(57)【要約】【課題】  トンネル掘削機のカッタビットによって切削させることで容易に土留め壁を通過させることができるトンネル掘削機切削用の横矢板を提供する。【解決手段】  地中に間隔を置いて打設された支持柱（切削用支持柱１２、Ｈ型鋼１３）の側面が露出されるように掘削をおこなった際にその支持柱間に架設される切削用横矢板１１である。  そして、切削用横矢板１１はトンネル掘削機４のカッタビットによって切削可能な材料で形成され、連結手段（ボルト部１８、溶接部２０）によって前記支持柱（１２，１３）に固定される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に間隔を置いて打設された支持柱の側面が露出されるように掘削をおこなった際に該支持柱間に架設される横矢板であって、該横矢板はトンネル掘削機のカッタビットによって切削可能な材料で形成され、連結手段によって前記支持柱に固定されることを特徴とするトンネル掘削機切削用の横矢板。
【請求項２】
前記横矢板は、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した板状又は柱状の複合材であることを特徴とする請求項１に記載のトンネル掘削機切削用の横矢板。
【請求項３】
前記横矢板の端部は中央部に比べて薄く成形されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル掘削機切削用の横矢板。
【請求項４】
前記連結手段としてボルトを使用する際に挿通させる前記横矢板の端部には、該ボルトを定着させる補強部が設けられたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトンネル掘削機切削用の横矢板。
【請求項５】
前記複合材は、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強して形成されたことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載のトンネル掘削機切削用の横矢板。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載のトンネル掘削機切削用の横矢板を壁材の一部または全部に使用したことを特徴とする土留め壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掘削された地山を土留め壁で支持させることによって構築される立坑からトンネル掘削機を発進または到達させる際に使用されるトンネル掘削機切削用の横矢板及びそれを使用した土留め壁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、地山８を掘削して土留め壁１を構築する際に、図７に示すように予め地中に間隔を置いて打設された親杭としてのＨ型鋼３，３の側面を掘削によって露出させ、そのＨ型鋼３，３間に角型鋼管２，・・・を積層させて土留めをおこなっている。
【０００３】
一方、図８に示すように地山８を掘削してトンネルを構築するトンネル掘削機４は、土留め壁１に囲まれて構築された立坑５の中から発進させる。
【０００４】
この土留め壁１は多段に架け渡された切梁６，６によって支保されており、立坑５の底面に構築された底版コンクリート９上には反力桁７ａ及び反力材７ｂが設置される。
【０００５】
そして、トンネル掘削機４が通過する土留め壁１の撤去部１ａのＨ型鋼３と角型鋼管２を撤去して地山８を露出させ、反力材７ｂから反力をとってトンネル掘削機４を地中に押し出す。
【０００６】
なお、特許文献１には、鉛直方向に連続する長尺の鋼矢板を地中に打設して土留め壁を構築し、トンネル掘削機４が通過する部分には鋼矢板の前面に硬質ウレタン樹脂等の切削し易い材料によって成形された壁材を配置し、トンネル掘削機４を通過させる際には鋼矢板を引き抜いて壁材のみを切削して通過させる鋼矢板立坑のシールド掘進用土留め施工方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１４０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、撤去部１ａのＨ型鋼３と角型鋼管２を撤去する際には、撤去部１ａ背面の地山８が広範囲にわたって露出され、一時的に不安定な状態が発生することになる。
【０００８】
また、Ｈ型鋼３、角型鋼管２、鋼矢板などを撤去する作業は、トンネル掘削機４の掘進とは別に行わなければならず工期や工費が増加する原因となる上に、これらの部材が土圧によって変形していると容易に撤去できないこともある。
【０００９】
そこで、本発明は、トンネル掘削機のカッタビットによって切削させることで容易に土留め壁を通過させることができるトンネル掘削機切削用の横矢板及びそれを使用した土留め壁を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は、地中に間隔を置いて打設された支持柱の側面が露出されるように掘削をおこなった際に該支持柱間に架設される横矢板であって、該横矢板はトンネル掘削機のカッタビットによって切削可能な材料で形成され、連結手段によって前記支持柱に固定されるトンネル掘削機切削用の横矢板であることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記横矢板は、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した板状、多角柱状又は円柱状の複合材とすることができる。
【００１２】
さらに、前記横矢板の端部は中央部に比べて薄く成形することができる。
【００１３】
そして、前記連結手段としてボルトを使用する際に挿通させる前記横矢板の端部には、該ボルトを定着させる補強部を設けることができる。
【００１４】
また、前記複合材は、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強して形成することができる。
【００１５】
さらに、上記したいずれかのトンネル掘削機切削用の横矢板を壁材の一部または全部に使用して土留め壁を構築することができる。
【発明の効果】
【００１６】
このように構成された本発明は、横矢板が連結手段によって支持柱に固定されており、トンネル掘削機のカッタビットによって切削可能な材料で形成された横矢板を、直接トンネル掘削機で切削させることができる。
【００１７】
このため、前記横矢板によって構築された土留め壁を、トンネル掘削機が容易に通過することができる。
【００１８】
また、プラスチック発泡体を無機繊維で補強した複合材、特に硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強して形成された材料を使用することで、曲げ強度及び圧縮強度に優れた軽量の切削可能な横矢板を比較的安価に製作することができる。
【００１９】
また、発生する曲げ応力が中央部に比べて小さくなる端部を中央部に比べて薄くすることで、材料費を節約できる上に、連結手段として例えばボルトを使用する場合はボルトの長さを短くすることができる。
【００２０】
ボルトの長さが短ければ、切削可能な材料でボルトが形成されていなくともトンネル掘削機の動作に支障を与えることがない。
【００２１】
また、ボルトを定着させる前記横矢板の端部に補強部を設けて強化することで、ボルトの締め付け力を分散させ、横矢板の損傷を防ぐことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２３】
図１に、本実施の形態のトンネル掘削機切削用の横矢板としての切削用横矢板１１，・・・を配置した土留め壁１０を立坑内からみた正面図を示した。
【００２４】
この土留め壁１０は、トンネル掘削機４が通過する切削外形４ａ内側に掛かる範囲に切削用横矢板１１，・・・が配置され、それ以外の部分は角型鋼管などの一般矢板部１５で構成される。
【００２５】
この切削用横矢板１１及び一般矢板部１５は、地中に間隔を置いて打設された支持柱によって支持される。この支持柱は、図１に示すように切削外形４ａ内側に掛かって切削される部分は切削用支持柱１２で構成され、それ以外の切削されない部分はＨ型鋼１３で構成される。
【００２６】
上述した切削用横矢板１１及び切削用支持柱１２は、トンネル掘削機４のカッタビットによって切削可能な材料で形成される部分であって、例えばプラスチック発泡体を無機繊維で補強した複合材によって形成される。
【００２７】
この複合材には、例えば硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体を無機繊維としてのガラス長繊維で補強した材料が使用される。このような材料としては、例えばエスロンネオランバーＦＦＵ（積水化学工業株式会社製）を挙げることができる。
【００２８】
この切削用横矢板１１は、例えば図３に示すように板状に成型した長さの異なる二枚の前記複合材を、エポキシ樹脂系接着剤、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤などの樹脂系接着剤によって接合して成形する。
【００２９】
このように長さの異なる板材を重ねることで、切削用横矢板１１の端部１１ａを薄くし、中央部１１ｂを厚くすることが容易にできる。
【００３０】
また、切削用支持柱１２は、前記板状の複合材を前記樹脂系接着剤で貼り合わせて図１及び図２（図１のＡ−Ａ線断面図）に示すような角柱状に成形して、その長手方向の両端部にはＨ型鋼１３と接続させるための継手部１４，１４を設ける。
【００３１】
この切削用支持柱１２とＨ型鋼１３によって構成される支持柱の周囲には、地盤とセメントを撹拌混合したソイルセメント部１６が、図２に示すように連続する円柱状に形成される。
【００３２】
また、前記支持柱間の地山８は、掘削後に切削用横矢板１１又は一般矢板部１５が配置されるまでの間、露出されることになるので、セメント系ジェット撹拌などの地盤改良工法によって地盤改良部１７を構築し、一時的に自立できるようにしておく。
【００３３】
図３には、図１の左側部分に示されているような切削用横矢板１１の両端を切削用支持柱１２，１２に固定したときの断面図（図３（ａ））と、掘削側（図３（ａ）のＢ−Ｂ矢視方向）から見た正面図（図３（ｂ））を示した。
【００３４】
ここでは、連結手段としてボルト部１８を使用し、そのボルト部１８の一端を定着させる切削用横矢板１１の端部１１ａの掘削側の面には、補強部としての補強層１９が設けられている。
【００３５】
補強層１９としては、例えばポリエステル樹脂またはエポキシ樹脂等の樹脂をマットまたはクロス等の繊維材料で補強したＦＲＰ材が使用でき、この繊維材料としては、ガラス繊維、カーボン繊維、アラミド繊維などが使用される。
【００３６】
また、このボルト部１８の具体的構成の一例について図４に示した。
【００３７】
ここでは、切削用支持柱１２に予めネジ溝を刻設したボルト孔１８ｂを設け、そのボルト孔１８ｂに前記ＦＲＰ材製のボルト１８ａを螺入して切削用横矢板１１の端部１１ａを切削用支持柱１２に固定している。
【００３８】
この他のボルト部１８の具体的構成として、図５に、切削用支持柱１２に設けた孔に接着剤１８ｅを注入して、前記ＦＲＰ材を棒状に成形した寸切りボルト１８ｃの一端を接着剤１８ｅで固定し、他端にナット１８ｄを螺入して端部１１ａを切削用支持柱１２に固定する構成を示した。
【００３９】
また図６には、図１の右側部分に示されているような切削用横矢板１１の一端を切削用支持柱１２に固定し、他端をＨ型鋼１３に固定したときの断面図（図６（ａ））と、掘削側（図６（ａ）のＣ−Ｃ矢視方向）から見た正面図（図６（ｂ））を示した。
【００４０】
ここでは、切削用支持柱１２と切削用横矢板１１の固定には前記したボルト部１８を使用し、Ｈ型鋼１３への固定には連結手段として溶接部２０を設けている。
【００４１】
この溶接部２０は、例えば図６（ａ）に示すように切削用横矢板１１の端部表面に前記樹脂系接着剤で鉄板２０ａを貼り付けておき、Ｈ型鋼１３のフランジプレートと鉄板２０ａの隙間に鉄角材２０ｂを介在させ、鉄角材２０ｂとフランジプレートの間、鉄板２０ａと鉄角材２０ｂの間を溶接することによって形成される。
【００４２】
次に、土留め壁１０の構築方法について説明する。
【００４３】
まず、セメントミルクを注入しながら地盤を円柱状に撹拌したソイルセメント部１６，・・・を、図２に示すように地中に間隔を置いて所定の数だけ構築する。そして、ソイルセメントが硬化する前に、Ｈ型鋼１３と切削用支持柱１２が継手部１４を介して接続された支持柱及びＨ型鋼１３をソイルセメント部１６，・・・に挿入する。
【００４４】
また、掘削面として掘削側に露出される地山８には、セメントミルクをジェット噴射して地山８を改良する地盤改良工法によって、図２に示すような円柱状の地盤改良部１７，・・・を構築する。
【００４５】
そして、Ｈ型鋼１３の側面が露出されるような掘削を背面側の地盤が安定して自立できる程度の深さまでおこない、Ｈ型鋼１３，１３間に一般矢板部１５を架け渡して土留めをおこなう。この掘削と一般矢板部１５の配置による土留めは、トンネル掘削機４を発進させる深さに至る直前まで繰り返す。
【００４６】
一方、トンネル掘削機４によって切削される切削外形４ａ内側に掛かる範囲には切削用横矢板１１を設置する。この際も、切削用支持柱１２又はＨ型鋼１３の側面が露出されるような掘削を背面側の地盤が安定して自立できる程度の深さまでおこない、切削用横矢板１１を架け渡してボルト部１８又は溶接部２０によって切削用支持柱１２又はＨ型鋼１３に固定することで土留めをおこなう。
【００４７】
この切削用横矢板１１は、図１に示すように所定の深さに至るまで積層させて、切削外形４ａから外れた位置から再び一般矢板部１５を配置する。
【００４８】
次に、本実施の形態の切削用横矢板１１の作用について説明する。
【００４９】
このように切削用横矢板１１によって土留め壁１０を構築しておけば、土留め壁１０を撤去することなく、直接、トンネル掘削機４を通過させることができるので、安全かつ容易にトンネル掘削機４を立坑から発進させたり、立坑に到達させたりすることができる。
【００５０】
特に、硬質ウレタン樹脂からなるプラスチック発泡体をガラス長繊維で補強して形成された材料を使用することで、曲げ強度及び圧縮強度に優れた軽量の切削可能な横矢板を比較的安価に製作することができる。
【００５１】
さらに、構造的に支点近辺になるため作用する曲げモーメントが中央部１１ｂに比べて小さくなる端部１１ａを中央部１１ｂに比べて薄くすることで、材料費を合理的に節約することができる。
【００５２】
また、本実施の形態のように連結手段としてボルト部１８を使用する場合は、端部１１ａが薄くなった分だけボルトの長さを短くすることができるので材料費を低減できる。
【００５３】
さらに、ボルト部１８を安価に入手可能な鋼製ボルトで構成した場合でも、鋼製ボルトの長さが短ければトンネル掘削機４に取り込まれた鋼製ボルトを排土装置の礫取出し口（図示せず）から取り除くことができるので、トンネル掘削機４の通過及びその後の掘進に支障が出ることがない。
【００５４】
また、ボルト部１８を定着させる端部１１ａの表面を補強層１９で被覆して強化することで、ボルト部１８の締め付け力を分散させ、切削用横矢板１１の端部１１ａの損傷を防ぐことが出来る。
【００５５】
さらに、切削用横矢板１１の端部１１ａが切削用支柱１２又はＨ型鋼１３に強固に連結されていれば、トンネル掘削機４によって切削した際にも切削用横矢板１１の残留すべき部分が外れてしまって充分に破砕されることなく掘削土砂内に混入するような事態の発生を防ぐことができる。
【００５６】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【００５７】
例えば、前記実施の形態では、切削用横矢板１１を切削用支柱１２，１２間又は切削用支柱１２とＨ型鋼１３との間に架設した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｈ型鋼１３，１３間に架設して切削用横矢板１１だけを切削させてもよい。
【００５８】
また、前記実施の形態では切削用横矢板１１の厚さを端部１１ａと中央部１１ｂで変化させるために二枚の板状複合材を貼り合わせて使用したが、これに限定されるものではなく、端部１１ａの厚さが中央部１１ｂの厚さに比べて薄くなるように一体成型することもできる。
【００５９】
さらに、前記実施の形態では板状の切削用横矢板１１を使用したが、これに限定されるものではなく、四角柱、六角柱などの多角柱状や円柱状に成形したものを使用することもできる。
【００６０】
また、前記実施の形態では補強部として補強層１９を設けたが、これに限定されるものではなく、ボルト１８ａ，１８ｃを挿入する孔の周りを補強して補強部とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の最良の実施の形態の切削用横矢板を架設した土留め壁の構成を説明する正面図である。
【図２】切削用横矢板を架設した土留め壁の構成を説明する図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】（ａ）は両端を切削用支持柱に固定した切削用横矢板の構成を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【図４】切削用横矢板の端部と切削用支持柱の連結手段の具体的構成を説明する拡大断面図である。
【図５】切削用横矢板の端部と切削用支持柱の連結手段の他の具体的構成を説明する拡大断面図である。
【図６】（ａ）は端部を切削用支持柱とＨ型鋼に固定した切削用横矢板の構成を説明する断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】従来の角型鋼管によって構築する土留め壁を説明する斜視図である。
【図８】従来のトンネル掘削機が発進する立坑を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０          土留め壁
１１          切削用横矢板（横矢板）
１１ａ        端部
１１ｂ        中央部
１２          切削用支持柱（支持柱）
１３          Ｈ型鋼（支持柱）
１８          ボルト部（連結手段）
１８ａ        ボルト
１８ｃ        寸切りボルト（ボルト）
１８ｄ        ナット
１９          補強層（補強部）
２０          溶接部（連結手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2006249745.tif 000009
【図８】
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