(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立坑坑壁のシールド発進部又は到達部にあたる領域の地山側壁面に予め陰極板を設置し、且つ、該陰極板及び前記領域に配筋された鉄筋からそれぞれ通電ケーブルを引き出して、その端子を坑内側壁面から露出させておき、シールドの発進又は到達に先立ち、前記領域の坑内側壁面に陰極板を設置して、この陰極板及び前記地山側壁面の陰極板にマイナス電圧を印加するとともに、前記鉄筋にプラス電圧を印加した後、前記領域の坑壁体を解体して、シールド発進部又は到達部の鏡切りを行うことを特徴とする立坑シールド発進・到達部の鏡切り方法。
【請求項２】
立坑坑壁のシールド発進部又は到達部にあたる領域の地山側壁面に予め陰極板を設置し、且つ、該領域の坑壁体内に１の陰極板を埋設するか、又は、複数の陰極板及び該陰極板よりも１だけ少ない１若しくは複数の陽極板を並列させて交互に埋設し、これらの電極板及び前記領域に配筋された鉄筋からそれぞれ前記領域に配筋された鉄筋通電ケーブルを引き出して、その端子を坑内側壁面から露出させておき、シールドの発進又は到達に先立ち、前記領域の坑内側壁面に陰極板を設置して、この陰極板並びに前記地山側壁面及び坑壁体内の陰極板にマイナス電圧を印加するとともに、前記鉄筋及び陽極板にプラス電圧を印加した後、前記領域の坑壁体を解体して、シールド発進部又は到達部の鏡切りを行うことを特徴とする立坑シールド発進・到達部の鏡切り方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、シールド発進、又はシールド到達の際の立坑坑壁の鏡切り方法に関するものであり、特に、立坑という狭隘な空間に適した鏡切り方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド工法は地下水位の高い地盤中でも補助工法を用いることなくトンネルを掘進・構築することができる工法である。そのため、高水圧・未固結地盤で施工することの多い都市トンネルに於ける主要な工法になっている。
【０００３】
このシールド工法に於いて、シールド機が発進・到達する立坑は一般に鉄筋コンクリート構造になっており、シールド機で直接切削・開口するのは困難である。従って、之を別途解体する、鏡切りが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、作業空間に制限があるため、大型重機を用いることができず、ブレーカやピックあるいはコアボーリング機による人力作業が主となっており、極めて非効率的で、しかも悪環境での重労働にならざるを得ない。
【０００５】
そこで、立坑という狭隘な空間に於けるシールド発進・到達部の鏡切り作業を容易化するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために提案されたものであり、立坑坑壁のシールド発進部又は到達部にあたる領域の地山側壁面に予め陰極板を設置する。また、該陰極板及び前記領域に配筋された鉄筋からそれぞれ通電ケーブルを引き出して、その端子を坑内側壁面から露出させておく。そして、シールドの発進又は到達に先立ち、これらの通電ケーブルの端子に直流電源を接続して、前記陰極板にはマイナス電圧を、前記鉄筋にはプラス電圧を印加する。同時に、前記領域の坑内側壁面にも陰極板を設置して、之にマイナス電圧を印加する。然る後に、前記領域の坑壁躯体を解体して、シールド発進部又は到達部の鏡切りを行う。
【０００７】
また、坑壁が厚い場合等には、前記地山側壁面の陰極板に加えて、予め前記領域の坑壁体内にも１の陰極板を埋設するか、又は、複数の陰極板及び該陰極板よりも１だけ少ない１若しくは複数の陽極板を並列させて交互に埋設しておく。通常坑壁の鉄筋は該坑壁の前後壁面近くに該壁面からコンクリートのかぶり分だけ内側へ寄せてダブルに配筋されるので、これらの電極板（陰極板及び陽極板）はこの前後ダブルに配筋された鉄筋の内側に配設されることとなる。また、前述と同様にこれらの電極板からもそれぞれ通電ケーブルを引き出して、その端子を坑内側壁面から露出させておく。そして、前記地山側壁面及び坑内側壁面の陰極板や前記鉄筋に直流電圧を印加するのと併せて、これらの電極板にもそれぞれ陰極板にはマイナス電圧を、陽極板にはプラス電圧を印加する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に従って詳述する。図１に於いてＶA は発進立坑であり、該発進立坑ＶA の坑壁Ｗを構築する際は、予めシールド機１１の発進部にあたる領域ＲA に面した地山Ｇの表面に陰極板１２ａを設置しておく。そして、坑壁Ｗの鉄筋１３をダブルに配筋する。該鉄筋１３は後に打設するコンクリートのかぶり分だけ坑壁Ｗの前後壁面位置から前後内側へ寄せて配筋される。
【０００９】
また、領域ＲA 内に於けるこのダブルの鉄筋１３の内側には、２個の陰極板１２ｂ, １２ｃをそれぞれ奥（地山側。図に於いて、左）の鉄筋１３寄り、又は手前（坑内側。図に於いて、右）の鉄筋１３寄りに、それらの鉄筋１３から所定距離だけ離して設置し、且つ、その２個の陰極板１２ｂ, １２ｃ間の中央（即ち、坑壁Ｗの厚さ方向中央）に１個の陽極板１４ａを挟装する。尚、坑壁Ｗの厚さが小さい場合やコンクリート強度によっては、これら２個の陰極板１２ｂ, １２ｃ及び１個の陽極板１４ａに代えて１個の陰極板を坑壁Ｗの厚さ方向中央に設けるだけでもよい。坑壁Ｗの厚さが更に小さければ、前記陰極板１２ａを設置するだけで坑壁Ｗ内にはこのような陰極板や陽極板を設置しなくてもよい。一方、坑壁Ｗの厚さが大きい場合やコンクリート強度が大きい場合には該坑壁Ｗ内に設置する陰極板や陽極板の個数を増やすこととなる。
【００１０】
即ち、坑壁Ｗの内部に並列させて設置する電極板（陰極板及び陽極板）の個数はその坑壁Ｗの厚さに応じて増減させる。また、コンクリート強度に応じて各電極板の間隔を拡縮させることとし、その結果、電極板の個数が増減することとなる。（標準的な間隔は、１０cm程度である。）更に、陰極板と陽極板とを交互に配置し、しかも前後の鉄筋１３に最も近い位置に配置される電極板（陰陽交互に配置された電極板のうち最外側の電極板）は必ず陰極板にする。従って、坑壁Ｗの内部には１個の陰極板、又は、複数個の陰極板及び該陰極板の個数よりも１個だけ少ない１個若しくは複数個の陽極板を交互に設置することとなる。
【００１１】
ここで、これらの電極板（陰極板１２ａ, １２ｂ, １２ｃ及び陽極板１４ａ（後述する陰極板１２ｄ並びに図２の陰極板１２ｅ, １２ｆ, １２ｇ，１２ｈ及び陽極板１４ｂも同様））は金網を用いるものとする。（但し、本発明が之に限定されるものではない。）尚、陽極板は電解により溶解するおそれがあるので、太めの金網を使用する。また、電流の短絡を防止するため、鉄筋１３やセパレータ（図示せず）と直接接しないようにこれらの電極板を樹脂等の不導体で固定する必要がある。更に、坑壁の前後表面に設置する陰極板（１２ａ及び後述する１２ｄ, １２ｅ，１２ｈ）については、コンクリート表面の界面抵抗を減少させるため、塩化マグネシウム溶液等を含浸させた脱脂綿（具体的図示は省略）を介して設置する。
【００１２】
そして、陰極板１２ａ, １２ｂ, １２ｃ及び陽極板１４ａにそれぞれ通電ケーブル１５を接続し、その端子１５ａを手前へ引き出しておく。また、ダブルの鉄筋１３にも前後それぞれの鉄筋１３毎に通電ケーブル１５を接続し、その端子１５ａを手前へ引き出しておく。尚、陰極板１２ｂ, １２ｃに接続した通電ケーブル１５は途中で合流して１個の端子１５ａにまとめられている。
【００１３】
然る後に、コンクリートを打設して発進立坑ＶA の坑壁Ｗを構築する。これにより、陰極板１２ａは坑壁Ｗとその背後の地山Ｇとの間に挟装されて埋設されることとなる。また、陰極板１２ｂ, １２ｃ及び陽極板１４ａは坑壁Ｗのコンクリート躯体内に埋設されることとなる。そして、全ての通電ケーブル１５の端子１５ａが坑壁Ｗの坑内側壁面から発進立坑ＶA の坑内に露出する。
【００１４】
この発進立坑ＶA 内にシールド機１１を搬入し、領域ＲA を鏡にして発進することとなるが、それに先立ち、該領域ＲA の坑内側壁面に陰極板１２ｄを設置する。そして、該陰極板１２ｄを図に於いて上段の直流電源１６ａのマイナス端子へ接続する。また、手前（図に於いて、右）の鉄筋１３から引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを前記直流電源１６ａのプラス端子へ接続するとともに、陰極板１２ｂ, １２ｃから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを図に於いて中段の直流電源１６ｂのマイナス端子へ接続し、陽極板１４ａから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを該直流電源１６ｂのプラス端子へ接続する。更に、奥（図に於いて、左）の鉄筋１３から引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを図に於いて下段の直流電源１６ｃのプラス端子へ接続するとともに、陰極板１２ａから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを該直流電源１６ｃのマイナス端子へ接続する。
【００１５】
そして、これらの直流電源１６ａ, １６ｂ, １６ｃをオンすることにより、陰極板１２ａ, １２ｂ, １２ｃ，１２ｄにはマイナス電圧を印加し、陽極板１４ａ及び鉄筋１３にはプラス電圧を印加する。これにより、坑壁Ｗの領域ＲA 内では奥の鉄筋１３からその前後の陰極板１２ａ及び陰極板１２ｂへ向けて直流電流が流れるとともに、陽極板１４ａからその前後の陰極板１２ｂ及び陰極板１２ｃへ向けて直流電流が流れ、更に、手前の鉄筋１３からその前後の陰極板１２ｃ及び陰極板１２ｄへ向けて直流電流が流れることとなる。
【００１６】
電流の大きさは１〜５A/m2、各電極間の電圧は５０V 程度とする。従って、直流電源１６ａ, １６ｂ, １６ｃは極めて小型なもので済み、家庭用電源で十分である。また、通電中の漏電等の危険がなく、メンテナンスが不要である。尚、通電期間は最低１週間程度とし、工程上可能な限り長時間行うことが望ましい。この通電期間中にシールド機１１の搬入・組立や周辺の地盤改良等のシールド発進準備作業を行えばよいので、長時間通電を行うこととしても工程に与える影響は小さい。
【００１７】
斯かる通電に伴ってコンクリート中のカルシウムイオンが陰極板１２ａ, １２ｂ, １２ｃ，１２ｄ方向へ移動する。また、鉄筋１３の電解腐食によって該鉄筋１３からコンクリートが剥離していくとともに、コンクリートにひび割れが発生してくる。各電極（即ち、陰極板１２ａ, １２ｂ, １２ｃ，１２ｄ並びに陽極板１４ａ及び鉄筋１３）は短間隔置きに設置してあるので、カルシウムイオンの移動やひび割れはコンクリートのかぶり部から躯体内部中層に至るまで領域ＲA に於けるコンクリート全体に及ぶ。
【００１８】
斯くして、坑壁Ｗの領域ＲA 内に於けるコンクリート躯体が全体的に劣化することとなる。これにより、ブレーカ、ピック等による領域ＲA 部分の解体作業が極めて容易になり、騒音、振動、粉塵等の環境阻害要因も軽減される。また、鉄筋１３とコンクリートとの付着力が低下しているので、解体ガラの分別も容易になる。こうして、領域ＲA 部分を解体撤去してシールド発進のための鏡切りがなされる。
【００１９】
そして、発進立坑ＶA からシールド機１１を発進させて、図２に示すシールドトンネル１７を構築していく。
同図に示す如く、該シールドトンネル１７が到達立坑ＶB の近くまで至ったときは、該到達立坑ＶB の坑壁Ｗに於けるシールド機１１の到達部にあたる領域ＲB を解体撤去して鏡切りを行う。その手順は前記発進立坑ＶA の領域ＲA の場合と全く同様である。
【００２０】
即ち、到達立坑ＶB の坑壁Ｗを構築するにあたって、予め領域ＲB に面した地山Ｇの表面に陰極板１２ｅを設置するとともに、該領域ＲB 内に於ける前後ダブルの鉄筋１３の内側に２個の陰極板１２ｆ, １２ｇと１個の陽極板１４ｂとを所定間隔置きに並列させて、且つ、陰陽交互に配置する。また、これらの電極板（陰極板１２ｅ, １２ｆ, １２ｇ及び陽極板１４ｂ）並びに鉄筋１３にそれぞれ通電ケーブル１５を接続し、その端子１５ａを手前へ引き出しておく。そして、コンクリートを打設して到達立坑ＶB の坑壁Ｗを構築することにより、陰極板１２ｅを坑壁Ｗの地山側壁面に埋設するとともに、陰極板１２ｆ, １２ｇ及び陽極板１４ｂを坑壁Ｗのコンクリート躯体内に埋設し、且つ、全ての通電ケーブル１５の端子１５ａを坑壁Ｗの坑内側壁面から到達立坑ＶB の坑内に露出させる。
【００２１】
坑壁Ｗの構築後、領域ＲB の坑内側壁面に陰極板１２ｈを設置して、該陰極板１２ｈを図に於いて上段の直流電源１６ｄのマイナス端子へ接続する。また、手前（坑内側。図に於いて、左）の鉄筋１３から引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを前記直流電源１６ｄのプラス端子へ接続するとともに、陰極板１２ｆ, １２ｇから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを図に於いて中段の直流電源１６ｅのマイナス端子へ接続し、陽極板１４ｂから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを該直流電源１６ｅのプラス端子へ接続する。更に、奥（地山側。図に於いて、右）の鉄筋１３から引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを図に於いて下段の直流電源１６ｆのプラス端子へ接続するとともに、陰極板１２ｅから引き出された通電ケーブル１５の端子１５ａを該直流電源１６ｆのマイナス端子へ接続する。
【００２２】
そして、これらの直流電源１６ｄ, １６ｅ, １６ｆをオンすることにより、陰極板１２ｅ, １２ｆ, １２ｇ，１２ｈにはマイナス電圧を印加し、陽極板１４ｂ及び鉄筋１３にはプラス電圧を印加する。これにより、坑壁Ｗの領域ＲB 内では奥の鉄筋１３からその前後の陰極板１２ｆ及び陰極板１２ｅへ向けて直流電流が流れるとともに、陽極板１４ｂからその前後の陰極板１２ｇ及び陰極板１２ｆへ向けて直流電流が流れ、更に、手前の鉄筋１３からその前後の陰極板１２ｈ及び陰極板１２ｇへ向けて直流電流が流れることとなる。
【００２３】
斯かる通電によって、坑壁Ｗの領域ＲB 内に於けるコンクリート躯体が劣化することとなり、極めて容易に該領域ＲB 部分を解体撤去して、シールド到達のための鏡切りを行うことができる。こうして、シールド機１１が到達立坑ＶB に到達して、発進立坑ＶA から到達立坑ＶB へシールドトンネル１７が貫通する。
【００２４】
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、立坑坑壁のシールド発進部又は到達部にあたる領域に通電を行い、該領域内のコンクリート躯体を劣化させるものであるが、坑壁の構築に際して予め通電するための各電極（陰極板並びに陽極板及び鉄筋）を短間隔置きに埋設しておくことにより、斯かる劣化現象を坑壁表面だけでなく該領域の全体に亘って万遍なく十分に及ぼすことができる。斯くして、該領域部分の解体撤去が極めて容易になり、騒音、振動、粉塵等の環境阻害要因も軽減することができる。
【００２６】
また、通電する電流は微弱であるので、簡易、且つ、安価な設備で十分であり、電極設置作業も手間を要せず、施工コストも小さい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示し、シールド発進部付近の解説縦断面図。
【図２】本発明の実施の形態を示し、シールド到達部付近の解説縦断面図。。
【符号の説明】
Ｇ          地山
ＲA         シールド発進部にあたる領域
ＲB         シールド到達部にあたる領域
ＶA         発進立坑
ＶB         到達立坑
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ    陰極板
１２ｅ，１２ｆ，１２ｇ，１２ｈ    陰極板
１３        鉄筋
１４ａ，１４ｂ    陽極板
１５        通電ケーブル
１５ａ      通電ケーブルの端子
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ        直流電源
１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ        直流電源
【図１】
0003712316.tif 000002
【図２】
0003712316.tif 000003