は上記各実施形態に限定されることなく適宜の設計
的変更が可能である。たとえば図５に示すように、上記
実施形態における壁体１４を省略して腹起こし３０およ
び切梁３１により土留壁１２を支保するようにしても良
い。その場合、坑口１６を形成するべき位置の内側には
坑口防護コンクリート３２を設けておくと良い。図５に
おいて３３は底版コンクリート、３４はシールド機Ｓの
反力受けである。

【００２５】また、本発明の土留壁の構造はシールド機
を発進させるための発進立坑に対してのみならず、シー
ルド機を到達させるための到達立坑に対しても全く同様
に適用できることは当然である。また、上記実施形態で
は発進立坑からの発進方法についてのみ説明したが、到
達立坑への到達方法としても全く同様に適用できること
は言うまでもない。

【００２６】

【発明の効果】本発明の土留壁の構造、およびそれを前
提とした本発明の発進・到達方法によれば、シールド立
坑の土留壁を鉄筋コンクリート造の連続地中壁として形
成するので、大断面、大深度の立坑として支障なく適用
可能であることはもとより、坑口を形成するべき位置に
は鉄筋に代えて鋼管を上方へ引抜き可能に埋設するもの
であるので、発進あるいは到達に際しては鋼管を引抜く
ことでシールド機自身により土留壁を切削して坑口を形
成することができ、したがって従来においては必要であ
った外部地盤に対する地盤改良や土留壁の切断作業が一
切不要となり、また、土留壁の形成材料として特殊な素
材を用いる必要がなく、その結果、工費削減、工期短縮
に大きく寄与することができる。特に、鋼管の引抜きを
案内するための鞘管を設けたり、鋼管外表面に絶縁材を
塗布することとすれば、鋼管の引抜きをさらに容易に行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の土留壁の構造の第１実施形態を示す
側断面図である。

【図２】同、平断面図である。

【図３】同、正面図である。

【図４】本発明の土留壁の構造の第２実施形態を示す
側断面図である。

【図５】本発明の土留壁のさらに他の実施形態を示す
側断面図である。

【図６】従来のシールド立坑における土留壁の構造と
発進方法の一例を示す図である。

【図７】同、他の例を示す図である。

【図８】同、さらに他の例を示す図である。

【符号の説明】

Ｓシールド機１１シールド立坑１２土留壁１６坑口１７鉄筋１８鋼管２１鞘管

フロントページの続き (71)出願人 000001317 株式会社熊谷組福井県福井市中央２丁目６番８号 (71)出願人 000140982 株式会社間組東京都港区北青山２丁目５番８号 (72)発明者滝英治愛知県名古屋市東区東新町１番地中部電力株式会社内 (72)発明者伊藤一男愛知県名古屋市東区東新町１番地中部電力株式会社内 (72)発明者片山英明愛知県名古屋市東区東新町１番地中部電力株式会社内 (72)発明者藤田誠東京都港区芝浦一丁目２番３号清水建設株式会社内 (72)発明者小川邦寛愛知県名古屋市中区新栄町二丁目14番地鹿島建設株式会社名古屋支店内 (72)発明者滝沢正実東京都中央区日本橋本町四丁目12番20号佐藤工業株式会社内 (72)発明者花井増弘愛知県名古屋市中川区西日置１丁目１番５号株式会社熊谷組名古屋支店内 (72)発明者中村浩二東京都港区北青山二丁目５番８号株式会社間組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シールド機を発進あるいは到達させるた
めの立坑における土留壁の構造であって、該土留壁を鉄
筋コンクリート造の連続地中壁により形成するととも
に、シールド機を発進あるいは到達させるための坑口を
形成するべき位置には鉄筋に代えて鋼管を上方へ引抜き
可能に埋設してなることを特徴とするシールド立坑にお
ける土留壁の構造。
【請求項２】請求項１記載の土留壁の構造であって、
前記坑口を形成すべき位置の上方に、前記鋼管の上方へ
の引抜きを案内するための鞘管としての他の鋼管を埋設
し、該鞘管内に前記鋼管を挿通せしめたことを特徴とす
るシールド立坑における土留壁の構造。
【請求項３】請求項１または２記載の土留壁の構造で
あって、前記鋼管の外表面にコンクリートとの付着力を
低減させるための絶縁材を塗布してなることを特徴とす
るシールド立坑における土留壁の構造。
【請求項４】請求項１，２または３記載の構造の土留
壁を地中に構築し、該土留壁の内側を掘削してシールド
機を発進あるいは到達させるための立坑を形成し、シー
ルド機を該立坑から発進もしくは該立坑に到達させるに
際しては、前記鋼管を上方へ引き抜いて該鋼管を坑口を
形成するべき位置から退避せしめた後、前記シールド機
を前進させることにより該シールド機により前記土留壁
を切削して前記坑口を形成しつつ発進もしくは到達させ
ることを特徴とするシールド機の発進・到達方法。